特許 6387184 変形可能な圧力道管を含む圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6387184

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】変形可能な圧力道管を含む圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 9/00 20060101AFI20180827BHJP

   G01L 7/04 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   G01L9/00 305A

   G01L7/04

【請求項の数】27

【全頁数】36

(21)【出願番号】特願2017-511858(P2017-511858)

(86)(22)【出願日】2015年8月27日

(65)【公表番号】特表2017-537302(P2017-537302A)

(43)【公表日】2017年12月14日

(86)【国際出願番号】US2015047238

(87)【国際公開番号】WO2016033349

(87)【国際公開日】20160303

【審査請求日】2017年9月26日

(31)【優先権主張番号】14/474,059

(32)【優先日】2014年8月29日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】509268451

【氏名又は名称】カイオニクス・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100120112

【弁理士】

【氏名又は名称】中西 基晴

(74)【代理人】

【識別番号】100092967

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 修

(72)【発明者】

【氏名】アダムス，スコット・ジー

(72)【発明者】

【氏名】ブラックマー，チャールズ・ダブリュー

(72)【発明者】

【氏名】リンチ，クリスティン・ジェイ

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第７２５２００６（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 特表２００１−５１７１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４８−７０６８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５７−１２２３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１０−５０４３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−１２６１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平７−４５０７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５１−１０６４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３７８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−１９８４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力センサであって、該圧力センサは、
第１の空洞を含む半導体基板と、
４よりも大きなアスペクト比を有するトレンチ内に形成された誘電体ライニングから作成された圧力道管であって、空隙を画定する断面を有し、前記第１の空洞内の空洞圧力と前記圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有し、前記圧力道管の少なくとも第１の部分が前記第１の空洞内に懸架される、圧力道管と、
前記圧力道管の第１の部分に結合された第１のトランスデューサであって、前記圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する、第１のトランスデューサと、
を備える圧力センサ。

【請求項2】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、前記第１のトランスデューサが、
前記圧力道管の構造変形とともに変化する第１の容量を提供するように構成された変形可能な容量構造を備えることを特徴とする圧力センサ。

【請求項3】

請求項２に記載の圧力センサにおいて、前記変形可能な容量構造が、
複数の交互配置されたコンデンサ極板を備えることを特徴とする圧力センサ。

【請求項4】

請求項２に記載の圧力センサにおいて、前記変形可能な容量構造が、
第２セットのコンデンサ極板と交互配置された第１のセットのコンデンサ極板を備え、
前記第１のセットのコンデンサ極板が、前記第１の容量を変化させるために、前記圧力道管の構造変形に基づいて前記第２のセットのコンデンサ極板に対して移動するように構成されることを特徴とする圧力センサ。

【請求項5】

請求項４に記載の圧力センサにおいて、
前記変形可能な容量構造が、前記圧力道管の構造変形とともに変化する第２の容量を提供するようさらに構成され、
前記変形可能な容量構造が、第４のセットのコンデンサ極板と交互配置された第３のセットのコンデンサ極板をさらに備え、
前記第３のセットのコンデンサ極板が、前記第２の容量を変化させるために、前記圧力道管の構造変形に基づいて前記第４のセットのコンデンサ極板に対して移動するように構成され、
前記第１の容量の変化が、前記第２の容量の変化と反対であることを特徴とする圧力センサ。

【請求項6】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記第１のトランスデューサは圧電素子を備え、
前記圧電素子は、前記圧力道管の構造変形の結果として該圧電素子に作用する力に基づいて電荷を生成するように構成されたことを特徴とする圧力センサ。

【請求項7】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記第１のトランスデューサは、圧電素子を備え、
前記圧電素子は、前記圧力道管の変形の結果として該圧電素子に作用する力に基づいて変化する抵抗を有することを特徴とする圧力センサ。

【請求項8】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の第２の部分が、前記第１の空洞の外側にあり、
前記第２の部分の少なくとも一部分が、前記圧力道管内の第１の環境を前記圧力道管の外側の第２の環境に曝露する道管圧力出入口を提供するために除去されることを特徴とする圧力センサ。

【請求項9】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の第２の部分が、前記第１の空洞の外側にあり、
前記半導体基板が、前記第１の空洞の外側にある第２の空洞を含み、
前記圧力道管の第２の部分の少なくとも一部分が、前記第２の空洞内に含まれ、
前記第２の部分の一部分が、前記圧力道管内の第１の環境を前記第２の空洞内の第２の環境に曝露する開口部を有することを特徴とする圧力センサ。

【請求項10】

請求項９に記載の圧力センサにおいて、
蓋をさらに備え、該蓋は、
前記第１の環境および前記第２の環境を前記圧力センサの外側にある第３の環境に曝露する道管圧力出入口を提供するための孔を含むことを特徴とする圧力センサ。

【請求項11】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
周囲の長方形が、前記圧力センサが製作されるウェハの平面内の前記第１の空洞を囲む、最小面積を有する長方形として画定され、
前記周囲の長方形が、第１の平行辺と、前記第１の平行辺に垂直な第２の平行辺と、を有し、それぞれの第１の平行辺が、第１の長さを有し、それぞれの第２の平行辺が、前記第１の長さ以下である第２の長さを有し、
前記圧力道管が前記基板に結合する第１の点と、前記第１のトランスデューサが前記基板に結合する第２の点との間の距離が、前記第２の長さの１／３以下であることを特徴とする圧力センサ。

【請求項12】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
周囲の長方形が、前記圧力センサが製作されるウェハの平面内の前記第１の空洞を囲む、最小面積を有する長方形として画定され、
前記周囲の長方形が、第１の平行辺と、前記第１の平行辺に垂直である第２の平行辺とを有し、それぞれの第１の平行辺が、第１の長さを有し、それぞれの第２の平行辺が、前記第１の長さ以下である第２の長さを有し、
前記圧力道管が前記基板に結合する第１の点と、前記圧力道管が前記第１のトランスデューサに結合する第２の点との間の距離が、前記第２の長さの１／３以下であることを特徴とする圧力センサ。

【請求項13】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
周囲の長方形が、前記圧力センサが製作されるウェハの平面内の前記第１の空洞を囲む、最小面積を有する長方形として画定され、
前記周囲の長方形が、第１の平行辺と、前記第１の平行辺に垂直である第２の平行辺とを有し、それぞれの第１の平行辺が、第１の長さを有し、それぞれの第２の平行辺が、前記第１の長さ以下である第２の長さを有し、
前記第１のトランスデューサが前記圧力道管に結合する第１の点と、前記第１のトランスデューサが前記基板に結合する第２の点との間の距離が、前記第２の長さの１／３以下であることを特徴とする圧力センサ。

【請求項14】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記空隙の最大幅が、２ミクロン以下であることを特徴とする圧力センサ。

【請求項15】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の少なくとも１つの曲線部分が、蛇行形状を有する少なくとも１つの蛇行部分を含むことを特徴とする圧力センサ。

【請求項16】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の少なくとも１つの曲線部分が、螺旋形状を有する少なくとも１つの螺旋部分を含むことを特徴とする圧力センサ。

【請求項17】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の少なくとも１つの曲線部分が、半円形状を有する少なくとも１つの半円部分を含むことを特徴とする圧力センサ。

【請求項18】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管の少なくとも１つの曲線部分が、複数の同心半円部分を含み、それぞれの半円部分が、半円形状を有することを特徴とする圧力センサ。

【請求項19】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
第１の接続点で前記圧力道管に結合され、第２の接続点で前記第１のトランスデューサに結合されたコネクタをさらに備え、
前記第１の接続点が、前記圧力道管の変形から生じる第１の動作を有し、
前記コネクタが、前記第２の接続点に第２の動作をさせるように構成され、前記第２の動作が、前記第１の動作の増幅された変形であることを特徴とする圧力センサ。

【請求項20】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
第１の接続点で前記圧力道管に結合され、第２の接続点で前記第１のトランスデューサに結合されたコネクタをさらに備え、
前記第１の接続点が、前記圧力道管の変形から生じる第１の動作を有し、
前記コネクタが、前記第２の接続点に第２の動作をさせるように構成され、前記第２の動作が、前記第１の動作の減衰された変形であることを特徴とする圧力センサ。

【請求項21】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力道管と前記第１のトランスデューサとの間に結合されたコネクタをさらに備え、前記コネクタは、異方剛性を有することを特徴とする圧力センサ。

【請求項22】

請求項１に記載の圧力センサにおいて、
第２の空隙を画定する断面を有する第２の圧力道管であって、前記半導体基板内に含まれる第２の空洞内の空洞圧力と前記第２の圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有し、前記第２の圧力道管の少なくとも第１の部分が前記第２の空洞内に懸架される、第２の圧力道管と、 前記第２の圧力道管の第１の部分に結合された第２のトランスデューサであって、前記第２の圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する、第２のトランスデューサと、をさらに備え、
前記第１のトランスデューサが、前記圧力道管の加速度または前記第１の空洞内の空洞圧力と前記第１の圧力道管内の道管圧力との間の前記圧力差のうちの少なくとも１つから生じる前記第１のトランスデューサの属性の変化に基づいて、第１の信号を提供するように構成され、
前記第２のトランスデューサが、前記圧力道管の加速度または前記第２の空洞内の空洞圧力と前記第２の圧力道管内の道管圧力との間の圧力差のうちの少なくとも１つから生じる前記第２のトランスデューサの属性の変化に基づいて、第２信号を提供するように構成されることを特徴とする圧力センサ。

【請求項23】

請求項２２に記載の圧力センサにおいて、
前記圧力センサが、前記第１の信号と前記第２の信号との間の差が、前記圧力センサの加速度の尺度を提供し、前記第１の信号と前記第２の信号との合計が、圧力差の尺度を提供するように構成されることを特徴とする圧力センサ。

【請求項24】

請求項２２に記載の圧力センサにおいて、
圧力センサが、前記第１の信号と前記第２の信号との合計が、前記圧力センサの加速度の尺度を提供し、前記第１の信号と前記第２の信号との間の差が、圧力差の尺度を提供するように構成されることを特徴とする圧力センサ。

【請求項25】

請求項２２に記載の圧力センサにおいて、
前記第１の空洞と前記第２の空洞が、同じであることを特徴とする圧力センサ。

【請求項26】

空洞を含む半導体基板を提供するステップと、
４よりも大きなアスペクト比を有するトレンチ内に形成された誘電体ライニングから圧力道管を製作するステップであって、前記圧力道管が、空隙を画定する断面を有し、前記圧力道管が、前記空洞内の空洞圧力と前記圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有し、前記圧力道管の少なくとも一部分が前記空洞内に懸架される、ステップと、
前記圧力道管の一部分に結合されたトランスデューサを製作するステップであって、前記トランスデューサが、前記圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する、ステップと、
を備える方法。

【請求項27】

圧力センサの半導体基板内に含まれる空洞内に空洞圧力を受け取るステップと、
４よりも大きなアスペクト比を有するトレンチ内に形成された誘電体ライニングから作成された前記圧力センサの圧力道管内に道管圧力を受け取るステップであって、前記圧力道管が、空隙を画定する断面を有し、前記空洞圧力と前記道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有し、前記圧力道管の少なくとも一部分が、前記空洞内に懸架される、ステップと、
前記圧力道管の一部分に結合されたトランスデューサの属性を測定するステップであって、前記属性が、前記圧力道管の構造変形とともに変化する、ステップと、
を備える方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]本明細書で説明する主題は、圧力センサに関する。

【背景技術】

【0002】

[0002]マイクロメカニカルデバイスは、圧力センサ、加速度計、ジャイロスコープ、および磁力計を含むが、これらに限定されない多種類のセンサを作製するために一般的に使用される。時間の経過とともに、顧客は、センサを組合せセンサに統合することによって、上記のセンサの寸法、コストおよび電力消費量の低減することを絶えず要求する。しかし、異なる製作プロセスが、異なる種類のセンサを製作するためにしばしば使用される。それぞれの種類のセンサに対して異なる製作プロセスを使用することは、統合化を困難にする。

【0003】

[0003]従来のマイクロメカニカル圧力センサは、一般的にメンブレン（別名、ダイアフラム）を有する電子パッケージ内に形成され、その電子パッケージは、基体内の空洞上方に基体と共平面であるように延在する。メンブレン下方の圧力に対するメンブレン上方の圧力の相対変化によって、メンブレンを変形させる真の力を生じさせる。容量ベースの原理が変化の規模を検出するために使用されることにより、より大きい容量がより大きい規模に対応する。

【0004】

[0004]例えば、歪みセンサは、メンブレンの中に組み込まれてもよい。歪みセンサは、メンブレンが作成され得る圧力センサのシリコン基板から形成された圧電材料を含んでもよい。別の例では、電極が空洞内にあってもよく、メンブレンがメンブレンの変形に起因して電極のより近くに移動すると、容量が増加する。この例によれば、電圧がメンブレンと電極との間に印加されると、メンブレン上と電極上との間の電荷の差は、それらの離隔距離に関係する。

【0005】

[0005]そのような従来の圧力センサでは、メンブレンのための支持体は、周囲の電子パッケージに取り付けられる。電子パッケージが回路基板に取り付けられるとき、温度および応力の変化は、メンブレンのための支持体中に伝達され、それによって、変化の規模についての誤った示度をもたらすことがある。その上、圧電材料は温度変化に比較的敏感であることがよく知られている。

【0006】

[0006]温度および応力の変化が、センサ内部の引張力、例えばセンサ内部の材料間の熱膨張係数（ＣＴＥ）値の相違から生じる引張力に起因する場合、温度および応力の変化に基づく示度誤差を除去するために、キャリブレーション技術が使用されることがある。例えば、基準感知要素が一次感知要素と組み合せて使用されることにより、一次感知要素と基準感知要素との間の差動示度が形成されてもよい。しかし、そのようなキャリブレーション技術を使用することは、基板上の領域の相当量を消費し、センサのコストを増大させ、および／または誤差を十分に除去しないことがある。さらにまた、センサ内部以外での応力変化に対する補償ができない可能性がある。

【0007】

[0007]マクロ的な圧力センサは、しばしば、ダイヤルゲージに機械的に結合されたブルドン管の変形に基づいている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

[0008]とりわけ変形可能な圧力道管を含む圧力センサを使用して圧力センサ技術を実施することについての様々なアプローチが、本明細書で説明される。圧力道管は、空隙を画定する断面を有する物体である。変形可能な圧力道管は、圧力道管の少なくとも一部分が懸架された空洞内の空洞圧力と、圧力道管内の容器圧力との間の圧力差に基づいて構造変形（例えば曲げ変形、せん断変形、伸び変形など）するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有する圧力道管である。

【0009】

[0009]半導体基板、圧力道管、およびトランスデューサを含む例示的な圧力センサが説明される。半導体基板は、空洞を含む。圧力道管は、空隙を画定する断面を有する。圧力道管は、空洞内の空洞圧力と圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有する。圧力道管の少なくとも第１の部分は、空洞内に懸架される。トランスデューサが、圧力道管の第１の部分に結合される。トランスデューサは、圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する。

【0010】

[0010]例示的方法が、また、説明される。第１の例示的方法では、空洞を含む半導体基板が提供される。空隙を画定する断面を有する圧力道管が製作される。圧力道管は、空洞内の空洞圧力と、圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成される少なくとも１つの曲線部分を有する。圧力道管の少なくとも一部分は、空洞内に懸架される。圧力道管の一部分に結合されたトランスデューサが製作される。トランスデューサは、圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する。

【0011】

[0011]第２の例示的方法では、空洞圧力が、圧力センサの半導体基板に含まれる空洞内に受け取られる。道管圧力は、圧力センサの圧力道管内に受け取られる。圧力道管は、空隙を画定する断面を有する。圧力道管は、空洞圧力と道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有する。圧力道管の少なくとも一部分は、空洞内に懸架される。圧力道管の一部分に結合されたトランスデューサの属性が測定される。属性は、圧力道管の構造変形とともに変化する。

【0012】

[0012]実例的なシステムが、また、説明される。第１の例示的システムは、空洞論理（空洞ロジック）、道管論理（道管ロジック）、およびトランスデューサ論理（トランスデューサロジック）を含む。空洞論理は、空洞を含む半導体基板を提供するように構成される。道管論理は、空隙を画定する断面を有する圧力道管を製作するように構成される。圧力道管は、空洞内の空洞圧力と、圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有する。圧力道管の少なくとも一部分は、空洞内に懸架される。トランスデューサ論理は、圧力道管の一部分に結合されたトランスデューサを製作するように構成される。トランスデューサは、圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する。

【0013】

[0013]第２の例示的システムは、測定論理を含む。圧力センサの半導体基板に含まれる空洞は、空洞圧力を受け取る。圧力センサの圧力道管は、道管圧力を受け取る。圧力道管は、空隙を画定する断面を有する。圧力道管は、空洞圧力と、道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有する。圧力道管の少なくとも一部分は、空洞内に懸架される。トランスデューサは、圧力道管の一部分に結合される。測定論理は、圧力道管の構造変形とともに変化するトランスデューサの属性を測定する。

【0014】

[0014]例示的コンピュータプログラム製品が、また、説明される。コンピュータプログラム製品は、プロセッサベースのシステムが圧力センサを製作するのを可能にするためのコンピュータプログラム論理（コンピュータプログラムのロジック）が記録されたコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータプログラム論理は、第１のプログラム論理モジュール、第２のプログラム論理モジュール、および第３のプログラム論理モジュールを含む。第１のプログラム論理モジュールは、プロセッサベースのシステムが空洞を含む半導体基板を提供するのを可能にするためのものである。第２のプログラム論理モジュールは、プロセッサベースのシステムが空隙を画定する断面を有する圧力道管を製作するのを可能にするためのものである。圧力道管は、空洞内の空洞圧力と、圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有する。圧力道管の少なくとも一部分は、空洞内に懸架される。第３のプログラム論理モジュールは、プロセッサベースのシステムが圧力道管の一部分に結合されたトランスデューサを製作するのを可能にするためのものである。トランスデューサは、圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する。

【0015】

[0015]本要旨は、詳細な説明において下記にさらに説明する単純化形式での概念の選択を導入するために提供される。本要旨は、特許請求される主題の主要特徴または本質的特徴を識別することも、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図してしない。その上、本発明が本文書の詳細な説明および／または別の節で説明する具体的な実施例に限定されないことに留意されたい。そのような実施例は、例示目的だけのために本明細書において提示される。さらなる実施例が、本明細書に含まれる教示に基づいて当業者には明らかになるであろう。

【0016】

[0016]本明細書に組み込まれて明細書の一部分を成す添付図面は、実施例を例示し、記述部とともに実施例の原理を説明すること、および、当業者が開示技術を作成し使用するのを可能にすることにさらに役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】[0017]ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力道管の製作を図示する。

【図2】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力道管の製作を図示する。

【図3】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力道管の製作を図示する。

【図4】[0018]本明細書で説明する実施例による鎌形状を有する例示的な変形可能な圧力道管の上面図である。

【図5】[0019]本明細書で説明する実施例による図４に示す変形可能な圧力道管を含む例示的な圧力センサを示す。

【図6】[0020]本明細書で説明する実施例による２つの感知要素を含む例示的な圧力センサを示す。

【図7】本明細書で説明する実施例による２つの感知要素を含む例示的な圧力センサを示す。

【図8a】[0021]本明細書で説明する実施例によるそれぞれの結合配列を有する例示的な圧力センサを示す。

【図8b】本明細書で説明する実施例によるそれぞれの結合配列を有する例示的な圧力センサを示す。

【図8c】本明細書で説明する実施例によるそれぞれの結合配列を有する例示的な圧力センサを示す。

【図9】[0022]本明細書で説明する実施例による圧力センサの側面図である。

【図10】[0023]本明細書で説明する実施例による複数空洞圧力センサの簡略上面図である。

【図11a】[0024]ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11b】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11c】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11d】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11e】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11f】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11g】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11h】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11i】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11j】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11k】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11l】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11m】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11n】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図11o】ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサの製作を例示する。

【図12】[0025]本明細書で説明する実施例による開口部を有する圧力道管を表す。

【図13】[0026]本明細書で説明する実施例による圧力センサを製作するための例示的な方法のフローチャートを表す。

【図14】[0027]本明細書で説明する実施例による例示的な製作システムのブロック線図である。

【図15】[0028]本明細書で説明する実施例による圧力センサを使用するための例示的な方法のフローチャートを表す。

【図16】[0029]本明細書で説明する実施例による例示的な測定システムのブロック線図である。

【図17】[0030]様々な実施例を実装するために使用されてもよい計算システムのブロック線図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

[0031]開示技術の機能および効果が、図面（図面において同様の参照記号が全体を通して対応する要素を識別する）とともに考慮されると、下記で述べる詳細な説明からより明らかになることであろう。図面において、同様の参照番号は、全体として、同一の、機能的に同様の、および／または構造的に同様の要素を示す。要素が最初に現れる図面は、対応する参照番号の左端の数字によって表示される。
Ｉ．導入
[0032]以下の詳細な説明は、本発明の例示的な実施例を図示する添付図面を参照する。しかし、本発明の範囲は、これらの実施例に限定されず、その代わりに、添付の特許請求の範囲によって規定される。したがって、添付図面に示された実施例以外の実施例、例えば図示する実施例の修正された変形例は、それにもかかわらず本発明によって包含され得る。

【0019】

[0033]説明する実施例を示す「一実施例」、「実施例」、「例示的な実施例」などへの本明細書での参照は、特定の機能、構造、または特徴を含んでもよいが、すべての実施例が、必ずしもその特定の機能、構造、または特徴を含まなくともよい。その上、そのような慣用句が、必ずしも同じ実施例を参照するというわけではない。さらにまた、実施例に関連して特定の機能、構造、または特徴が説明されるとき、別の実施例に関連してそのような機能、構造、または特徴を実装することが当業者の知識の範囲内にあると考えられる。
ＩＩ．例示的な実施例
[0034]本明細書で説明する例示的な実施例は、変形可能な圧力道管を含む圧力センサを使用して、圧力センサ技術（例えば容量ベースの圧力センサ技術）を実行することができる。圧力道管は、空隙を画定する断面を有する物体である。変形可能な圧力道管は、圧力道管の少なくとも一部分が懸架された空洞内の空洞圧力と、圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造的変形（例えば曲げ変形、せん断変形、伸び変形など）するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有する圧力道管である。

【0020】

[0035]圧力センサは、単結晶シリコンの１つのピースから刻まれる構造を含んでもよい。単結晶シリコンの１つのピースからその構造を刻むことは、機械的観点から、例えば、シリコンが比較的少ない欠陥しか含まない（例えば欠陥がない）、および／またはシリコンが比較的良好に管理された材料であり得るという理由からの利益を提供してもよい。本明細書で説明するいくつかの圧力センサは、容量ベースであり、それらの圧力センサが圧力差を測定するための１つまたは複数のコンデンサを含むことを意味する。短絡していない平板を有するコンデンサを製作するために、絶縁技術が使用されてもよい。例えば、トレンチ絶縁処理が利用されてもよく、この処理においては、構造が刻まれる前に絶縁区間がウェハ中に埋め込まれることにより、絶縁区間が構造のピースを電気的に絶縁するが、機械的に一緒に結合する。本明細書で言及される絶縁技術は、容量ベースの圧力センサでの使用に限定されないことが理解されるであろう。例えば、絶縁技術は、任意の好適な種類の圧力センサ（例えば容量ベースでない圧力センサ）において使用されてもよい。ウェハ中に絶縁区間を埋め込むためのいくつかの例示的技術が、「強化マイクロ電気機械システムデバイスおよびその製造方法（Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｔｈｅｒｅｏｆ）」という名称の米国特許出願公開第２０１２／０２０５７５２号に記載されている。

【0021】

[0036]本明細書で説明される例示的な技術は、圧力感知のための従来技術と比較して様々な利益を有する。例えば、例示的な技術は、比較的低い応力／温度感度によって特徴付けられてもよい。したがって、例示的な技術は、従来の圧力感知技術よりも外側パッケージ応力によって影響を受けない可能性がある。例えば、本明細書で説明する例示的な圧力センサは、外側引張力が圧力センサの感知領域に伝達されるのを妨げる、圧力道管を物理的に支持するように構成された支持物を有してもよい。圧力センサの感知領域は、半導体基板内の空洞によって画定される。それに応じて、例示的技術は、温度起因の外側パッケージ応力が圧力センサ内部に結合されるのを妨げつつ、外側圧力変化を圧力センサ内部に結合することができてもよい。

【0022】

[0037]例えば、圧力道管が基板に接続する点と、圧力道管がトランスデューサに接続する点との間の距離は、比較的小さくてもよい。別の例では、トランスデューサが基体に接続する点と、トランスデューサが圧力道管に接続する点との間の距離は、比較的小さくてもよい。さらに別の例では、圧力道管が基板に接続する点と、トランスデューサが基板に接続する点との間に距離は、比較的小さくてもよい。上記比較的小さい距離のうちの任意の１つまたは複数のものによって特徴付けられる圧力センサを製作することは、従来の圧力センサと比較して、パッケージ応力が圧力センサに入る確率が比較的低くなり得る。例えば、上記の距離のうちの任意の１つまたは複数のものは、周囲の長方形のより小さい辺の長さの１／３以下であってもよく、その長方形は、圧力道管の少なくとも一部分が中に懸架される空洞を囲む（圧力センサが製作されるウェハの平面内の）最小面積を有する長方形である。説明される圧力センサは、温度変化に反応しなくてもよい。説明される圧力センサは、従来の圧力センサと比較して、比較的高いＳＮ比（ＳＮＲ）によって特徴付けられてもよい。

【0023】

[0038]本明細書で説明する例示的な圧力センサは、比較的低い製造コストによって特徴付けられてもよい。例えば、説明する圧力センサは、現在の製作技術に基づいて製作されてもよい。説明する圧力センサは、慣性センサ、例えば加速度計および／またはジャイロスコープを製作するために使用されるプロセスに類似するか同じである製作プロセスを使用して製作することが可能な場合がある。例えば、そのような加速度計および／またはジャイロスコープと同じウェハの上に（例えば同時に）圧力センサを構築することは、圧力センサのコストを低減する場合がある。圧力センサは、加速度計および／またはジャイロスコープと共通の感知原理（例えば可変容量ベースの動作感知）を共有してもよい。したがって、圧力センサ、加速度計および／またはジャイロスコープが回路を共有することにより、それらを同じウェハ上に製作することが、ウェハまたはその上に製作されるデバイスの比較的小さいコスト付加しかもたらさないことがある。

【0024】

[0039]図１〜３は、ウェハの断面１００、２００、および３００を示して、本明細書で説明する実施例による圧力道管の製作を図示する。製作は、「マイクロメカニカルデバイスのためのトレンチ絶縁（Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ）」という名称の米国特許第６，２３９，４７３号に記載されるようなマイクロメカニカルデバイスを構築するために使用するプロセスに基づいてもよいが、例示的実施例の範囲は、これに限定されない。米国特許第６，２３９，４７３号に記載されるプロセスの一部分が、図１〜３に表される。

【0025】

[0040]図１に示すように、トレンチ１０４がウェハ１０２内に形成される。本明細書で論じるウェハは、例示のために、シリコンウェハと呼ばれてもよいが、限定を意図されないことに留意されたい。それぞれのウェハ（例えばウェハ１０２）は、シリコン、ヒ化ガリウムなどの任意の好適な種類の材料を含んでもよいが、これらに限定されないことが認識されるであろう。トレンチ１０４は、高エッチング速度、高選択性エッチングを使用して深掘り反応性イオンエッチングによって形成されてもよいが、例示的実施例の範囲は、これに限定されない。トレンチ１０４は、例えば、ＳＦ６ガス混合物を使用する高密度プラズマ内でエッチングされてもよい。ＳＦ６ガス混合物を使用する高密度プラズマ内でトレンチをエッチングする一技術が、「シリコンの異方性エッチング方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｌｌｙ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｓｉｌｉｃｏｎ）」という名称の米国特許第５，５０１，８９３号に記載されている。

【0026】

[0041]トレンチ１０４は、トレンチ１０４の断面において、ウェハ１０２の最上面１１６と直角をなす軸１１５に沿った各点において様々な幅を有してもよい。トレンチ１０４を形成するために使用するエッチングは、トレンチ１０４のプロファイルが、トレンチ１０４の底部１０８の幅Ｗ２よりも狭い幅Ｗ１を有するトレンチ１０４の開口部１０６によって内曲するかまたは先細りになるよう制御され得る。そのような先細りは、電気絶縁が以降の処理において達成される確度を増大させ得る。先細りプロファイルは、不活性化の程度を調整することによって、または、エッチング中の放電のパラメータ（例えば電力、ガス流動および／または圧力）を変えることによって、反応性イオンエッチングにおいて達成されてもよい。トレンチ１０４が誘電体によって少なくとも部分的に充填されることができるので、開口部１０６の幅Ｗ１は、比較的小さい（例えば２ミクロン（μｍ）未満）ように選ばれてもよい。トレンチ１０４の深さＤは、１０〜５０μｍの範囲内にあってもよい。トレンチ１０４の底部１０８の幅Ｗ２は、２〜３μｍの範囲内にあってもよい。上記の例示的な幅および深さの測定値は、例示のために提供され、限定を意図されない。任意の好適な幅および深さの値が使用されてもよいことが認識されるであろう。

【0027】

[0042]トレンチ１０４の最大幅Ｗ_ＴＲは、軸１１５に沿った点におけるトレンチ１０４の幅として規定され、その幅は、軸１１５に沿った任意の別の点でのトレンチ１０４の幅よりも小さくない。トレンチ１０４の最大幅Ｗ_ＴＲは、トレンチ１０４の深さＤよりも概ね小さくてもよいが、例示的実施例の範囲は、これに限定されない。トレンチ１０４のアスペクト比は、Ｄ／Ｗ_ＴＲ（すなわち、トレンチ１０４の深さをトレンチ１０４の最大幅で除したもの）として規定される。アスペクト比は、任意の好適な値（例えば３超（３よりも大きい）、３．５超（３．５よりも大きい）、４超（４よりも大きい）、５超（５よりも大きい）など）であってもよい。例えば、トレンチ１０４は、４超（４よりも大きい）のアスペクト比を有するように構成されることにより、本明細書で説明する例示的な圧力センサの製造性および／または圧力感知性能を向上させる。

【0028】

[0043]トレンチ１０４をエッチングすることは、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）内でエッチングステップ（ＳＦ６とアルゴンと混合物）を不活性化ステップ（アルゴンを有するフレオン）と交互することを含むことにより、フォトレジスト（＞５０：１）および酸化物（＞１００：１）に対する高い選択性において２μｍ／分を上回るエッチング速度を達成してもよい。エッチングサイクルの電力および継続時間は、トレンチ１０４が先細りプロファイルを達成するために深くなるにつれて増加されてもよい。トレンチ１０４の幾何形状が内曲する様に示されるが、任意のトレンチプロファイルは、ミクロ構造処理における調整によって適応されてもよい。十分な絶縁結果は、様々な公知のトレンチエッチング化学のうちの任意のものによって達成されてもよい。

【0029】

[0044]図２に示すように、ウェハ１０２は、酸化される。ウェハ１０２を酸化させることによって、二酸化ケイ素層２１０（または別の好適な絶縁誘電材料）が、ウェハ１０２の最上面１１６に、ならびにトレンチ１０４の側壁２１８および底部１０８に沿って設けられている。例えば、二酸化ケイ素層２１０は、二酸化ケイ素ライニングをトレンチ１０４の側壁２１８および底部１０８に沿って形成してもよい。二酸化ケイ素層２１０の厚さは、例えば、１μｍを上回ってもよい。二酸化ケイ素層２１０の形成は、化学気相成長（ＣＶＤ）技術を使用して、または比較的高い温度でのシリコンの酸化反応によって達成されてもよい。熱的酸化では、ウェハ１０２は、９００〜１１５０℃の範囲内の温度で酸素の豊富な環境に曝露されてもよい。この例では、酸化プロセスは、二酸化ケイ素層２１０を形成するためにシリコン表面を消費する。ウェハは、任意の好適な種類の半導体材料から形成されてもよく、その表面は、二酸化ケイ素以外の酸化物層を形成するために消費されてもよいことが認識されるであろう。このプロセスから生じた容積拡大は、トレンチ１０４の側壁２１８を互いに侵害させ、二酸化ケイ素層２１０が、場所２１４で密封することにより、開口部１０６を閉鎖する。

【0030】

[0045]トレンチ１０４の開口部１０６の幅Ｗ１が、トレンチ１０４の底部１０８の幅Ｗ２よりも狭いので、空隙２１２が形成される。空隙２１２は、製造において通常望ましくない場合があるが、本明細書で説明する実施例においては、空隙２１２が圧力センサ設計の基礎として使用される。

【0031】

[0046]空隙２１２は、軸２１５に沿った各点で様々な幅を有してもよく、その軸は、空隙２１２の断面においてウェハ１０２の最上面１１６に垂直である。空隙２１２の最大幅Ｗ_ＭＡＸは、軸２１５に沿った点での空隙２１２の幅として規定され、その幅は、軸２１５に沿った任意の別の点での空隙２１２の幅よりも小さくはない。空隙２１２は、指定された距離未満である最大幅を有するよう形成されてもよい。例えば、空隙は、２μｍ未満、１μｍ未満、０．３μｍ未満、または任意の別の好適な距離未満である最大幅を有するよう形成されてもよい。

【0032】

[0047]例示的実施例では、ウェハ１０２を酸化させることは、第１および第２の酸化物壁２１７ａおよび２１７ｂを軸２１５の両側に形成させることにより、第１の酸化物壁２１７ａと第２の酸化物壁２１７ｂとの間に空隙２１２を画定する。

【0033】

[0048]図３に示すように、以降のパターニングおよび解放ステップによって、二酸化ケイ素層２１０が、ウェハ１０２との接触から解放されることにより、圧力道管３２０が設けられている。空隙２１２内の圧力と、周囲領域３２２での圧力との間の差は、圧力道管３２０を構造変形（例えば曲げ変形、せん断変形、伸び変形など）させる。そのような差が、空隙２１２の形状を変化させ得るが、例示的実施例の範囲はこれに限定されないことが認識されるであろう。

【0034】

[0049]圧力道管３２０が変形する程度は、空隙２１２の最大幅に比例し、一方、圧力道管３２０の剛性は、空隙２１２の最大幅の３乗とともに増加する。したがって、比較的小さい寸法を有する空隙を画定する断面を有する圧力道管３２０を利用することが、望ましい圧力感知機能を提供できることが直感的に理解できよう。例えば、比較的より大きい構造（例えば多くの従来の圧力センサのダイアフラム）は、比較的より小さい構造と比較して、より大きいコンプライアンス（すなわちより少ない剛性）を提供することが予想され得る。しかし、圧力センサ３２０のサイズスケールは、圧力センサ３２０のコンプライアンスに関して生じる増加が、圧力センサ３２０の変形に関して生じる減少を上回り得るよう十分に小さくてもよい。圧力道管３２０は、５０μｍ未満、４０μｍ未満、３０μｍ未満、２０μｍ未満の高さＨ１、または任意の別の好適な高さを有するように構成されてもよい。空隙２１２は、３０μｍ未満、２０μｍ未満、１０μｍ未満、５μｍ未満の高さＨ２、または任意の別の好適な高さを有するように構成されてもよい。

【0035】

[0050]図４は、本明細書で説明する実施例による、鎌形状を有する例示的変形可能な圧力道管４２０の上面図である。圧力道管４２０が、ウェハ４５８からエッチングされた空洞４８６内に懸架された状態で示される。圧力道管４２０は、場所４０７において空洞４８６によって支持される。圧力道管４２０の断面は、平面４０３に画定されてもよい。平面４０３に画定される断面は、図３に示す断面３００として表されてもよいことが認識されるであろう。図４の実施例では、圧力道管４２０内の道管圧力が空洞４８６内の空洞圧力に等しいとき、圧力道管４２０は、非変形の形状４０１を有する。道管圧力が空洞圧力より大きくなると、圧力道管４２０は、構造変形して（矢印４０５が表すように）、圧力道管４２０が変形形状４０２を有するようにする。空洞４８６の外側の圧力は、道管圧力出入口４０４で圧力道管４２０内の道管圧力を設定する。

【0036】

[0051]道管圧力出入口４０４は、圧力道管４２０の道管圧力を圧力道管４２０の外側にある環境に曝露する圧力道管４２０の開口部である。圧力出入口は、１つまたは複数の環境を１つまたは複数の別の環境に曝露する開口部である。したがって、道管圧力出入口４０４は、圧力出入口を構成する。道管圧力出入口は、１つまたは複数の環境を１つまたは複数の別の環境に曝露する圧力道管の開口部である。したがって、道管圧力出入口４０４は、また、道管圧力出入口を構成する。

【0037】

[0052]圧力道管４２０は、例示のために鎌形状を有するように示されるが、限定を意図するものではない。圧力道管４２０が任意の好適な形状を有し得ることが認識されるであろう。例えば、圧力道管は、蛇行形状、螺旋形状、半円形状、それぞれが半円形状を有する複数同心半円部分、伸長できる直線形状など、またはそれらの任意の組合せを含んでもよい。

【0038】

[0053]図５は、本明細書で説明する実施例による変形可能な圧力道管５２０を含む圧力センサ５００を示す。図５に示すように、圧力センサ５００は、トランスデューサ５０３をさらに含み、そのトランスデューサは、介在構造要素５０２（別名、機械的結合）によって圧力センサ５２０に機械的に結合される。圧力道管５２０、トランスデューサ５０３、および介在構造要素５０２（またはその少なくとも一部分）は、ウェハ５５８からエッチングされた空洞５８６中に懸架される。圧力道管５２０は、点５０７においてウェハ５５８の半導体基板５８０によって支持される。図５に表すように、トランスデューサ５０３は、主としてウェハ５５８からエッチングされたシリコン構造である。トランスデューサ５０３は、第１のセットのコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊ、第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊ、および第３のセットのコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋを含む。コンデンサ極板５１１ａおよび５１２ａは、コンデンサ極板５０９ａと５０９ｂとの間にあり、コンデンサ極板５１１ｂおよび５１２ｂは、コンデンサ極板５０９ｂと５０９ｃとの間にあり、コンデンサ極板５１１ｃおよび５１２ｃは、コンデンサ極板５０９ｃと５０９ｄとの間にある、などである。コンデンサ極板５１１ａは、コンデンサ極板５０９ａとコンデンサ極板５１２ａとの間にあり、コンデンサ極板５１１ｂは、コンデンサ極板５０９ｂとコンデンサ極板５１２ｂとの間にある、などである。コンデンサ極板５１２ａは、コンデンサ極板５１１ａとコンデンサ極板５０９ｂとの間にあり、コンデンサ極板５１２ｂは、コンデンサ極板５１１ｂと５０９ｃとの間にある、などである。

【0039】

[0054]第１のセットにおけるコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊは、電気トレース５１３およびバイア５２３を使用して電気的に結合される。例えば、バイア５２３は、電気トレース５１３をそれぞれのコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊに電気的に結合する。第２のセットにおけるコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊは、電気的に結合される。例えば、バイア５２４は、電気トレース５１４をそれぞれのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊに電気的に結合する。第３のセットにおけるコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋは、電気的に結合される。

【0040】

[0055]第１のセットのコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊは、第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊおよび第３のセットのコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋから電気的に絶縁される。例えば、絶縁区間５１９は、第１のセットのコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊを第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊから絶縁し、絶縁区間５１５ａは、第１のセットのコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊを第３のセットのコンデンサ極板５０９ａ〜５９０ｋから絶縁する。第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊは、また、第３のセットのコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋから電気的に絶縁される。例えば、絶縁区間５１５ｂは、第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊを第３のセットのコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋから絶縁する。したがって、絶縁区間（例えば絶縁区間５１５ａ〜５１５ｂおよび５１９）を利用することは、トランスデューサ５０３の様々な領域が機械的に接続されるが、電気的には絶縁されることを可能にしてもよいことが分かる。

【0041】

[0056]第１の容量は、第３のセットにおけるそれぞれのコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｊに対する第１のセットにおけるコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊの近接性に基づいて提供される。第２の容量は、第３のセットにおけるそれぞれのコンデンサ極板５０９ｂ〜５０９ｋに対する第２セットにおけるコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊの近接性に基づいて提供される。第３のセットにおけるコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｊは、第３のセットの第１のサブセットと呼ばれてもよく、第３のセットにおけるコンデンサ極板５０９ｂ〜５０９ｋは、第３のセットの第２のサブセットと呼ばれてもよい。第１のサブセットおよび第２のサブセットのそれぞれは、それ自体に対するセットと呼ばれてもよい。第１のセットにおけるコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊは、たとえ第２のセットにおけるコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊもコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋと交互配置されていても、第３のセットにおけるコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋと交互配置されているとみなされることに留意されたい。同様に、第２のセットにおけるコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊは、たとえ第１のセットにおけるコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊもコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋと交互配置されていても、第３のセットにおけるコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋと交互配置されているとみなされる。

【0042】

[0057]圧力道管５２０内の道管圧力と、空洞５８６内の空洞圧力との間の圧力差が変化すると、圧力道管５２０は、構造変形する。圧力道管５２０が変形すると、圧力道管５２０の構造変形は、介在構造要素５０２を介してトランスデューサ５０３に結合され、それにより、矢印５２１によって示すように、第１のセットのコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊおよび第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊを第３のセットのコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋに対して移動させる。例えば、バネ５２５ａおよび５２５ｂは、第１のセットのコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊおよび第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊが第３のセットのコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋに対して移動することを可能にする。バネ５２５ａおよび５２５ｂは、トランスデューサ５０３の別の部分と比較して比較的可撓性である。蛇行可撓リード５１７ａおよび５１７ｂは、また、トランスデューサ５０３の別の部分と比較して比較的可撓性であることに留意されたい。蛇行可撓リード５１７ａおよび５１７ｂは、下記でさらに詳細に論じられる。

【0043】

[0058]第１のセットのコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊおよび第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊの矢印５２１の方向（すなわち図５において左）への移動は、コンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊとそれぞれのコンデンサ極板５０９ａ〜５９０ｊとの間の距離を減少させ、それにより、第１の容量（すなわちコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊとそれぞれのコンデンサ極板５０９ａ〜５９０ｊとの間の容量）を増加させる。前述の移動は、また、コンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊとそれぞれのコンデンサ極板５０９ｂ〜５９０ｋとの間の距離を増加させ、それにより、第２の容量（すなわちコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊとそれぞれのコンデンサ極板５０９ｂ〜５９０ｋとの間の容量）を減少させる。したがって、図５の実施例において、第１の容量の変化は、第２の容量の変化と反対である。

【0044】

[0059]蛇行可撓リード５１７ａおよび５１７ｂは、トランスデューサ５０３と半導体基板５８０との間のそれぞれの可撓性機械的接続を提供する。例えば、蛇行可撓リード５１７ａおよび５１７ｂの使用は、パッケージ応力が第１のセットのコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊおよび第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊの第３のセットのコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋに対する動作に影響を及ぼすことを妨げ得る。蛇行可撓リード５１７ａは、第１のセットのコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊと関連する電気特性（例えば電荷）を第１のトレース５１６ａに電気的に結合する。蛇行可撓リード５１７ｂは、第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊと関連する電気特性（例えば電荷）を第２のトレース５１６ｂに電気的に結合する。第３のセットのコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋと関連する電気特性（例えば電荷）は、第３のトレース５１６ｃに電気的に結合される。

【0045】

[0060]測定回路（例えば電気回路）は、第１のトレース５１６ａ、第２のトレース５１６ｂおよび／または第３のトレース５１６ｃに電気的に結合されることにより、圧力道管５２０内の道管圧力と、空洞５８６内の空洞圧力との間の圧力差を表す非平衡終端または微分容量測定を実行してもよい。様々な周知の容量測定技術のうちの任意のものが、圧力差についての非平衡終端表示または微分表示を提供するために使用されてもよいことが認識されるであろう。一例では、複数（例えば２つの）非平衡終端容量測定値の組合せが、微分容量測定値を提供するために使用されてもよい。この例によれば、組合せは、圧力差の尺度を取得するための合計であってもよく、組合せは、加速度の尺度を取得するための減算であってもよい。トレース５１６ａ〜５１６ｃの経路選択を変化させることは、差または合計が前述の圧力差の尺度または加速度の尺度を取得するために使用されるかどうかを変えることが認識されるであろう。微分容量測定値が、主に図１０に関して、さらに詳細に下記で論じられる。

【0046】

[0061]トランスデューサ５０３は、第１のセットのコンデンサ平板５１１ａ〜５１１ｊおよび第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊが第３のセットのコンデンサ極板５０９ａ〜５０９ｋに対して移動する範囲を制限するように構成されたバンプストップ５２６を含むように示される。トレース５２７ａおよび５２７ｂは、バンプストップ５２６上に設けられている。トレース５２７ａは、第２のセットのコンデンサ極板５１２ａ〜５１２ｊおよび第２のトレース５１６ｂと同じ電位（すなわち電圧）を有する。トレース５２７ｂは、第１のセットのコンデンサ極板５１１ａ〜５１１ｊおよび第１のトレース５１６ａと同じ電位を有する。単一のバンプストップ５２６が、例示のために図５に示されるが、限定を意図するものではない。トランスデューサ５０３は、任意の好適な数のバンプストップ（例えば、無い、１つ、２つ、３つなど）を含んでもよいことが認識されるであろう。

【0047】

[0062]トランスデューサ５０３は、例示のために、図５の変形可能なコンデンサ構造として表されるが、限定を意図するものではない。トランスデューサ５０３は、任意の好適な種類のトランスデューサであってもよい。例えば、当業者であれば、トランスデューサ５０３は、圧力道管５２０の動きを電気信号に変換するために、圧電および／または圧電抵抗技術を使用する構造を含んでもよいことを認識するであろう。例えば、トランスデューサ５０３は、圧力道管５２０の構造変形の結果として圧電素子（圧電要素）に作用する力（例えば機械的応力）に基づいて、電荷（例えば電気的チャージ）を生成するように構成された圧電素子を含んでもよい。この例に従って、力が、圧電素子に電荷を生成させる圧電素子の歪みを生じさせてもよい。別の例では、トランスデューサ５０３は、圧力道管５２０の変形の結果として圧電抵抗要素に作用する力（例えば機械的応力）に基づいて変化する抵抗（例えば電気抵抗）を有する圧電抵抗要素を含んでもよい。この例に従って、力が、圧電抵抗要素の抵抗を変化させる圧電抵抗要素の歪みを生じさせてもよい。さらにまた、光学および／または磁気技術が、圧力道管５２０の動作を感知するために使用されてもよい。トランスデューサ５０３は、例えば絶縁区間５１５の有無にかかわらず、様々な方法のうちの任意の方法で製作されてもよいことが認識されるであろう。トランスデューサ５０３は、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハまたはエピタキシャルシリコンを使用して製作されてもよいことがさらに認識されるであろう。

【0048】

[0063]例示的実施例では、トランスデューサ５０３と変形可能な圧力道管５２０とは、同じプロセスを使用して形成される。例えば、プロセスは、任意の好適な数のエッチングステップおよび／または任意の好適な数のリソグラフィステップを含んでもよい。この実施例の１つの態様では、エッチングステップが、トランスデューサ５０３および変形可能な圧力道管５２０を形成するために使用されてもよい。別の態様では、第１のエッチングステップが、トランスデューサ５０３を形成するために使用されてもよく、第１のエッチングステップと異なる第２のエッチングステップが、圧力道管５２０を形成するために使用されてもよい。この態様に従って、第１のエッチングステップが、トランスデューサ５０３の意図される機能のために、トランスデューサ５０３の幾何形状を構成（例えば最適化）してもよく、第２のエッチングステップが、圧力道管５２０の意図される機能のために、圧力道管５２０の幾何形状を構成（例えば最適化）してもよい。

【0049】

トランスデューサ５０３または圧力道管５２０の幾何形状は、その中の誘電体の形状、その中の誘電体の厚さなど、またはその任意の組合せを含み得る。例えば、圧力道管５２０の幾何形状は、圧力道管５２０が中に形成されるトレンチの最大幅、圧力道管５２０が中に形成されるトレンチの深さ、圧力道管５２０が形成される誘電体によって形成される空隙の最大幅、圧力道管５２０が形成される誘電体によって形成される空隙の深さなど、またはその組合せを含み得る。

【0050】

[0064]この実施例のさらに別の態様では、同じリソグラフィステップが、トランスデューサ５０３と変形可能な圧力道管５２０とを形成するために使用されてもよい。さらに別の態様では、第１のリソグラフィステップが、トランスデューサ５０３を形成するために使用されてもよく、第１のリソグラフィステップと異なる第２のリソグラフィステップが、圧力道管５２０を形成するために使用されてもよい。この態様によれば、第１のリソグラフィステップが、トランスデューサ５０３の意図される機能のために、トランスデューサ５０３の幾何形状を構成（例えば最適化）してもよく、第２のリソグラフィステップが、圧力道管５２０の意図される機能のために、圧力道管５２０の幾何形状を構成（例えば最適化）してもよい。

【0051】

[0065]別の例示的実施例では、トランスデューサ５０３と変形可能な圧力道管５２０とは、同じ誘電体を共有する。さらに別の例示的実施例では、トランスデューサ５０３を形成するために使用される誘電体は、変形可能な圧力道管５２０を形成するために使用される誘電体とは異なる。

【0052】

[0066]図５では、場所５０７は、圧力道管５２０が半導体基板５８０に結合する場所（別名、点）である。場所５２８は、圧力道管５２０がトランスデューサ５０３に結合する場所である。場所５２９は、トランスデューサ５０３が半導体基板５８０に結合する場所である。場所５０７と場所５２８との間の距離、場所５０７と場所５２９との間の距離、および／または場所５２８と場所５２９との間の距離を低減（例えば最小化）することは、結果としてパッケージ応力が圧力センサ５００に入ることについての比較的の低い確率をもたらし得る。その上、そのような距離を低減することは、圧力道管５２０を製作するために使用する材料（例えば二酸化ケイ素）とトランスデューサ５０３を製作するための材料（例えばシリコン）との間の固有熱膨張係数（ＣＴＥ）の不整合を低減（例えば最小化）し得る。

【0053】

[0067]パッケージ応力が圧力センサ５００に入る可能性を決定するためのいくつかのガイドラインが、前述の距離のうちの任意の１つまたは複数のものを、空洞５８６を囲む長方形の少なくとも１つの辺の長さと比較することによって確立されてもよい。例えば、例示的実施例において、圧力センサ５００は、Ｘ軸に沿った長さＡおよびＹ軸に沿った長さＢによって画定される周囲の長方形によって特徴付けられる。周囲の長方形は、圧力センサが製作されるウェハの平面内の空洞を囲む最小面積を有する長方形として画定される。したがって、周囲の長方形は、第１の平行辺、および第１の平行辺に垂直である第２の平行辺を有する。第１の平行辺のそれぞれは、第１の長さを有する。第２の平行辺のそれぞれは、第１の長さ以下である第２の長さを有する。

【0054】

[0068]図５においてＸ軸とＹ軸とによって画定される平面は、圧力センサ５００が製作されるウェハ５５８の平面を表す。図５に示すように、ウェハ５５８の平面内の空洞５８６を囲む最小面積を有する長方形は、Ｘ軸に沿った長さＡの第１の平行辺およびＹ軸に沿った長さＢの第２の平行辺を有する。したがって、圧力センサ５００と関連する周囲の長方形は、ＡとＢとの積（すなわちＡ掛けるＢ）に等しい面積を有する。

【0055】

[0069]この実施例の一態様では、場所５０７と場所５２９との間の距離は、長さＢの１／３以下であってもよい。別の態様では、場所５０７と場所５２８との間の距離は、長さＢの１／３以下であってもよい。さらに別の態様では、場所５２８と場所５２９との間の距離は、長さＢの１／３以下であってもよい。

【0056】

[0070]トレース５１３、５１４、５１６ａ〜５１６ｃ、および５２７ａ〜５２７ｂのそれぞれは、およそ３５０ナノメートル（ｎｍ）の深さ、およびおよそ２μｍの幅を有する金属被覆を含んでもよいが、例示的実施例の範囲は、これに限定されない。トレース５１３、５１４、５１６ａ〜５１６ｃおよび５２７ａ〜５２７ｂのそれぞれは、任意の好適な深さおよび幅を有する金属被覆を含んでもよいことが認識されるであろう。空洞５８６は、およそ１ミリメートル（ｍｍ）の深さＢ、およびおよそ２ｍｍの幅Ａを有してもよいが、例示的実施例の範囲は、これに限定されない。空洞５８６は、任意の好適な深さおよび幅を有してもよいことが認識されるであろう。

【0057】

[0071]図６は、本明細書で説明する実施例による、２つの感知要素６８８ａおよび６８８ｂを含む例示的な圧力センサ６００を示す。図６に示すように、圧力センサ６８８ａは、圧力道管６２０ａと、対応するトランスデューサ６０３ａと、を含み、それらは、介在構造要素６０２ａによって機械的に結合される。圧力センサ６８８ｂは、圧力道管６２０ｂと、対応するトランスデューサ６０３ｂと、を含み、それらは、介在構造要素６０２ｂによって機械的に結合される。圧力道管６２０ａおよび６２０ｂ、トランスデューサ６０３ａおよび６０３ｂ、ならびに介在構造要素６０２ａおよび６０２ｂ（またはその少なくとも一部分）は、半導体基板６８０からエッチングされた空洞６８６内に懸架される。例示の目的で、圧力道管６２０ａは、トランスデューサ６０３ａの少なくとも一部分を囲むように示され、圧力道管６２０ｂは、トランスデューサ６０３ｂの少なくとも一部分を囲むように示される。圧力道管６２０ａは、場所６０７ａにおいて半導体基板６８０によって支持され、圧力道管６２０ｂは、場所６０７ｂにおいて半導体基板６８０によって支持される。

【0058】

[0072]感知要素６８８ａは、例示のために、感知要素６８８ｂの鏡像であるように図６に示されるが、例示的実施例の範囲は、これに限定されない。例えば、そのような対称性は、加速度の作用に対する圧力センサ６００の感度を低減することがある。例示的実施例では、圧力センサ６００は、圧力道管６２０ａおよび６２０ｂのそれぞれにおける道管圧力が概ね等しいように構成される。この実施例によれば、圧力道管６２０ａおよび６２０ｂにおける道管圧力が増加して、空洞６８６における空洞圧力より大きくなると、圧力道管６２０ａおよび６２０ｂは、互いに向かって（例えばＸ軸に沿って）変形する。この実施例にさらによれば、トランスデューサ６０３ａおよび６０３ｂは、変形とともに、トランスデューサ６０３ａと関連する容量が増加し、トランスデューサ６０３ｂと関連する容量が減少するように構成され、また、その逆も同様である。容量相互間の差を考慮することによって、道管圧力と空洞圧力との間の圧力差が決定されてもよい。容量の合計を考慮することによって、Ｘ軸に沿った圧力センサ６００の加速度が決定されてもよい。例えば、トランスデューサ６０３ａおよび６０３ｂのそれぞれは、加速度計の要素（すなわち、質量の動作を例えば電気信号に変換するバネ、質量、およびトランスデューサ）を含む。

【0059】

[0073]図７は、本明細書で説明する実施例による、２つの感知要素７８８ａおよび７８８ｂを含む別の例示的圧力センサ７００を示す。図７に示すように、圧力センサ７８８ａは、圧力道管７２０ａと、対応するトランスデューサ７０３ａと、を含み、それらは、介在構造要素７０２ａによって機械的に結合される。圧力センサ７８８ｂは、圧力道管７２０ｂと、対応するトランスデューサ７０３ｂと、を含み、それらは、介在構造要素７０２ｂによって機械的に結合される。圧力道管７２０ａおよび７２０ｂ、トランスデューサ７０３ａおよび７０３ｂ、ならびに介在構造要素７０２ａおよび７０２ｂ（またはその少なくとも一部分）は、半導体基板７８０からエッチングされた空洞７８６内に懸架される。トランスデューサ７０３ａおよび７０３ｂのそれぞれは、例示のために、２つの同心半円部分を含むよう示されるが、限定を意図するものではない。半円部分のそれぞれは、半円形状を有する。トランスデューサ７０３ａおよび７０３ｂのそれぞれは、任意の好適な数の半円部分（例えば１つ、２つ、３つ、４つなど）を含んでもよいことが認識されるであろう。その上、トランスデューサ７０３ａおよび７０３ｂのそれぞれは、１つまたは複数の半円部分以外の形状を有してもよい。

【0060】

[0074]感知要素７８８ａは、例示のために、図７において感知要素７８８ｂの鏡像であるよう示されるが、例示的実施例の範囲は、これに限定されない。例示的実施例では、圧力センサ７００は、圧力道管７２０ａおよび７２０ｂのそれぞれにおける道管圧力が概ね等しいように構成される。この実施例によれば、圧力道管７２０ａおよび７２０ｂにおける道管圧力が増加して、空洞７８６内の空洞圧力よりも大きくなると、圧力道管７２０ａと７２０ｂとは、互いに向かって（例えばＸ軸に沿って）変形する。この実施例にさらによれば、トランスデューサ７０３ａおよび７０３ｂは、変形とともに、トランスデューサ７０３ａと関連する容量が増加し、トランスデューサ７０３ｂと関連する容量が減少するように構成され、また、その逆も同様である。容量相互間の差を考慮することによって、道管圧力と空洞圧力との間の圧力差が決定されてもよい。容量の合計を考慮することによって、Ｘ軸に沿った圧力センサ７００の加速度が決定されてもよい。

【0061】

[0075]図５では、１つの圧力道管５２０が、非限定的な例示のために、空洞５８６内に懸架されるよう示される。図６では、２つの圧力道管６２０ａおよび６２０ｂが、非限定的な例示のために、空洞６８６内に懸架されるよう示される。図７では、２つの圧力道管７２０ａおよび７２０ｂが、非限定的な例示のために、空洞７８６内に懸架されるよう示される。任意の好適な数の圧力道管が、空洞５８６、６８６、および７８６のそれぞれ内に懸架されてもよいことが認識されるであろう。

【0062】

[0076]いくつかの例示的実施例では、蓋が、空洞５８６、６８６、７８６を覆う。蓋は、任意の好適な材料、例えば別のウェハまたはその部分であってもよい。例えば、蓋を形成するウェハまたはその部分は、絶縁層によって、それぞれの圧力センサ５００、６００、７００における別の導電性要素から電気的に絶縁されてもよい。１つの例示的実施例では、蓋は、空洞５８６、６８６、７８６内に指定圧力を提供するために、空洞５８６、６８６、７８６を真空状態で密封する。例えば、指定圧力は、およそ０気圧であってもよい。この例によれば、指定圧力は、０．０〜０．０１気圧、０．０〜０．０５気圧、０．０〜０．１気圧などの範囲内にあってもよい。例えば、指定圧力がおよそ０気圧である場合、圧力センサ５００、６００、７００は、温度変化に反応しない場合がある。別の例示的実施例では、蓋は、およそ１気圧の指定圧力を提供するように、空洞５８６、６８６、７８６を密封する。例えば、指定圧力は、０．９９〜１．０１気圧、０．９５〜１．０５気圧、０．９〜１．１気圧などの範囲内にあってもよい。

【0063】

[0077]指定圧力は、蓋が圧力道管５００、６００、または７００に設置された時点で決定されてもよい。蓋の接着は、比較的高い温度で実行されてもよいことが認識されるであろう。したがって、冷却中に、指定圧力の値は、圧力対温度の関係に従って、蓋が圧力道管５００、６００、７００に設置された時点での値から減少してもよい。蓋が空洞５８６、６８６、７８６を真空状態で密封する場合、指定圧力は、冷却中に変化しないことがまた認識されるであろう。

【0064】

[0078]図８ａ〜８ｃは、本明細書で説明する実施例による、それぞれの結合配列を有する例示的な圧力センサ８３０、８６０、および８９０を示す。図８ａに示すように、圧力センサ８３０は、空洞８８６内に懸架された圧力道管８２０を含む。圧力道管８２０は、介在構造要素８０２ａによってトランスデューサ８０３に機械的に結合される。介在構造要素８０２ａは、「Ｖ」形状を有する。圧力道管８２０内の道管圧力が空洞８８６内の空洞圧力よりも大きくなると、圧力道管は、変形して正のＹ方向に拡張する。正のＹ方向への圧力道管８２０の拡張は、力を接続点８２９ａにおいて介在構造要素８０２ａに作用させる。接続点８２９ａでの力の作用は、矢印８３１によって表すように、介在構造要素８０２ａを圧縮させる（例えば折り重なる）。介在構造要素８０２ａの圧縮は、力を接続点８２９ｂにおいてトランスデューサ８０３に対して負のＸ方向に作用させる。

【0065】

[0079]介在構造要素８０２ａ中に入力する仕事は、介在構造要素８０２ａから出力する仕事に等しい。したがって、Ｗｉｎ＝Ｆｉｎ^＊ｄｉｎ＝Ｗｏｕｔ＝Ｆｏｕｔ^＊ｄｏｕｔであり、ここにＷｉｎは、入力の仕事であり、Ｗｏｕｔは、出力の仕事であり、Ｆｉｎは、接続点８２９ａにおいて圧力道管８２０に作用する力であり、ｄｉｎは、接続点８２９ａが正のＹ方向に移動する距離であり、Ｆｏｕｔは、接続点８２９ｂにおいて介在構造要素８０２ａに作用する力であり、ｄｏｕｔは、接続点８２９ｂが負のＸ方向に移動する距離である。例示的実施例では、圧力道管８２０の剛性およびトランスデューサ８０３の剛性は、ｄｏｕｔがｄｉｎよりも大きいように設定される。この実施例によれば、接続点８２９ａの比較的小さい移動は、結果として接続点８２９ｂの比較的大きい移動をもたらし、それにより、介在構造要素８０２ａは動作増幅器として機能する。別の例示的実施例では、圧力道管８２０の剛性およびトランスデューサ８０３の剛性は、ｄｏｕｔをｄｉｎよりも小さくするように設定される。この実施例によれば、接続点８２９ａの比較的大きい移動は、結果として接続点８２９ｂの比較的小さい移動をもたらし、それにより、介在構造要素８０２ａは、動作減衰器として機能する。

【0066】

[0080]介在構造要素８０２ｂは、第２の方向の別の動作を生じさせることによって、第１の方向の動作に応答すると説明され、例示のために、第２の方向は第１の方向に垂直であるとしているが、それに限定することは意図されない。介在構造要素（例えば介在構造要素８０２ｂ）は、第１の動作の増幅された変形である第２の動作を特定方向に生じさせることによって、第１の動作を特定方向に増幅しても増幅しなくてもよいことが認識されるであろう。

【0067】

[0081]図８ｂに示すように、圧力センサ８６０は、圧力道管８２０を含み、その圧力道管は、介在構造要素８０２ｂによってトランスデューサ８０３に機械的に結合される。介在構造要素８０２ｂは、Ｘ方向に比較的硬く、Ｙ方向に比較的柔軟であるように構成される。したがって、介在構造要素８０２ｂは、異方剛性（すなわち少なくとも２つの直交方向における剛性が異なる）を有し、圧力道管８２０をトランスデューサ８０３に異方的に結合する。介在構造要素８０２ｂを指定方向（例えばこの例でのＹ方向）に柔軟であるように構成することは、圧力道管８２０を製作するために使用される材料と、トランスデューサ８０３を製作するために使用される材料との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不整合からのパッケージ応力の問題および／または影響を妨げて（低減して）もよい。

【0068】

[0082]指定方向における介在構造要素（例えば介在構造要素８０２ｂ）の剛性は、様々な理由のうちの任意の理由のために低減されてもよい。例えば、介在構造要素が指定方向に押され、介在構造要素がその方向に応答することが望ましくない場合に、その方向の介在構造要素の剛性が低減されてもよい。別の例では、比較的大きい距離が２つの点の間に存在する場合に、それらの点によって画定された軸に沿った介在構造要素の剛性が低減されてもよい。さらに別の例では、熱影響が、圧力道管の変形を応答が望ましくない特定方向に生じさせる場合、その方向の介在構造要素の剛性が低減されてもよい。

【0069】

[0083]図８ｃに示すように、圧力センサ８９０は、圧力道管８２０を含み、その圧力道管は、介在構造要素８０２ｃによってトランスデューサ８０３に機械的に結合される。介在構造要素８０２ｃは、圧力道管８２０をトランスデューサ８０３に直接的に結合する。したがって、トランスデューサ８０３は、圧力道管８２０の変形とともに直接移動する。

【0070】

[0084]測定されるべき圧力は、様々な態様のうちの任意の態様で圧力センサに入力してもよい。例えば、圧力道管は、ウェハの面上の道管圧力出入口に経路選択されてもよく、圧力は、道管圧力出入口を通って圧力センサに入力してもよい。例えば、道管圧力出入口は、圧力センサが、ウェハ内に形成された別の圧力センサから圧力センサを物理的に取り外すために分離される（例えばソーイングされる）ときに、形成されてもよい。別の例では、圧力チャネルがウェハ上に設置された蓋を通して経路選択されることにより、圧力出入口を（例えば、圧力チャネルをウェハの面上の圧力出入口に経路選択するよりもむしろ）蓋の最上部に設けてもよい。図９は、圧力チャネルが、圧力センサの蓋を通して蓋の最上部の圧力出入口まで経路選択されている１つの例示的実装を図示する。

【0071】

[0085]特に、図９は、本明細書で説明する実施例による圧力センサ９００の側面図である。圧力センサ９００は、基板９８０（例えば感知ウェハ）および基板９８０を覆う蓋９９０（例えばキャッピングウェハ）を含む。基板９８０は、圧力道管９２０が懸架されるように示された空洞９８６を含む。圧力道管９２０は、埋込み圧力道管９８３および蓋９９０内のチャネル９８４を介して周囲圧力出入口９８５に連結する。例えば、周囲圧力出入口９８５は、測定されるべき周囲圧力に接続するように作成されてもよい。シリコンチャネル９８４の方向の変更は、図９に示すように、２つのエッチングされたウェハを一緒に接着することによって達成されてもよい。方向変更を示す目的は、周囲圧力出入口９８５の場所が、必要に応じて蓋９９０の上にあってもよく、埋込み圧力道管９８３への接続部の鉛直方向上方の場所に限定されないことを示すためである。さらにまた、複数の圧力道管は、圧力センサの配列を作成するために、複数の周囲出入口とともに構築されてもよい。

【0072】

[0086]図１０は、本明細書で説明する実施例による複数空洞圧力センサ１０００の簡略上面図である。圧力センサ１０００は、第１の感知要素１０８８ａ、第２の感知要素１０８８ｂ、第３の感知要素１０８８ｃ、および第４の感知要素１０８８ｄを含む。第１の感知要素１０８８ａは、第１の空洞１０８６ａおよび第１の圧力道管１０２０ａを含み、その第１の圧力道管１０２０ａは、第１の空洞１０８６ａ内に懸架される。第２の感知要素１０８８ｂは、第２の空洞１０８６ｂおよび第２の圧力道管１０２０ｂを含み、この第２の圧力道管１０２０ｂは、第２の空洞１０８６ｂ内に懸架される。第３の感知要素１０８８ｃは、第３の空洞１０８６ｃおよび第３の圧力道管１０２０ｃを含み、その第３の圧力道管１０２０ｃは、第３の空洞１０８６ｃ内に懸架される。第４の感知要素１０８８ｄは、第４の空洞１０８６ｄおよび第４の圧力道管１０２０ｄを含み、その第４の圧力道管１０２０ｄは、第４の空洞１０８６ｄ内に懸架される。

【0073】

[0087]第２および第３の圧力道管１０２０ｂおよび１０２０ｃにおいて、ならびに第１および第４の空洞１０８６ａおよび１０８６ｄにおいては（第１および第４の圧力道管１０２０ａおよび１０２０ｄの外側を除く）、第１の圧力Ｐ１であるように示される。
第１および第４の圧力道管１０２０ａおよび１０２０ｄにおいて、ならびに第２および第３の空洞１０８６ｂおよび１０８６ｃにおいては（第２および第３の圧力道管１０２０ｂおよび１０２０ｃの外側を除く）、第２の圧力Ｐ２であるように示される。したがって、第１の感知要素１０８８ａと第４の感知要素１０８８ｄとは、同様の構成を有する。第２の感知要素１０８８ｂと第３の感知要素１０８８ｃとは、同様の構成を有する。

【0074】

[0088]第１、第２、第３および第４の感知要素１０８８ａ〜１０８８ｄは、図１０に示すように、Ｘ方向およびＹ方向の処理における傾斜を補償する（例えばキャンセルする）ために上記のように構成される。例えば、傾斜がＸ方向に存在する場合（例えば、比較的小さいＹ値を有する領域と比較して、比較的大きいＹ値を有する領域において、わずかにより多い金属が単位面積当たりに堆積させられる場合）、第１、第２、第３、および第４の感知要素１０８８ａ〜１０８８ｄの前述の構成は、そのような傾斜を補償する。同様に、傾斜がＹ方向に存在する場合（例えば、エッチングが、比較的大きいＸ値を有する領域と比較して比較的小さいＸ値を有する領域においてより大きい場合）、前述の構成は、そのような傾斜を補償する。

【0075】

[0089]圧力センサ１０００は、第１、第２、第３、第４、第５の輸送道管１０９２ａ、１０９２ｂ、１０９２ｃ、１０９２ｄおよび１０９２ｅを含み、それらの輸送道管のそれぞれは、例示のために、圧力道管として構成される。輸送道管１０９２ａ〜１０９２ｅは、圧力感知要素１０８８ａ〜１０８８ｄがその上に製作されるウェハの平面内に構成される。ウェハの平面は、図１０に示すように、Ｘ軸とＹ軸とによって画定される。第１の輸送道管１０９２ａは、第１の圧力道管１０２０ａと第３の空洞１０８６ｃとの間に接続される。第１の輸送道管１０９２ａの一部分は、第３の空洞１０８６ｃ内に開口部１０９４ａを設けるために除去され、その開口部は、第１の圧力道管１０２０ａ内の環境を第３の空洞１０８６ｃ内の環境に曝露（案内）する。第２の輸送道管１０９２ｂは、第２の圧力道管１０２０ｂと多岐管１０９６との間に接続される。第２の輸送道管１０９２ｂの一部分は、開口部１０９４ｂを多岐管１０９６内に設けるために除去され、その開口部は、第２の圧力道管１０２０ｂ内の環境を多岐管１０９６内の環境に曝露（案内）する。

【0076】

[0090]第３の輸送道管１０９２ｃは、第３の圧力道管１０２０ｃと多岐管１０９６との間に接続される。第３の輸送道管１０９２ｃの一部分は、開口部１０９４ｃを多岐管１０９６内に設けるために除去され、その開口部は、第３の圧力道管１０２０ｃ内の環境を多岐管１０９６内の環境に曝露（案内）する。第４の輸送道管１０９２ｄは、第４の圧力道管１０２０ｄと第２の空洞１０８６ｂとの間に接続される。第４の輸送道管１０９２ｄの一部分は、開口部１０９４ｄを第２の空洞１０８６ｂ内に設けるために除去され、その開口部は、第４の圧力道管１０２０ｄの環境を第２の空洞１０８６ｂ内の環境に曝露（案内）する。

【0077】

[0091]第５の輸送道管１０９２ｅは、第１の空洞１０８６ａ、第４の空洞１０８６ｄと多岐管１０９６との間に接続される。第５の輸送道管１０９２ｅの第１の部分は、多岐管１０９６内に含まれる。第５の輸送道管１０９２ｅの第２の部分は、第１の空洞１０８６ａ内に含まれる。第５の輸送道管１０９２ｅの第３の部分は、第４の空洞１０８６ｄ内に含まれる。第５の輸送道管１０９２ｅの第１の部分の一部は、開口部１０９４ｅを多岐管１０９６内に設けるために除去される。第５の輸送道管１０９２ｅの第２の部分の一部は、開口部１０９４ｆを第１の空洞１０８６ａ内に設けるために除去される。第５の輸送道管１０９２ｅの第３の部分の一部は、開口部１０９４ｇを第４の空洞１０８６ｄ内に設けるために除去される。開口部１０９４ｅ、１０９４ｆ、および０１９４ｇは、多岐管１０９６内の環境を第１の空洞１０８６ａおよび第４の空洞１０８６ｄ内の環境に曝露（案内）する。開口部を有する例示的な圧力道管は、図１２を参照して下記でさらに詳細に説明される。

【0078】

[0092]圧力測定出入口１０９８は、多岐管１０９６の環境を圧力センサ１０００の外側にある環境（例えば周囲環境）に曝露（案内）する。例えば、第１の圧力Ｐ１は、圧力測定出入口１０９８を通って多岐管１０９６に入力してもよい。第１の圧力Ｐ１は、多岐管１０９６から、第３の輸送道管１０９２ｃを通して第３の圧力道管１０２０ｃまで、第２の輸送道管１０９２ｂを通して第２の圧力道管１０２０ｂまで、ならびに第５の輸送道管１０９２ｅを通して第１の空洞１０８６ａおよび第４の空洞１０８６ｄまで伝送されてもよい。１つの例では、第１の圧力Ｐ１は、測定されるべき圧力であってもよく、第２の圧力Ｐ２は、基準圧力であってもよい。別の例では、第１の圧力Ｐ１は、基準圧力であってもよく、第２の圧力Ｐ２は、測定されるべき圧力であってもよい。開口部１０９４ａ〜１０９４ｇがそれぞれの道管圧力出入口を構成することが認識されるであろう。

【0079】

[0093]差異測定が、第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２とを比較すること（例えば、第１の圧力を第２の圧力から減算すること、またはその逆も同様）によって実行されてもよい。複数の感知要素が、第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２との間の差を表す信号の振幅を増大させるために、および／または信号に関するＳＮ比（ＳＮＲ）を増大させるために、空洞１０８６ａ〜１０８６ｄのそれぞれに含まれてもよいことが認識されるであろう。

【0080】

[0094]第１の感知要素１０８８ａ、第２の感知要素１０８８ｂ、第３の感知要素１０８８ｃ、および第４の感知要素１０８８ｄは、それぞれ、第１のトランスデューサ１００３ａ、第２のトランスデューサ１００３ｂ、第３のトランスデューサ１００３ｃ、および第４のトランスデューサ１００３ｄを含む。それ自体の対応するトランスデューサ１００３ａ〜１００３ｄを含む感知要素１０８８ａ〜１０８８ｄは、図１０では、第１の対角線および第２の対角線を有する格子状に構成されるように示される。例えば、第１の対角線は、トランスデューサ１００３ａ〜１００３ｄの第１のサブセット（例えば第１および第４のトランスデューサ１００３ａおよび１００３ｄ）を含んでもよい。第２の対角線は、トランスデューサ１００３ａ〜１００３ｄの第２のサブセット（例えば第２および第３のトランスデューサ１００３ｂおよび１００３ｃ）を含んでもよい。第１のサブセットにおけるトランスデューサは、（例えば第２の圧力Ｐ２に対する）第１の圧力Ｐ１の増加とともに増加する第１の容量を有してもよい。第２のサブセットにおけるトランスデューサは、第１の圧力Ｐ１の増加とともに減少する第２の容量を有してもよい。トランスデューサ１００３ａ〜１００３ｄは、第１の容量と第２の容量との間の差に基づいて微分キャパシタンス（微分容量）を提供するように構成されてもよい。

【0081】

[0095]図１１ａ〜１１ｏは、ウェハの断面を示して、本明細書で説明する実施例による圧力センサ１１００の製作を例示する。図１１ａに示すように、圧力センサ１１００の製作は、シリコンウェハ１１０６から始める。酸化物マスクおよびフォトリソグラフィを使用して、トレンチ１１０２ａおよび１１０２ｂは、それぞれのトレンチ開口部１１０１ａおよび１１０１ｂがそれぞれのトレンチ底面幅１１０４ａおよび１１０４ｂよりも小さくあるような態様で、ウェハ１１０６においてエッチングされる。酸化物マスクは、任意の好適な厚さ（例えば、およそ０．５ミクロン）を有してもよい。酸化物マスクは、シリコンエッチング後に、緩衝酸化物エッチングにおいて剥離されて、図１１ａに示すシリコン構造をもたらす。

【0082】

[0096]ここで図１１ｂを参照すると、ウェハ１１０６がエッチングされた後に、ウェハ１１０６は、熱酸化物の好適な厚さ（例えばおよそ２．２ミクロン）を成長させるのに十分長い間、比較的高い温度（例えば１１００℃）の熱酸化装置内に置かれる。この酸化反応の実行において、トレンチ１１０２ａおよび１１０２ｂのそれぞれの上側部分は、それぞれのシーム１１１６ａおよび１１１６ｂ、それぞれの側壁酸化物１１２１ａおよび１１２１ｂ、ならびに最上部酸化物１１１４をピンチオフし、形成する。図１１ｂに示すように、空隙１１１５ａおよび１１１５ｂは、それぞれのトレンチ１１０２ａおよび１１０２ｂの内部に形成される。トレンチの最上部は、それぞれのシーム１１１６ａおよび１１１６ｂによって密封されるが、シーム１１１６ａおよび１１１６ｂは、構造上の弱点である。酸化反応が、典型的な石英炉が耐えることができる温度よりも高い温度で実行されない限り、シームは溶解しない。

【0083】

[0097]図１１ｃに示すように、好適な厚さ（例えばおよそ０．５ミクロンの厚さ）を有する多結晶シリコン１１３０の層が、シーム１１１６ａおよび１１１６ｂの溶解を容易にするよう堆積されてもよい。多結晶シリコン１１３０は、低圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）または別の好適な種類の堆積を使用して、ドープされない状態で堆積されることができ、その結果物は概ね共形であり得る。シーム１１１６ａは、さらなる多結晶シリコン層が堆積される場合、側壁酸化物１１２１ａおよび１１２１ｂの成長中に、必ずしも完全に溶解するまたは閉鎖さえする必要があるというわけではないことが認識されるであろう。多結晶シリコン１１３０は、間隙を埋めることおよびシーム１１１６ａおよび１１１６ｂを溶解することの両方を行ってもよい。

【0084】

[0098]図１１ｄを参照すると、一旦ウェハが第２の酸化反応を受けると、多結晶シリコン１１３０が二酸化ケイ素１１３１に変わることにより、シーム１１１６ａおよび１１１６ｂを密封する。必要ならば、図１１ｅに示すように、化学機械研磨ステップが、二酸化ケイ素１１３１を平坦にして平面１１３２を生成するために使用されてもよい。ウェハは、例示のために、シリコンから形成されると説明され、結果生じる酸化物は、二酸化ケイ素であると説明される。ウェハは、任意の好適な半導体材料から形成されてもよく、結果生じる酸化物は、任意の好適な誘電体であってもよいことが認識されるであろう。

【0085】

[0099]図１１ｆに示すように、フォトリソグラフィと酸化物エッチングとの組合せが、バイア１１４０をエッチングするために使用されてもよい。標準シリコン接点（または別の種類の接点）が、次いで、薄型酸化作用、植込み、緩衝酸化物エッチング、アルミニウム堆積、フォトリソグラフィおよび金属エッチングの後続の組合せを使用して作成されてもよい。例えば、前述の製作処理ステップは、金属（例えばアルミニウム）トレース１１４１をもたらす。

【0086】

[0100]図１１ｇは、トレース１１４１上に共形に堆積された金属間誘電体（ＩＭＤ）１１４２および隣接する二酸化ケイ素層を示す。図１１ｈに示すように、別のアルミニウムトレース１１５１およびバイア１１５６が、形成される。この場合、アルミニウム間の界面は、金属堆積前に、イオンビーム洗浄を使用して簡単に調製される。また、図１１ｈは、例示のために、最上部平面１１５３を形成するために化学機械平坦化技術（ＣＭＰ）によって平坦にされた最上部酸化物１１５２を示す。最上部酸化物１１５２は、必ずしもＣＭＰによって平坦にされる必要があるわけではないことが認識されるであろう。実際、最上部酸化物１１５２は、どのような状況でも、必ずしも平坦にされる必要があるわけではない。

【0087】

[0101]図１１ｉでは、成長したフォトレジストパターン１１６０、１１６１、および１１６２が示される。フォトレジストパターン１１６０、１１６１、および１１６２は、シリコンメサ、圧力感知要素、およびシリコン接続点を画定するために作成される。表面１１６３は、フォトレジストパターンによって保護されていないことに留意されたい。二酸化ケイ素エッチングと深掘りシリコンエッチングとの組合せを使用して、フォトレジストパターン１１６０、１１６１、および１１６２を下地シリコンに転写した後に、図１１ｊに示される構造になる。図１１ｊに示すように、圧力道管１１７３の最上部部分は、圧力道管１１７３がフォトレジストパターンによって保護されていないので、エッチング除去される。フォトレジストパターン１１６０、１１６１、および１１６２は、下地構造（例えば圧力道管１１７２およびシリコンコネクタ１１７０）よりもわずかに大きく、それらは、製造における典型的な不整列を可能にするよう曝露される。したがって、シリコンストリンガ１１７１が、圧力道管１１７２および１１７３の側壁に生じ得る。湿式または乾式化学を使用して比較的短い等方性シリコンエッチングを行うことによって、シリコンストリンガ１１７１が除去されてもよい。シリコンストリンガ１１７１が除去されない場合、それらは、シリコンストリンガ１１７１と、下地二酸化ケイ素との間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不整合に起因して望ましくない非対称性および／または望ましくない信号変化を生成する。等方性シリコンエッチングの結果は、図１１ｋに示すように、清浄な側壁１１７５および１１７６であるはずである。

【0088】

[0102]図１１ｌに示すように、二酸化ケイ素１１７７の共形層は、スパッタ堆積システムを使用して堆積される。二酸化ケイ素１１７７は、例えば、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）シランベースの堆積またはテトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）ベースの堆積を使用して堆積されてもよい。二酸化ケイ素の全ての水平面を除去するために二酸化ケイ素の以降の異方性エッチングを実行することによって、図１１ｍに示すデバイスが得られる。残存する二酸化ケイ素側壁１１８４が、シリコンコネクタ１１７０ならびに圧力道管１１７２および１１７３の側部を被覆する。

【0089】

[0103]図１１ｎは、等方性シリコン剥離がＳＦ６プラズマ中で実行された後におけるウェハの断面を示す。絶縁トレンチ１１９１の底部１１９５、ならびに圧力道管１１７２および１１７３の下面１１９０にシリコンがないことに留意されたい。エッチングアーチファクト１１９２が、それぞれの構造（すなわちシリコンビーム１１８５ならびに圧力道管１１７２および１１７３）の下のシリコン基板床１１９６に生じる。同様のアーチファクト１１８３が、シリコンビーム１１８５の下面に生じる。

【0090】

[0104]図１１ｏに示すように、製作シーケンスは、側壁酸化物を除去するための比較的短いＰｒｉｍａｘｘ（登録商標）エッチングによって終了してもよい。例えば、側壁酸化物の除去は、清浄なシリコン側壁１１８１を生じさせる。さらにまた、Ｐｒｉｍａｘｘ（登録商標）エッチングは、また、金属層１１９８を曝露するのに十分な程度に最上部酸化物１１９７をエッチングする。金属層１１９８を曝露することは、接着パッドおよびシールリングの両方を以降のウェハスケール蓋接着プロセスに提供することに有用である。

【0091】

[0105]図１１ａ〜１１ｏは、例示のために、標準シリコンウェハに関して説明されてきたが、限定を意図するものではない。当業者であればわかるように、シリコンをインシュレータ上に、または堆積されたエピタキシャルシリコンを酸化物上に使用する変更例は、本明細書で説明する実施例の範囲内にある。圧力センサを標準シリコンウェハから作成することは、コスト理由に対して望ましくあり得ることが認識されるであろう。

【0092】

[0106]圧力道管およびトランスデューサの両方は、本明細書で説明する断面に示す要素を使用して製作されてもよいことが認識されるであろう。

【0093】

[0107]図１２は、本明細書で説明する実施例による開口部１２９４を有する圧力道管１２００を表す。圧力道管１２００は、第１の部分１２７８ａおよび第２の部分１２７８ｂを含む。図１２に示すように、第２の部分１２７８ｂの最上部は、エッチングステップにおいてエッチング除去される。第２の部分１２７８ｂの最上部は、図１２に示すＹ軸に沿って指定されたＹ値Ｙ_Ｄより上の、第２の部分１１７８ｂの一部分であるように画定される。例えば、慣性センサ、例えば加速度計またはジャイロスコープを製作するために使用される第２の部分１２７８ｂの最上部は、製作プロセスにおいて使用されるマスクのうちの１つを単に変えることによって、製作プロセスの本来部分としてエッチング除去されてもよい。例えば、図１１ｉに戻って参照すると、フォトレジストは、エッチングされるべきパターン（例えば１１６０、１１６１、および１１６２）を画定するために使用されてもよい。パターンは、パターンの下にある層を保護することを意図する。パターンによって保護されない領域では、図１１ｉから図１１ｊへの移行において示すように、エッチングが非保護マスキング酸化物を通ってウェハの中へと生じる。

【0094】

[0108]このように、フォトレジストが圧力道管（例えば圧力道管１２００）上に設置される場合、フォトレジスト下の酸化物は未処置のままであり、圧力道管は、圧力道管の側部上にいくらかの残さ（例えばシリコンストリンガ１１７１）がある状態で粗く切り取られる。しかし、フォトレジストが圧力道管上に設置されない場合（図１１ｉにおいて圧力道管１１７３に関して示すように）、最上部マスキング酸化物は、エッチング除去されるが、圧力道管は、多くの酸化物を含むので、（図１１ｊにおいて圧力道管１１７３に関して示すように）酸化物の相当量が残存する。したがって、フォトレジストを圧力道管１２００の第１の部分１２７８ａ上に設置し、フォトレジストを圧力道管１２００の第２の部分１２７８ｂ上に設置しないことによって、第２の部分１２７８ｂの最上部は、エッチング除去されて、第２の部分１２７８ｂに開口部１２９４を残し得る。同様に、エッチングステップは、圧力道管１２００周りのウェハをエッチングし得ることが認識されるであろう。開口部１２９４は、図１０に示される開口部１０９４ａ〜１０９４ｇのうちの任意の１つまたは複数のものの例示的実装である。開口部１２９４は、圧力道管出入口と呼ばれてもよい。

【0095】

[0109]図１３は、本明細書で説明する実施例に従って圧力センサを製作するための例示的方法のフローチャート１３００を表す。例示のために、フローチャート１３００は、図１４に示す製作システム１４００に関して説明される。図１４に示すように、製作システム１４００は、空洞論理１４０２、道管論理１４０４、およびトランスデューサ論理１４０６を含む。さらなる構造上および動作上の実施例は、フローチャート１３００に関する議論に基づけば関連技術の当業者には明らかであろう。

【0096】

[0110]図１３に示すように、フローチャート１３００の方法は、ステップ１３０２から始まる。ステップ１３０２では、空洞を含む半導体基板が提供される。例示的実装では、空洞論理１４０２は、空洞を含む半導体基板を提供する。

【0097】

[0111]ステップ１３０４では、空隙を画定する断面を有する圧力道管が製作される。
圧力道管は、空洞内の空洞圧力と圧力道管内の道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有する。圧力道管の少なくとも一部分が、空洞内に懸架される。例示的実装では、道管論理１４０４が圧力道管を製作する。

【0098】

[0112]例示的実施例では、ステップ１３０４は、圧力道管の少なくとも支持部分を空洞の外側の半導体基板に埋め込むことをさらに含む。支持部分は、圧力道管を物理的に支持する。例えば、支持部分は、圧力道管が空洞内に懸架されるのを可能にしてもよい。

【0099】

[0113]ステップ１３０６では、圧力道管の一部分に結合されるトランスデューサが製作される。トランスデューサは、圧力道管の構造変形とともに変化する属性を有する。例示的実装では、トランスデューサ論理１４０６がトランスデューサを製作する。

【0100】

[0114]いくつかの例示的実施例では、フローチャート１３００の１つまたは複数のステップ１３０２、１３０４、および／または１３０６は、実行されなくてもよい。その上、ステップ１３０２、１３０４、および／または１３０６に加えて、またはそれの代わりのステップが実行されてもよい。例えば、例示的実施例においては、圧力道管が、半導体基板の処理中に形成される誘電体（例えば誘電体ライニング）から製作される。この実施例によれば、フローチャート１３００の方法は、誘電体を半導体基板上に形成することを含んでもよい。任意の好適な半導体処理論理（例えば酸化反応論理）は、誘電体を半導体基板上に形成するために使用されてもよいことが認識されるであろう。圧力道管は、誘電体以外の材料から製作されてもよいことがさらに認識されるであろう。例えば、圧力道管は、誘電体よりむしろシリコンから製作されてもよいが、シリコン内にエッチングされたチャネルは、比較的大きくなる可能性があり、シリコンへの整列度が問題になることがある。

【0101】

[0115]製作システム１４００が、図１４に示す論理の全てを含まなくてもよいことが認識されるであろう。例えば、製作システム１４００は、空洞論理１４０２、道管論理１４０４、および／またはトランスデューサ論理１５０６のうちの１つまたは複数を含まなくてもよい。さらにまた、製作システム１４００は、空洞論理１４０２、道管論理１４０４、および／またはトランスデューサ論理１４０６に加えて、または、その代わりに論理を含んでもよい。

【0102】

[0116]図１５は、本明細書で説明する実施例による圧力センサを使用するための例示的方法のフローチャート１５００を表す。例示のために、フローチャート１５００が、図５に示す圧力センサ５００および図１６に示す測定システム１６００に関して説明される。図１６に示すように、測定システム１６００は、測定論理１６０２を含む。さらなる構造上および動作上の実施例が、フローチャート１５００に関する議論に基づけば関連技術の当業者には明らかであろう。

【0103】

[0117]図１５に示すように、フローチャート１５００の方法は、ステップ１５０２から始まる。ステップ１５０２では、空洞圧力が、圧力センサの半導体基板に含まれる空洞内に受け取られる。例示的実装では、圧力センサ５００の半導体基板５８０に含まれる空洞５８６が、空洞圧力を受け取る。

【0104】

[0118]ステップ１５０４では、道管圧力は、圧力センサの圧力道管内に受け取られる。圧力道管は、空隙を画定する断面を有する。圧力道管は、空洞圧力と道管圧力との間の圧力差に基づいて構造変形するように構成された少なくとも１つの曲線部分を有する。圧力道管の少なくとも一部分は、空洞内に懸架される。圧力道管は、半導体基板の処理中に形成される誘電体（例えば誘電体ライニング）から作成されてもよいが、例示的実施例の範囲は、これに限定されない。例示的実装では、圧力道管５２０は、道管圧力を受け取る。

【0105】

[0119]ステップ１５０６では、圧力道管の一部分に結合されたトランスデューサの属性が、測定される。属性は、圧力道管の構造変形とともに変化する。例示的実装では、測定論理１６０２が、トランスデューサ５０３の属性を測定する。

【0106】

[0120]例示的実施例では、トランスデューサは、変形可能な容量構造を含む。この実施例によれば、属性は、容量構造と関係する容量を含む。この実施例にさらによれば、ステップ１５０６は、容量構造と関係する容量を測定することを含む。

【0107】

[0121]別の例示的実施例では、トランスデューサは、圧電材料を含む。この実施例によれば、属性は、圧電材料によって生成される電荷を含む。この実施例にさらによれば、ステップ１５０６は、圧電材料によって生成された電荷を測定することを含む。

【0108】

[0122]さらに別の例示的実施例では、トランスデューサは、圧電抵抗材料を含む。この実施例によれば、属性は、圧電抵抗材料の抵抗を含む。この実施例にさらによれば、ステップ１５０６は、圧電抵抗材料の抵抗を測定することを含む。

【0109】

[0123]いくつかの例示的実施例では、フローチャート１５００のステップ１５０２、１５０４および／または１５０６のうちの１つまたは複数は、実行されなくてもよい。その上、ステップ１５０２、１５０４および／または１５０６に加えて、またはその代わりに、ステップが実行されてもよい。

【0110】

[0124]測定システム１６００は、測定論理１６０２に加えて、またはその代わりに、論理を含んでもよいことが認識されるであろう。例えば、測定システム１６００は、圧力センサまたはその一部分を含んでもよい。

【0111】

[0125]本明細書で説明する材料、それらのそれぞれの形状および寸法、ならびに図面に示すそれらの相対位置は、本来、例示的であり、限定を意図するものではない。本開示についての利益を有する関連技術の当業者に明らかであるような修正例が想定される。
ＩＩＩ．実例的な計算システム実装
[0126]製作システム１４００、測定システム１６００、フローチャート１３００および１５００を含むがこれらに限定されない、本明細書で説明する例示的な実施例、システム、構成要素、下位構成要素、デバイス、方法、フローチャート、ステップなどは、ハードウェア（例えばハードウェア論理／回路部品）、もしくはハードウェアとソフトウェア（１つまたは複数のプロセッサもしくは処理デバイスにおいて実行されるように構成されたコンピュータプログラムコード）との任意の組合せ、および／またはファームウェアに実装されてもよい。システム、方法／プロセス、および／または装置を含む本明細書で説明する実施例は、周知の計算デバイス、例えば図１７に示すコンピュータ１７００を使用して実装されてもよい。例えば、製作システム１４００、測定システム１６００、フローチャート１３００のステップのそれぞれ、およびフローチャート１５００のステップのそれぞれは、１つまたは複数のコンピュータ１７００を使用して実装されてもよい。

【0112】

[0127]コンピュータ１７００は、本明細書で説明する機能を実行することができる任意の市販の周知の通信デバイス、処理デバイス、および／またはコンピュータ、例えば、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ（登録商標）、ＨＰ（登録商標）、Ｄｅｌｌ（登録商標）、Ｃｒａｙ（登録商標）、Ｓａｍｓｕｎｇ（登録商標）、Ｎｏｋｉａ（登録商標）などから入手可能なデバイス／コンピュータであってもよい。コンピュータ１７００は、サーバ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートウォッチまたはヘッドマウント型コンピュータのようなウェアラブルコンピュータ、携帯情報端末、移動電話などを含む任意の種類のコンピュータであってもよい。

【0113】

[0128]コンピュータ１７００は、１つまたは複数のプロセッサ（中央処理装置もしくはＣＰＵとも呼ばれる）、例えばプロセッサ１７０６を含む。プロセッサ１７０６は、通信インフラストラクチャ１７０２、例えばコミュニケーションバスに接続される。いくつかの実施形態では、プロセッサ１７０６は、同時に複数のコンピューティングスレッドを動作させてもよい。コンピュータ１７００は、また、一次またはメインメモリ１７０８、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。メインメモリ１７０８は、制御論理１７２４（コンピュータソフトウェア）およびデータをその中に記憶している。

【0114】

[0129]コンピュータ１７００は、また、１つまたは複数の二次記憶装置１７１０を含む。二次記憶装置１７１０は、例えば、ハードディスクドライブ１７１２および／またはリムーバブル記憶装置もしくはドライブ１７１４、ならびにメモリカードおよびメモリスティックのような別の種類の記憶装置を含む。例えば、コンピュータ１７００は、業界標準インタフェース、例えばメモリスティックのようなデバイスとの接続するためのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースを含んでもよい。リムーバブル記憶ドライブ１７１４とは、フロッピーディスクドライブ、磁気テープドライブ、コンパクトディスクドライブ、光記憶装置、テープバックアップなどを指す。

【0115】

[0130]リムーバブル記憶ドライブ１７１４は、リムーバブル記憶ユニット１７１６と相互に作用する。リムーバブル記憶ユニット１７１６は、コンピュータソフトウェア１７２６（制御論理）および／またはデータをその中に記憶したコンピュータ使用可能または可読記憶媒体１７１８を含む。リムーバブル記憶ユニット１７１６とは、フロッピーディスク、磁気テープ、コンパクトディスク（ＣＤ）、ディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、光記憶ディスク、メモリスティック、メモリカードまたは任意の別のコンピュータデータ記憶装置を指す。リムーバブル記憶ドライブ１７１４は、周知の方式でリムーバブル記憶ユニット１７１６から読み込みおよび／またはそれに書き込む。

【0116】

[0131]コンピュータ１７００は、また、入力／出力／ディスプレイ装置１７０４、例えばタッチスクリーン、ＬＥＤおよびＬＣＤディスプレイ、キーボード、ポインティングデバイスなどを含む。

【0117】

[0132]コンピュータ１７００は、通信またはネットワークインタフェース１７２０をさらに含む。通信インタフェース１７２０は、コンピュータ１７００が遠隔装置と通信するのを可能にする。例えば、通信インタフェース１７２０は、コンピュータ１７００が、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、インターネットなどのような（コンピュータ使用可能または可読媒体の形式を表す）通信ネットワークまたは媒体１７２２を介して通信することを可能にする。ネットワークインタフェース１７２０は、有線または無線接続を介してリモートサイトまたはネットワークと接続してもよい。通信インタフェースの実例７２２は、モデム（例えば３Ｇおよび／または４Ｇ通信）、ネットワークインタフェイスカード（例えばＷｉ−Ｆｉおよび／または別のプロトコルのためのイーサネットカード）、通信ポート、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（パーソナルコンピュータメモリカード国際協会）（ＰＣＭＣＩＡ）カード、有線または無線ＵＳＢポートなどを含むが、これらに限定されない。制御論理１７２８は、通信媒体１７２２を介してコンピュータ１７００と送受信されてもよい。

【0118】

[0133]制御論理（ソフトウェア）が記憶されたコンピュータ使用可能または可読媒体を備える任意の装置または製品は、本明細書においてコンピュータプログラム製品またはプログラム記憶装置と呼ばれる。コンピュータプログラム製品の実例は、メインメモリ１７０８、二次記憶装置１７１０（例えばハードディスクドライブ１７１２）、およびリムーバブル記憶ユニット１７１６を含むが、これらに限定されない。制御論理が記憶されたそのようなコンピュータプログラム製品は、１つまたは複数のデータ処理装置によって実行されると、そのようなデータ処理装置を本明細書において説明するように動作させ、実施例を表す。例えば、そのようなコンピュータプログラム製品は、プロセッサ１７０６によって実行されると、プロセッサ１７０６に図１３のフローチャート１３００および／または図１５のフローチャート１５００のステップのうちの任意のものを実行させてもよい。

【0119】

[0134]実施例が実装されてもよいデバイスは、記憶装置、例えば記憶ドライブ、メモリデバイス、およびさらなる種類のコンピュータ可読媒体を含み得る。そのようなコンピュータ可読記憶媒体の実例は、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク、リムーバブル光ディスク、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）などを含む。本明細書で使用されるとき、用語「コンピュータプログラム媒体」および「コンピュータ可読媒体」とは、ハードディスクドライブ、リムーバブル磁気ディスク、リムーバブル光ディスク（例えばＣＤ ＲＯＭ、ＤＶＤ ＲＯＭなど）、ジップディスク、テープ、磁気記憶装置、光記憶装置、ＭＥＭＳベースの記憶装置、ナノテクノロジベースの記憶装置、およびフラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、ＲＡＭ装置、ＲＯＭ装置などのような別の媒体と関係するハードディスクを全体として指すために使用される。そのようなコンピュータ可読記憶媒体は、例えば、実施例、システム、構成要素、下位構成要素、デバイス、方法、フローチャート、ステップ、本明細書で説明するものなど（上述のような）、および／または本明細書で説明するさらなる実施例を実装するためのコンピュータプログラム論理を含むプログラムモジュールを記憶してもよい。実施例は、任意のコンピュータ使用可能媒体に記憶された（例えばプログラムコード、命令、またはソフトウェアの形式の）そのような論理を備えるコンピュータプログラム製品を対象とする。そのようなプログラムコードは、１つまたは複数のプロセッサにおいて実行されると、デバイスを本明細書で説明するように動作させる。

【0120】

[0135]そのようなコンピュータ可読記憶媒体は、通信媒体から区別され、それとはオーバーラップしない（通信媒体を含まない）ことに留意されたい。通信媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または搬送波のような変調されたデータ信号内の別のデータを具現化する。用語「変調されたデータ信号」とは、情報を信号内に符号化するようにその特性の１つまたは複数が設定または変更された信号を意味する。実例として、限定ではなく、通信媒体は、音響、ＲＦ、赤外線のような無線媒体、および別の無線媒体、ならびに有線媒体を含む。実施例は、また、そのような通信媒体を対象とする。

【0121】

[0136]開示された技術は、ソフトウェア、ファームウェアおよび／または本明細書で説明するもの以外のハードウェア実装を使用して実施されてもよい。本明細書で説明する機能を実行するのに好適な任意のソフトウェア、ファームウェアおよびハードウェア実装が使用されてもよい。
ＩＶ．おわりに
[0137]様々な実施例が上記されたが、それらは単に例として示され、限定ではないことを理解されたい。関連技術における当業者には、形式および詳細における様々な変化が、実施例の趣旨および範囲から逸脱することなくその中でなされてもよいことが明らかであろう。したがって、実施例の広がりおよび範囲が、上記の例示的実施例のうちの任意のものによって限定されてはならず、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物に従ってのみ規定されなければならない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図9】

【図10】

【図11a】

【図11b】

【図11c】

【図11d】

【図11e】

【図11f】

【図11g】

【図11h】

【図11i】

【図11j】

【図11k】

【図11l】

【図11m】

【図11n】

【図11o】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】