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JP7707966B2 - Pressure Sensors - Google Patents
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JP7707966B2 - Pressure Sensors - Google Patents

Pressure Sensors

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JP7707966B2 JP2022031295A JP2022031295A JP7707966B2 JP 7707966 B2 JP7707966 B2 JP 7707966B2 JP 2022031295 A JP2022031295 A JP 2022031295A JP 2022031295 A JP2022031295 A JP 2022031295A JP 7707966 B2 JP7707966 B2 JP 7707966B2
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Description

本開示はフィルタに関する。 This disclosure relates to filters.

半導体圧力センサチップを有する圧力センサの導圧路(例えば特許文献1参照)や、ガスクロマトグラフ、インクジェットヘッドなどの流路など、微細な通路を有するMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)などの構造が知られている。 Known structures include pressure guide paths in pressure sensors with semiconductor pressure sensor chips (see, for example, Patent Document 1), and flow paths in gas chromatographs, inkjet heads, and other MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) with fine passages.

特開2013-130453号公報JP 2013-130453 A

異物が、導圧路や流路を移動してセンサチップなどに到達する場合があるので、微細な通路で、異物の移動を抑制できるフィルタ機能を容易に実現できれば望ましい。 Since foreign matter may travel through the pressure guideway or flow path and reach the sensor chip, it would be desirable to easily realize a filter function that can suppress the movement of foreign matter in a fine passageway.

そこで本開示の目的は、微細な通路でのフィルタ機能を実現し易いフィルタを提供することにある。 Therefore, the objective of this disclosure is to provide a filter that can easily achieve filtering function in fine passages.

幾つかの実施形態において、フィルタは、積層される2つの層部材を有し、各々の前記層部材が、前記2つの層部材の界面と前記界面の反対側の面とに開口する貫通穴を有し、2つの前記貫通穴が、前記界面において重ならず、少なくとも一方の前記層部材が、前記2つの貫通穴を連通させる凹状通路を前記界面に有する、フィルタである。このような構成によれば、凹状通路を設けることで簡単にフィルタ機能を実現できるので、微細な通路でのフィルタ機能を実現し易いフィルタを実現できる。 In some embodiments, the filter has two layer members that are stacked together, each of the layer members has a through hole that opens to the interface between the two layer members and to the surface opposite the interface, the two through holes do not overlap at the interface, and at least one of the layer members has a recessed passage at the interface that connects the two through holes. With this configuration, a filter function can be easily achieved by providing a recessed passage, making it possible to realize a filter that easily achieves a filter function with fine passages.

一実施形態において、フィルタは、一方の前記層部材が半導体シリコンによって形成され、他方の前記層部材がガラスによって形成される、フィルタである。このような構成によれば、例えば陽極接合によって2つの層部材を精度良く容易に接合できる。 In one embodiment, the filter is a filter in which one of the layer members is made of semiconductor silicon and the other layer member is made of glass. With this configuration, the two layer members can be easily joined with high precision, for example by anodic bonding.

一実施形態において、フィルタは、前記凹状通路を有する前記層部材が半導体シリコンによって形成される、フィルタである。このような構成によれば、凹状通路を半導体プロセスによって容易に設けることができる。 In one embodiment, the filter is a filter in which the layer member having the recessed passages is formed from semiconductor silicon. With this configuration, the recessed passages can be easily formed by a semiconductor process.

一実施形態において、フィルタは、一方の前記層部材が、他方の前記層部材の前記貫通穴に対応して複数組の前記貫通穴と前記凹状通路を有する、フィルタである。このような構成によれば、フィルタの目詰まりを抑制できる。 In one embodiment, the filter is a filter in which one of the layer members has a plurality of sets of the through holes and the recessed passages corresponding to the through holes of the other layer member. With this configuration, clogging of the filter can be suppressed.

一実施形態において、フィルタは、前記少なくとも一方の層部材が前記貫通穴と、前記貫通穴に対応する複数の前記凹状通路と、を有する、フィルタである。このような構成によれば、フィルタの目詰まりを抑制できる。 In one embodiment, the filter is a filter in which at least one of the layer members has the through holes and a plurality of the recessed passages corresponding to the through holes. With this configuration, clogging of the filter can be suppressed.

一実施形態において、フィルタの製造方法は、前記凹状通路を有する前記層部材を半導体プロセスによって形成する層部材形成工程を有する、前記フィルタの製造方法である。このような構成によれば、凹状通路を容易に設けることができる。 In one embodiment, the method for manufacturing a filter includes a layer member forming step in which the layer member having the recessed passage is formed by a semiconductor process. With this configuration, the recessed passage can be easily provided.

一実施形態において、フィルタの製造方法は、前記層部材形成工程において前記凹状通路がエッチングによって形成される、前記フィルタの製造方法である。このような構成によれば、凹状通路を容易に、特に複数の凹状通路を容易に設けることができる。 In one embodiment, the method for manufacturing the filter is a method for manufacturing the filter in which the recessed passages are formed by etching in the layer member forming process. With this configuration, the recessed passages, and in particular multiple recessed passages, can be easily formed.

一実施形態において、フィルタの製造方法は、前記層部材形成工程において前記凹状通路を有する前記層部材の前記貫通穴がエッチングによって形成される、前記フィルタの製造方法である。このような構成によれば、貫通穴を容易に、特に複数の貫通穴を容易に設けることができる。 In one embodiment, the method for manufacturing a filter is a method for manufacturing a filter in which the through holes of the layer member having the recessed passages are formed by etching in the layer member forming step. With this configuration, through holes, particularly multiple through holes, can be easily formed.

一実施形態において、フィルタの製造方法は、前記2つの層部材を陽極接合する接合工程を有する、前記フィルタの製造方法である。このような構成によれば、例えば一方の層部材を半導体シリコンで形成し他方の層部材をガラスで形成することにより、2つの層部材を精度良く容易に接合できる。 In one embodiment, the method for manufacturing the filter includes a bonding step of anodically bonding the two layer members. With this configuration, for example, one layer member is made of semiconductor silicon and the other layer member is made of glass, so that the two layer members can be bonded easily with high precision.

一実施形態において、フィルタの製造方法は、半導体シリコンウエハに複数の一方の前記層部材のための前記貫通穴と前記凹状通路を形成する層部材形成工程と、前記半導体シリコンウエハを複数の他方の前記層部材を形成するための部材に接合して接合体を形成する接合工程と、前記接合体を切断することで複数のフィルタを形成する切断工程と、を有する、前記フィルタの製造方法である。このような構成によれば、複数のフィルタを効率的に製造できる。 In one embodiment, the method for manufacturing a filter includes a layer member forming step of forming the through holes and the recessed passages for one of the plurality of layer members in a semiconductor silicon wafer, a joining step of joining the semiconductor silicon wafer to a member for forming the other of the plurality of layer members to form a joint, and a cutting step of cutting the joint to form a plurality of filters. With this configuration, a plurality of filters can be manufactured efficiently.

一実施形態において、圧力センサは、前記フィルタと、一方の前記層部材に積層される半導体圧力センサチップと、を有する、圧力センサである。このような構成によれば、微細な通路でのフィルタ機能を実現し易い圧力センサを実現できる。 In one embodiment, the pressure sensor includes the filter and a semiconductor pressure sensor chip that is laminated on one of the layer members. This configuration makes it possible to realize a pressure sensor that can easily achieve a filter function in a fine passage.

一実施形態において、圧力センサの製造方法は、前記フィルタの製造方法による、前記圧力センサの製造方法である。このような構成によれば、圧力センサを有利に製造できる。 In one embodiment, the method for manufacturing the pressure sensor is the same as the method for manufacturing the filter. With this configuration, the pressure sensor can be manufactured advantageously.

本開示によれば、微細な通路でのフィルタ機能を実現し易いフィルタを提供することができる。 This disclosure makes it possible to provide a filter that can easily achieve filtering function in fine passages.

比較例に係る圧力測定器を示す端面図である。FIG. 11 is an end view showing a pressure measuring device according to a comparative example. 一実施形態に係るフィルタを有する圧力センサを有する圧力測定器を示す端面図である。FIG. 1 is an end view of a pressure measuring instrument having a pressure sensor with a filter according to one embodiment. 図2に示す圧力センサの上面図である。FIG. 3 is a top view of the pressure sensor shown in FIG. 2 . 半導体シリコンウエハを示す端面図である。FIG. 1 is an end view of a semiconductor silicon wafer. 図4Aに示す半導体シリコンウエハを熱酸化した時の状態を示す。This shows the state when the semiconductor silicon wafer shown in FIG. 4A is thermally oxidized. 図4Bに示す熱酸化膜をエッチングした時の状態を示す。This shows a state when the thermal oxide film shown in FIG. 4B is etched. 図4Cに示す半導体シリコンウエハをエッチングした時の状態を示す。This shows the state when the semiconductor silicon wafer shown in FIG. 4C is etched. 図4Dに示す熱酸化膜をエッチングした時の状態を示す。This shows the state when the thermal oxide film shown in FIG. 4D is etched. 図4Eに示す半導体シリコンウエハを熱酸化した時の状態を示す。This shows the state when the semiconductor silicon wafer shown in FIG. 4E is thermally oxidized. 図4Fに示す熱酸化膜をエッチングした時の状態を示す。This shows the state when the thermal oxide film shown in FIG. 4F is etched. 図4Gに示す半導体シリコンウエハをエッチングした時の状態を示す。This shows the state when the semiconductor silicon wafer shown in FIG. 4G is etched. 図4Hに示す熱酸化膜をエッチングした時の状態を示す。This shows the state when the thermal oxide film shown in FIG. 4H is etched. 図4Iに示す半導体シリコンウエハを、ダイアフラムを形成した半導体シリコンウエハに接合した時の状態を示す。This shows a state where the semiconductor silicon wafer shown in FIG. 4I is bonded to a semiconductor silicon wafer on which a diaphragm is formed. 図4Jに示す凹状通路と貫通穴を形成した半導体シリコンウエハを、貫通穴を形成したガラス部材に接合した時の状態を示す。FIG. 4J shows a state in which the semiconductor silicon wafer having the recessed passages and through-holes formed therein is bonded to a glass member having through-holes formed therein. 図4Kに示す接合体を切断して複数の圧力センサを形成した時の状態を示す。4K is cut to form a plurality of pressure sensors. 図2に示す圧力センサの変形例を示す上面図である。FIG. 3 is a top view showing a modified example of the pressure sensor shown in FIG. 2 .

以下、図面を参照して本開示の実施形態を詳細に例示説明する。 Embodiments of the present disclosure are described in detail below with reference to the drawings.

図1に示す比較例に係る圧力測定器1は、圧力センサ2と通路部材3を有し、圧力センサ2は半導体圧力センサチップ4(以下、センサチップ4ともいう)とガラス台座5を有する。センサチップ4、ガラス台座5及び通路部材3はこの順に並べて積層され一体化される。 The pressure measuring device 1 according to the comparative example shown in FIG. 1 has a pressure sensor 2 and a passage member 3, and the pressure sensor 2 has a semiconductor pressure sensor chip 4 (hereinafter also referred to as the sensor chip 4) and a glass base 5. The sensor chip 4, glass base 5, and passage member 3 are stacked in this order and integrated.

センサチップ4は半導体シリコンなどによって形成される。またセンサチップ4は、ガラス台座5との界面に凹部6を有し、凹部6によってセンサチップ4のダイアフラム7と凹空間8が形成される。ガラス台座5は、通路部材3との界面と当該界面の反対側の面とに開口する貫通路9を有する。通路部材3は金属などによって形成される。また通路部材3は、ガラス台座5との界面に開口する通路10を有する。 The sensor chip 4 is made of semiconductor silicon or the like. The sensor chip 4 also has a recess 6 at the interface with the glass base 5, which forms a diaphragm 7 and a recessed space 8 of the sensor chip 4. The glass base 5 has a through passage 9 that opens at the interface with the passage member 3 and on the surface opposite the interface. The passage member 3 is made of metal or the like. The passage member 3 also has a passage 10 that opens at the interface with the glass base 5.

通路10、貫通路9及び凹空間8は、圧力測定器1によって測定される被測定部の圧力をダイアフラム7に伝える圧力伝達路として機能する。凹空間8の圧力とダイアフラム7の外側空間11の圧力との差圧がダイアフラム7に印加され、ダイアフラム7の歪みに応じて生じる電気的信号などを検出することで、被測定部の圧力を測定することができる。圧力伝達路には適宜、シリコーンオイルなどの圧力伝達媒体が封入される場合もある。 The passage 10, through passage 9 and recessed space 8 function as a pressure transmission path that transmits the pressure of the part to be measured, which is measured by the pressure measuring device 1, to the diaphragm 7. The pressure difference between the pressure in the recessed space 8 and the pressure in the outer space 11 of the diaphragm 7 is applied to the diaphragm 7, and the pressure of the part to be measured can be measured by detecting an electrical signal or the like that is generated in response to the distortion of the diaphragm 7. A pressure transmission medium such as silicone oil may be appropriately enclosed in the pressure transmission path.

圧力伝達路には、例えば通路10や貫通路9を切削加工して形成する時に生じた切粉などの異物12が存在する場合がある。圧力伝達媒体の封入時などに異物12が凹空間8に移動してダイアフラム7に付着すると、センサの特性不良を生じてしまう虞がある。 Foreign matter 12, such as cutting chips generated when cutting the passage 10 or the through passage 9, may be present in the pressure transmission path. If the foreign matter 12 moves into the recessed space 8 and adheres to the diaphragm 7 when the pressure transmission medium is sealed, this may cause the sensor to exhibit poor characteristics.

このようなセンサの特性不良を抑制するために、図2~図3に示す一実施形態において、圧力センサ2はフィルタ13を有する。 To prevent such sensor characteristic defects, in one embodiment shown in Figures 2 and 3, the pressure sensor 2 has a filter 13.

本実施形態において、圧力測定器1は圧力センサ2と通路部材3を有し、圧力センサ2はセンサチップ4とフィルタ13を有し、フィルタ13は2つの層部材14として、第1層部材14aと第2層部材14bを有する。センサチップ4、第1層部材14a、第2層部材14b及び通路部材3はこの順に並べて積層され一体化される。センサチップ4と通路部材3は比較例の場合と同様に構成される。第1層部材14aは半導体シリコンなどによって形成され、第2層部材14bはガラスなどによって形成される。本実施形態の圧力センサ2はMEMSを構成する。 In this embodiment, the pressure measuring device 1 has a pressure sensor 2 and a passage member 3, the pressure sensor 2 has a sensor chip 4 and a filter 13, and the filter 13 has two layer members 14, a first layer member 14a and a second layer member 14b. The sensor chip 4, the first layer member 14a, the second layer member 14b, and the passage member 3 are stacked in this order and integrated. The sensor chip 4 and the passage member 3 are configured in the same manner as in the comparative example. The first layer member 14a is formed from semiconductor silicon or the like, and the second layer member 14b is formed from glass or the like. The pressure sensor 2 of this embodiment constitutes a MEMS.

各々の層部材14は、2つの層部材14の界面(以下、中間界面15ともいう)と中間界面15の反対側の面とに開口する貫通穴16を有する。より具体的には、第1層部材14aは、中間界面15と当該界面の反対側の面とにそれぞれ開口する4つの第1貫通穴16aを有し、第2層部材14bは、中間界面15と当該界面の反対側の面とに開口する1つの第2貫通穴16bを有する。4つの第1貫通穴16aは、積層方向(図3における紙面に垂直な方向)に垂直な第1方向(図3における横方向)に並べて設けられる2つの第1貫通穴16aと、積層方向と第1方向に垂直な第2方向(図3における縦方向)に並べて設けられる2つの第1貫通穴16aとからなる。 Each layer member 14 has a through hole 16 that opens at the interface between the two layer members 14 (hereinafter also referred to as the intermediate interface 15) and the surface opposite the intermediate interface 15. More specifically, the first layer member 14a has four first through holes 16a that open at the intermediate interface 15 and the surface opposite the interface, and the second layer member 14b has one second through hole 16b that opens at the intermediate interface 15 and the surface opposite the interface. The four first through holes 16a consist of two first through holes 16a arranged side by side in a first direction (horizontal direction in FIG. 3) perpendicular to the stacking direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 3) and two first through holes 16a arranged side by side in a second direction (vertical direction in FIG. 3) perpendicular to the stacking direction and the first direction.

なお本実施形態において、説明の便宜上、積層方向を上下方向ともいい、上下方向に沿って第2層部材14bから第1層部材14aに向かう方向を上方ともいい、その反対方向を下方ともいう。 In this embodiment, for ease of explanation, the stacking direction is also referred to as the vertical direction, the direction from the second layer member 14b to the first layer member 14a along the vertical direction is also referred to as the upward direction, and the opposite direction is also referred to as the downward direction.

図3に示すように、各々の第1貫通穴16aと第2貫通穴16bとは中間界面15において重ならない。上面視において、第1方向に並ぶ2つの第1貫通穴16aの間に第2貫通穴16bが位置し、第2方向に並ぶ2つの第1貫通穴16aの間に第2貫通穴16bが位置する。各々の第1貫通穴16aの横断面形状は、第1方向に延びる2辺と第2方向に延びる2辺とからなる矩形であり、第2貫通穴16bの横断面形状は円形である。なお、これらの横断面形状は適宜変更が可能である。 As shown in FIG. 3, the first through holes 16a and the second through holes 16b do not overlap at the intermediate interface 15. In a top view, the second through hole 16b is located between two first through holes 16a aligned in the first direction, and the second through hole 16b is located between two first through holes 16a aligned in the second direction. The cross-sectional shape of each first through hole 16a is a rectangle with two sides extending in the first direction and two sides extending in the second direction, and the cross-sectional shape of the second through hole 16b is a circle. These cross-sectional shapes can be changed as appropriate.

図2~図3に示すように、第1層部材14aは、4つの第1貫通穴16aを第2貫通穴16bに連通させる4つの溝状の凹状通路17を中間界面15に有する。各々の凹状通路17は、対応する第1貫通穴16aを第2貫通穴16bに連通させるように、対応する第1貫通穴16aと第2貫通穴16bの間で延びる。このように本実施形態では、1つの第2貫通穴16bに対応して4組の第1貫通穴16aと凹状通路17が設けられる。また本実施形態では、1つの第1貫通穴16aに対応して1つの凹状通路17が設けられる。 As shown in Figures 2 and 3, the first layer member 14a has four groove-shaped concave passages 17 at the intermediate interface 15 that connect the four first through holes 16a to the second through holes 16b. Each concave passage 17 extends between the corresponding first through hole 16a and second through hole 16b so as to connect the corresponding first through hole 16a to the second through hole 16b. Thus, in this embodiment, four sets of first through holes 16a and concave passages 17 are provided corresponding to one second through hole 16b. Also, in this embodiment, one concave passage 17 is provided corresponding to one first through hole 16a.

第2貫通穴16bの下端は、通路10の上端に連通する。また各々の第1貫通穴16aの上端は、凹空間8の下端に連通する。センサチップ4の下面は第1層部材14aの上面に接合され、第1層部材14aの下面は第2層部材14bの上面に接合され、第2層部材14bの下面は通路部材3の上面に接合される。 The lower end of the second through hole 16b communicates with the upper end of the passage 10. The upper ends of the first through holes 16a communicate with the lower ends of the recessed spaces 8. The lower surface of the sensor chip 4 is bonded to the upper surface of the first layer member 14a, the lower surface of the first layer member 14a is bonded to the upper surface of the second layer member 14b, and the lower surface of the second layer member 14b is bonded to the upper surface of the passage member 3.

第2層部材14bの第2貫通穴16bから放射方向に延びる各々の凹状通路17の内径(横断面における最小幅)は、第2貫通穴16bの内径よりも小さい。したがって、各々の凹状通路17は、凹状通路17よりも下方から第2貫通穴16bを通って移動してくる凹状通路17よりも大きい異物12を凹状通路17によって堰き止めることができる。したがって、凹状通路17の横断面での形状と大きさなどを適宜設定することにより、異物12が凹空間8に侵入することを抑制し、その結果、センサの特性不良の発生を抑制することができる。また、本実施形態では、複数組の第1貫通穴16aと凹状通路17を有することにより、異物12による目詰まりを抑制し、もって、圧力伝達路としての良好な圧力伝達機能を維持できる。なお、凹状通路17は、図3に示すような上面視で第2貫通穴16bから放射方向に細長く延びる形状に限らず、放射方向の長さよりも周方向の長さの方が大きい形状を有する構成としてもよい。 The inner diameter (minimum width in cross section) of each concave passage 17 extending radially from the second through hole 16b of the second layer member 14b is smaller than the inner diameter of the second through hole 16b. Therefore, each concave passage 17 can block foreign matter 12 larger than the concave passage 17 that moves through the second through hole 16b from below the concave passage 17. Therefore, by appropriately setting the shape and size of the cross section of the concave passage 17, it is possible to suppress the intrusion of the foreign matter 12 into the concave space 8, and as a result, the occurrence of sensor characteristic defects can be suppressed. In addition, in this embodiment, by having multiple sets of first through holes 16a and concave passages 17, clogging by the foreign matter 12 can be suppressed, and thus a good pressure transmission function as a pressure transmission path can be maintained. The recessed passage 17 is not limited to a shape that extends radially from the second through hole 16b when viewed from above as shown in FIG. 3, but may have a shape in which the circumferential length is greater than the radial length.

また本実施形態によれば、圧力伝達路を伝わりダイアフラム7を破壊する原因となり得る衝撃圧を減衰させる絞りとして凹状通路17を利用することも可能である。つまり、凹状通路17の横断面での形状と大きさなどを適宜設定することにより、圧力センサとして検出すべき圧力変化の時定数よりも著しく短いパルス幅を有するパルス状の圧力波の波高値を抑制できる。 In addition, according to this embodiment, it is also possible to use the concave passage 17 as a throttle that attenuates the impact pressure that may be transmitted through the pressure transmission path and cause the diaphragm 7 to break. In other words, by appropriately setting the cross-sectional shape and size of the concave passage 17, it is possible to suppress the peak value of a pulsed pressure wave that has a pulse width significantly shorter than the time constant of the pressure change to be detected by the pressure sensor.

圧力センサ2は例えば、図4A~図4Lに示す一実施形態に係る製造方法(以下、本製造方法ともいう)によって製造できる。 The pressure sensor 2 can be manufactured, for example, by a manufacturing method according to one embodiment shown in Figures 4A to 4L (hereinafter also referred to as this manufacturing method).

本製造方法は、層部材形成工程(図4A~図4I)、接合工程(図4J~図4K)及び切断工程(図4L)を有する。層部材形成工程は、第1層構造体18を形成する工程である。接合工程は、センサチップ構造体20、第1層構造体18及び第2層構造体19を接合してセンサ構造体21を形成する工程である。切断工程は、センサ構造体21を切断することで複数の圧力センサ2を形成する工程である。本製造方法によれば、半導体プロセスを用いて複数の圧力センサ2を同時に製造できるため、低コストを実現できる。 This manufacturing method includes a layer member forming process (FIGS. 4A to 4I), a bonding process (FIGS. 4J to 4K), and a cutting process (FIG. 4L). The layer member forming process is a process of forming a first layer structure 18. The bonding process is a process of bonding a sensor chip structure 20, a first layer structure 18, and a second layer structure 19 to form a sensor structure 21. The cutting process is a process of cutting the sensor structure 21 to form multiple pressure sensors 2. According to this manufacturing method, multiple pressure sensors 2 can be manufactured simultaneously using a semiconductor process, thereby achieving low cost.

層部材形成工程では、複数の第1層部材14aを形成するための第1半導体シリコンウエハ22から第1層構造体18を形成する。第1層構造体18は、図4A~図4Iに示す工程によって形成される。まず、図4Aに示す第1半導体シリコンウエハ22を熱酸化することにより、図4Bに示すように第1熱酸化膜23を形成する。次に、図4Cに示すように、第1熱酸化膜23における凹状通路17に対応する部分をエッチングにより除去する。次に、図4Dに示すように、第1熱酸化膜23の開口部を通して第1半導体シリコンウエハ22の表面をエッチングにより除去し、凹状通路17を形成する。次に、図4Eに示すように、第1熱酸化膜23を全てエッチングにより除去する。次に、図4Fに示すように、第1半導体シリコンウエハ22を再び熱酸化することにより、第2熱酸化膜24を形成する。次に、図4Gに示すように、第2熱酸化膜24における貫通穴16に対応する部分をエッチングにより除去する。次に、図4Hに示すように、KOH水溶液などを用いて第1半導体シリコンウエハ22を異方性エッチングすることで第1貫通穴16aを形成する。そして、図4Iに示すように、第2熱酸化膜24を全てエッチングにより除去することで、第1層構造体18を形成する。 In the layer member forming process, a first layer structure 18 is formed from a first semiconductor silicon wafer 22 for forming a plurality of first layer members 14a. The first layer structure 18 is formed by the process shown in FIG. 4A to FIG. 4I. First, the first semiconductor silicon wafer 22 shown in FIG. 4A is thermally oxidized to form a first thermal oxide film 23 as shown in FIG. 4B. Next, as shown in FIG. 4C, the portion of the first thermal oxide film 23 corresponding to the recessed passage 17 is removed by etching. Next, as shown in FIG. 4D, the surface of the first semiconductor silicon wafer 22 is removed by etching through the opening of the first thermal oxide film 23 to form the recessed passage 17. Next, as shown in FIG. 4E, the first thermal oxide film 23 is entirely removed by etching. Next, as shown in FIG. 4F, the first semiconductor silicon wafer 22 is thermally oxidized again to form a second thermal oxide film 24. Next, as shown in FIG. 4G, the portion of the second thermal oxide film 24 corresponding to the through hole 16 is removed by etching. Next, as shown in FIG. 4H, the first semiconductor silicon wafer 22 is anisotropically etched using a KOH solution or the like to form the first through-hole 16a. Then, as shown in FIG. 4I, the second thermal oxide film 24 is entirely removed by etching to form the first layer structure 18.

接合工程では、図4J~図4Kに示す工程によってセンサ構造体21を形成する。まず、図4Jに示すように、第1層構造体18と、ダイアフラム7を形成した第2半導体シリコンウエハからなるセンサチップ構造体20とを直接接合により接合する。次に、図4Kに示すように、第1層構造体18と、複数の第2層部材14bを形成するためにガラス部材に第2貫通穴16bを形成することで形成される第2層構造体19とを陽極接合により接合することにより、センサ構造体21を形成する。 In the bonding process, the sensor structure 21 is formed by the process shown in Figures 4J to 4K. First, as shown in Figure 4J, the first layer structure 18 and the sensor chip structure 20 made of the second semiconductor silicon wafer on which the diaphragm 7 is formed are directly bonded together. Next, as shown in Figure 4K, the first layer structure 18 and the second layer structure 19 formed by forming second through holes 16b in the glass member to form multiple second layer members 14b are bonded together by anodic bonding to form the sensor structure 21.

切断工程では、図4Lに示すように、ダイシングによりセンサ構造体21を切断することで、複数の圧力センサ2を形成する。 In the cutting process, as shown in FIG. 4L, the sensor structure 21 is cut by dicing to form multiple pressure sensors 2.

前述した実施形態では1つの第1貫通穴16aに対応して1つの凹状通路17が設けられるが、図5に示す変形例のように、1つの第1貫通穴16aに対応して、例えば互いに平行に延びる、複数の凹状通路17を設けてもよい。本実施形態によれば、小さな異物12に対するフィルタ機能を実現し易くすることができる。また、本実施形態によれば、目詰まり抑制効果と衝撃圧減衰効果を実現し易くすることもできる。 In the embodiment described above, one recessed passage 17 is provided corresponding to one first through hole 16a, but as in the modified example shown in FIG. 5, multiple recessed passages 17 extending, for example, parallel to each other, may be provided corresponding to one first through hole 16a. According to this embodiment, it is easy to realize a filter function for small foreign matter 12. In addition, according to this embodiment, it is easy to realize a clogging suppression effect and an impact pressure attenuation effect.

本開示は前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 This disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure.

したがって、前述した実施形態に係るフィルタ13は、積層される2つの層部材14を有し、各々の層部材14が、2つの層部材14の界面と界面の反対側の面とに開口する貫通穴16を有し、2つの貫通穴16が、界面において重ならず、少なくとも一方の層部材14が、2つの貫通穴16を連通させる凹状通路17を界面に有する、フィルタ13である限り、種々変更可能である。 Therefore, the filter 13 according to the embodiment described above can be modified in various ways as long as it is a filter 13 that has two layer members 14 that are stacked, each layer member 14 having a through hole 16 that opens to the interface between the two layer members 14 and the surface opposite the interface, the two through holes 16 do not overlap at the interface, and at least one layer member 14 has a recessed passage 17 at the interface that connects the two through holes 16.

また、前述した実施形態に係る圧力センサ2は、フィルタ13と、一方の層部材14に積層される半導体圧力センサチップ4と、を有する、圧力センサ2である限り、種々変更可能である。 The pressure sensor 2 according to the embodiment described above can be modified in various ways as long as it is a pressure sensor 2 having a filter 13 and a semiconductor pressure sensor chip 4 stacked on one of the layer members 14.

例えば、2つの層部材14の材質は適宜設定できる。第1貫通穴16aの数は4つに限らず、第1貫通穴16aの数、形状、配置等は適宜設定できる。例えば、フィルタ13は、第1貫通穴16a、凹状通路17及び第2貫通穴16bを1つずつ有する構成としてもよい。凹状通路17は、第1層部材14aのみに設ける構成に限らず、例えば、第2層部材14bのみに設けてもよいし、第1層部材14aと第2層部材14bの両方に設けてもよい。第1層部材14aに設ける凹状通路17と第2層部材14bに設ける凹状通路17を合わせて、第2貫通穴16bの内径よりも小さい内径の通路を形成する構成としてもよい。フィルタ13及び圧力センサ2の製造方法は特に限定されない。フィルタ13は圧力センサ2に限らず、ガスクロマトグラフ、インクジェットヘッドなどの流路など、様々な通路でのフィルタ機能を実現するために利用できる。 For example, the material of the two layer members 14 can be set appropriately. The number of the first through holes 16a is not limited to four, and the number, shape, arrangement, etc. of the first through holes 16a can be set appropriately. For example, the filter 13 may have one each of the first through hole 16a, the concave passage 17, and the second through hole 16b. The concave passage 17 is not limited to being provided only in the first layer member 14a, but may be provided only in the second layer member 14b, or may be provided in both the first layer member 14a and the second layer member 14b. The concave passage 17 provided in the first layer member 14a and the concave passage 17 provided in the second layer member 14b may be combined to form a passage with an inner diameter smaller than the inner diameter of the second through hole 16b. The manufacturing method of the filter 13 and the pressure sensor 2 is not particularly limited. The filter 13 can be used to realize a filter function in various passages, such as the passages of a gas chromatograph, an inkjet head, etc., not limited to the pressure sensor 2.

なお、前述した実施形態に係るフィルタ13は、一方の層部材14が半導体シリコンによって形成され、他方の層部材14がガラスによって形成される、フィルタ13であることが好ましい。 In addition, the filter 13 according to the embodiment described above is preferably a filter 13 in which one layer member 14 is formed from semiconductor silicon and the other layer member 14 is formed from glass.

前述した実施形態に係るフィルタ13は、凹状通路17を有する層部材14が半導体シリコンによって形成される、フィルタ13であることが好ましい。 The filter 13 according to the embodiment described above is preferably a filter 13 in which the layer member 14 having the recessed passage 17 is formed from semiconductor silicon.

前述した実施形態に係るフィルタ13は、一方の層部材14が、他方の層部材14の貫通穴16に対応して複数組の貫通穴16と凹状通路17を有する、フィルタ13であることが好ましい。 The filter 13 according to the embodiment described above is preferably a filter 13 in which one layer member 14 has multiple sets of through holes 16 and recessed passages 17 corresponding to the through holes 16 of the other layer member 14.

前述した実施形態に係るフィルタ13は、少なくとも一方の層部材14が貫通穴16と、貫通穴16に対応する複数の凹状通路17と、を有する、フィルタ13であることが好ましい。 The filter 13 according to the embodiment described above is preferably a filter 13 in which at least one layer member 14 has a through hole 16 and a plurality of recessed passages 17 corresponding to the through hole 16.

前述した実施形態に係るフィルタ13は、凹状通路17を有する層部材14を半導体プロセスによって形成する層部材形成工程を有する、方法によって製造することが好ましい。 The filter 13 according to the embodiment described above is preferably manufactured by a method including a layer member forming step in which a layer member 14 having recessed passages 17 is formed by a semiconductor process.

前述した実施形態に係るフィルタ13は、層部材形成工程において凹状通路17がエッチングによって形成される、方法によって製造することが好ましい。 The filter 13 according to the embodiment described above is preferably manufactured by a method in which the recessed passages 17 are formed by etching during the layer member formation process.

前述した実施形態に係るフィルタ13は、層部材形成工程において凹状通路17を有する層部材14の貫通穴16がエッチングによって形成される、方法によって製造することが好ましい。 The filter 13 according to the embodiment described above is preferably manufactured by a method in which the through holes 16 in the layer member 14 having the recessed passages 17 are formed by etching during the layer member formation process.

前述した実施形態に係るフィルタ13は、2つの層部材14を陽極接合する接合工程を有する、方法によって製造することが好ましい。 The filter 13 according to the above-described embodiment is preferably manufactured by a method that includes a bonding process in which the two layer members 14 are anodically bonded.

前述した実施形態に係るフィルタ13は、半導体シリコンウエハに複数の一方の層部材14のための貫通穴16と凹状通路17を形成する層部材形成工程と、半導体シリコンウエハを複数の他方の層部材14を形成するための部材に接合して接合体を形成する接合工程と、接合体を切断することで複数のフィルタ13を形成する切断工程と、を有する、方法によって製造することが好ましい。 The filter 13 according to the embodiment described above is preferably manufactured by a method including a layer member forming step of forming through holes 16 and recessed passages 17 for a plurality of one layer members 14 in a semiconductor silicon wafer, a joining step of joining the semiconductor silicon wafer to members for forming the plurality of other layer members 14 to form a joint, and a cutting step of cutting the joint to form a plurality of filters 13.

前述した実施形態に係る圧力センサ2は、前述したフィルタ13の製造方法によって製造することが好ましい。 The pressure sensor 2 according to the embodiment described above is preferably manufactured using the manufacturing method for the filter 13 described above.

1 圧力測定器
2 圧力センサ
3 通路部材
4 センサチップ
5 ガラス台座
6 凹部
7 ダイアフラム
8 凹空間
9 貫通路
10 通路
11 外側空間
12 異物
13 フィルタ
14 層部材
14a 第1層部材
14b 第2層部材
15 中間界面
16 貫通穴
16a 第1貫通穴
16b 第2貫通穴
17 凹状通路
18 第1層構造体
19 第2層構造体
20 センサチップ構造体
21 センサ構造体
22 第1半導体シリコンウエハ
23 第1熱酸化膜
24 第2熱酸化膜
REFERENCE SIGNS LIST 1 Pressure measuring device 2 Pressure sensor 3 Passage member 4 Sensor chip 5 Glass base 6 Recess 7 Diaphragm 8 Recessed space 9 Through passage 10 Passage 11 Outside space 12 Foreign matter 13 Filter 14 Layer member 14a First layer member 14b Second layer member 15 Intermediate interface 16 Through hole 16a First through hole 16b Second through hole 17 Recessed passage 18 First layer structure 19 Second layer structure 20 Sensor chip structure 21 Sensor structure 22 First semiconductor silicon wafer 23 First thermal oxide film 24 Second thermal oxide film

Claims (4)

フィルタと、半導体圧力センサチップと、を有し、
前記フィルタは、積層される2つの層部材を有し、
各々の前記層部材が、前記2つの層部材の界面と前記界面の反対側の面とに開口する貫通穴を有し、
2つの前記貫通穴が、前記界面において重ならず、
少なくとも一方の前記層部材が、前記2つの貫通穴を連通させる凹状通路を前記界面に有し、
一方の前記層部材が、他方の前記層部材の前記貫通穴に対応して複数組の前記貫通穴と前記凹状通路を有し、
前記半導体圧力センサチップは、前記複数組の貫通穴と凹状通路を有する前記層部材に積層され、
前記半導体圧力センサチップは、前記複数組の貫通穴と凹状通路を有する前記層部材との界面に、ダイアフラム及び凹空間を形成する凹部を有し、
積層方向に沿って前記複数組の貫通穴と凹状通路を有する前記層部材から前記半導体圧力センサチップに向かう方向を上方としたとき、前記層部材の各々の前記貫通穴の上端は、前記凹空間の下端に連通する、圧力センサ
A filter and a semiconductor pressure sensor chip are included.
The filter has two laminated layer members,
Each of the layer members has a through hole that opens to an interface between the two layer members and a surface opposite to the interface,
The two through holes do not overlap at the interface,
At least one of the layer members has a recessed passage at the interface that communicates the two through holes,
one of the layer members has a plurality of sets of the through holes and the recessed passages corresponding to the through holes of the other of the layer members;
The semiconductor pressure sensor chip is laminated on the layer member having the plurality of sets of through holes and recessed passages;
the semiconductor pressure sensor chip has a recess forming a diaphragm and a recess space at an interface with the layer member having the plurality of sets of through holes and recessed passages;
A pressure sensor in which, when the direction from the layer member having the multiple sets of through holes and recessed passages along the stacking direction toward the semiconductor pressure sensor chip is defined as upward, the upper ends of the through holes of each of the layer members are connected to the lower ends of the recessed spaces .
一方の前記層部材が半導体シリコンによって形成され、他方の前記層部材がガラスによって形成される、請求項1に記載の圧力センサ 2. The pressure sensor according to claim 1, wherein one of said layer members is made of semiconductor silicon and the other of said layer members is made of glass. 前記凹状通路を有する前記層部材が半導体シリコンによって形成される、請求項1又は2に記載の圧力センサ 3. The pressure sensor according to claim 1, wherein the layer member having the recessed passage is made of semiconductor silicon. 請求項1~3の何れか1項に記載の圧力センサの製造方法であって、
前記凹状通路を有する前記層部材を半導体プロセスによって形成する層部材形成工程を有する、圧力センサの製造方法。
A method for manufacturing the pressure sensor according to any one of claims 1 to 3, comprising the steps of:
A method for manufacturing a pressure sensor , comprising the step of forming the layer member having the recessed passages by a semiconductor process.
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