DE102022104543A1

DE102022104543A1 - Halbleiter-Drucksensor und Herstellungsverfahren eines Halbleiter-Drucksensors

Info

Publication number: DE102022104543A1
Application number: DE102022104543.9A
Authority: DE
Inventors: Kimitoshi Sato
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-04-01
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2022-10-06
Also published as: US20220315415A1; CN115200770A; JP7486457B2; JP2022158097A

Abstract

Ein Halbleiter-Drucksensor weist auf: ein erstes Siliziumsubstrat, das einen ersten vertieften Teil aufweist; und ein zweites Siliziumsubstrat, das eine Membran aufweist, die einen ersten Raum im ersten vertieften Teil bedeckt, wobei das zweite Siliziumsubstrat konfiguriert ist, den ersten Raum hermetisch abzudichten. Im Querschnitt ist eine Vielzahl zweiter Räume in einem Zustand hermetisch abgedichtet, in dem sie abseits des ersten Raums zwischen dem ersten Siliziumsubstrat und dem zweiten Siliziumsubstrat getrennt sind, und an einer oder jeder einer ersten Endseite und einer zweiten Endseite des ersten Raums angeordnet.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Halbleiter-Drucksensor und ein Herstellungsverfahren eines Halbleiter-Drucksensors.
Beschreibung der Hintergrundtechnik
Wie beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-266425 offenbart ist, wurde ein aus Metall bestehender Drucksensor vorgeschlagen. Wie beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-184046 offenbart ist, wurde ferner ein aus einem Halbleiter bestehender Halbleiter-Drucksensor vorgeschlagen.
In einigen Halbleiter-Drucksensoren kann, wenn ein Druck eines Permeationsgases mit einer hohen Permeabilität wie etwa Wasserstoffgas detektiert wird, das Permeationsgas in den Halbleiter-Drucksensor eindringen, was eine Variation von Charakteristiken des Halbleiter-Drucksensors hervorruft.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf das Problem wie oben beschrieben geschaffen und hat die Aufgabe, eine Technologie bereitzustellen, die eine Variation von Charakteristiken eines Halbleiter-Drucksensors reduzieren kann.
Ein Halbleiter-Drucksensor gemäß der vorliegenden Offenbarung weist auf: ein erstes Siliziumsubstrat, das einen ersten vertieften Teil aufweist; ein zweites Siliziumsubstrat, das eine Membran aufweist, die einen ersten Raum in dem ersten vertieften Teil bedeckt, wobei das zweite Siliziumsubstrat dafür konfiguriert ist, den ersten Raum hermetisch abzudichten; und einen Messwiderstand, der dafür konfiguriert ist, einen Verformungsbetrag der Membran unter Verwendung elektrischer Charakteristiken auszugeben. Im Querschnitt ist eine Vielzahl zweiter Räume in einem Zustand hermetisch abgedichtet, in dem sie abseits des ersten Raums zwischen dem ersten Siliziumsubstrat und dem zweiten Siliziumsubstrat getrennt sind, und an einer oder jeder einer ersten Endseite und einer zweiten Endseite des ersten Raums angeordnet.
Die Variation der Charakteristiken eines Halbleiter-Drucksensors kann reduziert werden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ersichtlicher werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Konfiguration des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Teil der Konfiguration des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Teil der Konfiguration des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
5 ist eine Draufsicht, die ein anderes Beispiel einer Konfiguration des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Teil eines anderen Beispiels der Konfiguration des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Teil eines anderen Beispiels der Konfiguration des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
8 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Teil eines anderen Beispiels der Konfiguration des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Teil eines anderen Beispiels der Konfiguration des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
10 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Teil eines anderen Beispiels der Konfiguration des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
11 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Teil eines anderen Beispiels der Konfiguration des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
13 ist eine Draufsicht, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
15 ist eine Querschnittsdarstellung, das einen Teil der Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
16 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
18 ist eine Draufsicht, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
19 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
20 ist eine Draufsicht, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
21 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
22 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
23 ist eine Draufsicht, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
24 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen werden im Folgenden unten Ausführungsformen beschrieben. In jeder Ausführungsform im Folgenden beschriebene Merkmale sind Beispiele, und nicht all die Merkmale sind notwendigerweise erforderlich. Ferner werden in der im Folgenden veranschaulichten Beschreibung ähnliche einzelne Elemente in einer Vielzahl von Ausführungsformen mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet und werden vorwiegend verschiedene einzelne Elemente beschrieben. Ferner stimmen in der unten veranschaulichten Beschreibung spezifische Positionen und Richtungen wie etwa „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „vorne“ oder „hinten“ nicht notwendigerweise mit den in einer tatsächlichen Umsetzung verwendeten Positionen und Richtungen überein. Ferner bedeutet ein Zustand, in dem ein bestimmter Teil eine höhere Konzentration als ein anderer Teil aufweist, dass beispielsweise die durchschnittliche Konzentration des bestimmten Teils höher als die durchschnittliche Konzentration des anderen Teils ist. Umgekehrt bedeutet ein Zustand, in dem ein bestimmter Teil eine niedrigere Konzentration als ein anderer Teil aufweist, dass beispielsweise die durchschnittliche Konzentration des bestimmten Teils niedriger als die durchschnittliche Konzentration des anderen Teils ist.
<Erste Ausführungsform>
1 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 2 ist eine entlang der Linie A-A von 1 genommene Querschnittsdarstellung. Der Halbleiter-Drucksensor weist wie in 2 veranschaulicht eine Membran 18a auf, die aufgrund einer Druckdifferenz zwischen einem auf die obere Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrats 18 angewendeten externen Druck P1 und einem Vakuum- bzw. Unterdruck PS im Innern der Druckreferenzkammer 15, bei der es sich um eine Unterdruckkammer handelt, verformt wird. Der Halbleiter-Drucksensor weist ferner Messwiderstände 10 auf, die ein einem Verformungsbetrag der Membran 18a entsprechendes elektrisches Signal abgeben, d. h. den Verformungsbetrag der Membran 18a ausgeben, indem elektrische Charakteristiken genutzt werden.
Der Halbleiter-Drucksensor gemäß der ersten Ausführungsform weist vorwiegend die Messwiderstände 10, einen ersten Siliziumoxid-Film 16, bei dem es sich um einen Siliziumoxid-Film handelt, ein erstes Siliziumsubstrat 17 und ein zweites Siliziumsubstrat 18 auf. Im Folgenden werden diese einzelnen Elemente und jenen zugeordnete einzelne Elemente beschrieben.
Das erste Siliziumsubstrat 17 weist einen Leitfähigkeitstyp eines ersten Leitfähigkeitstyps (n-Typ) oder eines zweiten Leitfähigkeitstyps (p-Typ) auf. Das erste Siliziumsubstrat 17 ist ein Basissiliziumsubstrat, das eine bestimmte Festigkeit aufweisen muss, und hat folglich beispielsweise eine Dicke von annähernd 200 bis 900 µm.
Das zweite Siliziumsubstrat 18 weist einen Leitfähigkeitstyp des ersten Leitfähigkeitstyps (n-Typ) auf. Ein Teil des zweiten Siliziumsubstrats 18 dient als die verformbare Membran 18a, und somit weist das zweite Siliziumsubstrat 18 beispielsweise eine Dicke von annähernd 5 bis 30 µm auf.
Wie in 2 veranschaulicht ist, ist der erste Siliziumoxid-Film 16 mit dem ersten Siliziumsubstrat 17 und dem zweiten Siliziumsubstrat 18 verbunden und verbindet das erste Siliziumsubstrat 17 und das zweite Siliziumsubstrat 18 miteinander. Der Siliziumoxid-Film 16 weist beispielsweise eine Dicke von annähernd 0,1 bis 5 µm auf.
Das erste Siliziumsubstrat 17 weist einen ersten vertiefen Teil auf. Wenn ein erster Raum im ersten vertieften Teil durch das zweite Siliziumsubstrat 18 hermetisch abgedichtet wird, wird die dem ersten Raum entsprechende Druckreferenzkammer 15 bereitgestellt bzw. geschaffen.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines linken Endteilbereichs von 2. 4 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Querschnittskonfiguration von 3 schematisch veranschaulicht. Wie in 3 und 4 veranschaulicht ist, weist das erste Siliziumsubstrat 17 eine Vielzahl zweiter vertiefter Teile auf, die eine Vielzahl zweiter Räume umgeben. Im Querschnitt ist, wenn die Vielzahl zweiter Räume in einem Zustand hermetisch abgedichtet ist, in dem sie abseits der Druckreferenzkammer 15 zwischen dem ersten Siliziumsubstrat 17 und dem zweiten Siliziumsubstrat 18 getrennt sind, eine Vielzahl von der Vielzahl zweiter Räume entsprechenden Permeationsgas-Stagnationskammern 14 angeordnet.
Man beachte, dass im Beispiel von 3 die Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 auf sowohl der rechten Endseite als auch der linken Endseite der Druckreferenzkammer 15 angeordnet ist. Jedoch ist dies nicht einschränkend, und die Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 kann auf einer der rechten Endseite und der linken Endseite der Druckreferenzkammer 15 angeordnet sein. In den Beispielen der 3 und 4 ist ferner der erste Siliziumoxid-Film 16 nicht nur zwischen dem ersten Siliziumsubstrat 17 und dem zweiten Siliziumsubstrat 18, sondern auch auf der seitlichen Oberfläche und der Bodenfläche der Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 angeordnet.
In 1 ist die Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnungen in dicken Linien dargestellt. Im Beispiel der Draufsicht von 1 ist die Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 in einem konzentrischen Muster um die Druckreferenzkammer 15 herum angeordnet, und jede der Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 erstreckt sich entlang der Umfangsrichtung des konzentrischen Musters ohne Unterbrechungen.
Ein Teil des zweiten Siliziumsubstrats 18, der die Druckreferenzkammer 15 abdeckt, dient als die Membran 18a. Konkret ist der erste vertiefte Teil des ersten Siliziumsubstrats 17 ein Hohlraum und dient ein Teil des zweiten Siliziumsubstrats 18 oberhalb des Hohlraums als die Membran 18a. Die Membran 18a wird um einen Betrag verformt, der einer Druckdifferenz (P1 - PS) entspricht, die eine Differenz zwischen dem auf die obere Oberfläche der Membran 18a angewendeten externen Druck P1 und dem Unterdruck PS innerhalb der Druckreferenzkammer 15, bei der es sich um eine Unterdruckkammer handelt, ist. Der auf die obere Oberfläche der Membran 18a angewendete Druck ist höher als der Druck innerhalb der Druckreferenzkammer 15, und somit wird die Membran 18a auf eine Weise verformt, so dass sie in Richtung der Seite des ersten Siliziumsubstrats 17 vorragt.
Auf der oberen Oberfläche der Membran 18a des zweiten Siliziumsubstrats 18 mit dem ersten Leitfähigkeitstyp (n-Typ) werden beispielsweise die Messwiderstände 10, die den zweiten Leitfähigkeitstyp (p-Typ) aufweisen, mittels Ionenimplantation oder dergleichen angeordnet. Im Beispiel von 1 sind jeweils vier Messwiderstände 10 an den vier Seiten der Membran 18a angeordnet. Die Messwiderstände 10 sind mit Diffusionsdrähten (engl.: diffusion wires) 11 mit dem gleichen Leitfähigkeitstyp wie jenem der Messwiderstände 10 verbunden. Im Beispiel von 1 sind ein Ende und ein anderes Ende der vier Messwiderstände 10 ohne Überlappung zweier Kombinationen unter vier Diffusionsdrähten 11 auf solch eine Weise verbunden, dass eine Wheatstone-Brücke gebildet wird.
Auf die auf der Membran 18a angeordneten Messwiderstände 10 wird von der aufgrund der Druckdifferenz (P1 - PS) verformten Membran 18a eine Spannung entsprechend dem Verformungsbetrag der Membran 18a angewendet. Der Widerstandswert der Messwiderstände 10 ändert sich im Verhältnis zur Größe der angewendeten Spannung, und somit erzeugt, indem man die Messwiderstände 10 zur Wheatstone-Brücke verbindet, der Halbleiter-Drucksensor eine Ausgangsspannung, die eine Änderung des Widerstandswerts der Messwiderstände 10 und ferner die Druckdifferenz (P1 - PS) angibt. Die Ausgangsspannung wird von einer auf jedem Diffusionsdraht 11 angeordneten Elektrode 12 nach außen übertragen.
Man beachte, dass das Obige ein Beispiel beschreibt, bei dem das zweite Siliziumsubstrat 18 den ersten Leitfähigkeitstyp (n-Typ) aufweist und die Messwiderstände 10 den zweiten Leitfähigkeitstyp (p-Typ) aufweisen. Jedoch kann das zweite Siliziumsubstrat 18 den zweiten Leitfähigkeitstyp (p-Typ) aufweisen und können die Messwiderstände 10 den ersten Leitfähigkeitstyp (n-Typ) aufweisen. Man beachte, dass in diesem Fall Anordnungspositionen der Messwiderstände 10 in der Membran 18a gegenüber den Anordnungspositionen von 1 geändert werden müssen.
Da die Änderung des Widerstandswerts der Diffusionsdrähte 11 aufgrund einer in der Membran 18a hervorgerufenen Spannung vorzugsweise gering ist und ferner die Diffusionsdrähte 11 als Drähte zum Ermöglichen einer Verbindung einer Wheatstone-Brücke der Messwiderstände 10 genutzt werden, müssen die Diffusionsdrähte 11 einen niedrigen Widerstand aufweisen. Aus diesem Grund wird eine Diffusionsoberflächenkonzentration einer Störstelle (engl.: diffusion surface concentration of impurity) der Diffusionsdrähte 11 beispielsweise auf annähernd 1e19 bis 1e20 Ionen/cm³ eingestellt und wird deren Diffusionstiefe beispielsweise auf annähernd 2 bis 5 µm eingestellt.
Auf der anderen Seite ist die Änderung des Widerstandswerts der Messwiderstände 10 aufgrund einer in der Membran 18a hervorgerufenen Spannung vorzugsweise groß. Im Hinblick auf das Obige sowie Temperaturcharakteristiken jedes Elements wird eine Diffusionsoberflächenkonzentration einer Störstelle der Messwiderstände 10 beispielsweise auf annähernd 5e17 bis 5e18 Ionen/cm³ eingestellt und wird deren Diffusionstiefe beispielsweise auf annähernd 0,5 bis 1,5 µm eingestellt.
Auf der Membran 18a werden ein zweiter Siliziumoxid-Film 19 und ein Schutzfilm 20 in dieser Reihenfolge angeordnet.
Als Nächstes wird eine Detektion der Druckdifferenz (P1 - PS) der Membran 18a beschrieben. Wenn das erste Siliziumsubstrat 17 und das zweite Siliziumsubstrat 18 aneinander angebracht werden, wird aus dem ersten vertieften Teil, der in der Mitte des ersten Siliziumsubstrats 17, d. h. der Mitte eines Drucksensor-Chips, angeordnet ist, die Druckreferenzkammer 15, bei der es sich um eine Unterdruckkammer handelt, gebildet. Der Druck in der Druckreferenzkammer 15 ist der Unterdruck PS und dient als Referenzdruck für den auf die obere Oberfläche der Membran 18a angewendeten externen Druck P1. Damit fungiert der Halbleiter-Drucksensor als Absolutdrucksensor.
Wenn das erste Siliziumsubstrat 17 mit dem ersten vertieften Teil an dem zweiten Siliziumsubstrat 18 angebracht und damit verbunden wird, wobei der erste Siliziumoxid-Film 16 dazwischen angeordnet ist, wird ein SOI-Substrat mit Hohlraum ausgebildet. Wenn der Hohlraum, bei dem es sich um den ersten vertieften Teil handelt, die Druckreferenzkammer 15 bildet und ein Teil des zweiten Siliziumsubstrats 18 oberhalb der Druckreferenzkammer 15 als die Membran 18a dient, kann der Halbleiter-Drucksensor die Druckdifferenz (P1 - PS) zwischen dem externen Druck P1 und dem Unterdruck PS detektieren.
Man beachte, dass die Detektionsempfindlichkeit in Bezug auf eine Druckänderung durch die Dicke der Membran 18a, die durch die Dicke des zweiten Siliziumsubstrats 18 festgelegt werden kann, und die Fläche des ersten vertieften Teils des ersten Siliziumsubstrats 17 in Draufsicht, d. h. die Fläche der Membran 18a oberhalb des Hohlraums, gesteuert werden kann.
Als Nächstes werden die an einem äußeren peripheren Teil des Drucksensor-Chips angeordneten Permeationsgas-Stagnationskammern 14 beschrieben. Der externe Druck P1 wird nicht nur auf die Membran 18a, sondern auch auf den gesamten Chip des Halbleiter-Drucksensors angewendet. Bei einer Druckdetektion eines Permeationsgases mit einer hohen Permeabilität wie etwa insbesondere Wasserstoffgas kann somit eindringendes Wasserstoffgas durch einen Teilbereich zwischen dem ersten Siliziumsubstrat 17 und dem zweiten Siliziumsubstrat 18 in die Druckreferenzkammer 15 eindringen und eine Variation des Referenzdrucks verursachen. In diesem Fall kann dies eine Variation der Charakteristiken des Halbleiter-Drucksensors hervorrufen.
Das Eindringen bzw. die Permeation des Wasserstoffgases in die Druckreferenzkammer 15 wird im Detail beschrieben. Wie in 3 und 4 veranschaulicht ist, (i) adsorbiert zunächst Wasserstoff an einem freiliegenden Teil 16a des ersten Siliziumoxid-Films 16 aus der Gasphase. Als Nächstes (ii) wird der Wasserstoff im adsorbierten Zustand in den ersten Siliziumoxid-Film 16 so absorbiert, dass er sich in einem Mischkristallzustand (engl.: solid solution state) bewegen kann, (iii) kehren nach Erreichen der Druckreferenzkammer 15 Atome im Mischkristallzustand in den adsorbierten Zustand zurück und (iv) kehren aus dem adsorbierten Zustand in die Gasphase zurück. Damit tritt das Wasserstoffgas in die Druckreferenzkammer 15 ein und ändern sich Charakteristiken des Halbleiter-Drucksensors. Man beachte, dass eine Permeation des Permeationsgases in dem ersten Siliziumsubstrat 17 und dem zweiten Siliziumsubstrat 18 ausreichend langsamer ist als die Permeation des Permeationsgases im ersten Siliziumoxid-Film 16 und somit kein Problem hervorruft.
Im Hinblick auf das Obige ist in der ersten Ausführungsform im Querschnitt die Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 in einem Zustand angeordnet, in dem sie abseits der Druckreferenzkammer 15 zwischen dem ersten Siliziumsubstrat 17 und dem zweiten Siliziumsubstrat 18 getrennt sind. Gemäß der Konfiguration wie oben beschrieben werden die obigen Prozesse (i) bis (iv) so viele Male wie die Anzahl an im Halbleiter-Drucksensor angeordneten Permeationsgas-Stagnationskammern 14 wiederholt. Daher kann die Permeationsgeschwindigkeit von Wasserstoff wesentlich verlangsamt werden.
Ferner ist eine Permeationsgeschwindigkeit von Wasserstoff proportional zur Druckdifferenz (P1 - PS). Der ursprüngliche Druck der äußersten Permeationsgas-Stagnationskammer 14a und der ursprüngliche Druck der zweitäußersten Permeationsgas-Stagnationskammer 14b sind der Unterdruck PS, ähnlich dem Druck der Druckreferenzkammer 15. Obgleich der Druck der äußersten Permeationsgas-Stagnationskammer 14a aufgrund einer Permeation vom freiliegenden Teil 16a aus ansteigt, dauert es, bis er den externen Druck P1 erreicht. Somit ist auch aus dieser Perspektive die Permeationsgeschwindigkeit von Wasserstoff von der äußersten Permeationsgas-Stagnationskammer 14a zur zweitäußersten Permeationsgas-Stagnationskammer 14b verlangsamt.
Nach dem Obigen kann das Permeationsgas wie etwa Wasserstoffgas daran gehindert werden, in die Druckreferenzkammer 15 einzudringen, und kann daher die Zuverlässigkeit des Halbleiter-Drucksensors bezüglich des Permeationsgases verbessert werden. Man beachte, dass, um eine Variation von Charakteristiken aufgrund einer Permeation von Wasserstoffgas zu reduzieren, eine Konfiguration denkbar ist, bei der die Länge des Abstands von der Druckreferenzkammer 15 zum freiliegenden Teil 16a einfach vergrößert wird. Mit dieser Konfiguration wird jedoch die Chipgröße vergrößert. Im Gegensatz dazu kann gemäß der Konfiguration der ersten Ausführungsform die Chipgröße weniger anfällig für eine Vergrößerung gemacht werden und können dementsprechend die Kosten weniger anfällig für eine Erhöhung gemacht werden.
Die äußerste Permeationsgas-Stagnationskammer 14a ist an einer beispielsweise um 30 µm oder mehr vom freiliegenden Teil 16a entfernten Position angeordnet. Ferner können die Breiten der Permeationsgas-Stagnationskammern 14 einander gleich sein oder voneinander verschieden sein. Die Breite jeder Permeationsgas-Stagnationskammer 14 wird beispielsweise auf einige zehn Mikrometer oder weniger festgelegt. Wenn die Breiten der Permeationsgas-Stagnationskammern 14 groß festgelegt werden, kann die Geschwindigkeit, mit der sich der Druck der Permeationsgas-Stagnationskammern 14 aufgrund der Permeation von Wasserstoffgas vom Unterdruck PS zum externen Druck P1 ändert, reduziert werden, wird aber die Chipgröße vergrößert. Um die Chipgröße weniger anfällig für eine Vergrößerung zu machen, ist es somit vorzuziehen, dass die unteren Enden der Permeationsgas-Stagnationskammern 14 unter dem unteren Ende der Druckreferenzkammer 15 liegen, indem man beispielsweise die Breite jeder Permeationsgas-Stagnationskammer 14 auf einige Mikrometer festgelegt und deren Tiefe beispielsweise auf annähernd 50 bis 400 µm festgelegt.
Man beachte, dass sich im Beispiel von 1 jede der Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 entlang der Umfangsrichtung des konzentrischen Musters ohne Unterbrechungen erstreckt. Jedoch ist dies nicht einschränkend. Beispielsweise kann, wie in 5 veranschaulicht ist, jede der Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 entlang der Umfangsrichtung des konzentrischen Musters nicht durchgehend angeordnet sein. Unter den konzentrischen Kreisen können entlang der Umfangsrichtung nicht durchgehende Teile der Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 in einem ersten Kreis und nicht durchgehende Teile der Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 in einem dem ersten Kreis benachbarten zweiten Kreis abwechselnd angeordnet sein. Mit anderen Worten können die nicht durchgehenden Teile der Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 in einem Gittermuster in verschiedenen Ebenen angeordnet sein. Man beachte, dass die entlang der Linie A-A von 5 genommene Querschnittsdarstellung 2 und 3 ähnlich ist.
Gemäß der Konfiguration wie in 5 kann zwischen dem freiliegenden Teil 16a des ersten Siliziumoxid-Films 16 und der Druckreferenzkammer 15 ein Teil vorhanden sein, in dem der erste Siliziumoxid-Film 16, der als Gaspermeationspfad dient, durchgehend verbunden ist. Aufgrund der Permeationsgas-Stagnationskammern 14 ist jedoch ein dem ersten Siliziumoxid-Film 16 vom freiliegenden Teil 16a zur Druckreferenzkammer 15 folgender Pfad verlängert und kann somit das Permeationsgas wie etwa Wasserstoffgas daran gehindert werden, in die Druckreferenzkammer 15 einzudringen. Ferner kann die Verbindungsfläche zwischen dem ersten Siliziumsubstrat 17 und dem zweiten Siliziumsubstrat 18 aufgrund des ersten Siliziumoxid-Films 16 vergrößert werden und kann somit die Verbindungsstärke aufrechterhalten werden.
Als Nächstes wird ein anderes Beispiel einer Konfiguration der Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 im Querschnitt beschrieben.
6 ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich 2. 7 ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich 4, die eine Querschnittskonfiguration von 6 schematisch veranschaulicht. In den Beispielen von 6 und 7 ist im Gegensatz zu den Beispielen von 2 und 4 der erste Siliziumoxid-Film 16 nicht auf der seitlichen Oberfläche und der Bodenfläche der Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 angeordnet, sondern ist nur an einem Verbindungsteil zwischen dem ersten Siliziumsubstrat 17 und dem zweiten Siliziumsubstrat 18 angeordnet. Gemäß der Konfiguration wie oben beschrieben ist der erste Siliziumoxid-Film 16, der als Gaspermeationspfad dient, unterteilt und kann somit das Permeationsgas wie etwa Wasserstoffgas daran gehindert werden, in die Druckreferenzkammer 15 einzudringen.
8 ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich 2. 9 ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich 4, die eine Querschnittskonfiguration von 8 schematisch veranschaulicht. In den Beispielen von 8 und 9 weist im Gegensatz zu den Beispielen von 2 und 4 das erste Siliziumsubstrat 17 die Vielzahl zweiter vertiefter Teile nicht auf und weist der erste Siliziumoxid-Film 16 Löcher auf, die die Vielzahl zweiter Räume umgeben, mit denen die Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 bereitgestellt wird. Gemäß der Konfiguration wie oben beschrieben ist der erste Siliziumoxid-Film 16, der als Gaspermeationspfad dient, unterteilt und kann somit das Permeationsgas wie etwa Wasserstoffgas daran gehindert werden, in die Druckreferenzkammer 15 einzudringen.
10 ist eine Querschnittdarstellung ähnlich 2. 11 ist eine Querschnittsdarstellung ähnlich 4, die eine Querschnittskonfiguration von 10 schematisch veranschaulicht. In den Beispielen von 10 und 11 ist im Gegensatz zu den Beispielen von 2 und 4 der erste Siliziumoxid-Film 16 nicht vorgesehen und sind das erste Siliziumsubstrat 17 und das zweite Siliziumsubstrat 18 direkt miteinander verbunden. Gemäß der Konfiguration wie oben beschrieben wird das Herstellungsverfahren geringfügig komplizierter, wie später beschrieben wird; da es jedoch keinen ersten Siliziumoxid-Film 16 gibt, der als Gaspermeationspfad dient, kann das Permeationsgas wie etwa Wasserstoffgas daran hindert werden, in die Druckreferenzkammer 15 einzudringen.
<Herstellungsverfahren>
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren des Halbleiter-Drucksensors gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 13, 18, 20 und 23 sind jeweils eine Draufsicht, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors veranschaulicht. 14, 16, 17, 19, 21, 22 und 24 sind jeweils eine Querschnittsdarstellung, die eine Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors veranschaulicht. 15 ist eine Querschnittsdarstellung, die einen Teil der Herstellungsphase des Halbleiter-Drucksensors schematisch veranschaulicht. Im Folgenden wird vorwiegend das Herstellungsverfahren des Halbleiter-Drucksensors von 1 bis 4 beschrieben und wird das Herstellungsverfahren des Halbleiter-Drucksensors von 6 bis 12 gegebenenfalls beschrieben.
Wie in 13 bis 15 veranschaulicht ist, wird zunächst auf dem ersten Siliziumsubstrat 17 ein Siliziumoxid-Film ausgebildet, der als eine Ätzmaske 42 dienen soll. Beispielsweise wird das erste Siliziumsubstrat 17 in einer Sauerstoffatmosphäre bei annähernd 700 bis 1100°C erhitzt und wird die Eigenschaft der Oberfläche des ersten Siliziumsubstrats 17 so geändert, dass sie ein Siliziumoxid-Film wird. Auf diese Weise wird der Siliziumoxid-Film, der als die Ätzmaske 42 dienen soll, ausgebildet.
Als Nächstes werden eine fotolithografische Behandlung und eine Ätzbehandlung durchgeführt. Auf diese Weise werden ein Hohlraum 40, bei dem es sich um den ersten vertieften Teil handelt, und eine Vielzahl von Rillen 41, bei denen es sich um die Vielzahl zweiter vertiefter Teile handelt, im ersten Siliziumsubstrat 17 ausgebildet (siehe Schritt S1 von 12). Wenn das zweite Siliziumsubstrat 18 in einem nachgeschalteten Prozess angebracht wird, bildet der Hohlraum 40, bei dem es sich um den ersten vertieften Teil handelt, die Druckreferenzkammer 15 und bilden die Rillen 41, bei denen es sich um die zweiten vertieften Teile handelt, die Permeationsgas-Stagnationskammern 14.
Man beachte, dass in der obigen Beschreibung ein Siliziumoxid-Film als die Ätzmaske 42 genutzt wird. Jedoch kann ein anderer Film wie etwa ein Metallfilm als die Ätzmaske 42 verwendet werden. Alternativ dazu kann ein Fotoresistfilm, der einer fotolithografischen Behandlung unterzogen wird, ohne Abscheidung direkt als die Ätzmaske 42 genutzt werden.
In der obigen Beschreibung werden der Hohlraum 40 und die Rillen 41 der fotolithografischen Behandlung und der Ätzbehandlung gleichzeitig unterzogen und weisen somit eine Ätztiefe entsprechend ihren Öffnungsflächen auf. Falls eine Ätzung mit der spezifizierten Tiefe des Hohlraums 40 durchgeführt wird, wird, da die Öffnungsflächen der Rillen 41 geringer als die Öffnungsfläche des Hohlraums 40 sind, die Tiefe der Rillen 41 flacher bzw. weniger tief als die Tiefe des Hohlraums 40. Man beachte, dass die Tiefe des Hohlraums 40 beispielsweise annähernd 10 bis 300 µm beträgt.
Um eine gewünschte Tiefe der Rillen 41 zu erhalten, können die fotolithografische Behandlung und die Ätzbehandlung des Hohlraums 40 und der Rillen 41 für den Hohlraum 40 und die Rillen 41 getrennt vorgenommen werden. Nachdem beispielsweise die Rillen 41 mit einer geringeren Öffnungsbreite wie in 16 veranschaulicht ausgebildet sind, kann der Hohlraum 40 wie in 17 veranschaulicht ausgebildet werden. Im Folgenden wird das Herstellungsverfahren beschrieben.
Wie in 16 veranschaulicht ist, wird auf dem ersten Siliziumsubstrat 17 ein Film wie etwa ein Siliziumoxid-Film, der als die Ätzmaske 42 dienen soll, ausgebildet. Als Nächstes werden eine fotolithografische Behandlung und eine Ätzbehandlung durchgeführt. Auf diese Weise werden die Rillen 41, bei denen es sich um die zweiten vertieften Teile handelt, ausgebildet. Wenn das zweite Siliziumsubstrat 18 in einem nachgeschalteten Prozess am ersten Siliziumsubstrat 17 angebracht wird, bilden die Rillen 41 die Permeationsgas-Stagnationskammern 14. Die Ätztiefe der Rillen 41 wird hier basierend auf der Fähigkeit zur Steuerung der Gaspermeation, die für die Permeationsgas-Stagnationskammern 14 gefordert wird, festgelegt. Die Ätztiefe der Rillen 41 beträgt beispielsweise annähernd 50 bis 300 µm.
Wie in 17 veranschaulicht ist, wird dann ein Film wie etwa ein Siliziumoxid-Film, der als eine Ätzmaske 43 dienen soll, auf dem ersten Siliziumsubstrat 17 ausgebildet. Als Nächstes werden eine fotolithografische Behandlung und eine Ätzbehandlung durchgeführt. Auf diese Weise wird der Hohlraum 40, bei dem es sich um den ersten vertieften Teil handelt, ausgebildet. Wenn das zweite Siliziumsubstrat 18 in einem nachgeschalteten Prozess am ersten Siliziumsubstrat 17 angebracht wird, bildet der Hohlraum 40 die Druckreferenzkammer 15. Die Ätzmaske 43 kann ausgebildet werden, nachdem die Ätzmaske 42 entfernt ist, oder kann auf der Ätzmaske 42 überlappend ausgebildet werden. Die Ätztiefe des Hohlraums 40 beträgt zum Beispiel annähernd 50 bis 300 µm.
Wenn der Hohlraum 40 und die Rillen 41 wie oben beschrieben in verschiedenen Prozessen ausgebildet werden, können die Ätzmaske 42 und die Ätztiefe geeignet eingerichtet werden. Indem man die Rillen 41 tief ausbildet, kann somit die Chipgröße weniger anfällig für eine Vergrößerung gemacht werden und kann die Permeationsgeschwindigkeit des Permeationsgases in den Permeationsgas-Stagnationskammern 14 reduziert werden.
Wie in 18 und 19 veranschaulicht ist, werden als Nächstes die Ätzmaske 42 und dergleichen entfernt und wird eine Oxidation durchgeführt, um die Oberfläche des Hohlraums 40 und die Oberfläche der Rillen 41 zu bedecken. Auf diese Weise wird der erste Siliziumoxid-Film 16 ausgebildet (siehe Schritt S2 von 12). Die Dicke des ersten Siliziumoxid-Films 16 beträgt zum Beispiel annähernd 0,1 bis 5 µm. Es ist wünschenswert, dass der erste Siliziumoxid-Film 16 solch eine Dicke aufweist, die ein in einem nachgeschalteten Prozess durchgeführtes stabiles Verbinden zwischen dem ersten Siliziumsubstrat 17 und dem zweiten Siliziumsubstrat 18 ermöglicht, und auch eine Dicke aufweist, die im Hinblick auf den Umstand, dass die Permeationsgeschwindigkeit des Permeationsgases im ersten Siliziumoxid-Film 16 verhältnismäßig hoch ist, so gering wie möglich ist.
Man beachte, dass in der obigen Beschreibung der erste Siliziumoxid-Film 16 ausgebildet wird, nachdem die Ätzmaske 42 entfernt ist. Dies ist jedoch nicht einschränkend. Wenn beispielsweise die Ätzmaske 42 zum Ausbilden des Hohlraums 40 und der Rillen 41 ein Siliziumoxid-Film ist, kann die Ätzmaske 42 wie sie ist belassen werden, um so als der erste Siliziumoxid-Film 16 genutzt zu werden. In diesem Fall kann die Konfiguration von 6 und 7 hergestellt werden.
Ferner können das erste Siliziumsubstrat 17 und das zweite Siliziumsubstrat 18 in einem Verbindungsprozess, bei dem es sich um einen nachgeschalteten Prozess handelt, ohne Ausbilden des ersten Siliziumoxid-Films 16 nach einem Entfernen der Ätzmaske 42 direkt miteinander verbunden werden. In diesem Fall kann die Konfiguration von 10 und 11 hergestellt werden. Man beachte, dass solch eine direkte Verbindung von Silizium insofern Nachteile aufweist, als eine dedizierte Einrichtung erforderlich ist und eine Steuerung bzw. Kontrolle schwierig ist, da beispielsweise ein Zustand einer Verbindungsoberfläche einen großen Einfluss hat.
Als Nächstes werden wie in 20 und 21 veranschaulicht ist, das zweite Siliziumsubstrat 18 und das erste Siliziumsubstrat 17 angebracht, wobei der erste Siliziumoxid-Film 16 dazwischen angeordnet ist, und durch eine thermische Behandlung miteinander verbunden (siehe Schritt S3 von 12). Damit bildet der Hohlraum 40, bei dem es sich um einen ersten vertieften Teil handelt, die Druckreferenzkammer 15 aus und bilden die Rillen 41, bei denen es sich um zweite vertiefte Teile handelt, die Permeationsgas-Stagnationskammern 14 aus. Wenn das Verbinden unter einer Vakuum- bzw. Unterdruckatmosphäre durchgeführt wird, wird die Druckreferenzkammer 15 eine Unterdruckkammer. Dadurch dient der Unterdruck PS im Innern der Druckreferenzkammer 15, bei der es sich um eine Unterdruckkammer handelt, als Referenzdruck für den auf die Membran 18a angewendeten externen Druck P1. Ähnlich werden die Permeationsgas-Stagnationskammern 14 ebenfalls Unterdruckkammern und wird eine Druckdifferenz zwischen den einander benachbart gelegenen Permeationsgas-Stagnationskammern 14 eliminiert. Somit werden die Permeationsgas-Stagnationskammern 14 in die Lage versetzt, das Permeationsgas darin stagnieren zu lassen, bis der Druck der Permeationsgas-Stagnationskammern 14 aufgrund des Permeationsgases wie etwa Wasserstoff auf einen bestimmten Druck ansteigt.
Wie in 22 veranschaulicht ist, wird als Nächstes die Dicke des zweiten Siliziumsubstrats 18 poliert bzw. abgeschliffen, um eine gewünschte Dicke der Membran 18a zu erhalten (siehe Schritt S4 von 12). Damit fungiert ein Teil des zweiten Siliziumsubstrats 18 oberhalb der Druckreferenzkammer 15 als die Membran 18a. Indem man die Dicke der Membran 18a einstellt, kann die Detektionsempfindlichkeit in Bezug auf Druck gesteuert werden.
Wie in 23 und 24 veranschaulicht ist, werden als Nächstes eine Oxidationsbehandlung und eine fotolithografische Behandlung durchgeführt und werden dann eine Störstelleninjektion, eine Ausheilbehandlung und eine Oxidationsbehandlung durchgeführt. Auf diese Weise werden auf dem zweiten Siliziumsubstrat 18 die Diffusionsdrähte 11 ausgebildet (siehe Schritt S5 von 12). Die Diffusionsdrähte 11 sind Drähte mit niedrigem Widerstand, um eine Wheatstone-Brücke auszubilden, die die Messwiderstände 10 umfasst. Indem man zum Beispiel eine Diffusionsoberflächenkonzentration einer Störstelle, die injiziert werden soll, auf annähernd 5e14 bis 5e15 Ionen/cm² einstellt und eine Ausheiltemperatur auf annähernd 1000 bis 1100°C einstellt und eine Oxidationsbehandlung mit annähernd 100 bis 500 nm durchführt, wird eine Diffusionsschicht mit niedrigem Widerstand, die eine Diffusionstiefe von annähernd 2 bis 5 µm aufweist, als die Diffusionsdrähte 11 ausgebildet.
Als Nächstes werden in ähnlicher Weise eine Oxidationsbehandlung und eine fotolithografische Behandlung durchgeführt und werden dann eine Störstelleninjektion und eine Ausheilbehandlung durchgeführt. Auf diese Weise werden die mit den Diffusionsdrähten 11 verbundenen Messwiderstände 10 an den vier Seiten der Membran 18a ausgebildet (siehe Schritt S5 von 12). Damit ist die die Messwiderstände 10 umfassende Wheatstone-Brücke ausgebildet. Beispielsweise beträgt die Konzentration einer Störstelle, die zur Zeit der Ausbildung der Messwiderstände 10 injiziert werden soll, annähernd 1e13 bis 1e14 Ionen/cm². Wenn die Störstellenkonzentration der Messwiderstände 10 niedrig eingerichtet wird, wird die Empfindlichkeit in Bezug auf eine Druckänderung hoch, verschlechtern sich aber Temperaturcharakteristiken. Dementsprechend wird die Störstellenkonzentration im Hinblick auf einen Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und Temperaturcharakteristiken auf eine optimale Konzentration eingestellt.
In der ersten Ausführungsform werden die Oxidfilme, die abgeschieden werden, wenn die Diffusionsdrähte 11 und die Messwiderstände 10 ausgebildet werden, alle entfernt und wird anschließend ein zweiter Siliziumoxid-Film 19 auf der oberen Oberfläche des zweiten Siliziumsubstrats 18 ausgebildet (siehe Schritt S6 von 12). Damit wird der zweite Siliziumoxid-Film 19 auf der oberen Oberfläche der Membran 18a flach und können die Verformungscharakteristiken der Membran 18a bezüglich einer Druckänderung verbessert werden. Auf dem zweiten Siliziumoxid-Film 19 kann als (nicht dargestellter) Passivierungsfilm ein Film aus Phosphorsilizium-Glas (PSG) oder ein Film aus Borphosphorsilikat-Glas (BPSG) abgeschieden werden.
Um eine Extraktion eines elektrischen Signals von den Diffusionsdrähten 11 nach außen zu ermöglichen, werden als Nächstes eine fotolithografische Behandlung und eine Ätzbehandlung durchgeführt und werden auf dem zweiten Siliziumoxid-Film 19 Kontaktlöcher zum Freilegen der Diffusionsdrähte 11 ausgebildet. Nachdem ein Metallfilm wie etwa AISi, AICu, AI und AlSiCu auf der Oberfläche abgeschieden ist, werden dann eine fotolithografische Behandlung und eine Ätzbehandlung durchgeführt und werden die Elektroden 12 in den Kontaktlöchern ausgebildet (siehe Schritt S6 von 12). Nachdem mittels beispielsweise einer chemischen Plasma-Gasphasenabscheidung (CVD) ein Nitridfilm auf der gesamten Oberfläche als der Schutzfilm 20 abgeschieden ist, werden als Nächstes eine fotolithografische Behandlung und eine Ätzbehandlung durchgeführt (siehe Schritt S6 von 12). Damit werden durch den Schutzfilm 20 das zweite Siliziumsubstrat 18 mit Ausnahme erwünschter Teile wie etwa der Elektroden 12 und dergleichen geschützt.
Der über den obigen Prozess hergestellte Halbleiter-Drucksensor ist ein Absolutdrucksensor, bei dem der Unterdruck PS der Druckreferenzkammer 15 ein Referenzdruck für den auf die obere Oberfläche der Membran 18a angewendeten Druck P1 ist.
<Kern der ersten Ausführungsform>
Gemäß dem Halbleiter-Drucksensor der ersten Ausführungsform wie oben beschrieben ist im Querschnitt die Vielzahl von Permeationsgas-Stagnationskammern 14 in einem Zustand hermetisch abgedichtet, in dem sie abseits der Druckreferenzkammer 15 zwischen dem ersten Siliziumsubstrat 17 und dem zweiten Siliziumsubstrat 18 getrennt sind, und an einer oder jeder einer ersten Endseite und einer zweiten Endseite der Druckreferenzkammer 15 angeordnet. Gemäß der Konfiguration wie oben beschrieben kann das Permeationsgas wie etwa Wasserstoff daran gehindert werden, in die Druckreferenzkammer 15 einzudringen, ohne dass es zu einer Vergrößerung der Chipgröße kommt, und daher kann eine Variation der Charakteristiken des Halbleiter-Drucksensors reduziert werden. Gemäß dem Herstellungsverfahren des Halbleiter-Drucksensors der ersten Ausführungsform kann außerdem der Halbleiter-Drucksensor mit hoher Zuverlässigkeit in Bezug auf ein Permeationsgas wie etwa Wasserstoff in einem einfachen Herstellungsprozess zu geringen Kosten hergestellt werden.
Man beachte, dass die Ausführungsform gegebenenfalls abgewandelt oder weggelassen werden kann.
Während die Offenbarung im Detail dargestellt und beschrieben wurde, ist die vorhergehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht einschränkend. Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen konzipiert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010266425 [0002]
JP 2015184046 [0002]

Claims

Halbleiter-Drucksensor, aufweisend: ein erstes Siliziumsubstrat (17), das einen ersten vertieften Teil (40) aufweist; ein zweites Siliziumsubstrat (18), das eine Membran (18a) aufweist, die einen ersten Raum (15) in dem ersten vertieften Teil (40) bedeckt, wobei das zweite Siliziumsubstrat (18) konfiguriert ist, den ersten Raum (15) hermetisch abzudichten; und einen Messwiderstand (10), der konfiguriert ist, einen Verformungsbetrag der Membran (18a) unter Verwendung elektrischer Charakteristiken auszugeben, wobei im Querschnitt eine Vielzahl zweiter Räume (14) in einem Zustand hermetisch abgedichtet ist, in dem sie abseits des ersten Raums (15) zwischen dem ersten Siliziumsubstrat (17) und dem zweiten Siliziumsubstrat (18) getrennt sind, und an einer oder jeder einer ersten Endseite und einer zweiten Endseite des ersten Raums (15) angeordnet ist.
Halbleiter-Drucksensor nach Anspruch 1, wobei in Draufsicht die Vielzahl zweiter Räume (14) in einem konzentrischen Muster um den ersten Raum (15) herum angeordnet ist.
Halbleiter-Drucksensor nach Anspruch 2, wobei jeder der Vielzahl zweiter Räume (14) entlang einer Umfangsrichtung des konzentrischen Musters nicht durchgehend angeordnet ist und nicht durchgehende Teile der Vielzahl zweiter Räume (14) in einem ersten Kreis und nicht durchgehende Teile der Vielzahl zweiter Räume (14) in einem dem ersten Kreis benachbarten zweiten Kreis entlang der Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind.
Halbleiter-Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Siliziumsubstrat (17) eine Vielzahl zweiter vertiefter Teile (41) aufweist, die die Vielzahl zweiter Räume (14) umgeben, und der Halbleiter-Drucksensor ferner einen Siliziumoxid-Film (16) aufweist, der auf einer seitlichen Oberfläche und einer Bodenfläche der Vielzahl zweiter vertiefter Teile (41) angeordnet und mit dem ersten Siliziumsubstrat (17) und dem zweiten Siliziumsubstrat (18) verbunden ist.
Halbleiter-Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Siliziumsubstrat (17) eine Vielzahl zweiter vertiefter Teile (41) aufweist, die die Vielzahl zweiter Räume (14) umgeben, und der Halbleiter-Drucksensor ferner einen Siliziumoxid-Film (16) aufweist, der nicht auf einer seitlichen Oberfläche und einer Bodenfläche der Vielzahl zweiter vertiefter Teile (41) angeordnet ist und mit dem ersten Siliziumsubstrat (17) und dem zweiten Siliziumsubstrat (18) verbunden ist.
Halbleiter-Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend einen Siliziumoxid-Film (16), der Löcher aufweist, die die Vielzahl zweiter Räume (14) umgeben, und mit dem ersten Siliziumsubstrat (17) und dem zweiten Siliziumsubstrat (18) verbunden ist.
Halbleiter-Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Siliziumsubstrat (17) eine Vielzahl zweiter vertiefter Teile (41) aufweist, die die Vielzahl zweiter Räume (14) umgeben, und das erste Siliziumsubstrat (17) und das zweite Siliziumsubstrat (18) direkt miteinander verbunden sind.
Herstellungsverfahren eines Halbleiter-Drucksensors, aufweisend: ein Ausbilden eines ersten vertieften Teils (40) auf einem ersten Siliziumsubstrat (17); ein hermetisches Abdichten eines ersten Raums (15) mit einem zweiten Siliziumsubstrat (18), so dass das zweite Siliziumsubstrat (18) eine Membran (18a) aufweist, die den ersten Raum (15) im ersten vertieften Teil (40) bedeckt, und im Querschnitt ein hermetisches Abdichten einer Vielzahl zweiter Räume (14) in einem Zustand, in dem sie abseits des ersten Raums (15) zwischen dem ersten Siliziumsubstrat (17) und dem zweiten Siliziumsubstrat (18) getrennt sind, und ein Anordnen der Vielzahl zweiter Räume (14) an einer oder jeder einer ersten Endseite und einer zweiten Endseite des ersten Raums (15); und ein Ausbilden eines Messwiderstands (10), der konfiguriert ist, einen Verformungsbetrag der Membran (18a) unter Verwendung elektrischer Charakteristiken auszugeben.