物理量传感器、压力传感器、高度计、电子设备及移动体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及物理量传感器、压力传感器、高度计、电子设备以及移动体。
【背景技术】
[0002]具有通过受压而挠曲变形的隔膜的压力传感器被普遍使用(例如，参照专利文献1)。在这样的压力传感器中，通常情况下隔膜具有构成壁部的一部分的空穴部，通过利用配置于隔膜上的传感器元件检测隔膜的挠曲来检测加载于隔膜的压力。
[0003]例如，专利文献1所记载的换能器(transducer)通过在娃基板的背面形成凹部来形成隔膜，另一方面，在该硅基板的表面设置有使用多晶硅而形成的真空室(空穴部)。在此，真空室的侧壁与硅基板的因形成凹部致使壁减薄的部分连接。即，在俯视观察，真空室的侧壁面的硅基板侧的端相比硅基板的凹部的底部的外周缘位于隔膜的中心侧。
[0004]另外，提出有使用金属构成空穴部的方案。但是，在专利文献1所记载的传感器中，由于真空室的侧壁与硅基板的因形成凹部致使壁减薄的部分连接，因此如果使用金属构成真空室，会产生由于真空室与硅基板的线膨胀系数差造成感压特性随着温度变化而变动的问题。
[0005]专利文献1:日本特开2005-37309号公报
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种具有优异的温度特性的物理量传感器，另外提供具有该物理量传感器的压力传感器、高度计、电子设备以及移动体。
[0007]这样的目的通过下述的本发明实现。
[0008]应用例1
[0009]本发明的物理量传感器的特征在于，具有:
[0010]基板，其具有在所述基板的一面侧开口的凹部；隔膜部，其包括所述凹部的底部，并通过受压而发生挠曲变形；传感器元件，其被配置于所述隔膜部上；顶部，其隔着空穴部而与所述隔膜部对置；侧壁部，其被配置于所述基板与所述顶部之间，同所述基板以及所述顶部一起构成所述空穴部，并具有面向所述空穴部的内壁面，所述顶部以及所述侧壁部中的至少一方被构成为含有金属，在所述基板的俯视视图中，所述底部的外周缘位于与所述内壁面的所述基板侧的端部相比靠所述隔膜部的中心侧的位置处。
[0011]根据这样的物理量传感器，由于侧壁部与基板的刚性较高的壁厚部(与因凹部而形成的薄壁部不同的部分)连接，因此即便在顶部或者侧壁部与基板的线膨胀系数差较大的情况下，也能够减少顶部或者侧壁部的变形向隔膜部(薄壁部)传递的情况。因此，能够提供具有优异的温度特性的物理量传感器。
[0012]应用例2
[0013]在本发明的物理量传感器中，优选为，所述顶部以及所述侧壁部均被构成为含有金属。
[0014]应用例3
[0015]在本发明的物理量传感器中，优选为，所述金属为铝、钛或者氮化钛。
[0016]这些金属与半导体制造工序的亲和性高。因此，能够较为简单地形成高精度的空穴部。
[0017]应用例4
[0018]在本发明的物理量传感器中，优选为，在所述俯视视图中，具有与所述侧壁部的内周面的基板侧的端部之间的距离处于0.Ιμπι以上25 μm以下的范围内的部分。
[0019]由此，能够有效地减少顶部或者侧壁部的变形向隔膜部传递的情况。
[0020]应用例5
[0021]在本发明的物理量传感器中，优选为，所述基板具有多个所述凹部，在所述俯视视图中，多个所述隔膜部与一个所述空穴部重叠。
[0022]由此，能够提高检测灵敏度。
[0023]应用例6
[0024]在本发明的物理量传感器中，优选为，所述空穴部被配置在所述基板的所述凹部所开口的一侧的相反侧。
[0025]在这样的情况下，本发明的效果比较明显。
[0026]应用例7
[0027]本发明的压力传感器的特征在于，具有本发明的物理量传感器。
[0028]由此，能够提供具有优异的温度特性的压力传感器。
[0029]应用例8
[0030]本发明的高度计的特征在于，具有本发明的物理量传感器。
[0031]由此，能够提供具有优异的温度特性的高度计。
[0032]应用例9
[0033]本发明的电子设备的特征在于，具有本发明的物理量传感器。
[0034]由此，能够提供具有优异的温度特性的物理量传感器的电子设备。
[0035]应用例10
[0036]本发明的移动体的特征在于具有本发明的物理量传感器。
[0037]由此，能够提供具有优异的温度特性的物理量传感器的移动体。
【附图说明】
[0038]图1为表示本发明的第1实施方式所涉及的物理量传感器的剖视图。
[0039]图2为表示图1所示的物理量传感器的压敏电阻元件(传感器元件)以及侧壁部的配置的俯视图。
[0040]图3为用于对图1所示的物理量传感器的作用进行说明的图，(a)为表示加压状态的剖视图，(b)为表示加压状态的俯视图。
[0041]图4为用于对图1所示的物理量传感器所具有的侧壁部及其位置(距离X)进行说明的不意图。
[0042]图5为表示侧壁部的位置(距离X)与灵敏度比(气压灵敏度/温度灵敏度)之间的关系的曲线图。
[0043]图6为表示侧壁部的位置(距离X)与气压灵敏度之间的关系的曲线图。
[0044]图7为表示侧壁部的位置(距离X)与温度灵敏度之间的关系的曲线图。
[0045]图8为表示图1所示的物理量传感器的制造工序的图。
[0046]图9为表示图1所示的物理量传感器的制造工序的图。
[0047]图10为表示本发明的第2实施方式所涉及的物理量传感器的剖视图。
[0048]图11为表示图10所示的物理量传感器的压敏电阻元件(传感器元件)以及侧壁部的配置的俯视图。
[0049]图12为表示含有图10所示的物理量传感器的压敏电阻元件的电桥电路的图。
[0050]图13为表示本发明的压力传感器的一个示例的剖视图。
[0051]图14为表示本发明的高度计的一个示例的立体图。
[0052]图15为表不本发明的电子设备的一个不例的主视图。
[0053]图16为表不本发明的移动体的一个不例的立体图。
【具体实施方式】
[0054]以下，基于附图所示的各实施方式对本发明的物理量传感器、压力传感器、高度计、电子设备以及移动体进行详细说明。
[0055]1.物理量传感器
[0056]第1实施方式
[0057]图1为表示本发明的第1实施方式的物理量传感器的剖视图，图2为表示图1所示的物理量传感器的压敏电阻元件(传感器元件)以及侧壁部的配置的俯视图。图3为用于对图1所示的物理量传感器的作用进行说明的图，图3(a)为表示加压状态的剖视图，图3(b)为表示加压状态的俯视图。此外，后文中为了方便说明，将图1中的上侧称为“上”，下侧称为“下”。
[0058]图1所示的物理量传感器1具有:具有隔膜部20的基板2、配置于隔膜部20上的多个压敏电阻元件5 (传感器元件)、同基板2 —起形成空穴部S (压力基准室)的层叠构造体6、配置于基板2与层叠构造体6之间的阶梯形成层3。
[0059]以下，对于构成物理量传感器1的各部逐个进行说明。
[0060]-基板-
[0061]基板2具有:半导体基板21、设置于半导体基板21的一面上的绝缘膜22、设置在绝缘膜22的与半导体基板21相反一侧的面上的绝缘膜23。
[0062]半导体基板21为依次层叠有由单晶娃构成的娃层211 (处理层handle layer)、由娃氧化膜构成的氧化娃层212 (盒层box layer)、由单晶娃构成的娃层213 (设备层devicelayer)而形成的SOI基板。此外，半导体基板21并不局限于SOI基板，例如，也可以是单晶硅基板等其他半导体基板。
[0063]绝缘膜22例如为硅氧化膜，具有绝缘性。另外，绝缘膜23例如为硅氮化膜，具有绝缘性，并且相对于含有氟酸的蚀刻液具有耐性。在此，在半导体基板21 (硅层213)与绝缘膜23 (硅氮化膜)之间存在有绝缘膜22 (硅氧化膜)，由此能够通过绝缘膜22来缓解绝缘膜23成膜时所产生的应力向半导体基板21传递的现象。另外，绝缘膜22在形成半导体基板21以及在基板上方形成半导体电路的情况下，可作为元件间分离膜来使用。此外，绝缘膜22、23并不局限于前述的构成材料，可根据需要而省略绝缘膜22、23中的任意一方。
[0064]在这样的基板2的绝缘膜23上配置被实施了图案形成的阶梯形成层3。该阶梯形成层3被形成为在俯视观察时包围隔膜部20的周围，在阶梯形成层3的上表面与基板2的上表面之间且在隔膜部20的中心侧(内侧)形成有相当于阶梯形成层3的厚度大小的阶梯部。由此，当隔膜部20受压而挠曲变形时，能够使应力向隔膜部20的与阶梯部之间的边界部分集中。因此，通过在该边界部分(或者其附近)配置压敏电阻元件5，能够提高检测灵敏度。
[0065]该阶梯形成层3例如由单晶硅、多晶硅(polyslicon)或者非晶体硅构成。另外，阶梯形成层3例如可以向单晶硅、多晶硅(polyslicon)或者非晶体硅中渗杂(扩散或者注入)磷、硼等杂质来构成。在这种情况下，由于阶梯形成层3具有导电性，因此例如当在空穴部S的外侧在基板2上形成M0S晶体管的情况下，能够将阶梯形成层3的一部分作为M0S晶体管的栅电极而是用。另外，能够将阶梯形成层3的一部分作为布线而使用。
[0066]在这样的基板2上设置有与周围的部分相比而壁薄且通过受压而发生挠曲变形的隔膜部20。隔膜部20通过在半导体基板21的下表面设置有底的凹部24而形成。S卩，隔膜部20构成为包括在基板2的一面开口的凹部24的底部。该隔膜部20的下表面为受压面25。在本实施方式中，如图2所示，隔膜部20具有正方形的俯视形状。
[0067]在本实
【技术领域】
[0001]本发明涉及物理量传感器、压力传感器、高度计、电子设备以及移动体。
【背景技术】
[0002]具有通过受压而挠曲变形的隔膜的压力传感器被普遍使用(例如，参照专利文献1)。在这样的压力传感器中，通常情况下隔膜具有构成壁部的一部分的空穴部，通过利用配置于隔膜上的传感器元件检测隔膜的挠曲来检测加载于隔膜的压力。
[0003]例如，专利文献1所记载的换能器(transducer)通过在娃基板的背面形成凹部来形成隔膜，另一方面，在该硅基板的表面设置有使用多晶硅而形成的真空室(空穴部)。在此，真空室的侧壁与硅基板的因形成凹部致使壁减薄的部分连接。即，在俯视观察，真空室的侧壁面的硅基板侧的端相比硅基板的凹部的底部的外周缘位于隔膜的中心侧。
[0004]另外，提出有使用金属构成空穴部的方案。但是，在专利文献1所记载的传感器中，由于真空室的侧壁与硅基板的因形成凹部致使壁减薄的部分连接，因此如果使用金属构成真空室，会产生由于真空室与硅基板的线膨胀系数差造成感压特性随着温度变化而变动的问题。
[0005]专利文献1:日本特开2005-37309号公报
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种具有优异的温度特性的物理量传感器，另外提供具有该物理量传感器的压力传感器、高度计、电子设备以及移动体。
[0007]这样的目的通过下述的本发明实现。
[0008]应用例1
[0009]本发明的物理量传感器的特征在于，具有:
[0010]基板，其具有在所述基板的一面侧开口的凹部；隔膜部，其包括所述凹部的底部，并通过受压而发生挠曲变形；传感器元件，其被配置于所述隔膜部上；顶部，其隔着空穴部而与所述隔膜部对置；侧壁部，其被配置于所述基板与所述顶部之间，同所述基板以及所述顶部一起构成所述空穴部，并具有面向所述空穴部的内壁面，所述顶部以及所述侧壁部中的至少一方被构成为含有金属，在所述基板的俯视视图中，所述底部的外周缘位于与所述内壁面的所述基板侧的端部相比靠所述隔膜部的中心侧的位置处。
[0011]根据这样的物理量传感器，由于侧壁部与基板的刚性较高的壁厚部(与因凹部而形成的薄壁部不同的部分)连接，因此即便在顶部或者侧壁部与基板的线膨胀系数差较大的情况下，也能够减少顶部或者侧壁部的变形向隔膜部(薄壁部)传递的情况。因此，能够提供具有优异的温度特性的物理量传感器。
[0012]应用例2
[0013]在本发明的物理量传感器中，优选为，所述顶部以及所述侧壁部均被构成为含有金属。
[0014]应用例3
[0015]在本发明的物理量传感器中，优选为，所述金属为铝、钛或者氮化钛。
[0016]这些金属与半导体制造工序的亲和性高。因此，能够较为简单地形成高精度的空穴部。
[0017]应用例4
[0018]在本发明的物理量传感器中，优选为，在所述俯视视图中，具有与所述侧壁部的内周面的基板侧的端部之间的距离处于0.Ιμπι以上25 μm以下的范围内的部分。
[0019]由此，能够有效地减少顶部或者侧壁部的变形向隔膜部传递的情况。
[0020]应用例5
[0021]在本发明的物理量传感器中，优选为，所述基板具有多个所述凹部，在所述俯视视图中，多个所述隔膜部与一个所述空穴部重叠。
[0022]由此，能够提高检测灵敏度。
[0023]应用例6
[0024]在本发明的物理量传感器中，优选为，所述空穴部被配置在所述基板的所述凹部所开口的一侧的相反侧。
[0025]在这样的情况下，本发明的效果比较明显。
[0026]应用例7
[0027]本发明的压力传感器的特征在于，具有本发明的物理量传感器。
[0028]由此，能够提供具有优异的温度特性的压力传感器。
[0029]应用例8
[0030]本发明的高度计的特征在于，具有本发明的物理量传感器。
[0031]由此，能够提供具有优异的温度特性的高度计。
[0032]应用例9
[0033]本发明的电子设备的特征在于，具有本发明的物理量传感器。
[0034]由此，能够提供具有优异的温度特性的物理量传感器的电子设备。
[0035]应用例10
[0036]本发明的移动体的特征在于具有本发明的物理量传感器。
[0037]由此，能够提供具有优异的温度特性的物理量传感器的移动体。
【附图说明】
[0038]图1为表示本发明的第1实施方式所涉及的物理量传感器的剖视图。
[0039]图2为表示图1所示的物理量传感器的压敏电阻元件(传感器元件)以及侧壁部的配置的俯视图。
[0040]图3为用于对图1所示的物理量传感器的作用进行说明的图，(a)为表示加压状态的剖视图，(b)为表示加压状态的俯视图。
[0041]图4为用于对图1所示的物理量传感器所具有的侧壁部及其位置(距离X)进行说明的不意图。
[0042]图5为表示侧壁部的位置(距离X)与灵敏度比(气压灵敏度/温度灵敏度)之间的关系的曲线图。
[0043]图6为表示侧壁部的位置(距离X)与气压灵敏度之间的关系的曲线图。
[0044]图7为表示侧壁部的位置(距离X)与温度灵敏度之间的关系的曲线图。
[0045]图8为表示图1所示的物理量传感器的制造工序的图。
[0046]图9为表示图1所示的物理量传感器的制造工序的图。
[0047]图10为表示本发明的第2实施方式所涉及的物理量传感器的剖视图。
[0048]图11为表示图10所示的物理量传感器的压敏电阻元件(传感器元件)以及侧壁部的配置的俯视图。
[0049]图12为表示含有图10所示的物理量传感器的压敏电阻元件的电桥电路的图。
[0050]图13为表示本发明的压力传感器的一个示例的剖视图。
[0051]图14为表示本发明的高度计的一个示例的立体图。
[0052]图15为表不本发明的电子设备的一个不例的主视图。
[0053]图16为表不本发明的移动体的一个不例的立体图。
【具体实施方式】
[0054]以下，基于附图所示的各实施方式对本发明的物理量传感器、压力传感器、高度计、电子设备以及移动体进行详细说明。
[0055]1.物理量传感器
[0056]第1实施方式
[0057]图1为表示本发明的第1实施方式的物理量传感器的剖视图，图2为表示图1所示的物理量传感器的压敏电阻元件(传感器元件)以及侧壁部的配置的俯视图。图3为用于对图1所示的物理量传感器的作用进行说明的图，图3(a)为表示加压状态的剖视图，图3(b)为表示加压状态的俯视图。此外，后文中为了方便说明，将图1中的上侧称为“上”，下侧称为“下”。
[0058]图1所示的物理量传感器1具有:具有隔膜部20的基板2、配置于隔膜部20上的多个压敏电阻元件5 (传感器元件)、同基板2 —起形成空穴部S (压力基准室)的层叠构造体6、配置于基板2与层叠构造体6之间的阶梯形成层3。
[0059]以下，对于构成物理量传感器1的各部逐个进行说明。
[0060]-基板-
[0061]基板2具有:半导体基板21、设置于半导体基板21的一面上的绝缘膜22、设置在绝缘膜22的与半导体基板21相反一侧的面上的绝缘膜23。
[0062]半导体基板21为依次层叠有由单晶娃构成的娃层211 (处理层handle layer)、由娃氧化膜构成的氧化娃层212 (盒层box layer)、由单晶娃构成的娃层213 (设备层devicelayer)而形成的SOI基板。此外，半导体基板21并不局限于SOI基板，例如，也可以是单晶硅基板等其他半导体基板。
[0063]绝缘膜22例如为硅氧化膜，具有绝缘性。另外，绝缘膜23例如为硅氮化膜，具有绝缘性，并且相对于含有氟酸的蚀刻液具有耐性。在此，在半导体基板21 (硅层213)与绝缘膜23 (硅氮化膜)之间存在有绝缘膜22 (硅氧化膜)，由此能够通过绝缘膜22来缓解绝缘膜23成膜时所产生的应力向半导体基板21传递的现象。另外，绝缘膜22在形成半导体基板21以及在基板上方形成半导体电路的情况下，可作为元件间分离膜来使用。此外，绝缘膜22、23并不局限于前述的构成材料，可根据需要而省略绝缘膜22、23中的任意一方。
[0064]在这样的基板2的绝缘膜23上配置被实施了图案形成的阶梯形成层3。该阶梯形成层3被形成为在俯视观察时包围隔膜部20的周围，在阶梯形成层3的上表面与基板2的上表面之间且在隔膜部20的中心侧(内侧)形成有相当于阶梯形成层3的厚度大小的阶梯部。由此，当隔膜部20受压而挠曲变形时，能够使应力向隔膜部20的与阶梯部之间的边界部分集中。因此，通过在该边界部分(或者其附近)配置压敏电阻元件5，能够提高检测灵敏度。
[0065]该阶梯形成层3例如由单晶硅、多晶硅(polyslicon)或者非晶体硅构成。另外，阶梯形成层3例如可以向单晶硅、多晶硅(polyslicon)或者非晶体硅中渗杂(扩散或者注入)磷、硼等杂质来构成。在这种情况下，由于阶梯形成层3具有导电性，因此例如当在空穴部S的外侧在基板2上形成M0S晶体管的情况下，能够将阶梯形成层3的一部分作为M0S晶体管的栅电极而是用。另外，能够将阶梯形成层3的一部分作为布线而使用。
[0066]在这样的基板2上设置有与周围的部分相比而壁薄且通过受压而发生挠曲变形的隔膜部20。隔膜部20通过在半导体基板21的下表面设置有底的凹部24而形成。S卩，隔膜部20构成为包括在基板2的一面开口的凹部24的底部。该隔膜部20的下表面为受压面25。在本实施方式中，如图2所示，隔膜部20具有正方形的俯视形状。
[0067]在本实
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。