KR20170010342A - 도핑된 전극을 갖는 압력 센서 - Google Patents

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KR20170010342A
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개리 오’브라이언
앤드류 그레이엄
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로베르트 보쉬 게엠베하
앤드류 그레이엄
개리 오’브라이언
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Abstract

일 실시예에서, 센서 장치는 벌크 실리콘 층, 제1 도판트 타입의 벌크 실리콘 층의 제1 도핑된 영역, 제2 도판트 타입의 벌크 실리콘 층의 제2 도핑된 영역, 상기 제2 도핑된 영역의 바로 위에 제1 공동 부분, 및 상기 제1 공동 바로 위에 에피택셜 층에 형성된 상부 전극을 포함하며, 상기 제1 도판트 타입은 상기 제2 도판트 타입과 다른 도판트 타입이며, 상기 제2 도핑된 영역은 상기 벌크 실리콘 층의 상부 표면에 위치하고 상기 제1 도핑된 영역에 의해 경계가 이루어진 제1 도핑된 부분을 갖는다.

Description

도핑된 전극을 갖는 압력 센서 {PRESSURE SENSOR WITH DOPED ELECTRODE}
본 출원은 2012년 2월 15일 출원된, 미국 가출원 제61/599,131호의 이익을 주장하며, 그 안의 전체 내용들은 본원에 참조로 병합된다.
본 개시 내용은 용량성 미세기계 전기 시스템(micromechanical electrical system;MEMS) 압력 센서들에 관한 것이다.
용량성 MEMS 압력 센서는 작용된 압력 하에서 서로에 대해 이동하는 두 개의 전극들이 필요하다. 이것은 기판에 형성된 고정된 전극(이하에서 하부 전극이라 함)을 가지면서 이동 가능한 전극(이하에서 상부 전극이라 함)이 측정되어야 하는 압력에 노출되는 변형 가능한 멤브레인(membrane)에 제공되는 것에 의해 가장 자주 수행된다. 전극들 중 하나 이상은 전도성 필름의 증착(deposition), 전도성 층의 전기적 격리에 의해, 또는 두 개의 전도성 재료들 사이에 스페이서 층(spacer layer)의 단순한 추가에 의해 일반적으로 형성된다.
전극들을 형성하는 공지된 방법들은 효과적이나, 그러한 전극들은 장치에 바람직하지 않은 특성들 또는 공정 단계들을 도입할 수 있다. 예시로서, 재료의 증착은 추가적인 공정 단계들을 필요로 함으로써 제조 공정들을 복합하게 만든다. 더욱이, 서로 다른 재료들의 이용은 재료 접합부에 바람직하지 않은 응력, 재료들에서 열적 불일치 등의 결과가 될 수 있다.
게다가, 전극이 증착에 의해 형성된 때, 전기적으로 격리된 하부 층은 실리콘 온 인슐레이터(silicon-on-insulator;SOI) 웨이퍼 또는 기타 같은 종류의 것에 의해 제공되는 것과 같이 필요하다. 그러한 격리된 하부 층들을 제공하는 것은 추가적인 재료들 및 공정 단계들의 필요성을 포함하는 장치 복잡성을 증가시킨다. 더욱이, 증착된 전극들을 포함하는 장치들은 증가된 피드스루 커패시턴스(feedthrough capacitance) 및 감소된 쉴딩(shielding)으로 이어지는 감소된 전기적 격리를 보일 수 있으며, 그렇게 함으로써 최종 센서의 성능을 감소시킨다.
그러므로 필요한 것은 면외(out-of-plane) 전극을 갖는 간단하고 신뢰할만한 장치 및 상기 장치를 생산하기 위한 방법이다. 캡슐화된 진공 상태에서 쉽게 제조되는 면외 전극을 포함하는 장치는 더 유리할 것이다.
일 실시예에서 용량성 MEMS 압력 센서는 변형 가능한 상부 멤브레인으로서 증착된 에피-폴리실리콘(epi-polysilicon) 층을 포함한다. 일부 실시예들에서, 유전체 스페이서들은 이러한 변형 가능한 멤브레인 내의 전극을 격리시키기 위해 사용된다. 그러한 스페이서들은 2011년 9월14일 출원된, 미국 특허 출원 제13/232,209호에 설명되어 있으며, 그 안의 전체 내용들은 본원에 참조로 병합된다. 하부 전극은 전극과 주위의 벌크 실리콘 사이에 충분한 전기적 격리를 제공할 수 있는 P-N 접합에 의해 벌크 실리콘에 형성된다. 상기 하부 전극은 일부 실시예들에서 마스크가 기판 위에 형성된 후에 높은(highly) P형 기판 내에 높은 N형 영역을 생성(또는 그 반대로)하는 고에너지 도판트(dopant) 주입물을 이용하여 형성된다. 서로 다른 도핑(doping)의 상기 두 영역들 사이의 접합부는 상기 센서에 충분한 전기적 특성들을 제공하기 위해 조정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 압력 센서는 넓은 범위의 장치들을 생산할 수 있는 웨이퍼 스케일 캡슐화 공정을 생성시키 위해 기존의 구조들의 상부에 적층된다. 적층 구조들의 하나의 방법은 2011년 9월 14일 출원된 미국 특허 출원 제13/232,209호에 설명되어 있으며, 그 안의 전체 내용들은 본원에 참조로 병합된다.
일 실시예에서, 센서 장치는 벌크 실리콘 층, 제1 도판트 타입의 상기 벌크 실리콘 층의 제1 도핑된 영역, 제2 도판트 타입의 상기 벌크 실리콘 층의 제2 도핑된 영역, 상기 제2 도핑된 영역의 바로 위에 제1 공동 부분, 및 상기 제1 공동 부분 바로 위에 에피택셜(epitaxial) 층에 형성된 상부 전극을 포함하며, 상기 제1 도판트 타입은 상기 제2 도판트 타입과 다른 도판트 타입이며, 상기 제2 도핑된 영역은 상기 벌크 실리콘 층의 상부 표면에 위치하고 상기 제1 도핑된 영역에 의해 경계가 이루어진 제1 도핑된 부분을 갖는다.
다른 실시예에서, 센서 장치를 형성하는 방법은 벌크 실리콘 층을 제공하는 단계, 제1 도핑된 영역을 형성하기 위해 제1 도판트 타입으로 상기 벌크 실리콘 층의 제1 영역을 도핑하는 단계, 제2 도핑된 영역을 형성하기 위해 제2 도판트 타입으로 상기 제1 영역의 일부를 도핑하는 단계, 상기 제2 도핑된 영역 바로 위에 제1 공동 부분을 형성하는 단계, 및 상기 제1 공동 부분 바로 위에 에피택셜 층에 형성된 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 도판트 타입은 상기 제2 도판트 타입과 다른 도판트 타입이다.
일 실시예에서, 센서 장치는 벌크 실리콘 층, 제1 도판트 타입의 상기 벌크 실리콘 층의 제1 도핑된 영역, 제2 도판트 타입의 상기 벌크 실리콘 층의 제2 도핑된 영역, 상기 제2 도핑된 영역 위의 제1 공동 부분, 및 상기 제1 공동 부분 위에 증착된 캡 층에 형성된 상부 전극을 포함하며, 상기 제1 도판트 타입은 상기 제2 도판트 타입과 다른 도판트 타입이며, 상기 제2 도핑된 영역은 상기 벌크 실리콘 층의 상부 표면에 위치하고 상기 제1 도핑된 영역에 의해 경계가 이루어지진 제1 도핑된 부분을 갖는다.
다른 실시예에서, 센서 장치를 형성하는 방법은 벌크 실리콘 층을 제공하는 단계, 제1 도핑된 영역을 형성하기 위해 제1 도판트 타입으로 상기 벌크 실리콘 층의 제1 영역을 도핑하는 단계, 제2 도핑된 영역을 형성하기 위해 제2 도판트 타입으로 상기 제1 영역의 일부를 도핑하는 단계, 상기 제2 도핑된 영역 위에 제1 공동 부분을 형성하는 단계, 및 상기 제1 공동 부분 위에 증착된 캡 층에 형성된 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제1 도판트 타입은 상기 제2 도판트 타입과 다른 도판트 타입이다.
계속해서 다른 실시예에서, 센서 장치는 벌크 실리콘 층, 제1 도판트 타입의 상기 벌크 실리콘 층의 제1 도핑된 영역, 제2 도판트 타입의 상기 벌크 실리콘 층의 제2 도핑된 영역, 상기 제2 도핑된 영역 위의 제1 공동 부분, 및 상기 제1 공동 부분에 인접하여 증착된 캡 층에 형성된 상부 전극을 포함하며, 상기 제1 도판트 타입은 상기 제2 도판트 타입과 다른 도판트 타입이며, 상기 제2 도핑된 영역은 상기 벌크 실리콘 층의 상부 표면에 위치하고 상기 제1 도핑된 영역에 의해 경계가 이루어진 제1 도핑된 부분을 갖는다.
다른 실시예에서, 센서 장치는 벌크 실리콘 층, 제1 도판트 타입의 상기 벌크 실리콘 층의 제1 도핑된 영역, 제2 도판트 타입의 상기 벌크 실리콘 층의 제2 도핑된 영역, 상기 제2 도핑된 영역 바로 위의 제1 공동 부분, 및 상기 제1 공동 부분 바로 위에 에피택셜 층에 형성된 상부 전극을 포함하며, 상기 제1 도판트 타입은 상기 제2 도판트 타입과 다른 도판트 타입이며, 상기 제2 도핑된 영역은 상기 벌크 실리콘 층의 상부 표면에 위치하고 상기 제1 도핑된 영역에 의해 경계가 이루어진 제1 도핑된 부분을 갖는다.
도 1은 본 개시 내용의 원리들에 따라 벌크 실리콘 기판을 도핑함에 의해 형성된 하부 전극을 포함하는 센서 장치의 측면 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1의 센서를 형성하기 위해 이용될 수 있는 공정을 도시한다.
도 3은 도 2의 공정에 따라 제공될 수 있는 도핑된 벌크 실리콘 기판의 측면 단면도를 도시한다.
도 4는 기판의 상부 표면에 형성된 마스크를 갖는 도 3의 도핑된 벌크 실리콘 기판의 측면 단면도를 도시한다.
도 5는 하부 전극을 생성하기 위해 고에너지 도판트에 노출되는 도핑된 벌크 실리콘 기판의 마스크되지 않은 부분을 갖는 도 3의 장치의 측면 단면도를 도시한다.
도 6은 하부 전극이 형성된 후에 마스크 층이 제거된 상태의 도 5의 장치의 측면 단면도를 도시한다.
도 7은 도핑된 벌크 실리콘 기판의 상부 표면 위에 그리고 도핑된 하부 전극 위에 형성된 스페이서 층을 갖는 도 6의 장치의 측면 단면도를 도시한다.
도 8은 스페이서 층 위에 형성된 에피택셜 캡 층 부분을 갖는 도 7의 장치의 측면 단면도를 도시한다.
도 9은 에피택셜 캡 층 부분 아래 그리고 스페이서 층에 형성된 도핑된 전극 위에 형성된 공동 영역을 갖는 도 8의 장치의 측면 단면도이다.
도 10은 본 개시 내용의 원리들에 따라 에피택셜 캡 층에 유전체 스페이서들에 의해 형성된 상부 전극과 함께 벌크 실리콘 기판을 도핑함에 의해 형성된 하부 전극을 포함하는 센서 장치의 측면 단면도이다.
도 11은 본 개시 내용의 원리들에 따라 벌크 실리콘 기판을 도핑함에 의해 형성되고 벌크 실리콘 기판에 형성된 트렌치(trench)에 의해 형성된 하부 전극을 포함하는 센서 장치의 측면 단면도이다.
도 12는 본 개시 내용의 원리들에 따라 모두 실리콘 온 인슐레이터 웨이퍼에 제작된 기존의 구조 위에 위치하며, 벌크 실리콘 기판을 도핑함에 의해 형성되고 벌크 실리콘 기판에 형성된 트렌치에 의해 형성된 하부 전극을 포함하는 센서 장치의 측면 단면도를 도시한다.
본 발명의 원리들의 이해를 촉진하기 위한 목적으로, 참조는 도면들에 도시되고 다음의 서면으로 된 명세서에 설명된 실시예들로 이루어질 것이다. 본 발명의 범위에 대한 어떠한 제한도 의도되지 않는다고 생각된다. 본 발명은 도시된 실시예들에 대한 임의의 변경들 및 개조들을 포함하고 본 발명이 관련된 당해 분야의 통상의 기술자들에게 발생할 수 있는 본 발명의 원리들의 추가적인 용도들을 포함한다.
도 1은 벌크 실리콘 층(102) 및 캡 층(104)을 포함하는 압력 센서(100)를 도시한다. 상기 캡 층(104)은 에피택셜(epitaxial), 화학 기상 증착(CVD), 저압 화학 기상 증착(LPCVD), 및 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)을 포함하는, 그러나 그것으로 제한되지 않는, 임의의 소정의 증착하는 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 스페이서 층(106)은 상기 벌크 실리콘 층(102)과 상기 캡 층(104) 사이에 위치한다. 상기 스페이서 층(106)에 있는 공동(108)은 상부 전극 부분(110)과 하부 전극 부분(112) 사이에 위치한다.
상기 벌크 실리콘 층(102)은 높게 도핑되고 소정의 공정에 의해 형성된 사전에 형성된 구조의 상부 층 또는 웨이퍼일 수 있다. 이러한 실시예에서, 원한다면 다른 도핑도 이용될 수 있지만, 상기 벌크 실리콘 층(102)은 P형 도핑된다. 상기 하부 전극(112)은 상기 벌크 실리콘 층(102)의 N++ 도핑된 영역이다.
상기 하부 전극(112) 및 상기 벌크 실리콘 층(102)의 서로 다른 도핑은 상기 하부 전극(112)과 상기 벌크 실리콘 층(102) 사이에 전기적 격리를 제공한다. 더욱이, 상기 하부 전극(112)이 주입되어 있어서 상기 하부 전극(112)을 생성하기 위한 재료 증착에 대한 필요성이 없다. 따라서, 상기 압력 센서(100)의 전체적인 설계는 단순화되고 추가 재료를 도입하는 것과 관련된 위험들(응력, 열적 불일치 등)은 제거된다.
게다가, 단일 기판 내에 서로 다른 도핑의 사용은 전기적으로 격리된 하부 층을 생산하기 위한 실리콘-온-인슐레이터(silicon-on-insulator;SOI) 웨이퍼들 (또는 유사한 것)에 대한 필요성을 제거한다. 따라서, 일부 실시예들에서 상기 압력 센서(100)의 복잡성은 재료들 및 전기적 격리 형상들의 에칭과 같은 공정 단계들을 제거함으로써 단순화된다.
더욱이, 상기 벌크 실리콘 층(102)의 오직 제한된 일부가 전극으로 이용되어서, 감소된 피드스루 커패시턴스 및 더 나은 쉴딩으로 이어지는 개선된 전기적 격리의 결과가 된다. 앞서 말한 장점들은 상기 압력 센서(100)의 개선된 성능의 결과가 된다.
상기 압력 센서(100)와 같은 센서를 형성하는 공정(120)은 도 2를 참조하여 설명된다. 처음에, 블록(122)에서 벌크 실리콘 층이 제공된다. 상기 벌크 실리콘 층은 높게 도핑되고 일 실시예에서는 웨이퍼이고 다른 실시예에서는 사전에 형성된 구조의 상부 층이다. 블록(124)에서, 포토레지스트 패턴 또는 다른 마스크가 상기 벌크 실리콘 층의 상부 표면에 형성된다. 상기 포토레지스트 또는 마스크로 커버되지 않은 상기 벌크 실리콘 층의 노출된 상부 표면은 소정의 전극 형상을 형성한다.
하부 전극은 소정의 도핑 과정에 의해 상기 벌크 실리콘 층의 노출된 표면을 통해 상기 벌크 실리콘 층에 형성된다(블록 126). 일 실시예에서, 고에너지 도판트 주입물이 사용되는데 반하여 다른 실시예에서는 퍼니스 도핑(furnace doping)이 사용된다. 상기 도판트는 블록(122)에서 상기 도핑된 벌크 실리콘 층을 제공할 때 사용된 도판트와 다른 도판트가 되게 선택된다. 따라서, 일 실시예에서 P형 도판트가 블록(122)에서 사용되고 N형 도판트가 블록(126)에서 사용된다. 다른 실시예에서, N형 도판트가 블록(122)에서 사용되고 P형 도판트가 블록(126)에서 사용된다.
블록(126)에서 일단 도판트의 소정의 양이 주입되면, 블록(124)에서 형성된 포토레지스트 층 또는 마스크는 제거된다(블록 128). 상기 주입된 도판트는 그리고 나서 상기 벌크 실리콘 층으로 확산된다(블록 130). 일부 실시예들에서는 공정의 다른 지점에서 수행되는, 확산은 일부 실시예들에서 높아진 온도 활성화에 의해 수행된다. 그리고 나서 스페이서 층이 블록(132)에서 상기 기판의 상부 표면에 그리고 도핑된 전극의 상부 표면에 형성된다. 상기 스페이서 층은 일부 실시예들에서 실리콘 다이옥사이드이다. 일부 실시예들에서, 상기 스페이서 층은 증착되는 반면 다른 실시예들에서 상기 스페이서 층은 열적 성장한다.
블록(134)에서 에피택셜 폴리실리콘 캡 층이 상기 스페이서 층의 상부 표면에 형성된다. 상기 에피-폴리 증착 층은 “MEMS 공진기들을 위한 새로운 단일 웨이퍼 진공 캡슐화의 장기간 및 가속된 수명 테스팅”, 미세전자기계 시스템 저널, 제15권, 제6호, 2006년 12월에서 캔들러 등(Candler et al ., "Long-Term and Accelerated Life Testing of a Novel Single-Wafer Vacuum Encapsulation for MEMS Resonators", Journal of Microelectricalmechanical Systems , vol.15, no. 6, December 2006)에 의해 설명된 방식으로 증착될 수 있다. 그리고 나서 상기 스페이서 층의 일부는 상기 캡 층의 일부를 해방시키기 위해 에칭된다(블록 136). 상기 에칭(etch)은 임의의 소정의 공정에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에치 홀들(etch holes)은 미국 특허 출원 제13/232,209호에 일반적으로 설명된 것과 같이 사용된다.
공정(120)은 도 3 내지 도 9를 참조로 하여 추가로 설명된다. 처음으로 도 3을 참조로 하면, 벌크 실리콘 층(150)이 제공된다(블록 122). 도 4는 노출된 상기 벌크 실리콘 층의 상부 표면의 일부(154)를 갖는 상기 벌크 실리콘 층(150)의 상부 표면 위에 배치된 패턴화된 포토레지스트 층(152)을 도시한다(블록 124).
도 5는 고에너지 도판트(156)가 상기 벌크 실리콘 층(150)의 상부 표면의 노출된 부분(154)을 향해서 상기 노출된 부분(154)의 상부 표면에 도판트(158)를 주입하는 것을 도시한다(블록 126). 도 6은 마스크 층이 제거되고(블록 128) 주입된 도판트가 도핑된 전극(160)을 형성하기 위해 확산된(블록 130) 후의 상기 벌크 실리콘 층(150)을 도시한다.
도 7은 상기 벌크 실리콘 층(150)의 상부 표면 및 상기 도핑된 전극(160)의 상부 표면에 형성된 스페이서 층(162)(블록132)을 도시한다. 도 8은 상기 스페이서 층(162)의 상부 표면에 증착된 에피택셜로 형성된 층 캡(164)을 도시하고 도 9는 공동(164)이 상기 도핑된 전극(160)의 바로 위의 위치에 상기 스페이서 층(162)에 형성되어서(블록 134), 상부 전극으로 기능하는 변형 가능한 멤브레인을 형성하기 위해 상기 캡 층(164)을 해제하는 것(블록 136)을 도시한다.
공정(120)과 도 3 내지 도 9는 공정의 일 실시예를 설명하기 위해 제공되었지만, 위에 설명된 동작들의 전, 중간 그리고 후에 추가의 동작들을 포함하는 상기 공정(120)의 변형들이 다양한 구조들 또는 단순히 상기 공정 단계들의 서로 다른 순서를 제공하기 위해 다른 실시예들에 포함된다.
그러한 변형에 의해 형성된 장치의 일 실시예가 도 10에 제공된다. 도 10의 압력 센서(180)는 벌크 실리콘 층(182) 및 에피택셜하게 형성된 캡 층(184)을 포함한다. 스페이서 층(186)은 상기 벌크 실리콘 층(182)과 상기 캡 층(184) 사이에 위치된다. 상기 스페이서 층(186)에 있는 공동(188)은 상부 전극 부분(190)과 하부 전극 부분(192) 사이에 배치된다. 따라서 상기 압력 센서(180)는 상기 압력 센서(100)와 유사하다.
상기 압력 센서(180)는 상부 전극 부분(190)이 상기 캡 층(184) 내에 상기 전극 부분(190)의 바깥쪽 주연을 형성하는 나이트라이드 스페이서(194)에 의해 상기 캡 층(184)에 형성된다는 점에서 상기 압력 센서(100)와 다르다. 일 실시예에서 상기 나이트라이드 스페이서는 미국 특허 출원 제13/232,209호에 설명된 방식으로 형성된다. 상기 압력 센서(100)의 경우와 같이, 추가적인 제조 공정은 구조들 및 연결부들을 더 형성하기 위해 사용될 수 있다.
그러한 변형에 의해 형성된 다른 실시예가 도 11에 제공된다. 도 11의 압력 센서(200)는 벌크 실리콘 층(202) 및 에피택셜하게 형성된 캡 층(204)을 포함한다. 스페이서 층(206)은 상기 벌크 실리콘 층(202)과 상기 캡 층(204) 사이에 위치한다. 상기 스페이서 층(206)에 있는 공동(208)은 상부 전극 부분(210)과 하부 전극 부분(212) 사이에 위치한다. 따라서 상기 압력 센서(200)는 상기 압력 센서(100)와 유사하다.
상기 압력 센서(200)는 상기 하부 전극 부분(212)이 상기 벌크 실리콘 층(202) 내의 상기 전극 부분(212)의 바깥쪽 주연을 형성하는 트렌치(214)에 의해 상기 벌크 실리콘 층(202) 내에 형성된다는 점에서 상기 압력 센서(100)와 다르다. 상기 트렌치(214)는 제조 공정의 임의의 바람직한 지점에서 형성될 수 있다. 더욱이, 일 실시예에서, 장치는 하부 전극을 형성하는 트렌치(214) 및 상부 전극을 형성하는 스페이서(194)를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 압력 센서(200)의 상기 트렌치(214)는 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 원하는 대로, 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 나이트라이드, ALD 알루미나, 또는 임의의 다른 유전체 재료들을 포함하는 재료들로 채워질 수 있다. 다른 실시예에서, 트렌치 및 스페이서 대신에 기둥(post)이 상기 층들 사이에, 상기 층들 중 적어도 하나 이상의 위에, 또는 상기 층들의 적어도 하나 내에 배치될 수 있다.
계속해서 그러한 변형에 의해 형성된 장치의 다른 실시예가 도 12에 제공된다. 도 12의 압력 센서(220)는 벌크 실리콘 층(222) 및 에피택셜하게 형성된 캡 층(224)을 포함한다. 스페이서 층(226)은 상기 벌크 실리콘 층(222)과 상기 캡 층(224) 사이에 위치한다. 상기 스페이서 층(226)에 있는 공동(228)은 상부 전극 부분(230)과 하부 전극 부분(232) 사이에 위치한다. 상기 하부 전극 부분(232)은 상기 벌크 실리콘 층(222) 내의 상기 전극 부분(232)의 바깥쪽 주연을 형성하는 트렌치(234)에 의해 상기 벌크 실리콘 층(222) 내에 형성된다. 상기 압력 센서(220)는 상기 압력 센서(200)와 유사하다.
상기 압력 센서(220)는 상기 벌크 실리콘 층(222)이 일 실시예에서 SOI 웨이퍼의 일부인 실리콘 기판(236)에 의해 지지된다는 점에서 상기 압력 센서(200)와 다르다. 상기 벌크 실리콘 층(222)은 스페이서 층(238)에 의해 상기 실리콘 기판(236)으로부터 이격된다. 도 12의 실시예에서, 공동(240)은 상기 스페이서 층(238)의 상기 하부 전극 부분(232)의 아래에 형성되고 상기 트렌치(234)는 상기 공동(228)으로부터 공동(240)으로 연장된다. 다른 실시예들에서, 상기 트렌치(234)는 상기 두 공동들을 연결하지 않는다. 따라서 상기 압력 센서(220)는 상기 실리콘 층(236)을 포함하는 상기 SOI 웨이퍼 내에 제공될 수 있는 센서(들) 또는 전자 장치들뿐만 아니라 압력 측정 부분을 포함하고, 적층된 센서 장치를 형성한다. 다른 실시예에서, 상기 압력 센서(220)는 트렌치(234) 및 유전체 스페이서(194)가 없이 형성된다. 계속해서 다른 실시예에서, 상기 압력 센서(220)는 적어도 하나의 상기 공동(228) 및 상기 스페이서(226)와 연통하는 유전체 스페이서(194)와 함께 형성된다.
본 발명은 도면들과 앞서 말한 설명들에서 자세히 도시되고 설명되었지만, 그것은 예시적으로 고려되어야 하고 특징을 제한하는 것으로 고려되어서는 안 된다. 오직 바람직한 실시예들이 제시되었고 본 발명의 사상 내에서 나오는 모든 변화들, 변경들 및 추가의 용도들이 보호되고자 한다는 것을 알 수 있다.

Claims (20)

  1. 벌크 실리콘 층과,
    제1 도판트 타입의 벌크 실리콘 층의 제1 도핑된 영역과,
    제2 도판트 타입의 벌크 실리콘 층의 제2 도핑된 영역과,
    상기 제2 도핑된 영역 위의 제1 공동 부분과,
    증착된 캡 층에 형성된 상부 전극을 포함하는 센서 장치이며, 상기 상부 전극은 상기 제1 공동 부분 위에 위치하며,
    상기 제1 도판트 타입은 상기 제2 도판트 타입과 다른 도판트 타입이며, 상기 제2 도핑된 영역은 상기 벌크 실리콘 층의 상부 표면에 위치하고 상기 제1 도핑된 영역으로 경계가 이루어진 제1 도핑된 부분을 갖는,
    센서 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증착된 캡 층에 형성되고 상기 상부 전극의 일부를 형성하는 스페이서를 더 포함하는,
    센서 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 증착된 캡 층은 에피택셜 공정, CVD 공정, LPCVD 공정, 및 PECVD 공정 중 적어도 하나 이상에 의해 형성되는,
    센서 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 벌크 실리콘 층에 형성되고 상기 제2 도핑된 영역의 일부를 상기 제1 도핑된 영역의 일부로부터 분리하는 트렌치를 더 포함하는,
    센서 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 트렌치는 유전체 재료로 충전되고,
    상기 유전체 재료는 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 및 ALD 알루미나 중 적어도 하나를 포함하는,
    센서 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 도핑된 영역 아래에 형성된 제2 공동 부분과,
    상기 제2 공동 부분 아래에 형성된 기판 층을 더 포함하는,
    센서 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 트렌치는 상기 제1 공동 부분으로부터 상기 제2 공동 부분으로 연장되는,
    센서 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    기판 층과,
    상기 기판 층과 상기 제1 도핑된 영역 사이의 인터페이스에 형성된 제2 공동 부분을 더 포함하는,
    센서 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도핑된 영역은 P형 도핑된 영역이고,
    상기 제2 도핑된 영역은 N++형 도핑된 영역인,
    센서 장치.
  10. 센서 장치를 형성하는 방법이며,
    벌크 실리콘 층을 제공하는 단계와,
    제1 도핑된 영역을 형성하기 위해 제1 도판트 타입으로 상기 벌크 실리콘 층의 제1 영역을 도핑하는 단계와,
    제2 도핑된 영역을 형성하기 위해 제2 도판트 타입으로 상기 제1 영역의 일부를 도핑하는 단계와,
    상기 제2 도핑된 영역 위에 제1 공동 부분을 형성하는 단계와,
    증착된 캡 층에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 상부 전극은 제1 공동 부분 위에 위치하며,
    상기 제1 도판트 타입은 상기 제2 도판트 타입과 다른 도판트 타입인,
    센서 장치를 형성하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 증착된 캡 층에 스페이서를 형성함으로써 상기 상부 전극의 일부를 형성하는 단계를 더 포함하는,
    센서 장치를 형성하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 벌크 실리콘 층에서 상기 제2 도핑된 영역의 일부와 상기 제1 도핑된 영역의 일부 사이에 트렌치를 형성하는 단계를 더 포함하는,
    센서 장치를 형성하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 도핑된 영역과 기판 층 부분 사이에 제2 공동 부분을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    센서 장치를 형성하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 트렌치는 상기 제1 공동 부분으로부터 상기 제2 공동 부분으로 연장된,
    센서 장치를 형성하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    유전체 재료로 상기 트렌치를 적어도 부분적으로 충전하는 단계를 더 포함하며,
    상기 유전체 재료는 실리콘 다이옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 및 ALD 알루미나 중 적어도 하나를 포함하는,
    센서 장치를 형성하는 방법.
  16. 증착된 캡 층과,
    에피택셜 층에 형성된 제1 전극과,
    벌크 실리콘 층과,
    상기 증착된 캡 층과 상기 벌크 실리콘 층 사이에 형성된 제1 공동과,
    제2 전극을 형성하는, 상기 제1 공동에 인접한 상기 벌크 실리콘 층의 상부 표면에 형성된 도핑된 영역을 포함하는,
    센서 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 증착된 캡 층 및 상기 벌크 실리콘 층 중 하나에 형성되고, 상기 제1 공동과 연통하는 부재를 더 포함하는,
    센서 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    기판과,
    상기 기판과 상기 벌크 실리콘 층 사이에 형성된 제2 공동을 더 포함하는,
    센서 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 부재는 상기 제1 공동으로부터 상기 제2 공동으로 연장된,
    센서 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 부재는 트렌치, 스페이서, 및 포스트 중 적어도 하나를 포함하는,
    센서 장치.
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