静電容量型圧力センサの製造方法
【課題】 高精度にダイヤフラムの厚さを制御できる静電容量型圧力センサの製造方法を提供すること。
【解決手段】 一方の基板となるシリコン基板１の一方の面にボロン拡散層１５を形成するボロン拡散層形成工程と、ボロン拡散層１５上にダイヤフラム層１６を形成するダイヤフラム層形成工程と、ボロン拡散層１５をストッパーとして他方の面からシリコン基板１をエッチングすることにより、ボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４を形成するダイヤフラム形成工程とを備える静電容量型圧力センサの製造方法とする。
【解決手段】 一方の基板となるシリコン基板１の一方の面にボロン拡散層１５を形成するボロン拡散層形成工程と、ボロン拡散層１５上にダイヤフラム層１６を形成するダイヤフラム層形成工程と、ボロン拡散層１５をストッパーとして他方の面からシリコン基板１をエッチングすることにより、ボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４を形成するダイヤフラム形成工程とを備える静電容量型圧力センサの製造方法とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムからなる可動電極を備えた静電容量型圧力センサの製造方法に関するものであり、特に、高精度にダイヤフラムの厚さを制御できる静電容量型圧力センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型圧力センサとして、一方の基板に形成されたダイヤフラム部と他方の基板に形成された固定電極部との間にギャップが設けられた構造体を備えたものがある。静電容量型圧力センサを構成するダイヤフラムの厚さは、静電容量型圧力センサの感度に大きな影響を与えるため、高い精度が要求されている。
静電容量型圧力センサを構成するダイヤフラムの厚さを調整する方法として、エピタキシャル層の一部にｐ型ドーピング部を形成し、ｐ型ドーピングされたシリコン基板とｐ型ドーピングされたエピタキシャル層の一部とを電気化学的なエッチング法でエッチングすることにより切欠きを形成する方法（例えば、特許文献１）がある。
また、ダイヤフラムの厚みの均一性が自己整合的に高精度で得られる方法として、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いる方法がある。
【特許文献１】特開２００１−６８６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、切欠きのエッチングを、ダイヤフラムを構成するエピタキシャル層のｎ型ドーピングされた部分とｐ型ドーピングされた部分との接合部で停止させるので、ダイヤフラムを構成する材質が限定されてしまうという不都合があった。
また、ＳＯＩ基板を用いる方法は、非常に高価であった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高価なＳＯＩ基板を用いたり、ダイヤフラムの材質に制限を与えたりすることなく、高精度にダイヤフラムの厚さを制御できる静電容量型圧力センサ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】
【０００５】
本発明の静電容量型圧力センサの製造方法は、ダイヤフラムからなる可動電極が形成された一方の基板と、固定電極が形成された他方の基板とが、前記可動電極と前記固定電極との間に設けられたギャップを介して対向配置された構造体を備えた静電容量型圧力センサの製造方法であって、前記一方の基板となるシリコン基板の一方の面にボロン拡散層を形成するボロン拡散層形成工程と、前記ボロン拡散層上にダイヤフラム層を形成するダイヤフラム層形成工程と、前記他方の基板上に前記固定電極を形成する工程と、前記ダイヤフラム層が形成された前記シリコン基板と、前記固定電極が形成された前記他方の基板とを、前記ダイヤフラム層が前記ギャップを介して前記固定電極と対向するように重ねて陽極接合する陽極接合工程と、前記ボロン拡散層をストッパーとして他方の面から前記シリコン基板をエッチングすることにより、前記ボロン拡散層と前記ダイヤフラム層とからなる前記ダイヤフラムを形成するダイヤフラム形成工程とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、上記の静電容量型圧力センサの製造方法においては、前記ボロン拡散層形成工程が、前記シリコン基板の一方の面にボロン拡散源層を設けて熱処理を行うことにより、前記ボロン拡散層を形成する工程と、前記ボロン拡散源層を除去する拡散源層除去工程とを備える方法とすることができる。
【０００７】
また、上記の静電容量型圧力センサの製造方法においては、前記ボロン拡散層形成工程が、前記シリコン基板の一方の面に熱酸化層からなるイオン注入犠牲層を設けるイオン注入犠牲層形成工程と、前記イオン注入犠牲層上からボロンイオンを注入して熱処理することにより前記ボロン拡散層を形成するイオン注入工程と、前記イオン注入犠牲層を除去するイオン注入犠牲層除去工程とを備える方法とすることができる。
【０００８】
また、上記の静電容量型圧力センサの製造方法においては、前記ボロン拡散層形成工程が、前記シリコン基板の一方の面に化学蒸着法（ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法）によりボロンドープシリケートガラス（ＢＳＧ）を形成する工程を備える方法とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ボロン拡散層をストッパーとして他方の面からシリコン基板をエッチングすることにより、ボロン拡散層とダイヤフラム層とからなるダイヤフラムを形成するダイヤフラム形成工程を備えるので、高精度にダイヤフラムの厚さを制御できる。よって、ダイヤフラムの厚みが均一で安定した性能が得られる静電容量型圧力センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。また、以下の図面においては、各構成部分の縮尺について図面に表記することが容易となるように構成部分毎に縮尺を変えて記載している。
【００１１】
図１は、本発明の第１実施形態の静電容量型圧力センサを示した平面図であり、図２（ａ）は、図１における線分Ａ−Ａにおける線視断面図である。
図１および図２（ａ）に示すように、本実施形態の静電容量型圧力センサは、ダイヤフラム３４からなる可動電極が形成されたシリコン基板（一方の基板）１と、固定電極２４が形成されたガラス基板（他方の基板）２とが、ダイヤフラム３４と固定電極２４との間に設けられたギャップＧを介して対向配置された構造体を備えたものである。
【００１２】
図１および図２（ａ）に示すシリコン基板１は、シリコンからなるシリコン基体１１から構成されている。図１および図２（ａ）に示すように、シリコン基板１の中央部分には、ボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４が形成されている。ボロン拡散層１５は、ダイヤフラム３４を形成する部分と、ダイヤフラム３４を形成する部分から下に向かって傾斜するシリコン基体１１の下面の部分とに設けられている。また、ダイヤフラム層１６は、ボロン拡散層１５の下面とシリコン基体１１の下面とに形成されている。シリコン基板１の下面には、ギャップＧを構成する凹部が設けられ、ボロン拡散層１５およびダイヤフラム層１６は、凹部の形状に対応して形成されている。また、図１および図２（ａ）に示すように、シリコン基板１の上面で、ダイヤフラム３４が形成されていない部分には、ダイヤフラム３４に電気的に接続された電極パッド３５が形成されている。
【００１３】
また、ガラス基板２は、耐熱ガラスからなるガラス基体２１から構成されている。耐熱ガラスとしては、４００℃の熱膨張係数がシリコンとほぼ等しく、後述する陽極接合後における内部応力を小さくできるパイレックス（登録商標）を用いることが望ましい。ガラス基板２の上面に形成された固定電極２４は、図２（ａ）に示すように、ガラス基体２１を貫通する取出電極２２ａを介してガラス基体２１の下面に形成された電極パッド２５に電気的に接続されている。
電極パッド２５、電極パッド３５は、静電容量の変化を検知する検知手段（図示略）に電気的に接続されている。
【００１４】
そして、本実施形態の静電容量型圧力センサでは、圧力変化に対応してダイヤフラム３４が弾性変形して撓むことによるギャップの幅の変動を、ダイヤフラム３４と固定電極２４との間の静電容量の変化として電気的に測定することにより、圧力を検知するようになっている。
【００１５】
次に、図３〜図２３を参照して本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法について説明する。本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法は、シリコン基板形成工程と、ガラス基板形成工程と、両基板接合工程と、接合後工程とを具備して構成されている。
【００１６】
（シリコン基板形成工程）
本実施形態のシリコン基板１を製造するには、まず、シリコン基体１１を用意する。シリコン基材１１としては、ボロン拡散層１５をストッパーとしてエッチングできるものであればいかなるものであってもよいが、例えば、以下に示すエッチング方法で容易に精度よくエッチングできるように、ボロンが高濃度にドープされていない、面方位（１００）のシリコンウェハであって、面方位（１００）の方位ずれや表面の凹凸やうねりの小さいものを用いることが望ましい。より具体的には、シリコン基材１１として、例えば、厚さ３００μｍ、直径１００ｍｍの低抵抗（０．００１〜０．０１Ω・ｃｍ）ｐ型（１００）のシリコン基板を用いることができる。
【００１７】
次に、図３に示すように、シリコン基体１１の両面全面に３００ｎｍの熱酸化膜１２を設け、図４に示すように下面の熱酸化膜１２をフォトリソグラフィを用いてパターニングすることにより、ギャップＧを形成する領域に開口１２ａを設ける。
次いで、図５に示すように、シリコン基体１１の下面を、例えば９０℃の２０ｗ％ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液を用いて異方性を有するウエットエッチングを行うことにより、開口１２ａから露出するシリコン基体１１にギャップＧとなる凹部を形成する。
【００１８】
次に、図６に示すように、シリコン基体１１の下面にＣＶＤ法により高濃度のボロンを含有した硼珪酸ガラスからなるボロン拡散源層１４を成膜する。ボロン拡散源層１４としては、例えば、ボロフィルム（Ｅｍｕｌｓｉｔｏｎｅ Ｃｏ．製、ＴｙｐｅＢ）を用いてもよい。
【００１９】
続いて、例えば１０００℃１２時間の熱処理を行うことにより、ボロン拡散源層１４からシリコン基体１１にボロンを固相拡散させて、図７に示すように、１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３の濃度のボロン拡散層１５を形成する。このようにして得られたボロン拡散層１５の濃度が１×１０１９ｃｍ−３未満であると、ボロン拡散層１５がシリコン基体１１をエッチングする際のストッパーとして、十分に機能しない虞が生じる。また、ボロン拡散層１５の濃度が１×１０２０ｃｍ−３越えると、拡散に時間がかかるため好ましくない。
【００２０】
また、このようにして得られたボロン拡散層１５がストッパーとして機能するためには、例えばエッチング深さが３００μｍの場合１０〜１００ｎｍの厚みが必要とされる。
【００２１】
続いて、シリコン基体１１の上面全面をレジスト（図示略）で保護し、シリコン基体１１の下面をＢＨＦ（フッ化アンモニウム：フッ酸＝１０：１）溶液を用いてエッチングした後、レジストを除去することにより、図８に示すように、ボロン拡散源層１４と下面の熱酸化膜１２とを除去する。
【００２２】
次に、ボロン拡散層１５を形成する他の方法について説明する。図５に示す開口１２ａから露出するシリコン基体１１からなりギャップＧとなる凹部に、図９に示すように、５０ｎｍのシリコン熱酸化層からなるイオン注入犠牲層４５を形成する。イオン注入犠牲層４５を設けることにより、次の工程でボロンイオンを注入する際における汚染を防止することができる。
次いで、イオン注入犠牲層４５上から、ドープ深さ１００ｎｍ、ドーズ量５×１０１４ｃｍ−２でボロンイオンを注入し、熱処理することにより、図１０に示すように、イオン注入犠牲層４５上からシリコン基体１１にボロンを拡散させて、ボロン拡散層１５を形成する。
【００２３】
続いて、シリコン基体１１の上面全面をレジスト（図示略）で保護し、シリコン基体１１の下面をＢＨＦ（フッ化アンモニウム：フッ酸＝１０：１）溶液を用いてエッチングした後、レジストを除去することにより、図８に示すように、イオン注入犠牲層４５と下面の熱酸化膜１２とを除去する。
【００２４】
次に、図１２に示すように、シリコン基体１１の両面全面に、ＣＶＤ法により３００ｎｍのシリコン酸化膜からなるダイヤフラム層１６を形成する。
【００２５】
（ガラス基板形成工程）
まず、取出電極２２ａを形成するためのシリコン基板２２として、例えば、厚さ７００μｍ、直径１００ｍｍの低抵抗（０．００１〜０．０１Ω・ｃｍ）ｐ型（１００）のシリコン基板を用意する。次いで、シリコン基板２２の上面と下面に酸化膜２３を形成する。その後、シリコン基板２２の一部を、エッチング液として、例えば９０℃の２２ｗ％ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液を用いるウエットエッチングを行うことにより、図１３に示すように、取出電極２２ａとなる高さ４００μｍ程度の突起部を形成し、酸化膜２３を除去する。
次いで、シリコン基板２２の取出電極２２ａとなる突起部上に、パイレックス（登録商標）からなる厚さ３００μｍ、直径１００ｍｍのガラス基体２１を重ねる。そして、ガラス基体２１を軟化温度まで加熱して、シリコン基板２２の取出電極２２ａとなる突起部の頂部に、例えば６９０℃、０．０２ｍｍ／ｍｉｎの速度で押し付ける熱プレスを行うことにより、図１４に示すように、ガラス基体２１内にシリコン基板２２の取出電極２２ａとなる突起部を挿入する。
その後、取出電極２２ａとなる突起部が挿入されたガラス基体２１を冷却し、シリコン基板２２とガラス基体２１とを陽極接合する。次に、シリコン基板２２と一体化されたガラス基体２１を両面から研磨することにより、図１５に示すように、ガラス基体２１を貫通する取出電極２２ａを有するガラス基板２が得られる。
【００２６】
続いて、図１５に示すガラス基板２の上面に固定電極２４となる導電性金属膜を形成し、ガラス基板２１の下面に電極パッド２５となる導電性金属膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ手法を用いて、上面の固定電極２４となる導電性金属膜をパターニングし、図１６に示すように、円形状の固定電極２４を形成する。
【００２７】
（両基板接合工程）
このようにして得られた図１２に示すシリコン基板１と図１６に示すガラス基板２とを、図１７に示すように、ギャップＧとなる凹部を構成するダイヤフラム層１６がギャップＧを介して固定電極２４と対向するように重ねて陽極接合し、構造体とする。ここでの陽極接合は、例えば、４００℃に加熱した状態で３００〜１０００Ｖ程度の電圧をかけて行う。
【００２８】
（接合後工程）
そして、図１８に示すように、ガラス基板２側の表面にレジスト３１を形成してから、図１９に示すように、シリコン基板１上に形成されているダイヤフラム層１６をウェットエッチングにより除去し、図２０に示すように、レジスト３１を除去する。なお、図１７に示す構造体に形成されているダイヤフラム層１６を、ドライエッチングにより除去することによっても、図２０に示す構造体が得られる。
【００２９】
次に、図２１に示すように、ガラス基板２側の表面に１μｍのシリコン酸化膜３２をＣＶＤ法またはスパッタにより形成する。続いて、シリコン基板１上にレジスト（図示略）をスピンコートし、フォトグラフィ装置を用いて、シリコン基板１に形成されているギャップＧと平面的に重なり合う位置の熱酸化膜１２をパターニングにより除去し、ガラス基板２側の表面と、シリコン基板１上のギャップＧと平面的に重なり合う位置とに形成したレジストを除去し、図２２に示すように、開口３３を形成する。
その後、エッチング液として、例えば９０℃の２０ｗ％ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液を用い、ボロン拡散層１５をストッパーとして、シリコン基板１の開口３３からボロン拡散層１５に達するまでシリコン基板１をエッチングし、図２３に示すように、ボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４を形成する。ここで用いるエッチング液は、ＴＭＡＨ溶液に限られず、例えば８０℃の２４ｗｔ％ＫＯＨ溶液を用いることができる。
【００３０】
次いで、シリコン基板１上に形成されている熱酸化膜１２と、ガラス基板２側の表面に形成されているシリコン酸化膜３２とを剥離し、シリコン基板１上にフォトリソグラフィ手法を用いて電極パッド３５を設けることにより、図１および図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサが得られる。
【００３１】
本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法では、ボロン拡散層１５をストッパーとしてシリコン基板１の上面からシリコン基板１をエッチングすることにより、ボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４を形成するので、得られたダイヤフラム３４の厚みが、自己整合的にボロン拡散層１５の厚みとダイヤフラム層１６の厚みとを合わせてなるあらかじめ決定された厚みとなり、高精度にダイヤフラム３４の厚さを制御できる。また、ボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４を形成するので、ダイヤフラム３４の厚さが、シリコン基体１１の個体差による誤差の影響や、シリコン基体１１の厚さの均一性による誤差の影響を受けにくく、高精度にダイヤフラム３４の厚さを制御できる。よって、ダイヤフラム３４の厚みが均一で安定した性能を有する静電容量型圧力センサ得られる。しかも、従来の技術のように、高価なＳＯＩ基板を用いたり、ダイヤフラムの材質に制限を与えたりすることはない。
【００３２】
また、本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法では、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも前に、ガラス基板２上に固定電極２４を形成する工程と、ダイヤフラム層１６が形成されたシリコン基板１と、固定電極２４が形成されたガラス基板２とを、ダイヤフラム層１６がギャップＧを介して固定電極２４と対向するように重ねて陽極接合する陽極接合工程とを備えるので、高精度にダイヤフラム３４の厚さを制御でき、しかも、以下に示すように歩留まりを向上させることができる。
【００３３】
すなわち、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも後に、ダイヤフラム層１６が形成されたシリコン基板１と、固定電極２４が形成されたガラス基板２とを陽極接合する場合には、陽極接合時の電圧印加による静電引力によってダイヤフラム３４が固定電極２４に張り付いてしまう場合がある。特に、高感度な圧力センサとするために、高精度にダイヤフラムの厚さを制御してダイヤフラムの厚さを薄くした場合やギャップＧの高さを低くした場合、ダイヤフラムの固定電極への張り付きが生じやすい。
【００３４】
これに対し、本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法では、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも前に陽極接合工程を行うので、ダイヤフラム３４となるボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とがシリコン基体１１に支持された状態で陽極接合工程が行われることになり、ダイヤフラム３４が固定電極２４に張り付くことはない。したがって、高精度に制御された厚みの薄いダイヤフラムを備えた高感度な静電容量型圧力センサを歩留まり良く製造することができる。また、ダイヤフラム３４が固定電極２４に張り付くことがないので、ダイヤフラム３４が固定電極２４に張り付かないように陽極接合条件を考慮する必要がなくなり、良好な封止性が得られる条件で陽極接合を行うことができるようになる。したがって、陽極接合条件の制御が容易となり、しかも封止性に優れた静電容量型圧力センサが得られる条件で陽極接合を行うことができる。
さらに、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも前に陽極接合工程を行うので、陽極接合工程後の工程による汚染などから、ギャップＧを形成するダイヤフラム層１６や固定電極２４を保護することができる。
【００３５】
また、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも前に陽極接合工程を行う場合、得られたダイヤフラム３４の厚みを直接測定することができなくなってしまう。しかし、本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法では、上述したように、高精度に均一な厚みのダイヤフラム３４が得られる。したがって、シリコン基体１１のエッチングによる除去量を、ダイヤフラム３４の厚みを直接測定することにより確認しながらエッチングしなくても、十分に高いエッチング精度が得られる。よって、ダイヤフラム３４の厚みを直接測定できなくても支障はない。
なお、本発明の静電容量型圧力センサの製造方法においては、上述した実施形態において説明したように、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも前に陽極接合工程を行うことが望ましいが、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも後に陽極接合工程を行ってもよい。
【００３６】
また、本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法において、ボロン拡散層１５の形成を、シリコン基板１の下面にボロン拡散源層１４を設けて熱処理を行うことにより、ボロン拡散層１５を形成した後、ボロン拡散源層１４を除去することによって行う場合、高価な装置が必要ない。
【００３７】
また、本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法において、ボロン拡散層１５の形成を、シリコン基板１の下面にシリコン熱酸化層からなるイオン注入犠牲層４５を設け、イオン注入犠牲層４５上からボロンイオンを注入して熱処理することによりボロン拡散層１５を形成した後、イオン注入犠牲層４５を除去することによって行う場合、薄いボロン拡散層１５を形成できるため、ダイヤフラム厚さの薄い高感度な静電容量型圧力センサを形成できる。
【００３８】
なお、上記した実施形態において説明したように、本発明の静電容量型圧力センサの製造方法では、ボロン拡散層１５を、図２（ａ）に示すように、ダイヤフラム３４を形成する部分と、ダイヤフラム３４を形成する部分から下に向かって傾斜するシリコン基体１１の下面の部分とに設けることができるが、本発明は、上述した例に限定されるものではなく、ボロン拡散層１５は、ダイヤフラム３４を形成する部分に形成されていればよく、例えば、図２（ｂ）に示すように、ダイヤフラム３４を形成する部分と、シリコン基体１１の下面全域とに設けられていても良い。
【００３９】
図２（ｂ）は、図１における線分Ａ−Ａにおける線視断面図であり、図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサは、以下に示すように製造することができる。なお、図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法において、図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法と同一の部分については説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００４０】
すなわち、図５に示すギャップＧとなる凹部が形成されたシリコン基体１１の上面をレジストで保護し、下面のＳｉＯ２を除去し、上面のレジストを除去する。次に、上面および下面にＣＶＤ法により、図２４に示すように、ボロンドープシリケートガラス（ＢＳＧ）を成膜し、前述の方法でボロン拡散層１５ａを形成し、その後、ＢＳＧ層を除去する。次に、図２５に示すように、シリコン基体１１の両面全面にＣＶＤ法により５０μｍのダイヤフラム層１６を形成する。
その後、このようにして得られた図２５に示すシリコン基板１と図１６に示すガラス基板２とを、図２６に示すように、ギャップＧとなる凹部を構成するダイヤフラム層１６がギャップＧを介して固定電極２４と対向するように重ねて陽極接合することにより、構造体とする。
【００４１】
続いて、図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法と同様にして、シリコン基板１上に形成されているダイヤフラム層１６を除去する。
その後、ガラス基板２側の表面全面と、シリコン基板１上のギャップＧと平面的に重なり合う位置とにレジスト（図示略）を形成し、シリコン基体１１の上面をＢＨＦ（フッ化アンモニウム：フッ酸＝１０：１）溶液を用いてエッチングした後、レジストを除去することにより、シリコン基体１１の上面のボロン拡散層１５ｂと熱酸化膜１２とを除去して開口を形成する。
続いて、図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法と同様にして、ボロン拡散層１５をストッパーとしてシリコン基板１をエッチングし、ボロン拡散層１５ａとダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４を形成する。
【００４２】
その後、シリコン基板１上に形成されている熱酸化膜１２と、ボロン拡散層１５ｂとを剥離し、シリコン基板１上にフォトリソグラフィ手法を用いて電極パッド３５を設けることにより、図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサが得られる。
【００４３】
このように図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサとした場合、図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサのように、ボロン拡散層１５をシリコン基体１１の下面の一部の領域に選択的に形成する場合と比較して、ボロン拡散層１５ａを形成する工程を簡略化することができ、容易に製造することができる。
【００４４】
また、図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサとした場合においても、図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサと同様に、高精度にダイヤフラム３４の厚さを制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態の静電容量型圧力センサを示した平面図である。
【図２】図１における線分Ａ−Ａ´における線視断面図である。
【図３】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図４】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図５】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図６】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図７】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図８】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図９】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１０】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１１】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１２】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１３】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１４】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１５】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１６】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１７】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１８】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１９】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２０】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２１】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２２】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２３】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２４】図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２５】図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２６】図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・シリコン基板（一方の基板）、２・・・ガラス基板（他方の基板）、１１・・・シリコン基体、１２・・・熱酸化膜、１２ａ・・・開口、１４・・・ボロン拡散源層、１５、１５ａ・・・ボロン拡散層、１６・・・ダイヤフラム層、２１・・・ガラス基体、２２・・・シリコン基板、２２ａ・・・取出電極、２３・・・酸化膜、２４・・・固定電極、２５、３１・・・レジスト、３２・・・シリコン酸化膜、３３・・・開口、３４・・・ダイヤフラム、３５・・・電極パッド、４５・・・イオン注入犠牲層、Ｇ・・・ギャップ、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムからなる可動電極を備えた静電容量型圧力センサの製造方法に関するものであり、特に、高精度にダイヤフラムの厚さを制御できる静電容量型圧力センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型圧力センサとして、一方の基板に形成されたダイヤフラム部と他方の基板に形成された固定電極部との間にギャップが設けられた構造体を備えたものがある。静電容量型圧力センサを構成するダイヤフラムの厚さは、静電容量型圧力センサの感度に大きな影響を与えるため、高い精度が要求されている。
静電容量型圧力センサを構成するダイヤフラムの厚さを調整する方法として、エピタキシャル層の一部にｐ型ドーピング部を形成し、ｐ型ドーピングされたシリコン基板とｐ型ドーピングされたエピタキシャル層の一部とを電気化学的なエッチング法でエッチングすることにより切欠きを形成する方法（例えば、特許文献１）がある。
また、ダイヤフラムの厚みの均一性が自己整合的に高精度で得られる方法として、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いる方法がある。
【特許文献１】特開２００１−６８６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、切欠きのエッチングを、ダイヤフラムを構成するエピタキシャル層のｎ型ドーピングされた部分とｐ型ドーピングされた部分との接合部で停止させるので、ダイヤフラムを構成する材質が限定されてしまうという不都合があった。
また、ＳＯＩ基板を用いる方法は、非常に高価であった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高価なＳＯＩ基板を用いたり、ダイヤフラムの材質に制限を与えたりすることなく、高精度にダイヤフラムの厚さを制御できる静電容量型圧力センサ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】
【０００５】
本発明の静電容量型圧力センサの製造方法は、ダイヤフラムからなる可動電極が形成された一方の基板と、固定電極が形成された他方の基板とが、前記可動電極と前記固定電極との間に設けられたギャップを介して対向配置された構造体を備えた静電容量型圧力センサの製造方法であって、前記一方の基板となるシリコン基板の一方の面にボロン拡散層を形成するボロン拡散層形成工程と、前記ボロン拡散層上にダイヤフラム層を形成するダイヤフラム層形成工程と、前記他方の基板上に前記固定電極を形成する工程と、前記ダイヤフラム層が形成された前記シリコン基板と、前記固定電極が形成された前記他方の基板とを、前記ダイヤフラム層が前記ギャップを介して前記固定電極と対向するように重ねて陽極接合する陽極接合工程と、前記ボロン拡散層をストッパーとして他方の面から前記シリコン基板をエッチングすることにより、前記ボロン拡散層と前記ダイヤフラム層とからなる前記ダイヤフラムを形成するダイヤフラム形成工程とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、上記の静電容量型圧力センサの製造方法においては、前記ボロン拡散層形成工程が、前記シリコン基板の一方の面にボロン拡散源層を設けて熱処理を行うことにより、前記ボロン拡散層を形成する工程と、前記ボロン拡散源層を除去する拡散源層除去工程とを備える方法とすることができる。
【０００７】
また、上記の静電容量型圧力センサの製造方法においては、前記ボロン拡散層形成工程が、前記シリコン基板の一方の面に熱酸化層からなるイオン注入犠牲層を設けるイオン注入犠牲層形成工程と、前記イオン注入犠牲層上からボロンイオンを注入して熱処理することにより前記ボロン拡散層を形成するイオン注入工程と、前記イオン注入犠牲層を除去するイオン注入犠牲層除去工程とを備える方法とすることができる。
【０００８】
また、上記の静電容量型圧力センサの製造方法においては、前記ボロン拡散層形成工程が、前記シリコン基板の一方の面に化学蒸着法（ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法）によりボロンドープシリケートガラス（ＢＳＧ）を形成する工程を備える方法とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ボロン拡散層をストッパーとして他方の面からシリコン基板をエッチングすることにより、ボロン拡散層とダイヤフラム層とからなるダイヤフラムを形成するダイヤフラム形成工程を備えるので、高精度にダイヤフラムの厚さを制御できる。よって、ダイヤフラムの厚みが均一で安定した性能が得られる静電容量型圧力センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。また、以下の図面においては、各構成部分の縮尺について図面に表記することが容易となるように構成部分毎に縮尺を変えて記載している。
【００１１】
図１は、本発明の第１実施形態の静電容量型圧力センサを示した平面図であり、図２（ａ）は、図１における線分Ａ−Ａにおける線視断面図である。
図１および図２（ａ）に示すように、本実施形態の静電容量型圧力センサは、ダイヤフラム３４からなる可動電極が形成されたシリコン基板（一方の基板）１と、固定電極２４が形成されたガラス基板（他方の基板）２とが、ダイヤフラム３４と固定電極２４との間に設けられたギャップＧを介して対向配置された構造体を備えたものである。
【００１２】
図１および図２（ａ）に示すシリコン基板１は、シリコンからなるシリコン基体１１から構成されている。図１および図２（ａ）に示すように、シリコン基板１の中央部分には、ボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４が形成されている。ボロン拡散層１５は、ダイヤフラム３４を形成する部分と、ダイヤフラム３４を形成する部分から下に向かって傾斜するシリコン基体１１の下面の部分とに設けられている。また、ダイヤフラム層１６は、ボロン拡散層１５の下面とシリコン基体１１の下面とに形成されている。シリコン基板１の下面には、ギャップＧを構成する凹部が設けられ、ボロン拡散層１５およびダイヤフラム層１６は、凹部の形状に対応して形成されている。また、図１および図２（ａ）に示すように、シリコン基板１の上面で、ダイヤフラム３４が形成されていない部分には、ダイヤフラム３４に電気的に接続された電極パッド３５が形成されている。
【００１３】
また、ガラス基板２は、耐熱ガラスからなるガラス基体２１から構成されている。耐熱ガラスとしては、４００℃の熱膨張係数がシリコンとほぼ等しく、後述する陽極接合後における内部応力を小さくできるパイレックス（登録商標）を用いることが望ましい。ガラス基板２の上面に形成された固定電極２４は、図２（ａ）に示すように、ガラス基体２１を貫通する取出電極２２ａを介してガラス基体２１の下面に形成された電極パッド２５に電気的に接続されている。
電極パッド２５、電極パッド３５は、静電容量の変化を検知する検知手段（図示略）に電気的に接続されている。
【００１４】
そして、本実施形態の静電容量型圧力センサでは、圧力変化に対応してダイヤフラム３４が弾性変形して撓むことによるギャップの幅の変動を、ダイヤフラム３４と固定電極２４との間の静電容量の変化として電気的に測定することにより、圧力を検知するようになっている。
【００１５】
次に、図３〜図２３を参照して本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法について説明する。本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法は、シリコン基板形成工程と、ガラス基板形成工程と、両基板接合工程と、接合後工程とを具備して構成されている。
【００１６】
（シリコン基板形成工程）
本実施形態のシリコン基板１を製造するには、まず、シリコン基体１１を用意する。シリコン基材１１としては、ボロン拡散層１５をストッパーとしてエッチングできるものであればいかなるものであってもよいが、例えば、以下に示すエッチング方法で容易に精度よくエッチングできるように、ボロンが高濃度にドープされていない、面方位（１００）のシリコンウェハであって、面方位（１００）の方位ずれや表面の凹凸やうねりの小さいものを用いることが望ましい。より具体的には、シリコン基材１１として、例えば、厚さ３００μｍ、直径１００ｍｍの低抵抗（０．００１〜０．０１Ω・ｃｍ）ｐ型（１００）のシリコン基板を用いることができる。
【００１７】
次に、図３に示すように、シリコン基体１１の両面全面に３００ｎｍの熱酸化膜１２を設け、図４に示すように下面の熱酸化膜１２をフォトリソグラフィを用いてパターニングすることにより、ギャップＧを形成する領域に開口１２ａを設ける。
次いで、図５に示すように、シリコン基体１１の下面を、例えば９０℃の２０ｗ％ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液を用いて異方性を有するウエットエッチングを行うことにより、開口１２ａから露出するシリコン基体１１にギャップＧとなる凹部を形成する。
【００１８】
次に、図６に示すように、シリコン基体１１の下面にＣＶＤ法により高濃度のボロンを含有した硼珪酸ガラスからなるボロン拡散源層１４を成膜する。ボロン拡散源層１４としては、例えば、ボロフィルム（Ｅｍｕｌｓｉｔｏｎｅ Ｃｏ．製、ＴｙｐｅＢ）を用いてもよい。
【００１９】
続いて、例えば１０００℃１２時間の熱処理を行うことにより、ボロン拡散源層１４からシリコン基体１１にボロンを固相拡散させて、図７に示すように、１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３の濃度のボロン拡散層１５を形成する。このようにして得られたボロン拡散層１５の濃度が１×１０１９ｃｍ−３未満であると、ボロン拡散層１５がシリコン基体１１をエッチングする際のストッパーとして、十分に機能しない虞が生じる。また、ボロン拡散層１５の濃度が１×１０２０ｃｍ−３越えると、拡散に時間がかかるため好ましくない。
【００２０】
また、このようにして得られたボロン拡散層１５がストッパーとして機能するためには、例えばエッチング深さが３００μｍの場合１０〜１００ｎｍの厚みが必要とされる。
【００２１】
続いて、シリコン基体１１の上面全面をレジスト（図示略）で保護し、シリコン基体１１の下面をＢＨＦ（フッ化アンモニウム：フッ酸＝１０：１）溶液を用いてエッチングした後、レジストを除去することにより、図８に示すように、ボロン拡散源層１４と下面の熱酸化膜１２とを除去する。
【００２２】
次に、ボロン拡散層１５を形成する他の方法について説明する。図５に示す開口１２ａから露出するシリコン基体１１からなりギャップＧとなる凹部に、図９に示すように、５０ｎｍのシリコン熱酸化層からなるイオン注入犠牲層４５を形成する。イオン注入犠牲層４５を設けることにより、次の工程でボロンイオンを注入する際における汚染を防止することができる。
次いで、イオン注入犠牲層４５上から、ドープ深さ１００ｎｍ、ドーズ量５×１０１４ｃｍ−２でボロンイオンを注入し、熱処理することにより、図１０に示すように、イオン注入犠牲層４５上からシリコン基体１１にボロンを拡散させて、ボロン拡散層１５を形成する。
【００２３】
続いて、シリコン基体１１の上面全面をレジスト（図示略）で保護し、シリコン基体１１の下面をＢＨＦ（フッ化アンモニウム：フッ酸＝１０：１）溶液を用いてエッチングした後、レジストを除去することにより、図８に示すように、イオン注入犠牲層４５と下面の熱酸化膜１２とを除去する。
【００２４】
次に、図１２に示すように、シリコン基体１１の両面全面に、ＣＶＤ法により３００ｎｍのシリコン酸化膜からなるダイヤフラム層１６を形成する。
【００２５】
（ガラス基板形成工程）
まず、取出電極２２ａを形成するためのシリコン基板２２として、例えば、厚さ７００μｍ、直径１００ｍｍの低抵抗（０．００１〜０．０１Ω・ｃｍ）ｐ型（１００）のシリコン基板を用意する。次いで、シリコン基板２２の上面と下面に酸化膜２３を形成する。その後、シリコン基板２２の一部を、エッチング液として、例えば９０℃の２２ｗ％ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液を用いるウエットエッチングを行うことにより、図１３に示すように、取出電極２２ａとなる高さ４００μｍ程度の突起部を形成し、酸化膜２３を除去する。
次いで、シリコン基板２２の取出電極２２ａとなる突起部上に、パイレックス（登録商標）からなる厚さ３００μｍ、直径１００ｍｍのガラス基体２１を重ねる。そして、ガラス基体２１を軟化温度まで加熱して、シリコン基板２２の取出電極２２ａとなる突起部の頂部に、例えば６９０℃、０．０２ｍｍ／ｍｉｎの速度で押し付ける熱プレスを行うことにより、図１４に示すように、ガラス基体２１内にシリコン基板２２の取出電極２２ａとなる突起部を挿入する。
その後、取出電極２２ａとなる突起部が挿入されたガラス基体２１を冷却し、シリコン基板２２とガラス基体２１とを陽極接合する。次に、シリコン基板２２と一体化されたガラス基体２１を両面から研磨することにより、図１５に示すように、ガラス基体２１を貫通する取出電極２２ａを有するガラス基板２が得られる。
【００２６】
続いて、図１５に示すガラス基板２の上面に固定電極２４となる導電性金属膜を形成し、ガラス基板２１の下面に電極パッド２５となる導電性金属膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ手法を用いて、上面の固定電極２４となる導電性金属膜をパターニングし、図１６に示すように、円形状の固定電極２４を形成する。
【００２７】
（両基板接合工程）
このようにして得られた図１２に示すシリコン基板１と図１６に示すガラス基板２とを、図１７に示すように、ギャップＧとなる凹部を構成するダイヤフラム層１６がギャップＧを介して固定電極２４と対向するように重ねて陽極接合し、構造体とする。ここでの陽極接合は、例えば、４００℃に加熱した状態で３００〜１０００Ｖ程度の電圧をかけて行う。
【００２８】
（接合後工程）
そして、図１８に示すように、ガラス基板２側の表面にレジスト３１を形成してから、図１９に示すように、シリコン基板１上に形成されているダイヤフラム層１６をウェットエッチングにより除去し、図２０に示すように、レジスト３１を除去する。なお、図１７に示す構造体に形成されているダイヤフラム層１６を、ドライエッチングにより除去することによっても、図２０に示す構造体が得られる。
【００２９】
次に、図２１に示すように、ガラス基板２側の表面に１μｍのシリコン酸化膜３２をＣＶＤ法またはスパッタにより形成する。続いて、シリコン基板１上にレジスト（図示略）をスピンコートし、フォトグラフィ装置を用いて、シリコン基板１に形成されているギャップＧと平面的に重なり合う位置の熱酸化膜１２をパターニングにより除去し、ガラス基板２側の表面と、シリコン基板１上のギャップＧと平面的に重なり合う位置とに形成したレジストを除去し、図２２に示すように、開口３３を形成する。
その後、エッチング液として、例えば９０℃の２０ｗ％ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）溶液を用い、ボロン拡散層１５をストッパーとして、シリコン基板１の開口３３からボロン拡散層１５に達するまでシリコン基板１をエッチングし、図２３に示すように、ボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４を形成する。ここで用いるエッチング液は、ＴＭＡＨ溶液に限られず、例えば８０℃の２４ｗｔ％ＫＯＨ溶液を用いることができる。
【００３０】
次いで、シリコン基板１上に形成されている熱酸化膜１２と、ガラス基板２側の表面に形成されているシリコン酸化膜３２とを剥離し、シリコン基板１上にフォトリソグラフィ手法を用いて電極パッド３５を設けることにより、図１および図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサが得られる。
【００３１】
本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法では、ボロン拡散層１５をストッパーとしてシリコン基板１の上面からシリコン基板１をエッチングすることにより、ボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４を形成するので、得られたダイヤフラム３４の厚みが、自己整合的にボロン拡散層１５の厚みとダイヤフラム層１６の厚みとを合わせてなるあらかじめ決定された厚みとなり、高精度にダイヤフラム３４の厚さを制御できる。また、ボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４を形成するので、ダイヤフラム３４の厚さが、シリコン基体１１の個体差による誤差の影響や、シリコン基体１１の厚さの均一性による誤差の影響を受けにくく、高精度にダイヤフラム３４の厚さを制御できる。よって、ダイヤフラム３４の厚みが均一で安定した性能を有する静電容量型圧力センサ得られる。しかも、従来の技術のように、高価なＳＯＩ基板を用いたり、ダイヤフラムの材質に制限を与えたりすることはない。
【００３２】
また、本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法では、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも前に、ガラス基板２上に固定電極２４を形成する工程と、ダイヤフラム層１６が形成されたシリコン基板１と、固定電極２４が形成されたガラス基板２とを、ダイヤフラム層１６がギャップＧを介して固定電極２４と対向するように重ねて陽極接合する陽極接合工程とを備えるので、高精度にダイヤフラム３４の厚さを制御でき、しかも、以下に示すように歩留まりを向上させることができる。
【００３３】
すなわち、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも後に、ダイヤフラム層１６が形成されたシリコン基板１と、固定電極２４が形成されたガラス基板２とを陽極接合する場合には、陽極接合時の電圧印加による静電引力によってダイヤフラム３４が固定電極２４に張り付いてしまう場合がある。特に、高感度な圧力センサとするために、高精度にダイヤフラムの厚さを制御してダイヤフラムの厚さを薄くした場合やギャップＧの高さを低くした場合、ダイヤフラムの固定電極への張り付きが生じやすい。
【００３４】
これに対し、本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法では、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも前に陽極接合工程を行うので、ダイヤフラム３４となるボロン拡散層１５とダイヤフラム層１６とがシリコン基体１１に支持された状態で陽極接合工程が行われることになり、ダイヤフラム３４が固定電極２４に張り付くことはない。したがって、高精度に制御された厚みの薄いダイヤフラムを備えた高感度な静電容量型圧力センサを歩留まり良く製造することができる。また、ダイヤフラム３４が固定電極２４に張り付くことがないので、ダイヤフラム３４が固定電極２４に張り付かないように陽極接合条件を考慮する必要がなくなり、良好な封止性が得られる条件で陽極接合を行うことができるようになる。したがって、陽極接合条件の制御が容易となり、しかも封止性に優れた静電容量型圧力センサが得られる条件で陽極接合を行うことができる。
さらに、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも前に陽極接合工程を行うので、陽極接合工程後の工程による汚染などから、ギャップＧを形成するダイヤフラム層１６や固定電極２４を保護することができる。
【００３５】
また、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも前に陽極接合工程を行う場合、得られたダイヤフラム３４の厚みを直接測定することができなくなってしまう。しかし、本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法では、上述したように、高精度に均一な厚みのダイヤフラム３４が得られる。したがって、シリコン基体１１のエッチングによる除去量を、ダイヤフラム３４の厚みを直接測定することにより確認しながらエッチングしなくても、十分に高いエッチング精度が得られる。よって、ダイヤフラム３４の厚みを直接測定できなくても支障はない。
なお、本発明の静電容量型圧力センサの製造方法においては、上述した実施形態において説明したように、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも前に陽極接合工程を行うことが望ましいが、ダイヤフラム３４を形成する工程よりも後に陽極接合工程を行ってもよい。
【００３６】
また、本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法において、ボロン拡散層１５の形成を、シリコン基板１の下面にボロン拡散源層１４を設けて熱処理を行うことにより、ボロン拡散層１５を形成した後、ボロン拡散源層１４を除去することによって行う場合、高価な装置が必要ない。
【００３７】
また、本実施形態の静電容量型圧力センサの製造方法において、ボロン拡散層１５の形成を、シリコン基板１の下面にシリコン熱酸化層からなるイオン注入犠牲層４５を設け、イオン注入犠牲層４５上からボロンイオンを注入して熱処理することによりボロン拡散層１５を形成した後、イオン注入犠牲層４５を除去することによって行う場合、薄いボロン拡散層１５を形成できるため、ダイヤフラム厚さの薄い高感度な静電容量型圧力センサを形成できる。
【００３８】
なお、上記した実施形態において説明したように、本発明の静電容量型圧力センサの製造方法では、ボロン拡散層１５を、図２（ａ）に示すように、ダイヤフラム３４を形成する部分と、ダイヤフラム３４を形成する部分から下に向かって傾斜するシリコン基体１１の下面の部分とに設けることができるが、本発明は、上述した例に限定されるものではなく、ボロン拡散層１５は、ダイヤフラム３４を形成する部分に形成されていればよく、例えば、図２（ｂ）に示すように、ダイヤフラム３４を形成する部分と、シリコン基体１１の下面全域とに設けられていても良い。
【００３９】
図２（ｂ）は、図１における線分Ａ−Ａにおける線視断面図であり、図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサは、以下に示すように製造することができる。なお、図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法において、図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法と同一の部分については説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００４０】
すなわち、図５に示すギャップＧとなる凹部が形成されたシリコン基体１１の上面をレジストで保護し、下面のＳｉＯ２を除去し、上面のレジストを除去する。次に、上面および下面にＣＶＤ法により、図２４に示すように、ボロンドープシリケートガラス（ＢＳＧ）を成膜し、前述の方法でボロン拡散層１５ａを形成し、その後、ＢＳＧ層を除去する。次に、図２５に示すように、シリコン基体１１の両面全面にＣＶＤ法により５０μｍのダイヤフラム層１６を形成する。
その後、このようにして得られた図２５に示すシリコン基板１と図１６に示すガラス基板２とを、図２６に示すように、ギャップＧとなる凹部を構成するダイヤフラム層１６がギャップＧを介して固定電極２４と対向するように重ねて陽極接合することにより、構造体とする。
【００４１】
続いて、図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法と同様にして、シリコン基板１上に形成されているダイヤフラム層１６を除去する。
その後、ガラス基板２側の表面全面と、シリコン基板１上のギャップＧと平面的に重なり合う位置とにレジスト（図示略）を形成し、シリコン基体１１の上面をＢＨＦ（フッ化アンモニウム：フッ酸＝１０：１）溶液を用いてエッチングした後、レジストを除去することにより、シリコン基体１１の上面のボロン拡散層１５ｂと熱酸化膜１２とを除去して開口を形成する。
続いて、図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法と同様にして、ボロン拡散層１５をストッパーとしてシリコン基板１をエッチングし、ボロン拡散層１５ａとダイヤフラム層１６とからなるダイヤフラム３４を形成する。
【００４２】
その後、シリコン基板１上に形成されている熱酸化膜１２と、ボロン拡散層１５ｂとを剥離し、シリコン基板１上にフォトリソグラフィ手法を用いて電極パッド３５を設けることにより、図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサが得られる。
【００４３】
このように図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサとした場合、図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサのように、ボロン拡散層１５をシリコン基体１１の下面の一部の領域に選択的に形成する場合と比較して、ボロン拡散層１５ａを形成する工程を簡略化することができ、容易に製造することができる。
【００４４】
また、図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサとした場合においても、図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサと同様に、高精度にダイヤフラム３４の厚さを制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態の静電容量型圧力センサを示した平面図である。
【図２】図１における線分Ａ−Ａ´における線視断面図である。
【図３】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図４】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図５】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図６】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図７】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図８】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図９】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１０】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１１】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１２】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１３】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１４】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１５】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１６】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１７】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１８】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図１９】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２０】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２１】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２２】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２３】図２（ａ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２４】図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２５】図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【図２６】図２（ｂ）に示す静電容量型圧力センサの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・シリコン基板（一方の基板）、２・・・ガラス基板（他方の基板）、１１・・・シリコン基体、１２・・・熱酸化膜、１２ａ・・・開口、１４・・・ボロン拡散源層、１５、１５ａ・・・ボロン拡散層、１６・・・ダイヤフラム層、２１・・・ガラス基体、２２・・・シリコン基板、２２ａ・・・取出電極、２３・・・酸化膜、２４・・・固定電極、２５、３１・・・レジスト、３２・・・シリコン酸化膜、３３・・・開口、３４・・・ダイヤフラム、３５・・・電極パッド、４５・・・イオン注入犠牲層、Ｇ・・・ギャップ、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムからなる可動電極が形成された一方の基板と、固定電極が形成された他方の基板とが、前記可動電極と前記固定電極との間に設けられたギャップを介して対向配置された構造体を備えた静電容量型圧力センサの製造方法であって、
前記一方の基板となるシリコン基板の一方の面にボロン拡散層を形成するボロン拡散層形成工程と、
前記ボロン拡散層上にダイヤフラム層を形成するダイヤフラム層形成工程と、
前記他方の基板上に前記固定電極を形成する工程と、
前記ダイヤフラム層が形成された前記シリコン基板と、前記固定電極が形成された前記他方の基板とを、前記ダイヤフラム層が前記ギャップを介して前記固定電極と対向するように重ねて陽極接合する陽極接合工程と、
前記ボロン拡散層をストッパーとして他方の面から前記シリコン基板をエッチングすることにより、前記ボロン拡散層と前記ダイヤフラム層とからなる前記ダイヤフラムを形成するダイヤフラム形成工程とを備えることを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。
【請求項２】
前記ボロン拡散層形成工程が、
前記シリコン基板の一方の面にボロン拡散源層を設けて熱処理を行うことにより、前記ボロン拡散層を形成する工程と、
前記ボロン拡散源層を除去する拡散源層除去工程とを備えることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型圧力センサの製造方法。
【請求項３】
前記ボロン拡散層形成工程が、
前記シリコン基板の一方の面に熱酸化層からなるイオン注入犠牲層を設けるイオン注入犠牲層形成工程と、
前記イオン注入犠牲層上からボロンイオンを注入して熱処理することにより前記ボロン拡散層を形成するイオン注入工程と、
前記イオン注入犠牲層を除去するイオン注入犠牲層除去工程とを備えることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型圧力センサの製造方法。
【請求項１】
ダイヤフラムからなる可動電極が形成された一方の基板と、固定電極が形成された他方の基板とが、前記可動電極と前記固定電極との間に設けられたギャップを介して対向配置された構造体を備えた静電容量型圧力センサの製造方法であって、
前記一方の基板となるシリコン基板の一方の面にボロン拡散層を形成するボロン拡散層形成工程と、
前記ボロン拡散層上にダイヤフラム層を形成するダイヤフラム層形成工程と、
前記他方の基板上に前記固定電極を形成する工程と、
前記ダイヤフラム層が形成された前記シリコン基板と、前記固定電極が形成された前記他方の基板とを、前記ダイヤフラム層が前記ギャップを介して前記固定電極と対向するように重ねて陽極接合する陽極接合工程と、
前記ボロン拡散層をストッパーとして他方の面から前記シリコン基板をエッチングすることにより、前記ボロン拡散層と前記ダイヤフラム層とからなる前記ダイヤフラムを形成するダイヤフラム形成工程とを備えることを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。
【請求項２】
前記ボロン拡散層形成工程が、
前記シリコン基板の一方の面にボロン拡散源層を設けて熱処理を行うことにより、前記ボロン拡散層を形成する工程と、
前記ボロン拡散源層を除去する拡散源層除去工程とを備えることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型圧力センサの製造方法。
【請求項３】
前記ボロン拡散層形成工程が、
前記シリコン基板の一方の面に熱酸化層からなるイオン注入犠牲層を設けるイオン注入犠牲層形成工程と、
前記イオン注入犠牲層上からボロンイオンを注入して熱処理することにより前記ボロン拡散層を形成するイオン注入工程と、
前記イオン注入犠牲層を除去するイオン注入犠牲層除去工程とを備えることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型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１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００６−３０８４２９（Ｐ２００６−３０８４２９Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１３１６７７（Ｐ２００５−１３１６７７）
【出願日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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