JP2007033304A

JP2007033304A - Production method of pressure sensor

Info

Publication number: JP2007033304A
Application number: JP2005218692A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Deo; 晋一出尾; Motohisa Taguchi; 元久田口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of pressure sensors forming pressure detector elements with high fineness by avoiding focus gap on photo engraving caused by distortion of diaphragms in the pressure sensors where pressure detector elements are prepared in a diaphragm. <P>SOLUTION: The production method of pressure sensors is made to include: a process of thinning a layer from the rear side after forming a pressure detector element 5 on a front side of a first semi-conductor substrate 1, where the pressure detector element 5 of the first semi-conductor substrate 1 is not formed; a process of establishing a recess portion by removing a part of an insulated layer 2 after forming an insulated layer 2 on a second semi-conductor substrate 3; and a process of forming a diaphragm by joining the first semi-conductor substrate 1 thinning-layered with the insulated layer 2 on the second semi-conductor substrate 3. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、ダイヤフラムに圧力検出部が設けられている圧力センサの技術分野に属するものであり、とくに圧力検出部を高精細に形成する圧力センサの製造方法に関するものである。 The present invention belongs to the technical field of pressure sensors in which a diaphragm is provided with a pressure detector, and particularly relates to a method of manufacturing a pressure sensor in which the pressure detector is formed with high definition.

半導体を用いた圧力センサとしては、半導体基板をエッチングにより薄肉化したダイヤフラムを圧力に対する変形部として用いたものが知られている。ダイヤフラムには、その変形量に基づく圧力変化を検出するために、圧力検出部が設けられる。 As a pressure sensor using a semiconductor, a sensor using a diaphragm in which a semiconductor substrate is thinned by etching is used as a deformation portion with respect to pressure. The diaphragm is provided with a pressure detection unit in order to detect a pressure change based on the amount of deformation.

従来の圧力センサの製造方法では、第一の半導体基板にキャビティを形成した後にこのキャビティ側を第二の半導体基板に真空中で接合し、第一の半導体基板をエッチングによって薄肉化することでダイヤフラムを形成している。このとき、キャビティ内が圧力基準室になる。ダイヤフラム形成後に通常のＩＣ製造プロセスを用いて圧力検出部などを形成し、圧力センサを得ている（例えば、特許文献１参照。）。 In a conventional pressure sensor manufacturing method, after forming a cavity in the first semiconductor substrate, the cavity side is bonded to the second semiconductor substrate in a vacuum, and the first semiconductor substrate is thinned by etching, whereby the diaphragm is formed. Is forming. At this time, the inside of the cavity becomes a pressure reference chamber. After the diaphragm is formed, a pressure sensor is formed using a normal IC manufacturing process to obtain a pressure sensor (see, for example, Patent Document 1).

特開２０００−３９３７１号公報（段落番号００１６〜００２４、図３、図４）JP 2000-39371 A (paragraph numbers 0016 to 0024, FIGS. 3 and 4)

しかしながら、従来の圧力センサの製造方法では、第一の半導体基板と第二の半導体基板の接合後に、第一の半導体基板を所望の厚さまで薄肉化してダイヤフラム形成する。この場合、とくに圧力基準室が真空であると、第一の半導体基板の薄肉化に伴って、圧力基準室と外気との気圧差からダイヤフラムには歪みが生じる。そのため、ダイヤフラムの歪んでいる面に、リソグラフィーによって圧力検出部をパターニングする必要があり、リソグラフィーのピントずれが発生する。それゆえに、圧力検出部を高精細に形成することが困難という問題があった。 However, in the conventional pressure sensor manufacturing method, after bonding the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate, the first semiconductor substrate is thinned to a desired thickness to form a diaphragm. In this case, particularly when the pressure reference chamber is a vacuum, the diaphragm is distorted due to the difference in pressure between the pressure reference chamber and the outside air as the first semiconductor substrate becomes thinner. For this reason, it is necessary to pattern the pressure detection portion by lithography on the distorted surface of the diaphragm, and lithography shifts in focus. Therefore, there is a problem that it is difficult to form the pressure detection portion with high definition.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ダイヤフラムの歪みに起因するリソグラフィーのピントずれを回避して、圧力検出部を高精細に形成する圧力センサの製造方法を提供する。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a pressure sensor manufacturing method for forming a pressure detection unit with high definition by avoiding lithography focus deviation caused by diaphragm distortion. I will provide a.

この発明における圧力センサの製造方法は、第一の半導体基板の正面側に圧力検出部を形成した後、前記第一の半導体基板の前記圧力検出部が形成されていない背面側から薄肉化する工程と、第二の半導体基板上に絶縁層を形成した後、前記絶縁層の一部を除去して凹部を設ける工程と、薄肉化された前記第一の半導体基板と前記第二の半導体基板上の前記絶縁層とを接合する際に前記圧力検出部の位置が前記凹部の領域に適合するようにしてダイヤフラムを形成する工程とを備えるものである。 In the pressure sensor manufacturing method according to the present invention, after the pressure detector is formed on the front side of the first semiconductor substrate, the thickness of the first semiconductor substrate is reduced from the back side where the pressure detector is not formed. And after forming an insulating layer on the second semiconductor substrate, removing a part of the insulating layer to provide a recess, and on the thinned first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate Forming a diaphragm so that the position of the pressure detection unit matches the region of the recess when the insulating layer is bonded.

この発明によれば、第一の半導体基板に圧力検出部を形成した後に第一の半導体基板を薄肉化し、さらにその後に薄肉化された第一の半導体基板と第二の半導体基板の絶縁層との接合によってダイヤフラムを形成するので、ダイヤフラムの歪みに起因するリソグラフィーのピントずれを回避して、圧力検出部を高精細に形成する圧力センサの製造方法を提供できる。 According to the present invention, the first semiconductor substrate is thinned after forming the pressure detection portion on the first semiconductor substrate, and then the thinned first semiconductor substrate and the insulating layer of the second semiconductor substrate are Since the diaphragm is formed by bonding, the pressure sensor manufacturing method can be provided in which the focus detection of the lithography due to the distortion of the diaphragm is avoided and the pressure detection part is formed with high definition.

実施の形態１
図１は、実施の形態１を説明するための圧力センサの断面図である。この圧力センサは絶対圧センサであって、第一の半導体基板としての単結晶シリコン薄板１、絶縁層２および第二の半導体基板としての単結晶シリコン支持基板３からなる三層構成である。絶縁層２の一部を除去して設けられた凹部は、単結晶シリコン薄板１と単結晶シリコン支持基板３に挟まれて空洞領域を形成し、この空洞領域は圧力基準室４として機能する。単結晶シリコン薄板１のうち圧力基準室４に対応した領域が、圧力基準室４と外気との圧力差に応じて変形するダイヤフラムとして機能する。圧力検出部としての歪みゲージ５は、ダイヤフラムの変形量を抵抗変化に変換することができる。この抵抗変化から外気圧を検出することができる。 Embodiment 1
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pressure sensor for explaining the first embodiment. This pressure sensor is an absolute pressure sensor and has a three-layer structure including a single crystal silicon thin plate 1 as a first semiconductor substrate, an insulating layer 2 and a single crystal silicon support substrate 3 as a second semiconductor substrate. The recess provided by removing a part of the insulating layer 2 is sandwiched between the single crystal silicon thin plate 1 and the single crystal silicon support substrate 3 to form a cavity region, and this cavity region functions as the pressure reference chamber 4. A region corresponding to the pressure reference chamber 4 in the single crystal silicon thin plate 1 functions as a diaphragm that deforms according to the pressure difference between the pressure reference chamber 4 and the outside air. The strain gauge 5 as the pressure detection unit can convert the deformation amount of the diaphragm into a resistance change. The atmospheric pressure can be detected from this resistance change.

図２〜４は、この圧力センサの製造方法を説明するためのプロセス図である。
図２（ａ）では、薄肉化する前の第一の半導体基板としての単結晶シリコン基板１に半導体プロセスによって歪みゲージ５を形成する。ここでは、歪みゲージ５が形成される側を単結晶シリコン基板１の正面側とする。歪みゲージ５は、ＮｉＣｒ薄膜のような金属薄膜でも良いし、またイオン注入によって単結晶シリコン基板１と反対の導電性領域を設けることでも形成できる。例えば、Ｎ型基板にボロンを注入しＰ領域を形成することで、歪みゲージ５を形成できる。 2 to 4 are process diagrams for explaining the manufacturing method of the pressure sensor.
In FIG. 2A, a strain gauge 5 is formed on a single crystal silicon substrate 1 as a first semiconductor substrate before being thinned by a semiconductor process. Here, the side on which the strain gauge 5 is formed is the front side of the single crystal silicon substrate 1. The strain gauge 5 may be a metal thin film such as a NiCr thin film, or can be formed by providing a conductive region opposite to the single crystal silicon substrate 1 by ion implantation. For example, the strain gauge 5 can be formed by injecting boron into an N-type substrate to form a P region.

続く図２（ｂ）では、単結晶シリコン基板１の歪みゲージ５が形成されていない背面側から薄肉化して、単結晶シリコン薄板１を形成する。薄肉化手法としては、例えば機械化学研磨（ＣＭＰ）があげられる。この場合、研磨面の極最表面は加工歪みが入るために機械強度が低下する。そこで、ＣＭＰ後に加工歪み層を除去するために、ウェットエッチングを用いるのが望ましい。例えば、フッ酸と硝酸と水との混合液（容量比で、フッ酸：硝酸：水＝５：３：１２５）をスプレーすることで研磨面の加工歪み層を除去できる。このようにして、所望の厚さまで薄肉化された単結晶シリコン薄板１が得られる。単結晶シリコン薄板１の厚さは、圧力センサの仕様によって異なるが、ダイヤフラムの大きさが４００μｍ角の場合には厚さ１０μｍ程度が、１気圧レンジの圧力センサには適している。なお、ＣＭＰとウェットエッチングとを組合せることにより、単結晶シリコン薄板１の厚さ精度は±１μｍ以内を達成でき、圧力センサの感度の安定性向上をもたらす。 In FIG. 2B, the single crystal silicon thin plate 1 is formed by thinning from the back side where the strain gauge 5 of the single crystal silicon substrate 1 is not formed. An example of the thinning method is mechanical chemical polishing (CMP). In this case, since the processing surface is applied to the extreme outermost surface of the polished surface, the mechanical strength decreases. Therefore, it is desirable to use wet etching in order to remove the processing strain layer after CMP. For example, the processing strain layer on the polished surface can be removed by spraying a mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid, and water (by volume ratio, hydrofluoric acid: nitric acid: water = 5: 3: 125). In this manner, the single crystal silicon thin plate 1 thinned to a desired thickness is obtained. The thickness of the single crystal silicon thin plate 1 varies depending on the specifications of the pressure sensor, but when the diaphragm is 400 μm square, a thickness of about 10 μm is suitable for a pressure sensor in the 1 atm range. In addition, by combining CMP and wet etching, the thickness accuracy of the single crystal silicon thin plate 1 can be achieved within ± 1 μm, and the stability of the sensitivity of the pressure sensor is improved.

図３（ａ）では、単結晶シリコン支持基板３上に絶縁層２を形成する。絶縁層２としては、シリコンと近い熱膨張係数を有するホウ珪酸ガラスが適している。絶縁層２の形成方法としては、スパッタ法やスピンコートして焼結する方法が適している。スパッタ法によるホウ珪酸ガラスからなる絶縁膜２の成膜においては、高周波電源によるプラズマ励起によるスパッタ法が適しており、アルゴンと酸素の混合ガス雰囲気（ガス流量比で、アルゴン：酸素＝９：１）が良い。さらに成膜後に３００℃程度のアニール処理することで、平滑なガラス薄膜を得ることができる。 In FIG. 3A, the insulating layer 2 is formed on the single crystal silicon support substrate 3. As the insulating layer 2, borosilicate glass having a thermal expansion coefficient close to that of silicon is suitable. As a method of forming the insulating layer 2, a sputtering method or a method of sintering by spin coating is suitable. In the formation of the insulating film 2 made of borosilicate glass by the sputtering method, a sputtering method by plasma excitation by a high frequency power source is suitable, and a mixed gas atmosphere of argon and oxygen (gas flow ratio, argon: oxygen = 9: 1). ) Is good. Furthermore, a smooth glass thin film can be obtained by annealing at about 300 ° C. after film formation.

続く図３（ｂ）では、絶縁層２の一部をエッチングによって除去して凹部を設ける。エッチング手法としては、リソグラフィー技術を用いて感光性樹脂をエッチングマスクとしたフッ酸ウェットエッチングやＳＦ６ガスによるプラズマエッチングが適している。ここでは、絶縁層２だけでなく単結晶シリコン支持基板３の表層もエッチングしても問題ない。ただし、絶対圧センサであることから、単結晶シリコン支持基板３を貫通してはならない。 In FIG. 3B, a part of the insulating layer 2 is removed by etching to provide a recess. As an etching technique, hydrofluoric acid wet etching using a photosensitive resin as an etching mask and plasma etching using SF6 gas are suitable. Here, there is no problem if not only the insulating layer 2 but also the surface layer of the single crystal silicon supporting substrate 3 is etched. However, since it is an absolute pressure sensor, it must not penetrate the single crystal silicon support substrate 3.

次に図４（ａ）では、図２で得られた単結晶シリコン薄板１の背面側と、図３で得られた単結晶シリコン支持基板３上の絶縁層２とを、歪みゲージ５の位置が凹部の領域に適合するように真空中で接合する。これによって、ダイヤフラムが形成される。ここで、絶縁層２としてのホウ珪酸ガラスが酸化ナトリウムを４重量％程度含んでいると、接合手法として陽極接合方法が適用でき、シリコンとガラスの接合が容易になって真空封止の信頼性が高まる。陽極接合方法の一例として、絶縁層２に負電圧、単結晶シリコン薄板１に正電圧もしくは０Ｖとして、約４００℃の真空雰囲気中で３００Ｖの電圧を約２時間印加する。すると、凹部からなる空洞領域は真空状態で接合され、圧力基準室４が形成される。この圧力基準室４と外気との圧力差でダイヤフラムの単結晶シリコン薄板１の変形量が決まり、圧力基準室４は真空状態が保たれているので、本構成により絶対圧センサとして機能する。 Next, in FIG. 4A, the back side of the single crystal silicon thin plate 1 obtained in FIG. 2 and the insulating layer 2 on the single crystal silicon support substrate 3 obtained in FIG. Are bonded in a vacuum so as to fit in the region of the recess. As a result, a diaphragm is formed. Here, when the borosilicate glass as the insulating layer 2 contains about 4% by weight of sodium oxide, an anodic bonding method can be applied as a bonding method, which facilitates bonding between silicon and glass, and reliability of vacuum sealing. Will increase. As an example of the anodic bonding method, a negative voltage is applied to the insulating layer 2 and a positive voltage or 0 V is applied to the single crystal silicon thin plate 1, and a voltage of 300 V is applied in a vacuum atmosphere at about 400 ° C. for about 2 hours. As a result, the hollow region composed of the recesses is joined in a vacuum state, and the pressure reference chamber 4 is formed. The amount of deformation of the diaphragm single crystal silicon thin plate 1 is determined by the pressure difference between the pressure reference chamber 4 and the outside air, and the pressure reference chamber 4 is maintained in a vacuum state, so that this configuration functions as an absolute pressure sensor.

このような圧力センサの製造方法では、薄肉化する前の十分に厚い単結晶シリコン基板１に歪みゲージ５を形成するので、リソグラフィーによって歪みゲージ５をパターニングする際にピントずれが生じない。すなわち、ダイヤフラムの歪みに起因するリソグラフィーのピントずれを回避して、歪みゲージ５を高精細に形成できる。また、歪みゲージ５が外気に露出されているので、歪みゲージ５と外部回路との接続が容易である。 In such a pressure sensor manufacturing method, since the strain gauge 5 is formed on the sufficiently thick single crystal silicon substrate 1 before being thinned, no focus shift occurs when the strain gauge 5 is patterned by lithography. That is, the strain gauge 5 can be formed with high definition while avoiding the focus shift of lithography due to the distortion of the diaphragm. In addition, since the strain gauge 5 is exposed to the outside air, the strain gauge 5 and the external circuit can be easily connected.

さらに、外界との差圧でダイヤフラムが撓んでいない状態で研磨するので、ダイヤフラムの厚みを均一に制御することができ、性能ばらつきの小さい圧力センサの製造方法を提供できる。 Furthermore, since the polishing is performed in a state where the diaphragm is not bent due to the pressure difference from the outside, the thickness of the diaphragm can be uniformly controlled, and a method for manufacturing a pressure sensor with small performance variation can be provided.

なお、図４（ｂ）では、歪みゲージ５の表面に絶縁性保護膜６を形成する。これによって、耐環境性が向上する。例えば、歪みゲージ５に導電性を持った液体が付着することで電気的リークが発生することを防止する。 In FIG. 4B, an insulating protective film 6 is formed on the surface of the strain gauge 5. Thereby, the environmental resistance is improved. For example, it is possible to prevent electrical leakage from occurring due to adhesion of a conductive liquid to the strain gauge 5.

実施の形態２
図５は、実施の形態２を説明するための圧力センサの断面図である。この実施の形態は、実施の形態１における歪みゲージ５を圧力基準室４内に設けた変形例である。すなわち図５において、図２で得られた単結晶シリコン薄板１の正面側と、図３で得られた単結晶シリコン支持基板３上の絶縁層２とを真空中で接合し、ダイヤフラムを形成している。 Embodiment 2
FIG. 5 is a cross-sectional view of a pressure sensor for explaining the second embodiment. This embodiment is a modification in which the strain gauge 5 in the first embodiment is provided in the pressure reference chamber 4. That is, in FIG. 5, the front side of the single crystal silicon thin plate 1 obtained in FIG. 2 and the insulating layer 2 on the single crystal silicon support substrate 3 obtained in FIG. 3 are joined in a vacuum to form a diaphragm. ing.

このように、歪みゲージ５を圧力基準室４内に設けることによって、歪みゲージ５を絶縁性保護膜で被覆しなくても十分な耐環境性が得られる。絶縁性保護膜がない分、歪みゲージ５の圧力検出部としての良好な感度を維持できる。 Thus, by providing the strain gauge 5 in the pressure reference chamber 4, sufficient environmental resistance can be obtained without covering the strain gauge 5 with the insulating protective film. Since there is no insulating protective film, good sensitivity as a pressure detection part of the strain gauge 5 can be maintained.

ここで、歪みゲージ５の抵抗変化を外部回路に取り出すために、歪みゲージ５と外部回路の電気的接続の第一例として図６に示す構成を説明する。図６において、単結晶シリコン薄板１の正面側には、この単結晶シリコン薄板１と単結晶シリコン支持基板３上の絶縁層２との接合部の周辺に、電極パッド１１が形成されている。歪みゲージ５と電極パッド１１は、単結晶シリコン薄板１の正面側に形成された拡散抵抗からなる配線７を介して、電気的に接続されている。電極パッド１１および配線７は、半導体プロセスで形成される。 Here, in order to take out the resistance change of the strain gauge 5 to the external circuit, a configuration shown in FIG. 6 will be described as a first example of electrical connection between the strain gauge 5 and the external circuit. In FIG. 6, on the front side of the single crystal silicon thin plate 1, an electrode pad 11 is formed around the junction between the single crystal silicon thin plate 1 and the insulating layer 2 on the single crystal silicon support substrate 3. The strain gauge 5 and the electrode pad 11 are electrically connected through a wiring 7 made of a diffusion resistor formed on the front side of the single crystal silicon thin plate 1. The electrode pad 11 and the wiring 7 are formed by a semiconductor process.

ここで、配線７が歪みゲージ５に比べて十分に低抵抗となるように、レイアウトおよびシート抵抗を工夫する。配線７のシート抵抗を数十Ω/□にすれば、拡散抵抗部分で発生する歪みに対しての抵抗変化量を、歪みゲージ５で発生する抵抗変化量に対して十分に小さくできる。 Here, the layout and the sheet resistance are devised so that the wiring 7 has a sufficiently low resistance as compared with the strain gauge 5. If the sheet resistance of the wiring 7 is set to several tens of Ω / □, the resistance change amount with respect to the strain generated in the diffusion resistance portion can be sufficiently reduced with respect to the resistance change amount generated in the strain gauge 5.

また、この圧力センサを実装する実装基板１２にも電極パッド１３を形成している。半田１４を用いて電極パッド１１と電極パッド１３を接続すれば、フリップチップによるセンサ実装が容易となる。 An electrode pad 13 is also formed on the mounting substrate 12 on which the pressure sensor is mounted. If the electrode pad 11 and the electrode pad 13 are connected using the solder 14, the sensor mounting by the flip chip becomes easy.

さらに、歪みゲージ５の抵抗変化を外部回路に取り出すために、歪みゲージ５と外部回路の電気的接続の第二例として図７に示す構成を説明する。図７において、単結晶シリコン支持基板３上には、単結晶シリコン薄板１とこの単結晶シリコン支持基板３上の絶縁層２との接合部の周辺に、電極パッド１６が形成されている。歪みゲージ５と電極パッド１６は、単結晶シリコン薄板１の正面側に形成された拡散抵抗からなる配線７と導電性シート１５を介して、電気的に接続されている。なお、導電性シート１５は、単結晶シリコン薄板１と絶縁層２とを接合する際に、単結晶シリコン薄板１と単結晶シリコン支持基板３の間に挟み込まれる。 Furthermore, in order to take out the resistance change of the strain gauge 5 to the external circuit, a configuration shown in FIG. 7 will be described as a second example of electrical connection between the strain gauge 5 and the external circuit. In FIG. 7, on the single crystal silicon support substrate 3, an electrode pad 16 is formed around the junction between the single crystal silicon thin plate 1 and the insulating layer 2 on the single crystal silicon support substrate 3. The strain gauge 5 and the electrode pad 16 are electrically connected via a conductive sheet 15 and a wiring 7 made of a diffusion resistor formed on the front side of the single crystal silicon thin plate 1. The conductive sheet 15 is sandwiched between the single crystal silicon thin plate 1 and the single crystal silicon support substrate 3 when the single crystal silicon thin plate 1 and the insulating layer 2 are joined.

このような圧力センサは、単結晶シリコン支持基板３上の電極パッド１６から外部回路への接続が、ワイヤボンドによって行われる。そのため、容易に接続できる。 In such a pressure sensor, connection from the electrode pad 16 on the single crystal silicon support substrate 3 to an external circuit is performed by wire bonding. Therefore, it can be easily connected.

実施の形態３
図８は、実施の形態３を説明するための圧力センサの断面図である。この実施の形態は、実施の形態１における単結晶シリコン支持基板３に貫通穴を形成して差圧センサとした変形例である。すなわち図８において、単結晶シリコン支持基板３の絶縁層２の一部を除去して凹部に設けた後、単結晶シリコン支持基板３もエッチングすることで、この凹部の底面の全領域もしくは一部領域を通る貫通穴１７が形成されている。 Embodiment 3
FIG. 8 is a cross-sectional view of a pressure sensor for explaining the third embodiment. This embodiment is a modification in which a differential pressure sensor is formed by forming a through hole in the single crystal silicon support substrate 3 in the first embodiment. That is, in FIG. 8, after part of the insulating layer 2 of the single crystal silicon support substrate 3 is removed and provided in the recess, the single crystal silicon support substrate 3 is also etched, so that the entire region or part of the bottom surface of the recess is formed. A through hole 17 passing through the region is formed.

単結晶シリコン基板３のエッチング方法としては、高密度のプラズマエッチングがある。例えば、誘導性結合方式のプラズマ励起方法でＳＦ６ガスを主体とした反応性エッチングによって、貫通穴１７を形成できる。その他の手法としては、アルカリ溶液によるウェットエッチングがあげられる。 As an etching method of the single crystal silicon substrate 3, there is high-density plasma etching. For example, the through hole 17 can be formed by reactive etching mainly using SF 6 gas by an inductive coupling type plasma excitation method. Other methods include wet etching with an alkaline solution.

このようにして貫通穴１７を形成後、単結晶シリコン薄板１と単結晶シリコン支持基板３上の絶縁層２とを、例えば陽極接合方法によって接合する。この実施の形態によって製造された圧力センサは、単結晶シリコン薄板１の正面側と背面側の圧力差によってダイヤフラムの変形量が決まるので、差圧センサとして機能する。 After the through hole 17 is formed in this way, the single crystal silicon thin plate 1 and the insulating layer 2 on the single crystal silicon support substrate 3 are bonded by, for example, an anodic bonding method. The pressure sensor manufactured according to this embodiment functions as a differential pressure sensor because the deformation amount of the diaphragm is determined by the pressure difference between the front side and the back side of the single crystal silicon thin plate 1.

実施の形態１を説明するための圧力センサの断面図である。3 is a cross-sectional view of a pressure sensor for explaining the first embodiment. FIG. 実施の形態１における圧力センサの製造方法を説明するためのプロセス図である。FIG. 6 is a process diagram for illustrating the method for manufacturing the pressure sensor in the first embodiment. 実施の形態１における圧力センサの製造方法を説明するためのプロセス図である。FIG. 6 is a process diagram for illustrating the method for manufacturing the pressure sensor in the first embodiment. 実施の形態１における圧力センサの製造方法を説明するためのプロセス図である。FIG. 6 is a process diagram for illustrating the method for manufacturing the pressure sensor in the first embodiment. 実施の形態２を説明するための圧力センサの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a pressure sensor for explaining a second embodiment. 実施の形態２における歪みゲージと外部回路の電気的接続を説明するための第一例の構成図である。It is a block diagram of the 1st example for demonstrating the electrical connection of the strain gauge in Embodiment 2, and an external circuit. 実施の形態２における歪みゲージと外部回路の電気的接続を説明するための第二例の構成図である。It is a block diagram of the 2nd example for demonstrating the electrical connection of the strain gauge and external circuit in Embodiment 2. FIG. 実施の形態３を説明するための圧力センサの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a pressure sensor for explaining a third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１単結晶シリコン基板（薄板）、２絶縁層、３単結晶シリコン支持基板、４圧力基準室、５歪みゲージ、６絶縁性保護基板、７配線、１１電極パッド、１２実装基板、１３電極パッド、１４半田、１５導電性シート、１６電極パッド、１７貫通穴。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single crystal silicon substrate (thin board), 2 Insulating layer, 3 Single crystal silicon support substrate, 4 Pressure reference chamber, 5 Strain gauge, 6 Insulating protective substrate, 7 Wiring, 11 Electrode pad, 12 Mounting substrate, 13 Electrode pad, 14 Solder, 15 Conductive sheet, 16 Electrode pad, 17 Through hole.

Claims

第一の半導体基板の正面側に圧力検出部を形成した後、前記第一の半導体基板の前記圧力検出部が形成されていない背面側から薄肉化する工程と、
第二の半導体基板上に絶縁層を形成した後、前記絶縁層の一部を除去して凹部を設ける工程と、
薄肉化された前記第一の半導体基板と前記第二の半導体基板上の前記絶縁層とを接合する際に前記圧力検出部の位置が前記凹部の領域に適合するようにしてダイヤフラムを形成する工程とを備えることを特徴とする圧力センサの製造方法。 After forming the pressure detection part on the front side of the first semiconductor substrate, thinning from the back side where the pressure detection part of the first semiconductor substrate is not formed, and
Forming an insulating layer on the second semiconductor substrate and then removing a part of the insulating layer to provide a recess;
Forming a diaphragm so that the position of the pressure detection unit is adapted to the region of the recess when the thinned first semiconductor substrate and the insulating layer on the second semiconductor substrate are bonded together; A method for manufacturing a pressure sensor.

絶縁層として酸化ナトリウムを含むホウ珪酸ガラスを用い、第一の半導体基板と第二の半導体基板上の絶縁層との接合を陽極接合方法によって行うことを特徴とする請求項１記載の圧力センサの製造方法。 2. The pressure sensor according to claim 1, wherein borosilicate glass containing sodium oxide is used as the insulating layer, and the first semiconductor substrate and the insulating layer on the second semiconductor substrate are bonded by an anodic bonding method. Production method.

第一の半導体基板の背面側を、第二の半導体基板上の絶縁層に接合することを特徴とする請求項１記載の圧力センサの製造方法。 2. The method of manufacturing a pressure sensor according to claim 1, wherein the back side of the first semiconductor substrate is bonded to an insulating layer on the second semiconductor substrate.

圧力検出部の表面に絶縁性保護膜を形成する工程を備えることを特徴とする請求項３記載の圧力センサの製造方法。 The method of manufacturing a pressure sensor according to claim 3, further comprising a step of forming an insulating protective film on a surface of the pressure detection unit.

第一の半導体基板の正面側を、第二の半導体基板上の絶縁層に接合することを特徴とする請求項１記載の圧力センサの製造方法。 2. The method of manufacturing a pressure sensor according to claim 1, wherein the front side of the first semiconductor substrate is bonded to an insulating layer on the second semiconductor substrate.

第一の半導体基板の正面側で、かつ前記第一の半導体基板と第二の半導体基板上の絶縁層との接合部の周辺に、圧力検出部と電気的に接続する電極パッドを形成する工程を備えることを特徴とする請求項５記載の圧力センサの製造方法。 Forming an electrode pad electrically connected to the pressure detection unit on the front side of the first semiconductor substrate and around the junction between the first semiconductor substrate and the insulating layer on the second semiconductor substrate; The method of manufacturing a pressure sensor according to claim 5.

第二の半導体基板上で、かつ第一の半導体基板と前記第二の半導体基板上の絶縁層との接合部の周辺に、圧力検出部と電気的に接続する電極パッドを形成する工程を備えることを特徴とする請求項５記載の圧力センサの製造方法。 Forming an electrode pad electrically connected to the pressure detection unit on the second semiconductor substrate and around a junction between the first semiconductor substrate and the insulating layer on the second semiconductor substrate; The method of manufacturing a pressure sensor according to claim 5.

第二の半導体基板に、凹部の底面を通る貫通穴を形成する工程を備えることを特徴とする請求項１記載の圧力センサの製造方法。
2. The method of manufacturing a pressure sensor according to claim 1, further comprising a step of forming a through hole passing through the bottom surface of the recess in the second semiconductor substrate.