(57)【要約】【課題】単一の半導体基板に半導体圧力センサを形成することで半導体圧力センサの低背化を達成することを課題とする。【解決手段】半導体の基板１０１に形成されたエッチング用開口部２０５を介して半導体の基板１０１が選択的にエッチング除去されて中空に形成されたチャンバー部１０５と、チャンバー部１０５の上部に形成されて圧力を受けて検知するダイヤフラム部１０７と、エッチング用開口部２０５を閉塞してチャンバー部を封止する封止部１０６とで構成されることを特徴とする。【選択図】図１
2010133755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成されたエッチング用開口部を介して前記半導体基板が選択的にエッチング除去されて中空に形成されたチャンバー部と、
前記チャンバー部の上部に形成されて、圧力を受けて検知するダイヤフラム部と、
前記エッチング用開口部を閉塞して前記チャンバー部を封止する封止部と
を有することを特徴とする半導体圧力センサ。
【請求項２】
半導体基板に形成されたエッチング用開口部を介して前記半導体基板が選択的にエッチング除去されて開放され形成されたチャンバー部と、
前記チャンバー部の上部に形成されて、圧力を受けて検知するダイヤフラム部と、
前記エッチング用開口部を閉塞して封止する封止部と
を有することを特徴とする半導体圧力センサ。
【請求項３】
前記半導体基板に形成されたピエゾ抵抗素子を備え、
前記ピエゾ抵抗素子はブリッジ回路を構成するように接続され、前記ブリッジ回路は、前記ダイヤフラム部で検知された圧力に応じて変化した前記ピエゾ抵抗素子の抵抗値を電気信号として取り出すことで前記ダイヤフラム部で受圧した圧力を検知する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体圧力センサ。
【請求項４】
前記半導体圧力センサで検知された圧力を信号処理する信号処理回路が、前記半導体圧力センサが形成されたと同一の前記半導体基板に形成されている
ことを特徴とする請求項１，２および３のいずれか１項に記載の半導体圧力センサ。
【請求項５】
前記封止部は、半導体を酸化してなる半導体酸化膜からなる
ことを特徴とする請求項１，２，３および４のいずれか１項に記載の半導体圧力センサ。
【請求項６】
前記封止部は、半導体を酸化してなる半導体酸化膜と絶縁膜とからなり、前記絶縁膜は、有機化合物膜または無機化合物膜からなる
ことを特徴とする請求項１，２，３および４のいずれか１項に記載の半導体圧力センサ。
【請求項７】
半導体基板にエッチング用開口部を形成する第１の工程と、
前記エッチング用開口部を介して前記半導体基板を選択的にエッチング除去した中空のチャンバー部と、前記チャンバー部の上部の前記半導体基板に圧力を受けて検知するダイヤフラム部とを形成する第２の工程と、
半導体を酸化してなる半導体酸化膜、または前記半導体酸化膜と絶縁膜で前記エッチング用開口部を閉塞して前記チャンバー部を封止する第３の工程と
を有することを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。
【請求項８】
半導体基板にエッチング用開口部を形成する第１の工程と、
前記エッチング用開口部を介して前記半導体基板を選択的にエッチング除去したチャンバー部の一部と、前記チャンバー部の上部の前記半導体基板に圧力を受けて検知するダイヤフラム部とを形成する第２の工程と、
前記半導体基板の裏面側から前記チャンバー部に至るまで前記半導体基板を選択的にエッチング除去して、前記半導体基板の裏面側に開放されたチャンバー部を形成する第３の工程と、
半導体を酸化してなる半導体酸化膜、または前記半導体酸化膜と絶縁膜で前記エッチング用開口部を閉塞して封止する第４の工程と
を有することを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力を検知するセンサ部が半導体基板に形成された半導体圧力センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されたものが知られている（特許文献１参照）。このような半導体基板に形成された気密タイプの半導体圧力センサにおいては、印加された圧力を検知するダイヤフラム部（受圧部）の下部にチャンバー部を有し、このチャンバー部にガラス基板を貼り合わせてチャンバー部の気密状態を確保していた。
【０００３】
このような半導体圧力センサは、一般的には、異方性エッチング等により半導体基板を選択的にエッチング除去してトレンチ（溝）構造を形成した後、真空状態もしくはそれに近い状態でトレンチ構造が形成された半導体基板に陽極接合によりガラス基板を接合して貼り合わせることで、気密状態のチャンバー部を形成していた。
【特許文献１】特開２００８−２９９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の半導体圧力センサでは、センサ部が形成された半導体基板と、チャンバー部を気密状態に封止するガラス基板とを接合して貼り合わせる構造を採用していたので、半導体圧力センサ全体としての厚さは、半導体基板とガラス基板の２つの基板分の厚さとなり、低背化にとって障害を招いていた。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、単一の基板にセンサを形成することで低背化を図った半導体圧力センサおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体圧力センサは、半導体基板に形成されたエッチング用開口部を介して前記半導体基板が選択的にエッチング除去されて中空に形成されたチャンバー部と、前記チャンバー部の上部に形成されて、圧力を受けて検知するダイヤフラム部と、前記エッチング用開口部を閉塞して前記チャンバー部を封止する封止部とを有することを第１の特徴とする。
【０００７】
本発明に係る半導体圧力センサは、半導体基板に形成されたエッチング用開口部を介して前記半導体基板が選択的にエッチング除去され開放されて形成されたチャンバー部と、前記チャンバー部の上部に形成されて、圧力を受けて検知するダイヤフラム部と、前記エッチング用開口部を閉塞して封止する封止部とを有することを第２の特徴とする。
【０００８】
本発明に係る半導体圧力センサは、上記第１または第２の特徴の半導体圧力センサにおいて、前記半導体基板に形成されたピエゾ抵抗素子を備え、前記ピエゾ抵抗素子はブリッジ回路を構成するように接続され、前記ブリッジ回路は、前記ダイヤフラム部で検知された圧力に応じて変化した前記ピエゾ抵抗素子の抵抗値を電気信号として取り出すことで前記ダイヤフラム部で受圧した圧力を検知することを第３の特徴とする。
【０００９】
本発明に係る半導体圧力センサは、上記第１，第２および第３のいずれか１つの特徴の半導体圧力センサにおいて、前記半導体圧力センサで検知された圧力を信号処理する信号処理回路が、前記半導体圧力センサが形成されたと同一の前記半導体基板に形成されていることを第４の特徴とする。
【００１０】
本発明に係る半導体圧力センサは、上記第１，第２，第３および第４のいずれか１つの特徴の半導体圧力センサにおいて、前記封止部は、半導体を酸化してなる半導体酸化膜からなることを第５の特徴とする。
【００１１】
本発明に係る半導体圧力センサは、上記第１，第２，第３および第４のいずれか１つの特徴の半導体圧力センサにおいて、前記封止部は、半導体を酸化してなる半導体酸化膜と絶縁膜とからなり、前記絶縁膜は、有機化合物膜または無機化合物膜からなることを第６の特徴とする。
【００１２】
本発明に係る半導体圧力センサは、半導体基板にエッチング用開口部を形成する第１の工程と、前記エッチング用開口部を介して前記半導体基板を選択的にエッチング除去した中空のチャンバー部と、前記チャンバー部の上部の前記半導体基板に圧力を受けて検知するダイヤフラム部とを形成する第２の工程と、半導体を酸化してなる半導体酸化膜、または前記半導体酸化膜と絶縁膜で前記エッチング用開口部を閉塞して前記チャンバー部を封止する第３の工程とを有することを第７の特徴とする。
【００１３】
本発明に係る半導体圧力センサは、半導体基板にエッチング用開口部を形成する第１の工程と、前記エッチング用開口部を介して前記半導体基板を選択的にエッチング除去したチャンバー部の一部と、前記チャンバー部の上部の前記半導体基板に圧力を受けて検知するダイヤフラム部とを形成する第２の工程と、前記半導体基板の裏面側から前記チャンバー部に至るまで前記半導体基板を選択的にエッチング除去して、前記半導体基板の裏面側に開放されたチャンバー部を形成する第３の工程と、半導体を酸化してなる半導体酸化膜、または前記半導体酸化膜と絶縁膜で前記エッチング用開口部を閉塞して封止する第４の工程とを有することを第８の特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る第１の特徴の半導体圧力センサでは、１つの半導体基板に半導体圧力センサを形成する構成を採用したので、チャンバー部が封止されたセンサの低背化を達成することができる。
【００１５】
本発明に係る第２の特徴の半導体圧力センサでは、１つの半導体基板に半導体圧力センサを形成する構成を採用したので、チャンバー部が開放されたセンサの低背化を達成することができる。
【００１６】
本発明に係る第３の特徴の半導体圧力センサでは、１つの半導体基板にピエゾ抵抗値の変化により印加された圧力を検知する半導体圧力センサを形成する構成を採用したので、ピエゾ抵抗値の変化により印加された圧力を検知するセンサの低背化を達成することができる。
【００１７】
本発明に係る第４の特徴の半導体圧力センサでは、１つの半導体基板に半導体圧力センサと信号処理回路を形成する構成を採用したので、センサで検知された圧力を処理する回路を含むセンサの構成を小型化することができる。
【００１８】
本発明に係る第５の特徴の半導体圧力センサでは、酸化膜により封止部を構成することで、製造時の他の工程に悪影響を及ぼすことを回避することができる。これにより、センサが形成されたと同一の基板に他の回路を容易に製造することが可能となる。
【００１９】
本発明に係る第６の特徴の半導体圧力センサでは、酸化膜と絶縁膜により封止部を構成することで、用途に応じて様々な製造プロセスを選択することが可能となる。
【００２０】
本発明に係る第７の特徴の半導体圧力センサの製造方法では、１つの半導体基板に半導体圧力センサを形成する製造方法を採用したので、チャンバー部が封止されて低背化されたセンサの製造方法を提供することができる。
【００２１】
本発明に係る第８の特徴の半導体圧力センサの製造方法では、１つの半導体基板に半導体圧力センサを形成する製造方法を採用したので、チャンバー部が開放されて低背化されたセンサの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は本発明の実施例１に係る半導体圧力センサの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１に示す実施例１の半導体圧力センサは、半導体のプロセス技術により基板１０１にのみ形成されており、先に説明した従来のようにガラス基板を基板１０１に接合して貼り合わせることなく圧力センサが形成されている。この基板１０１は、面方位が（００１）のシリコンの基体１０２の表面に酸化膜等の絶縁層１０３が形成され、その絶縁層１０３の表面に薄いシリコン等の表面半導体層（活性層）１０４が形成されてなるＳＯＩ基板で構成されている。あるいは、基板１０１は、面方位が（００１）のシリコンの基体１０２の表面に酸化膜等の絶縁層１０３が形成され、その絶縁層１０３の表面に薄いポリシリコンを成膜した後レーザアニール等により結晶化した表面半導体層（活性層）１０４が形成された基板で構成される。
【００２４】
基板１０１には、逆角錐台状をした凹部が形成され、この凹部は半導体圧力センサのチャンバー部１０５を構成し、チャンバー部１０５内の空間は上方で広く下方で狭くなっており、後述するチャンバー部１０５の形成の際のエッチング用開口部を封止して封止部１０６を形成することでチャンバー部１０５は中空の気密室を構成している。
【００２５】
チャンバー部１０５の上部には、半導体圧力センサの受圧部（圧力検知部）を構成する薄肉のダイヤフラム部１０７が形成されている。基板１０１の表面には、受圧によるダイヤフラム部１０７における歪みを抵抗値の変化として検知するピエゾ抵抗素子１０８が形成されている。このピエゾ抵抗素子１０８は、基板１０１の表面に形成された拡散配線１０９によりブリッジ回路を構成するように電気的に接続されている。拡散配線１０９は、ブリッジ回路の電源端子ならびに出力端子となる電極パッド部１１０に接続され、この出力端子となる電極パッド部１１０を介して検知した圧力に応じた電気信号（ブリッジ回路の電位差）がセンサ外部に取り出される。基板１０１の表面には、パッシベーション膜（絶縁膜）１１１が形成され、周囲にはフィールド酸化膜１１２が形成されている。
【００２６】
次に、図２−１〜図２−６に示す製造工程の正面図（ａ１〜ｒ１）ならびに断面図（ａ２〜ｒ２）を参照して、図１に示す半導体圧力センサの製造方法を説明する。
【００２７】
先ず、基板１０１を酸化してフィールド酸化膜１１２を形成する（図２−１（ａ１，ａ２））。その後、一方の主面（以下、表面と呼ぶ）側にレジスト膜２０１を塗布し（図２−１（ｂ１，ｂ２））、フォトリソグラフィ技術により後述するエッチング用開口部が形成される形成予定領域のレジスト膜２０１を選択的に除去してパターニングする（図２−１（ｃ１，ｃ２））。続いて、このパターニングされたレジスト膜２０１をマスクにしてフィールド酸化膜１１２をエッチングして選択的に除去した後（図２−２（ｄ１，ｄ２））、レジスト膜２０１を除去する（図２−２（ｅ１，ｅ２））。
【００２８】
次に、選択的に除去されたフィールド酸化膜１１２をマスクにして基板１０１を構成す活性層１０４をエッチングして選択的に除去して開口部２０２を形成した後（図２−２（ｆ１，ｆ２））、開口部２０２側壁の活性層１０４を熱酸化処理して活性層１０４に酸化膜２０３を形成する（図２−３（ｇ１，ｇ２））。続いて、表面にレジスト膜２０４を塗布した後（図２−３（ｈ１，ｈ２））、フォトリソグラフィ技術により先の図２−２（ｆ１，ｆ２）に示す工程で活性層１０４が選択的に除去された箇所に対応したレジスト膜２０４を選択的に除去してパターニングする（図２−３（ｉ１，ｉ２））。
【００２９】
次に、パターニングされたレジスト膜２０４をマスクにして基板１０１を構成する酸化膜等の絶縁層１０３をエッチングして選択的に除去して基板１０１を構成するシリコンの基体１０２を露出させ、基板１０１の表面側にエッチング用開口部２０５を形成し（図２−４（ｊ１，ｊ２））、その後レジスト膜２０４を除去する（図２−４（ｋ１，ｋ２））。
【００３０】
次に、エッチング用開口部２０５をエッチング液の導入口として、ＴＭＡＨ水溶液やＫＯＨ、ヒドラジン等の異方性エッチング液を用いて基体１０２のシリコンを異方性エッチングしてシリコンを選択的に除去してチャンバー部１０５を形成し、かつチャンバー部１０５の上部の活性層１０４に薄肉のダイヤフラム部１０７を形成する（図２−４（ｌ１，ｌ２））。
【００３１】
続いて、真空状態、もしくは真空に近い状態で全体を熱酸化処理する。この熱酸化処理によりエッチング用開口部２０５の側壁に酸化膜２０６が逐次成長し、成長した酸化膜２０６によりエッチング用開口部２０５が塞がり、チャンバー部１０５が気密状態で封止される（図２−５（ｍ１，ｍ２））。エッチング用開口部２０５が逐次成長する酸化膜２０６により塞がれる様子を図３に示す。
【００３２】
図２−５に戻って、表面にレジスト膜２０７を塗布した後（図２−５（ｎ１，ｎ２））、フォトリソグラフィ技術により酸化膜２０６で塞がれたエッチング用開口部２０５の上部に対応したレジスト膜２０７のみを残すようにして他を選択的に除去してパターニングする（図２−５（ｏ１，ｏ２））。続いて、パターニングされたレジスト膜２０７をマスクにして表面側のフィールド酸化膜１１２ならびに酸化膜２０６をエッチングして選択的に除去した後（図２−６（ｐ１，ｐ２））、レジスト膜２０７を除去し、エッチング用開口部２０５を塞いでチャンバー部１０５を封止する酸化膜からなる封止部１０６を形成する（図２−６（ｑ１，ｑ２））。
【００３３】
最後に、既存の半導体プロセス技術を用いて、基板１０１の表面にピエゾ抵抗１０８、拡散層により電気信号を伝達する拡散配線１０９、絶縁膜からなるパッシベーション膜１１１ならびに電極パッド部１１０を形成し、図１に示す半導体圧力センサが完成する（図２−６（ｒ１，ｒ２））。
【００３４】
このような実施例１の半導体圧力センサでは、従来のように陽極接合による基板同士の接合や、シリコン基板とガラス基板の接合工程を採用することなく、基板単体でのみ半導体圧力センサを製造すること可能となる。これにより、センサの低背化、低コスト化、製造の容易化が可能となり、さらに後工程への製造プロセスの制限がなくなる。また、チャンバー部１０５を封止する封止部１０６を構成する酸化膜が、シリコンを熱酸化して形成される酸化膜で構成されるので、良質の酸化膜が得られ、封止箇所の信頼性が高まり、チャンバー部１０５で高い気密性を確保することができる。
【実施例２】
【００３５】
図４は本発明の実施例２に係る半導体圧力センサの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図４に示す実施例２の特徴とするところは、先の図１に示す実施例１の半導体圧力センサが形成されたと同一の基板１０１に、半導体圧力センサで検知された圧力に対応した電気信号を入力して処理する信号処理回路４０１を設けたことにある。
【００３６】
この信号処理回路４０１は、半導体の製造プロセス技術により形成された例えばＡＩＳＣ（特定用途向け集積回路）やマイクロコンピュータ等で構成され、半導体圧力センサに形成された拡散配線１０９ならびにこの拡散配線１０９に接続された拡散配線４０２を介して半導体圧力センサと信号処理回路４０１とが電気的に接続されている。
【００３７】
圧力センサの材料や圧力センサの製造プロセスによっては、同一基板上に信号処理回路を形成することができない場合がある。これは、その製造プロセスが信号処理回路を構成する素子やその素子を製造する装置を化学的に汚染してしまい、特性劣化を招くためである。したがって，圧力センサを製造する際のプロセスは、信号処理回路を一体化する上で重要なものとなる。
【００３８】
そこで、上記実施例２の半導体圧力センサでは、従来のように陽極接合や、シリコン−ガラス接合等の製造プロセスを用いず、シリコンの熱酸化処理によりチャンバー部１０５を塞いで封止する構成、プロセスを採用することで、先に述べた製造時に汚染の心配がなく、圧力センサと信号処理回路との同一基板上での一体化に対する相性が良好となる。
【００３９】
また、半導体圧力センサと信号処理回路とをそれぞれ別々の基板に形成して接続する場合に比べて、格段に構成を小型化することが可能となる。
【実施例３】
【００４０】
図５は本発明の実施例３に係る半導体圧力センサの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５に示す実施例３の半導体圧力センサの特徴とするところは、先の図１に示す実施例の構成に比べて、酸化膜に代えてポリイミド膜等の有機化合物膜またはシリコン窒化膜等の無機化合物膜の絶縁膜で封止部５０１を構成したことにあり、他は図１と同様である。
【００４１】
次に、図６−１〜図６−２に示す製造工程の正面図（ｍ１〜ｒ１）ならびに断面図（ｍ２〜ｒ２）を参照して、図５に示す半導体圧力センサの製造方法を説明する。
【００４２】
先ず、先の図２−１（ａ１，ａ２）から図２−４（ｌ１，ｌ２））で示す工程と同じ工程を経た後、真空状態、もしくは真空に近い状態で化学蒸着法により絶縁膜５０２を堆積形成する。この絶縁膜５０２の化学蒸着法によりエッチング用開口部２０５の側壁部に絶縁膜５０２が逐次堆積成長し、堆積した絶縁膜５０２によりエッチング用開口部２０５が塞がり、チャンバー部１０５が気密状態で封止される（図６−１（ｍ１，ｍ２））。エッチング用開口部２０５が逐次堆積する、例えばシリコン窒化膜からなる絶縁膜５０２により塞がれる様子を図７に示す。図７において、化学蒸着によりシリコン窒化膜がエッチング用開口部２０５の側壁部で成膜される際には、幅が狭いエッチング用開口部２０５の下部側程成膜し難くなるため、開口部の表層近傍側程シリコン窒化膜が堆積されて成膜され開口部を塞ぐことになる。
【００４３】
図６−１に戻って、表面にレジスト膜５０３を塗布した後（図６−１（ｎ１，ｎ２））、フォトリソグラフィ技術により絶縁膜５０２で塞がれたエッチング用開口部２０５の上部に対応したレジスト膜５０３のみを残すようにして他を選択的に除去してパターニングする（図６−１（ｏ１，ｏ２））。続いて、パターニングされたレジスト膜５０３をマスクにして絶縁膜５０２をエッチングして選択的に除去した後（図６−２（ｐ１，ｐ２））、レジスト膜５０３を除去し、エッチング用開口部２０５を塞いでチャンバー部１０５を封止する絶縁膜５０２からなる封止部５０１を形成する（図６−２（ｑ１，ｑ２））。
【００４４】
最後に、既存の半導体プロセス技術を用いて、基板１０１の表面にピエゾ抵抗１０８，拡散層により電気信号を伝達する拡散配線１０９、絶縁膜からなるパッシベーション膜１１１ならびに電極パッド部１１０を形成し、図５に示す半導体圧力センサが完成する（図６−２（ｒ１，ｒ２））。
【００４５】
このような実施例３の半導体圧力センサでは、従来のように陽極接合による基板同士の接合や、シリコン基板とガラスの接合工程を採用することなく、基板単体でのみ半導体圧力センサを製造すること可能となる。これにより、センサの低背化、低コスト化、製造の容易化が可能となる。また、有機化合物膜や無機化合物膜からなる絶縁膜５０２でチャンバー部１０５を封止する際に、有機化合物膜や無機化合物膜を形成する際に周囲を真空状態に保つことができるので、一括プロセスにてチャンバー部１０５の気密状態を確保することが可能となり、プロセス工程の簡略化が可能となる。さらに、熱酸化により狭められたエッチング用開口部を有機化合物膜や無機化合物膜によって塞ぐことが可能なため，センサの使用用途に応じて多種にわたる材料からエッチング用開口部を塞ぐ材料を選定することが可能となり、所望用途に適した材料を選定することができる。これにより、開発のためのコストに応じた様々なセンサを設計することができる。
【実施例４】
【００４６】
図８は本発明の実施例４に係る半導体圧力センサの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図８に示す実施例４の特徴とするところは、先の図５に示す実施例３の半導体圧力センサが形成されたと同一の基板１０１に、半導体圧力センサで検知された圧力に対応した電気信号を入力して処理する信号処理回路８０１を設けたことにある。
【００４７】
この信号処理回路８０１は、半導体の製造プロセス技術により形成された例えばＡＩＳＣ（特定用途向け集積回路）やマイクロコンピュータ等で構成され、半導体圧力センサに形成された拡散配線１０９ならびにこの拡散配線１０９に接続された拡散配線８０２を介して半導体圧力センサと信号処理回路８０１とが電気的に接続されている。
【００４８】
圧力センサの材料や圧力センサの製造プロセスによっては、同一基板上に信号処理回路を形成することができない場合がある。これは、その製造プロセスが信号処理回路を構成する素子やその素子を製造する装置を化学的に汚染してしまい、特性劣化を招くためである。したがって，圧力センサを製造する際のプロセスは、信号処理回路を一体化する上で重要なものとなる。
【００４９】
そこで、上記実施例４の半導体圧力センサでは、従来のように陽極接合や、シリコン−ガラス接合等の製造プロセスを用いず、絶縁膜によりチャンバー部１０５を塞いで封止する構成、プロセスを採用することで、製造時に汚染のない材料を用いた封止プロセスを採用する場合には、圧力センサを製造すると同じプロセス工程で製造することが可能となり、一方汚染のおそれがある材料を用いた封止プロセスを採用する場合には、信号処理回路を形成した後に封止プロセスを実行することで、同一基板上で圧力センサと信号処理回路とを製造することが可能となり、圧力センサと信号処理回路との同一基板上での一体化に対する相性が良好となる。
【００５０】
また、半導体圧力センサと信号処理回路とをそれぞれ別々の基板に形成して接続する場合に比べて、格段に構成を小型化することが可能となる。
【実施例５】
【００５１】
図９は本発明の実施例５に係る半導体圧力センサの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。先の図１に示す実施例１の構成では、チャンバー部１０５が気密型であるのに対して、図９に示す実施例５における半導体圧力センサの特徴とするところは、チャンバー部９０１を開放型に構成したことにあり、他は先の図１と同様である。
【００５２】
次に、図１０−１〜図１０−３に示す製造工程の正面図（ｎ１〜ｖ１）ならびに断面図（ｎ２〜ｖ２）を参照して、図９に示す半導体圧力センサの製造方法を説明する。
【００５３】
先ず、先の図２−１（ａ１，ａ２）から図２−４（ｍ１，ｍ２））で示す工程と同じ工程を経た後、表面ならびに他方の主面（以下、裏面と呼ぶ）にレジスト膜１００１を塗布した後（図１０−１（ｎ１，ｎ２））、フォトリソグラフィ技術によりエッチング用開口部の形成予定領域に対応した裏面のレジスト膜１００１をエッチングして選択的に除去してパターニングする（図１０−１（ｏ１，ｏ２））。続いて、パターニングされたレジスト膜１００１をマスクにして裏面のフィールド酸化膜１１２ならびに酸化膜２０６をエッチングして選択的に除去し、裏面にエッチング用開口部を形成する（図１０−１（ｐ１，ｐ２））。
【００５４】
次に、レジスト膜１００１を除去した後、エッチング用開口部をエッチング液の導入口として基板１０１を構成するシリコンの基体１０２をチャンバー部１０５に至る程度にエッチングして選択的に除去し、裏面側に開放したチャンバー部９０１を形成する（図１０−２（ｑ１，ｑ２））。
【００５５】
その後、表面にレジスト膜１００２を塗布した後（図１０−２（ｒ１，ｒ２））、フォトリソグラフィ技術により酸化膜２０６で塞がれたエッチング用開口部２０５の上部に対応したレジスト膜１００２のみを残すようにして他を選択的に除去してパターニングする（図１０−２（ｓ１，ｓ２））。続いて、パターニングされたレジスト膜１００２をマスクにして表面側のフィールド酸化膜１１２ならびに酸化膜２０６をエッチングして選択的に除去した後（図１０−３（ｔ１，ｔ２））、レジスト膜１００２を除去し、エッチング用開口部２０５を塞ぐ酸化膜の封止部１０６を形成する（図１０−３（ｕ１，ｕ２））。
【００５６】
最後に、既存の半導体プロセス技術を用いて、基板１０１の表面にピエゾ抵抗１０８，拡散層により電気信号を伝達する拡散配線１０９、絶縁膜からなるパッシベーション膜１１１ならびに電極パッド部１１０を形成し、図９に示す半導体圧力センサが完成する（図１０−３（ｖ１，ｖ２））。
【００５７】
なお、上記製造プロセスでは、基板１０１の裏面側から基体１０２をエッチングして選択的に除去することでチャンバー部９０１を開放させているが、先の実施例１、４で採用した基板１０１の表面側からのエッチングによりチャンバー部１０５を形成するする際に、チャンバー部１０５の底部が基板１０１の裏面に至るまで基体１０２をエッチングすることでチャンバー部を開放させるような製造プロセスを採用してもよい。
【００５８】
このような実施例５の半導体圧力センサでは、従来のように陽極接合による基板同士の接合や、シリコン基板とガラスの接合工程を採用することなく、基板単体でのみ開放型のチャンバー部を有する半導体圧力センサを製造すること可能となる。これにより、センサの低背化、低コスト化、製造の容易化が可能となり、さらに後工程への製造プロセスの制限がなくなる。
【実施例６】
【００５９】
図１１は本発明の実施例６に係る半導体圧力センサの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１１に示す実施例６の特徴とするところは、先の図９に示す実施例５の半導体圧力センサが形成されたと同一の基板１０１に、半導体圧力センサで検知された圧力に対応した電気信号を入力して処理する信号処理回路を設けたことにある。すなわち、先の実施例２において、先の実施例１の半導体圧力センサに代えて上記実施例５のチャンバー部９０１が開放型の半導体圧力センサを採用したことを特徴とする。
【００６０】
信号処理回路４０１は、先の実施例２と同様であり、半導体の製造プロセス技術により形成された例えばＡＩＳＣ（特定用途向け集積回路）やマイクロコンピュータ等で構成され、半導体圧力センサに形成された拡散配線１０９ならびにこの拡散配線１０９に接続された拡散配線４０２を介して半導体圧力センサと信号処理回路４０１とが電気的に接続されている。
【００６１】
圧力センサの材料や圧力センサの製造プロセスによっては、同基板上に信号処理回路を形成することができない場合がある。これは、その製造プロセスが信号処理回路を構成する素子やその素子を製造する装置を化学的に汚染してしまい、特性劣化を招くためである。したがって，圧力センサを製造する際のプロセスは、信号処理回路を一体化する上で重要なものとなる。
【００６２】
そこで、上記実施例６の半導体圧力センサでは、従来のように陽極接合や、シリコン−ガラス接合等の製造プロセスを用いず、シリコンの熱酸化処理によりエッチング用開口部２０５を塞ぐプロセスは、先に述べた製造時に汚染の心配がなく、圧力センサと信号処理回路との同一基板上での一体化に対する相性が良好となる。
【００６３】
また、半導体圧力センサと信号処理回路とをそれぞれ別々の基板に形成して接続する場合に比べて、格段に構成を小型化することが可能となる。
【実施例７】
【００６４】
図１２は本発明の実施例７に係る半導体圧力センサの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１２に示す実施例７の半導体圧力センサの特徴とするところは、先の図９に示す実施例５の構成に比べて、酸化膜に代えてポリイミド膜等の有機化合物膜またはシリコン窒化膜等の無機化合物膜の絶縁膜で封止部５０１を構成したことにあり、他は図９と同様である。
【００６５】
次に、図１３−１〜図１３−３に示す製造工程の正面図（ｎ１〜ｖ１）ならびに断面図（ｎ２〜ｖ２）を参照して、図９に示す半導体圧力センサの製造方法を説明する。
【００６６】
先ず、先の図２−１（ａ１，ａ２）〜図２−４（ｌ１，ｌ２）ならびに図６−１（ｍ１，ｍ２）で示す工程と同じ工程を経た後、表面ならびに他方の主面（以下、裏面と呼ぶ）にレジスト膜１３０１を塗布した後（図１３−１（ｎ１，ｎ２））、フォトリソグラフィ技術によりエッチング用開口部の形成予定領域に対応した裏面のレジスト膜１３０１をエッチングして選択的に除去してパターニングする（図１３−１（ｏ１，ｏ２））。続いて、パターニングされたレジスト膜１３０１をマスクにして裏面のフィールド酸化膜１１２ならびに酸化膜２０６をエッチングして選択的に除去し、裏面にエッチング用開口部を形成する（図１３−１（ｐ１，ｐ２））。
【００６７】
次に、レジスト膜１３０１を除去した後、エッチング用開口部をエッチング液の導入口として基板１０１を構成するシリコンの基体１０２を裏面側からチャンバー部１０５に至る程度にエッチングして選択的に除去し、裏面側に開放したチャンバー部１０５を形成する（図１３−２（ｑ１，ｑ２））。
【００６８】
その後、表面にレジスト膜１３０２を塗布した後（図１３−２（ｒ１，ｒ２））、フォトリソグラフィ技術により絶縁膜５０２で塞がれたエッチング用開口部２０５の上部に対応したレジスト膜１３０２のみを残すようにして他を選択的に除去してパターニングする（図１３−２（ｓ１，ｓ２））。続いて、パターニングされたレジスト膜１３０２をマスクにして表面側のフィールド酸化膜１１２ならびに酸化膜２０６をエッチングして選択的に除去した後（図１３−３（ｔ１，ｔ２））、レジスト膜１３０２を除去し、エッチング用開口部２０５を塞ぐ絶縁膜からなる封止部５０１を形成する（図１３−３（ｕ１，ｕ２））。
【００６９】
最後に、既存の半導体プロセス技術を用いて、基板１０１の表面にピエゾ抵抗１０８，拡散層により電気信号を伝達する拡散配線１０９、絶縁膜からなるパッシベーション膜１１１ならびに電極パッド部１１０を形成し、図１２に示す半導体圧力センサが完成する（図１３−３（ｖ１，ｖ２））。
【００７０】
なお、上記製造プロセスでは、基板１０１の裏面側から基体１０２をエッチングして選択的に除去することでチャンバー部９０１を開放させているが、先の実施例１、４で採用した基板１０１の表面側からのエッチングによりチャンバー部１０５を形成するする際に、チャンバー部１０５の底部が基板１０１の裏面に至るまで基体１０２をエッチングすることでチャンバー部を開放させるような製造プロセスを採用してもよい。
【００７１】
このような実施例７の半導体圧力センサでは、従来のように陽極接合による基板同士の接合や、シリコン基板とガラスの接合工程を採用することなく、基板単体でのみ開放型のチャンバー部を有する半導体圧力センサを製造すること可能となる。これにより、センサの低背化、低コスト化、製造の容易化が可能となる。
【００７２】
また、熱酸化により狭められたエッチング用開口部を有機化合物膜や無機化合物膜によって塞ぐことが可能なため，センサの使用用途に応じて多種にわたる材料からエッチング用開口部を塞ぐ材料を選定することが可能となり、所望用途に適した材料を選定することができる。これにより、開発のためのコストに応じた様々なセンサを設計することができる。
【実施例８】
【００７３】
図１４は本発明の実施例８に係る半導体圧力センサの構成を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１４に示す実施例８の特徴とするところは、先の図１２に示す実施例７の半導体圧力センサが形成されたと同一の基板１０１に、半導体圧力センサで検知された圧力に対応した電気信号を入力して処理する信号処理回路８０１を設けたことにある。すなわち、先の実施例４において、先の実施例２の半導体圧力センサに代えて上記実施例７のチャンバー部９０１が開放型の半導体圧力センサを採用したことを特徴とする。
【００７４】
信号処理回路８０１は、先の実施例４と同様であり、半導体の製造プロセス技術により形成された例えばＡＩＳＣ（特定用途向け集積回路）やマイクロコンピュータ等で構成され、半導体圧力センサに形成された拡散配線１０９ならびにこの拡散配線１０９に接続された拡散配線４０２を介して半導体圧力センサと信号処理回路８０１とが電気的に接続されている。
【００７５】
圧力センサの材料や圧力センサの製造プロセスによっては、同基板上に信号処理回路を形成することができない場合がある。これは、その製造プロセスが信号処理回路を構成する素子やその素子を製造する装置を化学的に汚染してしまい、特性劣化を招くためである。したがって，圧力センサを製造する際のプロセスは、信号処理回路を一体化する上で重要なものとなる。
【００７６】
そこで、上記実施例８の半導体圧力センサでは、従来のように陽極接合や、シリコン−ガラス接合等の製造プロセスを用いず、絶縁膜によりエッチング用開口部２０５を閉塞する構成、プロセスを採用することで、製造時に汚染のない材料の絶縁膜を用いた閉塞プロセスを採用する場合には、圧力センサを製造すると同じプロセス工程で製造することが可能となる。一方、汚染のおそれがある材料の絶縁膜を用いたプロセスを採用する場合には、信号処理回路を形成した後に閉塞プロセスを実行することで、同一基板上で圧力センサと信号処理回路とを製造することが可能となり、圧力センサと信号処理回路との同一基板上での一体化に対する相性が良好となる。
【００７７】
また、半導体圧力センサと信号処理回路とをそれぞれ別々の基板に形成して接続する場合に比べて、格段に構成を小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体圧力センサの構成を示す図である。
【図２−１】本発明の実施例１に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図２−２】本発明の実施例１に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図２−３】本発明の実施例１に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図２−４】本発明の実施例１に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図２−５】本発明の実施例１に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図２−６】本発明の実施例１に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図３】本発明の実施例１における開口部が封止される過程を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係る半導体圧力センサの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例３に係る半導体圧力センサの構成を示す図である。
【図６−１】本発明の実施例３に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図６−２】本発明の実施例３に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図７】本発明の実施例３における開口部が封止される過程を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施例４に係る半導体圧力センサの構成を示す図である。
【図９】本発明の実施例５に係る半導体圧力センサの構成を示す図である。
【図１０−１】本発明の実施例５に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図１０−２】本発明の実施例５に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図１０−３】本発明の実施例５に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図１１】本発明の実施例６に係る半導体圧力センサの構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施例７に係る半導体圧力センサの構成を示す図である。
【図１３−１】本発明の実施例７に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図１３−２】本発明の実施例７に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図１３−３】本発明の実施例７に係る半導体圧力センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図１４】本発明の実施例８に係る半導体圧力センサの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０１…基板
１０２…基体
１０３…絶縁層
１０４…活性層
１０５，９０１…チャンバー部
１０６，５０１…封止部
１０７…ダイヤフラム部
１０８…ピエゾ抵抗素子
１０９，４０２，８０２…拡散配線
１１０…電極パッド部
１１１…パッシベーション膜
１１２…フィールド酸化膜
２０１，２０４，２０７，５０３，１００１，１００２，１３０１，１３０２…レジスト膜
２０２…開口部
２０３、２０６…酸化膜
２０５…エッチング用開口部
４０１，８０１…信号処理回路
５０２…絶縁膜
【図１】
2010133755.tif 000003
【図２−１】
2010133755.tif 000004
【図２−２】
2010133755.tif 000005
【図２−３】
2010133755.tif 000006
【図２−４】
2010133755.tif 000007
【図２−５】
2010133755.tif 000008
【図２−６】
2010133755.tif 000009
【図３】
2010133755.tif 000010
【図４】
2010133755.tif 000011
【図５】
2010133755.tif 000012
【図６−１】
2010133755.tif 000013
【図６−２】
2010133755.tif 000014
【図７】
2010133755.tif 000015
【図８】
2010133755.tif 000016
【図９】
2010133755.tif 000017
【図１０−１】
2010133755.tif 000018
【図１０−２】
2010133755.tif 000019
【図１０−３】
2010133755.tif 000020
【図１１】
2010133755.tif 000021
【図１２】
2010133755.tif 000022
【図１３−１】
2010133755.tif 000023
【図１３−２】
2010133755.tif 000024
【図１３−３】
2010133755.tif 000025
【図１４】
2010133755.tif 000026