KR102580617B1

KR102580617B1 - 반도체 압력 센서 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102580617B1
Application number: KR1020217032653A
Authority: KR
Inventors: 에이지 요시카와
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2023-09-19
Also published as: WO2020217549A1; DE112019007254T5; KR20210139332A; US20220099512A1; CN113677968A

Abstract

제조 안정성이 높고, 고정밀의 반도체 압력 센서(100)를 제공한다.
기준 압력실(10)로 되는 오목부(3) 및 얼라인먼트 마크(4)가 형성된 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a)에, 산화막(8)을 거쳐 제 2 실리콘 기판(2)을 맞붙이고, 오목부(3) 및 얼라인먼트 마크(4)를 제 2 실리콘 기판(2)으로 덮은 상태로 접합시킨다. 적외선 센서에 의해 얼라인먼트 마크(4)를 검출하고, 그 얼라인먼트 마크(4)를 이용하여 위치 결정을 행하고, 오목부(3)의 위쪽에 위치하는 제 2 실리콘 기판(2)에 형성된 다이어프램(5)에 감압 소자부인 게이지 저항(6)을 형성한다.

Description

반도체 압력 센서 및 그 제조 방법

본원은, 반도체 압력 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 압력 센서로서, 기준 압력실로 되는 오목부가 마련된 제 1 기판의 주표면에, 압력 검출부가 마련된 제 2 기판이 맞붙여진 구성인 것이 있다. 종래의 반도체 압력 센서는, 예를 들면, 압력 검출부의 형성 시에 위치 결정에 이용되는 얼라인먼트 마크가, 제 1 기판의 주표면, 또한, 제 1 기판과 제 2 기판이 겹치는 방향으로부터 보아 제 2 기판의 외주단과 제 1 기판의 외주단 사이에, 제 2 기판에 의해 덮이지 않는 노출한 상태로 되도록 마련되어 있었다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

또, 다른 예에서는, 기준 압력실로 되는 오목부와 다이어프램 등의 압력 검출부가 하나의 기판에 마련되고, 그 기판 상의 절연막의 표면에는 얼라인먼트 마크가 노출한 상태로 되도록 마련된 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

[특허문헌 1] 특허 제 5639985호 공보 [특허문헌 2] 특허 제 4250788호 공보

종래의 기술에 있어서는, 기준 압력실로 되는 오목부와 얼라인먼트 마크로 되는 오목부가 제 1 기판의 주표면에 배치되는 구성인 경우에, 얼라인먼트 마크가 제 2 기판에 덮이지 않고 노출한 상태로 되어 있다. 얼라인먼트 마크는 기준 압력실의 오목부보다 얕게 패인 오목부이며, 얼라인먼트 마크의 오목부 내에 사진 제판 공정에 있어서 도포되는 레지스트 등의 이물이 남는 경우가 있고, 그 후의 공정에 있어서 이물에 기인하는 오염이 생기고, 제품의 제조 안정성이 저하하는 경우가 있었다.

또, 종래의 반도체 압력 센서는, 제 2 기판에 의해 덮이지 않은 제 1 기판의 외연부에 얼라인먼트 마크가 마련되는 구성이었기 때문에, 제 1 기판인 웨이퍼에 다수의 반도체 압력 센서가 만들어지는 경우, 웨이퍼 외연부는 얼라인먼트 마크 근방에 배치되기 때문에 위치 맞춤 정밀도가 양호한 것에 비해, 웨이퍼 변형의 영향을 받기 쉬운 웨이퍼 중앙부는 얼라인먼트 마크로부터 멀리 배치되기 때문에 위치 맞춤 정밀도가 나빠지는 경향이 있어, 제품 정밀도의 저하에 따라 신뢰성이 저하한다는 경우가 있었다.

본원은, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 얼라인먼트 마크에 잔류하는 이물에 의한 오염을 억제함과 함께, 위치 맞춤 정밀도를 향상시키는 것에 의해, 제조 안정성 및 신뢰성이 높은 반도체 압력 센서를 얻는 것, 및 그 제조 방법을 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.

본원에 따른 반도체 압력 센서는, 한 주면에 기준 압력실로 되는 오목부 및 얼라인먼트 마크가 형성된 제 1 실리콘 기판, 상기 제 1 실리콘 기판의 상기 한 주면에 산화막을 거쳐 접합되고, 상기 오목부 및 상기 얼라인먼트 마크를 덮는 제 2 실리콘 기판, 상기 오목부의 위쪽에 위치하는 상기 제 2 실리콘 기판에 형성된 다이어프램과, 상기 다이어프램에 형성된 감압 소자부를 포함하는 압력 검출부를 구비한 것이다.

또, 본원에 따른 반도체 압력 센서의 제조 방법은, 제 1 실리콘 기판의 한 주면에 기준 압력실로 되는 오목부 및 얼라인먼트 마크를 형성하는 공정, 상기 제 1 실리콘 기판의 상기 한 주면에 제 2 실리콘 기판을 접합하고, 상기 오목부 및 상기 얼라인먼트 마크를 상기 제 2 실리콘 기판에 의해 덮는 공정, 상기 제 2 실리콘 기판에 다이어프램을 형성하는 공정, 상기 얼라인먼트 마크를 적외선 카메라에 의해 검출하고, 상기 얼라인먼트 마크를 이용하여 위치 맞춤한 후에 상기 제 2 실리콘 기판에 감압 소자부를 형성하는 공정을 포함하는 것이다.

본원의 반도체 압력 센서에 의하면, 얼라인먼트 마크가 제 2 실리콘 기판에 덮여 노출되지 않기 때문에, 얼라인먼트 마크 내에 이물이 잔류했다고 해도 오염을 억제하는 것이 가능하다. 또, 얼라인먼트 마크는 제 2 실리콘 기판으로 덮이는 제 1 실리콘 기판의 임의의 위치에 배치하는 것이 가능하기 때문에, 웨이퍼의 외연부에 얼라인먼트 마크의 배치가 한정되는 경우보다 얼라인먼트 마크의 배치 허용 오차가 높고, 위치 맞춤 정밀도를 향상시킬 수 있어 제조 안정성 및 신뢰성이 높은 반도체 압력 센서를 얻는 것이 가능해진다.

또, 본원의 반도체 압력 센서의 제조 방법에 의하면, 얼라인먼트 마크가 제 2 실리콘 기판에 덮인 상태여도, 적외선 센서에 의해 검출하는 것이 가능하고, 그 얼라인먼트 마크를 이용하여 위치 결정할 수 있기 때문에, 제조 안정성 및 신뢰성이 높은 반도체 압력 센서를 얻는 것이 가능해진다.

도 1은 실시의 형태 1에 따른 반도체 압력 센서가 웨이퍼에 형성된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 하나의 반도체 압력 센서를 나타내는 주요부 확대 단면도이다.
도 3은 반도체 압력 센서의 제조 공정을 나타내는 도면이며, 얼라인먼트 마크 형성 시의 단면도이다.
도 4는 반도체 압력 센서의 제조 공정을 나타내는 도면이며, 기준 압력실로 되는 오목부 형성 시의 단면도이다.
도 5는 반도체 압력 센서의 제조 공정을 나타내는 도면이며, 산화막 형성 시의 단면도이다.
도 6은 반도체 압력 센서의 제조 공정을 나타내는 도면이며, 제 1 실리콘 기판과 제 2 실리콘 기판의 접합 시의 단면도이다.
도 7은 반도체 압력 센서의 제조 공정을 나타내는 도면이며, 다이어프램 형성 시의 단면도이다.
도 8은 실시의 형태 2에 따른 반도체 압력 센서를 나타내는 단면도이다.

(실시의 형태 1)

본원의 실시의 형태 1에 따른 반도체 압력 센서(100)에 대해, 도 1부터 도 7을 이용하여 설명한다. 도 1은 실시의 형태 1에 따른 반도체 압력 센서(100)가 다수 만들어진 한 장의 웨이퍼(101)의 단면도이며, 웨이퍼(101)로부터 개개의 반도체 압력 센서(100)를 잘라내는 다이싱을 행하기 전 단계의 상태를 나타내고 있다. 도 2는, 도 1의 웨이퍼(101)에 마련된 1칩분의 반도체 압력 센서(100)를 나타내는 주요부 확대 단면도이다. 또, 도 3부터 도 7은, 도 2의 반도체 압력 센서(100)를 제조하는 공정을 나타내는 공정도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 다이싱 전의 단계에서는 웨이퍼(101)에는 다수의 반도체 압력 센서(100)가, 웨이퍼(101)의 평면에 포함되어 있고, 1개분의 반도체 압력 센서(100)를 구성하는 제 1 실리콘 기판(1)이 한 평면에 행렬 배치되어 전체적으로 한 장의 웨이퍼(101)의 형상을 이루고 있다.

도 1의 웨이퍼(101)의 단면 구조에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(101)의 외연부에 위치하는 테라스부(12)에는, 압력 검출부(20)(후술하는 도 2에 나타낸다)의 형성 시에 이용하는 얼라인먼트 마크(4)는 배치되지 않고, 얼라인먼트 마크(4)는 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a) 중 제 2 실리콘 기판(2)과 맞붙여지는 영역에 마련되어 있다.

또, 예외적으로 웨이퍼(101)의 외연부에 얼라인먼트 마크(4)를 마련하는 경우는, 그 개수를 최소한으로 하는 것으로, 오목부 형상인 얼라인먼트 마크(4) 내에의 이물 잔류를 억제한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 하나의 반도체 압력 센서(100)는, 기준 압력실(10)을 구성하는 오목부(3) 및 얼라인먼트 마크(4)가 마련된 제 1 실리콘 기판(1)과, 다이어프램(5) 및 게이지 저항(6)이 마련된 제 2 실리콘 기판(2)이 산화막(8)을 거쳐 접합된 구성으로 되고 있다. 압력 검출부(20)는, 기준 압력실(10), 다이어프램(5), 게이지 저항(6) 등의 감압 소자부에 의해 구성된다.

여기서, 오목부(3)는 그 개구부의 단부 형상으로 다이어프램(5)의 외형을 규정함과 함께, 기준 압력실(10)의 용적도 규정한다. 오목부(3)의 깊이는 전형적으로는 50~300μm 정도의 범위로 되도록 마련되고, 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a)으로부터 파내려가는 오목부(3)의 깊이가 깊을수록 기준 압력실(10)의 용적을 크게 확보할 수 있고, 기준 압력실(10)에 느린 누설 등이 있었던 경우에도 압력 변동을 작게 할 수 있고, 특성 변동을 작게 할 수 있다고 하는 이점이 있지만, 한편으로 가공 시간이 길어져 스루풋이 저하하기 때문에, 전형적인 범위 중에서 적정한 값이 선정되어 오목부(3)의 가공이 행해진다. 이 오목부(3)는 보슈법에 근거하는 DRIE(Deep Reactive Ion Etching)에 의해 형성할 수 있다. 보슈법에 근거하는 DRIE 가공에 의하면, 제 1 실리콘 기판(1)을 한 주면(1a)에 대해서 수직으로 고속 에칭하는 것이 가능해져, 반도체 압력 센서(100)의 칩 사이즈를 크게 하는 일 없이 필요한 기준 압력실(10)의 용적을 확보하는 것이 가능해진다.

상술한 바와 같이, 다이어프램(5)의 형상은 오목부(3)의 개구부의 단부 형상 및 그 사이즈에 의해 규정되기 때문에, 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a)에 마련하는 오목부(3)의 형상 및 사이즈는, 다이어프램(5)의 두께를 고려하여, 반도체 압력 센서(100)로서 소기의 감압 특성, 파괴 내압 등을 얻을 수 있도록 결정된다.

예를 들면, 측정 압력이 4 기압 정도까지이면, 다이어프램(5)의 두께는 10~30μm, 다이어프램(5)의 평면 형상은 한 변이 200~500μm 정도의 정방형으로 설정할 수 있다.

기준 압력실(10)은 압력 측정의 기준이 되는 압력을 유지하기 위한 구성부이기 때문에, 일반적인 용도인 절대압 센서로서는, 기준 압력실(10) 내를 가능한 한 고진공으로 하는 것이 바람직하다. 고진공인 기준 압력실(10)을 얻기 위해, 예를 들면, 제 1 실리콘 기판(1)과 제 2 실리콘 기판(2)을 고진공 챔버 내에서 접합하고, 기준 압력실(10)의 내부를 고진공으로 하는 것이 가능하다.

또, 도 1 및 도 2에서는 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a)측에 산화막(8)을 마련하고, 이 산화막(8)을 거쳐 제 1 실리콘 기판(1)과 제 2 실리콘 기판(2)을 접합한 예를 나타냈지만, 반드시 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a)에 산화막(8)을 마련할 필요는 없고, 제 2 실리콘 기판(2)의 접합면측에 산화막(8)을 마련한 다음 기판끼리 맞붙여도 좋다. 또는, 제 1 실리콘 기판(1)과 제 2 실리콘 기판(2)의 쌍방에 산화막(8)을 마련한 후에 맞붙여 접합시켜도 좋다.

또, 얼라인먼트 마크(4)는, 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a)에는, 제 2 실리콘 기판(2)으로 덮인 영역 중, 오목부(3)로부터 이간한 영역, 즉, 오목부(3)가 마련되지 않고 오목부(3)에 접하지 않는 표면 영역에 형성되어 있다. 이 얼라인먼트 마크(4)는, 도 2에서는 간략화한 기재로 되어 있고, 구체적인 형상을 나타내지 않지만, 실제로는, 게이지 저항(6) 등을 형성하는 사진 제판시에 이용되는 스테퍼로 인식하는데 적당하게 되는 형상, 사이즈, 개수가 마련된다. 예를 들면, 1개소의 얼라인먼트 마크(4)는, 1개당 구형 패턴의 한 변이 1~5μm, 깊이가 1~2μm 정도의 크기인 것이 다수개 모아져 이루어지는 미소 구형 패턴의 집합체가 이용된다.

반도체 압력 센서(100)에서는 압력이 인가되었을 때에 다이어프램(5)이 휘고, 그 왜곡을 게이지 저항(6)이 검출하는 구성이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 게이지 저항(6)은 다이어프램(5)의 거의 바깥 둘레에 따른 부분에 형성된다. 본원의 특징으로서 웨이퍼(101)의 면 내에, 웨이퍼 외연부 뿐만이 아니라 웨이퍼 중앙부에도 얼라인먼트 마크(4)가 다수 배치되고 있고, 이 중, 가공 대상에 가까운 것을 이용하여 위치 맞춤할 수 있기 때문에, 웨이퍼 지름 및 휨에 영향을 받지 않고, 게이지 저항(6)을 다이어프램(5)의 소정의 위치에 고정밀도로 형성할 수 있다.

또, 얼라인먼트 마크(4)는 제 2 실리콘 기판(2)에 완전히 덮여 있고, 외부에는 노출하고 있지 않기 때문에, 얼라인먼트 마크(4)를 구성하는 오목부 내에 레지스트 등의 이물이 잔류하고 있었다고 해도, 이물이 외부로 튀어나오는 일은 없고, 먼지 생성을 미연에 방지할 수 있다.

다음에, 본원의 반도체 압력 센서(100)의 제조 방법에 대해 도 3부터 도 7의 공정도를 이용하여 설명한다. 반도체 압력 센서의 제조 공정순으로, 도 3은 얼라인먼트 마크(4) 형성 시의 단면도를 나타내고, 도 4는 기준 압력실(10)로 되는 오목부(3) 형성 시의 단면도를 나타내고, 도 5는 산화막(8) 형성 시의 단면도를 나타내고, 도 6은 제 1 실리콘 기판(1)과 제 2 실리콘 기판(2)의 접합시의 단면도를 나타내고, 도 7은 다이어프램(5) 형성 시의 단면도를 나타내고 있다.

도 3과 같이, 웨이퍼 상태인 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a)에, 후의 공정에서 형성하는 오목부(3), 게이지 저항(6) 등의 감압 소자부를 형성할 때의 위치 맞춤에 필요한 얼라인먼트 마크(4)를 형성한다. 이 얼라인먼트 마크(4)는, 사진 제판 공정에 있어서 스테퍼를 사용할 수 있도록 스테퍼로 정해진 검출 가능한 형상으로 되도록 마련된다. 얼라인먼트 마크(4)의 형성 방법으로서는, 예를 들면, 플라스마 에칭 장치 등을 이용하여, 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a)을 에칭하는 것으로 형성하는 것이 가능하다. 여기서, 얼라인먼트 마크(4)는 스테퍼에서 시인할 수 있으면 좋기 때문에, 필요 이상으로 깊게 에칭할 필요는 없고, 얼라인먼트 마크(4)를 구성하는 오목부의 깊이는 1~2μm 정도이면 충분하다.

다음에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 마크(4)를 기준으로 위치맞춤을 행하고, 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a) 상에 오목부(3)를 형성한다. 이 오목부(3)는, 후의 공정에서 내부가 진공으로 유지되는 압력 센서의 기준 압력실(10)로 되고, 한 주면(1a)으로부터 파내려가는 깊이는 예를 들면 50~300μm의 범위 내에서 임의로 설정하는 것이 가능하다. 오목부(3)의 파내려간 깊이가 작을수록 가공 부하가 작아지지만, 기준 압력실(10)의 용적이 작아지기 때문에, 미소한 누설에 의한 압력 변동, 즉, 출력 변동이 증대한다는 트레이드 오프의 관계를 고려하여, 오목부(3)의 깊이가 선정된다. 이 오목부(3)는, 깊이가 50μm 이상으로 비교적 파내려가는 치수가 커지기 때문에, 가공시에는 보슈법에 의한 DRIE 장치를 이용하는 것이 일반적이다. 그러나, 얼라인먼트 마크(4)의 형성과 마찬가지로 플라스마 에칭 장치를 이용한 가공도 가능하다. 또, 플라스마 에칭 장치·DRIE 장치와 같은 드라이 에칭 장치가 아니라, TMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide) 등의 알칼리 에칭액을 이용한 습식 에칭을 적용하는 것도 가능하다.

이와 같이, 오목부(3)를 형성한 후, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제 1 실리콘 기판(1)을 열산화하고, 웨이퍼(101)의 표리면 전체에 산화막(8)을 형성한다. 산화막(8)의 두께는 0.2~1μm 정도가 매우 적합하다. 또, 설명을 간략화하기 위해, 기능상 관계가 없는 제 1 실리콘 기판(1)의 이면(1b)측의 산화막에 대해서는 도시하고 있지 않다.

다음에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 실리콘 기판(1)의 오목부(3)가 형성된 한 주면(1a)측에, 미리 준비해 둔 제 2 실리콘 기판(2)을 중첩시키고, 진공 배기하고, 또한, 약 1100℃의 환경하에 두어 열산화하는 것에 의해 제 1 실리콘 기판(1)과 제 2 실리콘 기판(2)을 접합시킨다. 이 진공 분위기 내에 있어서의 제 1 실리콘 기판(1)과 제 2 실리콘 기판(2)을 맞붙이는 것에 의해, 기준 압력실(10)은 완전하게 기밀 봉지된다.

다음에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 2 실리콘 기판(2)의 노출한 표면을 그라인더 등으로 연삭하여 얇게 한다. 또한 제 2 실리콘 기판(2)의 표면을 경면 상태로 마무리하기 위해, CMP(Chemical Mechanical Polish) 등에 의한 연마를 행한다. 이것에 의해, 다이어프램(5)이 완성된다.

다음에, 스테퍼를 이용하여 얼라인먼트 마크(4)에 대해서 위치 맞춤을 하는 것에 의해, 다이어프램(5)의 소정의 위치에 게이지 저항(6) 등의 압력 검출부(20)를 구성하는 감압 소자부를 형성함으로써 도 2에 나타내는 반도체 압력 센서(100)를 얻을 수 있다. 이 감압 소자부의 형성 시, 얼라인먼트 마크(4)는 제 2 실리콘 기판(2)에 의해 완전하게 덮인 상태로 되어 있기 때문에, 표리 어느 것에도 표출하고 있지 않다. 그래서, 본원에서는 적외선 카메라를 이용하여 얼라인먼트 마크(4)의 검출을 행한다. 적외선은 실리콘 기판을 투과하기 때문에, 제 2 실리콘 기판(2)에 덮인 상태여도, 제 2 실리콘 기판(2)측으로부터 얼라인먼트 마크(4)를 인식하는 것이 가능하다. 게이지 저항(6)의 형성 시에는, 적외선 센서에 의해 검출한 가공 대상 영역에 가까운 얼라인먼트 마크(4)를 위치 맞춤을 위해 이용함으로써, 정밀도 좋게 가공을 행하는 것이 가능해진다.

그 후, 제 2 실리콘 기판(2)의 표면에 보호막(7)을 형성하고, 게이지 저항(6) 등의 압력 검출부(20)를 보호하는 것에 의해, 도 2에 나타낸 반도체 압력 센서(100)를 얻을 수 있다. 여기서, 보호막(7)으로서는, 두께 1μm 정도의 내습성이 있는 질화막을 이용할 수 있다.

또, 도 1 및 도 2의 반도체 압력 센서(100)는 웨이퍼(101)에 만들어진 다이싱 전 상태이기 때문에, 그 후, 개개의 반도체 압력 센서(100)의 치수로 되도록 다이싱라인부(9)(후술하는 도 8에 나타낸다)에 따라 절단하는 것에 의해, 개별 칩으로 가공할 수 있다.

여기서, 제품의 제조 과정에 있어서 위치 맞춤에 이용된 얼라인먼트 마크(4)가 다이싱 후에 있어서도 제품 중에 존재하는 경우에 대해 설명한다. 얼라인먼트 마크(4)는 제 1 실리콘 기판(1)과 제 2 실리콘 기판(2) 사이에, 외부에 노출되지 않고 제품 중에 봉지되어 잔존한 상태로 되지만, 얼라인먼트 마크(4)와 오목부(3)가 이간하고 있어, 누설 경로가 생기지 않으면, 압력 검출 성능에는 아무런 영향을 미치는 일은 없다.

종래의 반도체 압력 센서에 있어서는, 기준 위치의 기능을 완수하는 얼라인먼트 마크를 웨이퍼 외주연의 테라스부에만 마련했기 때문에, 웨이퍼 지름의 대형화에 수반해 다이어프램에 대한 게이지 저항의 위치 정밀도가 보다 낮아지고, 제품 자체의 압력 검출 정밀도가 저하하고 있었다. 그러나, 본원의 반도체 압력 센서(100)의 구성을 채용하는 것으로, 얼라인먼트 마크(4)의 배치 가능 영역을 웨이퍼(101)의 거의 전역으로 넓히는 것이 가능해졌다. 즉, 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a)의 제 2 실리콘 기판(2)이 맞붙여진 영역 중, 오목부(3)로부터 이간한 영역에 얼라인먼트 마크(4)를 형성하는 구성으로 한 것으로, 얼라인먼트 마크(4)의 형성 허용 오차를 큰폭으로 향상시킬 수 있었다. 그 결과, 얼라인먼트 마크(4)를 위치 맞춤 대상이 되는 압력 검출부(20)의 근방에 마련하는 것이 가능해졌기 때문에, 웨이퍼(101)의 중앙부에 있어도 오목부(3)를 얼라인먼트 마크(4)에 대해서 정확하게 위치 결정하여 정밀도 좋게 형성한 후에, 또한 게이지 저항(6)을 다이어프램(5)에 대해서 적정한 위치에 형성할 수 있고, 완성한 제품의 정밀도 및 기본 기능인 압력 측정의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해졌다.

또, 웨이퍼(101)의 테라스부(12)는, 그 위치 및 구조로부터, 원래 사진 제판 공정에서 이용하는 레지스트가 두껍게 도포되기 쉬운 부위로 되어 있다. 그 때문에, 테라스부(12)에 마련된 얼라인먼트 마크(4)의 내부에는 레지스트가 잔류하기 쉽고, 후속 공정을 담당하는 제조 장치의 오염의 원인이 되고 있었다. 그러나, 본원에 있어서는, 얼라인먼트 마크(4)는 웨이퍼(101)의 내부 측에 마련하는 것이 가능하기 때문에, 웨이퍼(101)의 외연부에 배치하는 얼라인먼트 마크(4)의 개수를 저감하는 것 또는 0개로 할 수 있고, 얼라인먼트 마크(4)의 오목부 내에 잔류하는 이물에 의한 오염을 억제하는 것이 가능하고, 제조 안정성을 향상시키는 것이 가능해졌다.

이와 같이, 본원에서는 얼라인먼트 마크(4)의 배치를 재검토하고, 얼라인먼트 마크(4)를 주로 웨이퍼(101)의 내부 측에 마련되도록, 제 2 실리콘 기판(2)에 의해 피복된 제 1 실리콘 기판(1)의 오목부(3) 이외의 영역에 배치할 수 있는 구성으로 하고, 얼라인먼트 마크(4)의 형성 허용 오차를 향상시키고 있다. 그 때문에, 웨이퍼(101) 상의 모든 반도체 압력 센서(100)에 대해서 적정한 위치에 얼라인먼트 마크(4)를 형성할 수 있어, 고정밀도의 위치 결정이 가능하고, 반도체 압력 센서(100) 자체의 완성시의 정밀도를 향상시킬 수가 있고, 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.

(실시의 형태 2)

다음에, 본원의 실시의 형태 2에 따른 반도체 압력 센서(100)에 대해 도 8을 이용하여 설명한다.

상술한 실시의 형태 1에 있어서 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(4)는, 제 1 실리콘 기판(1)의 한 주면(1a)의 제 2 실리콘 기판(2)과 접합되는 영역에 형성되기 때문에, 제 2 실리콘 기판(2)에 의해 완전히 덮여 있다. 그러나, 얼라인먼트 마크(4)를 구성하는 얕은 오목부는 미소한 공극으로서 기판간의 접합 계면에 잔류하는 상태로 된다. 얼라인먼트 마크(4)는, 실제로는 다수의 미소 패턴의 집합체이기 때문에, 미소 패턴끼리 서로 연통한다고 하는 리스크가 있고, 얼라인먼트 마크(4)의 배치에 따라서는 기준 압력실(10)과 외부 사이에 누설 경로를 발생시킨다는 리스크도 있었다.

그래서, 이 실시의 형태 2에 있어서는, 얼라인먼트 마크(4)를 제 1 실리콘 기판(1)(웨이퍼(101))의 다이싱라인부(9)에 선택적으로 배치하고, 웨이퍼(101)로부터 칩을 잘라내는 다이싱에 의해 얼라인먼트 마크(4)를 절제하는 것에 대하여 설명한다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 얼라인먼트 마크(4)는, 한 장의 웨이퍼(101) 내에 행렬 배치된 압력 검출부(20)의 사이의, 서로 이웃하는 2개의 압력 검출부(20)의 중간에 위치하는 다이싱라인부에 마련되고, 반도체 압력 센서(100)를 웨이퍼(101) 상에 완성시킨 단계에서, 얼라인먼트 마크(4)는 다이싱라인부(9)에 남아 있다. 다이싱라인부(9)를 다이싱에 의해 절제하여 칩을 개별화한 경우, 얼라인먼트 마크(4)는 완성한 칩 상으로부터 없애는 것이 가능해진다. 또는, 얼라인먼트 마크(4)의 전부를 제거할 수 없는 경우에도, 다이싱라인부(9)의 절제에 의해 얼라인먼트 마크(4)의 개수를 큰폭으로 감소시키는 것이 가능해진다.

얼라인먼트 마크(4)를 다이싱라인부(9)에 배치한 것에 의해, 칩화된 제품에 있어서는, 제 1 실리콘 기판(1)과 제 2 실리콘 기판(2)의 접합 계면으로부터 요철을 없앨 수 있기 때문에, 접합 강도가 향상하고, 나아가서는 제품 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 칩 내에 있어서 얼라인먼트 마크(4)가 삭제되어 있기 때문에, 누설 경로가 형성될 리스크가 격감하고, 기밀 신뢰성 향상의 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이, 실시의 형태 2의 반도체 압력 센서(100)에 의하면, 얼라인먼트 마크(4)가 제품 내에 잔류하는 것에 기인하는 리스크를 큰폭으로 저감하는 것이 가능해진다.

본원은, 여러가지 예시적인 실시의 형태 및 실시예가 기재되어 있지만, 1개, 또는 복수의 실시의 형태에 기재된 여러가지 특징, 모양, 및 기능은 특정의 실시의 형태의 적용에 한정되는 것이 아니라, 단독으로, 또는 여러가지 조합으로 실시의 형태에 적용 가능하다.

따라서, 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 본원 명세서에 개시되는 기술의 범위 내에 있어서 상정된다. 예를 들면, 적어도 1개의 구성 요소를 변형하는 경우, 추가하는 경우 또는 생략하는 경우, 또, 적어도 1개의 구성 요소를 추출하고, 다른 실시의 형태의 구성 요소와 조합하는 경우가 포함되는 것으로 한다.

1 :　제 1 실리콘 기판 1a : 한 주면
1b : 이면 2 : 제 2 실리콘 기판
3 : 오목부 4 : 얼라인먼트 마크
5 : 다이어프램 6 : 게이지 저항
7 : 보호막 8 : 산화막
9 : 다이싱라인부 10 : 기준 압력실
12 : 테라스부 20 : 압력 검출부
100 : 반도체 압력 센서 101 : 웨이퍼

Claims

한 주면에 기준 압력실로 되는 오목부 및 얼라인먼트 마크가 형성된 제 1 실리콘 기판,
상기 제 1 실리콘 기판의 상기 한 주면에 산화막을 거쳐 접합되고, 상기 오목부 및 상기 얼라인먼트 마크를 덮는 제 2 실리콘 기판,
상기 오목부의 위쪽에 위치하는 상기 제 2 실리콘 기판에 형성된 다이어프램과, 상기 다이어프램에 형성된 감압 소자부를 포함하는 압력 검출부를 구비한
반도체 압력 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 얼라인먼트 마크는, 상기 제 1 실리콘 기판의 상기 한 주면의 상기 제 2 실리콘 기판으로 덮인 영역 중, 상기 오목부로부터 이간한 영역에 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서.
제 1 실리콘 기판의 한 주면에 기준 압력실로 되는 오목부 및 얼라인먼트 마크를 형성하는 공정,
상기 제 1 실리콘 기판의 상기 한 주면에 제 2 실리콘 기판을 접합하고, 상기 오목부 및 상기 얼라인먼트 마크를 상기 제 2 실리콘 기판에 의해 덮는 공정,
상기 제 2 실리콘 기판에 다이어프램을 형성하는 공정,
상기 얼라인먼트 마크를 적외선 카메라에 의해 검출하고, 상기 얼라인먼트 마크를 이용하여 위치 맞춤한 후에 상기 제 2 실리콘 기판에 감압 소자부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
반도체 압력 센서의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 다이어프램과 상기 감압 소자부를 포함하는 압력 검출부는, 상기 제 1 실리콘 기판을 구성하는 한 장의 웨이퍼 내에 행렬 배치되고, 상기 얼라인먼트 마크는 서로 이웃하는 상기 압력 검출부의 사이에 위치하는 다이싱라인부에 배치되고,
상기 웨이퍼를 상기 다이싱라인부를 따라 절단하고, 상기 웨이퍼로부터 개개의 상기 압력 검출부를 잘라내는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
반도체 압력 센서의 제조 방법.