(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ装置を製造する方法であって、
キャビティを有する第１基板構造を形成すること、
第２基板構造の材料層から検知素子を形成すること、
前記検知素子が、前記第１基板構造と前記第２基板構造との間に配置され、かつ前記キャビティに合わせて配置されるように、前記第２基板構造を前記第１基板構造に結合すること、
前記検知素子に合わせて前記第２基板構造において基準素子を形成することであって、前記基準素子は前記第２基板構造を貫通する複数の開口を含む、前記基準素子を形成すること
を含み、前記検知素子は、前記キャビティ及び前記複数の開口からなる組のうちの１つを介して、前記ＭＥＭＳセンサ装置の外部の環境に露出されており、前記環境からの圧力刺激に応答して、前記基準素子と前記検知素子との間の静電容量が変化するように前記基準素子に対して可動である、方法。
【請求項２】
前記検知素子を形成することは、ウェハ基板の表面に犠牲層を堆積し、前記材料層を前記犠牲層上に堆積することを含み、
前記方法は、前記結合することの後に、前記基準素子において、前記複数の開口を介して前記基準素子と前記検知素子との間の犠牲層を除去することを更に含み、前記除去することにより、前記基準素子と前記検知素子との間に空隙が形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記検知素子を形成することは、
前記基準素子の第２の厚さよりも小さい第１の厚さを有する検知素子を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記検知素子の第１の厚さは、前記基準素子の第２の厚さの１５％よりも小さい、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１基板構造を形成することにおいて、前記第１基板構造の厚さより小さい深さを
有するキャビティが形成され、前記検知素子は前記複数の開口を介して前記環境に露出される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記結合することは、キャビティ圧力が大気圧よりも小さくなるように、前記キャビティのキャビティ圧力を制御することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記材料層は前記第２基板構造の第１側面上に堆積され、前記方法が、
前記第２基板構造の第２側面にキャップを取り付けて、前記基準素子が配置されるチャンバを形成すること、
前記キャップを貫通するポートを提供して、前記検知素子が前記ポートを介して前記環境に露出されるようにすること
を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１基板構造を形成することにおいて、前記第１基板構造の厚みを貫通するキャビティが形成され、前記検知素子は、前記キャビティを介して前記環境に露出される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記材料層は前記第２基板構造の第１側面上に堆積され、前記方法が、前記第２基板構造の第２側面にキャップを取り付けて、前記基準素子が配置される密閉されたチャンバを形成することを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＭＥＭＳセンサ装置は圧力センサであり、前記検知素子は、前記環境からの圧力刺激に応答して、前記基準素子に対して可動なダイアフラムであり、前記検知素子を形成することは、
前記ダイアフラムを多結晶シリコンから形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ装置であって、
第１基板構造であって、該第１基板構造内に形成されたキャビティを有する前記第１基板構造と、
第２基板構造であって、該第２基板構造は、第２基板構造内に形成された基準素子を有し、前記基準素子が前記第２基板構造を貫通する複数の開口を含む、前記第２基板構造と、
前記第１基板構造と前記第２基板構造との間に配置され、かつ前記基準素子と合わせて配置された検知素子であって、該検知素子は、前記第２基板構造に形成され、該検知素子は、前記基準素子から離間して配置されて、前記検知素子と前記基準素子との間に空隙を形成し、該検知素子は、前記キャビティ及び前記複数の開口からなる組のうちの１つを介して前記ＭＥＭＳセンサ装置の外部の環境に露出されており、該検知素子は、前記環境からの圧力刺激に応答して、前記基準素子と前記検知素子との間の静電容量が変化するように前記基準素子に対して可動である、前記検知素子と
を備える、ＭＥＭＳセンサ装置。
【請求項１２】
前記検知素子が前記基準素子の第２の厚さより小さい第１の厚さを示す、請求項１１に記載のＭＥＭＳセンサ装置。
【請求項１３】
前記第１の厚さは、前記基準素子の第２の厚さの１５％よりも小さい、請求項１２に記載のＭＥＭＳセンサ装置。
【請求項１４】
前記キャビティが前記第１基板構造の厚さよりも小さい深さを有し、前記検知素子は前記複数の開口を介して前記環境に露出される、請求項１１に記載のＭＥＭＳセンサ装置。
【請求項１５】
前記基準素子が配置されるチャンバを形成するように前記第２基板構造の第２側面に取り付けられたキャップを更に備え、前記キャップは、前記検知素子がポートを介して前記環境に露出されるように、前記キャップを貫通するポートを含む、請求項１４に記載のＭＥＭＳセンサ装置。
【請求項１６】
前記キャビティが前記第１基板構造の厚みを貫通し、前記検知素子は、前記キャビティを介して前記環境に露出され、前記ＭＥＭＳセンサ装置は、前記基準素子が配置される、密封されたチャンバを形成するように、前記第２基板構造の第２側面に取り付けられたキャップを更に備える、請求項１１に記載のＭＥＭＳセンサ装置。
【請求項１７】
前記検知素子及び前記基準素子が、容量型圧力センサを形成する、請求項１１に記載のＭＥＭＳセンサ装置。
【請求項１８】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ装置を製造する方法であって、
キャビティを含む第１基板構造を形成すること、
第２基板構造の第１側面上の材料層から検知素子を形成することであって、ウェハ基板上に犠牲層を堆積し、前記犠牲層上に前記材料層を堆積することを含む、前記検知素子を形成すること、
前記検知素子が、前記第１基板構造と前記第２基板構造との間に配置され、かつ前記キャビティに合わせて配置されるように、前記第２基板構造を前記第１基板構造に結合すること、
前記検知素子にあわせて、前記第２基板構造に基準素子を形成することであって、前記基準素子が前記第２基板構造を貫通する複数の開口を含む、前記基準素子を形成すること、
前記結合することの後に、前記基準素子における前記複数の開口を介して前記基準素子と前記検知素子との間の前記犠牲層を除去することであって、前記除去することにより、前記基準素子と前記検知素子との間に空隙が形成される、前記除去すること、
前記第２基板構造の第２側面にキャップを取り付けて、前記基準素子が配置されるチャンバを形成すること
を含み、前記検知素子は、前記キャビティ及び前記複数の開口のうちの１つを介して前記ＭＥＭＳセンサ装置の外部の環境に露出され、前記環境からの圧力刺激に応答して、前記基準素子と前記検知素子との間の静電容量が変化するように前記基準素子に対して可動である、方法。
【請求項１９】
前記基板構造を形成することにおいて、前記第１基板構造の厚さよりも小さい深さを有するキャビティが形成され、
前記検知素子がポートを介して前記環境に露出されるように、前記キャップを貫通するポートが提供される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１基板構造を形成することにより、前記第１基板構造の厚みを貫通するキャビティが形成され、前記検知素子は、前記キャビティを介して前記環境に露出され、
前記キャップを取り付けることにより、前記キャップによって閉じられた密閉されたチャンバ、及び前記基準素子が配置される前記検知素子が形成される、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ装置に関する。特に、本発明は、ＭＥＭＳ圧力センサ装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置は、組み込まれた機械部品を有する半導体装置である。ＭＥＭＳ装置は、自動車エアバッグシステム、自動車の制御用途、ナビゲーション、表示システム、インクジェット・カートリッジ、等のような製品に使用される。容量性センサＭＥＭＳ装置は、低温度感度を有し、小型であり、安価大量生産に適しているため、容量性センサＭＥＭＳ装置の構造は小型装置の動作に対して非常に望ましい。このようなＭＥＭＳ装置の１つは、多くの用途において、制御及び監視するための、典型的には気体または液体の、圧力を測定する圧力センサである。一つの圧力センサ構成は、ダイアフラム及び圧力キャビティを用いて可変キャパシタを形成し、領域上に印加された圧力によるひずみ（またはたわみ）を検出する。一般な製造技術では、金属、セラミック、及びシリコンダイアフラムのうちの少なくとも一つが使用される。いくつかの従来の作製技術は、望ましくない厚い構造を生じさせ、従って、印加された圧力によるひずみを検出することができる可動ダイアフラムとして十分に機能しない可能性がある。従って、このような構造は望ましくない低い感度を有する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５８０４０８６号明細書
【特許文献２】米国特許第６９３９４７３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／００２２７７７号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋｎｅｓｅ他、「単結晶シリコン膜を用いた容量性圧力センサのための新技術（Ｎｏｖｅｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ）」、ＩＥＥＥ、２００９、ｐｐ．６９７−７００
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】実施形態による、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）圧力センサ装置の一部分の側面図である。
【図２】別の実施形態による、ＭＥＭＳ圧力センサ装置の側断面図である。
【図３】別の実施形態による、図１及び図２のＭＥＭＳ圧力センサ装置のいずれかを作製するための製造工程のフロー図である。
【図４】図１のＭＥＭＳ圧力センサ装置に組み込むための、図３の工程に従って作製された基板構造の側断面図である。
【図５】図１のＭＥＭＳ圧力センサ装置の組み込むための、図３の工程に従って作製された別の基板構造の側断面図である。
【図６】後続の処理段階において互いに結合された、図４及び図５の基板構造の側断面図である。
【図７】後続の処理段階における、図６の構造の側断面図である。
【図８】図２のＭＥＭＳ圧力センサ装置に組み込むための、図３の工程に従って作製された基板構造の側断面図である。
【図９】後続の処理段階において互いに結合された、図５及び図８の基板構造の側断面図である。
【図１０】後続の処理段階における図９の構造の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
ＭＥＭＳ圧力センサ装置の使用が増大及び多様化し続けるにつれて、改良された感度を有する高度なシリコン圧力センサの開発にますます重点が置かれる。また、製造コスト及び複雑さを増大させたり、性能の一部を犠牲にしたりすることなく、改良された感度を有するＭＥＭＳ圧力センサ装置を作製する方法にますます重点が置かれる。このような努力は、自動車、医療、商業、及び消費者製品における既存及び潜在的な大量の応用によって主に促進される。
【０００７】
本発明の実施形態は、ダイアフラム（ｄｉａｐｈｒａｇｍ）及び圧力キャビティを用いて、領域上に印加された圧力によるひずみ（またはたわみ）を検出するための可変キャパシタを形成する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）圧力センサ装置を必要とする。ＭＥＭＳ圧力センサ装置の製造方法は、２つの基板構造の間の介在層として形成されたダイアフラムを有する２つの基板構造のスタック構造を必要とする。一実施形態において、圧力センサが、基板構造の一つに形成された埋め込み圧力キャビティ（または基準キャビティとも称される）を含む。別の実施形態において、密封されたキャビティが、基板構造の１つにキャップウェハを結合して基準キャビティを形成することによって形成される。この製造方法により、耐久性を有し、改良された感度を有するＭＥＭＳ圧力センサ装置が得られ、既存の製造技術を利用して費用効率よく形成可能である。
【０００８】
図１は、実施形態による、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）圧力センサ装置２０の側断面図を示す。以下に記載されるように、図１及び後続の図２及び４〜１０は、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０の異なる素子を識別するために種々のシェーディングまたはハッチングを用いて示されている。構造層内のこれら異なる素子は、堆積、パターニング、エッチング等の現在及び近々のマイクロマシニング技術を用いて形成され得る。
【０００９】
圧力センサ装置２０は、第１基板構造２２と、第１基板構造２２に結合された第２基板構造２４と、第２基板構造２４に取り付けられたキャップ２６とを含む。本明細書で用いられる「第１」及び「第２」の用語は、計数可能な要素内の要素の順番や優先順位を示すものではない。「第１」及び「第２」の用語は、特定の要素を区別して、議論を明確にするために用いられている。
【００１０】
基板構造２２は、第１側面２８及び第２側面３０を含む。キャビティ３２は、第１基板構造２２の第２側面３０から内部に延在する。示された実施形態において、キャビティ３２が、第１基板構造２２の厚さ３５よりも小さい深さ３４を有する。従って、キャビティ３２は、第１基板構造を完全に貫通しない。
【００１１】
基準素子３６は第２基板構造２４に形成され、キャビティ３２に合わせて配置される。基準素子３６が、第２基板構造２４を貫通する複数の開口３８を含む。第２基板構造２４は、第１側面４０及び第２側面４２を更に含む。検知素子４４は、第２基板構造２４の第１側面４０に配置され、基準素子３６に合わせて配置される。従って、第１基板構造２２及び第２基板構造２４がそれぞれに結合された時、検知素子４４は第１基板構造２２及び第２基板構造２４との間に配置され、検知素子４４もキャビティ３２に合わせて配置される。
【００１２】
キャップ２６は第２基板構造２４の第２側面２４に取り付けられて、基準素子３６が配置されるチャンバ４６を形成する。検知素子４４が、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０の外部の環境４８に露出されるように、キャップ２６が、キャップ２６を貫通するポート４７を含む。
【００１３】
ＭＥＭＳセンサ装置２０は、１つまたは複数内部接続用サイト（図示せず）、導電トレース（図示せず）、導電性ビア５０、及び／または、１つまたは複数の外部接続用サイト５２（１つは図中に示される）を追加で含むことができ、これらは、ＭＥＭＳ圧力センサ装置デバイス２０の設計要件に従って、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０の他の部品と同時に形成することができる。
【００１４】
ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０は、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０の外部の環境４８からの、矢印５４で示された圧力刺激を検知するように構成される。検知素子４４（以後は「ダイアフラム４４」と称する）は、キャップ２６を貫通するポート４７を介し、続いて基準素子３６の開口３８を介して外部環境４８に露出される。ダイアフラム４４は、基準素子３６から離間されて、検知素子４４と基準素子３６との間に空隙５６を形成する。ダイアフラム４４は、圧力刺激５４に応答して、第２基板構造２４の平面、例えば第２基板構造２４の第１側面４０、に対して概して垂直な方向５８に移動することが可能である。
【００１５】
圧力センサ装置２０は、ダイアフラム４４及びキャビティ３２内の圧力（典型的に、大気圧より小さい）を用いて、可変キャパシタを形成し、印加された圧力、すなわち、圧力刺激５４によるひずみを検知する。従って、圧力センサ装置２０は、基準素子３６に対するダイアフラム４４の動きとして環境４８からの圧力刺激５４を検出する。圧力刺激５４に応じた基準素子３６とダイアフラム４４との間の静電容量６０の変化は、センス回路（図示せず）によって記録することが可能であり、圧力刺激５４を表す出力信号に変換される。ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０の基準素子３６は、付加的な機能を提供することが可能である。すなわち、ダイアフラム４４の上にある基準素子３６は、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０が過酷な環境条件を受ける時に、ダイアフラム４４に破損を防ぎ、または誤った信号を防ぐために、方向５８におけるダイアフラム４４の動きを制限するオーバトラベル・ストップとして機能することが可能である。
【００１６】
図２は、別の実施形態による、ＭＥＭＳ圧力センサ装置６２の側断面図を示す。圧力センサ装置６２は、第１基板構造６４と、第１基板構造６４に結合された第２基板構造（すなわち、第２基板構造２４）と、第２基板構造２４に取り付けられたキャップ６６とを含む。圧力センサ装置６２の第１基板構造６４は、第１基板構造６４が第１基板構造の厚み３５を完全に貫通するキャビティ６８を有するという点で、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０の第１基板構造２２とは異なる。しかし、同一の第２基板構造２４が、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０及びＭＥＭＳ圧力センサ装置６２の各々に実装されている。従って、圧力センサ装置６２の説明に関連して、第２基板構造２４の完全な説明を繰り返すことは要しない。
【００１７】
圧力センサ装置２０（図１）と同様に、圧力センサ装置６２の基準素子３６は、第１基板構造６４のキャビティ６８に合わせて配置され、ダイアフラム４４は、基準素子３６に合わせて配置されている。キャップ６６が第２基板構造２４の第２側面４２に取り付けられ、基準素子４６が配置されるチャンバ７０を形成する。示された実施形態において、キャップ６６はポートを含まない。むしろ、ダイアフラム４４はキャビティ６８を介して外部環境４８に露出され、チャンバ７０は、真空またはそれに近い基準圧力キャビティとして働く、密封されたキャビティである。従って、ダイアフラム４４及びチャンバ７０が協働で機能して、印加された圧力、すなわち圧力刺激５４によるひずみを検知する可変キャパシタを形成する。
【００１８】
図１及び図２を参照して、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０及び６２の作製方法（以下に述べる）により、基準素子３６の厚さ７４より有意に小さい厚さ７２を有するダイアフラム４４が得られる。幾つかの実施形態において、ダイアフラム４４の厚さ７２は、基準素子３６の厚さ７４の１５％より少なくても良い。より特定な実施形態において、ダイアフラム４４の厚さ７２は約２ミクロンであり、基準素子３６の厚さ７４は約２５ミクロンである。この構成が、基準素子３６に対する圧力刺激５４に応答したダイアフラム４４のたわみを可能にする。
【００１９】
図３は、別の実施形態による、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０及び６２（図１及び２）のいずれかを製造するための作製プロセス７０のフローチャートを示す。作製プロセス７０は、既知の、及び改良されたＭＥＭＳマイクロマシニング技術を実行して、コスト効率よく、改良された圧力検知感度を有するＭＥＭＳ圧力センサ装置２０又は６２を得る。作製プロセス７６は、単一のＭＥＭＳ圧力センサ装置２０の作成に関連して以下に説明される。しかし、当業者は、以下のプロセスが、複数のＭＥＭＳ圧力センサ装置２０、或いはＭＥＭＳ圧力センサ装置６２の、ウェハレベルの同時製造を可能にすることを理解するであろう。個々の装置２０は、従来の方法で分離され、切断され、又はダイシングされて、最終製品へとパッケージング及び集積されることが可能な個別のＭＥＭＳ圧力センサ装置２０が提供される。
【００２０】
ＭＥＭＳセンサ装置作製プロセス７６は、アクティビティ７８で開始される。アクティビティ７８で、第１基板構造２２の形成に関する作製プロセスが実行される。
アクティビティ７８に関連して図４を参照して、図４が、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０（図１）に組み込むために、プロセス７６に従って作製された第１基板構造２２の側断面図を示す。アクティビティ７８で、ウェハ８０に形成されたキャビティの深さがウェハ８０の厚さよりも小さくなるように、例えば、深堀り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチング技術、また他の適したプロセスを用いて、キャビティ３２がシリコンウェハ８０に形成される。種々の図でウェハ８０を表すために、右手上向き方向の広いハッチングパターンが用いられている。
【００２１】
ウェハ８０には、続いて１つまたは複数の絶縁または導電性層が提供され得る。例えば、酸化シリコンのブランケット絶縁層８２を備えることによる層形成が、図４に例示されている。シリコンの局所酸化（ＬＯＣＯＳ）マイクロ製造プロセス、または他の適したプロセスによって、絶縁層８２は、第１側面２８、第２側面３０、及びキャビティ３２内の各々に形成され得る。種々の図において、絶縁層８２を代表するために小さい点画パターンが利用されている。他の製造アクティビティは従来方法で実行されることが可能であり、これらは説明を明確にするために、本明細書では議論されず、または説明されない。従って、アクティビティ７８で、第１基板構造２２には、第１基板構造２２の最終厚さ３５よりも小さい深さ３４を有するキャビティ３２が形成される。
【００２２】
また図３を参照して、作製プロセス７６がアクティビティ８４に続く。アクティビティ８４で、第２基板構造２４の作成に関する作製プロセスが実行される。
アクティビティ８４に関連して図５を参照して、図５は、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０（図１）に組み込むための、プロセス７６のアクティビティ８４に従って作製された第２基板構造２４の側断面図を示す。もちろん、ＭＥＭＳ圧力センサ装置６２（図２）は、第２基板構造２４と同一の構造を利用する。従って、プロセス７６に従って作製された第２基板構造２４は、代替的に、ＭＥＭＳ圧力センサ装置６２（図２）にも組み込むことができる。
【００２３】
アクティビティ８４に従って、第２基板構造２４の作製は、絶縁層（以後は「犠牲層８６」という）、例えば、酸化シリコン、リンケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ）等をウェハ８８上に堆積を含む。種々の図において、ウェハ８８を表すために、右手下向き方向の広いハッチングパターンが利用され、犠牲層８６を表すために、小さい点画パターンが利用される。
【００２４】
次に、材料層９０は、化学気相成長、物理気相成長（ＰＶＤ）、または他の適したプロセスによって、犠牲層８６の上に形成される。材料層９０は、その後、選択的にパターニングされ、エッチングされて、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０（図１）の少なくともダイアフラム４４を形成する。材料層９０は、例えば、多結晶シリコン（ポリシリコンや単にポリとも呼ばれる）であるが、他の適した材料を利用して材料層９０を形成することも可能である。材料層９０は、化学機械研磨（ＣＭＰ）を実行することによって、さらに薄膜化され、研磨されて、例えば２ミクロンの、厚さ７２を有するダイアフラム４４を得ることができる。種々の図において材料層９０を表すために、右手下向き方向の狭いハッチングパターンが利用されている。
【００２５】
また図３を参照して、作製アクティビティ７８及び８４の後、ＭＥＭＳデバイス作製プロセス７６はアクティビティ９２に続く。アクティビティ９２で、第２基板構造２４（図５）は、第１基板構造２２（図４）に結合される。
【００２６】
アクティビティ９２に関連して図６を参照して、図６は、後続の処理段階９４で結合された第１基板構造２２及び第２基板構造２４の側断面図を示す。一実施形態において、第１基板構造２２及び第２基板構造２４は、例えば、真空下でのシリコン直接ボンディング技術を用いて、互いに結合される。一実施形態において、第１基板構造２２と第２基板構造２４とを結合する際のウェハボンダー内の圧力は、機械ポンプによって制御され、規定された、すなわち、所定のキャビティ圧力が、キャビティ３２の内部に生じるようにすることができる。従って、結合されると、検知素子４４はそれぞれ第１基板構造２２及び第２基板構造２４の間に配置され、キャビティ３２は、減圧された圧力を有する埋め込まれたキャビティとして形成される。すなわち、キャビティ３２内の圧力は、環境気圧または大気圧よりも有意に小さい。
【００２７】
また図３を参照して、結合アクティビティ９２の後、ＭＥＭＳデバイス作製プロセス７６はアクティビティ９６に続く。アクティビティ９６で、基準素子３６（図１）は第２基板構造２４に形成される。
【００２８】
アクティビティ９６に関連して図７を参照して、図７は、後続の処理段階９８における図６の構造の側断面図を示す。一実施形態において、アクティビティ９６は、例えば、約２５ミクロンの最終厚さ７４まで第２基板構造２４の第２側面４２を研磨または平坦化することを必要とする。ダイアフラム４４及びキャビティ３２上にある基準素子３６に開口３８が形成されるように、第２基板構造２４のウェハ８８は、ＤＲＩＥまたはＫＯＨエッチングによってパターニングされる。示された実施形態において、基準素子３６における開口３８は圧力換気孔として働き、圧力刺激５４（図１）を検知するために、キャップ２６（図１）の有無に依らず、ダイアフラム４４を環境４８（図１）に露出されるようにするアクティビティ９６に関連し得る他のプロセスは、適切な材料をパターニング、エッチング、または堆積して、ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０の設計要件に従って、導電性ビア５０、外部接続用サイト５２、内部接続サイト（図示せず）、導電性トレース（図示せず）を形成することを含み得る。
【００２９】
また図３を参照して、アクティビティ９６の後、ＭＥＭＳセンサ装置作製プロセス７６はアクティビティ１００に続く。アクティビティ１００において、基準素子３６の下にある犠牲層８６は除去される。
【００３０】
また図７を参照して、処理段階９８で、犠牲層８６が基準素子３６及びダイアフラム４４の間から除去されて、空隙５６が基準素子３６とダイアフラム４４との間に形成される。アクティビティ１００で下にある犠牲層８６を除去するために、基準素子３６における開口３８がエッチング材料またはエッチャントを通すことを可能にする。一実施形態において、アクティビティ１００で犠牲層８６のエッチングにより、基準素子３６とダイアフラム４４との間の犠牲層８６全体を実質的に除去することによって、基準素子３６及びダイアフラム４４が、空隙５６によって互いに離間されるようにする。アクティビティ１００で犠牲層８６が除去されると、ダイアフラム４４は、方向５８で、外部圧力刺激５４（図１）に応答して、自由に動くことができる。
【００３１】
また図３を参照して、アクティビティ１００の後、ＭＥＭＳデバイス作製プロセス７６はアクティビティ１０２に続く。アクティビティ１０２では、ポート４７（図１）を有するキャップ２６（図１）が、第２基板構造２４の第２側面４２に取り付けられ得る。キャップ２６の第２基板構造２４への取り付けは、例えば、ガラスフリット接着、金属融解型ボンディング等を用いて達成することが可能である。
【００３２】
プロセス７６は、他の従来の作製アクティビティに続いても良い（図示せず）。この付加的作製アクティビティは、パッケージング、電気相互接続部の形成、試験、分離等を含み得る。ＭＥＭＳ圧力センサ装置２０（図１）の作製の後、作製プロセス７６は、既存のコスト効率の良いＭＥＭＳ作製作業を用い、ウェハボンディング技術を用いて形成された、埋め込まれたキャビティ３２、及び薄く高感度なダイアフラムを得る。
【００３３】
図８〜１０を参照して、図８は、ＭＥＭＳ圧力センサ装置６２（図２）に組み込むための、ＭＥＭＳ装置作製プロセス７６（図３）に従って作製された第１基板構造６４の側断面図を示す。図９が、後続の処理段階１０４で結合された第１基板構造６４及び第２基板構造２４の側断面図を示す。図１０が、後続の処理段階１０６における図９の構造の側断面図を示す。
【００３４】
図８〜１０は、ＭＥＭＳ圧力センサ装置６２を作成するための、ＭＥＭＳ装置作製プロセス７６（図３）の実行を実際に示すために提示されている。特に、この実施形態において、キャビティ６８は第１基板構造６４全体を貫通するように作製されている。しかし、アクティビティ８４（図３）で第２基板構造２４を作製し、アクティビティ９２（図３）で第１基板構造６４と第２基板構造２４とを結合し、アクティビティ９６（図３）で第２基板構造２４に基準素子３６を形成し、アクティビティ１００（図３）で犠牲層８６を除去し、アクティビティ１０２（図３）でキャップ６６（図２）を第２基板構造２４に取り付けるという残りの作業は実質的に変わっていない
再び、ＭＥＭＳ圧力センサ装置６２（図２）の作製の後、作製プロセス７６は、薄く高感度なダイアフラム４４と、圧力ポートとして機能するキャビティ６８と、密封されたキャビティ７０（図２）とを有する、コスト効率よく作製された装置６２を得るさらに、ＭＥＭＳ圧力センサ装置６２は、既存の、費用効率的なＭＥＭＳ作製作業及びウェハボンディング技術を用いて形成される。
【００３５】
本明細書記載された実施形態は、領域上に印加された圧力によるひずみ（またはたわみ）を検知する可変キャパシタを形成するために、ダイアフラム及び圧力キャビティを用いる小型のＭＥＭＳ圧力センサ装置を含む。ＭＥＭＳ圧力センサ装置の作製方法は、２つの基板構造との間に中間層として形成されたダイアフラムを有する２つの基板構造のスタック構成を必要とする。一実施形態において、ＭＥＭＳ圧力センサ装置が、基板構造の１つに作製された、埋め込まれた基準キャビティを含む。別の実施形態において、密封されたキャビティは、キャップウェハを基板構造の１つに結合することによって形成されて、基準キャビティを形成する。本作製方法により、圧力刺激に対する改良された感度を有する薄いダイアフラムが得られ、密封された基準圧力チャンバの効率的製造、及び低コストな既存のＭＥＭＳバッチ・プロセス技術の実施が可能となる。また、ＭＥＭＳ圧力センサ装置及びその作成方法により、優れた性能、小型、及び低い電力消費という付加的利点を得ることができる。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態が示され、詳細に説明されてきたが、本発明の技術思想、または添付の特許請求の範囲から離れることなく、種々の修正を行いうることは当業者には明らかであろう。
【符号の説明】
【００３７】
２０  ＭＥＭＳセンサ装置
２２，６４  第１基板構造
２４  第２基板構造
２６，６６  キャップ
３２，６８，７０  キャビティ
３６，４６  基準素子
３８  開口
４４  検知素子，ダイアフラム
４８  環境
５４  圧力刺激
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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