(57)【要約】      （修正有）【課題】パイレックス（登録商標）でできた応力隔離部材の吸湿、センサダイとの膨張係数の相違、及び、組み立てプロセスの間に生成される応力などによる発生する圧力センサの長期ドリフトの軽減を図れる圧力センサを提供する。【解決手段】応力隔離部材１１０は、センサダイ１０６と同じ材料（シリコン）で構成される。センサダイ１０６は応力隔離部材１１０に結合される。センサダイ１０６は、第１側１０５上に絶縁層を有するシリコン基板と、第１側１０５上の絶縁層上に配置された検出回路を備える。シリコン基板の第２側１０７が、応力隔離部材１１０の開口１０８に晒されており、応力隔離部材１１０は、圧力媒体中の湿気が応力隔離部材１１０に接触するのを防止する原子層堆積（ＡＬＤ）コーティング１２６によって、湿気から保護さる。【選択図】図１
2015007626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポートを有するハウジングであって、前記ハウジングが媒体を含む環境に配置されたときに、前記媒体が前記ハウジングの内部に入ることができるようになっている、ハウジングと、
前記ハウジングの内部に搭載された支持部材であって、前記支持部材を通って延伸する第１開口を規定する、支持部材と、
前記支持部材の前記第１開口の内部に搭載された応力隔離部材であって、前記応力隔離部材を通って延伸する第２開口を規定し、シリコンで構成されている、応力隔離部材と、
前記応力隔離部材に結合されたセンサダイと、を備える圧力センサであって、
前記センサダイは、シリコン基板であって、前記シリコン基板の第１側上に絶縁層を有する、シリコン基板と、前記第１側上の前記絶縁層に配置された検出回路であって、前記シリコン基板の第２側は、前記応力隔離部材の前記第２開口に晒されており、前記第２側は前記第１側の反対側である、検出回路と、を備え、
前記応力隔離部材は、前記シリコン基板の前記第２側から離れる方向に延伸する脚部を備え、前記第２開口は、前記脚部を通って長手方向に延伸し、前記センサダイは、前記脚部の第１端部に搭載され、前記支持部材は、前記脚部の第２端部の近傍に搭載され、前記第２端部は前記第１端部の反対側である、
圧力センサ。
【請求項２】
請求項１の圧力センサにおいて、
前記応力隔離部材のクリスタルライン方向は、前記センサダイのクリスタルライン方向と実質的に位置合わせされている、
圧力センサ。
【請求項３】
圧力センサの製造方法であって、
第１シリコンウェハの絶縁層に複数セットのピエゾ抵抗を形成する形成ステップであって、各セットのピエゾ抵抗は、センサダイのための検出回路に対応する、形成ステップと、
第２シリコンウェハに複数のスルーホールをエッチングするエッチングステップであって、各スルーホールは、応力隔離部材のための第１開口に対応する、エッチングステップと、
６００℃未満の低温拡散プロセスを用いて前記第２シリコンウェハを前記第１シリコンの前記絶縁層とは反対側の面に結合する結合ステップであって、各スルーホールがセットのピエゾ抵抗の反対側に位置するように、前記第２シリコンウェハを前記第１シリコンウェハに位置合わせすることを含む、結合ステップと、
複数の独立した基本の圧力センサを形成するために、前記第１及び第２シリコンウェハを単一化する単一化ステップであって、各基本の圧力センサは、セットのピエゾ抵抗を備える前記第１シリコンウェハの一部分で構成されるセンサダイと、前記第２シリコンウェハの一部分で構成される応力隔離部材と、を備え、前記応力隔離部材は前記開口を備える、単一化ステップと、
複数の支持部材を提供する提供ステップであって、各支持部材は、前記応力隔離部材の外側面と実質的に整合する面を有する第２開口を規定する、提供ステップと、
各応力隔離部材の外側面の一部分が対応する支持部材の前記第２開口の内面に取り付けられるように、各基本の圧力センサを支持部材に搭載する搭載ステップであって、前記圧力センサ装置を前記支持部材に蝋付けするステップを備える、搭載ステップと、
各圧力センサ装置を支持部材とともにハウジングに取り付ける取り付けステップと、
媒体に晒され得る前記応力隔離部材及び前記センサダイの面を、酸化金属の原子層堆積で被覆する被覆ステップと、
前記検出回路を有する前記センサダイの側が、既知の圧力を有する環境の内部に置かれ、前記応力隔離部材の前記第２開口から密封隔離されるように、前記ハウジングをシールするシールステップと、
を備える、圧力センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]シリコン圧力センサは、小サイズ、高品質、及び、安定性能、を含む複数の利益を提供する。さらに、シリコン圧力センサは、単一のウェハ上に同時に複数の同一のセンサを製造することができ、製造におけるコスト効果も有する。少なくとも１つの実施形態の圧力センサ及びピエゾ抵抗は、圧力媒体からかけられた圧力がダイアフラムに作用したときにピエゾ抵抗がダイアフラムの歪を検出するように、ピエゾ抵抗がシリコンダイアフラム上に製造される。圧力媒体が清浄な乾燥空気であったとしても、シリコンセンサダイは、環境からの絶縁を要求する。通常のＳｉＯ２層によって提供される絶対センサが形成される。清浄な乾燥空気は、金属トレース及びバッドを含まないダイアフラムの側面にのみ接触するために含まれる。その面は、参照真空にのみ晒される。圧力媒体が空気に限られる精密な提供では、シリコンダイアフラム応力隔離部材上に搭載され得る。
【０００２】
[0002]１つの実施形態では、応力隔離部材は、パイレックス（登録商標）管である。パイレックス（登録商標）管の面は、本質的に吸湿性であり、圧力媒体からＨ２Ｏを少しづつ吸収する。このウェハ状態の変化は、管形状をわずかに変化させ、検出要素のドリフトを生じさせる。これに加えて、シリコン及びパイレックス（登録商標）の膨張係数の相違、及び、組み立てプロセスの間に生成される応力、に起因する長期ドリフトによって、圧力センサは、初期ドリフト部品を除去するために広範囲の調整が必要になる。最終的に、ピエゾ抵抗とセンサのハウジング又は外部電気接続部との間に漏れ電流が生じ得る。自然に形成される酸化シリコンの薄いコーティングは、電気絶縁を提供するために用いられる。この薄膜は水を吸収し得るのでセンサドリフトを生成するおそれがある。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]１つの実施形態で、圧力センサが提供される。圧力センサは、入力ポートを有するハウジングであって、前記ハウジングが媒体を含む環境に配置されたときに、前記媒体が前記ハウジングの内部に入ることができるようになっている、ハウジングを備える。支持部材は、前記ハウジングの内部に搭載され、前記支持部材を通って延伸する第１開口を規定する。応力隔離部材は、前記支持部材の前記第１開口の内部に搭載され、前記応力隔離部材を通って延伸する第２開口を規定し、シリコンで構成される。センサダイは、第１側上に絶縁層を有するシリコン基板と、前記第１側上の前記絶縁層に配置された検出回路であって、前記シリコン基板の第２側は、前記応力隔離部材の前記第２開口に晒されており、前記第２側は前記第１側の反対側である、検出回路と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
[0004]図面は、単に例示の実施形態を示すだけであり、本願発明の範囲を制限するものではないと理解され、例示の実施形態は、以下の図面を用いて詳細に説明される。
【０００５】
【図１】[0005]図１は、本開示による実施形態の、統合シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）センサ及びシリコン応力隔離部材を有する圧力センサ装置の断面を描いた図である。
【図２】[0006]図２は、本開示の実施形態による図１の圧力センサ装置のセンサダイ、応力隔離部材、及び支持部材、の分解斜視図である。
【図３】[0007]図３は、本開示の実施形態による図１の圧力センサ装置の製造方法を示すフロー図である。
【０００６】
[0008]共通の慣習にしたがって、様々な構成は実際の縮尺では描かれておらず、例示の実施形態に関連する特定の構成を強調して描かれている。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0009]以下の詳細な説明では、参照符号が図面に付されており、詳細な実施形態の説明によって示される。しかしながら、論理的、機械的、電気的な変更によって他の実施形態を利用することができることを理解すべきである。さらに、図面及び明細書に示された方法は、個々のステップの実行順序を限定するものではない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的に解釈すべきではない。
【０００８】
[0010]少なくとも１つの実施形態において、ダイアフラムとして機能するセンサダイは、圧力媒体が開口を通ってダイアフラムに圧力を働かせるように、応力隔離部材を通って延伸する第１開口を規定する応力隔離部材（脚部）に搭載され得る。センサダイは、シリコンオンインシュレータ基板によって構成され、応力隔離部材は、センサダイ及び応力隔離部材が実施的に等しい熱膨張係数を有するように、シリコンで構成される。これによって、センサダイ及び応力隔離部材はウェハレベルで製造される。
【０００９】
[0011]さらなる実施形態では、センサダイ及び応力隔離部材は、支持部材を通って延伸する第２開口の内部に搭載され得る。支持部材は、圧力センサのハウジングに搭載され、センサダイに対して電気接続及び圧力ポートを提供することができる。
【００１０】
[0012]さらなる実施形態において、圧力センサ装置の吸湿性材料による吸湿は、圧力媒体に晒される面を原子層堆積による保護層を被覆することによって防止される。部分的に又は全体的に圧力媒体に晒される、支持部材、応力隔離部材、及び、センサダイ、の面が圧力媒体から吸湿することを防止するために、これらの面は原子層堆積による保護層で被覆され得る。
【００１１】
[0013]圧力検出装置１００の例が図１及び図２に関して描かれる。図１は、圧力検出装置１００の断面図であり、図２は、圧力検出装置１００の一部分の分解斜視図である。圧力検出装置１００は、所定の媒体の圧力を測定できるようになっている。例えば、圧力検出装置１００によって検出される圧力媒体は、空気又は液体を含む。圧力媒体の圧力を検出するために、圧力検出装置１００は、入力ポート１０２を備え、入力ポート１０２は圧力媒体がハウジング１０４に入ることを許容する。ハウジング１０４は、圧力検出装置１００を破損する、又は、圧力検出装置１００の性能に影響を及ぼす、環境の影響から圧力検出装置１００を保護する。
【００１２】
[0014]ハウジング１０４の内部の圧力媒体の圧力を検出するために、圧力検出装置１００は、センサダイ１０６を備える。少なくとも１つの実施形態では、センサダイ１０６は、ピエゾ抵抗シリコン圧力センサダイであり、センサダイ１０６の第１側１０５に形成されたピエゾ抵抗は、センサダイ１０６の歪に対応する。センサダイ１０６は、ピエゾ抵抗のようなセンサ回路付きのシリコンダイアフラムを備え、センサ回路はダイアフラムに形成される。ピエゾ抵抗は、ダイアフラムの動きに応じて抵抗値が変化する。
【００１３】
[0015]実施形態では、センサダイ１０６は、検出回路が搭載されたシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板を備える。特に、センサダイ１０６は、第１側１０５上に絶縁層を備えるシリコン基板から構成されている。絶縁層は、エピタキシャル成長などの適宜の手段によってシリコン基板上に形成される。検出回路は、シリコン基板の第１側１０５上の絶縁層に搭載される。したがって、絶縁層は、ピエゾ抵抗をその内部に搭載するのに十分な厚みを有している。センサダイ１０６は、第１側１０５の反対側の第２側１０７を備える。センサダイ１０６を搭載した後、第２側１０７は、空気又は他の媒体に晒される薄いシリコン酸化膜を自然に形成する。
【００１４】
[0016]ハウジング１０４に対する応力は、ハウジング１０４の内部に配置された圧力検出装置の部品に影響を与える。ハウジングの内部のいくつかの部品は、応力によって最小限の影響を受けるが、ハウジング１０４への応力によって生じる、センサダイ１０６に配置されたピエゾ抵抗にかかる歪は、圧力検出装置１００によって行われる圧力測定の正確さに負の影響を与え得る。例えば、ハウジング１０４の歪は、圧力媒体によってセンサダイ１０６のダイアフラムに与えられ、センサダイ１０６から生じる圧力測定のバイアスを導く歪と同様に、センサダイ１０６を歪ませる。ある実施形態では、センサダイ１０６をハウジング１０４又は検出装置１００の他の部品の応力から隔離するため、センサダイ１０６は、応力隔離部材１１０に搭載される。応力隔離部材１１０は、ハウジング１０４にかかる歪、又は、ハウジング１０４の内部の他の部品によって生じる歪、からセンサダイ１０６を隔離する。
【００１５】
[0017]ある実施形態では、応力隔離部材１１０は、シリコンによって構成される。特に、応力隔離部材１１０は、開口１０８を有するシリコン基板によって構成することができる。開口１０８は、シリコン基板の全体にわたって延伸する。応力隔離部材１１０は、開口１０８の一端が延伸してセンサダイ１０６の第２側１０７へ開口し、他端が圧力媒体に開口するように、センサダイ１０６の第２側１０７に搭載される。応力隔離部材１１０は、脚部としても言及される。応力隔離部材１１０は、センサダイ１０６の第２側１０７から離れる方向へ延伸する。実施形態では、センサダイ１０６は、応力隔離部材１１０の第１端部に搭載され、支持部材１２２は、応力隔離部材１１０の第２端部１１４の近傍に搭載される。第２端部１１４は、第１端部の反対側の端部である。
【００１６】
[0018]少なくとも１つの実施形態では、センサダイ１０６を圧力媒体に晒すために、圧力媒体は、入力ポート１０２を介してハウジング１０４に入り、応力隔離部材１１０の開口１０８を通る。開口１０８の内部の圧力媒体は、センサダイ１０６に対する力を与え、その力は、センサダイ１０６のダイアフラムが圧力媒体によって与えられた圧力にしたがって移動することにより、ピエゾ抵抗に歪を生じさせる。ピエゾ抵抗の歪は、ピエゾ抵抗における抵抗値を変化させる。ピエゾ抵抗を流れる既知の電流、及び、ピエゾ抵抗の抵抗による電圧降下、が、センサダイ１０６のダイアフラムに対する圧力媒体の圧力を決定するのに使用される。少なくとも１つの実施形態では、ピエゾ抵抗は、圧力検出要素と、温度検出要素と、を備える。  
【００１７】
[0019]図２に示すように、ある実施形態では、センサダイ１０６及び応力隔離部材１１０は、ビューワの近位のセンサダイ１０６及びビューワから離れる方向に延伸する応力隔離部材１１０を見るときに、実質的に同じ断面領域を備える。この実施形態では、センサダイ１０６の断面サイズと応力隔離部材１１０の断面サイズは、センサダイ１０６によって制限され、応力隔離部材１１０によっては制限されない。したがって、全体の断面は、小さく維持される。実施形態では、センサダイ１０６及び応力隔離部材１１０の両方が矩形（例えば、正方形）の断面を有する。
【００１８】
[0020]応力隔離部材１１０は、センサダイ１０６と同じ材料（シリコン）で構成されており、応力隔離部材１１０及びセンサダイ１０６は実質的に同じ熱膨張係数を備えていると有利である。したがって、応力隔離部材１１０及び／又はセンサダイ１０６が熱膨張したときには、応力隔離部材１１０とセンサダイ１０６は、熱膨張によってセンサダイ１０６に形成されたピエゾ抵抗に与える応力を低減するために、同じレートで膨張する。実施形態では、応力隔離部材１１０及びセンサダイ１０６のクリスタルライン方向は、さらに熱膨張係数を合わせるために、整合される。  
【００１９】
[0021]センサダイ１０６は、低温拡散を用いて応力隔離部材１１０に結合される。このプロセスでは、シリコン面の面活性によって、低温シリコンとシリコンの面と面の結合が行われる。このような低温結合は、６００℃以下で行われ、特定の例では、４００−４５０℃あたりの温度で行われる。
【００２０】
[0022]実施形態では、応力隔離部材１１０は、延伸する開口１０８を有する、全体的に矩形立方体の形状である。このような実施形態では、開口１０８は矩形立方体形状の長い領域にわたって長手方向に延伸する。実施形態では、矩形立方体形状の長い領域は、約０．１５６インチ（０．３９６ｃｍ）の長さであり、これは実質的にセンサダイ１０６の厚みよりも長い。
【００２１】
[0023]ある実施形態では、センサダイ１０６の第２側１０７は、開口１０８の圧力媒体に晒され、センサダイ１０６の反対側は、参照チャンバ１２１に晒される。参照チャンバ１２１は、既知の圧力を有する密封環境（シールされた空間）である。実施形態では、参照チャンバ１２１は、真空に維持される。ハウジング１０４は、参照チャンバ１２１の内部の圧力を維持するためにシールすることができる。センサダイ１０６の第１側１０５の検出回路は、ハウジング１０４の部品及び／又は接続部、又はハウジング１０４に関連付けられた他の電気部品、と電気的に結合することができる。したがって、センサダイ１０６のピエゾ抵抗からの信号は、参照チャンバ１２１の内部のセンサダイ１０６の第１側１０５に結合されたワイヤを介して送られ、ワイヤは、センサダイ１０６からフロントエンド回路のような他の電気部品へ直接延伸する。フロントエンド回路は、部分的に、センサダイ１０６の電気部品への入力を制御する機能の電気部品を備える。例えば、フロントエンド回路は、アナログデジタル変換器、デジタルアナログ変換器、マルチチップモジュール、などを備える。少なくとも１つの実施形態では、フロントエンド回路は、圧力出力特徴付け、及び、出力信号調整、などの機能を実行する。
【００２２】
[0024]ある実施形態では、フロントエンド回路は、ハウジング１０４に溶接された電気接続部に密封溶接によって電気的に接続される。電気接続部は、ハウジング１０４から延伸し、外部システムに接続される。電気接続部は、圧力検出装置１００を大きなシステムに組み込むためにねじ止めされる。したがって、電気接続部を介して、外部システムは、センサダイ１０６のピエゾ抵抗から圧力測定値を得ることができる。
【００２３】
[0025]実施形態では、ゲッタが参照チャンバ１２１の内部に配置される。ゲッタは、当業者に知られた方向にしたがって活性化される。ゲッタは、結合の後、参照チャンバ１２１内に存在する残余のガス分子を吸収することができ、また、結合の後、参照チャンバ１２１内の要素からガス放出された分子を吸収することができる。
【００２４】
[0026]少なくとも１つの実施形態では、センサダイ１０６が応力隔離部材１１０に搭載されたら、応力隔離部材１１０は、支持部材１２２に搭載される。ある例示の実施形態では、支持部材１２２は、アルミニウムブランク材、又はシリコンと同様の熱膨張係数を有する蝋付け可能な材料などの、セラミックで構成される。応力隔離部材１１０は、蝋材１１６を用いて支持部材１２２に搭載される。支持部材１２２は、応力隔離部材１１０が搭載される開口１１２を備える。開口１１２は、応力隔離部材１１０が開口１１２に挿入できるように、応力隔離部材１１０の外形断面に対応する断面及びサイズを備える。図１及び図２の実施形態では、開口１１２及び応力隔離部材１１０の外形断面は、矩形である。したがって、応力隔離部材１１０の外面は、例えば、蝋材１１６を介して支持部材１２２の内面に取り付けられる。支持部材１２２は、センサダイ１０６と応力隔離部材１１０の組み立て体、及び、ハウジング１０４、の間の機械結合を提供するために、ハウジング１０４に取り付けられる。支持部材１２２の一部の外面は、ハウジング１０４に搭載される。実施形態では、支持部材１２２は、蝋材１１８を介してハウジング１０４に結合される。代替的には、応力隔離部材１１０及び基板１２２は、半田付けによってハウジングに結合される。
【００２５】
[0027]応力隔離部材１１０がシリコンで形成され、シリコン材料が圧力媒体の空気に触れたら、吸湿性の二酸化シリコンの層が形成される。二酸化シリコンは、空気中の湿気を吸収し、応力隔離部材１１０の形状を変えさせる。応力隔離部材１１０は、センサダイ１０６上のピエゾ抵抗が歪むように拡大し、ピエゾ抵抗によって行われる測定値を付勢する。ある実施形態では、応力隔離部材１１０は、圧力媒体中の湿気が応力隔離部材１１０に接触するのを防止する原子層堆積（ＡＬＤ）コーティング１２６によって、湿気から保護されている。例えば、ＡＬＤコーティング１２６は、圧力媒体に晒された応力隔離部材１１０及び基板１２２の面に堆積された金属酸化物のコーティングを備える。少なくとも１つの実施形態では、コーティング１２６は、アルミナ又はチタンの酸化物などの金属酸化物である。特に、これらの面は、開口１０８の内面を備える。他の面は、応力隔離部材１１０の端面１１４などに設けられる。１つの例示の実施形態では、ＡＬＤコーティング１２６は、応力隔離部材１１０及び基板１２２がハウジング１０４に搭載される前に施される。代替的には、ＡＬＤコーティング１２６は、応力隔離部材１１０及び基板１２２がハウジング１０４に搭載された後に施される。ある実施形態では、ＡＬＤコーティング１２６は、応力隔離部材１１０の開口１０８の内部の、センサダイ１０６の第２側１０７の一部分に配置される。さらに、ある実施形態では、ＡＬＤコーティングは、圧力媒体に晒される支持部材１２２の面に配置される。
【００２６】
[0028]有利なことに、センサダイ１０６のＳＯＩ形状は、ＡＬＤコーティングを介した漏えいに対して二次的な絶縁を提供する。ＳＯＩ形状は、逆バイアスダイオード電流漏えいが問題となり得る１２５℃より高い温度での圧力センサの動作を許容する。
【００２７】
[0029]図３は、ある実施形態の圧力センサ１００を製造するための方法３００のダイアフラムである。有利なことに、センサダイ１０６及び応力隔離部材１１０はシリコンで形成されているので、センサダイ１０６及び応力隔離部材１１０は、ウェハレベルで一緒に製造し結合することができ、複数のセンサダイ１０６及び応力隔離部材１１０が同時に製造される。
【００２８】
[0030]センサダイ１０６は、複数セットのピエゾ抵抗がシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハの絶縁（隔離）層に組み入れられることによって形成される（３０２）。ＳＯＩウェハは、複数のセンサダイ１０６の基板に対応し、絶縁層は、センサダイ１０６の第１側１０５に対応する。ＳＯＩウェハの絶縁層は、シリコン基板のエピタキシャル成長など適宜の方法で形成される。この実施形態では、絶縁層は、ピエゾ抵抗を形成するために用いる十分な厚さに成長する。各セットのピエゾ抵抗は、単一のセンサダイ１０６の検出回路のためのピエゾ抵抗に対応する。ピエゾ抵抗のセットは、適宜のウェハレベル方式を用いて、ＳＯＩウェハ上に配置することができる。ピエゾ抵抗を組み込むために、絶縁層は絶縁層は適切にドープされ、ピエゾ抵抗構造を形成するためにエッチングされる。エッチングは、各検出回路のための空間を形成するためにも実行され、空間はダイアフラムによって使用される。いったんピエゾ抵抗及び空間が形成されたら、ＳＯＩウェハの拡散面は、平坦に研磨される。実施形態では、金属パス及びパッドはこの時点では提供されない。
【００２９】
[0031]複数のスルーホール（開口１０８）は、複数の応力隔離部材１１０を形成するために第２シリコンウェハにエッチングされる（３０４）。各開口１０８は、シリコンウェハの全体にわたって延伸することができ、応力隔離部材１１０を延伸する開口１０８に対応することができる。開口１０８は、各開口１０８がピエゾ抵抗のセット、特にダイアフラム、と位置合わせされるように、ピエゾ抵抗のセットをＳＯＩ上に配置したのと同じ方法で、シリコンウェハ上に配置することができ、特に、各検出回路のダイアフラムのための空間の位置に配置することができる。シリコンウェハは、ＳＯＩウェハと同じクリスタルライン方向を有するウェハとして選択することができる。
【００３０】
[0032]ピエゾ抵抗がＳＯＩウェハに組み込まれ、スルーホールがシリコンウェハにエッチングされたら、ＳＯＩウェハ及びシリコンウェハは、互いに結合することができる（３０６）。シリコンウェハは、ＳＯＩウェハの絶縁層の反対側の面に結合され、この面はセンサダイ１０６の第２側１０７に対応する絶縁層の反対側の面である。ＳＯＩウェハをシリコンウェハに結合することは、シリコンウェハ内の開口１０８を、ピエゾ抵抗のセット及び／又はダイアフラムのための空間に位置合わせすることを含む。例えば、各開口１０８は、ダイアフラムのための空間に位置合わせされるか、及び／又は、ピエゾ抵抗のセットに位置合わせされる。シリコンウェハはＳＯＩウェハの絶縁層の反対側の側面に結合されるので、開口１０８は、第２側１０７の近傍に配置され、ピエゾ抵抗及び／又は空間に位置合わせされる。シリコンウェハは、この位置合わせでＳＯＩウェハに結合される。すなわち、開口１０８は、ピエゾ抵抗及び／又は空間の反対側の側部に位置合わせされる。実施形態では、シリコンウェハは、シリコンウェハのクリスタルライン方向が上述のＳＯＩウェハのクリスタルライン方向に位置合わせされるように、ＳＯＩウェハに結合される。シリコンウェハ及びＳＯＩウェハは、低温拡散を用いて互いに結合することができる。このプロセスでは、絶縁層の反対側のＳＯＩウェハの側面の活性化、及び、シリコンウェハの表面の活性化、は、低温シリコンの表面同士を結合する。低温結合は、６００℃以下、例えば４００〜４５０℃あたりの温度で行われる。
【００３１】
[0033]金属トレース及びワイヤボンディンクパッドは、結合されたＳＯＩウェハ及びシリコンウェハの絶縁層上に形成される（３０８）。金属トレースはそれぞれ、ピエゾ抵抗の各セット、及び、ワイヤボンディングパッドに、適切に接続される。
【００３２】
[0034]結合されたＳＯＩウェハ及びシリコンウェハは、複数の独立した基本の圧力センサを形成するために、単一化（例えば、切断など）され（３１０）、各基本の圧力センサは、（シリコンウェハの単一化された部分に対応する）応力隔離部材１１０に結合されたセンサダイ１０６（ＳＯＩウェハの単一化された部分）を備える。
【００３３】
[0035]基本的な圧力センサは、開口１１２を有する支持部材１２２に搭載される（３１２）。実施形態では、基本的な圧力センサは、応力隔離部材１１０の外面を支持部材１２２の開口１１２の内面に蝋付けすることによって、支持部材１２２に搭載される。蝋材１１６は、真空タイトである。実施形態では、センサダイ１０６は、応力隔離部材１１０の第１端部に搭載され、支持部材１２２は、応力隔離部材１１０の第２端部１１４の近傍に搭載され、第２端部１１４は、第１端部の反対側の端部である。
【００３４】
[0036]支持部材１２２に搭載された基本的な圧力センサは、ハウジング１０４の内部に搭載される（３１４）。例えば、基本的な圧力センサ及び支持部材１２２は、入力ポート１０２を有するハウジング１０４の内部に配置され、入力ポート１０２に入る圧力媒体が応力隔離部材１１０の開口１０８に入ることができるようになっている。少なくとも１つの実施形態では、支持部材１２２及び基本的な圧力センサは、蝋材１１８を用いて支持部材１２２をハウジング１０４に取り付けることによって、ハウジング１０４の内部に搭載することができる。蝋材１１８は、真空タイトである。
【００３５】
[0037]センサダイ１０６上の検出回路は、ハウジング１０４上のフロントエンド回路のような部品に電気的に接続することができる（３１６）。例えば、センサダイ１０６上のパッドは、センサダイ１０６上の検出回路をワイヤ結合に電気的に接続することによって部品にワイヤ結合することができる。
【００３６】
[0038]ハウジング１０４の内部の参照チャンバ１２１の周辺の領域は、参照チャンバ１２１を形成するためにシールされる（３１８）。最後に、圧力センサは、圧力測定の経時的なドリフトの傾向を除去するために、調整される（３２０）。
【００３７】
実施例
[0039]例１の圧力センサは、入力ポートを有するハウジングであって、前記ハウジングが媒体を含む環境に配置されたときに、前記媒体が前記ハウジングの内部に入ることができるようになっている、ハウジングと、前記ハウジングの内部に搭載された支持部材であって、前記支持部材を通って延伸する第１開口を規定する、支持部材と、前記支持部材の前記第１開口の内部に搭載された応力隔離部材であって、シリコンで構成されている、応力隔離部材と、前記応力隔離部材に結合されたセンサダイと、を備え、前記センサダイは、シリコン基板であって、前記シリコン基板の第１側上の絶縁層を有する、シリコン基板と、前記第１側上の前記絶縁層に配置された検出回路と、を備え、前記シリコン基板の第２側は、前記応力隔離部材の前記第２開口に晒されており、前記第２側は前記第１側の反対側である。
【００３８】
[0040]例２の圧力センサは、例１の圧力センサを備え、前記応力隔離部材は、前記シリコン基板の前記第２側から離れる方向に延伸する脚部を備え、前記第２開口は、前記脚部を通って長手方向に延伸し、前記センサダイは、前記脚部の第１端部に搭載され、前記支持部材は、前記脚部の第２端部の近傍に搭載され、前記第２端部は前記第１端部の反対側である。
【００３９】
[0041]例３の圧力センサは、例１又は例２の圧力センサを備え、前記支持部材は、シリコンと同様の熱膨張係数を有するセラミックで構成される。
【００４０】
[0042]例４の圧力センサは、例１〜例３のいずれか１つの圧力センサを備え、前記応力隔離部材の内面、及び、前記媒体に晒される前記シリコン基板の前記第２側、を覆う原子層堆積コーティングをさらに備える。
【００４１】
[0043]例５の圧力センサは、例４の圧力センサを備え、前記原子層堆積コーティングは、前記支持部材の一部分を覆う。
【００４２】
[0044]例６の圧力センサは、例４又は例５の圧力センサを備え、前記原子層堆積コーティングは、酸化金属を備える。
【００４３】
[0045]例７の圧力センサは、例１〜例６のいずれか１つの圧力センサを備え、前記ハウジングは、真空参照チャンバを規定し、前記センサダイの前記第１側は前記真空参照チャンバに晒される。
【００４４】
[0046]例８の圧力センサは、例１〜例７のいずれか１つの圧力センサを備え、前記支持部材及び前記応力隔離部材は、蝋材を用いて相互に結合される。
【００４５】
[0047]例９の圧力センサは、例１〜例８のいずれか１つの圧力センサを備え、前記応力隔離部材のクリスタルライン方向は、前記センサダイのクリスタルライン方向と実質的に位置合わせされている。
【００４６】
[0048]例１０の圧力センサの製造方法は、第１シリコンウェハの絶縁層に複数セットのピエゾ抵抗を形成する形成ステップであって、各セットのピエゾ抵抗は、は、センサダイのための検出回路に対応する、形成ステップと、第２シリコンウェハに複数のスルーホールをエッチングするエッチングステップであって、各スルーホールは、応力隔離部材のための第１開口に対応する、エッチングステップと、低温拡散プロセスを用いて前記第２シリコンウェハを前記第１シリコンの前記絶縁層とは反対側の面に結合する結合ステップであって、各スルーホールがセットのピエゾ抵抗の反対側に位置するように、前記第２シリコンウェハを前記第１シリコンウェハに位置合わせすることを含む、結合ステップと、複数の独立した基本の圧力センサを形成するために、前記第１及び第２シリコンウェハを単一化する単一化ステップであって、各基本の圧力センサは、セットのピエゾ抵抗を備える前記第１シリコンウェハの一部分で構成されるセンサダイと、前記第２シリコンウェハの一部分で構成される応力隔離部材と、を備え、前記応力隔離部材は前記開口を備える、単一化ステップと、複数の支持部材を提供する提供ステップであって、各支持部材は、前記応力隔離部材の外側面と実質的に整合する面を有する第２開口を規定する、提供ステップと、各応力隔離部材の外側面の一部分が対応する支持部材の前記第２開口の内面に取り付けられるように、各基本の圧力センサを支持部材に搭載する搭載ステップと、を備える。
【００４７】
[0049]例１１の方法は、例１０の方法を備え、媒体に晒され得る前記応力隔離部材及び前記センサダイの面を、酸化金属の絶縁層で被覆する被覆ステップを備える。
【００４８】
[0050]例１２の方法は、例１０又は例１１の方法を備え、前記第２シリコンウェハを前記第１シリコンウェハに結合した後、検出回路を形成するために、金属トレース及びワイヤボンディングパッドを、前記絶縁層を有する前記第１シリコンウェハの側に製造する製造ステップを備える。
【００４９】
[0051]例１３の方法は、例１２の方法を備え、各圧力センサ装置を支持部材とともにハウジングに取り付ける取り付けステップと、前記検出回路を有する前記センサダイの前記側が、既知の圧力を有する環境の内部に置かれ、前記応力隔離部材の前記第２開口から密封隔離されるように、前記ハウジングをシールするシールステップと、を備える。
【００５０】
[0052]例１４の方法は、例１３の方法を備え、各基本の圧力センサを支持部材とともにハウジングに取り付ける取り付けステップは、各支持部材を対応するハウジングに蝋付け又は半田付けのいずれか１つで取り付ける。
【００５１】
[0053]例１５の方法は、例１２〜例１４の方法のいずれか１つの方法を備え、結合ステップは、６００℃以下の温度で結合を行う。
【００５２】
[0054]例１６の方法は、例１２〜例１５の方法のいずれか１つの方法を備え、前記第２シリコンを前記第１シリコンの側に結合するステップは、前記第２シリコンウェハのクリスタルライン方向を前記第１シリコンウェハのクリスタルライン方向と位置合わせすることを含む。
【００５３】
[0055]例１７の方法は、例１２〜例１６の方法のいずれか１つの方法を備え、各基本の圧力センサを支持部材に搭載するステップは、前記圧力センサ装置を前記支持部材に蝋付けするステップを備える。
【００５４】
[0056]例１８の方法は、例１２〜例１７の方法のいずれか１つの方法を備え、複数セットのピエゾ抵抗を形成する形成ステップは、前記センサダイの前記絶縁層をドーピングするステップと、前記複数セットのピエゾ抵抗を形成するために前記絶縁層をエッチングするステップと、拡散面を平坦に研磨するステップと、を備える。
【００５５】
[0057]例１９の圧力センサは、入力ポートを有するハウジングであって、前記ハウジングが媒体を含む環境に配置されたときに、前記媒体が前記ハウジングの内部に入ることができるようになっている、ハウジングと、前記ハウジングの内部に搭載された支持部材であって、前記支持部材を通って延伸する第１開口を規定し、シリコンと同様の熱膨張係数を有するセラミックで構成される、支持部材と、前記支持部材の前記第１開口の内部に搭載された応力隔離部材であって、シリコンで構成されている、応力隔離部材と、低温拡散プロセスを用いて前記応力隔離部材に結合されたセンサダイであって、絶縁層を第１側上に有するシリコン基板を備え、前記応力隔離部材のクリスタルライン方向が前記センサダイの前記シリコン基板のクリスタルライン方向と実質的に位置合わせされている、センサダイと、前記第１側上の前記絶縁層に配置された検出回路であって、前記シリコン基板の第２側は、前記応力隔離部材の前記第２開口に晒されており、前記第２側は前記第１側の反対側である、検出回路と、前記応力隔離部材の内面、前記シリコン基板の前記第２側、及び、前記支持部材の一部分、を覆う酸化金属原子層堆積コーティングと、を備える。
【００５６】
[0058]例２０の圧力センサは、例１９の圧力センサを備え、
前記応力隔離部材は、前記シリコン基板の前記第２側から離れる方向に延伸し、前記第２開口は、前記応力隔離部材を通って長手方向に延伸し、前記センサダイは、前記応力隔離部材の第１端部に搭載され、前記支持部材は、前記応力隔離部材の第２端部の近傍に搭載され、前記第２端部は前記第１端部の反対側である。
【００５７】
[0059]本願で用いられる位置に関する用語は、ウェハ又は基板の方向に関わらず、ウェハ又は基板の作業面、又は、通常の面、に平行な面に基づいて規定される。本願で用いられる”水平”又は”横”という用語は、ウェハ又は基板の方向に関わらず、ウェハ又は基板の作業面、又は、通常の面、に平行な面として規定される。”垂直”という用語は、水平に直交する方向である。”上”、”側（側壁）”、”高い”、”低い”、”上”、”頂”、及び”下”という用語は、ウェハ又は基板の方向に関わらず、通常の面、又は、ウェハ又は基板の作業面、に関して規定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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