[發明專利]壓力傳感器及其制造方法

有效

• 申請號: 201010169200.1
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN101876575A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 德田智久;東條博史
• 申請（專利權）人: 株式會社山武
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王軼;李偉

技術領域

本發明涉及壓力傳感器及其制造方法，特別詳細地說涉及具有隔膜(diaphragm)的壓力傳感器及其制造方法。

背景技術

利用半導體的壓電電阻效應的壓力傳感器具有小型、輕量、高靈敏度的特點，因此廣泛應用于工業計測、醫療等領域。在這樣的壓力傳感器中，在半導體隔膜上形成有應變片。利用施加于隔膜的壓力，應變片發生變形。檢測基于壓電電阻效應的應變片的電阻變化，測定壓力。而且，為了緩和來自封裝的應力，形成有隔膜的傳感器芯片與玻璃等的基座接合(專利文獻1)。

在此，使用圖5對壓力傳感器的結構進行說明。圖5是表示現有的壓力傳感器的結構的側視截面圖。傳感器芯片10例如由單結晶硅基板形成。而且，在傳感器芯片10上形成有具有壓電電阻效應的應變片5、15。傳感器芯片10的中央部分被蝕刻，形成有隔膜4。在此，傳感器芯片10的中央部分被蝕刻為錐狀。由此，傳感器芯片背面的隔膜傳感器開口尺寸比隔膜尺寸大。基座11與傳感器芯片10接合。在隔膜4的周邊部，基座11與傳感器芯片10接合。

另外，在專利文獻2中公開了隔膜的壓敏區域側的邊緣部為了緩和應力集中而作成R形狀的壓力傳感器。

【專利文獻1】日本特開2002-277337號公報

【專利文獻2】日本特開2002-208708號公報

為了提高壓力傳感器的壓力靈敏度，需要增大隔膜4。此外，為了確保與基座11的接合強度，需要增大接合區域(接合部)的面積。但是，在傳感器芯片10的大小一定的情況下，如果為了提高靈敏度而增大隔膜4則與基座的接合區域變小，如果為了提高接合的信賴性而增大接合區域則隔膜4變小。因此，為了提高壓力靈敏度并且確保接合強度，存在不得不增大傳感器芯片10的問題。

發明內容

本發明是為了解決這樣的問題點而完成的，其目的在于提供一種小型且高性能的壓力傳感器及其制造方法。

本發明涉及的壓力傳感器，包括：傳感器芯片，其具備：具有開口部的第一半導體層，和形成在上述第一半導體層上并具有成為隔膜的凹部的第二半導體層；和基座，其具有與上述開口部連通的壓力導入孔，并與上述傳感器芯片接合，上述第二半導體層的凹部比上述第一半導體層的開口部大，上述第一半導體層的開口部的上述第二半導體層側的開口徑比上述基座側的開口徑大。由此，在增大隔膜的情況下，也能夠擴大與基座的接合面積。因此，能夠實現更小型且接合的信賴性高的壓力傳感器。

優選在上述第一半導體層和上述第二半導體層之間形成有具有開口部的絕緣層。由此，能夠使隔膜的厚度均勻。優選在上述傳感器芯片與上述基座間的接合部的周邊形成有非接合部，利用該非接合部在所述傳感器芯片和所述基座之間設置出間隙。由此，能夠提高S/N比。

優選上述第二半導體層的凹部的開口邊緣與上述第一半導體層中的上述第二半導體層側的開口部的側壁相比向外方超出5μm以上50μm以下的寬度尺寸。

本發明涉及的壓力傳感器的制造方法，其中壓力傳感器具有設有第一半導體層和第二半導體層的傳感器芯片，第二半導體層成為作為壓敏區域的隔膜，該壓力傳感器的制造方法的特征在于，包括下述工序：對上述第一半導體層進行各向異性蝕刻，在成為上述壓敏區域的部分在上述第一半導體層上形成開口部的工序；在上述第一半導體層的開口部的側壁形成保護膜的工序，其中該保護膜具有所述第二半導體層側的膜厚變薄的厚度分布；在形成上述保護膜后，對上述第一半導體層的開口部的側壁進行蝕刻，從而將上述第一半導體層的開口部形成為在上述第二半導體層側的開口徑比在相對側的開口徑大，并且對成為上述壓敏區域的部分的上述第二半導體層進行蝕刻以形成所述隔膜，從而在上述第二半導體層上形成比上述第一半導體層的開口部更大的凹部的工序；和使基座與上述傳感器芯片接合的工序。由此，在增大隔膜的情況下，也能夠擴大與基座的接合面積。因此，能夠實現更小型且接合的信賴性高的壓力傳感器。

優選對上述第一半導體層進行各向異性蝕刻而形成開口部的工序后，還具備對設置在上述第一半導體層和上述第二半導體層之間的絕緣層進行蝕刻而形成開口部的工序，在上述第一半導體層上形成開口部的工序中，將設置在上述第一半導體層和上述第二半導體層之間的絕緣層作為蝕刻阻擋層，進行上述各向異性蝕刻。由此，能夠使隔膜的厚度均勻。

優選在使基座與上述傳感器芯片接合的工序中，在上述傳感器芯片和上述基座間的接合部的周邊形成非接合部，利用該非接合部在上述傳感器芯片和上述基座之間設置出間隙。由此，能夠提高S/N比。

根據本發明，能夠提供一種小型且高性能的壓力傳感器及其制造方法。

附圖說明