JP6218330B2 - Pressure sensor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、絶対圧を測定する圧力センサ及びその製造方法に関し、特に、ＳＯＩ基板によりダイヤフラムが構成される圧力センサ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a pressure sensor for measuring absolute pressure and a method for manufacturing the same, and more particularly to a pressure sensor in which a diaphragm is formed by an SOI substrate and a method for manufacturing the same.
下記特許文献１には、センサ全体の厚みを小さくすることが可能な圧力センサについて開示されている。図８には、特許文献１に記載されている第１の従来例の圧力センサの断面図を示す。図８に示すように、第１の従来例の圧力センサ１１０は、ＳＯＩ基板１２０とベース基板１２５とが接合された構造となっている。ＳＯＩ基板１２０は、第１のシリコン基板１２１と第２のシリコン基板１２２とが酸化層１２３を挟んで積層された構造となっている。第１の従来例の圧力センサ１１０は、第２のシリコン基板１２２及び酸化層１２３の中央部をエッチングにより除去してキャビティ１３４が形成されるとともに、キャビティ１３４が形成された箇所の第１のシリコン基板１２１がダイヤフラム１３１を構成する。 Patent Document 1 below discloses a pressure sensor that can reduce the thickness of the entire sensor. FIG. 8 is a cross-sectional view of a first conventional pressure sensor described in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 8, the pressure sensor 110 of the first conventional example has a structure in which an SOI substrate 120 and a base substrate 125 are joined. The SOI substrate 120 has a structure in which a first silicon substrate 121 and a second silicon substrate 122 are stacked with an oxide layer 123 interposed therebetween. The pressure sensor 110 of the first conventional example is formed by removing the central portion of the second silicon substrate 122 and the oxide layer 123 by etching to form a cavity 134 and the first silicon at the location where the cavity 134 is formed. The substrate 121 constitutes the diaphragm 131.
図８に示すように、第１のシリコン基板１２１の表面に複数のピエゾ抵抗素子１４１が形成されており、圧力が変化した際のダイヤフラム１３１の撓みに伴ってピエゾ抵抗素子１４１の抵抗値が変化する。圧力センサ１１０は、ピエゾ抵抗素子１４１の抵抗変化に基づいて圧力を検出することが可能である。 As shown in FIG. 8, a plurality of piezoresistive elements 141 are formed on the surface of the first silicon substrate 121, and the resistance value of the piezoresistive elements 141 changes as the diaphragm 131 bends when the pressure changes. To do. The pressure sensor 110 can detect the pressure based on the resistance change of the piezoresistive element 141.
図８に示すように、キャビティ１３４の周囲の第２のシリコン基板１２２とベース基板１２５とが接合され、キャビティ１３４内は真空状態となっている。第１の従来例の圧力センサ１１０は、キャビティ１３４の真空を基準圧として絶対圧力を測定することができる。 As shown in FIG. 8, the second silicon substrate 122 and the base substrate 125 around the cavity 134 are joined together, and the cavity 134 is in a vacuum state. The pressure sensor 110 of the first conventional example can measure the absolute pressure using the vacuum of the cavity 134 as a reference pressure.
第１の従来例の圧力センサ１１０は、第２のシリコン基板１２２及びベース基板１２５はいずれもシリコンから構成されており、第２のシリコン基板１２２とベース基板１２５とは、酸化層を介しないシリコン（Ｓｉ）−シリコン（Ｓｉ）接合となっている。よって、ヘリウム（Ｈｅ）や水素（Ｈ2）等の低分子量の気体の圧力を測定する際に、第２のシリコン基板１２２とベース基板１２５との接合界面から、Ｈｅ、Ｈ2等の低分子量の気体が侵入することがない。 In the pressure sensor 110 of the first conventional example, both the second silicon substrate 122 and the base substrate 125 are made of silicon, and the second silicon substrate 122 and the base substrate 125 are silicon that does not have an oxide layer interposed therebetween. A (Si) -silicon (Si) junction is formed. Therefore, when measuring the pressure of a low molecular weight gas such as helium (He) or hydrogen (H 2 ), a low molecular weight such as He or H 2 is obtained from the bonding interface between the second silicon substrate 122 and the base substrate 125. Gas will not enter.
しかしながら、図８に示すように、ＳＯＩ基板１２０の第１のシリコン基板１２１と第２のシリコン基板１２２との間に酸化層１２３が形成されているため、酸化層１２３を透過してＨｅ、Ｈ2等の低分子量の気体がキャビティ１３４内に侵入する。よって、キャビティ１３４内の基準圧（真空）が変動してしまい、圧力センサ１１０の測定精度が低下するという課題がある。 However, as shown in FIG. 8, since the oxide layer 123 is formed between the first silicon substrate 121 and the second silicon substrate 122 of the SOI substrate 120, the oxide layers 123 are transmitted through the oxide layer 123. A gas having a low molecular weight such as 2 enters the cavity 134. Therefore, there is a problem that the reference pressure (vacuum) in the cavity 134 fluctuates and the measurement accuracy of the pressure sensor 110 decreases.
図９は、特許文献１に記載されている第２の従来例の圧力センサの断面図である。図９に示すように、第２の従来例の圧力センサ２１０は、センサ基板２２１としてＳＯＩ基板を用いずに、シリコンウエハを研削加工したシリコン基板を用いている。そして、シリコン基板をエッチングすることでキャビティ２３４、ダイヤフラム２３１を形成している。第２の従来例の圧力センサ２１０は、センサ基板２２１とベース基板２２５とがＳｉ−Ｓｉ接合されており、センサ基板２２１に酸化層が形成されていないため、Ｈｅ、Ｈ2等の低分子量の気体がキャビティ２３４内に侵入することを防止できる。よって、Ｈｅ、Ｈ2等の低分子量の気体の圧力を測定する場合であっても、第２の従来例の圧力センサ２１０の測定精度は低下しない。 FIG. 9 is a cross-sectional view of a second conventional pressure sensor described in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 9, the pressure sensor 210 of the second conventional example uses a silicon substrate obtained by grinding a silicon wafer as the sensor substrate 221 without using an SOI substrate. Then, the cavity 234 and the diaphragm 231 are formed by etching the silicon substrate. In the pressure sensor 210 of the second conventional example, the sensor substrate 221 and the base substrate 225 are bonded to each other by Si—Si, and no oxide layer is formed on the sensor substrate 221, so that the low molecular weight of He, H 2 or the like is low. Gas can be prevented from entering the cavity 234. Therefore, even when measuring the pressure of a low molecular weight gas such as He or H 2 , the measurement accuracy of the pressure sensor 210 of the second conventional example does not decrease.
しかしながら、センサ基板２２１の厚さを薄くするためには、グラインダー等を用いてシリコン基板を研削加工する必要がある。グラインダーの加工精度は±５μｍ程度であり、シリコン基板の研削加工の際の研削ばらつきやシリコン基板内の加工ばらつきが大きくなってしまう。このため、ダイヤフラムの厚みが５μｍ以下の高感度な圧力センサを得るには、センサ基板２２１の厚みを精度良く制御することが困難であり、シリコン基板を用いてセンサ基板２２１を薄く形成することに限界があった。 However, in order to reduce the thickness of the sensor substrate 221, it is necessary to grind the silicon substrate using a grinder or the like. The processing accuracy of the grinder is about ± 5 μm, and the grinding variation when grinding the silicon substrate and the processing variation within the silicon substrate become large. For this reason, in order to obtain a highly sensitive pressure sensor with a diaphragm thickness of 5 μm or less, it is difficult to control the thickness of the sensor substrate 221 with high accuracy, and the sensor substrate 221 is formed thin using a silicon substrate. There was a limit.
また、センサ基板２２１を薄く加工せず厚いものを用いた場合には、ダイヤフラム２３１を薄くするためにキャビティ２３４を深くエッチング加工する必要がある。しかし、エッチング量が大きく（深く）なるほど、ばらつきが増大し（約±２μｍ）、エッチング量を制御することが困難となる。そのため、厚みが２００μｍ〜８００μｍのシリコン基板にエッチングで５μｍのダイヤフラムを形成すると３μｍ〜７μｍの範囲でダイヤフラム２３１の厚みばらつきが発生し、圧力センサ２１０の測定精度のばらつきが生じる。言いかえれば、５μｍの厚み目標に対して、±２μｍの加工ばらつきは±４０％の加工ばらつきに相当する。したがって、シリコンウエハを用いてセンサ基板２２１及びダイヤフラム２３１の厚さを精度良く加工することが困難であり、良好な測定精度を得ることが困難である。 Further, when the sensor substrate 221 is thick without being thinly processed, it is necessary to deeply etch the cavity 234 in order to make the diaphragm 231 thin. However, as the etching amount becomes larger (deeper), the variation increases (about ± 2 μm), and it becomes difficult to control the etching amount. Therefore, when a 5 μm diaphragm is formed by etching on a silicon substrate having a thickness of 200 μm to 800 μm, the thickness of the diaphragm 231 varies in the range of 3 μm to 7 μm, and the measurement accuracy of the pressure sensor 210 varies. In other words, for a thickness target of 5 μm, a processing variation of ± 2 μm corresponds to a processing variation of ± 40%. Therefore, it is difficult to accurately process the thicknesses of the sensor substrate 221 and the diaphragm 231 using a silicon wafer, and it is difficult to obtain good measurement accuracy.
本発明は、上記課題を解決して、Ｈｅ、Ｈ2等の低分子量の気体がキャビティ内に侵入することを防止するとともに、シリコン基板を薄く且つ精度良く形成することにより、良好な測定精度を有する圧力センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, prevents low molecular weight gases such as He and H 2 from entering the cavity, and forms a silicon substrate thinly and accurately, thereby achieving good measurement accuracy. An object of the present invention is to provide a pressure sensor having the same and a manufacturing method thereof.
本発明の圧力センサの製造方法は、第１のシリコン基板と第２のシリコン基板とが酸化層を挟んで積層されたＳＯＩ基板を用意して、前記第２のシリコン基板と前記酸化層を除去して前記第１のシリコン基板を露出させる工程と、露出する前記第１のシリコン基板にキャビティを形成してダイヤフラムを形成する工程と、前記第１のシリコン基板の前記キャビティが形成された面と、シリコンを有し構成されるベース基板とを前記酸化層を介さずに接合して、前記キャビティを密閉する工程とを有することを特徴とする。 According to the pressure sensor manufacturing method of the present invention, an SOI substrate in which a first silicon substrate and a second silicon substrate are stacked with an oxide layer interposed therebetween is prepared, and the second silicon substrate and the oxide layer are removed. And exposing the first silicon substrate; forming a cavity in the exposed first silicon substrate; forming a diaphragm; and a surface of the first silicon substrate on which the cavity is formed. And a step of sealing the cavity by joining a base substrate including silicon without the oxide layer interposed therebetween.
本発明の圧力センサは、キャビティが形成された第１のシリコン基板と、前記第１のシリコン基板の前記キャビティが形成された面に接合されたベース基板とを有し、前記第１のシリコン基板は、前記第１のシリコン基板と第２のシリコン基板とが酸化層を挟んで積層されたＳＯＩ基板から、前記第２のシリコン基板と前記酸化層を除去して形成されたものであり、前記ベース基板はシリコンを有し、前記第１のシリコン基板と前記ベース基板とは前記酸化層を介さずに接合されていることを特徴とする。 The pressure sensor of the present invention includes a first silicon substrate in which a cavity is formed, and a base substrate bonded to a surface of the first silicon substrate in which the cavity is formed, and the first silicon substrate Is formed by removing the second silicon substrate and the oxide layer from an SOI substrate in which the first silicon substrate and the second silicon substrate are stacked with an oxide layer interposed therebetween, The base substrate includes silicon, and the first silicon substrate and the base substrate are bonded to each other without the oxide layer interposed therebetween.
これによれば、ＳＯＩ基板を用いて第２のシリコン基板と酸化層を除去して第１のシリコン基板を形成することにより、第１のシリコン基板を薄く、且つ精度良く形成することができる。よって、第１のシリコン基板にキャビティを形成する際にキャビティの深さを小さくできるため、キャビティ深さのばらつきを小さく抑えることができ、測定精度のばらつきを抑制できる。また、酸化層を除去して第１のシリコン基板とベース基板とを接合することで、キャビティ内部から圧力センサの外部に連続する酸化層が形成されない。よって、ＨｅやＨ2等の低分子量の気体が、酸化層を透過してキャビティ内に侵入することを防止することができる。したがって、キャビティ内の真空（絶対圧）の変動を防止して良好な測定精度が得られる。 According to this, by removing the second silicon substrate and the oxide layer using the SOI substrate and forming the first silicon substrate, the first silicon substrate can be formed thin and with high accuracy. Therefore, since the cavity depth can be reduced when the cavity is formed in the first silicon substrate, variation in the cavity depth can be suppressed to be small, and variation in measurement accuracy can be suppressed. Further, by removing the oxide layer and bonding the first silicon substrate and the base substrate, a continuous oxide layer is not formed from the inside of the cavity to the outside of the pressure sensor. Therefore, it is possible to prevent a low molecular weight gas such as He or H 2 from penetrating the oxide layer and entering the cavity. Therefore, it is possible to prevent the fluctuation of the vacuum (absolute pressure) in the cavity and to obtain a good measurement accuracy.
よって、本発明の圧力センサ及びその製造方法によれば、Ｈｅ、Ｈ2等の低分子量の気体がキャビティ内に侵入することを防止するとともに、シリコン基板を薄く且つ精度良く形成することにより、良好な測定精度を得ることができる。 Therefore, according to the pressure sensor and its manufacturing method of the present invention, it is possible to prevent the low molecular weight gas such as He and H 2 from entering the cavity and to form the silicon substrate thinly and accurately. Measurement accuracy can be obtained.
本発明の圧力センサの製造方法は、前記第１のシリコン基板と前記ベース基板とをシリコン同士で接合することが好ましい。 In the pressure sensor manufacturing method of the present invention, it is preferable that the first silicon substrate and the base substrate are bonded to each other with silicon.
本発明の圧力センサは、前記第１のシリコン基板と前記ベース基板とが、シリコン同士で接合されていることが好ましい。 In the pressure sensor of the present invention, it is preferable that the first silicon substrate and the base substrate are bonded with silicon.
これによれば、第１のシリコン基板とベース基板とが、酸化層を介さずに接合されるため、ＨｅやＨ2等の低分子量の気体が、第１のシリコン基板とベース基板との接合界面から侵入することを防止することができる。よって、キャビティ内の真空（絶対圧）の変動を防止して、良好な測定感度が得られる。 According to this, since the first silicon substrate and the base substrate are bonded without interposing an oxide layer, a low molecular weight gas such as He or H 2 is bonded to the first silicon substrate and the base substrate. Intrusion from the interface can be prevented. Therefore, fluctuations in the vacuum (absolute pressure) in the cavity can be prevented and good measurement sensitivity can be obtained.
本発明の圧力センサの製造方法は、前記第１のシリコン基板の前記キャビティの内面に金属層を形成する工程を有することが好ましい。 The pressure sensor manufacturing method of the present invention preferably includes a step of forming a metal layer on the inner surface of the cavity of the first silicon substrate.
本発明の圧力センサは、前記第１のシリコン基板の前記キャビティの内面に金属層が設けられていることが好ましい。 In the pressure sensor of the present invention, it is preferable that a metal layer is provided on an inner surface of the cavity of the first silicon substrate.
これによれば、前記第１のシリコン基板のキャビティ内面に金属層が設けられているため、ＨｅやＨ2等の低分子量の気体が侵入することを確実に防止することができる。 According to this, since the metal layer is provided on the inner surface of the cavity of the first silicon substrate, it is possible to reliably prevent the entry of a low molecular weight gas such as He or H 2 .
本発明の圧力センサの製造方法において、前記キャビティの深さを前記ダイヤフラムの厚さよりも小さく形成すること好ましい。これによれば、キャビティを形成する際の加工ばらつきを小さくすることができ、ダイヤフラムの厚さを精度良く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 depth of the cavity is formed smaller than the thickness of the diaphragm. According to this, the processing variation at the time of forming the cavity can be reduced, and the thickness of the diaphragm can be formed with high accuracy.
本発明の圧力センサの製造方法において、前記第２のシリコン基板及び前記酸化層をエッチングにより除去することが好ましい。これによれば、エッチングレートの違いを利用して、ＳＯＩ基板の第１のシリコン基板を残して第２のシリコン基板と酸化層とを除去することが容易であり、第１のシリコン基板の厚さを精度良く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 second silicon substrate and the oxide layer are removed by etching. According to this, it is easy to remove the second silicon substrate and the oxide layer while leaving the first silicon substrate of the SOI substrate using the difference in etching rate, and the thickness of the first silicon substrate. Can be formed with high accuracy.
本発明の圧力センサの製造方法は、前記第１のシリコン基板の前記キャビティを形成する工程において、前記キャビティ内に支柱を形成することが好ましい。 In the pressure sensor manufacturing method according to the present invention, it is preferable that in the step of forming the cavity of the first silicon substrate, a support column is formed in the cavity.
本発明の圧力センサは、前記キャビティ内において、前記第１のシリコン基板と前記ベース基板との間に支柱が形成されていることが好ましい。 In the pressure sensor of the present invention, it is preferable that a column is formed between the first silicon substrate and the base substrate in the cavity.
これによれば、支柱が設けられているため第１のシリコン基板を撓みにくくすることができ、高圧の圧力レンジの測定が可能となる。 According to this, since the support is provided, it is possible to make the first silicon substrate difficult to bend and to measure a high pressure range.
本発明の圧力センサ及びその製造方法によれば、Ｈｅ、Ｈ2等の低分子量の気体がキャビティ内に侵入することを防止するとともに、シリコン基板を薄く且つ精度良く形成することにより、良好な測定精度を得ることができる。 According to the pressure sensor and the manufacturing method thereof of the present invention, it is possible to prevent a low molecular weight gas such as He and H 2 from entering the cavity and to form a silicon substrate thinly and with high accuracy. Accuracy can be obtained.
以下、図面を参照して、本発明の具体的な実施形態の圧力センサについて説明をする。なお、各図面の寸法は適宜変更して示している。 Hereinafter, a pressure sensor according to a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the dimension of each drawing is changed and shown suitably.
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における圧力センサの断面図である。図２は、本実施形態の圧力センサの平面図である。図１に示すように、本実施形態の圧力センサ１０は、第１のシリコン基板２１とベース基板２５とが接合されて構成される。図１に示すように、第１のシリコン基板２１の下面にはキャビティ３４が形成されており、キャビティ３４が形成された箇所において第１のシリコン基板２１が薄く形成される。薄く形成された第１のシリコン基板２１が、外部の圧力によって変動するダイヤフラム３１としての機能を有する。また、キャビティ３４の周囲は、外部圧力により変動しない固定部３２である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pressure sensor according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view of the pressure sensor of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the pressure sensor 10 of the present embodiment is configured by bonding a first silicon substrate 21 and a base substrate 25. As shown in FIG. 1, the cavity 34 is formed in the lower surface of the 1st silicon substrate 21, The 1st silicon substrate 21 is formed thinly in the location in which the cavity 34 was formed. The thin first silicon substrate 21 has a function as a diaphragm 31 that varies depending on external pressure. The periphery of the cavity 34 is a fixed portion 32 that does not vary due to external pressure.
図１に示すように、第１のシリコン基板２１のキャビティ３４が形成された面において、第１のシリコン基板２１の固定部３２とベース基板２５とが接合される。ベース基板２５は、シリコン（Ｓｉ）からなり、第１のシリコン基板２１とベース基板２５とはシリコン（Ｓｉ）−シリコン（Ｓｉ）接合され、キャビティ３４は真空状態に密閉される。本実施形態の圧力センサ１０は、真空を基準圧（絶対圧）として外部の圧力を測定する絶対圧測定用圧力センサである。 As shown in FIG. 1, the fixed portion 32 of the first silicon substrate 21 and the base substrate 25 are bonded to each other on the surface of the first silicon substrate 21 where the cavity 34 is formed. The base substrate 25 is made of silicon (Si), and the first silicon substrate 21 and the base substrate 25 are bonded to each other by silicon (Si) -silicon (Si), and the cavity 34 is sealed in a vacuum state. The pressure sensor 10 of the present embodiment is an absolute pressure measurement pressure sensor that measures an external pressure using a vacuum as a reference pressure (absolute pressure).
図１に示すように、第１のシリコン基板２１の上面には複数のピエゾ抵抗素子４１が形成されており、第１のシリコン基板２１の上面及び複数のピエゾ抵抗素子４１を覆って保護層２８が形成されている。図２に示すように、ダイヤフラム３１は平面視で略矩形状に形成されており、ダイヤフラム３１の外周３１ａは、Ｘ１−Ｘ２方向に対向する２つの辺と、Ｙ１−Ｙ２方向に対向する２つの辺とを有する。図２に示すように、複数のピエゾ抵抗素子４１（４１ａ〜４１ｄ）は、ダイヤフラム３１の外周３１ａと重なる位置において、各辺の略中央に１つずつ形成されている。そして、４つのピエゾ抵抗素子４１（４１ａ〜４１ｄ）は配線層４２によって接続されブリッジ回路を構成する。 As shown in FIG. 1, a plurality of piezoresistive elements 41 are formed on the top surface of the first silicon substrate 21, and the protective layer 28 covers the top surface of the first silicon substrate 21 and the plurality of piezoresistive elements 41. Is formed. As shown in FIG. 2, the diaphragm 31 is formed in a substantially rectangular shape in plan view, and an outer periphery 31a of the diaphragm 31 has two sides facing in the X1-X2 direction and two sides facing in the Y1-Y2 direction. And have sides. As shown in FIG. 2, the plurality of piezoresistive elements 41 (41 a to 41 d) are formed one by one at the approximate center of each side at a position overlapping the outer periphery 31 a of the diaphragm 31. The four piezoresistive elements 41 (41a to 41d) are connected by the wiring layer 42 to form a bridge circuit.
図２に示すように、ピエゾ抵抗素子４１はそれぞれ、Ｙ１−Ｙ２方向に細長く延びる複数のピエゾ抵抗層４３と、ピエゾ抵抗層４３同士を接続する接続配線層４４とを有している。Ｙ１−Ｙ２方向に延びるピエゾ抵抗層４３が接続配線層４４を介してＸ１−Ｘ２方向に接続され、ピエゾ抵抗素子４１はそれぞれミアンダ状に形成されている。４つのピエゾ抵抗素子４１（４１ａ〜４１ｄ）は、互いに９０°位相を異ならせて配置されている。すなわち、ピエゾ抵抗素子４１ａ、４１ｄは、ピエゾ抵抗層４３の延在方向が外周３１ａに対して平行となる方向に配置され、ピエゾ抵抗素子４１ｂ、４１ｃは、ピエゾ抵抗層４３の延在方向が外周３１ａに対して直交する方向に配置される。 As shown in FIG. 2, each of the piezoresistive elements 41 includes a plurality of piezoresistive layers 43 that are elongated in the Y1-Y2 direction, and a connection wiring layer 44 that connects the piezoresistive layers 43 to each other. Piezoresistive layers 43 extending in the Y1-Y2 direction are connected in the X1-X2 direction via the connection wiring layer 44, and the piezoresistive elements 41 are each formed in a meander shape. The four piezoresistive elements 41 (41a to 41d) are arranged with a 90 ° phase difference from each other. That is, the piezoresistive elements 41a and 41d are arranged in a direction in which the extending direction of the piezoresistive layer 43 is parallel to the outer periphery 31a. The piezoresistive elements 41b and 41c It arrange | positions in the direction orthogonal to 31a.
ダイヤフラム３１が外部からの圧力に応じて歪むと、その歪みに応じてピエゾ抵抗素子４１の抵抗値が変化する。各ピエゾ抵抗素子４１は、位相を異ならせて配置されているため、ピエゾ抵抗素子４１ａ、４１ｄとピエゾ抵抗素子４１ｂ、４１ｃとの抵抗値の変化が異なり、ブリッジ回路の中点電位が変化する。この中点電位が差動増幅器等の外部回路（図示しない）に出力され、これに基づいて圧力を検出することができる。 When the diaphragm 31 is distorted according to the pressure from the outside, the resistance value of the piezoresistive element 41 changes according to the distortion. Since the piezoresistive elements 41 are arranged with different phases, the resistance values of the piezoresistive elements 41a and 41d and the piezoresistive elements 41b and 41c differ, and the midpoint potential of the bridge circuit changes. This midpoint potential is output to an external circuit (not shown) such as a differential amplifier, and the pressure can be detected based on this.
本実施形態において、第１のシリコン基板２１は、第１のシリコン基板２１と第２のシリコン基板とが酸化層を挟んで積層されたＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）基板（図示しない）から、第２のシリコン基板と酸化層を除去して形成されたものである。ＳＯＩ基板を用いることにより、第１のシリコン基板２１を薄く、且つ精度良く形成することができる。本実施形態において、第１のシリコン基板２１は、２μｍ〜１０μｍ程度、例えば約５μｍの厚さに形成することができる。また、第１のシリコン基板２１を薄く形成できるため、所定のダイヤフラム３１の厚さを得るためのキャビティ３４の深さを小さくすることが可能である。よって、キャビティ３４を加工する際のばらつきを小さく抑えることができ、ダイヤフラム３１の厚みが精度良く形成されるため、良好な測定精度を得ることができる。 In the present embodiment, the first silicon substrate 21 is an SOI (silicon on insulator) substrate (not shown) in which a first silicon substrate 21 and a second silicon substrate are stacked with an oxide layer interposed therebetween. It is formed by removing the second silicon substrate and the oxide layer. By using the SOI substrate, the first silicon substrate 21 can be formed thin and with high accuracy. In the present embodiment, the first silicon substrate 21 can be formed to a thickness of about 2 μm to 10 μm, for example, about 5 μm. Further, since the first silicon substrate 21 can be formed thin, the depth of the cavity 34 for obtaining a predetermined thickness of the diaphragm 31 can be reduced. Therefore, the dispersion | variation at the time of processing the cavity 34 can be suppressed small, and since the thickness of the diaphragm 31 is formed with sufficient precision, favorable measurement accuracy can be obtained.
また、酸化層を除去して第１のシリコン基板２１とベース基板２５とを接合することで、図１に示すように、キャビティ３４内部から圧力センサ１０の外部に連続する酸化層が形成されない。よって、ヘリウム（Ｈｅ）や水素（Ｈ2）等の低分子量の気体が、酸化層を透過してキャビティ３４内に侵入することを防止することができる。したがって、キャビティ３４内の真空（絶対圧）の変動を防止して良好な測定精度が得られる。 Further, by removing the oxide layer and bonding the first silicon substrate 21 and the base substrate 25, as shown in FIG. 1, an oxide layer continuous from the inside of the cavity 34 to the outside of the pressure sensor 10 is not formed. Therefore, it is possible to prevent a low molecular weight gas such as helium (He) or hydrogen (H 2 ) from entering the cavity 34 through the oxide layer. Therefore, it is possible to prevent the fluctuation of the vacuum (absolute pressure) in the cavity 34 and obtain a good measurement accuracy.
＜圧力センサの製造方法＞
図３は、第１の実施形態の圧力センサの製造方法を説明するための工程図である。図３（ａ）の工程では、ＳＯＩ基板２０を用意する。図３（ａ）に示すように、ＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）基板２０は、第１のシリコン基板２１と第２のシリコン基板２２とが、酸化層２３を介して積層されている。第１のシリコン基板２１の厚さは、２μｍ〜１０μｍ程度、より好ましくは４μｍ〜５μｍ程度である。酸化層２３は酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなり、その厚さは０．３μｍ〜２μｍ程度である。第２のシリコン基板２２は支持基板であり、２００μｍ〜８００μｍ程度に厚く形成されている。
<Method for manufacturing pressure sensor>
FIG. 3 is a process diagram for explaining the pressure sensor manufacturing method according to the first embodiment. In the process of FIG. 3A, an SOI substrate 20 is prepared. As shown in FIG. 3A, the SOI (silicon on insulator) substrate 20 is formed by laminating a first silicon substrate 21 and a second silicon substrate 22 with an oxide layer 23 interposed therebetween. The thickness of the first silicon substrate 21 is about 2 μm to 10 μm, more preferably about 4 μm to 5 μm. The oxide layer 23 is made of silicon oxide (SiO 2 ) and has a thickness of about 0.3 μm to 2 μm. The second silicon substrate 22 is a support substrate, and is formed to a thickness of about 200 μm to 800 μm.
図３（ａ）に示すように、第１のシリコン基板２１の上面に、ピエゾ抵抗素子４１や配線層（図３には省略して示す）等を形成し、表面を保護層２８で覆う。 As shown in FIG. 3A, a piezoresistive element 41, a wiring layer (not shown in FIG. 3) and the like are formed on the upper surface of the first silicon substrate 21, and the surface is covered with a protective layer.
図３（ｂ）の工程では、グラインダー等により第２のシリコン基板２２の下面側から研削加工を行い、酸化層２３の近傍まで第２のシリコン基板２２を研削する。この場合、ＳＯＩ基板２０の保護層２８やピエゾ抵抗素子４１等を形成した面をステージに固定し、ピエゾ抵抗素子４１を形成した面とは反対側の面を研削加工する。 3B, the second silicon substrate 22 is ground to the vicinity of the oxide layer 23 by grinding from the lower surface side of the second silicon substrate 22 with a grinder or the like. In this case, the surface of the SOI substrate 20 on which the protective layer 28 and the piezoresistive element 41 are formed is fixed to the stage, and the surface opposite to the surface on which the piezoresistive element 41 is formed is ground.
図３（ｃ）の工程では、第２のシリコン基板２２及び酸化層２３をエッチングにより除去する。まず、図３（ｂ）の工程で残った第２のシリコン基板２２を、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）などによりエッチングする。図３（ｃ）に示すように、本実施形態では、第２のシリコン基板２２の全面を除去する。ＲＩＥ用のガスとしては、例えばＣ4Ｆ8、ＳＦ6などを用いることができる。第２のシリコン基板２２のエッチングが進み酸化層２３まで到達すると酸化層２３がエッチングストッパーとなってエッチングの進行が抑えられる。 In the step of FIG. 3C, the second silicon substrate 22 and the oxide layer 23 are removed by etching. First, the second silicon substrate 22 remaining in the step of FIG. 3B is etched by RIE (Reactive Ion Etching) or the like. As shown in FIG. 3C, in the present embodiment, the entire surface of the second silicon substrate 22 is removed. As the RIE gas, for example, C 4 F 8 , SF 6 or the like can be used. When the etching of the second silicon substrate 22 proceeds and reaches the oxide layer 23, the oxide layer 23 serves as an etching stopper to suppress the progress of the etching.
その後、エッチングガスの圧力、組成等を変更し、酸化層２３をＲＩＥにより除去する。図３（ｃ）に示すように、酸化層２３の全面が除去され、第１のシリコン基板２１までエッチングが進行すると、ＳｉとＳｉＯ2のエッチングレートの差により、第１のシリコン基板２１がエッチングストッパーとなってエッチングの進行が抑制される。これにより、図３（ａ）に示す元の第１のシリコン基板２１の厚さを維持して、薄く且つ精度良く第１のシリコン基板２１の厚さを制御できる。 Thereafter, the pressure and composition of the etching gas are changed, and the oxide layer 23 is removed by RIE. As shown in FIG. 3C, when the entire surface of the oxide layer 23 is removed and the etching proceeds to the first silicon substrate 21, the first silicon substrate 21 is etched due to the difference in etching rate between Si and SiO 2. It becomes a stopper and the progress of etching is suppressed. Thereby, the thickness of the first silicon substrate 21 shown in FIG. 3A can be maintained, and the thickness of the first silicon substrate 21 can be controlled thinly and accurately.
次に、図３（ｄ）の工程で、第１のシリコン基板２１の下面側の一部をエッチングしてキャビティ３４を形成する。キャビティ３４は、図３（ｃ）の工程と同様にＲＩＥにより形成される。図３（ｄ）に示すように、キャビティ３４が形成された箇所で第１のシリコン基板２１が薄く形成され、外部の圧力により変動可能なダイヤフラム３１が形成される。また、キャビティ３４の周囲は、外部の圧力により変動しない固定部３２である。 Next, in the step of FIG. 3D, a part of the lower surface side of the first silicon substrate 21 is etched to form a cavity 34. The cavity 34 is formed by RIE as in the process of FIG. As shown in FIG. 3D, the first silicon substrate 21 is thinly formed at the place where the cavity 34 is formed, and a diaphragm 31 that can be changed by an external pressure is formed. The periphery of the cavity 34 is a fixed portion 32 that does not fluctuate due to external pressure.
本実施形態において、キャビティ３４の深さはダイヤフラム３１の厚さよりも小さく形成されている。例えば、第１のシリコン基板２１全体の厚みが約５μｍの場合、キャビティ３４の深さを１〜２μｍ、ダイヤフラム３１の厚さは３〜４μｍ程度に形成することが好ましい。 In the present embodiment, the depth of the cavity 34 is smaller than the thickness of the diaphragm 31. For example, when the thickness of the entire first silicon substrate 21 is about 5 μm, it is preferable that the depth of the cavity 34 is 1 to 2 μm and the thickness of the diaphragm 31 is about 3 to 4 μm.
図３（ｂ）〜図３（ｃ）の工程で第１のシリコン基板２１の厚さを薄く且つ精度良く形成できるため、キャビティ３４の深さを小さく形成した場合であっても、ダイヤフラム３１を十分に薄く形成することができる。また、図９に示す第２の従来例の圧力センサ２１０に比べ、キャビティ３４を形成する際のエッチング量を小さくすることができるため、エッチング量のばらつきを小さく抑えてキャビティ３４の深さを精度良く形成することができる。すなわち、ダイヤフラム３１の厚さが精度良く形成できるため、良好な測定精度が得られる。 Since the thickness of the first silicon substrate 21 can be thinly and accurately formed in the steps of FIGS. 3B to 3C, the diaphragm 31 can be formed even when the depth of the cavity 34 is small. It can be formed sufficiently thin. Further, since the etching amount at the time of forming the cavity 34 can be reduced as compared with the pressure sensor 210 of the second conventional example shown in FIG. 9, the variation in the etching amount is suppressed, and the depth of the cavity 34 is accurately controlled. It can be formed well. That is, since the thickness of the diaphragm 31 can be formed with high accuracy, good measurement accuracy can be obtained.
図３（ｅ）の工程では、第１のシリコン基板２１のキャビティ３４が形成された面と、シリコンを有し構成されるベース基板２５とを接合して、キャビティ３４を密閉する。第１のシリコン基板２１は図３（ｃ）に示す工程で酸化層２３が除去されており、第１のシリコン基板２１とベース基板２５とは、酸化層２３を介さずにシリコン同士が接触して常温接合される。この接合工程は真空中で行われ、キャビティ３４の内部は真空状態に密閉される。以上の工程により、真空を基準圧（絶対圧）として外部の圧力を測定する圧力センサ１０を製造することができる。 3E, the surface of the first silicon substrate 21 on which the cavity 34 is formed and the base substrate 25 including silicon are bonded to seal the cavity 34. The oxide layer 23 is removed from the first silicon substrate 21 in the step shown in FIG. 3C, and the first silicon substrate 21 and the base substrate 25 are in contact with each other without the oxide layer 23 interposed therebetween. At room temperature. This joining process is performed in a vacuum, and the inside of the cavity 34 is sealed in a vacuum state. Through the above steps, the pressure sensor 10 that measures the external pressure using the vacuum as the reference pressure (absolute pressure) can be manufactured.
図３（ｅ）の工程により、第１のシリコン基板２１とベース基板２５とが酸化層２３を介さずシリコン同士で接合されるため、キャビティ３４内部から圧力センサ１０の外部に連続する酸化層２３が形成されない。よって、ＨｅやＨ2等の低分子量の気体のリークパスが形成されないため、ＨｅやＨ2等の低分子量の気体が、酸化層２３を透過してキャビティ３４内に侵入することを防止することができる。したがって、キャビティ３４内の真空（絶対圧）の変動を防止して良好な測定精度が得られる。 3E, since the first silicon substrate 21 and the base substrate 25 are bonded to each other without the oxide layer 23, the oxide layer 23 continuous from the inside of the cavity 34 to the outside of the pressure sensor 10 is obtained. Is not formed. Therefore, since a leak path of a low molecular weight gas such as He or H 2 is not formed, it is possible to prevent a low molecular weight gas such as He or H 2 from penetrating the oxide layer 23 and entering the cavity 34. it can. Therefore, it is possible to prevent the fluctuation of the vacuum (absolute pressure) in the cavity 34 and obtain a good measurement accuracy.
以上の工程により、Ｈｅ、Ｈ2等の低分子量の気体がキャビティ３４内に透過することを防止するとともに、第１のシリコン基板２１を薄く且つ精度良く形成することにより、良好な測定精度を有する圧力センサ１０を得ることができる。 Through the above steps, the low molecular weight gas such as He and H 2 is prevented from permeating into the cavity 34, and the first silicon substrate 21 is formed thin and with high accuracy, thereby having good measurement accuracy. The pressure sensor 10 can be obtained.
なお、第１のシリコン基板２１とベース基板２５とを接合した後に、図３（ｅ）に示すように、保護層２８の一部をエッチングにより薄く形成することができる。図３（ｅ）に示すように、ダイヤフラム３１と重なる領域の保護層２８を周囲よりも薄く形成することにより、保護層２８を含めたダイヤフラム３１の合計厚さを薄く、且つ精度良く形成でき、良好な測定精度が得られる。 Note that, after bonding the first silicon substrate 21 and the base substrate 25, as shown in FIG. 3E, a part of the protective layer 28 can be formed thin by etching. As shown in FIG. 3 (e), by forming the protective layer 28 in a region overlapping with the diaphragm 31 thinner than the surrounding area, the total thickness of the diaphragm 31 including the protective layer 28 can be formed thinly and with high precision. Good measurement accuracy can be obtained.
なお、図２で示したダイヤフラム３１の平面形状や、ダイヤフラム３１、各基材等の厚みは適宜変更することができる。また、図３（ｅ）に示すベース基板２５はシリコン以外の材質であっても良いが、ガラス等、酸化物を含む材料は、ベース基板２５を透過してＨｅ、Ｈ2等の低分子量の気体がキャビティ３４内に侵入するため好ましくない。 In addition, the planar shape of the diaphragm 31 shown in FIG. 2, the thickness of the diaphragm 31, each base material, etc. can be changed suitably. Further, the base substrate 25 shown in FIG. 3E may be made of a material other than silicon, but a material containing an oxide, such as glass, passes through the base substrate 25 and has a low molecular weight such as He or H 2 . Since the gas enters the cavity 34, it is not preferable.
図４は、第１の実施形態の変形例を示す圧力センサの断面図である。図４に示す圧力センサ１１は、第１のシリコン基板２１のキャビティ３４の内面に金属層２７が形成されている点で異なる。金属層２７は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）等の材料を用いることができ、図３（ｄ）の工程の後に、第１のシリコン基板２１の下面側に薄膜形成される。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a pressure sensor showing a modification of the first embodiment. The pressure sensor 11 shown in FIG. 4 is different in that a metal layer 27 is formed on the inner surface of the cavity 34 of the first silicon substrate 21. The metal layer 27 can be made of a material such as aluminum (Al), copper (Cu), or gold (Au), and a thin film is formed on the lower surface side of the first silicon substrate 21 after the step of FIG. Is done.
本変形例においても、第１のシリコン基板２１とベース基板２５とは、酸化層２３を介さずにシリコン同士が接触して常温接合される。また、図４に示すように、金属層２７をキャビティ３４の内面に形成することにより、キャビティ３４内部を確実に密閉することができ、Ｈｅ、Ｈ2等の低分子量の気体が侵入することを防止できる。 Also in this modification, the first silicon substrate 21 and the base substrate 25 are bonded to each other at room temperature by contacting silicon with each other without the oxide layer 23 interposed therebetween. In addition, as shown in FIG. 4, by forming the metal layer 27 on the inner surface of the cavity 34, the inside of the cavity 34 can be reliably sealed, and a low molecular weight gas such as He or H 2 can enter. Can be prevented.
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態における圧力センサの平面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線で切断して矢印方向から見たときの圧力センサの断面図である。
<Second Embodiment>
FIG. 5 is a plan view of a pressure sensor according to the second embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view of the pressure sensor as viewed from the direction of the arrow cut along line VI-VI in FIG.
図６に示すように、第２の実施形態の圧力センサ１２は、キャビティ３４内において、第１のシリコン基板２１とベース基板２５との間に支柱３６が形成されている。図５に示すように、支柱３６は、平面視で円形に形成された円柱であり、キャビティ３４のほぼ中央に位置している。 As shown in FIG. 6, in the pressure sensor 12 of the second embodiment, a column 36 is formed between the first silicon substrate 21 and the base substrate 25 in the cavity 34. As shown in FIG. 5, the support column 36 is a circular cylinder formed in a circular shape in plan view, and is positioned substantially at the center of the cavity 34.
このように、支柱３６を設けることにより、第１のシリコン基板２１を撓みにくくすることができ、高圧の圧力レンジの測定が可能となる。また、図５に示す支柱３６の直径Ｄ１を変えることで第１のシリコン基板２１の撓みやすさを調整することができる。例えば、ダイヤフラム３１の辺の長さＬ１に対する支柱３６の直径Ｄ１の比率を０．３以上とすることで、確実に高圧の圧力レンジが測定可能となる。 Thus, by providing the support column 36, it is possible to make the first silicon substrate 21 difficult to bend and to measure a high pressure range. Further, the ease of bending of the first silicon substrate 21 can be adjusted by changing the diameter D1 of the column 36 shown in FIG. For example, when the ratio of the diameter D1 of the column 36 to the length L1 of the side of the diaphragm 31 is 0.3 or more, a high pressure range can be reliably measured.
また、支柱３６は、図３（ｄ）に示すキャビティ３４をエッチングにより形成する工程と同時に形成することができる。すなわち、図３（ｄ）の工程において、第１のシリコン基板２１の支柱３６を形成する箇所にレジストを設けてエッチングすることにより、第１のシリコン基板２１がエッチングされた部分でキャビティ３４が形成され、レジストを設けた部分はエッチングされず第１のシリコン基板２１が残った部分で支柱３６が形成される。 Moreover, the support | pillar 36 can be formed simultaneously with the process of forming the cavity 34 shown in FIG.3 (d) by an etching. That is, in the step of FIG. 3D, a cavity 34 is formed at the portion where the first silicon substrate 21 is etched by providing a resist at the portion where the support 36 of the first silicon substrate 21 is to be formed and etching. Then, the pillar 36 is formed in the portion where the first silicon substrate 21 remains without etching the portion where the resist is provided.
本実施形態の圧力センサ１２によれば、支柱３６を設けることにより、ダイヤフラム３１の厚みや外形形状を変えることなく、圧力レンジを適切に調整可能である。つまり、図３（ｄ）に示すエッチング工程に用いるマスクを変更することで、支柱３６を形成して高圧の圧力レンジを測定可能とすることができるため、図２に示すピエゾ抵抗素子４１や各配線層４２の設計を変更する必要はない。また、図３（ａ）〜図３（ｅ）に示す工程に、新たな工程を追加する必要もない。したがって、本実施形態によれば、製造コストの増大を抑制して、高圧の圧力レンジ測定用の圧力センサ１２を製造することができる。 According to the pressure sensor 12 of the present embodiment, the pressure range can be appropriately adjusted without changing the thickness or the outer shape of the diaphragm 31 by providing the support column 36. In other words, by changing the mask used in the etching process shown in FIG. 3D, it is possible to form the support column 36 and to measure the high pressure range, so that the piezoresistive element 41 shown in FIG. There is no need to change the design of the wiring layer 42. Moreover, it is not necessary to add a new process to the processes shown in FIGS. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to manufacture the pressure sensor 12 for measuring a high pressure range while suppressing an increase in manufacturing cost.
＜実施例＞
図７（ａ）は、実施例及び比較例の圧力センサについて、圧力センサ出力の変化を示すグラフである。図７（ｂ）は、実施例及び比較例の圧力センサについて、キャビティ内の圧力の変化を示すグラフである。実施例の圧力センサは、図１〜図３に示す第１の実施形態の圧力センサ１０と同様の構成であり、ＳＯＩ基板２０の酸化層２３を除去して、キャビティ３４の内部と外部とを繋ぐリークパスとなる酸化層が形成されていないものである。また、比較例の圧力センサは、図８に示す第１の従来例の圧力センサ１１０と同様の構成であり、第１のシリコン基板１２１と第２のシリコン基板１２２との間に酸化層１２３が形成されている。
<Example>
FIG. 7A is a graph showing changes in pressure sensor output for the pressure sensors of the example and the comparative example. FIG.7 (b) is a graph which shows the change of the pressure in a cavity about the pressure sensor of an Example and a comparative example. The pressure sensor of the example has the same configuration as the pressure sensor 10 of the first embodiment shown in FIG. 1 to FIG. An oxide layer serving as a connecting leak path is not formed. Further, the pressure sensor of the comparative example has the same configuration as the pressure sensor 110 of the first conventional example shown in FIG. 8, and an oxide layer 123 is provided between the first silicon substrate 121 and the second silicon substrate 122. Is formed.
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すグラフは、約１気圧のＨｅ雰囲気中に実施例及び比較例の圧力センサを保存し、０ｈ（初期値）、６５ｈ、１３０ｈ経過したときの、圧力センサ出力（ａ）及びキャビティ内の圧力（ｂ）の変化を測定した結果を示している。図７（ａ）の圧力センサ出力は、圧力チャンバー内で約１気圧（１００ｋＰａ）の圧力が印加されたときの出力を示している。 The graphs shown in FIGS. 7A and 7B are obtained when the pressure sensors of Examples and Comparative Examples are stored in a He atmosphere of about 1 atm, and 0 h (initial value), 65 h, and 130 h have elapsed. The result of having measured change of pressure sensor output (a) and pressure (b) in a cavity is shown. The pressure sensor output in FIG. 7A shows the output when a pressure of about 1 atmosphere (100 kPa) is applied in the pressure chamber.
比較例の圧力センサは、図７（ｂ）に示すように、Ｈｅ雰囲気中に保存される時間が長くなるに従い、Ｈｅが酸化層１２３を透過してキャビティ内に侵入し、キャビティ内の圧力が上昇している。このため、基準圧が上昇し、図７（ａ）に示すように、比較例の圧力センサの出力が低下する傾向を示す。よって、比較例の圧力センサは、酸化層１２３がＨｅのリークパスとなって基準圧が変動してしまうため、良好な測定精度が得られない。 In the pressure sensor of the comparative example, as shown in FIG. 7B, as the time stored in the He atmosphere becomes longer, He permeates the oxide layer 123 and enters the cavity, and the pressure in the cavity is increased. It is rising. For this reason, the reference pressure increases, and as shown in FIG. 7A, the output of the pressure sensor of the comparative example tends to decrease. Therefore, the pressure sensor of the comparative example cannot obtain good measurement accuracy because the reference pressure fluctuates because the oxide layer 123 becomes a He leak path.
これに対し、実施例の圧力センサは、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、Ｈｅ雰囲気中に１３０ｈ保存した後においても、圧力センサ１０の出力、及びキャビティ３４内の圧力の変動は発生せず、良好なセンサ出力を得ることができる。これにより、実施例の圧力センサ１０は、ＨｅやＨ2等の低分子量の気体が、酸化層を透過してキャビティ３４内に侵入することを防止することができ、キャビティ３４内の真空（絶対圧）の変動を防止して良好な測定精度が得られることが示された。 On the other hand, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the pressure sensor of the embodiment has an output of the pressure sensor 10 and a pressure in the cavity 34 even after being stored in a He atmosphere for 130 hours. Fluctuations do not occur, and a good sensor output can be obtained. Thereby, the pressure sensor 10 of the embodiment can prevent a low molecular weight gas such as He or H 2 from penetrating the oxide layer and entering the cavity 34, and the vacuum (absolute It was shown that good measurement accuracy can be obtained by preventing fluctuations in pressure).
１０、１１、１２ 圧力センサ
２０ ＳＯＩ基板
２１ 第１のシリコン基板
２２ 第２のシリコン基板
２３ 酸化層
２５ ベース基板
２８ 保護層
３１ ダイヤフラム
３１ａ ダイヤフラムの外周
３２ 固定部
３４ キャビティ
３６ 支柱
４１ ピエゾ抵抗素子
４２ 配線層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 11, 12 Pressure sensor 20 SOI substrate 21 1st silicon substrate 22 2nd silicon substrate 23 Oxide layer 25 Base substrate 28 Protective layer 31 Diaphragm 31a Diaphragm outer periphery 32 Fixed part 34 Cavity 36 Prop 41 Piezoresistive element 42 Wiring layer
Claims (10)
露出する前記第１のシリコン基板にキャビティを形成してダイヤフラムを形成する工程と、
前記第１のシリコン基板の前記キャビティが形成された面と、シリコンを有し構成されるベース基板とを前記酸化層を介さずに接合して、前記キャビティを密閉する工程とを有することを特徴とする圧力センサの製造方法。 An SOI substrate in which a first silicon substrate and a second silicon substrate are stacked with an oxide layer interposed therebetween is prepared, and the second silicon substrate and the oxide layer are removed to expose the first silicon substrate. A process of
Forming a cavity by forming a cavity in the exposed first silicon substrate;
Bonding the surface of the first silicon substrate on which the cavity is formed and a base substrate including silicon without interposing the oxide layer, and sealing the cavity. A manufacturing method of a pressure sensor.
前記第１のシリコン基板は、前記第１のシリコン基板と第２のシリコン基板とが酸化層を挟んで積層されたＳＯＩ基板から、前記第２のシリコン基板と前記酸化層を除去して形成されたものであり、
前記ベース基板はシリコンを有し、前記第１のシリコン基板と前記ベース基板とは前記酸化層を介さずに接合されていることを特徴とする圧力センサ。 A first silicon substrate having a cavity formed thereon, and a base substrate bonded to a surface of the first silicon substrate on which the cavity is formed;
The first silicon substrate is formed by removing the second silicon substrate and the oxide layer from an SOI substrate in which the first silicon substrate and the second silicon substrate are stacked with an oxide layer interposed therebetween. And
The pressure sensor according to claim 1, wherein the base substrate includes silicon, and the first silicon substrate and the base substrate are joined without the oxide layer interposed therebetween.
10. The pressure sensor according to claim 7, wherein a pillar is formed between the first silicon substrate and the base substrate in the cavity. 11.
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