JPH02203233A - 積層半導体センサとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は、電気機械式センサ、特に、過圧保護機構を有
する半導体センサに関するものである。

［従来の技術］ シリコンは周知の電気的および機械的特性を有しており
、物理的過程の動的変化の検知および測定を目的とした
、増加の一途にある様々な用途に使用されている。シリ
コンの重要な電気的および機械的特性は、多く、にｕｒ
ｔ　Ｅ　Ｐｅｔｅｒｓｅｎ。

５ｉｌｉｃｏｎ　ａｓ　ａ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｍ
ａｔｅｒｉａｌ”Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＩＥ
ＥＥ　、Ｖｏ、７０．　Ｎｏ、５．　Ｍａｙ　１９８２
に述べられており、ここでも参照している。

シリコン抵抗体の抵抗値は、特に、シリコン結晶のたわ
みに応じて変化する。このピエゾ抵抗効果は、シリコン
を基体とする圧カドランスデューサを製造するのに利用
されてきた０例えば、抵抗体を形成したシリコン・ダイ
ヤフラムの両端に加えられた差圧が変化すると、抵抗値
が変化することになる。抵抗値の変化は、はぼ差圧の変
化に比例しているので、抵抗値を測定することにより、
ダイヤフラムの両端に加えられた差圧を決定することが
できる。

実際には、個々の抵抗体の値の変化が小さく、測定が困
難である。そのため、典型的なシリコン・ダイヤフラム
の場合には、４個の抵抗体でホイートストーン・ブリッ
ジを構成する。個々の抵抗体の変化が小さくても、ブリ
ッジのオフセットに著しい影響を与え、容易に検知可能
な信号を出力して抵抗値の変化を測定することができる
。

シリコンは、ピエゾ抵抗特性の他に、例外的な強度を有
し、弾性係数は鋼鉄に匹敵する。シリコンは、微視的な
大きさで最も強度があり、その微視的な大きさで、シリ
コン微細構造が著しい柔軟性と弾性を有する。

シリコンは単結晶材料であるので、周期的な機械的応力
に対して、多結晶材料よりも抵抗性がある。シリコンに
繰り返し応力を加えても殆ど影響かない。

従って、シリコンは、実際上、ヒステリシスを測定でき
ず、また、過度に繰り返しても、硬化しない。

一般的に、シリコン圧力センサを組み込んだデバイスは
、汚染されずに、被測定環境と接することができるよう
構成されている。そうした汚染によっ”Ｃ１このセンサ
は動作不能になることがある。

環境によっては、センサをシリコン・ゲルで被覆するこ
とによって、シリコン圧力センサを環境中の汚染物質か
ら充分に保護することができる。

シリコンは、炭素原子鎖を有する有機ポリマーとは対照
的に、シリコン原子鎖を有し、化学的に不活性なポリマ
ーであるが、シリコン・ゲルで被覆しても、苛酷な環境
では不充分な場合がある。例えば、センサと潜在的に腐
食性の液体とが、長期間、直接的に接触することを必要
とするある種のプロセス制御の用途では、シリコン・ゲ
ルでは保護が充分でない。

苛酷な環境での汚染問題を解決する初期の解決法を、図
１に示す典型的なセンサ・デバイス２０に具体的に示し
である。本質的には、デバイス２０では、被測定環境と
直接接する薄い分離ダイヤフラム２２および２４を用い
て、その半導体差圧センサ２５を苛酷な被測定環境から
隔離している。圧力センサ２５は、ハウジング２７内に
封じ込まれ、シリコン・オイルのような不活性で、実質
的に圧縮できない充填材を介して、２つの分離ダイヤフ
ラム２２および２４の各々と機械的に結合されている。

このオイルは１対の管状ダクト２８および３０に充分に
満たされている。

第１ダクト２８は圧力センサ２５の一方の側と第１分離
ダイヤフラム２２とに直接連通させである。第２ダクト
３０は圧力センサ２５のもう一方の側と第２分離ダイヤ
フラム２４とに直接連通させである。

動作中、２つのダイヤフラム２２′および２４は、圧力
差を測定する、２つの異なる被測定環境に晒される。２
つの被測定環境の間の圧力差によって、２つの分離ダイ
ヤフラムの内の少なくとも１つが偏位し、ついで、それ
ぞれの第１ダクト２８および第２ダクト３０のシリコン
・オイルに圧力差が生じる。その結果、シリコン圧力セ
ンサ２５の両端に測定可能な差圧が生じる。

図１に示すようなデバイスと共に使用するのに通した初
期のシリコン差圧センサは、満足できるものであったが
、その使用法には欠点があった。

そのような欠点の一つは、センサを過圧状態から保護し
なければならないということである。差圧が過度な場合
、圧力センサが損傷することがある。

例えば、２つの分離ダイヤフラム２２および２４の内の
１つが、２つの被測定環境の内の１つの全静圧に、偶然
、晒されると、過圧状態が生じることがある。実際、例
えば、２つの被測定環境の静圧が、それぞれ、はぼ３０
００ボンド／平方インチ（３０θＯｉ’ｓｌ）であって
も、２つの被測定ｉ境間の圧力差は、はぼｌ０ＰＳＩで
あることがある。

異なった全静圧がその両側に加えられた場合、不幸にも
、半導体圧力センサ２５が損傷することがある。従って
、そうした損傷を防止するために、予防策を講じなけれ
ばならない。

従来、−数的に、そうした予防策として、半導体圧力セ
ンサが全通圧に晒されないようにしていた。図１に示し
た初期の機構の１つは、分離ダイヤフラム２２および２
４の移動範囲を規制する停止面３２および３４を使用し
たものであった。２つの分離ダイヤフラムの内の１つが
過度の圧力に晒されている間でも、晒されたダイヤフラ
ムの偏位は、対応する停止面によって規制されるので、
圧力センサ２５は、全過圧に晒されることはない。

［発明が解決しようとする課題］ 一般的に、上述した２つ初期の予防策は、機能したが、
高価で、製造が困難であった。その理由の１つに、−数
的に、そうした機構は、シリコン圧力センサが過圧状態
に晒されないようにするため、精密コンポーネントの製
造を必要とするということがある。これらのコンポーネ
ントを使用して、半導体圧力センサを過圧状態から保護
することには成功したが、そうしたコンポーネントは、
製造コストが高く、デバイス総コストの増加が著しいこ
とがよくあった。

従って、過圧状態に耐えるシリコン圧力センサが必要で
あった。本発明は、要求に応えるものである。

［作　用］ 本発明は、新しい電気機械式センサで構成されるもので
ある。新しいセンサは、浅いくぼんだ領域を含む第１の
半導体ウェファが含まれる。第２ウエフアとともに第１
のウェファが第１のチャンバの範囲を規制するように、
第１のウェファを第２のウェファに積層させる。上述の
第１の停止面が、第２のウェファが第１の停止面を越え
て偏位することを規制するように、第１のチャンバ内の
第１の停止面を第２のウェファに充分接近させて配置す
る。センサには、第２のウェファの偏位を測定するため
の装置も含まれている。

第２のウェファが停止面を越えて偏位できないように、
第２のウェファを第１の停止面に充分接近させて適正に
配置して、過圧状態中に、第２のウェファが損傷するこ
とを防止できる。第１の停止面は、過圧状態中、第２の
ウェファを機械的に支持するので、第２のウェファを保
護する。

上述した特徴およびその他の特徴と本発明の利点は、添
付の図面に示すように、実施例を説明することにより、
さらに明確になる。

［実施例］ 本発明は、過圧保護機構を備えた新しい半導体センサと
、センサの製造方法で構成される。次に、当業者が本発
明を行ない、使用できるように、説明を行ない、特定の
用途とその要件の説明を行なう、当業者は、実施例の種
々の修正が直ちに明白に理解でき、本発明の考え方と範
囲から外れることなく、ここで定義した一般的な原理を
、その他の実施例と用途に通用することができる。

従って、本発明は、実施例に限定されるものではなく、
ここで明らかにした原理と特徴とに合致した最も広い範
囲に適合することを意図したものである。

図２は本発明による差圧センサ４０に含まれる構造物の
レイアウトを示す概略図である。次のことから、センサ
４０は３枚のシリコン・ウェファから形成され、異なる
シリコン・ウェファで図２に示した多くの構造物を実際
に形成できることがＪ１解できる。

はぼ矩形の水平断面を有するダイヤフラム４２が、セン
サ４０の中央近くに配置しである。ダイヤフラム４２は
、ダイヤフラムの第１の側面に位置する第１のチャンバ
１０２を、第２の側面に位置する第２のチャンバ１０６
から分離しである。

第１および第２のチャンバ１０２および１０６を図４と
図６に示した。２つの管状ダクト４４および４６は、ダ
イヤフラム４２の第１の側面の第１のチャンバと第１の
液体フィードスルー・ポート４８とに連通させである。

他の２つの管状ダクト５０および５２は、ダイヤフラム
４２の第２の側面の第２のチャンバと、第２の液体フィ
ードスルー・ポート５４と連通させである。

４つの抵抗体５６〜６２は、ダイヤフラム４２周縁部近
傍のそれぞれ４つのＰ−タイプ領域により構成されてい
る。抵抗体は、それぞれ、ダイヤフラム４２の異なる側
の中央部近くに位置させである。６つのフィードスルー
６４〜７４がセンサ４０に形成され、抵抗体５６〜６２
と結合され、ホイートストーン・ブリッジが形成されて
いる。

フィードスルー６８はＰ０領域７６を介して抵抗体５８
に結合されＣいる。フィードスルー６８はＰ＋領域８０
を介して抵抗体５８および６０に結合されている。フィ
ードスルー７０はＰゝ領域８２を介１ノて抵抗体６０に
結合されている。

フィードスルー７２はＰゝ領域８４を介して抵抗体６２
に結合されている。フィードスルー７４はＰ＋領域８６
を介して電気的に抵抗体５６および６２に結合されてい
る。

動作中、第１と第２の液体フィードスルー・ポート４８
および５４は、それぞれ、シリコン・オイルのような木
質的に不活性で、圧縮不可能な液体を収容した、図示し
ない２つの別個の容器に結合されている。第１のボート
４８を介して供給されたシリコン・オイルで、管状ダク
ト４４および４６と第１のチャンバ１０２が満たされて
いる。第２のボート５４を介して供給されたシリコン・
オイルで、管状のダクト５０および５２と第２のチャン
バが満たされている。従って、当業者が理解できる方法
で、シリコン・オイルを介して第２のダイヤフラム４２
を２つの別個の被測定環境に結合することができる。２
つの被測定環境の間の圧力差によって、ダイヤフラム４
２の反対側の２つのシリコン・オイル容積の間の圧力差
と、ダイヤフラム４２の両端の差圧が生じる。

そうした偏差に応じて、４つの抵抗体の抵抗値が変化す
る。被測定環境間の差圧を計算するために、変化した抵
抗値によって生じたブリッジ出力電圧のオフセットを使
用する。

図３の図面を参照すると、第２の液体フィードスルー・
ポート５４の詳細が分かる。第２のボート５４内に、ボ
ート５４から２つの管状ダクト５０および５２に流れる
シリコン・オイルを濾過するために使用される垂直チャ
ネル８５が形成されている。

このように濾過すると、ボート５４の詰まりを防止する
助けとなる。例えば、シリコン・オイルに粒子が混入し
た場合、詰まることがある。

特に、第２のフィードスルー・ポート５４には、それを
通してシリコン・オイルが供給される中央の矩形開口部
８７が含まれる。複数の垂直チャネル８５が、この開口
部８７に突出しており、中央の開口部８７と４個の面を
有するブレナム領域８９との間の複数の狭い流路となっ
ている。ブレナム領域８９は、矩形を形成するように交
差する同じ長さの４つの細長いチャネルで構成されてい
る。管状のダクト５０および５２は、ブレナム領域８９
と第２のチャンバ１０６との間の対の流路となっている
。

垂直チャネル８５によって、シリコン・オイルは通過で
きるが、ブレナム領域８９、あるいはダクト５０および
５２のいずれかを詰まらせるおそれのあるより大きな粒
子状の汚染物質は、通過できないということが分かる。

一方が動作不能となった場合に備えて、ある程度まで対
称性と重複のために、２つの管状のダクト５０および５
２を設けである。第１の液体フィードスルー・ポート４
８は、本質的に同一の構造上の特徴を有している。

図４はセンサ４０の断面図であり、ダイヤフラム４２の
詳細を示す。センサ４０には３つのシリコン・ウェファ
８８．９０．９２が含まれ、次に示すように互いに積層
されている。−数的に、第１と第３のウェファ８８およ
び９２は、３５０〜５００ミクロンの厚さである。第２
のウェファは、次に述べる中央ボス９４を使用した場合
、数的に、はぼ２００ミクロンの厚さを有している。第
２のウェファ９０は、それぞれ、第１と第３のウェファ
８８および９２の間に挟まれている。第１のシリコン・
ウェファ８８には、第１のボート４８が形成されている
。このボートは、第１と第２のシリコン・ウェファ８８
および９０によって範囲を規制された管状のダクト４４
と図示しない管状のダクト４６を介して、第１のチャン
バ１０２に連通させである。第３のシリコン・ウェファ
９２には、第２のボート５４が形成されている。これは
、第２と第３のシリコン・ウェファ９０および９２によ
って範囲が規制された管状のダクト５０と図示しない管
状のダクト５２を介して、第２のチャンバ１０６に連通
させである。

管状のダクト４４および４６は、次に説明する第２のシ
リコン・ウェファ９０で覆われた第１のウェファ８８中
に形成された低圧によって規定される。管状のダクト５
０および５２は、次に説明する第２の層９０で覆われた
第３のウェファ９２中に形成された低圧によって規定さ
れる。各々のダクトは、−数的に、はぼ５０ミクロンの
幅、２〜３０ミクロンの深さ、はぼ１．２ｍｍの全長を
有している。

第２のシリコン・ウェファ９０には、ダイヤフラム４２
が形成されている。ダイヤフラム４２には、直角の周縁
部９６に立設した四角い水平断面を有するボス９４が含
まれる。このボス９４は、ダイヤフラム４２の４辺にテ
ーパが付けられているので、第３のウェファ９２に隣接
した第２の接触面１００よりも大きな第１のウェファ８
８に隣接した第１の接触面９８となっている。

ダイヤフラム４２の長さは、その四角形の周縁部９６の
各辺に沿って、はぼ１．２ｍｍである。

周囲部９６の厚さは一般的に５〜４０ミクロンである。

一般的に、ボス９４の最も幅広の部分の面積は、はぼ９
００μｍ２であり、その最も狭い部分は、はぼ６００１
．１ｍ２である。

第１のシリコン・ウェファ８８と第２のシリコン・ウェ
ファ９０は、ともに第１のチャンバ１０２の範囲を規制
している。次に示すように、第１の接触面９８と第１の
停止面１０４との間の垂直距離は、第１の接触面９８が
機械的な支持用の第１の停止面１０４と接触する差圧に
依存している。

同様に、第３のシリコン・ウェファ９２と第２のシリコ
ン・ウェファ８８は、ともに第２のチャンバ１０６の範
囲を規制している。第２の接触面１００に対向する側の
第３のシリコン・ウェファ９２上に第２の停止面１０８
が形成されている。

次に示すように、第２の接触面ｌＯＯと＄２の停止面１
０８との間の垂直距離は、第２の接触面１００が、機械
的な支持用の第２の停止面１０８と接触する差圧に依存
している。

第１と第２の停止面１０４および１０８には、多数の点
刻が含まれる。図５には、第１の停止面１０４に形成さ
れた多数の点刻１１０が示しである。それぞれの点刻１
１０は、高さが０．５〜１０．０ミクロンで、直角の水
平断面を有し、その底部近くで最大断面を有するテーパ
付部材で構成されている。点刻１１０は、平行行と平行
列のアレーで構成されるコンパクトなパターンに配列さ
れている。

図６を参照すると、センサ４０の断面図が示してあり、
それぞれ、電気的フィードスルー６６および７２と、抵
抗体５８および６２に対するカップリングの詳細を示し
である。フィードスルー６４にアルミニウム接点１１２
が形成され、抵抗体５８に電気的に結合されたＰ０領域
と電気的に接続させである。同様に、抵抗体６２と電気
的に接続するように、フィードスルー７２には、アルミ
ニウム接点１１４が形成されている。第１のウェファ８
８に形成された酸化物層１１５と、酸化物層１１７と接
触する第２のウェファ９０の表面に形成されたもう一つ
の酸化物層１１５によりて、電気的フィードスルー６４
〜７４の電気的絶縁が行われる。

図７は本発明の第２の実施例１７０を示す。第２実施例
１７０のダイヤフラム１７２には、ボス構造物はない。

次に説明したものを除いて、他の点では、図２．４．６
のセンサ４０と木質的に同一である。図７は、図４と類
似した断面図である。図２のセンサ４０のものと実質的
に同一である第２の実施例のコンポーネントは、センサ
４゜の対応するコンポーネントに使用されたものと同一
の用意した参照番号で識別できる。第２の実施例１７０
の第２のウェファ９０′　は、５〜６０ミクロンの厚さ
しかない。

図８には、本発明の第３の実施例を示す。第３の実施例
１８０のダイヤフラム１８２には、ボス４ｍ造物がなく
、２つの半導体ウェファ８８″と９０″かあるだけであ
る。図８は、図４および図７のものと同様の断面図であ
る。第３の実施例１８０のコンポーネントは、第２の実
施例のものと木質的に同一であり、第２の実施例１７０
の対応するコンポーネントに使用したものと同一の二ｍ
参照番号を付けられている。第２の代替実施例１８０の
第２のウェファは５〜４０ミクロンの厚さであり、ダイ
ヤフラム１８２自身と実質的に同じ厚さである。

動作中、それぞれ別個のシリコン・オイルの容器、ある
いはその他の適切な不活性で、実質的に圧縮不可能な充
填剤が、それぞれ、第１および第２のチャンバ１０２お
よび１０６を占めている（（動作中、それぞれ別個の容
器のシリコン・オイル、あるいはその他の適切な不活性
で、実質的に圧縮不可能な充填剤が、それぞれ、第１お
よび第２のチャンバ１０２および１０６を満たしている
））。シリコン・オイル容器は、それぞれ、対応する管
状のダクト４４．４６．５０．５２を介し′Ｃ第１およ
び第２の液体フィードスルー・ポート４８および５４を
によって、チャンバ１０２および１０６と通じている。

それぞれ第１および第２のチャンバ１０２および１０６
のシリコン・オイル容器に異なる圧力が加わると、高圧
下にある容器から離れる方向にダイヤフラム４２が偏位
する。それによって生じる抵抗体５６〜６２の抵抗値の
変化によって、ホイートストーン・ブリッジのオフセッ
トに測定可能な変化が生じ、それを用いて、第１および
第２のチャンバ１０２および１０６との間の差圧を計算
することができる。

それぞれ第１および第２の停止面１０４および１０８は
、うまくダイヤフラム４２の偏位の範囲を規制する。例
えば、第２のチャンバ１０６を占めるシリコン・オイル
容器に過圧が加わると、ダイヤフラムの第１の接触面９
８が駆動されて、第１の停止面１０４と接触する。逆に
、第１のチャンバ１０２を占めるシリコン・オイル容器
に過圧が加わると、ダイヤフラムの第２の接触面ｌＯＯ
が駆動されて、第２の停止面１０８と接触する。

比較的低い差圧に晒されると、ダイヤフラム４２の中央
は、加えられた差圧に応じて、はぼ直線的に偏位する。

それぞれ、第２および第３実施例１７０および１８０の
場合のように、ボス９４がなかった場合よりも幾分高い
圧力差の場合には、ボス９４によって、ダイヤフラムは
、加えられた差圧に応じて、はぼ直線的に偏位する。

圧力差に対する線形の偏位によって、ホイートストーン
・ブリッジの出力と圧力差との間に線形の関係が生じる
。後の電子的信号調整が単純化されるので、この線形の
関係が多くの用途で要求されている。

非常に高い差圧が加えられると、それぞれのダイヤフラ
ム４２．１７２．１８２は破壊される。

通常、破壊は、加えられた圧力によってシリコン・ダイ
ヤフラムの内部応力が、最も大きいそれぞれのダイヤフ
ラム４２．１７２、あるいは１８２の縁に生じる。

従って、それぞれのダイヤフラム４２ １７２．１８２をそれぞれの第１及び第２の保護表面（
第３の実施例には、第２の停止面はない）から十分離し
て、直線的範囲内で差圧に応じて（扁位できるようにし
なければならない。しかし、ダイヤフラム４２，１７２
，１８２の破裂、あるいは破壊を生じる恐れのある過剰
な偏位をさけるために、それぞれのダイヤフラム４２，
１７２゜１８２を十分接近させて配置しなければならな
い。

中央ボスがない図７に示したようなダイヤフラム１７２
の場合、実験的データから、はぼ１０ＰＳＩ及びそれよ
り幾分大きい差圧の場合、圧力に対する偏位の許容可能
な線形性を得ることができる、ということが知られてい
る。また、そぅしたダイヤフラムは、殆ど常に７００　
Ｐ　Ｓ　Ｉ　以下の差圧で破壊する、ということも知ら
れている。従って、７００ＰＳＩ以上の差圧を生じるこ
とがある環境でセンサを動作させたい場合には、１０Ｐ
ＳＩ以上、７００ＰＳＩ以下の差圧で、ダイヤフラム１
７２が突き当たるダイヤフラムのための機械的停止面１
０４′及び１０８′を設けることか望ましい。破壊の可
能性を最小にするために、僅かにｌｏＰＳＩ以上の差圧
で、機械的停止面１０４°及び１０８゛をダイヤフラム
によって接触させることが望ましい。

有限要素法分析技術を用いた実験的及び数学的モデリン
グによって、上述の典型的な寸法を有するダイヤフラム
１７２のゼロ偏位位置から、それぞれの第１及び第２の
停止面１０４°及び１０８″を、はぼ２ミクロン離すこ
とが望ましい、ということが分かっている。そのように
２ミクロン離すことによって、はぼ２０ＰＳ１の差圧が
加えられると、機械的に停止される。この圧力では、ダ
イヤフラムの中央は、停止面１０４°あるいは１０８°
の一つに接触し、その停止面によって、それ以上の運動
が抑制される。接触圧力以上に圧力が上昇すると、ダイ
ヤフラム１７２の更に大きな面積が、停止面と接触し、
更に運動が抑制される。停止面と接触する面積がそのよ
うに増大することによって、停止面で支えられることな
（、それ自身で加えられた過圧を支えなければならない
残りのダイヤフラムの面積が減少する、という効果が発
生する。

従って、加えられた圧力が増大するにつれて、ダイヤフ
ラム１７２の支えられていない面積が減少するので、支
えられていないダイヤフラムの面積に加えられた全圧力
は、中央近くで支えられずに、周囲部分でのみ全ダイヤ
フラムが支えられている場合よりも更に緩やかに減少す
る。従って、機械的、停止面に対して支えられている場
合のダイヤフラム１７２は、そのような支持がない場合
よりもより高い圧力差に耐えることができる。

上記の寸法と圧力は、実例の場合にのみ当て嵌まる、と
いうことが分かる。圧力に対するダイヤフラムの偏位は
、ダイヤフラムの厚さが増大するか、あるいはダイヤフ
ラムの横方向寸法が減少するにつれて減少し、ダイヤフ
ラムの平均破壊圧力は、厚さが増大するか、あるいはダ
イヤフラムの横方向寸法が減少するにつれて増大するこ
とが、よく知られている。また、横方向寸法が四角では
なく、丸型か、殆どあらゆる形状のダイヤフラムを作成
することも知られている。さらにまた、ダイヤフラムの
破壊強度は、その材料のシリコンの品質と製造強度、及
び、ダイヤフラムに被覆された付加的な材料の品質と製
造強度によって異なる。従って、本発明の精神と範囲か
ら外れることなく、ダイヤプラム４２，１７２，１８２
の寸法、形状９組成を変えることができる。応力の下に
あるダイヤフラムの挙動は、「偏平及び波型ダイヤフラ
ムの設計ハンドブック」という著書（マルセル・デツカ
−Ｉｎｃ、ニューヨーク、バーゼル、１９８２年）の（
横方向圧力下にある屈曲ダイヤフラム）及び（堅い中央
部を有する偏平ダイヤフラム）という標題の章で扱われ
ており、これは、ここで参照文献として扱われ−Ｃいる
。

図４．５．６を参照すると、点刻１１０によって、ダイ
ヤフラム４２に過圧が加えられた後、ダイヤフラム４２
が停止面１０４、あるいは１０８のいずれかに粘着しな
いことが保証される、ということが分かる。更に具体的
に、図４及び５を参照すると、過圧状態で第１の接触面
９８が、第１の停止面１０４に押し付けられると、多数
の点刻１１０の先端は、第１の接触面９８に接触する。

その結果、シリコン・オイルが流れることができる間隙
空間のアレイができる。間隙空間内を流れるシリコン・
オイルの流れによって、実質的に第１の接触面９８が第
１の停止面１０４に粘着することが防止される。同じ原
理は、第２の停止面１０８に形成された点刻パターンに
も当て嵌まる。

図９〜１２には、図２〜６のセンサ４０を製造するため
の方法を示しである。当業者は、次の説明からその他の
実施例によるセンサ１７０及び１８０の製造方法を理解
できるだろう。中間酸化物、あるいは窒化物層の成長、
フォト・レジスト層のデポジション、フォト・リトグラ
フ・バターニングといった標準的で周知の中間プロセス
・ステップは説明しない。当業者は、こうした標準的で
、周知のステップを詳細に説明しなくとも、本発明の実
施を理解できるだろう。

更に、図９〜１２は、センサ４０の構造上のコンポーネ
ントの実際のすへてのレイアウトを示すことを意図した
ものではない。センサ４０の製造における処理ステップ
の説明を単純化するために、関連した図９〜１２の一つ
のセットとして、センサ４０の分散した構造上のコンポ
ーネントを示した。例えば、第１及び第２の液体フィー
ドスルー・ポート４８及び５４は、図９〜１２に示しで
あるような電気的フィードスルー６４に比例して配列し
である訳ではないことが理解できるだろう。

まず、３つのウェファ８８，９０．９２は、［１００］
配向ウエフアであることに注意すべきである。図１２に
関して説明したように、組み立てられると、これらは結
晶学的な方向に整列する。

図９Ａ〜９Ｄには、第３のシリコン・ウェファ９２に関
する処理ステップを示しである。第３のウェファ９２は
、はぼ０．４ｍｍの厚さであり、ｎ−タイプ、あるいは
ｐ−タイプシリコンから形成することができる。まず、
第３のウェファ９２の両面を磨く。

図９Ａのステップでは、第３のウェファ９２の両面に上
部及び底部の浅い窪み１３０及び１３２をエツチングす
る。シリコンのウェット・エツチング、あるいはプラズ
マ・エツチング、あるいは差別的酸化物成長法を用いて
、はぼ０．５〜５．０ミクロンの深さの窪みをエツチン
グすることができる。上部の窪み１３０は、第２の停止
面１０８に接触する前にダイヤフラム４２が通過するギ
ャップの範囲を限定する。上部の窪み１３０の形状は四
角く、各々の側の寸法は、はぼ１．２ｍｍである。底部
の窪み１３２は、後のプロセスでエツチングされる第２
の液体フィードスルー・ポート５４の将来の位置の範囲
を限定する。底部の窪み１３２の形状は四角く、その各
々の側の寸法は、はぼ０．６５ｍｍである。

さらに、図９Ａに示したステップで、第３のウェファ９
２に、２つのダクトを形成する窪みとブレナムを形成す
る窪みを形成する。このブレナムを形成する窪みは、四
角い形で交差する４つの細長い窪みで構成される。２つ
のダクトを形成する窪みの内の一つを、ダッシュ線１３
４で図９Ａに示しである。４面のブレナムを形成する窪
みの２つの辺を、ダッシュ線１３６で図９Ａに示しであ
る。上記のエツチング・プロセスのいずれかを用いて、
はぼ０．５〜５．０ミクロンの深さまで、ダクトを形成
する窪み１３４とブレナムを形成する窪み１３６もエツ
チングする。

図９Ｂに示したステップでは、第３のウェファ９２の上
面で第２のエツチングの範囲を限定する。この第２のエ
ツチングは、はぼ０．５〜１０．０ミクロンの深さであ
る。このエツチング・ステップの間、０．５〜１０．０
ミクロンだけ２つのダクトを形成する窪みと、ブレナム
を形成する窪みを深くする。また、第２の停止面１０８
に点刻１１０を形成する。点刻１１０の高さは、０．５
〜１０．０ミクロンである。更に、このステップの間に
、ブレナムを形成する窪み１３６の内周部に沿って、ダ
ッシュ線１３８で示したフィルタ・チャネルを形成する
。フィルタ・チャネルの深さは、０．５〜１０．０ミク
ロンである。

図９Ｂに示したエツチング・ステップには、中間ステッ
プの幾つかのセットを複合的に繰り返すことが必要であ
ることが理解できる。各々の繰り退し作業で、酸化物、
あるいは窒化物層を成長させ、フォト・レジスト層を被
覆し、フォト・リトグラフ・バターニングを実行する。

図９Ｃに示したステップでは、第２の液体フィードスル
ー・ポート５４を形成する場所に、約３．０ミクロンの
厚さの、多量にボロン・ドープしたＰ０領域１４０を作
成する。ボロン不純物の濃度は、少なくとも７×１０１
９Ｎ子／　ｃ　ｍ　’である。多量にドープされた領域
１４０は、第２のボート５４のエツチング中にエツチン
グ停止部の役割を果たす。次に説明するように、多量に
ドープした領域１４０によって、後のステップで、第２
のボート５４と通じているフィルタ・チャネル１２０と
液体ダクト５０及び５２に粒子が混入することが防止さ
れる。

図９Ｄに示したステップでは、ＫＯＨと水、あるいはエ
チレンジアミン、ピロカテコールと水、あるいはヒト゛
ラジンと水といった異方性エツチング剤を用いて、第２
の液体フィードスルー・ポート５４をエツチングする。

エツチング剤は、Ｐ÷領領域止まり、はぼ３．０ミクロ
ンの厚さのドープされたシリコンの薄い支持フィルムを
残す。もちろん、上記のステップのように、図９Ｄに示
したステップでは、酸化物、あるいは窒化物層を成長さ
せ、フォト・レジスト層を被着し、フォト・リトグラフ
・バターニングを実行する幾つかの中間ステップが必要
である。

図１０Ａ〜１０Ｃには、第１のシリコン・ウェファ８８
に関する処理ステップを示しである。第１のウェファ８
８の厚さは、はぼ０．４ｍｍであり、ｎ−タイプ、ある
いはｐ−タイプ・シリコンのいずれかから形成すること
ができる。まず、第１のウェファの両面を磨く。

第１のウェファ８８の処理ステップは、第３のウェファ
９２のものと非常に類似している。図１ＯＡに示したス
テップでは、第１のウェファ８８に、それぞれ一つの上
部と２つの底部の浅い窪み１４２，１４４，１４６をエ
ツチングする。

これらの窪みの深さは、はぼ０．５〜５．０ミクロンで
ある。上述の手法：シリコンのウェット・エツチング、
プラズマ・エツチング、差別的酸化物成長法を用いて、
これらをエツチングすることができる。上部の窪み１４
２は、第１の停止面１０４に接触する前にダイヤフラム
４２が通過するギ炉ツブの範囲を限定する。上部の窪み
１４２の形状は四角形であり、各々の辺の寸法は、はぼ
１．２ｍｍである。底部の窪み１４４は、第１の液体フ
ィードスルー・ポート４８の将来の位置の範囲を限定す
る。底部の窪み１４６は、液体フィードスルー・ポート
６４の将来の位置の範囲を限定する。両方の底部の窪み
の形状は、四角形であり、各々の辺の寸法は、はぼ０．
６５ｍｍである。

さらに、図１ＯＡに示したステップの間、第１のウェフ
ァ８８に、２つのダクトを形成する窪みと、４つのブレ
ナムを形成する窪みを形成する。

２つのダクトを形成する窪みの内の一つを、ダッシュ線
１４８で図１０Ａに示した。ブレナムを形成する窪みの
２つの辺をダッシュ１５０線で示した。上記のいずれか
のエツチング・プロセスを用いて、ダクトを形成する窪
み１４８とブレナムを形成する窪み１５０を、はぼ０．
５〜５，０ミクロンの深さまでエツチングする。

上述のように、各々の第１及び第２のボートと電気的フ
ィードスルー６４を図９〜１２に示して、その製造方法
を示しである。図に示したように、その互いの相対的な
位置は、センサ４０における実際の位置を表現すること
を意図したものではない。

図１０Ｂに示したステップでは、第１のシリコン・ウェ
ファ８８の底面で第２のエツチングの範囲が限定されて
いる。この第２のエツチングの深さは、はぼ０．５〜１
０．０ミクロンである。この第２のエツチングのステッ
プの間、２つのダクトを形成する窪み１４８と４辺のブ
レナムを形成する窪み１５０を、Ｏ，Ｓ〜１Ｏ００ミク
ロンだけン朶くする。

また、第１の停止面１０４に点刻１１０を形成する。点
刻１１０の高さは、０．５〜１０．０ミクロンである。

更に、このステップでは、４面のブレナムを形成する窪
み１５０の内周にに沿って、ダッシュ線で示したフィル
タ・チャネル１５２を形成する。フィルタ・チャネルの
深さは、０．５〜１０．０ミクロンである。図９Ｂのエ
ツチング・ステップの場合と同様に、図１０Ｂのエツチ
ング・ステップでは、実際に幾つかのセットの中間ステ
ップを繰り返す必要があることが分かる。

図１０Ｃでは、ＫＯＨと水、あるいはエチレンジアミン
、ピロカテコールと水、あるいはヒドラジンと水といっ
た異方性エツチング剤を用いて、第１の液体フィードス
ルー・ポート４８をエツチングする。その他に、電気的
フィードスルー６４を同様にエツチングする。

第１のウェファ８８の第１のエツチング・ステップを終
了した後、第１のウェファ８８全体を酸化させて２０．
１〜１．０ミクロンの均一な厚さにする。こうして得ら
れた均一な酸化層１１７によって、センサ４０の電気的
フィードスルー６４〜７４の電気的絶縁が得られる。

図９及びｌＯに示したエツチング・ステップを行う順序
は重要ではないことが分かる。従って、本発明から逸脱
する事なく、別の順序でこうしたステップを実行するこ
とができる。例えば、図１ＯＡに関して説明したエツチ
ング・ステップの前に、図１０Ｂに関して説明したエツ
チング・ステップを実行することができる。同様に、例
えば、図９Ａに示したエツチング・ステップの前に、図
９Ｂに示したエツチング・ステップを実行することがで
きる。

図１１Ａ−１１Ｃは、第２のシリコン・ウェファ９０に
関する処理ステップを示すものである。

５〜６０ミクロンの厚さのｎ−タイプ・シリコン・エピ
タキシャル層を有するｎ−タイプ・シリコン、あるいは
ｐ−タイプ・シリコンから、はぼ０．４ミクロンの厚さ
の第２のウェファ９０を形成する。

図１１Ａでは、第１の浅い上部の窪み１５４をウェファ
９０にエツチングする。この窪みは、能動ダイヤフラム
領域の範囲を限定している。プラズマ・エツチング、ウ
ェット・エツチング、差別的酸化物成長法（ｄｉｆｆｅ
ｒｅｎｔｉａｌ　ｏｘｉｄｅ　ｇｒｏｗｔｈ）を含めて
、このエツチング・ステップに任意の回数のプロセスを
用いることができる。上部の窪み１５４の形状は四角形
であり、その各々の辺の寸法は、はぼ１．２ｍｍで、そ
の深さは０．１〜３゜０ミクロンである。このように能
動ダイヤフラム領域を窪ませることによって、図１２に
関して述べた積層プロセス中に生じた第１及び第２のウ
ェファ８８及び９０との間の小さな整列不良は、ダイヤ
フラムの性能に有害な影響を与えることがなくなる。

図１１Ｂに示したステップでは、標準的な集積回路プロ
セスを用いて、約０．２ミクロンの厚さの酸化物層１１
５を成長させる。次に、第２のｎ−タイプシリコン・ウ
ェファ９０にＰ−タイプ抵抗体５６及び６０を形成する
。その他に、更に多量にドープしたＰ−タイプ領域７６
及び７８／８０を形成する。イオン注入法、あるいはイ
オン拡散法で、抵抗体５６及び６０とＰ−タイプ領域７
６及び７８／８０を形成することができる。イオンを注
入、あるいは拡散させた後、不純物を活性化させるため
に熱処理を行う。上述したように、更に多量にドープし
たＰ−タイプ領域は、Ｐ−タイプ抵抗体及び電気的貫通
（フィードスルー）との間を伸びる低抵抗の電気的内部
通路として作用する。また、Ｐ−タイプ領域７６と、電
気的フィードスルー６４を介した電気的接触を可能にす
るために、酸化物層１１５を通して穴１５８をエツチン
グする。

図１１０に示したステップでは、第２のウェファ９０を
１００〜４００ミクロンまで薄くする。

薄くする量は、ボスが存在するかどうかということと、
所望のダイヤフラムの厚さとに依存している。第２のウ
ェファ９０の底面１６１を磨き、窒化ケイ素、二酸化ケ
イ素、Ｃｒ　／　Ａ　ｕといった耐薬品性エツチング・
マスクをその上に付着させる。このエツチング・マスク
をバターニングした後、第２の層９０を異方的にエツチ
ングして、ダイヤフラム４２を薄＜シ、隆起したボス９
４を形成する。次いで、第２のウェファ９０の底側から
マスキング・ウェファを剥がす。

図１２には、３つのシリコン・ウェファ８８゜９０．９
２の積層状態を示しである。まず、第１のウェファは、
親水性に作成する。すなわち、水を付着させる熱い硝酸
、熱い燐酸、及び過酸化水素溶液、あるいは、その他の
強オキシダントといった媒剤でそれを処理する。次いで
、それらを注意深く整列させる。上述のように、３つの
ウェファ８８，９０．９２は、［１００］配向ウエフア
である。この配列ステップの間、３つのウェファを互い
に結晶学的方向に整列させる。更に、例えは、第１のウ
ェファ８８に形成した電気的フィートスルー６４を、第
２のウェファ９０の酸化物層１１５に形成した接触孔の
上方に配置する。配列した３つのウェファ８８，９０．
９２を、はぼ１時間４００〜１２００℃の温度の酸化雰
囲気中に置く。その結果、３つのウェファは溶接密閉さ
れる。

層を積層した場合、第２の層９０は、第１と第３の眉８
８及び９２の窪みを綴じる役割を果たすことが分かる。

更に、上述のように、第１の接触面９８を窪ませること
によって、第１及び第２のウェファ８８及び９０が僅か
に整列不良であっても、ダイヤフラム４２の性能は有害
な影響受けることはない。これは、２つの層８８及び９
０が僅かに整列不良であっても、窪ませた第１の接触面
９８が第１のウェファ８８から不必要な支持を受けない
ことによる。このような不必要な支持によって、応力を
受けたダイヤフラムの偏位が変化することがある。同じ
ことは、第２の停止面１０８に比例して窪んた第２の接
触面１００にも当て嵌まる。

ｆＡ層プロセスの間、薄い、多量にドープしたボロ領域
１４０は、第２のフィードスルー・ポート５４とそれに
関連した管状ダクトを粒子の混入から保護する。上記の
プロセスに従って、３つのウェファを一旦互いに積層す
ると、アルミニウム接点が、各々の電気的フィードスル
ー６４〜７４に蒸着される。

次に、積層したウェファ・アセンブリをさいの目に切る
。さいの目に切る間、標準的なダイシング・テープによ
って、切り出し液と切り出されたシリコン微粒子が液体
ボート４８に侵入することが防止される。同様に、薄い
Ｐ÷ダイヤフラムによって、この液体と微粒子がボート
５４に侵入することが防止される。

積層したウェファ・アセンブリを切り出した後、プラズ
マ・エツチング・プロセスによって、第２のフィードス
ルー・ポート５４から、多量にドープしたボロン領域１
４０を除去する。

センサ４０の他の領域の液体の汚染を避けるために５プ
ラズマ・エツチング・プロセスを用いる。

その他の製造法では、まず、上述のように、ウェファ８
８及び９２を作成し、次いで、ウエフ１９０をウェファ
９２に接合する。研磨と磨きによって、厚さが１０〜１
００ミクロンになるまで、ウェファ９０の殆どの部分を
除去する。次に、図１１ＡとＩＩＢに関して上述のステ
ップを実行する。最後に、ウェファ９０をウェファ８已
に接合して、図７に示したような構造物を作成する。こ
の代替順序は、ウェファ９０を約１００ミクロン以上薄
くしたい場合に、特に有用である。

従って、本発明の半導体センサは、機械的停止面を用い
たダイヤフラムの偏位量を限定することによって、各々
の薄膜半導体ダイヤフラムに対する都合の良い過圧保護
となる。既知の半導体処理技術を用いて、精密に、反復
して、このセンサを製造することができる。これらの接
触面のいずれかに直立した点刻部剤を形成することによ
って、動作中にダイヤフラムが機械的停止面に不用意に
粘着することを防止できる。

上述の実施例は、本発明の多くの可能な特定の実施例を
説明するためだけのものであることが分かる。圧電抵抗
体を用いたダイヤフラムの偏位を測定する代わりに、こ
の方法で周知の手法で、ダイヤフラムと隣接する停止面
に電極を形成することによって、容量検出法を用いて偏
位を測定できる。

例えば、図１３を参照すると、本発明のその他の実施例
のコンデンサ２００が示しである。ウェファ２０２，２
０４．２０６は、上記の説明から理解できる方法で互い
に結合されたｎ−タイプ・ウェファである。コンデンサ
２００には、いずれかの側のギャップ２１９及び２２１
によって制限されたダイヤフラム領域２１８が含まねる
。タングステンといった耐熱性金属、あるいはプラチナ
・シソサイドといった耐熱性ケイ化物、あるいは他の耐
熱性導電材料から、コンデンサ・プレート２０８を形成
する。５ｉｎ２．あるいはＳ’１３Ｎａ、あるいは適切
な絶縁材料から形成された絶縁層２１０の上部にコンデ
ンサ・プレート２０８を形成する。コンデンサ・プレー
ト２０８をウェファ２０４に形成された第１の導電性２
１Ｎ２１２に結合する。この第１の導電性２０層２１２
は、ウェファ２０２に形成された（ここでは示していな
い）電気的フィードスルーに対する電気的接点となる。

ウェファ２０２に形成されたＰ”容量性プレート層２１
４は、コンデンサ２００の他のプレートの役割を果たす
。Ｐ０容量性プレート層２１４は、ウェファ２０４に形
成された第２の導電性Ｐ＋層２１６に電気的に結合され
ている。第２の導電性２２層２１６は、ウェファ２０２
に形成された（ここでは示されていない）もう一つの電
気的フィードスルーと結合されている。

動作中、その表面の両端に差圧が加えられ、コンデンサ
２００のダイヤフラム領域２１８か屈曲するにつれ°Ｃ
、コンデンサ・プレー１−２０８とＰ゛コンデンサプレ
ート層２１４との間の間隔は変化する。

キャパシタンスは、コンデンサ・プレート２０８とＰゝ
コンデンサ・プレー１−７２１４との間の間隔と共に逆
に変化するので、このキャパシタンスの変化を測定する
ことによって、差圧を決定することができる。また、動
作中、ウェファ２０２及び２０６の停止面に形成された
点刻２２０は、過圧状態に続いて、ダイヤフラム領域２
１８がウェファ２０２、あるいは２０６のいずれかに粘
着することを防止する助けになる、ということに注目す
べきである。

更に、例えば、管状のダクトと、ブレナム領域と垂直の
フィルタ・チャネルを形成する代わりに、中央の第２の
ウェファに、こうした構造上のコンポーネントを形成す
ることができる。更に、ダイヤフラムな受は入れる窪み
を、第３のウエファ゛に形成されたものよりも深く、第
１と第３のウェファに作成する代わりに、ダイヤフラム
が第２のウェファに収容される窪みを、本発明から逸脱
する事なく最も深く作成することができる。その場合、
ダイヤフラムが損傷する前に接触するように、組み立て
たセンサの接触面と停止面との間の距離十分接近させて
作成する。

更に、説明した実施例の圧電抵抗体（ピエゾ抵抗）は、
接合絶縁されているが、誘電絶縁されている圧電抵抗体
を使用することもできる。

最後に、ここでは、差圧検知という観点で半導体を説明
したが、他の用途でも使用できる、ということが分かる
だろう。例えば、当業者であれば、加速度の測定の用途
、及び力の測定の用途での新しいセンサの使用法を理解
できるだろう。

従って、本発明の考え方と範囲から逸脱することなく、
本発明の原理に従って、他の多くの様々な構成を案出す
ることができる。従って、上述の説明は、特許請求の範
囲で規定される本発明を限定することを意図するもので
はない。

［発明の効果］ 以上説明したとおり本発明によれば、過圧状態に耐え得
る半導体圧力センサを容易かつ廉価に製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図１は２つの被測定環境から半導体差圧センサを隔離す
るために使用された初期のデバイスの断面図、 図２は本発明第１の実地例の半導体センサレイアウトの
概略を示す上面図、 図３は図２のセンサの第２の液体フィー°トスルー・ボ
ートを示す上面図、 図４は図２に示す４−４線の断面図、 図５は図２のセンサの停止面の上面図、図６は図２に示
す６−６線の断面図、 図７は本発明第２実地例の図４に示す断面図と同様の断
面図、 図８は本発明の第３実地例の図４および図７示す断面図
と同様の断面図、 図９Ａ〜９Ｄは図２に示すセンサの第３のウェファの一
連の製造ステップを示す側面立面図、図１０Ａ〜ＩＯＣ
は図２に示すセンサの第１のウェファの一連の製造ステ
ップを示す側面立面図、 図１１Ａ〜ＩＩＣは図２に示すセンサの第２のウェファ
の一連の製造ステップを示す側面立面図、 図１２は図９〜１１に示す第１、第２、第３のシリコン
・ウェファの最終組み立てを示す図、図１３は本発明の
他の実地例の容量性センサを示す図である。 図面の浄書（内容に変更なし） 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１の浅い窪み領域を有し、該領域に存在する第１
   の停止面を含む第１の半導体ウエファと；第２の半導体
   ウエファと； そこでは、前記の第１の停止面を越えて、前記第１の停
   止面が前記第２のウエファが偏向することを防止するよ
   うに、前記第１の停止面と前記第２のウエファが十分接
   近して互いに配置された、第１のチャンバの範囲を前記
   第１のウエファと前記、第２のウエファが限定するよう
   に、前記第１及び第２の半導体ウエファが互いに積層さ
   れ：前記第２のウエファの偏向を測定するための手段と を具備したことを特徴とする電気機械式センサ。 ２）請求項１のセンサにおいて、前記第２のウエファに
   は、前記第２のウエファの第２の浅い窪み領域に存在す
   る第１の接触面が含まれ： 前記第１の停止面と前記第１の接触面は、実質的に、前
   記第１のチャンバに中で互いに反対に配置されているこ
   とを特徴とする電気機械式センサ。 ３）請求項２のセンサにおいて、前記第１及び第２のチ
   ャンバが実質的に隣接していることを特徴とする電気機
   械式センサ。 ４）請求項２のセンサにおいて、前記第２の浅い窪み領
   域に、中央部と、前記中央部を実質的に取り囲む薄い周
   囲部が含まれていることを特徴とする電気機械式センサ
   。 ５）請求項１のセンサにおいて、更に、前記第１のチャ
   ンバと液体を通じさせるために、前記第１のウエファに
   形成された第１の液体フィードスルー・ポートを具備し
   たことを特徴とする電気機械式センサ。 ６）請求項５のセンサにおいて、更に、前記第１の液体
   フィードスルー・ポートに供給された液体を濾過する手
   段を具備したことを特徴とする電気機械式センサ。 ７）請求項６のセンサにおいて、前記濾過手段に、各々
   、前記第１の液体フィードスルー・ポートよりも狭い横
   方向寸法を有する複数のチャネルが含まれることを特徴
   とする電気機械式センサ。 ８）請求項５のセンサにおいて、前記第１のチャンバに
   対して横方向に間隔を空けた前記第１のウエファに、前
   記第１の液体フィードスルー・ポートが配置され； 前記第１及び第２のウエファが、共に、前記第１の液体
   フィードスルー・ポートと前記第１のチャンバとの間を
   液体で結合するための少なくとも一つの管状のダクトの
   範囲を限定していることを特徴とする電気機械式センサ
   。 ９）請求項８のセンサにおいて、更に、前記少なくとも
   一つの管状のダクトに供給された液体の濾過手段を具備
   したことを特徴とする電気機械式センサ。 １０）請求項５のセンサにおいて、更に、前記第１の停
   止面に前記第１のウエファが粘着することを防止する手
   段を具備したことを特徴とする電気機械式センサ。 １１）請求項１０のセンサにおいて、前記第１の停止面
   が前記第１のウエファを制止した時に、前記複数の直立
   した部材が、前記第１のウエファに接触するように、前
   記第１の停止面に形成された複数の比較的短く、直立し
   た部材が、前記防止手段に含まれていることを特徴とす
   る電気機械式センサ。 １２）請求項１０のセンサにおいて、前記第１の停止面
   が前記第１のウエファを制止した時に、前記複数の直立
   した部材が、前記第１の停止面に接触するように、前記
   第１のウエファに形成された複数の比較的短く、直立し
   た部材が、前記防止手段に含まれていることを特徴とす
   る電気機械式センサ。 １３）請求項１１のセンサにおいて、前記複数の直立し
   た部材が前記第１のウエファに接触した時に、前記第１
   のポートに供給された液体が前記直立した部材間の空間
   を流れられるように、直立した部材が離して配置された
   ことを特徴とする電気機械式センサ。 １４）請求項８のセンサにおいて、前記複数の直立した
   部材が前記第１の停止面に接触した時に、前記第１のポ
   ートに供給された液体が前記直立した部材間の空間を流
   れられるように、直立した部材が離して配置されたこと
   を特徴とする電気機械式センサ。 １５）請求項１のセンサにおいて、前記第１及び第２の
   半導体センサが、シリコンで形成されていることを特徴
   とする電気機械式センサ。 １６）請求項１５のセンサにおいて、前記第１のウエフ
   ァが、その上に形成された酸化物層を有していることを
   特徴とする電気機械式センサ。 １７）請求項１６のセンサにおいて、前記第２のウエフ
   ァが、その上に形成された酸化物層を有していることを
   特徴とする電気機械式センサ。 １８）請求項１５のセンサにおいて、前記第２のウエフ
   ァが、ｎ−タイプ・シリコンで形成されていることを特
   徴とする電気機械式センサ。 １９）請求項１のセンサに、おいて、前記測定手段が、
   前記ウエファに形成された少なくとも一つの圧電抵抗素
   子で構成されていることを特徴とする電気機械式センサ
   。 ２０）請求項１９のセンサにおいて、前記測定手段が前
   記第２のウエファに形成された複数の圧電抵抗素子で構
   成されていることを特徴とする電気機械式センサ。 ２１）請求項２０のセンサにおいて、更に 前記第１のウエファの積層面と前記第１のウエファの非
   積層面との間を電気的に連絡するために、前記第１のウ
   エファに形成した、少なくとも一つの電気的フィードス
   ルーと： 前記少なくとも一つの電気的フィードスルーと前記測定
   手段との間の電気的信号を結合するための手段と、 を具備したことを特徴とする電気機械式センサ。 ２２）請求項２０のセンサにおいて、 前記第１及び第２のウエファがシリコンで形成され： 前記第２のウエファが、ｎ−タイプ・シリコンで形成さ
   れ； 前記結合手段には、ホイートストーン・ブリッジの形で
   前記複数の圧電抵抗素子を結合するために、前記第２の
   ウエファに形成した複数のＰ−タイプ領域が含まれてい
   ることを特徴とする電気機械式センサ。 ２３）請求項２１のセンサにおいて、： 前記半導体部材の接合面に拡散された各々の複数の導電
   性領域と： 前記第１のウエファの積層面と前記第１のウエフアの非
   積層面との間を電気的に連絡するために、前記第１のウ
   エファに形成された、各々の複数のフィードスルーと： 各々のメタライズ領域が前記結合手段に電気的に結合さ
   れるように、異なる各々の電気的フィードスルー・ポー
   トに形成された、複数の各々のメタライズ領域とを具備
   したことを特徴とする電気機械式センサ。 ２４）請求項１のセンサにおいて、前記測定手段が、前
   記第１の停止面に形成された少なくとも−つの第１の電
   極と、前記第２のウエファに形成された少なくとも一つ
   の第２の電極とを含む少なくとも一つの容量性素子で構
   成されていることを特徴とする電気機械式センサ。 ２５）請求項１のセンサにおいて、更に、 前記第３のウエファの第３の浅い窪み領域に配置された
   第２の停止面を含む第３の半導体ウエファを備え； そこでは、前記第２のウエファが前記第２の停止面を越
   えて偏向することを抑制するように、前記第２の停止面
   と前記第２のウエファが互いに十分接近させて配置され
   た第２のチャンバの範囲を、前記第３の層の前記第３の
   窪み領域と前記第３のウエファが限定するように、前記
   第２及び第３の半導体ウエファが互いに積層されている
   ことを特徴とする電気機械式センサ。 ２６）請求項１のセンサにおいて、 第１の接触面と、損傷を受けずに、少なくとも規定され
   た偏向量に耐えることに適したダイヤフラムが、前記第
   ２のウエファに含まれ； 前記ダイヤフラムの第１の接触面は、前記第１のチャン
   バ内で前記第１の停止面と実質的に反対に配置され： 前記ダイヤフラムが前記規定された偏向量に達する前に
   、前記第１の接触面が前記第１の停止面に接触するよう
   に、選択した予じめ決められた距離だけ、前記第１の接
   触面と前記第１の停止面が離されていることを特徴とす
   る電気機械式センサ。 ２７）第１の浅い窪み領域を有し、該領域に配置された
   第１の停止面を含む第１のシリコン・ウエファと； 第１及び第２の接触面と、変形することなく、規定され
   た偏向量に耐えるに適した前記ダイヤフラムを含むダイ
   ヤフラムを含む第２のシリコン・ウエファと； 前記第３のウエファの第２の浅い窪み領域に配置された
   第２の停止面を含む第３のシリコン・ウエファと： そこでは、前記第１の窪み領域と前記第１の接触面が第
   １のチャンバの範囲を限定し、前記第２の窪み領域と前
   記第２の接触面が第２のチャンバの領域を限定するよう
   に、前記第１及び第３のウエファとの間に挟まれた前記
   第２のウエファと共に、前記第２及び第３のウエファが
   積層されている； そこでは、前記ダイヤフラムが前記規定された偏向量に
   達する前に、前記第１の接触面が前記第１の停止面に接
   触するように、前記第１の接触面は、前記第１のチャン
   バ内で互いに反対に配置され、選択された、予じめ決め
   られた距離だけ離され： そこでは、前記ダイヤフラムが前記規定された偏向量に
   達する前に、前記第２の接触面が前記第２の停止面に接
   触するように、前記第２の接触面は、前記第２のチャン
   バ内で互いに反対に配置され、選択された、予じめ決め
   られた距離だけ離され； 前記ダイヤフラムの偏向を測定する手段と；前記第１の
   チャンバと液体を連絡させるために、前記第１のウエフ
   ァに形成された第１の液体フィードスルー・ポートと： 前記第２のチャンバと液体を連絡させるために、前記第
   ３のウエファに形成された第２の液体フィードスルー・
   ポートと； 前記第１の停止面と前記第１の接触面とが互いに粘着す
   ることを防止するための第１の手段と： 前記第２の停止面と前記第２の接触面が互いに粘着する
   ことを防止するための第２の手段と；を具備したことを
   特徴とする電気機械式センサ。 ２８）請求項２７のセンサにおいて、前記第１及び第２
   の接触面が、前記ダイヤフラムの反対側の各々の窪み領
   域に配置されたことを特徴とする電気機械式センサ。 ２９）請求項２７のセンサにおいて、 前記第１及び第２の液体フィードスルー・ポートが、前
   記それぞれの第１及び第２のチャンバに対して横方向に
   間隔を空けて配置されており：前記第１及び第２のウエ
   ファは、共に、前記第１の液体フィードスルー・ポート
   と前記第１のチャンバとの間の液体で結合するための、
   少なくとも一つの第１の管状のダクトの範囲を限定して
   おり； 前記第２及び第３のウエファは、共に、前記第２の液体
   フィードスルー・ポートと前記第２のチャンバとの間の
   液体で結合するための、少なくとも一つの第２の管状の
   ダクトの範囲を限定していることを特徴とする電気機械
   式センサ。 ３０）請求項２９のセンサにおいて、更に 前記第１の液体フィードスルー・ポートによって、少な
   くとも一つの第１の管状のダクトに供給された液体を濾
   過する第１の手段と； 前記第２の液体フィードスルー・ポートによって、少な
   くとも一つの第２の管状のダクトに供給された液体を濾
   過する第２の手段と； を具備したことを特徴とする電気機械式センサ。 ３１）請求項３０のセンサにおいて、前記ダイヤフラム
   が、中央部と、実質的に前記中央部を取り囲む薄い周囲
   部で構成されることを特徴とする電気機械式センサ。 ３２）次のステップで構成される半導体センサの製造方
   法： 前記第１の窪み領域が前記第１の停止面を含むように、
   半導体ウエファの第１の表面に第１の浅い窪み領域を形
   成し： 前記第２の窪み領域が前記第１の接触面を含むように、
   第２の半導体ウエファの第１の表面に第２の浅い窪み領
   域を形成し； 前記第２の浅い窪み領域に少なくとも一つの圧電抵抗体
   を形成し： それらを親水性にするために、前記第１及び第２のウエ
   ファを処理し： 前記第１及び第２の窪み領域によって範囲が限定された
   第１のチャンバ内で、前記第１の停止面と前記第１の接
   触面とが実質的に互いに逆に配置されるように、前記第
   １及び第２のウエファの前記それぞれの第１の表面を互
   いに接触させ、前記第１及び第２のウエファを整列させ
   ； 前記接触させ、整列させた第１及び第２のウエファを４
   ００〜１２００℃の温度で酸化雰囲気に晒す。 ３３）次のステップで構成される、半導体センサの製造
   方法： 前記窪み領域が規定された深さを有し、第１の停止面を
   含むように、第１の半導体ウエファの第１の表面に、第
   １の浅い窪み領域を形成し；前記薄くされた領域が前記
   第２のウエファの第１の表面の第１の接触面を含み、前
   記薄くされた領域が、損傷を受けることなく、少なくと
   も、規定された量の偏向に耐えられるように、第２の半
   導体ウエファに薄くされた領域を形成し： 前記薄くされた領域に少なくとも一つの圧電抵抗体を形
   成し； それらを親水性にするために、前記第１及び第２のウエ
   ファを処理し； 前記第１の窪み領域と前記薄くされた領域によって範囲
   が限定された第１のチャンバ内で、前記第１の停止面と
   前記第１の接触面とが、実質的に互いに逆に配置される
   ように、前記第１及び第２のウエファの前記それぞれの
   第１の表面を互いに接触させ、前記第１及び第２のウエ
   ファを整列させ； 前記接触させ、整列させた第１及び第２のウエファを４
   ００〜１２００℃の温度で酸化雰囲気に晒し： そこでは、前記薄くされた領域が、前記規定された偏向
   量に達する前に、前記第１の接触面が前記第１の停止面
   に接触するように、前記第１のチャンバ内で、前記第１
   の接触面と前記第１の停止面とが互いに十分接近させて
   配置されるように、前記規定された深さが選択されてい
   る。 ３４）次のステップで構成される、半導体センサの製造
   方法： 前記第１の窪み領域が規定された深さを有し、第１の停
   止面を含むように、第１の半導体ウエファの第１の表面
   に、第１の浅い窪み領域を形成し； 前記薄くされた領域が、前記第２の半導体ウエファの第
   １の表面上の第１の接触面を含み、前記第２の半導体ウ
   エファの第２の表面の第２の接触面を含むように、前記
   薄くされた領域が、損傷を受けることなく、少なくとも
   、規定された量の偏向に耐えられるように、第２の半導
   体ウエファの薄くされた領域を形成し； 前記第２の窪み領域が規定された深さを有し、第２の停
   止面を含むように、第３の半導体ウエファの第１の表面
   に、浅い第２の窪み領域を形成し； 前記薄くされた領域に、少なくとも一つの圧電抵抗体を
   形成し； それらを親水性にするために、前記第１、第２及び第３
   のウエファを処理し； 前記第１の窪み領域と前記薄くされた領域によって範囲
   が限定された第１のチャンバ内で、前記第１の停止面と
   前記第１の接触面とが実質的に互いに逆に配置されるよ
   うに、前記第１及び第２のウエファの前記それぞれの第
   １の表面を互いに接触させ、前記第１及び第２のウエフ
   ァを整列させ前記第２の窪み領域と前記薄くされた領域
   によって範囲が限定された第２ののチャンバ内で、前記
   第２の停止面と前記第２の接触面とが実質的に互いに逆
   に配置されるように、前記第２のウェブァの前記第２の
   表面を前記第３のウエファの第１の表面と接触させ、前
   記第１及び第２のウエファを整列させ； 前記接触させ、整列させた第１、第２、第３のウエファ
   を４００〜１２００℃の温度で酸化雰囲気に晒し； そこでは、前記薄くされた領域が、前記規定された偏向
   量に達する前に、前記第１の接触面が、前記第１の停止
   面に接触するように、前記第１のチャンバ内で、前記第
   １の接触面と前記第１の停止面とが互いに十分接近させ
   て配置されるように、前記第１の窪み領域の規定された
   深さが選択され； そこでは、前記薄くされた領域が、前記規定された偏向
   量に達する前に、前記第２の接触面が、前記第２の停止
   面に接触するように、前記第２のチャンバ内で、前記第
   ２の接触面と前記第２の停止面とが互いに十分接近させ
   て配置されるように、前記第２の窪み領域の規定された
   深さが選択されている。 ３５）請求項３２、３３あるいは３４の方法において、
   更に、前記第１の接触面に複数の直立する部材を形成す
   るステップを含んだことを特徴とする半導体センサの製
   造方法。 ３６）請求項３２．３３、あるいは３４の方法において
   、更に、前記第１の停止面に複数の直立する部材を形成
   するステップを含んだことを特徴とする半導体センサの
   製造方法。 ３７）請求事項３４の方法において、更に、前記第２の
   接触面に複数の直立する部材を形成するステップを含ん
   だことを特徴とする半導体センサの製造方法。 ３８）請求項３４の方法において、更に、前記第２の停
   止面に複数の直立する部材を形成するステップを含んだ
   ことを特徴とする半導体センサの製造方法。 ３９）次に示すステップを有するプロセスに従って製造
   される電気機械式センサの製造方法：前記第１の窪み領
   域に第１の停止面が含まれるように、半導体ウエファの
   第１の表面に第１の浅い窪み領域を形成し； 前記第２の窪み領域に第１の接触面が含まれるように、
   第２の半導体ウエファの第１の表面に第２の浅い窪み領
   域を形成し； 前記第２の浅い窪み領域に少なくとも一つの圧電抵抗体
   を形成し； それらを親水性にするために、前記第１及び第２のウエ
   ファを処理し： 前記第１及び第２の窪み領域と前記薄くされた領域によ
   って範囲が限定された第１のチャンバ内で、前記第１の
   停止面と前記第１の接触面とが実質的に互いに逆に配置
   されるように、前記第１及び第２のウエファの前記それ
   ぞれの第１の表面を互いに接触させ、前記第１及び第２
   のウエファを整列させ； 前記接触させ、整列させた第１と第２のウエファを４０
   ０〜１２００℃の温度で酸化雰囲気に晒す。 ４０）次のステップを有するプロセスに従って製造され
   る電気機械式センサの製造方法： 前記第１の窪み領域が規定された深さを有し、第１の停
   止面を含むように、第１の半導体ウエファの第１の表面
   に、第１の浅い窪み領域を形成し： 前記薄くされた領域が、前記第２の半導体ウエファの第
   １の表面の第１の接触面を含み、前記薄くされた領域が
   、損傷を受けることなく、少なくとも、規定された量の
   偏向に耐えられるように、第２の半導体ウエファに薄く
   された領域を形成し； 前記薄くされた領域に、少なくとも一つの圧電抵抗体を
   形成し： それらを親水性にするために、前記第１及び第２のウエ
   ファを処理し： 前記第１の窪み領域と前記薄くされた領域によって範囲
   が限定された第１のチャンバ内で、前記第１の停止面と
   前記第１の接触面とが実質的に互いに逆に配置されるよ
   うに、前記第１及び第２のウエファの前記それぞれの第
   １の表面を互いに接触させ、前記第１及び第２のウエフ
   ァを整列させ； 前記接触させ、整列させた第１及び第２のウエファを、
   ４００〜１２００℃の温度の酸化雰囲気に晒し： そこでは、前記薄くされた領域が、前記規定された偏向
   量に達する前に、前記第１の接触面が、前記第１の停止
   面に接触するように、前記第１のチャンバ内で、前記第
   １の接触面と前記第１の停止面とが互いに十分接近させ
   て配置されるように、前記規定された深さが選択されて
   いる。 ４１）次のステップを有するプロセスに従って製造され
   る電気機械式センサの製造方法： 前記第１の窪み領域が規定された深さを有し、第１の停
   止面を含むように、第１の半導体ウエファの第１の表面
   に、第１の浅い第１の窪み領域を形成し； 前記薄くされた領域が、前記第２の半導体ウエファの第
   １の表面の第１の接触面と、前記第２の半導体ウエファ
   の第２の表面の第２の接触面とを含み、前記薄くされた
   領域が、損傷を受けることなく、少なくとも、規定され
   た量の偏向に耐えられるように、第２の半導体ウエファ
   に、薄くされた領域を形成し； 前記第２の窪み領域が、規定された深さを有し、第２の
   停止面を含むように、第３の半導体ウエファの第１の表
   面に浅い第２の窪み領域を形成し； 前記薄くされた領域に、少なくとも一つの圧電抵抗体を
   形成し： それらを親水性にするために、前記第１、第２、及び第
   ３のウエファを処理し： 前記第１の窪み領域と前記薄くされた領域によって範囲
   が限定された第１のチャンバ内で、前記第１の停止面と
   前記第１の接触面とが実質的に互いに逆に配置されるよ
   うに、前記第１及び第２のウエファの前記それぞれの第
   １の表面を互いに接触させ、前記第１及び第２のウエフ
   ァを整列させ： 前記第２の窪み領域と前記薄くされた領域によって範囲
   が限定された第２のチャンバ内で、前記第２の停止面と
   前記第２の接触面とが実質的に互いに逆に配置されるよ
   うに、前記第２のウエファの前記第１の表面を互いに接
   触させ、前記第１及び第２のウエファを整列させ： 前記接触させ、整列させた第１、第２及び第３のウエフ
   ァを、４００〜１２００℃の温度の酸化環境に晒し； そこでは、前記薄くされた領域が、前記規定された偏向
   量に達する前に、前記第１の接触面が、前記第１の停止
   面に接触するように、前記第１のチャンバ内で、前記第
   １の接触面と前記第１の停止面とが互いに十分接近させ
   て配置されるように、前記第１の窪み領域の前記規定さ
   れた深さが選択され； そこでは、前記薄くされた領域が、前記規定された偏向
   量に達する前に、前記第２の接触面が、前記第２の停止
   面に接触するように、前記第２のチャンバ内で、前記第
   ２の接触面と前記第２の停止面とが互いに十分接近させ
   て配置されるように、前記第２の窪み領域の前記規定さ
   れた深さが選択されている。 ４２）請求項３９、４０あるいは４１のセンサの製造方
   法において、更に、前記第１の接触面に複数の直立する
   部材を形成するステップがプロセスに含まれていること
   を特徴とする電気機械式センサの製造方法。 ４３）請求項３９、４０あるいは４１のセンサの製造方
   法において、更に、前記第１の停止面に複数の直立する
   部材を形成するステップがプロセスに含まれることを特
   徴とする電気機械式センサの製造方法。 ４４）請求項４１のセンサの製造方法において、更に、
   前記第２の接触面に複数の直立する部材を形成するステ
   ップがプロセスに含まれることを特徴とする電気機械式
   センサの製造方法。 ４５）請求項４１のセンサの製造方法において、更に、
   前記第２の停止面に複数の直立する部材を形成するステ
   ップがプロセスに含まれることを特徴とする電気機械式
   センサの製造方法。