壓力傳感器及半導(dǎo)體裝置的制作方法

壓力傳感器及半導(dǎo)體裝置的制作方法

壓力傳感器及半導(dǎo)體裝置的制作方法專利名稱:壓力傳感器及半導(dǎo)體裝置的制作方法技術(shù)領(lǐng)域:壓力傳感器及半導(dǎo)體裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本有用新型涉及壓力傳感器及其制造方法。

技術(shù)背景[0002]利用微機(jī)電技術(shù)制作的壓力傳感器例如用于工業(yè)機(jī)械等所具備的壓力傳感器、壓力開(kāi)關(guān)等用途。

[0003]此種壓力傳感器例如具備將硅晶片局部減薄加工而形成的隔板作為受壓部,并檢測(cè)隔板受到來(lái)自外部的壓力而變形時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力和變位。

為了將隔板受到的壓力作為相對(duì)于基準(zhǔn)壓力的相對(duì)大小來(lái)進(jìn)行檢測(cè),此種壓力傳感器上設(shè)有用于產(chǎn)生基準(zhǔn)壓力的空洞。

[0004]例如已知有如下壓力傳感器利用蝕刻來(lái)局部減薄加工而形成隔板的硅基板與玻璃基板例如派熱克斯注冊(cè)商標(biāo)玻璃陽(yáng)極接合,由此設(shè)有由隔板及玻璃基板形成的空洞基準(zhǔn)壓室。

[0005]但是,在現(xiàn)有的壓力傳感器中,除了硅基板以外還需要玻璃基板,因此成本上升。

此外,硅基板及玻璃基板的至少兩片基板貼合而成的立體構(gòu)造的體積大,因此壓力傳感器整體的體積變大。

[0006]進(jìn)而,在形成空洞時(shí),在蝕刻硅基板而形成隔板之后,為了將該隔板上的凹空間密閉而形成空洞,需要將玻璃基板與硅基板精密地對(duì)位并陽(yáng)極接合。

因此,傳感器的制造工序變得簡(jiǎn)單。

[0007]參照附圖,由如下記載的實(shí)施方式的說(shuō)明來(lái)明確本有用新型的上述或其他的目的、特征及效果。

有用新型內(nèi)容[0008]本有用新型的目的在于供應(yīng)一種壓力傳感器,其通過(guò)將作為基準(zhǔn)壓室的空洞設(shè)置在基板的內(nèi)部,從而能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化且小型化的壓力傳感器。

[0009]此外,本有用新型的另一目的在于供應(yīng)一種壓力傳感器的制造方法,其將作為基準(zhǔn)壓室的空洞設(shè)置于基板的內(nèi)部,且能夠簡(jiǎn)潔地制造低成本且小型的壓力傳感器。

[0010]本有用新型的一方面涉及的壓力傳感器,具備基板,其在內(nèi)部形成有基準(zhǔn)壓室;閉塞體,其埋入形成于所述基板的貫穿孔,并密閉所述基準(zhǔn)壓室,所述貫穿孔將所述基板的表面與所述基準(zhǔn)壓室之間貫穿;應(yīng)變計(jì),其在所述基板的表面與所述基準(zhǔn)壓室之間設(shè)置于所述基板內(nèi),并依據(jù)所述基板的應(yīng)變變形而使電阻變化。

[0011]依據(jù)該結(jié)構(gòu),在基板內(nèi)形成密閉的基準(zhǔn)壓力室。

因而,不需要通過(guò)貼合兩片基板來(lái)形成基準(zhǔn)壓室,因此能夠降低成本。

[0012]此外,由形成在基板內(nèi)的應(yīng)變計(jì)來(lái)檢測(cè)基板的表面和基準(zhǔn)壓室之間的部分受壓部所受到的壓力。

因而,能夠使傳感器小型化。

[0013]優(yōu)選所述基板由硅構(gòu)成。

硅為低價(jià)的材料,因此能夠降低基板所需的成本。

[0014]此外,在基板由硅構(gòu)成的狀況下,優(yōu)選應(yīng)變計(jì)包括形成在所述基板的表層部的壓電電阻。

由此,不會(huì)使應(yīng)變計(jì)壓電電阻向基板的表面的外側(cè)伸出,能夠在基板內(nèi)部形成雜質(zhì)集中的集中電阻。

其結(jié)果,能夠使壓力傳感器的構(gòu)造簡(jiǎn)潔,實(shí)現(xiàn)更小型化。

此外,優(yōu)選所述基準(zhǔn)壓室內(nèi)為真空。

若基準(zhǔn)壓室內(nèi)為真空,則能夠防止外部環(huán)境的溫度變化導(dǎo)致基準(zhǔn)壓室內(nèi)的壓力變化。

其結(jié)果,能夠使傳感器的壓力檢測(cè)精度提高。

此外,優(yōu)選所述閉塞體由鋁構(gòu)成。

鋁不是特殊高價(jià)的材料,此外,能夠利用濺射法或法等簡(jiǎn)潔的方法來(lái)簡(jiǎn)潔地被覆基板。

因而,若閉塞體為鋁,則能夠抑制壓力傳感器的材料成本的上升,進(jìn)而,能夠使制造工序簡(jiǎn)化并提高制造效率。

此外,。

若貫穿孔的尺寸在該范圍內(nèi),則利用濺射法或法,能夠?qū)X簡(jiǎn)潔地埋入貫穿孔而形成閉塞體。

此外,在所述貫穿孔的側(cè)面與所述閉塞體之間也可設(shè)置愛(ài)護(hù)膜,也可使該愛(ài)護(hù)膜由氧化硅構(gòu)成。

此外,也可形成有多個(gè)所述貫穿孔。

在該狀況下,優(yōu)選多個(gè)所述貫穿孔形成為相互大小相同的俯視圓形即,貫穿孔為圓柱狀,且在俯視下以均等分布的方式來(lái)排列。

由此,能夠與貫穿孔的外形相對(duì)應(yīng)地將閉塞體形成為俯視圓形圓柱狀。

因此,當(dāng)貫穿孔在俯視下以均等分布的方式排列時(shí),閉塞體的重心也必定均等地分布,因此能夠抑制受壓部的重心的不均勻。

此外,在所述壓力傳感器中,也可使所述基準(zhǔn)壓室的面積比所述貫穿孔所占的區(qū)域的總面積更大。

此外,本有用新型的一方面涉及的壓力傳感器的制造方法包括通過(guò)選擇性地向由硅構(gòu)成的基板的表層部添加雜質(zhì)而形成壓電電阻的工序;在包括形成有所述壓電電阻的區(qū)域的規(guī)定區(qū)域中,形成從所述基板的表面深挖到厚度方向的中途部為止的多個(gè)凹部的工序;在所述多個(gè)凹部的各自的內(nèi)表面上形成由氧化硅構(gòu)成的愛(ài)護(hù)膜的工序;從所述多個(gè)凹部的各自的底面上選擇性地除去所述愛(ài)護(hù)膜的工序;利用各向異性蝕刻將所述多個(gè)凹部分別深挖之后,利用各向同性蝕刻將所述多個(gè)凹部的下方部相互連接而形成基準(zhǔn)壓室的工序;在所述多個(gè)凹部中,在所述基板的表面與所述基準(zhǔn)壓室之間埋入閉塞體,并密閉所述基準(zhǔn)壓室的工序。

依據(jù)該方法,為了在基板內(nèi)形成基準(zhǔn)壓室,利用各向異性蝕刻及各向同性蝕刻而使硅基板的內(nèi)部空洞化,且用于密閉該空洞的閉塞體被埋入將基板表面與空洞之間貫穿的貫穿孔凹部?jī)?nèi)。

即,在基準(zhǔn)壓室的形成時(shí),只需要對(duì)硅基板實(shí)施蝕刻或閉塞體的形成等加工即可。

因而,不需要另外預(yù)備用于與硅基板接合的玻璃基板并將該玻璃基板與硅基板接合。

而且,利用該方法制造的壓力傳感器中,在一片基板的內(nèi)部具有基準(zhǔn)壓室,因此,能夠防止使用其他的基板而導(dǎo)致成本上升,此外,基準(zhǔn)壓室及壓電電阻應(yīng)變計(jì)集成在一片基板上,因而小型。

因而,依據(jù)該方法,能夠簡(jiǎn)潔地制造低成本且小型的壓力傳感器。

優(yōu)選在真空中進(jìn)行所述閉塞體的埋入。

若在真空中進(jìn)行閉塞體的埋入,則能夠防止閉塞體形成時(shí)硅的氧化。

此外,優(yōu)選所述閉塞體是在利用濺射法使所述凹部的內(nèi)表面被覆鋁之后,通過(guò)進(jìn)行回流而形成的。

依據(jù)該方法,利用濺射后的回流,使由濺射法被覆在貫穿孔的內(nèi)面的鋁熱膨脹,從而可以利用鋁來(lái)閉塞凹部貫穿孔。

由此,能夠密閉基準(zhǔn)壓室。

如此,能夠利用濺射法及回流這樣簡(jiǎn)潔的方法來(lái)密閉基準(zhǔn)壓室,因此能夠使壓力傳感器的制造工序更簡(jiǎn)潔,并能夠提高制造效率。

此外,也可使所述閉塞體通過(guò)法在所述凹部的內(nèi)表面填充鋁而形成的。

依據(jù)該方法,利用由法形成的鋁的填充,能夠閉塞凹部貫穿孔。

由此,能夠密閉基準(zhǔn)壓室。

如此,能夠利用由法進(jìn)行的填充工序這一工序來(lái)密閉基準(zhǔn)壓室,因此能夠使壓力傳感器的制造工序更簡(jiǎn)潔,能夠提高制造效率。

此外,本有用新型的另一方面涉及的半導(dǎo)體裝置,具備半導(dǎo)體基板,其在內(nèi)部形成有空間;貫穿孔,其將所述半導(dǎo)體基板的表面與所述空間之間貫穿,所述空間比所述貫穿孔大。

此外,優(yōu)選上述的半導(dǎo)體裝置還包括閉塞體,所述閉塞體埋入所述貫穿孔,并將所述空間密閉。

此外,優(yōu)選上述的半導(dǎo)體裝置形成有多個(gè)所述貫穿孔,所述空間形成為使多個(gè)所述貫穿孔的下端相連。

此外,優(yōu)選上述的半導(dǎo)體裝置還包括應(yīng)變計(jì),該應(yīng)變計(jì)在所述半導(dǎo)體基板的表面與所述空間之間設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板內(nèi),依據(jù)所述半導(dǎo)體基板的應(yīng)變變形而使電阻變化。

此外,優(yōu)選所述應(yīng)變計(jì)包括形成在所述半導(dǎo)體基板的表層部的壓電電阻。

此外,優(yōu)選所述閉塞體由鋁構(gòu)成。

圖1是本有用新型的一實(shí)施方式涉及的壓力傳感器的概略俯視圖。

圖2是圖1所示的壓力傳感器的放大俯視圖。

圖3是圖2所示的壓力傳感器的主要部分剖視圖,且為圖2的剖切線-處的剖視圖。

圖4是利用金屬配線及壓電電阻構(gòu)成的橋式電路的電路圖。

圖5圖5是表示圖2及圖3所示的壓力傳感器的制造工序的示意剖視圖。

詳細(xì)實(shí)施方式以下,參照附圖對(duì)本有用新型的實(shí)施方式進(jìn)行具體的說(shuō)明。

圖1是本有用新型的一實(shí)施方式涉及的壓力傳感器的概略俯視圖。

圖2是圖1所示的壓力傳感器的放大俯視圖。

圖3是圖2所示的壓力傳感器的主要部分剖視圖,且為沿圖2的剖切線-的剖視圖。

圖4是利用金屬配線及壓電電阻構(gòu)成的橋式電路的電路圖。

如圖1所示,在制造過(guò)程中,在一片硅晶片2上縱橫規(guī)章地排列形成多個(gè)壓力傳感器1。

在該實(shí)施方式中,硅晶片2為型硅基板以下也稱為“硅基板2”。

每個(gè)壓力傳感器1包括型硅基板2。

硅基板2的表面21被由氧化硅2構(gòu)成的表面絕緣膜3掩蓋。

另一方面,硅基板2的背面22為露出面。

在硅基板2的內(nèi)部,與各壓力傳感器1對(duì)應(yīng)地逐一在與硅基板2的主面平行的方向上形成有平的扁平空間4空洞。

在該實(shí)施方式中,扁平空間4形成為俯視正方形立體為長(zhǎng)方體狀。

利用該扁平空間4,硅基板2的表面21側(cè)中、與扁平空間4相對(duì)的部分被薄膜化而比其余部分薄。

由此,硅基板2在相對(duì)于扁平空間4的表面21側(cè)具有能夠在與扁平空間4的相對(duì)方向厚度方向上變位的俯視正方形的隔板5。

該隔板5—體地支承于硅基板2的其余部分。

另外,在圖3中,為了說(shuō)明便利,將隔板5表示為比相對(duì)于硅基板2的扁平空間4的背面22