JP6176286B2

JP6176286B2 - 半導体装置およびその製造方法

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Publication number: JP6176286B2
Application number: JP2015117574A
Authority: JP
Inventors: 浩平山口; 真和谷藤; 村田　稔; 稔村田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2035-06-10
Also published as: CN107709949B; WO2016199349A1; JP2017003427A; CN107709949A; US20180172530A1; US10209155B2

Description

本発明は、第１基板と第２基板とが接合されていると共に、第１基板と第２基板との間に気密室を有する半導体装置およびその製造方法に関するものである。

従来より、この種の半導体装置としての圧力センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この圧力センサでは、一面および他面を有する第１基板を備え、第１基板には、他面から凹部が形成されることによってダイヤフラム部が構成されていると共にダイヤフラム部にブリッジ回路を構成するように複数のゲージ抵抗が形成されている。さらに詳述すると、第１基板には、ｎ型のウェル層が形成されており、ウェル層内に複数のゲージ抵抗が形成されている。そして、第１基板の一面には、当該第１基板との間に気密室が構成されると共にゲージ抵抗が気密室に封止されるように、第２基板（キャップ）が接合されている。

また、第１基板には、ウェル層内に、ｐ型の不純物が拡散させることによって構成され、複数のゲージ抵抗と適宜電気的に接続される拡散配線層が形成されている。そして、第１基板の一面のうちの拡散配線層も第２基板と接合されている。

このような圧力センサは、例えば、オイルポンプから排出されたオイルの圧力を検出するものとして用いられる。そして、測定媒体が第１基板に形成された凹部内に導入されると、測定媒体の圧力と気密室（基準圧力室）との差圧に応じてダイヤフラム部が変形する。このため、ダイヤフラム部に形成されたゲージ抵抗が変形することにより、ブリッジ回路の出力電圧が変化して差圧に応じたセンサ信号が出力される。

特開２０１２−１９５４４２号公報

しかしながら、上記のように拡散配線層を有する構成とした場合、拡散配線層と拡散配線層が形成されていない部分では、不純物濃度の差によって微小な突起が形成される。なお、この突起は不純物濃度の差によって形成されるため、拡散配線層と拡散配線層が形成されていない領域との境界に沿って形成される。このため、第１基板と第２基板とを接合すると、第１基板と第２基板との間には、突起に起因する空間（接合不良部分）が形成されることがある。

そして、例えば、図８中の領域Ａ〜Ｄに示されるように、第１基板の一面における端部に拡散配線層Ｊ１９ａ〜１９ｄが達する場合がある。つまり、第１基板の一面における端部に、拡散配線層Ｊ１９ａ〜１９ｄと拡散配線層Ｊ１９ａ〜１９ｄが形成されていない領域との境界部分が位置する場合がある。なお、図８中の点線は、気密室内に配置される部分と第２基板と接合される部分との境界を示している。また、図８中は、断面図ではないが、理解をし易くするために拡散配線層Ｊ１９ａ〜Ｊ１９ｄにハッチングを施してある。

この場合、上記のように、拡散配線層と当該拡散配線層が形成されていない領域との間に突起が形成され、第１基板と第２基板との間に当該突起に起因する空間が形成されると、当該空間は外部空間と連通することになる。このため、突起に起因する空間を介して外部空間と気密室とが連通することになり、気密室にリークが発生する可能性がある。

本発明は上記点に鑑みて、気密室にリークが発生することを抑制できる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（１０ａ）を有し、一面に、物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部（１８ａ〜１８ｄ）が形成されていると共に、センシング部と電気的に接続され、不純物を拡散させることによって構成された複数の拡散配線層（１９ａ〜１９ｄ）が形成されている第１基板（１０）と、一面（３０ａ）を有し、当該一面が第１基板の一面と接合される第２基板（３０）と、を備え、第１基板と第２基板との間に気密室（４０）が構成され、当該気密室内にセンシング部が封止される半導体装置において、第１基板は、一面において、内縁部に複数の拡散配線層が構成されていると共に複数の拡散配線層を取り囲む部分が外縁部（１５）とされ、外縁部は、第１基板の端部に沿った周方向において不純物濃度が一定とされていることを特徴としている。

これによれば、第１基板の一面では、不純物濃度が異なることによって形成される突起が当該一面の端部に達することが抑制される。このため、第１基板と第２基板との接合界面において、突起に起因する空間が形成されたとしても、当該空間が外部空間と連通することを抑制できる。したがって、突起に起因する空間を介して気密室と外部空間とが連通することを抑制でき、気密室にリークが発生することを抑制できる。

また、請求項２および３に記載の発明のように、複数の拡散配線層のうちの１つの拡散配線層は、気密室を取り囲み、気密室を取り囲む方向に沿った不純物濃度が一定となるようにしてもよい。

これら請求項２および３に記載の発明によれば、配線部と接合部を共用できるため、平面形状のサイズの低減を図ることができ、コストの低減を図ることもできる。また、請求項２に記載の発明では、外縁部および１つの拡散配線層が気密室を取り囲む２重構造となり、さらに気密室にリークが発生することを抑制できる。さらに、請求項３に記載の発明では、複数の拡散配線層のうちの１つの拡散配線層が気密室を取り囲んでいるため、気密室を取り囲む１つの拡散配線層の外側の外縁部は第２基板と接合されていなくてもよい。このため、ウェハ状の半導体基板がチップ単位に分割されて構成される場合には、最も応力がかかり易い外縁部を第２基板と接合しなくてもよく、品質向上を図ることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項２および３に記載の半導体装置の製造方法において、第１基板に不純物をイオン注入すると共に熱拡散させることによって拡散配線層を形成する工程と、第１基板と第２基板とを接合する工程と、を含み、拡散配線層を形成する工程では、気密室を取り囲む１つの拡散配線層と対応する枠状の開口部が形成されたマスクを用いて不純物をイオン注入する工程を行うことを特徴としている。

このように、気密室を取り囲む１つの拡散配線層と対応する枠状の開口部が形成されたマスクを用いてイオン注入することにより、気密室を取り囲む方向に沿って不純物濃度が一定である拡散配線層を形成できる。つまり、拡散配線層を形成する際に、拡散配線層内に不純物濃度の差に起因する微小な突起が形成されることを抑制できる。したがって、気密室にリークが発生することを抑制した半導体装置が製造される。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における半導体装置の断面図である。図１中の第１基板における一面側の平面図である。図１中の第２基板における他面側の平面図である。ブリッジ回路を示す図である。図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。図５に続く製造工程を示す断面図である。本発明の第２実施形態における半導体装置の第１基板の一面側の平面図である。従来の半導体装置における第１基板の一面側の平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、本発明の半導体装置を、自動車等に搭載されてオイルポンプから排出されたオイルの圧力（物理量）を検出する圧力センサに適用した例について説明する。

図１および図２に示されるように、圧力センサは、一面１０ａおよび他面１０ｂを有する第１基板１０を備えている。本実施形態では、第１基板１０は、支持基板１１、絶縁膜１２、半導体層１３が順に積層され、一方向を長手方向（図１中紙面左右方向）とする平面矩形状のＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板で構成されている。そして、半導体層１３のうちの絶縁膜１２側と反対側の一面にて第１基板１０の一面１０ａが構成され、支持基板１１のうちの絶縁膜１２側と反対側の一面にて第１基板１０の他面１０ｂが構成されている。

なお、本実施形態では、支持基板１１シリコン基板で構成され、絶縁膜１２はＳｉＯ_２やＳｉＮ等で構成され、半導体層１３はＰ型のシリコン基板等で構成されている。また、図１中の第１基板１０は、図２中のI−I断面に相当している。

第１基板１０には、半導体層１３の表層部にＮ型のウェル層１４が形成されている。具体的には、このウェル層１４は、半導体層１３の内縁部に形成されている。つまり、第１基板１０の一面１０ａにおいて、ウェル層１４を取り囲む部分は外縁部１５とされている。そして、この外縁部１５は、Ｐ型であって、ウェル層１４を取り囲む周方向において不純物濃度が一定とされている。すなわち、外縁部１５は、第１基板１０を形造る第１基板１０の端部（矩形）に沿った周方向において不純物濃度が一定とされている。言い換えると、第１基板１０の１０一面ａの端部には、不純物濃度が異なる境界部分が位置しない構成とされている。

なお、第１基板１０の一面１０ａにおいて、ウェル層１４と外縁部１５との境界部分には、不純物濃度の差によって微小な突起が形成されている。つまり、この突起は、ウェル層１４と外縁部１５との境界に沿って形成されており、第１基板１０の一面１０ａにおいて周方向に形成されている。

また、第１基板１０には、長手方向の一端部側（図１および図２中の紙面右側）に、他面１０ｂから凹部１６が形成されることでダイヤフラム部１７が構成されている。本実施形態では、凹部１６は、開口部が八角形状とされ、第１基板１０の他面１０ｂから絶縁膜１２に達するように形成されている。このため、本実施形態のダイヤフラム部１７は、八角形状とされ、凹部１６の底面と第１基板１０の一面１０ａとの間に位置する絶縁膜１２および半導体層１３にて構成されている。

そして、ダイヤフラム部１７には、図１および図２に示されるように、第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄが形成されおり、第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄは、図２および図４に示されるように、ブリッジ回路を構成するように第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄよって適宜接続されている。なお、本実施形態では、第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄが本発明のセンシング部に相当している。また、図２は、断面図ではないが、理解をし易くするために第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄにハッチングを施してある。

本実施形態の第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄは、ウェル層１４にＰ型の不純物層が構成されることによって形成されており、図２に示されるように、ウェル層１４のうちの当該不純物層が形成されていない領域（第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄが形成されていない領域）にて絶縁分離されている。なお、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄは、それぞれ表面不純物濃度が一定とされている。

そして、第１拡散配線層１９ａは、第１ゲージ抵抗１８ａと第２ゲージ抵抗１８ｂとを接続するように形成され、第２拡散配線層１９ｂは、第２ゲージ抵抗１８ｂと第３ゲージ抵抗１８ｃとを接続するように形成されている。また、第３拡散配線層１９ｃは、第３ゲージ抵抗１８ｃと第４ゲージ抵抗１８ｄとを接続するように形成され、第４拡散配線層１９ｄは、第１ゲージ抵抗１８ａと第４ゲージ抵抗１８ｄとを接続するように形成されている。特に限定されるものではないが、本実施形態では、第１拡散配線層１９ａが電源電圧を印加する配線層とされ、第２、第４拡散配線層１９ｂ、１９ｄがブリッジ回路の中点電圧を出力する配線層とされ、第３拡散配線層１９ｃがグランドと接続される配線層とされている。

そして、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄは、それぞれ第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄと接続される部分から第１基板１０の他端部側まで引き出され、当該他端部が後述する貫通電極３６と電気的に接続されている。

なお、図２中では、貫通電極３６と接続される部分を点線で示している。また、第１基板１０の一面１０ａにおいて、ウェル層１４と第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄ、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄとの境界部分には、不純物濃度の差によって微小な突起が形成されている。

さらに、半導体層１３のうちのウェル層１４内には、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄよりも他端部側に、ウェル層１４よりも高不純物濃度とされたＮ^＋型のコンタクト層２０が形成されている。このコンタクト層２０は、ウェル層１４を所定電位に維持するために後述する貫通電極３６と接続される部分である。

また、半導体層１３のうちのウェル層１４よりも他端部側に位置する部分には、表層部に半導体層１３（Ｐ型層）よりも高不純物濃度とされたＰ^＋型のコンタクト層２１が形成されている。このコンタクト層２１は、半導体層１３（半導体層１３のうちのウェル層１４が形成されていない部分）を所定電位に維持するために後述する貫通電極３６と接続される部分である。

そして、図１に示されるように、上記第１基板１０の一面１０ａには、第２基板３０が配置されている。第２基板３０は、貼り合わせ基板３１と、当該貼り合わせ基板３１のうちの第１基板１０と対向する一面３１ａ側に形成された絶縁膜３２とを有しており、一面３０ａが絶縁膜３２のうちの貼り合わせ基板３１側と反対側に位置する一面にて構成されている。なお、貼り合わせ基板３１はシリコン基板等で構成され、絶縁膜３２はＳｉＯ_２やＳｉＮ等で構成されている。また、第２基板３０の他面３０ｂは、貼り合わせ基板３１のうちの一面３１ａと反対側の他面３１ｂにて構成されている。

貼り合わせ基板３１の一面３１ａには、第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄが形成されている部分と対向する部分に凹部３３が形成されている。なお、本実施形態では、凹部３３は、凹部１６より開口部が大きい八角形状とされたものを図示しているが、凹部３３と凹部１６との開口部の大きさが等しくされていてもよいし、凹部３３は凹部１６より開口部が小さくされていてもよい。また、開口部の形状は円形や矩形状であってもよく、適宜変更可能である。さらに、図１では、凹部３３の壁面に絶縁膜３２が形成されていないものを図示しているが、凹部３３の壁面に絶縁膜３２が形成されていてもよい。

そして、第２基板３０は、絶縁膜３２が半導体層１３（第１基板１０）と接合されている。具体的には、第２基板３０は、半導体層１３のうちのダイヤフラム部１７と異なる領域、つまり、半導体層１３の外縁部１５、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄ、ウェル層１４のうちの第〜１第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄが形成されていない領域とそれぞれ接続されている。これにより、凹部３３によって第１基板１０と第２基板３０との間に気密室４０が形成され、当該気密室４０に第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄが封止される。

なお、図２中における正八角形状の点線は、第１基板１０のうちの気密室４０内に配置される部分と第２基板３０と接合される部分との境界（ダイヤフラム部１７の境界）を示している。また、本実施形態では、ダイヤフラム部１７のうちの一面１０ａ側には気密室４０から所定の圧力が印加されるため、当該気密室４０は基準圧力室として機能する。

ここで、上記のように、第１基板１０の一面１０ａにおいて、ウェル層１４と外縁部１５との境界部分、ウェル層１４と第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄおよび第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄとの境界部分には微小な突起が形成されている。しかしながら、本実施形態では、第１基板１０は、一面１０ａの端部が外縁部１５にて構成されており、当該端部は周方向において不純物濃度が一定とされている。つまり、第１基板１０の一面１０ａにおいて、突起が一面１０ａの端部に達しない構成とされている。このため、第１基板１０と第２基板３０との接合界面において、突起に起因する空間が形成されたとしても、当該空間が外部空間と連通しない。

また、図１および図３に示されるように、第２基板３０のうちの他端部側には、当該第２基板３０を第１基板１０と第２基板３０との積層方向に貫通する６つの貫通孔３４（図１中では４つのみ図示）が形成されている。具体的には、この貫通孔３４は、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄの他端部およびコンタクト層２０、２１をそれぞれ露出させるように形成されている。そして、貫通孔３４の壁面には、ＴＥＯＳ（Tetra ethyl ortho silicate）等で構成される絶縁膜３５が成膜され、絶縁膜３５上にはＡｌ等で構成される貫通電極３６が第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄおよびコンタクト層２０、２１と適宜電気的に接続されるように形成されている。なお、図１中の第２基板３０は、図３中のI−I断面に相当している。

また、第２基板３０の他面３０ｂ（貼り合わせ基板３１の他面３１ｂ）には、絶縁膜３７が形成されており、絶縁膜３７上に貫通電極３６および外部回路と図示しないボンディングワイヤ等を介して電気的に接続されるパッド部３８が形成されている。なお、本実施形態では、貫通電極３６およびパッド部３８はＡｌ等にて構成され、絶縁膜３７はＴＥＯＳ等で構成される。

以上が本実施形態における圧力センサの構成である。このような圧力センサでは、Ｎ型のウェル層１４（コンタクト層２０）が、Ｐ型の第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄ、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄ、半導体層１３（コンタクト層２１）より高電位とされた状態で圧力の検出を行う。つまり、Ｎ型のウェル層１４と、Ｐ型の第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄ、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄ、半導体層１３（コンタクト層２１）とで構成されるダイオードに逆バイアスが印加される状態で圧力の検出を行う。

そして、ダイヤフラム部１７のうちの他面１０ｂ側に測定媒体の圧力が印加されると、この圧力と一面１０ａ側に印加される気密室４０からの圧力（基準圧力）との差圧に応じてダイヤフラム部１７が変形し、当該変形に応じたセンサ信号が出力される。このため、このセンサ信号に基づいて測定媒体の圧力が検出される。

次に、上記半導体装置の製造方法について図５および図６を参照しつつ説明する。なお、図５および図６は、図１に対応する部分の断面図である。

まず、図５（ａ）に示されるように、支持基板１１、絶縁膜１２、半導体層１３が順に積層された第１基板１０を用意し、一面１０ａにマスクを形成する。そして、Ｎ型の不純物をイオン注入すると共に熱拡散させることによって上記ウェル層１４を形成する。なお、この工程では、ウェル層１４と外縁部１５との境界部分に不純物濃度の差によって微小な突起が形成されるが、当該突起はウェル層１４と外縁部１５との境界に沿って形成される。つまり、突起は第１基板１０の一面１０ａの端部に達しない。

次に、図５（ｂ）に示されるように、第１基板１０の一面１０ａに再びマスクを形成し、Ｐ型の不純物をイオン注入すると共に熱拡散させることによって上記第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄ、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄ、コンタクト層２１を形成する。同様に、第１基板１０の一面１０ａにマスクを形成し、Ｎ型の不純物をイオン注入すると共に熱拡散させることによって上記コンタクト層２０を形成する。

なお、この工程においても、上記図５（ａ）の工程と同様に、ウェル層１４と、第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄ、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄ、コンタクト層２０、２１との境界部分に不純物濃度の差によって微小な突起が形成される。また、この工程では、イオン注入時のクロスコンタミネーション等を抑制するため、スルー酸化膜を形成し、当該スルー酸化膜を介してイオン注入を行うようにしてもよい。

そして、上記図５（ａ）および（ｂ）とは別工程において、貼り合わせ基板３１を用意し、貼り合わせ基板３１の一面３１ａに熱酸化等によって絶縁膜３２を形成する。その後、絶縁膜３２上にマスクを形成し、ドライエッチング等で凹部３３を形成することによって第２基板３０を用意する。

次に、図６（ａ）に示されるように、第１基板１０と第２基板３０とを接合する。本実施形態では、まず、第１基板１０の一面１０ａ（接合面）および第２基板３０の一面３０ａ（接合面）にＡｒイオンビーム等を照射し、各接合面を活性化させる。そして、第１基板１０および第２基板３０に適宜設けられたアライメントマーク等を用いて赤外顕微鏡等によるアライメントを行い、室温〜５５０°の低温で接合するいわゆる直接接合により、第１基板１０と第２基板３０とを接合する。これにより、第１基板１０と第２基板３０の凹部３３との間の空間を含んで気密室４０が構成され、当該気密室４０に第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄが封止される。

このとき、第１基板１０の一面には上記のように突起が形成されているため、当該突起が形成されている部分では空間が発生する可能性がある。しかしながら、本実施形態では、突起は、第１基板１０の一面における端部に達していないため、当該空間が外部空間と連通することを抑制できる。したがって、気密室４０と外部空間とが連通することを抑制でき、気密室４０からリークが発生することを抑制できる。

続いて、図６（ｂ）に示されるように、第２基板３０に、第１基板１０と第２基板３０との積層方向に貫通し、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄの他端部、およびコンタクト層２０、２１を露出させる６個の貫通孔３４をドライエッチング等で形成する（図６（ｂ）中では４個のみ図示）。そして、各貫通孔３４の壁面にＴＥＯＳ等の絶縁膜３５を成膜する。このとき、第２基板３０の他面３０ｂ側に形成された絶縁膜にて上記絶縁膜３７が構成される。次に、各貫通孔３４の底部に形成された絶縁膜３５を除去する。そして、各貫通孔３４にスパッタ法や蒸着法等でＡｌやＡｌ−Ｓｉ等の金属膜を成膜することにより、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄの他端部、およびコンタクト層２０、２１と電気的に接続される貫通電極３６を形成する。次に、絶縁膜３７上に形成された金属膜を適宜パターニングして貫通電極３６と電気的に接続されるパッド部３８を形成する。

その後、図６（ｃ）に示されるように、第１基板１０の他面１０ｂにマスクを形成し、ドライエッチング等で凹部１６を形成してダイヤフラム部１７を構成することにより、上記図１に示す圧力センサが製造される。

なお、上記では、１つの圧力センサの製造方法について説明したが、ウェハ状の第１基板１０と第２基板３０とを用意し、ウェハ状のまま上記各工程を行った後にこのものをダイシングカットしてチップ単位に分割するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態では、第１基板１０の一面１０ａにおいて、第１基板１０の一面１０ａの端部には、不純物濃度が異なる境界部分が存在しない外縁部１５が構成されている。つまり、第１基板１０の一面１０ａにおける端部には、不純物濃度の差に起因する突起が達しない構成とされている。このため、第１基板１０と第２基板３０との接合界面において、突起に起因する空間が形成されたとしても、当該空間が外部空間と連通しない。したがって、突起に起因する空間を介して気密室４０と外部空間とが連通することを抑制でき、気密室４０からリークが発生することを抑制できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄの形成箇所を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図７に示されるように、第３拡散配線層１９ｃが気密室４０（第１、第２、第４拡散配線層１９ａ、１９ｂ、１９ｄ）を取り囲むように形成されている。つまり、第１基板１０の一面１０ａは、外縁部１５よりも内側の領域において、第３拡散配線層１９ｃによっても気密室４０を取り囲む方向（周方向）の不純物濃度（表面不純物濃度）が一定とされている。

これによれば、第３拡散配線層１９ｃが第１、第２、第４拡散配線層１９ａ、１９ｂ、１９ｄを取り囲むように形成されている。すなわち、本実施形態では、外縁部１５、第３拡散配線層１９ｃが気密室４０（第１、第２、第４拡散配線層１９ａ、１９ｂ、１９ｄ）を取り囲む２重構造とされている。このため、第１基板１０の外縁部１５と第２基板３０との間の接合界面に仮に空間が発生したとしても、第３拡散配線層１９ｃと第２基板３０との接合部分にて当該空間と気密室４０とが連通することを抑制できる。このため、さらに気密室４０からリークが発生することを抑制できる。

なお、本実施形態では、基本的には上記第１実施形態の製造方法と同様に製造されるが、図５（ｂ）の工程では、第３拡散配線層１９ｃと対向する部分が開口されたマスクを用いて不純物をイオン注入する。つまり、マスクとして枠状の開口部が形成されたものを用いて不純物をイオン注入する。言い換えると、マスクとして、第３拡散配線層１９ｃと対向する部分の開口部が一繋ぎとされており、分断されていないものを用いて不純物をイオン注入する。そして、気密室４０を取り囲む方向（周方向）の不純物濃度（表面不純物濃度）が一定となるように第３拡散配線層１９ｃを形成すると共に、第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄ、第１、第２、第４拡散配線層１９ａ、１９ｂ、１９ｄ、コンタクト層２０、２１を形成する。つまり、第２基板３０と接合する前において、気密室４０を取り囲む方向（周方向）の不純物濃度（表面不純物濃度）が一定となるように第３拡散配線層１９ｃを形成する。これにより、第３拡散配線層１９ｃを形成した際、第３拡散配線層１９ｃ内に不純物濃度の差に起因する微小な突起が形成されることを抑制できる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記各実施形態では、圧力センサを例に挙げて説明したが、本発明は拡散配線層を有し、当該拡散配線層が第２基板３０と接合される半導体装置に適用することができる。

また、上記各実施形態において、半導体層１３、第１〜第４ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄ、第１〜第４拡散配線層１９ａ〜１９ｄ、コンタクト層２１をＮ型とし、ウェル層１４およびコンタクト層２０をＰ型としてもよい。

そして、上記各実施形態において、ダイヤフラム部１７は、半導体層１３のみで構成されていてもよい。つまり、凹部１６によって絶縁膜１２が除去されていてもよい。

また、上記第２実施形態において、第３拡散配線層１９ｃではなく、別の拡散配線層によって他の拡散配線層を取り囲むようにしてもよい。

さらに、上記第２実施形態では、外縁部１５は、ウェル層１４を取り囲む周方向において不純物濃度が一定とされていなくてもよい。また、上記第２実施形態では、外縁部１５は、ウェル層１５を取り囲まず、分断されていてもよい。このような圧力センサとしても、第３拡散配線層１９ｃが気密室４０（第１、第２、第４拡散配線層１９ａ、１９ｂ、１９ｄ）を取り囲むように形成されているため、気密室４０からリークが発生することを抑制できる。また、第３拡散配線層１９ｃが気密室４０を取り囲むように形成されているため、外縁部１５の面積を小さくしてもよく、平面形状のサイズの低減を図ることができると共に、コストの低減を図ることもできる。さらに、第３拡散配線層１９ｃが気密室４０を取り囲むように形成されているため、外縁部１５が第２基板３０と接合されていなくてもよい。この場合、ウェハ状の半導体基板をチップ単位に分割して上記圧力センサを構成する場合、最も応力がかかり易い外縁部１５を第２基板と接合しなくてもよく、品質向上を図ることができる。

そして、上記各実施形態において、第１基板１０の一面１０ａ側に絶縁膜を形成した後にレジストを配置し、当該レジストをマスクとして、絶縁膜をゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄの間に配置される部分に残すようにしてもよい。これによれば、ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄの間の部分にて外方拡散（アウトディフュージョン）が発生することを抑制でき、ゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄ同士の間でリークが発生することを抑制できる。

なお、当該絶縁膜をパターニングする際には、少なくとも第３拡散配線層１９ｃと対向する領域が開口したレジストをマスクとして用いることが好ましい。このようなレジストをマスクとして用いることにより、絶縁膜をパターニングする際、第３拡散配線層の不純物濃度が変化したとしても、第３拡散配線層の不純物濃度の局所的な変化量は等しくなる。つまり、気密室４０を取り囲む方向（周方向）の不純物濃度（表面不純物濃度）を一定としつつ、絶縁膜をパターニングすることができる。

また、このように絶縁膜を配置する場合には、第１基板１０の一面１０ａのうちのゲージ抵抗１８ａ〜１８ｄの間の部分にトレンチを形成し、当該トレンチ内に絶縁膜を配置するようにしてもよい。

さらに、上記各実施形態において、第１、第２基板１０、３０の接合は、陽極接合や中間層接合、フージョン接合等の接合技術によって接合されてもよい。そして、接合後に、高温アニール等の接合品質を向上させる処理が行われていてもよい。

１０第１基板
１０ａ一面
１８ａ〜１８ｄ第１〜第４ゲージ抵抗
１９ａ〜１９ｄ第１〜第４拡散配線層
３０第２基板
３０ａ一面
４０気密室

Claims

一面（１０ａ）を有し、前記一面に、物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部（１８ａ〜１８ｄ）が形成されていると共に、前記センシング部と電気的に接続され、不純物を拡散させることによって構成された複数の拡散配線層（１９ａ〜１９ｄ）が形成されている第１基板（１０）と、
一面（３０ａ）を有し、当該一面が前記第１基板の一面と接合される第２基板（３０）と、を備え、
前記第１基板と前記第２基板との間に気密室（４０）が構成され、当該気密室内に前記センシング部が封止される半導体装置において、
前記第１基板は、前記一面において、内縁部に前記複数の拡散配線層が構成されていると共に前記複数の拡散配線層を取り囲む部分が外縁部（１５）とされ、
前記外縁部は、前記第１基板の端部に沿った周方向において不純物濃度が一定とされていることを特徴とする半導体装置。
前記複数の拡散配線層のうちの１つの拡散配線層は、前記気密室を取り囲んでおり、前記気密室を取り囲む方向に沿った不純物濃度が一定とされていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
一面（１０ａ）を有し、前記一面に、物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部（１８ａ〜１８ｄ）が形成されていると共に、前記センシング部と電気的に接続され、不純物を拡散させることによって構成された複数の拡散配線層（１９ａ〜１９ｄ）が形成されている第１基板（１０）と、
一面（３０ａ）を有し、当該一面が前記第１基板の一面と接合される第２基板（３０）と、を備え、
前記第１基板と前記第２基板との間に気密室（４０）が構成され、当該気密室内に前記センシング部が封止される半導体装置において、
前記第１基板は、前記一面において、内縁部に前記複数の拡散配線層が構成されており、
前記複数の拡散配線層のうちの１つの拡散配線層は、前記気密室を取り囲んでおり、前記気密室を取り囲む方向に沿った不純物濃度が一定とされていることを特徴とする半導体装置。
請求項２または３に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１基板に不純物をイオン注入すると共に熱拡散させることによって前記拡散配線層を形成する工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程と、を含み、
前記拡散配線層を形成する工程では、前記第１基板の一面に、前記気密室を取り囲む前記１つの拡散配線層と対応する枠状の開口部が形成されたマスクを用いて前記不純物をイオン注入する工程を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。