JP2004260187A - 圧力センサ装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トップシリコン層は埋め込み型犠牲層の上に配置されており、埋め込み型犠牲層はベースシリコン層の上に配置されている。上部シリコン層を通って埋め込み型犠牲層に至る通気孔をエッチングにより形成し、埋め込み型犠牲層の一部分を除去する。そしてシリコンをデポジットして通気孔を封止し、ウェハの上にストレンゲージまたは容量コンタクトを配置する。
【選択図】図1A
Description
11 ベースシリコン層
12 犠牲層
13 上部シリコン層
14 通気孔
15 キャビティ
16 エッジ
17 エピタキシャルシリコン層
18 圧電抵抗
19 膜
30 アイソレーションリング
31 リングキャビティ
32A 酸化物支持リング
40 埋め込み部
41 基板コンタクト
42 コンタクトアイソレーショントレンチ
43 フィールドシリコン
Claims (53)
- 圧力センサの製造方法において、
少なくとも1つのベースシリコン層と埋め込み型犠牲層と上部シリコン層を含むウェハを用意し、該上部シリコン層は埋め込み型犠牲層の上に配置され、該埋め込み型犠牲層は前記ベースシリコン層の上に配置され、
前記上部シリコン層を通って前記埋め込み型犠牲層に至る通気孔をエッチングにより形成し、
前記埋め込み型犠牲層の少なくとも一部分を除去してキャビティを形成し、
封止用シリコンを含有するコンパウンドをデポジットして少なくとも1つの通気孔を封止し、前記ウェハの上にセンサ素子を配置することを特徴とする、
圧力センサの製造方法。 - 前記センサ素子は少なくとも1つのストレンゲージを有しており、該少なくとも1つのストレンゲージは膜における歪みを測定し、除去のステップにより取り除かれた埋め込み型犠牲層部分の上に重ねられた上部シリコン層の一部分として該膜を規定する、請求項1記載の方法。
- 前記少なくとも1つのストレンゲージを少なくとも1つの圧電抵抗とする、請求項2記載の方法。
- 前記少なくとも1つのストレンゲージを4つの圧電抵抗から成るセットとし、第1の圧電抵抗を第1の歪み方向に平行に配置し、第2の圧電抵抗を第2の歪み方向に平行に配置し、第3の歪み抵抗を第3の歪み方向に垂直に配置し、第4の圧電抵抗を第4の歪み方向に垂直に配置する、請求項2記載の方法。
- 前記センサ素子に複数の容量コンタクトを含め、少なくとも1つの第1の容量コンタクトを前記上部シリコン層の上に配置し、少なくとも1つの第2の容量コンタクトを前記キャビティの底部に配置する、請求項1記載の方法。
- 封止用シリコンを含有するコンパウンドのデポジション後、上部シリコンの表面を研磨する、請求項1記載の方法。
- 前記埋め込み型犠牲層の除去をHF気相エッチングにより行う、請求項1記載の方法。
- 少なくとも1つの通気孔のエッチングにあたり少なくとも1つのテーパ状に形成される通気孔をエッチングし、該少なくとも1つのテーパ状に形成される通気孔は、上部シリコン層の最上部へ向かう第1の断面と埋め込み型犠牲層へ向かう第2の断面を有しており、第1の断面の第1の幅は第2の断面の第2の幅よりも大きく、第1の幅は第2の幅に平行である、請求項1記載の方法。
- 少なくとも1つの通気孔のエッチングにあたり丸みの付けられた少なくとも1つの矩形の通気孔をエッチングする、請求項1記載の方法。
- 丸みの付けられた少なくとも1つの矩形の通気孔のエッチングにあたり丸みの付けられた複数の通気孔をエッチングする、請求項9記載の方法。
- 前記丸みの付けられた複数の矩形の通気孔のエッチングにあたり丸みの付けられた複数の通気孔をバスケット織りのパターンでエッチングし、丸みの付けられた矩形の通気孔各々を丸みの付けられた隣り合う通気孔各々に対し直交させて配向する、請求項10記載の方法。
- 少なくとも1つの通気孔を封止するための封止用シリコンを含有するコンパウンドのデポジションにあたり、シリコンを含む同伴コンパウンドとともに水素ガスを含むエピタキシャル反応容器の雰囲気を生成する、請求項1記載の方法。
- 前記封止用シリコンを含有するコンパウンドを選択的にデポジットする、請求項12記載の方法。
- 前記封止用シリコンを含有するコンパウンドを非選択的にデポジットする、請求項12記載の方法。
- 前記封止用シリコンを含有するコンパウンドをコンフォーマルにデポジットする、請求項12記載の方法。
- 前記封止用シリコンを含有するコンパウンドを非コンフォーマルにデポジットする、請求項12記載の方法。
- 同伴コンパウンドにシラン、ジクロロシラン、トリクロロシランのうちの1つを含める、請求項12記載の方法。
- 前記封止用を含有するコンパウンドを上部シリコン層とは逆のドーピング型でドーピングする、請求項1記載の方法。
- 前記封止用シリコンを含有するコンパウンドを化学的気相成長プロセスでデポジットする、請求項1記載の方法。
- 前記ウェハはベースシリコン層背面からキャビティへガスを通す通路を有しており、該通路により背面側の圧力とキャビティの圧力とを等しくし、
前記センサ素子はウェハ前面における前面側圧力とウェハ背面における背面側圧力との差分圧力を測定する、
請求項1記載の方法。 - 圧力センサを製造する方法において、
バルクウェハを用意し、
該バルクウェハの少なくとも一部分に犠牲層を形成し、
該犠牲層における第1の部分と前記バルクウェハにおける第2の部分の少なくとも一方にシリコンをデポジットしてカプセル化層を形成し、
該カプセル化層を通して前記犠牲層の第3の部分へ至る少なくとも1つの通気孔をエッチングにより形成し、
前記犠牲層の第3の部分を除去し、
シリコンを含有するコンパウンドのデポジションにより前記少なくとも1つの通気孔を塞ぎ、
前記カプセル化層の上にセンサ素子を配置することを特徴とする、
圧力センサを製造する方法。 - 前記センサ素子に少なくとも1つのストレンゲージを含め、該少なくとも1つのストレンゲージにウェハの膜における歪みに比例する抵抗をもたせ、前記膜を犠牲層の第3の部分を覆うカプセル化層の第4の部分により規定する、請求項21記載の方法。
- 前記少なくとも1つのストレンゲージを少なくとも1つの圧電抵抗とする、請求項22記載の方法。
- 前記少なくとも1つのストレンゲージを4つの圧電抵抗から成るセットとし、第1の圧電抵抗を第1の歪み方向に平行に配置し、第2の圧電抵抗を第2の歪み方向に平行に配置し、第3の歪み抵抗を第3の歪み方向に垂直に配置し、第4の圧電抵抗を第4の歪み方向に垂直に配置する、請求項23記載の方法。
- 前記センサ素子に少なくとも1つの容量コンタクトを含め、該少なくとも1つの容量コンタクトを前記バルクウェハの膜上に配置し、該膜を前記犠牲層の第3の部分を覆うカプセル化層の第4の部分により規定する、請求項21記載の方法。
- 少なくとも1つの第2の容量コンタクトをキャビティ底部に配置し、該キャビティを前記犠牲層の第3の部分の除去により形成し、該少なくとも1つの第2の容量コンタクトをウェハから誘電的に絶縁する、請求項25記載の方法。
- 前記犠牲層のデポジションの前にバルクウェハに少なくとも1つの第2の容量コンタクトを埋め込み、
シリコンのデポジション後に少なくとも1つの接合アイソレーションリングをエッチングにより生成してカプセル化層を形成し、
犠牲層のデポジションにあたり少なくとも1つの第2の容量コンタクトの上にも犠牲層をデポジットする、
請求項25記載の方法。 - 前記通気孔を塞いだ後、圧力センサ最上面を研磨して前記カプセル化層を露出させる、請求項21記載の方法。
- 前記犠牲層の第3の部分の除去をHF気相エッチングにより行う、請求項21記載の方法。
- 前記少なくとも1つの通気孔のエッチングにあたり複数の通気孔をエッチングにより形成する、請求項21記載の方法。
- 前記少なくとも1つの通気孔のエッチングにあたり少なくとも1つのテーパ状の通気孔をエッチングにより形成する、請求項21記載の方法。
- 前記少なくとも1つの通気孔のエッチングにあたり丸みの付けられた少なくとも1つの矩形の通気孔をエッチングする、請求項21記載の方法。
- 前記丸みの付けられた少なくとも1つの矩形の通気孔のエッチングにあたり丸みづけられた複数の矩形の通気孔をエッチングにより形成する、請求項32記載の方法。
- 前記丸みづけられた複数の矩形の通気孔のエッチングにあたり、該丸みづけられた複数の通気孔をバスケット織りのパターンでエッチングにより形成し、丸みの付けられた矩形の通気孔各々を丸みの付けられた隣り合う通気孔各々に対し直交させて配向する、請求項21記載の方法。
- 前記通気孔の封止にあたり、シリコンコンパウンドを含む同伴コンパウンドとともに水素ガスを含むエピタキシャル反応容器の雰囲気を生成する、請求項21記載の方法。
- 前記シリコンコンパウンドにシラン、ジクロロシラン、トリクロロシランのうちの1つを含める、請求項12記載の方法。
- 前記犠牲層の生成にあたり該犠牲層のデポジションと該犠牲層の成長のうちの1つを行う請求項21記載の方法。
- シリコンデポジション前に前記犠牲層をパターニングしてカプセル化層を形成する、請求項21記載の方法。
- 前記少なくとも1つの通気孔を塞ぐシリコンを含有するコンパウンドを前記カプセル化層とは逆のドーピング型でドーピングする、請求項21記載の方法。
- 基板と、カプセル化層と、少なくとも1つのキャビティと、少なくとも1つのシリコンプラグと、センサ素子とが設けられており、
前記カプセル化層は少なくとも1つの通気孔を有しており、前記少なくとも1つのキャビティはカプセル化層と基板との間で規定され、該少なくとも1つのキャビティの上のカプセル化層部分によって膜が形成され、
前記少なくとも1つのシリコンプラグはエピタキシャルでデポジットされて前記少なくとも1つの通気孔各々を充填し、
前記センサ素子は前記膜の上に配置されていることを特徴とする、
圧力センサ装置。 - 前記センサ素子には上部容量コンタクトが設けられており、
前記カプセル化層の上に底部容量コンタクトポストが配置されていて、該底部容量コンタクトポストは前記少なくとも1つのキャビティの下に配置された埋め込み部と電気的に結合されており、
前記底部容量コンタクトポストの周囲にエッチングにより少なくとも1つのトレンチが形成されている、
請求項40記載の装置。 - 前記少なくとも1つのトレンチは、カプセル化層とは逆のドーピング型でドーピングされエピタキシャルでデポジットされたシリコンにより充填されている、請求項41記載の装置。
- 前記少なくとも1つのトレンチは誘電体絶縁材料によって充填されている、請求項41記載の装置。
- 前記埋め込み部は基板とは逆のドーピング型でドーピングされている、請求項41記載の装置。
- 前記埋め込み部は基板から誘電的に絶縁されている、請求項41記載の装置。
- 前記センサ素子には少なくとも1つのストレンゲージが含まれている、請求項40記載の装置。
- 前記少なくとも1つのストレンゲージは少なくとも1つの圧電抵抗である、請求項46記載の装置。
- 前記少なくとも1つのキャビティはほぼ真空である、請求項40記載の装置。
- 前記カプセル化層にはエピタキシャルにデポジットされたシリコンが含まれている、請求項40記載の装置。
- 前記少なくとも1つのエピタキシャルにデポジットされたシリコンプラグは、エピタキシャルにデポジットされたカプセル化層とは逆のドーピング型でドーピングされている、請求項49記載の装置。
- 研磨された滑らかな上部表面をもつ、請求項40記載の装置。
- 研磨された滑らかな装置上部表面の上にCMOSデバイスが配置されている、請求項51記載の装置。
- 基板背面から少なくとも1つのキャビティへガスを通す通路が基板に設けられており、該通路によって背面側と少なくとも1つのキャビティとの間の圧力が等しくされ、前記センサ素子により、基板前面における第1の圧力と基板背面における第2の圧力との間の差分圧力が測定される、請求項40記載の装置。
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