(57)【要約】  センサ感度を向上させ、耐圧特性及び温度特性に優れた半導体圧力センサを得る。  シリコン基板の表裏面の一方に設けたキャビティによってダイヤフラムを形成し、ダイヤフラムエッジに複数のピエゾ抵抗を配置した半導体圧力センサであって、シリコン基板のダイヤフラム側の表面全体を覆う保護膜に、ダイヤフラムの平面形状よりも大きい面積であって、その全エッジを平面的に見てダイヤフラムエッジよりも外側に位置させた凹部を形成した。ダイヤフラム上に位置する保護膜はＳｉＯ2のみで構成するのがよい。
2010055734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板の表裏面の一方に設けたキャビティによってダイヤフラムを形成し、ダイヤフラムエッジに複数のピエゾ抵抗を配置した半導体圧力センサであって、
前記シリコン基板のダイヤフラム側の表面全体を覆う保護膜を有し、
この保護膜に、前記ダイヤフラムの平面形状より大面積であって、かつその全エッジが前記ダイヤフラムエッジの平面エッジより平面的に見て外側に位置する凹部を形成したことを特徴とする半導体圧力センサ。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の半導体圧力センサにおいて、前記凹部のエッジは、平面的に見て前記複数のピエゾ抵抗より外側に位置している半導体圧力センサ。
【請求項３】
請求の範囲第１項または第２項に記載の半導体圧力センサにおいて、前記凹部の平面形状は、前記ダイヤフラムの平面形状と相似形である半導体圧力センサ。
【請求項４】
請求の範囲第１項または第２項に記載の半導体圧力センサにおいて、前記凹部は、前記シリコン基板に形成されたピエゾ抵抗用のボンディングパッドに重複する位置を除いて形成されている半導体圧力センサ。
【請求項５】
請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか一項に記載の半導体圧力センサにおいて、前記ダイヤフラム上に位置する保護膜がＳｉＯ2からなる半導体圧力センサ。
【請求項６】
請求の範囲第５項に記載の半導体圧力センサにおいて、前記保護膜は、前記ピエゾ抵抗を覆うＳｉＯ2膜と、該ＳｉＯ2膜上に配置した前記ピエゾ抵抗の回路配線部を覆うＳｉＮ膜とを有しており、前記ＳｉＯ2膜を露出させる深さで前記凹部を形成した半導体圧力センサ。
【請求項７】
請求の範囲第５項に記載の半導体圧力センサにおいて、前記保護膜は、前記ピエゾ抵抗を覆う第１のＳｉＯ2膜と、該第１のＳｉＯ2膜上に配置した前記ピエゾ抵抗の回路配線部を覆う第２のＳｉＯ2膜と、該第２のＳｉＯ2膜を覆うＳｉＮ膜とを有しており、前記第２のＳｉＯ2膜を露出させる深さで前記凹部を形成した半導体圧力センサ。
【請求項８】
請求の範囲第５項に記載の半導体圧力センサにおいて、前記保護膜は、前記ピエゾ抵抗を覆う第１のＳｉＯ2膜と、該第１のＳｉＯ2膜上に配置した前記ピエゾ抵抗の回路配線部を覆う第２のＳｉＯ2膜とを有しており、この第２のＳｉＯ2膜に前記凹部を形成した半導体圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気圧等の圧力を測定する半導体圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のタイヤ空気圧などを測定する半導体圧力センサとして、ダイヤフラム型の半導体圧力センサが知られている。このダイヤフラム型は一般に、圧力検出用のダイヤフラム及びキャビティを表裏面に形成した半導体基板と、キャビティを閉じるようにして該半導体基板に接合したベース基板とを備え、キャビティが半導体基板の表面を垂直に削って形成された断面矩形状をなしている。ダイヤフラムの各辺上には複数のピエゾ抵抗（圧力感応抵抗）が配置されており、この複数のピエゾ抵抗からなるブリッジ回路の中点電位が圧力測定電圧として出力される。例えば、半導体基板のダイヤフラム側から圧力が加えられると、ダイヤフラムが歪み、この歪み度合に応じてピエゾ抵抗の抵抗値が変化し、ブリッジ回路の中点電位が変化することから、中点電位変化に基づいて圧力を測定できる。【０００３】
このような半導体圧力センサでは、半導体基板のダイヤフラム側の面がピエゾ抵抗への回路配線部や電極パッド等を含む回路面となり、この回路面を絶縁保護する保護膜のダイヤフラム上の厚みを小さくすることで素子感度を調整できることが知られている。特許文献１には、保護膜としての表面酸化膜７の厚みをゲージ抵抗５上で小さくした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５６５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、保護膜の厚みを調整しようとして保護膜全体をミリングやエッチング等により全面的に削ると、耐圧特性及び温度特性が劣化してしまうことが判明した。また、保護膜が全面的に削られると、回路面に形成した電極パッドが削られて薄くなることから接続不良が生じたり、電極パッド周囲の保護膜が薄くなりすぎて信頼性が低下したりするおそれもある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、耐圧特性及び温度特性に優れ、センサ感度を向上可能な半導体圧力センサを得ることを目的とする。【０００７】
本発明は、保護膜のダイヤフラム上の厚みを小さくする凹部を該保護膜に設け、平面的に見てこの凹部による段差（凹部エッジ）をダイヤフラムエッジより外側に、より望ましくはピエゾ抵抗より外側に位置させれば、センサ感度の向上が図れるだけでなく、均一膜厚の保護膜を備える場合よりも耐圧及び温度特性が向上することを見出して、完成されたものである。【０００８】
すなわち、本発明は、シリコン基板の表裏面の一方に設けたキャビティによってダイヤフラムを形成し、ダイヤフラムエッジに複数のピエゾ抵抗を配置した半導体圧力センサであって、シリコン基板のダイヤフラム側の表面全体を覆う保護膜を有し、この保護膜に、ダイヤフラムの平面形状より大面積であって、かつその全エッジがダイヤフラムエッジの平面エッジより平面的に見て外側に位置する凹部を形成したことを特徴としている。【０００９】
上記凹部のエッジは、より望ましくは、平面的に見て複数のピエゾ抵抗より外側に位置させるのがよい。【００１０】
凹部の平面形状は、ダイヤフラムの平面形状と相似形とすることができる。あるいは、シリコン基板に形成されたピエゾ抵抗用のボンディングパッドに重複する位置を除いて形成されていてもよい。【００１１】
また本発明は、保護膜のダイヤフラム上の厚みを小さくする凹部を該保護膜に設ける構造の半導体圧力センサにおいて、ダイヤフラム上に残す保護膜がＳｉＯ2で構成されていればセンサ感度が飛躍的に向上することを見出した。【００１２】
ダイヤフラム上に残す保護膜をＳｉＯ2とするには、具体的には、保護膜を、例えばピエゾ抵抗を覆うＳｉＯ2膜と、該ＳｉＯ2膜上に配置したピエゾ抵抗の回路配線部を覆うＳｉＮ膜とにより形成し、ＳｉＮ膜を除去しＳｉＯ2膜を露出させる深さで凹部を形成することができる。別の態様では、ピエゾ抵抗を覆う第１のＳｉＯ2膜と、該第１のＳｉＯ2膜上に配置したピエゾ抵抗の回路配線部を覆う第２のＳｉＯ2膜と、該第２のＳｉＯ2膜を覆うＳｉＮ膜とにより保護膜を形成し、ＳｉＮ膜を除去し第２のＳｉＯ2膜を露出させる深さで凹部を形成することもできる。さらに別の態様では、ピエゾ抵抗を覆う第１のＳｉＯ2膜と、該第１のＳｉＯ2膜上に配置したピエゾ抵抗の回路配線部を覆う第２のＳｉＯ2膜とにより保護膜を形成し、この第２のＳｉＯ2膜に凹部を形成する態様も可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体圧力センサによれば、保護膜に形成した凹部によってダイヤフラム上の保護膜の厚みが小さくなり、また、該凹部によって生じる段差が平面的に見て少なくともダイヤフラムエッジの外側に位置するので、センサ感度が向上するだけでなく、優れた耐圧特性及び温度特性が得られる。また本発明の半導体圧力センサは、ダイヤフラム上の保護膜をＳｉＯ2から構成することにより、ダイヤフラム上の保護膜がＳｉＮを含む場合よりも大幅にセンサ感度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用した半導体圧力センサの実施形態の要部を示す平面図である。
【図２】同実施形態の主要部を図１の切断線II−IIに沿って示す断面図である。
【図３】ダイヤフラムエッジから凹部エッジまでの距離を異ならせて凹部を形成した複数の半導体圧力センサの耐圧特性を示すグラフである。
【図４】ダイヤフラムエッジから凹部エッジまでの距離を異ならせて凹部を形成した複数の半導体圧力センサの温度特性を示すグラフである。
【図５】凹部の変形例を示す平面図である。
【図６】第２実施形態による半導体圧力センサの主要部を示す断面図である。
【図７】半導体圧力センサの感度変化量とダイヤフラム上の保護膜のミリング量の関係を示すグラフである。
【図８】第３実施形態による半導体圧力センサの主要部を示す断面図である。
【図９】第４実施形態による半導体圧力センサの主要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１及び図２は、本発明を適用した半導体圧力センサ１の主要部を示す平面図及び断面図である。半導体圧力センサ１は、ダイヤフラム型の絶対圧センサであって、圧力検出用のダイヤフラム２１とキャビティ２０を表裏面に有する半導体基板１０と、この半導体基板１０のキャビティ２０側の面に、該キャビティ２０内を真空状態で密閉するようにして接合されたベース基板３１とを備えている。
【００１６】
半導体基板１０は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）１３を介して第１シリコン基板１１と第２シリコン基板１２を貼り合わせてなるＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレータ）基板である。第１シリコン基板１１の回路面（図１の上面）には、ブリッジ回路を構成する複数のピエゾ抵抗２２が埋設形成されている。複数のピエゾ抵抗２２の周囲はシリコン酸化膜（不図示）で埋められており、該シリコン酸化膜上に、各ピエゾ抵抗２２に接続する回路配線部２３及びボンディングパッド２４が形成されている。この回路面は、シリコンナイトライドＳｉ3Ｎ4などからなるパッシベーション膜１５（保護膜）で全面的に覆われ、該パッシベーション膜１５を介してピエゾ抵抗２２、回路配線部２３及び第１シリコン基板１１の絶縁性が確保されている。ボンディングパッド２４は、パッシベーション膜１５から露出している。
【００１７】
この半導体基板１０には、第２シリコン基板１２とシリコン酸化膜１３の一部を第２シリコン基板１２側から除去することによってキャビティ（凹部）２０が形成され、このキャビティ２０の上面を構成するシリコン酸化膜１３及び第１シリコン基板１１によってダイヤフラム２１が形成されている。
【００１８】
本実施形態のダイヤフラム２１は平面視矩形（正方形）であり、その矩形の輪郭をダイヤフラムエッジ２１ａとして図１に破線で示した。本明細書において、ダイヤフラムエッジ２１ａは、キャビティ２０の輪郭を示すキャビティエッジと実質的に同意である。ピエゾ抵抗２２は、ダイヤフラムエッジ２１ａの各辺にかかるように形成されており、全体がキャビティ２０の上方に位置してある。ダイヤフラム２１（ダイヤフラムエッジ２１ａ）の外周領域は、圧力変化によって変形しない固定領域２５になっている。
【００１９】
ダイヤフラム２１が外面に付加される圧力に応じて歪むと、その歪みに応じてピエゾ抵抗２２の抵抗値が変化し、このピエゾ抵抗２２によって構成されたブリッジ回路の中点電位が変化する。このようにピエゾ抵抗２２の抵抗値の変化によって変動する中点電位が、センサ出力として公知の測定装置に出力される。
【００２０】
上記構成の半導体圧力センサ１において、パッシベーション膜１５には、ダイヤフラム２１上のパッシベーション膜１５の厚みを小さくする凹部４１が形成されている。パッシベーション膜１５のダイヤフラム２１上の厚みを小さくすることで、ピエゾ抵抗２２の感度を高めることができる。図１において、凹部４１はハッチングを付して示した。この凹部４１の平面形状は、ダイヤフラム２１と相似形で該ダイヤフラム２１よりも大面積の正方形であって、そのエッジ（内周面）４１ａのすべてが平面的に見てピエゾ抵抗２２よりもさらに外側に位置する寸法である。すなわち、凹部エッジ４１ａは、ダイヤフラムエッジ２１ａ及びピエゾ抵抗２２よりも外側に位置し、パッシベーション膜１５は、その断面においてダイヤフラムエッジ２１ａよりも外側で段差を有する形状となっている。
【００２１】
凹部４１は、パッシベーション膜１５に、凹部４１となる部分を囲むようにその外周部分をマスキングしてミリングまたはエッチングすることにより形成できる。
【００２２】
本実施形態は、ダイヤフラムエッジ２１ａの各辺を７００μｍとし、凹部４１の各辺を７４０μｍとしたもので、ダイヤフラムエッジ２１ａから凹部エッジ４１ａまでの距離は２０μｍである。また、パッシベーション膜１５の厚さは、例えば、凹部４１では０．３〜１．１μｍ、固定領域２５では０．７〜１．５μｍである。
【００２３】
図３は、ダイヤフラムエッジ２１ａから凹部エッジ４１ａまでの距離を異ならせて凹部４１を形成した複数の半導体圧力センサについて、それぞれの耐圧を測定した結果を示している。測定に用いた半導体圧力センサは、ダイヤフラムエッジ２１ａの各辺が７００μｍである。
【００２４】
図３において、プロット◆は凹部深さ０．０ｍｍ（凹部なし）、プロット■は凹部深さ０．１μｍ、プロット▲は凹部深さ０．３μｍを示している。また図３において、ダイヤフラムエッジ２１ａからの距離［μｍ］は、ダイヤフラム内側を正、ダイヤフラム外側を負で示した。ピエゾ抵抗２２の端部位置はダイヤフラムエッジ２１ａからの距離０μｍである。図３の右端のプロットは凹部加工前の状態を示し、図３の左端のプロットはパッシベーション膜１５の全面を均等に削った状態を示している。
【００２５】
図３から明らかなように、凹部エッジ４１ａをダイヤフラムエッジ２１ａより外側に位置させると、その耐圧は７．０ＭＰａを超え、外側に位置するほど、凹部加工前の状態及び凹部エッジ４１ａをダイヤフラムエッジ２１ａの内側に位置させた場合よりも高くなる。凹部加工前の耐圧は６．２〜６．４ＭＰａであるから、１０％以上も上昇している。この傾向は、凹部深さが０．１μｍの場合も０．３μｍの場合も同様である。また、パッシベーション膜１５の全面が均等に削られた状態でも、ダイヤフラムエッジ２１ａからの距離−２０μｍとした場合と同程度の耐圧が得られている。一方、凹部エッジ４１ａをダイヤフラムエッジ２１ａより内側に位置させると、凹部深さ０．１μｍの場合には凹部加工前と同等の耐圧が得られるが、凹部深さ０．３μｍの場合は凹部加工前よりも耐圧が低くなる。特に、ピエゾ抵抗２２と重複する、キャビティエッジ２１ａからの距離が約０〜＋１５μｍの範囲では耐圧低下が大きい。
【００２６】
凹部エッジ４１ａがダイヤフラムエッジ２１ａより内側に位置していると、凹部エッジ４１ａの段差に応力が集中しやすく、ダイヤフラム２１のたわみ応力に耐え切れず破壊されてしまうおそれがある。これに対し、本実施形態のように凹部エッジ４１ａがダイヤフラムエッジ２１ａより外側に位置していると、ダイヤフラム２１のたわみ応力の影響が小さくなり、ゆえに耐圧が向上する。
【００２７】
図４は、ダイヤフラムエッジ２１ａから凹部エッジ４１ａまでの距離を異ならせて凹部４１を形成した複数の半導体圧力センサについて、それぞれの温度特性を測定した結果を示している。この測定は、温度を−１０、２５、７０℃と変化させて、高圧状態での出力値Ｈ-10℃、Ｈ25℃、Ｈ70℃と、低圧状態での出力値Ｌ-10℃、Ｌ25℃、Ｌ70℃を取得したものである。図４は高圧状態でのグラフであり、横軸を温度とし、縦軸を各温度での出力値と２５℃での出力値の差分をスパン電圧（Ｈ25℃−Ｌ25℃）で割算したオフセット温度特性［％ＦＳ］をプロットしたものである。測定に用いた半導体圧力センサは、ダイヤフラムエッジ２１ａの各辺が７００μｍである。
【００２８】
図４において、プロット▲は、凹部エッジ４１ａをダイヤフラムエッジ２１ａから外側１０μｍに位置させた実施例（凹部４１の各辺７２０μｍ）を示している。プロット◆は凹部加工前の状態である第１比較例（パッシベーション膜１．２μｍ）、プロット■はパッシベーション膜１５の全面を均等に削った第２比較例（パッシベーション膜０．９μｍ）、プロット×は凹部エッジ４１ａをダイヤフラムエッジ２１ａと一致させた第３比較例（凹部４１の各辺７００μｍ）をそれぞれ示している。また、プロット◇は凹部エッジ４１ａをダイヤフラムエッジ２１ａから内側に２０μｍ位置させた第４比較例（凹部４１の各辺６６０μｍ）、プロット□は凹部エッジ４１ａをダイヤフラムエッジ２１ａから内側に５０μｍ位置させた第５比較例（凹部４１の各辺６００μｍ）、プロット△は凹部エッジ４１ａをダイヤフラムエッジ２１ａから内側に８０μｍ位置させた第６比較例（凹部４１の各辺５４０μｍ）を示している。凹部深さは一定（０．３μｍ）である。
【００２９】
図４を見ると、パッシベーション膜１５の全面を均等に削った場合（第２比較例；プロット■）、凹部エッジ４１ａをダイヤフラムエッジ２１ａより外側に位置させた場合（実施例；プロット▲）及びダイヤフラムエッジ２１ａと一致させた場合（第３比較例；プロット×）は、凹部加工前の状態（第1比較例；プロット◆）と同様なオフセット温度特性を有している。つまり、オフセット温度特性の変化がない。これに対し、凹部エッジ４１ａをダイヤフラムエッジ２１ａより２０μｍ以上内側に位置させた場合（第４〜６比較例；プロット◇□△）は、凹部加工前の状態（第1比較例；プロット◆）に比べて対称性が崩れ、オフセット温度特性が変化している。凹部４１がダイヤフラムエッジ２１ａからより大きく内側に位置するほど、オフセット温度特性の変動が大きく、その傾きもばらついている。
【００３０】
以上のように図３と図４によれば、パッシベーション膜１５に形成した凹部４１（凹部エッジ４１ａ）がダイヤフラムエッジ２１ａより外側に位置することで、優れた耐圧特性及び温度特性を得られることが明らかである。
【００３１】
なお、パッシベーション膜１５の全面を均等に削った場合は、上述のように耐圧特性及び温度特性は良好であるが、ボンディングパッド２４やその周辺が削られて導通不良や信頼性低下のおそれがあるため、好ましくない。
【００３２】
本実施形態では、凹部４１の平面形状をダイヤフラム２１と相似形としたが、図５に示されるように、ボンディングパッド２４を除いて形成されるようにしてもよい。また凹部４１の平面形状は、実施例に限定されない。例えば、凹部４１の形状は、第１シリコン基板１１の結晶方位より２度程度ずらすことで、結晶方位に沿った亀裂の進行を抑制できる。
【００３３】
また本実施形態では、凹部エッジ４１ａと凹部底面４１ｂ、凹部エッジ４１ａとダイヤフラム２１の表面は角を成しているが、丸みをつけるか、凹部エッジ４１ａを斜面にしてもよい。凹部底面４１ｂは平坦としてあるが、中央に向かって徐々に深くなる、つまりダイヤフラム２１の中心に向かってパッシベーション膜１５が徐々に薄くなるように形成してもよい。
【００３４】
次に、図６〜図９を参照し、シリコン基板の回路面を覆う保護膜に凹部を形成することによって、ダイヤフラム上にＳｉＯ2からなる保護膜のみを残した第２〜第４実施形態について説明する。
【００３５】
図６は、第２実施形態による半導体圧力センサの主要部を図１のII−II線に対応する断面で示す断面図である。第１シリコン基板１１の回路面には、基板表面全体を覆う保護膜５０が形成されている。保護膜５０は、該回路面に埋設形成された複数のピエゾ抵抗２２を覆うＳｉＯ2膜５１と、このＳｉＯ2膜５１上に配置した回路配線部２３を覆うＳｉＮ膜５２とを有する積層膜である。この保護膜５０には、ダイヤフラム２１上において、ＳｉＮ膜５２を除去してＳｉＯ2膜５１に達する深さの凹部４１が形成されており、該凹部４１にＳｉＯ2膜５１が露出している。この凹部４１の平面形状は、第１の実施形態と同じく、ダイヤフラム２１と相似形で該ダイヤフラム２１よりも大面積の正方形であって、そのエッジ（内周面）４１ａのすべてが平面的に見てピエゾ抵抗２２よりもさらに外側に位置する寸法である。よって、ダイヤフラム２１上にはＳｉＯ2膜５１のみが存在し、ピエゾ抵抗２２よりも外側の回路配線部２３ではＳｉＮ膜５２とＳｉＯ2膜５１がその上下に存在する。この第２実施形態は、上述の第１実施形態においてダイヤフラム２１上のパッシベーション膜１５をすべて削って凹部４１を形成したものであり、ＳｉＯ2膜５１が図１では不図示のシリコン酸化膜に、ＳｉＮ膜５２がパッシベーション膜１５にそれぞれ相当している。具体的に、ダイヤフラム２１上のＳｉＯ2膜５１の厚さは１００〜３５０ｎｍ程度、回路配線部２３側において、ＳｉＯ2膜５１の厚さは４００ｎｍ程度、ＳｉＮ膜５２の厚さは７００〜１５００ｎｍ程度である。
【００３６】
図７は、保護膜５０のミリング量［ｎｍ］とセンサ感度変化量［ｍＶ］の関係を測定した結果を示している。この測定は、上述の第２実施形態の半導体圧力センサにおいて約４００ｎｍのＳｉＯ2膜５１と約８００ｎｍのＳｉＮ膜５２を成膜し、所定のミリング量で凹部４１を形成したときの感度変化量を測定したものである。ミリング量が約８００ｎｍに達するまでは凹部４１にＳｉＮ膜５２が露出し（ダイヤフラム２１上にＳｉＯ2膜５１とＳｉＮ膜５２が存在し）、約８００ｎｍを超えると凹部４１にＳｉＯ2膜５１が露出する（ダイヤフラム２１上にＳｉＯ2膜５１のみが存在する）こととなる。
【００３７】
周知のように、ミリング量が大きくなるほど、ダイヤフラム２１上の保護膜５０は薄くなり、センサ感度が向上する。図７を参照すると、凹部４１にＳｉＮ膜５２が露出している状態では、ミリング量と感度変化量が比例関係をとっている。しかし、ミリング量が約８００ｎｍを超えて凹部４１にＳｉＯ2膜５１が露出すると、図７の直線で示される比例関係を外れて、センサ感度が大幅に高くなった。ダイヤフラム２１上の保護膜をＳｉＯ2のみで構成することで、ＳｉＮ膜を残した状態で保護膜の厚さを薄くする場合よりも、飛躍的に感度が向上することが明らかである。
【００３８】
図８は、第３実施形態による半導体圧力センサの主要部を図１のII−II線に対応する断面で示す断面図である。この第３実施形態では、保護膜６０を、第１シリコン基板１１の回路面に埋設形成された複数のピエゾ抵抗２２を覆う第１のＳｉＯ2膜６１と、この第１のＳｉＯ2膜６１上に配置した回路配線部２３を覆う第２のＳｉＯ2膜６２と、この第２のＳｉＯ2膜６２を覆うＳｉＮ膜６３とにより形成し、ＳｉＮ膜６３を除去し第２のＳｉＯ2膜６２を露出させる深さで凹部４１を形成した。この凹部４１の平面形状は、第１、第２の実施形態と同じく、ダイヤフラム２１と相似形で該ダイヤフラム２１よりも大面積の正方形であって、そのエッジ（内周面）４１ａのすべてが平面的に見てピエゾ抵抗２２よりもさらに外側に位置する寸法である。よって、ダイヤフラム２１上には第１のＳｉＯ2膜６１と第２のＳｉＯ2膜６２が存在し、ピエゾ抵抗２２よりも外側の回路配線部２３ではＳｉＮ膜６３及び第２のＳｉＯ2膜６２と第１のＳｉＯ2膜６１とがその上下に存在する。回路配線部２３を覆う保護膜を第２のＳｉＯ2膜６２とＳｉＮ膜６３で形成することで、ＳｉＮ膜６３を除去する（ダイヤフラム２１上の保護膜をＳｉＯ2のみとする）のに必要なミリング量が減り、製造容易となる。この実施形態においても、ダイヤフラム２１上の保護膜はＳｉＯ2のみで構成されるので、第２実施形態と同様に、ダイヤフラム２１上の保護膜にＳｉＮを含む場合よりもセンサ感度を大幅に向上させることができる。具体的に、ダイヤフラム２１上の保護膜６０の厚さは４００〜１３００ｎｍ程度、回路配線部２３側において、第１のＳｉＯ2膜６１の厚さは４００ｎｍ程度、第２のＳｉＯ2膜６２の厚さは５０〜１４００ｎｍ程度、ＳｉＮ膜６３の厚さは１００〜１４５０ｎｍ程度である。この第３実施形態では、第２実施形態と同様に、ピエゾ抵抗２２を覆う第１のＳｉＯ2膜６１を露出させる深さで凹部４１を形成してもよい。
【００３９】
図９は、第４実施形態による半導体圧力センサの主要部を図１のII−II線に対応する断面で示す断面図である。この第４実施形態では、保護膜７０を、第１シリコン基板１１の回路面に埋設形成された複数のピエゾ抵抗２２を覆う第１のＳｉＯ2膜７１と、この第１のＳｉＯ2膜７１上に配置した回路配線部２３を覆う第２のＳｉＯ2膜７２とにより形成し、この第２のＳｉＯ2膜７２を削って凹部４１を形成した。この凹部４１の平面形状は、第１ないし第３の実施形態と同じく、ダイヤフラム２１と相似形で該ダイヤフラム２１よりも大面積の正方形であって、そのエッジ（内周面）４１ａのすべてが平面的に見てピエゾ抵抗２２よりもさらに外側に位置する寸法である。このように保護膜７０をＳｉＯ2のみで構成すれば、第２実施形態と同様に、ダイヤフラム２１上の保護膜にＳｉＮを含む場合よりもセンサ感度を大幅に向上させることができる。また、少ないミリング量で凹部４１を形成でき、製造工程が容易になる。具体的に、ダイヤフラム２１上の保護膜７０の厚さは４００〜１４５０ｎｍ程度、回路配線部２３側において、第１のＳｉＯ2膜７１の厚さは４００ｎｍ程度、第２のＳｉＯ2膜７２の厚さは７００〜１５００ｎｍ程度である。この第４実施形態では、第２実施形態と同様に、ピエゾ抵抗２２を覆う第１のＳｉＯ2膜７１を露出させる深さで凹部５１を形成してもよい。
【００４０】
以上では、キャビティ２０を真空とした絶対圧センサに本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明は、ベース基板３１に圧力導入口を形成して、キャビティ２０を外部と連通させた差圧またはゲージ圧センサにも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本願発明は、車載用の半導体圧力センサに適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０    半導体基板（ＳＯＩ基板）
１１    第１シリコン基板（他方のシリコン基板）
１２    シリコン酸化膜（酸化膜）
１３    第２シリコン基板（一方のシリコン基板）
１５    パッシベーション膜（保護膜）
２０    キャビティ
２１    ダイヤフラム
２１ａ  ダイヤフラムエッジ
２２    ピエゾ抵抗
２３    回路配線部
２４    ボンディングパッド
３１    ベース基板
４１  凹部
４１ａ  凹部エッジ
４１ｂ  凹部底面
５０    保護膜
５１    ＳｉＯ2膜
５２    ＳｉＮ膜
６０    保護膜
６１    第１のＳｉＯ2膜
６２    第２のＳｉＯ2膜
６３    ＳｉＮ膜
７０    保護膜
７１    第１のＳｉＯ2膜
７２    第２のＳｉＯ2膜
【図１】
2010055734.tif 000003
【図２】
2010055734.tif 000004
【図３】
2010055734.tif 000005
【図４】
2010055734.tif 000006
【図５】
2010055734.tif 000007
【図６】
2010055734.tif 000008
【図７】
2010055734.tif 000009
【図８】
2010055734.tif 000010
【図９】
2010055734.tif 000011
【国際調査報告】
2010055734.tif 000012
2010055734.tif 000013
2010055734.tif 000014
2010055734.tif 000015