(57)【要約】      （修正有）【課題】ダイヤフラムの機械的強度が低いことによるダイヤフラムの破損を引き起こすことなく、十分な低圧に対する感度を有する低圧センサを提供する。【解決手段】センサダイは、半導体基板とセンサダイに影響を与える物理的パラメータに応じて曲がる弾性部分を形成するキャビティとを含む。弾性部分は、少なくともキャビティ内に形成された少なくとも１つの剛性の領域と、少なくとも１つの剛性の領域を囲み、剛性の領域より小さい厚みを含む薄い領域と、キャビティに向かい合って基板の側面上に弾性部分の薄い領域に少なくとも部分的に形成された少なくとも１つの応力集増要素３８とを含む。【選択図】図１０
2017021010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理的パラメータを検出するデバイスであって、
センサダイを有し、
前記センサダイは、半導体材料からなる基板であって、第１の側と、前記第１の側に実質的に平行な第２の側と、前記第１の側から前記第２の側までの距離により規定される厚さとを含む基板と、
前記第２の側に設けられたキャビティであって、当該センサダイに働く前記物理的パラメータによって湾曲する当該センサダイの弾性部分を構築するキャビティとを有し、
前記弾性部分は、前記キャビティ内に設けられた所定の厚みの少なくとも１つの剛性の領域と、
前記少なくとも１つの剛性の領域を囲み、前記剛性の領域より薄い領域と、
前記基板の前記第１の側の当該弾性部分の前記薄い領域に少なくとも一部が設けられた少なくとも１つの応力集増要素とを含み、
前記センサダイは、さらに、前記弾性部分の前記薄い領域に設けられた少なくとも１つの応力に敏感な要素を含む応力に敏感な回路であって、前記物理的パラメータに応じた信号を出力するように構成された応力に敏感な回路を有し、
前記少なくとも１つの応力集増要素は、前記少なくとも１つの応力に敏感な要素の位置の応力を増大させ、前記物理的パラメータに対する当該デバイスの感度を上げる、デバイス。
【請求項２】
請求項１において、前記少なくとも１つの応力集増要素は貫通孔および／または凹部を含む、デバイス。
【請求項３】
請求項１において、前記少なくとも１つの応力集増要素は、形状が正方形、長方形、多角形、角丸の四角形、角丸の長方形、角丸の多角形、円形、または楕円形である、デバイス。
【請求項４】
請求項１において、前記弾性部分は所定の配置を備え、その配置は、
前記弾性部分が正方形で、前記少なくとも１つの剛性の領域は前記弾性部分の中心に配置され前記薄い領域に囲まれ、前記少なくとも１つの応力集増要素は、前記薄い領域の１つのコーナーに、前記薄い領域の縁に沿って、前記剛性の領域の縁に沿って、前記薄い領域の縁に対して垂直に、および／または前記剛性の領域の縁に対して垂直に配置されているもの、
前記弾性部分は長方形で、前記少なくとも１つの剛性の領域は、前記弾性部分の中心に配置され前記薄い領域に囲まれ、前記少なくとも１つの応力集増要素は、前記薄い領域の１つのコーナーに、前記薄い領域の縁に沿って、前記剛性の領域の縁に沿って、前記薄い領域の縁に対して垂直に、および／または前記剛性の領域の縁に対して垂直に配置されているもの、
前記弾性部分は正方形で、前記弾性部分の２つの対向する縁から等距離にある中心軸を含み、前記少なくとも１つの剛性の領域は前記中心軸に対して対称的に配置された２つの剛性の領域であり、前記少なくとも１つの応力集増要素は前記薄い領域の１つのコーナーに、前記薄い領域の縁に沿って、少なくとも１つの剛性の領域の縁に沿って、前記薄い領域の縁に対して垂直に、少なくとも１つの剛性の領域の縁に対して垂直に、および／または前記中心軸に対して平行に配置されているもの、および、
前記弾性部分は長方形で、前記弾性部分の２つの対向する縁から等距離にある中心軸を含み、前記少なくとも１つの剛性の領域は前記中心軸に対して対称的に配置された２つの剛性の領域であり、前記少なくとも１つの応力集増要素は前記薄い領域の１つのコーナーに、前記薄い領域の縁に沿って、少なくとも１つの剛性の領域の縁に沿って、前記薄い領域の縁に対して垂直に、少なくとも１つの剛性の領域の縁に対して垂直に、および／または前記中心軸に対して平行に配置されているもののいずれかを含む、デバイス。
【請求項５】
請求項１において、前記センサダイはシリコン基板上に製作され、前記キャビティおよび前記少なくとも１つの剛性の領域は所定の配置を備えており、前記所定の配置は、
（１１１）結晶配向を含む少なくとも２つの側壁を持つピラミッド形のキャビティ、および（１１１）結晶配向を含む少なくとも２つの側壁を含む１つのピラミッド形の剛性の領域、
（１１１）結晶配向を含む少なくとも２つの側壁を持つピラミッド形のキャビティ、および（１１１）結晶配向を含む少なくとも２つの側壁をそれぞれ含む２つのピラミッド形の剛性の領域、
プリズム型のキャビティであって、当該キャビティの底面に対して８５度から９５度の角度をなす側壁を持つプリズム型のキャビティ、および前記キャビティの前記底面に対して８５度から９５度の角度をなす側壁を持つ１つのプリズム型の剛性の領域、
プリズム型のキャビティであって、当該キャビティの底面に対して８５度から９５度の角度をなす側壁を持つプリズム型のキャビティ、および前記キャビティの前記底面に対して８５度から９５度の角度をなす側壁をそれぞれ持つ２つのプリズム型の剛性の領域、
（１１１）結晶配向を含む少なくとも２つの側壁を持つピラミッド形のキャビティ、および前記キャビティの底面に対して８５度から９５度の角度をなす側壁を持つ１つのプリズム型の剛性の領域、および、
（１１１）結晶配向を含む少なくとも２つの側壁を持つピラミッド形のキャビティ、および前記キャビティの底面に対して８５度から９５度の角度をなす側壁を持つ２つのプリズム型の剛性の領域、のいずれかを含む、デバイス。
【請求項６】
請求項１において、前記弾性部分および前記少なくとも１つの剛性の領域の前記厚さは、前記基板の厚さより小さい、デバイス。
【請求項７】
請求項１において、前記少なくとも１つの剛性の領域の厚みは、前記弾性部分の前記薄い領域の厚さの１．５倍より大きいか、または同じである、デバイス。
【請求項８】
請求項１において、前記薄い領域の厚さは、前記基板の厚さの少なくとも１０分の１より小さい、デバイス。
【請求項９】
請求項１において、前記弾性部分は、少なくとも一部が薄いフレームに囲まれており、前記薄いフレームの厚さは、前記少なくとも１つの剛性の領域の厚さと実質的に等しい、デバイス。
【請求項１０】
請求項１において、前記物理的パラメータは、圧力、力、流量、加速度、振動、または振動数である、デバイス。
【請求項１１】
請求項１において、前記弾性部分は、正方形、長方形、多角形、角丸の正方形、角丸の長方形、角丸の多角形、円形、または楕円形である、デバイス。
【請求項１２】
請求項１において、前記弾性部分の周辺の縁は、前記少なくとも１つの剛性の領域の縁に実質的に平行であり、前記弾性部分の前記周辺の縁および前記少なくとも１つの剛性の領域の前記縁からの距離が、前記剛性の領域の前記縁の長さより実質的に小さく、少なくとも１つの剛性の領域と前記弾性部分の前記縁との間に狭い溝が設けられている、デバイス。
【請求項１３】
請求項１２において、少なくとも１つの応力に敏感な要素は、前記狭い溝に配置されている、デバイス。
【請求項１４】
請求項１において、前記少なくとも１つの剛性の領域は、第１の縁を含む第１の剛性の領域と、前記第１の縁に実質的に平行な第２の縁を含む第２の剛性の領域とを含み、前記第１の縁と前記第２の縁との間の距離は、前記第１の縁および前記第２の縁の長さより実質的に小さく、狭い溝を形成する、デバイス。
【請求項１５】
請求項１４において、前記少なくとも１つの応力に敏感な要素は、前記２つの剛性の領域の間の前記狭い溝に配置されている、デバイス。
【請求項１６】
請求項１において、さらに、前記基板の前記第１の側に接合されたキャップと、前記キャップと前記基板との間の接合領域であって、前記弾性部分には重ならない接合領域と、前記弾性部分および前記キャップの前記弾性部分に向いた表面の間のギャップと、前記キャップの上で、前記弾性部分に向いた少なくとも１つの停止領域とを有し、当該デバイスにおいては、
測定されたパラメータが閾値より小さいときは、前記弾性部分は前記少なくとも１つの停止領域に触れずに変形し、
前記測定されたパラメータが閾値より大きいときは、前記弾性部分は変形し、前記少なくとも１つの停止領域に接触することにより前記キャップが付加的支持となり、前記弾性部分が損傷することなく耐えられる前記物理的パラメータの最大値が増加する、デバイス。
【請求項１７】
請求項１６において、前記少なくとも１つの停止領域のうちの前記弾性部分と接触する表面積は、前記少なくとも１つの停止領域が前記弾性部分と接触したときに、前記少なくとも１つの停止領域と前記弾性部分との間に生じる密着力が、前記物理的パラメータによる変形により前記弾性部分に発生する復元力より小さくなる面積である、デバイス。
【請求項１８】
請求項１６において、前記キャップは、前記弾性部分の上となる、少なくとも１つの貫通孔を含む、デバイス。
【請求項１９】
請求項１において、前記少なくとも１つの応力に敏感な要素は、ゆっくり変化する物理的パラメータを測定するために使用される第１の応力に敏感な要素グループと、速く変化する物理的パラメータを測定するために使用される第２の応力に敏感な要素グループとを含む、デバイス。
【請求項２０】
請求項１９において、前記ゆっくり変化する物理的パラメータは圧力または流量であり、前記速く変化する物理的パラメータは直線加速度、角加速度、または角速度である、デバイス。
【請求項２１】
請求項１において、前記少なくとも１つの応力に敏感な要素は、抵抗、ダイオード、ｐｎｐバイポーラトランジスタ、ｎｐｎバイポーラトランジスタ、ｐチャンネルＭＯＳトランジスタ、ｎチャンネルＭＯＳトランジスタ、一対のＣＭＯＳトランジスタ、バイポーラトランジスタと接続されたピエゾ抵抗体、ＭＯＳトランジスタと接続されたピエゾ抵抗体の少なくともいずれかである、デバイス。
【請求項２２】
請求項１において、前記応力に敏感な回路は、測定されたパラメータに応じたアナログ差動出力信号、所定の基準電位に対して計測されるアナログ出力信号であって、前記測定されたパラメータに応じたアナログ出力信号、アナログ増幅、アナログデジタル変換、アナログから周波数への変換、パルス生成、アナログマルチプレクシング、信号処理、メモリ、デジタルインターフェース、電力管理、無線信号の送信および／または受信、環境発電の少なくともいずれかを提供する、デバイス。
【請求項２３】
請求項１において、さらに、前記応力に敏感な回路とともに組み込まれた温度センサを有する、デバイス。
【請求項２４】
請求項２３において、前記温度センサはｐｎ接合、ダイオード、拡散抵抗、トランジスタ、および／または薄膜サーミスタを利用する、デバイス。
【請求項２５】
請求項１において、さらに、前記応力に敏感な集積回路とともに組み込まれた磁気センサを有する、デバイス。
【請求項２６】
請求項２５において、前記磁気センサは、磁気抵抗、ホール効果センサ、異方性磁気抵抗効果を利用する要素、巨大磁気抵抗効果を利用する要素、および／またはトンネル磁気抵抗効果を利用する要素を利用する、デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の説明）
本出願は２０１４年１月８日に出願された同時係属中の米国特許出願番号第１４／１５０，０１９号の一部継続出願であり、米国特許出願番号第１４／１５０，０１９号に開示された内容は参照され、本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本願明細書において開示される内容は、低圧センサおよび流量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
圧力センサは、圧力を検出して測定するために、様々な用途で用いられることが可能である。一部の医学、産業、自動車、航空宇宙、および他のアプリケーションにおいて、圧力センサは、低圧を検出できるように、感度が非常に高くなければならない。高感度の低圧センサが、一部の用途において流量測定のために用いられることがある。
【０００４】
低い圧力の測定用に伝統的に用いられる圧力センサの１つの種類として、シリコンベースのＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ：微小電気機械システム）ピエゾ抵抗圧力センサがある。ＭＥＭＳピエゾ抵抗圧力センサは、典型的にはダイヤフラムおよびダイヤフラムに配置されたピエゾ抵抗素子を含む。ダイヤフラムに圧力降下が加わると、ダイヤフラムが曲がり、曲げ応力の結果としてピエゾ抵抗素子の抵抗が変化する。典型的には、ＭＥＭＳピエゾ抵抗圧力センサは、ホイートストンブリッジ回路に接続された４つのピエゾ抵抗素子を含む。ピエゾ抵抗素子は、印加された圧力に応答して、ホイートストンブリッジ回路の２つの抵抗器の抵抗が増加し、ホイートストンブリッジ回路の他の２つの抵抗器の抵抗が減少するように、ダイヤフラムに配置されている。
【０００５】
圧力センサは、典型的には、低い圧力を検出するときの圧力感度要件を満たすために薄いダイヤフラムを必要とする。しかしながら、均一な厚みのダイヤフラムを含む圧力センサは、たとえば印加された圧力を機械的応力に変換する際の非線形性（たとえば、均一な厚みのダイヤフラムの非線形性）、機械的応力を抵抗の変化に変換する際の非線形性（たとえば、ピエゾ抵抗効果の非線形性）、および抵抗の変化を出力信号に変換する際の非線形性（たとえば、ホイートストンブリッジ回路の非線形性）などの要因により、著しい非線形性を含むかもしれない。複数の要因が非線形性に影響を及ぼしているかもしれないが、印加された圧力を機械的応力に変換する際の非線形性が、典型的には、低圧センサにとって支配的な要因である均一な厚みのダイヤフラムを含むピエゾ抵抗圧力センサの出力信号Ｓは、印加された圧力Ｐに正比例し、ダイヤフラムの線寸法（linear dimension、リニア寸法）Ａとダイヤフラムの厚みｄとの比の二乗に正比例する。
Ｓ〜Ｐ・（Ａ／ｄ）２    または    Ｓ〜１／ｄ２
【０００６】
低圧センサは高い感度、すなわち小さい圧力値に対して高い出力信号を必要とする。したがって、高い（Ａ／ｄ）比が要求される。多くの場合、ダイヤフラムの線寸法を大きくすると、結果としてダイのサイズが増加し、ダイのコストが増加するため、ダイヤフラムの厚みｄを減少させることが望ましい。最小限のダイヤフラムの厚みは、典型的には、プロセスの能力によって決定される。
【０００７】
圧力から応力への変換は、ダイヤフラムの偏位（偏差、ディフレクション、deflection）Ｚｍａｘがダイヤフラムの厚みｄより十分に小さい場合にのみ、線形性を維持する。与えられた圧力に対して、ダイヤフラムの偏位の最大値は、ダイヤフラムの線寸法Ａの４乗に比例し、ダイヤフラムの厚みの３乗に反比例する。
Ｚｍａｘ＝Ａ４／ｄ３    または    Ｚｍａｘ〜１／ｄ３
【０００８】
ダイヤフラムの偏位が小さい場合、均一なダイヤフラムの非線形性ＮＬは、（Ｚｍａｘ／ｄ）比に比例すると考えられるため、非線形性は線寸法Ａとダイヤフラムの厚みｄの比率に非常に強く依存した関数となる。
ＮＬ＝（Ａ／ｄ）４    または    ＮＬ〜１／ｄ４
【０００９】
（Ａ／ｄ）比が増加すると、圧力センサの非線形性は、（Ａ／ｄ）２で増加する感度よりも非常に速く、（Ａ／ｄ）４で増加する。このため、変換特性の非線形性に起因する大きな圧力測定誤差により、均一な厚みのダイヤフラムを備えた低圧センサ設計は非現実的である。
【００１０】
低圧用途に要求される高感度を保持しながら圧力センサの線形性を改善するための解決策は、１９７０年代後半から知られている。剛性の領域（リジッドアイランド、島状の部分）（またはボス）を薄いダイヤフラム上に形成することにより、低圧センサの非線形性を減少させることができることが実証されている。
【００１１】
大多数の圧力センサは、（１００）配向を有するシリコンウエハ上に製造される。リジッドアイランドは、典型的には、湿式異方性エッチングを用いたウエハ微細加工（マイクロマシーニング）により形成される。このプロセスにより、結果として（１１１）面により規定される側壁を備えた構造が形成される。リジッドアイランドの側壁も（１１１）面により規定される。（１１１）面は、マイクロマシーニングに使用されるエッチング液の中で、非常に低いエッチング速度を有し、再現性のある微細構造の形状、たとえばキャビティ、ボスおよびダイヤフラムのサイズおよび形状を規定するために有益である。リジッドアイランドを含む微細構造の例は、図２７において見ることができる。図２７の選択された特徴は、説明を明確にするために本背景技術の節で議論される。図２７の全体については、本願明細書に開示されたセンサダイの実施形態を例示するものとして後述する。
【００１２】
図２７に示されたセンサダイ８０は、フレーム８１と、ウエハマイクロマシーニングにより裏側から形成された１つのリジッドアイランド（剛性の領域）８３を備えたキャビティとを含む。リジッドアイランド８３は、リジッドアイランド８３とフレーム８１との間に狭いダイヤフラム領域８４を規定する。このような狭いダイヤフラム領域はしばしば溝と呼ばれ、その幅は溝の幅と呼ばれる。１または複数のボスを備えた圧力センサダイの全体のデザインは、しばしば、不均一な厚みのダイヤフラム、または不均一な（非一様な）ダイヤフラムを備えたデザインとして呼ばれる。一般的な用語としての「弾性部分（弾性要素、elastic element）」はリジッドアイランドおよび／または開口により不均一な厚みのダイヤフラムを記述するために用いられる。同じ用語は本願明細書においても使用される。
【００１３】
ボスを備えたダイヤフラムを含む圧力センサダイにおいて圧力が下がると、狭いダイヤフラム領域（たとえば、図２７の領域８４）のみが曲がり、ボスは非常に厚いために曲がらない。狭いダイヤフラム領域は応力を集中させる要素として働き、これらの領域に置かれたピエゾ抵抗素子８８、８９は高い感度を有する。同時に、伝達特性の非線形性は、ダイヤフラムの線寸法の４乗でなく、溝の幅の４乗に比例する。したがって、不均一な厚みのダイヤフラムを備えた圧力センサの非線形性は、均一な厚みのダイヤフラムを備えたセンサの非線形性より非常に低くできる。
【００１４】
不均一なダイヤフラムを備えた圧力センサチップの他の周知のデザインとしては、ダイヤフラムの中央に２つのボスが位置するデザインがある。
【００１５】
キャビティと、薄いダイヤフラムと、１または複数のボスとを含む従来の圧力センサに関する１つの問題は、キャビティおよび１または複数のボスの両方の側壁が、ウエハの上面および下面と、ダイヤフラムの上面および下面とに対して傾斜を有するので、微細構造がセンサダイ上の広範囲を占有してしまうということである。（１１１）面は、ダイヤフラムの上面および下面に対しａｔａｎ（ｓｑｒｔ（２）／２）≒３５°１６´の角度を形成する。したがって、ウエハのキャビティの深さをＤとすると、１つの傾斜の幅はＤ／ｓｑｒｔ（２）になる。このため、２つのボスを備えたセンサダイは６つの傾斜を含み、傾斜の全幅が６Ｄ／ｓｑｒｔ（２）となり、１つのボスを備えたセンサダイは、４つの傾斜を含み傾斜の全幅が４Ｄ／ｓｑｒｔ（２）となる。たとえば、ウエハの厚さが４００μｍ、ダイヤフラムの厚さを１０μｍとすると、キャビティの深さが３９０μｍであれば、２つのボスを備えたダイヤフラムを含むダイの傾斜の全幅は約１６５５μｍである。これらの傾斜が、微細構造およびセンサダイの最小サイズを特定することになり、ダイは大きいほど高価になるのでコストの上昇の要因となり、所定のアプリケーションで要望されるサイズまたはコストをオーバーし、システムにおいてセンサが最小限の資源を占領するので、他の部品がほとんど使えなくなる可能性がある。加えて、ウエハが厚くなれば、ダイサイズの制限は拡大する。たとえば、１００ｍｍから１５０ｍｍまたは２００ｍｍへとウエハサイズが移行することにより、ウエハの厚さもそれに比例して増加し、圧力センサダイのサイズもそれに比例して増加する。
【００１６】
キャビティと、薄いダイヤフラムと、１または複数のボスとを含む従来の圧力センサに関する他の問題は、ダイヤフラムの破損であり、センサの製造時に薄いダイヤフラムが機械的に損傷する可能性がある。センサダイが非常に低い圧力に反応するように設計されている場合、薄いダイヤフラムは曲げ剛度が低く、このため、ダイヤフラムに印加された圧力または力が小さくても、ダイヤフラムにおいては高い応力となり、ダイヤフラムを破損させることがあり得る。たとえば、切断時の水流、ウエハ／ダイの処理時にダイヤフラムの一方の側が負圧になった場合、および製造時の他の似たような状況により、ダイヤフラムに機械的損傷が生じることがあり得る。したがって、ダイヤフラムの機械的強度が低いことによるダイヤフラムの破損を引き起こすことなく、十分な低圧に対する感度を有する低圧センサを製造することは難しい。
【００１７】
したがって、低圧センサおよび流量センサを向上することが要望されている。
【発明の概要】
【００１８】
上記問題点および関連技術分野における他の欠点を克服するために、センサダイおよび応力に敏感な回路を含む低圧センサが提供される。センサダイは、キャビティと、キャビティ内の剛性の領域（リジッドアイランド）とを含む。キャビティは、剛性の領域を取り囲む周囲の溝を含む。キャビティはセンサダイの弾性部分を形成し、周囲の溝は弾性部分の薄い領域を形成する。応力に敏感な回路は、弾性部分の薄い領域に設けれた応力に敏感な要素を含み、物理的パラメータに応じた（比例する）信号を出力する。弾性部分の薄い領域に形成された凹部または貫通孔は、弾性部分の弾性およびセンサの感度を増加させる。
【００１９】
他の実施態様においては、低圧センサダイは、圧力センサの製造中における過負荷および機械的な物体との直接接触から弾性部分を保護するためのキャップを含む。キャップ接合領域は弾性部分には重ならない。弾性部分とキャップの弾性部分に向いた表面との間にギャップがあり、ギャップの範囲内に少なくとも１つの停止領域がある。デバイスは、測定されたパラメータが閾値よりも小さいときは、弾性部分が少なくとも１つの停止領域と接触することなく変形（偏位）し、測定されたパラメータが閾値より大きいときは、弾性部分が変形（偏位）して、少なくとも１つの停止領域に接触することにより、キャップにより支持が追加され、弾性部分が損傷することなく耐えられる物理的パラメータの最大値を増加できる。
【００２０】
低圧センサを製造する方法であって、センサダイを提供することと、応力に敏感な回路を製作することと、キャビティが剛性の領域と剛性の領域を囲む周囲の溝とを含むように、センサダイにキャビティをマイクロマシーニングすることと、センサダイに凹部をエッチングすることとを含む方法も提供される。キャビティは、センサダイの弾性部分を形成し、周辺の溝は弾性部分の薄い領域を形成する。応力に敏感な回路は、弾性部分の薄い領域に応力に敏感な要素を含み、物理的パラメータに比例する（応じた）信号を出力する。凹部は弾性部分の薄い領域にエッチングされ、弾性部分の弾性およびセンサの感度を増加させる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
これらの、そして他の特徴は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明からより容易に理解されるであろう。
【図１】低圧を検出するように構成されるセンサダイの一実施形態における部分的な斜視断面図。
【図２】シリコンオンインシュレータウエハの一実施形態による垂直断面図。
【図３】図２のウエハの垂直断面図であって、その表側および裏側に誘電体層を有し、表側に応力に敏感な要素を含む図。
【図４】ウエハの裏側に堆積された層を有する図３のウエハの垂直断面図。
【図５】図４のウエハの垂直断面図であって、堆積層および底側の誘電体層を通してウエハの裏側にエッチングされたキャビティパターンを含む図。
【図６】図５のウエハの垂直断面図であって、ウエハのフレームおよびキャビティパターンの内部を覆っているフォトレジストを含む図。
【図７】ウエハの裏側にエッチングされた溝を含む図６のウエハの垂直断面図であって、ウエハの裏側にエッチングされた溝を含む図。
【図８】フォトレジストが除去された図７のウエハの垂直断面図であって、フォトレジストが除去された図。
【図９】図８のウエハの垂直断面図であって、中心のボスを規定するウエハの裏側に形成されたキャビティを含む図。
【図１０】図９のウエハの垂直断面図であって、エッチングにより除去されるウエハの埋込酸化物層の一部を含む図。
【図１１】低圧を検出するように構成されるセンサダイの別の実施形態を示す部分的な斜視断面図。
【図１２】非シリコンオンインシュレータウエハの一実施形態における垂直断面図。
【図１３】図１２のウエハの垂直断面図であって、内部に不純物が拡散された領域を含む図。
【図１４】図１３のウエハの垂直断面図であって、ウエハの上側に層を含む図。
【図１５】図１４のウエハの垂直断面図であって、ウエハの表側および裏側に誘電体層を有し、表側に応力に敏感な要素を含む図。
【図１６】図１５のウエハの垂直断面図であって、裏側の誘電体層を通過するように裏側に形成された開口を含む図。
【図１７】図１６のウエハの垂直断面図であって、開口を介してウエハに形成されたキャビティを含む図。
【図１８】非シリコンオンインシュレータウエハの別の実施形態による垂直断面図。
【図１９】図１８のウエハの垂直断面図であって、不純物が拡散された領域を含む図。
【図２０】図１９のウエハの垂直断面図であって、ウエハの上側に層を含む図。
【図２１】図２０のウエハの垂直断面図であって、ウエハの表側および裏側に誘電体層を有し、表側に応力に敏感な要素を含む図。
【図２２】図２１のウエハの垂直断面図であって、裏側の誘電体層を通過するように裏側に形成された開口を含む図。
【図２３】図２２のウエハの垂直断面図であって、開口を介してウエハに形成されたキャビティの一部を含む図。
【図２４】図２３のウエハの垂直断面図であって、ウエハに形成されたキャビティの他の部分を含む図。
【図２５】図２４のウエハの垂直断面図。
【図２６】低圧を検出するように構成され、凹部状の応力集増要素（ストレスコンセントレータ）を含むセンサダイの一実施形態による垂直断面図。
【図２７】低圧を検出するように構成され、穴状の応力集増要素を含むセンサダイの一実施形態による垂直断面図。
【図２８】ウエハの別の実施形態による垂直断面図。
【図２９】図２８のウエハの垂直断面図であって、ウエハの表側および裏側に誘電体層を有し、表側に応力に敏感な要素を含む図。
【図３０】図２９のウエハの垂直断面図であって、ウエハの裏側のリソグラフィ規定パターンを含む図。
【図３１】図３０のウエハの垂直断面図であって、リソグラフィ規定パターンを介して内部に形成されたキャビティを含む図。
【図３２】図３１のウエハの垂直断面図であって、ウエハの上面に穴状に形成された応力集増要素を含む図。
【図３３】低圧を検出するように構成され、キャップを含むセンサダイの一実施形態による垂直断面図。
【図３４】ウエハの別の実施形態による垂直断面図。
【図３５】図３４のウエハの垂直断面図であって、ウエハの表側および裏側に形成されたパターンを含む図。
【図３６】図３５のウエハの垂直断面図であって、表側のパターンを用いてウエハに形成された穴と、裏側のパターンを用いてウエハに形成されたダイシング溝を含む図。
【図３７】穴状の応力集増要素を含むデバイスウエハの一実施形態による垂直断面図。
【図３８】図３７のデバイスウエハ層にキャップとして接合された図３６のウエハの垂直断面図。
【図３９】図３８のキャップであって、その表側に第１のテープが備えられたキャップと、その底面に第２のテープが備えられたデバイスウエハ層の垂直断面図。
【図４０】側部が切り取られた図３９のキャップの垂直断面図。
【図４１】第１および第２のテープが除去された図４０のウエハの垂直断面図。
【図４２】低圧を検出するように構成され、デバイスウエハ層に接合されたキャップウエハ層を含むセンサダイの一実施形態の垂直断面図であって、センサダイはキャップウエハ層とデバイスウエハ層との間のギャップ部に配置されたストップ要素を含む図。
【図４３】低圧を検出するように構成され、デバイスウエハ層に接合されたキャップウエハ層を含むセンサダイの別の実施形態による垂直断面図であって、センサダイはキャップウエハ層とデバイスウエハ層との間のギャップに配置されたストップ要素を含む図。
【図４４】低圧を検出するように構成され、デバイスウエハ層に接合されたキャップウエハ層を含むセンサダイの別の実施形態による垂直断面図。
【図４５】低圧を検出するように構成され、デバイスウエハ層に接合されたキャップウエハ層を含むセンサダイの別の実施形態による垂直断面図であって、センサダイがキャップウエハ層とデバイスウエハ層との間のギャップに配置されたストップ要素を含む図。
【図４６】低圧を検出するように構成されたセンサダイの一実施形態における印加圧力に対する偏位を示すグラフ。
【図４７】図４６のセンサダイへの印加圧力に対するミーゼス応力（von-Mises stress）の最大値を示すグラフ。
【詳細な説明】
【００２２】
特定の例示的な実施形態が、本願明細書において開示されるデバイス、システムおよび方法の構造、機能、製造および使用の本質の全体の理解を提供するために記載される。これらの実施形態の一つ以上の実施例が、添付の図面に図示されている。当業者は、特に本願明細書に記載され、添付の図面に図示されたデバイス、システムおよび方法が、限定されない例示的な実施形態であり、本発明の範囲がもっぱら請求項により定義されることを理解するであろう。１つの例示的な実施形態に関連して図示または記載された特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。そのような修正および変更は、本発明の範囲内に含まれることを意図している。
【００２３】
さまざまな典型的な低圧センサおよび流量センサが提供される。一般に、低圧センサおよび流量センサは、外部の媒質、例えば流体、の圧力を検出するように構成されてもよい。
【００２４】
本願明細書において開示されるデバイス、システムおよび方法は、多くの利点および／または技術的な効果を生じさせる。
【００２５】
いくつかの実施形態において、圧力センサは、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ダイを含み、ＳＯＩダイは、ハンドル層と、デバイス層と、ハンドル層およびデバイス層の間に配置された誘電体層と、ハンドル層の底側に形成されたキャビティとを含む。キャビティは、薄いダイヤフラム領域および少なくとも１つのリジッドアイランド（剛性の領域、固い領域、柔軟性のない独立した領域、リジッドな島、剛性の島状の領域）を規定し、リジッドアイランドはハンドル層の一部分を含む。少なくとも１つのリジッドアイランドは、薄いダイヤフラム領域により取り囲むことができる。少なくとも１つのリジッドアイランドの最大厚みは、ＳＯＩダイの厚みより実質的に小さく、薄いダイヤフラム領域の厚みより大きくてもよい。薄いダイヤフラム領域および少なくとも１つのリジッドアイランドは、弾性部分を規定し、弾性部分はフレームにより囲まれ、フレームはハンドル層の一部を含む。ダイは、互いに平行な上面および底面を含んでいてもよい。キャビティの側壁および少なくとも１つのリジッドアイランドの側壁は、実質的に垂直であってもよい。基板の上面および底面は厳密に互いに平行でなくてもよいが、例えば、表面の粗さ、製造時に許容される公差などにより、実質的に平行であると理解されるものであればよい。同様に、リジッドアイランドの側壁およびキャビティは、厳密にダイの上面および底面に対して垂直でなくてもよいが、例えば、製造時に許容される公差により、実質的にそれらに対して垂直であると理解されるものであればよい。例えば、ダイの上面および底面に対して垂直であるキャビティの側壁は、ダイの上面および底面に対して８５度から９５度までの範囲の角度をなしてもよく、ダイの上面および底面に対して垂直であるリジッドアイランドの側壁は、ダイの上面および底面に対して８５度から９５度までの範囲の角度をなすようにしてもよい。以下でさらに述べるように、キャビティおよび少なくとも１つのリジッドアイランドのこのような側壁は、ダイにキャビティを、誘電体層を用いてドライエッチングすることにより形成されてもよく、誘電体層はエッチングストップとして機能し、デバイス層がドライエッチングされるのを止める。キャビティおよび少なくとも１つのリジッドアイランドの、このような側壁は、ダイの寸法を、傾斜した側壁を有するキャビティおよび１または複数のリジッドアイランドを有するダイと比較して、著しく低減できる。これにより、より多くのダイを１枚のウエハ上に配置することができ、同様の費用のウエハ加工に対して、ダイの費用を低減できる。
【００２６】
例えば、シリコンのドライエッチングを用いて形成されたセンサダイであって、１．００ｍｍ×１．００ｍｍ×０．０１０ｍｍの薄いダイヤフラム領域と、０．８５ｍｍ×０．８５ｍｍのボスとを有するセンサダイは、幅０．５０ｍｍのフレームおよび厚み０．５０ｍｍのウエハが必要である。したがって、ダイのサイズは、２．０ｍｍ×２．０ｍｍであり、ウエハ上のダイの面積は４．０ｍｍ２となる。一方、１．００ｍｍ×１．００ｍｍ×０．０１０ｍｍの薄いダイヤフラム領域および０．８５ｍｍ×０．８５ｍｍのボスを有し、湿式異方性エッチングを用いて形成されたセンサダイにおいては、ボスの傾斜が０．３５ｍｍとなるために、より広いキャビティが必要となる。このため、ダイサイズは２．７０ｍｍ×２．７０ｍｍとなり、ダイの面積は７．２９ｍｍ２になり、これはシリコンのドライエッチングを使用して形成されるダイの面積よりも８０％大きい。
【００２７】
薄いダイヤフラム領域の厚さは、ハンドル層、誘電体層およびデバイス層の合計の厚さより実質的に小さくてもよく、それにより印加圧力に対する高感度なセンサを提供することができる。
【００２８】
キャビティおよび少なくとも１つのリジッドアイランドの実質的に平行な側壁は、狭い溝、本明細書においてはトレンチとも記載される、を少なくとも１つのリジッドアイランドの側壁とキャビティの側壁との間に規定できる。狭い溝の幅は、ダイヤフラムの線寸法より実質的に小さくてもよく、それによりセンサの変換特性の線形性を高くできる。
【００２９】
少なくとも１つのリジッドアイランドの側壁を実質的に垂直とし、少なくとも１つのリジッドアイランドの厚みをＳＯＩ基板の合計の厚みより実質的に小さくすることにより、センサダイは、重力による加速度またはセンサダイの位置に対するセンサ誤差を小さくできる。リジッドアイランドの質量、およびセンサの動作（例えば、圧力センサがウエアラブルな医療用デバイスの一部である場合、または、圧力センサが振動する物体上に取り付けられている場合）により生じる加速度に起因する慣性力が、ダイヤフラムに機械的な応力を引き起こし、これらの応力はリジッドアイランドの質量に比例していることは自明である。これらの応力は、これらが測定される圧力に関連しないため、結果として寄生信号となり得る。実質的に垂直な側壁を含み、ＳＯＩ基板の合計した厚みより実質的に小さい最大厚みを含むリジッドアイランドは、実質的に垂直でなく、傾斜した側壁を含み、ＳＯＩ基板と同じ厚さを含むリジッドアイランドより、質量を減らすことができ、これにより、加速度および重力に起因する圧力計測誤差を低減できる。
【００３０】
いくつかの実施形態においては、圧力センサは、半導体基板を含むセンサダイと、基板の底面に形成され、基板の薄いダイヤフラム領域および基板の少なくとも１つのリジッドアイランドを含む弾性部分を規定するキャビティとを含む。ダイは、互いに平行である上面および底面を持っていてもよい。少なくとも１つのリジッドアイランドの側壁は、ダイの上面および底面に対して実質的に直交し、実質的に垂直であってもよい。上記と同様に、少なくとも１つのリジッドアイランドの実質的に垂直な側壁は、傾斜した側壁を含む１または複数のリジッドアイランドを含むダイと比較して、ダイのサイズを著しく低減することができ、より多くのダイをウエハ上に配置できる。以下でさらに議論されるように、少なくとも１つのリジッドアイランドの側壁は、ダイにキャビティをウエットエッチングすることにより形成されてもよい。キャビティをドライエッチングする場合は一度に１枚のウエハを個々にエッチングするのに対し、ウエットエッチングを用いることにより、複数のウエハをバッチ処理できる。
【００３１】
ウエハは、ウエットエッチングの前に、ウエハの１または複数の部分に不純物を拡散し、１または複数の部分がドーピングされてもよい。このドーピングにより、ウエハがウエットエッチングされるときに、１または複数の拡散された部分で少なくとも１つのリジッドアイランドを規定できる。ウエハのドーピングされた部分は、ウエハの残りのドーピングされていない部分とは異なるレートでエッチングされ、それにより、少なくとも１つのリジッドアイランドが形成できる。
【００３２】
ウエハは、ウエットエッチングに加えて深掘りの反応性イオンエッチング（ｄｅｅｐ  ｒｅａｃｔｉｖｅ−ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ、ＤＲＩＥ）を使用してエッチングされてもよい。以下でさらに議論するように、ＤＲＩＥおよび／またはウエットエッチングを、ダイの寸法を低減するために用いることができる。
【００３３】
いくつかの実施形態においては、圧力センサは、基板と、キャビティとを有し、キャビティは、基板の底側に形成され、基板内に形成された薄いダイヤフラム領域および少なくとも１つのリジッドアイランドを含むダイヤフラムを規定する。ダイヤフラムは、ダイヤフラム内、たとえば薄いダイヤフラム領域に形成された複数の応力集増要素（応力集中機能、応力を集める部分、ストレスコンセントレータ）を含んでいてもよく、それによりダイヤフラムは硬直度を低減できる。その結果、ダイヤフラム上に加わるわずかな圧力変化によりダイヤフラムでは大きな応力が生成され、その応力がダイヤフラムと結合した１または複数の応力に敏感な要素、たとえば、ピエゾ抵抗素子により検出される。したがって、複数の応力集増要素は、センサの感度を増大することを可能にする。複数の応力集増要素は、様々な形態、たとえばダイヤフラムの表面に形成された凹部、またはダイヤフラムの表面を通って延びる穴などを含んでもよい。
【００３４】
いくつかの実施形態においては、圧力センサは、弾性部分を含むセンサダイを有し、センサはセンサダイの上面に接合されたキャップ部を含んでもよい。センサは、センサダイの上面および／またはキャップ部の下面に形成された１または複数のストップ（停止部）を含んでいてもよい。キャップの下面とセンサダイの上面との間にギャップを設けることができる。１または複数のストップは、ダイヤフラムが、機械的応力、たとえばセンサを通過する流体の圧力に応答して偏位したときに、弾性部分の最大偏位を制限し、その一方、弾性部分の上面がキャップ部の底面の広範囲な領域に直に接触するのを防止することにより、２つの表面が密着してしまうことを防止するように構成される。このため、ダイヤフラムは、弾性部分に印加された過剰な圧力による損傷から保護でき、それとともに、弾性部分とキャップ部とが密着（スティック）してしまうトラブルも防止できる。
【００３５】
本願明細書に開示されるセンサは、様々なアプリケーション、たとえば医療用アプリケーション（たとえば、呼吸治療）、産業用アプリケーション、自動車用アプリケーションおよび航空宇宙用アプリケーションなどに用いられてもよい。たとえば、医療用アプリケーションでは、１または複数のパラメータ、たとえば患者に関連した血圧、呼吸数、脈拍などが測定されるアプリケーションを含んでもよく、産業用アプリケーションでは、１または複数のパラメータ、たとえば温度、圧力などが検出される製造用アプリケーションを含んでいてもよい。
【００３６】
本願明細書に開示されるセンサは、１または複数の他のタイプの検出機能を含んでいてもよい。たとえば、センサは、圧力センサ、温度センサ、加速度計、磁気センサ、および化学センサのいずれかの１つまたは複数を含んでもよい。このように、センサは、複数の異なるパラメータに関するデータを提供するように構成することで、使用時のセンサの用途を広げることができ、および／または１つのセンサを複数のセンサの代わりに使用することが可能であり、経済的であり、また、占有面積を節約し、スペースを、他のデバイスのために使用または空けておくことができる。
【００３７】
いくつかの実施形態においては、本願明細書に開示される低圧センサは、流量を測定するために用いることができる。周知なように、流量は、流体の流れにより生じる圧力降下を計測することにより間接的な方法で求めることができ、計測した圧力に基づいて流量を算出できる。周知なように、流量センサは、基本的に、測定された流体に対し許容できない固体で、メディアを分離できない。
【００３８】
図１に、低圧検出のために構成された圧力センサダイ２０の一実施形態を示している。ダイ２０は、ＳＯＩ基板から製作されてもよい。基板は、ハンドル層２１と、デバイス層２２と、ハンドル層２１およびデバイス層２２の間に挟まれた誘電体層２３とを含む。誘電体層２３は、埋め込み酸化物（ＢＯＸ）、たとえば二酸化珪素であってもよい。基板の合計厚さ１６は、ハンドル層２１の厚さと、デバイス層２２の厚さと、誘電体層２３の厚さとの合計により規定できる。基板の厚さ１６は、たとえば、１００μｍ〜１０００μｍの範囲にあってもよい。
【００３９】
ダイ２０にはキャビティ２５を形成できる。キャビティ２５は、基板の底部に形成でき、少なくともハンドル層２１の厚さにわたり延設できる。この例示した実施形態において、キャビティ２５は、ハンドル層２１の厚さおよび誘電体層２３の厚さにわたり延びているが、デバイス層２２には達していない。シリコンのドライエッチングを用いて、キャビティ２５が形成され、それにより、ダイヤフラム２４が規定でき、以下でさらに説明する。
【００４０】
キャビティ（凹み、空洞）２５は、基板の一部分であるフレーム１８により囲むことができる。フレーム１８は、ハンドル層２１、デバイス層２２および誘電体層２３の各々の部分を含んでもよい。フレーム１８の外周が、ダイ２０の外周を規定してもよく、フレーム１８の内周がキャビティ２５の外周およびダイヤフラム２４の外周を規定してもよい。ダイヤフラム２４は、この例示的な実施形態において、長方形の外周を含むが、本願明細書に記載されるこの実施形態および他の実施形態におけるダイヤフラムの外周は、異なる形状、たとえば、正方形、多角形、角丸の四角形、角丸の長方形、角丸の多角形、円形、楕円形などを含んでいてもよい。
【００４１】
ダイヤフラム（隔膜、膜）２４は、本願明細書においては弾性部分（弾性要素、elastic element）とも称され、リジッドアイランド２６（本願明細書においてはボスとも称される）、および、薄い領域２７（本願明細書においては薄いダイヤフラム領域とも称される）を含むことができる。薄い領域２７は、キャビティ２５の上に配置できる。薄い領域２７は、フレキシブルな部材（可撓性部材）であってもよく、外部刺激、たとえば、印加された圧力に反応して曲がるように構成される。このため、ダイヤフラム２４は、キャビティ２５に出入りするように曲がる。リジッドアイランド２６は、薄い領域２７に完全に囲まれていてもよい。ダイ２０はこの例示した実施形態においては、１つのリジッドアイランド２６を含むが、ダイは複数のリジッドアイランドを含んでいてもよい。２つのボスを含むダイは、図１１に示した構造と同様であってもよく、以下でさらに説明するが、複数のボス４４により、２つのボス４４およびフレーム４１の各々の間に位置する２つの側方の溝４８と、２つのボス４４の間に位置する１つの中心の溝４９とが規定される。すべての溝４８、４９の長手方向の軸は、互いに平行であってもよい。２つのボス４４の配置は、ダイの中心軸に対して対称であってもよい。中心の溝４９の長さは、側方の溝４８の長さと異なっていてもよい。
【００４２】
リジッドアイランド（剛性の島領域、剛性の領域）２６の側壁１７の１つは、その側壁１７に面したキャビティ２５の側壁１９と平行であってもよい。側壁１７、１９は、ダイヤフラムの薄い領域２７の上面および底面、ならびに基板の上面および底面、たとえば、互いに平行であるデバイス層２２の上面およびハンドル層２１の底面に対しそれぞれ垂直である。上記したように、側壁１７、１９は必ずしも互いに平行ではなくてもよく、および／または、基板の上面および底面は必ずしも互いに平行でなくてもよいが、たとえば、製造時に許容される公差により、実質的に平行であると認められてもよく、側壁１７、１９は、必ずしも基板の上面および底面に対して垂直でなくてもよいが、たとえば、製造時に許容される公差により、実質的に垂直であると認められてもよい。たとえば、基板の上面および底面に対して垂直であるキャビティ２５の側壁１９は、基板の上面および底面の両方に対して８５度から９５度の範囲の角度をなすようにしてもよい。側壁１７、１９は、リジッドアイランド２６とフレーム１８との間の溝を規定する。側壁１７、１９が実質的に互いに平行である場合、溝は長方形（角胴形）であってもよい。しかしながら、溝の形状は異なっていてもよく、たとえば、側壁１７、１９は、互いに実質的に平行でなく、溝の端で凹角（reentrant）なプロファイルを形成してもよい。複数のボスを含む実施形態においては、ボスの各々は、キャビティの側壁または別のボスの側壁に面する側壁を含んでいてもよい。複数のボスの側壁の各々は、ダイヤフラムの薄い領域の上面と底面、および基板の上面と底面とに垂直となるであろう。複合的なボスを含むセンサダイの実施例は、図４２〜４５に示されており、それらは以下でさらに説明する。図４２〜４５に示したセンサダイの実施例は、長方形の外周形状をもち、弾性部分の長方形の対称的な長手方向の軸に対し対称的に位置する２つの長方形のボスを含む弾性部分を含むもの、または、少なくとも１つの対称軸に対し対称な多角形の外周形状の弾性部分であって、少なくとも一つの対称軸に対して対称的に位置する２つの長方形のリジッドアイランドを含む弾性部分を含むものである。
【００４３】
薄い領域２７は、リジッドアイランド２６とキャビティ２５の側壁１９との間で規定された１または複数の狭い溝２９を含んでもよい。１または複数の狭い溝２９の幅は、ダイヤフラム２４の線寸法より著しく小さくできる。
【００４４】
弾性部分（弾性要素、弾性素子）２４は、ハンドル層２１、デバイス層２２および誘電体層２３の各々の部分を含んでいてもよい。薄いダイヤフラム領域２７は、例示した実施形態のように、デバイス層２２の一部のみを含んでいてもよく、薄いダイヤフラム領域２７は、少なくとも誘電体層２３の一部および少なくともハンドル層２１の一部を含んでもよい。ボス２６は、ハンドル層２１、デバイス層２２および誘電体層２３の各々の一部を含んでもよい。
【００４５】
薄い領域２７の厚さは、デバイス層２２の厚さに等しくてもよい。薄い領域の厚さは、薄い領域２７が機械的負荷、たとえば、印加圧力に応答して曲がる、または屈曲できるように、十分に小さくできる。自明なように、薄い領域２７の厚さは、ダイヤフラムのサイズ、必要なダイ感度および目標測定範囲、たとえば、圧力測定の目標範囲に依存し得る。薄い領域２７の厚さは、基板の合計厚さ１６より実質的に小さくできる。薄い領域２７の厚さは、たとえば、１〜２０μｍの範囲であってもよい。
【００４６】
リジッドアイランドの厚さを十分に大きくすることにより、リジッドアイランド２６は薄い領域２７に対し硬く（固く、高剛性に）なり、リジッドアイランド２６が機械的負荷、たとえば、印加圧力に応答して曲がらない、または屈曲しないようにできる。ボス２６の厚さは、薄い領域２７の厚さより大きく、基板の合計厚さより薄く、デバイス層２２の厚さより大きく、誘電体層２３の厚さより大きく、ハンドル層２１の厚さより薄くできる。例示的な実施形態においては、ボス２６の厚さは、基板の厚さより著しく薄くてもよく、たとえば、１００〜１０００μｍの範囲の基板の厚さ１６より薄く、少なくとも１０μｍであってもよい。基板の合計厚さに対してボス２６の厚さが小さいことにより、溝２９の配置の再現性が向上し、重力および加速度によって生じる寄生誤差を最小化できる。リジッドアイランド２６の厚さは、薄い領域２７の厚さより少なくとも１．５倍厚くてもよく、例えば、薄い領域２７の厚さより２．０倍厚くてもよく、薄い領域２７の厚さに対し約１．５〜３．０倍の範囲であってもよく、これにより変換特性の線形性を改善できる。ボスの高さが、薄い領域２７内のダイヤフラムの厚さに等しい場合、ボス２６は薄い領域２７に対して２倍の厚みがあり、弾性部分２４のボス２６により占められている部分の曲げ剛性は、一様な厚さのダイヤフラムでボス２６と同じ面積とした部分の曲げ剛性の８倍である。このように剛性を上げることにより、より大きな曲率および応力の曲げを、溝２９に集中させることが可能になる。ボスの高さが、薄い領域２７内のダイヤフラムの厚さの２倍である場合、ボス２６の曲げ剛性は、一様な厚さのダイヤフラムの曲げ剛性の２７倍であり、ボス２６の曲がりは薄い領域２７の曲がりと比較するとごくわずかであるといえる。
【００４７】
ダイ２０は、１または複数の応力に敏感な要素２８を含んでもよい。１または複数の応力に敏感な要素２８は、ダイヤフラム２４の薄い領域２７内のデバイス層２２に形成できる。１または複数の狭い溝２９の各々に、１または複数の応力に敏感な要素２８のうちの１つを設置してもよい。ダイヤフラム２４に印加された機械的負荷、たとえば、圧力、振動などにより、ダイヤフラム２４の薄い部分２７が曲がり、その結果、１または複数の応力に敏感な要素２８で応力を検出できる。例示的な実施形態においては、ダイ２０は応力に敏感な要素２８を４つ（２つは第２０の図示されていない切り取られた部分にある）含んでいるが、圧力センサチップに設けられる応力に敏感な要素の数はこれに限定されない。応力に敏感な要素２８は、１または複数の応力に敏感な抵抗またはピエゾ抵抗素子、ｐ−ｎ−ｐ型バイポーラトランジスタ、ｎ−ｐ−ｎ型バイポーラトランジスタ、ｐチャンネル金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスタ、ｎチャンネルＭＯＳトランジスタ、一対の相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）トランジスタ、ユニポーラトランジスタ、ダイオードおよび／または他の当業者に自明な電気要素を含んでもよい。
【００４８】
１または複数の応力に敏感な部品２８は、異なる電気回路内で使用されてもよい。たとえば、ピエゾ抵抗素子は、ホイートストンブリッジ回路に組み込まれてもよい。一例においては、応力に敏感な回路の一部の抵抗だけが応力に対して高感度であってもよい。他の実施例においては、応力に敏感なトランジスタは、差動増幅器および演算増幅器（オペアンプ）、スイッチング回路、パルス発生器（リング発振器およびその他）、電圧周波数変換器、および他の回路を形成するために用いてもよい。応力に敏感な回路は、ピエゾ抵抗素子およびトランジスタの両方を含んでいてもよい。たとえば、ピエゾ抵抗素子は、少なくとも１つのバイポーラトランジスタまたは少なくとも１つのＭＯＳトランジスタに接続されていてもよい。ピエゾ抵抗素子または応力に敏感なトランジスタにより弾性部分の機械的応力を電気信号に変換するのに加えて、応力に敏感な回路は他の機能を提供してもよく、たとえば、測定されたパラメータに応じた（比例した）アナログの差動出力信号を出力する機能、グラウンドまたは他の基準電位対して測定されるアナログ出力信号であって、測定されたパラメータに比例したアナログ出力信号を出力する機能、アナログ増幅、ＡＤ（アナログデジタル）変換、アナログから周波数への変換、パルス生成、アナログマルチプレクシング、信号処理、メモリ、デジタルインターフェース、電力管理、無線信号の送受信、および環境発電（エネルギーハーベスティング）、などの機能を提供してもよい。
【００４９】
当業者には自明ではあるが、応力に敏感な要素２８は、応力に敏感な集積回路に接続されていてもよく、応力に敏感な集積回路は、測定された物理的パラメータの値と比例した信号を出力するように構成されていてもよく、その物理的パラメータは、ダイ２０に作用し、ダイヤフラム２４、たとえば、薄い領域２７に対する機械的応力を引き起こすものである。１または複数の狭い溝２９に配置されている応力に敏感な要素２８は、その要素２８が、加えられた負荷、たとえば印加された応力を、それらのパラメータ、たとえば抵抗の変化に変換する際に非常に高い線形特性を有することを可能にする。その結果、この低圧センサは、圧力に対する高い感度を有するとともに、変換特性の非線形性が非常に小さい。ボス２６のサイズおよび形状、フレーム１８に対するその相互の位置、弾性部分２４の薄い領域２７の厚さ、および弾性部分２４内における応力に敏感な要素２８の位置および配向を、センサダイ２０が特定の用途のために必要とされる感度を確実に得られるように選択でき、さらに、ダイの出力が印加応力、たとえば、印加圧力に線形に確実に変化するように選択できる。
【００５０】
センサダイであって、ダイヤフラムの薄い領域の上面および底面、およびダイの基板の上面および底面に実質的に垂直な、リジッドアイランドの側壁と、キャビティの側壁とを持ったセンサダイは、基板のドライエッチングを含む製造プロセスを用いて形成されてもよい。図２〜１０に、そのような製造プロセスの一実施形態を示している。図２〜１０には、長方形をした１つの中心ボスを含むダイの形成を示しているが、異なる数および／または異なる形状のボスを含む他のダイを同様の方法で製造できる。たとえば、本願明細書において説明する実施形態のボスは、正方形、長方形、多角形、角丸の多角形、円形、および楕円形であってもよい。
【００５１】
図２に、初期状態のＳＯＩウエハ１５を示している。ウエハ１５は、ハンドル層１４と、デバイス層１３と、それらの間に挟まれた誘電体層１２とを含む。ウエハ１５には、応力に敏感な要素３０を形成する処理が当業者において自明な方法で行われてもよい。応力に敏感な要素３０は、図３に示すように、デバイス層１３内に形成されてもよい。ウエハ１５は、当業者であれば自明なように、センサチップに対する外部への電気的接続のための金属パッド（不図示）に接続された応力に敏感な要素３０に対する接点（不図示）を設けることができる。
【００５２】
この処理により、図３に示されているように、ウエハ１５は、その上側または表側に、第１の誘電体層３１と、その下側または裏側に第２の誘電体層３２とが設けられる。第１および第２の誘電体層３１および３２は、同じであってもよく、または第１および第２の誘電体層３１および３２は、異なる厚みおよび／または異なる組成であってもよい。第１および第２の誘電体層３１および３２の厚みおよび構成は、当業者であれば自明なようにウエハ処理により決定される。第２の誘電体層３２はオプションであり、ウエハ１５の裏側は、ウエハ処理の最後の段階で誘電体層でなくてもよい。
【００５３】
次に、図４に示すように、１つの層３３は、ウエハ１５の裏側に堆積される。堆積された層３３は、その後の深掘りの反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）の間、ウエハ１５の裏側を十分に保護できる。付加的な層３３の厚さは、ウエハ１５の裏側に残っている第２の誘電体層３２の厚みおよび組成、必要なＤＲＩＥエッチング深さ、およびシリコンに対する堆積層３３のエッチング速度の選択性に応じて選択できる。第２の誘電体層３２がＤＲＩＥの間に裏側を十分に保護できるのであれば、堆積層３３を省略してもよい。堆積層３３は、フォトレジスト、誘電体、金属、ポリマーまたは他のＤＲＩＥの間、ウエハの裏側の上のパターンの保護をもたらすことができる材料から形成できる。ウエハ１５の表側に堆積された材料によるＤＲＩＥ装置の汚染が懸念される場合には、ウエハ１５の表側は、ＤＲＩＥエッチングの間、一時的な層またはフィルムにより保護されてもよい。
【００５４】
第２の誘電体層３２および／または堆積層３３の追加の後、裏側のキャビティをエッチングするためのパターンを規定するリソグラフィを実行できる。裏側のすべての層、たとえば、第２の誘電体層３２および堆積層３３は、図５に示すように、キャビティパターン３４の範囲内をエッチングすることにより除去される。キャビティパターン３４により、ウエハ１５に最終的に形成されるキャビティの幅を定めることができる。
【００５５】
次に、リソグラフィにより、ウエハ１５の裏側に中心ボスのパターンを規定できる。図６に示すように、フォトレジスト３５は、ダイのフレーム３６と、キャビティパターン３４の内部であって、中心のボス３７（図９および１０を参照）が形成される領域とをカバーできる。次に、ＤＲＩＥを、図７に示すように、ウエハ１５の裏側からトレンチ３８をエッチングするために使用できる。このトレンチ３８は、最終的なダイ構造において薄いダイヤフラム領域に対応する。トレンチの深さは、後述するいくつかの要因により決定される。その後、フォトレジスト３５は、図８に示すように、ウエハ１５から除去でき、第２のＤＲＩＥステップにより、裏側からウエハ１５のエッチングを続けられる。第２のＤＲＩＥステップの間は、トレンチ３８および中心ボス３７の両方がエッチングされる。第２のＤＲＩＥが終了すると、トレンチ３８はハンドル層１４にわたり（を通して）エッチングされ、第２のＤＲＩＥエッチングは、図９に示すように、誘電体層１２で止まる。第２のＤＲＩＥエッチングは、ウエハ１５全体にわたり均一でなくてもよい。いくらかのオーバーエッチングが第２のＤＲＩＥの間に実行されても、エッチングは、ウエハ１５全体において誘電体層１２で確実に止まる。第２の誘電体層３２および堆積層３３は、この第２のＤＲＩＥエッチングの間、ウエハ１５の裏側を十分に保護できる。図９に示すウエハ１５が、センサダイの最終形態であってもよい。
【００５６】
いくつかの実施形態においては、図１０に示すように、図９のウエハ１５はさらに処理され、トレンチ３８の底部の誘電体層１２をエッチングで除去してもよく、トレンチ３８の底部の誘電体層１２とトレンチ３８内の弾性部分の薄くなった部分との両方をエッチングで除去してもよい。誘電体層３２および堆積層３３は、このエッチングの間、ウエハの裏側の十分な保護を提供する。
【００５７】
誘電体層１２でエッチングが止まる場合、いくらかのオーバーエッチングが図９の第２のＤＲＩＥで実行できる。オーバーエッチングは、一定量のシリコンをエッチングするために必要なエッチング時間に対応させられる。たとえば、オーバーエッチングを、ＤＲＩＥエッチング時間全体の約１０％または約２０％に等しくでき、この場合、目標とする最終的なボスの高さは、その高さが図９の第２のＤＲＩＥのステップにおける約１０％または約２０％のオーバーエッチングの後においても、少なくとも最小限の許容できるボスの高さより小さくならないように選択できる。
【００５８】
図９および１０からわかるように、応力に敏感な要素３０は、トレンチ３８の上のウエハ１３の表面に配置できる。したがって、圧力がダイヤフラムに印加されると、トレンチ３８は応力集増要素として作用し、応力に敏感な要素３０は圧力に比例した電気信号を生成できる。トレンチ３８の幅は小さくしてもよく、このため、応力に敏感な要素３０の変換特性を線形にできる。
【００５９】
いくつかの実施形態においては、トレンチ３８は、図８および９に示したステップを実行することなく、図７のＤＲＩＥにおいてハンドル層１４を通してエッチングしてもよい。さらに、誘電体層１２は、トレンチ３８のエッチングの後、さらにエッチングして除去してもよく、ダイヤフラムはトレンチ３８の中で薄くされてもよい。しかしながら、上記したように、トレンチ３８の幅をダイヤフラムの線寸法より著しく小さくすることは、有益であり、圧力センサの非線形性を減少できる。したがって、トレンチ３８の幅は、ウエハの厚さより著しく小さくしてもよい。したがって、図７のＤＲＩＥにおいては、高アスペクト比のＤＲＩＥによりトレンチ３８がエッチングされる。
【００６０】
図２〜９のプロセスおよび図２〜１０のプロセスを用いて形成されたトレンチのアスペクト比は、図７のＤＲＩＥによりウエハ全体の厚さをエッチングしてトレンチを形成した場合よりもはるかに小さくできる。したがって、その結果、図９において形成される構造の寸法および機械的な特性の両方を、よりよく制御および再現でき、この場合は、それにより、圧力センサのパラメータの再現性を向上でき、低圧センサの性能を向上できる。
【００６１】
図１１に、低圧検出用に構成されたセンサダイ４０の別の実施形態を示している。ダイ４０は、単一のシリコン基板、たとえば、非ＳＯＩ基板から製作されてもよい。ダイ４０は、フレーム４１と、薄い領域４３および２つのボス４４を含むダイヤフラム４２、または弾性部分４２と、キャビティ３９と、薄い領域４３の範囲中に備えられた複数の応力に敏感な要素４６、４７とを含んでいてもよい。応力に敏感な要素４６、４７は、検出回路に接続され、印加圧力により生じる応力に応答してそれらのパラメータを変えるように構成されていてもよい。
【００６２】
ボス４４は、ダイヤフラム４２の薄い領域４３より厚く、フレーム４１より実質的に薄くできる。たとえば、薄い領域４３の厚さは、１〜２０μｍの範囲内、たとえば１〜１０μｍの範囲内としてもよく、ボス４４の厚さは、薄い領域４３の厚さより少なくとも１．５倍厚く（大きく）、たとえば、薄い領域４３の厚さより２．０倍厚く、さらに、その厚みを薄い領域４３の厚さより約１．５〜３．０倍の範囲内としてもよい。図１１の実施形態に示されたボス４４は、長方形をなす。図１１の実施形態に示すように、ボス４４の側壁は、お互いに対して、およびダイヤフラム４２の縁（端）に対して実質的に平行であってもよい。しかしながら、ボス４４の形状は異なっていてもよく、ボス４４の側壁は、ダイヤフラムの縁に対して平行でなく、お互いに対して平行でなくてもよい。ボス４４の長さは、ボス４４とフレーム４１との間の距離より著しく大きくできる。ダイヤフラム４２の中心領域のボス４４同士の間の距離は、ボス４４の長さより著しく小さくできる。したがって、薄い領域４３には、ボス４４とキャビティの側壁４５との間で規定される２つの狭い側方の溝４８、およびダイヤフラムの中心にあるボス４４同士の間で規定される１つの狭い中心の溝４９を設けることができる。応力に敏感な要素４６のうちの少なくとも１つは、側方の溝４８内に設けることができ、応力に敏感な要素４７のうちの少なくとも１つは、中心の溝４９内に設けることができる。
【００６３】
キャビティ３９は、ボス４４の側壁と平行でなくてよい側壁４５を含む。キャビティの側壁４５は、基板の裏面に対してａｔａｎ（ｓｑｒｔ（２）／２）≒３５°１６′の角度を形成してもよい。
【００６４】
図１１のダイ４０は、２つのボス４４を含んでいるが、センサダイ４０は、異なる数、たとえば、１、３、４などの数のボスを含んでいてもよい。同様に、センサダイ４０は、図１１の実施形態に示された長方形以外の形状を備えた弾性部分を備えていてもよい。たとえば、センサダイは、弾性部分の２つの対称軸に対して対称的に配置された１つの中心ボスを有する正方形形状を備えた弾性部分を含んでいてもよい。他の実施例においては、センサダイは、少なくとも１つの対称軸に対して対称的に配置された２つの長方形のボスを含み、少なくとも１つの対称軸を有する多角形形状を備えた弾性部分を含んでいてもよい。
【００６５】
センサダイ、たとえば図１１のダイ４０などは、基板のウエットエッチングを含む製造プロセスを使用して形成してもよい。図１２〜１７に、そのような製造プロセスの１つの実施形態を示している。プロセスは、エッチングレートが不純物濃度、または不純物濃度により決定されるいくつかの他のパラメータ、に対して強い依存性を含む選択的なシリコンのマイクロマシーニングプロセスを使用してもよい。これにより、拡散層と基板の本体との間の界面において、エッチングレートを著しく減少させたり、エッチングストップ（エッチング停止）を可能にできる。特に、弾性部分および基板のキャリアの濃度の差異を、センサの弾性部分に要求される形状を規定するために用いることができる。ドーピングの種類および目標とする不純物濃度は、選択的なマイクロマシーニングプロセスの選択されたタイプに依存し得る。たとえば、シリコンの電気化学エッチングがマイクロマシーニングプロセスとして用いられる場合、ｐｎ接合を形成できる。したがって、ｐ型の出発原料の場合にｎ型のドーピングを使用し、ｎ型の出発原料の場合に、ｐ型のドーピングを使用して、要求される機械的構造を形成できる。特定のレベルの不純物濃度によりエッチングがストップされる場合、以下でさらに説明するように、要求される濃度とするため、必要なタイプの不純物を使用した、ドーピング／打ち込み（ドライブイン）プロセスが設計できる。たとえば、一部のエッチング液（エッチャント）、たとえば、ピロカテコール（ｐｙｒｏｃａｔｅｃｈｏｌ）を含むエチレンジアミン（ＥＤＰ）においては、単結晶シリコンのエッチングレートは、不純物の濃度に依存させることができ、エッチングを、不純物の特定の濃度で止めることができる。
【００６６】
図１２に、初期状態の非ＳＯＩ基板５１を示している。図１３に示すように、複数のボス領域５４、５５は、不純物の打ち込みに続いて、ウエハ５１の表側（正面）５２にドープされてもよい。ボス領域５４、５５は、最終構造におけるボスを形成するために用いることができる。ドーピングにより、基板材料に対し、過渡的な部分を形成でき、後述するように、マイクロマシーニングの間にエッチングストップとして使うことができる。第１のドーピングは、イオン注入または拡散を用いて実行できる。誘電体層を、拡散中のマスクとして用いることができる。たとえば、二酸化シリコンをマスクとして用いてもよい。誘電体層、フォトレジスト、または誘電体層とフォトレジストとの組合せを、マスクとして使用し、複数のボス領域５４、５５に局所的なイオン注入を可能としてもよい。第１のドーピングの後に、不純物の打ち込みが続いてもよい。
【００６７】
ボス領域５４、５５を形成するための局所的なドーピングの後、ウエハ５１の表側５２のドーピングを続けることにより、図１４に示すように、層５６を形成できる。層５６は、表側５２の全体をカバーしてもよい。一部の例においては、瞬間的な打ち込み（フラッシュインプラント）が、図１４にも示したように、基板５１の表側５２に対して実行されてもよい。拡散またはイオン注入が層５６のドーピングとして使用されてもよい。層５６の一部で、最終構造においてダイヤフラムの薄い領域を形成できる。このため、層５６は、薄い領域として要求されるキャリアの導電性と濃度とを含んでもよい。層５６および事前のボス領域５４、５５のいずれも、第２のドーピングおよびドライブインによる影響を受ける。第１のドーピングの後に実行される第１のドライブインにより、不純物は、基板５１中において、ボス領域５４、５５の範囲内で、層５６よりも、より深く拡散する。
【００６８】
図１５に示すように、次に、ウエハ５１には、ウエハ５１の表側５２に形成された第１の誘電体層５８、およびウエハ５１の裏側５３に形成された第２の誘電体層５９が設けられる。第１および第２の誘電体層５８、５９は、同じ、または異なる厚さおよび組成であってもよい。第２の誘電体層５９は、後のマイクロマシーニングプロセス用の良好なマスクとなり得る。たとえば、窒化シリコンの層は、基礎液またはアミノ基を含む溶液を用いた湿式異方性エッチングの場合に、マスクとして使用できる。他の誘電体層、半導体層または金属層が、マイクロマシーニングの際にマスクとして用いられてもよい。図１５にも示すように、応力に敏感な要素５７は、層５６の内部に形成できる。ウエハ５１は、センサチップへの外部電気接続のための金属パッド（不図示）に接続された応力に敏感な要素５７に対する電気接点（不図示）を設けることができる。
【００６９】
次に、基板のマイクロマシーニングを、図１６および１７に示すように、実行できる。開口６０を、図１６に示すように、基板５１の裏側５３において第２の誘電体層５９に形成できる。次に、図１７に示すように、キャビティ６１を、湿式マイクロマシーニングまたは湿式エッチング、たとえば、湿式異方性エッチングを用いて基板５１にエッチングできる。エッチングは、ボス５４、５５を備える層５６と、ドーピングにより影響を受けていない基板５１の残りの部分との間の界面で止まる。エッチングは、正確に界面で止まる代わりに、界面の近くで止まってもよいが、それでもなお、たとえば、製造公差の結果として、界面で止まると解される。その結果、湿式エッチングにより、ボス５４、５５とフレーム５１との間に第１および第２の溝６２および６４が形成でき、ボス５４、５５の間に第３の溝６３が形成できる。
【００７０】
溝６２、６３、６４の各々は、その上に位置された応力に敏感な要素５７のうちの少なくとも１つを持つことができる。このため、圧力がダイヤフラムに印加されると、溝６２、６３、６４は応力集増要素として作用し、応力に敏感な要素５７は圧力に比例した電気信号を発生できる。上記のプロセスにより形成されるため、溝６２、６３、６４の幅は小さく（狭く）、したがって、低圧センサの変換特性は線形になる。
【００７１】
湿式マイクロマシーニングプロセスにおける化学的なエッチングレートは、ウエハ５１の溝６２、６３、６４が形成された領域でのエッチングではより遅くなるかもしれない。当業者には知られているが、このようなことは、構造体の形状によりエッチングレートが変化することが原因で起こり得る。同様に、当業者には知られているが、固体の表面での流体と固体との間の化学反応は、次のステップを含む：固体の表面への試薬の移送、固体の表面での試薬の吸着、生成物が形成される表面におけるそれ自体の化学反応、固体の表面からの生成物の脱離、および固体の表面からの生成物の移送。固体の表面への試薬の輸送および固体の表面からの生成物の輸送は、拡散の法則により支配されるが、一方で、固体の表面での試薬の吸着、生成物が形成される表面におけるそれ自体の化学反応、および固体の表面からの生成物の脱離は、活性化エネルギーにより特徴付けられることができ、アレニウスの式により支配される。一般に、エッチングレートは、最も遅いステップにより決定される。電気化学エッチングの場合の電界は、拡散速度に影響を及ぼすことができる。したがって、図１７の製品を形成する中で、エッチング速度が拡散により決定される場合、溝６２、６３、６４の内のシリコンのエッチングは、ウエハ５１の他の領域で、たとえば、ダイヤフラムの他の領域に対し、より遅くなりえる。
【００７２】
当業者には知られているが、アレニウスの式によれば、反応速度は、ｅｘｐ（―Ｅａ／ｋＴ）であり、温度Ｔに依存し、Ｅａは活性化エネルギーであり、ｋはボルツマン定数である。流体における拡散係数の温度依存は、概して、化学プロセスの速度の温度依存性ほどは強くない。したがって、異なる温度範囲において、拡散および吸着／化学反応／脱離はいずれも、化学エッチングプロセスの速度を制御できる。図１７の生成物の形成において、化学反応の速度が拡散プロセスにより決定されない場合、エッチング速度はすべての領域において非常に類似したものになりえ、すべての領域の温度も非常に均一でありえるので、ダイヤフラムの厚さは、均一になりえる。反応速度が試薬または反応生成物の拡散により制御されないような方法でエッチングプロセスのパラメータを選択することにより、ボス５４、５５および薄いダイヤフラム領域のそれぞれで均一な厚さのダイヤフラムとすることが可能となる。
【００７３】
図９〜１０のプロセスに関して上述したものと同様に、図１７のエッチングの後に、さらにエッチングステップが実行されてもよい。
【００７４】
エッチングステップを組み合わせることにより、基板のマイクロマシーニングのために異なるエッチング方法を利用することができる。たとえば、ＤＲＩＥと湿式エッチングとの組合せを、以下でさらに説明するように、センサダイをさらに小さくするために採用することができる。
【００７５】
図１２〜１７のプロセスは、再現性がよく均一な厚みのダイヤフラムとボスとを提供でき、それは、拡散プロセスの再現性が非常に高くおよびプロセスタイムが長いためであり、それにより、ボスの形状／厚さとダイヤフラムの層の厚さとをそれぞれ制御できるからである。図１２〜１７のプロセスは、エピタキシャル成長のために、一部の従来の低圧センサの製造で使用されているような高価な装置を必要とせず、標準のウエハ製造装置を用いた低圧センサの製造を可能にする。図１２〜１７のプロセスにおいては、ウエハの表面上の一部の領域のみがドーピングされる必要があるので、微細構造設計および回路設計の両方の融通性がある。したがって、このプロセスでは、ダイの表面上に少なくとも１つのｐドープ領域および少なくとも１つのｎドープ領域を形成することが可能であり、それにより、同じウエハ上にいくつかの電気部品、たとえば抵抗、ダイオード、およびトランジスタを製造することができる。
【００７６】
図１８〜２５に、実質的に垂直なボス側壁と非平行なキャビティ側壁とを含むセンサダイの製造に使用できる製造プロセスの別の実施形態を示している。図１８〜２５のプロセスにおいては、ＤＲＩＥおよび湿式エッチング、たとえば、湿式異方性エッチングが、センサダイのダイヤフラムを形成するためにウエハ５１に対して使用される。図１８〜２２に示すプロセスは、ダイヤフラムをエッチングするための図２２の開口６０のサイズを除いて、図１２〜１６に示されたプロセスと同様であり、したがって、説明を繰り返すことはしない。図２２の開口６０のサイズは、図１６のダイヤフラムをエッチングするための開口６０のサイズより小さい。
【００７７】
図２２の開口６０の成形の後、ウエハ５１は、図２３に示すように、ＤＲＩＥを用いてマイクロマシーニングされてもよい。ＤＲＩＥにより、ウエハ５１にキャビティ６５の形成を開始できる。ＤＲＩＥにより形成されたキャビティ６５の一部は、ウエハ５１の実質的に平行な上面および底面に対して実質的に直交する、実質的に垂直な対向する側壁１０１、１０２を含んでもよい。以下でさらに説明するように、ＤＲＩＥを用いてエッチングされたキャビティ６５の一部の深さ、および開口６０のサイズは、センサダイのダイヤフラムに対するターゲットとなるサイズに依存する。
【００７８】
ＤＲＩＥの後、ウエハ５１は、図２４に示すように、さらにキャビティ６５を形成するために、湿式エッチング、たとえば、湿式異方性エッチングを用いて、エッチングできる。湿式エッチングは、ボス５４、５５を有するドープ層５６とドーピングによる影響を受けない基板５１の残りの部分との間の界面で停止できる。湿式エッチングは、正確に界面で止まる代わりに、界面の近くで止まってもよいが、それでもなお、たとえば、製造公差としては、界面で止まると考えられてもよい。上記と同様に、湿式エッチングの結果として、溝６２、６３、６４が形成され、溝６２、６３、６４の各々の上には、少なくとも１つの応力に敏感な要素５７を設けることができる。
【００７９】
湿式エッチングにより、キャビティ６５の側壁を、実質的に垂直な対向する側壁１０１、１０２ではないようにできる。キャビティ６５の側壁部６７を負の角度にできる。負の角度の側壁６７は、ＤＲＩＥにより形成された垂直な側壁１０１、１０２を持つプロフィールをエッチングすることにより形成できる。キャビティ６５の側壁を形成する（１１１）面は、ウエハ５１の裏側および表側を規定する（１００）面に対して、ａｔａｎ（ｓｑｒｔ（２）／２）≒３５°１６′の角度を形成する。キャビティ６５の側壁を形成する面は、湿式エッチングの間にキャビティ６５のＤＲＩＥでエッチングされた部分の鉛直な側壁１０１、１０２に沿って成長する。キャビティ６５の側壁を形成する（１１１）面のエッチング速度は、ウエハ５１の裏側および表側を規定する（１００）面のエッチング速度よりかなり遅い。速度は、０．０３〜０．００２の範囲であり得る。したがって、キャビティ６５の側壁を形成する面のエッチング速度は、図２４および２５に示された完成後の構造の近似的な幾何学的解析においては無視できる。
【００８０】
図２５に示すように、負の角度を持つ側壁部６７の存在により、ダイの側壁の最小の幅Ｗは、ウエハ５１の裏側のフレーム幅Ｆの幅より小さくなる。
【００８１】
図２５の構造において、基板の厚さは変数Ｄであり、最終的なダイヤフラムの厚さは変数ｄである。図２５において、点線は、ＤＲＩＥによりエッチングされたキャビティ２５の位置、たとえば、図２３に示したキャビティ６５の部分の輪郭を示す。キャビティのこの部分は変数Ｃの深さである。キャビティ６５の側壁を形成する面と、ウエハ５１の裏側および表側を規定する面との間の角度を考慮すると、変数Ａにより表されるダイヤフラムの寸法は、ＤＲＩＥでエッチングされたキャビティのエッチングおよび深さに関して、変数Ｂにより表される開口６０の寸法に関連しており、以下の方程式で示される。
Ｂ＝Ａ＋（Ｄ−Ｃ−ｄ）×ｓｑｒｔ（２）
【００８２】
この方程式には２つの制限される事例がある。第１に、ダイヤフラムが、湿式エッチングのみ、たとえば、ＤＲＩＥなしで形成される場合、開口Ｂは最も大きい。
Ｂｍａｘ＝Ａ＋（Ｄ―ｄ）×ｓｑｒｔ（２）
【００８３】
第２に、ダイヤフラムが、ＤＲＩＥにより大部分が形成される場合、最も小さい開口Ｂはダイヤフラムの寸法に近くなり得る。
Ｂｍｉｎ≒Ａ
【００８４】
したがって、ＤＲＩＥをダイヤフラムのマイクロマシーニングに使用すると、ダイのサイズを減少できる。
【００８５】
ＤＲＩＥは、ウエハ５１の全体では多少の不均一性があり、さらに、エッチング深さＣは、ウエハごとに、およびウエハのロットごとに変化し得る。エッチング深さの不均一性ΔＣは、ダイヤフラムのサイズの変化として表される。
ΔＡ＝ΔＣ×ｓｑｒｔ（２）
【００８６】
この変化は望ましくない、というのは、ダイヤフラムの縁に対する応力敏感要素、たとえば、ピエゾ抵抗素子の位置に影響を及ぼし、応力に敏感な要素の感度に影響を与えるからである。この負の効果を最小限に抑えるために、図２４および２５の構造は、ボス５４、５５とともに形成された薄いフレーム領域６８を備えている。薄いフレーム領域６８の位置は、湿式エッチングの後でダイヤフラムの縁が必ず薄いフレーム領域６８に繋がるようになっている。ダイヤフラムより著しく厚いため、薄いフレーム領域６８は、センサダイのフレーム６９の一部として機能し、そのため、薄いフレーム領域６８の中においては、湿式エッチングにより規定された側壁の位置にはよらず、ダイヤフラムの縁の位置、および溝６２、６３、６４の幅と位置とを明確に規定できる。
【００８７】
フレーム６９は、図１８の初期の基板の厚さとほぼ同じ厚さの領域である。薄いフレーム領域６８は、ダイヤフラムのサイズの変化ΔＡが薄いフレーム領域６８の厚さより著しく大きくなければ、フレーム６９の一部として有効である。たとえば、ボスの厚さおよび薄いフレーム領域６８の厚さが１５μｍである場合、ダイヤフラムのサイズの変化の最大範囲２×ΔＡの有効範囲は、１５〜２２．５μｍ、すなわち、薄いフレーム領域６８の厚さの１．０〜１．５倍である。ダイヤフラムのサイズ変動の範囲２×ΔＡが、これらの範囲を超えると、印加された機械応力、たとえば、圧力による薄いフレーム領域６８の屈曲は、センサダイの性能に悪影響を与え得る。
【００８８】
湿式異方性エッチングにより形成された圧力センサダイの一例は、サイズが２．２０ｍｍ×２．２０ｍｍ×０．５０ｍｍ、ダイ面積が４．８４ｍｍ２、ダイヤフラムのサイズが１．０ｍｍ×１．０ｍｍ×０．０１５ｍｍ、ボス５４、５５およびフレーム領域６８、６９の厚みが０．０３ｍｍである。上記式を用いると、ダイの裏側のキャビティの幅は、１．０ｍｍ＋（０．５０ｍｍ−０．０２ｍｍ）×ｓｑｒｔ（２）≒１．６８ｍｍであり、ダイの裏側のフレームの幅は約０．２６ｍｍである。ダイの側壁の最小幅は０．１５ｍｍに制限され、ＤＲＩＥの不均一性および非再現性によるエッチング深さの変動は、エッチング深さＣの±５％である。上記の関係を用いることにより、ダイのサイズは１．８０ｍｍ×１．８０ｍｍに減少でき、ダイ面積は３．２４ｍｍ２に減少でき、２．２０ｍｍ×２．２０ｍｍのダイの面積より約３３％小さくできる。ＤＲＩＥのエッチング深さＣは０．２７ｍｍにでき、また、キャビティ開口Ｂは１．３０５ｍｍにでき、これらにより、最小の側壁の厚さを０．１５ｍｍに保つことができる。ＤＲＩＥの目標エッチング深さによるが、エッチング深さの変動は±０．０１３５ｍｍであり得る。ダイヤフラムのサイズの変化の範囲２×ΔＡは０．０１９ｍｍとなり、これはフレーム領域６８、６９の厚さ（０．０３ｍｍ）より小さい。したがって、ＤＲＩＥのエッチング深さの不均一性は、ダイの性能に影響を及ぼさないであろう。
【００８９】
図２６に、低圧検出のために構成されたセンサダイ７０の別の実施形態を示している。ダイ７０は、流量を測定するためのものであってもよい。多くの場合、圧力と流量との間には直接的な関係があり、そのため、ダイ７０は、圧力単位または流量単位のどちらかで較正できる。
【００９０】
ダイ７０は、フレーム７１を形成する基板と、基板の底側に形成され、薄いダイヤフラム領域７７および少なくとも１つのリジッドアイランド７３を含む弾性部分７２を規定するキャビティとを含んでいてもよい。この図示された実施形態のダイ７０は、２つのリジッドアイランド７３を含む。図２６の実施形態におけるボス７３は、湿式エッチング、たとえば図１１〜１７に関して上記したプロセスなどを使用して形成される。しかしながら、ボス７３は、たとえば、図２〜１０に関して記載したような、ＤＲＩＥマイクロマシーニングを用いて、または、たとえば、図１８〜２５に関して記載したようなＤＲＩＥおよび湿式エッチングによるマイクロマシーニングの組合せを用いて形成されてもよい。それぞれのボス７３は、周囲の溝７４によりフレーム７１から、中心溝７８により互いから離隔されていてもよい。弾性部分７２は、そこに、たとえば、薄いダイヤフラム領域７７に、形成された複数の応力集増要素（応力集中機能、ストレスコンセントレータ）７５、７９を含んでいてもよい。この図示された実施形態において、複数の応力集増要素７５は、弾性部分７２に形成された複数の凹部７５、７９を含む。ダイヤフラム７２の応力集増要素は、ダイヤフラム７２の剛性を低減し、センサ感度を増大する。その結果、ダイヤフラム上のわずかな圧力降下が、ダイヤフラムに大きな応力を生じさせ、この応力を、ダイの応力に敏感な要素７６により検出できる。凹部７５、７９は、エッチングなど、さまざまな方法で形成されてもよい。
【００９１】
図２６に示したように、センサダイ７０は、弾性部分７２の周辺の縁に沿って（たとえば、弾性要素７２の２つの対向する縁の中央部に）形成された凹所７５を含んでもよい。均一なダイヤフラムに圧力が加わったときに、最大の応力を受ける領域は、ダイヤフラムの縁であり、各側の中央に位置する部分である。弾性部分７２の２つの対向する縁の中央部に凹部７５を形成することにより、弾性部分７２の硬直性は、応力集増要素のない弾性部分に比較して、著しく低減できる。
【００９２】
これらに追加して、または代替として、センサダイ７０は、キャビティの弾性要素７２の薄い領域７７の、周囲の溝７４の向かい合った位置、および／または中央溝７８に形成された凹部７９を含んでもよい。凹部７９は、薄い領域７７の中心軸（すなわち、弾性要素７２の一辺（周辺）の縁とリジッドアイランド７３の一辺（周辺）の縁との間で等距離の軸、または２つの弾性部分７２の間の等距離の軸）に沿って（すなわち、実質的に整列して）形成されていてもよい。弾性部分の形状に依存するが、キャビティの弾性要素７２の薄い領域７７の周辺溝７４の向かい合った位置および／または中心溝７８に形成された凹部７９は、弾性部分７２の対向する側の中心部に形成された凹部７５よりも、弾性部分７２の剛性を低減する（および、センサダイ７０の感度を増大する）のにより効果的であり得る。
【００９３】
凹部７５、７９の深さは、弾性部分７２の薄い領域７７の深さの少なくとも半分であってもよい。
【００９４】
図２６に示すように、凹部７５、７９は、長手方向と短手方向とを備えた長方形形状であってもよい。凹部７９は、薄い領域７７の中心軸に平行であってもよい（すなわち、凹部７９の長手方向は、実質的に薄い領域７７の中心軸に平行であってもよい）。あるいは、凹部７９は、薄い領域７７の中心軸に直交していてもよい（すなわち、凹部７９の長手方向が、薄い領域７７の中心軸に対して実質的に直交していてもよい）。他の実施形態においては、凹部７５、７９は、他の形状（非長方形）であってもよい。たとえば、凹部７５および７９は、正方形、Ｌ字形、多角形、円形、または楕円形であってもよい。図２６に示すように、凹部７５および７９のそれぞれは、直角をなすコーナーを持つ。他の実施形態においては、凹部７５および７９は面取りされたコーナーを持っていてもよい。面取りされたコーナーを含む応力集増要素分は、凹部に隣接する領域へ応力が集中することを緩和できる。
【００９５】
キャビティおよび／または１または複数のリジッドアイランドは、（１１１）結晶方位を含む少なくとも２つの側壁を持つピラミッド型であってもよい。それらに追加して、または代わって、キャビティおよび／または１または複数のリジッドアイランド７３は、キャビティまたは１または複数のリジッドアイランド７３の底に対して８５度から９５度の角度をなす側壁を持つプリズム形状であってもよい。たとえば、センサダイは、１つまたは２つのピラミッド型のリジッドアイランドを持つピラミッド型のキャビティ、１つまたは２つのプリズム型のリジッドアイランド７３を持つプリズム型のキャビティ、または、１つまたは複数のプリズム型のリジッドアイランド７３を持つピラミッド型のキャビティを含んでいてもよい。
【００９６】
用途によっては、圧力センサのダイヤフラムまたは弾性部分は、異なる圧力がかかっている流体または他の媒体（メディア）を分離する。弾性部分の片側は、第１の圧力の媒体に面しており、弾性部分の反対側は、第２の、異なる圧力の媒体に面している。圧力センサは、第１および第２の圧力の差に応答する。他の用途においては、弾性部分は、弾性部分の両側で媒体を分離する必要がなくてもよい。たとえば、一部の医療用の用途においては、呼吸している間の空気圧を測定するが、ある構造内の異なる領域または区画の間の相対的な空気圧を測定するためには、媒体を分離する必要はない。弾性部分が、弾性部分の両側の媒体を分離する必要がない用途においては、弾性部分に孔を形成してもよく、媒体は弾性部分の一方の側から他方の側に通過することを妨げられない。たとえば、暖房、換気および空気調節（ＨＶＡＣ）システムで、クリーンルーム内でも、空気または他のガス圧の測定に使用される弾性部分に孔（穴）が設けられていてもよい。
【００９７】
図２７に、低圧検出のために構成され、流量を測定するために構成されたセンサダイ８０の別の実施形態を示している。ダイ８０は、概ね、図２６のダイ７０と同様に構成でき、フレーム８１を形成する基板と、基板の底側に形成され、薄い領域８７および少なくとも１つのリジッドアイランド８３を含む弾性部分８２を規定するキャビティと、薄い領域８７内に設けられた複数の応力に敏感な要素８６、８８、８９と、弾性部分８２、たとえば、薄い領域８７に形成された複数の応力集増要素（圧力集中機能、圧力コンセントレータ）８５とを含んでいてもよい。図２７のダイ８０は、弾性部分８２の薄い領域８７を規定する１つの溝８４により囲まれた１つのボス８３を含む。この図示された実施形態の応力集増要素８５は、弾性部分８２の薄い領域８７を通して形成された穴８５を含む。弾性部分７２の深さ方向に部分的に伸びる、図２６の凹部７５および７９とは対照的に、図２７の穴８５は、弾性部分８２を深さ方向に、その全体を通じて延びている。穴８５の各々は、Ｌ字形をしているが、図２６の凹部７５および７９に関して上記にて説明したように、応力集増機能となる他の形状であってもよい。穴８５は、エッチングなどのさまざまな方法で形成されてもよい。
【００９８】
穴８５は、ダイヤフラムの４つのコーナー（１つのコーナーは、図２７に示されていないダイ８０の切除部にある）の各々に配置されている。印加される圧力による弾性部分８２のコーナーにおける応力は小さい。したがって、穴８５は、危険な応力集増機能とはならない。穴８５を、追加して、あるいは代わりに、図２６の凹部７５と同様に、弾性部分８２の２つの対向する側の中心部に形成してもよい。同様に、追加して、または代わりに、図２６の凹部７５を、ダイヤフラム７２のコーナーに配置してもよい。さらに、図２６の凹部７５および７９、および図２７の穴８５は、ダイヤフラムの剛性を低減し、センサ感度を増大するために他の位置、たとえば弾性部分の縁に沿うように、および／またはボスに隣接した領域に形成されてもよい。
【００９９】
弾性部分８２のコーナーにある穴８５が十分に長い場合、弾性部分８５の、開放された複数のコーナーは、機械的応力に応答して上へおよび／または下に曲がることができる。開放されたコーナーの曲げの方向および曲げの最大量については、温度に依存した性能悪化を最小にすることを考慮してよく、後述するように、センサダイにキャップを取り付ける場合は、それとの干渉を最小にすることを考慮してもよい。ダイヤフラム８２の開放されたコーナーの曲がりが温度に依存する場合、穴８５の面積および流体の流れに対する抵抗は、温度に依存することになる。
【０１００】
センサが複数の応力集増要素を含み、ダイの弾性部分の剛性が減少すると、この構造は慣性力に対してより敏感になり、したがって、振動に対してより敏感になる。振動に対する敏感さ（感度）は、様々な異なるアプリケーションに使用できる。たとえば、圧力／流量および振動のいずれも、同じセンサダイを使用して測定できる。低圧は、概して急速に変化しない。そのため、低圧は、典型的には、狭帯域幅、たとえば０〜１０Ｈｚのバンド幅などで測定され得る。対照的に、振動は、概してより広い帯域幅であり、しばしば人間の耳で聞くことができる。しかしながら、振動により発生するノイズは、概して、対応する調波の周波数が１７〜２５Ｈｚの範囲より高い場合にのみ聞こえる。したがって、センサの出力信号をフィルタリングすることにより、たとえば、低周波数成分と高周波数成分とを分離することにより、圧力／流量および振動の両方に関する情報を得ることができる。これらの２つのパラメータは、同じダイ上の２つの回路、圧力／流量測定のための１つの回路と振動計測のための他の回路とを使用することにより測定できる。図２７のダイ８０は、いくつかの応力に敏感な要素、たとえば、ダイヤフラム８２の対向する両側に設けられた、圧力／流量測定のための回路に使用される応力に敏感な要素８８と、残りの応力に敏感な要素、たとえば、ダイヤフラム８２の他の２つの対向する両側にあり、振動計測のための回路に使用される応力に敏感な要素８９とを有する複数の応力に敏感な要素８８、８９を含む一実施形態である。また、比較的大きなボス、たとえば、図２７に示す単一のボス８３は、振動計測に適している。当業者には知られていることではあるが、振動計測で測定される加速度は、加速度ベクトルの３つの成分により特徴づけられ、所定の数の応力に敏感な要素を振動計測に使用できる。
【０１０１】
ＳＯＩ材料または非ＳＯＩ材料を、応力集増要素を含むセンサダイを製作するための出発原料として使用できる。図２８〜３２に、穴状の応力集増器を含むセンサダイを製作するのに使用できる製造プロセスの実施形態を示している。図２８〜３２の実施形態は、出発原料として非ＳＯＩ材料を使用している。
【０１０２】
図２８に、初期状態のシリコンの基板９０を示している。ウエハ９０に対し、ダイの弾性部分の裏側マイクロマシーニングの際のエッチングストップを可能にするために、図１７において説明したのと同様の処理を行うことができ、さらに、応力に敏感な要素９３をウエハ９０の表側９１に形成するために、図３において、応力敏感要素３０につて説明したのと同様に処理できる。処理されたウエハ９０が、図２９に示されている。これらの処理により、ウエハ９０は、薄いダイヤフラム領域（不図示）の厚さを規定するドープ層と、応力に敏感な要素９３に対する電気接点（不図示）とが設けられ、応力に敏感な要素は、センサチップへの外部電気的接続のための金属パッド（不図示）に接続され、さらに、ウエハ９０は、表側９１に第１の誘電体層９４が設けられ、裏側９２に第２の誘電体層９５が設けられる。第１および第２の誘電体層９４、９５は、同じであってもよく、または第１および第２の誘電体層９４、９５は、異なる厚さおよび／または異なる組成を含んでいてもよい。
【０１０３】
次に、図３０に示すように、裏側からキャビティをエッチングするためにパターン９６を規定するリソグラフィが作られ、パターン９６の範囲内の第２の誘電体層９５がエッチングにより除去される。次に、マイクロマシーニングを、ドライエッチング、ウエットエッチング、等方性エッチング、またはそれらのいずれかの組み合わせを使用して実行できる。図３１に、マイクロマシーニング後の構造を示している。マイクロマシーニングにより、ダイのフレーム９７が形成され、中心ボス９８および薄い領域９９を含む弾性部分が形成される。応力に敏感な要素９３は、薄い領域９９の範囲内に配置できる。
【０１０４】
次に、穴１００の形態の応力集増要素分（応力集中機能）を、図３２に示すように、弾性部分に形成できる。穴１００は、ウエハ９０の表側９１からエッチングされてもよい。エッチングは、ＤＲＩＥであってもよい。ウエハ９０の表側９１は、エッチングの間、フォトレジストにより、またはエッチングプロセスの間にシリコンに対して高い選択性を持つ他の材料により、保護できる。たとえば、低温酸化物、熱的に成長させた二酸化シリコン、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）窒化シリコン、プラズマ強化型化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）窒化シリコン、金属層、またはそれらのいずれかの組み合わせによる層が、エッチングの際のマスクとして用いることができる。穴１００は、裏側エッチングの前または後に形成されてもよい。裏側マイクロマシーニングの前に表側９１にエッチングのための穴パターンを開けておくことは、プロセスを統合するために有益であるが、このステップの順番は、裏側のマイクロマシーニングの間の穴パターンを保護する必要がある。
【０１０５】
ＳＯＩ出発原料を用いるプロセスの実施形態は、図２〜１０に基づいて上述している。複数の穴を、作成されたウエハに、図３２に基づいて上述したプロセスで追加してもよい。
【０１０６】
裏側からマイクロマシーニングの後、内部に穴が形成されたウエハは、壊れやすくなることがある。したがって、ウエハは、ウエハの損傷を防止するために特別な取り扱いが必要となる場合があり、それはウエハの処理をより複雑にするかもしれない。特別な取り扱いを必要とする不都合さを減らすために、ウエハは、一時的なキャリア（担体）または非一時的なキャリア、たとえば、最終製品の一部として用いられるガラスキャリアまたはシリコン基板に接合されてもよく、最終製品は複数の貫通穴を持つデバイスウエハを含むものである。上記の接合は、穴をエッチングする前に実行されてもよい。一時的か非一時的かを問わず、キャリアはウエハを補強することができ、歩留まり損失を最小化でき、および／または特別な取り扱いの要件を単純化できる。たとえば、ピエゾ抵抗型圧力センサは、キャリアと接合されたウエハであって、応力に敏感な要素を有するウエハを含んでいてもよい。
【０１０７】
応力集増要素は、弾性部分の構造を弱めるかもしれない。このため、弾性部分は、センサダイの製造の間、たとえばウエハの切断の間、構造体に印加され得る機械的な力による損傷を受けやすく、および／または製造の間に使用されるスラリーによる汚染を受けやすくなることがあり得る。したがって、センサダイは、製造の間、弾性部分を損傷から保護するように構成されたキャップを備えていてもよい。キャップはまた、弾性部分を、１または複数の物理的パラメータを検出するセンサダイが使用される際の、圧力および／または衝撃の過負荷（オーバーロード）から保護するように構成できる。キャップは、応力集増要素を含まないセンサダイに使用してもよく、低圧検出用に使用されるダイヤフラムは通常比較的壊れやすいが、このキャップは、１または複数の物理的パラメータを検出するためにセンサダイを使用している間の、圧力および／または衝撃のオーバーロードからダイのダイヤフラムを保護できる。
【０１０８】
図３３に、低圧検出用に構成された、キャップを含むセンサダイ２００の別の実施形態を示している。センサ２００のダイは、接合層２１２により互いに接合された２つの層、デバイスウエハ層２０１およびキャップウエハ層２０２を含む。
【０１０９】
デバイスウエハ層２０１は、異なる構成、たとえば本願明細書に開示されるセンサダイのいずれかであってもよい。たとえば、センサの弾性部分には、凹部および穴が設けられていなくてもよく、凹部があり穴がなくてもよく、凹部と穴とを備えていてもよく、または穴があり凹部がないものであってもよい。図示された実施形態のデバイスウエハ層２０１は、フレーム２０３と、フレーム２０３の上面に設けられた１または複数のボンドパッド２１３と、薄い領域２０５、ボス２０６、および穴２０７をもった弾性部分２０４とを有する。１または複数のボンドパッド２１３は、センサ回路とのデータ送信および他の通信を行うために、１または複数のワイヤ（不図示）に接続するように構成されていてもよく、接続する構成は当業者には理解されることである。キャップウエハ層２０２の一部は、デバイスウエハ層２０１に配置されたボンドパッド２１３にアクセスできるように、取り除かれていてもよい。ボンドパッド２１３からキャップウエハ層２０２までの距離は、ワイヤーボンディングを可能にするのに十分大きくてもよく、たとえば、最小距離は０．２０〜０．３０ｍｍの範囲である。本願明細書に開示されるセンサダイのいずれも、キャップがセンサダイに接合されているか否かにかかわらず、１または複数のボンドパッドを含んでいてもよい。
【０１１０】
接合層２１２により、デバイス層２０１およびキャップウエハ層２０２を防液タイプ（液体に対して耐性のある）で接合できる。接合層２１２を設けるためのボンディング領域は、機械的な応力に応答する弾性部分２０４が曲がる際に障害とならないように、弾性部分２０４とは重複しないように設けられる。つまり、接合層２１２は、弾性部分２０４にではなく、デバイス層２０１のフレーム２０３に取り付けられる。
【０１１１】
キャップウエハ層２０２は、フレーム２０８と、中心部２１１と、中心部２１１のいずれかの側から設けられた１または複数の穴２０９とを含む。図示された実施例のように、すべての開口２１０が、各々、デバイスウエハ層２０１の穴２０９のうちの１つと直線的に一致していてもよく、または、開口２１０のいずれか１つまたは複数が、開口２１０が穴２０９と直線的に並ばず、穴２０９に対し横方向にオフセットされていてもよい。
【０１１２】
デバイスウエハ層２０１およびキャップウエハ層２０２は、ギャップ（隙間）２１４により分離できる。ギャップ２１４の幅（間隔）は、接合層２１２の厚さにより規定できる。接合層２１２の厚さ２３５は、ギャップ２１４の目標の間隔より大きくても、小さくてもよい。ギャップ間隔は、キャップウエハ層２０２を部分的にマイクロマシーニングすること、デバイスウエハ層２０１および／またはキャップウエハ層２０２に薄膜層を堆積またはパターニングすること、および弾性部分２０４とキャップウエハ層２０２の中心部２１１との間の接触領域に薄膜層を堆積およびパターニングすることのいずれか１または複数により調整できる。ギャップ２１４の間隔は、センサダイ２００により測定される物理的パラメータの測定範囲内の弾性部分２０４の最大偏位より大きくてもよい。センサダイ２００が、複数の物理的パラメータを測定するように構成される場合、ギャップ２１４は、測定される複数のパラメータの複数の測定範囲の最大偏位の中で、最も大きな最大偏位より大きくできる。このようにして、ギャップ２１４は、弾性部分２０４が、測定されるパラメータの測定範囲中で、キャップウエハ層２０２、たとえば、中心部２１１と、機械的な接触を起こさないように構成できる。このため、弾性部分２０４は、キャップウエハ層２０２と干渉することなく、１または複数の物理的パラメータを測定する際に、通常通りに偏位できる。ギャップ２１４は、弾性部分２０４の応力の最大許容レベルにおける、弾性部分２０４の最大偏位より小さくできる。この場合、ギャップ２１４は、測定パラメータが原因でセンサがオーバーロードしたとき、たとえば圧力がオーバーロードしたときに、弾性部分２０４がキャップウエハ層２０２、たとえば、中心部２１１と、機械的に接触するように構成できる。したがって、弾性部分が、通常の動作条件の範囲を超えて、オーバーロードになったとき、キャップウエハ層２０２は、弾性部分２０４と直接接触し、弾性部分２０４がそれ以上曲がることを防止でき、それにより、弾性部分２０４が破損するか、または損傷を受けるのを防止するのに役立つことができる。たとえば、低圧センサが動作圧力範囲内で２．５μｍの最大偏位を持ち、動作圧力範囲内の弾性部分の最大応力が７５ＭＰａであり、さらに、弾性部分の最大応力が２５０〜３００ＭＰａの範囲内に限られる場合、ギャップの間隔は、８〜９μｍの範囲に設定できる。単結晶シリコンの破壊限界は１ＧＰａ近くであるので、弾性部分の最大応力を２５０〜３００ＭＰａの範囲に制限することにより、弾性部分にシリコンの破壊限界を超える応力が加えられないようにすることができる。
【０１１３】
図３４〜４１に、キャップを含むセンサダイを製作するために用いることができる製造プロセスの実施形態を示している。センサダイは、デバイスウエハ層およびキャップウエハ層を含み、それらは接合層と互いに接合されている。
【０１１４】
図３４に、キャップ製造のための初期状態にあるシリコンの基板２３０を示している。図３５に示すように、マスキング層２２１、２２２が、キャップウエハ２３０の上に堆積され、ウエハ２３０の両面でパターン化できる。パターン２２１、２２２により、ウエハのマイクロマシーニングのための開口を設定できる。ウエハ２３０の上側のパターン２２１は、穴をエッチングするために使用でき、ウエハ２３０の裏側のパターン２２２は、キャップウエハ２３０の一部を除去し、デバイスウエハの上に配置されるボンドパッド（不図示）を露出させるために使用でき、さらに、キャップとセンサダイの弾性部分との間に形成されるギャップ２２７の深さを制御するための微細構造を作り出すために用いることができる構造を規定するために使用されてもよい。１または複数の材料が、マスキング層として使用されてもよく、たとえば、二酸化シリコン、窒化シリコン、金などの金属、およびこれらのいずれかの組み合わせが使用されてもよい。
【０１１５】
ウエハ２３０は、ウエハの表側に第１の誘電体層２３２と、ウエハの裏側に第２の誘電体層２３３とを含んでもよい。第１および第２の誘電体層２３２、２３３は、同じであってもよく、または第１および第２の誘電体層２３２、２３３は、異なる厚さおよび／または異なる組成を含んでいてもよい。
【０１１６】
マスキング層２２１、２２２がパターン化されたあと、キャップは１または２回マイクロマシーニングされるが、それは、キャップと弾性部分との間のギャップの深さを制御するための微細構造の要件による。図３６に、シリコンの湿式エッチングの水溶液を用いた両面エッチングにより、１回のエッチングステップで実行されたマイクロマシーニングによるキャップ構造を示しており、水溶液は、ベース（基剤）およびエッチング液、たとえば、活性アミノ基、たとえばＫＯＨ水溶液、Ｎ２Ｈ４水溶液を含む。表側のパターン２２１は、ウエハ２３０を貫通するエッチングを可能とするものである。表側のパターン２２１によるエッチングは、ウエハ２３０の反対側の第２の誘電体層２３３で止まってもよい。第２の誘電体層２３３は、シリコンのエッチングが完了したあと、除去されてもよい。穴２２３は、このエッチングの結果として形成されてもよい。裏側のパターン２２２は、キャップウエハ２３０の反対側で、自己制御型の構造、たとえば、Ｖ溝２２４など、本明細書においてダイシング溝とも称される構造をエッチングすることを可能にするものである。Ｖ溝２２４は、「Ｖ」形状であってもよい。溝２２４は、後でウエハを切断する際に使用でき、キャップウエハ２３０の本体を切断し、ボンドパッドの上に配置されたキャップウエハ２３０の部分を、デバイスウエハ層上の金属配線に損傷を与えることなく除去できる。
【０１１７】
穴２２３およびダイシング溝２２４は、他の方法で形成されてもよい。例えば、穴２２３は、エッチング、たとえば、ドライエッチングまたはウエットエッチングにより、図３６に対して上述したように、ウエハの片側からウエハ２３０を通して形成されてもよい。同様に、ダイシング溝２２４は、ドライエッチングまたはウエットエッチングを用いた１回のエッチングステップで形成されてもよい。他の実施例では、穴２２３のウエットエッチングは、図３６のようにキャップウエハ２３０の全体の厚さを通過しなくてもよく、代わりに、予め定められたエッチング深さで止まってもよい。その後、ダイシング溝２２４および穴２２３のパターンは、穴２２３が形成されると停止するＤＲＩＥにより、ウエハ２３０の反対側からＤＲＩＥエッチングされてもよい。
【０１１８】
キャップウエハは、ボンディング領域に浅い凹部（不図示）を含んでいてもよく、弾性部分とキャップ層の中心部との間の接触の可能性のある領域に高く形成されたストッパ（不図示）を含んでいてもよい。この種の構造を製造する方法は公知であり、当業者には理解され得ることであるため、具体的には説明されない。
【０１１９】
キャップウエハのマイクロマシーニングの後、すべての誘電体はキャップウエハから取り除かれてもよく、ウエハ２３０は、クリーニングされ、新しい誘電体層で被覆されてもよい。たとえば、キャップウエハは、再酸化されてもよい。誘電体の除去、クリーニング、および誘電層の堆積は、図示されていない。
【０１２０】
デバイスウエハ層は、センサダイを製作するための上記のプロセス、たとえば、図２〜９のプロセス、図２〜１０のプロセス、図１２〜１７のプロセス、図１８〜２５のプロセス、または図２８〜３２のプロセスのいずれかを用いて製作できる。図示された実施形態においては、図３７に示されたデバイスウエハ層２５１は、図１２〜１７のプロセスを使用して製造され、図３２のプロセスを使用して形成された穴を含めることができる。
【０１２１】
図３６のキャップと図３７のデバイス層とを、図３８に示すように、そのまま相互に接合してもよい。キャップ層とデバイスウエハ層とを接合する接合領域２２５は、デバイスウエハ層の弾性部分を取り囲む連続した領域またはリングであってもよい。接合材料は、キャップウエハ層とデバイスウエハ層との間の接合領域２２５に、耐液シーリング（封止）を設けるために用いられてもよい。様々なタイプの接合を使用でき、例えば、共晶接合（たとえば、ＡｕＳｎ、ＡｕＩｎまたはＡｌＧｅ共晶接合）、フリットガラス接合、熱圧接着（たとえば、金と金との接合）、および高分子接合を使用できる。
【０１２２】
図３８に示すように、キャップおよびデバイスウエハ層を接合すると、キャップウエハ層の中心部２２６は弾性部分と向かい合わせることができる。キャップウエハ層とデバイスウエハ層との間のギャップ２２７の間隔は、印加された応力、たとえば、圧力、流量、振動による加速度などの大きさが、印加された応力の測定範囲を超え、弾性部分の最大応力がまだその許容範囲内であるように弾性部分の偏位を制限するように選択できる。許容範囲は、上述した単結晶シリコンの破壊限界より著しく小さくできる。
【０１２３】
接合されたウエハ積層体、たとえば、接合領域２２５で接合されたキャップおよびデバイスウエハ層の切断は、図３９〜４１に示すように実行されてもよい。その結果の構造を図４１に示している。切断は、例えば、鋸刃のような切断要素を用いて、またはレーザーダイシングを用いて、キャップウエハ層を通して行ってもよく、ボンドパッド２２９の上に位置するキャップウエハ層の部分２２８、たとえば、キャップウエハ層の最も外側の部分を除去できる。キャップウエハ層の全体を切断する際に、ダイシング溝２２４を通過するように、キャップウエハ層を通り抜けて切断できる。したがって、切断の深さは、切断要素が、デバイス層に位置する金属配線およびボンドパッドから適切に十分に遠く離れているように選択することで、それらに損傷を与えないようにできる。キャップウエハ層を通じた切断の結果として切り離されたいかなる長い細片も、切断の後、ウエハ積層体から除去できる。これらの細片は、それらを効果的に除去できるように、デバイス層に接合されていないか、またはわずかな領域で接合されているようにすることが望ましい。
【０１２４】
図３９に示すように、第１のテープ２３０は、キャップウエハに形成された開口２２５を閉じるためにキャップウエハに用いることができ、キャップウエハ層を通じた切断の間、弾性部分を損傷および汚染から保護できる。第１のテープ２３０は、ＵＶ剥離テープまたは熱剥離テープであってもよいが、他のタイプのテープが用いられてもよい。第１のテープ２３０により、テープとウエハとの接合面に耐液性のシーリングを設けることができる。さらに、第２のテープ２３１、たとえば、標準のダイシングテープにより、テープとデバイスウエハとの間の接合面に耐液性のシールを設けることができる。テープ２３０、２３１は、切断する間、弾性部分を水および汚染から保護するのに役立ち得る。
【０１２５】
キャップウエハ層を通してカット（切断）し、図４０に示すように細片を取り除いた後、分断（ソーイング、sawing）を完了するために、接合されたウエハ積層体を通してカットしてもよい。この切断により、ダイは、ウエハから、たとえば、ピックアンドプレイス工具を使用して切り離される。第１のテープ２３０は、たとえば、ＵＶ剥離テープの場合、ＵＶ放射による照射の後、または、熱剥離テープの場合、熱に曝された後に取り除かれてもよい。第１のテープ２３０の一部は、構造体の上に保持され、後のプロセスで除去されてもよく、これにより、センサダイを汚染からより良好に保護でき、および／またはアセンブリにおいて、より簡単にピックアンドプレイス動作をできるようすることができる。たとえば、熱剥離テープは、ダイの接着の後の接着剤の硬化の後に、または他のセンサアセンブリ作業の後に除去されてもよい。
【０１２６】
デバイスウエハ層に接合されたキャップウエハ層の、製造後の構造が、図４１に示されている。
【０１２７】
上記したように、弾性部分が測定パラメータによりオーバーロードになったときに、弾性部分が、キャップ、たとえば、キャップの底面のストップ領域で直にキャップと接触するように構成することができ、弾性部分を保護できる。キャップと弾性部分との直接接触により、場合によっては、弾性部分がキャップに付着することがありえ、それは、たとえば、弾性部分のばね定数が低く、２つの接触面、たとえば弾性部分とキャップの表面との間の密着力が、弾性部分を歪んでいない位置に戻そうとする復原力より高い場合などに発生し得る。密着力は、２つの表面の間の接触面積に比例する。キャップウエハ層、および／または弾性部分を含むデバイスウエハ層に１または複数のストップ要素を加えることにより、弾性部分とキャップとの間の接触面積を制限できる。したがって、１または複数のストップは、オーバーロードした場合に弾性部分が損傷することに対する、さらなる保護となるとともに、キャップと弾性部分との、たとえば、キャップの底面と弾性部分の上面との接触面の間の密着力を低減することができる。
【０１２８】
上記したように、センサダイの１または複数のストップ要素のすべては、キャップに形成してもよく、デバイスウエハ層（たとえば、デバイスウエハ層の弾性部分）に形成してもよく、または、いくつかをキャップに、およびいくつかをデバイスウエハ層上に形成してもよい。デバイスウエハ層は、複数の堆積の段階（段差、たとえば、誘電体、ポリシリコン、金属および他の層）を含んでいてもよく、これらの層のうちの１つの一部は、センサダイの製造中にストップ部を形成するために用いられてもよい。ストップ部を形成するためにこれらの層のうちの１つの一部を使用することで、リソグラフィおよびエッチングステップを追加することはないが、キャップウエハ層にストップ部を加えるためには、キャップウエハの製造の間にいくつかのステップを追加する必要がある。
【０１２９】
ストップ要素のサイズは変えることができる。ストップ要素がその反対側の表面、たとえば、キャップの底面（たとえば、キャップウエハ層の中心部の底面）、またはデバイスウエハ層の上面（たとえば、弾性部分の上面）に接触できる総面積は、ストップ要素の総面積全体で発生する密着力が、復元力より少なくなるように選択され、復元力は、弾性部分に蓄積された潜在的な変形エネルギーに起因して変形した弾性部分に作用し、弾性部分をその偏位していない位置に戻そうとする力である。いくつかの実施形態においては、ストップ要素の総面積は、１０〜１０００平方μｍの範囲内であってもよい。
【０１３０】
ストップ要素は様々な材料から形成さてもよい。例示的な実施形態においては、材料は導電性であってもよい。導電材料は、帯電による影響を受けにくい。したがって、１または複数のストップ要素と他の表面、たとえば、キャップウエハ層の中心部との間の界面の静電気力を最小にできる。
【０１３１】
図４２には、低圧検出のために構成されたセンサダイ２３４の別の実施形態を示している。ダイ２３４は、センサダイ２３４が複数のストップ要素２１５を含むことを除いて、図３３のダイ２００と同じである。この図示した実施形態において、ストップ要素２１５は、デバイスウエハ層２０１の上、たとえば、弾性部分２０４の薄い領域２０５の上に形成される。この図示した実施形態のストップ要素２１５は、弾性部分２０４の中心部に配置することにより、ストップ要素２１５が、キャップウエハ層２０２の中心部２１１に接触するように構成されている。
【０１３２】
一部の例においては、１または複数のストップ要素を設けることにより、キャップと弾性部分との間のギャップの間隔を、弾性部分がキャップに直接接触することを防止するために必要な最小限以下に低減できる。たとえば、ストップ要素が金属で形成される場合、金属の厚さ（たとえば、０．５〜１．５μｍの範囲において、）は、ギャップ間隔に対して有意な値である。図４３の実施形態は、そのような状況を示している。
【０１３３】
図４３に、低圧検出のために構成されたセンサダイ２３６の異なる実施形態を示している。ダイ２３６は、センサダイ２３６が複数のストップ要素２１６を含むことを除いて、図３３のダイ２００と同じである。この図示した実施形態において、ストップ要素２１６は、デバイスウエハ層２０１の上に形成されている。ストップ要素２１６は、この図示した実施形態に示すように、ボスの上に配置されていてもよい。ストップ要素２１６は、図４２の実施形態のストップ要素２１５より弾性部分２０４の周辺の近くに配置されている。薄い領域２０５の周辺の近くにストップ要素２１６を配置することは、弾性部分２０４の偏位がその中心より小さい点で有効である。したがって、ストップ要素２１６とキャップウエハ層２０２の中心部２１１との間の接触は、より高いレベルの圧力または他の測定される物理的パラメータがセンサダイ２３６に印加されたときに起こすことができる。
【０１３４】
ストップ要素が、キャップと弾性部分との間のギャップの間隔を、弾性部分が測定パラメータの測定範囲内でキャップに直接接触しないようにするために必要な最小値以下に低減させることに関して、上述した状況に対処する他の方法は、キャップウエハ層とデバイスウエハ層との間の接合領域の層２２０を、ストップ要素を形成する同じ材料で継続して形成するか、またはキャップウエハ層とデバイスウエハ層との間の接合領域に異なる材料または積み重ねた材料を付け加えることである。これにより、キャップウエハ層とデバイスウエハ層との間のギャップの間隔は、接合層２１２および保持された（継続して生成された）層２２０の厚さに等しくできる。接合領域に層２２０を保持（継続して生成）することは、接合層が薄い場合に特に有益でる。たとえば、キャップの接合が、ＡｕとＡｕとの熱圧縮を使用して行われる場合、接合層の厚さは１μｍ近くなる。１．５μｍの最小限のギャップ間隔が要求される場合、ストップ要素２１６は、たとえば、０．７μｍ厚のポリシリコンを用いて形成でき、ポリシリコン層２２０を接合領域に保持することができ、さらにストップ要素２１６の位置は、弾性部分２０４の最大偏位が１．５μｍを超える場合にのみ、ストップ要素２１６がキャップウエハ層２０２の中心部２１１と直接接触するように選択できる。
【０１３５】
図４４に、低圧検出のために構成されたセンサダイ２３７の異なる実施形態を示している。ダイ２３７は、接合層２１２がより厚いことを除いては、図３３のダイ２００と同じである。この図示した実施形態の接合層２１２は、弾性部分２０４の中央の薄い領域２０５とキャップウエハ層２０２の中心部２１１との間の最大の許容可能なギャップ２１４より厚い。この場合、接合領域２１７は、キャップウエハ層２０２にリセス（凹部として形成）できる。キャップウエハ層２０２の凹所２１７の深さは、ギャップ２１４を目標とするギャップ深さになるように選ぶことができる。たとえば、接合層２１２の厚さが５μｍであり、弾性部分２０４の最大の許容可能な機械的応力に対応するギャップ２１４の最大の許容可能な深さが３．５μｍであり、さらに測定範囲の上限に対応するギャップ２１４の最小深さが１．５μｍである場合、凹部２１７は、０．５μｍの公差をもつ２．２５μｍの深さでよい。これは、１．７５〜２．７５μｍの範囲のギャップ深さを許容できる。したがって、ストップ要素２１８との機械的な接触は、測定範囲外でのみ発生し、さらに、弾性部分２０４の最大機械的応力が最大許容可能な値に到達する前に起こすことができる。このため、接合領域に凹み（段差）を設けることにより、キャップと弾性部分との間のギャップ間隔を管理する他の方法を提供できる。
【０１３６】
図４５に、低圧検出のために構成されたセンサダイ２３８の別の実施形態を示している。ダイ２３８は、センサダイ２３８が複数のストップ要素２１９を含むことを除いて、図３３のダイ２００と同じである。この図示した実施形態において、ストップ要素２１９は、キャップウエハ層２０２に、たとえば、キャップウエハ層２０２の周辺部であって、中央の薄い領域２０５の端から横方向の外側で、接合層２１２から横方向の内側に形成されている。この図示した実施形態のストップ要素２１９は、中心の薄い領域２０５が曲がっているかどうかにかかわらず、反対側のウエハ層、この図示した実施形態におけるデバイスウエハ層２０１に常時接触するハードストップ（強固な停止部）として構成されている。ハードストップは、中心の薄い領域２０５とキャップウエハ層２０２との間のギャップ２１４をよりよく制御するのに役立ち、および／または接合領域から中心の薄い領域２０５の方へ接合材料が押し出される量を最小化し、または連続した環状のハードストップを作ることによりそのような可能性を完全になくすことができる。ある種の結合材料を用いた場合、ウエハ積層体全体にわたり厚さを制御することは、ウエハ積層体に均一に力をかけることが難しいために困難である可能性があり、より良好なギャップの制御の機構は有効である。たとえば、接合の間にウエハの積層体に接触しているプラテン（取付け盤）にいくらかの曲がりがあったり、または非並列である場合は、ウエハ表面全体にわたって印加される力が不均一な分布となりえる。接合の間に接合材料が流動する場合も、正確なギャップの制御は困難であり得るが、ハードストップはギャップが適切に形成されるのを可能にし得る。
【０１３７】
低圧センサダイの設計の他の態様は、弾性部分にエッチングされる貫通穴に隣接する薄い弾性部分の若干の部分の曲がりを考慮するものである。そのような部分の最大の曲がりは、弾性部分とキャップとの間のギャップより著しく小さくできる。
【０１３８】
本願明細書において記載されている各種実施形態の基板材料としてシリコンが挙げられているが、他の半導体材料が、低圧センサを製造するために使用されてもよく、たとえば、シリコンカーバイド（たとえば、高温センサとして）、ガリウムヒ素、およびその他のＩＩＩ〜Ｖ族半導体材料、ゲルマニウム、などである。
【０１３９】
図４６は、印加圧力に対する偏位を示すグラフであり、低圧を検出するように構成されたセンサの一実施例であって、デバイスウエハ層に接合されたキャップウエハ層を含み、それらの間のギャップ部に配置されたストップ要素を持つものである。グラフは、いろいろなレベルの印加圧力の下での、ダイのダイヤフラムの最大変位を示しており、たとえば、０．０１ＭＰａがダイヤフラムに印加されると、ダイヤフラムの最大変位は３．９６ｕｍである。当業者は、０．１ＭＰａの印加圧力が大気圧に対応することを理解するであろう。このグラフは、弾性部分の偏位の動作範囲、および変位中のダイヤフラムの破損および／または他の損傷を防止するためにどこにストップ要素を適用できるかを明らかにしている。
【０１４０】
図４７に、図４６のセンサダイに対して、印加圧力に対する最大ミーゼス応力を表わすグラフを示している。このグラフは、いろいろなレベルの印加圧力の下での、ダイの最大ミーゼス応力を示し、たとえば、０．０１ＭＰａがダイヤフラムに印加されると、ダイヤフラムは１２３．３ＭＰａの応力を受ける。ストップ要素がキャップとダイヤフラムとの間の６〜８ミクロンの範囲内に配置され、最大応力が２００〜３００ＭＰａの範囲内にある場合、ダイは安全に動作する。
【０１４１】
本願明細書においていずれかの特定の実施形態に関して開示された特徴は、他のいずれの実施形態と組み合わせてもよく、またはそれに組み込まれてもよい。グラフは、ダイの動作範囲を説明している。たとえば、１ＧＰａはシリコンの典型的な圧力限界であるので、大気圧における５７１．６ＭＰａのミーゼス応力は、そのレベルをはるかに下回っている。
【０１４２】
当業者は、本願明細書で説明された測定は、正確に特定の値ではなく、たとえば、正確に６μｍまたは８μｍではなくてもよく、しかし、たとえば、製造において許容される公差に起因して、その特定の値であると認めてもよいことを理解するであろう。当業者はまた、低圧センサは、本願明細書で記載されたさまざまな幾何的構造から逸脱してもよく、構造の機能性またはセンサの性能のいずれもこのような逸脱により影響を受けることがないことを理解するであろう。したがって、本願明細書に記載された幾何的な概念は、構造の説明を単純化するために使われる。
【０１４３】
本開示において、実施形態の同様な名前が付いた要素は、一般的に類似の特徴を含み、したがって、特定の実施形態の範囲内で、各同様の名前が付いた要素の各特徴は、必ずしも完全には詳述されていない。
【０１４４】
この明細書は、最良の実施形態を含め、本発明を開示するため、また、いかなる装置またはシステムを製作および使用し、いかなる組み合わされた方法を実行することを含め、いかなる当業者も本発明を実施できるようにするために、実施例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、請求項により定義され、当業者が考えつく他の実施例を含んでいてもよい。そのような他の実施例は、それらが請求項の記載通りの言いまわしと異ならない構成要素を含む場合、または、それらが請求項の記載通りの言いまわしとわずかな違いを有する等価な構成要素を含む場合、請求項の範囲内にあることが意図される。
【図１】
2017021010.tif 000003
【図２】
2017021010.tif 000004
【図３】
2017021010.tif 000005
【図４】
2017021010.tif 000006
【図５】
2017021010.tif 000007
【図６】
2017021010.tif 000008
【図７】
2017021010.tif 000009
【図８】
2017021010.tif 000010
【図９】
2017021010.tif 000011
【図１０】
2017021010.tif 000012
【図１１】
2017021010.tif 000013
【図１２】
2017021010.tif 000014
【図１３】
2017021010.tif 000015
【図１４】
2017021010.tif 000016
【図１５】
2017021010.tif 000017
【図１６】
2017021010.tif 000018
【図１７】
2017021010.tif 000019
【図１８】
2017021010.tif 000020
【図１９】
2017021010.tif 000021
【図２０】
2017021010.tif 000022
【図２１】
2017021010.tif 000023
【図２２】
2017021010.tif 000024
【図２３】
2017021010.tif 000025
【図２４】
2017021010.tif 000026
【図２５】
2017021010.tif 000027
【図２６】
2017021010.tif 000028
【図２７】
2017021010.tif 000029
【図２８】
2017021010.tif 000030
【図２９】
2017021010.tif 000031
【図３０】
2017021010.tif 000032
【図３１】
2017021010.tif 000033
【図３２】
2017021010.tif 000034
【図３３】
2017021010.tif 000035
【図３４】
2017021010.tif 000036
【図３５】
2017021010.tif 000037
【図３６】
2017021010.tif 000038
【図３７】
2017021010.tif 000039
【図３８】
2017021010.tif 000040
【図３９】
2017021010.tif 000041
【図４０】
2017021010.tif 000042
【図４１】
2017021010.tif 000043
【図４２】
2017021010.tif 000044
【図４３】
2017021010.tif 000045
【図４４】
2017021010.tif 000046
【図４５】
2017021010.tif 000047
【図４６】
2017021010.tif 000048
【図４７】
2017021010.tif 000049
【外国語明細書】
2017021010000001.pdf