JP2018151309A - Method for manufacturing pressure sensor, pressure sensor, pressure sensor module, electronic apparatus, and mobile body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力センサーの製造方法、圧力センサー、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体に関するものである。 The present invention relates to a pressure sensor manufacturing method, a pressure sensor, a pressure sensor module, an electronic device, and a moving body.
従来から、圧力センサーとして、例えば、特許文献1に記載の構成が知られている。特許文献1の圧力センサーは、受圧により撓み変形するダイアフラムを備える基板と、ダイアフラムに形成されたピエゾ抵抗素子と、ダイアフラム上に配置された圧力基準室と、を有し、ダイアフラムの撓みに基づいてピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化することを利用して、圧力を検出するように構成されている。
Conventionally, for example, a configuration described in
しかしながら、特許文献1の圧力センサーでは、圧力基準室の側壁部を構成するガードリング(配線部)、圧力基準室の天井部を構成する被覆層および被覆層の貫通孔を封止する封止層が、それぞれ、アルミニウム等の金属材料(他の部分の材料よりも熱膨張率の大きい材料)で構成されている。そのため、これらの膨張に起因して、環境温度によってダイアフラムの内部応力が変化してしまう。これにより、同じ圧力を受けても環境温度によって測定値が異なってしまい、圧力の検出精度が低下するおそれがある。
However, in the pressure sensor of
本発明の目的は、優れた圧力検出精度を発揮することのできる圧力センサーの製造方法、圧力センサー、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pressure sensor manufacturing method, a pressure sensor, a pressure sensor module, an electronic device, and a moving body that can exhibit excellent pressure detection accuracy.
このような目的は、下記の本発明により達成される。 Such an object is achieved by the present invention described below.
本発明の圧力センサーの製造方法は、ダイアフラム形成領域を有する基板を準備する工程と、
前記基板の一方の面側に、前記基板の平面視で前記ダイアフラム形成領域を囲むガードリングと、前記ガードリングの内側の空間に位置する犠牲層と、前記犠牲層を介して前記基板と対向し、前記犠牲層に臨む蓋部貫通孔を有する蓋部と、を配置する工程と、
前記蓋部貫通孔を介して前記犠牲層を除去する工程と、
前記蓋部の前記基板と反対側に、前記基板の平面視で前記蓋部と重なるように配置されている第1貫通孔および前記基板の平面視で前記ガードリングと重なるよう配置されている第2貫通孔を有する第1封止層を配置する工程と、
前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を介して前記蓋部および前記ガードリングを除去する工程と、
前記第1封止層の前記基板と反対側に、前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を封止する第2封止層を配置する工程と、
前記ダイアフラム形成領域に、受圧により撓み変形するダイアフラムを形成する工程と、を含んでいることを特徴とする。
このように、蓋部およびガードリングを除去することで、ダイアフラムに加わる内部応力の環境温度による変化を低減することができる。そのため、優れた圧力検出精度を発揮することのできる圧力センサーが得られる。
The method of manufacturing a pressure sensor of the present invention includes a step of preparing a substrate having a diaphragm forming region,
On one surface side of the substrate, a guard ring surrounding the diaphragm forming region in plan view of the substrate, a sacrificial layer located in a space inside the guard ring, and facing the substrate through the sacrificial layer A step of disposing a lid portion having a lid portion through-hole facing the sacrificial layer;
Removing the sacrificial layer through the lid through hole;
A first through hole disposed on the opposite side of the lid portion from the substrate so as to overlap the lid portion in plan view of the substrate and a first through hole disposed so as to overlap the guard ring in plan view of the substrate. Disposing a first sealing layer having two through holes;
Removing the lid and the guard ring through the first through hole and the second through hole;
Disposing a second sealing layer for sealing the first through hole and the second through hole on the opposite side of the first sealing layer from the substrate;
Forming a diaphragm that bends and deforms by receiving pressure in the diaphragm forming region.
As described above, by removing the lid and the guard ring, it is possible to reduce the change due to the environmental temperature of the internal stress applied to the diaphragm. Therefore, a pressure sensor that can exhibit excellent pressure detection accuracy is obtained.
本発明の圧力センサーの製造方法は、ダイアフラム形成領域を有する基板を準備する工程と、
前記基板の一方の面側に、前記基板の平面視で前記ダイアフラム形成領域と重なるように犠牲層を配置する工程と、
前記犠牲層を介して前記基板と対向し、前記基板の平面視で前記ダイアフラム形成領域と重なる第1領域および前記ダイアフラム形成領域の外側に位置する第2領域を有し、前記第1領域に前記犠牲層に臨む第1蓋部貫通孔を有する蓋部を配置する工程と、
前記第1蓋部貫通孔を介して前記犠牲層を除去する工程と、
前記蓋部の前記基板と反対側に、前記基板の平面視で前記第1領域と重なるように配置されている第1貫通孔および前記基板の平面視で前記第2領域と重なるように配置されている第2貫通孔を有する第1封止層を配置する工程と、
前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を介して前記蓋部を除去する工程と、
前記第1封止層の前記基板と反対側に、前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を封止する第2封止層を配置する工程と、
前記ダイアフラム形成領域に、受圧により撓み変形するダイアフラムを形成する工程と、を含んでいることを特徴とする。
このように、蓋部を除去することで、ダイアフラムに加わる内部応力の環境温度による変化を低減することができる。そのため、優れた圧力検出精度を発揮することのできる圧力センサーが得られる。
The method of manufacturing a pressure sensor of the present invention includes a step of preparing a substrate having a diaphragm forming region,
Placing a sacrificial layer on one surface side of the substrate so as to overlap the diaphragm forming region in plan view of the substrate;
A first region facing the substrate through the sacrificial layer and overlapping the diaphragm forming region in a plan view of the substrate; and a second region positioned outside the diaphragm forming region; Arranging a lid portion having a first lid portion through hole facing the sacrificial layer;
Removing the sacrificial layer through the first lid through hole;
A first through hole disposed on the opposite side of the lid portion from the substrate so as to overlap the first region in a plan view of the substrate and a second through region disposed in a plan view of the substrate. Disposing a first sealing layer having a second through hole,
Removing the lid through the first through hole and the second through hole;
Disposing a second sealing layer for sealing the first through hole and the second through hole on the opposite side of the first sealing layer from the substrate;
Forming a diaphragm that bends and deforms by receiving pressure in the diaphragm forming region.
In this way, by removing the lid, it is possible to reduce the change due to the environmental temperature of the internal stress applied to the diaphragm. Therefore, a pressure sensor that can exhibit excellent pressure detection accuracy is obtained.
本発明の圧力センサーの製造方法では、前記第1封止層は、シリコンを含み、
前記第2封止層は、酸化シリコンを含んでいることが好ましい。
これにより、第1封止層および第2封止層を半導体プロセスによって簡単に形成することができる。
In the pressure sensor manufacturing method of the present invention, the first sealing layer contains silicon,
The second sealing layer preferably contains silicon oxide.
Thereby, the first sealing layer and the second sealing layer can be easily formed by a semiconductor process.
本発明の圧力センサーの製造方法では、前記第2封止層を配置する工程の後に、
前記第2封止層の前記基板と反対側に、第3封止層を配置する工程を含んでいることが好ましい。
これにより、仮に、第2封止層によって第1、第2貫通孔が封止されなかった場合でも、第3封止層によってより確実に第1、第2貫通孔を封止することができる。
In the pressure sensor manufacturing method of the present invention, after the step of disposing the second sealing layer,
It is preferable to include a step of disposing a third sealing layer on the opposite side of the second sealing layer from the substrate.
Thereby, even if the first and second through holes are not sealed by the second sealing layer, the first and second through holes can be more reliably sealed by the third sealing layer. .
本発明の圧力センサーの製造方法では、前記第3封止層は、シリコンを含んでいることが好ましい。
これにより、第3封止層を半導体プロセスによって簡単に形成することができる。
In the pressure sensor manufacturing method of the present invention, it is preferable that the third sealing layer contains silicon.
Thereby, the third sealing layer can be easily formed by a semiconductor process.
本発明の圧力センサーの製造方法では、前記第2封止層は、前記第1封止層および前記第3封止層によって外部から遮断されていることが好ましい。
これにより、第2封止層を水分等から保護することができ、環境湿度に起因した封止層の内部応力の変化を抑制することができる。
In the pressure sensor manufacturing method of the present invention, it is preferable that the second sealing layer is blocked from the outside by the first sealing layer and the third sealing layer.
Thereby, a 2nd sealing layer can be protected from a water | moisture content etc., and the change of the internal stress of the sealing layer resulting from environmental humidity can be suppressed.
本発明の圧力センサーは、受圧により撓み変形するダイアフラムを備える基板と、
前記基板の一方の面側に配置され、前記基板の平面視で前記ダイアフラムを囲む側壁部と、
前記側壁部に囲まれた空間を介して前記ダイアフラムに対向して配置され、前記空間を封止する封止層と、を有し、
前記封止層は、前記空間に連通する貫通孔を有する第1封止層と、前記第1封止層に対して前記ダイアフラムと反対側に位置し、前記貫通孔を封止する第2封止層と、を有し、
前記貫通孔は、前記基板の平面視で、前記ダイアフラムの内側に位置する第1貫通孔および前記ダイアフラムの外側に位置する第2貫通孔を有していることを特徴とする。
これにより、ダイアフラムに加わる内部応力の環境温度による変化を抑制することができる。そのため、優れた圧力検出精度を発揮することのできる圧力センサーとなる。
The pressure sensor of the present invention includes a substrate including a diaphragm that is bent and deformed by pressure reception;
A side wall portion disposed on one surface side of the substrate and surrounding the diaphragm in a plan view of the substrate;
A sealing layer that is disposed to face the diaphragm through a space surrounded by the side wall, and seals the space;
The sealing layer includes a first sealing layer having a through hole communicating with the space, and a second seal that is located on the opposite side of the diaphragm with respect to the first sealing layer and seals the through hole. A stop layer,
The through hole has a first through hole located inside the diaphragm and a second through hole located outside the diaphragm in plan view of the substrate.
Thereby, the change by the environmental temperature of the internal stress added to a diaphragm can be suppressed. Therefore, the pressure sensor can exhibit excellent pressure detection accuracy.
本発明の圧力センサーモジュールは、本発明の圧力センサーと、
前記圧力センサーを収納しているパッケージと、を有することを特徴とする。
これにより、圧力センサーの効果を享受でき、信頼性の高い圧力センサーモジュールが得られる。
The pressure sensor module of the present invention includes the pressure sensor of the present invention,
And a package housing the pressure sensor.
Thereby, the effect of a pressure sensor can be enjoyed and a highly reliable pressure sensor module can be obtained.
本発明の電子機器は、本発明の圧力センサーを有することを特徴とする。
これにより、圧力センサーの効果を享受でき、信頼性の高い電子機器が得られる。
The electronic device of the present invention includes the pressure sensor of the present invention.
Thereby, the effect of a pressure sensor can be enjoyed and a highly reliable electronic device can be obtained.
本発明の移動体は、本発明の圧力センサーを有することを特徴とする。
これにより、圧力センサーの効果を享受でき、信頼性の高い移動体が得られる。
The moving body of the present invention has the pressure sensor of the present invention.
Thereby, the effect of a pressure sensor can be enjoyed and a reliable mobile body is obtained.
以下、本発明の圧力センサーの製造方法、圧力センサー、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a pressure sensor manufacturing method, a pressure sensor, a pressure sensor module, an electronic device, and a moving body of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態に係る圧力センサーおよびその製造方法について説明する。
<First Embodiment>
First, the pressure sensor and the manufacturing method thereof according to the first embodiment of the present invention will be described.
図1は、本発明の第1実施形態に係る圧力センサーを示す断面図である。図2は、図1に示す圧力センサーが有するセンサー部を示す平面図である。図3は、図2に示すセンサー部を含むブリッジ回路を示す回路図である。図4は、図1に示す圧力センサーが有する封止層の拡大断面図である。図5は、図1に示す圧力センサーの製造工程を示すフローチャートである。図6ないし図16は、それぞれ、図1に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。なお、以下の説明では、図1、図4、図6ないし図16中の上側を「上」とも言い、下側を「下」とも言う。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a pressure sensor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing a sensor unit included in the pressure sensor shown in FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing a bridge circuit including the sensor unit shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a sealing layer included in the pressure sensor shown in FIG. FIG. 5 is a flowchart showing manufacturing steps of the pressure sensor shown in FIG. 6 to 16 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the pressure sensor shown in FIG. In the following description, the upper side in FIGS. 1, 4 and 6 to 16 is also referred to as “upper”, and the lower side is also referred to as “lower”.
図1に示すように、圧力センサー1は、受圧により撓み変形するダイアフラム25を有する基板2と、ダイアフラム25の上面側に配置された圧力基準室S(空洞部)と、基板2と共に圧力基準室Sを形成する周囲構造体4と、ダイアフラム25に配置されたセンサー部5と、を有している。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、基板2は、シリコンで構成された第1層21と、第1層21の上側に配置され、シリコンで構成された第3層23と、第1層21および第3層23の間に配置され、酸化シリコンで構成された第2層22と、を有するSOI基板で構成されている。すなわち、基板2は、シリコン(Si)を含んでいる。これにより、製造上取り扱い易く、優れた加工寸法精度を発揮することのできる基板2となる。
As shown in FIG. 1, the
ただし、基板2としては、SOI基板に限定されず、例えば、単層のシリコン基板を用いることもできる。また、基板2は、シリコン以外の半導体材料、例えば、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム、炭化珪素等で構成された基板(半導体基板)であってもよい。
However, the
また、図1に示すように、基板2には、周囲の部分よりも薄肉であり、受圧によって撓み変形するダイアフラム25が設けられている。基板2には、下方に開放する有底の凹部24が形成されており、凹部24によって基板2が薄くなっている部分がダイアフラム25となっている。また、ダイアフラム25の下面が圧力を受ける受圧面251となっている。なお、本実施形態では、ダイアフラム25の平面視形状は、略正方形であるが、ダイアフラム25の平面視形状としては、特に限定されず、例えば、三角形、五角形等の多角形、円形、楕円形等であってもよい。また、角部を有する平面視形状の場合には、その角部が面取りされていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
ここで、本実施形態では、凹部24は、シリコンディープエッチング装置を用いたドライエッチングで形成されている。具体的には、基板2の下面側から等方性エッチング、保護膜成膜および異方向性エッチングという工程を繰り返して、第1層21を掘ることで凹部24を形成する。この工程を繰り返し、エッチングが第2層22まで達すると第2層22がエッチングストッパーとなってエッチングが終了し、凹部24が得られる。このような形成方法によれば、凹部24の内壁側面が基板2の主面に対して略垂直となるため、凹部24の開口面積を小さくすることができる。そのため、基板2の機械的強度の低下を抑制することができ、また、圧力センサー1の大型化を抑制することもできる。
Here, in this embodiment, the
ただし、凹部24の形成方法としては、上記の方法に限定されず、例えば、ウェットエッチングによって形成してもよい。また、本実施形態では、ダイアフラム25の下面側に第2層22が残っているが、この第2層22を除去してもよい。すなわち、ダイアフラム25を第3層23の単層で構成してもよい。これにより、ダイアフラム25をより薄くすることができ、より撓み変形し易いダイアフラム25が得られる。また、凹部24が第1層21の途中まで形成されていてもよい。
However, the method for forming the
ダイアフラム25の厚さとしては、特に限定されず、ダイアフラム25の大きさ等によっても異なるが、例えば、ダイアフラム25の幅が100μm以上300μm以下の場合には、1μm以上10μm以下であることが好ましく、1μm以上3μm以下であることがより好ましい。このような厚さとすることで、機械的な強度を十分に保ちつつ、十分に薄く、受圧により撓み変形し易いダイアフラム25が得られる。
The thickness of the
このようなダイアフラム25には、ダイアフラム25に作用する圧力を検出するセンサー部5が設けられている。図2に示すように、センサー部5は、ダイアフラム25に設けられた4つのピエゾ抵抗素子51、52、53、54を有している。そして、ピエゾ抵抗素子51、52、53、54は、配線55を介して互いに電気的に接続され、図3に示すブリッジ回路50(ホイートストンブリッジ回路)を構成している。ブリッジ回路50には駆動電圧AVDCを供給(印加)する駆動回路が接続されている。そして、ブリッジ回路50は、ダイアフラム25の撓みに基づくピエゾ抵抗素子51、52、53、54の抵抗値変化に応じた検出信号(電圧)を出力する。そのため、この出力された検出信号に基づいてダイアフラム25が受けた圧力を検出することができる。
Such a
特に、ピエゾ抵抗素子51、52、53、54は、ダイアフラム25の外縁部に配置されている。受圧によりダイアフラム25が撓み変形すると、ダイアフラム25の中でも特にその外縁部に大きな応力が加わるため、ダイアフラム25の外縁部にピエゾ抵抗素子51、52、53、54を配置することで、前述した検出信号を大きくすることができ、圧力検知の感度が向上する。なお、ピエゾ抵抗素子51、52、53、54の配置は、特に限定されず、例えば、ピエゾ抵抗素子51、52、53、54がダイアフラム25の外縁を跨いで配置されていてもよいし、ダイアフラム25の中央部に配置されていてもよい。
In particular, the
ピエゾ抵抗素子51、52、53、54は、例えば、基板2の第3層23にリン、ボロン等の不純物をドープ(拡散または注入)することで構成されている。また、配線55は、例えば、基板2の第3層23に、ピエゾ抵抗素子51、52、53、54よりも高濃度でリン、ボロン等の不純物をドープ(拡散または注入)することで構成されている。
The
なお、センサー部5の構成としては、ダイアフラム25が受けた圧力を検出することができれば、特に限定されない。例えば、ブリッジ回路50を構成していない少なくとも1つのピエゾ抵抗素子がダイアフラム25に配置されている構成であってもよい。また、センサー部としては、本実施形態のようなピエゾ抵抗型の他にも、静電容量の変化に基づいて圧力を検出する静電容量型を用いてもよい。
The configuration of the
また、図1に示すように、基板2の上面には、シリコン酸化膜(SiO2膜)で構成された第1絶縁膜31と、シリコン窒化膜(SiN膜)で構成された第2絶縁膜32と、が成膜されている。第1絶縁膜31によって、ピエゾ抵抗素子51、52、53、54の界面準位を低減してノイズの発生を抑制することができる。また、第2絶縁膜32(シリコン窒化膜)によって、センサー部5を水分や埃から保護することができる。
As shown in FIG. 1, on the upper surface of the
なお、第1絶縁膜31および第2絶縁膜32の構成材料としては、上述した目的を発揮することができれば、特に限定されない。また、第1絶縁膜31および第2絶縁膜32に替えて、例えば、シリコン酸窒化膜(SiNO膜)で構成された絶縁膜を配置してもよい。シリコン酸窒化膜によれば、前述した第1絶縁膜31と第2絶縁膜32の両方の機能を発揮することができる。また、第1絶縁膜31および第2絶縁膜32は、それぞれ、ダイアフラム25と重ならないように枠状になっていてもよい。また、第1絶縁膜31および第2絶縁膜32の少なくとも一方を省略してもよい。
The constituent material of the first insulating
さらに、第2絶縁膜32上には、ポリシコン膜(p−Si膜)からなる第3絶縁膜33が成膜されている。第3絶縁膜33は、ダイアフラム25と重ならないように、ダイアフラム25の周囲を囲む枠状をなしている。なお、第3絶縁膜33は、省略してもよい。
Further, a third insulating
また、図1に示すように、ダイアフラム25の上側には、圧力基準室Sが設けられている。この圧力基準室Sは、基板2と周囲構造体4とに囲まれることで形成されている。圧力基準室Sは、密閉された空間であり、圧力基準室S内の圧力が、圧力センサー1が検出する圧力の基準値となる。特に、圧力基準室Sは、真空状態(例えば、10Pa以下)であることが好ましい。これにより、圧力センサー1を、真空を基準として圧力を検出する「絶対圧センサー」として用いることができ、利便性の高い圧力センサー1となる。ただし、圧力基準室Sは、一定の圧力に保たれていれば、真空状態でなくてもよい。
Further, as shown in FIG. 1, a pressure reference chamber S is provided on the upper side of the
周囲構造体4は、基板2との間に圧力基準室Sを形成している。図1に示すように、周囲構造体4は、基板2上に配置された層間絶縁膜41と、層間絶縁膜41上に配置された配線層42と、配線層42および層間絶縁膜41上に配置された層間絶縁膜43と、層間絶縁膜43上に配置された配線層44と、配線層44および層間絶縁膜43上に配置された表面保護膜45と、表面保護膜45上に配置された封止層46と、表面保護膜45上に配置された端子47とを有している。
The surrounding structure 4 forms a pressure reference chamber S between itself and the
このような周囲構造体4では、主に、層間絶縁膜41、43によって、基板2の平面視でダイアフラム25を囲む枠状の側壁部40が構成されている。また、側壁部40の内側には圧力基準室Sが形成されている。そして、封止層46が圧力基準室Sを介してダイアフラム25と対向して配置され、圧力基準室Sを封止している。
In such a surrounding structure 4, a frame-like
層間絶縁膜41、43は、それぞれ、枠状をなし、平面視でダイアフラム25を囲むように配置されている。これら層間絶縁膜41、43としては、特に限定されないが、例えば、シリコン酸化膜(SiO2膜)等の絶縁膜を用いることができる。配線層42は、センサー部5の配線55と電気的に接続された配線部429を有している。また、配線層44は、配線部429と電気的に接続された配線部449とを有している。これら配線層42、44としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム膜等の金属膜を用いることができる。
The
表面保護膜45は、周囲構造体4を水分、ガス、ゴミ、傷などから保護する機能を有している。表面保護膜45は、層間絶縁膜43および配線層44上に配置されている。また、表面保護膜45上には配線部429、449を介してセンサー部5と電気的に接続されている複数の端子47が設けられている。表面保護膜45としては、特に限定されず、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリイミド膜、エポキシ樹脂膜などを用いることができる。
The surface
図1に示すように、封止層46は、圧力基準室Sの天井に位置し、圧力基準室Sを封止している。封止層46は、下面が圧力基準室Sに臨む第1封止層461と、第1封止層461の上面に積層された第2封止層462と、第2封止層462の上面に積層された第3封止層463と、を有している。封止層46を積層構造とすることで、圧力基準室Sをより確実に気密封止することができる。なお、封止層46の構成としては、特に限定されず、例えば、第1封止層461と第2封止層462との間や第2封止層462と第3封止層463との間に別の層が介在し、4層以上の積層構造となっていてもよい。また、第3封止層463を省略してもよい。
As shown in FIG. 1, the
第1封止層461は、シリコン(Si)を含んで構成されており、特に本実施形態ではシリコン(Si)で構成されている。また、第2封止層462は、酸化シリコン(SiO2)を含んで構成されており、特に、本実施形態では酸化シリコン(SiO2)で構成されている。また、第3封止層463は、シリコン(Si)を含んで構成されており、特に本実施形態ではシリコン(Si)で構成されている。後述する製造方法でも説明するように、第1封止層461、第2封止層462および第3封止層463は、それぞれ、スパッタリング法、CVD法等の各種成膜法で形成することができる。
The
このように、各層461、462、463がそれぞれシリコン(Si)を含んでいることで、封止層46を半導体プロセスによって容易に形成することができる。さらには、同じ材料(シリコン)で構成された第1封止層461および第3封止層463で、これらとは異なる材料(酸化シリコン)で構成された第2封止層462を挟み込むことで、封止層46の熱膨張率を厚さ方向で平均化することができ、封止層46の熱膨張時の面外方向への撓みを抑制することができる。
As described above, since each of the
特に、封止層46の下方への撓みを抑制することにより、封止層46とダイアフラム25との接触を抑制することができる。封止層46がダイアフラム25に接触してしまうと、ダイアフラム25の撓み変形が阻害され、圧力検出精度が低下するおそれがある。そのため、前述のように、封止層46の熱膨張時の面外方向への撓みを抑制し、封止層46とダイアフラム25との接触を抑制することで、優れた圧力検出精度を有する圧力センサー1となる。また、前述したように、基板2がSOI基板で構成されているため、圧力基準室Sを介して対向する基板2および封止層46の熱膨張率の差を小さくすることができる。そのため、熱膨張により発生する内部応力を小さく抑えることができる。さらには、ダイアフラム25に加わる内部応力の環境温度による変化を抑制することができる。そのため、例えば、同じ圧力を受けていても検出される圧力が環境温度によって異なってしまうといった検出精度の低下を効果的に抑制することができる。
In particular, the contact between the sealing
なお、第1封止層461、第2封止層462および第3封止層463の構成材料としては、特に限定されない。例えば、第1封止層461および第3封止層463は、それぞれ、シリコン(Si)以外の材料(例えば、製造上、不可避的に混じってしまう材料)を含んでいてもよいし、シリコン以外の材料で構成されていてもよい。同様に、第2封止層462は、酸化シリコン以外の材料(例えば、製造上、不可避的に混じってしまう材料)を含んでいてもよいし、酸化シリコン以外の材料で構成されていてもよい。
Note that the constituent materials of the
また、図1に示すように、第1封止層461には複数の貫通孔464が形成されている。また、第1封止層461は、基板2の平面視で、ダイアフラム25と重なっている第1領域461Aと、第1領域461Aの外側に位置し、ダイアフラム25と重なっていない第2領域461Bと、を有している。また、複数の貫通孔464は、第1領域461Aに配置された少なくとも1つの第1貫通孔465と、第2領域461Bに配置された少なくとも1つの第2貫通孔466と、を有している。なお、本実施形態では、第1貫通孔465は、マトリックス状(行列状)に複数配置されており、第2貫通孔466は、第1領域461Aの外周に沿って複数配置されている。ただし、第1貫通孔465および第2貫通孔466の数や配置は、特に限定されない。
Further, as shown in FIG. 1, the
後述する製造方法において詳しく説明するが、複数の貫通孔464は、製造途中まで存在しているガードリングGRおよび蓋部444を除去するためのリリースエッチング用の孔である。本実施形態のように、複数の貫通孔464が第1貫通孔465と第2貫通孔466とを含むことで、貫通孔464を第1封止層461の広範囲にわたって配置することができ、その分、よりスムーズにかつ確実にガードリングGRおよび蓋部444を除去することができる。
As will be described in detail in a manufacturing method to be described later, the plurality of through
また、複数の貫通孔464を配置することで、第1封止層461が面方向に変形し易くなり、当該変形によって、例えば、圧力センサー1の内部応力を吸収、緩和することができる。そのため、圧力センサー1の内部応力が低減され、内部応力がダイアフラム25に伝わり難くなる。したがって、圧力センサー1は、優れた圧力検出精度を発揮することができる。
Further, by arranging the plurality of through
このような第1封止層461上には第2封止層462が配置されており、この第2封止層462によって各貫通孔464が塞がれている。これにより、圧力基準室Sが封止される。
A
また、各貫通孔464の横断面形状は、略円形状である。ただし、各貫通孔464の横断面形状は、特に限定されず、例えば、三角形、四角形等の多角形、楕円形、異形等であってもよい。
Moreover, the cross-sectional shape of each through-
また、図4に示すように、貫通孔464は、横断面積(径)が圧力基準室S側から第2封止層462側に向けて漸減したテーパー状をなしている。このように、貫通孔464をテーパー状にすることで、貫通孔464内の空間を十分に確保して貫通孔464をより変形し易いものとすることができると共に、貫通孔464の上側の開口を十分に小さくすることができる。そのため、第1封止層461を面方向に変形させ易くしつつ、貫通孔464の上端側の開口を第2封止層462によってより確実に塞ぐことができる。なお、貫通孔464の形状としては、特に限定されない。例えば、本実施形態では、貫通孔464は、軸方向の全域でテーパー状をなしているが、これに限定されず、軸方向の少なくとも一部が前述したようなテーパー状をなしていてもよい。また、貫通孔464は、テーパー状ではなくて横断面積が実質的に変化しないストレート状であってもよい。
Further, as shown in FIG. 4, the through
図4に示すように、貫通孔464の下端側開口の径Rmax(幅)としては、特に限定されないが、例えば、500Å以上2500Å以下であることが好ましく、1000Å以上2000Å以下であることがより好ましい。これにより、より確実に、貫通孔464内の空間を十分に大きく確保して第1封止層461をより変形し易いものとすることができる。また、貫通孔464が過度に大きくなってしまうことを阻止することができ、例えば、第1封止層461の機械的強度が過度に低下してしまったり、第1封止層461の機械的強度を確保するために第1封止層461が過度に厚くなってしまったりするのを抑制することができる。
As shown in FIG. 4, the diameter Rmax (width) of the opening on the lower end side of the through
貫通孔464の上端側開口の径Rmin(幅)としては、特に限定されないが、例えば、100Å以上1000Å以下であることが好ましく、200Å以上800Å以下であることがより好ましい。これにより、ガードリングGRおよび蓋部444を除去するためのエッチングを行うのに十分な大きさの径を有し、かつ、第2封止層462によってより確実に塞ぐことのできる径を有する貫通孔464となる。
The diameter Rmin (width) of the opening on the upper end side of the through
また、貫通孔464は、横断面積(径)の変化率が圧力基準室S側から第2封止層462側に向けて漸減している。すなわち、貫通孔464は、上側に向けて内周面の傾斜がきつくなっている。特に、本実施形態では、上端部の内周面がほぼ垂直に立った状態となっている。そのため、貫通孔464は、漏斗状の内部空間を有しているとも言える。このような構成とすれば、貫通孔464の径を下側から上側に向けて徐々に小さくすることができるため、径Rminを高精度に制御することができる。そのため、径Rminを目標値に合わせ込み易くなる。すなわち、径Rminが小さくなり過ぎてガードリングGRおよび蓋部444をエッチング除去することが困難となったり、径Rminが大きくなり過ぎて第2封止層462で封止することが困難となってしまったりするのを抑制することができる。よって、より確実に、貫通孔464を介してガードリングGRおよび蓋部444を除去することができると共に、第2封止層462によって貫通孔464を塞ぐことができる。なお、貫通孔464の形状としては、特に限定されず、例えば、横断面積(径)の変化率が上側に向けて一定となっていてもよい。
Further, in the through
また、図1および図4に示すように、第1封止層461は、各貫通孔464の下端側開口を囲む枠状(環状)をなし、圧力基準室S側に突出する枠状の突出部467を有している。そのため、仮に封止層46がダイアフラム25側に撓んで、封止層46がダイアフラム25と接触したとしても、突出部467が優先的に接触する。そのため、突出部467がない場合と比べて、封止層46とダイアフラム25との接触面積を小さくすることができ、封止層46がダイアフラム25に接触したまま貼り付いてしまう「スティッキング」の発生を効果的に抑制することができる。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
また、図4に示すように、第1封止層461の厚さT1は、第2封止層462の厚さT2および第3封止層463の厚さT3よりも大きい。第1封止層461には複数の貫通孔464が配置されているため、他の層(第2封止層462および第3封止層463)よりも機械的強度が低下し易い。そのため、T1>T2、T1>T3の関係を満足することで、第1封止層461に十分な機械的強度を持たせることができる。
Further, as shown in FIG. 4, the thickness T1 of the
具体的には、第1封止層461の厚さT1は、特に限定されないが、例えば、1μm以上10μm以下であることが好ましく、2μm以上7μm以下であることがより好ましい。これにより、第1封止層461に十分な機械的強度を持たせつつ、第1封止層461の過度な厚肉化を防止することができる。また、径Rmax、Rminが前述したような大きさとなる貫通孔464をより容易に形成することができる。
Specifically, the thickness T1 of the
以上のような第1封止層461上には第2封止層462が積層されている。第2封止層462は、主に、第1封止層461に設けられた複数の貫通孔464を封止するための層である。このような第2封止層462の厚さT2は、特に限定されないが、例えば、1μm以上5μm以下であることが好ましく、1.5μm以上2.5μm以下であることがより好ましい。これにより、第2封止層462の過度な厚肉化を防止しつつ、第2封止層462によって貫通孔464をより確実に封止することができる。
The
以上のような第2封止層462上には第3封止層463が積層されている。第3封止層463は、主に、材料が同じ第1封止層461との間に、異なる材料で構成された第2封止層462を挟み込むことで、封止層46の熱膨張時の面外方向への撓みを抑制するための層である。これにより、特に、封止層46の下方への撓みを抑制することができ、封止層46とダイアフラム25との接触を抑制することができる。
A
ここで、第2封止層462が外部に露出していると、第2封止層462が水分を吸着し、環境湿度によって封止層46の内部応力が変化するおそれがある。このように、環境湿度によって封止層46の内部応力が変化してしまうと、それに伴ってダイアフラム25の内部応力も変化してしまう。そのため、同じ圧力を受けても環境湿度によって測定値が異なってしまい、圧力センサー1の圧力検出精度が低下するおそれがある。
Here, if the
そこで、本実施形態では、第3封止層463で第2封止層462を覆い、第2封止層462を圧力センサー1の外部に対して気密的に封止している。すなわち、第3封止層463によって第2封止層462を囲み、第2封止層462の圧力センサー1外部への露出を阻止している。これにより、第2封止層462を水分から保護することができ、環境湿度による封止層46の内部応力の変化を抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, the
なお、本実施形態では、第2封止層462の側面が第3封止層463によって覆われているが、これに限定されず、第1封止層461によって覆われていてもよいし、第1封止層461および第3封止層463の両方によって覆われていてもよい。また、例えば、湿度が一定である等、湿度の影響を受け難い環境で使用する場合等には、第1封止層461および第3封止層463によって第2封止層462を封止しなくてもよく、例えば、第2封止層462の側面が外部に露出していてもよい。
In the present embodiment, the side surface of the
このような第3封止層463の厚さT3は、特に限定されないが、例えば、0.1μm以上10μm以下とすることが好ましく、0.3μm以上1.0μm以下とすることがより好ましい。これにより、第1封止層461との厚さのバランスを取ることができ、封止層46の熱膨張時の面外方向への撓みをより効果的に抑制することができる。また、第3封止層463へのピンホールの発生を抑制することができ、より効果的に、第2封止層462を水分から保護することができる。また、第3封止層463の過度な厚肉化を防止することができる。
The thickness T3 of the
以上、圧力センサー1について説明した。このような圧力センサー1は、前述したように、受圧により撓み変形するダイアフラム25を備える基板2と、基板2の上面(一方の面)側に配置され、基板2の平面視でダイアフラム25を囲む側壁部40と、側壁部40に囲まれた圧力基準室S(空間)を介してダイアフラム25に対向して配置され、圧力基準室Sを封止する封止層46と、を有している。また、封止層46は、圧力基準室Sに連通する貫通孔464を有する第1封止層461と、第1封止層461に対して上側(ダイアフラム25と反対側)に位置し、貫通孔464を封止する第2封止層462と、を有している。また、貫通孔464は、基板2の平面視で、ダイアフラム25の内側に位置する第1貫通孔465およびダイアフラム25の外側に位置する第2貫通孔466を有している。
The
このように、第1封止層461に貫通孔464を配置することで、封止層46が面方向に変形し易くなる。そのため、封止層46によって圧力センサー1の内部応力が緩和され、内部応力がダイアフラム25に伝わり難くなる。そのため、ダイアフラム25に加わる内部応力の環境温度に起因した変化を小さく抑えることができ、圧力センサー1の圧力検出精度の低下を効果的に抑制することができる。これにより、圧力センサー1は、優れた圧力検出精度を発揮することができる。さらに、製造工程において、第1貫通孔465および第2貫通孔466を介して、アルミニウム等の金属材料で構成されているガードリングGRや蓋部444をより確実に除去することができる。これにより、圧力センサー1の内部応力をより小さくすることができる。また、ダイアフラム25に加わる内部応力のガードリングGRや蓋部444の熱膨張の程度(すなわち環境温度)に起因した変化を小さく抑えることができ、圧力センサー1の圧力検出精度の低下を抑制することができる。
Thus, by arranging the through
次に、圧力センサー1の製造方法について説明する。圧力センサー1の製造方法は、図5に示すように、基板2を準備する準備工程と、基板2にセンサー部5を配置するセンサー部配置工程と、基板2の上面に、ダイアフラム形成領域250を囲むガードリングGRと、ガードリングGRの内側の空間に位置する犠牲層Gと、犠牲層Gを介して基板2と対向する蓋部444と、を配置する犠牲層配置工程と、蓋部444が有する蓋部貫通孔445を介して犠牲層Gを除去する犠牲層除去工程と、蓋部444の上面に貫通孔464を有する第1封止層461を配置する第1封止層配置工程と、貫通孔464を介してガードリングGRおよび蓋部444を除去するガードリング/蓋部除去工程と、第1封止層461の上面に第2封止層462を配置する第2封止層配置工程と、第2封止層462の上面に第3封止層463を配置する第3封止層配置工程と、基板2にダイアフラム25を形成するダイアフラム形成工程と、を含んでいる。
Next, a manufacturing method of the
[準備工程]
まず、図6に示すように、第1層21、第2層22および第3層23が積層したSOI基板からなる基板2を準備する。なお、この段階では、基板2のダイアフラム形成領域250にはダイアフラム25が形成されていない。次に、例えば、第3層23の表面を熱酸化することで、基板2の上面に酸化シリコン膜からなる第1絶縁膜31を成膜する。
[Preparation process]
First, as shown in FIG. 6, a
[センサー部配置工程]
次に、図7に示すように、基板2の上面に、リン、ボロン等の不純物を注入することで、センサー部5を形成する。次に、第1絶縁膜31の上面に第2絶縁膜32および第3絶縁膜33をスパッタリング法、CVD法等を用いて成膜する。
[Sensor part placement process]
Next, as shown in FIG. 7, the
[犠牲層配置工程]
次に、図8に示すように、基板2上に、層間絶縁膜41、配線層42、層間絶縁膜43および配線層44、表面保護膜45および端子47をスパッタリング法、CVD法等を用いて順に所定のパターンで形成する。これにより、基板2の平面視でダイアフラム25と重なって配置され、層間絶縁膜41、43で構成された犠牲層Gと、犠牲層Gを囲むガードリングGRと、犠牲層Gを介して基板2と対向し、ガードリングGRの開口を覆う蓋部444と、が得られる。なお、ガードリングGRは、配線層42から形成された枠状の配線部421と、配線層44から形成された枠状の配線部441と、で構成されている。また、配線部441にはガードリング貫通孔442が形成されている。また、蓋部444は、配線部441と一体形成されており、犠牲層Gに臨む蓋部貫通孔445が形成されている。なお、本実施形態では、層間絶縁膜41、43を酸化シリコンで構成し、配線層42、44をアルミニウムで構成している。
[Sacrificial layer placement process]
Next, as shown in FIG. 8, an
ここで、ガードリングGRの構造について詳細に説明する。図9に示すように、配線部421は、層間絶縁膜41を貫通して設けられ、第3絶縁膜33と接続された凹状のコンタクト部421aと、層間絶縁膜41上に設けられ、コンタクト部421aの周囲に配置されたフランジ部421bと、を有している。また、フランジ部421bは、コンタクト部421aよりも犠牲層G側に位置する内側部421b’と、反対側に位置する外側部421b”と、を有している。一方、配線部441は、層間絶縁膜43を貫通して設けられ、配線部421のコンタクト部421aと接続された凹状のコンタクト部441aと、層間絶縁膜43上に設けられ、コンタクト部441aの周囲に配置されたフランジ部441bと、を有している。また、フランジ部441bは、コンタクト部441aよりも犠牲層G側に位置する内側部441b’と、反対側に位置する外側部441b”と、を有している。そして、コンタクト部441a、内側部441b’および外側部441b”のそれぞれにガードリング貫通孔442が形成されている。ただし、ガードリング貫通孔442は、コンタクト部441a、内側部441b’および外側部441b”の少なくとも1つに形成されていればよい。
Here, the structure of the guard ring GR will be described in detail. As shown in FIG. 9, the
[犠牲層除去工程]
次に、ガードリング貫通孔442をレジストRによって封止した状態で、基板2をバッファードフッ酸等のエッチング液に晒す。これにより、図10に示すように、蓋部貫通孔445を介して犠牲層Gがエッチング除去される。この際、ガードリングGRは、エッチングストッパーとして機能する。
[Sacrificial layer removal process]
Next, with the guard ring through
[第1封止層配置工程]
次に、レジストRを除去した後に、図11に示すように、蓋部444、ガードリングGRおよび表面保護膜45の上面に、複数の貫通孔464を有する第1封止層461を成膜する。第1封止層461の成膜方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、CVD法等の各種成膜方法(気相成長法)を用いることができる。ここで、複数の貫通孔464は、基板2の平面視で蓋部444と重なるように配置された第1貫通孔465と、ガードリングGRと重なるように配置された第2貫通孔466と、を有している。また、第1貫通孔465は、蓋部貫通孔445と連通しており、第2貫通孔466は、ガードリング貫通孔442と連通している。
[First sealing layer arranging step]
Next, after removing the resist R, as shown in FIG. 11, a
本工程について詳しく説明すると、蓋部444およびガードリングGR上に第1封止層461を成長させていくと、初めのうちは急峻に蓋部貫通孔445およびガードリング貫通孔442を塞いでいくが、第1封止層461が厚くなると共にその勢いが低下し、第1封止層461がある厚みを超えたあたりから蓋部貫通孔445およびガードリング貫通孔442がほとんど塞がらなくなる。そのため、第1封止層461に、テーパー状(漏斗状)の貫通孔464(第1貫通孔465および第2貫通孔466)が形成される。また、第1封止層461の一部が蓋部貫通孔445およびガードリング貫通孔442内に入り込むことで、枠状の突出部467が形成される。このようなことから、蓋部444およびガードリングGRは、第1封止層461に貫通孔464および突出部467を形成するための下地層としての機能を有しているとも言える。
This step will be described in detail. When the
[ガードリング/蓋部除去工程]
次に、基板2を例えばリン酸、酢酸および硝酸の混酸等のエッチング液に晒し、第1貫通孔465および第2貫通孔466を介して蓋部444およびガードリングGRを除去する。これにより、図12に示すように、圧力基準室Sが形成される。特に、本実施形態では、第1貫通孔465から供給されるエッチング液によって、第1貫通孔465の直近(直下)に位置する蓋部444を効率的に除去することができ、第2貫通孔466から供給されるエッチング液によって、第2貫通孔466の直近(直下)に位置するガードリングGRを効率的に除去することができる。そのため、蓋部444およびガードリングGRをより確実に除去することができる。特に、本実施形態では、フランジ部441bの外側部441b”が第1封止層461と側壁部40とに挟まれているため、外側部441b”にエッチング液が浸透し難く、外側部441b”を除去し難い。しかしながら、外側部441b”に第2貫通孔466が形成されているため、外側部441b”をより確実に除去することができる。なお、本実施形態では、蓋部444およびガードリングGRの全部が除去されているが、蓋部444およびガードリングGRの一部が残存していてもよい。
[Guard ring / lid removal process]
Next, the
[第2封止層配置工程]
次に、貫通孔464を介して圧力基準室Sを真空状態とした状態で、第1封止層461の上面に第2封止層462を成膜し、貫通孔464を封止する。第2封止層462の成膜方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、CVD法等の各種成膜方法(気相成長法)を用いることができる。次に、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、第2封止層462をパターニングし、図13に示すように、第2封止層462の外縁を第1封止層461の外縁の内側に位置させる。なお、第2封止層462のパターニング方法として、バッファードフッ酸等のエッチング液を用いたウェットエッチングを利用することが好ましい。これにより、第2封止層462と第1封止層461とのエッチング選択比を大きく確保することができ、実質的に第2封止層462のみをパターニングすることができる。
[Second sealing layer arranging step]
Next, in a state where the pressure reference chamber S is in a vacuum state through the through
[第3封止層配置工程]
次に、図14に示すように、第1封止層461および第2封止層462の上面に第3封止層463を成膜する。これにより、第1封止層461および第3封止層463によって第2封止層462が封止される。第3封止層463の成膜方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、CVD法等の各種成膜方法(気相成長法)を用いることができる。
[Third sealing layer arranging step]
Next, as shown in FIG. 14, a
次に、図15に示すように、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、第1封止層461および第3封止層463を同時にパターニングする。これにより、封止層46が得られる。なお、第1封止層461および第3封止層463を互いに同じ材料で構成することで、これらを同時にパターニングすることができる。そのため、圧力センサー1の製造工程を削減することができ、圧力センサー1の製造がより容易となる。
Next, as shown in FIG. 15, the
[ダイアフラム形成工程]
次に、図16に示すように、例えば、ドライエッチング(特に、シリコンディープエッチング)法を用いて第1層21をエッチングし、ダイアフラム形成領域250に、下面に開放する凹部24を形成してダイアフラム25を得る。以上により、圧力センサー1が得られる。なお、ダイアフラム形成工程の順番は、特に限定されず、例えば、センサー部配置工程に先立って行ってもよいし、センサー部配置工程から第3封止層配置工程までの間に行ってもよい。
[Diaphragm formation process]
Next, as shown in FIG. 16, for example, the
以上、圧力センサー1の製造方法について説明した。圧力センサー1の製造方法は、前述したように、ダイアフラム形成領域250を有する基板2を準備する工程と、基板2の上面(一方の面)側に、基板2の平面視でダイアフラム形成領域250を囲むガードリングGRと、ガードリングGRの内側の空間に位置する犠牲層Gと、犠牲層Gを介して基板2と対向し、犠牲層Gに臨む蓋部貫通孔445を有する蓋部444と、を配置する工程と、蓋部貫通孔445を介して犠牲層Gを除去する工程と、蓋部444の上側(基板2と反対側)に、基板2の平面視で蓋部444と重なるように配置されている第1貫通孔465および基板2の平面視でガードリングGRと重なるよう配置されている第2貫通孔466を有する第1封止層461を配置する工程と、第1貫通孔465および第2貫通孔466を介して蓋部444およびガードリングGRを除去する工程と、第1封止層461の上側(基板2と反対側)に、第1貫通孔465および第2貫通孔466を封止する第2封止層462を配置する工程と、ダイアフラム形成領域250に、受圧により撓み変形するダイアフラム25を形成する工程と、を含んでいる。
The manufacturing method of the
このような製造方法によれば、第1貫通孔465および第2貫通孔466を介して蓋部444およびガードリングGRをより確実に除去することができる。そのため、圧力センサー1の内部応力をより小さくすることができる。また、ダイアフラム25に加わる内部応力のガードリングGRや蓋部444の熱膨張の程度(すなわち環境温度)に起因した変化を小さく抑えることができ、圧力センサー1の圧力検出精度の低下を抑制することができる。よって、高い圧力検出精度を発揮することのできる圧力センサー1が得られる。
According to such a manufacturing method, the
また、前述したように、第1封止層461は、シリコン(Si)を含み、第2封止層462は、酸化シリコン(SiO2)を含んでいる。これにより、第1封止層461および第2封止層462を半導体プロセスによって簡単に形成することができる。また、基板2がSOI基板で構成されているため、圧力基準室Sを介して対向する基板2および封止層46の熱膨張率の差を小さくすることができる。そのため、熱膨張により発生する内部応力を小さく抑えることができる。さらには、ダイアフラム25に加わる内部応力の環境温度による変化を抑制することができる。そのため、例えば、同じ圧力を受けていても検出される圧力が環境温度によって異なってしまうといった検出精度の低下を効果的に抑制することができる。
Further, as described above, the
また、前述したように、圧力センサー1の製造方法は、第2封止層462を配置する工程の後に、第2封止層462の上側(基板2と反対側)に、第3封止層463を配置する工程を含んでいる。これにより、仮に、第2封止層462によって貫通孔464が封止されなかった場合でも、第3封止層463によってより確実に貫通孔464を封止することができる。そのため、圧力基準室Sの気密性をより確実に確保することができる。
In addition, as described above, in the method for manufacturing the
また、前述したように、第3封止層463は、シリコン(Si)を含んでいる。これにより、第3封止層463を半導体プロセスによって簡単に形成することができる。特に、本実施形態のように、第1封止層461がシリコン(Si)を含み、第2封止層462が酸化シリコン(SiO2)を含んでいる場合には、第1封止層461および第3封止層463で第2封止層462を挟み込むことで、熱膨張率を厚さ方向で平均化することができ、封止層46の熱膨張時の面外方向への撓みを抑制することができる。
Further, as described above, the
また、前述したように、第2封止層462は、第1封止層461および第3封止層463によって外部から遮断されている。これにより、第2封止層462を水分等から保護することができ、環境湿度に起因した封止層46の内部応力の変化を抑制することができる。このような効果は、特に、第2封止層462が酸化シリコン(SiO2)を含んでいる場合に顕著である。
Further, as described above, the
<第2実施形態>
図17および図18は、それぞれ、本発明の第2実施形態に係る圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
Second Embodiment
17 and 18 are cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a pressure sensor according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態に係る圧力センサーの製造方法は、ガードリングの構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の圧力センサーの製造方法とほぼ同様である。 The manufacturing method of the pressure sensor according to the present embodiment is substantially the same as the manufacturing method of the pressure sensor of the first embodiment described above except that the configuration of the guard ring is different.
以下、第2実施形態の圧力センサーの製造方法について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図17および図18において、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。 Hereinafter, the manufacturing method of the pressure sensor of the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted. In FIG. 17 and FIG. 18, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
図17は、前述した第1実施形態の図9に対応する断面図である。同図に示すように、本実施形態の圧力センサー1の製造方法では、前述した第1実施形態と比べて、犠牲層配置工程において形成されるガードリングGR(配線部441)の構成が異なっている。具体的には、配線部441は、層間絶縁膜43を貫通して設けられ、配線部421と接続された凹状の2つのコンタクト部441aと、層間絶縁膜43上に設けられ、コンタクト部441aの周囲に配置されたフランジ部441bと、を有している。また、2つのコンタクト部441aは、基板2の平面視で、圧力基準室Sを囲む枠状をなし、同心的に配置されている。
FIG. 17 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 9 of the first embodiment described above. As shown in the figure, in the manufacturing method of the
また、犠牲層G側に位置するコンタクト部441aを「コンタクト部441a’」とし、外側に位置するコンタクト部441aを「コンタクト部441a”」としたとき、コンタクト部441a’は、フランジ部421bの内側部421b’と接続され、コンタクト部441a”は、フランジ部421bの外側部421b”と接続されている。そして、各コンタクト部441a’、441a”およびフランジ部441bにガードリング貫通孔442が形成されている。特に、フランジ部441bでは、コンタクト部441a’よりも犠牲層G側に位置する内側部441b’、コンタクト部441a”よりも犠牲層Gと反対側に位置する外側部441b”およびコンタクト部441a’、441a”の間に位置する部分のそれぞれにガードリング貫通孔442が形成されている。ただし、ガードリング貫通孔442の配置は、特に限定されない。
Further, when the
例えば、前述した第1実施形態のように、コンタクト部441aをコンタクト部421aに接続しようとすると、層間絶縁膜41、43の厚み等によっては、コンタクト部441aが半導体プロセス上、支障を来たす程度に深くなってしまう。そのため、コンタクト部441a上に成膜される封止層46のステップカバレッジ(段差被覆性)が悪化し、例えば、周囲構造体4の機械的強度や圧力基準室Sの気密性が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態では、コンタクト部441aをフランジ部421bに接続しているため、第1実施形態と比較して、封止層46のステップカバレッジが良好となり、周囲構造体4の機械的強度や圧力基準室Sの気密性の低下をより確実に抑制することができる。
For example, as in the first embodiment described above, if the
なお、本実施形態の場合には、[ガードリング/蓋部除去工程]を終えた時点では、図18に示すように、配線部421と配線部441とに囲まれていた層間絶縁膜43が側壁部40から分離し、圧力基準室S内に可動片Xとして残ってしまう。しかしながら、可動片Xは、枠状をなしており、圧力基準室S内において殆ど変位できない。そのため、可動片Xが圧力検出に悪影響を及ぼすことはほとんどない。
In the case of the present embodiment, when the [guard ring / lid removing step] is completed, the
以上のような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 According to the second embodiment as described above, the same effect as that of the first embodiment described above can be exhibited.
<第3実施形態>
図19は、本発明の第2実施形態に係る圧力センサーを示す断面図である。図20は、図19に示す圧力センサーの製造工程を示すフローチャートである。図21ないし図25は、それぞれ、図19に示す圧力センサーの製造方法を説明するための断面図である。
<Third Embodiment>
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a pressure sensor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 20 is a flowchart showing manufacturing steps of the pressure sensor shown in FIG. 21 to 25 are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the pressure sensor shown in FIG.
本実施形態に係る圧力センサーの製造方法は、ガードリングが省略されていること以外は、前述した第1実施形態の圧力センサーの製造方法とほぼ同様である。 The manufacturing method of the pressure sensor according to the present embodiment is substantially the same as the manufacturing method of the pressure sensor of the first embodiment described above except that the guard ring is omitted.
以下、第3実施形態の圧力センサーの製造方法について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図19ないし図25において、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。 Hereinafter, the manufacturing method of the pressure sensor according to the third embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted. In FIG. 19 to FIG. 25, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment.
本実施形態の圧力センサー1は、図19に示す構成となっている。なお、層間絶縁層43の厚さによっては、層間絶縁層43を2層以上の積層構造としてもよいし、その場合には、層間に配線層を配置してもよい。
The
このような圧力センサー1の製造方法は、図20に示すように、基板2を準備する準備工程と、基板2にセンサー部5を配置するセンサー部配置工程と、基板2の上面側に、基板2の平面視でダイアフラム形成領域250と重なるように犠牲層Gを配置する犠牲層配置工程と、犠牲層G上に、蓋部貫通孔445を有する蓋部444を配置する蓋部配置工程と、蓋部貫通孔445を介して犠牲層Gを除去する犠牲層除去工程と、蓋部444の上面に、第1貫通孔465および第2貫通孔466を有する第1封止層461を配置する第1封止層配置工程と、第1貫通孔465および第2貫通孔466を介して蓋部444を除去する蓋部除去工程と、第1封止層461の上面に第2封止層462を配置する第2封止層配置工程と、第2封止層462の上面に第3封止層463を配置する第3封止層配置工程と、基板2にダイアフラム25を形成するダイアフラム形成工程と、を含んでいる。なお、準備工程、センサー部配置工程、第2封止層配置工程、第3封止層配置工程およびダイアフラム形成工程は、それぞれ、前述した第1実施形態と同様であるため、以下では、これら工程の説明を省略する。
As shown in FIG. 20, the manufacturing method of such a
[犠牲層配置工程]
次に、図21に示すように、基板2上に、層間絶縁膜41をスパッタリング法、CVD法等を用いて順に所定のパターンで形成する。これにより、基板2の平面視でダイアフラム25と重なって配置された犠牲層Gが、層間絶縁膜41と一体的に形成される。
[Sacrificial layer placement process]
Next, as shown in FIG. 21, an
[蓋部配置工程]
次に、図22に示すように、層間絶縁膜41上に、配線層42、層間絶縁膜43、配線層44、表面保護膜45および端子47をスパッタリング法、CVD法等を用いて順に所定のパターンで形成する。本工程において、配線部421によって、犠牲層G上に、犠牲層Gを介して基板2と対向する蓋部444を形成する。また、蓋部444は、基板2の平面視でダイアフラム形成領域250と重なる第1領域444Aおよびダイアフラム形成領域250の外側に位置する第2領域444Bを有している。さらに、蓋部444は、第1領域444Aに形成された第1蓋部貫通孔445aと、第2領域444Bに形成された第2蓋部貫通孔445bと、を有している。
[Lid placement process]
Next, as shown in FIG. 22, a
[犠牲層除去工程]
次に、第2蓋部貫通孔445bをレジストRによって封止した状態で、基板2をバッファードフッ酸等のエッチング液に晒す。これにより、図23に示すように、第1蓋部貫通孔445aを介して犠牲層Gがエッチング除去される。なお、前述した第1実施形態のように、エッチングストッパーとして機能するガードリングGRがないため、その分、エッチング時間の制御に注意が必要となる。
[Sacrificial layer removal process]
Next, the
[第1封止層配置工程]
次に、レジストRを除去した後に、図24に示すように、蓋部444および表面保護膜45の上面に複数の貫通孔464を有する第1封止層461を成膜する。第1封止層461の成膜方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング法、CVD法等の各種成膜方法(気相成長法)を用いることができる。なお、複数の貫通孔464は、基板2の平面視で、第1領域444Aと重なり、第1蓋部貫通孔445aと連通する第1貫通孔465と、第2領域444Bと重なり、第2蓋部貫通孔445bと連通する第2貫通孔466と、を含んでいる。
[First sealing layer arranging step]
Next, after removing the resist R, as shown in FIG. 24, a
[蓋部除去工程]
次に、基板2を例えばリン酸、酢酸および硝酸の混酸等のエッチング液に晒し、第1貫通孔465および第2貫通孔466を介して蓋部444を除去する。これにより、図25に示すように、圧力基準室Sが形成される。特に、本実施形態では、第1貫通孔465から供給されるエッチング液によって、第1貫通孔465の直近(直下)に位置する第1領域444Aを効率的に除去することができ、第2貫通孔466から供給されるエッチング液によって、第2貫通孔466の直近(直下)に位置する第2領域444Bを効率的に除去することができる。そのため、本工程において、より確実に蓋部444を除去することができる。特に、本実施形態では、第2領域444Bが第1封止層461と側壁部40とに挟まれているため、第2領域444Bにエッチング液が浸透し難く、第2領域444Bを除去し難い。しかしながら、第2領域444Bに第2貫通孔466が形成されているため、第2領域444Bをより確実に除去することができる。なお、本実施形態では、蓋部444の全部が除去されているが、蓋部444の一部が残存していてもよい。
[Lid removal process]
Next, the
以上、圧力センサー1の製造方法について説明した。圧力センサー1の製造方法は、前述したように、ダイアフラム形成領域250を有する基板2を準備する工程と、基板2の上面(一方の面)側に、基板2の平面視でダイアフラム形成領域250と重なるように犠牲層Gを配置する工程と、犠牲層Gを介して基板2と対向し、基板2の平面視でダイアフラム形成領域250と重なる第1領域444Aおよびダイアフラム形成領域250の外側に位置する第2領域444Bを有し、第1領域444Aに犠牲層Gに臨む第1蓋部貫通孔445aを有する蓋部444を配置する工程と、第1蓋部貫通孔445aを介して犠牲層Gを除去する工程と、蓋部444の上側(基板2と反対側)に、基板2の平面視で第1領域444Aと重なるように配置されている第1貫通孔465および基板2の平面視で第2領域444Bと重なるように配置されている第2貫通孔466を有する第1封止層461を配置する工程と、第1貫通孔465および第2貫通孔466を介して蓋部444を除去する工程と、第1封止層461の上側(基板2と反対側)に、第1貫通孔465および第2貫通孔466を封止する第2封止層462を配置する工程と、ダイアフラム形成領域250に、受圧により撓み変形するダイアフラム25を形成する工程と、を含んでいる。
The manufacturing method of the
このような製造方法によれば、第1貫通孔465および第2貫通孔466を介して蓋部444をより確実に除去することができる。そのため、圧力センサー1の内部応力をより小さくすることができる。また、ダイアフラム25に加わる内部応力の蓋部444の熱膨張の程度(すなわち環境温度)に起因した変化を小さく抑えることができ、圧力センサー1の圧力検出精度の低下を抑制することができる。よって、高い圧力検出精度を発揮することのできる圧力センサー1が得られる。
According to such a manufacturing method, the
以上のような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。 According to the third embodiment as described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be exhibited.
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る圧力センサーモジュールについて説明する。
<Fourth embodiment>
Next, a pressure sensor module according to a fourth embodiment of the invention will be described.
図26は、本発明の第4実施形態に係る圧力センサーモジュールを示す断面図である。図27は、図26に示す圧力センサーモジュールが有する支持基板の平面図である。 FIG. 26 is a sectional view showing a pressure sensor module according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 27 is a plan view of a support substrate included in the pressure sensor module shown in FIG.
以下、第4実施形態の圧力センサーモジュールについて、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。 Hereinafter, the pressure sensor module according to the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiments, and description of similar matters will be omitted.
図26に示すように、圧力センサーモジュール100は、内部空間S1を有するパッケージ110と、内部空間S1内からパッケージ110の外側に引き出されて配置された支持基板120と、内部空間S1内で支持基板120に支持されている回路素子130および圧力センサー1と、内部空間S1に後述するような充填材を充填することにより形成されている充填部140と、を有している。このような圧力センサーモジュール100によれば、パッケージ110および充填部140によって圧力センサー1を保護することができる。なお、圧力センサー1としては、例えば、前述した実施形態のものを用いることができる。
As shown in FIG. 26, the
パッケージ110は、ベース111およびハウジング112を有し、ベース111およびハウジング112が支持基板120を挟み込むようにして互いに接着層を介して接合されている。このようにして形成されているパッケージ110は、その上端部に形成された開口110aと、開口110aに連通する内部空間S1と、を有している。
The
これらベース111およびハウジング112の構成材料としては、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の窒化物セラミックスのような各種セラミックスや、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ABS樹脂、エポキシ樹脂のような各種樹脂材料等の絶縁性材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、各種セラミックスを用いることが特に好ましい。
The constituent materials of the base 111 and the
以上、パッケージ110について説明したが、パッケージ110の構成としては、その機能を発揮することができれば特に限定されない。
Although the
支持基板120は、ベース111およびハウジング112の間に挟まれており、内部空間S1内からパッケージ110の外側に引き出されて配置されている。また、支持基板120は、回路素子130および圧力センサー1を支持すると共に、回路素子130および圧力センサー1を電気的に接続している。このような支持基板120は、図27に示すように、可撓性を有する基材121と、基材121に配置された複数の配線129と、を有している。
The
基材121は、開口122aを有する枠状の基部122と、基部122から延出する帯状の帯体123と、を有している。そして、基部122の外縁部においてベース111とハウジング112とに挟まれ、帯体123がパッケージ110の外側に延出している。このような基材121としては、例えば、一般的に用いられているフレキシブルプリント基板を用いることができる。なお、本実施形態では基材121が可撓性を有しているが、基材121の全部または一部は、硬質であってもよい。
The
基材121の平面視で、回路素子130および圧力センサー1は、開口122aの内側に位置し、並んで配置されている。また、回路素子130および圧力センサー1は、それぞれ、ボンディングワイヤーBWを介して基材121に吊られ、支持基板120から浮遊した状態で支持基板120に支持されている。また、回路素子130および圧力センサー1は、それぞれ、ボンディングワイヤーBWおよび配線129を介して電気的に接続されている。このように、回路素子130および圧力センサー1を支持基板120に対して浮遊した状態で支持することで、支持基板120から回路素子130および圧力センサー1に応力が伝わり難くなり、圧力センサー1の圧力検知精度が向上する。
In a plan view of the
回路素子130は、ブリッジ回路50に電圧を供給するための駆動回路、ブリッジ回路50からの出力を温度補償するための温度補償回路、温度補償回路からの出力から受けた圧力を求める圧力検出回路、圧力検出回路からの出力を所定の出力形式(CMOS、LV−PECL、LVDS等)に変換して出力する出力回路等を有している。
The
充填部140は、回路素子130および圧力センサー1を覆うように内部空間S1に配置されている。このような充填部140により、回路素子130および圧力センサー1を保護(防塵および防水)すると共に、圧力センサー1に作用した外部応力(例えば、落下衝撃)が回路素子130および圧力センサー1に伝わり難くなる。
The filling
また、充填部140は、液状またはゲル状の充填材で構成することができ、回路素子130および圧力センサー1の過剰な変位を抑制することができる点で、特にゲル状の充填材で構成するのが好ましい。このような充填部140によれば、回路素子130および圧力センサー1を水分から効果的に保護することができると共に、圧力を効率的に圧力センサー1へ伝達することができる。このような充填部140を構成する充填材としては、特に限定されず、例えば、シリコーンオイル、フッ素系オイル、シリコーンゲル等を用いることができる。
Moreover, the filling
以上、圧力センサーモジュール100について説明した。このような圧力センサーモジュール100は、圧力センサー1と、圧力センサー1を収納しているパッケージ110と、を有している。そのため、パッケージ110によって、圧力センサー1を保護することができる。また、前述した圧力センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
The
なお、圧力センサーモジュール100の構成としては、前述の構成に限定されず、例えば、充填部140は、省略してもよい。また、本実施形態では、圧力センサー1および回路素子130が、ボンディングワイヤーBWによって、支持基板120に吊られた状態で支持されているが、例えば、圧力センサー1および回路素子130が、直接、支持基板120上に配置されていてもよい。また、本実施形態では、圧力センサー1および回路素子130が横に並んで配置されているが、例えば、圧力センサー1および回路素子130が高さ方向に並んで配置されていてもよい。
In addition, as a structure of the
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る電子機器について説明する。
<Fifth Embodiment>
Next, an electronic apparatus according to a fifth embodiment of the invention will be described.
図28は、本発明の第5実施形態に係る電子機器としての高度計を示す斜視図である。
図28に示すように、電子機器としての高度計200は、腕時計のように手首に装着することができる。また、高度計200の内部には、圧力センサー1が搭載されており、表示部201に現在地の海抜からの高度、または、現在地の気圧等を表示することができる。なお、この表示部201には、現在時刻、使用者の心拍数、天候等、様々な情報を表示することができる。
FIG. 28 is a perspective view showing an altimeter as an electronic apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 28, an
このような電子機器の一例である高度計200は、圧力センサー1を有している。そのため、高度計200は、前述した圧力センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
An
<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態に係る電子機器について説明する。
<Sixth Embodiment>
Next, an electronic apparatus according to a sixth embodiment of the invention will be described.
図29は、本発明の第6実施形態に係る電子機器としてのナビゲーションシステムを示す正面図である。 FIG. 29 is a front view showing a navigation system as an electronic apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
図29に示すように、電子機器としてのナビゲーションシステム300は、図示しない地図情報と、GPS(全地球測位システム:Global Positioning System)からの位置情報取得手段と、ジャイロセンサーおよび加速度センサーと車速データとによる自立航法手段と、圧力センサー1と、所定の位置情報または進路情報を表示する表示部301とを備えている。
As shown in FIG. 29, a
このナビゲーションシステム300によれば、取得した位置情報に加えて高度情報を取得することができる。例えば、一般道路と位置情報上は略同一の位置を示す高架道路を走行する場合、高度情報を持たない場合には一般道路を走行しているのか高架道路を走行しているのかナビゲーションシステムでは判断できず、優先情報として一般道路の情報を使用者に提供してしまっていた。そこで、ナビゲーションシステム300に圧力センサー1を搭載し、高度情報を圧力センサー1によって取得することで、一般道路から高架道路へ進入することによる高度変化を検出することができ、高架道路の走行状態におけるナビゲーション情報を使用者に提供することができる。
According to the
このような電子機器の一例としてのナビゲーションシステム300は、圧力センサー1を有している。そのため、ナビゲーションシステム300は、前述した圧力センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
A
なお、本発明の電子機器は、前述の高度計およびナビゲーションシステムに限定されず、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルスチールカメラ、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、時計(スマートウォッチを含む)、ドローン、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター等に適用することができる。 The electronic device of the present invention is not limited to the altimeter and the navigation system described above. For example, a personal computer, a digital still camera, a mobile phone, a smartphone, a tablet terminal, a watch (including a smart watch), a drone, a medical device ( For example, it is applied to electronic thermometers, blood pressure monitors, blood glucose meters, electrocardiogram measuring devices, ultrasonic diagnostic devices, electronic endoscopes), various measuring instruments, instruments (for example, vehicles, aircraft, ship instruments), flight simulators, etc. be able to.
<第7実施形態>
次に、本発明の第7実施形態に係る移動体について説明する。
<Seventh embodiment>
Next, the moving body according to the seventh embodiment of the present invention will be described.
図30は、本発明の第7実施形態に係る移動体としての自動車を示す斜視図である。
図30に示すように、移動体としての自動車400は、車体401と、4つの車輪402(タイヤ)と、を有しており、車体401に設けられた図示しない動力源(エンジン)によって車輪402を回転させるように構成されている。また、自動車400は、車体401に搭載されている電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)403を有しており、この電子制御ユニット403に圧力センサー1が内蔵されている。電子制御ユニット403は、圧力センサー1が車体401の加速度や傾斜等を検出することにより、移動状態や姿勢等を把握し、車輪402等の制御を的確に行うことができる。これにより、自動車400は、安全で安定した移動をすることができる。なお、圧力センサー1は、自動車400に備えられているナビゲーションシステム等に搭載されていてもよい。
FIG. 30 is a perspective view showing an automobile as a moving body according to the seventh embodiment of the invention.
As shown in FIG. 30, an
このような移動体の一例としての自動車400は、圧力センサー1を有している。そのため、自動車400は、前述した圧力センサー1の効果を享受でき、高い信頼性を発揮することができる。
An
以上、本発明の圧力センサーの製造方法、圧力センサー、圧力センサーモジュール、電子機器および移動体を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や、工程が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。 As mentioned above, although the manufacturing method of the pressure sensor of the present invention, the pressure sensor, the pressure sensor module, the electronic device, and the moving body were explained based on each illustrated embodiment, the present invention is not limited to these, The configuration can be replaced with any configuration having a similar function. Moreover, other arbitrary structures and processes may be added. Moreover, you may combine each embodiment suitably.
1…圧力センサー、2…基板、4…周囲構造体、5…センサー部、21…第1層、22…第2層、23…第3層、24…凹部、25…ダイアフラム、250…ダイアフラム形成領域、251…受圧面、31…第1絶縁膜、32…第2絶縁膜、33…第3絶縁膜、40…側壁部、41…層間絶縁膜、42…配線層、421…配線部、421a…コンタクト部、421b…フランジ部、421b’…内側部、421b”…外側部、429…配線部、43…層間絶縁膜、44…配線層、441…配線部、441a、441a’、441a”…コンタクト部、441b…フランジ部、441b’…内側部、441b”…外側部、442…ガードリング貫通孔、444…蓋部、444A…第1領域、444B…第2領域、445…蓋部貫通孔、445a…第1蓋部貫通孔、445b…第2蓋部貫通孔、449…配線部、45…表面保護膜、46…封止層、461…第1封止層、461A…第1領域、461B…第2領域、462…第2封止層、463…第3封止層、464…貫通孔、465…第1貫通孔、466…第2貫通孔、467…突出部、47…端子、50…ブリッジ回路、51、52、53、54…ピエゾ抵抗素子、55…配線、100…圧力センサーモジュール、110…パッケージ、110a…開口、111…ベース、112…ハウジング、120…支持基板、121…基材、122…基部、122a…開口、123…帯体、129…配線、130…回路素子、140…充填部、200…高度計、201…表示部、300…ナビゲーションシステム、301…表示部、400…自動車、401…車体、402…車輪、403…電子制御ユニット、AVDC…駆動電圧、BW…ボンディングワイヤー、G…犠牲層、GR…ガードリング、R…レジスト、Rmax…径、Rmin…径、S…圧力基準室、S1…内部空間、T1、T2、T3…厚さ、X…可動片
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記基板の一方の面側に、前記基板の平面視で前記ダイアフラム形成領域を囲むガードリングと、前記ガードリングの内側の空間に位置する犠牲層と、前記犠牲層を介して前記基板と対向し、前記犠牲層に臨む蓋部貫通孔を有する蓋部と、を配置する工程と、
前記蓋部貫通孔を介して前記犠牲層を除去する工程と、
前記蓋部の前記基板と反対側に、前記基板の平面視で前記蓋部と重なるように配置されている第1貫通孔および前記基板の平面視で前記ガードリングと重なるよう配置されている第2貫通孔を有する第1封止層を配置する工程と、
前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を介して前記蓋部および前記ガードリングを除去する工程と、
前記第1封止層の前記基板と反対側に、前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を封止する第2封止層を配置する工程と、
前記ダイアフラム形成領域に、受圧により撓み変形するダイアフラムを形成する工程と、を含んでいることを特徴とする圧力センサーの製造方法。 Preparing a substrate having a diaphragm forming region;
On one surface side of the substrate, a guard ring surrounding the diaphragm forming region in plan view of the substrate, a sacrificial layer located in a space inside the guard ring, and facing the substrate through the sacrificial layer A step of disposing a lid portion having a lid portion through-hole facing the sacrificial layer;
Removing the sacrificial layer through the lid through hole;
A first through hole disposed on the opposite side of the lid portion from the substrate so as to overlap the lid portion in plan view of the substrate and a first through hole disposed so as to overlap the guard ring in plan view of the substrate. Disposing a first sealing layer having two through holes;
Removing the lid and the guard ring through the first through hole and the second through hole;
Disposing a second sealing layer for sealing the first through hole and the second through hole on the opposite side of the first sealing layer from the substrate;
Forming a diaphragm that bends and deforms by receiving pressure in the diaphragm forming region, and a method for manufacturing a pressure sensor.
前記基板の一方の面側に、前記基板の平面視で前記ダイアフラム形成領域と重なるように犠牲層を配置する工程と、
前記犠牲層を介して前記基板と対向し、前記基板の平面視で前記ダイアフラム形成領域と重なる第1領域および前記ダイアフラム形成領域の外側に位置する第2領域を有し、前記第1領域に前記犠牲層に臨む第1蓋部貫通孔を有する蓋部を配置する工程と、
前記第1蓋部貫通孔を介して前記犠牲層を除去する工程と、
前記蓋部の前記基板と反対側に、前記基板の平面視で前記第1領域と重なるように配置されている第1貫通孔および前記基板の平面視で前記第2領域と重なるように配置されている第2貫通孔を有する第1封止層を配置する工程と、
前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を介して前記蓋部を除去する工程と、
前記第1封止層の前記基板と反対側に、前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を封止する第2封止層を配置する工程と、
前記ダイアフラム形成領域に、受圧により撓み変形するダイアフラムを形成する工程と、を含んでいることを特徴とする圧力センサーの製造方法。 Preparing a substrate having a diaphragm forming region;
Placing a sacrificial layer on one surface side of the substrate so as to overlap the diaphragm forming region in plan view of the substrate;
A first region facing the substrate through the sacrificial layer and overlapping the diaphragm forming region in a plan view of the substrate; and a second region positioned outside the diaphragm forming region; Arranging a lid portion having a first lid portion through hole facing the sacrificial layer;
Removing the sacrificial layer through the first lid through hole;
A first through hole disposed on the opposite side of the lid portion from the substrate so as to overlap the first region in a plan view of the substrate and a second through region disposed in a plan view of the substrate. Disposing a first sealing layer having a second through hole,
Removing the lid through the first through hole and the second through hole;
Disposing a second sealing layer for sealing the first through hole and the second through hole on the opposite side of the first sealing layer from the substrate;
Forming a diaphragm that bends and deforms by receiving pressure in the diaphragm forming region, and a method for manufacturing a pressure sensor.
前記第2封止層は、酸化シリコンを含んでいる請求項1または2に記載の圧力センサーの製造方法。 The first sealing layer includes silicon;
The pressure sensor manufacturing method according to claim 1, wherein the second sealing layer contains silicon oxide.
前記第2封止層の前記基板と反対側に、第3封止層を配置する工程を含んでいる請求項1ないし3のいずれか1項に記載の圧力センサーの製造方法。 After the step of disposing the second sealing layer,
The manufacturing method of the pressure sensor of any one of Claim 1 thru | or 3 including the process of arrange | positioning a 3rd sealing layer on the opposite side to the said board | substrate of a said 2nd sealing layer.
前記基板の一方の面側に配置され、前記基板の平面視で前記ダイアフラムを囲む側壁部と、
前記側壁部に囲まれた空間を介して前記ダイアフラムに対向して配置され、前記空間を封止する封止層と、を有し、
前記封止層は、前記空間に連通する貫通孔を有する第1封止層と、前記第1封止層に対して前記ダイアフラムと反対側に位置し、前記貫通孔を封止する第2封止層と、を有し、
前記貫通孔は、前記基板の平面視で、前記ダイアフラムの内側に位置する第1貫通孔および前記ダイアフラムの外側に位置する第2貫通孔を有していることを特徴とする圧力センサー。 A substrate including a diaphragm that is bent and deformed by receiving pressure;
A side wall portion disposed on one surface side of the substrate and surrounding the diaphragm in a plan view of the substrate;
A sealing layer that is disposed to face the diaphragm through a space surrounded by the side wall, and seals the space;
The sealing layer includes a first sealing layer having a through hole communicating with the space, and a second seal that is located on the opposite side of the diaphragm with respect to the first sealing layer and seals the through hole. A stop layer,
The pressure sensor according to claim 1, wherein the through hole has a first through hole located inside the diaphragm and a second through hole located outside the diaphragm in a plan view of the substrate.
前記圧力センサーを収納しているパッケージと、を有することを特徴とする圧力センサーモジュール。 A pressure sensor according to claim 7;
A pressure sensor module comprising: a package housing the pressure sensor.
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JP2017048846A JP2018151309A (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Method for manufacturing pressure sensor, pressure sensor, pressure sensor module, electronic apparatus, and mobile body |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112393838A (en) * | 2021-01-19 | 2021-02-23 | 南京高华科技股份有限公司 | Pressure sensor with wafer-level self-sealing vacuum cavity structure and preparation method thereof |
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2017
- 2017-03-14 JP JP2017048846A patent/JP2018151309A/en active Pending
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