圧力センサおよびその製造方法
【課題】ダイヤフラムの厚さのばらつきを抑制することのできる圧力センサおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】異方性エッチングによって第１凹部１３が形成された一面１１を有する第１基板１０と、第１凹部１３が密閉空間となるように第１基板１０の一面１１に接合された一面２１を有する第２基板２０と、を備え、第１凹部１３を測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面を有するものとする。そして、第１基板１０に、側面の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗４０を設ける。
【解決手段】異方性エッチングによって第１凹部１３が形成された一面１１を有する第１基板１０と、第１凹部１３が密閉空間となるように第１基板１０の一面１１に接合された一面２１を有する第２基板２０と、を備え、第１凹部１３を測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面を有するものとする。そして、第１基板１０に、側面の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗４０を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムの変形に基づいて圧力を測定する圧力センサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板の裏面に凹部を形成することにより、凹部の底面と半導体基板の表面との間の部分で構成されるダイヤフラムと、ダイヤフラムにブリッジ回路を構成するように形成したゲージ抵抗とを備えた圧力センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような圧力センサは、半導体基板の裏面に接合されるガラス基板等を有しており、凹部とガラス基板との間に構成される圧力基準室を備えている。そして、測定媒体の圧力がダイヤフラムに印加されると、ダイヤフラムは印加された圧力と圧力基準室との差圧に応じて半導体基板の厚さ方向に変形する。これにより、ダイヤフラムに形成されたゲージ抵抗が変形し、ピエゾ抵抗効果によりブリッジ回路の出力電圧が変化して印加された圧力に応じたセンサ信号が出力される。
【０００４】
上記圧力センサは、通常ウェハ状態で製造され、最後にチップ単位に分割することにより製造される。すなわち、ウェハを用意し、各チップ形成領域に異方性エッチングを行うことにより凹部を形成して、凹部の底面とウェハの表面との間の部分で構成されるダイヤフラムを形成する。続いて、各ダイヤフラムにゲージ抵抗を形成した後、ウェハをチップ単位に分割することにより製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−３９５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記圧力センサは、凹部がウェハの裏面を異方性エッチングすることにより形成されるため、各チップ形成領域に形成される凹部の深さがばらつくことがあり、ダイヤフラムの厚さにばらつきがでてしまうという問題がある。異方性エッチングは平面方向の精度に対して深さ方向の加工精度が低いためである。また、ウェハ自体の厚さのばらつきによってもダイヤフラムの厚さがばらつくことになる。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、ダイヤフラムの厚さのばらつきを抑制することのできる圧力センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、異方性エッチングによって第１凹部（１３）が形成された一面（１１）を有する第１基板（１０）と、第１凹部（１３）が密閉空間となるように第１基板（１０）の一面（１１）に接合された一面（２１）を有する第２基板（２０）と、を備え、第１凹部（１３）は、測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面を有しており、第１基板（１０）には、側面の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
このような圧力センサでは、第１凹部（１３）は、測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面を有している。すなわち、当該側面を含んでダイヤフラム（３０）が構成される。このため、ダイヤフラム（３０）の厚さにはウェハの厚さや異方性エッチングの深さ方向の加工精度が影響せず、深さ方向より高精度な平面方向の加工精度のみが影響する。したがって、従来の圧力センサのように、異方性エッチングにより形成された凹部の底面と基板の表面との間の部分にてダイヤフラムを形成する場合と比較して、ダイヤフラム（３０）の厚さがばらつくことを抑制することができる。
【００１０】
例えば、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の発明において、側面と当該側面の裏面とを互いに平行とすることができ、側面と裏面との間の部分を含んでダイヤフラム（３０）を構成することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の発明において、側面の裏面が測定媒体に晒されるものとすることができる。
【００１２】
そして、請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発明において、側面の裏面を第１基板（１０）の端面とすることができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明のように、請求項２または３に記載の発明において、第１凹部（１３）に加えて、第１基板（１０）における一面（１１）に、測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面の裏面を構成する第２凹部（１５）を異方性エッチングにより形成してダイヤフラム（３０）を構成し、第１基板（１０）における一面（１１）と反対側の他面（１２）に、第２凹部（１５）と外部とを連通する貫通孔（１６）を形成することができる。
【００１４】
このような圧力センサでは、測定媒体は貫通孔（１６）を介して第２凹部（１５）に導入され、第２凹部（１５）に導入された測定媒体の圧力に基づいてダイヤフラム（３０）が変形する。このため、第２凹部（１５）および貫通孔（１６）が形成されていない圧力センサと比較して、測定媒体の圧力がそのままダイヤフラム（３０）に印加されることを抑制することができ、測定媒体に含まれる異物等が直接ダイヤフラム（３０）に衝突してダイヤフラム（３０）が破壊されることを抑制することができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明のように、請求項２ないし５に記載の発明において、第１基板（１０）に、測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面を有する第１凹部（１３）を複数形成すると共に、複数の第１凹部（１３）の側面のそれぞれの変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）を複数形成し、ダイヤフラム（３０）を、複数の第１凹部（１３）の側面と、当該側面の裏面との間の部分を含んで複数形成することができる。
【００１６】
この場合、請求項７に記載の発明のように、請求項６に記載の発明において、複数のダイヤフラム（３０）をそれぞれ同じ厚さとし、かつ測定媒体を受圧する面積を等しくすることができる。このような圧力センサでは、一つのダイヤフラム（３０）が破壊されたとしても、残りのダイヤフラム（３０）で測定媒体の圧力を測定することができる。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明のように、請求項６に記載の発明において、複数のダイヤフラム（３０）をそれぞれ厚さの異なるものとすることができる。さらに、請求項９に記載の発明にように、請求項６に記載の発明において、複数のダイヤフラム（３０）の測定媒体を受圧する面積をそれぞれ異ならせることができる。
【００１８】
これら請求項８および９に記載の圧力センサでは、複数のダイヤフラム（３０）の厚さがそれぞれ異なっているか、または、測定媒体を受圧する面積がそれぞれ異なっているため、各ダイヤフラム（３０）で異なる測定レンジの圧力を測定することができる。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明のように、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の発明において、第２基板（２０）のうち第１基板（１０）に形成された第１凹部（１３）と対向する領域に、第１凹部（１３）の測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面と連なっていると共に当該側面と平行とされ、測定媒体の圧力に応じて変形可能とされた側面を有する第３凹部（２３）を形成し、ダイヤフラム（３０）を、第１凹部（１３）の側面および第３凹部（２３）の側面と、第１、第３凹部（１３、２３）の側面の裏面との間の部分により構成すると共に第１基板（１０）から第２基板（２０）に渡って形成することができる。
【００２０】
以上説明した圧力センサは以下の製造方法により製造することが可能である。
【００２１】
すなわち、請求項１１に記載の発明では、複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、第１ウェハ（１０ａ）におけるチップ形成領域のそれぞれに一面（１１）から異方性エッチングにより第１凹部（１３）を形成する工程と、第１ウェハ（１０ａ）の一面（１１）に第２ウェハ（２０ａ）を接合して第１凹部（１３）を閉塞する工程と、第１ウェハ（１０ａ）のチップ形成領域のそれぞれに他面（１２）から異方性エッチングにより、第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する貫通トレンチ（１４）を形成して、当該側面の一部と平行な側面との間の部分で構成されるダイヤフラム（３０）を形成する工程と、ダイヤフラム（３０）にゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴としている。
【００２２】
このような製造方法では、異方性エッチングにより形成された第１凹部（１３）の側面の一部と、当該側面の一部と平行となる異方性エッチングにより形成された貫通トレンチ（１４）の側面との間の部分にてダイヤフラム（３０）を形成している。このため、ダイヤフラム（３０）の厚さに影響するのは、異方性エッチングの平面方向の加工精度のみであるため、ダイヤフラム（３０）の厚さがばらつくことを抑制することができる。
【００２３】
例えば、請求項１２に記載の発明のように、請求項１１に記載の発明において、第１凹部（１３）を形成する工程では、一面（１１）に対して垂直な側面を有する第１凹部（１３）を形成し、ダイヤフラム（３０）を形成する工程では、一面（１１）に貫通トレンチ（１４）を形成して一面（１１）と垂直なダイヤフラム（３０）を形成し、ゲージ抵抗（４０）を形成する工程では、一面（１１）に対して所定角度傾斜した方向から不純物を貫通トレンチ（１４）内を通過させてダイヤフラム（３０）にイオン注入する工程を行うことができる。
【００２４】
このような製造方法では、ゲージ抵抗（４０）を形成する際に、貫通トレンチ（１４）を通過させてダイヤフラム（３０）にイオン注入する工程を行うため、貫通トレンチを通過させずにゲージ抵抗を形成する場合、すなわち、一面と反対側の他面に垂直方向から第１ウェハに不純物をイオン注入する場合と比較して、加速電圧を変化させなくても所望の場所にゲージ抵抗（４０）を形成することができる。
【００２５】
また、請求項１３に記載の発明のように、請求項１１に記載の発明において、第１凹部（１３）を形成する工程では、一面（１１）に対して所定角度傾斜した非垂直な側面を有する第１凹部（１３）を形成し、ダイヤフラム（３０）を形成する工程では、一面（１１）に貫通トレンチ（１４）を形成して一面（１１）に対して所定角度傾斜した非垂直なダイヤフラム（３０）を形成し、ゲージ抵抗（４０）を形成する工程では、一面（１１）と反対側の他面（１２）の垂直方向から不純物をイオン注入する工程を行うことができる。
【００２６】
このような製造方法においても、ダイヤフラム（３０）が一面（１１）に対して所定角度傾斜しているため、ゲージ抵抗（４０）を形成する際に、加速電圧を変化させなくても所望の場所にゲージ抵抗（４０）を形成することができる。
【００２７】
そして、請求項１４に記載の発明では、複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、第１ウェハ（１０ａ）のチップ形成領域のそれぞれにゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、第１ウェハ（１０ａ）のチップ形成領域のそれぞれに一面（１１）から異方性エッチングにより第１凹部（１３）を形成する工程と、第１ウェハ（１０ａ）の一面（１１）に第２ウェハ（２０ａ）を接合して第１凹部（１３）を閉塞する工程と、第１ウェハ（１０ａ）のチップ形成領域のそれぞれに他面（１２）から異方性エッチングにより、第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する貫通トレンチ（１４）を形成して、当該側面の一部と平行な側面との間の部分で構成され、ゲージ抵抗（４０）が形成されたダイヤフラム（３０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴としている。
【００２８】
このような製造方法においても、請求項１１に記載の発明と同様に、ダイヤフラム（３０）の厚さに影響するのは、異方性エッチングの平面方向の加工精度のみであるため、ダイヤフラム（３０）の厚さがばらつくことを抑制することができる。
【００２９】
例えば、請求項１５に記載の発明にように、請求項１４に記載の発明において、ゲージ抵抗（４０）を形成する工程では、第１ウェハ（１０ａ）にゲージ抵抗形成用トレンチ（１７）を形成し、当該ゲージ抵抗形成用トレンチ（１７）の底面に対して不純物をイオン注入する工程を行うことができる。
【００３０】
また、請求項１７に記載の発明では、複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、第１ウェハ（１０ａ）のチップ形成領域のそれぞれに一面（１１）から異方性エッチングにより、第１凹部（１３）と、当該第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する第２凹部（１５）を形成して、当該の側面の一部と平行な側面との間の部分で構成されるダイヤフラム（３０）を形成する工程と、ダイヤフラム（３０）にゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴としている。
【００３１】
このような製造方法においても、請求項１１に記載の発明と同様に、ダイヤフラム（３０）の厚さに影響するのは、異方性エッチングの平面方向の加工精度のみであるため、ダイヤフラム（３０）の厚さがばらつくことを抑制することができる。
【００３２】
そして、請求項１６に記載の発明のように、請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載の発明において、第１凹部（１３）を形成する際および貫通トレンチ（１４）を形成する際には、異方性エッチングとしてドライエッチングまたはガス・クラスターエッチングを行うことができる。同様に、請求項１８に記載の発明のように、請求項１７に記載の発明において、第１、第２凹部（１３、１５）を形成する際には、異方性エッチングとしてドライエッチングまたはガス・クラスターエッチングを行うことができる。
【００３３】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態における圧力センサの断面構成を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す圧力センサの平面模式図、（ｃ）は（ａ）のＡ矢視模式図である。
【図２】図１に示す圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【図４】図３に示す圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【図６】図５に示す圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態における圧力センサの平面模式図である。
【図８】本発明の第５実施形態における圧力センサの平面模式図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は本発明の第６実施形態における圧力センサの断面構成を示す図、（ｃ）は第１半導体基板の一面の平面模式図、（ｄ）は第２半導体基板の一面の平面模式図である。
【図１０】図９（ａ）のＣ矢視模式図である。
【図１１】本発明の第７実施形態における圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１（ａ）は、本実施形態における圧力センサの断面構成を示す図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す圧力センサの平面模式図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ矢視模式図である。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面に相当している。
【００３６】
図１に示されるように、本実施形態の圧力センサは、本発明の第１基板に相当するシリコン等の第１半導体基板１０に、本発明の第２基板に相当するシリコン基板等の第２半導体基板２０が接合されて構成されている。特に限定されるものではないが、第１、第２半導体基板１０、２０は厚さが２００〜８００μｍとされ、ほぼ同じ厚さとされている。
【００３７】
第１半導体基板１０は一面１１および当該一面１１と反対側の他面１２を有しており、これら一面１１および他面１２は、（１−１０）面とされている。そして、一面１１には底面が矩形状とされ、側面が当該一面１１と垂直となる第１凹部１３が異方性エッチングにより形成されている。本実施形態では、第１凹部１３の側面の一部が測定媒体の圧力に応じて変形可能とされており、この側面と、当該側面の裏面である第１半導体基板１０の端面との間の部分によりダイヤフラム３０が構成されている。具体的には、第１凹部１３は、底面が矩形状とされているために４つの側面を有しているが、４つの側面のうちの一つの側面と、この側面の裏面との間の部分によりダイヤフラム３０が構成されている。
【００３８】
なお、本実施形態では、４つの側面のうちの一つの側面と、この側面の裏面との間の部分によりダイヤフラム３０が構成されたものを例に挙げて説明するが、例えば、第１凹部１３の各側面と、この側面のそれぞれの裏面との間にダイヤフラム３０が形成されていてもよい。
【００３９】
ダイヤフラム３０は、第１凹部１３の側面の一部と、当該側面と平行となる第１半導体基板１０の端面との間の部分にて構成されているため、（１−１０）面と垂直である（１１０）面とされている。そして、ダイヤフラム３０は、当該端面における垂直方向（図１中紙面左右方向）を厚さ方向とすると、厚さ方向に変位するようになっている。なお、特に限定されるものではないが、本実施形態のダイヤフラム３０は厚さが約１０μｍとされている。
【００４０】
そして、ダイヤフラム３０には、一般的な圧力センサと同様に、〈１１０〉方向に長手方向を有する折り返し形状とされ、ダイヤフラム３０の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗４０が四個備えられている。そして、これら各ゲージ抵抗４０は、図示しない拡散配線により接続され、当該拡散配線と共にブリッジ回路を構成している。
【００４１】
各ゲージ抵抗４０は、他面１２から一面１１に向かって第１半導体基板１０の端面とほぼ平行に形成されている第１配線５０と電気的に接続されている。そして、この第１配線５０は第１半導体基板１０の他面１２側の表層部に形成された第２配線６０と電気的に接続されている。この第２配線６０は、本実施形態では、第１凹部１３を越えて、第１半導体基板１０のうちダイヤフラム３０側と反対側まで引き延ばされている。本実施形態では、これら第１、第２配線５０、６０は、不純物を拡散させて構成した拡散配線にて構成されている。
【００４２】
第２配線６０の終端部、つまり第２配線６０のうち第１配線５０と接続される側と反対側の端部には、拡散層７０が形成されている。そして、第１半導体基板１０の他面１２には、酸化膜等で構成された図示しない保護膜が形成され、当該保護膜に形成されたコンタクトホールを介して拡散層７０と電気的に接続されるパッド８０が形成されている。
【００４３】
また、第１半導体基板１０の一面１１には、一面２１および当該一面２１と反対側の他面２２を有する第２半導体基板２０が接合されている。そして、第１凹部１３と第２半導体基板２０とにより圧力基準室９０が構成されている。この圧力基準室９０は、本実施形態では真空圧とされている。
【００４４】
次に、このような圧力センサの作動について簡単に説明する。本実施形態の圧力センサは、測定媒体の圧力がダイヤフラム３０に印加されると、ダイヤフラム３０は印加された圧力と圧力基準室９０との差圧に応じて厚さ方向に変形する。これにより、ダイヤフラム３０に形成されたゲージ抵抗４０が変形し、ピエゾ抵抗効果によりブリッジ回路の出力電圧が変化して印加された圧力に応じたセンサ信号がパッド８０を介して出力される。
【００４５】
続いて、上記圧力センサの製造方法について説明する。図２は、図１に示す圧力センサの製造工程を示す断面図である。なお、上記圧力センサは、ウェハの状態で製造し、最後にチップ単位に分割することで製造されるものであり、図２ではウェハの一部を示している。
【００４６】
図２（ａ）に示されるように、まず、チップ単位に分割された際に第１半導体基板１０を構成する第１ウェハ１０ａを用意する。具体的には、上記のように、一面１１および他面１２を有し、これら一面１１および他面１２が（１−１０）面とされると共に、厚さが２００〜８００μｍとされ、複数のチップ形成領域を有する第１ウェハ１０ａを用意する。
【００４７】
その後、図２（ｂ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの一面１１に図示しないエッチングマスクを形成すると共に当該エッチングマスクをパターニングし、各チップ形成領域の第１凹部形成領域に対応する領域を開口する。そして、このエッチングマスクを用いて異方性エッチングを行うことにより、上記形状の第１凹部１３を形成する。異方性エッチングとしては、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングやガス・クラスターエッチングを行うことができる。
【００４８】
なお、ガス・クラスターエッチングとは、以下のようなエッチング方法である。すなわち、まず、ＣＩＦ３（三フッ化塩素）をノズルから真空チャンバ内に吹き出し、ノズル内（例えば、１０気圧）と真空チャンバ内（例えば、大気圧以下）の気圧差によって、ノズルから吹き出したＣＩＦ３ガスの分子や原子を熱膨張させてガス・クラスターと呼ばれる数百万〜数千万の分子の集合体を形成する。そして、この集合体を半導体基板に衝突させて、衝突時のガス・クラスターの運動エネルギーを熱エネルギーに変換して化学反応を促進させながらエッチングを行うものである。
【００４９】
続いて、図２（ｃ）に示されるように、図示しないエッチングマスクを除去し、真空中で、第１ウェハ１０ａの一面１１に、チップ単位に分割された際に第２半導体基板２０を構成する第２ウェハ１０ａを直接接合して第１凹部１３を閉塞する。これにより、各チップ形成領域に圧力基準室９０が形成される。本実施形態では、真空中で第１、第２ウェハ１０ａ、２０ａを直接接合しているため、圧力基準室９０は真空圧となる。
【００５０】
次に、図２（ｄ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの他面１２に図示しないエッチングマスクを形成すると共に当該エッチングマスクをパターニングして後述の貫通トレンチ形成領域に対応する領域を開口し、このエッチングマスクを用いて異方性エッチングを行うことにより、第１凹部１３の側面の一部と平行となる側面を有する貫通トレンチ１４を形成する。これにより、第１凹部１３の側面の一部と、当該側面の一部と平行となる貫通トレンチ１４の側面との間の部分により、ダイヤフラム３０が形成される。すなわち、貫通トレンチ１４のうち、ダイヤフラム３０を構成する第１凹部１３の側面と対向する側面は、チップ単位に分割したときに、第１半導体基板１０の上記端面を構成する部分である。なお、本実施形態の貫通トレンチ１４は、他面１２から一面１１に貫通するものであり、チップ単位に分割する際に、ダイシングラインとしても利用される。
【００５１】
また、貫通トレンチ１４の開口幅（図１中紙面左右方向の長さ）は、後述する図２（ｅ）の工程において、少なくとも斜めイオン注入が可能である長さとされている。すなわち、例えば、ダイヤフラム３０とのなす角度が４５°となる方向からイオン注入を行う場合には、貫通トレンチ１４の開口幅は第１ウェハ１０ａの厚さと同じ長さとされている。
【００５２】
その後、図２（ｅ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの他面１２および貫通トレンチ１４の側面のうちダイヤフラム３０を構成する側面に図示しないマスクを配置する。そして、例えば、ダイヤフラム３０との成す角度が４５°となる方向から、貫通トレンチ１４内を通過させてダイヤフラム３０にゲージ抵抗４０や第１配線５０を構成する不純物をイオン注入すると共に、第１ウェハ１０ａの他面１２と垂直方向から第２配線６０および拡散層７０を構成する不純物をイオン注入する。その後、熱処理することでゲージ抵抗４０、第１、第２配線５０、６０、拡散層７０を形成する。
【００５３】
次に、図２（ｆ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの他面１２に図示しない保護膜を配置し、この保護膜のうち拡散層７０に対向する領域にコンタクトホールを形成した後、拡散層７０と電気的に接続されるパッド８０を形成する。そして、図２（ｆ）の工程まで行ったものをチップ単位に分割することにより、上記図１に示す圧力センサが製造される。具体的には、上記図２（ｄ）で形成した貫通トレンチ１４をダイシングラインとして利用しつつ、チップ単位に分割することにより、上記図１に示す圧力センサが製造される。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態では、異方性エッチングにより形成された第１凹部１３の側面が測定媒体の圧力に応じて変形可能とされており、第１凹部１３の側面の一部と、第１半導体基板１０の端面との間の部分によりダイヤフラム３０が構成されている。このため、ダイヤフラム３０の厚さにはウェハの厚さや異方性エッチングの深さ方向の加工精度が影響せず、深さ方向より高精度な平面方向の加工精度のみが影響する。したがって、従来の圧力センサのように、異方性エッチングにより形成された第１凹部１３の底面と半導体基板の表面との間の部分にてダイヤフラムを形成する場合と比較して、ダイヤフラム３０の厚さがばらつくことを抑制することができる。
【００５５】
また、本実施形態の圧力センサは、第１凹部１３と、第１半導体基板１０の端面との間の部分によりダイヤフラム３０が形成されている。このため、例えば、曲げ応力等が印加されたとき、従来のように凹部の底面と半導体基板の表面との間の部分によりダイヤフラムが形成されている場合と比較して、ダイヤフラム３０が第１半導体基板１０の端部に形成されているため、当該応力の影響を小さくすることができる。
【００５６】
さらに、ダイヤフラム３０を第１半導体基板１０の一面１１と垂直方向に形成しているため、第１半導体基板１０の平面方向の大きさを小さくすることができる。
【００５７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対して、第１凹部１３の側面を第１半導体基板１０の一面１１に対して所定角度傾斜させて一面１１と非垂直としたものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図３は、本実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【００５８】
図３に示されるように、本実施形態の圧力センサは、第１凹部１３の側面が第１半導体基板１０の一面１１に対して所定角度傾斜しており、一面１１とダイヤフラム３０を構成する第１凹部１３の側面との間のなす角度が非垂直とされている。そして、第１半導体基板１０のうち、第１凹部１３の側面と共にダイヤフラム３０を構成する端面も一面１１に対して所定角度傾斜している。本実施形態では、一面１１と第１凹部１３の側面とのなす角度が４５°とされており、ダイヤフラム３０が（１１０）面とされている。すなわち、本実施形態の第１半導体基板１０は、一面１１および他面１２が（１００）面とされたものを用いて構成されている。
【００５９】
次に、本実施形態における圧力センサの製造方法について説明する。図４は、本実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【００６０】
まず、図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、一面１１および他面１２が（１００）面とされた第１ウェハ１０ａを用意し、第１ウェハ１０ａに上記形状の第１凹部１３を異方性エッチングにより形成する。具体的には、第１ウェハ１０ａの一面１１に対して、４５°の方向から反応性ガスやガス・クラスターを第１ウェハ１０ａに衝突させて第１凹部１３を形成する。
【００６１】
続いて、図４（ｃ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの一面１１に第２ウェハ２０ａを直接接合した後、図４（ｄ）に示されるように、第１ウェハ１０ａに異方性エッチングを行うことにより、第１凹部１３の側面の一部と平行となる側面を有する貫通トレンチ１４を形成する。これにより、第１凹部１３の側面の一部と、当該側面の一部と平行となる貫通トレンチ１４の側面との間の部分により、ダイヤフラム３０が形成される。
【００６２】
なお、この貫通トレンチ１４の開口幅（図４中紙面左右方向の長さ）は、第１ウェハ１０ａを他面１２の垂直方向から視たとき、ダイヤフラム３０のうち第１ウェハ２０ａにおける一面１１側の端部が視認可能となる長さ以上とされている。すなわち、本実施形態では、一面１１と第１凹部１３の側面とのなす角度が４５°とされているため、貫通トレンチ１４の開口幅は、第１ウェハ１０ａの厚さ以上とされている。
【００６３】
次に、図４（ｅ）に示されるように、第１ウェハ１０ａにおける他面１２と垂直方向からゲージ抵抗４０、第１配線５０、第２配線６０および拡散層７０を構成する不純物をイオン注入する。その後、熱処理することでゲージ抵抗４０、第１、第２配線５０、６０、拡散層７０を形成する。
【００６４】
そして、図４（ｆ）に示されるように、第１ウェハ１０ａにパッド８０を形成した後、チップ単位に分割することにより、上記図３に示す圧力センサが製造される。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態では、ダイヤフラム３０を第１ウェハ１０ａの一面１１に対して傾斜させて形成するため、ゲージ抵抗４０や第１配線５０を構成する不純物をイオン注入する際に、第１ウェハ１０ａにおける他面１２の垂直方向からイオン注入することができる。このため、上記第１実施形態と比較して、ゲージ抵抗４０および第１配線５０と、第２配線６０および拡散層７０とを構成する不純物をイオン注入する際に、イオン注入する方向を変化させなくてもよく、製造工程を簡略化することができる。
【００６６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対して、第１半導体基板１０の一面１１に第２凹部を形成したものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図５は、本実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【００６７】
図５に示されるように、本実施形態の圧力センサは、第１半導体基板１０の一面１１に、第１凹部１３に加えて、第１凹部１３と同一形状であり、ダイヤフラム３０を構成する第１凹部１３の側面の一部と平行な側面を有する第２凹部１５が形成されている。そして、第１凹部１３の側面の一部と、この側面の一部と平行となる第２凹部１５の側面との間の部分により、ダイヤフラム３０が形成されている。なお、本実施形態の第１凹部１３の側面の一部と平行となる第２凹部１５の側面とは、本発明の側面の裏面に相当する。
【００６８】
また、第１半導体基板１０の他面１２には、第２凹部１５と外部とを連通する貫通孔１６が形成されており、測定媒体が貫通孔１６を介して第２凹部１５内に導入されるようになっている。貫通孔１６は、本実施形態では、一つとされているが、複数形成されていてもよい。
【００６９】
次に、本実施形態の圧力センサの製造方法について説明する。図６は、本実施形態における圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【００７０】
まず、図６（ａ）および（ｂ）に示されるように、第１ウェハ１０ａを用意し、第１ウェハ１０ａに上記形状の第１、第２凹部１３、１５を異方性エッチングにより形成する。具体的には、第１ウェハ１０ａの一面１１に形成したエッチングマスクをパターニングして第１、第２凹部形成領域に対応する領域を開口し、当該エッチングマスクを用いて異方性エッチングを行うことにより、第１、第２凹部１３、１５を同時に形成する。
【００７１】
続いて、図６（ｃ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの一面１１に第２ウェハ２０ａを直接接合する。そして、図６（ｄ）に示されるように、第１ウェハ１０ａにおける他面１２と垂直方向からゲージ抵抗４０、第１配線５０、第２配線６０および拡散層７０を構成する不純物をイオン注入し、熱処理してゲージ抵抗４０、第１、第２配線５０、６０、拡散層７０を形成する。なお、本実施形態では、不純物をイオン注入する際に、加速電圧を適宜調整しながら行うことにより、ゲージ抵抗４０や第１配線５０の形成場所を調整している。
【００７２】
続いて、図６（ｅ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの他面１２に図示しないエッチングマスクを形成すると共に当該エッチングマスクをパターニングして貫通孔形成領域に対応する領域を開口し、当該エッチングマスクを用いてエッチングを行うことにより、第２凹部１５と外部とを連通させる貫通孔１６を形成する。この貫通孔１６は、上記のように測定媒体を第２凹部１５内に導入するものであるため、高精度な加工は必要なく、例えばエッチングにより形成する場合には、異方性エッチングであってもよいし、等方性エッチングであってもよい。
【００７３】
そして、図６（ｆ）に示されるように、第１ウェハ１０ａにパッド８０を形成した後、チップ単位に分割することにより、上記図３に示す圧力センサが製造される。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態では、測定媒体が貫通孔１６を介して第２凹部１５内に導入され、第２凹部１５内に導入された測定媒体の圧力に基づいてダイヤフラム３０が変形する。このため、上記第１実施形態のように第２凹部１５および貫通孔１６が形成されていない場合と比較して、測定媒体の圧力がそのままダイヤフラムに印加されることを抑制することができ、測定媒体に含まれる異物等が直接ダイヤフラム３０に衝突してダイヤフラム３０が破壊されることを抑制することができる。
【００７５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対して、第１凹部１３を二つ形成したものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図７は、本実施形態における圧力センサの平面模式図である。
【００７６】
図７に示されるように、本実施形態の圧力センサは、第１半導体基板１０に二つの第１凹部１３が形成されており、これら二つの第１凹部１３は互いに形状が等しくされている。そして、第１半導体基板１０には、二つの第１凹部１３を構成する側面のそれぞれの一部と、当該側面のそれぞれの一部と平行となる第１半導体基板１０の端面との間の部分にて構成される二つのダイヤフラム３０が形成されている。これら二つのダイヤフラム３０は、厚さが等しくされていると共に、測定媒体を受圧する面積が等しくされている。
【００７７】
このような圧力センサでは、ダイヤフラム３０が二つ備えられているため、一方のダイヤフラム３０が破壊されてしまったとしても他方のダイヤフラム３０で圧力の測定を行うことができる。
【００７８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第４実施形態に対して、二つのダイヤフラム３０の厚さを異なるものとしたものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図８は、本実施形態における圧力センサの平面模式図である。
【００７９】
図８に示されるように、本実施形態の圧力センサは、二つの第１凹部１３の形状が異なっている。すなわち、第１凹部１３における開口幅を紙面左右方向の長さとすると、一方の第１凹部１３の開口幅が他方の第１凹部１３の開口幅より短くされている。そして、開口幅が長い第１凹部１３と第１半導体基板１０の端面との間の部分で構成されるダイヤフラム３０は、開口幅が短い第１凹部１３と第１半導体基板１０の端面との間の部分で構成されるダイヤフラム３０より厚さが薄くされている。つまり、本実施形態では、二つのダイヤフラム３０は、測定媒体を受圧する面積が等しくされているが、厚さが異なっている。
【００８０】
このような圧力センサでは、二つのダイヤフラム３０の厚さが異なっているため、各ダイヤフラム３０の測定レンジを異ならせることができ、各ダイヤフラム３０で異なる測定レンジの圧力を測定することができる。
【００８１】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対して、第２半導体基板２０に第３凹部を形成してダイヤフラム３０の測定媒体を受圧する面積を拡大させたものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図９（ａ）および（ｂ）は、本実施形態における圧力センサの断面構成を示す図、図９（ｃ）は第１半導体基板１０の一面１１の平面模式図、図９（ｄ）は第２半導体基板２０の一面２１の平面模式図である。図１０は、図９（ａ）のＣ矢視模式図である。なお、図９（ａ）は、図９（ｃ）および（ｄ）のＤ−Ｄ断面に相当している。また、図９（ｂ）は、第１半導体基板１０が図９（ｃ）のＥ−Ｅ断面に相当しており、第２半導体基板２０が図９（ｄ）のＦ−Ｆ断面に相当している。
【００８２】
図９および図１０に示されるように、本実施形態の圧力センサは、第２半導体基板２０における第１半導体基板１０の一面１１と接合される一面２１のうち、第１凹部１３と対向する領域に、ダイヤフラム３０を構成する第１凹部１３の側面と連なり、かつ当該側面と平行である側面を有する第３凹部２３が異方性エッチングにより形成されている。本実施形態では、この第３凹部２３は、底面が矩形状とされ、側面が一面２１と垂直となるように形成されており、第１凹部１３と同一形状とされている。なお、第１凹部１３の側面と第３凹部２３の側面とが連なっているとは、第１凹部１３の側面と第３凹部２３の側面との境界に段差がなく、平坦な状態とされていることである。
【００８３】
そして、ダイヤフラム３０は、第１凹部１３の側面の一部および当該側面の一部と連なっている第３凹部２３の側面と、これら側面と平行な第１、第２半導体基板１０、２０の端面との間の部分にて構成されている。すなわち、本実施形態のダイヤフラム３０は、第１半導体基板１０から第２半導体基板２０に渡って形成されており、ダイヤフラム３０に形成されるゲージ抵抗４０も第１、第２半導体基板１０、２０に形成されている。
【００８４】
また、圧力基準室９０は、第１凹部１３および第３凹部２３により囲まれる部分にて形成されている。
【００８５】
そして、本実施形態では、第１半導体基板１０に形成されるゲージ抵抗４０と電気的に接続される第１配線５０は一面１１に向かって形成されており、当該第１配線５０と電気的に接続される第２配線６０は一面１１の表面に形成されている。また、第２半導体基板２０に形成されるゲージ抵抗４０と電気的に接続される第１配線５０は一面２１に向かって形成されており、当該第１配線５０と電気的に接続される第２配線６０は一面２１の表面に形成されている。
【００８６】
さらに、第１半導体基板１０には、各第２配線６０の終端部と電気的に接続される第３配線１００が形成されており、これら第３配線１００はそれぞれ他面１２まで引き延ばされている。そして、他面１２にて露出する第３配線１００がパッド８０と電気的に接続されている。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態では、ダイヤフラム３０が第１半導体基板１０から第２半導体基板２０に渡って形成されており、ダイヤフラム３０の測定媒体を受圧する面積を大きくすることができるため、感度を向上させることができる。
【００８８】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサの製造方法は、第１実施形態に対して、第１ウェハ１０ａにゲージ抵抗形成用トレンチを形成し、ゲージ抵抗形成用トレンチの底面にイオン注入することによりゲージ抵抗４０を形成したものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図１１は、本実施形態における圧力センサの製造工程を示す図である。
【００８９】
まず、図１１（ａ）に示されるように、第１ウェハ１０ａを用意する。そして、図１１（ｂ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの他面１２に図示しないエッチングマスクを形成すると共に当該エッチングマスクをパターニングして後述のゲージ抵抗形成用トレンチ形成領域に対応する領域を開口し、エッチングマスクを用いて異方性エッチングを行うことにより、ゲージ抵抗形成用トレンチ１７を形成する。
【００９０】
続いて、図１１（ｃ）に示されるように、ゲージ抵抗形成用トレンチの底面に不純物をイオン注入すると共に熱処理してゲージ抵抗４０を形成する。なお、イオン注入する際には、加速電圧を適宜調整しながら不純物をイオン注入することにより、ゲージ抵抗４０が上記図１（ｃ）に示す配置となるようにする。その後、図１１（ｄ）に示されるように、ゲージ抵抗形成用トレンチ１７にＡｌ等を埋め込んで第１配線５０を形成すると共に、他面１２にＡｌ等を配置してパターニング等することにより第２配線６０を形成する。
【００９１】
次に、図１１（ｅ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの一面１１に第１凹部１３を形成し、図１１（ｆ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの一面１１に第２ウェハ２０ａを接合すると共に第１ウェハ１０ａの他面１２に図示しない保護膜を配置し、この保護膜にコンタクトホールを形成して第２配線６０と電気的に接続されるパッド８０を形成する。その後、図１１（ｇ）に示されるように、異方性エッチングにより貫通トレンチ１４を形成し、第１凹部１３を構成する側面の一部と当該側面の一部と平行となる貫通トレンチ１４の側面との間の部分にて構成され、ゲージ抵抗４０が形成されているダイヤフラム３０を形成する。
【００９２】
本実施形態の製造方法においても、異方性エッチングにより形成された第１凹部１３の側面の一部を含んでダイヤフラム３０を形成することができるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
（他の実施形態）
上記第１〜第５、第７実施形態では、第２配線６０が、第１半導体基板１０の他面１２の表層部に形成されている例について説明したが、第２配線６０が第１半導体基板１０の他面１２側の表面に形成されていてもよい。言い換えると、第２配線６０は、第１半導体基板１０の他面１２側から露出していてもよい。すなわち、第２配線６０としては、例えば、第１半導体基板１０の他面１２上に形成されたＡｌ配線等を用いることもできる。
【００９４】
また、上記第１〜第５、第７実施形態では、上記第６実施形態のように、第１配線５０をゲージ抵抗４０から一面１１側に向かって形成し、第２配線６０を一面１１側の表面に形成してもよい。この場合は、第２配線６０の終端部に第３配線１００を形成すればよい。
【００９５】
そして、上記第１〜第５、第７実施形態では、ゲージ抵抗４０とパッド８０との電気的な接続を第１、第２配線５０、６０を介して行っているが、例えば、第１配線５０のみを介して行ってもよい。すなわち、第１配線５０を第１半導体基板１０における他面１２の表面まで引き延ばし、第１配線５０とパッド８０とを電気的に接続してもよい。
【００９６】
さらに、上記第１〜第５、第７実施形態では、第２基板としてシリコン基板等の第２半導体基板２０を用いた例について説明したが、第２基板としてガラス基板等を用いることもできる。
【００９７】
また、上記第１〜第７実施形態では、圧力基準室９０が真空圧である例について説明したが、例えば、圧力基準室９０は大気圧であってもよい。この場合は、大気圧下で第１ウェハ１０ａと第２ウェハ２０ａとを接合すればよい。
【００９８】
上記第１実施形態では、ゲージ抵抗４０および第１配線５０を構成する不純物を貫通トレンチ１４を通過させてダイヤフラム３０にイオン注入する例について説明したが、例えば、第１半導体基板１０における他面１２と垂直な方向から加速電圧を変化させながらイオン注入してゲージ抵抗４０や第１配線５０を所望の場所に形成してもよい。この場合は、貫通トレンチ１４の開口幅の長さを詳細に設定しなくてもよい。
【００９９】
また、上記第２実施形態では、ダイヤフラム３０を（１１０）面とし、一面１１および他面１２を（１００）面とした例ついて説明したが、例えば、ダイヤフラム３０を（１００）面とし、一面１１および他面１２を（１１０）面とすることもできる。
【０１００】
そして、上記第３実施形態では、ダイヤフラム３０が一面１１に対して垂直とされた例について説明したが、上記第２実施形態のようにダイヤフラム３０が一面１１に対して所定角度傾斜して非垂直とされていてもよい。また、図６（ｃ）の工程を行った後に図６（ｅ）の工程を行って貫通孔１６を形成し、その後図６（ｄ）の工程を行ってゲージ抵抗４０等を形成してもよい。
【０１０１】
また、上記第４実施形態では、第１半導体基板１０に二つの第１凹部１３が形成されている例について説明したが、例えば、第１半導体基板１０に形成される第１凹部１３は三つであってもよいし、四つであってもよい。
【０１０２】
上記第５実施形態では、ダイヤフラム３０の厚さを変更して測定レンジを異ならせるものについて説明したが、例えば、第１凹部１３の深さを変更してダイヤフラム３０の測定媒体を受圧する面積を異ならせることにより、測定レンジを異ならせるようにしてもよい。
【０１０３】
上記第７実施形態では、ゲージ抵抗形成用トレンチ１７を形成し、当該ゲージ抵抗形成用トレンチ１７の底面に対して不純物をイオン注入してゲージ抵抗４０を形成する例について説明したが、次のようにすることもできる。すなわち、ゲージ抵抗形成用トレンチ１７を形成せずに、第１ウェハ１０ａの他面１２から加速電圧を適宜調整しながら不純物をイオン注入することにより、ゲージ抵抗４０を所望の場所に形成するようにしてもよい。
【０１０４】
そして、上記各実施形態を組み合わせた圧力センサとすることもできる。例えば、上記第４、第５実施形態を第２実施形態に組み合わせて、複数の第１凹部１３を有し、各第１凹部１３の側面の一部で構成されるダイヤフラム３０がそれぞれ一面１１に対して所定角度傾斜して非垂直とされていてもよい。
【０１０５】
また、上記第４、第５実施形態を上記第３実施形態に組み合わせて、例えば、第１半導体基板１０に二つの第１凹部１３と二つの第２凹部１５とを形成してもよい。このような圧力センサでは、第２凹部１５の一方にフィルタ前のエンジンオイル、排気ガス等の測定媒体を導入すると共に、第２凹部１５の他方にフィルタ後のエンジンオイル、排気ガス等の測定媒体を導入して差圧センサとして利用することもできる。
【０１０６】
さらに、上記第６実施形態を上記第２〜第５実施形態に組み合わせて、第２半導体基板２０に第３凹部２３を形成し、ダイヤフラム３０の測定媒体を受圧する面積を大きくしてもよい。
【０１０７】
また、上記第３〜第６実施形態において、上記第７実施形態のように、ゲージ抵抗４０を形成した後に、第１凹部１３や貫通トレンチ１４等を形成して、ゲージ抵抗４０が形成されたダイヤフラム３０を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 第１半導体基板
１３ 第１凹部
２０ 第２半導体基板
３０ ダイヤフラム
４０ ゲージ抵抗
５０ 第１配線
６０ 第２配線
７０ 拡散層
８０ パッド
９０ 圧力基準室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムの変形に基づいて圧力を測定する圧力センサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体基板の裏面に凹部を形成することにより、凹部の底面と半導体基板の表面との間の部分で構成されるダイヤフラムと、ダイヤフラムにブリッジ回路を構成するように形成したゲージ抵抗とを備えた圧力センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような圧力センサは、半導体基板の裏面に接合されるガラス基板等を有しており、凹部とガラス基板との間に構成される圧力基準室を備えている。そして、測定媒体の圧力がダイヤフラムに印加されると、ダイヤフラムは印加された圧力と圧力基準室との差圧に応じて半導体基板の厚さ方向に変形する。これにより、ダイヤフラムに形成されたゲージ抵抗が変形し、ピエゾ抵抗効果によりブリッジ回路の出力電圧が変化して印加された圧力に応じたセンサ信号が出力される。
【０００４】
上記圧力センサは、通常ウェハ状態で製造され、最後にチップ単位に分割することにより製造される。すなわち、ウェハを用意し、各チップ形成領域に異方性エッチングを行うことにより凹部を形成して、凹部の底面とウェハの表面との間の部分で構成されるダイヤフラムを形成する。続いて、各ダイヤフラムにゲージ抵抗を形成した後、ウェハをチップ単位に分割することにより製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−３９５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記圧力センサは、凹部がウェハの裏面を異方性エッチングすることにより形成されるため、各チップ形成領域に形成される凹部の深さがばらつくことがあり、ダイヤフラムの厚さにばらつきがでてしまうという問題がある。異方性エッチングは平面方向の精度に対して深さ方向の加工精度が低いためである。また、ウェハ自体の厚さのばらつきによってもダイヤフラムの厚さがばらつくことになる。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、ダイヤフラムの厚さのばらつきを抑制することのできる圧力センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、異方性エッチングによって第１凹部（１３）が形成された一面（１１）を有する第１基板（１０）と、第１凹部（１３）が密閉空間となるように第１基板（１０）の一面（１１）に接合された一面（２１）を有する第２基板（２０）と、を備え、第１凹部（１３）は、測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面を有しており、第１基板（１０）には、側面の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
このような圧力センサでは、第１凹部（１３）は、測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面を有している。すなわち、当該側面を含んでダイヤフラム（３０）が構成される。このため、ダイヤフラム（３０）の厚さにはウェハの厚さや異方性エッチングの深さ方向の加工精度が影響せず、深さ方向より高精度な平面方向の加工精度のみが影響する。したがって、従来の圧力センサのように、異方性エッチングにより形成された凹部の底面と基板の表面との間の部分にてダイヤフラムを形成する場合と比較して、ダイヤフラム（３０）の厚さがばらつくことを抑制することができる。
【００１０】
例えば、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の発明において、側面と当該側面の裏面とを互いに平行とすることができ、側面と裏面との間の部分を含んでダイヤフラム（３０）を構成することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載の発明において、側面の裏面が測定媒体に晒されるものとすることができる。
【００１２】
そして、請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発明において、側面の裏面を第１基板（１０）の端面とすることができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明のように、請求項２または３に記載の発明において、第１凹部（１３）に加えて、第１基板（１０）における一面（１１）に、測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面の裏面を構成する第２凹部（１５）を異方性エッチングにより形成してダイヤフラム（３０）を構成し、第１基板（１０）における一面（１１）と反対側の他面（１２）に、第２凹部（１５）と外部とを連通する貫通孔（１６）を形成することができる。
【００１４】
このような圧力センサでは、測定媒体は貫通孔（１６）を介して第２凹部（１５）に導入され、第２凹部（１５）に導入された測定媒体の圧力に基づいてダイヤフラム（３０）が変形する。このため、第２凹部（１５）および貫通孔（１６）が形成されていない圧力センサと比較して、測定媒体の圧力がそのままダイヤフラム（３０）に印加されることを抑制することができ、測定媒体に含まれる異物等が直接ダイヤフラム（３０）に衝突してダイヤフラム（３０）が破壊されることを抑制することができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明のように、請求項２ないし５に記載の発明において、第１基板（１０）に、測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面を有する第１凹部（１３）を複数形成すると共に、複数の第１凹部（１３）の側面のそれぞれの変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）を複数形成し、ダイヤフラム（３０）を、複数の第１凹部（１３）の側面と、当該側面の裏面との間の部分を含んで複数形成することができる。
【００１６】
この場合、請求項７に記載の発明のように、請求項６に記載の発明において、複数のダイヤフラム（３０）をそれぞれ同じ厚さとし、かつ測定媒体を受圧する面積を等しくすることができる。このような圧力センサでは、一つのダイヤフラム（３０）が破壊されたとしても、残りのダイヤフラム（３０）で測定媒体の圧力を測定することができる。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明のように、請求項６に記載の発明において、複数のダイヤフラム（３０）をそれぞれ厚さの異なるものとすることができる。さらに、請求項９に記載の発明にように、請求項６に記載の発明において、複数のダイヤフラム（３０）の測定媒体を受圧する面積をそれぞれ異ならせることができる。
【００１８】
これら請求項８および９に記載の圧力センサでは、複数のダイヤフラム（３０）の厚さがそれぞれ異なっているか、または、測定媒体を受圧する面積がそれぞれ異なっているため、各ダイヤフラム（３０）で異なる測定レンジの圧力を測定することができる。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明のように、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の発明において、第２基板（２０）のうち第１基板（１０）に形成された第１凹部（１３）と対向する領域に、第１凹部（１３）の測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面と連なっていると共に当該側面と平行とされ、測定媒体の圧力に応じて変形可能とされた側面を有する第３凹部（２３）を形成し、ダイヤフラム（３０）を、第１凹部（１３）の側面および第３凹部（２３）の側面と、第１、第３凹部（１３、２３）の側面の裏面との間の部分により構成すると共に第１基板（１０）から第２基板（２０）に渡って形成することができる。
【００２０】
以上説明した圧力センサは以下の製造方法により製造することが可能である。
【００２１】
すなわち、請求項１１に記載の発明では、複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、第１ウェハ（１０ａ）におけるチップ形成領域のそれぞれに一面（１１）から異方性エッチングにより第１凹部（１３）を形成する工程と、第１ウェハ（１０ａ）の一面（１１）に第２ウェハ（２０ａ）を接合して第１凹部（１３）を閉塞する工程と、第１ウェハ（１０ａ）のチップ形成領域のそれぞれに他面（１２）から異方性エッチングにより、第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する貫通トレンチ（１４）を形成して、当該側面の一部と平行な側面との間の部分で構成されるダイヤフラム（３０）を形成する工程と、ダイヤフラム（３０）にゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴としている。
【００２２】
このような製造方法では、異方性エッチングにより形成された第１凹部（１３）の側面の一部と、当該側面の一部と平行となる異方性エッチングにより形成された貫通トレンチ（１４）の側面との間の部分にてダイヤフラム（３０）を形成している。このため、ダイヤフラム（３０）の厚さに影響するのは、異方性エッチングの平面方向の加工精度のみであるため、ダイヤフラム（３０）の厚さがばらつくことを抑制することができる。
【００２３】
例えば、請求項１２に記載の発明のように、請求項１１に記載の発明において、第１凹部（１３）を形成する工程では、一面（１１）に対して垂直な側面を有する第１凹部（１３）を形成し、ダイヤフラム（３０）を形成する工程では、一面（１１）に貫通トレンチ（１４）を形成して一面（１１）と垂直なダイヤフラム（３０）を形成し、ゲージ抵抗（４０）を形成する工程では、一面（１１）に対して所定角度傾斜した方向から不純物を貫通トレンチ（１４）内を通過させてダイヤフラム（３０）にイオン注入する工程を行うことができる。
【００２４】
このような製造方法では、ゲージ抵抗（４０）を形成する際に、貫通トレンチ（１４）を通過させてダイヤフラム（３０）にイオン注入する工程を行うため、貫通トレンチを通過させずにゲージ抵抗を形成する場合、すなわち、一面と反対側の他面に垂直方向から第１ウェハに不純物をイオン注入する場合と比較して、加速電圧を変化させなくても所望の場所にゲージ抵抗（４０）を形成することができる。
【００２５】
また、請求項１３に記載の発明のように、請求項１１に記載の発明において、第１凹部（１３）を形成する工程では、一面（１１）に対して所定角度傾斜した非垂直な側面を有する第１凹部（１３）を形成し、ダイヤフラム（３０）を形成する工程では、一面（１１）に貫通トレンチ（１４）を形成して一面（１１）に対して所定角度傾斜した非垂直なダイヤフラム（３０）を形成し、ゲージ抵抗（４０）を形成する工程では、一面（１１）と反対側の他面（１２）の垂直方向から不純物をイオン注入する工程を行うことができる。
【００２６】
このような製造方法においても、ダイヤフラム（３０）が一面（１１）に対して所定角度傾斜しているため、ゲージ抵抗（４０）を形成する際に、加速電圧を変化させなくても所望の場所にゲージ抵抗（４０）を形成することができる。
【００２７】
そして、請求項１４に記載の発明では、複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、第１ウェハ（１０ａ）のチップ形成領域のそれぞれにゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、第１ウェハ（１０ａ）のチップ形成領域のそれぞれに一面（１１）から異方性エッチングにより第１凹部（１３）を形成する工程と、第１ウェハ（１０ａ）の一面（１１）に第２ウェハ（２０ａ）を接合して第１凹部（１３）を閉塞する工程と、第１ウェハ（１０ａ）のチップ形成領域のそれぞれに他面（１２）から異方性エッチングにより、第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する貫通トレンチ（１４）を形成して、当該側面の一部と平行な側面との間の部分で構成され、ゲージ抵抗（４０）が形成されたダイヤフラム（３０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴としている。
【００２８】
このような製造方法においても、請求項１１に記載の発明と同様に、ダイヤフラム（３０）の厚さに影響するのは、異方性エッチングの平面方向の加工精度のみであるため、ダイヤフラム（３０）の厚さがばらつくことを抑制することができる。
【００２９】
例えば、請求項１５に記載の発明にように、請求項１４に記載の発明において、ゲージ抵抗（４０）を形成する工程では、第１ウェハ（１０ａ）にゲージ抵抗形成用トレンチ（１７）を形成し、当該ゲージ抵抗形成用トレンチ（１７）の底面に対して不純物をイオン注入する工程を行うことができる。
【００３０】
また、請求項１７に記載の発明では、複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、第１ウェハ（１０ａ）のチップ形成領域のそれぞれに一面（１１）から異方性エッチングにより、第１凹部（１３）と、当該第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する第２凹部（１５）を形成して、当該の側面の一部と平行な側面との間の部分で構成されるダイヤフラム（３０）を形成する工程と、ダイヤフラム（３０）にゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴としている。
【００３１】
このような製造方法においても、請求項１１に記載の発明と同様に、ダイヤフラム（３０）の厚さに影響するのは、異方性エッチングの平面方向の加工精度のみであるため、ダイヤフラム（３０）の厚さがばらつくことを抑制することができる。
【００３２】
そして、請求項１６に記載の発明のように、請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載の発明において、第１凹部（１３）を形成する際および貫通トレンチ（１４）を形成する際には、異方性エッチングとしてドライエッチングまたはガス・クラスターエッチングを行うことができる。同様に、請求項１８に記載の発明のように、請求項１７に記載の発明において、第１、第２凹部（１３、１５）を形成する際には、異方性エッチングとしてドライエッチングまたはガス・クラスターエッチングを行うことができる。
【００３３】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態における圧力センサの断面構成を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す圧力センサの平面模式図、（ｃ）は（ａ）のＡ矢視模式図である。
【図２】図１に示す圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【図４】図３に示す圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【図６】図５に示す圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態における圧力センサの平面模式図である。
【図８】本発明の第５実施形態における圧力センサの平面模式図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は本発明の第６実施形態における圧力センサの断面構成を示す図、（ｃ）は第１半導体基板の一面の平面模式図、（ｄ）は第２半導体基板の一面の平面模式図である。
【図１０】図９（ａ）のＣ矢視模式図である。
【図１１】本発明の第７実施形態における圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１（ａ）は、本実施形態における圧力センサの断面構成を示す図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す圧力センサの平面模式図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ矢視模式図である。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面に相当している。
【００３６】
図１に示されるように、本実施形態の圧力センサは、本発明の第１基板に相当するシリコン等の第１半導体基板１０に、本発明の第２基板に相当するシリコン基板等の第２半導体基板２０が接合されて構成されている。特に限定されるものではないが、第１、第２半導体基板１０、２０は厚さが２００〜８００μｍとされ、ほぼ同じ厚さとされている。
【００３７】
第１半導体基板１０は一面１１および当該一面１１と反対側の他面１２を有しており、これら一面１１および他面１２は、（１−１０）面とされている。そして、一面１１には底面が矩形状とされ、側面が当該一面１１と垂直となる第１凹部１３が異方性エッチングにより形成されている。本実施形態では、第１凹部１３の側面の一部が測定媒体の圧力に応じて変形可能とされており、この側面と、当該側面の裏面である第１半導体基板１０の端面との間の部分によりダイヤフラム３０が構成されている。具体的には、第１凹部１３は、底面が矩形状とされているために４つの側面を有しているが、４つの側面のうちの一つの側面と、この側面の裏面との間の部分によりダイヤフラム３０が構成されている。
【００３８】
なお、本実施形態では、４つの側面のうちの一つの側面と、この側面の裏面との間の部分によりダイヤフラム３０が構成されたものを例に挙げて説明するが、例えば、第１凹部１３の各側面と、この側面のそれぞれの裏面との間にダイヤフラム３０が形成されていてもよい。
【００３９】
ダイヤフラム３０は、第１凹部１３の側面の一部と、当該側面と平行となる第１半導体基板１０の端面との間の部分にて構成されているため、（１−１０）面と垂直である（１１０）面とされている。そして、ダイヤフラム３０は、当該端面における垂直方向（図１中紙面左右方向）を厚さ方向とすると、厚さ方向に変位するようになっている。なお、特に限定されるものではないが、本実施形態のダイヤフラム３０は厚さが約１０μｍとされている。
【００４０】
そして、ダイヤフラム３０には、一般的な圧力センサと同様に、〈１１０〉方向に長手方向を有する折り返し形状とされ、ダイヤフラム３０の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗４０が四個備えられている。そして、これら各ゲージ抵抗４０は、図示しない拡散配線により接続され、当該拡散配線と共にブリッジ回路を構成している。
【００４１】
各ゲージ抵抗４０は、他面１２から一面１１に向かって第１半導体基板１０の端面とほぼ平行に形成されている第１配線５０と電気的に接続されている。そして、この第１配線５０は第１半導体基板１０の他面１２側の表層部に形成された第２配線６０と電気的に接続されている。この第２配線６０は、本実施形態では、第１凹部１３を越えて、第１半導体基板１０のうちダイヤフラム３０側と反対側まで引き延ばされている。本実施形態では、これら第１、第２配線５０、６０は、不純物を拡散させて構成した拡散配線にて構成されている。
【００４２】
第２配線６０の終端部、つまり第２配線６０のうち第１配線５０と接続される側と反対側の端部には、拡散層７０が形成されている。そして、第１半導体基板１０の他面１２には、酸化膜等で構成された図示しない保護膜が形成され、当該保護膜に形成されたコンタクトホールを介して拡散層７０と電気的に接続されるパッド８０が形成されている。
【００４３】
また、第１半導体基板１０の一面１１には、一面２１および当該一面２１と反対側の他面２２を有する第２半導体基板２０が接合されている。そして、第１凹部１３と第２半導体基板２０とにより圧力基準室９０が構成されている。この圧力基準室９０は、本実施形態では真空圧とされている。
【００４４】
次に、このような圧力センサの作動について簡単に説明する。本実施形態の圧力センサは、測定媒体の圧力がダイヤフラム３０に印加されると、ダイヤフラム３０は印加された圧力と圧力基準室９０との差圧に応じて厚さ方向に変形する。これにより、ダイヤフラム３０に形成されたゲージ抵抗４０が変形し、ピエゾ抵抗効果によりブリッジ回路の出力電圧が変化して印加された圧力に応じたセンサ信号がパッド８０を介して出力される。
【００４５】
続いて、上記圧力センサの製造方法について説明する。図２は、図１に示す圧力センサの製造工程を示す断面図である。なお、上記圧力センサは、ウェハの状態で製造し、最後にチップ単位に分割することで製造されるものであり、図２ではウェハの一部を示している。
【００４６】
図２（ａ）に示されるように、まず、チップ単位に分割された際に第１半導体基板１０を構成する第１ウェハ１０ａを用意する。具体的には、上記のように、一面１１および他面１２を有し、これら一面１１および他面１２が（１−１０）面とされると共に、厚さが２００〜８００μｍとされ、複数のチップ形成領域を有する第１ウェハ１０ａを用意する。
【００４７】
その後、図２（ｂ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの一面１１に図示しないエッチングマスクを形成すると共に当該エッチングマスクをパターニングし、各チップ形成領域の第１凹部形成領域に対応する領域を開口する。そして、このエッチングマスクを用いて異方性エッチングを行うことにより、上記形状の第１凹部１３を形成する。異方性エッチングとしては、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングやガス・クラスターエッチングを行うことができる。
【００４８】
なお、ガス・クラスターエッチングとは、以下のようなエッチング方法である。すなわち、まず、ＣＩＦ３（三フッ化塩素）をノズルから真空チャンバ内に吹き出し、ノズル内（例えば、１０気圧）と真空チャンバ内（例えば、大気圧以下）の気圧差によって、ノズルから吹き出したＣＩＦ３ガスの分子や原子を熱膨張させてガス・クラスターと呼ばれる数百万〜数千万の分子の集合体を形成する。そして、この集合体を半導体基板に衝突させて、衝突時のガス・クラスターの運動エネルギーを熱エネルギーに変換して化学反応を促進させながらエッチングを行うものである。
【００４９】
続いて、図２（ｃ）に示されるように、図示しないエッチングマスクを除去し、真空中で、第１ウェハ１０ａの一面１１に、チップ単位に分割された際に第２半導体基板２０を構成する第２ウェハ１０ａを直接接合して第１凹部１３を閉塞する。これにより、各チップ形成領域に圧力基準室９０が形成される。本実施形態では、真空中で第１、第２ウェハ１０ａ、２０ａを直接接合しているため、圧力基準室９０は真空圧となる。
【００５０】
次に、図２（ｄ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの他面１２に図示しないエッチングマスクを形成すると共に当該エッチングマスクをパターニングして後述の貫通トレンチ形成領域に対応する領域を開口し、このエッチングマスクを用いて異方性エッチングを行うことにより、第１凹部１３の側面の一部と平行となる側面を有する貫通トレンチ１４を形成する。これにより、第１凹部１３の側面の一部と、当該側面の一部と平行となる貫通トレンチ１４の側面との間の部分により、ダイヤフラム３０が形成される。すなわち、貫通トレンチ１４のうち、ダイヤフラム３０を構成する第１凹部１３の側面と対向する側面は、チップ単位に分割したときに、第１半導体基板１０の上記端面を構成する部分である。なお、本実施形態の貫通トレンチ１４は、他面１２から一面１１に貫通するものであり、チップ単位に分割する際に、ダイシングラインとしても利用される。
【００５１】
また、貫通トレンチ１４の開口幅（図１中紙面左右方向の長さ）は、後述する図２（ｅ）の工程において、少なくとも斜めイオン注入が可能である長さとされている。すなわち、例えば、ダイヤフラム３０とのなす角度が４５°となる方向からイオン注入を行う場合には、貫通トレンチ１４の開口幅は第１ウェハ１０ａの厚さと同じ長さとされている。
【００５２】
その後、図２（ｅ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの他面１２および貫通トレンチ１４の側面のうちダイヤフラム３０を構成する側面に図示しないマスクを配置する。そして、例えば、ダイヤフラム３０との成す角度が４５°となる方向から、貫通トレンチ１４内を通過させてダイヤフラム３０にゲージ抵抗４０や第１配線５０を構成する不純物をイオン注入すると共に、第１ウェハ１０ａの他面１２と垂直方向から第２配線６０および拡散層７０を構成する不純物をイオン注入する。その後、熱処理することでゲージ抵抗４０、第１、第２配線５０、６０、拡散層７０を形成する。
【００５３】
次に、図２（ｆ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの他面１２に図示しない保護膜を配置し、この保護膜のうち拡散層７０に対向する領域にコンタクトホールを形成した後、拡散層７０と電気的に接続されるパッド８０を形成する。そして、図２（ｆ）の工程まで行ったものをチップ単位に分割することにより、上記図１に示す圧力センサが製造される。具体的には、上記図２（ｄ）で形成した貫通トレンチ１４をダイシングラインとして利用しつつ、チップ単位に分割することにより、上記図１に示す圧力センサが製造される。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態では、異方性エッチングにより形成された第１凹部１３の側面が測定媒体の圧力に応じて変形可能とされており、第１凹部１３の側面の一部と、第１半導体基板１０の端面との間の部分によりダイヤフラム３０が構成されている。このため、ダイヤフラム３０の厚さにはウェハの厚さや異方性エッチングの深さ方向の加工精度が影響せず、深さ方向より高精度な平面方向の加工精度のみが影響する。したがって、従来の圧力センサのように、異方性エッチングにより形成された第１凹部１３の底面と半導体基板の表面との間の部分にてダイヤフラムを形成する場合と比較して、ダイヤフラム３０の厚さがばらつくことを抑制することができる。
【００５５】
また、本実施形態の圧力センサは、第１凹部１３と、第１半導体基板１０の端面との間の部分によりダイヤフラム３０が形成されている。このため、例えば、曲げ応力等が印加されたとき、従来のように凹部の底面と半導体基板の表面との間の部分によりダイヤフラムが形成されている場合と比較して、ダイヤフラム３０が第１半導体基板１０の端部に形成されているため、当該応力の影響を小さくすることができる。
【００５６】
さらに、ダイヤフラム３０を第１半導体基板１０の一面１１と垂直方向に形成しているため、第１半導体基板１０の平面方向の大きさを小さくすることができる。
【００５７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対して、第１凹部１３の側面を第１半導体基板１０の一面１１に対して所定角度傾斜させて一面１１と非垂直としたものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図３は、本実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【００５８】
図３に示されるように、本実施形態の圧力センサは、第１凹部１３の側面が第１半導体基板１０の一面１１に対して所定角度傾斜しており、一面１１とダイヤフラム３０を構成する第１凹部１３の側面との間のなす角度が非垂直とされている。そして、第１半導体基板１０のうち、第１凹部１３の側面と共にダイヤフラム３０を構成する端面も一面１１に対して所定角度傾斜している。本実施形態では、一面１１と第１凹部１３の側面とのなす角度が４５°とされており、ダイヤフラム３０が（１１０）面とされている。すなわち、本実施形態の第１半導体基板１０は、一面１１および他面１２が（１００）面とされたものを用いて構成されている。
【００５９】
次に、本実施形態における圧力センサの製造方法について説明する。図４は、本実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【００６０】
まず、図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、一面１１および他面１２が（１００）面とされた第１ウェハ１０ａを用意し、第１ウェハ１０ａに上記形状の第１凹部１３を異方性エッチングにより形成する。具体的には、第１ウェハ１０ａの一面１１に対して、４５°の方向から反応性ガスやガス・クラスターを第１ウェハ１０ａに衝突させて第１凹部１３を形成する。
【００６１】
続いて、図４（ｃ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの一面１１に第２ウェハ２０ａを直接接合した後、図４（ｄ）に示されるように、第１ウェハ１０ａに異方性エッチングを行うことにより、第１凹部１３の側面の一部と平行となる側面を有する貫通トレンチ１４を形成する。これにより、第１凹部１３の側面の一部と、当該側面の一部と平行となる貫通トレンチ１４の側面との間の部分により、ダイヤフラム３０が形成される。
【００６２】
なお、この貫通トレンチ１４の開口幅（図４中紙面左右方向の長さ）は、第１ウェハ１０ａを他面１２の垂直方向から視たとき、ダイヤフラム３０のうち第１ウェハ２０ａにおける一面１１側の端部が視認可能となる長さ以上とされている。すなわち、本実施形態では、一面１１と第１凹部１３の側面とのなす角度が４５°とされているため、貫通トレンチ１４の開口幅は、第１ウェハ１０ａの厚さ以上とされている。
【００６３】
次に、図４（ｅ）に示されるように、第１ウェハ１０ａにおける他面１２と垂直方向からゲージ抵抗４０、第１配線５０、第２配線６０および拡散層７０を構成する不純物をイオン注入する。その後、熱処理することでゲージ抵抗４０、第１、第２配線５０、６０、拡散層７０を形成する。
【００６４】
そして、図４（ｆ）に示されるように、第１ウェハ１０ａにパッド８０を形成した後、チップ単位に分割することにより、上記図３に示す圧力センサが製造される。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態では、ダイヤフラム３０を第１ウェハ１０ａの一面１１に対して傾斜させて形成するため、ゲージ抵抗４０や第１配線５０を構成する不純物をイオン注入する際に、第１ウェハ１０ａにおける他面１２の垂直方向からイオン注入することができる。このため、上記第１実施形態と比較して、ゲージ抵抗４０および第１配線５０と、第２配線６０および拡散層７０とを構成する不純物をイオン注入する際に、イオン注入する方向を変化させなくてもよく、製造工程を簡略化することができる。
【００６６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対して、第１半導体基板１０の一面１１に第２凹部を形成したものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図５は、本実施形態における圧力センサの断面構成を示す図である。
【００６７】
図５に示されるように、本実施形態の圧力センサは、第１半導体基板１０の一面１１に、第１凹部１３に加えて、第１凹部１３と同一形状であり、ダイヤフラム３０を構成する第１凹部１３の側面の一部と平行な側面を有する第２凹部１５が形成されている。そして、第１凹部１３の側面の一部と、この側面の一部と平行となる第２凹部１５の側面との間の部分により、ダイヤフラム３０が形成されている。なお、本実施形態の第１凹部１３の側面の一部と平行となる第２凹部１５の側面とは、本発明の側面の裏面に相当する。
【００６８】
また、第１半導体基板１０の他面１２には、第２凹部１５と外部とを連通する貫通孔１６が形成されており、測定媒体が貫通孔１６を介して第２凹部１５内に導入されるようになっている。貫通孔１６は、本実施形態では、一つとされているが、複数形成されていてもよい。
【００６９】
次に、本実施形態の圧力センサの製造方法について説明する。図６は、本実施形態における圧力センサの製造工程を示す断面図である。
【００７０】
まず、図６（ａ）および（ｂ）に示されるように、第１ウェハ１０ａを用意し、第１ウェハ１０ａに上記形状の第１、第２凹部１３、１５を異方性エッチングにより形成する。具体的には、第１ウェハ１０ａの一面１１に形成したエッチングマスクをパターニングして第１、第２凹部形成領域に対応する領域を開口し、当該エッチングマスクを用いて異方性エッチングを行うことにより、第１、第２凹部１３、１５を同時に形成する。
【００７１】
続いて、図６（ｃ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの一面１１に第２ウェハ２０ａを直接接合する。そして、図６（ｄ）に示されるように、第１ウェハ１０ａにおける他面１２と垂直方向からゲージ抵抗４０、第１配線５０、第２配線６０および拡散層７０を構成する不純物をイオン注入し、熱処理してゲージ抵抗４０、第１、第２配線５０、６０、拡散層７０を形成する。なお、本実施形態では、不純物をイオン注入する際に、加速電圧を適宜調整しながら行うことにより、ゲージ抵抗４０や第１配線５０の形成場所を調整している。
【００７２】
続いて、図６（ｅ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの他面１２に図示しないエッチングマスクを形成すると共に当該エッチングマスクをパターニングして貫通孔形成領域に対応する領域を開口し、当該エッチングマスクを用いてエッチングを行うことにより、第２凹部１５と外部とを連通させる貫通孔１６を形成する。この貫通孔１６は、上記のように測定媒体を第２凹部１５内に導入するものであるため、高精度な加工は必要なく、例えばエッチングにより形成する場合には、異方性エッチングであってもよいし、等方性エッチングであってもよい。
【００７３】
そして、図６（ｆ）に示されるように、第１ウェハ１０ａにパッド８０を形成した後、チップ単位に分割することにより、上記図３に示す圧力センサが製造される。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態では、測定媒体が貫通孔１６を介して第２凹部１５内に導入され、第２凹部１５内に導入された測定媒体の圧力に基づいてダイヤフラム３０が変形する。このため、上記第１実施形態のように第２凹部１５および貫通孔１６が形成されていない場合と比較して、測定媒体の圧力がそのままダイヤフラムに印加されることを抑制することができ、測定媒体に含まれる異物等が直接ダイヤフラム３０に衝突してダイヤフラム３０が破壊されることを抑制することができる。
【００７５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対して、第１凹部１３を二つ形成したものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図７は、本実施形態における圧力センサの平面模式図である。
【００７６】
図７に示されるように、本実施形態の圧力センサは、第１半導体基板１０に二つの第１凹部１３が形成されており、これら二つの第１凹部１３は互いに形状が等しくされている。そして、第１半導体基板１０には、二つの第１凹部１３を構成する側面のそれぞれの一部と、当該側面のそれぞれの一部と平行となる第１半導体基板１０の端面との間の部分にて構成される二つのダイヤフラム３０が形成されている。これら二つのダイヤフラム３０は、厚さが等しくされていると共に、測定媒体を受圧する面積が等しくされている。
【００７７】
このような圧力センサでは、ダイヤフラム３０が二つ備えられているため、一方のダイヤフラム３０が破壊されてしまったとしても他方のダイヤフラム３０で圧力の測定を行うことができる。
【００７８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第４実施形態に対して、二つのダイヤフラム３０の厚さを異なるものとしたものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図８は、本実施形態における圧力センサの平面模式図である。
【００７９】
図８に示されるように、本実施形態の圧力センサは、二つの第１凹部１３の形状が異なっている。すなわち、第１凹部１３における開口幅を紙面左右方向の長さとすると、一方の第１凹部１３の開口幅が他方の第１凹部１３の開口幅より短くされている。そして、開口幅が長い第１凹部１３と第１半導体基板１０の端面との間の部分で構成されるダイヤフラム３０は、開口幅が短い第１凹部１３と第１半導体基板１０の端面との間の部分で構成されるダイヤフラム３０より厚さが薄くされている。つまり、本実施形態では、二つのダイヤフラム３０は、測定媒体を受圧する面積が等しくされているが、厚さが異なっている。
【００８０】
このような圧力センサでは、二つのダイヤフラム３０の厚さが異なっているため、各ダイヤフラム３０の測定レンジを異ならせることができ、各ダイヤフラム３０で異なる測定レンジの圧力を測定することができる。
【００８１】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサは、第１実施形態に対して、第２半導体基板２０に第３凹部を形成してダイヤフラム３０の測定媒体を受圧する面積を拡大させたものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図９（ａ）および（ｂ）は、本実施形態における圧力センサの断面構成を示す図、図９（ｃ）は第１半導体基板１０の一面１１の平面模式図、図９（ｄ）は第２半導体基板２０の一面２１の平面模式図である。図１０は、図９（ａ）のＣ矢視模式図である。なお、図９（ａ）は、図９（ｃ）および（ｄ）のＤ−Ｄ断面に相当している。また、図９（ｂ）は、第１半導体基板１０が図９（ｃ）のＥ−Ｅ断面に相当しており、第２半導体基板２０が図９（ｄ）のＦ−Ｆ断面に相当している。
【００８２】
図９および図１０に示されるように、本実施形態の圧力センサは、第２半導体基板２０における第１半導体基板１０の一面１１と接合される一面２１のうち、第１凹部１３と対向する領域に、ダイヤフラム３０を構成する第１凹部１３の側面と連なり、かつ当該側面と平行である側面を有する第３凹部２３が異方性エッチングにより形成されている。本実施形態では、この第３凹部２３は、底面が矩形状とされ、側面が一面２１と垂直となるように形成されており、第１凹部１３と同一形状とされている。なお、第１凹部１３の側面と第３凹部２３の側面とが連なっているとは、第１凹部１３の側面と第３凹部２３の側面との境界に段差がなく、平坦な状態とされていることである。
【００８３】
そして、ダイヤフラム３０は、第１凹部１３の側面の一部および当該側面の一部と連なっている第３凹部２３の側面と、これら側面と平行な第１、第２半導体基板１０、２０の端面との間の部分にて構成されている。すなわち、本実施形態のダイヤフラム３０は、第１半導体基板１０から第２半導体基板２０に渡って形成されており、ダイヤフラム３０に形成されるゲージ抵抗４０も第１、第２半導体基板１０、２０に形成されている。
【００８４】
また、圧力基準室９０は、第１凹部１３および第３凹部２３により囲まれる部分にて形成されている。
【００８５】
そして、本実施形態では、第１半導体基板１０に形成されるゲージ抵抗４０と電気的に接続される第１配線５０は一面１１に向かって形成されており、当該第１配線５０と電気的に接続される第２配線６０は一面１１の表面に形成されている。また、第２半導体基板２０に形成されるゲージ抵抗４０と電気的に接続される第１配線５０は一面２１に向かって形成されており、当該第１配線５０と電気的に接続される第２配線６０は一面２１の表面に形成されている。
【００８６】
さらに、第１半導体基板１０には、各第２配線６０の終端部と電気的に接続される第３配線１００が形成されており、これら第３配線１００はそれぞれ他面１２まで引き延ばされている。そして、他面１２にて露出する第３配線１００がパッド８０と電気的に接続されている。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態では、ダイヤフラム３０が第１半導体基板１０から第２半導体基板２０に渡って形成されており、ダイヤフラム３０の測定媒体を受圧する面積を大きくすることができるため、感度を向上させることができる。
【００８８】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態の圧力センサの製造方法は、第１実施形態に対して、第１ウェハ１０ａにゲージ抵抗形成用トレンチを形成し、ゲージ抵抗形成用トレンチの底面にイオン注入することによりゲージ抵抗４０を形成したものであり、その他に関しては上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図１１は、本実施形態における圧力センサの製造工程を示す図である。
【００８９】
まず、図１１（ａ）に示されるように、第１ウェハ１０ａを用意する。そして、図１１（ｂ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの他面１２に図示しないエッチングマスクを形成すると共に当該エッチングマスクをパターニングして後述のゲージ抵抗形成用トレンチ形成領域に対応する領域を開口し、エッチングマスクを用いて異方性エッチングを行うことにより、ゲージ抵抗形成用トレンチ１７を形成する。
【００９０】
続いて、図１１（ｃ）に示されるように、ゲージ抵抗形成用トレンチの底面に不純物をイオン注入すると共に熱処理してゲージ抵抗４０を形成する。なお、イオン注入する際には、加速電圧を適宜調整しながら不純物をイオン注入することにより、ゲージ抵抗４０が上記図１（ｃ）に示す配置となるようにする。その後、図１１（ｄ）に示されるように、ゲージ抵抗形成用トレンチ１７にＡｌ等を埋め込んで第１配線５０を形成すると共に、他面１２にＡｌ等を配置してパターニング等することにより第２配線６０を形成する。
【００９１】
次に、図１１（ｅ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの一面１１に第１凹部１３を形成し、図１１（ｆ）に示されるように、第１ウェハ１０ａの一面１１に第２ウェハ２０ａを接合すると共に第１ウェハ１０ａの他面１２に図示しない保護膜を配置し、この保護膜にコンタクトホールを形成して第２配線６０と電気的に接続されるパッド８０を形成する。その後、図１１（ｇ）に示されるように、異方性エッチングにより貫通トレンチ１４を形成し、第１凹部１３を構成する側面の一部と当該側面の一部と平行となる貫通トレンチ１４の側面との間の部分にて構成され、ゲージ抵抗４０が形成されているダイヤフラム３０を形成する。
【００９２】
本実施形態の製造方法においても、異方性エッチングにより形成された第１凹部１３の側面の一部を含んでダイヤフラム３０を形成することができるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
（他の実施形態）
上記第１〜第５、第７実施形態では、第２配線６０が、第１半導体基板１０の他面１２の表層部に形成されている例について説明したが、第２配線６０が第１半導体基板１０の他面１２側の表面に形成されていてもよい。言い換えると、第２配線６０は、第１半導体基板１０の他面１２側から露出していてもよい。すなわち、第２配線６０としては、例えば、第１半導体基板１０の他面１２上に形成されたＡｌ配線等を用いることもできる。
【００９４】
また、上記第１〜第５、第７実施形態では、上記第６実施形態のように、第１配線５０をゲージ抵抗４０から一面１１側に向かって形成し、第２配線６０を一面１１側の表面に形成してもよい。この場合は、第２配線６０の終端部に第３配線１００を形成すればよい。
【００９５】
そして、上記第１〜第５、第７実施形態では、ゲージ抵抗４０とパッド８０との電気的な接続を第１、第２配線５０、６０を介して行っているが、例えば、第１配線５０のみを介して行ってもよい。すなわち、第１配線５０を第１半導体基板１０における他面１２の表面まで引き延ばし、第１配線５０とパッド８０とを電気的に接続してもよい。
【００９６】
さらに、上記第１〜第５、第７実施形態では、第２基板としてシリコン基板等の第２半導体基板２０を用いた例について説明したが、第２基板としてガラス基板等を用いることもできる。
【００９７】
また、上記第１〜第７実施形態では、圧力基準室９０が真空圧である例について説明したが、例えば、圧力基準室９０は大気圧であってもよい。この場合は、大気圧下で第１ウェハ１０ａと第２ウェハ２０ａとを接合すればよい。
【００９８】
上記第１実施形態では、ゲージ抵抗４０および第１配線５０を構成する不純物を貫通トレンチ１４を通過させてダイヤフラム３０にイオン注入する例について説明したが、例えば、第１半導体基板１０における他面１２と垂直な方向から加速電圧を変化させながらイオン注入してゲージ抵抗４０や第１配線５０を所望の場所に形成してもよい。この場合は、貫通トレンチ１４の開口幅の長さを詳細に設定しなくてもよい。
【００９９】
また、上記第２実施形態では、ダイヤフラム３０を（１１０）面とし、一面１１および他面１２を（１００）面とした例ついて説明したが、例えば、ダイヤフラム３０を（１００）面とし、一面１１および他面１２を（１１０）面とすることもできる。
【０１００】
そして、上記第３実施形態では、ダイヤフラム３０が一面１１に対して垂直とされた例について説明したが、上記第２実施形態のようにダイヤフラム３０が一面１１に対して所定角度傾斜して非垂直とされていてもよい。また、図６（ｃ）の工程を行った後に図６（ｅ）の工程を行って貫通孔１６を形成し、その後図６（ｄ）の工程を行ってゲージ抵抗４０等を形成してもよい。
【０１０１】
また、上記第４実施形態では、第１半導体基板１０に二つの第１凹部１３が形成されている例について説明したが、例えば、第１半導体基板１０に形成される第１凹部１３は三つであってもよいし、四つであってもよい。
【０１０２】
上記第５実施形態では、ダイヤフラム３０の厚さを変更して測定レンジを異ならせるものについて説明したが、例えば、第１凹部１３の深さを変更してダイヤフラム３０の測定媒体を受圧する面積を異ならせることにより、測定レンジを異ならせるようにしてもよい。
【０１０３】
上記第７実施形態では、ゲージ抵抗形成用トレンチ１７を形成し、当該ゲージ抵抗形成用トレンチ１７の底面に対して不純物をイオン注入してゲージ抵抗４０を形成する例について説明したが、次のようにすることもできる。すなわち、ゲージ抵抗形成用トレンチ１７を形成せずに、第１ウェハ１０ａの他面１２から加速電圧を適宜調整しながら不純物をイオン注入することにより、ゲージ抵抗４０を所望の場所に形成するようにしてもよい。
【０１０４】
そして、上記各実施形態を組み合わせた圧力センサとすることもできる。例えば、上記第４、第５実施形態を第２実施形態に組み合わせて、複数の第１凹部１３を有し、各第１凹部１３の側面の一部で構成されるダイヤフラム３０がそれぞれ一面１１に対して所定角度傾斜して非垂直とされていてもよい。
【０１０５】
また、上記第４、第５実施形態を上記第３実施形態に組み合わせて、例えば、第１半導体基板１０に二つの第１凹部１３と二つの第２凹部１５とを形成してもよい。このような圧力センサでは、第２凹部１５の一方にフィルタ前のエンジンオイル、排気ガス等の測定媒体を導入すると共に、第２凹部１５の他方にフィルタ後のエンジンオイル、排気ガス等の測定媒体を導入して差圧センサとして利用することもできる。
【０１０６】
さらに、上記第６実施形態を上記第２〜第５実施形態に組み合わせて、第２半導体基板２０に第３凹部２３を形成し、ダイヤフラム３０の測定媒体を受圧する面積を大きくしてもよい。
【０１０７】
また、上記第３〜第６実施形態において、上記第７実施形態のように、ゲージ抵抗４０を形成した後に、第１凹部１３や貫通トレンチ１４等を形成して、ゲージ抵抗４０が形成されたダイヤフラム３０を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 第１半導体基板
１３ 第１凹部
２０ 第２半導体基板
３０ ダイヤフラム
４０ ゲージ抵抗
５０ 第１配線
６０ 第２配線
７０ 拡散層
８０ パッド
９０ 圧力基準室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異方性エッチングによって第１凹部（１３）が形成された一面（１１）を有する第１基板（１０）と、
前記第１凹部（１３）が密閉空間となるように前記第１基板（１０）の前記一面（１１）に接合された一面（２１）を有する第２基板（２０）と、を備え、
前記第１凹部（１３）は、測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面を有しており、
前記第１基板（１０）には、前記側面の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）が設けられていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記側面と前記側面の裏面とは互いに平行とされており、前記側面と前記裏面との間の部分を含んでダイヤフラム（３０）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記側面の裏面は、測定媒体に晒されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記側面の裏面は、前記第１基板（１０）の端面であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記第１基板（１０）には、前記第１凹部（１３）に加えて、前記第１基板（１０）における前記一面（１１）に、前記裏面を構成する第２凹部（１５）が異方性エッチングにより形成されることで前記ダイヤフラム（３０）が構成されており、前記第１基板（１０）における前記一面（１１）と反対側の他面（１２）に、前記第２凹部（１５）と外部とを連通する貫通孔（１６）が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記第１基板（１０）には、前記側面を有する前記第１凹部（１３）が複数形成されていると共に、複数の前記第１凹部（１３）の前記側面のそれぞれの変形に応じて抵抗値が変化する
前記ゲージ抵抗（４０）が複数形成されており、
前記ダイヤフラム（３０）は、複数の前記第１凹部（１３）の前記側面と、前記側面の裏面との間の部分を含んで複数形成されていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項７】
複数の前記ダイヤフラム（３０）は、それぞれ同じ厚さとされており、かつ前記測定媒体を受圧する面積が等しくされていることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項８】
複数の前記ダイヤフラム（３０）は、それぞれ厚さが異なっていることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記複数のダイヤフラム（３０）の前記測定媒体を受圧する面積は、それぞれ異なっていることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記第２基板（２０）には、前記第１基板（１０）に形成された前記第１凹部（１３）と対向する領域に、前記側面と連なっていると共に前記側面と平行とされ、前記測定媒体の圧力に応じて変形可能とされた側面を有する第３凹部（２３）が形成されており、
前記ダイヤフラム（３０）は、前記第１凹部（１３）の前記側面および前記第３凹部（２３）の前記側面と、前記第１、前記第３凹部（１３、３３）の側面の裏面との間の部分により構成され、前記第１基板（１０）から前記第２基板（２０）に渡って形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項１１】
第１、第２基板（１０、２０）が接合されてなり、測定媒体の圧力に応じて変形可能なダイヤフラム（３０）と、前記ダイヤフラム（３０）に形成された当該ダイヤフラム（３０）の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）とを有する圧力センサの製造方法において、
複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに前記第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）における前記チップ形成領域のそれぞれに前記一面（１１）から異方性エッチングにより第１凹部（１３）を形成する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記一面（１１）に第２ウェハ（２０ａ）を接合して前記第１凹部（１３）を閉塞する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記チップ形成領域のそれぞれに前記他面（１２）から異方性エッチングにより、前記第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する貫通トレンチ（１４）を形成して、当該側面の一部と前記平行な側面との間の部分で構成される前記ダイヤフラム（３０）を形成する工程と、
前記ダイヤフラム（３０）に前記ゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項１２】
前記第１凹部（１３）を形成する工程では、前記一面（１１）に対して垂直な側面を有する第１凹部（１３）を形成し、
前記ダイヤフラム（３０）を形成する工程では、前記一面（１１）に貫通トレンチ（１４）を形成して前記一面（１１）と垂直な前記ダイヤフラム（３０）を形成し、
前記ゲージ抵抗（４０）を形成する工程では、前記一面（１１）に対して所定角度傾斜した方向から不純物を前記貫通トレンチ（１４）内を通過させて前記ダイヤフラム（３０）にイオン注入する工程を行うことを特徴とする請求項１１に記載の圧力センサの製造方法。
【請求項１３】
前記第１凹部（１３）を形成する工程では、前記一面（１１）に対して所定角度傾斜した非垂直な側面を有する前記第１凹部（１３）を形成し、
前記ダイヤフラム（３０）を形成する工程では、前記一面（１１）に貫通トレンチ（１４）を形成して前記一面（１１）に対して所定角度傾斜した非垂直な前記ダイヤフラム（３０）を形成し、
前記ゲージ抵抗（４０）を形成する工程では、前記一面（１１）と反対側の他面（１２）の垂直方向から不純物をイオン注入する工程を行うことを特徴とする請求項１１に記載の圧力センサの製造方法。
【請求項１４】
第１、第２基板（１０、２０）が接合されてなり、測定媒体の圧力に応じて変形可能なダイヤフラム（３０）と、前記ダイヤフラム（３０）に形成された当該ダイヤフラム（３０）の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）とを有する圧力センサの製造方法において、
複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに前記第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記チップ形成領域のそれぞれに前記ゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記チップ形成領域のそれぞれに前記一面（１１）から異方性エッチングにより第１凹部（１３）を形成する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記一面（１１）に第２ウェハ（２０ａ）を接合して前記第１凹部（１３）を閉塞する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記チップ形成領域のそれぞれに前記他面（１２）から異方性エッチングにより、前記第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する貫通トレンチ（１４）を形成して、当該側面の一部と前記平行な側面との間の部分で構成され、前記ゲージ抵抗（４０）が形成された前記ダイヤフラム（３０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項１５】
前記ゲージ抵抗を形成する工程では、前記第１ウェハ（１０ａ）にゲージ抵抗形成用トレンチ（１７）を形成し、当該ゲージ抵抗形成用トレンチ（１７）の底面に対して不純物をイオン注入することを特徴とする請求項１４に記載の圧力センサの製造方法。
【請求項１６】
前記第１凹部（１３）を形成する際および前記貫通トレンチ（１４）を形成する際には、前記異方性エッチングとしてドライエッチングまたはガス・クラスターエッチングを行うことを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載の圧力センサの製造方法。
【請求項１７】
第１、第２基板（１０、２０）が接合されてなり、測定媒体の圧力に応じて変形可能なダイヤフラム（３０）と、前記ダイヤフラム（３０）に形成された当該ダイヤフラム（３０）の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）とを有する圧力センサの製造方法において、
複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに前記第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記チップ形成領域のそれぞれに前記一面（１１）から異方性エッチングにより、第１凹部（１３）と、当該第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する第２凹部（１５）を形成して、当該側面の一部と前記平行な側面との間の部分で構成される前記ダイヤフラム（３０）を形成する工程と、
前記ダイヤフラム（３０）に前記ゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項１８】
前記第１、第２凹部（１３、１５）を形成する際には、前記異方性エッチングとしてドライエッチングまたはガス・クラスターエッチングを行うことを特徴とする請求項１７に記載の圧力センサの製造方法。
【請求項１】
異方性エッチングによって第１凹部（１３）が形成された一面（１１）を有する第１基板（１０）と、
前記第１凹部（１３）が密閉空間となるように前記第１基板（１０）の前記一面（１１）に接合された一面（２１）を有する第２基板（２０）と、を備え、
前記第１凹部（１３）は、測定媒体の圧力に応じて変形可能な側面を有しており、
前記第１基板（１０）には、前記側面の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）が設けられていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記側面と前記側面の裏面とは互いに平行とされており、前記側面と前記裏面との間の部分を含んでダイヤフラム（３０）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記側面の裏面は、測定媒体に晒されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記側面の裏面は、前記第１基板（１０）の端面であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記第１基板（１０）には、前記第１凹部（１３）に加えて、前記第１基板（１０）における前記一面（１１）に、前記裏面を構成する第２凹部（１５）が異方性エッチングにより形成されることで前記ダイヤフラム（３０）が構成されており、前記第１基板（１０）における前記一面（１１）と反対側の他面（１２）に、前記第２凹部（１５）と外部とを連通する貫通孔（１６）が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記第１基板（１０）には、前記側面を有する前記第１凹部（１３）が複数形成されていると共に、複数の前記第１凹部（１３）の前記側面のそれぞれの変形に応じて抵抗値が変化する
前記ゲージ抵抗（４０）が複数形成されており、
前記ダイヤフラム（３０）は、複数の前記第１凹部（１３）の前記側面と、前記側面の裏面との間の部分を含んで複数形成されていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項７】
複数の前記ダイヤフラム（３０）は、それぞれ同じ厚さとされており、かつ前記測定媒体を受圧する面積が等しくされていることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項８】
複数の前記ダイヤフラム（３０）は、それぞれ厚さが異なっていることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項９】
前記複数のダイヤフラム（３０）の前記測定媒体を受圧する面積は、それぞれ異なっていることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記第２基板（２０）には、前記第１基板（１０）に形成された前記第１凹部（１３）と対向する領域に、前記側面と連なっていると共に前記側面と平行とされ、前記測定媒体の圧力に応じて変形可能とされた側面を有する第３凹部（２３）が形成されており、
前記ダイヤフラム（３０）は、前記第１凹部（１３）の前記側面および前記第３凹部（２３）の前記側面と、前記第１、前記第３凹部（１３、３３）の側面の裏面との間の部分により構成され、前記第１基板（１０）から前記第２基板（２０）に渡って形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の圧力センサ。
【請求項１１】
第１、第２基板（１０、２０）が接合されてなり、測定媒体の圧力に応じて変形可能なダイヤフラム（３０）と、前記ダイヤフラム（３０）に形成された当該ダイヤフラム（３０）の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）とを有する圧力センサの製造方法において、
複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに前記第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）における前記チップ形成領域のそれぞれに前記一面（１１）から異方性エッチングにより第１凹部（１３）を形成する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記一面（１１）に第２ウェハ（２０ａ）を接合して前記第１凹部（１３）を閉塞する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記チップ形成領域のそれぞれに前記他面（１２）から異方性エッチングにより、前記第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する貫通トレンチ（１４）を形成して、当該側面の一部と前記平行な側面との間の部分で構成される前記ダイヤフラム（３０）を形成する工程と、
前記ダイヤフラム（３０）に前記ゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項１２】
前記第１凹部（１３）を形成する工程では、前記一面（１１）に対して垂直な側面を有する第１凹部（１３）を形成し、
前記ダイヤフラム（３０）を形成する工程では、前記一面（１１）に貫通トレンチ（１４）を形成して前記一面（１１）と垂直な前記ダイヤフラム（３０）を形成し、
前記ゲージ抵抗（４０）を形成する工程では、前記一面（１１）に対して所定角度傾斜した方向から不純物を前記貫通トレンチ（１４）内を通過させて前記ダイヤフラム（３０）にイオン注入する工程を行うことを特徴とする請求項１１に記載の圧力センサの製造方法。
【請求項１３】
前記第１凹部（１３）を形成する工程では、前記一面（１１）に対して所定角度傾斜した非垂直な側面を有する前記第１凹部（１３）を形成し、
前記ダイヤフラム（３０）を形成する工程では、前記一面（１１）に貫通トレンチ（１４）を形成して前記一面（１１）に対して所定角度傾斜した非垂直な前記ダイヤフラム（３０）を形成し、
前記ゲージ抵抗（４０）を形成する工程では、前記一面（１１）と反対側の他面（１２）の垂直方向から不純物をイオン注入する工程を行うことを特徴とする請求項１１に記載の圧力センサの製造方法。
【請求項１４】
第１、第２基板（１０、２０）が接合されてなり、測定媒体の圧力に応じて変形可能なダイヤフラム（３０）と、前記ダイヤフラム（３０）に形成された当該ダイヤフラム（３０）の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）とを有する圧力センサの製造方法において、
複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに前記第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記チップ形成領域のそれぞれに前記ゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記チップ形成領域のそれぞれに前記一面（１１）から異方性エッチングにより第１凹部（１３）を形成する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記一面（１１）に第２ウェハ（２０ａ）を接合して前記第１凹部（１３）を閉塞する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記チップ形成領域のそれぞれに前記他面（１２）から異方性エッチングにより、前記第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する貫通トレンチ（１４）を形成して、当該側面の一部と前記平行な側面との間の部分で構成され、前記ゲージ抵抗（４０）が形成された前記ダイヤフラム（３０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項１５】
前記ゲージ抵抗を形成する工程では、前記第１ウェハ（１０ａ）にゲージ抵抗形成用トレンチ（１７）を形成し、当該ゲージ抵抗形成用トレンチ（１７）の底面に対して不純物をイオン注入することを特徴とする請求項１４に記載の圧力センサの製造方法。
【請求項１６】
前記第１凹部（１３）を形成する際および前記貫通トレンチ（１４）を形成する際には、前記異方性エッチングとしてドライエッチングまたはガス・クラスターエッチングを行うことを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれか１つに記載の圧力センサの製造方法。
【請求項１７】
第１、第２基板（１０、２０）が接合されてなり、測定媒体の圧力に応じて変形可能なダイヤフラム（３０）と、前記ダイヤフラム（３０）に形成された当該ダイヤフラム（３０）の変形に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗（４０）とを有する圧力センサの製造方法において、
複数のチップ形成領域を有すると共に一面（１１）を有し、チップ単位に分割されたときに前記第１基板（１０）を構成する第１ウェハ（１０ａ）を用意する工程と、
前記第１ウェハ（１０ａ）の前記チップ形成領域のそれぞれに前記一面（１１）から異方性エッチングにより、第１凹部（１３）と、当該第１凹部（１３）の側面の一部と平行な側面を有する第２凹部（１５）を形成して、当該側面の一部と前記平行な側面との間の部分で構成される前記ダイヤフラム（３０）を形成する工程と、
前記ダイヤフラム（３０）に前記ゲージ抵抗（４０）を形成する工程と、を含む工程を行うことを特徴とする圧力センサの製造方法。
【請求項１８】
前記第１、第２凹部（１３、１５）を形成する際には、前記異方性エッチングとしてドライエッチングまたはガス・クラスターエッチングを行うことを特徴とする請求項１７に記載の圧力センサの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−７８２３９（Ｐ２０１２−７８２３９Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２４６９３（Ｐ２０１０−２２４６９３）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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