JPWO2011055734A1 - 圧力センサおよび圧力センサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ッチングを施すことにより行うことができる。さらに、この工程では、通気孔13Aが形成された後に、レジスト40の除去を行う。
ッチングを行うことにより行うことができる。このエッチングでは、特にレジストを設けることなく、絶縁体層23と絶縁体層24の厚みの差を利用して実施することが可能である。この工程により、絶縁体層24の一部が除去される。
とが反応しにくいため、本工程では、絶縁体層22,23,24,25が残留し、これらに保護された半導体基板10および半導体層30も残留する。空洞部13が形成されることにより、積層方向視において空洞部13と重なる半導体層30およびその上下の絶縁体層23,24が可動部31となる。
された結果、絶縁体層27が形成される。
チングを施すことにより行うことができる。貫通孔27bは、半導体層30に到達しており、貫通孔27cは、半導体基板10に到達している。
7に示す圧力センサ3が完成する。電極51,52の形成は、たとえば、貫通孔27b,27cおよび絶縁体層27上にAl層を形成し、不要なAlをエッチングにより除去することにより行うことができる。
Claims (62)
- 半導体基板と、
上記半導体基板上に積層された絶縁体層と、
上記半導体基板上に、上記絶縁体層を挟んで積層された半導体層と、
上記半導体基板と上記半導体層との間に設けられた空洞部と、
を備えており、
上記半導体層の積層方向視において上記空洞部と重なる領域が可動部となっており、
上記空洞部は、上記絶縁体層によって囲まれている、圧力センサ。 - 上記半導体基板は、上記積層方向に凹む凹部を有しており、上記空洞部は上記凹部内に設けられている、請求項1に記載の圧力センサ。
- 上記半導体層が上記凹部外に形成されている、請求項2に記載の圧力センサ。
- 上記半導体層が上記凹部内に形成されている、請求項2に記載の圧力センサ。
- 上記半導体層と導通する第1の電極と、上記半導体基板と導通する第2の電極と、を備えている、請求項1に記載の圧力センサ。
- 上記半導体基板は、単結晶シリコンによって形成されており、
上記半導体層は、多結晶シリコンによって形成されており、
上記絶縁体層は、二酸化珪素によって形成されている、請求項1に記載の圧力センサ。 - 半導体基板に凹部を形成する工程と、
上記凹部の全面を第1の絶縁体層で覆う工程と、
上記凹部を上記第1の絶縁体層で覆った後に、上記凹部に犠牲層を充填する工程と、
上記犠牲層のうち上記第1の絶縁体層から露出する部分を第2の絶縁体層で覆う工程と、
上記第2の絶縁体層を挟み、上記犠牲層と重なるように、半導体層を形成する工程と、
上記犠牲層を除去して空洞部を形成する工程と、
を含み、
上記半導体層の上記空洞部と重なる部分が可動部となる、圧力センサの製造方法。 - 上記空洞部を形成する工程は、上記半導体層を貫通し、上記犠牲層に達する通気孔を設ける工程と、上記通気孔を介して上記犠牲層のエッチングを行う工程と、上記犠牲層を除去した後に上記通気孔を絶縁体によって封止する工程と、を含んでいる、請求項7に記載の圧力センサの製造方法。
- 半導体基板に凹部を形成する工程と、
上記凹部の全面を第1の絶縁体層で覆う工程と、
上記凹部を上記第1の絶縁体層で覆った後に、上記凹部の底部寄りの一部を埋める犠牲層を形成する工程と、
上記犠牲層のうち上記第1の絶縁体層から露出する部分を第2の絶縁体層で覆う工程と、
上記第2の絶縁体層を挟み、上記犠牲層と重なるように、半導体層を上記凹部内に形成する工程と、
上記犠牲層を除去して空洞部を形成する工程と、
を含み、
上記半導体層が可動部となる、圧力センサの製造方法。 - 上記空洞部を形成する工程は、上記半導体層を貫通し、上記犠牲層に達する通気孔を設ける工程と、上記通気孔を介して上記犠牲層のエッチングを行う工程と、上記犠牲層を除去した後に上記通気孔を絶縁体によって封止する工程と、を含んでいる、請求項9に記載の圧力センサの製造方法。
- 半導体基板の表面に第1の絶縁体層を形成する工程と、
上記第1の絶縁体層に、凹部を形成する工程と、
上記凹部の底部に第2の絶縁体層を形成する工程と、
上記凹部に犠牲層を形成する工程と、
上記犠牲層のうち上記第1の絶縁体層から露出する部分を第3の絶縁体層で覆う工程と、
上記第3の絶縁体層を挟み、上記犠牲層と重なるように、半導体層を形成する工程と、
上記犠牲層を除去して空洞部を形成する工程と、
を含み、
上記半導体層の上記空洞部と重なる部分が可動部となる、圧力センサの製造方法。 - 上記空洞部を形成する工程は、上記半導体層を貫通し、上記犠牲層に達する通気孔を設ける工程と、上記通気孔を介して上記犠牲層のエッチングを行う工程と、上記犠牲層を除去した後に上記通気孔を絶縁体によって封止する工程と、を含んでいる、請求項11に記載の圧力センサの製造方法。
- 可動部と、上記可動部に設けられたピエゾ抵抗と、を備えた圧力センサであって、
表面に開口する空洞部が形成された半導体基板と、
上記半導体基板の表面に積層されており、積層方向に貫通する貫通孔を有する半導体層と、
上記貫通孔を封止する封止部材と、
を備えており、
上記半導体層の積層方向視において上記空洞部と重なる領域が上記可動部となっており、
上記貫通孔は、上記可動部に形成されている、圧力センサ。 - 上記封止部材は、上記貫通孔の、上記積層方向における上記半導体層の表面側の端部を封止している、請求項13に記載の圧力センサ。
- 上記封止部材は、上記半導体層とは異なる材質により形成されている、請求項13に記載の圧力センサ。
- 上記半導体層はケイ素により形成されており、上記封止部材は二酸化ケイ素により形成されている、請求項15に記載の圧力センサ。
- 上記半導体層と上記半導体基板との間に酸化膜が設けられている、請求項13に記載の圧力センサ。
- 上記空洞部が上記半導体基板の裏面に開口している、請求項13に記載の圧力センサ。
- 上記ピエゾ抵抗が屈曲部を有する帯状に形成されている、請求項13に記載の圧力センサ。
- 上記半導体基板は、上記積層方向に突出し、互いに対向する13対の板状部材を有しており、
上記可動部および上記空洞部は、上記1対の板状部材の間に挟まれている、請求項13に記載の圧力センサ。 - 可動部と、上記可動部に設けられたピエゾ抵抗と、を備えた圧力センサの製造方法であって、
半導体基板の表面側に半導体層を積層させる工程と、
上記半導体層を積層方向に貫通し、上記半導体基板の表面に達する貫通孔を形成する工程と、
上記貫通孔を介してエッチングを行うことにより、上記半導体基板に、表面に開口する空洞部を形成する工程と、
上記貫通孔に封止部材を詰めて封止する工程と、
を含む、圧力センサの製造方法。 - 上記半導体層をケイ素により形成し、
上記封止部材を二酸化ケイ素により形成する、請求項21に記載の圧力センサの製造方法。 - 上記半導体基板の裏面に上記空洞部と繋がる開口部を形成する工程を含む、請求項21に記載の圧力センサの製造方法。
- 上記可動部に屈曲部を有する溝を形成する工程と、
上記溝にピエゾ抵抗を形成する工程と、を含む請求項21に記載の圧力センサの製造方法。 - 互いに平行に配置された可動電極および固定電極を備えた圧力センサであって、
半導体基板と、
上記半導体基板に積層された第1の絶縁体層と、
上記第1の絶縁体層を挟んで上記半導体基板に積層された半導体層と、
上記半導体層に積層された第2の絶縁体層と、
上記半導体基板に形成された第1の空洞部と、
積層方向視において上記第1の空洞部と重なり、かつ、上記第2の絶縁体層に接するように形成された第2の空洞部と、
を備えており、
上記固定電極は、上記第2の空洞部を挟んで上記第2の絶縁体層と対向しており、
上記可動電極は、上記半導体層の上記第1の空洞部と上記第2の空洞部とに挟まれた部分に形成されている、圧力センサ。 - 上記可動電極には、上記積層方向において上記半導体層を貫通する貫通孔が形成されており、
上記貫通孔を封止する封止部材を備えている、請求項25に記載の圧力センサ。 - 上記封止部材は、上記半導体層とは異なる材質により形成されている、請求項25に記載の圧力センサ。
- 上記半導体層はケイ素により形成されており、上記封止部材は二酸化ケイ素により形成されている、請求項27に記載の圧力センサ。
- 上記第2の空洞部を挟んで上記第2の絶縁体層と対向する第3の絶縁体層を備えており、
上記固定電極は、上記第3の絶縁体層上に形成されている、請求項25に記載の圧力センサ。 - 上記積層方向において上記固定電極を貫通し、上記積層方向における一方の端部が上記第2の空洞部に達する通気孔が設けられている、請求項25に記載の圧力センサ。
- 上記半導体層と導通する可動電極端子が設けられている、請求項25に記載の圧力センサ。
- 上記半導体基板は、上記積層方向に突出し、互いに対向する1対の板状部材を有しており、
上記可動電極、および、上記第2の空洞部は、上記1対の板状部材の間に挟まれている、請求項25に記載の圧力センサ。 - 上記1対の板状部材に積層され、上記1対の板状部材の少なくとも一方の表面を露出させる開口部を有する保護層と、上記開口部を介して上記半導体基板に導通する接地電極端子と、を備えている、請求項32に記載の圧力センサ。
- 互いに平行に配置された可動電極および固定電極を備えた圧力センサの製造方法であって、
半導体基板の表面に第1の絶縁体層を形成する工程と、
上記第1の絶縁体層の表面に半導体層を積層する工程と、
上記半導体層に凹部を形成する工程と、
上記凹部の底面に第2の絶縁体層を形成する工程と、
上記凹部の底部に、上記積層方向に延び、上記第2の絶縁体層、上記半導体層、および、上記第1の絶縁体層を貫通する通気孔を形成する工程と、
上記通気孔を介してエッチングを行うことにより、上記半導体基板に第1の空洞部を形成する工程と、
上記通気孔を封止する工程と、
上記凹部に犠牲層を形成する工程と、
上記犠牲層に金属層を積層する工程と、
上記金属層から上記固定電極を形成する工程と、
上記犠牲層を除去し、第2の空洞部を形成する工程と、
を有している、圧力センサの製造方法。 - 上記凹部に上記犠牲層を形成する工程と、上記犠牲層に上記金属層を積層する工程との間に、
上記犠牲層の表面に第3の絶縁体層を形成する工程と、
上記第3の絶縁体層に積層方向に貫通する貫通孔を形成する工程と、
を含んでおり、
上記金属層から上記固定電極を形成する工程において、上記貫通孔を露出させるように上記固定電極を形成し、
上記犠牲層を除去し、第2の空洞部を形成する工程は、上記貫通孔を介して上記犠牲層をエッチングする工程を有している、請求項34に記載の圧力センサの製造方法。 - 上記半導体層と導通する可動電極端子を形成する工程を有する、請求項34に記載の圧力センサの製造方法。
- 上記半導体基板を、表面から上記積層方向に突出し、互いに対向する1対の板状部材を有する形状に加工する工程を有しており、
上記半導体層に凹部を形成する工程においては、上記1対の板状部材が向かい合う方向において、上記1対の板状部材に挟まれるように、上記凹部を形成する、請求項34に記載の圧力センサの製造方法。 - 上記1対の板状部材を有する形状に加工する工程は、
上記半導体基板に、上記積層方向視において上記第1の板状部材に対応する領域を覆う保護層を形成する工程と、
上記積層方向視において上記保護層によって保護された領域が残留するように他の部分を積層方向に削る工程と、を有しており、
上記保護層に、上記半導体基板の一部を露出させる開口部を形成する工程と、
上記開口部を介して上記半導体基板と導通する接地電極端子を形成する工程と、
を有している、請求項37に記載の圧力センサの製造方法。 - 互いに平行に配置された可動電極および固定電極を備えた圧力センサであって、
上記可動電極に対して絶縁され、上記可動電極を支持する半導体基板を備えており、
上記半導体基板の面内方向において上記固定電極と上記可動電極とが対向している、圧力センサ。 - 上記可動電極が上記半導体基板とは異なる材質からなる、請求項39に記載の圧力センサ。
- 上記固定電極は、上記半導体基板から上記面内方向と直交する方向に突出するように形成された板状部材に設けられている、請求項39に記載の圧力センサ。
- 上記板状部材は、上記半導体基板の一部である、請求項41に記載の圧力センサ。
- 上記板状部材は、上記可動電極と同じ材質で形成されている、請求項41に記載の圧力センサ。
- 上記面内方向における上記固定電極と上記可動電極との間に、外気から遮断された密閉空間が設けられている、請求項39に記載の圧力センサ。
- 上記半導体基板から起立する壁部を備えており、
上記面内方向において、上記固定電極と上記可動電極との間隔が、上記可動電極と上記壁部との間隔よりも短くなるように、上記可動電極が上記壁部と上記固定電極との間に配置されている、請求項39に記載の圧力センサ。 - 上記壁部は、上記半導体基板の一部である、請求項45に記載の圧力センサ。
- 上記壁部が、上記可動電極と同じ材質で形成されている、請求項45に記載の圧力センサ。
- 上記面内方向における上記可動電極と上記壁部との間に、外気を取り込み可能な気体導入空間が設けられており、
上記面内方向における上記固定電極と上記可動電極との間に、外気から遮断された密閉空間が設けられている、請求項45に記載の圧力センサ。 - 上記面内方向における上記可動電極と上記壁部との間に、外気から遮断された密閉空間が設けられており、
上記面内方向における上記固定電極と上記可動電極との間に、外気を取り込み可能な気体導入空間が設けられている、請求項45に記載の圧力センサ。 - 上記半導体基板の面内方向において対向する追加の可動電極および追加の固定電極と、
上記半導体基板から起立する追加の壁部と、を備えており、
上記半導体基板の面内方向において、上記追加の固定電極と上記追加の可動電極との間隔が、上記追加の可動電極と上記追加の壁部との間隔よりも短くなるように、上記追加の可動電極が上記追加の壁部と上記追加の固定電極との間に配置されており、
上記追加の可動電極と上記追加の壁部との間および上記追加の固定電極と上記追加の可動電極との間に外気を取り込み可能な追加の気体導入空間が設けられている、請求項48に記載の圧力センサ。 - 上記半導体基板の面内方向において対向する追加の可動電極および追加の固定電極と、
上記半導体基板から起立する追加の壁部と、を備えており、
上記半導体基板の面内方向において、上記追加の固定電極と上記追加の可動電極との間隔が、上記追加の可動電極と上記追加の壁部との間隔よりも短くなるように、上記追加の可動電極が上記追加の壁部と上記追加の固定電極との間に配置されており、
上記追加の可動電極と上記追加の壁部との間および上記追加の固定電極と上記追加の可動電極との間に外気から遮断された密閉空間が設けられている、請求項48に記載の圧力センサ。 - 上記追加の壁部は、上記半導体基板の一部である、請求項50に記載の圧力センサ。
- 上記壁部、上記追加の可動電極および上記追加の壁部が、上記可動電極と同じ材質で形成されている、請求項50に記載の圧力センサ。
- 上記追加の可動電極と上記追加の固定電極とが対向する方向が、上記可動電極と上記固定電極とが対向する方向と同一である、請求項50に記載の圧力センサ。
- 上記可動電極と上記固定電極とが対向する方向において上記壁部と上記追加の壁部とが対向するように形成されている、請求項54に記載の圧力センサ。
- 互いに平行に配置された可動電極および固定電極を備えた圧力センサの製造方法であって、
半導体材料に対して第1の方向を侵食方向としてエッチングを施す工程と、
上記第1の方向と直交する第2の方向に垂直な電極面を有する固定電極を形成する工程と、
上記第2の方向において、上記固定電極の電極面と対向する電極面を有する可動電極を形成する工程と、
を備えている、圧力センサの製造方法。 - 上記可動電極を形成する工程は、上記半導体材料の残部に半導体層を積層する工程と、上記半導体層に対して第1の方向を侵食方向としてエッチングを施す工程と、を有しており、
上記半導体層の残部として上記可動電極が形成される、請求項56に記載の圧力センサの製造方法。 - 上記半導体材料にエッチングを施す工程において、上記半導体材料の残部として上記固定電極が形成される、請求項56に記載の圧力センサの製造方法。
- 上記半導体層にエッチングを施す工程において、上記固定電極が上記半導体層の残部として形成される、請求項57に記載の圧力センサの製造方法。
- 上記半導体材料にエッチングを施す工程において、上記半導体材料の残部として上記第2の方向において上記固定電極の電極面と対向する側面を有する壁部を形成し、
上記可動電極を形成する工程において、上記第2の方向において、上記壁部と上記固定電極との間であって、上記壁部よりも上記固定電極に近い位置に、上記可動電極を形成する、請求項56に記載の圧力センサの製造方法。 - 上記半導体材料が、半導体基板と、上記半導体基板に積層された半導体層とによって構
成されており、
上記半導体材料にエッチングを施す工程において、上記半導体層をエッチングし、上記半導体層の残部として、上記固定電極と上記可動電極とを形成する、請求項56に記載の圧力センサの製造方法。 - 上記半導体材料にエッチングを施す工程において、上記半導体層の残部として上記第2の方向において上記固定電極の電極面と対向する側面を有する壁部を形成し、
上記第2の方向において、上記壁部と上記固定電極との間の、上記壁部よりも上記固定電極により近い位置に上記可動電極を形成する、請求項61に記載の圧力センサの製造法。
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