(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（１０）と、前記半導体基板の一面側に形成された空洞部（２０）と、前記半導体基板の一面側にて前記空洞部を覆って気密に封止するメンブレン（３０）とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の一面上における前記空洞部を形成する予定の部位に犠牲層（６０）を形成する工程と、
前記犠牲層の表面にエッチング用メンブレン保護膜（３２）を形成する工程と、
前記犠牲層を覆うように前記半導体基板の一面上に、前記メンブレンとなる第１の膜（３４）を形成し、その厚み方向に貫通孔（３４ａ）を有した形状にパターニングする工程と、
前記第１の膜の上に前記貫通孔を塞ぐように、加熱時に粘性流動可能な第２の膜（３６）を形成する工程と、
前記貫通孔に対応する部位にて前記第２の膜の表面から前記エッチング用メンブレン保護膜を介して前記犠牲層に到達するエッチングホール（７０）を形成する工程と、
前記エッチング用メンブレン保護膜により前記第１の膜が保護されるように前記エッチングホールを介して前記犠牲層をエッチング除去することにより前記空洞部を形成する工程と、
前記第２の膜を加熱して粘性流動させることにより前記エッチングホールを塞ぐ工程と、を備えることを特徴とするメンブレンを有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体基板（１０）と、前記半導体基板の一面側に形成された空洞部（２０）と、前記半導体基板の一面側にて前記空洞部を覆って気密に封止するメンブレン（３０）とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の一面上における前記空洞部を形成する予定の部位に犠牲層（６０）を形成する工程と、
前記犠牲層を覆うように前記半導体基板の一面上に、前記メンブレンとなる第１の膜（３４）を形成する工程と、
前記第１の膜の上に、加熱時に粘性流動可能な第２の膜（３６）を形成する工程と、
前記第２の膜の表面から前記第１の膜を介して前記犠牲層に到達するエッチングホール（７０）を形成する工程と、
前記エッチングホールを介して前記犠牲層をエッチング除去することにより前記空洞部を形成する工程と、
前記第２の膜を加熱して粘性流動させることにより前記エッチングホールを塞ぐ工程と、を備えることを特徴とするメンブレンを有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面加工式のメンブレンを有する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置は、半導体基板の表面側に形成された空洞部と、半導体基板の表面側にて空洞部を覆って気密に封止するメンブレンとを有する。そして、これら空洞部およびメンブレンともに、半導体基板の表面側からの成膜やエッチング等によって形成されるものである。
【０００３】
このようなものとしては、例えば、シリコン表面加工式圧力センサが知られている。この圧力センサは、シリコンウェハの歪みゲージ・電極等を形成する面から所望の部位をエッチングして除去することによって、メンブレンとしてのダイアフラムならびに空洞部としての圧力基準室を形成する方式のものである。
【０００４】
このようなシリコン表面加工式圧力センサとしては、特表２００１−５０４９９４号公報に記載のものが提案されている。この圧力センサを製造するための従来の一般的な製造方法を図５に示す。
【０００５】
まず、図５（ａ）に示すように、シリコン基板５００の一面に、Ｐ型不純物拡散層（Ｐ−ｗｅｌｌ）等からなる下部電極５１０を形成した後、その上に酸化シリコン膜５２０を形成する。
【０００６】
次に、図５（ｂ）に示すように、不純物がドープされた多結晶シリコン膜５３０を成膜し、所望の形状に加工するとともに、この多結晶シリコン膜５３０においてはその表面から酸化シリコン膜５２０まで到達するエッチングホール５４０を形成する。
【０００７】
次に、図５（ｃ）に示すように、センサ部以外をレジスト５５０等で保護した後、上記多結晶シリコン５３０のエッチングホール５４０を通して、その下の酸化シリコン膜５２０をＨＦ（フッ酸）等を用いて、エッチングし除去する。それにより、酸化シリコン膜５２０が除去された部分において、圧力基準室５６０および多結晶シリコン膜５３０からなるメンブレンが形成される。
【０００８】
次に、図５（ｄ）に示すように、レジスト５５０を除去した後、酸化シリコン膜５７０を成膜して、多結晶シリコン膜５３０のエッチングホール５４０を塞ぐことにより、圧力基準室５６０を気密に封止する。
【０００９】
次に、図５（ｅ）に示すように、下部電極５１０や多結晶シリコン膜５３０の取り出し部である電極５８０をＡｌ等により形成するとともに、窒化シリコン等からなる保護膜５９０を形成する。
【００１０】
次に、図５（ｆ）に示すように、上記メンブレンにおける変形部５０５を規定するため、メンブレンにおける所望の位置にて保護膜５９０および酸化シリコン膜５７０を除去する。この除去された部分は周囲に比べて薄く変形しやすくなることから、この除去された部分の内周側が変形部５０５として規定される。
【００１１】
ここで、変形部５０５を規定する理由は、犠牲層としての酸化シリコン膜５２０をエッチング除去して空洞部としての圧力基準室５６０を形成する際に、このエッチングのストッパとなる部分が無いため、メンブレンのサイズを正確に所望のサイズにすることが困難なことによる。
【００１２】
このような圧力センサは、平行平板式の容量検出型の圧力センサとして機能する。すなわち、上部電極である多結晶シリコン膜５３０と下部電極５１０との間にコンデンサが形成されており、圧力の印加によって変形部５０５が変位するとこれら上下電極５１０、５３０間の距離が変化し、容量も変化する。この容量変化を検出することで圧力検出がなされる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記圧力センサに代表されるような表面加工式の半導体装置に対して、裏面加工式の半導体装置が知られている。例えば、シリコン裏面加工式の圧力センサは、シリコンウェハの歪みゲージ・電極等を形成する面とは反対の面から所望の部位をエッチングして除去することによって、メンブレンとしてのダイアフラムを形成した後、当該反対の面とガラス台座とを接合して空洞部としての圧力基準室を形成するものである。
【００１４】
このような裏面加工式と表面加工式とを比較した場合、シリコン基板そのものをエッチング除去して圧力基準室を形成する裏面加工式に比べ、犠牲層をエッチング除去して圧力基準室を形成する表面加工式では、圧力基準室の容積がおおよそ２桁以上小さい場合が多い。
【００１５】
そのため、表面加工式においては、圧力基準室のわずかな内圧変動がセンサ特性に敏感に影響してくることから、いっそう高い気密性が要求されるようになっている。
【００１６】
ここで、上記図５において、圧力基準室５６０の気密性は、（ｄ）の工程におけるエッチングホール５４０の封止膜である酸化シリコン膜５７０の成膜方法に大きく依存する。
【００１７】
半導体プロセスに整合する成膜方法としては、従来よりＣＶＤ法（化学的気相成長法）やＰＶＤ（物理的気相成長法）といった方法が一般的に行われているが、それぞれに以下に示すような問題があり、高い信頼性を得ることは困難である。
【００１８】
まず、減圧ＣＶＤ法で酸化シリコン膜５７０を形成する場合、成膜材料がエッチングホール５４０から圧力基準室５６０内へ回り込む。そのため、酸化シリコン膜５７０が圧力基準室５６０内にも成膜され、メンブレンの厚さが変化し、メンブレンの変形に支障をきたす。最悪の場合は、酸化シリコン膜５７０が支柱となってメンブレンの変形を拘束する場合も想定される。
【００１９】
また、常圧ＣＶＤ法で酸化シリコン膜５７０を形成する場合、圧力基準室５６０内の圧力が大気圧になるので、環境温度で圧力基準室５６０内の圧力が、ボイルシャルルの法則により変動する。それにより、上記減圧ＣＶＤ法の場合と同様、メンブレンの変形に支障をきたす。特に、検出圧力が低い場合には、センサ出力の温度特性が大きく調整が困難となる。
【００２０】
また、Ｐ−ＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）法で酸化シリコン膜５７０を形成する場合、酸化シリコン膜５７０の成膜過程から、エッチングホール５４０の開口部等に存在する段差部にてスリット５７５が発生する（図５（ｄ）参照）。このスリット５７５はクラックや割れ目等のことであり、それにより、酸化シリコン膜５７０のシール長が短くなるなど、気密信頼性を確保することが困難となる。
【００２１】
また、電子ビーム蒸着、スパッタリング等のＰＶＤ法で酸化シリコン膜５７０を形成する場合、上記Ｐ−ＣＶＤ法の場合と同様、段差部におけるステップカバレージが悪く、酸化シリコン膜５７０のシール長が短くなるなど、気密信頼性を確保することが困難となる。
【００２２】
このように、従来のエッチングホールの封止膜の成膜方法においては、その成膜過程における封止膜の圧力基準室（空洞部）内への回り込みや圧力基準室内の圧力変動によってメンブレン特性が確保できなかったり、不十分なカバレージによって圧力基準室の気密信頼性が不十分であったりするという問題が生じてしまう。
【００２３】
なお、このような問題は、上記表面加工式の圧力センサ以外にも、半導体基板の表面側に形成された空洞部をメンブレンにて気密に封止してなる表面加工式の半導体装置に共通の問題と考えられる。
【００２４】
例えば、メンブレンに検出部を形成してなるサーモパイル式の赤外線センサでは、空洞部内を高真空として、メンブレンの熱絶縁性を確保することによって、検出精度を高めている。この場合に、空洞部の気密信頼性が悪いとメンブレンの熱絶縁特性が悪化し、問題になる。
【００２５】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、半導体基板の表面側に形成された空洞部をメンブレンにて気密に封止してなる表面加工式の半導体装置において、メンブレン特性を確保しつつ、空洞部における信頼性の高い気密封止を行うことができるようにすることを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体基板（１０）と、半導体基板の一面側に形成された空洞部（２０）と、半導体基板の一面側にて空洞部を覆って気密に封止するメンブレン（３０）とを有する半導体装置の製造方法であって、半導体基板の一面上における空洞部を形成する予定の部位に犠牲層（６０）を形成する工程と、犠牲層の表面にエッチング用メンブレン保護膜（３２）を形成する工程と、犠牲層を覆うように半導体基板の一面上に、メンブレンとなる第１の膜（３４）を形成し、その厚み方向に貫通孔（３４ａ）を有した形状にパターニングする工程と、第１の膜の上に貫通孔を塞ぐように、加熱時に粘性流動可能な第２の膜（３６）を形成する工程と、貫通孔に対応する部位にて第２の膜の表面からエッチング用メンブレン保護膜を介して犠牲層に到達するエッチングホール（７０）を形成する工程と、エッチング用メンブレン保護膜により第１の膜が保護されるようにエッチングホールを介して犠牲層をエッチング除去することにより空洞部を形成する工程と、第２の膜を加熱して粘性流動させることによりエッチングホールを塞ぐ工程と、を備えることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明では、半導体基板（１０）と、半導体基板の一面側に形成された空洞部（２０）と、半導体基板の一面側にて空洞部を覆って気密に封止するメンブレン（３０）とを有する半導体装置の製造方法であって、半導体基板の一面上における空洞部を形成する予定の部位に犠牲層（６０）を形成する工程と、犠牲層を覆うように半導体基板の一面上に、メンブレンとなる第１の膜（３４）を形成する工程と、第１の膜の上に、加熱時に粘性流動可能な第２の膜（３６）を形成する工程と、第２の膜の表面から第１の膜を介して犠牲層に到達するエッチングホール（７０）を形成する工程と、エッチングホールを介して犠牲層をエッチング除去することにより空洞部を形成する工程と、第２の膜を加熱して粘性流動させることによりエッチングホールを塞ぐ工程と、を備えることを特徴とする。
【００２７】
それによれば、加熱時に粘性流動可能な第２の膜がエッチングホールの封止膜として機能する。この第２の膜によるエッチングホールの封止は、第２の膜の成膜過程にて行われるものではなく、第２の膜を成膜した後、第２の膜を加熱して粘性流動させることにより行われる。
【００２８】
そのため、エッチングホールの大きさや数を適切に制御してやれば、従来のように、封止膜の成膜過程にて封止膜がエッチングホールから空洞部内へ回り込むことは無くなる。また、成膜された第２の膜において従来のようなスリットが発生していたとしても、第２の膜が粘性流動することによってスリットを無くすことができる。
【００２９】
また、従来の封止膜の形成方法では、空洞部内の圧力は、封止膜を成膜する際の圧力や雰囲気に律速され、これら成膜圧力や成膜雰囲気で決まってしまう。その点、本発明によれば、空洞部内の圧力は、第２の膜を加熱する際の圧力や雰囲気によって決まる。
【００３０】
そして、この加熱時の圧力や雰囲気は任意のものにできるため、空洞部内の圧力を決める自由度が向上する。そのため、メンブレンの変形や熱絶縁性等のメンブレン特性を確保するために、空洞部内の圧力を所望の値にすることが自由にできる。
【００３１】
このように、本発明によれば、表面加工型のメンブレンを有する半導体装置において、メンブレン特性を確保しつつ、空洞部における信頼性の高い気密封止を行うことができる。
【００３６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る半導体装置としての圧力センサＳ１の概略断面構成を示す図である。
【００３８】
この圧力センサＳ１は、大きくは、半導体基板１０の一面側に形成された空洞部２０と、半導体基板１０の一面側にて空洞部２０を覆って気密に封止するメンブレン３０とを有する。ここで、メンブレン３０は圧力の印加によってたわみ変形するダイアフラムとして作用するものである。
【００３９】
上記半導体基板としてのシリコン基板１０の一面には、下部電極として働く低抵抗層１２が形成されている。本例では、低抵抗層１２は、Ｐ型ウェル層やＮ型ウェル層等のシリコン基板１０とは導電型の異なる不純物拡散層からなる。
【００４０】
下部電極１２すなわち低抵抗層１２の上には酸化シリコン膜１４が形成されており、シリコン基板１０の一面全体を覆っている。この酸化シリコン膜１４を以下、第１の酸化シリコン膜１４という。
【００４１】
第１の酸化シリコン膜１４は、後述する多結晶シリコンもしくはアモルファスシリコンからなる犠牲層をエッチングする時にシリコン基板１０を保護するために働くエッチング用基板保護膜である。このエッチング用基板保護膜１４すなわち第１の酸化シリコン膜１４は熱酸化、スパッタリング、蒸着等により成膜することができる。
【００４２】
第１の酸化シリコン膜１４の上には、上記空洞部２０を介して酸化シリコン膜３２が形成されている。この酸化シリコン膜３２を以下、第２の酸化シリコン膜３２という。この空洞部２０の平面形状は例えば円形とすることができる。
【００４３】
また、第２の酸化シリコン膜３２の上には、第２の酸化シリコン膜３２を覆うように、多結晶シリコン膜３４が形成されている。この多結晶シリコン膜３４はメンブレン３０における上部電極として働くものである。この上部電極３４すなわち多結晶シリコン膜３４は、ＣＶＤやスパッタリング等により成膜することができる。
【００４４】
ここで、上記第２の酸化シリコン膜３２は、後述する多結晶シリコンもしくはアモルファスシリコンからなる犠牲層をエッチングする時に、メンブレン３０における多結晶シリコン膜３４を保護するために働くエッチング用メンブレン保護膜である。このエッチング用メンブレン保護膜３２すなわち第２の酸化シリコン膜３２は熱酸化、スパッタリング、蒸着等により成膜することができる。
【００４５】
ここで、第２の酸化シリコン膜３２および多結晶シリコン膜３４には、空洞部２０側の内面から外面まで貫通する、すなわち厚み方向に貫通する貫通孔３２ａ、３４ａが形成されている。第２の酸化シリコン膜３２の貫通孔３２ａと多結晶シリコン膜３４の貫通孔３４ａとは一致している。
【００４６】
上部電極すなわち多結晶シリコン膜３４の上には、多結晶シリコン膜３４の貫通孔３４ａを塞ぐように第３の酸化シリコン膜３６が形成されている。この第３の酸化シリコン膜３６は、加熱時に粘性流動可能な膜であり、例えばリンがドープされた酸化シリコンであるＰＳＧや、ボロンとリンがドープされた酸化シリコンであるＢＰＳＧ等からなる。
【００４７】
こうして、空洞部２０の直上に位置する薄膜部３２、３４、３６さらには後述する保護膜４０によって、メンブレン３０が構成されている。そして、空洞部２０はメンブレン３０によって気密に封止され、真空雰囲気など一定の内圧に維持された圧力基準室として構成されている。
【００４８】
ここで、メンブレン３０のうち多結晶シリコン膜３４が、空洞部２０側に位置するとともに厚み方向に貫通する貫通孔３４ａを有する第１の膜として構成され、第３の酸化シリコン膜３６が、加熱時に粘性流動可能な膜であって貫通孔３４ａを塞ぐように多結晶シリコン膜３４を覆う第２の膜として構成される。
【００４９】
また、図１に示すように、第３の酸化シリコン膜３６の上には、ＣＶＤ、スパッタリングや蒸着等により成膜された窒化シリコン等からなる保護膜４０が形成されている。この保護膜４０によって、シリコン基板１０の一面側の構成要素が被覆され保護される。
【００５０】
また、シリコン基板１０の一面上における空洞部２０の周囲には、下部電極としての低抵抗層１２、上部電極としての多結晶シリコン膜３４をそれぞれ外部に接続するための取り出し電極５０、５１が設けられている。これら取り出し電極５０、５１は、蒸着等により形成されたアルミニウム等の金属等からなる。
【００５１】
下部電極用の取り出し電極５０は、保護膜４０の表面から低抵抗層１２まで貫通するコンタクトホールに形成され、低抵抗層１２と電気的に接続されている。また、上部電極用の取り出し電極５１は、保護膜４０の表面から多結晶シリコン膜３４まで貫通するコンタクトホールに形成され、多結晶シリコン膜３４と電気的に接続されている。
【００５２】
このような圧力センサＳ１においては、上部電極である多結晶シリコン膜３４と下部電極である低抵抗層１２との間にコンデンサが形成されており、このコンデンサの容量値を検出可能となっている。また、メンブレン３０は圧力を受圧するとたわんで変位し、この変位によって、多結晶シリコン膜３４と低抵抗層１２との間の距離が変化するようになっている。
【００５３】
したがって、本圧力センサＳ１は平行平板式の容量検出型の圧力センサとして機能し、圧力の印加によってメンブレン３０が変位し、この変位に伴う上下電極１２、３４間の容量変化に基づいて印加圧力を検出できるようになっている。
【００５４】
次に、上記構成を有する圧力センサＳ１の製造方法について述べる。図２、図３は図１に示す圧力センサＳ１の製造方法を示す工程図であり、図１に対応した断面にて示してある。
【００５５】
［図２（ａ）の工程］
シリコン基板１０の一面に、イオン注入や拡散等の半導体プロセス技術を用いて不純物拡散層からなる低抵抗層１２を形成する。その上に、熱酸化、スパッタリング、蒸着等により第１の酸化シリコン膜１４を成膜する。
【００５６】
［図２（ｂ）の工程］
次に、シリコン基板１０の一面上における空洞部２０を形成する予定の部位に犠牲層６０を形成する。本例では、多結晶シリコンからなる膜をＣＶＤ、スパッタリング、蒸着等により成膜するとともに、フォトリソグラフ技術を用いて空洞部２０の形状（例えば平面円形）にパターニングすることにより、犠牲層６０を形成する。
【００５７】
続いて、犠牲層６０に対して熱酸化等の酸化処理を施すことにより、犠牲層６０の表面に第２の酸化シリコン膜３２を形成する。この状態が図２（ｂ）に示されている。なお、本工程において、犠牲層６０は多結晶シリコンに代えてアモルファスシリコンからなるものとしても良い。また、第２のシリコン酸化膜３２はスパッタリング、蒸着等により成膜しても良い。
【００５８】
［図２（ｃ）の工程］
次に、犠牲層６０を覆うようにシリコン基板１０の一面上に、メンブレン３０の第１の膜となる多結晶シリコン膜３４を形成する。具体的には、多結晶シリコンをＣＶＤやスパッタリング等により成膜するとともに、フォトリソグラフ技術を用いて貫通孔３４ａを有した形状にパターニングすることにより、多結晶シリコン膜３４を形成する。
【００５９】
［図３（ａ）の工程］
次に、第１の膜である多結晶シリコン膜３４の上に、加熱時に粘性流動可能な第２の膜としての第３の酸化シリコン膜３６を形成する。本例では、シリコン基板１０の一面の全域上に、ＣＶＤ等によりＰＳＧまたはＢＰＳＧを成膜することにより第３の酸化シリコン膜３６を形成する。形成された第３の酸化シリコン膜３６により、多結晶シリコン膜３４の貫通孔３４ａは塞がれる。
【００６０】
［図３（ｂ）の工程］
次に、ドライエッチング等を行うことにより、第３の酸化シリコン膜３６の表面から犠牲層６０に到達するエッチングホール７０を形成する。このとき、多結晶シリコン膜３４の貫通孔３４ａに対応する部位にてエッチングホール７０を形成する。
【００６１】
続いて、エッチングホール７０を介して犠牲層６０をエッチング除去することにより空洞部２０を形成する。本例では、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンを選択的にエッチングし、酸化シリコンは実質的にエッチングしないエッチング材料を用いたエッチングにより犠牲層６０をエッチングする。
【００６２】
具体的なエッチング方法としては、ＫＯＨや水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を用いたウェットエッチングや、フッ化キセノン（ＸｅＦ2）を用いたドライエッチング等を採用することができる。
【００６３】
なお、本工程では、エッチングホール７０を形成するとき、エッチングホール７０の内面にて多結晶シリコン膜３４が露出しないようにする。もし、多結晶シリコン膜３４が露出していると、そこから多結晶シリコン膜３４がエッチングされてしまうためである。
【００６４】
また、後工程で行うエッチングホール７０の封止のためには、エッチングホール７０の穴径については小さい方が、また穴数については少ない方が望ましいが、エッチング材料の導入のしやすさに対してトレードオフの関係になるので、適切な穴径、穴数を選択することが肝要である。
【００６５】
［図３（ｃ）の工程］
次に、第２の膜である第３の酸化シリコン膜３６を加熱して粘性流動（リフロー）させることによりエッチングホール７０を塞ぐ。本例におけるＰＳＧやＢＰＳＧからなる第３の酸化シリコン膜３６の場合、例えば真空中にて９００℃程度に加熱することにより、流動が行われる。これにより、内圧が真空であり気密に封止された圧力基準室としての空洞部２０が形成される。
【００６６】
［図３（ｄ）の工程］
次に、保護膜４０を成膜してメンブレン３０を形成し、ドライエッチング等によってコンタクトホールを形成した後、各取り出し電極５０、５１となる導電膜を成膜し、パターニングすることで、取り出し電極５０、５１を形成する。こうして本圧力センサＳ１が完成する。
【００６７】
なお、本例では、犠牲層６０のエッチングは、第１および第２の酸化シリコン膜１４、３２をエッチングストッパとして終了するため、空洞部２０のサイズつまりメンブレン３０のサイズは、予め規定されたサイズに正確に形成することができる。そのため、本実施形態では、さらに上記図５に示したような変形部を規定するための加工を行わなくても良い。
【００６８】
以上のように、本実施形態によれば、加熱時に粘性流動可能な第３の酸化シリコン膜（第２の膜）３６がエッチングホール７０の封止膜として機能する。この第３の酸化シリコン膜３６によるエッチングホール７０の封止は、第３の酸化シリコン膜３６の成膜過程にて行われるものではなく、第３の酸化シリコン膜３６を成膜した後、これを加熱して粘性流動させることにより行われる。
【００６９】
そのため、エッチングホール７０の大きさや数を適切に制御してやれば、従来のように、封止膜の成膜過程にて封止膜がエッチングホールから空洞部２０内へ回り込むことは無くなる。
【００７０】
また、成膜された第３の酸化シリコン膜３６において従来のようなスリットが発生していたとしても、第３の酸化シリコン膜３６が粘性流動することによってスリットを無くすことができ、封止性能の良い膜となる。
【００７１】
また、従来の封止膜の形成方法では、空洞部内の圧力は、封止膜を成膜する際の圧力や雰囲気に律速され、これら成膜圧力や成膜雰囲気で決まってしまう。その点、本実施形態によれば、空洞部２０内の圧力は、第３の酸化シリコン膜３６を加熱する際の圧力や雰囲気によって決まる。
【００７２】
そして、この加熱時の圧力や雰囲気は任意のものにできるため、空洞部２０内の圧力を決める自由度が向上する。そのため、メンブレン３０の変形や熱絶縁性等のメンブレン特性を確保するために、空洞部２０内の圧力を所望の値にすることが自由にできる。本実施形態では、検出圧力に応じて適正な内圧を有する圧力基準室を形成することができる。
【００７３】
このように、本実施形態によれば、表面加工型の圧力センサにおいて、メンブレン３０の特性を確保しつつ、空洞部２０における信頼性の高い気密封止を行うことができる。
【００７４】
また、上記図２、図３に示す製造方法では、ディスクリートセンサを例に挙げて記載しているが、一つのチップ内に回路を作り込む集積化圧力センサの場合では、ＬＳＩとの整合性に優れるという特徴を有する。
【００７５】
これは、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）の工程が、トランジスタ素子等を形成するための不純物拡散層の形成、層間絶縁膜の形成、多結晶シリコン層の形成といった工程を利用して実施できる等の理由による。つまり、本製造方法は、犠牲層エッチング以外は通常のＬＳＩ工程を用いて行うことが可能である。
【００７６】
特に、ＥＰＲＯＭ等で２層の多結晶シリコン層を有する工程の場合、この工程において、最低でマスクを１枚追加することにより多結晶シリコン膜３４に対して貫通孔３４ａを形成することができる。
【００７７】
［変形例］
なお、本実施形態の圧力センサＳ１における各部の構成や材質等は上記例に限定されるものではない。例えば、メンブレン３０の第２の膜としては、ＰＳＧやＢＰＳＧからなる第３の酸化シリコン膜３６以外のもので代用しても良い。すなわち、当該第２の膜は、製造工程上、当該第２の膜よりも前に形成される部分よりも低い温度で粘性流動可能なものであれば代用可能である。
【００７８】
また、下部電極１２は、上記した不純物拡散層からなる低抵抗層に代えて、例えば、シリコン基板１０の一面に形成された多結晶シリコン膜や金属膜等の他の材料にて構成されたものとしても良い。
【００７９】
また、第１の酸化シリコン膜１４、第２の酸化シリコン膜３２は、多結晶シリコンもしくはアモルファスシリコンからなる犠牲層６０をエッチングする時に、それぞれ基板保護膜、メンブレン保護膜として機能するが、このような保護膜としては、犠牲層６０のエッチング時にエッチングされないようなもの、例えば窒化シリコン膜等を用いても良い。
【００８０】
また、メンブレン３０における上部電極３４は、上記多結晶シリコン膜３４に代えて、同様の機能を有するものとしてアモルファスシリコン膜等を用いても良い。
【００８１】
このように、エッチング用基板保護膜１４およびエッチング用上部電極保護膜３２、さらにはメンブレン３０における上部電極３４の材質は、犠牲層６０の種類によって多様に変化するものであり、それぞれ適宜選択して用いることが必要である。
【００８２】
また、第１および第２の酸化シリコン膜１４、３２などのエッチング用保護膜は、犠牲層６０のエッチング時にシリコン基板１０やメンブレン３０を構成する膜が、実質的にエッチングされない場合には不要である。そのような場合の一例を本実施形態の変形例として図４に示す。
【００８３】
図４は、本実施形態の変形例としての製造工程を示す工程図である。ここでは、犠牲層６０として窒化シリコンを用いているため、上記第１および第２の酸化シリコン膜１２、３４などのエッチング用保護膜が不要である。
【００８４】
図４（ａ）に示すように、下部電極１２が形成されたシリコン基板１０の一面上における空洞部２０を形成する予定の部位に窒化シリコンからなる犠牲層６０を形成する。そして、犠牲層６０を覆うようにメンブレン３０の第１の膜である多結晶シリコン膜３４を形成する。
【００８５】
その後、図４（ｂ）に示すように、多結晶シリコン膜３４には貫通孔を形成せずに、多結晶シリコン膜３４の上にＰＳＧやＢＰＳＧからなる第３の酸化シリコン膜３６を形成する。
【００８６】
そして、図４（ｃ）に示すように、ドライエッチング等により第３の酸化シリコン膜３６の表面から第３の酸化シリコン膜３６および多結晶シリコン膜３４を貫通して犠牲層６０に到達するエッチングホール７０を形成する。
【００８７】
続いて、熱リン酸等の窒化シリコンを選択的にエッチングするエッチング材料を用いて、エッチングホール７０を介して犠牲層６０をエッチング除去することにより空洞部２０を形成する。
【００８８】
その後は、上記同様、第３の酸化シリコン膜３６を加熱して粘性流動させることによりエッチングホール７０を塞ぎ、保護膜４０の形成、取り出し電極５０、５１の形成等を行い、圧力センサを完成させる。そして、本変形例の圧力センサにおいても、上記図１〜図３に示す例と同様の作用効果が得られる。
【００８９】
また、メンブレン３０における第１の膜を多結晶シリコン膜３４に代えて、例えば窒化シリコン等の絶縁材料からなる膜を空洞部２０側に配置し、その上に例えば多結晶シリコンや金属等の導電性材料からなる膜を載せた２層構造としても良い。つまり、第１の膜においてメンブレン（ダイアフラム）の機能と上部電極の機能とを分けた層構成としても良い。
【００９０】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、平行平板式の容量検出型圧力センサを例に挙げているが、上記図１中のメンブレン３０を構成する多結晶シリコン膜３６に歪みゲージとして働く不純物拡散層を形成する方式としても良い。なお、この場合は下部電極１２は不要である。
【００９１】
また、本発明は、圧力センサ以外にもサーモパイル式の赤外線センサにも適用することができる。例えば、上記図１において、メンブレン３０における第１の膜３４を窒化シリコン等で形成し、その上に例えば多結晶シリコン配線とアルミ配線からなる熱電対を形成し、さらにその上に第２の膜３６を形成するような構成にて実現可能である。
【００９２】
そして、赤外線センサにおいては、空洞部２０内を高真空とすることで、メンブレン３０の熱絶縁性（断熱性）を良好なものに確保でき、センサ感度を向上させることができる。
【００９３】
また、空洞部内に、例えば櫛歯構造をなす可動部を形成することにより、容量式の加速度センサや角速度センサへも活用することができる。空洞部内を高真空にすることにより、外乱の影響を排除した感度の良好なセンサすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る圧力センサの概略断面構成を示す図である。
【図２】図１に示す圧力センサの製造方法を示す工程図である。
【図３】図２に続く製造方法を示す工程図である。
【図４】上記実施形態の変形例としての製造工程を示す工程図である。
【図５】従来の一般的な表面加工式圧力センサの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１０…シリコン基板、２０…空洞部、３０…メンブレン、
３４…多結晶シリコン膜、３４ａ…貫通孔、３６…第３の酸化シリコン膜、
６０…犠牲層、７０…エッチングホール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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