JP4311531B2 - Manufacturing method of three-dimensional wiring and capacitive pressure sensor - Google Patents
Manufacturing method of three-dimensional wiring and capacitive pressure sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP4311531B2 JP4311531B2 JP2003037369A JP2003037369A JP4311531B2 JP 4311531 B2 JP4311531 B2 JP 4311531B2 JP 2003037369 A JP2003037369 A JP 2003037369A JP 2003037369 A JP2003037369 A JP 2003037369A JP 4311531 B2 JP4311531 B2 JP 4311531B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- conductive layer
- insulating substrate
- conductive
- insulating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元配線及び静電容量型圧力センサの製造方法に係り、特に、絶縁性基板の裏面に接合され、パターニングされた導電性基板と表面側に形成された配線とをスルーホールを通して連結した三次元配線の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
マイクロマシン技術は、例えば半導体デバイスの製造技術である成膜、フォトリソグラフィ、エッチング、接合などを組み合わせ、種々のデバイス、部品等の作製に応用する技術であり、加速度センサや静電容量型圧力センサはこの技術を用いて作製することができる(特開2000−230877、特許第2651492号等)。
これらのセンサや素子においては、三次元的な電気配線が必要になることがしばしばあり、例えば絶縁性基板の表裏両面に配線を形成し、これらの配線を電気的に結合させるために絶縁性基板にスルーホールを形成して、このスルーホールを通して表と裏の配線を電気的に結合させることになる。特に、マイクロマシン技術を用いる場合、絶縁性基板としてはパイレックス(登録商標)ガラスなどのガラスを用い、配線材料として単結晶シリコン基板を用いる組み合わせが、接合強度及び加工性の観点から好適に用いられている。
【0003】
マイクロマシン技術を用いた従来の三次元配線の形成方法を図5を参照して説明する。図5は、ガラス基板の下面に部分的に島状のシリコン基板の配線を形成し、この島状シリコン基板にスルーホール11’を通して電気的に結合した配線をガラス基板の上面に形成する方法を示す模式的断面図である。
図5の三次元配線では、まず、ガラス基板1の所定の位置にスルーホール11’を形成する(図5A)。一方、裏面の配線となるシリコン基板2は、酸化して表面全体に酸化膜21を形成した後、配線パターンに対応してフォトリソグラフィ技術によりシリコン基板2上の酸化膜21をパターニングして窓26を開ける(図5B)。次に、不純物拡散技術によってボロンなどの不純物を酸化膜の窓26より拡散して不純物拡散層27をシリコン基板2表面の一部に形成する(図5C)。続いて、裏面の酸化膜21を配線パターンに対応して部分的に除去し、表面側は全て除去する(図5D)。この状態のシリコン基板2をスルーホール11’が形成されたガラス基板1と例えば陽極接合法により接合する(図5E)。
【0004】
次に、この基板をシリコンのエッチング液であるEPW(エチレンジアミンピロカテコール水溶液)に浸してシリコン基板2をエッチングする。EPW液のエッチング速度は、ノンドープ又は低不純物濃度単結晶シリコンに対しては1μm/min前後であるのに対し、1020cm3以上の濃度にボロン拡散した単結晶シリコンに対してはエッチング速度が極端に低くなるために、不純物拡散層27は長時間浸しても殆どエッチングされない。従って、表面が露出したノンドープ又は低不純物濃度シリコンのみがエッチングされることになり、島状のシリコンがスルーホール11’の直下に形成された形状となる(図5F)。この後、酸化膜21をフッ酸等の薬液で除去した後に、スルーホール11’部分に金属膜12をスパッタや蒸着によって形成することにより、三次元配線が完成する(図5G)。
この方法は酸化膜形成やフォトリソグラフィ、エッチング及び不純物拡散など、半導体製造技術をそのまま使用することができ、ウェハサイズでの基板加工が可能であることから、大量生産による製造コストの低減、品質の均一性などの点において優れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図5に示した製造方法は、高温で長時間の不純物拡散工程が必要になるため、製造コスト上昇の大きな原因となっている。しかし、この不純物拡散工程を省くと、その後工程でEPWによるシリコン基板2を島状にエッチングする際、図6に示すように、スルーホール11’の内部のシリコンもエッチングされてしまい、場合によっては、島状シリコンを貫通してしまう事態となる。これらは配線抵抗の増大や断線を引き起こし、製品製造が不可能になる。一方、シリコン基板2のエッチングを行う際にガラス基板1の上面側をレジストや保護シートのようなものでスルーホール内部のシリコン表面を保護することも考えられるが、100℃以上の高温の強アルカリ液に耐性を有する保護シート等はなく、従って、マイクロマシン技術を用いる場合には、不純物拡散工程は不可欠であった。
【0006】
また、EPWは有毒性の薬液を含むために特殊設備が必要といういう問題があることから、シリコンのエッチング液としては水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)や水酸化カリウム(KOH)溶液を用いるのが好ましいが、これらはノンドープ又は低不純物濃度シリコンと高不純物濃度シリコンに対するエッチング速度の差が小さく、不純物拡散層27がエッチストップ層の役割を果たせなくなり、図5に示した製造方法が用いられなくなる。
【0007】
なお、マイクロマシン技術を用いずに、三次元配線を形成する方法としては例えば、図7に示す方法がある。ここでは、ダイサ等を用いて、シリコン基板2を機械的に切断し(図7A)、ガラス基板1の下部に接合するための複数のシリコン片28を作製する(図7B)。所定の位置にスルーホール11’を形成したガラス基板1と複数のシリコン片28とを接合し(図7C)、続いてガラス基板1のスルーホール11’部に金属膜12を形成して完成する。しかし、この方法は、複雑な形状や微小な形状のシリコン片に切断するのは難しく、また、個々のシリコン片28の一つ一つを配列し、しかも精度良く位置あわせを行うのは極めて生産性の低い作業であり、歩留まりも低いという問題がある。結果として製造コストは増大し、また微細化は困難である。
【0008】
かかる状況において、本発明は、不純物拡散工程を不要として生産性の向上を図ることが可能で、より一層の微細化に対応できる三次元配線の製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、品質の良い静電容量型圧力センサを歩留まり良く生産可能な製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明が提案する三次元配線の製造方法は、絶縁性基板に予め非貫通穴を形成しておき、導電性基板と接合・パターニングが終了した後に、絶縁性基板をそのエッチング液に浸漬して、非貫通穴を貫通穴とし、最後に貫通穴内部に導電性膜を形成することを特徴とするものである。
即ち、絶縁性基板の表裏面に形成された導電性パターンが貫通穴を通して連結された三次元配線の製造方法であって、絶縁性基板に所定の深さの非貫通穴を形成する工程と、該絶縁性基板と導電性基板とを接合する工程と、該導電性基板をエッチングして所定の形状にパターニングする工程と、前記導電性基板が露出するまで前記絶縁性基板をエッチングし前記非貫通穴を貫通させる工程と、該貫通穴の側面及び底面に導電性膜を形成する工程と、からなることを特徴とする。
【0010】
または、絶縁性基板に所定の深さの非貫通穴を形成する工程と、第1導電層、絶縁層及び第2導電層とからなる積層基板の前記第1導電層又は前記第1導電層及び前記絶縁層をエッチングして所定の形状にパターニングする工程と、前記絶縁性基板と前記第1導電層とを接合する工程と、前記第2導電層を除去する工程と、前記第1導電層が露出するまで前記絶縁性基板をエッチングし前記非貫通穴を貫通させる工程と、該貫通穴の側面及び底面に導電性膜を形成する工程と、からなることを特徴とする。
【0011】
このようにして、シリコン基板等の導電性基板を島状に分離するための深いエッチングを行う際に、絶縁性基板に貫通穴が形成されている従来法とは異なり、三次元配線が形成される部分の導電性基板表面は、絶縁性基板によって保護されているためにエッチングされることはない。従って、従来のような不純物拡散工程も不要となり、生産工程が短縮され製品コストの低減を図ることができるのみならず、拡散炉等の設備コストを削減することができる。更にまた、シリコンのエッチング液として、有毒なEPWの代わりに例えばTMAHやKOH水溶液を用いることが可能となって取扱が簡便になるのみならず、特別な設備を用意する必要がなくなり、設備コストの大幅な削減を図ることができる。
【0012】
本発明の静電容量型圧力センサの製造方法は、前記絶縁性基板への容量電極の形成及び取り出し端子との連結並びに前記ダイヤフラム電極とその取り出し端子との連結に上記三次元配線の製造方法を用いて行うことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の第1の実施形態を図1に示す。図1は三次元配線の製造方法の一例を示す模式的断面図である。
まず、ガラス等の絶縁性基板1の所定の位置に非貫通穴11を形成する(図1A)。一方、シリコン等の導電性基板2は、下面に配線パターンに対応して部分的に酸化膜21を形成する(図1B)。以上の絶縁性基板1と導電性基板2とをを例えば陽極接合法で接合した後(図1C)、絶縁性基板や酸化膜に対して導電性基板のエッチング速度比の大きなエッチング液中に浸漬する。例えば、絶縁性基板にガラスを用い、導電性基板にシリコンを用いる場合は、エッチング溶液として例えばTMAH又はKOH溶液が好適に用いられる。この場合、酸化膜21や絶縁性基板1はほとんどエッチングされず、露出したシリコン部分のみがエッチングされ、エッチング量がシリコン基板1の厚さ程度に達するとシリコン基板は酸化膜2のパターンに対応して島状に分断される(図1D)。
その後、絶縁性基板のエッチング液(例えばフッ酸系溶液)に浸漬し、穴11が貫通し内部の導電性基板(シリコン)表面が露出するまで放置する(図1E)。洗浄後、貫通穴11’部分に導電性膜12を形成して三次元配線が完成する(図1F)。
【0014】
以上のようにして、従来は例えば不純物拡散層等の導電性基板を保護する層を形成する必要があり、これらが生産性を著しく低下させるとともに、コスト上昇の原因となっていたが、本実施形態の製造方法により、これらの保護層を別途形成する必要はなくなり、その結果として、生産性が大きく向上した。
【0015】
本発明の第2の実施形態を図2に示す。図2は三次元配線の他の製造方法例を示す模式的断面図である。
本実施形態では、導電性基板の代わりにSOI基板のように第1導電層23、絶縁層24及び第2導電層25とからなる積層基板2を用いる(図2A)。この第1導電層23の表面に酸化膜等21で所定のパターンのマスクを形成する(図2B)。第1導電層23、続いて絶縁層24をエッチングした後、マスクを除去し、第1導電層23と非貫通穴11を形成した絶縁性基板1とを接合する(図2C)。この後、第2導電層をエッチングにより完全に除去し(図2D)、続いて絶縁性基板のエッチング液に浸漬して非貫通穴11を貫通させ、第1導電層を露出させる(図2E)。洗浄後、貫通穴11’部分に導電性膜12を形成して三次元配線が完成する(図2F)。
【0016】
導電性基板は機械的強度を確保するため、所定の厚さが要求される。従って、第1の実施形態の構成では導電性基板は厚くなるため微細な配線パターンを形成するのは困難であるが、本実施形態の積層基板を用いることにより、配線となる第1導電層を薄くすることができるため、より微細なパターンが可能となる。
なお、本実施例では、第1導電層23のエッチングと絶縁層24のエッチングを連続して行う構成としたが、絶縁層24は貫通穴11’を形成する際に除去できるため、必ずしもこの時点で除去する必要はない。
【0017】
次に、本発明の第3の実施形態を図3に示す。本実施形態は、導電性基板としてSOI(Silicon on Insulator)基板の積層基板を用い、静電容量型真空センサの製造方法の一例を説明する。
まず、静電容量型圧力センサの構造と動作原理について図3Lを参照して説明する。図3Lのセンサは、圧力被測定室6が測定しようとする装置内の空間と連通するようにして装置に取り付けられる。
【0018】
センサの真空室(基準圧力室)4は真空状態で密封された空間であり、非蒸発型ゲッタ5は真空室4内部に残留したガスを吸収してこの空間を常に低圧力に保つ働きをしている。ダイヤフラム7は、厚さ5〜数10μm、大きさ数mm〜数10mm角のシリコンでできているが、圧力被測定室6と真空室4との間に圧力差があるとダイヤフラム7はその圧力差に応じて変位することになる。したがってダイヤフラム7とそれに対向して配置されている容量電極3との間の静電容量を測定することにより圧力被測定室6の圧力を測定することができる。またこの静電容量に関する電気的信号は容量電極3に直結した端子12aとダイヤフラムに直結した端子12bから取り出すことができる。
【0019】
次に、この構造の静電容量型真空センサを製造する工程について説明する。例えば、厚さ20μmの単結晶の第1シリコン層23と厚さ1μmの酸化膜層24、厚さ600μmの第2シリコン層25が積層構造になって接合されたSOI基板2を用意する(図3A)。まず、SOI基板2上に酸化膜21を形成して容量電極の形状にパターニングし(図3B)、この酸化膜21をマスクとしてTMAH又はKOHにより第1シリコン層23、続いてフッ酸系溶液を用いて酸化膜層24をエッチングする(図3C)。一方、非貫通穴11a,11b及びゲッタ収納溝13を形成したガラス基板(例えばパイレックス(登録商標)ガラス等)1を用意し、これを上記SOI基板の第1シリコン層23に、例えば陽極接合法により接合する(図3D)。次にこの基板をTMAH又はKOHなどのエッチング液に浸漬して第2シリコン層25を全て除去する(図3E)。以上により、非貫通穴11直下に、容量電極3となる厚さ20μmの第1シリコン層23と厚さ1μmの酸化膜2が形成されたガラス基板1が完成する。
【0020】
次に、ダイヤフラム電極を形成するためのSOI基板2’を用意する。このSOI基板は、例えば、厚さ35μmの第1シリコン層23’、厚さ1μmの酸化膜層24’、及び厚さ600μmの第2シリコン層25’からなる基板が用いられる。この基板に酸化膜21を形成し、第1シリコン層23’上の酸化膜をパタニングした後(図3F)、深さ28μmの真空室(基準圧力室)溝4を形成し、続いて、第2シリコン層25’底面の酸化膜21をパターニングして窓26を開ける(図3G)。
【0021】
続いて、ゲッタ収納溝13内に非蒸発型ゲッタ5が収まるように、図3Eのガラス基板1と図3GのSOI基板2’を真空中で陽極接合する(図3H)。その後、TMAH又はKOH溶液に浸漬し、第2シリコン層25’をエッチングし酸化膜層24’を露出させ、圧力被測定室となる溝6を形成する(図3I)。ここで、フッ酸系溶液に浸すとガラス基板1は徐々にエッチングされ、非貫通溝11は貫通し貫通穴(スルーホール)11a’、11b’となり、それぞれの内部で厚さ20μmのシリコン層23と厚さ35μmのシリコン層23’の表面が露出する(図3K)。スルーホール11a’、11b’の部分に金属膜12a,12bを形成することによって静電容量型真空センサは完成する。
【0022】
なお、本実施形態のセンサにおいて、ダイヤフラム7の厚さは7μm、ダイヤフラム7と容量電極3の間の距離は8μmとなる。ダイヤフラムの大きさ、厚さは測定する圧力領域に応じて適宜選択されるが、以上述べたように、本実施形態の製造方法を用いることにより、より微細なパターニングが可能となり、種々の特性のセンサを安定して、再現性よく生産することができる。
【0023】
また、本実施形態では、ダイヤフラムの形成用基板としてSOI基板を用いたが、単なる単結晶シリコン基板、その他の導電性基板を用いてもよく、同様に作製することができる。このセンサの一例を図4Aに示す。さらに、本発明においては、例えば、図4Aのセンサの導電性基板底面に、通気口9を有し導電性基板2よりも大きな第2の絶縁性基板8を接合させ(図4B)、第2の絶縁性基板8の底面で導電性基板よりも外側の部分にO−リングを当てて真空装置等に取り付ける構成とするのが好ましい。これにより、センサ取り付け時のダイヤフラムの受ける歪みが抑制され、より高精度の圧力測定が可能となる。図3Lに示した構造のセンサについても第2の絶縁基板を接合する構成が好ましいのは同様である。
【0024】
以上の実施形態において、シリコンのエッチング液として、TMAH、KOH溶液の他に、EPW等を用いることも可能である。なお、絶縁性基板と導電性基板との接合法としては、陽極接合が好適に用いられる。
なお、本発明の三次元配線の製造方法は、静電容量型圧力センサの他、加速度センサ、ダイヤフラム構造を有する種々のセンサ、素子等に好適に適用されるものである。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、従来技術のように不純物拡散工程などの高温・長時間プロセスが不要となる上に、有毒物質を含むEPWエッチング液を使用する必要も無いために製造プロセスの飛躍的な簡略化が可能となり、製品コストの低減や製造上の安全性、環境問題などの点において大きな効果がある。また、シリコン基板を機械的に切断し、これを配列してガラス基板に接合するなど、マイクロマシン技術からかけ離れて手作業的な方法を用いる必要もない。つまり一括して高精度なフォトリソグラフイ技術、基板アライメント技術を用いることが可能であるために、製品の品質や量産性においても半導体製品と同程度の高い水準を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の三次元配線の製造方法の一例を示す模式的断面図である。
【図2】本発明の三次元配線の製造方法の他の例を示す模式的断面図である。
【図3】本発明の静電容量型圧力センサの製造方法の一例を示す模式的断面図である。
【図4】本発明の静電容量型圧力センサの製造方法が好適に適用されるセンサを示す模式的断面図である。
【図5】従来の三次元配線の製造方法の一例を示す模式的断面図である。
【図6】図5に示した三次元配線製造方法の不具合を示す模式図である。
【図7】従来の三次元配線の製造方法の他の例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁性基板(ガラス基板)、
2 導電性基板(シリコン基板、SOI基板)、
3 容量電極、
4 真空室(真空室溝)、
5 非蒸発型ゲッタ、
6 圧力被測定室(圧力被測定室溝)、
7 ダイヤフラム、
8 第2の絶縁性基板、
9 通気口、
11 非貫通穴、
11’ 貫通穴(スルーホール)、
12 導電性膜(金属膜)、
12a 容量電極の取り出し端子、
12b ダイヤフラム電極の取り出し端子、
13 ゲッタ収納溝、
21 酸化膜、
23 第1導電層(第1シリコン層)、
24 酸化膜層、
25 第2導電層(第2シリコン層)、
26 窓、
27 不純物拡散層、
28 シリコン片。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a three-dimensional wiring and a capacitance type pressure sensor, and more particularly, through a through hole through a patterned conductive substrate bonded to the back surface of an insulating substrate and a wiring formed on the surface side. The present invention relates to a method for manufacturing connected three-dimensional wiring.
[0002]
[Prior art]
Micromachine technology is a technology that is applied to the production of various devices, parts, etc. by combining film formation, photolithography, etching, bonding, etc., which are semiconductor device manufacturing technologies, for example. Acceleration sensors and capacitive pressure sensors are It can be manufactured using this technique (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-230877, Japanese Patent No. 2651492, etc.).
In these sensors and elements, three-dimensional electrical wiring is often required. For example, wiring is formed on both front and back surfaces of an insulating substrate, and the insulating substrate is used to electrically connect these wirings. Through holes are formed in the front and back wirings are electrically coupled through the through holes. In particular, when using micromachine technology, a combination of using glass such as Pyrex (registered trademark) glass as the insulating substrate and using a single crystal silicon substrate as the wiring material is preferably used from the viewpoint of bonding strength and workability. Yes.
[0003]
A conventional method of forming a three-dimensional wiring using micromachine technology will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a method of forming a wiring of an island-shaped silicon substrate partially on the lower surface of the glass substrate and forming a wiring electrically coupled to the island-shaped silicon substrate through a
In the three-dimensional wiring of FIG. 5, first, a
[0004]
Next, the
This method can use semiconductor manufacturing techniques such as oxide film formation, photolithography, etching and impurity diffusion as they are, and can process substrates at the wafer size. Excellent in terms of uniformity.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The manufacturing method shown in FIG. 5 requires a long time impurity diffusion step at a high temperature, which is a major cause of an increase in manufacturing cost. However, if this impurity diffusion step is omitted, when the
[0006]
In addition, since EPW contains a toxic chemical solution, there is a problem that special equipment is required. Therefore, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) or potassium hydroxide (KOH) solution is used as an etching solution for silicon. Although these are preferable, the difference in etching rate between non-doped or low impurity concentration silicon and high impurity concentration silicon is small, and the
[0007]
An example of a method for forming a three-dimensional wiring without using a micromachine technique is the method shown in FIG. Here, the
[0008]
In such a situation, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a three-dimensional wiring that can improve productivity without an impurity diffusion step and can cope with further miniaturization. Furthermore, an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of producing a high-quality capacitive pressure sensor with a high yield.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the three-dimensional wiring manufacturing method proposed by the present invention is such that a non-through hole is formed in an insulating substrate in advance, and after the bonding and patterning with the conductive substrate are completed, the insulating substrate Is immersed in the etching solution to form the non-through hole as a through hole, and finally a conductive film is formed inside the through hole.
That is, a method of manufacturing a three-dimensional wiring in which conductive patterns formed on the front and back surfaces of an insulating substrate are connected through through holes, the step of forming non-through holes with a predetermined depth in the insulating substrate; Bonding the insulating substrate and the conductive substrate, etching the conductive substrate and patterning the conductive substrate into a predetermined shape, etching the insulating substrate until the conductive substrate is exposed, and the non-penetrating The method includes a step of penetrating a hole and a step of forming a conductive film on a side surface and a bottom surface of the through hole.
[0010]
Alternatively, a step of forming a non-through hole with a predetermined depth in the insulating substrate, and the first conductive layer or the first conductive layer of the multilayer substrate including the first conductive layer, the insulating layer, and the second conductive layer, and Etching the insulating layer and patterning the insulating layer into a predetermined shape; joining the insulating substrate and the first conductive layer; removing the second conductive layer; and The insulating substrate is etched until it is exposed to penetrate the non-through hole, and a conductive film is formed on the side and bottom surfaces of the through hole.
[0011]
In this way, when performing a deep etching for separating a conductive substrate such as a silicon substrate into an island shape, a three-dimensional wiring is formed unlike a conventional method in which a through hole is formed in an insulating substrate. The surface of the conductive substrate in this area is not etched because it is protected by the insulating substrate. Therefore, the conventional impurity diffusion process is not required, the production process is shortened and the product cost can be reduced, and the equipment cost of the diffusion furnace and the like can be reduced. Furthermore, as a silicon etching solution, for example, TMAH or KOH aqueous solution can be used instead of toxic EPW, so that the handling becomes simple and there is no need to prepare special equipment. Significant reduction can be achieved.
[0012]
The manufacturing method of the capacitance type pressure sensor according to the present invention includes the manufacturing method of the three-dimensional wiring for forming the capacitance electrode on the insulating substrate and connecting the extraction electrode and connecting the diaphragm electrode and the extraction terminal. It is characterized by being used.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A first embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a three-dimensional wiring.
First, the
After that, the substrate is immersed in an insulating substrate etching solution (for example, hydrofluoric acid solution) and left until the
[0014]
As described above, conventionally, for example, it has been necessary to form a layer for protecting a conductive substrate such as an impurity diffusion layer, which significantly reduces productivity and causes cost increase. According to the manufacturing method of the embodiment, it is not necessary to separately form these protective layers, and as a result, the productivity is greatly improved.
[0015]
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of a manufacturing method for three-dimensional wiring.
In this embodiment, a
[0016]
The conductive substrate is required to have a predetermined thickness in order to ensure mechanical strength. Therefore, in the configuration of the first embodiment, it is difficult to form a fine wiring pattern because the conductive substrate is thick. However, by using the multilayer substrate of this embodiment, the first conductive layer that becomes the wiring is formed. Since the thickness can be reduced, a finer pattern is possible.
In this embodiment, the etching of the first
[0017]
Next, a third embodiment of the present invention is shown in FIG. In the present embodiment, an example of a method for manufacturing a capacitance-type vacuum sensor using a laminated substrate of an SOI (Silicon on Insulator) substrate as a conductive substrate will be described.
First, the structure and operating principle of a capacitive pressure sensor will be described with reference to FIG. 3L. The sensor of FIG. 3L is attached to the apparatus so that the
[0018]
The vacuum chamber (reference pressure chamber) 4 of the sensor is a space sealed in a vacuum state, and the
[0019]
Next, a process for manufacturing the capacitance type vacuum sensor having this structure will be described. For example, an
[0020]
Next, an
[0021]
Subsequently, the
[0022]
In the sensor of this embodiment, the thickness of the
[0023]
In this embodiment, the SOI substrate is used as the diaphragm formation substrate. However, a simple single crystal silicon substrate or other conductive substrate may be used, and can be manufactured in the same manner. An example of this sensor is shown in FIG. 4A. Furthermore, in the present invention, for example, a second
[0024]
In the above embodiment, EPW or the like can be used as the silicon etching solution in addition to the TMAH and KOH solutions. Note that anodic bonding is suitably used as a bonding method between the insulating substrate and the conductive substrate.
In addition, the manufacturing method of the three-dimensional wiring of this invention is applied suitably for the various sensors, elements, etc. which have an acceleration sensor and a diaphragm structure other than an electrostatic capacitance type pressure sensor.
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, a high-temperature and long-time process such as an impurity diffusion step is not required as in the prior art, and it is not necessary to use an EPW etching solution containing a toxic substance, so that the manufacturing process is dramatically simplified. This is very effective in reducing product costs, manufacturing safety, and environmental issues. Further, there is no need to use a manual method apart from micromachine technology, such as mechanically cutting a silicon substrate, arranging the silicon substrate, and bonding the silicon substrate to a glass substrate. In other words, since it is possible to use high-precision photolithographic technology and substrate alignment technology in a lump, product quality and mass productivity can be as high as those of semiconductor products.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for producing a three-dimensional wiring according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the three-dimensional wiring manufacturing method of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for producing a capacitive pressure sensor of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a sensor to which the method for manufacturing a capacitive pressure sensor of the present invention is preferably applied.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional three-dimensional wiring manufacturing method.
6 is a schematic diagram showing a defect of the three-dimensional wiring manufacturing method shown in FIG.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another example of a conventional three-dimensional wiring manufacturing method.
[Explanation of symbols]
1 Insulating substrate (glass substrate),
2 conductive substrate (silicon substrate, SOI substrate),
3 capacitive electrodes,
4 Vacuum chamber (vacuum chamber groove),
5 Non-evaporable getter,
6 Pressure chamber (pressure chamber groove),
7 Diaphragm,
8 Second insulating substrate,
9 Vents,
11 Non-through hole,
11 'through hole (through hole),
12 Conductive film (metal film),
12a Capacitor electrode takeout terminal,
12b Diaphragm electrode takeout terminal,
13 Getter storage groove,
21 oxide film,
23 first conductive layer (first silicon layer),
24 oxide layer,
25 second conductive layer (second silicon layer),
26 Windows,
27 impurity diffusion layer,
28 Silicon pieces.
Claims (6)
前記絶縁性基板の第1面に所定の深さの非貫通穴を形成する工程と、
前記積層基板の第1導電層又は第1導電層及び絶縁層をエッチングして所定の形状にパターニングする工程と、
前記非貫通穴を形成した前記絶縁性基板の第2面と前記パターニング後の前記第1導電層とを接合する工程と、
前記絶縁性基板と前記第1導電層との接合後に、前記第2導電層を除去する工程と、
前記第2導電層を除去した後、前記第1導電層が露出するまで前記絶縁性基板をエッチングし前記非貫通穴を貫通させ,前記貫通穴を形成する工程と、
該貫通穴の側面及び底面に導電性膜を形成する工程と、
からなることを特徴とする三次元配線の製造方法。 Preparing a laminated substrate comprising an insulating substrate and a first conductive layer, an insulating layer, and a second conductive layer;
Forming a non-through hole with a predetermined depth on the first surface of the insulating substrate;
Etching the first conductive layer or the first conductive layer and the insulating layer of the laminated substrate and patterning them into a predetermined shape;
Bonding the second surface of the insulating substrate in which the non-through hole is formed and the first conductive layer after the patterning ;
Removing the second conductive layer after bonding the insulating substrate and the first conductive layer ;
After removing the second conductive layer, etching the insulating substrate until the first conductive layer is exposed, penetrating the non-through hole, and forming the through hole ;
Forming a conductive film on the side and bottom of the through hole;
A method for producing a three-dimensional wiring, comprising:
絶縁性基板並びに第1及び第2の導電性基板を用意する工程と、
前記絶縁性基板の第1面に所定の深さの第1及び第2の非貫通穴を形成する工程と、
前記非貫通穴を形成した前記絶縁性基板の第2面と前記第1の導電性基板とを接合する工程と、
前記絶縁性基板と前記第1の導電性基板を接合した後に、前記第1の導電性基板をエッチングして、前記容量電極を形成する工程と、
前記第2の導電性基板の第1面をエッチングして前記真空室溝を形成する工程と、
前記容量電極が前記真空室溝内に収まるように、前記絶縁性基板の第2面と前記第2の導電性基板の第1面とを接合する工程と、
接合後に、前記第2の導電性基板の第2面をエッチングして前記被測定室溝を形成して前記ダイヤフラムを形成する工程と、
前記ダイヤフラム形成後に、前記絶縁性基板をエッチングして前記第1及び第2の非貫通穴を貫通させ、前記第1及び第2の貫通穴を形成する工程と、
形成した前記第1及び第2の貫通穴の側面及び底面に導電性膜を形成する工程と、
からなることを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。 Capacitor electrodes on the second surface, the takeout lead terminal are formed on the first surface, both the insulating substrate is connected through the first through hole, a vacuum chamber groove in the first surface so as to sandwich the diaphragm electrode, a second A conductive substrate having a pressure measurement chamber groove formed on a surface thereof is bonded so that the capacitor electrode and the diaphragm electrode face each other, and a takeout terminal of the diaphragm electrode is connected to the first surface of the insulating substrate. A method of manufacturing a capacitive pressure sensor formed and connected through a second through hole, comprising:
Providing an insulating substrate and first and second conductive substrates;
Forming first and second non-through holes with a predetermined depth on the first surface of the insulating substrate;
Bonding the second surface of the insulating substrate in which the non-through hole is formed and the first conductive substrate;
Etching the first conductive substrate after bonding the insulating substrate and the first conductive substrate to form the capacitive electrode;
Etching the first surface of the second conductive substrate to form the vacuum chamber groove;
Bonding the second surface of the insulating substrate and the first surface of the second conductive substrate so that the capacitive electrode fits in the vacuum chamber groove;
Etching the second surface of the second conductive substrate after bonding to form the measured chamber groove to form the diaphragm; and
Etching the insulating substrate to form the first and second through holes by etching the insulating substrate after forming the diaphragm; and
Forming a conductive film on the side and bottom surfaces of the formed first and second through holes;
A method for manufacturing a capacitance type pressure sensor, comprising:
絶縁性基板並びに、第1導電層、絶縁層及び第2導電層とからなる第1及び第2の積層基板を用意する工程と、
前記絶縁性基板の第1面に所定の深さの第1及び第2の非貫通穴を形成する工程と、
前記第1の積層基板の第1導電層又は第1導電層及び絶縁層をエッチングして所定の形状にパターニングする工程と、
前記非貫通穴を形成した前記絶縁性基板の第2面と前記第1の積層基板の前記パターニング後の第1導電層とを接合する工程と、
前記絶縁性基板と前記第1導電層との接合後に、前記第1の積層基板の第2導電層を除去して前記容量電極を形成する工程と、
前記第2の積層基板の第1導電層をエッチングして前記真空室溝を形成する工程と、
前記容量電極が前記真空室溝内に収まるように、前記絶縁性基板の第2面と前記第2の積層基板の第1導電層とを接合する工程と、
接合後に、前記第2の積層基板の第2導電層をエッチングして前記被測定室溝を形成する工程と、
前記被測定室溝内の前記第2の積層基板の絶縁層をエッチングして前記ダイヤフラムを形成するとともに、前記絶縁性基板をエッチングし前記第1及び第2の非貫通穴を貫通させて前記第1及び第2の貫通穴を形成する工程と、
形成した前記第1及び第2の貫通穴の側面及び底面に導電性膜を形成する工程と、
からなることを特徴とする静電容量型圧力センサの製造方法。 A laminate composed of an insulating substrate in which a capacitor electrode is formed on the second surface and a lead-out terminal is formed on the first surface and both are connected through the first through hole, and a first conductive layer, an insulating layer, and a second conductive layer A vacuum chamber groove is formed in the first conductive layer of the substrate, a pressure measurement chamber groove is formed in the second conductive layer, and a diaphragm comprising the first conductive layer between the vacuum chamber groove and the measurement chamber groove a multilayer substrate provided with the electrodes, the capacitor electrodes and the diaphragm electrode is joined so as to face the takeout terminal of the diaphragm electrode is formed on the first surface of the insulating substrate, the second through hole A manufacturing method of a capacitive pressure sensor connected through
A step of preparing an insulating substrate and first and second laminated substrates comprising a first conductive layer, an insulating layer, and a second conductive layer;
Forming first and second non-through holes with a predetermined depth on the first surface of the insulating substrate;
Etching the first conductive layer or the first conductive layer and the insulating layer of the first laminated substrate to pattern them into a predetermined shape;
Bonding the second surface of the insulating substrate in which the non-through hole is formed and the patterned first conductive layer of the first laminated substrate;
Removing the second conductive layer of the first laminated substrate after bonding the insulating substrate and the first conductive layer to form the capacitive electrode;
Etching the first conductive layer of the second laminated substrate to form the vacuum chamber groove;
Bonding the second surface of the insulating substrate and the first conductive layer of the second laminated substrate so that the capacitive electrode fits in the vacuum chamber groove;
Etching the second conductive layer of the second laminated substrate to form the measured chamber groove after bonding;
The diaphragm is formed by etching the insulating layer of the second laminated substrate in the groove to be measured, and the insulating substrate is etched to penetrate the first and second non-through holes. Forming first and second through holes;
Forming a conductive film on side and bottom surfaces of the formed first and second through holes;
A method for manufacturing a capacitance type pressure sensor, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003037369A JP4311531B2 (en) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | Manufacturing method of three-dimensional wiring and capacitive pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003037369A JP4311531B2 (en) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | Manufacturing method of three-dimensional wiring and capacitive pressure sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004245746A JP2004245746A (en) | 2004-09-02 |
| JP4311531B2 true JP4311531B2 (en) | 2009-08-12 |
Family
ID=33022207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003037369A Expired - Fee Related JP4311531B2 (en) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | Manufacturing method of three-dimensional wiring and capacitive pressure sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4311531B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105105898A (en) * | 2015-07-28 | 2015-12-02 | 安徽机电职业技术学院 | Throat microphone device based on three-dimensional pressure detection and use method of throat microphone device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4528239B2 (en) * | 2005-10-03 | 2010-08-18 | 株式会社日立製作所 | Wireless IC tag |
-
2003
- 2003-02-14 JP JP2003037369A patent/JP4311531B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105105898A (en) * | 2015-07-28 | 2015-12-02 | 安徽机电职业技术学院 | Throat microphone device based on three-dimensional pressure detection and use method of throat microphone device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004245746A (en) | 2004-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110550598B (en) | Resonant differential pressure sensor and preparation method thereof | |
| JP4159895B2 (en) | Capacitance type pressure sensor and manufacturing method thereof | |
| JP3444639B2 (en) | Manufacturing method and apparatus for integrated pressure transducer | |
| CN105036059B (en) | Processing method of capacitive MEMS sensor and sensor structure | |
| CN112897450A (en) | MEMS absolute pressure type pressure sensor and processing method thereof | |
| CN108254106A (en) | A kind of silicon silica glass silicon four-layer structure resonant mode MEMS pressure sensor preparation method | |
| CN113686483B (en) | A resonant differential pressure sensor with integrated temperature sensor and its preparation method | |
| JP4311531B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional wiring and capacitive pressure sensor | |
| JP2006108491A (en) | Capacitance type sensor and manufacturing method thereof | |
| JP2000155030A (en) | Manufacture of angular velocity sensor | |
| CN113340517B (en) | MEMS (micro-electromechanical system) capacitor pressure chip, preparation method thereof and capacitor pressure sensor | |
| CN115513365A (en) | A kind of pressure sensor based on FBAR and preparation method thereof | |
| JP4032476B2 (en) | Manufacturing method of micro device | |
| CN116132896B (en) | A micromechanical structure with double-sided piezoelectric layers and its fabrication process | |
| JPH10111203A (en) | Capacitive semiconductor sensor and method of manufacturing the same | |
| JPH0797643B2 (en) | Method for manufacturing pressure transducer | |
| JP4549085B2 (en) | Capacitance type pressure sensor and manufacturing method thereof | |
| Tanaka et al. | Versatile wafer-level hermetic packaging technology using anodically-bondable LTCC wafer with compliant porous gold bumps spontaneously formed in wet-etched cavities | |
| JP2005039078A (en) | Wafer substrate for forming thin plate substrate structure, method for manufacturing the same, and method for manufacturing MEMS element | |
| JPH06302834A (en) | Manufacture of thin-film structure | |
| JPH0618345A (en) | Production of pressure sensor | |
| CN107215844B (en) | A membrane structure and method of making the same | |
| JPH06163941A (en) | Semiconductor pressure sensor | |
| CN121800137A (en) | Wafer level packaging product, dicing method, micro-electromechanical system and electronic device | |
| JP2007033304A (en) | Manufacturing method of pressure sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060126 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080501 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081210 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090205 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090507 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090507 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120522 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4311531 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120522 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130522 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130522 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140522 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |