(57)【要約】  圧力センサ上のメンブレン（膜（membranes））の保護の構造および方法。１つの例は、デバイス層に形成されたメンブレンの下においてフレーム（frame）を規定する裏面空洞（backside cavity）を有する圧力センサを提供する。圧力センサは、結合層によりデバイス層に結合されたキャップ（cap）を更に含みうる。参照空洞（基準空洞（reference cavity））のためのリセス（陥凹（recess））は、キャップ、結合層およびメンブレンまたは他のデバイス層の部分のうちの１以上に形成されうる。リセスは、少なくとも第１の方向において、裏面空洞の幅よりも狭い幅を有しうる。他の例では、リセスは、それが裏面空洞の外縁の内側になる外縁を有するように成形されうる。このことは、デバイス層およびフレームの結合を強化しうる。リセスは、デバイス層および裏面空洞の接合から離間された活性メンブレン（活性膜（active membrane））を規定しうる。
2017509860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のウエハ部であって、該第１のウエハ部の底面から該第１のウエハ部の中へ延在する裏面空洞を有し、前記裏面空洞はフレームの内側表面を規定し、前記内側表面はメンブレンを規定する、第１のウエハ部と、
前記第１のウエハ部の上方の結合層であって、該結合層には参照空洞が形成されており、前記参照空洞は前記メンブレンの活性部を規定する、結合層と、
前記第１のウエハ部の上方のキャップであって前記参照空洞を覆うキャップと、を備え、
前記参照空洞は、前記裏面空洞から前記メンブレンの反対側にあり、前記参照空洞は、少なくとも第１の次元において、該第１の次元における前記裏面空洞の幅よりも狭い幅を有する
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記キャップは、前記参照空洞の上方において平坦な底面を有する
ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記参照空洞は、前記結合層の一部をエッチングすることにより形成された
ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記メンブレンは、上面において、前記参照空洞の一部を形成するリセスを有する
ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記参照空洞は、前記第１のウエハ部、前記結合層および前記キャップのうちの１つ以上の中にある
ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記参照空洞は、前記参照空洞の垂直な縁が、前記裏面空洞の垂直な縁の内側になるように位置する
ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記参照空洞は、損傷を防ぐように、前記メンブレンの偏向を制限する高さを有する
ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項８】
前記キャップは、シリコンでできている
ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記キャップは、ホウケイ酸ガラスでできている
ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記結合層は酸化層である
ことを特徴とする請求項８記載の圧力センサ。
【請求項１１】
前記第１のウエハ部と前記結合層との間にポリシリコン層をさらに備える
ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項１２】
ハンドルウエハ部であって、該ハンドルウエハ部の底面から該ハンドルウエハ部の上面まで延在する裏面空洞を有し、前記裏面空洞はフレームの内側表面を規定する、ハンドルウエハ部と、
前記ハンドルウエハ部の上方のデバイスウエハ部であって、前記裏面空洞の前記内側表面により規定されたメンブレンを有するデバイスウエハ部と、
前記デバイスウエハ部の上面の上の結合層であって、該結合層には参照空洞が形成されており、前記参照空洞は前記メンブレンの活性部を規定する、結合層と、
前記結合層の上方のキャップであって前記参照空洞を覆うキャップと、を備え、
前記参照空洞は、前記キャップの下方にあり、前記参照空洞は、少なくとも第１の次元において、該第１の次元における前記裏面空洞の幅よりも狭い幅を有する
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項１３】
前記参照空洞は、前記結合層の中にある
ことを特徴とする請求項１２記載の圧力センサ。
【請求項１４】
前記参照空洞は、前記結合層および前記デバイスウエハ部の中にある
ことを特徴とする請求項１２記載の圧力センサ。
【請求項１５】
前記参照空洞は、前記結合層および前記デバイスウエハ部の少なくとも一方の中にある
ことを特徴とする請求項１２記載の圧力センサ。
【請求項１６】
前記参照空洞は、前記参照空洞の垂直な縁が、前記裏面空洞の垂直な縁の内側になるように位置する
ことを特徴とする請求項１５記載の圧力センサ。
【請求項１７】
前記参照空洞は、損傷を防ぐように、前記メンブレンの偏向を制限する高さを有する
ことを特徴とする請求項１２記載の圧力センサ。
【請求項１８】
前記デバイスウエハ部と前記結合層との間にポリシリコン層をさらに備える
ことを特徴とする請求項１２記載の圧力センサ。
【請求項１９】
ハンドルウエハと、
第１の結合層により前記ハンドルウエハに結合されたデバイスウエハであって、該ハンドルウエハの底面から該ハンドルウエハの上面まで延在する裏面空洞を有し、前記裏面空洞は前記デバイスウエハにおけるメンブレンを規定する、デバイスウエハと、
第２の結合層により前記デバイスウエハの上面に結合されたキャップと、を備え、
参照空洞が前記キャップの下方にあり、前記参照空洞は前記メンブレンの活性部を規定しており、前記参照空洞は、前記裏面空洞の外縁の内側に収まる外縁を有する
ことを特徴とする圧力センサ。
【請求項２０】
前記第２の結合層は、前記デバイスウエハの上面の上の酸化層である
ことを特徴とする請求項１９記載の圧力センサ。
【請求項２１】
前記参照空洞は、前記第２の結合層の中にある
ことを特徴とする請求項１９記載の圧力センサ。
【請求項２２】
前記参照空洞は、前記第２の結合層および前記デバイスウエハの中にある
ことを特徴とする請求項１９記載の圧力センサ。
【請求項２３】
前記参照空洞は、前記第２の結合層および前記デバイスウエハのうちの少なくとも一方の中にある
ことを特徴とする請求項１９記載の圧力センサ。
【請求項２４】
前記参照空洞は、損傷を防ぐように、前記メンブレンの偏向を制限する高さを有する
ことを特徴とする請求項１９記載の圧力センサ。
【請求項２５】
前記デバイスウエハと前記結合層との間にポリシリコン層をさらに備える
ことを特徴とする請求項１９記載の圧力センサ。
【請求項２６】
前記第１のウエハ部は、デバイスウエハ部に結合されたハンドルウエハ部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項２７】
前記参照空洞は、前記裏面空洞の外縁の内側に収まる外縁を有する
ことを特徴とする請求項２６記載の圧力センサ。
【請求項２８】
前記参照空洞は、前記裏面空洞の外縁の内側に収まる外縁を有する
ことを特徴とする請求項１２記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャップで規定されたメンブレンを有する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本願は、それぞれ参照により援用される２０１４年７月２９日出願の米国仮特許出願第６２／０３０，６０４号と、２０１４年１２月１０日出願の米国仮特許出願第６２／０９０，３０６号との優先権の利益を主張するＰＣＴ出願である。
【０００３】
背景
圧力検知デバイスは、多種の製品になった過去の数年で広く見られるものになった。自動車用、産業用、民生用および医療用製品に用いられ、圧力検知デバイスは、急成長したし、衰退の気配もない。
【０００４】
圧力検知デバイスは、圧力センサ及び他のコンポーネントを含みうる。圧力センサは、典型的には、ダイアフラム（diaphragm）またはメンブレン（膜（membrane））を含みうる。典型的には、このメンブレンは、シリコンウエハにホイートストンブリッジを設け、その後、該ホイートストンブリッジの下にシリコンの薄層が形成されるまで、シリコンを反対側の表面からエッチングすることにより、形成される。該薄層は、それより厚く且つエッチングされていないシリコンウエハ部であってフレーム（frame）を形成するシリコンウエハ部により取り囲まれうるメンブレンである。圧力検知デバイスにおいて圧力センサが圧力を受けたとき、メンブレンは変形により反応しうる。この変形は、該メンブレンについての電子部品の１以上の特性を変化させる。これらの特性の変化は計測され得、これらの計測から、圧力が計測されうる。
【０００５】
多くの場合、電子部品は、メンブレン上に位置するホイートストンブリッジとして構成された抵抗器である。圧力の元でメンブレンが変形するため、抵抗器の抵抗も変化する。この変化は、ホイートストンブリッジの出力をもたらす。この変化は、抵抗器に取り付けられたワイヤまたはリードを介して計測されうる。
【０００６】
従来の圧力センサは、フレームに取り付けられ且つフレームにより取り囲まれたダイアフラムまたはメンブレンから形成されうる。いくつかの圧力センサにおいて、センサは、フィルタの２つの面等、２つの異なる位置の間の圧力差を計測しうる。これらは、ゲージ圧センサ（gauge pressure sensor）として参照されうる。他のタイプのセンサでは、出力は、既知の一貫性のある圧力（known, consistent pressure）であって典型的には真空でありうる圧力と、比較されうる。このタイプのセンサは、絶対圧センサ（absolute pressure sensor）として参照されうる。絶対圧センサでは、メンブレンの第１の面は、計測のため、メディアに露出され得、これに対して、第２の面は、真空チャンバでありうる参照用のチャンバ（reference chamber）に接触しうる。メディアに露出されたメンブレンの第１の面は、高圧力を受けうる。
【０００７】
メンブレンへの該高圧力は、フレーム‐メンブレン接合において、高度に集中された張力（highly concentrated tensile force）をもたらしうる。この応力（stress）は、メンブレンのシリコン結晶構造にクラックまたは他の損傷を発生させうる。この損傷は、圧力の計測におけるエラーまたは圧力センサの非機能性をもたらしうる。
【０００８】
よって、高圧力に起因する損傷からの圧力センサ上のメンブレンの保護の構造および方法が求められる。
【発明の概要】
【０００９】
したがって、本発明の実施形態は、高圧力に起因する損傷からの圧力センサ上のメンブレンの保護の構造および方法を提供しうる。説明に役立つ実例は、ハンドルウエハ又は層（handle wafer or layer）とデバイスウエハ又は層（device wafer or layer）とを含む第１のウエハ部を有する圧力センサを提供し得、ここで、ハンドルウエハ又は層は裏面空洞（backside cavity）を有し、該裏面空洞はデバイスウエハ又は層におけるメンブレンを規定する。圧力センサは、更に、メンブレンの上方の結合層（bonding layer）と、該結合層の上方の又は該結合層に取り付けられたキャップ（cap）とを有しうる。結合層は、デバイスウエハ、キャップウエハ又はそれらの双方の上に形成された酸化層でありうる。本発明の多様な実施形態において、メンブレン、結合層、キャップ、又は、圧力センサにおける他の層若しくは一部のうちの１以上に、参照空洞（基準空洞（reference cavity））が形成されうる。参照空洞は、それが存在する単一又は複数の層のいずれかに関わらず、横方向又は平面の幅（lateral or planar width）であって少なくとも一方向において裏面空洞の幅より狭い幅を有しうる。他の実施形態では、参照空洞は、それが裏面空洞の外縁より内側になる外縁を有するように、成形されうる。このことは、メンブレンとフレームとの接合において補強および応力の低減を提供する。また、狭い参照空洞は、メンブレンの活性部（active portion）を、該メンブレンの活性部がデバイス層および裏面空洞の接合から離間するように、規定しうる。（ここで用いられるように、メンブレンは、裏面空洞およびフレームにより規定され得、これに対して、メンブレンの一部である活性メンブレン（活性膜（active membrane））は、参照空洞により規定されうる。また、ここで用いられるように、より一般的な用語のメンブレンは、特に差異（distinction）が決定的（critical）ではないメンブレンか活性メンブレンかのどちらかを意味する。）本発明の態様な実施形態において、デバイスウエハ又は層は、シリコンウエハ部または他の材料で形成され得、結合層は、シリコン酸化物若しくはガラス又は他の材料を備え得、これに対し、キャップまたはキャップ層は、シリコンウエハ部、シリコン酸化物若しくはガラス、又は、低温度係数若しくはシリコンの温度係数に近い温度係数の耐熱ガラスであって、コーニング  インコーポレイテッド（Corning Incorporated）によりライセンスされたＰｙｒｅｘ（登録商標）を含むホウケイ酸ガラス、その他の材料を含む耐熱ガラス等の他のガラスで形成されうる。
【００１０】
本発明の実施形態は、製造を簡易化するセンサを提供しうる。繰り返しになるが、センサのメンブレンは、まず、シリコンウエハにホイートストンブリッジを設け、その後、該ホイートストンブリッジを包含するシリコンの薄いメンブレンを形成するように該ホイートストンブリッジの下のシリコンをエッチングすることにより、製造されうる。デバイスの感度に影響を与える１つの要素は、活性メンブレンの縁（端、エッジ（edge））へのホイートストンブリッジの抵抗器の近接（proximity）でありうる。本発明の実施形態は、シリコンの裏から切り取られた裏面空洞よりは寧ろ参照空洞の位置によりメンブレンの活性部の縁が決定された圧力センサを提供しうる。参照空洞は、シリコンの裏面から切り取られた空洞よりも極めて薄いため、製造中において活性メンブレンの縁にホイートストンブリッジをアライメント調整する（合わせる（align））ことが容易になりうる。参照空洞が比較的薄いことは、空洞のサイズを制御する際の助けにもなりうる。更に、参照空洞およびホイートストンブリッジは、デバイスの反対側よりは寧ろ同じ側に位置し得、このことはそれらのアライメント調整を容易にする。また、参照空洞をデバイスウエハ又は該デバイスウエハ上の結合層の中に位置させることにより、結合中におけるアライメントは、参照空洞がキャップ層又はウエハ内にエッチングされるときに比べて、決定的（critical）ではなくなり得、これは、この第２の構造（配置、形態（configuration））は結合中における２つのウエハのアライメントを必要としうるからである。
【００１１】
本発明の実施形態は、更に、高圧からの損傷を少なくとも２通りの方法で保護する圧力センサを提供しうる。従来の圧力センサでは、メンブレンのサイズは、ウエハの裏面にエッチングされた空洞のサイズによって決定されうる。本発明の多様な実施形態では、裏面空洞のサイズにおける当該制限は取り除かれうる。重要なことに、メンブレンの活性部のサイズは、裏面空洞のサイズによってはもはや決定されず、それ故、裏面空洞のサイズは、メンブレンの活性部のサイズよりも大幅に大きくされうる。裏面空洞のサイズが増大すると、裏面空洞のコーナーで発生した引張応力（tensile stress）は低減されうる。また、活性メンブレンの縁は、最も応力が生じるが、裏の空洞のコーナーにはもはや近接しない。よって、最も高い応力が低減されうるだけでなく、該最も高い応力の地点（locus）が、活性メンブレンの上面のコーナー（top side corner）にシフトし得、この応力は、引張よりは寧ろ圧縮でありうる。シリコンは、破砕（fracturing）前の引張応力よりも高圧縮応力に耐え得、デバイスを損傷から保護する。
【００１２】
本発明の実施形態は、メンブレンが偏向する（撓む（deflect））ことができる量を制限することにより、裏面空洞での流体（fluid）の高圧に起因する損傷をも制限しうる。特に、メンブレンの活性部の上方の参照空洞は、メンブレンの偏向（撓み）を制限しうるように高さ又は厚さを有しうる。このことは、高い又は過度に高い圧力に起因して損傷が生じうる量より大きい偏向からメンブレンを防ぐ。本発明の特定の実施形態において、メンブレンが通常動作の間に第１の距離にわたって偏向することが望ましい。また、仮に、メンブレンが第１より大きい第２の距離にわたって偏向できる場合には、損傷が発生しうることが考えられうる。この例では、参照空洞は、第３の距離よりも大きい偏向からメンブレンが防止されるように、厚さ及び高さを有し得、該第３の距離は、所望の動作を許可するため第１の距離より大きく且つ損傷を防ぐため第２の距離より小さい。
【００１３】
本発明の多様は実施形態では、多様な層は、本発明の実施形態において含まれてもよいし省略されてもよい。例えば、共晶接着性の（共晶接合可能な（eutectically-bondable））メタルまたは他の材料の付随的な層は、デバイスの裏または底に配されうる。この層は、結合（接着（bonding））の目的で、デバイスの裏または底に金の薄い層として形成されうる。この層は、デバイスパッケージ、デバイス筐体（device enclosure）またはプリント若しくはフレキシブル回路基板（printed or flexible circuit board）その他の基板を第２の集積回路デバイスに結合するのを容易にする。ポリシリコン又は他の材料の付随的な層は、デバイス層又はウエハの上面に配され又は形成されうる。この付随的な層は、デバイス層の上面かつ結合又は酸化層の下に位置しうる。即ち、付随的な層は、デバイス層又はウエハと結合又は酸化層との間に位置しうる。
【００１４】
本発明の多様な実施形態は、ここで記載されたこれらの及び他の特徴の１以上を包含しうる。本発明の性質及び利点のより良い理解は、以下の詳細な説明および添付図面を参照することによって得られうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの側面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの上面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態にしたがう製造中の圧力センサの一部を示す。
【図４】図４は、本発明の実施形態にしたがう製造中の圧力センサの一部を示す。
【図５】図５は、本発明の実施形態にしたがう製造中の圧力センサの一部を示す。
【図６】図６は、本発明の実施形態にしたがう製造中の圧力センサの一部を示す。
【図７】図７は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの一部の側面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの側面図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態にしたがう製造中の圧力センサの一部を示す。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態にしたがう製造中の圧力センサの一部を示す。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの一部の側面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの一部の側面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態にしたがう他の圧力センサの側面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの上面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態にしたがう製造中の圧力センサの一部を示す。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態にしたがう他の圧力センサの側面図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの上面図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態にしたがう製造中の圧力センサの一部を示す。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態にしたがう製造中の圧力センサの一部を示す。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態にしたがう製造中の圧力センサの一部を示す。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態にしたがう他の圧力センサの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの側面図を示す。この図は、他の付属の図同様、例示的目的で示されたものであり、本発明の可能な実施形態や特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１７】
この圧力センサは、圧力センサの第１のウエハ部（first wafer portion）の上部に取り付けられたキャップ（cap）１６０を含み得、該第１のウエハ部は、更にデバイスウエハ又は層（device wafer or layer）１３０と、ハンドルウエハ又は層（handle wafer or layer）１１０とを含む。デバイスウエハ又は層１３０は、ハンドルウエハ又は層１１０により支持されうる。ハンドルウエハ又は層１１０は、側壁１１２の縁（端、エッジ（edge））を規定する裏面空洞（backside cavity）１１４を含みうる。裏面空洞１１４は、ハンドルウエハ又は層１１０の底面から酸化層１２０の底１２２まで延在しうる。デバイス層１３０は、その上面に形成された１以上の電気部品１３２を有しうる。電気部品１３２は、酸化層１４０により保護されうる。
【００１８】
キャップ１６０は、底面に酸化層１５０を含みうるが、酸化膜１５０は本発明の多様な実施形態において省略されてもよい。キャップ１６０は、酸化層１４０との融着酸化層（fusion bonding oxide layer）１５０により、デバイス層１３０に取り付けられうる。１以上の酸化層１４０又は１５０が省略されるとき、キャップ１６０は、酸化層１４０との融着キャップ（fusion bonding cap）１６０により、デバイス層１３０との融着酸化層１５０により、又は、デバイス層１３０との直接的な融着キャップ層（fusion bonding cap layer）１６０により、デバイス層１３０に取り付けられうる。酸化層１５０は、融着（fusion bonding）前にリセス（陥凹（recess））を形成するようにエッチングされ得、該リセスは参照空洞（基準空洞（reference cavity））１５２を形成しうる。参照空洞１５２は、外縁１５４により規定されうる。参照空洞１５２は酸化層１５０内に形成されるのに対し、本発明のこの及び他の実施形態においては、参照空洞１５２は、酸化層１５０およびキャップ層１６０の中、酸化層１５０および酸化層１４０の中、デバイス層１３０の中、又は、これらの組み合わせの中に形成されうる。
【００１９】
参照空洞１５２は、少なくとも一方向において、裏面空洞１１４の幅よりも狭い幅を有しうる。特に、圧力センサの中心線から参照空洞１５２の縁１５４までの距離１９２は、中心線から裏面空洞１１４の縁１１２までの距離１９４よりも短くてもよい。このようにして、縁１５４により規定されたメンブレン（膜（membrane））の活性部は、縁１１２により規定されたメンブレンより狭くてもよい。本発明の多様な実施形態において、参照空洞１５２の外縁は、裏面空洞１１４の縁よりも内側であり得、ここで、該縁は、この及び他の実施形態において垂直（vertically）であるとする。
【００２０】
従来の圧力センサでは、キャップ１６０は存在しない（absent）であろう。このようなケースでは、裏面空洞により形成されたメンブレン又はダイアフラム（diaphragm）が偏向する（撓む（deflect））ため、ダイアフラム及びフレーム間の接合点（junction point）は大きな引張力（tensile force）を受けうる。この図において、仮にキャップ１６０が存在しなかった場合、この力が位置１２４において集中しうる。この力の集中は、位置１２４又はその近傍においてクラックまたは他の損傷をもたらしうる。
【００２１】
そこで、本発明の実施形態は、参照空洞１５２等の参照空洞が裏面空洞１１４等の裏面空洞よりも狭くてもよいキャップ１６０等、キャップ又は他の補強構造を提供しうる。このケースにおいて、位置１２４は、キャップ１６０により補強されうる。また、高圧の位置は、位置１２４から位置１５９に移動しうる。位置１５９における応力は、引張よりは寧ろ、メンブレン１２２の下面に圧力が加わったときの圧縮である。更に、１以上のクラック又は他の損傷が位置１２４又はその近傍に表れたときでも、該クラックは、参照空洞１５２により規定された活性メンブレン領域から離れる。
【００２２】
また、従来の圧力センサでは、メンブレン又はダイアフラムは、圧力センサへの損傷をもたらしうる量にわたって偏向しうる。このことは、裏面空洞での流体の不測の高圧力または他の現象が表れたことに起因して生じうる。
【００２３】
そこで、本発明の実施形態は、活性メンブレンの最大偏向を制限する高さ又は厚さを有する参照空洞を提供しうる。本発明の多様な実施形態において、この高さ又は厚さは、活性メンブレンが所望の動作において十分に偏向できる程度であり、しかし、圧力センサへの損傷が生じない程度であればよい。特に、縁１５４は、圧力センサの適切な動作のために活性メンブレンが十分に偏向でき、しかし、メンブレンに損傷ないし破裂が生じない程度の高さを有しうる。代わりに、活性メンブレンは、仮に、圧力が増加し続けても、該活性メンブレンが参照空洞１５２の上部に達し且つそれ以上には進み得ないように偏向し、損傷の発生を防ぐ。即ち、参照空洞１５２の上部は、圧力センサへの損傷を防ぐ偏向止め（deflection stop）として作用しうる。本発明の多様な実施形態において、参照空洞１５２の上面、即ち、キャップ１６０の下面は、参照空洞１５２の高さおよび活性メンブレンの最大偏向を規定する１以上のボス（突起（boss））又は他の構造を含みうる。
【００２４】
本発明の多様な実施形態において、圧力センサに用いられる構造は多様なサイズおよび幅を有しうる。例えば、ハンドルウエハ又は部分は、２５０〜６００ミクロンの厚さを有し得、該厚さは、２５０ミクロンより薄くてもよいし、６００ミクロンより厚くてもよい。デバイスウエハ又は層１３０は、メンブレンを形成するため、かなり薄くてもよい。この厚さは、１５〜２５ミクロンであり得、該厚さは、１５ミクロンより薄くてもよいし、２５ミクロンより厚くてもよい。キャップウエハ又は層１６０および他のキャップウエハ又は層は、少なくとも約１５０ミクロンの厚さを有し得、該厚さは、１５０ミクロンより狭くてもよいし厚くてもよい。埋設され又は結合された酸化層１２０、１４０及び１５０は、０．１〜３ミクロンの間の厚さを有し得、該厚さは、この範囲より薄くてもよいし厚くてもよい。参照空洞１３６は、本発明の他の実施形態における他の参照空洞も同様であるが、１００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さ又は高さを有し得、他の実施形態では、該厚さは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍでもよい。本発明の特定の実施形態は、４０００Åの高さを有する参照空洞を有しうる。
【００２５】
本発明のこの及び他の実施形態では、共晶接着性の（共晶接合可能な（eutectically-bondable））メタルまたは他の材料の付随的な層１１７は、ハンドルウエハ１１０の裏または底に配されうる。この層は、結合（接着（bonding））の目的で、デバイスの裏または底に金の薄い層として形成されうる。層１１７は、デバイスパッケージ、デバイス筐体（device enclosure）またはプリント若しくはフレキシブル回路基板（printed or flexible circuit board）その他の基板を第２の集積回路デバイスに結合するのを容易にする。付随的な層１１７は、明確にするため、他図からは省略されている。
【００２６】
本発明のこの及び他の実施形態では、ポリシリコンまたは他の材料の付随的な層１３７は、デバイス層又はウエハ１１０の上面に配され又は形成されうる。付随的な層１３７は、デバイス層１３０の上面かつ結合又は酸化層１４０の下に位置しうる。即ち、付随的な層１３７は、デバイス層又はウエハ１３０と結合又は酸化層１４０との間に位置しうる。ポリシリコン層１３７は、デバイス層１３０の上面における抵抗器または他の部品１３２の電気性能を安定させるフィールドシールドを提供しうる。付随的な層１３７は、明確にするため、他図からは省略されている。
【００２７】
繰り返しになるが、参照空洞１５２は、少なくとも一方向において、裏面空洞１１４の幅よりも狭い幅を有しうる。この他の実施形態では、参照空洞１５２は、それが裏面空洞１１４の外側境界内に収まるように、寸法が合わせられ且つアライメント調整されうる。結果、デバイスのメンブレンは、裏面空洞１１４の代わりにキャップ１６０内においてリセス１５２により、従来同様にサイズ規定されうる。以下の図面に一例が示される。
【００２８】
図２は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの上面図を示す。繰り返しになるが、キャップ１６０は、ハンドルウエハ又は層１１０およびデバイスウエハ又は層１３０を含む第１のウエハ部の上に配されうる。この例では、リセス１５２は、裏面空洞１１４の縁１１２の内側に収まるように配された縁１５４を有しうる。この例では、リセス１５２は、圧力センサの活性メンブレンの領域を規定しうる。本発明の多様な実施形態において、活性メンブレンは態様なサイズを有しうる。例えば、それは縦２４０ミクロン且つ横２４０ミクロンのサイズでもよい。活性メンブレンの厚さは約２０ミクロンでもよい。このようなメンブレンまたはダイアフラムは、２０ｂａｒ、１２０ｂаｒ又はそれ以上の圧力をサポートし及び計測することが可能である。
【００２９】
ここで示された多様な層は省略され得、他のものは本発明の実施形態と一致して含まれうる。以下の図面に、本発明の実施形態の製造方法の特定の例が示される。
【００３０】
図３は、本発明の実施形態にしたがう第１のウエハ部を示している。このウエハ部は、デバイスウエハ又は層１３０と、酸化膜１２０により結合され且つその後薄膜化されたハンドルウエハ又は層１１０とを含みうる。本発明の多様な実施形態において、このような構造は商業上利用可能でありうる。本発明の他の実施形態において、酸化層１２０は第１のウエハ１１０上に成長されうる。第２又はデバイスウエハ１３０は、酸化層１２０の上面に融着されうる。デバイスウエハ１３０は、不図示の酸化層を更に含み得、又は、酸化層１２０はデバイスウエハ１３０の底面に成長されうる。本発明の更に他の実施形態において、デバイス層１３０は、酸化層１２０上にエピタキシャル層として成長されうる。
【００３１】
図４では、裏面空洞１１４が形成されうる。裏面空洞１１４は、エッチングにより、例えば、ディープリアクティブイオンエッチング（ＤＲＩＥ）、マイクロマシニングまたは他の技術により、形成されうる。裏面空洞１１４は、ハンドルウエハ又は層１１０の底から埋設された酸化層１２０の底１２２まで延在しうる。１以上の電気部品１３２は、デバイスウエハ１３０の上面に配され得、又は、該上面に若しくは該上面の上に形成されうる。例えば、ピエゾレジスタ（圧電抵抗器（piezoelectric resistor））は、デバイスウエハ又は層１３０の上面に埋設され又は拡散され(implanted or diffused)うる。相互接続トレース（interconnect trace）は、デバイスウエハ又は層１３０の上面に形成されうる。酸化層または結合層１４０は、デバイス層１３０上にわたって成長されうる。この酸化層１４０は、部品１３２を保護しうる。
【００３２】
図５では、キャップ１６０が提供されうる。キャップ１６０の底面に、酸化層１５０が成長されうる。
【００３３】
図６では、１６０の底面の酸化層１５０に、開口１５２がエッチングされうる。結果として生じるキャップは、図４における構造に取り付けられ得、図１に示された圧力センサを製造する。
【００３４】
図７は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの一部の側面図を示す。繰り返しになるが、ハンドルウエハ１１０は、デバイス層ウエハ１３０を支持しうる。埋設された酸化層１２０は、ハンドルウエハ部１１０とデバイスウエハ部１３０との間に位置しうる。裏面空洞１１４は、ハンドルウエハ１１０の底面から酸化層１２０の底面１２２まで延在しうる。酸化層１４０は、デバイスウエハ１３０の頂部に成長され得、酸化層１５０は、キャップウエハ又は層１６０の底面に成長されうるが、本発明の多様な実施形態では、１以上の酸化層１４０又は１５０は省略されてもよい。酸化層１４０及び１５０は、キャップ１６０に結合するように、デバイスウエハ層１３０に融着されうる。キャップ１６０は、側壁又は縁１５４により規定されたリセス１５２を含みうる。縁１５４は、平坦であり得、又は、他の形状を有しうる。
【００３５】
繰り返しになるが、本発明の他の実施形態は、少なくとも一方向において裏面空洞よりも狭いリセスを有する圧力センサを提供しうる。以下の図面に一例が示される。
【００３６】
図８は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの側面図を示す。この例では、キャップ８１０は、デバイスウエハ層１３０の上面に取り付けられうる。キャップ８１０は、縁８１４を規定するリセス８１２を含みうる。リセス８１２は、第１の方向において、裏面空洞１１４の同方向における幅よりも狭い幅を有しうる。即ち、圧力センサの中心線からリセス８１２の外縁８１４までの距離８９２は、該中心線から裏面空洞１１４の縁１１２までの距離よりも短くてもよい。本発明のこの及び他の実施形態では、繰り返しになるが、天頂（鉛直な点（vertical point））からの視点において、縁８１４は、それが裏面空洞１１４の縁１１２の内側に収まるように配されうる。また、この例では、リセス８１２はキャップ８１０の中に形成されうるのに対して、本発明の他の実施形態では、リセス８１２は、キャップ８１０、酸化層１４０、デバイス層１３０又はこれらの組み合わせの中に形成されうる。
【００３７】
前述のとおり、多様な技術がこれらの圧力センサを製造するのに用いられうる。ハンドルウエハ又は層１１０、酸化層１２０、デバイス層又はウエハ１３０、及び、酸化層１４０を形成するのに、図３〜図６に示されたものと類似のステップが用いられうる。以下の図面に、キャップ８１０がどのように形成されうるかの例が示される。
【００３８】
図９では、キャップ８１０の底面にシリコンナイトライド（窒化シリコン）の層９１０が堆積されうる。シリコンナイトライド層９１０には開口９１２が形成されうる。それから、酸化層が成長されうる。この酸化層は、シリコンナイトライド９１０上において成長が制限されうるが、開口９１２により保護されず且つ露出されたシリコンを消耗（consume）しうる。この酸化は、リセス８１２を形成するため、図１０において除去されうる。シリコンナイトライド層９１０もまた除去され得、そして、結果として生じるキャップ８１０は、デバイスウエハ層１３０の上部の酸化層１４０に融着され得、図８に示される圧力センサを形成する。本発明の他の実施形態では、酸化層１４０は省略され得、また、キャップ８１０はデバイス層１３０に結合されうる。
【００３９】
図１１は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの一部の側面図を示す。前述のとおり、ハンドルウエハ又は層１１０は、デバイスウエハ又は層１３０を支持するように用いられうる。ハンドルウエハ１１０は、ハンドルウエハ又は層１１０の底から酸化層１２０の底面まで延在する裏面空洞１１４を有しうる。酸化層１４０は、デバイスウエハ１３０の頂部に成長されうる。キャップ８１０は、酸化層１４０に融着されうる。特に、キャップ８１０の底面上のシリコンは、デバイスウエハ又は層１３０上に成長され得た酸化層１４０に融着されうる。繰り返しになるが、リセス８１２は、縁８１４により規定されうる。縁８１４は、図示されるように平坦であり得、又は、他の形状を有しうる。
【００４０】
繰り返しになるが、空洞８１２の縁８１４は、他の形状を有しうる。以下の図面に一例が示される。
【００４１】
図１２は、空洞８１２の縁８１４がカーブし（曲がり（curve））うる例を示している。このカーブは、酸化層がキャップ８１０の底面に成長されうるときのキャップ８１０におけるシリコンの単一指向性の消耗（unidirectional consumption）に起因しうる。
【００４２】
図１３は、本発明の実施形態にしたがう他の圧力センサの側面図を示す。前述のとおり、この圧力センサは、デバイスウエハ又は層１３０とハンドルウエハ又は層１１０とを含む第１のウエハ部の頂部に取り付けられたキャップ１６０を含みうる。デバイスウエハ又は層１３０は、ハンドルウエハ又は層１１０により支持されうる。ハンドルウエハ又は層１１０は、側壁１１２の縁を規定する裏面空洞１１４を含みうる。裏面空洞１１４は、ハンドルウエハ又は層１１０の底面から酸化層１２０の底１１２まで延在しうる。デバイス層１３０は、その上面に形成された１以上の電気部品１３２を有しうる。電気部品１３２は、酸化層１４０により保護されうる。
【００４３】
キャップ１６０は、底面に酸化層１５０を含みうるが、本発明のこの及び他の実施形態では、酸化層１５０は省略されてもよい。キャップ１６０は、酸化層１４０との融着酸化層１５０により、デバイス層１３０に取り付けられうる。酸化層１５０が用いられないとき、キャップ１６０は、酸化層１４０に直接的に融着されうる。酸化層１４０は、参照空洞１４２であるリセスを形成するため、融着の前にエッチングされうる。酸化層１４０又は他の酸化層のエッチングは、酸化物エッチングが伝統的に非常によく制御されたプロセス工程であるという点で有利である。また、参照空洞の厚さは、熱酸化層１４０の厚さにより正確に制御され得、このこともまた、非常によく制御されたプロセスである。参照空洞１４２は、外縁１４４により規定されうる。この例では参照空洞は酸化層１４０を通って延在するように示されるのに対して、本発明の多様な実施形態では、参照空洞１４２は、酸化層１４０の一部のみを通って延在しうる。キャップ１６０に参照空洞を形成することと比べると（図１に示されるように）、酸化層１４０に参照空洞を形成することは、メンブレンに対するキャップ１６０のアライメント調整を容易にしうる。このことは、キャップ１６０が参照空洞を覆うためだけに用いられ且つそれ自身が参照空洞又は活性メンブレンを規定しない、ということに少なくとも部分的に起因しうる。また、参照空洞１４２が酸化層１４０の中に形成されうるのに対して、本発明の他の実施形態では、参照空洞１４２は、酸化層１４０、酸化層１５０、酸化層１４０、キャップ１６０又はこれらの組み合わせの中に形成されうる。
【００４４】
参照空洞１４２は、少なくとも一方向において、裏面空洞１１４の幅よりも狭い幅を有しうる。特に、圧力センサの中心線から参照空洞１４２の縁１４４までの距離１９２は、中心線から裏面空洞１１４の縁１１２までの距離１９４よりも短くてもよい。このようにして、縁１４４により規定されたメンブレンの活性部は、縁１１２により規定された活性メンブレンよりも狭くてもよい。
【００４５】
従来の圧力センサでは、キャップ１６０は存在しないであろうし、又は、キャップ１６０は、対応する裏面空洞よりも広い開口を形成するリセスを有しうる。このようなケースでは、裏面空洞により形成されたメンブレン又はダイアフラムが偏向するため、ダイアフラム及びフレーム間の接合点は大きな引張力を受けうる。この図において、仮にキャップ１６０が存在しなかった場合、この力が位置１２４において集中しうる。この力の集中は、位置１２４又はその近傍においてクラックまたは他の損傷をもたらしうる。
【００４６】
そこで、上述のとおり、本発明の実施形態は、参照空洞１４２等の参照空洞が裏面空洞１１４等の裏面空洞よりも狭くてもよいキャップ１６０等、キャップ又は他の補強構造を提供しうる。このケースにおいて、位置１２４は、キャップ１６０により補強されうる。また、高圧の位置は、位置１２４から位置１４９に移動しうる。位置１４９における応力は、引張よりは寧ろ、メンブレン１２２の下面に圧力が加わったときの圧縮である。更に、１以上のクラック又は他の損傷が位置１２４又はその近傍に表れたときでも、該クラックは、参照空洞１４２により規定された活性メンブレン領域から離れる。
【００４７】
また、従来の圧力センサでは、メンブレン又はダイアフラムは、圧力センサへの損傷をもたらしうる量にわたって偏向しうる。このことは、裏面空洞における流体からの不測の高圧力または他の現象が表れたことに起因して生じうる。
【００４８】
そこで、本発明の実施形態は、メンブレンの最大偏向を制限する高さ又は厚さを有する参照空洞を提供しうる。本発明の多様な実施形態において、この高さ又は厚さは、メンブレンが所望の動作において十分に偏向できる程度であり、しかし、圧力センサへの損傷が生じない程度であればよい。特に、縁１４４は、圧力センサの適切な動作のためにメンブレンが十分に偏向でき、しかし、メンブレンに損傷ないし破裂が生じない程度の高さを有しうる。代わりに、メンブレンは、該メンブレンが参照空洞１４２の上部に達し、損傷が発生する前に、それ以上には進み得ないように偏向する。即ち、参照空洞１４２の上部は、圧力センサへの損傷を防ぐ偏向止めとして作用しうる。本発明のこの及び他の実施形態において、参照空洞１４２の上面等の１以上の表面は、活性メンブレンが偏向しうる量について阻止または制限するものとして作用しうる１以上のボス（突起（boss））又は他の構造を含みうる。
【００４９】
繰り返しになるが、本発明の多様な実施形態において、圧力センサに用いられる構造は多様なサイズおよび幅を有しうる。例えば、ハンドルウエハ又は部分は、２５０〜６００ミクロンの厚さを有し得、該厚さは、２５０ミクロンより薄くてもよいし、６００ミクロンより厚くてもよい。デバイスウエハ又は層１３０は、メンブレンを形成するため、かなり薄くてもよい。この厚さは、１５〜２５ミクロンであり得、該厚さは、１５ミクロンより薄くてもよいし、２５ミクロンより厚くてもよい。キャップウエハ又は層１６０および他のキャップウエハ又は層は、少なくとも約１５０ミクロンの厚さを有し得、該厚さは、１５０ミクロンより狭くてもよいし厚くてもよい。埋設され又は結合された酸化層１２０、１４０及び１５０は、０．１〜３ミクロンの間の厚さを有し得、該厚さは、この範囲より薄くてもよいし厚くてもよい。参照空洞１４２は、本発明の他の実施形態における他の参照空洞も同様であるが、１００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さ又は高さを有し得、他の実施形態では、該厚さは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍでもよい。本発明の特定の実施形態は、４０００Åの高さを有する参照空洞を有しうる。
【００５０】
繰り返しになるが、参照空洞１４２は、少なくとも一方向において、裏面空洞１１４の幅よりも狭い幅を有しうる。この他の実施形態では、参照空洞１４２は、それが裏面空洞１１４内に収まるように、寸法が合わせられ且つアライメント調整されうる。結果、デバイスのメンブレンは、裏面空洞１１４の代わりに酸化層１４０内においてリセス１４２により、従来同様にサイズ規定されうる。以下の図面に一例が示される。
【００５１】
図１４は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの上面図を示す。繰り返しになるが、キャップ１６０は、ハンドルウエハ又は層１１０およびデバイスウエハ又は層１３０を含む第１のウエハ部の上に配されうる。この例では、参照空洞１４２は、裏面空洞１１４の縁１１２の内側に収まるように配された縁１４４を有しうる。この例では、参照空洞１４２は、圧力センサの活性メンブレンの領域を規定しうる。本発明の多様な実施形態において、活性メンブレンは態様なサイズを有しうる。例えば、それは縦２４０ミクロン且つ横２４０ミクロンのサイズでもよい。メンブレンの厚さは約２０ミクロンでもよい。このようなメンブレンまたはダイアフラムは、２０ｂａｒ、１２０ｂаｒ又はそれ以上の圧力をサポートし及び計測することが可能である。
【００５２】
ここで示された多様な層は省略され得、他のものは本発明の実施形態と一致して含まれうる。以下の図面に、本発明の実施形態の製造方法の特定の例が示される。
【００５３】
図１５は、製造中の圧力センサの一部を示している。この部分は、図４に示された部分同様または類似の手順で形成されうる。加えて、参照空洞１４２を形成しうる層１４０にリセスが形成されうる。繰り返しになるが、参照空洞１４２は酸化層１４０を通って延在するように示されるのに対して、本発明の他の実施形態では、参照空洞１４２は、酸化層１４０を部分的にのみ通って延在しうる。キャップ１６０は、酸化層１５０を伴って又は伴わずに、参照空洞１４２の上方にわたって配され得、図１３の圧力センサを形成する。
【００５４】
図１６は、本発明の実施形態にしたがう他の圧力センサの側面図を示す。前述のとおり、この圧力センサは、デバイスウエハ又は層１３０とハンドルウエハ又は層１１０とを含む第１のウエハ部の頂部に取り付けられたキャップ１６０を含みうる。デバイスウエハ又は層１３０は、ハンドルウエハ又は層１１０により支持されうる。ハンドルウエハ又は層１１０は、側壁１１２の縁を規定する裏面空洞１１４を含みうる。裏面空洞１１４は、ハンドルウエハ又は層１１０の底面から酸化層１２０の底１２２まで延在しうる。デバイス層１３０は、その上面に形成された１以上の電気部品１３２を有しうる。電気部品１３２は、酸化層１４０により保護されうる。
【００５５】
キャップ１６０は、底面に酸化層１５０を含みうるが、本発明のこの及び他の実施形態では、酸化層１５０は省略されてもよい。キャップ１６０は、酸化層１４０との融着酸化層１５０により、デバイス層１３０に取り付けられうる。酸化層１５０が用いられないとき、キャップ１６０は、酸化層１４０に直接的に融着され得、又は、キャップ１６０は、デバイス層１３０に直接的に結合されうる。酸化層１４０は、参照空洞１４２であるリセスの上部を形成するため、融着の前にエッチングされうる。デバイス層１３０も、参照空洞１３４の底部を形成するためにエッチングされうる。参照空洞１３４は、外縁１４４及び１３６により規定されうる。キャップ１６０に参照空洞を形成することと比べると（図１に示されるように）、酸化層１４０及びデバイス層１３０に参照空洞を形成することは、メンブレンに対するキャップ１６０のアライメント調整を容易にしうる。このことは、キャップ１６０が参照空洞を覆うためだけに用いられ且つそれ自身が参照空洞を規定しない、ということに少なくとも部分的に起因しうる。また、参照空洞１３４が酸化層１４０及びデバイス層１３０の中に形成されうるのに対して、本発明の他の実施形態では、酸化層１４０は省略され得、かつ、参照空洞１３４は酸化層１３０の中に形成されうる。
【００５６】
参照空洞１３６は、少なくとも一方向において、裏面空洞１１４の幅よりも狭い幅を有しうる。特に、圧力センサの中心線から参照空洞１３４の縁１４４及び１３６までの距離１９２は、中心線から裏面空洞１１４の縁１１２までの距離１９４よりも短くてもよい。このようにして、縁１４４及び１３６により規定されたメンブレンの活性部は、縁１１２により規定されたメンブレンよりも狭くてもよい。
【００５７】
また、従来の圧力センサでは、メンブレン又はダイアフラムは、圧力センサへの損傷をもたらしうる量にわたって偏向しうる。このことは、裏面空洞における流体からの不測の高圧力または他の現象が表れたことに起因して生じうる。
【００５８】
そこで、本発明の実施形態は、メンブレンの最大偏向を制限する高さ又は厚さを有する参照空洞を提供しうる。本発明の多様な実施形態において、この高さ又は厚さは、メンブレンが所望の動作において十分に偏向できる程度であり、しかし、圧力センサへの損傷が生じない程度であればよい。特に、縁１３６及び１４４は、圧力センサの適切な動作のためにメンブレンが十分に偏向でき、しかし、メンブレンに損傷ないし破裂が生じない程度の高さを有しうる。代わりに、メンブレンは、該メンブレンが参照空洞１３４の上部に達し、損傷が発生する前に、それ以上には進み得ないように偏向する。即ち、参照空洞１３４の上部は、圧力センサへの損傷を防ぐ偏向止めとして作用しうる。本発明のこの及び他の実施形態において、参照空洞１３４の上面等の１以上の表面は、活性メンブレンが偏向しうる量について阻止または制限するものとして作用しうる１以上のボス又は他の構造を含みうる。
【００５９】
繰り返しになるが、本発明の多様な実施形態において、圧力センサに用いられる構造は多様なサイズおよび幅を有しうる。例えば、ハンドルウエハ又は部分は、２５０〜６００ミクロンの厚さを有し得、該厚さは、２５０ミクロンより薄くてもよいし、６００ミクロンより厚くてもよい。デバイスウエハ又は層１３０は、メンブレンを形成するため、かなり薄くてもよい。この厚さは、１５〜２５ミクロンであり得、該厚さは、１５ミクロンより薄くてもよいし、２５ミクロンより厚くてもよい。キャップウエハ又は層１６０および他のキャップウエハ又は層は、少なくとも約１５０ミクロンの厚さを有し得、該厚さは、１５０ミクロンより狭くてもよいし厚くてもよい。埋設され又は結合された酸化層１２０、１４０及び１５０は、０．１〜３ミクロンの間の厚さを有し得、該厚さは、この範囲より薄くてもよいし厚くてもよい。参照空洞１３４は、本発明の他の実施形態における他の参照空洞も同様であるが、１００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さ又は高さを有し得、他の実施形態では、該厚さは、５０ｎｍ〜１０００ｎｍでもよい。本発明の特定の実施形態は、４０００Åの高さを有する参照空洞を有しうる。
【００６０】
繰り返しになるが、参照空洞１３４は、少なくとも一方向において、裏面空洞１１４の幅よりも狭い幅を有しうる。この他の実施形態では、参照空洞１３４は、それが裏面空洞１１４内に収まるように、寸法が合わせられ且つアライメント調整されうる。結果、デバイスの活性メンブレンは、裏面空洞１１４の代わりに酸化層１４０及びデバイス層１３０内において参照空洞により、従来同様にサイズ規定されうる。以下の図面に一例が示される。
【００６１】
図１７は、本発明の実施形態にしたがう圧力センサの上面図を示す。繰り返しになるが、キャップ１６０は、ハンドルウエハ又は層１１０およびデバイス層１３０を含む第１のウエハ部の上に配されうる。この例では、参照空洞１４２は、裏面空洞１１４の縁１１２の内側に収まるように配された縁１４４を有しうる。この例では、参照空洞１４２は、圧力センサの活性メンブレンの領域を規定しうる。本発明の多様な実施形態において、活性メンブレンは多様なサイズを有しうる。例えば、それは縦２４０ミクロン且つ横２４０ミクロンのサイズでもよい。メンブレンの厚さは約２０ミクロンでもよい。このようなメンブレンまたはダイアフラムは、２０ｂａｒ、１２０ｂаｒ又はそれ以上の圧力をサポートし及び計測することが可能である。
【００６２】
ここで示された多様な層は省略され得、他のものは本発明の実施形態と一致して含まれうる。以下の図面に、本発明の実施形態の製造方法の特定の例が示される。
【００６３】
図１８における圧力センサ部は、図３に示された部分同様または類似の手順で形成されうる。加えて、参照空洞１３４の底部を形成するようにデバイス層１３０の上部にリセスがエッチングされうる。図１９において、酸化層１４０はデバイス層１３０の上にわたって形成されうる。この酸化層は、デバイス１３２を保護するように所定位置に維持され得、または、酸化層１４０は、図２０に示されるように側面（側（side））１４４及び１３６により規定された参照空洞１３４を形成するようにエッチングされうる。
【００６４】
本発明の他の実施形態では、図２０の圧力センサ部は、デバイス層１３０上にわたって酸化層１４０を成長させ、その後、酸化層１４０を介してデバイス層１３０の上部にエッチングし、側面１４４及び１３６により規定された参照空洞１３４を形成することによって形成されうる。
【００６５】
本発明の他の実施形態では、メンブレンは、ボス（boss）、レーストラック（racetrack）および他の構造を含みうる。いくつかの例は、参照により援用される米国特許第８，３８１，５９６号において見られうる。以下の図面に一例が示される。
【００６６】
図２１は、本発明の実施形態にしたがう他の圧力センサの側面図を示す。前述のとおり、この圧力センサは、デバイスウエハ又は層１３０とハンドルウエハ又は層１１０とを含む第１のウエハ部の上部に取り付けられたキャップ１６０を含みうる。デバイスウエハ又は層１３０は、ハンドルウエハ又は層１１０により支持されうる。ハンドルウエハ又は層１１０は、側壁１１２の縁を規定する裏面空洞１１４を含みうる。裏面空洞１１４は、ハンドルウエハ又は層１１０の底面から酸化層１２０の底１１２まで延在しうる。デバイス層１３０は、ボス１３８に形成された１以上の電気部品１３２を含み得、ここで、ボス１３８は、デバイス層１３０に形成された例示的構造である。電気部品１３２は、ここでは明確に図示されていないが、酸化層１４０により保護されうる。
【００６７】
キャップ１６０は、底面に酸化層１５０を含みうるが、本発明のこの及び他の実施形態では、酸化層１５０は省略されてもよい。キャップ１６０は、酸化層１４０との融着酸化層１５０により、デバイス層１３０に取り付けられうる。酸化層１５０が用いられないとき、キャップ１６０は、酸化層１４０に直接的に融着されうる。酸化層１４０は、参照空洞１４２であるリセスの上部を形成するため、融着の前にエッチングされうる。デバイス層１３０も、参照空洞１３４の一部を形成しうるレーストラック、ボスまたは他の構造を形成するためにエッチングされうる。これらの構造は、裏面空洞１１４での高圧力または他の現象が表れたことに起因するデバイスへの損傷を防ぐように、活性メンブレンの最大偏向を制限しうる。参照空洞１３４は、外縁１４４及び１３６により規定されうる。キャップ１６０に参照空洞を形成することと比べると（図１に示されるように）、酸化層１４０及びデバイス層１３０に参照空洞を形成することは、メンブレンに対するキャップ１６０のアライメント調整を容易にしうる。このことは、キャップ１６０が参照空洞を覆うためだけに用いられ且つそれ自身が参照空洞を規定しない、ということに少なくとも部分的に起因しうる。
【００６８】
参照空洞１３６は、少なくとも一方向において、裏面空洞１１４の幅よりも狭い幅を有しうる。特に、圧力センサの中心線から参照空洞１３４の縁１４４及び１３６までの距離１９２は、中心線から裏面空洞１１４の縁１１２までの距離１９４よりも短くてもよい。このようにして、縁１４４及び１３６により規定されたメンブレンの活性部は、縁１１２により規定されたメンブレンよりも狭くてもよい。
【００６９】
以上の例および本発明の他の実施形態では、参照空洞は、キャップ層８１０又は１６０、酸化層１５０及び１４０、並びに、デバイス層１３０のうちの１以上のいずれにも形成されうる。例えば酸化層１５０等、これらの層の１以上は省略されてもよい。また、不図示の１以上の他の層が含まれてもよい。
【００７０】
発明の実施形態の以上の記載は、例示および説明の目的で示されたものである。本発明は徹底的または記載された厳密なものに限定されるものではなく、上述の示唆に照らして多くの変更および変化が可能である。実施形態は、当業者が、発明を、考えられる特定用途に適合するように多様な実施形態で且つ多様な変更を伴って、最も良く利用可能になるよう、発明の原理およびその実用的応用を最も良く説明するために選択され且つ記載された。よって、発明が、以下の請求項の趣旨の範囲内で、全ての変更および均等物を包含するものであることが理解されよう。
【図１】
2017509860.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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