JPH01170054A - 半導体圧力センサの製造方法 - Google Patents
半導体圧力センサの製造方法Info
- Publication number
- JPH01170054A JPH01170054A JP32901887A JP32901887A JPH01170054A JP H01170054 A JPH01170054 A JP H01170054A JP 32901887 A JP32901887 A JP 32901887A JP 32901887 A JP32901887 A JP 32901887A JP H01170054 A JPH01170054 A JP H01170054A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- silicon substrate
- buried layer
- layer
- epitaxial layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Pressure Sensors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、シリコンなどの半導体結晶の持つピエゾ抵抗
効果などを利用して圧力を電気信号に変換する圧力セン
サの製造方法に係り、特にそのダイアプラムの製造方法
を改良した半導体圧力センサの製造方法に関する。
効果などを利用して圧力を電気信号に変換する圧力セン
サの製造方法に係り、特にそのダイアプラムの製造方法
を改良した半導体圧力センサの製造方法に関する。
く従来の技術〉
第２図は従来の半導体圧力センサの構成を示す構成図で
ある。
ある。
第２図（イ）は半導体圧力センサの平面図、１（ロ）は
半導体圧力センサの横断面図を示す、１はｎ形のシリコ
ン単結晶で作られたダイヤフラムであり、凹部２を有し
更に凹部２の形成により単結晶の厚さの薄くなった起歪
部３とその周辺の固定部４とを有している。
半導体圧力センサの横断面図を示す、１はｎ形のシリコ
ン単結晶で作られたダイヤフラムであり、凹部２を有し
更に凹部２の形成により単結晶の厚さの薄くなった起歪
部３とその周辺の固定部４とを有している。
固定部４は連通孔５を有する基板６にガラス薄ｆｉ７を
介して陽極接合などにより固定されている。
介して陽極接合などにより固定されている。
起歪部３は単結晶の（１００）面とされ、その上にはそ
の中心を通る結晶軸＜００１＞方向で起歪部３と固定部
４との境界付近に例えば剪断形ゲージなどの感圧素子８
が不純物の拡散により伝導形がＰ形として矩形状に形成
されている。
の中心を通る結晶軸＜００１＞方向で起歪部３と固定部
４との境界付近に例えば剪断形ゲージなどの感圧素子８
が不純物の拡散により伝導形がＰ形として矩形状に形成
されている。
この感圧素子８はその長手方向に電源端（図示せず）が
形成され、ここに電圧或いは電流が印加される。印加圧
力Ｐがダイヤフラム１に与えられると、これによって生
じた例えば剪断応力τに対応した電圧が感圧素子８の長
手方向のほぼ中央に形成された出力端（図示せず）に得
られる。
形成され、ここに電圧或いは電流が印加される。印加圧
力Ｐがダイヤフラム１に与えられると、これによって生
じた例えば剪断応力τに対応した電圧が感圧素子８の長
手方向のほぼ中央に形成された出力端（図示せず）に得
られる。
これによって、印加圧力Ｐに対応した電圧が出力端に得
られる。
られる。
ところで、この様なダイアフラムを製造するには各種の
方法があるが、一般には（ａ）等方性のケミカルエツチ
ングにより製造するか（ｂ）異方性のケミカルエツチン
グにより製造するかの方法がとられるが、このほかに（
ｃ）ｎ”シリコン基板にｎ形のエピタキシャル層を積み
ｎ形のエピタキシャル層をエツチングストップ層として
電解エツチングによりｎ１シリコン基板に孔開けをする
製造方法もある。
方法があるが、一般には（ａ）等方性のケミカルエツチ
ングにより製造するか（ｂ）異方性のケミカルエツチン
グにより製造するかの方法がとられるが、このほかに（
ｃ）ｎ”シリコン基板にｎ形のエピタキシャル層を積み
ｎ形のエピタキシャル層をエツチングストップ層として
電解エツチングによりｎ１シリコン基板に孔開けをする
製造方法もある。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、この様な従来の半導体圧力センサの製造
方法は以下に説明するような問題がある。
方法は以下に説明するような問題がある。
（イ）第１の製造方法（ａ）によりダイアフラムの凹部
の加工を行うとその寸法精度を出すことが容易ではなく
、シリコンの中の不純物の濃度差を利用したエツチング
ストップ層を設けてダイアフラムの厚さを制御する方式
を採用しても半径方向の寸法精度が悪く、 （ロ）第２の製造方法（ｂ）によりダイアフラム゛の凹
部の加工を行う場合は寸法精度は良いが、ダイアフラム
の起歪部の形状が４角形、８角形などに限定され、面と
面とが交差するところに角部が出来てこの部分に応力集
中が作用し高応力下での使用が難しく、 （ハ）第３の製造方法（Ｃ）によりダイアフラムの凹部
の加工を行う場合は高濃度のｎ＋シリコン基板が入手し
難く、またダイアフラムの凹部の半径方向の寸法精度が
充分でない、 などの問題がある。
の加工を行うとその寸法精度を出すことが容易ではなく
、シリコンの中の不純物の濃度差を利用したエツチング
ストップ層を設けてダイアフラムの厚さを制御する方式
を採用しても半径方向の寸法精度が悪く、 （ロ）第２の製造方法（ｂ）によりダイアフラム゛の凹
部の加工を行う場合は寸法精度は良いが、ダイアフラム
の起歪部の形状が４角形、８角形などに限定され、面と
面とが交差するところに角部が出来てこの部分に応力集
中が作用し高応力下での使用が難しく、 （ハ）第３の製造方法（Ｃ）によりダイアフラムの凹部
の加工を行う場合は高濃度のｎ＋シリコン基板が入手し
難く、またダイアフラムの凹部の半径方向の寸法精度が
充分でない、 などの問題がある。
く問題点を解決するための手段〉
この発明は、以上の問題点を解決するために、測定圧力
により変位する起歪部の形にパターニングされた高濃度
のｎ形シリコンの埋込み層を片方の面に持つｐ形シリコ
ン基板の前記埋込み層の上にエピタキシャル成長をさせ
てｎ形エピタキシャル層を形成し、さらにこの上にＰ形
のゲージを形成した後、異方性エツチングにより埋込み
層の深さまでｐ形シリコン基板の埋め込み層に対応する
部分に凹部を形成し、ｐ形シリコン基板とｎ形エピタキ
シャル層との間に逆バイアス電圧を印加した状態でエツ
チング液に対してｎ形エピタキシャル層を正電位に保持
して埋込み層を電解エツチングして除去し起歪部を形成
するようにしたものである。
により変位する起歪部の形にパターニングされた高濃度
のｎ形シリコンの埋込み層を片方の面に持つｐ形シリコ
ン基板の前記埋込み層の上にエピタキシャル成長をさせ
てｎ形エピタキシャル層を形成し、さらにこの上にＰ形
のゲージを形成した後、異方性エツチングにより埋込み
層の深さまでｐ形シリコン基板の埋め込み層に対応する
部分に凹部を形成し、ｐ形シリコン基板とｎ形エピタキ
シャル層との間に逆バイアス電圧を印加した状態でエツ
チング液に対してｎ形エピタキシャル層を正電位に保持
して埋込み層を電解エツチングして除去し起歪部を形成
するようにしたものである。
く作 用〉
Ｐ形シリコン基板に高濃度のｎ形、の埋込み層を形成し
てこの上にさらにｎ形のエピタキシャル層を成長させて
ここにゲージを作り、この後ｐ形シリコン基板に異方性
エツチングによりこの埋込み層に通じる凹部を形成し、
さらにＰ形シリコン基板とｎ形エピタキシャル層との間
に逆バイアス電圧を印加した状態でエツチング液に対し
てｎ形エピタキシャル層を正電位に保持して埋込み層を
電解エツチングして除去し起歪部を形成する。
てこの上にさらにｎ形のエピタキシャル層を成長させて
ここにゲージを作り、この後ｐ形シリコン基板に異方性
エツチングによりこの埋込み層に通じる凹部を形成し、
さらにＰ形シリコン基板とｎ形エピタキシャル層との間
に逆バイアス電圧を印加した状態でエツチング液に対し
てｎ形エピタキシャル層を正電位に保持して埋込み層を
電解エツチングして除去し起歪部を形成する。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。
。
第１図（イ）はｐ形のウェハ状のシリコン基板１０に外
形が円形パターンになるようにｎ形の不純物を高濃度（
ｎ＋）で拡散して埋込みＮ１１を形成する拡散工程を示
す。
形が円形パターンになるようにｎ形の不純物を高濃度（
ｎ＋）で拡散して埋込みＮ１１を形成する拡散工程を示
す。
この拡散工程で形成された埋込み層の上に第１図（ロ）
に示す様にｎ形のエピタキシャル成長を行いｎ形エピタ
キシャル層１２を形成する。
に示す様にｎ形のエピタキシャル成長を行いｎ形エピタ
キシャル層１２を形成する。
第１図（ハ）のゲージ形成工程では、この第１図（ロ）
で形成されたエピタキシャル層１２の上にｐ形のゲージ
１３を拡散などにより形成し、その上を窒化膜などの絶
縁膜１４で覆ってゲージ１３を保護すると共にシリコン
基板１０の底面を同様に窒化膜などの絶縁ＷＡ１５で覆
い、次の異方性エツチング工程でのマスクとする。
で形成されたエピタキシャル層１２の上にｐ形のゲージ
１３を拡散などにより形成し、その上を窒化膜などの絶
縁膜１４で覆ってゲージ１３を保護すると共にシリコン
基板１０の底面を同様に窒化膜などの絶縁ＷＡ１５で覆
い、次の異方性エツチング工程でのマスクとする。
この工程では、さらに後工程の準備としてｎ形エピタキ
シャル層１２にｎ＋の電極１６を形成しておく。
シャル層１２にｎ＋の電極１６を形成しておく。
第１図（ニ）は、異方性エツチングの工程を示す、この
工程では埋込み層１１に対応するシリコン基板１０の連
通孔１７を作る部分の絶縁膜１５を四角形にパターンニ
ングして開口し、ｎ◆の堰込み層１１をエッチストップ
面として水酸化カリウム（ＫＯＨ）のエツチング液を用
いて異方性エツチングを行い、シリコン基板１０に断面
が矩形の連通孔１７を形成する。
工程では埋込み層１１に対応するシリコン基板１０の連
通孔１７を作る部分の絶縁膜１５を四角形にパターンニ
ングして開口し、ｎ◆の堰込み層１１をエッチストップ
面として水酸化カリウム（ＫＯＨ）のエツチング液を用
いて異方性エツチングを行い、シリコン基板１０に断面
が矩形の連通孔１７を形成する。
第１図（ホ）は電解エツチングの工程を示す。
この工程では、電極１６を介してｎ形エピタキシャル層
１２とｐ形のシリコン基板１０との間に逆バイアスの直
流電圧Ｅ１とＥ２を印加し、さらに弗化水素（ＨＦ）又
は弗化アンモニウムなどのエツチング液の中に白金の電
極１８を設けてこの電［！１８を（−）極、ｎ形エピタ
キシャル層１２を（＋）極として直流電圧Ｅ、を印加し
て等方性の電解エツチングを行う。
１２とｐ形のシリコン基板１０との間に逆バイアスの直
流電圧Ｅ１とＥ２を印加し、さらに弗化水素（ＨＦ）又
は弗化アンモニウムなどのエツチング液の中に白金の電
極１８を設けてこの電［！１８を（−）極、ｎ形エピタ
キシャル層１２を（＋）極として直流電圧Ｅ、を印加し
て等方性の電解エツチングを行う。
この電解エツチングにより、ｎ＋形の埋込み層１１がエ
ツチングされて円形の凹部１９とされ、この凹部１９に
対向するｎ形エピタキシャル層１２の部分が円形の起歪
部２０となる第１図（へ）に示すダイアフラム２１が形
成される。
ツチングされて円形の凹部１９とされ、この凹部１９に
対向するｎ形エピタキシャル層１２の部分が円形の起歪
部２０となる第１図（へ）に示すダイアフラム２１が形
成される。
以上の製造方法により製造された半導体圧力センサは、
圧力Ｐが連通孔１７、凹部１９を介して導入され、これ
により起歪部２０が歪んでゲージ１３でこの歪みが電気
信号として検出される。
圧力Ｐが連通孔１７、凹部１９を介して導入され、これ
により起歪部２０が歪んでゲージ１３でこの歪みが電気
信号として検出される。
なお、第１図（ホ）の電解エツチングの代りに超音波研
削加工などの機械加工を必要に応じて利用することもで
きる。
削加工などの機械加工を必要に応じて利用することもで
きる。
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば、凹部を形成するための円形のｎ＋の埋込み層をｐ
形のシリコン基板の（−）極としての自己電極作用によ
り凹部の奥のｎ４の埋込み層まで等方性の電解エツチン
グで確実に除去するのでダイアフラムの起歪部の半径方
向の寸法精度が良く、また入手の困難なｎ＋シリコン基
板を使う必要もなく、さらにウニ八単位でダイアフラム
加工を行うことができるので量産化加工が可能となるな
ど各種の効果がある。
れば、凹部を形成するための円形のｎ＋の埋込み層をｐ
形のシリコン基板の（−）極としての自己電極作用によ
り凹部の奥のｎ４の埋込み層まで等方性の電解エツチン
グで確実に除去するのでダイアフラムの起歪部の半径方
向の寸法精度が良く、また入手の困難なｎ＋シリコン基
板を使う必要もなく、さらにウニ八単位でダイアフラム
加工を行うことができるので量産化加工が可能となるな
ど各種の効果がある。
第１図は本発明の１実施例の製造方法を示す工程図、第
２図は従来の製造方法で製造された半導体圧力センサの
構成を示す構成図である。 １．２１・・・ダイアフラム、２．１９・・・凹部、３
．２０・・・起歪部、５．１７・・・連通孔、８・・・
感圧素子、１０・・・シリコン基板、１１・・・埋込み
層、１２・・・ｎ形エピタキシャル層、１３・・・ゲー
ジ、１４．１５・・・絶縁膜。 第２図゛ 竿 ！ （イ） オム嘴虻 （ロ）工じヌＡシャルベ表 （ハ）リーン形１収 （ニ）１！λ′Ｙ１エツチ〉フ１ （ホ）電解エーノチレ７゛ （へ）り゛イヤ７ラム
２図は従来の製造方法で製造された半導体圧力センサの
構成を示す構成図である。 １．２１・・・ダイアフラム、２．１９・・・凹部、３
．２０・・・起歪部、５．１７・・・連通孔、８・・・
感圧素子、１０・・・シリコン基板、１１・・・埋込み
層、１２・・・ｎ形エピタキシャル層、１３・・・ゲー
ジ、１４．１５・・・絶縁膜。 第２図゛ 竿 ！ （イ） オム嘴虻 （ロ）工じヌＡシャルベ表 （ハ）リーン形１収 （ニ）１！λ′Ｙ１エツチ〉フ１ （ホ）電解エーノチレ７゛ （へ）り゛イヤ７ラム
Claims (1)
- 測定圧力により変位する起歪部の形にパターニングさ
れた高濃度のｎ形シリコンの埋込み層を片方の面に持つ
ｐ形シリコン基板の前記埋込み層の上にエピタキシャル
成長をさせてｎ形エピタキシャル層を形成し、さらにこ
の上にｐ形のゲージを形成した後、異方性エッチングに
より前記埋込み層の深さまで前記ｐ形シリコン基板の前
記埋め込み層に対応する部分に凹部を形成し、前記ｐ形
シリコン基板と前記ｎ形エピタキシャル層との間に逆バ
イアス電圧を印加した状態でエッチング液に対してｎ形
エピタキシャル層を正電位に保持して前記埋込み層を電
解エッチングして除去し前記起歪部を形成することを特
徴とする半導体圧力センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32901887A JPH01170054A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32901887A JPH01170054A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01170054A true JPH01170054A (ja) | 1989-07-05 |
Family
ID=18216678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32901887A Pending JPH01170054A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01170054A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03104463U (ja) * | 1990-02-16 | 1991-10-30 | ||
| JPH04148568A (ja) * | 1990-10-12 | 1992-05-21 | Toshiba Corp | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
| JP2002243516A (ja) * | 2001-02-13 | 2002-08-28 | Denso Corp | 薄膜部を有するセンサの製造方法 |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP32901887A patent/JPH01170054A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03104463U (ja) * | 1990-02-16 | 1991-10-30 | ||
| JPH04148568A (ja) * | 1990-10-12 | 1992-05-21 | Toshiba Corp | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
| JP2002243516A (ja) * | 2001-02-13 | 2002-08-28 | Denso Corp | 薄膜部を有するセンサの製造方法 |
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