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電阻元件與壓力傳感器元件的各自的制造方法、壓力傳感器元件、壓力傳感器與流程

文檔序號(hào):11122466閱讀:1351來(lái)源:國(guó)知局
電阻元件與壓力傳感器元件的各自的制造方法、壓力傳感器元件、壓力傳感器與制造工藝

本發(fā)明涉及電阻元件的制造方法、壓力傳感器元件的制造方法、壓力傳感器元件、壓力傳感器、高度計(jì)、電子設(shè)備以及移動(dòng)體。



背景技術(shù):

在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)(特別是傳感器裝置)中,廣泛采用通過(guò)向單晶硅摻雜雜質(zhì)從而形成電阻元件(壓電電阻元件)的方式。

作為這種電阻元件的制造方法,例如已知有如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的那樣,通過(guò)將硼加速至1MeV的能量并打入到n型硅基板中,從而于在基板表面上殘留有n型層的狀態(tài)下,形成p型的電阻層(電阻區(qū)域)的方法。通過(guò)利用這種方法而將電阻層埋入所形成的電阻元件,能夠降低外部電場(chǎng)的影響。

然而,由于在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的方法中,電阻層被形成至比較深的位置,因此存在有如下問(wèn)題,即,例如在將電阻元件用于極薄的隔膜的撓曲檢測(cè)的情況下,將電阻層以偏向隔膜的一面的狀態(tài)埋入,以便能夠?qū)嵤┬实臋z測(cè)是較為困難的。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平7-131035號(hào)公報(bào)



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于,提供一種能夠?qū)O薄的電阻區(qū)域以埋入到極淺的位置的狀態(tài)而形成的電阻元件的制造方法以及壓力傳感器元件的制造方法,此外,提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)小型化以及高精度化的壓力傳感器元件,而且提供具備所涉及的壓力傳感器元件的壓力傳感器、高度計(jì)、電子設(shè)備以及移動(dòng)體。

此種目的通過(guò)下述的本發(fā)明來(lái)達(dá)成。

應(yīng)用例1

本發(fā)明的電阻元件的制造方法的特征在于,包括:準(zhǔn)備具有硅層的基板的工序,所述硅層具備n型或者p型的區(qū)域;通過(guò)向所述區(qū)域摻雜雜質(zhì)從而形成電阻區(qū)域的工序;通過(guò)快速熱退火、閃光燈退火以及準(zhǔn)分子激光退火中的任意一種退火來(lái)對(duì)所述電阻區(qū)域進(jìn)行熱處理的工序;通過(guò)使硅在所述電阻區(qū)域上外延生長(zhǎng)從而形成覆蓋層的工序。

根據(jù)這種電阻元件的制造方法,由于通過(guò)快速熱退火、閃光燈退火以及準(zhǔn)分子激光退火之中的任意一種退火來(lái)對(duì)電阻區(qū)域進(jìn)行熱處理,因此熱預(yù)算(熱過(guò)程)較低,從而能夠在減少雜質(zhì)的擴(kuò)散而將電阻區(qū)域留在較淺的位置的同時(shí),使電阻區(qū)域活化。此外,由于在所獲得的電阻元件中,電阻區(qū)域通過(guò)覆蓋層而被覆蓋從而被埋設(shè),因此能夠減少噪聲向電阻區(qū)域的混入。特別是,由于能夠?qū)⒏采w層通過(guò)外延生長(zhǎng)而形成,因此能夠在將電阻區(qū)域的厚度設(shè)置得極薄的同時(shí),將電阻區(qū)域埋設(shè)在極淺的位置處。

應(yīng)用例2

在本發(fā)明的電阻元件的制造方法中,優(yōu)選為,在形成所述覆蓋層的工序中,使用乙硅烷氣體來(lái)實(shí)施所述外延生長(zhǎng)。

由此,能夠在較低的溫度下形成覆蓋層。因此,能夠在形成覆蓋層的工序中減少電阻區(qū)域擴(kuò)散的情況。

應(yīng)用例3

在本發(fā)明的電阻元件的制造方法中,優(yōu)選為,在進(jìn)行所述熱處理的工序中,所述熱處理后的所述電阻區(qū)域的厚度處于0.1μm以上且2.0μm以下的范圍內(nèi)。

由此,例如,在將電阻元件作為形變檢測(cè)元件而設(shè)置在通過(guò)受壓而撓曲變形的隔膜部中的情況下,即使將隔膜部設(shè)置得極薄,也能夠使電阻區(qū)域偏向隔膜部的表面附近,從而能夠使電阻元件的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。

應(yīng)用例4

在本發(fā)明的電阻元件的制造方法中,優(yōu)選為,在形成所述覆蓋層的工序中,所述覆蓋層的厚度處于0.05μm以上且0.4μm以下的范圍內(nèi)。

由此,例如,在將電阻元件作為形變檢測(cè)元件而設(shè)置在通過(guò)受壓而撓曲變形的隔膜部中的情況下,即使將隔膜部設(shè)置得極薄,也能夠使電阻區(qū)域偏向隔膜部的表面附近,從而能夠使電阻元件的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。

應(yīng)用例5

本發(fā)明的壓力傳感器元件的制造方法的特征在于,包括:使用本發(fā)明的電阻元件的制造方法來(lái)形成電阻元件的工序;通過(guò)對(duì)所述基板的一面?zhèn)冗M(jìn)行蝕刻從而形成設(shè)置有所述電阻元件的隔膜部的工序。

根據(jù)這種壓力傳感器元件的制造方法,在所獲得的壓力傳感器元件中,即使將隔膜部設(shè)置得極薄,也能夠使電阻區(qū)域偏向隔膜部的表面附近,從而能夠使電阻元件的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。此外,由于在所獲得的壓力傳感器元件中,電阻區(qū)域通過(guò)覆蓋層而被覆蓋從而被埋設(shè),因此能夠減少噪聲向電阻區(qū)域的混入。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)所獲得的壓力傳感器元件的小型化以及高精度化。

應(yīng)用例6

本發(fā)明的壓力傳感器元件的特征在于,具有隔膜部,所述隔膜部具備:硅層;電阻元件,其具有在所述硅層內(nèi)含有載流子的電阻區(qū)域,并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于形變的電信號(hào);所述電阻區(qū)域上的覆蓋層,所述電阻區(qū)域的厚度相對(duì)于所述隔膜部的厚度處于5%以上且30%以下的范圍內(nèi),所述隔膜部的所述覆蓋層一側(cè)的面和所述電阻區(qū)域的載流子濃度的峰值位置之間的距離相對(duì)于所述隔膜部的厚度處于2%以上且40%以下的范圍內(nèi)。

根據(jù)這種壓力傳感器元件,即使將隔膜部設(shè)置得極薄,也能夠使電阻元件偏向隔膜部的表面附近,從而能夠使電阻元件的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。此外,由于電阻區(qū)域通過(guò)覆蓋層而被覆蓋從而被埋設(shè),因此能夠減少噪聲向電阻區(qū)域的混入。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)壓力傳感器元件的小型化以及高精度化。

應(yīng)用例7

在本發(fā)明的壓力傳感器元件中,優(yōu)選為,具備被設(shè)置在所述覆蓋層一側(cè)的壓力基準(zhǔn)室。

由此,能夠?qū)崿F(xiàn)以壓力基準(zhǔn)室的壓力為基準(zhǔn)來(lái)對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)的壓力傳感器元件。

應(yīng)用例8

在本發(fā)明的壓力傳感器元件中,優(yōu)選為,所述隔膜部的厚度處于0.5μm以上且15μm以下的范圍內(nèi)。

由此,能夠?qū)崿F(xiàn)小型的壓力傳感器元件。

應(yīng)用例9

在本發(fā)明的壓力傳感器元件中,優(yōu)選為,所述電阻區(qū)域的厚度處于0.1μm以上且2.0μm以下的范圍內(nèi)。

由此,即使將隔膜部設(shè)置得極薄,也能夠使電阻區(qū)域偏向隔膜部的表面附近,從而能夠使電阻元件的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。

應(yīng)用例10

在本發(fā)明的壓力傳感器元件中,優(yōu)選為,所述隔膜部的所述覆蓋層一側(cè)的面和所述電阻區(qū)域的載流子濃度的峰值位置之間的距離處于0.05μm以上且0.4μm以下的范圍內(nèi)。

由此,即使將隔膜部設(shè)置得極薄,也能夠使電阻區(qū)域偏向隔膜部的表面附近,從而能夠使電阻元件的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。

應(yīng)用例11

在本發(fā)明的壓力傳感器元件中,優(yōu)選為,具備基板,所述基板具有所述隔膜部以及電路部。

由此,能夠?qū)崿F(xiàn)將隔膜部與電路部集成在一個(gè)芯片上的壓力傳感器元件。

應(yīng)用例12

本發(fā)明的壓力傳感器的特征在于,具備本發(fā)明的壓力傳感器元件。

根據(jù)這種壓力傳感器,能夠?qū)崿F(xiàn)壓力傳感器元件的小型化以及高精度化。

應(yīng)用例13

本發(fā)明的高度計(jì)的特征在于,具備本發(fā)明的壓力傳感器元件。

根據(jù)這種高度計(jì),能夠?qū)崿F(xiàn)壓力傳感器元件的小型化以及高精度化。

應(yīng)用例14

本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于,具備本發(fā)明的壓力傳感器元件。

根據(jù)這種電子設(shè)備,能夠?qū)崿F(xiàn)壓力傳感器元件的小型化以及高精度化。

應(yīng)用例15

本發(fā)明的移動(dòng)體的特征在于,具備本發(fā)明的壓力傳感器元件。

根據(jù)這種移動(dòng)體,能夠?qū)崿F(xiàn)壓力傳感器元件的小型化以及高精度化。

附圖說(shuō)明

圖1為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的壓力傳感器元件的剖視圖。

圖2為表示圖1所示的壓力傳感器元件所具備的電阻元件的配置的俯視圖。

圖3為表示圖2所示的電阻元件的電阻區(qū)域的載流子濃度分布的一個(gè)示例的曲線圖。

圖4為用于對(duì)圖1所示的壓力傳感器元件的作用進(jìn)行說(shuō)明的圖,(a)為表示加壓狀態(tài)的剖視圖,(b)為表示加壓狀態(tài)的俯視圖。

圖5為表示圖1所示的壓力傳感器元件的制造工序(電阻元件的形成工序)的圖。

圖6為表示圖5所示的退火后的電阻元件的載流子濃度分布的一個(gè)示例的曲線圖。

圖7為表示圖1所示的壓力傳感器元件的制造工序(絕緣層、電路部等的形成工序)的圖。

圖8為表示圖1所示的壓力傳感器元件的制造工序(壓力基準(zhǔn)室、隔膜部等的形成工序)的圖。

圖9為表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的壓力傳感器元件的剖視圖。

圖10為本發(fā)明的壓力傳感器的一個(gè)示例的剖視圖。

圖11為表示本發(fā)明的高度計(jì)的一個(gè)示例的立體圖。

圖12為表示本發(fā)明的電子設(shè)備的一個(gè)示例的主視圖。

圖13為表示本發(fā)明的移動(dòng)體的一個(gè)示例的立體圖。

具體實(shí)施方式

以下,根據(jù)附圖中所示的各實(shí)施方式來(lái)對(duì)本發(fā)明的壓力傳感器元件、壓力傳感器、高度計(jì)、電子設(shè)備以及移動(dòng)體詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。

1.壓力傳感器元件

第一實(shí)施方式

圖1為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的壓力傳感器元件的剖視圖,圖2為表示圖1所示的壓力傳感器元件所具備的電阻元件的配置的俯視圖。圖3為表示圖2所示的電阻元件的電阻區(qū)域的載流子濃度分布的一個(gè)示例的曲線圖。圖4為用于對(duì)圖1所示的壓力傳感器元件的作用進(jìn)行說(shuō)明的圖,圖4(a)為表示加壓狀態(tài)的剖視圖,圖4(b)為表示加壓狀態(tài)的俯視圖。另外,在以下,為了便于進(jìn)行說(shuō)明,將圖1中的上側(cè)稱(chēng)為“上”,下側(cè)稱(chēng)為“下”。

圖1所示的壓力傳感器元件1具備:具有隔膜部20的基板2;被設(shè)置在隔膜部20中的多個(gè)壓電電阻元件5(電阻元件);與基板2一起形成了空洞部S(壓力基準(zhǔn)室)的層壓結(jié)構(gòu)體6;半導(dǎo)體電路9(電路部)。

以下,依次對(duì)構(gòu)成壓力傳感器元件1的各部分進(jìn)行說(shuō)明。

基板

基板2具有:半導(dǎo)體基板21;被設(shè)置在半導(dǎo)體基板21的一面上的絕緣膜22;被設(shè)置在絕緣膜22的與半導(dǎo)體基板21相反的一側(cè)的面上的絕緣膜23。

半導(dǎo)體基板21為,依次層壓有由單晶硅構(gòu)成的硅層211(處理層(handle layer))、由硅氧化膜構(gòu)成的氧化硅層212(盒層(BOX layer))、由單晶硅構(gòu)成的硅層213(裝置層(device layer))的SOI(Silicon On Insulator:絕緣體上硅)基板。另外,半導(dǎo)體基板21并不限定于SOI基板,例如,也可以為單晶硅基板等其他的半導(dǎo)體基板。

絕緣膜22例如為硅氧化膜,具有絕緣性。此外,絕緣膜23例如為硅氮化膜,具有絕緣性,并且還具有相對(duì)于含有氟酸的蝕刻液的耐性。在此,由于絕緣膜22(硅氧化膜)介于半導(dǎo)體基板21(硅層213)與絕緣膜23(硅氮化膜)之間,從而能夠通過(guò)絕緣膜22來(lái)緩和絕緣膜23的成膜時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力傳遞至半導(dǎo)體基板21的情況。此外,絕緣膜22能夠作為半導(dǎo)體電路9的元件間分離膜來(lái)使用。另外,絕緣膜22、23并不限定于前文所述的構(gòu)成材料,此外,也可以根據(jù)需要而省略絕緣膜22、23中的任意一方。

在這種基板2上,設(shè)置有與周?chē)牟糠窒啾葹楸”?,并通過(guò)受壓而撓曲變形的隔膜部20。隔膜部20通過(guò)在半導(dǎo)體基板21的下表面設(shè)置有底的凹部24而形成。該隔膜部20的下表面成為受壓面25。在本實(shí)施方式中,如圖2所示,隔膜部20為正方形(矩形)的俯視形狀。

在本實(shí)施方式的基板2中,凹部24貫穿硅層211,隔膜部20通過(guò)氧化硅層212、硅層213、絕緣膜22以及絕緣膜23這四層而被構(gòu)成。在此,如后文所述,氧化硅層212能夠在壓力傳感器元件1的制造工序中在通過(guò)蝕刻而形成凹部24時(shí),作為蝕刻停止層而被利用,從而能夠減少隔膜部20的厚度在每個(gè)制品中的偏差。

另外,凹部24也可以不貫穿硅層211,從而隔膜部20通過(guò)硅層211的薄壁部、氧化硅層212、硅層213、絕緣膜22以及絕緣膜23這五層而構(gòu)成。

壓電電阻元件(電阻元件)

如圖1所示,多個(gè)壓電電阻元件5分別被形成在隔膜部20的空洞部S側(cè)。在此,壓電電阻元件5被形成在半導(dǎo)體基板21的硅層213中。

如圖2所示,多個(gè)壓電電阻元件5通過(guò)被配置于隔膜部20的外周部的多個(gè)壓電電阻元件5a、5b、5c、5d而構(gòu)成。

對(duì)應(yīng)于在從基板2的厚度方向俯視觀察時(shí)(以下,僅稱(chēng)為“俯視觀察”)時(shí)呈四邊形的隔膜部20的四個(gè)邊,而分別配置有壓電電阻元件5a、壓電電阻元件5b、壓電電阻元件5c、壓電電阻元件5d。

壓電電阻元件5a具有沿著與隔膜部20的對(duì)應(yīng)的邊垂直的方向而延伸的電阻區(qū)域51a。在該電阻區(qū)域51a的兩端部上電連接有一對(duì)配線214a。同樣地,壓電電阻元件5b具有沿著與隔膜部20的對(duì)應(yīng)的邊垂直的方向而延伸的電阻區(qū)域51b。在該電阻區(qū)域51b的兩端部上電連接有一對(duì)配線214b。

另一方面,壓電電阻元件5c具有沿著與隔膜部20的對(duì)應(yīng)的邊平行的方向而延伸的電阻區(qū)域51c。在該電阻區(qū)域51c的兩端部上電連接有一對(duì)配線214c。同樣地,壓電電阻元件5d具有沿著與隔膜部20的對(duì)應(yīng)的邊平行的方向而延伸的電阻區(qū)域51d。在該電阻區(qū)域51d的兩端部上電連接有一對(duì)配線214d。

雖然未圖示,但配線214a、214b、214c、214d分別具有在半導(dǎo)體基板21的上表面露出的部分,并且配線214a、214b、214c、214d經(jīng)由所涉及的部分而與半導(dǎo)體電路9電連接。

另外,在以下,也將電阻區(qū)域51a、51b、51c、51d統(tǒng)稱(chēng)為“電阻區(qū)域51”,將配線214a、214b、214c、214d統(tǒng)稱(chēng)為“配線214”。

這種壓電電阻元件5的電阻區(qū)域51以及配線214分別通過(guò)將例如磷(n型)、硼(p型)等的雜質(zhì)作為載流子而向硅(單晶硅)摻雜(擴(kuò)散或者注入)而被構(gòu)成。在此,配線214中的雜質(zhì)的摻雜濃度與電阻區(qū)域51中的雜質(zhì)的摻雜濃度相比較高。另外,配線214的至少一部分也可以由金屬構(gòu)成。

這種含有載流子的電阻區(qū)域51以及配線214被埋設(shè)在隔膜部20的硅層213中。即,電阻區(qū)域51以及配線214的上表面通過(guò)覆蓋層213a而被覆蓋,該覆蓋層213a由與電阻區(qū)域51以及配線214不同的導(dǎo)電型的單晶硅構(gòu)成。

在此,電阻區(qū)域51以及配線214的導(dǎo)電型為,與硅層213的除電阻區(qū)域51以及配線214之外的部分不同的導(dǎo)電型。即,在電阻區(qū)域51以及配線214為p型的情況下,硅層213的除電阻區(qū)域51以及配線214之外的部分為n型,覆蓋層213a也為n型,而在電阻區(qū)域51以及配線214為n型的情況下,硅層213的除電阻區(qū)域51以及配線214之外的部分為p型,覆蓋層213a也為p型。如此,在電阻區(qū)域51以及配線214與硅層213的除電阻區(qū)域51以及配線214之外的部分之間形成有pn結(jié)。由此,能夠減少來(lái)自電阻區(qū)域51以及配線214的漏電流。

雖然電阻區(qū)域51以及配線214的導(dǎo)電型為p型、n型中的任意一型均可,但優(yōu)選為p型。由此,能夠使壓電電阻元件5的檢測(cè)靈敏度較為優(yōu)異。另外,在以下,對(duì)電阻區(qū)域51以及配線214為p型的情況進(jìn)行說(shuō)明。

此外,如圖3所示,電阻區(qū)域51的厚度t2為p型區(qū)域的厚度,其相對(duì)于隔膜部20的厚度t1處于5%以上且30%以下的范圍內(nèi),隔膜部20的覆蓋層213a一側(cè)的面和電阻區(qū)域51的載流子濃度的峰值位置之間的距離L相對(duì)于隔膜部20的厚度t1處于2%以上且40%以下的范圍內(nèi)。由此,能夠在將隔膜部20設(shè)置得極薄的同時(shí),使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面附近,從而能夠使壓電電阻元件5的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。此外,由于電阻區(qū)域51被埋設(shè),因此能夠減少噪聲向電阻區(qū)域51的混入。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)壓力傳感器元件1的小型化以及高精度化。

在此,隔膜部20的厚度t1優(yōu)選為處于0.5μm以上且15μm以下的范圍內(nèi),更優(yōu)選為處于0.5μm以上且5μm以下的范圍內(nèi),進(jìn)一步優(yōu)選為處于0.5μm以上且4μm以下的范圍內(nèi)。由此,即使將寬度設(shè)為較小也能夠使隔膜部20通過(guò)受壓而撓曲變形,其結(jié)果為,能夠?qū)崿F(xiàn)小型的壓力傳感器元件1。

此外,隔膜部20的寬度w優(yōu)選為處于50μm以上且500μm以下的范圍內(nèi),更加優(yōu)選為處于50μm以上且200μm以下的范圍內(nèi),進(jìn)一步優(yōu)選為處于80μm以上且200μm以下的范圍內(nèi)。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)小型的壓力傳感元件1。

此外,電阻區(qū)域51的厚度t2優(yōu)選為處于0.1μm以上且2.0μm以下的范圍內(nèi),更加優(yōu)選為處于0.1μm以上且1.0μm以下的范圍內(nèi),進(jìn)一步優(yōu)選為處于0.1μm以上且0.5μm以下的范圍內(nèi)。由此,能夠在將隔膜部20設(shè)置得極薄的同時(shí),使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面附近,從而能夠使壓電電阻元件5的精度較為優(yōu)異。

此外,隔膜部20的覆蓋層213a一側(cè)的面和電阻區(qū)域51的載流子濃度的峰值位置之間的距離L優(yōu)選為處于0.05μm以上且0.4μm以下的范圍內(nèi),更加優(yōu)選為處于0.1μm以上且0.4μm以下的范圍內(nèi),進(jìn)一步優(yōu)選為處于0.1μm以上且0.3μm以下的范圍內(nèi)。由此,即使將隔膜部20設(shè)置得極薄,也能夠使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面附近,從而能夠使壓電電阻元件5的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。

此外,覆蓋層213a的厚度優(yōu)選為處于0.05μm以上且0.4μm以下的范圍內(nèi),更加優(yōu)選為處于0.05μm以上且0.20μm以下的范圍內(nèi),進(jìn)一步優(yōu)選為處于0.05μm以上且0.10μm以下的范圍內(nèi)。由此,即使將隔膜部20設(shè)置得極薄,也能夠使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面附近,并且能夠減少噪聲向電阻區(qū)域51的混入。

以上所說(shuō)明的壓電電阻元件5經(jīng)由配線214等而構(gòu)成了橋接電路(惠斯通橋接電路)。在該橋接電路上連接有供給驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)電路(未圖示)。而且,該橋接電路輸出與壓電電阻元件5的電阻值對(duì)應(yīng)的信號(hào)(電壓)。如此,壓電電阻元件5通過(guò)形變而產(chǎn)生電信號(hào)。

在此,多個(gè)壓電電阻元件5例如被構(gòu)成為,自然狀態(tài)下的電阻值彼此相等。

層壓結(jié)構(gòu)體

層壓結(jié)構(gòu)體6被形成為,在其與前文所述的基板2之間劃分形成空洞部S。在此,層壓結(jié)構(gòu)體6被配置在隔膜部20的壓電電阻元件5側(cè),并且與隔膜部20(或者基板2)一起劃分形成(構(gòu)成)空洞部S(內(nèi)部空間)。

該層壓結(jié)構(gòu)體6具有:以在俯視觀察時(shí)包圍壓電電阻元件5的方式而被形成在基板2上的層間絕緣膜61;被形成在層間絕緣膜61上的配線層62;被形成在配線層62以及層間絕緣膜61上的層間絕緣膜63;被形成在層間絕緣膜63上,并具有具備多個(gè)細(xì)孔642(開(kāi)孔)的覆蓋層641的配線層64;被形成在配線層64以及層間絕緣膜63上的表面保護(hù)膜65;被設(shè)置在覆蓋層641上的密封層66。

層間絕緣膜61、63分別由例如硅氧化膜構(gòu)成。此外,配線層62、64以及密封層66分別由鋁等金屬構(gòu)成。此外,密封層66對(duì)覆蓋層641所具有的細(xì)孔642進(jìn)行密封。此外,表面保護(hù)膜65例如為硅氮化膜。

此外,在半導(dǎo)體基板21上及其上方制造有半導(dǎo)體電路9。該半導(dǎo)體電路9具有:MOS晶體管67等有源元件;其他根據(jù)需要而形成的電容器、電感器、電阻、二極管、配線(包括與壓電電阻元件5連接的配線214、配線層62、64的一部分)等電路元件。在此,MOS晶體管67具有:通過(guò)向半導(dǎo)體基板21的上表面摻雜磷、硼等雜質(zhì)而形成的源極以及漏極(未圖示);在形成于該源極與漏極之間的溝道區(qū)域上所形成的柵絕緣膜(未圖示);在該柵絕緣膜上所形成的柵電極671。

這種層壓結(jié)構(gòu)體6以及半導(dǎo)體電路9能夠使用CMOS工藝之類(lèi)的半導(dǎo)體制造工藝而形成。

如此,由于基板2具有隔膜部20以及半導(dǎo)體電路9,從而能夠?qū)崿F(xiàn)將隔膜部20與半導(dǎo)體電路9集成在一個(gè)芯片上的壓力傳感器元件1。

通過(guò)基板2與層壓結(jié)構(gòu)體6而被劃分形成的空洞部S為密閉的空間。該空洞部S被設(shè)置在隔膜部20的與受壓面25相反的一側(cè),并作為壓力基準(zhǔn)室而發(fā)揮功能,該壓力基準(zhǔn)室成為壓力傳感器元件1進(jìn)行檢測(cè)的壓力的基準(zhǔn)值。在本實(shí)施方式中,空洞部S成為真空狀態(tài)(300Pa以下)。通過(guò)將空洞部S設(shè)為真空狀態(tài),能夠?qū)毫鞲衅髟?作為以真空狀態(tài)為基準(zhǔn)而對(duì)壓力進(jìn)行檢測(cè)的“絕對(duì)壓力傳感器”來(lái)使用,從而提高了其便利性。

不過(guò),空洞部S也可以不為真空狀態(tài),而是為大氣壓,也可以為與大氣壓相比氣壓較低的減壓狀態(tài),還可以為與大氣壓相比氣壓較高的加壓狀態(tài)。此外,也可以在空洞部S中封入氮?dú)狻⑾∮袣怏w等惰性氣體。

以上,對(duì)壓力傳感器元件1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地進(jìn)行了說(shuō)明。在這種結(jié)構(gòu)的壓力傳感器元件1中,如圖4(a)所示,隔膜部20根據(jù)隔膜部20的受壓面25所承受的壓力P而發(fā)生變形,由此,如圖4(b)所示,壓電電阻元件5a、5b、5c、5d發(fā)生變形,從而壓電電阻元件5a、5b、5c、5d的電阻值發(fā)生變化。伴隨于此,壓電電阻元件5a、5b、5c、5d所構(gòu)成的橋接電路的輸出發(fā)生變化,根據(jù)該輸出,能夠求出受壓面25所承受的壓力的大小。

如果更加具體地進(jìn)行說(shuō)明則為,在產(chǎn)生前文所述那樣的隔膜部20的變形之前的自然狀態(tài)下,例如在壓電電阻元件5a、5b、5c、5d的電阻值彼此相等的情況下,壓電電阻元件5a、5b的電阻值的乘積與壓電電阻元件5c、5d的電阻值的乘積相等,從而橋接電路的輸出(電位差)成為零。

另一方面,當(dāng)產(chǎn)生如前文所述那樣的隔膜部20的變形時(shí),如圖4(b)所示,在壓電電阻元件5a、5b的電阻區(qū)域51a、51b會(huì)產(chǎn)生沿著其長(zhǎng)度方向的壓縮變形以及沿著寬度方向的拉伸變形,并且在壓電電阻元件5c、5d的電阻區(qū)域51c、51d會(huì)產(chǎn)生沿著其長(zhǎng)度方向的拉伸變形以及沿著其寬度方向的壓縮變形。因此,在產(chǎn)生了如前文所述的那樣的隔膜部20的變形時(shí),壓電電阻元件5a、5b的電阻值與壓電電阻元件5c、5d的電阻值之中的一方的電阻值會(huì)增加,而另一方的電阻值會(huì)減少。

通過(guò)這樣的壓電電阻元件5a、5b、5c、5d的形變,將產(chǎn)生壓電電阻元件5a、5b的電阻值的乘積與壓電電阻元件5c、5d的電阻值的乘積之差,與該差相對(duì)應(yīng)的輸出(電位差)將從橋接電路輸出。根據(jù)該來(lái)自橋接電路的輸出,能夠求出受壓面25所承受的壓力的大小(絕對(duì)壓力)。

在此,由于在產(chǎn)生了如前文所述的那樣的隔膜部20的變形時(shí),壓電電阻元件5a、5b的電阻值與壓電電阻元件5c、5d的電阻值之中的一方的電阻值會(huì)增加,而另一方的電阻值會(huì)減小,因此能夠增大壓電電阻元件5a、5b的電阻值的乘積與壓電電阻元件5c、5d的電阻值的乘積之差的變化,伴隨于此,能夠增大來(lái)自橋接電路的輸出。其結(jié)果為,能夠提高壓力的檢測(cè)靈敏度。

通過(guò)以如上所說(shuō)明的方式而被構(gòu)成的壓力傳感器元件1,能夠在將隔膜部20設(shè)置得極薄的同時(shí),使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面附近,從而能夠使壓電電阻元件5的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。此外,由于電阻區(qū)域51通過(guò)覆蓋層213a而被覆蓋從而被埋設(shè),因此能夠減少噪聲向電阻區(qū)域51的混入。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)壓力傳感器元件1的小型化以及高精度化。

此外,以如上所說(shuō)明的方式而被構(gòu)成的壓力傳感器元件1能夠使用以下所說(shuō)明的制造方法來(lái)制造。

壓力傳感器元件的制造方法

接下來(lái),以前文所述的壓力傳感器元件1的制造方法為一個(gè)示例來(lái)對(duì)本發(fā)明的壓力傳感器元件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。

圖5為表示圖1所示的壓力傳感器元件的制造工序(電阻元件的形成工序)的圖,圖6為表示圖5所示的退火后的電阻元件的載流子濃度分布的一個(gè)示例的曲線圖。圖7為表示圖1所示的壓力傳感器元件的制造工序(絕緣層、電路部等的形成工序)的圖。圖8為表示圖1所示的壓力傳感器元件的制造工序(壓力基準(zhǔn)室、隔膜部等的形成工序)的圖。

壓力傳感器元件1的制造方法包括:[1]形成壓電電阻元件5的工序;[2]形成絕緣膜22、23的工序;[3]形成層壓結(jié)構(gòu)體6以及半導(dǎo)體電路9的工序;[4]形成隔膜部20的工序。

以下,依次對(duì)各工序進(jìn)行說(shuō)明。

[1]形成壓電電阻元件的工序(電阻元件的制造方法)

1-1準(zhǔn)備基板的工序

首先,如圖5(a)所示,準(zhǔn)備半導(dǎo)體基板21,該半導(dǎo)體基板21為,依次層壓有由單晶硅構(gòu)成的硅層211(處理層(handle layer))、由硅氧化膜構(gòu)成的氧化硅層212(盒層(BOX layer))、由單晶硅構(gòu)成的硅層213(裝置層(device layer))的SOI基板。

在本實(shí)施方式中,硅層213具有n型的導(dǎo)電型。

1-2形成電阻區(qū)域的工序

然后,通過(guò)向半導(dǎo)體基板21的硅層213(n型的區(qū)域)摻雜(離子注入)硼(p型)等雜質(zhì),從而如圖5(b)所示那樣,形成多個(gè)電阻區(qū)域51以及配線214。

例如,在以+80keV對(duì)硼實(shí)施離子注入的情況下,將對(duì)于壓電電阻元件5的離子注入濃度設(shè)為1×1014atoms/cm2左右。此外,將對(duì)于配線214的離子注入濃度設(shè)為與壓電電阻元件5相比較高。例如,在以10keV對(duì)硼實(shí)施離子注入的情況下,將對(duì)于配線214的離子注入濃度設(shè)為5×1015atoms/cm2左右。

1-3熱處理工序

接下來(lái),如圖5(c)所示,通過(guò)退火來(lái)對(duì)電阻區(qū)域51以及配線214進(jìn)行熱處理。由此,能夠使電阻區(qū)域51以及配線214活化,并使電阻區(qū)域51以及配線214的電特性較為優(yōu)異。

特別是,在本工序1-3中所使用的退火為快速熱退火(Rapid Thermal Anneal:RTA),閃光燈退火(Flash Lamp Anneal:FLA)以及準(zhǔn)分子激光退火(Excimer Laser Anneal:ELA)中的任意一種退火(短時(shí)間退火)。這些退火均為熱預(yù)算(熱過(guò)程)較低的退火。因此,通過(guò)使用其中任意一種退火,從而能夠減少雜質(zhì)的擴(kuò)散。因此,能夠減少熱處理后的電阻區(qū)域51的厚度變厚的情況或者電阻區(qū)域51的載流子濃度的峰值位置向較深的位置移動(dòng)的情況。由此,例如能夠如圖6所示那樣,在將電阻區(qū)域51留在較淺的位置的同時(shí),使電阻區(qū)域51活化。

與此相對(duì),例如在使用通過(guò)爐子而實(shí)施的爐內(nèi)退火來(lái)實(shí)施熱處理的情況下,由于熱預(yù)算(熱過(guò)程)較高,因此摻雜物容易擴(kuò)散。因此,熱處理后的電阻區(qū)域51的厚度的增加、電阻區(qū)域51的載流子濃度的峰值位置向較深的位置的移動(dòng)較大。因此,即使在前文所述的工序1-2中已將電阻區(qū)域51形成在較薄且較淺的位置處,也難以形成處于較薄且較淺的位置處的電阻區(qū)域51。由于在隔膜部20的厚度較厚的情況下,即使電阻區(qū)域51比較厚或處于較深的位置處,也能夠使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面?zhèn)?,因此不?huì)成為問(wèn)題,但在隔膜部20的厚度極薄的情況下,則無(wú)法使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面?zhèn)?,從而難以通過(guò)壓電電阻元件5實(shí)施效率的檢測(cè)。

此外,在本工序1-3的熱處理中,將電阻區(qū)域51以及配線214加熱至1000℃左右。

此外,在本工序1-3中,熱處理后的電阻區(qū)域51的厚度t2優(yōu)選為處于0.1μm以上且2.0μm以下的范圍內(nèi),更加優(yōu)選為處于0.1μm以上且1.0μm以下的范圍內(nèi),進(jìn)一步優(yōu)選為處于0.1μm以上且0.5μm以下的范圍內(nèi)。由此,即使將隔膜部20設(shè)置得極薄(例如4μm以下),也能夠使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面附近,從而能夠使壓電電阻元件5的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。

此外,在本工序1-3中,熱處理后的電阻區(qū)域51的載流子濃度的峰值位置與硅層213的表面之間的距離L1優(yōu)選為處于0.05μm以上且1.0μm以下的范圍內(nèi),更加優(yōu)選為處于0.05μm以上且0.5μm以下的范圍內(nèi),進(jìn)一步優(yōu)選為處于0.05μm以上且0.25μm以下的范圍內(nèi)。由此,即使將隔膜部20設(shè)置得極薄(例如4μm以下),也能夠使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面附近,從而能夠使壓電電阻元件5的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。

1-4形成覆蓋層的工序

接下來(lái),如圖5(d)所示,在電阻區(qū)域51以及配線214上形成覆蓋層213a。

覆蓋層213a的形成通過(guò)使硅進(jìn)行外延生長(zhǎng)而被實(shí)施。由此,能夠使電阻區(qū)域51以及配線214通過(guò)覆蓋層213a而被覆蓋從而被埋設(shè)。因此,能夠減少噪聲向電阻區(qū)域51以及配線214的混入。特別是,由于通過(guò)外延生長(zhǎng)而形成覆蓋層213a,因此與專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所記載的方法不同,能夠在將電阻區(qū)域51的厚度設(shè)置得極薄的同時(shí),將電阻區(qū)域51埋設(shè)在極淺的位置處。

此外,作為在本工序1-4中實(shí)施的外延生長(zhǎng)所使用的原料氣體,雖然未被特別限定,但可列舉出例如乙硅烷(Si2H6)氣體、二氯硅烷(SiH2Cl2)氣體等,優(yōu)選為使用乙硅烷氣體。通過(guò)使用乙硅烷氣體來(lái)實(shí)施外延生長(zhǎng),從而能夠在較低的溫度(450℃左右)下形成覆蓋層213a。因此,能夠在形成覆蓋層213a的工序1-4中,減少電阻區(qū)域51擴(kuò)散的情況。

此外,在實(shí)施外延生長(zhǎng)時(shí),通過(guò)將例如磷等成為摻雜物的氣體適當(dāng)?shù)鼗旌系皆蠚怏w中,從而能夠形成所需的導(dǎo)電型(n型)或?qū)щ娐实母采w層213a。另外,在形成p型的覆蓋層213a的情況下,例如只需將硼等的氣體混合到原料氣體中即可。

此外,在本工序1-4中,覆蓋層213a的厚度優(yōu)選為處于0.05μm以上且0.4μm以下的范圍內(nèi),更加優(yōu)選為處于0.05μm以上且0.3μm以下的范圍內(nèi),進(jìn)一步優(yōu)選為處于0.1μm以上且0.2μm以下的范圍內(nèi)。由此,即使將隔膜部20設(shè)置得極薄,也能夠使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面附近,從而能夠使壓電電阻元件5的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。

根據(jù)以上那樣的壓電電阻元件5的制造方法,由于通過(guò)快速熱退火、閃光燈退火以及準(zhǔn)分子激光退火中的任意一種退火來(lái)對(duì)電阻區(qū)域51進(jìn)行熱處理,因此熱預(yù)算(熱過(guò)程)較低,從而能夠在減少雜質(zhì)的擴(kuò)散而將電阻區(qū)域51留在較淺的位置的同時(shí),使電阻區(qū)域51活化。此外,由于在所得到的壓電電阻元件5中,電阻區(qū)域51通過(guò)覆蓋層213a而被覆蓋從而被埋設(shè),因此能夠減少噪聲向電阻區(qū)域51的混入。特別是,由于通過(guò)外延生長(zhǎng)而形成覆蓋層213a,因此能夠在將電阻區(qū)域51的厚度設(shè)置得極薄的同時(shí),將電阻區(qū)域51埋設(shè)在極淺的位置處。

[2]形成絕緣膜22、23的工序

接下來(lái),如圖7(a)所示,在硅層213上依次形成絕緣膜22以及絕緣膜23。

絕緣膜22、23的形成能夠分別通過(guò)例如濺射法、CVD(Chemical Vapor Deposition:化學(xué)氣相沉積)法等來(lái)實(shí)施。

[3]形成層壓結(jié)構(gòu)體6以及半導(dǎo)體電路9的工序

3-1MOS晶體管67的形成

接下來(lái),如圖7(b)所示,在硅層213上形成MOS晶體管67。

在此,MOS晶體管67的形成能夠使用公知的半導(dǎo)體制造工藝來(lái)實(shí)施。

3-2層間絕緣膜與配線層形成工序

接下來(lái),如圖7(c)所示,以對(duì)絕緣膜23以及MOS晶體管67等進(jìn)行覆蓋的方式而依次形成犧牲層41、配線層62、犧牲層42、配線層64以及表面保護(hù)膜65。

該犧牲層41、42各自的一部分通過(guò)后文敘述的空洞部形成工序而被去除,殘留部分成為層間絕緣膜61、63。犧牲層41、42的形成分別通過(guò)如下方式而實(shí)施,即,利用濺射法、CVD法等形成硅氧化膜,并利用蝕刻而對(duì)該硅氧化膜進(jìn)行圖案形成。

此外,犧牲層41、42各自的厚度不被特別地限定,例如設(shè)為1500nm以上且5000nm以下的程度。

此外,配線層62、64的形成分別通過(guò)如下方式而實(shí)施,即,在利用濺射法、CVD法等而形成了例如由鋁等構(gòu)成的層之后,對(duì)該層進(jìn)行圖案形成。

在此,配線層62、64各自的厚度不被特別地限定,例如設(shè)為300nm以上且900nm以下的程度。

由這種犧牲層41、42以及配線層62、64構(gòu)成的層壓結(jié)構(gòu)使用通常的CMOS工藝而形成,其層壓數(shù)根據(jù)需要而被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。即,有時(shí)也會(huì)根據(jù)需要而層壓更多的犧牲層或配線層。

此外,表面保護(hù)膜65的形成例如能夠通過(guò)濺射法、CVD法等來(lái)實(shí)施。由此,在實(shí)施后文敘述的工序3-3中的蝕刻時(shí),能夠?qū)奚鼘?1、42的成為層間絕緣膜61、63的部分進(jìn)行保護(hù)。作為表面保護(hù)膜65的構(gòu)成材料,可列舉出例如硅氧化膜、硅氮化膜、聚酰亞胺膜、環(huán)氧樹(shù)脂膜等具有用于從水分、灰塵、損傷等中保護(hù)元件的耐性的材料,特別優(yōu)選為硅氮化膜。雖然未進(jìn)行圖示,但在形成具有前文所述的硅氧化膜以及硅氮化膜的表面保護(hù)膜65時(shí),通過(guò)如下方式而形成,即,在以相同的方式而依次形成了硅氧化膜以及硅氮化膜之后,對(duì)這些層進(jìn)行圖案形成。表面保護(hù)膜65的厚度不被特別限定,例如設(shè)為500nm以上且2000nm以下的程度。

3-3空洞部形成工序

接下來(lái),通過(guò)去除犧牲層41、42的一部分,從而如圖8(a)所示那樣,在絕緣膜23與覆蓋層641之間形成空洞部S(空腔)。由此,形成了層間絕緣膜61、63。

空洞部S的形成通過(guò)如下的方式而實(shí)施,即,利用穿過(guò)被形成于覆蓋層641上的多個(gè)細(xì)孔642的蝕刻而將犧牲層41、42的一部分去除。在此,在作為所涉及的蝕刻而使用了濕蝕刻的情況下,從多個(gè)細(xì)孔642供給氟酸、緩沖氟酸等蝕刻液,而在使用了干蝕刻的情況下,從多個(gè)細(xì)孔642供給氫氟酸氣體等蝕刻氣體。在實(shí)施這種蝕刻時(shí),絕緣膜23作為蝕刻停止層而發(fā)揮功能。此外,由于絕緣膜23具有相對(duì)于蝕刻液的耐性,因此還具有從蝕刻液中保護(hù)相對(duì)于絕緣膜23而靠下側(cè)的結(jié)構(gòu)部(例如絕緣膜22、壓電電阻元件5、配線214等)的功能。

3-4密封工序

接下來(lái),如圖8(b)所示,在覆蓋層641上,通過(guò)濺射法、CVD法等而形成由硅氧化膜、硅氮化膜、Al、Cu、W、Ti、TiN等的金屬膜等構(gòu)成的密封層66,從而對(duì)各細(xì)孔642進(jìn)行密封。由此,空洞部S通過(guò)密封層66而被密封,從而獲得了層壓結(jié)構(gòu)體6。

在此,密封層66的厚度不被特別限定,例如設(shè)為1000nm以上且5000nm以下的程度。

[4]形成隔膜部20的工序

接下來(lái),在根據(jù)需要而對(duì)硅層211的下表面進(jìn)行了磨削之后,通過(guò)蝕刻而去除(加工)硅層211的下表面(一面?zhèn)?的一部分,從而如圖8(c)所示那樣,形成凹部24。由此形成了隔膜部20。

在此,在對(duì)硅層211的下表面的一部分進(jìn)行去除時(shí),氧化硅層212作為蝕刻停止層而發(fā)揮功能。由此,能夠較高精度地規(guī)定隔膜部20的厚度。

另外,作為對(duì)硅層211的下表面的一部分進(jìn)行去除的方法,既可以為干蝕刻,也可以為濕蝕刻等。

通過(guò)以上那樣的工序,能夠制造出壓力傳感器元件1。

根據(jù)以上所說(shuō)明的壓力傳感器元件1的制造方法,在所獲得的壓力傳感器元件1中,即使將隔膜部20設(shè)置得極薄,也能夠使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面附近,從而能夠使壓電電阻元件5的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。此外,由于在所獲得的壓力傳感器元件1中,電阻區(qū)域51通過(guò)覆蓋層213a而被覆蓋從而被埋設(shè),因此能夠減少噪聲向電阻區(qū)域51的混入。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)所獲得的壓力傳感器元件1的小型化以及高精度化。

第二實(shí)施方式

圖9為表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的壓力傳感器元件的剖視圖。

本實(shí)施方式的壓力傳感器元件除了壓力基準(zhǔn)室的結(jié)構(gòu)(配置)有所不同之外,均與前文所述的第一實(shí)施方式相同。

另外,在以下的說(shuō)明中,關(guān)于第二實(shí)施方式,以與前文所述的實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心來(lái)進(jìn)行說(shuō)明,關(guān)于相同的事項(xiàng)則省略其說(shuō)明。此外,在圖9中,對(duì)于與前文所述的實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的符號(hào)。

在圖9所示的壓力傳感器元件1A中,代替第一實(shí)施方式的層壓結(jié)構(gòu)體6而具備與基板2一起形成了空洞部S1(壓力基準(zhǔn)室)的基板3。在此,基板3將基板2的開(kāi)口堵塞并被接合在基板2的下表面(硅層211的表面)上。以此方式,通過(guò)利用基板3來(lái)對(duì)凹部24進(jìn)行氣密性的密封而形成作為壓力基準(zhǔn)室的空洞部S1。此外,作為基板3,只要能夠形成作為壓力基準(zhǔn)室而發(fā)揮功能的空洞部S1,則其不會(huì)被特別限定,例如能夠使用硅基板、玻璃基板、陶瓷基板等。此外,基板3以其隔著空洞部S1而與隔膜部20對(duì)置的部分不會(huì)由于差壓而變形的方式,相對(duì)于隔膜部20而成為足夠厚。

在此,由于在本實(shí)施方式中,如前文所述,在基板2的硅層211側(cè)設(shè)置有作為壓力基準(zhǔn)室而發(fā)揮功能的空洞部S1,因此隔膜部20的與空洞部S1相反的一側(cè)的面成為受壓面25A。

另外,在圖9中,雖然省略了電路部的圖示,但也可以設(shè)置與前文所述的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體電路9相同的電路部,也可以在壓力傳感器元件1A的外部設(shè)置電路部。

通過(guò)以上所說(shuō)明的第二實(shí)施方式,也與第一實(shí)施方式同樣地能夠在將隔膜部20設(shè)置得極薄的同時(shí),使電阻區(qū)域51偏向隔膜部20的表面附近,并能夠使壓電電阻元件5的檢測(cè)精度較為優(yōu)異。此外,由于電阻區(qū)域51通過(guò)覆蓋層213a而被覆蓋從而被埋設(shè),因此能夠減少噪音向電阻區(qū)域51的混入。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)壓力傳感器元件1A的小型化以及高精度化。

2.壓力傳感器

接下來(lái),對(duì)具備本發(fā)明的壓力傳感器元件的壓力傳感器(本發(fā)明的壓力傳感器)進(jìn)行說(shuō)明。圖10為表示本發(fā)明的壓力傳感器的一個(gè)示例的剖視圖。

如圖10所示,本發(fā)明的壓力傳感器100具備:壓力傳感器元件1;對(duì)壓力傳感元件1進(jìn)行收納的框體101;將從壓力傳感器元件1所獲得的信號(hào)運(yùn)算為壓力數(shù)據(jù)的運(yùn)算部102。壓力傳感器元件1經(jīng)由配線103而與運(yùn)算部102電連接。

壓力傳感器元件1通過(guò)未圖示的固定單元而被固定在框體101的內(nèi)側(cè)。此外,在框體101中,具有用于使壓力傳感器元件1的隔膜部20與例如大氣(框體101的外側(cè))連通的貫穿孔104。

根據(jù)這種壓力傳感器100,隔膜部20經(jīng)由貫穿孔104而承受壓力。將由于該受壓而從壓力傳感器元件1輸出的信號(hào)經(jīng)由配線103而向運(yùn)算部102發(fā)送,并對(duì)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。該被運(yùn)算出的壓力數(shù)據(jù)能夠經(jīng)由未圖示的顯示部(例如,個(gè)人計(jì)算機(jī)的顯示器等)而被顯示。

3.高度計(jì)

接下來(lái),對(duì)具備本發(fā)明的壓力傳感器元件的高度計(jì)(本發(fā)明的高度計(jì))的一個(gè)示例進(jìn)行說(shuō)明。圖11為表示本發(fā)明的高度計(jì)的一個(gè)示例的立體圖。

高度計(jì)200能夠像手表那樣佩戴在手腕上。此外,在高度計(jì)200的內(nèi)部搭載有壓力傳感器元件1(壓力傳感器100),在顯示部201上能夠顯示所在地的海拔高度或所在地的氣壓等。

另外,在該顯示部201上能夠顯示當(dāng)前時(shí)刻、使用者的心搏數(shù)、天氣等各種信息。

4.電子設(shè)備

接下來(lái),對(duì)應(yīng)用了具備本發(fā)明的壓力傳感器元件的電子設(shè)備的導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。圖12為表示本發(fā)明的電子設(shè)備的一個(gè)示例的主視圖。

在導(dǎo)航系統(tǒng)300中具備:未圖示的地圖信息;從GPS(全球定位系統(tǒng):Global Positioning System)取得位置信息的位置信息取得單元;基于陀螺傳感器、加速度傳感器與車(chē)速數(shù)據(jù)的自主導(dǎo)航單元;壓力傳感器元件1;對(duì)預(yù)定的位置信息或行進(jìn)道路信息進(jìn)行顯示的顯示部301。

根據(jù)該導(dǎo)航系統(tǒng),不僅能夠取得位置信息,還能夠取得高度信息。例如,當(dāng)行駛于與一般道路在位置信息上表示大致相同的位置的高架道路時(shí),如果不具備高度信息,則無(wú)法通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)而判斷出是行駛在一般道路上還是行駛在高架道路上,從而將一般道路的信息作為優(yōu)先信息而提供給使用者。因此,在本實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)航系統(tǒng)300中,能夠通過(guò)壓力傳感器元件1而取得高度信息,從而能夠?qū)τ捎趶囊话愕缆愤M(jìn)入高架道路而產(chǎn)生的高度變化進(jìn)行檢測(cè),并將高架道路的行駛狀態(tài)下的導(dǎo)航信息提供給使用者。

另外,顯示部301成為例如液晶面板顯示器、有機(jī)EL(Organic Electro-Luminescence:有機(jī)電致發(fā)光)顯示器等能夠?qū)崿F(xiàn)小型且薄型化的結(jié)構(gòu)。

另外,具備本發(fā)明的壓力傳感器元件的電子設(shè)備并不限定于上述的設(shè)備,例如能夠應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、醫(yī)療設(shè)備(例如電子體溫計(jì)、血壓計(jì)、血糖計(jì)、心電圖計(jì)測(cè)裝置、超聲波診斷裝置、電子內(nèi)窺鏡)、各種測(cè)量設(shè)備、計(jì)量?jī)x器類(lèi)(例如車(chē)輛、飛機(jī)、船舶的計(jì)量?jī)x器類(lèi))、飛行模擬器等中。

5.移動(dòng)體

接下來(lái),對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的壓力傳感器元件的移動(dòng)體(本發(fā)明的移動(dòng)體)進(jìn)行說(shuō)明。圖13為表示本發(fā)明的移動(dòng)體的一個(gè)示例的立體圖。

如圖13所示,移動(dòng)體400具有車(chē)身401和四個(gè)車(chē)輪402,并被構(gòu)成為通過(guò)被設(shè)置于車(chē)身401中的未圖示的動(dòng)力源(發(fā)動(dòng)機(jī))而使車(chē)輪402進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在這種移動(dòng)體400中內(nèi)置有導(dǎo)航系統(tǒng)300(壓力傳感器元件1)。

以上,雖然根據(jù)圖示的各實(shí)施方式而對(duì)本發(fā)明的壓力傳感器元件、壓力傳感器、高度計(jì)、電子設(shè)備以及移動(dòng)體進(jìn)行了說(shuō)明,但本發(fā)明并不限定于此,各部分的結(jié)構(gòu)能夠置換為具有相同的功能的任意的結(jié)構(gòu)。此外,也可以附加其他任意的結(jié)構(gòu)物。

此外,對(duì)于設(shè)置在一個(gè)隔膜部中的壓電電阻元件(功能元件)的數(shù)目,雖然在前文所述的實(shí)施方式中以四個(gè)的情況為例而進(jìn)行了說(shuō)明,但并不限定于此,例如,也可以為一個(gè)以上且三個(gè)以下,或者為五個(gè)以上。此外,壓電電阻元件的配置與形狀等也不限定于前文所述的實(shí)施方式,例如也可以在前文所述的實(shí)施方式中,將壓電電阻元件配置在隔膜部的中央部處。

符號(hào)說(shuō)明

1:壓力傳感器元件;1A:壓力傳感器元件;2:基板;3:基板;5:壓電電阻元件;5a:壓電電阻元件;5b:壓電電阻元件;5c:壓電電阻元件;5d:壓電電阻元件;6:層壓結(jié)構(gòu)體;9:半導(dǎo)體電路;20:隔膜部;21:半導(dǎo)體基板;22:絕緣膜;23:絕緣膜;24:凹部;25:受壓面;25A:受壓面;41:犧牲層;42:犧牲層;51:電阻區(qū)域;51a:電阻區(qū)域;51b:電阻區(qū)域;51c:電阻區(qū)域;51d:電阻區(qū)域;61:層間絕緣膜;62:配線層;63:層間絕緣膜;64:配線層;65:表面保護(hù)膜;66:密封層;67:MOS晶體管;100:壓力傳感器;101:框體;102:運(yùn)算部;103:配線;104:貫穿孔;200:高度計(jì);201:顯示部;211:硅層;212:氧化硅層;213:硅層;213a:覆蓋層;214:配線;214a:配線;214b:配線;214c:配線;214d:配線;300:導(dǎo)航系統(tǒng);301:顯示部;400:移動(dòng)體;401:車(chē)身;402:車(chē)輪;641:覆蓋層;642:細(xì)孔;671:柵電極;L:距離;L1:距離;P:壓力;t1:厚度;t2:厚度;S:空洞部;S1:空洞部;w:寬度。

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