JPH04181136A - Pressure detector and its manufacture - Google Patents
Pressure detector and its manufactureInfo
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- JPH04181136A JPH04181136A JP31009290A JP31009290A JPH04181136A JP H04181136 A JPH04181136 A JP H04181136A JP 31009290 A JP31009290 A JP 31009290A JP 31009290 A JP31009290 A JP 31009290A JP H04181136 A JPH04181136 A JP H04181136A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野]
本発明は圧力検出器およびその製造方法に関するもので
あり、例えば、基準圧力室を有する圧力検出器およびそ
の製造方法に用いられるものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a pressure detector and a method for manufacturing the same, for example, a pressure detector having a reference pressure chamber and a method for manufacturing the same.
従来、センサチンプに基準圧力室を有する圧力センサと
して、例えば特開平1−136043号公報に開示され
たものがある。この公報では、圧力を受ける受圧ダイヤ
フラムが窒化シリコン膜で形成されており、また歪みゲ
ージは多結晶膜で形成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a pressure sensor having a reference pressure chamber in a sensor chimp is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-136043. In this publication, a pressure receiving diaphragm that receives pressure is formed of a silicon nitride film, and a strain gauge is formed of a polycrystalline film.
〔発明が解決しようとする課題]
ところが上述した従来のものでは、受圧ダイヤフラムが
窒化シリコン膜で形成されているために、温度特性によ
るバラツキが大きくなったり、経時変化等が発生したり
して、圧力測定を精度良く行うことができないという問
題がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional device described above, since the pressure receiving diaphragm is formed of a silicon nitride film, variations due to temperature characteristics become large and changes over time occur. There is a problem that pressure measurement cannot be performed with high precision.
また、歪みゲージ素子がポリシリコンで形成されている
ので、歪みゲージ素子の出力信号レベルが小さいものと
なってしまい、高感度に働き難いという問題がある。Furthermore, since the strain gauge element is made of polysilicon, the output signal level of the strain gauge element is low, making it difficult to operate with high sensitivity.
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり
、圧力測定の精度を高めると共に、高感度な圧力検出器
およびその製造方法を提供することを目的とするもので
ある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to improve the accuracy of pressure measurement and to provide a highly sensitive pressure detector and a method for manufacturing the same.
(課題を解決するための手段〕
そのため本発明は、請求項1記載の発明においては、
基板上に形成された単結晶層と、
基準圧力室として、前記単結晶層の所定部が除去されて
形成された空洞領域と、
前記空洞領域上の前記単結晶層に形成された受圧ダイヤ
フラムと、
前記受圧ダイヤフラムに形成され、前記受圧ダイヤフラ
ムの変位を検出する歪みゲージ素子とを備えることを特
徴とする圧力検出器を採用し、また、請求項2記載の発
明においては、単結晶で形成された第1の基板表面に、
受圧ダイヤフラムの膜厚に相当する深さの孔をエンチン
グにより形成する第1工程と、
前記孔と、基準圧力室が形成される圧力室形成領域と、
前記圧力室形成領域および前記孔を連通ずる連通路とを
エツチングして、前記孔をエツチング孔として形成する
第2工程と、
少なくとも前記エツチング孔に酸化膜を形成する第3工
程と、
前記第3工程を経た前記第1の基板の前記圧力室形成領
域が形成された側と、第2の基板とを貼り合わせる第4
工程と、
前記第1の基板の裏面より、前記エンチング孔に形成さ
れた前記酸化膜が露出するまで前記第1゛の基板の裏面
を研磨する第5工程と
を含むことを特徴とする圧力検出器の製造方法を採用す
るものである。(Means for Solving the Problems) Therefore, in the invention according to claim 1, the present invention includes: a single crystal layer formed on a substrate; and a predetermined portion of the single crystal layer is removed as a reference pressure chamber. The method is characterized by comprising: a formed cavity region; a pressure-receiving diaphragm formed in the single crystal layer on the cavity region; and a strain gauge element formed in the pressure-receiving diaphragm and detecting displacement of the pressure-receiving diaphragm. In the invention according to claim 2, a pressure detector is adopted, and in the first substrate surface formed of a single crystal,
a first step of forming a hole with a depth corresponding to the film thickness of the pressure receiving diaphragm by etching; a pressure chamber forming region in which the hole and a reference pressure chamber are formed;
a second step of etching the pressure chamber forming region and a communication path communicating the hole to form the hole as an etching hole; a third step of forming an oxide film in at least the etching hole; and the third step. A fourth step of bonding the side of the first substrate that has undergone the process on which the pressure chamber forming region is formed and the second substrate.
and a fifth step of polishing the back surface of the first substrate until the oxide film formed in the etched hole is exposed from the back surface of the first substrate. This method adopts the method of manufacturing pottery.
上記構成により、請求項1記載の発明においては、基板
上に単結晶層が形成され、この単結晶層には、基準圧力
室として、単結晶層の所定部が除去されて形成された空
洞領域と、この空洞領域上の単結晶層に形成された受圧
ダイヤフラムと、この受圧ダイヤフラムに形成され、受
圧ダイヤフラムの変位を検出する歪みゲージ素子とが形
成されている。With the above configuration, in the invention according to claim 1, a single crystal layer is formed on the substrate, and a cavity region in this single crystal layer is formed by removing a predetermined portion of the single crystal layer as a reference pressure chamber. A pressure receiving diaphragm is formed on the single crystal layer above the cavity region, and a strain gauge element is formed on the pressure receiving diaphragm to detect displacement of the pressure receiving diaphragm.
また請求項2記載の発明においては、第1工程によって
単結晶で形成された第1の基板表面に、受圧ダイヤフラ
ムの膜厚に相当する深さの孔をエツチングにより形成し
、第2工程によって孔と、基準圧力室が形成される圧力
室形成領域と、圧力室形成領域および孔を連通ずる連通
路とをエツチングして、孔をエツチング孔として形成し
ている。Further, in the invention according to claim 2, a hole having a depth corresponding to the thickness of the pressure receiving diaphragm is formed on the surface of the first substrate formed of a single crystal in the first step, and the hole is formed in the second step. The hole is formed as an etched hole by etching a pressure chamber forming region in which a reference pressure chamber is formed and a communication path communicating the pressure chamber forming region and the hole.
そして、第4工程によって第3工程を経た第1の基板の
圧力室形成領域が形成された側と、第2の基板とを貼り
合わせ、第5工程によって第1の基板の裏面より、エツ
チング孔に形成された酸化膜が露出するまで第1の基板
の裏面を研磨している。Then, in a fourth step, the side of the first substrate that has gone through the third step, on which the pressure chamber forming region is formed, is bonded to the second substrate, and in a fifth step, the etching holes are etched from the back surface of the first substrate. The back surface of the first substrate is polished until the oxide film formed on the first substrate is exposed.
以上述べたように、請求項1記載の発明においては、受
圧ダイヤフラムは単結晶で形成されているために経時変
化等が発生し難いので、圧力測定の精度を高めることが
できるという優れた効果がある。また、歪みゲージ素子
も単結晶で形成されているために出力信号レベルが大き
くなるので、高感度に働かせることができるという優れ
た効果がある。As described above, in the invention according to claim 1, since the pressure receiving diaphragm is formed of a single crystal, it is difficult to cause changes over time, so an excellent effect is achieved in that the accuracy of pressure measurement can be improved. be. Furthermore, since the strain gauge element is also formed of a single crystal, the output signal level is increased, so it has the excellent effect of being able to operate with high sensitivity.
また請求項2記載の発明においては、受圧ダイヤフラム
の膜厚は、第1工程で行われるエツチングで設定される
。しかもそのエツチング量は受圧ダイヤフラムの膜厚と
いう極めて少ないエツチング量であるので、ドライエツ
チング等の精密なエツチング制御が行えるエンチング方
法を使用することができる。故に、受圧ダイヤフラムの
膜厚を高精度に形成することができ、圧力測定の精度を
高めることができるという優れた効果がある。Further, in the invention as set forth in claim 2, the thickness of the pressure receiving diaphragm is set by etching performed in the first step. Furthermore, since the amount of etching is extremely small as the film thickness of the pressure-receiving diaphragm, it is possible to use an etching method that allows precise etching control such as dry etching. Therefore, the thickness of the pressure receiving diaphragm can be formed with high precision, and there is an excellent effect that the precision of pressure measurement can be improved.
以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on embodiments shown in the drawings.
第1図は本発明の一実施例を表す圧力検出器の断面図で
あり、第2図は上記圧力検出器の平面図である。なお、
第2図におけるA−A ′断面が第1図に示す断面図に
相当している。FIG. 1 is a sectional view of a pressure detector representing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the pressure detector. In addition,
The AA' section in FIG. 2 corresponds to the sectional view shown in FIG.
第1図において、シリコン基板16上には酸化膜8、酸
化膜2が順次形成されており、この酸化膜2上には、単
結晶シリコン3、基準圧力室1が形成されている。In FIG. 1, an oxide film 8 and an oxide film 2 are sequentially formed on a silicon substrate 16, and on this oxide film 2, a single crystal silicon 3 and a reference pressure chamber 1 are formed.
この基準圧力室1内は真空状態もしくは所定ガスによる
充満状態となっており、単結晶シリコン3およびパッシ
ベーション膜5により封入されている。The inside of this reference pressure chamber 1 is in a vacuum state or filled with a predetermined gas, and is sealed with single crystal silicon 3 and a passivation film 5.
基準圧力室1上には、受圧ダイヤフラム21が形成され
ており、その内部の所定部には、歪みゲージ素子である
ピエゾ抵抗素子6が形成されている。そして、ピエゾ抵
抗素子6が圧力を検出した場合には、検出信号はA1配
線層7を介して外部に設けられたCPU等の信号処理回
路に出力される。A pressure receiving diaphragm 21 is formed above the reference pressure chamber 1, and a piezoresistive element 6, which is a strain gauge element, is formed at a predetermined portion inside the pressure diaphragm 21. When the piezoresistive element 6 detects pressure, the detection signal is outputted via the A1 wiring layer 7 to a signal processing circuit such as a CPU provided outside.
また、パッシベーション膜5と単結晶シリコン3との間
には、酸化膜4が形成されている。なお、ピエゾ抵抗素
子6は受圧ダイヤフラム21の内部に設ける必要はない
。Further, an oxide film 4 is formed between the passivation film 5 and the single crystal silicon 3. Note that the piezoresistive element 6 does not need to be provided inside the pressure receiving diaphragm 21.
上記構成を有する圧力検出器は、実際には第2図に示す
ような形態となっている。すなわち、基準圧力室1上に
は4つのピエゾ抵抗素子6が形成され、基準圧力室1の
周囲には、この圧力検出器を製造する過程で利用したエ
ツチング孔9およびエツチング液導入路12が形成され
、各々は上述したパッシベーション膜5 (第1図)に
より埋め込まれている。The pressure detector having the above configuration actually has a form as shown in FIG. That is, four piezoresistive elements 6 are formed on the reference pressure chamber 1, and around the reference pressure chamber 1, etching holes 9 and an etching liquid introduction path 12, which were used in the process of manufacturing this pressure sensor, are formed. Each of them is filled with the above-mentioned passivation film 5 (FIG. 1).
このように、本実施例における圧力検出器は、受圧ダイ
ヤフラムが単結晶シリコンで形成されているので、温度
特性によるバラツキや経時変化を極力抑えることができ
る。さらに、歪みゲージ素子であるは単結晶シリコンに
より形成されているので、検出信号レベルが太き(、高
感度に圧力を測定することができる。In this way, in the pressure detector of this embodiment, since the pressure receiving diaphragm is formed of single crystal silicon, variations due to temperature characteristics and changes over time can be suppressed as much as possible. Furthermore, since the strain gauge element is made of single crystal silicon, the detection signal level is high (and pressure can be measured with high sensitivity).
次に、上述した第1図に示す圧力検出器の製造手順(第
1の製造方法)を第3図(a)〜(j)を用いて説明す
る。なお、第3図(a)〜(j)は、製造工程順に示し
た上記圧力検出器の断面図である。Next, the manufacturing procedure (first manufacturing method) of the pressure detector shown in FIG. 1 mentioned above will be explained using FIGS. 3(a) to (j). Note that FIGS. 3(a) to 3(j) are cross-sectional views of the pressure detector shown in the order of manufacturing steps.
(ダイヤフラム形成工程)
まず第3図(a)に示すように、単結晶シリコン3上に
レジスト膜10を塗布し、その後、エンチングによりエ
ンチング孔9の原型が形成される。(Diaphragm Formation Step) First, as shown in FIG. 3(a), a resist film 10 is applied on the single crystal silicon 3, and then a prototype of the etched hole 9 is formed by etching.
この工程で行うエツチング量は、結果的には受圧ダイヤ
フラムの膜厚に相当することになる。しかもこのエツチ
ング量は非常に小さいため、ドライエツチングを用いる
ことができ、容易に精密なエツチング制御が行うことが
できる。そして、この実施例ではエツチング量を1μm
としている。The amount of etching performed in this step ultimately corresponds to the film thickness of the pressure receiving diaphragm. Furthermore, since the amount of etching is very small, dry etching can be used and precise etching control can be easily performed. In this example, the etching amount is 1 μm.
It is said that
なお、このダイヤフラム形成工程が第1工程に相当して
いる。Note that this diaphragm forming step corresponds to the first step.
(基準圧力室形成工程)
次に第3図(b)に示すように、レジスト膜10を除去
した後、再びレジスト膜11を塗布して、さらに1μm
のエツチング量でエツチングを行う。(Reference pressure chamber formation step) Next, as shown in FIG. 3(b), after removing the resist film 10, a resist film 11 is applied again to form a further 1 μm.
Perform etching with the etching amount.
この工程により、基準圧力室1の原型が形成される。Through this step, a prototype of the reference pressure chamber 1 is formed.
(エツチング液導入路形成工程)
次に第3図(C)に示すように、レジスト膜11を除去
した後、さらにレジスト膜13を塗布して、0.5μm
のエンチング量でパターニングを行う。(Etching solution introduction path forming process) Next, as shown in FIG.
Patterning is performed with an enching amount of .
この工程により、エツチング液導入路12が形成される
。Through this step, the etching liquid introduction path 12 is formed.
この段階で、エツチング液導入路12の深さは0.5μ
m、基準圧力室1の深さは1.5μm、およびエツチン
グ孔9の深さは2.5μmとなっている。なお、上述し
た基準圧力室形成工程およびこのエツチング液導入路形
成工程が第2工程に相当している。At this stage, the depth of the etching liquid introduction path 12 is 0.5 μm.
m, the depth of the reference pressure chamber 1 is 1.5 μm, and the depth of the etching hole 9 is 2.5 μm. Note that the above-described reference pressure chamber forming step and this etching liquid introduction path forming step correspond to the second step.
(酸化膜形成工程)
次に第3図(d)に示すように、後工程でエツチング液
を入れた際に、受圧ダイヤフラムの膜厚が薄くなり過ぎ
るのを防止し、しかも後工程で行われる研磨の際にスト
ッパの役割を果たさせる為に、熱酸化処理を行って、酸
化膜14を1000人の膜厚で形成する。なお、この酸
化膜形成工程が第3工程に相当している。(Oxide film formation step) Next, as shown in Figure 3(d), when an etching solution is added in the later process, the film thickness of the pressure receiving diaphragm is prevented from becoming too thin, and moreover, it is performed in the later process. In order to play the role of a stopper during polishing, a thermal oxidation process is performed to form an oxide film 14 with a thickness of 1000 nm. Note that this oxide film forming step corresponds to the third step.
(多結晶膜堆積工程)
次に第3図(e)に示すように、酸化膜14上に多結晶
シリコン15を堆積させ、この多結晶シリコン15を酸
化膜14表面に約5000人残すようにして研磨し、そ
の後、第3図げ)に示すように、熱酸化処理を施して酸
化膜2を形成する。(Polycrystalline film deposition step) Next, as shown in FIG. 3(e), polycrystalline silicon 15 is deposited on the oxide film 14, and approximately 5,000 layers of this polycrystalline silicon 15 are left on the surface of the oxide film 14. Then, as shown in Fig. 3, a thermal oxidation treatment is performed to form an oxide film 2.
この時、単結晶シリコン3表面の酸化Wi14に多結晶
シリコン15の酸化WX2が到達するまで、熱酸化処理
を施している。この結果、酸化[2の膜厚は1μm程度
になる。At this time, thermal oxidation treatment is performed until oxidation WX2 of polycrystalline silicon 15 reaches oxidation Wi14 on the surface of single crystal silicon 3. As a result, the film thickness of oxidized [2] becomes approximately 1 μm.
(貼り合わせ工程)
次に第3図(g)に示すように、膜厚1μm程度の酸化
膜8を表面に有するシリコン基板16と、上記工程を経
た単結晶シリコン3とをウェハ直接接合によって貼り合
わせる。続いて、エツチング孔9(第3図(C))の部
分に形成された酸化膜14が露出するまで研磨を行う。(Bonding process) Next, as shown in FIG. 3(g), a silicon substrate 16 having an oxide film 8 with a thickness of about 1 μm on the surface and the single crystal silicon 3 that has gone through the above process are bonded together by wafer direct bonding. match. Subsequently, polishing is performed until the oxide film 14 formed in the etching hole 9 (FIG. 3(C)) is exposed.
この時、表面研磨は選択研磨を用いることにより、酸化
膜14が露出した時点で研磨が停止するようにすれば、
受圧ダイヤフラム21は所望の膜厚となる。なお、この
貼り合わせ工程が第4工程および第5工程に相当してい
る。At this time, by using selective polishing for surface polishing, polishing can be stopped when the oxide film 14 is exposed.
The pressure receiving diaphragm 21 has a desired thickness. Note that this bonding step corresponds to the fourth step and the fifth step.
(ピエゾ抵抗素子形成工程)
次に第3図(5)に示すように、通常のIC製造プロセ
スを用いて、基準圧力室1上にピエゾ抵抗素子6と、酸
化膜4とを形成する。(Piezoresistive Element Forming Step) Next, as shown in FIG. 3(5), a piezoresistive element 6 and an oxide film 4 are formed on the reference pressure chamber 1 using a normal IC manufacturing process.
(空洞領域形成工程)
次に第3図(i)に示すように、エツチング孔9上に形
成された酸化膜4をフォトエツチング等により除去し、
続いて基準圧力室l内に形成された多結晶シリコン15
をウェットエツチングにより除去する。そして、さらに
ウェットエツチングを行って酸化膜14を除去する。こ
こで、酸化膜2の膜厚は酸化膜14の膜厚よりも非常に
厚く形成されているので、酸化膜2は一部は除去される
ものの大部分は残ったままとなる。(Cavity region forming step) Next, as shown in FIG. 3(i), the oxide film 4 formed on the etching hole 9 is removed by photoetching or the like.
Subsequently, polycrystalline silicon 15 formed in the reference pressure chamber l
is removed by wet etching. Then, wet etching is further performed to remove the oxide film 14. Here, since the film thickness of the oxide film 2 is formed much thicker than the film thickness of the oxide film 14, a part of the oxide film 2 is removed, but most of it remains.
(封止工程)
次に第3図(j)に示すように、Affi配線層7をピ
エゾ抵抗素子6上に形成し、さらにパッシベーション膜
5を堆積して、AI!、配線層7を覆うと共にエツチン
グ孔9をパッシベーションWjI5で封止スる。(Sealing process) Next, as shown in FIG. 3(j), an Affi wiring layer 7 is formed on the piezoresistive element 6, a passivation film 5 is further deposited, and AI! , covering the wiring layer 7 and sealing the etching hole 9 with passivation WjI5.
この際、パッシベーション膜5を形成する雰囲気は真空
状態に近いため、基準圧力室は真空状態を保持したまま
エツチング孔9は塞がれる。また、選択性のあるCVD
(例えば選択タングステンCVD等)によって、エツ
チング孔9を封止してもよい。At this time, since the atmosphere in which the passivation film 5 is formed is close to a vacuum state, the etching hole 9 is closed while the reference pressure chamber is maintained in a vacuum state. In addition, selective CVD
The etching hole 9 may be sealed by selective tungsten CVD (for example, selective tungsten CVD).
以上述べたように、受圧ダイヤフラムの膜厚は初めのエ
ツチング(ダイヤフラム形成工程で行われるエツチング
)で決定される。しかもそのエツチング量は非常に小さ
いために、ドライエツチング等の精密なエツチング制御
が行えるエツチング方法を使用することができる。した
がって、受圧ダイヤフラムの膜厚を高精度に形成するこ
とが可能となる。As described above, the thickness of the pressure receiving diaphragm is determined by the initial etching (etching performed in the diaphragm forming process). Moreover, since the amount of etching is very small, it is possible to use an etching method that allows precise etching control, such as dry etching. Therefore, it becomes possible to form the thickness of the pressure receiving diaphragm with high precision.
また上記製造方法を用いることにより、上記公報(特開
平1−136043号公報)に開示された製造工程では
実現できない、受圧ダイヤフラムおよび歪みゲージ素子
を単結晶膜にて形成した圧力検出器を製造することが可
能となる。Furthermore, by using the above manufacturing method, it is possible to manufacture a pressure sensor in which a pressure receiving diaphragm and a strain gauge element are formed of a single crystal film, which cannot be realized by the manufacturing process disclosed in the above publication (Japanese Patent Laid-Open No. 1-136043). becomes possible.
すなわち、上記公報による製造方法で窒化膜を単結晶膜
(例えば単結晶シリコン)に代用しようとすると、多結
晶ポリシリコン膜上に酸化膜を形成して再結晶成長によ
り単結晶シリコンを形成しなければならない。しかし、
そのためには単結晶シリコンのシード部が必要となるた
め、製造工程が増加してしまうという問題がある。しか
も、再結晶成長により構成された受圧ダイヤフラムは、
機械的強度が低く、随時圧力が加わる圧力検出器には不
向きである。In other words, when attempting to substitute a nitride film for a single crystal film (for example, single crystal silicon) using the manufacturing method described in the above publication, an oxide film must be formed on a polycrystalline polysilicon film and single crystal silicon must be formed by recrystallization growth. Must be. but,
For this purpose, a seed portion of single crystal silicon is required, which poses a problem in that the number of manufacturing steps increases. Moreover, the pressure-receiving diaphragm constructed by recrystallization growth is
It has low mechanical strength and is not suitable for pressure detectors where pressure is applied at any time.
しかし、上記製造方法により、受圧ダイヤフラムおよび
歪みゲージ素子を単結晶膜にて形成した圧力検出器を製
造することが可能となる。However, the above manufacturing method makes it possible to manufacture a pressure sensor in which the pressure receiving diaphragm and the strain gauge element are formed of a single crystal film.
次に、上記圧力検出器の製造手順(第2の製造方法)に
ついて説明する。Next, the manufacturing procedure (second manufacturing method) of the pressure detector described above will be explained.
第4図(a)〜(d)は、製造工程順に示した圧力検出
器の断面図である。なお、この第2の製造方法は、上記
第1の製造方法における第3図(d)に示す断面図のよ
うな圧力検出器を形成した後に行われるものである。FIGS. 4(a) to 4(d) are cross-sectional views of the pressure detector shown in the order of manufacturing steps. Note that this second manufacturing method is performed after forming a pressure sensor as shown in the cross-sectional view of FIG. 3(d) in the first manufacturing method.
まず第4図(a)に示すように、酸化膜14上に多結晶
シリコン15を堆積させる。First, as shown in FIG. 4(a), polycrystalline silicon 15 is deposited on oxide film 14.
次に第4図ら)に示すように、熱酸化処理を施して単結
晶シリコン3の表面に酸化膜2を形成し、膜厚1μm程
度の酸化膜8を表面に有するシリコン基板16と、上記
工程を経た単結晶シリコン3とをウェハ直接接合によっ
て貼り合わせる。Next, as shown in FIG. 4 et al., a thermal oxidation treatment is performed to form an oxide film 2 on the surface of the single crystal silicon 3, and a silicon substrate 16 having an oxide film 8 with a thickness of about 1 μm on the surface is formed. The single-crystal silicon 3 that has passed through the process is bonded to the wafer by direct bonding.
続いて、エツチング孔9(第3図(C))の部分に形成
された酸化膜14が露出するまで、表面研磨を行う。な
お、この時の研磨は、選択研磨を用いることにより酸化
膜14が露出した時点で研磨が停止するようになってい
る。Subsequently, the surface is polished until the oxide film 14 formed in the etching hole 9 (FIG. 3(C)) is exposed. Note that the polishing at this time uses selective polishing so that the polishing is stopped when the oxide film 14 is exposed.
次に第4図(C)に示すように、エツチングによりトレ
ンチ17を形成する。このトレンチ17は、酸化膜2に
達する深さを有している。Next, as shown in FIG. 4(C), trenches 17 are formed by etching. This trench 17 has a depth that reaches the oxide film 2.
次に第4図(d)に示すように、単結晶シリコン3の表
面を酸化させ、酸化膜18によってトレンチ17を埋め
込む。そしてこれ以後は、上記一実施例におけるピエゾ
抵抗素子形成工程および空洞化工程を経ることにより、
圧力検出器を製造する。Next, as shown in FIG. 4(d), the surface of the single crystal silicon 3 is oxidized, and the trench 17 is filled with an oxide film 18. After this, by going through the piezoresistive element forming step and the hollowing step in the above example,
Manufactures pressure detectors.
この実施例における圧力検出器は、トレンチ17および
酸化膜2により周囲が囲まれているので、他の領域に対
して絶縁分離させることができる。Since the pressure sensor in this embodiment is surrounded by the trench 17 and the oxide film 2, it can be insulated and isolated from other regions.
したがって、例えばこの圧力検出器の隣接領域にトラン
ジスタ等の半導体素子を形成することができる。Therefore, for example, a semiconductor element such as a transistor can be formed in a region adjacent to this pressure sensor.
次に、上記圧力検出器の製造手順(第3の製造方法)に
ついて説明する。Next, the manufacturing procedure (third manufacturing method) of the pressure detector will be explained.
第5図(a)、ら)は、製造工程順に示した圧力検出器
の断面図である。なお、この第3の製造方法は、上記第
1の製造方法における第3図(d)に示す断面図のよう
な圧力検出器を形成した後に行われるものである。FIGS. 5(a) and 5(a) are sectional views of the pressure detector shown in the order of manufacturing steps. Note that this third manufacturing method is performed after forming a pressure sensor as shown in the cross-sectional view of FIG. 3(d) in the first manufacturing method.
まず第5図(a)に示すように、酸化膜14上に多結晶
シリコン15を堆積させる。続いてその表面を研磨し、
その後レジスト膜19を塗布する。次に、レジスト膜1
9が塗布されていない部分にホウ素(B゛)を高濃度に
打ち込んで、高濃度の多結晶シリコン20を形成する。First, as shown in FIG. 5(a), polycrystalline silicon 15 is deposited on oxide film 14. Next, as shown in FIG. Then polish the surface,
After that, a resist film 19 is applied. Next, resist film 1
Boron (B') is implanted at a high concentration into the areas where 9 is not coated to form a high concentration polycrystalline silicon 20.
次に第5図(b)に示すように、レジスト農工9を除去
した後、熱酸化処理を施して単結晶シリコン3の表面に
酸化膜2を形成し、膜厚lum程度の酸化膜8を表面に
有するシリコン基Fi16と、上記工程を経た単結晶シ
リコン3とをウェハ直接接合によって貼り合わせる。Next, as shown in FIG. 5(b), after removing the resist layer 9, a thermal oxidation treatment is performed to form an oxide film 2 on the surface of the single crystal silicon 3, and an oxide film 8 with a thickness of approximately lum is formed. The silicon base Fi 16 on the surface and the single crystal silicon 3 that has gone through the above steps are bonded together by wafer direct bonding.
続いて、エツチング孔9(第3図(C))の部分に形成
された酸化膜14が露出するまで、表面研磨を行う。な
お、この時の研磨は、選択研磨を用いることにより酸化
膜14が露出した時点で研磨が停止するようになってい
る。そしてこれ以後は、上記一実施例におけるピエゾ抵
抗素子形成工程および空洞化工程を経ることにより、圧
力検出器を製造する。Subsequently, the surface is polished until the oxide film 14 formed in the etching hole 9 (FIG. 3(C)) is exposed. Note that the polishing at this time uses selective polishing so that the polishing is stopped when the oxide film 14 is exposed. After this, the pressure sensor is manufactured by passing through the piezoresistive element forming step and the hollowing step in the above embodiment.
この時空洞化工程では、多結晶シリコン15および多結
晶シリコン20の濃度差を利用した選択エツチングを行
う。これは、高濃度になった多結晶シリコン20はアル
カリエツチング(KOH2NaOH等)されにくいので
、これを利用して多結晶シリコン15を除去するもので
ある。In this hollowing step, selective etching is performed using the concentration difference between polycrystalline silicon 15 and polycrystalline silicon 20. This is because polycrystalline silicon 20 having a high concentration is difficult to be etched by alkali etching (KOH2NaOH, etc.), so polycrystalline silicon 15 is removed using this etching.
この製造方法を用いると、第3図(f)に示す断面図の
ような圧力検出器を形成する工程で行われる熱酸化処理
の制御が不要となる。When this manufacturing method is used, there is no need to control the thermal oxidation treatment performed in the process of forming a pressure sensor as shown in the cross-sectional view of FIG. 3(f).
第1図は、本発明の一実施例を表す圧力検出器の断面図
、第2図は、上記一実施例における圧力検出器の平面図
、第3図(a)〜(j)は、第1の製造方法に沿って製
造工程順に示した上記圧力検出器の断面図、第4図(a
)〜(ハ)は、第2の製造方法に沿って製造工程順に示
した上記圧力検出器の断面図、第5図(a)、(b)は
、第3の製造方法に沿って製造工程順に示した上記圧力
検出器の断面図である。
1・・・基準圧力室、3・・・単結晶層、6・・・ピエ
ゾ抵抗素子(歪みゲージ素子)、21・・・受圧ダイヤ
フラム。
代理人弁理士 岡 部 隆
(ばか1名)
第 1 図
A′
/
第2図
第 3 図(j)FIG. 1 is a sectional view of a pressure detector representing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the pressure detector in the above-mentioned embodiment, and FIGS. FIG. 4 (a
) to (c) are cross-sectional views of the pressure detector shown in the order of manufacturing steps according to the second manufacturing method, and FIGS. 5(a) and 5(b) are sectional views showing the manufacturing steps according to the third manufacturing method. FIG. 3 is a cross-sectional view of the pressure detector shown in sequence. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Reference pressure chamber, 3... Single crystal layer, 6... Piezo resistance element (strain gauge element), 21... Pressure receiving diaphragm. Representative patent attorney Takashi Okabe (one idiot) Figure 1 A' / Figure 2 Figure 3 (j)
Claims (2)
形成された空洞領域と、 前記空洞領域上の前記単結晶層に形成された受圧ダイヤ
フラムと、 前記受圧ダイヤフラムに形成され、前記受圧ダイヤフラ
ムの変位を検出する歪みゲージ素子とを備えることを特
徴とする圧力検出器。(1) A single crystal layer formed on a substrate; a cavity region formed by removing a predetermined portion of the single crystal layer as a reference pressure chamber; and a cavity region formed in the single crystal layer on the cavity region. A pressure detector comprising: a pressure receiving diaphragm; and a strain gauge element formed on the pressure receiving diaphragm and detecting displacement of the pressure receiving diaphragm.
ヤフラムの膜厚に相当する深さの孔をエッチングにより
形成する第1工程と、 前記孔と、基準圧力室が形成される圧力室形成領域と、
前記圧力室形成領域および前記孔を連通する連通路とを
エッチングして、前記孔をエッチング孔として形成する
第2工程と、 少なくとも前記エッチング孔に酸化膜を形成する第3工
程と、 前記第3工程を経た前記第1の基板の前記圧力室形成領
域が形成された側と、第2の基板とを貼り合わせる第4
工程と、 前記第1の基板の裏面より、前記エッチング孔に形成さ
れた前記酸化膜が露出するまで前記第1の基板の裏面を
研磨する第5工程と を含むことを特徴とする圧力検出器の製造方法。(2) A first step of forming a hole with a depth corresponding to the film thickness of the pressure receiving diaphragm on the surface of the first substrate formed of single crystal by etching, and a pressure at which the hole and the reference pressure chamber are formed. a chamber-forming region;
a second step of etching the pressure chamber forming region and a communication path communicating the hole to form the hole as an etching hole; a third step of forming an oxide film in at least the etching hole; and the third step. A fourth step of bonding the side of the first substrate that has undergone the process on which the pressure chamber forming region is formed and the second substrate.
and a fifth step of polishing the back surface of the first substrate until the oxide film formed in the etching hole is exposed from the back surface of the first substrate. manufacturing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31009290A JP2864723B2 (en) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | Pressure detector and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31009290A JP2864723B2 (en) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | Pressure detector and method of manufacturing the same |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9312215A Division JP3055508B2 (en) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | Manufacturing method of pressure detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04181136A true JPH04181136A (en) | 1992-06-29 |
| JP2864723B2 JP2864723B2 (en) | 1999-03-08 |
Family
ID=18001087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31009290A Expired - Lifetime JP2864723B2 (en) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | Pressure detector and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2864723B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04350643A (en) * | 1991-05-28 | 1992-12-04 | Fuji Photo Film Co Ltd | Method for printing photograph |
| US6388279B1 (en) | 1997-06-11 | 2002-05-14 | Denso Corporation | Semiconductor substrate manufacturing method, semiconductor pressure sensor and manufacturing method thereof |
| JP2005161516A (en) * | 2003-11-05 | 2005-06-23 | Akustica Inc | Ultrathin form factor mems microphones and microspeakers |
-
1990
- 1990-11-14 JP JP31009290A patent/JP2864723B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04350643A (en) * | 1991-05-28 | 1992-12-04 | Fuji Photo Film Co Ltd | Method for printing photograph |
| US6388279B1 (en) | 1997-06-11 | 2002-05-14 | Denso Corporation | Semiconductor substrate manufacturing method, semiconductor pressure sensor and manufacturing method thereof |
| JP2005161516A (en) * | 2003-11-05 | 2005-06-23 | Akustica Inc | Ultrathin form factor mems microphones and microspeakers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2864723B2 (en) | 1999-03-08 |
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