DE19903380B4

DE19903380B4 - Halbleitersensoren für eine physikalische Grösse und ihre Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE19903380B4
Application number: DE19903380A
Authority: DE
Inventors: Minekazu Kariya Sakai; Inao Kariya Toyoda; Minoru Kariya Murata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: DE19903380A1; US6250165B1

Abstract

Halbleitersensor für eine physikalische Größe, der aufweist:
ein Halbleitersubstrat (11; 111; 221) eines P-Typs;
eine Halbleiterschicht (12; 112; 222) eines N-Typs, die auf einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) ausgebildet ist;
einen vergrabenen Isolationsfilm (14; 114; 224), der die Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs durchdringt und sich in das Halbleitersubstrat (11; 111; 221) ausdehnt; und
einen versetzbaren Abschnitt (2; 102; 202), der durch die physikalische Größe versetzt wird, wobei der versetzbare Abschnitt (2; 102; 202) durch elektrochemisches Ätzen des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) des P-Typs von einer Seite der Hauptoberfläche unter Verwendung des vergrabenen Isolationsfilms (14; 114; 224) als einen Stopper ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleitersensoren zum Erfassen einer physikalischen Größe, wie zum Beispiel einer Beschleunigung, eines Drucks, einer Schwingung oder einer Winkelgeschwindigkeit und Verfahren zum Herstellen der Halbleitersensoren.
Die JP 9-211022 A offenbart diese Art eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe, der durch Schritte eines Ausbildens eines SOI-Substrats aus zwei Siliziumsubstraten durch Verbinden, eines Ausbildens von Vertiefungen in dem SOI-Substrat an einer oberen Siliziumsubstratseite und eines Ausführens eines Opferschichtätzens, um eine Trägerstruktur mit einer beweglichen Elektrode auszubilden, ausgebildet ist. Bei diesem Verfahren, das das SOI-Substrat verwendet, ist es jedoch notwendig, zusätzlich Schritte eines Ausbildens eines Verdrahtungsmusters auf einer unteren Siliziumsubstratseite vor einem Verbinden, eines Abflachens einer Oberfläche von einem der Substrate für das Verbinden, eines Polierens der oberen Siliziumsubstratseite nach dem Verbinden und dergleichen durchzuführen, was zu komplizierten Verfahren führt.
Andererseits offenbart die JP 6-123631 A ein Verfahren zum Herstellen eines Winkelgeschwindigkeitssensors, der einen beweglichen Abschnitt aufweist. Genauer gesagt wird ein Wafer vorbereitet, der aus einem Siliziumsubstrat besteht, auf welchem eine Epitaxieschicht eines N-Typs ausgebildet ist und in welchem eine vergrabene Schicht eines P-Typs ausgebildet ist. Dann werden Vertiefungen mit einem bestimmten Muster in der Epitaxieschicht des N-Typs ausgebildet und wird die vergrabene Schicht des P-Typs durch elektrochemisches Ätzen durch die Vertiefungen entfernt, so daß der bewegliche Abschnitt ausgebildet wird. Bei diesem Verfahren ist das Herstellungsverfahren vereinfacht, da der Sensor auf das SOI-Substrat verzichtet. Jedoch muß der Wafer verwendet werden, der aus dem Siliziumsubstrat besteht, auf welchem die Epitaxieschicht des N-Typs ausgebildet ist und in welchem die vergrabene Schicht des P-Typs ausgebildet ist.
Wenn diese Art eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe durch elektrochemisches Ätzen ausgebildet wird, kann ein Wafer verwendet werden, der aus einem Siliziumsubstrat des P-Typs besteht, auf welchem die Epitaxieschicht des N-Typs ausgebildet ist. Zum Beispiel kann, wenn ein Halbleiterdrucksensor aus dem Wafer hergestellt wird, eine Membran für den Drucksensor durch elektrochemisches Ätzen des Wafers auf einer rückseitigen Waferoberfläche ausgebildet werden.
Es ist ebenso möglich, den Beschleunigungssensor, der die gleiche Struktur aufweist, wie die, die in der JP 9-211022 A offenbart ist, aus dem Wafer herzustellen, der das Siliziumsubstrat des P-Typs beinhaltet, auf welchem die Epitaxieschicht des N-Typs ausgebildet ist. Genauer gesagt wird, nachdem Vertiefungen in dem Wafer auf einer vorderen Oberflächenseite ausgebildet worden sind, ein elektrochemisches Ätzen auf dem Wafer von der vorderseitigen Oberfläche ausgeführt, so daß der bewegliche Abschnitt des Sensors ausgebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird jedoch die Epitaxieschicht des N-Typs nicht geätzt und wird das Siliziumsubstrat des P-Typs geätzt. Deshalb ist es schwierig, Ätzbedingungen, wie zum Beispiel eine Ätzzeit, zum genauen Ausbilden des beweglichen Abschnitts genau zu steuern.
Außerdem wird, wenn der elektrochemische Ätzschritt auf dem Wafer ausgeführt wird, der Wafer in eine anisotrope Ätzlösung getaucht und wird eine positive Spannung an die Epitaxieschicht des N-Typs angelegt, so daß lediglich das Siliziumsubstrat des P-Typs geätzt wird. Deshalb ist es notwendig, Verdrahtungssegmente innerhalb jeweiliger Chips zum Anlegen der positiven Spannung an die Epitaxieschicht des N-Typs während des elektrochemischen Ätzschritts auszubilden. Dies macht eine Fläche von jedem Chip groß.
Weiterhin ist aus der US 5 525 549 A ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe bekannt und sind aus der JP 02309259 AA und der JP 09145740 AA Halbleitersensoren für eine physikalische Größe bekannt.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorhergehenden Probleme geschaffen worden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleitersensor für eine physikalische Größe zu schaffen, der einen beweglichen bzw. versetzbaren Abschnitt beinhaltet, welcher durch elektrochemisches Ätzen eines Substrats genau ausgebildet ist. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fläche eines Verdrahtungssegments, das zum elektrochemischen Ätzen eines Substrats verwendet wird, zu verringern, wenn ein versetzbarer Abschnitt ausgebildet wird.
Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1, 7, 11 und 15 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungssensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine entlang einer Linie II-II in 1 genommene Querschnittsansicht;
3A bis 3D und 4A bis 4C Querschnittsansichten eines Herstellungsverfahrens des Halbleiterbeschleunigungssensors auf eine schrittartige Weise gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung eines elektrochemischen Ätzschritts;
6 eine Draufsicht eines Halbleiterbeschleunigungsschalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 eine entlang einer Linie VII-VII in 6 genommene Querschnittsansicht;
8 eine Draufsicht eines Halbleiterdrucksensors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 eine entlang einer Linie IX-IX in 8 genommene Querschnittsansicht;
10A bis 10D und 11A bis 11D Querschnittsansichten eines Herstel lungsverfahrens des Halbleiterdrucksensors auf eine stufenartige Weise gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12A bis 12C Querschnittsansichten eines abgeänderten Beschleunigungssensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 eine Draufsicht eines Wafers, auf welchem Anschlußflächen von Chips und Verdrahtungssegmente ausgebildet sind, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
14 eine vergrößerte Ansicht eines durch einen Kreis XIV in 13 bezeichneten Abschnitts;
15 eine Draufsicht eines durch ein Verfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellten Beschleunigungssensors;
16 eine Draufsicht eines durch das Verfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellten Beschleunigungsschalters;
17 eine Draufsicht eines durch ein Verfahren gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellten Drucksensors;
18 eine entlang einer Linie XVIII-XVIII in 17 genommene Querschnittsansicht;
19A bis 19E Querschnittsansichten des Verfahrens zum Herstellen des Drucksensors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
20 eine schematische Ansicht einer abgeänderten Anordnung von Anschlußflächen und Verdrahtungssegmenten des Beschleunigungssensors gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es wird auf 1 verwiesen. Ein Halbleiterbeschleuningungssensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Trägerstruktur bzw. einen versetzbaren Abschnitt 2 auf, welcher bzw. welche durch Ätzen eines Substrats 1 hergestellt wird. Die Trägerstruktur weist Trägerabschnitte 2a, einen Gewichtsabschnitt bzw. Masseabschnitt 2b und mehrere bewegliche Elektroden 2c auf, welche auf beiden Seiten des Gewichtsabschnitts 2b vorgesehen sind. Wenn eine Beschleunigung in einer rechten und linken Richtung in der Figur erzeugt wird, wird der Gewichtsabschnitt 2b durch die Beschleunigung versetzt. Jede bewegliche Elektrode 2c liegt auf beiden Seiten in der rechten und linken Richtung festen Elektroden 3, 4 gegenüber.
Aluminiumanschlußflächen 5, 6, 7 und Verdrahtungssegmente 8a, 8b, 9, 10 sind auf dem Substrat 1 angeordnet. Die Anschlußfläche 5 ist durch die Verdrahtungssegmente 8a, 8b elektrisch mit den beweglichen Elektroden 2c verbunden und die Anschlußfläche 6 ist durch das Verdrahtungssegment 9 elektrisch mit den festen Elektroden 3 verbunden. Weiterhin ist die Anschlußfläche 7 durch das Verdrahtungssegment 10 elektrisch mit den festen Elektroden 4 verbunden. Die Anschlußflächen 5, 6, 7 sind weiterhin durch Drahtverbindung mit Schaltungsabschnitten verbunden, welche nicht gezeigt sind.
Wie es in 2 gezeigt ist, besteht das Substrat 1 aus einem Siliziumsubstrat 11 eines P-Typs, einer Epitaxieschicht 12 eines N-Typs und einem Oxidfilm 13, welche in dieser Reihenfolge auf dem Siliziumsubstrat 11 des P-Typs ausgebildet sind. Ein vergrabener Isolationsfilm 14 zum Vorsehen von Elementisolationsbereichen ist selektiv an einem Sockelabschnitt bzw. Ankerabschnitt der Trägerstruktur 2 und an Abschnitten ausgebildet, an denen die festen Elektroden 3, 4 ausgebildet sind. Die Trägerstruktur 2 und die festen Elektroden 3, 4 sind durch elektrochemisches Ätzen unter Verwendung des vergrabenen Isolationsfilms 14 als einen Stopper ausgebildet. Die Trägerstrukur 2 und die festen Elektroden 3, 4 werden von dem vergrabenen Isolationsfilm 4 getragen bzw. fixiert und sind elektrisch von dem Siliziumsubstrat 11 des P-Typs isoliert.
Bei dem zuvor beschriebenen Aufbau werden, wenn der Gewichtsabschnitt 2b nach Aufnahme der Beschleunigung versetzt wird, die beweglichen Elektroden 2c entsprechend zu dieser versetzt. Jede bewegliche Elektrode 2c und jede feste Elektrode 3, 4 liefert eine Differentialkapazität zwischen diesen und die Kapazität ändert sich als Reaktion auf die Versetzung der beweglichen Elektroden 2c. Die Beschleunigung wird durch Erfassen der Änderung der Kapazität erfaßt. Zum Beispiel kann die Beschleunigung durch ein Folgeregeln bzw. Servosteuern erfaßt werden, bei welchem die Kapazitätsänderung erfaßt wird und eine Rückkopplungsspannung derart an die beweglichen Elektroden 2c angelegt wird, daß die beweglichen Elektroden 2c an bestimmten Positionen gehalten werden.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren des Beschleunigungssensors unter Bezugnahme auf die 3 und 4 erklärt. Die Verfahrensdarstellungen in den 3 und 4 sind Querschnittsansichten, die entlang der gleichen Linie wie in 2 genommen sind.
Wie es in 3A gezeigt ist, wird zuerst ein Wafer 20 vorbereitet, der aus dem Siliziumsubstrat 11 des P-Typs und der Epitaxieschicht 12 des N-Typs besteht, die auf dem Siliziumsubstrat 11 des P-Typs ausgebildet ist. Als nächstes wird in einem Schritt, der in 3B gezeigt ist, ein Oxidfilm 15 auf der Epitaxischicht 12 des N-Typs ausgebildet und wird zum Ausbilden der Elementisolationsbereiche gemustert. Danach werden Vertiefungen 16 durch Trockenätzen bis zu einer Tiefe ausgebildet, die zum Durchdringen der Epitaxieschicht 12 des N-Typs ausreichend ist und das Innere des Siliziumsubstrats 11 des P-Typs erreicht.
Dann werden in einem Schritt, der in 3C gezeigt ist, die Vertiefungen 16 mit einem Isolationsfilm, wie zum Beispiel einem Oxidfilm (SiO₂) gefüllt, so daß der vergrabene Isolationsfilm 14 ausgebildet wird. Nachdem der Oxidfilm 14 auf der gesamten Oberfläche des Wafers 20 entfernt worden ist, wird ein thermischer Oxidfilm 13 ausgebildet. Als nächstes wird in einem Schritt, der in 3D gezeigt ist, ein Öffnungsabschnitt 17 in dem thermischen Oxidationsfilm 13 zur elektrischen Verbindung ausgebildet und werden in einem Schritt, der in 4A gezeigt ist, die Anschlußflächen 5, 6, 7 und die Verdrahtungssegmente 8a, 8b, 9, 10 aus Aluminium auf dem thermischen Oxidfilm 13 ausgebildet.
Danach werden in einem Schritt, der in 4B gezeigt ist, Vertiefungen unter Verwendung eines Musters zum Fest legen der Trägerstruktur 2 ausgebildet. Die Vertiefungen 18 sind ähnlich zu den Vertiefungen 16 bis zu einer Tiefe ausgebildet, die zum Durchdringen der Epitaxieschicht 12 des N-Typs und zum Erreichen des Inneren des Siliziumsubstrats 11 des P-Typs ausreicht. Nachdem die Vertiefungen 18 ausgebildet worden sind, wird ein elektrochemisches Ätzen ausgeführt. Das heißt, wie es in 5 gezeigt ist, die hintere Oberfläche des Wafers 20 auf einer Seite, die den Vertiefungen 18 gegenüberliegt, wird durch Wachs an einem keramischen Substrat 21 angebracht. Dann wird ein Pt-Draht 22 mit einem Elektrodenabschnitt verbunden, welcher auf der vorderen Oberfläche des Wafers 20 ausgebildet ist, um elektrisch mit den Anschlußflächen 5, 6, 7 jedes Chip verbunden zu werden, und wird durch Wachs 23 befestigt. In diesem Zustand wird der Wafer in eine anisotrope Ätzlösung 25, wie zum Beispiel eine TMAH-Lösung, getaucht und wird eine Spannung in einem Bereich von 1 V bis 20 V zwischen dem Pt-Draht 22 und einem Pt-Draht 24 angelegt, welcher ebenso in die TMAH-Lösung 25 getaucht ist. Dann wird das elektrochemische Ätzen ausgeführt.
Während des elektrochemischen Ätzens wird, da eine positive Spannung an die Epitaxieschicht 12 des N-Typs in jedem Chip angelegt ist, die Epitaxieschicht 12 des N-Typs nicht geätzt. Lediglich das Siliziumsubstrat 11 des P-Typs wird durch die TMAH-Lösung 25 geätzt, die von den Vertiefungen 18 eindringt. wie es in 4C gezeigt ist, werden demgemäß Aushöhlungen 19 in dem Siliziumsubstrat 11 des P-Typs auf der Rückseite der Epitaxieschicht 12 des N-Typs ausgebildet und wird die Trägerstruktur 2, die ein bewegliches Teil beinhaltet, durch die Epitaxieschicht 12 des N-Typs ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird der geätzte Bereich in einer seitlichen Richtung, das heißt, in einer Richtung parallel zu der Waferoberfläche, durch den vergrabenen Isolationsfilm 14 eingeschränkt, da der vergrabene Ätzfilm 14 nicht geätzt wird. Nachdem das elektrochemische Ätzen auf diese Weise ausgeführt worden ist, wird der Wafer 20 durch Zerteilen in jeweilige Chips geschnitten. Als Ergebnis wird der Beschleunigungssensor geschaffen, der in den 1 und 2 gezeigt ist.
Gemäß dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren wird das Ätzen in der seitlichen Richtung durch den vergrabenen Isolationsfilm 14 eingeschränkt. Deshalb kann auch dann, wenn Ätzbedingungen, wie zum Beispiel eine Zusammensetzung, eine Temperatur und eine Konzentration der Ätzlösung und eine Ätzzeit geändert werden, der geätzte Bereich konstant vorgesehen werden. Außerdem weist die Oberfläche des Siliziumsubstrats 11 des P-Typs, die in den Aushöhlungen 19 freigelegt ist, Unregelmäßigkeiten auf. Demgemäß wird es schwierig, die beweglichen Elektroden 2c an der Oberfläche des Siliziumsubstrats 11 des P-Typs in den Aushöhlungen 19 anzubringen. Die Trägerstruktur 2 und die festen Elektroden 3, 4 sind durch den vergrabenen Isolationsfilm 14 elektrisch von dem Siliziumsubstrat 11 des P-Typs isoliert. Deshalb tritt kein PN-Leckstrom auf, was zu einer hohen Sensorgenauigkeit führt.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es wird auf die 6 und 7 verwiesen. Ein Halbleiterbeschleunigungsschalter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist eine Trägerstruktur 10 auf, die durch Ätzen eines Substrats 101 ausgebildet ist. Die Trägerstruktur 102 weist einen Trägerabschnitt 102a und eine bewegliche Gewichtselektrode 102b auf. Eine Seitenfläche der beweglichen Gewichtselektrode 102b auf einer linken Seite der Figur dient als ein Kontaktabschnitt 102c. Eine feste Elektrode 103 ist auf der linken Seite der beweglichen Gewichtselektrode 102b angeordnet. Die feste Elektrode 103 weist einen Kontaktabschnitt 103a auf, der dem Kontaktabschnitt 102c der beweglichen Gewichtselektrode 102b gegenüberliegt.
Aluminiumanschlußflächen 104, 105 und Verdrahtungssegmente 106, 107 sind auf dem Substrat 101 vorgesehen. Die Anschlußfläche 104 ist durch das Verdrahtungssegment 106 elektrisch mit der beweglichen Gewichtselektrode 102b verbunden, während die Anschlußfläche 105 durch das Verdrahtungssegment 107 elektrisch mit der festen Elektrode 103 verbunden ist. Wie es in 7 gezeigt ist, besteht das Substrat 101 aus einem Siliziumsubstrat 111 eines P-Typs, einer Epitaxieschicht 112 eines N-Typs, die auf dem Siliziumsubstrat 111 des P-Typs ausgebildet ist, und einem Oxidfilm 113, der auf der Epitaxieschicht 112 des N-Typs ausgebildet ist. Weiterhin ist ein vergrabener Isolationsfilm 114 zum Vorsehen von Elementisolationsbereichen an einem Sockelabschnitt bzw. Ankerabschnitt der Trägerstruktur 102 und an Abschnitten ausgebildet, an denen die feste Elektrode 103 ausgebildet ist. Die Trägerstruktur 102 und die feste Elektrode 103 sind durch elektrochemisches Ätzen unter Verwendung des vergrabenen Isolationsfilms 114 als einen Stopper ausgebildet. Die Trägerstruktur 102 und die feste Elektrode 103 werden von dem vergrabenen Isolationsfilm 114 getragen bzw. fixiert und sind elektrisch von dem Siliziumsubstrat 111 des P-Typs isoliert.
Wenn der wie zuvor beschriebene Beschleunigungsschalter betrieben wird, wird durch die Anschlußflächen 104, 105 eine bestimmte Potentialdifferenz zwischen der beweglichen Gewichtselektrode 102b und der festen Elektrode 103 angelegt. In diesem Zustand wird die bewegliche Gewichtselektrode 102 durch eine Beschleunigung, die in einer Richtung erzeugt wird, die parallel zu der Oberfläche des Substrats 1 verläuft, in die linke Richtung in der Figur versetzt. Wenn der Kontaktabschnitt 102c der beweglichen Gewichtselektrode 102b den Kontaktabschnitt 103a der festen Elektrode 103 berührt, fließt Strom von der beweglichen Gewichtselektrode 102b zu der festen Elektrode 103. Als Ergebnis wird die Beschleunigung erfaßt, die eine Höhe auf weist, die größer als ein bestimmter Wert ist. Der Beschleunigungsschalter kann durch im wesentlichen das gleiche Verfahren wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Es wird auf die 8 und 9 verwiesen. Ein Halbleiterdrucksensor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist einen inselartigen Membranabschnitt bzw. versetzbaren Abschnitt 202 innerhalb eines Substrats 201 auf und Dehnungsmeßstreifen 203 bis 206 sind auf dem Membranabschnitt 202 ausgebildet. Die Dehnungsmeßstreifen 203 bis 206 sind mit jeweiligen zwei Anschlußflächen 207 und 208, 209 und 210, 211 und 212 bzw. 213 und 214 elektrisch verbunden. Eine Anschlußfläche 215 dient zum Festlegen eines Potentials des Membranabschnitts 202. Diese Anschlußflächen 207 bis 215 sind durch Drahtverbindung elektrisch mit Schaltungsabschnitten verbunden, welche nicht gezeigt sind.
Wie es in 9 gezeigt ist, weist das Substrat 201 eine Epitaxieschicht 222 eines N-Typs, die auf einem Siliziumsubstrat 221 eines P-Typs ausgebildet ist, und einen Oxidfilm 223 auf, der auf der Epitaxieschicht 221 des N-Typs ausgebildet ist. Das Substrat 201 weist den inselartigen Membranabschnitt 202 auf, der eine geringe Dicke aufweist und durch einen vergrabenen Isolationsfilm 224 elektrisch von dem Siliziumsubstrat 221 des P-Typs isoliert ist. Eine Aushöhlung 225 ist unter dem Membranabschnitt 202 ausgebildet. Der Membranabschnitt 202 besteht aus der Epitaxieschicht 222 und einem Abdichtfilm 226, der auf der Epitaxieschicht 222 des N-Typs vorgesehen ist. Die Aushöhlung 225 ist durch Abdichtvertiefungen (nachstehend beschrieben) abgedichtet, die in der Epitaxieschicht 222 des N-Typs mit dem Abdichtfilm 226 ausgebildet sind, und dient als eine Referenz druckkammer. Der Membranabschnitt 202 wird von dem vergrabenen Oxidfilm 224 getragen. Demgemäß wird der Membranabschnitt 202 versetzt, wenn sich ein Druck, der auf den Membranabschnitt 202 ausgeübt wird, ändert, so daß Widerstandswerte der Dehnungsmeßstreifen 203 bis 206 geändert werden. Der Druck wird auf der Grundlage der Widerstandswertänderungen der Dehnungsmeßstreifen 203 bis 206 erfaßt.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren des zuvor beschriebenen Drucksensors unter Bezugnahme auf die 10 und 11 erklärt. Im übrigen sind die in den 10, 11 gezeigten Verfahrensdarstellungen Querschnittsansichten, die entlang der gleichen Linie wie in 9 genommen sind.
Wie es in 10A gezeigt ist, wird zuerst ein Wafer 200 vorbereitet, der die Epitaxieschicht 222 des N-Typs beinhaltet, die auf dem Siliziumsubstrat 221 des P-Typs ausgebildet ist. Als nächstes wird in einem Schritt, der in 10B gezeigt ist, ein Oxidfilm 227 auf der Epitaxieschicht 222 des N-Typs ausgebildet und wird derart gemustert, daß er entlang des Außenumfangs eines Membranbereichs, welcher der Membranabschnitt 202 wird, offen ist. Dann wird die Vertiefung 228 durch Trockenätzen entlang des Außenumfangs des Membranbereichs ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Vertiefung 228 derart ausgebildet, daß sie die Epitaxieschicht 222 des N-Typs durchdringt und das Innere des Siliziumsubstrats 221 des P-Typs erreicht.
Dann wird in einem Schritt, der in 10C gezeigt ist, die Vertiefung 228 mit einem Isolationsfilm, wie zum Beispiel einem Oxidfilm (SiO₂) gefüllt, so daß der vergrabene Isolationsfilm 224 ausgebildet wird. Nachdem der Oxidfilm, der auf der gesamten Oberfläche des Wafers 200 vorhanden ist, entfernt worden ist, wird ein thermischer Oxidfilm 223 ausgebildet. Als nächstes werden, wie es in 10D gezeigt ist, die Dehnungsmeßstreifen 203 bis 206 durch eine Diffusionsschicht des P-Typs auf dem Membranbereich ausgebildet und es werden Öffnungsabschnitte 229 an Abschnitten gebildet, die in der Lage sind, eine elektrische Verbindung mit den Dehnungsmeßstreifen 203 bis 206 vorzusehen, und an einem Abschnitt ausgebildet, der in der Lage ist, das Potential des Membranabschnitts 202 festzulegen. Dann werden in einem Schritt, der in 11A gezeigt ist, die Anschlußflächen 207 bis 215 ausgebildet.
Danach werden in einem Schritt, der in 11B gezeigt ist, mehrere Vertiefungen 230, die rechteckige Muster aufweisen, die in 8 gezeigt sind, in dem Membranbereich ausgebildet. Die Vertiefungen 230 werden derart ausgebildet, daß sie ähnlich zu der Vertiefung 228 die Epitaxieschicht 222 des N-Typs durchdringen und das Innere des Siliziumsubstrats 111 des P-Typs erreichen. Nachdem die Vertiefungen 230 ausgebildet worden sind, wird im wesentlichen auf die gleiche Weise, wie der, die in 5 gezeigt ist, ein elektrochemisches Ätzen ausgeführt. Als Ergebnis wird, wie es in 11C gezeigt ist, die Aushöhlung 225 ausgebildet.
Dann wird in einem Schritt, der in 11D gezeigt ist, der Abdichtfilm 226 auf der gesamten Oberfläche des Wafers 200 unter einer Dekompression ausgebildet. Demgemäß werden der Membranabschnitt 202 und die abgedichtete Druckreferenzkammer vorgesehen. Der Abdichtfilm 226 kann ein SiN-Film, ein SiO₂-Film, ein TEOS-Film, ein zusammengesetzter Film aus diesen Materialien oder dergleichen sein. Danach wird der Wafer 200 durch Zerteilen geschnitten, wodurch der Drucksensor vorgesehen wird, der die in den 8 und 9 gezeigte Struktur aufweist.
Gemäß dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren kann die Fläche des Membranabschnitts 202 gesteuert werden, da der geätzte Bereich in der seitlichen Richtung, das heißt, in einer Richtung, die parallel zu der Oberfläche des Wafers 200 verläuft, durch den vergrabenen Isolations film 224 eingeschränkt wird. Weiterhin tritt kein PN-Leckstrom von dem Membranabschnitt 202 zu dem Siliziumsubstrat 221 des P-Typs auf, da der Membranabschnitt 202 durch den vergrabenen Isolationsfilm 224 elektrisch von dem Siliziumsubstrat 221 des P-Typs isoliert ist. Demgemäß kann das Potential des Membranabschnitts 202 zweckmäßig aufrechterhalten werden, so daß eine ausreichende Erfassungsgenauigkeit erhalten wird.
Der vergrabene Isolationsfilm 224 kann aus mehreren Filmen bestehen, die parallel zueinander vorgesehen sind, um eine große Festigkeit aufzuweisen. Zum Beispiel kann in dem Fall des Beschleunigungssensors gemäß den ersten und dritten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wie es in den 12A bis 12C gezeigt ist, der vergrabene Isolationsfilm 14 aus mehreren Filmen bestehen. Das gleiche gilt für die anderen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Der vergrabene Isolationsfilm kann aus mehreren Filmen bestehen, um eine Vertiefung zu füllen.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Wenn der in den 1, 2 gezeigte Beschleunigungssensor durch den elektrochemischen Ätzschritt zum Ausbilden der Aushöhlungen 19 hergestellt worden ist, werden die Verdrahtungssegmente, an welche die Ätzspannung angelegt wird, auf dem Wafer 20 ausgebildet. In dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Beschleunigungssensor durch ein Verfahren hergestellt, das in der Lage ist, eine Fläche von Verdrahtungssegmenten zum Anlegen der Ätzspannung zu verringern. Dies führt zu einer Abmessungsverringerung von jedem Chip.
Genauer gesagt wird gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, nachdem die Schritte, die in den 3A bis 3C gezeigt sind, im wesentlichen auf die gleiche Weise ausgeführt worden sind, wie es gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, in dem Schritt, der in 3D gezeigt ist, der Öffnungsabschnitt 17 in dem thermischen Oxidationsfilm 13 ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird der thermische Oxidationsfilm 13, der an Bereichen entlang Schneidelinien angeordnet ist, nicht entfernt. Im übrigen wird in dem nachfolgenden Schritt der Wafer 20 entlang den Schneidelinien geschnitten.
Dann werden in dem Schritt, der in 4A gezeigt ist, die Anschlußflächen 5, 6, 7 und die Verdrahtungssegmente 8a, 8b, 9, 10 für den Beschleunigungssensor ausgebildet. Wie es in den 13 und 14 gezeigt ist, werden gleichzeitig Verdrahtungssegmente 31, welche bei dem Ätzschritt verwendet werden, entlang den Schneidelinien, die durch die gestrichelten Linien A in den Figuren bezeichnet sind, derart ausgebildet, daß sie die Chips umgeben, und werden Verbindungsverdrahtungssegmente 32 ausgebildet, um die Verdrahtungssegmente 31 elektrisch mit den jeweiligen Anschlußflächen 5, 6, 7 zu verbinden. Wie es in 13 gezeigt ist, werden weiterhin Elektroden 33, 34 an bestimmten Abschnitten des Wafers 20 derart ausgebildet, daß sie mit den Verdrahtungssegmenten 32 verbunden sind.
Nachdem die Vertiefungen 18 auf die gleiche Weise, wie sie zuvor bezüglich 4B beschrieben worden ist, ausgebildet worden sind, wird das elektrochemische Ätzen ausgeführt. Wie es in 5 gezeigt ist, wird in diesem Schritt die hintere Oberfläche des Wafers 20 durch Wachs an dem keramischen Substrat 21 angebracht. Dann wird der Pt-Draht 22 mit einer der Elektroden 33, 34, die auf der vorderen Oberfläche des Wafers 20 ausgebildet sind, verbunden und wird durch das Wachs 23 mit der Elektrode verbunden, um elektrisch miteinander in Verbindung zu stehen. Dann wird der Wafer 20 in die anisotrope Ätzlösung, wie zum Beispiel eine TMAH-Lösung 25, getaucht und wird eine Spannung in einem Bereich von ungefähr 1 V bis 20 V zwischen dem Pt-Draht 22 und dem Pt-Draht 24, der in die TMAH-Lösung 25 getaucht ist, angelegt, so daß das elektrochemische Ätzen ausgeführt wird.
In diesem Fall wird die Epitaxieschicht des N-Typs nicht geätzt, da eine positive Spannung durch den Pt-Draht 22, die Elektroden 33 oder 34, die Verdrahtungssegmente 32, 31 und die Anschlußflächen 5, 6, 7 an die Epitaxieschicht 12 des N-Typs von jedem Chip angelegt wird. Andererseits wird das Siliziumsubstrat 11 des P-Typs durch die TMAH-Lösung 25 geätzt, die von den Vertiefungen 18 eindringt. Wie es in 4C gezeigt ist, werden demgemäß die Aushöhlungen 19 in dem Siliziumsubstrat 11 des P-Typs unter der Epitaxieschicht 12 des N-Typs ausgebildet, so daß die Trägerstruktur 2 durch die Epitaxieschicht 12 des N-Typs ausgebildet wird. Nachdem das elektrochemische Ätzen ausgeführt worden ist, wird der Wafer durch Zerteilen entlang den Schneidelinien, die in 13 gezeigt sind, geschnitten. Als Ergebnis wird der in 15 gezeigte Beschleunigungssensor erzielt. In dem Zerteilschritt werden die Anschlußflächen 5, 6, 7 elektrisch voneinander isoliert, da die Verdrahtungssegmente 31, 32, die an den Bereichen entlang den Schneidelinien ausgebildet sind, geschnitten werden.
Gemäß dem Herstellungsverfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die positive Spannung durch die Verdrahtungssegmente 31, 32, die an den Bereichen entlang den Schneidelinien ausgebildet sind, in dem elektrochemischen Ätzschritt an die Anschlußflächen 5, 6, 7 angelegt. Deshalb ist die Fläche, die für die Verdrahtungssegmente notwendig ist, welche bei dem elektrochemischen Ätzschritt zum Anlegen der Spannung verwendet werden, bedeutsam verringert. Die anderen Merkmale und Wirkungen sind die gleichen wie diejenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Im übrigen kann der Beschleunigungsschalter gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im wesentlichen auf die gleiche Weise hergestellt werden, wie sie zuvor beschrieben worden ist. In diesem Fall wird, wenn die Trägerstruktur 102 durch den elektrochemischen Ätzschritt ausgebildet wird, die positive Spannung durch die Verdrahtungssegmente 31, 32, welche ebenso auf die gleiche Weise, wie die, die in den 13 und 14 gezeigt ist, an den Bereichen entlang den Schneidelinien ausgebildet sind, an die Anschlußflächen 104, 105 angelegt. Der derart erzielte Beschleunigungsschalter ist in 16 gezeigt.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Ausbilden eines in den 17 und 18 gezeigten Halbleiterdrucksensors verwendet. In den 17 und 18 sind Teile, die zu denjenigen in den 8 und 9 gleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die gleichen Beschreibungen werden nicht wiederholt.
Genauer gesagt wird ein Verfahren zum Herstellen des Drucksensors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 19A bis 19E erklärt. Im übrigen zeigen die 19A bis 19E Querschnittsansichten, die entlang der gleichen Linie wie in 18 genommen sind.
Wie es in 19A gezeigt ist, wird zuerst wie in dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Wafer 200, der aus dem Siliziumsubstrat 221 des P-Typs und der Epitaxieschicht 222 des N-Typs besteht, die auf dem Siliziumsubstrat 221 des P-Typs ausgebildet ist, vorbereitet. Als nächstes wird in einem Schritt, der in 19B gezeigt ist, der Oxidfilm 223 auf der Epitaxieschicht 222 des N-Typs ausgebildet und werden die Dehnungsmeßstreifen 203 bis 206 durch die Diffusionsschicht des P-Typs an dem Membranbereich ausgebildet, an dem der Membranabschnitt 202 vorzusehen ist. Dann werden Öffnungsabschnitte 229 an Abschnitten vorgesehen, die in der Lage sind, eine elektrische Verbindung mit den Dehnungsmeßstreifen 203 bis 206 vorzusehen und das Potential des Membranabschnitts 202 festzulegen. Zum gleichen Zeitpunkt wird der Oxidfilm, der auf den Bereichen entlang der Schneidelinie angeordnet ist, nicht entfernt.
Dann werden in einem Schritt, der in 19C gezeigt ist, Anschlußflächen 207 bis 214 aus Aluminium ausgebildet. Wie es in den 13 und 14 gezeigt ist, werden in diesem Schritt die Verdrahtungssegmente 31 entlang den Schneidelinien derart ausgebildet, daß sie die Chips umgeben, und werden gleichzeitig die Verdrahtungssegmente 32 ausgebildet, um die Verdrahtungssegmente 31 und die Anschlußflächen 207 bis 214 der jeweiligen Chips zu verbinden. Weiterhin werden Elektroden 33, 34 an bestimmten Abschnitten des Wafers ausgebildet, um mit den Verdrahtungssegmenten 31 verbunden zu werden.
Danach werden in einem Schritt, der in 19D gezeigt ist, mehrere Vertiefungen 230, die rechteckige Muster aufweisen, die in 17 gezeigt sind, in dem Membranbereich ausgebildet. Die Vertiefungen 230 werden derart ausgebildet, daß sie die Epitaxieschicht 222 des N-Typs durchdringen und das Innere des Siliziumsubstrats 111 des P-Typs erreichen. Nachdem die Vertiefungen 230 ausgebildet worden sind, wird ein elektrochemisches Ätzen im wesentlichen auf die gleiche Weise, wie die gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ausgeführt. Wie es in 19E gezeigt ist, wird als Ergebnis die Aushöhlung 225 ausgebildet. Dann wird der Abdichtfilm 226 auf der gesamten Oberfläche des Wafers 200 unter einer Dekompression ausge bildet, um die Aushöhlung 225 abzudichten. Demgemäß werden der Membranabschnitt 202 und die abgedichtete Referenzdruckkammer vorgesehen. Der Abdichtfilm 226 kann ein SiN-Film, ein SiO₂-Film, ein TEOS-Film, ein zusammengesetzter Film aus diesen Materialien oder dergleichen sein.
Danach wird der Wafer 200 durch Zerteilen geschnitten, wodurch der Drucksensor, der die in den 17 und 18 gezeigte Struktur aufweist, vorgesehen wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Anschlußflächen 207 bis 214 elektrisch voneinander isoliert, da die Verdrahtungssegmente 31, 32 geschnitten werden.
Die Verdrahtungssegmente 32, die mit den Anschlußflächen 5 bis 7 oder 207 bis 214 verbunden sind, können mit Dioden in den Chips verbunden sein, so daß verhindert werden kann, daß ein Leckstrom von den Verdrahtungssegmenten 32 zu Sensorendabschnitten fließt, wenn der Sensor betrieben wird. Wie es in 20 gezeigt ist, können bei dem Beschleunigungssensor des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zum Beispiel die Verdrahtungssegmente 32 über Dioden 125 bis 127 mit den jeweiligen Anschlußflächen 5 bis 7 verbunden sein.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Wafer verwendet, der aus dem Siliziumsubstrat des P-Typs und der Epitaxieschicht des N-Typs besteht, die auf dem Siliziumsubstrat des P-Typs ausgebildet ist; jedoch kann ein Wafer verwendet werden, der aus einem Siliziumsubstrat des N-Typs und einer Epitaxieschicht des P-Typs besteht, die auf dem Siliziumsubstrat des N-Typs ausgebildet ist.
Die Ätzlösung für den elektrochemischen Ätzschritt kann zusätzlich zu der TMAH-Lösung eine KOH-Lösung oder HF-Lösung sein. Da Aluminium geätzt wird, müssen jedoch in diesem Fall die Anschlußflächen und die Verdrahtungssegmente während des Ätzschritts maskiert werden. Es ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung zusätzlich zu dem Beschleunigungssensor, dem Beschleunigungsschalter und dem Drucksensor, die zuvor beschrieben worden sind, an einem Winkelgeschwindigkeitssensor angewendet werden kann.

Claims

Halbleitersensor für eine physikalische Größe, der aufweist: ein Halbleitersubstrat (11; 111; 221) eines P-Typs; eine Halbleiterschicht (12; 112; 222) eines N-Typs, die auf einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) ausgebildet ist; einen vergrabenen Isolationsfilm (14; 114; 224), der die Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs durchdringt und sich in das Halbleitersubstrat (11; 111; 221) ausdehnt; und einen versetzbaren Abschnitt (2; 102; 202), der durch die physikalische Größe versetzt wird, wobei der versetzbare Abschnitt (2; 102; 202) durch elektrochemisches Ätzen des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) des P-Typs von einer Seite der Hauptoberfläche unter Verwendung des vergrabenen Isolationsfilms (14; 114; 224) als einen Stopper ausgebildet ist.
Halbleitersensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der versetzbare Abschnitt (2; 102; 202) durch den vergrabenen Isolationsfilm (14; 114; 224) elektrisch von dem Halbleitersubstrat (11; 111; 221) isoliert ist.
Halbleitersensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß: der versetzbare Abschnitt (2; 102) eine bewegliche Elektrode (2c; 102b) beinhaltet, die der Halbleiterschicht (12; 112) des N-Typs durch einen Spalt getrennt gegenüberliegt; die Halbleiterschicht (12; 112) des N-Typs eine feste Elektrode (3, 4; 103) an einer Position beinhaltet, die der beweglichen Elektrode (2c; 102b) gegenüberliegt und durch den vergrabenen Isolationsfilm (14; 114; 224) von dem Halbleitersubstrat (11; 111) des P-Typs isoliert ist; und der versetzbare Abschnitt (2; 102) derart verschiebbar ist, daß die bewegliche Elektrode (2c; 102b) die feste Elektrode (3, 4; 103) berührt, wenn eine physikalische Größe, deren Wert eine bestimmte Höhe überschreitet, auf den versetzbaren Abschnitt (2; 102) ausgeübt wird.
Halbleitersensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der versetzbare Abschnitt (2; 102; 202) von dem vergrabenen Isolationsfilm (14; 114; 224) getragen wird.
Halbleitersensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vergrabene Isolationsfilm (14; 114; 224) eine Mehrzahl von Isolationsfilmen aufweist, die sich parallel zueinander in einer Richtung ausdehnen, die senkrecht zu der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) des P-Typs verläuft.
Halbleitersensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß: die physikalische Größe ein Druck ist; der versetzbare Abschnitt (202) ein Membranabschnitt ist; und der vergrabene Isolationsfilm (224) den Membranabschnitt derart umgibt, daß der Membranabschnitt elektrisch von dem Halbleitersubstrat (221) des P-Typs isoliert ist.
Halbleitersensor für eine physikalische Größe, der aufweist: ein Halbleitersubstrat (11; 111; 221), das eine Aushöhlung (19; 225) aufweist; eine Halbleiterschicht (12; 112; 222), die auf einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) angeordnet ist und einen umgekehrten Leitfähigkeitstyp bezüglich des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) aufweist; einen vergrabenen Isolationsfilm (14; 114; 224), der sich von einer Oberfläche der Halbleiterschicht (12; 112; 222) senkrecht zu der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) in das Halbleitersubstrat (11; 111; 221) ausdehnt und die Halbleiterschicht (12; 112; 222) in ein erstes Teil, das der Aushöhlung (19; 225) gegenüberliegt und elektrisch von dem Halbleitersubstrat (11; 111; 221) isoliert ist und ein zweites Teil teilt, das bezüglich des vergrabenen Isolationsfilms (14; 114; 224) auf einer dem ersten Teil gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist; und einen versetzbaren Abschnitt (2; 102; 202), der über der Aushöhlung (19; 225) angeordnet ist und mit dem ersten Teil der Halbleiterschicht (12; 112; 222) verbunden ist, um auf eine Aufnahme der physikalischen Größe hin versetzt zu werden.
Halbleitersensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß: das Halbleitersubstrat (11; 111; 221) ein P-Typ ist; die Halbleiterschicht (12; 112; 222) ein N-Typ ist; und die Aushöhlung (19; 225) und der versetzbare Abschnitt (2; 102; 202) durch elektrochemisches Ätzen unter Verwendung des vergrabenen Isolationsfilms (14; 114; 224) als einen Stopper ausgebildet sind.
Halbleitersensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß: die Halbleiterschicht (12; 112) eine feste Elektrode (3, 4; 103) beinhaltet, die dem versetzbaren Abschnitt (2; 102) durch einen Spalt getrennt gegenüberliegt und durch den vergrabenen Isolationsfilm (14; 114) elektrisch von dem Halbleitersubstrat (11; 111) isoliert ist; und der versetzbare Abschnitt (2; 102) eine bewegliche Elektrode (2c; 102b) beinhaltet, die der festen Elektrode (3, 4; 103) gegenüberliegt, wobei die bewegliche Elektrode (2c; 102b) zum Berühren der festen Elektrode (3, 4; 103) dient, wenn der versetzbare Abschnitt (2; 102) durch eine physikalische Größe versetzt wird, deren Wert eine bestimmte Höhe überschreitet.
Halbleitersensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß: die physikalische Größe ein Druck ist; der versetzbare Abschnitt (202) ein Membranabschnitt ist, der aus einem ersten Dünnfilm, der ein Loch aufweist, das mit der Aushöhlung (19; 225) in Verbindung steht, und einem zweiten Dünnfilm (226) besteht, der auf dem ersten Dünnfilm angeordnet ist und die Aushöhlung (19; 225) abdichtet; und der vergrabene Isolationsfilm (224) den Membranabschnitt derart umgibt, daß der Membranabschnitt elektrisch von dem Halbleitersubstrat (221) isoliert ist.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe zum Erfassen einer physikalischen Größe auf der Grundlage einer Versetzung eines versetzbaren Abschnitts (2; 102; 202), das die folgenden Schritte aufweist: Vorbereiten eines Wafers, der aus einem Halbleitersubstrat (11; 111; 221) eines P-Typs und einer Halbleiterschicht (12; 112; 222) eines N-Typs besteht, die auf dem Halbleitersubstrat (11; 111; 221) des P-Typs vorgesehen ist; Ausbilden eines vergrabenen Isolationsfilms (14; 114; 224), der die Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs durchdringt und sich in das Halbleitersubstrat (11; 111; 221) ausdehnt; Ausbilden einer Vertiefung (18; 230) in der Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs, so daß das Halbleitersubstrat (11; 111; 221) des P-Typs in der Vertiefung (18; 230) freigelegt wird; elektrochemisches Ätzen des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) des P-Typs durch die Vertiefung (18; 230) unter Verwendung des vergrabenen Isolationsfilms (14; 114; 224) als einen Stopper, so daß der versetzbare Abschnitt (2; 102; 202) ausgebildet wird; und Schneiden des Wafers in eine Mehrzahl von Chips, von denen jeder einem Halbleitersensor für eine physikalische Größe entspricht.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß: der versetzbare Abschnitt (2; 102) eine Trägerstruktur mit einer beweglichen Elektrode (2c; 102b) aufweist; und in dem Schritt eines elektrochemischen Ätzens des Halbleitersubstrats (11; 111) des P-Typs eine feste Elektrode (3, 4; 103) die an dem Halbleitersubstrat (11; 111) des P-Typs befestigt ist, derart ausgebildet wird, daß sie der beweglichen Elektrode (2c; 102b) durch einen Spalt getrennt gegenüberliegt und durch den vergrabenen Isolationsfilm (14; 114) elektrisch von dem Halbleitersubstrat (11; 111) des P-Typs isoliert ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß: der vergrabene Isolationsfilm (224) derart ausgebildet wird, daß er einen Membranbereich umgibt; die Vertiefung (18; 230) an dem Membranbereich ausgebildet wird; der versetzbare Abschnitt (202) an dem Membranbereich ausgebildet wird und ein Loch aufweist, das der Vertiefung (18; 230) entspricht; und nach dem Schritt eines elektrochemischen Ätzens des Halbleitersubstrats (221) des P-Typs ein Abdichtfilm (26) auf dem versetzbaren Abschnitt (202) ausgebildet wird, um das Loch abzudichten, wodurch ein Membranabschnitt ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß: es weiterhin einen Schritt eines Ausbildens einer Anschlußfläche (5 bis 7; 207 bis 214), die elektrisch mit der Halbleiterschicht (12; 112; 222) verbunden ist, zum Ausgeben eines Ausgangssignals des Halbleitersensors für eine physikalische Größe, und eines Ätzverdrahtungssegments (31; 32) aufweist, das mit der Anschlußfläche (5 bis 7; 207 bis 214) verbunden ist und sich entlang einer Schneidelinie (A) ausdehnt; in dem Schritt eines elektrochemischen Ätzens des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) des P-Typs eine Ätzspannung durch das Ätzverdrahtungssegment (31; 32) an die Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs angelegt wird, so daß das Halbleitersubstrat (11; 111; 221) des P-Typs geätzt wird; und in dem Schritt eines Schneidens des Wafers der Wafer entlang der Schneidelinie (A) geschnitten wird.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleitersensors für eine physikalische Größe zum Erfassen einer physikalischen Größe auf der Grundlage einer Versetzung eines versetzbaren Abschnitts (2; 102; 202), das die folgenden Schritte aufweist: Vorbereiten eines Wafers, der aus einem Halbleitersubstrat (11; 111; 221) eines P-Typs und einer Halbleiterschicht (12; 112; 222) eines N-Typs besteht, die auf einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) des P-Typs angeordnet ist; Ausbilden einer Anschlußfläche (5 bis 7; 207 bis 214), die elektrisch mit der Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs verbunden ist, zum Ausgeben eines Ausgangssignals des Halbleitersensors für eine physikalische Größe, und eines Ätzverdrahtungssegments (31; 32), das elektrisch mit der Anschlußfläche (5 bis 7; 207 bis 214) verbunden ist und sich entlang einer Schneidelinie (A) ausdehnt; elektrochemisches Ätzen des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) des P-Typs von einer Seite der Hauptoberfläche, um den versetzbaren Abschnitt (2; 102; 202) auszubilden, während eine Ätzspannung durch das Ätzverdrahtungssegment (31; 32) und die Anschlußfläche (5 bis 7; 207 bis 214) an die Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs angelegt wird; und Schneiden des Wafers entlang der Schneidelinie (A).
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß: es vor dem Schritt eines elektrochemischen Ätzens des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) des P-Typs weiterhin einen Schritt eines Ausbildens einer Vertiefung (18; 230) in der Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs aufweist, so daß das Halbleitersubstrat (11; 111; 221) des P-Typs in der Vertiefung (18; 230) freigelegt wird; und das Halbleitersubstrat (11; 111; 221) des P-Typs durch die Vertiefung (18; 230) elektrochemisch geätzt wird, so daß der versetzbare Abschnitt (2; 102; 202) ausgebildet wird, der ein Loch aufweist, das der Vertiefung (18; 230) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin einen Schritt eines Ausbildens eines Abdichtfilms (26) aufweist, um das Loch des versetzbaren Abschnitts (202) derart abzudichten, daß ein Membranabschnitt vorgesehen wird, welcher durch die physikalische Größe versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es vor dem Schritt eines Ausbildens des Ätzverdrahtungssegments (31; 32) weiterhin einen Schritt eines Ausbildens eines Isolationsfilms (13), der eine Öffnung (17) aufweist, auf der Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs aufweist; und das Ätzverdrahtungssegment (31; 32) auf dem Isolationsfilm (13) ausgebildet wird und durch die Öffnung (17) elektrisch mit der Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß: der versetzbare Abschnitt eine Trägerstruktur mit einer beweglichen Elektrode (2c; 102b) aufweist; und in dem Schritt eines elektrochemischen Ätzens des Halbleitersubstrats (11; 111) des P-Typs eine feste Elektrode (3, 4; 103), die der beweglichen Elektrode (2c; 102b) gegenüberliegt, zusammen mit dem versetzbaren Abschnitt ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß: in dem Schritt eines Ausbildens des Ätzverdrahtungssegments (31; 32) erste und zweite Anschlußflächen (5 bis 7; 207 bis 214) derart ausgebildet werden, daß sie elektrisch mit der Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs verbunden sind; und in dem Schritt eines elektrochemischen Ätzens des Halbleitersubstrats (11; 111; 221) des P-Typs der versetzbare Abschnitt und die feste Elektrode (3, 4; 103), die elektrisch mit den ersten oder zweiten Anschlußflächen (5 bis 7; 207 bis 214) verbunden sind, aus der Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß: es vor dem Schritt eines Ausbildens des Ätzverdrahtungssegments (31; 32) weiterhin einen Schritt eines Ausbildens eines vergrabenen Isolationsfilms (14; 114; 224) aufweist, der die Halbleiterschicht (12; 112; 222) des N-Typs durchdringt und sich in das Halbleitersubstrat (11; 111; 221) des P-Typs ausdehnt; und das Halbleitersubstrat (11; 111; 221) des P-Typs unter Verwendung des vergrabenen Isolationsfilms (14; 114; 224) als einen Stopper geätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß: der versetzbare Abschnitt (2; 102) eine Trägerstruktur mit einer beweglichen Elektrode (2c; 102b) aufweist; in dem Schritt eines elektrochemischen Ätzens des Halbleitersubstrats (11; 111) des P-Typs eine feste Elektrode (3, 4; 103), die der beweglichen Elektrode (2c; 102b) durch einen Spalt getrennt gegenüberliegt, zusammen mit dem versetzbaren Abschnitt ausgebildet wird; und der versetzbare Abschnitt (2; 102) und die feste Elektrode (3, 4; 103) durch den vergrabenen Isolationsfilm (14; 114) jeweils von dem Halbleitersubstrat (11; 111) des P-Typs isoliert sind.