WO2023176082A1 - Ｍｅｍｓセンサ - Google Patents

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WO2023176082A1
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connection wiring
semiconductor substrate
wiring
substrate
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正広 櫻木
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ローム株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure

Definitions

  • FIG. 1 is a plan view of a MEMS sensor according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the MEMS sensor taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the MEMS sensor taken along line III-III in FIG.
  • the MEMS sensor 1 according to the embodiment of the present disclosure includes a piezoresistive pressure sensor in which a diaphragm 3 is formed on a substrate 2 and a piezoresistive element is formed on the diaphragm 3 as a sensor element 4. It is a sensor.
  • the MEMS sensor 1 is manufactured by processing a substrate 2 using semiconductor microfabrication technology.
  • FIG. 1 shows the substrate 2 viewed from above in the Z direction, which is the front side of the substrate 2.
  • Each relay wiring 11 is formed into a rectangular shape in a plan view, and is formed by doping the surface of the substrate 2 with a p-type impurity such as boron to a high concentration, for example, about 10 20 /cm 3 to form a diffusion wiring. It is formed as.
  • the relay wiring 11 is doped with a p-type impurity at a higher concentration than the piezoresistive element 4.
  • the pad section 20 is connected to an external electronic component using a bonding wire.
  • the pad section 20 is formed of an aluminum layer formed on an insulating film 40 formed on the surface of the substrate 2, as shown in FIG.
  • connection wiring 30 connects the first sensor part 10A and the second sensor part 10B, and also connects the first connection wiring 30A to the first pad part 20A and the second sensor part 10B.
  • a second connection wiring 30B connects the third sensor section 10C and is connected to the second pad section 20B, and a second connection wiring 30B connects the third sensor section 10C and the fourth sensor section 10D and is connected to the third pad section 20C.
  • a fourth connection wiring 30D that connects the fourth sensor section 10D and the first sensor section 10A and is connected to the fourth pad section 20D.
  • the surface of the substrate 2, which is the first main surface 7a of the second substrate 7, is selectively doped with a p-type impurity such as boron by ion implantation in a portion where the piezoresistive element 4 is to be formed, and then annealed. .
  • a piezoresistance element 4 doped with a p-type impurity and serving as a diffused resistance is formed on the surface of the substrate 2.
  • connection wiring 330 is connected to the sensor section 10 via a contact wiring 340.
  • the contact wiring 340 is formed into a substantially rectangular shape in plan view, and is formed as a diffusion wiring by doping the surface of the substrate 2 with a p-type impurity such as boron at a high concentration.
  • connection wiring 330 is formed of metal wiring such as aluminum on the insulating film 40 formed on the surface of the substrate 2 so as to have a predetermined width in plan view.
  • the connection wiring 330 has one end connected to the pad section 20 and the other end connected to the contact wiring 340 via a metal contact 341 made of tungsten or the like formed on the insulating film 40 .
  • connection wiring 30 is a semiconductor wiring, so that the connection wiring 30 is connected to the semiconductor substrate 2.
  • the linear expansion coefficients can be made the same, and the reliability of the sensor can be improved. It is possible to suppress changes in the output of the sensor section due to stress occurring between the semiconductor substrate and the connection wiring due to the difference in linear expansion coefficient between the semiconductor substrate and the metal wiring, which occurs when metal wiring is used. Sensor reliability can be improved.
  • FIG. 6 is a plan view showing a modification of the MEMS sensor according to the first embodiment.
  • the width W1 of the connection wiring 30 may be set to have the same width W2 as the pad portion 20 in plan view.
  • the second part 32 of the first connection wiring 30A, the first part 33 of the second connection wiring 30B, and the second part 30C of the third connection wiring 30C are respectively formed as a third straight part 53a having the same width as the pad part 20.
  • the second straight portion 55 in the portion 36 and the first portion 37 of the fourth connection wiring 30D may be formed as a second straight portion 55a having the same width as the pad portion 20, respectively.
  • FIG. 7 is a plan view showing another modification of the MEMS sensor according to the first embodiment.
  • the first portion 31 of the first connection wiring 30A, the second portion 34 of the second connection wiring 30B, the first portion 35 of the third connection wiring 30C, and the second portion 38 of the fourth connection wiring 30D are formed as a second straight part 52a connected to the piezoresistive element 4 of the sensor part 10 and extends linearly in the Y direction
  • the third straight part 53 is formed as a second straight part 52a connected to the piezoresistive element 4 of the sensor part 10. It may be formed as a third linear portion 53a that extends linearly from the portion 52a in the X direction and is connected to the pad portion 20.
  • the width of the connection wiring 30 is formed smaller than the width of the pad portion 20 in plan view, but as shown in FIGS. 6 and 7, the width of the pad portion 20 in plan view is It may be made to have the same width as , or it may be made to be larger than the width of the pad portion 20 in plan view.
  • the width of the connection wiring 30 is the same as or larger than the width of the pad portion 20, it can be set to, for example, 50 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • each of the plurality of connection wirings 30, that is, the connection wirings 30A, 30B, 30C, and 30D can be formed to have the same electrical resistance value.
  • the first connection wiring 30A, the second connection wiring 30B, the third connection wiring 30C, and the fourth connection wiring 30D are connected to the first portions 31, 33, 35, 37 and the second portions 32, 34, respectively. , 36, 38.
  • the first portion 31 of the first connection wiring 30A, the second portion 34 of the second connection wiring 30B, the first portion 35 of the third connection wiring 30C, and the second portion 38 of the fourth connection wiring 30D are each a first straight portion. 51, a second straight portion 52, and a third straight portion 53.
  • connection wiring 130 is formed as a polycrystalline silicon wiring made of polycrystalline silicon by a CVD method using a silicon material.
  • a polycrystalline silicon p-type polycrystalline silicon containing p-type impurities such as boron is used.
  • the connection wiring 130 is formed on the insulating film 40 formed on the surface of the substrate 2, as shown in FIG.
  • the first connection wiring 30A to the fourth connection wiring 30D are connected to the first pad part 20A to the fourth pad part 20D, respectively.
  • a polycrystalline silicon wiring formed of n-type polycrystalline silicon containing n-type impurities such as phosphorus may be used.
  • the first connection wiring 30A to the fourth connection wiring 30D are each connected to the sensor section 10 via a contact wiring 140, respectively.
  • the contact wiring 140 is formed into a substantially rectangular shape in plan view, and is formed as a diffusion wiring by doping the surface of the substrate 2 with a p-type impurity such as boron at a high concentration.
  • relay wiring 11 and contacts are formed on the surface of the substrate 2.
  • a p-type impurity such as boron is selectively doped into a portion where the wiring 140 is to be formed by ion implantation, and then annealing is performed.
  • the relay wiring 11 and the contact wiring 140 as diffusion wiring doped with p-type impurities are formed on the surface of the substrate 2.
  • the relay wiring 11 and the contact wiring 140 are doped with p-type impurities at a higher concentration than the piezoresistive element 4 .
  • the piezoresistive element 4 of the sensor section 10 deflects the diaphragm 3 due to the pressure difference acting on both sides of the diaphragm.
  • the pressure is detected by detecting the resistance value change.
  • connection wiring 130 is formed as a polycrystalline silicon wiring formed of polycrystalline silicon, and is a semiconductor wiring formed of a semiconductor material having the same coefficient of linear expansion as the semiconductor substrate 2. Also in this embodiment, the substrate 2 is a silicon substrate, and the connection wiring 130 is made of silicon.
  • connection wiring 130 is a semiconductor wiring, so that the semiconductor substrate 2 and the connection wiring 130 are connected to each other. Since the coefficient of linear expansion can be made the same, it is possible to suppress changes in the output of the sensor section due to stress generated between the semiconductor substrate and the connection wiring due to thermal history during mounting or use. The reliability of the sensor can be improved.
  • FIG. 10 is a plan view of a MEMS sensor according to a third embodiment of the present disclosure.
  • the MEMS sensor 201 according to the third embodiment differs from the MEMS sensor 1 according to the first embodiment in connection wiring and pad portions, and descriptions of similar structures will be omitted.
  • connection wires 230 that connect the sensor section 10 and the pad section 20 and between the sensor sections 10 are connected to the first sensor section 10A and the second sensor section 10B, similar to the connection wire 30. and a second connection wiring 30A that connects the second sensor section 10B and the third sensor section 10C and is connected to the second pad section 20B.
  • a third connection wiring 30C that connects the third sensor section 10C and the fourth sensor section 10D and also connects the third pad section 20C, and connects the fourth sensor section 10D and the first sensor section 10A. It also has a fourth connection wiring 30D connected to the fourth pad portion 20D.
  • connection wiring 230 bridge-connects the piezoresistive elements 4 of the first sensor section 10A to the fourth sensor section 10D to form a bridge circuit.
  • the connection wiring 230 is formed to have a predetermined thickness in the thickness direction of the substrate 2 and a predetermined width smaller than the width of the pad portion 20 in plan view.
  • the connection wiring 230 is formed as a diffusion wiring by doping the surface of the substrate 2 with a p-type impurity such as boron at a high concentration.
  • the connection wiring 230 is doped with p-type impurities at a higher concentration than the piezoresistive element 4.
  • the connection wiring 230 is connected to the pad portion 20 via a metal contact such as tungsten.
  • the first connection wiring 30A includes a first portion 31 that connects the first sensor portion 10A and the first pad portion 20A, and a second portion 32 that connects the second sensor portion 10B and the first pad portion 20A.
  • the pad portion side of the first portion 31 and the second portion 32 is a common portion 72.
  • the second connection wiring 30B has a first portion 33 that connects the second sensor portion 10B and the second pad portion 20B, and a second portion 34 that connects the third sensor portion 10C and the second pad portion 20B,
  • the pad portion side of the first portion 33 and the second portion 34 is a common portion 72 .
  • the third connection wiring 30C has a first portion 35 that connects the third sensor portion 10C and the third pad portion 20C, and a second portion 36 that connects the fourth sensor portion 10D and the third pad portion 20C, The pad portion side of the first portion 35 and the second portion 36 is a common portion 72 .
  • the fourth connection wiring 30D has a first portion 37 that connects the fourth sensor portion 10D and the fourth pad portion 20D, and a second portion 38 that connects the first sensor portion 10A and the fourth pad portion 20D, The pad portion side of the first portion 37 and the second portion 38 is a common portion 72 .
  • the first part 31 of the first connection wiring 30A, the second part 34 of the second connection wiring 30B, the first part 35 of the third connection wiring 30C, and the second part 38 of the fourth connection wiring 30D each have a sensor section side connected to the sensor. It has a first linear part 73 connected to the piezoresistive element 4 of the section 10 and extending linearly in the X direction, and also connected to the common part 72 .
  • the second part 32 of the first connection wiring 30A, the first part 33 of the second connection wiring 30B, the second part 36 of the third connection wiring 30C, and the first part 37 of the fourth connection wiring 30D are connected to the sensor side.
  • a first linear portion 74 connected to the piezoresistive element 4 of the section 10 and extending linearly in the X direction; and a first linear portion 74 extending linearly in the Y direction from the first linear portion 74 and connected to the common portion 72. It has a second straight portion 75.
  • the first straight portion 74 is provided across the diaphragm 3 and the fixed portion 8 .
  • connection wiring 230 is formed as a diffusion wiring by doping the surface of the substrate 2 with p-type impurities at a high concentration.
  • the connection wiring 230 is a semiconductor wiring formed from a semiconductor material having the same coefficient of linear expansion as the substrate 2, which is a semiconductor substrate.
  • the linear expansion coefficients of the semiconductor substrate 2 and the connection wiring 230 can be made the same, so stress is not generated between the semiconductor substrate and the connection wiring due to thermal history during mounting or use. Therefore, it is possible to suppress changes in the output of the sensor section 10, and improve the reliability of the sensor.
  • the first connection wiring 30A to the fourth connection wiring 30D are made of polycrystalline silicon by the CVD method using silicon. It is also possible to form it as a polycrystalline silicon wiring formed by.
  • the first connection wiring 30A to the fourth connection wiring 30D are each connected to the sensor section 10 via a contact wiring 140, and the contact wiring 140 is formed by applying a p-type impurity such as boron to the surface of the substrate 2 at a high concentration. It is formed as a diffused wiring by doping.
  • the first straight portions 73 and 74 of the first to fourth connection wires 30A to 30D connect to the contact wires 140 through metal contacts 141 such as tungsten provided on the insulating film 40 formed on the surface of the substrate 2. connected to.
  • an n-type silicon substrate is used as the silicon substrate 2
  • the piezoresistive element 4 of the sensor section 10 is formed as a p-type diffused resistor
  • the relay wiring 11, contact wiring 140, and connection wiring 230 are formed as p-type diffusion resistance.
  • the silicon substrate 2 is formed as a type diffusion wiring
  • a p-type silicon substrate is used as the silicon substrate 2
  • the piezoresistive element 4 of the sensor section 10 is formed as an n-type diffusion resistance
  • the relay wiring 11, contact wiring 140, and connection wiring 230 are formed as an n-type diffusion wiring. It may also be formed as an n-type diffusion wiring.
  • the sensor section 10 has four piezoresistive elements 4, but is not limited to this, and may have one or more piezoresistive elements 4.
  • the substrate 2 has a cavity 5 formed in the substrate 2 by joining a first substrate 6 and a second substrate 7, and a diaphragm 3 formed therein. may be formed.
  • the cavity 5 formed in the substrate 2 is formed in a sealed manner, the cavity 5 may be connected to a predetermined pressure chamber or the like.
  • the MEMS sensor 1 is a pressure sensor, it is also applicable to other sensors such as an atmospheric pressure sensor.
  • connection wiring 30 is a semiconductor wiring formed from a semiconductor material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the semiconductor substrate 2. It can be a diffusion wiring formed by introducing impurities into the semiconductor substrate 2 or a polycrystalline silicon wiring formed of polycrystalline silicon.
  • the connection wirings 30, 130, 230 are , semiconductor wiring.
  • changes in the output of the sensor section 10 can be suppressed, and the reliability of the sensor can be improved.
  • connection wirings 30, 130, and 230 are formed from a semiconductor material having a linear expansion coefficient equivalent to that of the semiconductor substrate 2. As a result, it is possible to suppress the generation of stress between the semiconductor substrate and the connection wiring due to thermal history, and the sensor reliability can be improved.
  • the semiconductor substrate 2 is a silicon substrate, and the connection wirings 30, 130, and 230 are formed from silicon. Thereby, since the semiconductor substrate 2 and the connection wirings 30, 130, and 230 are made of the same material, silicon, it is possible to suppress the occurrence of thermal stress between the semiconductor substrate and the connection wirings.
  • connection wirings 30, 130, and 230 may be diffusion wirings formed by introducing impurities into the semiconductor substrate 2.
  • the diffusion wiring is formed from the same material as the semiconductor substrate 2, it is possible to suppress changes in the output of the sensor section due to thermal stress occurring between the semiconductor substrate and the connection wiring.
  • connection wiring 130 may be a polycrystalline silicon wiring formed of polycrystalline silicon.
  • the polycrystalline silicon wiring is formed from the same material as the semiconductor substrate 2, it is possible to suppress changes in the output of the sensor section 10 due to thermal stress occurring between the semiconductor substrate and the connection wiring. can.
  • connection wiring 30 may have the same width as the pad portion 20 in plan view. This increases the width of the connection wiring 30, reduces the electrical resistance value of the connection wiring 30, and improves the accuracy of the sensor, compared to the case where the connection wiring 30 has a width smaller than the pad portion 20 in plan view. can be done.
  • a plurality of sensor portions 10, pad portions 20, and connection wirings 30 may be formed on the semiconductor substrate 2, and the plurality of connection wirings 30 may each be formed to have the same electrical resistance value. Thereby, the accuracy of the sensor can be improved compared to the case where the plurality of connection wirings 30 are not formed to have the same electrical resistance value.
  • the semiconductor substrate 2 has a diaphragm 3 , and the sensor section 10 is provided on the diaphragm 3 . Thereby, the sensor section 10 can be changed according to the deformation of the diaphragm 3, so that the deformation of the diaphragm 3 can be detected by the sensor section 10.
  • the diaphragm 3 is formed in a rectangular shape in plan view, and the sensor section 10 has piezoresistive elements 4 formed on each side 3a of the diaphragm 3.
  • the resistance value of the piezoresistive element 4 formed on each side 3a of the diaphragm 3 can be changed according to the deformation of the diaphragm 3, and the piezoresistive element 4 can change the resistance value of the piezoresistive element 4 according to the deformation of the diaphragm 3.
  • connection wirings 30A, 30B, 30C, and 30D form a flip circuit including piezoresistive elements 4 formed on each side 3a of the diaphragm 3.
  • the connection wirings 30A, 30B, 30C, and 30D form a flip circuit including the four piezoresistive elements 4, so that deformation of the diaphragm 3 can be detected with high sensitivity by the sensor section 10.
  • the semiconductor substrate 2 includes a first semiconductor substrate 6 having a cavity 5 and a second semiconductor substrate 7 having a diaphragm 3 covering the cavity 5 and being bonded to the first semiconductor substrate 6. is provided on the diaphragm 3.
  • the first semiconductor substrate 6 and the second semiconductor substrate 7 can be bonded and the cavity 5 can be sealed by the diaphragm 3, and the pressure is applied only to the opposite side of the diaphragm 3 based on the pressure inside the cavity 5.
  • the MEMS sensors 1, 101, and 201 are pressure sensors.
  • the MEMS sensors 1, 101, and 201 which are pressure sensors, it is possible to suppress changes in the output of the sensor section due to stress generated between the semiconductor substrate and the connection wiring due to thermal history during mounting or use. The reliability of the sensor can be improved.

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Abstract

ＭＥＭＳセンサは、半導体基板と、半導体基板に形成されたセンサ部と、半導体基板に形成されたパッド部と、半導体基板に形成されてセンサ部とパッド部とを接続する接続配線とを有する。接続配線は、半導体材料から形成された半導体配線である。

Description

ＭＥＭＳセンサ
　本開示は、ＭＥＭＳセンサに関する。
　半導体微細加工技術を用いて製造されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）センサが知られている。ＭＥＭＳセンサとして、例えば特許文献１には、ピエゾ抵抗型圧力センサが開示されている。ピエゾ抵抗型圧力センサは、半導体基板に形成されたダイヤフラムとダイヤフラムに形成された複数のピエゾ抵抗素子とを備え、ダイヤフラム両側に作用する圧力差によるダイヤフラムのたわみをピエゾ抵抗素子の抵抗値変化として検出することにより圧力を検出するように構成されている。
特開２０１６－１７７４７号公報
　ピエゾ抵抗型圧力センサなどのＭＥＭＳセンサでは、半導体基板に、ピエゾ抵抗素子などのセンサ素子を有するセンサ部と、外部の電子部品などに接続されるパッド部と、センサ部とパッド部とを接続したりセンサ部間を接続したりする接続配線とが形成されている。前記接続配線として、半導体基板上に形成されるアルミニウムなどの金属配線が用いられている。
　しかしながら、接続配線として金属配線が用いられる場合、半導体基板と金属配線との線膨張係数の違いによって、実装時及び使用時などの熱履歴による温度変化によって半導体基板と接続配線との間に応力が発生して半導体基板に形成されたセンサ部の出力に悪影響を及ぼし、センサの信頼性を低下させるおそれがある。
　本開示は、熱履歴によって半導体基板と接続配線との間に応力が発生することを抑制してセンサの信頼性を向上させることができるＭＥＭＳセンサを提供することを課題とする。
　本開示は、半導体基板と、前記半導体基板に形成されたセンサ部と、前記半導体基板に形成されたパッド部と、前記半導体基板に形成されて前記センサ部と前記パッド部とを接続する接続配線とを有し、前記接続配線は、半導体材料から形成された半導体配線である、ＭＥＭＳセンサを提供する。
　本開示によれば、半導体基板に形成されたセンサ部、パッド部及び接続配線を有するＭＥＭＳセンサにおいて、接続配線は、半導体配線であることにより、半導体基板と接続配線との線膨張係数を同等にすることができるので、実装時や使用時などの熱履歴によって半導体基板と接続配線との間に応力が発生してセンサ部の出力が変化することを抑制することができ、センサの信頼性を向上させることができる。金属配線を用いる場合のように半導体基板と金属配線との線膨張係数の違いによって半導体基板と接続配線との間に応力が発生してセンサ部の出力が変化することを抑制することができ、センサの信頼性を向上させることができる。
図１は、本開示の第１実施形態に係るＭＥＭＳセンサの平面図である。 図２は、図１のII－II線に沿うＭＥＭＳセンサの断面図である。 図３は、図１のIII－III線に沿うＭＥＭＳセンサの断面図である。 図４は、金属配線によってセンサ部とパッド部とが接続されたＭＥＭＳセンサの平面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ線に沿うＭＥＭＳセンサの断面図である。 図６は、第１実施形態に係るＭＥＭＳセンサの変形例を示す平面図である。 図７は、第１実施形態に係るＭＥＭＳセンサの別の変形例を示す平面図である。 図８は、本開示の第２実施形態に係るＭＥＭＳセンサの平面図である。 図９は、図８のIX－IXに沿うＭＥＭＳセンサの断面図である。 図１０は、本開示の第３実施形態に係るＭＥＭＳセンサの平面図である。
　以下、本開示の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
　図１は、本開示の第１実施形態に係るＭＥＭＳセンサの平面図である。図２は、図１のII－II線に沿うＭＥＭＳセンサの断面図である。図３は、図１のIII－III線に沿うＭＥＭＳセンサの断面図である。図１から図３に示すように、本開示の実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１は、基板２にダイヤフラム３が形成されると共にダイヤフラム３にセンサ素子４としてピエゾ抵抗素子が形成されたピエゾ抵抗型圧力センサである。ＭＥＭＳセンサ１は、半導体微細加工技術を用いて基板２を加工して製造される。
　以下では、基板２の表面に沿う所定方向をＸ方向とするとともにＸ方向と直交する方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向と直交する基板２の厚さ方向をＺ方向とする。図１では、基板２の表面側であるＺ方向上側から見た基板２を示している。
　基板２には、ピエゾ抵抗素子４をそれぞれ有するセンサ部１０と、外部の電子部品とそれぞれ接続されるパッド部２０と、センサ部１０とパッド部２０とを接続すると共にセンサ部１０間を接続する接続配線３０とが形成されている。センサ部１０は、基板２に形成されたキャビティ５上に配置されるダイヤフラム３に形成されている。
　基板２は、図２及び図３に示すように、表面である第１主面６ａと第１主面６ａの反対側の裏面である第２主面６ｂとを有する第１基板６と、表面である第１主面７ａと第１主面７ａの反対側の裏面である第２主面７ｂとを有する第２基板７とを備えている。基板２は、第１基板６の第１主面６ａと第２基板７の第２主面７ｂとが接合されて形成されている。基板２の表面は、第２基板７の第１主面７ａによって形成され、基板２の裏面は、第２基板７の第２主面７ｂによって形成されている。
　第１基板６と第２基板７とは、図１に示すように、平面視で同一形状に形成され、Ｘ方向に平行に延びる２辺とＹ方向に平行に延びる２辺とを有して矩形状に形成されている。第１基板６及び第２基板７として、リンなどのｎ型不純物をドーピングして導電性を付与したｎ型半導体基板が用いられる。
　第１基板６は、図２に示すように、第１主面６ａから第２主面側に窪むキャビティ５を有している。キャビティ５は、第１基板６の厚さ方向に略直方体状に窪んで形成され、底壁部５ａと側壁部５ｂとを有している。キャビティ５は、図１に示すように、平面視で略四角形状に形成され、４つの辺部５ｃと４つの角部５ｄとを備え、角部５ｄはそれぞれ曲線状に丸く形成されている。
　第２基板７は、キャビティ５上に配置されるダイヤフラム３と、第２基板７に接合されて固定される固定部８とを備え、固定部８は、ダイヤフラム３の周囲に設けられている。ダイヤフラム３は、ダイヤフラム両側に作用する圧力差によって変形してたわむようになっている。キャビティ５は、第１基板６と第２基板７とが接合されることによりダイヤフラム３によって密閉され、ＭＥＭＳセンサ１では真空に形成されている。
　ダイヤフラム３は、図１に示すように、平面視でキャビティ５と同一形状に略四角形状に形成されている。ダイヤフラム３は、４つの辺部３ａと４つの角部３ｂとを備え、角部３ｂはそれぞれ曲線状に丸く形成されている。ダイヤフラム３には、センサ部１０を構成するピエゾ抵抗素子４が形成されている。
　ＭＥＭＳセンサ１は、複数のセンサ部１０と、複数のパッド部２０と、複数の接続配線３０とを備え、複数の接続配線３０は、センサ部１０とパッド部２０とを接続するとともにセンサ部１０間を接続するように形成されている。ＭＥＭＳセンサ１では、４つのセンサ部１０と４つのパッド部２０を備え、センサ部１０、パッド部２０及び接続配線３０は、基板２の表面側に形成されている。
　複数のセンサ部１０はそれぞれ、ピエゾ抵抗素子４を有している。ピエゾ抵抗素子４は、基板２の表面にボロンなどのｐ型不純物を、例えば１０１９／ｃｍ３程の不純物濃度を有するようにドーピングすることにより拡散抵抗として形成されている。ピエゾ抵抗素子４は、基板２の厚さ方向に所定の厚さを有し、平面視で長方形状に形成されている。ピエゾ抵抗素子４は、長手方向がＹ方向に延びるように配置されている。
　ダイヤフラム３のＹ方向一方側の辺部３ａに第１センサ部１０Ａが配置され、ダイヤフラム３のＸ方向一方側の辺部３ａに第２センサ部１０Ｂが配置され、ダイヤフラム３のＹ方向他方側の辺部３ａに第３センサ部１０Ｃが配置され、ダイヤフラム３のＸ方向他方側の辺部３ａに第４センサ部１０Ｄが配置されている。
　第１センサ部１０Ａ及び第３センサ部１０Ｃのピエゾ抵抗素子４は、長手方向がＹ方向に延びてダイヤフラム３の辺部３ａに直交する方向に配置されている。第１センサ部１０Ａ及び第３センサ部１０Ｃのピエゾ抵抗素子４は、ダイヤフラム３と固定部８とに亘って配置されている。
　第１センサ部１０Ａ及び第３センサ部１０Ｃはそれぞれ、４つのピエゾ抵抗素子４を有し、４つのピエゾ抵抗素子４は、Ｘ方向に離間して配置されている。４つのピエゾ抵抗素子４は、ピエゾ抵抗素子４を接続する中継配線１１を介して接続され、中継配線１１は、４つのピエゾ抵抗素子４を直列に接続する。
　第２センサ部１０Ｂ及び第４センサ部１０Ｄのピエゾ抵抗素子４は、長手方向がＹ方向に延びてダイヤフラム３の辺部３ａに平行に配置されている。第２センサ部１０Ｂ及び第４センサ部１０Ｄのピエゾ抵抗素子４は、ダイヤフラム３にのみ配置されている。
　第２センサ部１０Ｂ及び第４センサ部１０Ｄはそれぞれ、４つのピエゾ抵抗素子４を有し、４つのピエゾ抵抗素子４は、Ｘ方向に離間して配置される２つのピエゾ抵抗素子４のセットがＹ方向に離間して２つ設けられている。４つのピエゾ抵抗素子４は、ピエゾ抵抗素子４を接続する中継配線１１を介して接続され、中継配線１１は、４つのピエゾ抵抗素子４を直列に接続する。
　中継配線１１はそれぞれ、平面視で矩形状に形成され、基板２の表面にボロンなどのｐ型不純物を高濃度、例えば１０２０／ｃｍ３程の不純物濃度を有するようにドーピングすることにより拡散配線として形成されている。中継配線１１は、ピエゾ抵抗素子４よりｐ型不純物が高濃度にドーピングされている。
　複数のパッド部２０はそれぞれ、基板２の厚さ方向に所定の厚さを有し、平面視でＸ方向に平行に延びる２辺とＹ方向に平行に延びる２辺とを有して四角形状に形成されている。パッド部２０は、基板２の表面にダイヤフラム３の４つの角部３ｂの外側にそれぞれ設けられている。
　ダイヤフラム３よりＹ方向一方側且つＸ方向一方側に第１パッド部２０Ａが配置され、ダイヤフラム３よりＹ方向他方側且つＸ方向一方側に第２パッド部２０Ｂが配置され、ダイヤフラム３よりＹ方向他方側且つＸ方向他方側に第３パッド部２０Ｃが配置され、ダイヤフラム３よりＹ方向一方側且つＸ方向他方側に第３パッド部２０Ｃが配置されている。
　パッド部２０は、外部の電子部品などにボンディングワイヤを用いて接続される。パッド部２０は、図３に示すように、基板２の表面に形成された絶縁膜４０上に形成されたアルミニウム層によって形成されている。
　接続配線３０は、図１に示すように、第１センサ部１０Ａと第２センサ部１０Ｂとを接続すると共に第１パッド部２０Ａに接続される第１接続配線３０Ａと、第２センサ部１０Ｂと第３センサ部１０Ｃとを接続すると共に第２パッド部２０Ｂに接続される第２接続配線３０Ｂと、第３センサ部１０Ｃと第４センサ部１０Ｄとを接続すると共に第３パッド部２０Ｃに接続される第３接続配線３０Ｃと、第４センサ部１０Ｄと第１センサ部１０Ａとを接続すると共に第４パッド部２０Ｄに接続される第４接続配線３０Ｄとを有している。
　複数の接続配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、第１センサ部１０Ａから第４センサ部１０Ｄのピエゾ抵抗素子４をブリッジ接続してブリッジ回路を形成する。第１パッド部２０Ａ、第２パッド部２０Ｂ、第３パッド部２０Ｃ及び第４パッド部２０Ｄはそれぞれ、マイナス側出力用パッド部、接地用パッド部、プラス側出力用パッド部、電圧印加用パッド部として機能し、第１接続配線３０Ａ、第２接続配線３０Ｂ、第３接続配線３０Ｃ及び第４接続配線３０Ｄはそれぞれ、マイナス側出力用接続配線、接地用接続配線、プラス側出力用接続配線、電圧印加用接続配線として機能する。
　接続配線３０は、基板２の厚さ方向に所定の厚さを有し、平面視でパッド部２０より小さい所定の幅を有するように形成されている。接続配線３０は、基板２の表面にボロンなどのｐ型不純物を高濃度、例えば１０２０／ｃｍ３程の不純物濃度を有するようにドーピングすることにより拡散配線として形成されている。接続配線３０は、ピエゾ抵抗素子４よりｐ型不純物が高濃度にドーピングされている。接続配線３０は、図３に示すように、パッド部２０にタングステンなどの金属コンタクト４１を介して接続されている。
　第１接続配線３０Ａは、図１に示すように、第１センサ部１０Ａ及び第１パッド部２０Ａを接続する第１部分３１と、第２センサ部１０Ｂ及び第１パッド部２０Ａを接続する第２部分３２とを有している。第２接続配線３０Ｂは、第２センサ部１０Ｂ及び第２パッド部２０Ｂを接続する第１部分３３と、第３センサ部１０Ｃ及び第２パッド部２０Ｂを接続する第２部分３４とを有している。第３接続配線３０Ｃは、第３センサ部１０Ｃ及び第３パッド部２０Ｃを接続する第１部分３５と、第４センサ部１０Ｄ及び第３パッド部２０Ｃを接続する第２部分３６とを有している。第４接続配線３０Ｄは、第４センサ部１０Ｄ及び第４パッド部２０Ｄを接続する第１部分３７と、第１センサ部１０Ａ及び第４パッド部２０Ｄを接続する第２部分３８とを有している。
　第１接続配線３０Ａの第１部分３１、第２接続配線３０Ｂの第２部分３４、第３接続配線３０Ｃの第１部分３５、第４接続配線３０Ｄの第２部分３８はそれぞれ、センサ部１０のピエゾ抵抗素子４に接続されてＸ方向に直線状に延在する第１直線部５１と、第１直線部５１からＹ方向に直線状に延在する第２直線部５２と、第２直線部５２からＸ方向に直線状に延在してパッド部２０に接続される第３直線部５３とを有している。
　第１接続配線３０Ａの第２部分３２、第２接続配線３０Ｂの第１部分３３、第３接続配線３０Ｃの第２部分３６、第４接続配線３０Ｄの第１部分３７はそれぞれ、センサ部１０のピエゾ抵抗素子４に接続されてＸ方向に直線状に延在する第１直線部５４と、第１直線部５４からＹ方向に直線状に延在してパッド部２０に接続される第２直線部５５とを有し、第１直線部５４は、ダイヤフラム３と固定部８とに亘って設けられている。
　接続配線３０は、前述したように、基板２の表面にｐ型不純物を高濃度にドーピングすることにより拡散配線として形成されている。接続配線３０は、半導体基板である基板２と同等の線膨張係数を有する半導体材料から形成された半導体配線である。本実施形態では、基板２は、シリコン基板であり、接続配線３０は、シリコンから形成されている。
　このようにして形成されるＭＥＭＳセンサ１は、ダイヤフラム３の反キャビティ側から気体圧力などの圧力が作用すると、ダイヤフラム両側に作用する圧力差によるダイヤフラム３のたわみをセンサ部１０のピエゾ抵抗素子４の抵抗値変化として検出することにより圧力を検出するようになっている。
　本実施形態では、半導体基板２にセンサ部１０、パッド部２０及び接続配線３０が形成され、接続配線３０は、半導体配線であることにより、半導体基板２と接続配線３０との線膨張係数を同等にすることができるので、実装時や使用時などの熱履歴によって半導体基板２と接続配線３０との間に応力が発生してセンサ部１０の出力が変化することを抑制することができ、センサの信頼性を向上させることができる。
　次に、ＭＥＭＳセンサ１の製造方法について説明する。
　ＭＥＭＳセンサ１の製造では、例えば、リンなどのｎ型不純物をドーピングして導電性を付与したｎ型シリコン基板である第１基板６と第２基板７とが準備される。そして、第１基板６の第１主面６ａに、フォトリソグラフィ及びエッチングなどによってキャビティ５が形成される。
　次に、第１基板６と第２基板７とが接合される。第１基板６と第２基板７との接合は、第１基板６の第１主面６ａに第２基板７の第２主面７ｂが重ね合わせられるとともに所定の加圧が加えられた状態で、例えば１０００度～１２００度などの所定温度に加熱することによって行われる。これにより、第１基板６と第２基板７とが直接接合され、第２基板７にキャビティ５を覆うダイヤフラム３と第１基板６に固定される固定部８とが設けられる。ダイヤフラム３の厚さは、例えば３μｍ～３０μｍに設定される。
　次に、第２基板７の第１主面７ａである基板２の表面に、ピエゾ抵抗素子４を形成する部分に選択的にボロンなどのｐ型不純物がイオン注入によってドーピングされてアニール処理される。これにより、基板２の表面に、ｐ型不純物がドーピングされた拡散抵抗としてのピエゾ抵抗素子４が形成される。
　次に、基板２の表面に、中継配線１１及び接続配線３０を形成する部分に選択的にボロンなどのｐ型不純物がイオン注入によってドーピングされてアニール処理される。これにより、基板２の表面に、ｐ型不純物がドーピングされた拡散配線として中継配線１１及び接続配線３０が形成される。中継配線１１及び接続配線３０は、ピエゾ抵抗素子４よりｐ型不純物が高濃度にドーピングされる。
　次に、基板２の表面に、ＣＶＤ法によって、酸化シリコン膜などの絶縁膜４０が形成される。絶縁膜４０の形成後に、フォトリソグラフィ及びエッチングによってコンタクト孔が形成され、コンタクト孔が、タングステンなどの金属で埋め尽くされて金属コンタクト４１が形成される。
　コンタクト４１の形成後には、ＰＶＤ法によって、絶縁膜４０上にアルミニウム層４２が形成され、フォトリソグラフィ及びエッチングによってアルミニウム層４２がパターニングされてパッド部２０が形成され、ＭＥＭＳセンサ１が製造される。
　このようにして、半導体基板２にセンサ部１０、パッド部２０及び接続配線３０が形成されたＭＥＭＳセンサ１において、接続配線３０は、半導体配線として形成される。これにより、半導体基板２と接続配線３０との線膨張係数を同等にすることができるので、実装時や使用時などの熱履歴によって半導体基板２と接続配線３０との間に応力が発生してセンサ部１０の出力が変化することを抑制することができ、センサの信頼性を向上させることができる。
　ＭＥＭＳセンサ１において、パッド部２０の形成後に、パッド部２０を開口するように絶縁膜４０上に窒化シリコンなどの保護膜を形成するようにしてもよい。接続配線３０は、絶縁膜４０に設けられたコンタクト４１を介してパッド部２０に接続されているが、絶縁膜４０を設けることなくパッド部２０に接続するようにすることも可能である。
　図４は、金属配線によってセンサ部とパッド部とが接続されたＭＥＭＳセンサの平面図である。図５は、図４のＶ－Ｖ線に沿うＭＥＭＳセンサの断面図である。図４及び図５に示すＭＥＭＳセンサ３０１は、センサ部１０とパッド部２０とを接続するとともにセンサ部１０間を接続する接続配線３３０がアルミニウムなどの金属配線によって形成されている。
　接続配線３３０は、図４に示すように、センサ部１０とコンタクト配線３４０を介して接続されている。コンタクト配線３４０は、平面視で略矩形状に形成され、基板２の表面にボロンなどのｐ型不純物を高濃度にドーピングすることにより拡散配線として形成されている。
　接続配線３３０は、図５に示すように、基板２の表面に形成された絶縁膜４０上に、平面視で所定の幅を有するようにアルミニウムなどの金属配線によって形成されている。接続配線３３０は、一端部がパッド部２０に接続されると共に、他端部が絶縁膜４０に形成されたタングステンなどの金属コンタクト３４１を介してコンタクト配線３４０に接続されている。
　このように、接続配線３３０としてアルミニウムなどの金属配線が用いられる場合、半導体基板２と金属配線との線膨張係数の違いによって、実装時及び使用時などの熱履歴による温度変化によって半導体基板２と接続配線３３０との間に応力が発生してセンサ部１０の出力が変化し、センサの信頼性を低下させるおそれがある。
　本実施形態では、半導体基板２にセンサ部１０、パッド部２０及び接続配線３０が形成されたＭＥＭＳセンサ１において、接続配線３０は、半導体配線であることにより、半導体基板２と接続配線３０との線膨張係数を同等にすることができ、センサの信頼性を向上させることができる。金属配線を用いる場合のように半導体基板と金属配線との線膨張係数の違いによって半導体基板と接続配線との間に応力が発生してセンサ部の出力が変化することを抑制することができ、センサの信頼性を向上させることができる。
　図６は、第１実施形態に係るＭＥＭＳセンサの変形例を示す平面図である。図６に示すように、接続配線３０の幅Ｗ１を平面視でパッド部２０と同一の幅Ｗ２を有するようにしてもよい。第１接続配線３０Ａの第１部分３１、第２接続配線３０Ｂの第２部分３４、第３接続配線３０Ｃの第１部分３５、第４接続配線３０Ｄの第２部分３８における第３直線部５３をそれぞれ、パッド部２０と同一の幅を有する第３直線部５３ａとして形成し、第１接続配線３０Ａの第２部分３２、第２接続配線３０Ｂの第１部分３３、第３接続配線３０Ｃの第２部分３６、第４接続配線３０Ｄの第１部分３７における第２直線部５５をそれぞれ、パッド部２０と同一の幅を有する第２直線部５５ａとして形成するようにしてもよい。
　図７は、第１実施形態に係るＭＥＭＳセンサの別の変形例を示す平面図である。図７に示すように、第１接続配線３０Ａの第１部分３１、第２接続配線３０Ｂの第２部分３４、第３接続配線３０Ｃの第１部分３５、第４接続配線３０Ｄの第２部分３８についてそれぞれ、第２直線部５２を、センサ部１０のピエゾ抵抗素子４に接続されてＹ方向に直線状に延在する第２直線部５２ａとして形成し、第３直線部５３を、第２直線部５２ａからＸ方向に直線状に延在してパッド部２０に接続される第３直線部５３ａとして形成するようにしてよい。
　図１に示すＭＥＭＳセンサ１では、接続配線３０の幅は、平面視でパッド部２０の幅より小さく形成されているが、図６及び図７に示すように、平面視でパッド部２０の幅と同一の幅を有するようにしてもよく、また平面視でパッド部２０の幅より大きくするようにしてもよい。接続配線３０は、パッド部２０の幅と同一又はパッド部２０の幅より大きくする場合、例えば５０μｍ～１５０μｍに設定することができる。また、複数の接続配線３０はそれぞれ、すなわち接続配線３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、同等の電気抵抗値を有するように形成することも可能である。
　図８は、本開示の第２実施形態に係るＭＥＭＳセンサの平面図である。図９は、図８のIX－IXに沿うＭＥＭＳセンサの断面図である。第２実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１０１は、第１実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１と、接続配線が異なるものであり、同様の構成については説明を省略する。
　図８に示すように、ＭＥＭＳセンサ１０１についても、センサ部１０とパッド部２０とを接続するとともにセンサ部１０間を接続する接続配線１３０は、接続配線３０と同様に、第１接続配線３０Ａと、第２接続配線３０Ｂと、第３接続配線３０Ｃと、第４接続配線３０Ｄとを有している。
　ＭＥＭＳセンサ１０１についても、第１接続配線３０Ａ、第２接続配線３０Ｂ、第３接続配線３０Ｃ及び第４接続配線３０Ｄはそれぞれ、第１部分３１，３３，３５，３７と、第２部分３２，３４，３６，３８とを有している。第１接続配線３０Ａの第１部分３１、第２接続配線３０Ｂの第２部分３４、第３接続配線３０Ｃの第１部分３５、第４接続配線３０Ｄの第２部分３８はそれぞれ、第１直線部５１と第２直線部５２と第３直線部５３とを有している。第１接続配線３０Ａの第２部分３２、第２接続配線３０Ｂの第１部分３３、第３接続配線３０Ｃの第２部分３６、第４接続配線３０Ｄの第１部分３７はそれぞれ、第１直線部５４と第２直線部５５とを有している。
　本実施形態では、接続配線１３０は、シリコン材料を用いたＣＶＤ法によって、多結晶シリコンによって形成された多結晶シリコン配線として形成されている。多結晶シリコンは、ボロンなどのｐ型不純物を含んだｐ型多結晶シリコンが用いられる。接続配線１３０は、図９に示すように、基板２の表面に形成された絶縁膜４０上に形成されている。第１接続配線３０Ａから第４接続配線３０Ｄはそれぞれ、第１パッド部２０Ａから第４パッド部２０Ｄに接続されている。接続配線１３０として、リンなどのｎ型不純物を含んだｎ型多結晶シリコンによって形成された多結晶シリコン配線を用いるようにしてもよい。
　第１接続配線３０Ａから第４接続配線３０Ｄはそれぞれ、センサ部１０とそれぞれコンタクト配線１４０を介して接続されている。コンタクト配線１４０は、図８に示すように、平面視で略矩形状に形成され、基板２の表面にボロンなどのｐ型不純物を高濃度にドーピングすることにより拡散配線として形成されている。
　第１接続配線３０Ａから第４接続配線３０Ｄはそれぞれ、第１直線部５１，５４が絶縁膜４０に形成されたタングステンなどの金属コンタクト１４１を介してコンタクト配線１４０に接続されている。
　ＭＥＭＳセンサ１０１を製造する際には、例えば、基板２の表面に、ｐ型不純物がドーピングされた拡散抵抗としてのピエゾ抵抗素子４が形成された後に、基板２の表面に、中継配線１１及びコンタクト配線１４０を形成する部分に選択的にボロンなどのｐ型不純物がイオン注入によってドーピングされてアニール処理される。これにより、基板２の表面に、ｐ型不純物がドーピングされた拡散配線としての中継配線１１及びコンタクト配線１４０が形成される。中継配線１１及びコンタクト配線１４０は、ピエゾ抵抗素子４よりｐ型不純物が高濃度にドーピングされる。
　次に、基板２の表面に、ＣＶＤ法によって、酸化シリコン膜などの絶縁膜４０が形成され、フォトリソグラフィ及びエッチングによってコンタクト孔が形成され、コンタクト孔が、タングステンなどの金属で埋め尽くされて金属コンタクト１４１が形成される。
　コンタクト１４１の形成後には、ＣＶＤ法によって、絶縁膜４０上に多結晶シリコン層４３が形成され、フォトリソグラフィ及びエッチングによって多結晶シリコン層４３がパターニングされて接続配線１３０が形成される。接続配線１３０の形成後に、ＰＶＤ法によって、接続配線１３０上にアルミニウム層４２が形成され、フォトリソグラフィ及びエッチングによってアルミニウム層４２がパターニングされてパッド部２０が形成され、ＭＥＭＳセンサ１が製造される。
　このようにして形成されるＭＥＭＳセンサ１０１についても、ダイヤフラム３の反キャビティ側から気体圧力などの圧力が作用すると、ダイヤフラム両側に作用する圧力差によるダイヤフラム３のたわみをセンサ部１０のピエゾ抵抗素子４の抵抗値変化として検出して圧力を検出するようになっている。
　ＭＥＭＳセンサ１０１では、接続配線１３０は、多結晶シリコンによって形成された多結晶シリコン配線として形成され、半導体基板２と同等の線膨張係数を有する半導体材料から形成された半導体配線である。本実施形態においても、基板２は、シリコン基板であり、接続配線１３０は、シリコンから形成されている。
　本実施形態についても、半導体基板２にセンサ部１０、パッド部２０及び接続配線１３０が形成されたＭＥＭＳセンサ１０１において、接続配線１３０は、半導体配線であることにより、半導体基板２と接続配線１３０との線膨張係数を同等にすることができるので、実装時や使用時などの熱履歴によって半導体基板と接続配線との間に応力が発生してセンサ部の出力が変化することを抑制することができ、センサの信頼性を向上させることができる。
　本実施形態では、接続配線１３０は、多結晶シリコンによって形成された多結晶シリコン配線である。これにより、多結晶シリコン配線は、半導体基板２と同一材料から形成されるので、半導体基板２と接続配線１３０との間に熱応力が発生してセンサ部１０の出力が変化することを抑制することができる。
　図１０は、本開示の第３実施形態に係るＭＥＭＳセンサの平面図である。第３実施形態に係るＭＥＭＳセンサ２０１は、第１実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１と、接続配線及びパッド部が異なるものであり、同様の構成については説明を省略する。
　図１０に示すように、本実施形態では、複数のパッド部２０はそれぞれ、基板２の固定部８におけるダイヤフラム３のＹ方向他方側に、互いにＸ方向に離間して配置されている。第１パッド部２０Ａ、第２パッド部２０Ｂ、第３パッド部２０Ｃ及び第４パッド部２０Ｄの順に、Ｘ方向一方側から並んで配置されている。
　ＭＥＭＳセンサ２０１についても、センサ部１０とパッド部２０とを接続するとともにセンサ部１０間を接続する複数の接続配線２３０は、接続配線３０と同様に、第１センサ部１０Ａと第２センサ部１０Ｂとを接続すると共に第１パッド部２０Ａに接続される第１接続配線３０Ａと、第２センサ部１０Ｂと第３センサ部１０Ｃとを接続すると共に第２パッド部２０Ｂに接続される第２接続配線３０Ｂと、第３センサ部１０Ｃと第４センサ部１０Ｄとを接続すると共に第３パッド部２０Ｃに接続される第３接続配線３０Ｃと、第４センサ部１０Ｄと第１センサ部１０Ａとを接続すると共に第４パッド部２０Ｄに接続される第４接続配線３０Ｄとを有している。
　接続配線２３０は、第１センサ部１０Ａから第４センサ部１０Ｄのピエゾ抵抗素子４をブリッジ接続してブリッジ回路を形成する。接続配線２３０は、基板２の厚さ方向に所定の厚さを有し、平面視でパッド部２０の幅より小さい所定の幅を有するように形成されている。接続配線２３０は、基板２の表面にボロンなどのｐ型不純物を高濃度にドーピングすることにより拡散配線として形成されている。接続配線２３０は、ピエゾ抵抗素子４よりｐ型不純物が高濃度にドーピングされている。接続配線２３０は、パッド部２０にタングステンなどの金属コンタクトを介して接続されている。
　本実施形態では、第１接続配線３０Ａは、第１センサ部１０Ａ及び第１パッド部２０Ａを接続する第１部分３１と、第２センサ部１０Ｂ及び第１パッド部２０Ａを接続する第２部分３２とを有し、第１部分３１及び第２部分３２のパッド部側が共通部分７２とされている。第２接続配線３０Ｂは、第２センサ部１０Ｂ及び第２パッド部２０Ｂを接続する第１部分３３と、第３センサ部１０Ｃ及び第２パッド部２０Ｂを接続する第２部分３４とを有し、第１部分３３及び第２部分３４のパッド部側が共通部分７２とされている。
　第３接続配線３０Ｃは、第３センサ部１０Ｃ及び第３パッド部２０Ｃを接続する第１部分３５と、第４センサ部１０Ｄ及び第３パッド部２０Ｃを接続する第２部分３６とを有し、第１部分３５及び第２部分３６のパッド部側が共通部分７２とされている。第４接続配線３０Ｄは、第４センサ部１０Ｄ及び第４パッド部２０Ｄを接続する第１部分３７と、第１センサ部１０Ａ及び第４パッド部２０Ｄを接続する第２部分３８とを有し、第１部分３７及び第２部分３８のパッド部側が共通部分７２とされている。
　第１接続配線３０Ａの第１部分３１、第２接続配線３０Ｂの第２部分３４、第３接続配線３０Ｃの第１部分３５、第４接続配線３０Ｄの第２部分３８はそれぞれ、センサ部側がセンサ部１０のピエゾ抵抗素子４に接続されてＸ方向に直線状に延在するとともに共通部分７２に接続される第１直線部７３を有している。
　第１接続配線３０Ａの第２部分３２、第２接続配線３０Ｂの第１部分３３、第３接続配線３０Ｃの第２部分３６、第４接続配線３０Ｄの第１部分３７はそれぞれ、センサ部側がセンサ部１０のピエゾ抵抗素子４に接続されてＸ方向に直線状に延在する第１直線部７４と、第１直線部７４からＹ方向に直線状に延在して共通部分７２に接続される第２直線部７５とを有している。第１直線部７４は、ダイヤフラム３と固定部８とに亘って設けられている。
　接続配線２３０は、前述したように、基板２の表面にｐ型不純物を高濃度にドーピングすることにより拡散配線として形成されている。接続配線２３０は、半導体基板である基板２と同等の線膨張係数を有する半導体材料から形成された半導体配線である。
　本実施形態においても、半導体基板２と接続配線２３０との線膨張係数を同等にすることができるので、実装時や使用時などの熱履歴によって半導体基板と接続配線との間に応力が発生してセンサ部１０の出力が変化することを抑制することができ、センサの信頼性を向上させることができる。
　第３実施形態に係るＭＥＭＳセンサ２０１についても、第１実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１の変形例のように、接続配線２３０は、平面視でパッド部２０の幅と同一の幅を有するようにしてもよく、また平面視でパッド部２０の幅より大きくするようにしてもよい。また、複数の接続配線２３０はそれぞれ、同等の電気抵抗値を有するように形成することも可能である。
　第３実施形態に係るＭＥＭＳセンサ２０１についても、第２実施形態に係るＭＥＭＳセンサ１０１と同様に、第１接続配線３０Ａから第４接続配線３０Ｄはそれぞれ、シリコンを用いたＣＶＤ法によって、多結晶シリコンによって形成された多結晶シリコン配線として形成することも可能である。
　かかる場合、第１接続配線３０Ａから第４接続配線３０Ｄはそれぞれ、センサ部１０とそれぞれコンタクト配線１４０を介して接続され、コンタクト配線１４０は、基板２の表面にボロンなどのｐ型不純物を高濃度にドーピングすることにより拡散配線として形成される。第１接続配線３０Ａから第４接続配線３０Ｄはそれぞれ、第１直線部７３，７４が、基板２の表面に形成された絶縁膜４０に設けられたタングステンなどの金属コンタクト１４１を介してコンタクト配線１４０に接続される。
　ＭＥＭＳセンサ１，１０１，２０１では、シリコン基板２としてｎ型シリコン基板を用い、センサ部１０のピエゾ抵抗素子４がｐ型拡散抵抗として形成され、中継配線１１、コンタクト配線１４０及び接続配線２３０がｐ型拡散配線として形成されているが、シリコン基板２としてｐ型シリコン基板を用い、センサ部１０のピエゾ抵抗素子４をｎ型拡散抵抗として形成し、中継配線１１、コンタクト配線１４０及び接続配線２３０をｎ型拡散配線として形成するようにしてもよい。
　前述した実施形態では、センサ部１０は４つのピエゾ抵抗素子４を有しているが、これに限定されるものでなく、１つ又は２つ以上のピエゾ抵抗素子４を有するようにしてもよい。基板２は、第１基板６と第２基板７とを接合して基板２にキャビティ５が形成されると共にダイヤフラム３が形成されているが、１つの基板２にキャビティ５を形成するとともにダイヤフラム３を形成するようにしてもよい。
　また、基板２に形成されたキャビティ５は密閉して形成されているが、キャビティ５が所定の圧力室などに接続するようにしてもよい。ＭＥＭＳセンサ１は、圧力センサであるが、気圧センサなどの他のセンサにも適用可能である。
　半導体基板２にセンサ部１０、パッド部２０及び接続配線３０が形成されたＭＥＭＳセンサについて、接続配線３０を、半導体基板２と同等の線膨張係数を有する半導体材料から形成された半導体配線とすることができ、半導体基板２に不純物を導入して形成された拡散配線又は多結晶シリコンによって形成された多結晶シリコン配線とすることができる。
　このように、本実施形態では、半導体基板２に形成されたセンサ部１０、パッド部２０及び接続配線３０，１３０，２３０を有するＭＥＭＳセンサ１，１０１，２０１において、接続配線３０，１３０，２３０は、半導体配線である。これにより、半導体基板２と接続配線３０，１３０，２３０との線膨張係数を同等にすることができるので、実装時や使用時などの熱履歴によって半導体基板と接続配線との間に応力が発生してセンサ部１０の出力が変化することを抑制することができ、センサの信頼性を向上させることができる。金属配線を用いる場合のように半導体基板と金属配線との線膨張係数の違いによって半導体基板と配線との間に応力が発生してセンサ部の出力が変化することを抑制することができ、センサ部の信頼性を向上させることができる。
　また、接続配線３０，１３０，２３０は、半導体基板２と同等の線膨張係数を有する半導体材料から形成される。これにより、熱履歴によって半導体基板と接続配線との間に応力が発生することを抑制することができ、接続配線が半導体基板と線膨張係数が異なる金属材料から形成される場合に比してセンサの信頼性を向上させることができる。
　また、半導体基板２はシリコン基板であり、接続配線３０，１３０，２３０はシリコンから形成される。これにより、半導体基板２と接続配線３０，１３０，２３０とが同一材料であるシリコンから形成されるので、半導体基板と接続配線との間に熱応力が発生することを抑制することができる。
　また、接続配線３０，１３０，２３０は、半導体基板２に不純物を導入して形成された拡散配線であり得る。これにより、拡散配線は、半導体基板２と同一材料から形成されるので、半導体基板と接続配線との間に熱応力が発生してセンサ部の出力が変化することを抑制することができる。
　また、接続配線１３０は、多結晶シリコンによって形成された多結晶シリコン配線であってもよい。これにより、多結晶シリコン配線は、半導体基板２と同一材料から形成されるので、半導体基板と接続配線との間に熱応力が発生してセンサ部１０の出力が変化することを抑制することができる。
　また、接続配線３０は、平面視でパッド部２０と同一の幅を有してもよい。これにより、接続配線３０が平面視でパッド部２０より小さい幅を有する場合に比して、接続配線３０の幅を大きくして接続配線３０の電気抵抗値を小さくして、センサの精度を向上させることができる。
　また、半導体基板２にセンサ部１０、パッド部２０及び接続配線３０がそれぞれ複数形成され、複数の接続配線３０はそれぞれ、同等の電気抵抗値を有するように形成されてもよい。これにより、複数の接続配線３０がそれぞれ同等の電気抵抗値を有するように形成されてない場合に比して、センサの精度を向上させることができる。
　また、半導体基板２は、ダイヤフラム３を有し、センサ部１０は、ダイヤフラム３に設けられる。これにより、ダイヤフラム３の変形に応じてセンサ部１０を変化させることができるので、ダイヤフラム３の変形をセンサ部１０によって検出することができる。
　また、ダイヤフラム３は、平面視で四角形状に形成され、センサ部１０は、ダイヤフラム３の各辺部３ａにそれぞれ形成されたピエゾ抵抗素子４を有する。これにより、ダイヤフラム３の各辺部３ａにそれぞれ形成されたピエゾ抵抗素子４によってダイヤフラム３の変形に応じてピエゾ抵抗素子４の抵抗値を変化させることができ、ダイヤフラム３の変形をピエゾ抵抗素子４によって検出することができる。
　また、複数の接続配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄによって、ダイヤフラム３の各辺部３ａにそれぞれ形成されたピエゾ抵抗素子４を含むフリッジ回路が形成される。これにより、接続配線３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄによって４つのピエゾ抵抗素子４を含むフリッジ回路が形成されるので、ダイヤフラム３の変形をセンサ部１０によって感度良く検出することができる。
　また、半導体基板２に形成されたキャビティ５は、ダイヤフラム３によって密閉される。これにより、キャビティ５内の圧力を基準としてダイヤフラム３の反キャビティ側にのみ加えられる圧力をダイヤフラム３の変形としてセンサ部１０によって精度良く検出することが可能である。
　また、半導体基板２は、キャビティ５を有する第１半導体基板６と、キャビティ５を覆うダイヤフラム３を有して第１半導体基板６に接合される第２半導体基板７とを有し、センサ部１０は、ダイヤフラム３に設けられる。これにより、第１半導体基板６と第２半導体基板７とを接合してキャビティ５をダイヤフラム３によって密閉することができ、キャビティ５内の圧力を基準としてダイヤフラム３の反キャビティ側にのみ加えられる圧力をダイヤフラム３の変形としてセンサ部１０によって精度良く検出することが可能である。
　また、ＭＥＭＳセンサ１，１０１，２０１は、圧力センサである。圧力センサであるＭＥＭＳセンサ１，１０１，２０１において、実装時や使用時などの熱履歴によって半導体基板と接続配線との間に応力が発生してセンサ部の出力が変化することを抑制することができ、センサの信頼性を向上させることができる。
　本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。
１，１０１，２０１　ＭＥＭＳセンサ
２　基板
３　ダイヤフラム
４　ピエゾ抵抗素子
５　キャビティ
６　第１基板
７　第２基板
１０　センサ部
２０　パッド部
３０，１３０，２３０　接続配線

Claims (13)

  1. 　半導体基板と、
    　前記半導体基板に形成されたセンサ部と、
    　前記半導体基板に形成されたパッド部と、
    　前記半導体基板に形成されて前記センサ部と前記パッド部とを接続する接続配線とを有し、
    　前記接続配線は、半導体材料から形成された半導体配線である、
    ＭＥＭＳセンサ。
  2. 　前記接続配線は、前記半導体基板と同等の線膨張係数を有する半導体材料から形成されている、
    請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
  3. 　前記半導体基板は、シリコン基板であり、
    　前記接続配線は、シリコンから形成されている、
    請求項１又は請求項２に記載のＭＥＭＳセンサ。
  4. 　前記接続配線は、前記半導体基板に不純物を導入して形成された拡散配線である、
    請求項１から請求項３の何れか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
  5. 　前記接続配線は、多結晶シリコンによって形成された多結晶シリコン配線である、
    請求項１から請求項３の何れか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
  6. 　前記接続配線は、平面視で前記パッド部と同一の幅を有している、
    請求項１から請求項５の何れか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
  7. 　前記半導体基板に前記センサ部及び前記パッド部がそれぞれ複数形成され、
    　前記半導体基板に前記センサ部と前記パッド部とを接続する複数の前記接続配線が形成され、
    　前記複数の接続配線は、同等の電気抵抗値を有するように形成されている、
    請求項１から請求項６の何れか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
  8. 　前記半導体基板は、ダイヤフラムを有し、
    　前記センサ部は、前記ダイヤフラムに設けられている、
    請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
  9. 　前記ダイヤフラムは、平面視で四角形状に形成され、
    　前記センサ部は、前記ダイヤフラムの各辺部にそれぞれ形成されたピエゾ抵抗素子を有している、
    請求項８に記載のＭＥＭＳセンサ。
  10. 　前記半導体基板に前記センサ部と前記パッド部とを接続する複数の前記接続配線が形成され、
    　前記複数の接続配線は、前記ダイヤフラムの各辺部にそれぞれ形成されたピエゾ抵抗素子を含むフリッジ回路を形成する、
    請求項９に記載のＭＥＭＳセンサ。
  11. 　前記半導体基板に、キャビティが形成され、
    　前記キャビティは、前記ダイヤフラムによって密閉されている、
    請求項８から請求項１０の何れか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
  12. 　前記半導体基板は、キャビティを有する第１半導体基板と、前記キャビティを覆うダイヤフラムを有して前記第１半導体基板に接合される第２半導体基板とを有し、
    　前記センサ部は、前記ダイヤフラムに設けられている、
    請求項１から請求項１１の何れか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
  13. 　前記ＭＥＭＳセンサは、圧力センサである、
    請求項１から請求項１２の何れか１項に記載のＭＥＭＳセンサ。
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