JPS5852882A - 半導体圧力センサ - Google Patents
半導体圧力センサInfo
- Publication number
- JPS5852882A JPS5852882A JP56150555A JP15055581A JPS5852882A JP S5852882 A JPS5852882 A JP S5852882A JP 56150555 A JP56150555 A JP 56150555A JP 15055581 A JP15055581 A JP 15055581A JP S5852882 A JPS5852882 A JP S5852882A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- pressure sensor
- diaphragm
- semiconductor substrate
- semiconductor pressure
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
Landscapes
- 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】
本発明は、半導体のピエゾ抵抗効果を利用し友圧力変換
器に係り、特に、感圧素子を形成される半導体ダイアフ
ラム部の構造を改善した半導体圧力センナに関する。
器に係り、特に、感圧素子を形成される半導体ダイアフ
ラム部の構造を改善した半導体圧力センナに関する。
従来の半導体圧力センナの構造を第１図に示す。
図において、１はｎ型シリコン基板、２はその上に形成
されたｐ＋型エピタキシャル成長層、３は、さらにその
上に形成されたｎ型エピタキシャル成長層、４は前記ｎ
型層３内κ形成されたｐ型の感圧素子、５＃ｉ基板１の
中央部に形成されたダイアフラム部である。
されたｐ＋型エピタキシャル成長層、３は、さらにその
上に形成されたｎ型エピタキシャル成長層、４は前記ｎ
型層３内κ形成されたｐ型の感圧素子、５＃ｉ基板１の
中央部に形成されたダイアフラム部である。
第１図に示したような、従来の半導体圧力センサの製造
工８ｌは、概略つぎのとおりである。
工８ｌは、概略つぎのとおりである。
（１） ｎ型シリコン基板１の表面上に、エピキシャ
ル成長法によって、ｐ＋型層２およびｎ型層３を順次に
形成する。
ル成長法によって、ｐ＋型層２およびｎ型層３を順次に
形成する。
（２）ｐ型の感圧素子４を、前記ｎ型層５内に、イオン
打込みまたは拡散などによって形成する。
打込みまたは拡散などによって形成する。
（３）ｎ型シリコン基板１の裏面（第１図では、下面）
に、異方性エツチング液を作用させ、ｐ 型層２の部分
でエツチングを停止させることにより、ｎ型シリコン基
板１にダイアフラム部５を形成する。
に、異方性エツチング液を作用させ、ｐ 型層２の部分
でエツチングを停止させることにより、ｎ型シリコン基
板１にダイアフラム部５を形成する。
このような従来の半導体圧力センサでは、基板１とダイ
アフラム部５との交さ部−すなわち、ダイアフラム端部
５１は、図に示したように、シャープなエツジとなる。
アフラム部５との交さ部−すなわち、ダイアフラム端部
５１は、図に示したように、シャープなエツジとなる。
このように、半導体圧力センサのダイアフラム端部５１
がシャープなエツジになると、ダイアフラム部５に、外
圧がくり返し加えられて変形を生ずるとき、エツジ部分
で折損したり、圧力・電気出力時性が不安定になって信
頼性が低下したりする欠点を生ずる。
がシャープなエツジになると、ダイアフラム部５に、外
圧がくり返し加えられて変形を生ずるとき、エツジ部分
で折損したり、圧力・電気出力時性が不安定になって信
頼性が低下したりする欠点を生ずる。
Ｉｔ紀の欠点を改善するために、強酸系エツチング液に
よる等方性エツチングと、強アルカリ系エツチング液に
よる異方性エツチングとを組み合わせて、交互に、くり
返しエツチングすることが提案されている（例えば、特
公昭５３−１０５１８４号公報参照）。
よる等方性エツチングと、強アルカリ系エツチング液に
よる異方性エツチングとを組み合わせて、交互に、くり
返しエツチングすることが提案されている（例えば、特
公昭５３−１０５１８４号公報参照）。
この場合は、ダイアフラム端部のエツジが鈍化され、前
記の欠点は一応改善される。しかし、シリコン基板の裏
面をくり返しエツチングするため、ダイアフラム面が荒
れ、平面度が悪く、特性の均一性が得られないという新
たな欠点を生ずる。
記の欠点は一応改善される。しかし、シリコン基板の裏
面をくり返しエツチングするため、ダイアフラム面が荒
れ、平面度が悪く、特性の均一性が得られないという新
たな欠点を生ずる。
本発明の目的は、前述の欠点を改善し、圧力・電気出力
特性の高安定化とダイアフラムの破壊強度の向上とを、
同時に達成した半導体圧力センサを提供することＫある
。
特性の高安定化とダイアフラムの破壊強度の向上とを、
同時に達成した半導体圧力センサを提供することＫある
。
本発明は、従来の半導体圧力センサのダイアフラム構造
では、高精度の特性を必要とする半導体圧力センサに使
用した場合、長時間の使用（際して特性が安定しないこ
と、強度的に耐えられないことなどの問題があることに
鑑み、感圧素子を形成するダイアフラム面に厚さの異な
る高不純物層を２重に拡散しておき、これを利用するよ
うにしたものである。
では、高精度の特性を必要とする半導体圧力センサに使
用した場合、長時間の使用（際して特性が安定しないこ
と、強度的に耐えられないことなどの問題があることに
鑑み、感圧素子を形成するダイアフラム面に厚さの異な
る高不純物層を２重に拡散しておき、これを利用するよ
うにしたものである。
また、本発明では、エツチングを停止する位置が高不純
物層となっているため、異方性エツチング液を使用して
いても異方性がほとんどなくなるという事象を利用して
いる。
物層となっているため、異方性エツチング液を使用して
いても異方性がほとんどなくなるという事象を利用して
いる。
以下、本発明の一実施例を第２図により説明する。ｎ型
−日１Ｊ［ＩＯＫ酸化シリコン等のマスク２０を介して
第１のボロンの高濃度拡散層１１を形成しく第２図ｓＬ
）、さらに第２のヴロンの高濃度拡散層１２を全表面に
形成する（第２図ｂ）。
−日１Ｊ［ＩＯＫ酸化シリコン等のマスク２０を介して
第１のボロンの高濃度拡散層１１を形成しく第２図ｓＬ
）、さらに第２のヴロンの高濃度拡散層１２を全表面に
形成する（第２図ｂ）。
さらに、その上面に、エピタキシャル成長でｎ−８１層
１３を形成し、前記ｎ−８１層１３内に感圧索子１４を
形成する（第２図Ｃ）。
１３を形成し、前記ｎ−８１層１３内に感圧索子１４を
形成する（第２図Ｃ）。
このように処理した基板１０の裏面に、ＫＯＩ（−アル
コール系異方性エツチング液を作用させ、第２図（Ｃ）
の破線のようにエツチングして厚さ約２５／Ｊｍの薄い
ダイアフラム部５を形成する。
コール系異方性エツチング液を作用させ、第２図（Ｃ）
の破線のようにエツチングして厚さ約２５／Ｊｍの薄い
ダイアフラム部５を形成する。
この場合、第２図←）＃／Ｃ明示し九ように、エツチン
グマスクの寸法、位置は、異方性エツチングの領緘が高
濃度拡散層１１に突き当たるように、設定しておくこと
が必要である。このようにしておけば、エツチングが高
濃度拡散層１１．１２にまで達すると、この部分のエツ
チング速度Ｆｉ１／１００またはそれ以下に低下し、異
方性がｔｌとんど見られなくなる。
グマスクの寸法、位置は、異方性エツチングの領緘が高
濃度拡散層１１に突き当たるように、設定しておくこと
が必要である。このようにしておけば、エツチングが高
濃度拡散層１１．１２にまで達すると、この部分のエツ
チング速度Ｆｉ１／１００またはそれ以下に低下し、異
方性がｔｌとんど見られなくなる。
それ故に、第２図（ｄ）からも分るように、ダイアフラ
ム壁面１７は異方性を示しているが、ダイアフラムの端
部１８の形状はシャープエツジでないような、ダイアフ
ラム部５が形成できる。なお、エツチングは第１の拡散
層１１および第２の拡散層１２の位置で停止させる。
ム壁面１７は異方性を示しているが、ダイアフラムの端
部１８の形状はシャープエツジでないような、ダイアフ
ラム部５が形成できる。なお、エツチングは第１の拡散
層１１および第２の拡散層１２の位置で停止させる。
以上のようにして作成した本発明のチップ５０ケと、従
来方法で作成したチップ５０ケを、Ｉｔ８５−の高温・
高湿試験にかけＳ１ピエゾ抵抗の経時変化を比較したと
ころ第３図に示す結果が得られた。
来方法で作成したチップ５０ケを、Ｉｔ８５−の高温・
高湿試験にかけＳ１ピエゾ抵抗の経時変化を比較したと
ころ第３図に示す結果が得られた。
５ｇ３図において、横軸は高温・多湿試験の時間（単位
、時間）、縦軸は感圧素子１４のピエゾ抵抗の、初期値
に対する変化量（単位、オーム）である。また、実線は
、本発明の半導体圧力センサについてのデータ、破Ｉｓ
＃ｉ、従来の半導体圧力センサについてのデータである
。
、時間）、縦軸は感圧素子１４のピエゾ抵抗の、初期値
に対する変化量（単位、オーム）である。また、実線は
、本発明の半導体圧力センサについてのデータ、破Ｉｓ
＃ｉ、従来の半導体圧力センサについてのデータである
。
この試験結果から、従来のものは、ピエゾ抵抗の初期値
九対する変化量も大きく、かつサンプル間のばらつきも
大きいのに対し、本発明のものは、ピエゾ抵抗の変化蓋
およびサンプル間のばらつきの両方が小さく、特性が安
定していることがわかる。
九対する変化量も大きく、かつサンプル間のばらつきも
大きいのに対し、本発明のものは、ピエゾ抵抗の変化蓋
およびサンプル間のばらつきの両方が小さく、特性が安
定していることがわかる。
また、上記と同数のチップを、０〜１．０１４／：讐の
圧力サイクル試験にかけたところ、従来のものでは５〜
６ケが破損したのに対し、本発明品Ｆｉ１ヶも破壊した
ものがなく、優れていることが確認された。
圧力サイクル試験にかけたところ、従来のものでは５〜
６ケが破損したのに対し、本発明品Ｆｉ１ヶも破壊した
ものがなく、優れていることが確認された。
なお、本実施例では、ｎ型日１基板を用いたが、ｐ型基
板にｎ型拡散層を形成し、上記と同様の半導体圧力セン
ナを作成し、エチレンジアミン・ピロカテコール−水系
の異方性エツチング液でダイアフラムを形成した。その
結果、同様の効果が得られた。
板にｎ型拡散層を形成し、上記と同様の半導体圧力セン
ナを作成し、エチレンジアミン・ピロカテコール−水系
の異方性エツチング液でダイアフラムを形成した。その
結果、同様の効果が得られた。
第４図は、本発明の＠２実施例の断面図であり、＃Ｉ２
図と同一の符号は同一ま九は同等部分をあられしている
。第２図（ｄ）との比較から明らかなように、この第２
実施例は、第２図に示した第１実施例において、第１の
高濃度拡散層１１を、８１基板１０の周辺端部まで連続
的に形成したものに相当する。
図と同一の符号は同一ま九は同等部分をあられしている
。第２図（ｄ）との比較から明らかなように、この第２
実施例は、第２図に示した第１実施例において、第１の
高濃度拡散層１１を、８１基板１０の周辺端部まで連続
的に形成したものに相当する。
第５図は、本発明の第５の実施例の断面図であり、第４
図と同一の符号は同一または同等部分をあられしている
。第４図との比較から明らかなように、この第３実施例
は、第４図に示したｉ＠２実施例において、第２の高濃
度拡散層１２を、ダイアフラム部５に相当する部分のみ
に形成し、８１基板１００周辺端部には形成しないよう
にしたものである。
図と同一の符号は同一または同等部分をあられしている
。第４図との比較から明らかなように、この第３実施例
は、第４図に示したｉ＠２実施例において、第２の高濃
度拡散層１２を、ダイアフラム部５に相当する部分のみ
に形成し、８１基板１００周辺端部には形成しないよう
にしたものである。
明らかなように、＠２および第３の実施例においても、
ダイアフラム壁面１７は異方性を示すが、ダイアフラム
の端部１８Ｆｉシヤープエツジとならないようなダイア
フラム部５が形成できる。
ダイアフラム壁面１７は異方性を示すが、ダイアフラム
の端部１８Ｆｉシヤープエツジとならないようなダイア
フラム部５が形成できる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、Ｓｉ
基板に形成されるダイアフラム部５の端部１８において
は、第１および第２の高濃度拡散層が２段に形成され、
ダイアフラムの端部１８の輪郭は、第１および１ｇ２の
高濃度拡散層の段部境界線によって規定されることにな
る。このため、ダイアフラム端部１８はシャープエツジ
とならず、圧力サイクル等を加えたときでも、信頼性に
優れた半導体圧力センサを提供することができる。
基板に形成されるダイアフラム部５の端部１８において
は、第１および第２の高濃度拡散層が２段に形成され、
ダイアフラムの端部１８の輪郭は、第１および１ｇ２の
高濃度拡散層の段部境界線によって規定されることにな
る。このため、ダイアフラム端部１８はシャープエツジ
とならず、圧力サイクル等を加えたときでも、信頼性に
優れた半導体圧力センサを提供することができる。
なお、第１および第２の拡散層は、異方性力埼くなる高
濃度のボロンを拡散するのが好ましい。
濃度のボロンを拡散するのが好ましい。
しかし、ｎ型不純物を拡散しても、エツチング法とＬ７
て電気化学的方法を用いるなどしてダイアフラム部を形
成すれば、エツチングがｎ型拡散層にｉ１Ｊ達したとき
、異方性がほぼ無くなるので、エツチングは停市し、同
様な効果が得られる。
て電気化学的方法を用いるなどしてダイアフラム部を形
成すれば、エツチングがｎ型拡散層にｉ１Ｊ達したとき
、異方性がほぼ無くなるので、エツチングは停市し、同
様な効果が得られる。
また、本発明では、前述のようにダイアフラム端部１８
の輪郭が、第１および第２の高濃度拡散層の段部境界線
によって規定されるので、異り性エツチングのためのマ
スク位置合せの許容誤差が大きくなり、製造歩留りを向
上できる利点もある。
の輪郭が、第１および第２の高濃度拡散層の段部境界線
によって規定されるので、異り性エツチングのためのマ
スク位置合せの許容誤差が大きくなり、製造歩留りを向
上できる利点もある。
′８１図は従来の半導体圧力センサの断面図、第２図は
本発明の半導体圧力センサの一実施例の製造工程Ｗｒ断
面図＃Ｉ３図は本発明品と従来品との信頼性試験におけ
る結果を示す図、第４図は本発明の第２実施例の断面図
、第５図は本発明の第３実施例の断面図である。 ５・・・ダイアフラム部、１１・・・第１の高不純物濃
度拡散層、１２・・・第２の高不純物濃度拡散層、１３
・・・ｎ−１３ｉ層、１４・・・感圧素子、１７・・・
ダイアフラム壁面、１８・・・ダイアフラム端部代理人
弁理士 平 木 道 人 才１図 才４図 才５図 才２図
本発明の半導体圧力センサの一実施例の製造工程Ｗｒ断
面図＃Ｉ３図は本発明品と従来品との信頼性試験におけ
る結果を示す図、第４図は本発明の第２実施例の断面図
、第５図は本発明の第３実施例の断面図である。 ５・・・ダイアフラム部、１１・・・第１の高不純物濃
度拡散層、１２・・・第２の高不純物濃度拡散層、１３
・・・ｎ−１３ｉ層、１４・・・感圧素子、１７・・・
ダイアフラム壁面、１８・・・ダイアフラム端部代理人
弁理士 平 木 道 人 才１図 才４図 才５図 才２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１半導体基板の表面に形成され、ダイアプラム部の
輪郭を規定する半導体基板より高不純物濃度の第一層と
、少なくとも前記第一層の表面上に形成され、前記第一
層と半導体基板との中間の不純物１ｌＩＷＩＬの第二層
と、少なくとも前記第二層の表面上に形成された前記第
二層より底ゝ不純物濃度の工ぎタキシャル層と、前記工
ぎタキシ斗・り層の前記ダイア７２４部内、形成されえ
前記エコ）ヤッヤル層とは反対導電型の感圧素子とを具
備し、′前記半導体基板がその裏面から異方性エツチン
グされ、エツチング部の輪郭が前記第一層に達している
ことを特徴とする半導体圧力センサ。 （２）高不純物濃度の第二層が、半導体基板の全面にわ
たって形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の半導体圧力センサ。 （３）高不純物濃度の第一層が、半導体基板のダイアフ
ラム部を除く全面にわたって形成されたことを特徴とす
る前記特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体
圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56150555A JPS5852882A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 半導体圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56150555A JPS5852882A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 半導体圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5852882A true JPS5852882A (ja) | 1983-03-29 |
Family
ID=15499432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56150555A Pending JPS5852882A (ja) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | 半導体圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5852882A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08293617A (ja) * | 1995-04-24 | 1996-11-05 | Nippondenso Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| US6579740B2 (en) | 2000-10-13 | 2003-06-17 | Denso Corporation | Method of making a thin film sensor |
| JP2010203818A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Omron Corp | 半導体センサ及びその製造方法 |
-
1981
- 1981-09-25 JP JP56150555A patent/JPS5852882A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08293617A (ja) * | 1995-04-24 | 1996-11-05 | Nippondenso Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| US6579740B2 (en) | 2000-10-13 | 2003-06-17 | Denso Corporation | Method of making a thin film sensor |
| JP2010203818A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Omron Corp | 半導体センサ及びその製造方法 |
| US8188556B2 (en) | 2009-03-02 | 2012-05-29 | Omron Corporation | Semiconductor sensor and method of manufacturing the same |
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