JPH04240776A - 半導体圧力センサおよびその製造方法 - Google Patents

半導体圧力センサおよびその製造方法

Info

Publication number
JPH04240776A
JPH04240776A JP3006928A JP692891A JPH04240776A JP H04240776 A JPH04240776 A JP H04240776A JP 3006928 A JP3006928 A JP 3006928A JP 692891 A JP692891 A JP 692891A JP H04240776 A JPH04240776 A JP H04240776A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
pressure sensor
diaphragm
semiconductor pressure
etching
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.)
Withdrawn
Application number
JP3006928A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Sekimura
関村 雅之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP3006928A priority Critical patent/JPH04240776A/ja
Publication of JPH04240776A publication Critical patent/JPH04240776A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の目的】
【0002】
【産業上の利用分野】この発明は半導体圧力センサおよ
びその製造方法に関する。
【0003】
【従来の技術】感圧抵抗であるピエゾ抵抗を、Si(1
00) ウエハもしくはSi(110) ウエハの一主
面(表面)で、かつ他主面(裏面)からエッチングを行
い形成したダイアフラムとすべき薄肉領域に形設して成
る半導体圧力センサは、自動車のエンジン制御用をはじ
めとして、産業用プラント、血圧計あるいは気圧計など
広い範囲で使用されている。図7は前記半導体センサの
構造例を断面的に示したもので、1は一主面にピエゾ抵
抗が形設されたSi(100) ウエハもしくはSi(
110) ウエハを、2は他主面(裏面)側を選択エッ
チングして形成したダイアフラムとなる薄肉領域をそれ
ぞれ示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
半導体圧力センサにおいては、一般に次のような不都合
な問題がある。先ず、Si(100) ウエハ1を用い
た場合、一主面にピエゾ抵抗を形設し、他主面から異方
性エッチングを施し圧力によって変形する正方形のダイ
アフラム2を形成した構造を採っている。しかして、前
記ダイアフラム2の厚さは、一般にエッチング時間によ
って制御されるが、ダイアフラム2形成のためのエッチ
ング量が多いので、温度管理などを行ってもダイアフラ
ム2の厚さにバラツキが生じ易く、特性が不揃いになる
という問題があった。また、ダイアフラムのサイズ、ピ
エゾ抵抗の形成位置の最適化を図っても、感度は最終的
にSi(100) ウエハ1固有のピエゾ抵抗係数によ
って決まるため、それ以上の高感度化を望み得ない。一
方、Si(110) ウエハ1を用いた場合、前記ピエ
ゾ抵抗係数がSi(100) ウエハ1より高いため、
高感度の圧力センサを作成し得ることになる。しかし、
(110) 面の異方性エッチング特性から、対称で滑
らかなダイアフラムを形成することが難しく、またダイ
アフラムの厚さも一様に形成し難くバラツキが多いので
、特性が不揃いになるという問題がある。
【0005】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、高感度でダイアフラムの厚さも一様に精度よく制
御され、常にすぐれた所要の機能を呈する半導体センサ
およびその製造方法の提供を目的とする。
【0006】
【発明の構成】
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体圧力
センサは、Si(110) ウエハおよびSi(100
) ウエハの接合体のSi(110) ウエハ面に感圧
抵抗を成すピエゾ抵抗が形成され、Si(100) ウ
エハに前記接合界面もしくはその近傍に達する選択エッ
チングによりダイアフラムが形成されていることを特徴
とし、またその製造方法はSi(110) ウエハおよ
びSi(100) ウエハの接合体を構成する工程と、
感圧抵抗を成すピエゾ抵抗を形成する工程と、前記Si
(100) ウエハを接合界面もしくはその近傍に達す
るよう選択エッチングして少なくとも一部がSi(11
0) ウエハからなるダイアフラムを形成する工程とを
具備することを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明に係る半導体圧力センサにおいては、S
i(110) ウエハ面に感圧抵抗を成すピエゾ抵抗を
形設して高感度化が図られ、Si(100) ウエハの
選択エッチングによって少なくとも一部がSi(110
) ウエハからなる特性のすぐれたダイアフラムが形成
され、しかも形成されるダイアフラムの厚さも高精度に
制御されるので特性のバラツキなど全面的に解消される
【0009】
【実施例】以下図1〜図6を参照して本発明の実施例を
説明する。
【0010】図1は本発明に係る半導体圧力センサの構
成例を断面的に示したもので、3は一主面に感圧抵抗を
成すピエゾ抵抗が形設されたSi(110) ウエハ、
4は前記Si(110) ウエハの他の主面にたとえば
 SiO2 層5を介して接合一体化されたSi(10
0) ウエハである。しかして、前記Si(100) 
ウエハ4はSi(110) ウエハ3との接合界面もし
くはその近傍に達するよう選択エッチングされて所定厚
さのダイアフラム3aを形成している。
【0011】上記構造の半導体圧力センサは、次のよう
にして製造できる。図2は半導体圧力センサの製造プロ
セスの概略を示すフローチャートで、先ずSi(110
) ウエハ3とSi(100) ウエハ4とを貼り合わ
せ一体化する。この貼り合わせ一体化に当たっては、た
とえばn型Si(110) ウエハ3およびn型もしく
はp型のSi(100) ウエハ4の少なくとも貼り合
わせ面を研磨して、たとえば応用物理学会誌  第56
巻  第3号(1987) pp.373 〜376)
などに開示されている直接接着技術が利用される。なお
、前記貼り合わせ一体化に当たっての貼り合わせ面研磨
後は、通常のウエハ処理以外の加工を施さず貼り合わせ
一体化するが、後述のSi(100) ウエハ4に対す
るエッチングを停止させる手段に応じて、前記n型Si
(110) ウエハ3の貼り合わせ面側をp+ の高濃
度層にしたり、酸化層5を予め形成しておくのが好まし
い。ここで、Si(100) ウエハ4はn型か、エッ
チングを停止させる手段によってはp型でもよく、さら
にSi(100) ウエハ4表面に酸化層が形成されて
いてもよい。
【0012】前記Si(110) ウエハ3およびSi
(100) ウエハ4を貼り合わせ一体化した後、要す
ればウエハ・エッジの削り落としあるいはSi(110
) ウエハ3の薄形化(ダイアフラムの厚さ程度に)な
どの形状整形加工ないし研磨加工を施す。次いで一体化
されているSi(110)ウエハ3面に、感圧抵抗であ
るピエゾ抵抗素子を一般的な手段(プロセス)で形成す
る。さらに、Si(100) ウエハ4面に所要のマス
キングを行い、前記Si(110) ウエハ3との接合
界面ないしその近傍まで選択的に異方性エッチングを施
して、所要のダイアフラム3aを形成する。このダイア
フラム3aを異方性エッチングによって形成する際のエ
ッチング停止は、次のようにして行われる。すなわち、
前記接合界面の酸化層5でエッチングを停止するか、S
i(110) ウエハ3のp+ 高濃度層でエッチング
を停止するか、あるいは電解エッチングの特性を利用す
ることによってなし得る。
【0013】前記ダイアフラム3aを異方性エッチング
によって形成する際のエッチング停止手段についてさら
に詳述すると、接合界面の酸化層5で停止させる場合は
、異方性エッチングのエッチャントが、酸化層5でエッ
チング作用をほとんど停止する性質の利用である。すな
わち、Si(110) ウエハ3とSi(100) ウ
エハ4との接合面、たとえばSi(110) ウエハ3
面に予め酸化層5を形成しておいた場合は、前記図1に
示すごとく酸化層5でエッチングが停止し、Si(11
0) ウエハ3部分からなるダイアフラム3aが形成さ
れる。この方法を用いるときは、たとえば水酸化カリウ
ム水溶液など酸化層5を容易にエッチングするエッチャ
ントの使用は適当でない。  また、Si(110) 
ウエハ3のp+ 高濃度層でエッチングを停止させる場
合は、異方性エッチングのエッチャントが、p+ 高濃
度層でエッチングをほとんど停止する性質の利用である
。すなわち、Si(110) ウエハ3の貼り合わせな
いし接合面側にたとえばボロンなどを注入・拡散してp
+ 高濃度層6を形成しておいた場合は、図3に断面的
に示すごとくp+ 高濃度層6でエッチングが停止し、
Si(110) ウエハ3部分からなるダイアフラム3
aが形成される。
【0014】さらに、電解エッチングの特性を利用する
場合は、伝導型がp型のSi(100) ウエハ4に、
n型のSi(110) ウエハ3を貼り合わせた(接合
させた)ものを用い、図4に断面的に示すようなエッチ
ング系で異方性エッチングを行なう。この異方性エッチ
ングは電解エッチングの特性上、図5に断面的に示すご
とく、n型のSi(110) ウエハ3面が露出した時
点でエッチングが停止し、Si(110) ウエハ3部
分からなるダイアフラム3aが形成される。なお、図4
において7は異方性エッチング液、8は白金電極、9は
電源をそれぞれ示す。
【0015】上記したようにSi(110) ウエハ3
およびSi(100) ウエハ4を貼り合わせ(接合)
一体化し、Si(100) ウエハ4側を選択的に異方
性エッチングしてSi(110) ウエハ3部分を残す
ことによって、厚さが一様なダイアフラム3aを有する
半導体圧力センサが、常に容易かつ再現性よく形成され
る。なお、上記ではダイアフラム3aの形成を異方性エ
ッチングによって行なったが、たとえばフッ硝酸を用い
た等方性エッチングや稀フッ酸を用いた等方性電解エッ
チングによっても同様の性能を有する半導体圧力センサ
が構成される。しかして、このように構成された半導体
圧力センサ10は、たとえば図6に断面的に示すように
、常套な手段で台座11にマウントおよびボンディング
し、さらにパッケージ化して各種の圧力測定ないし圧力
分布測定などに供される。
【0016】なお、上記では半導体圧力センサの構成例
として単位素子の構造を例示したが、これらの単位素子
をアレイ状ないしマトリックス状に構成しても勿論支障
ない。つまり、本発明は上記例示の態様に限定されるも
のでなく、その要旨を逸脱しない限り種種の変形があり
得る。
【0017】
【発明の効果】上記説明したように本発明によれば、高
感度でしかもその感度にバラツキのない半導体圧力セン
サもしくは多素子化された半導体圧力センサアレイの提
供が可能となった。すなわち、高性能ないし信頼性の高
い機能を呈する半導体圧力センサの提供によって、圧力
変化を測定・検知する各種の応用機器の実用化を一層促
進することになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明に係る半導体圧力センサの構造例を
示す断面図。
【図2】  本発明に係る半導体圧力センサの製造工程
例を示すフローチャート。
【図3】  本発明に係る半導体圧力センサの他の構造
例を示す断面図。
【図4】  本発明に係る半導体圧力センサの製造工程
例における電解エッチングの実施態様を模式的に示す断
面図。
【図5】  本発明に係る半導体圧力センサのさらに他
の構造例を示す断面図。
【図6】  本発明に係る半導体圧力センサを用いた圧
力センサの構成例を示す断面図。
【図7】  従来の半導体圧力センサの構造を示す断面
図。
【符号の説明】
1…Siウエハ    2…ダイアフラム    3…
Si(110) ウエハ 3a…ダイアフラム    4…Si(100) ウエ
ハ    5…酸化層  6… P+ 高濃度層   
 7…異方性エッチング液    8…白金電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  Si(110) ウエハおよびSi(
    100) ウエハの接合体のSi(110) ウエハ面
    に感圧抵抗を成すピエゾ抵抗が形成され、Si(100
    ) ウエハに前記接合界面もしくはその近傍に達する選
    択エッチングによりダイアフラムが形成されていること
    を特徴とする半導体圧力センサ。
  2. 【請求項2】   Si (110) ウエハおよびS
    i(100) ウエハの接合体を構成する工程と、感圧
    抵抗を成すピエゾ抵抗を形成する工程と、前記Si(1
    00) ウエハを接合界面もしくはその近傍に達するよ
    う選択エッチングして少なくとも一部がSi(110)
     ウエハからなるダイアフラムを形成する工程とを具備
    することを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。
JP3006928A 1991-01-24 1991-01-24 半導体圧力センサおよびその製造方法 Withdrawn JPH04240776A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3006928A JPH04240776A (ja) 1991-01-24 1991-01-24 半導体圧力センサおよびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3006928A JPH04240776A (ja) 1991-01-24 1991-01-24 半導体圧力センサおよびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04240776A true JPH04240776A (ja) 1992-08-28

Family

ID=11651911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3006928A Withdrawn JPH04240776A (ja) 1991-01-24 1991-01-24 半導体圧力センサおよびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04240776A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11258409A (ja) * 1998-03-13 1999-09-24 Kanagawa Acad Of Sci & Technol 集光素子の製造方法
JP2011017693A (ja) * 2009-06-09 2011-01-27 Denso Corp 半導体力学量センサの製造方法及び半導体力学量センサ
CN104266781A (zh) * 2014-10-09 2015-01-07 苏州敏芯微电子技术有限公司 压阻式压力传感器及其制造方法
WO2026053455A1 (ja) * 2024-09-03 2026-03-12 三菱電機株式会社 薄膜応力測定方法、薄膜応力測定用基板、及びこれを用いたデバイスの製造方法、並びに薄膜応力測定装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11258409A (ja) * 1998-03-13 1999-09-24 Kanagawa Acad Of Sci & Technol 集光素子の製造方法
JP2011017693A (ja) * 2009-06-09 2011-01-27 Denso Corp 半導体力学量センサの製造方法及び半導体力学量センサ
US8413507B2 (en) 2009-06-09 2013-04-09 Denso Corporation Semiconductor dynamic quantity sensor and method of manufacturing the same
CN104266781A (zh) * 2014-10-09 2015-01-07 苏州敏芯微电子技术有限公司 压阻式压力传感器及其制造方法
WO2026053455A1 (ja) * 2024-09-03 2026-03-12 三菱電機株式会社 薄膜応力測定方法、薄膜応力測定用基板、及びこれを用いたデバイスの製造方法、並びに薄膜応力測定装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6642594B2 (en) Single chip multiple range pressure transducer device
CN102298074B (zh) 一种孔缝双桥式加速度传感器芯片及其制备方法
US3266303A (en) Diffused layer transducers
KR0182291B1 (ko) 개선된 반도체 압력 센서 수단 및 방법
EP1012552A1 (en) Silicon at least 5 micron high acute cavity with channel by oxidizing fusion bonding and stop etching
JPS59136977A (ja) 圧力感知半導体装置とその製造法
CN114235232A (zh) 一种mems压力传感器及其制备方法
US5163329A (en) Semiconductor pressure sensor
JPH04240776A (ja) 半導体圧力センサおよびその製造方法
CN114993548B (zh) 一种高压硅mems压力传感器及制备方法
CN114485797B (zh) 温压一体式mems传感器芯片及其制备方法
CN204718717U (zh) 硅岛膜结构的mems压力传感器
JPH05340828A (ja) 半導体圧力センサ
JPH04178533A (ja) 半導体圧力センサ
CN114414110A (zh) 一种微压mems压力传感器芯片及制备方法
US6308575B1 (en) Manufacturing method for the miniaturization of silicon bulk-machined pressure sensors
JPS63308390A (ja) 半導体圧力センサの製造方法
CN114427930B (zh) 压力传感器及其制备方法
JP3328707B2 (ja) 静電容量型半導体加速度センサ及び半導体圧力センサ
JPS6313357B2 (ja)
JP2696894B2 (ja) 半導体圧力センサ
JPS62291533A (ja) 圧力検出器
JPS5938744B2 (ja) 圧力−電気変換装置およびその製造方法
CN113776721B (zh) 传感器集成芯片及其制造方法
JP4019876B2 (ja) 力検知素子

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19980514