JP2000077680A - Mesa structure and forming method thereof and mesa diaphragm and pressure sensor using the same - Google Patents
Mesa structure and forming method thereof and mesa diaphragm and pressure sensor using the sameInfo
- Publication number
- JP2000077680A JP2000077680A JP10244648A JP24464898A JP2000077680A JP 2000077680 A JP2000077680 A JP 2000077680A JP 10244648 A JP10244648 A JP 10244648A JP 24464898 A JP24464898 A JP 24464898A JP 2000077680 A JP2000077680 A JP 2000077680A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- mesa
- diaphragm
- mesa structure
- junction surface
- 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- Withdrawn
Links
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Weting (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、メサ構造の形成方
法並びにこれを用いたメサ構造、及びこれを用いたメサ
型ダイアフラム並びに、キャビティ内に生じた圧力の変
化に応じて、キャビティ中に張設されたダイアフラムが
発生した変形量を検出してキャビティ内の圧力変化を検
出する圧力センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a mesa structure, a mesa structure using the same, a mesa-type diaphragm using the same, and a method for forming a mesa structure in a cavity according to a change in pressure generated in the cavity. The present invention relates to a pressure sensor that detects a deformation amount generated by an installed diaphragm to detect a pressure change in a cavity.
【０００２】[0002]
【従来の技術】微圧を感知する静電容量型圧力センサを
作成するためには、ダイアフラム厚を薄くする必要があ
るため、従来この種のダイアフラムの形成方法では、例
えば、図４に示すようなシリコンプロセスが用いられて
いた。2. Description of the Related Art In order to manufacture a capacitance type pressure sensor for sensing a minute pressure, it is necessary to reduce the thickness of a diaphragm. Therefore, in a conventional method of forming a diaphragm of this type, for example, as shown in FIG. Silicon process was used.
【０００３】図４（ａ）及び（ｂ）は、このような従来
のダイアフラムの形成方法を説明するための装置図であ
る。FIGS. 4A and 4B are device diagrams for explaining a conventional method of forming such a diaphragm.
【０００４】先ず最初に、図４（ａ）に示すように、ｐ
型シリコン基板２Ａ上にｎ型のシリコンをエピタキシャ
ル成長させ、ｐ型シリコン基板２Ａとｎ型エピタキシャ
ル層との界面にｐｎ接合面２Ｃを形成したシリコンウェ
ハ２を作成する。[0004] First, as shown in FIG.
An n-type silicon is epitaxially grown on the type silicon substrate 2A, and a silicon wafer 2 having a pn junction surface 2C formed at an interface between the p-type silicon substrate 2A and the n-type epitaxial layer is formed.
【０００５】続いて、シリコンウェハ２の表側のｐ型シ
リコン基板２Ａ上のダイアフラムエッチングを行う箇所
を除いて、シリコンウェハ２の周囲にマスク３を形成す
る。更に、シリコンウェハ２の裏側のｎ型エピタキシャ
ル層には、ダイアフラムエッチング用の金属電極１を設
ける。[0005] Subsequently, a mask 3 is formed around the silicon wafer 2 except for a portion where the diaphragm etching is performed on the p-type silicon substrate 2 A on the front side of the silicon wafer 2. Further, a metal electrode 1 for diaphragm etching is provided on the n-type epitaxial layer on the back side of the silicon wafer 2.
【０００６】続いて、図４（ａ）に示すように、浴内の
エッチャント４中に、このような構成のシリコンウェハ
２、レファレンス電極６、及びカウンタ電極５を所定の
距離を隔てて配置してエッチング装置を構成する。Subsequently, as shown in FIG. 4A, the silicon wafer 2, the reference electrode 6, and the counter electrode 5 having such a configuration are arranged in the etchant 4 in the bath at a predetermined distance. To form an etching apparatus.
【０００７】続いて、このような構成のエッチング装置
において、図４（ｂ）に示すように、金属電極１とレフ
ァレンス電極６との間にバイアス電圧Ｖを印加してｐｎ
接合面２Ｃに逆バイアス電圧を印加しながら、シリコン
ウェハ２の表側のｐ型シリコン基板２Ａのダイアフラム
エッチングを実行する。Subsequently, in the etching apparatus having such a configuration, as shown in FIG. 4B, a bias voltage V is applied between the metal electrode 1 and the reference electrode 6 so that the pn voltage is applied.
The diaphragm etching of the p-type silicon substrate 2A on the front side of the silicon wafer 2 is performed while applying a reverse bias voltage to the bonding surface 2C.
【０００８】この際、ｐ型シリコン基板２Ａのダイアフ
ラムエッチングはｐｎ接合面２Ｃに到達した時点で停止
しされるため、ｎ型エピタキシャル層はほとんどエッチ
ングされない。At this time, since the diaphragm etching of the p-type silicon substrate 2A is stopped when the pn junction surface 2C is reached, the n-type epitaxial layer is hardly etched.
【０００９】このようなダイアフラムエッチングを用い
てた従来のダイアフラムの形成方法に依れば、静電容量
型圧力センサに用いるダイアフラムの厚さを精度良く薄
くすることができる。According to the conventional diaphragm forming method using such diaphragm etching, the thickness of the diaphragm used in the capacitance type pressure sensor can be reduced with high accuracy.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】図５は、図４のダイア
フラムの動作を説明するための図である。図６は、図４
のダイアフラム形成方法における作成されるメサ構造最
小サイズの基板厚依存性を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the diaphragm shown in FIG. FIG. 6 shows FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining the dependence of the minimum size of the mesa structure formed on the substrate thickness in the diaphragm forming method of FIG.
【００１１】図４に示すダイアフラムの形成方法を用い
ることに依り、メサ構造が設けられていないタイプのダ
イアフラム（図５参照）又はメサ構造が設けられたダイ
アフラム（図６参照）のいづれも作成可能であった。By using the method of forming the diaphragm shown in FIG. 4, either a diaphragm without a mesa structure (see FIG. 5) or a diaphragm with a mesa structure (see FIG. 6) can be produced. Met.
【００１２】メサ構造が設けられていないタイプのダイ
アフラムは、図５（ａ）に示すように、ｎ型エピタキシ
ャル層上面に可動電極７が設けられる。図５（ｂ）に示
すように、ダイアフラムが圧力を受けて変形したときの
静電容量の変化をこの可動電極を用いて検出することが
できた。In the case of a diaphragm having no mesa structure, a movable electrode 7 is provided on the upper surface of an n-type epitaxial layer as shown in FIG. As shown in FIG. 5B, a change in capacitance when the diaphragm was deformed by receiving pressure could be detected using the movable electrode.
【００１３】しかしながら、このようなダイアフラム
は、微圧を受けているときは可動電極の変位と静電容量
の変化とのリニアリティは保存されるものの、圧力が大
きくなるに従って、可動電極の変位と静電容量の変化と
のリニアリティが保存されなくなるという技術的課題が
あった。However, in such a diaphragm, the linearity between the displacement of the movable electrode and the change in the capacitance is preserved when receiving a small pressure, but the displacement of the movable electrode and the static electricity increase as the pressure increases. There was a technical problem that the linearity with the change in capacitance was not preserved.
【００１４】また、従来のダイアフラムの形成方法で
は、メサ構造８の厚さ（メサ厚）は基板厚Ｈと同等にな
るため、メサ厚はダイアフラムの基板厚Ｈに対して依存
性を有していた。In the conventional method for forming a diaphragm, the thickness (mesa thickness) of the mesa structure 8 is equal to the substrate thickness H, and the mesa thickness has a dependency on the substrate thickness H of the diaphragm. Was.
【００１５】則ち、図６（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、作成可能な最小サイズ（則ち、メサ角＝θ）のメサ
構造８の厚さ（メサ厚）と基板厚Ｈとは正の相関関係に
あった。In other words, as shown in FIGS. 6A and 6B, the thickness (mesa thickness) of the mesa structure 8 having the minimum size that can be formed (mesa angle = θ) and the substrate thickness H Was positively correlated.
【００１６】そのため、図６（ａ）に示すように、メサ
厚の薄いメサ構造８を作成しようとした場合、ダイアフ
ラムの基板厚Ｈも薄くなってしまい、強度が不十分にな
ってしまう可能性があるという技術的課題があった。For this reason, as shown in FIG. 6A, when a mesa structure 8 having a small mesa thickness is to be formed, the substrate thickness H of the diaphragm is also reduced, and the strength may be insufficient. There was a technical problem that there is.
【００１７】一方、図６（ｂ）に示すように、メサ厚の
厚いメサ構造８を作成しようとした場合、メサ厚と基板
厚Ｈとが同等になるため、メサ構造８が重くなってしま
う結果、メサ構造８の重量に依ってダイアフラムに撓み
が発生し、これに起因して圧力センサの特性（例えば、
オフセットやスパン）にばらつきが発生してしまう可能
性があるという技術的課題があった。On the other hand, as shown in FIG. 6B, when a mesa structure 8 having a large mesa thickness is to be formed, the mesa structure 8 becomes heavy because the mesa thickness and the substrate thickness H are equal. As a result, the diaphragm is bent due to the weight of the mesa structure 8, and due to this, the characteristics of the pressure sensor (for example,
There is a technical problem that there is a possibility that variations occur in the offset and the span.
【００１８】更に、メサ構造８の重量に起因して、圧力
センサが一種の加速度センサとして働き、外乱である機
械的振動に対して静電容量の無用な変化を生じてしまう
可能性があるという技術的課題もあった。Furthermore, due to the weight of the mesa structure 8, the pressure sensor acts as a kind of acceleration sensor, and there is a possibility that an unnecessary change in the capacitance will be caused by mechanical vibration which is a disturbance. There were also technical challenges.
【００１９】更に、外乱である機械的振動に対して無用
の振動を発生するためダイアフラムの機械的強度を低下
させる可能性があるという技術的課題もあった。Further, there is also a technical problem that the mechanical strength of the diaphragm may be reduced because unnecessary vibration is generated in response to mechanical vibration which is a disturbance.
【００２０】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題としており、特に、ｐ-［１００］基板
表面上にレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィーを
用いてメサ構造の形状に応じたパターニングをレジスト
膜に実行してメサマスクを作成し、メサマスク上から所
定濃度のｎ-型不純物をメサ構造の形状プロファイルに
応じて打ち込むと共に、打ち込まれたｎ-型不純物とｐ-
［１００］基板との界面にｐｎ接合面を形成する第１工
程と、第１工程に続いて、レジスト膜を剥離した後に、
レジスト剥離面上にｎ型不純物と同濃度のｎ型シリコン
をエピタキシャル成長させてｎ-エピタキシャル層を形
成してｐ-［１００］基板とｎ-エピタキシャル層との界
面にｐｎ接合面を形成する第２工程と、第２工程に続い
て、所定のエッチャントに対して耐性を有するマスク材
をｎ-エピタキシャル層上及びｐ-［１００］基板の裏面
上に成膜する第３工程と、第３工程に続いて、フォトリ
ソグラフィーを用いてダイアフラムエッチングに応じた
パターニングをｐ-［１００］基板の裏面側のマスク材
に実行すると共に、ｐ-［１００］基板の表側のマスク
材を剥離する第４工程と、第４工程に続いて、ｐｎ接合
面に逆バイアス電圧を印加し、ｐ-［１００］基板に対
してｐｎ接合面が露出するまで電気化学エッチングを行
ってｐ-［１００］基板内に形成されているメサ構造を
露出させる第５工程とを有するメサ構造の形成方法にお
いて、メサマスク上から所定濃度のｎ -型不純物をメサ
構造の形状プロファイルに応じて打ち込むことに依り、
任意の形状のメサ構造を設けることができるようになる
結果、広い圧力範囲に渡って高いリニアリティを有する
静電容量の変化を出力することを課題としている。The present invention solves such a conventional problem.
The task is, in particular, p-[100] Substrate
Form a resist film on the surface and apply photolithography
Resist patterning according to the shape of the mesa structure
Create a mesa mask by executing on the film, and
Constant concentration n-Type impurity into mesa structure profile
N-Type impurity and p-
[100] First process for forming pn junction surface at interface with substrate
After the first step, after removing the resist film,
N-type silicon with the same concentration as n-type impurities on the resist stripping surface
Is epitaxially grown to-Form epitaxial layer
Make p-[100] Substrate and n-Boundary with epitaxial layer
A second step of forming a pn junction surface on the surface, and following the second step
Mask material having resistance to a predetermined etchant
To n-On the epitaxial layer and p-[100] Back side of substrate
A third step of forming a film thereon, and, following the third step, photolithography
According to diaphragm etching using lithography
Patterning p-[100] Mask material on back side of substrate
And p-[100] Mask on front side of substrate
The fourth step of removing the material, and the pn junction following the fourth step
A reverse bias voltage is applied to the surface, and p-[100] For substrate
And perform electrochemical etching until the pn junction surface is exposed.
Tte p-[100] The mesa structure formed in the substrate
A method of forming a mesa structure having a fifth step of exposing.
A predetermined concentration of n from above the mesa mask. -Mesa type impurities
By driving according to the shape profile of the structure,
Mesa structure of any shape can be provided
As a result, high linearity over a wide pressure range
It is an object to output a change in capacitance.
【００２１】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるようになる結果、十分な強度を有する程度に
基板厚Ｈを薄くしたダイアフラム上に任意のメサ厚のメ
サ構造を簡便、高精度、且つ再現性良く作成することを
課題としている。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H, and the dependence on the substrate thickness H (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. It is an object of the present invention to create a mesa structure having an arbitrary mesa thickness on a diaphragm in which H is thinner, easily, with high accuracy, and with good reproducibility.
【００２２】更に、ダイアフラムの軽量化が可能となる
結果、外乱である機械的振動に対して静電容量の無用な
変化を回避することを課題としている。Furthermore, as a result of making the diaphragm lighter, it is another object of the present invention to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration as a disturbance.
【００２３】更に、外乱である機械的振動に対して無用
の振動を回避できる結果、ダイアフラムの機械的強度の
低下を回避することを課題としている。Another object of the present invention is to avoid unnecessary vibration against mechanical vibration, which is a disturbance, and to avoid a decrease in mechanical strength of the diaphragm.
【００２４】また本発明は、前述の形成方法を用いたメ
サ構造が基板に対して凸状態で形成されているメサ型ダ
イアフラムを設けることに依り、任意の形状のメサ構造
をメサ型ダイアフラムに設けることができるようになる
結果、広い圧力範囲に渡って高いリニアリティを有する
静電容量の変化を出力することを課題としている。According to the present invention, a mesa diaphragm having an arbitrary shape is provided on the mesa diaphragm by providing a mesa diaphragm having a mesa structure formed in a convex state with respect to the substrate using the above-described forming method. As a result, it is an object to output a change in capacitance having high linearity over a wide pressure range.
【００２５】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるメサ構造をメサ型ダイアフラムに設けること
ができるようになる結果、十分な強度を有する程度に基
板厚Ｈを薄くしたメサ型ダイアフラム上に任意のメサ厚
のメサ構造を簡便、高精度、且つ再現性良く作成するこ
とを課題としている。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H, and a mesa structure capable of eliminating the dependence on the substrate thickness H (that is, the dependence on the substrate thickness) can be provided in the mesa diaphragm. As a result, it is an object to form a mesa structure having an arbitrary mesa thickness on a mesa diaphragm in which the substrate thickness H is made thin enough to have a sufficient strength, in a simple, highly accurate and reproducible manner.
【００２６】更に、メサ型ダイアフラムの軽量化が可能
となる結果、外乱である機械的振動に対して静電容量の
無用な変化を回避することを課題としている。Furthermore, as a result of the mesa-type diaphragm being made lighter, it is another object of the present invention to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration as a disturbance.
【００２７】更に、外乱である機械的振動に対して無用
の振動を回避できる結果、メサ型ダイアフラムの機械的
強度の低下を回避することを課題としている。Another object of the present invention is to avoid unnecessary vibration against mechanical vibration which is a disturbance, so that the mechanical strength of the mesa diaphragm is prevented from lowering.
【００２８】また本発明は、キャビティ内に生じた圧力
の変化に応じて、キャビティ中に張設されたダイアフラ
ムが発生した変形量を検出してキャビティ内の圧力変化
を検出する圧力センサにおいて、ダイアフラムとして、
前述の形成方法を用いたメサ構造が基板に対して凸状態
で形成されているメサ型ダイアフラムを用いて構成され
た圧力センサに依り、任意の形状のメサ構造をメサ型ダ
イアフラムに設けることができるようになる結果、広い
圧力範囲に渡って高いリニアリティを有する静電容量の
変化を出力することを課題としている。According to the present invention, there is provided a pressure sensor for detecting a pressure change in a cavity by detecting a deformation amount generated by a diaphragm stretched in the cavity in accordance with a change in pressure generated in the cavity. As
A mesa structure having an arbitrary shape can be provided on the mesa diaphragm according to the pressure sensor formed by using the mesa structure having the mesa structure formed by using the above-described forming method in a convex state with respect to the substrate. As a result, an object is to output a change in capacitance having high linearity over a wide pressure range.
【００２９】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるようになる結果、十分な強度を有する程度に
基板厚Ｈを薄くしたメサ型ダイアフラム上に任意のメサ
厚のメサ構造を簡便、高精度、且つ再現性良く作成する
ことを課題としている。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H, and the dependence on the substrate thickness H (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. It is an object of the present invention to create a mesa structure having an arbitrary mesa thickness on a mesa-type diaphragm having a reduced H, with ease, high accuracy, and high reproducibility.
【００３０】更に、良好な圧力センサの特性（具体的に
は、オフセットやスパン）を簡便、高精度、且つ再現性
良く実現することを課題としている。Another object of the present invention is to realize good pressure sensor characteristics (specifically, offset and span) simply, with high accuracy, and with good reproducibility.
【００３１】更に、メサ型ダイアフラムの軽量化が可能
となり、圧力センサが一種の加速度センサとして働くこ
とを回避できる結果、外乱である機械的振動に対して静
電容量の無用な変化を回避することを課題としている。Further, the weight of the mesa diaphragm can be reduced, and the pressure sensor can be prevented from functioning as a kind of acceleration sensor. As a result, useless change of capacitance against mechanical vibration as a disturbance can be avoided. Is an issue.
【００３２】更に、外乱である機械的振動に対して無用
の振動を回避できる結果、メサ型ダイアフラムの機械的
強度の低下を回避することを課題としている。Another object of the present invention is to avoid unnecessary mechanical vibration as a disturbance, thereby preventing the mechanical strength of the mesa diaphragm from lowering.
【００３３】[0033]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、メサ構造の形成方法であって、所定の面方位を有す
る半導体基板１０３内に、メサ構造３０の形状プロファ
イルに応じて、当該半導体基板１０３と逆極性キャリア
を有する半導体不純物を打ち込と共に、当該打ち込まれ
た半導体不純物と半導体基板１０３との界面にｐｎ接合
面を形成する工程と、前工程に続いて、前記ｐｎ接合面
に逆バイアス電圧を印加し、前記半導体基板１０３に対
して前記ｐｎ接合面が露出するまで電気化学エッチング
を行って当該半導体基板１０３内に形成されている前記
メサ構造３０を露出させる工程とを有する、ことを特徴
とするメサ構造３０の形成方法である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for forming a mesa structure, comprising the steps of: forming a semiconductor substrate 103 having a predetermined plane orientation in accordance with a shape profile of the mesa structure 30; A step of implanting a semiconductor impurity having a carrier opposite in polarity to the semiconductor substrate 103 and forming a pn junction surface at an interface between the implanted semiconductor impurity and the semiconductor substrate 103; Applying a reverse bias voltage and performing electrochemical etching on the semiconductor substrate 103 until the pn junction surface is exposed to expose the mesa structure 30 formed in the semiconductor substrate 103. This is a method for forming the mesa structure 30.
【００３４】請求項１に記載の発明に依れば、メサマス
ク上から半導体基板１０３と逆極性キャリアを有する半
導体不純物をメサ構造３０の形状プロファイルに応じて
打ち込むこと、及び打ち込まれた半導体不純物に基づく
ｐｎ接合面に従った電気化学エッチングを行うことに依
り、任意の形状のメサ構造３０を設けることができるよ
うになる結果、広い圧力範囲に渡って高いリニアリティ
を有する静電容量の変化を出力することができるように
なるといった効果を奏する。According to the first aspect of the present invention, semiconductor impurities having carriers opposite in polarity to the semiconductor substrate 103 are implanted from above the mesa mask in accordance with the shape profile of the mesa structure 30, and based on the implanted semiconductor impurities. By performing the electrochemical etching according to the pn junction surface, the mesa structure 30 having an arbitrary shape can be provided. As a result, a change in capacitance having high linearity over a wide pressure range is output. The effect that it becomes possible to do it is produced.
【００３５】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるようになる結果、十分な強度を有する程度に
基板厚Ｈを薄くしたダイアフラム上に任意のメサ厚のメ
サ構造３０を簡便、高精度、且つ再現性良く作成するこ
とができるようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H, and the dependence on the substrate thickness H (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. There is an effect that a mesa structure 30 having an arbitrary mesa thickness can be easily, accurately, and reproducibly formed on a diaphragm having a reduced H.
【００３６】更に、メサ型ダイアフラム１０の軽量化が
可能となる結果、外乱である機械的振動に対して静電容
量の無用な変化を回避することができるようになるとい
った効果を奏する。Further, as a result that the mesa diaphragm 10 can be reduced in weight, there is an effect that an unnecessary change in capacitance can be avoided with respect to mechanical vibration as a disturbance.
【００３７】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、メサ型ダイアフラム１０
の機械的強度の低下を回避することができるようになる
といった効果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance.
This has the effect of preventing a decrease in mechanical strength.
【００３８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のメサ構造の形成方法において、面方位［１００］を有
するｐ-型の前記半導体基板１０３であるｐ-［１００］
基板１０３内に、メサ構造３０の形状プロファイルに応
じて前記半導体不純物としてｎ-型不純物を打ち込と共
に、当該打ち込まれたｎ-型不純物とｐ-［１００］基板
１０３との界面にｐｎ接合面を形成する工程と、前工程
に続いて、前記ｐｎ接合面に逆バイアス電圧を印加し、
前記ｐ-［１００］基板１０３に対して前記ｐｎ接合面
が露出するまで電気化学エッチングを行って当該ｐ［１
００］基板１０３内に形成されている前記メサ構造３０
を露出させる工程とを有する、ことを特徴とする形成方
法である。According to a second aspect of the present invention, in the method of forming a mesa structure according to the first aspect, the p − -type semiconductor substrate 103 having a plane orientation of [100] is p − [100].
An n − -type impurity is implanted into the substrate 103 as the semiconductor impurity according to the shape profile of the mesa structure 30, and a pn junction surface is formed at an interface between the implanted n − -type impurity and the p − [100] substrate 103. A reverse bias voltage is applied to the pn junction surface following the step of forming
The p - [100] The p [1 wherein pn junction surface to the substrate 103 is subjected to electrochemical etching to expose
00] The mesa structure 30 formed in the substrate 103
Exposing the substrate.
【００３９】請求項２に記載の発明に依れば、請求項１
に記載の効果に加えて、メサマスク上からｐ-［１０
０］基板１０３と逆極性キャリアを有するｎ-型不純物
をメサ構造３０の形状プロファイルに応じて打ち込むこ
と、及び打ち込まれたｎ-型不純物に基づくｐｎ接合面
に従った電気化学エッチングを行うことに依り、任意の
形状のメサ構造３０を設けることができるようになる結
果、広い圧力範囲に渡って高いリニアリティを有する静
電容量の変化を出力することができるようになるといっ
た効果を奏する。According to the invention described in claim 2, according to claim 1
In addition to the effects described in, p from the Mesamasuku - [10
0] To implant n − -type impurities having carriers of opposite polarity to the substrate 103 according to the shape profile of the mesa structure 30 and to perform electrochemical etching according to the pn junction surface based on the implanted n − -type impurities. As a result, the mesa structure 30 having an arbitrary shape can be provided. As a result, there is an effect that a change in capacitance having high linearity can be output over a wide pressure range.
【００４０】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるようになる結果、十分な強度を有する程度に
基板厚Ｈを薄くしたダイアフラム上に任意のメサ厚のメ
サ構造３０を簡便、高精度、且つ再現性良く作成するこ
とができるようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H, and the dependence on the substrate thickness H (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. There is an effect that a mesa structure 30 having an arbitrary mesa thickness can be easily, accurately, and reproducibly formed on a diaphragm having a reduced H.
【００４１】更に、ダイアフラムの軽量化が可能となる
結果、外乱である機械的振動に対して静電容量の無用な
変化を回避することができるようになるといった効果を
奏する。Further, as a result that the diaphragm can be reduced in weight, it is possible to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration as a disturbance.
【００４２】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、ダイアフラムの機械的強
度の低下を回避することができるようになるといった効
果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance, and as a result, there is an effect that a decrease in mechanical strength of the diaphragm can be avoided.
【００４３】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
のメサ構造の形成方法において、前記ｐ-［１００］基
板１０３内に、前記メサ構造３０の形状プロファイルに
応じて前記ｎ-型不純物を打ち込と共に、当該打ち込ま
れたｎ-型不純物とｐ-［１００］基板１０３との界面に
前記ｐｎ接合面を形成する工程と、前工程に続いて、前
記ｐ-［１００］基板１０３上に前記ｎ型不純物と同濃
度のｎ型シリコンをエピタキシャル成長させてｎ-エピ
タキシャル層１０４を形成して前記ｐ-［１００］基板
１０３と当該ｎ-エピタキシャル層１０４との界面に前
記ｐｎ接合面を形成する工程と、前工程に続いて、前記
ｐｎ接合面に逆バイアス電圧を印加し、前記ｐ-［１０
０］基板１０３に対して前記ｐｎ接合面が露出するまで
電気化学エッチングを行って当該ｐ-［１００］基板１
０３内に形成されている前記メサ構造３０を露出させる
工程とを有する、ことを特徴とする形成方法である。According to a third aspect of the present invention, in the method of forming a mesa structure according to the second aspect, the n − type is formed in the p − [100] substrate 103 in accordance with a shape profile of the mesa structure 30. A step of forming the pn junction surface at the interface between the implanted n − -type impurity and the p − [100] substrate 103 together with the implantation of the impurity; and, following the preceding step, the p − [100] substrate 103 the n-type silicon of the n-type impurity and the same concentration above is epitaxially grown n - wherein forming the epitaxial layer 104 p - the pn junction surface at the interface between the epitaxial layer 104 - [100] substrate 103 and the n Forming step and, following the previous step, applying a reverse bias voltage to the pn junction surface to form the p − [10
0] The performing electrochemical etching to said pn junction to the substrate 103 is exposed p - [100] substrate 1
And exposing the mesa structure 30 formed in the substrate 03.
【００４４】請求項３に記載の発明に依れば、請求項２
に記載の効果に加えて、メサマスク上からｐ-［１０
０］基板１０３と逆極性キャリアを有するｎ-型不純物
をメサ構造３０の形状プロファイルに応じて打ち込むこ
と、打ち込まれたｎ-型不純物に基づくｐｎ接合面に従
った電気化学エッチングを行うこと、及びｐ-［１０
０］基板１０３とｎ-エピタキシャル層１０４との界面
のｐｎ接合面に従った電気化学エッチングを行うことに
依り、任意の形状のメサ構造３０を設けることができる
ようになる結果、広い圧力範囲に渡って高いリニアリテ
ィを有する静電容量の変化を出力することができるよう
になるといった効果を奏する。According to the third aspect of the present invention, a second aspect is provided.
In addition to the effects described in, p from the Mesamasuku - [10
0] implanting n − -type impurities having carriers of opposite polarity to the substrate 103 according to the shape profile of the mesa structure 30, performing electrochemical etching according to a pn junction surface based on the implanted n − -type impurities, and p - [10
0] By performing the electrochemical etching according to the pn junction surface at the interface between the substrate 103 and the n − epitaxial layer 104, the mesa structure 30 having an arbitrary shape can be provided. There is an effect that it is possible to output a change in capacitance having high linearity over the whole.
【００４５】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるようになる結果、十分な強度を有する程度に
基板厚Ｈを薄くしたダイアフラム上に任意のメサ厚のメ
サ構造３０を簡便、高精度、且つ再現性良く作成するこ
とができるようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H, and the dependence on the substrate thickness H (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. There is an effect that a mesa structure 30 having an arbitrary mesa thickness can be easily, accurately, and reproducibly formed on a diaphragm having a reduced H.
【００４６】更に、ダイアフラムの軽量化が可能となる
結果、外乱である機械的振動に対して静電容量の無用な
変化を回避することができるようになるといった効果を
奏する。Further, as a result that the diaphragm can be reduced in weight, it is possible to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration as a disturbance.
【００４７】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、ダイアフラムの機械的強
度の低下を回避することができるようになるといった効
果を奏する。As a result, useless vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance, and as a result, a reduction in mechanical strength of the diaphragm can be avoided.
【００４８】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のメサ構造の形成方法において、前記ｐ-［１００］基
板１０３表面上にレジスト膜１０２を成膜し、フォトリ
ソグラフィーを用いて前記メサ構造３０の形状に応じた
パターニングを当該レジスト膜１０２に実行してメサマ
スクを作成し、当該メサマスク上から所定濃度の前記ｎ
-型不純物を当該メサ構造３０の形状プロファイルに応
じて打ち込むと共に、当該打ち込まれたｎ-型不純物と
ｐ-［１００］基板１０３との界面に前記ｐｎ接合面を
形成する第１工程と、前記第１工程に続いて、前記レジ
スト膜１０２を剥離した後に、当該レジスト剥離面上に
前記ｎ型不純物と同濃度のｎ型シリコンをエピタキシャ
ル成長させて前記ｎ-エピタキシャル層１０４を形成し
て前記ｐ-［１００］基板１０３と当該ｎ-エピタキシャ
ル層１０４との界面に前記ｐｎ接合面を形成する第２工
程と、前記第２工程に続いて、所定のエッチャントに対
して耐性を有するマスク材１１を前記ｎ-エピタキシャ
ル層１０４上及び前記ｐ-［１００］基板１０３の裏面
上に成膜する第３工程と、前記第３工程に続いて、フォ
トリソグラフィーを用いてダイアフラムエッチングに応
じたパターニングを前記ｐ-［１００］基板１０３の裏
面側の前記マスク材１１に実行すると共に、前記ｐ
-［１００］基板１０３の表側の前記マスク材１１を剥
離する第４工程と、前記第４工程に続いて、前記ｐｎ接
合面に逆バイアス電圧を印加し、前記ｐ-［１００］基
板１０３に対して前記ｐｎ接合面が露出するまで電気化
学エッチングを行って当該ｐ-［１００］基板１０３内
に形成されている前記メサ構造３０を露出させる第５工
程とを有する、ことを特徴とする形成方法である。The invention described in claim 4 is the method for forming a mesa structure according to claim 3, wherein the p - [100] to form a resist film 102 on the substrate 103 on a surface, wherein using photolithography Patterning according to the shape of the mesa structure 30 is performed on the resist film 102 to form a mesa mask, and a predetermined concentration of the n is formed on the mesa mask.
- type impurity with implanted according to the shape profile of the mesa structure 30, the implanted the n - -type impurity and p - a first step of forming the pn junction at the interface between the [100] substrate 103, the Subsequent to the first step, after the resist film 102 is stripped, n-type silicon having the same concentration as the n-type impurity is epitaxially grown on the resist stripped surface to form the n − epitaxial layer 104 and form the p − [100] A second step of forming the pn junction surface at the interface between the substrate 103 and the n − epitaxial layer 104, and, following the second step, the mask material 11 having a resistance to a predetermined etchant is formed. n - epitaxial layer 104 and on the p - [100] and a third step of forming on the back surface of the substrate 103, following the third step, the photolithography The patterning in accordance with the diaphragm etching have the p - and executes the mask material 11 on the back surface side of the [100] substrate 103, the p
- [100] and a fourth step of peeling the front side of the mask material 11 of the substrate 103, following the fourth step, the reverse bias voltage to the pn junction surface, the p - [100] substrate 103 A step of performing electrochemical etching until the pn junction surface is exposed to expose the mesa structure 30 formed in the p − [100] substrate 103. Is the way.
【００４９】請求項４に記載の発明に依れば、請求項３
に記載の効果に加えて、メサマスク上からｐ-［１０
０］基板１０３と逆極性キャリアを有するｎ-型不純物
をメサ構造３０の形状プロファイルに応じて打ち込むこ
と、打ち込まれたｎ-型不純物に基づくｐｎ接合面に従
った電気化学エッチングを行うこと、及びｐ-［１０
０］基板１０３とｎ-エピタキシャル層１０４との界面
のｐｎ接合面に従った電気化学エッチングを行うことに
依り、任意の形状のメサ構造３０を設けることができる
ようになる結果、広い圧力範囲に渡って高いリニアリテ
ィを有する静電容量の変化を出力することができるよう
になるといった効果を奏する。According to the invention described in claim 4, according to claim 3,
In addition to the effects described in, p from the Mesamasuku - [10
0] implanting n − -type impurities having carriers of opposite polarity to the substrate 103 according to the shape profile of the mesa structure 30, performing electrochemical etching according to a pn junction surface based on the implanted n − -type impurities, and p - [10
0] By performing the electrochemical etching according to the pn junction surface at the interface between the substrate 103 and the n − epitaxial layer 104, the mesa structure 30 having an arbitrary shape can be provided. There is an effect that it is possible to output a change in capacitance having high linearity over the whole.
【００５０】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるようになる結果、十分な強度を有する程度に
基板厚Ｈを薄くしたダイアフラム上に任意のメサ厚のメ
サ構造３０を簡便、高精度、且つ再現性良く作成するこ
とができるようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H, and the dependence on the substrate thickness H (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. There is an effect that a mesa structure 30 having an arbitrary mesa thickness can be easily, accurately, and reproducibly formed on a diaphragm having a reduced H.
【００５１】更に、ダイアフラムエッチングに応じたパ
ターニングをｐ-［１００］基板１０３の裏面側のマス
ク材１１に実行することがメサ構造３０の形状プロファ
イルと独立して可能となり、ダイアフラムの軽量化が可
能となる結果、外乱である機械的振動に対して静電容量
の無用な変化を回避することができるようになるといっ
た効果を奏する。[0051] Further, the patterning in accordance with the diaphragm etch p - [100] to perform the back surface side of the mask material 11 of the substrate 103 becomes possible independently of the shape profile of the mesa structure 30, allows weight reduction of the diaphragm As a result, it is possible to avoid an unnecessary change in the capacitance with respect to mechanical vibration as a disturbance.
【００５２】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、ダイアフラムの機械的強
度の低下を回避することができるようになるといった効
果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance, and as a result, it is possible to avoid a decrease in mechanical strength of the diaphragm.
【００５３】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
のいずれか一項に記載のメサ構造の形成方法を用いたメ
サ構造３０において、基板に対して凸状態のメサ形状を
有するメサが形成されて構成されている、ことを特徴と
するメサ構造３０である。The invention according to claim 5 provides the invention according to claims 1 to 4
In the mesa structure 30 using the mesa structure forming method according to any one of the above, a mesa having a mesa shape in a convex state with respect to the substrate is formed and configured. It is.
【００５４】請求項５に記載の発明に依れば、請求項１
乃至４のいずれか一項に記載の効果に加えて、前述の形
成方法を用いたメサ構造３０が基板に対して凸状態で形
成されているメサ型ダイアフラム１０を設けることに依
り、任意の形状のメサ構造３０をメサ型ダイアフラム１
０に設けることができるようになる結果、広い圧力範囲
に渡って高いリニアリティを有する静電容量の変化を出
力することができるようになるといった効果を奏する。According to the invention of claim 5, according to claim 1,
In addition to the effects described in any one of (4) to (4) above, the mesa structure 30 using the above-described forming method is provided with the mesa-type diaphragm 10 formed in a convex state with respect to the substrate, so that an arbitrary shape The mesa structure 30 of FIG.
As a result, it is possible to output a change in capacitance having high linearity over a wide pressure range.
【００５５】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるメサ構造３０をメサ型ダイアフラム１０に設
けることができるようになる結果、十分な強度を有する
程度に基板厚Ｈを薄くしたメサ型ダイアフラム１０上に
任意のメサ厚のメサ構造３０を簡便、高精度、且つ再現
性良く作成することができるようになるといった効果を
奏する。Further, the mesa diaphragm 10 can be provided with a mesa structure 30 which can design the mesa thickness independently of the substrate thickness H and can eliminate the dependence on the substrate thickness H (that is, the substrate thickness dependence). As a result, a mesa structure 30 having an arbitrary mesa thickness can be simply, highly accurately and reproducibly formed on the mesa diaphragm 10 in which the substrate thickness H is reduced to a sufficient strength. It works.
【００５６】更に、メサ型ダイアフラム１０の軽量化が
可能となる結果、外乱である機械的振動に対して静電容
量の無用な変化を回避することができるようになるとい
った効果を奏する。Further, as a result that the mesa diaphragm 10 can be reduced in weight, there is an effect that it is possible to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration which is a disturbance.
【００５７】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、メサ型ダイアフラム１０
の機械的強度の低下を回避することができるようになる
といった効果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance.
This has the effect of preventing a decrease in mechanical strength.
【００５８】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
のメサ構造３０を用いたメサ型ダイアフラム１０におい
て、基体上に前記メサ構造３０を有する、ことを特徴と
するメサ型ダイアフラム１０である。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a mesa diaphragm 10 using the mesa structure 30 according to the fifth aspect, wherein the mesa structure 30 is provided on a base. is there.
【００５９】請求項６に記載の発明に依れば、請求項５
に記載の効果と同様の効果を奏する。According to the invention described in claim 6, according to claim 5,
The same effect as the effect described in (1) is obtained.
【００６０】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
のメサ型ダイアフラム１０を用いた圧力センサ２０にお
いて、キャビティ２０４内に生じた圧力の変化に応じ
て、当該キャビティ２０４中に張設されたダイアフラム
が発生した変形量を検出して当該キャビティ２０４内の
圧力変化を検出する圧力センサ２０において、前記ダイ
アフラムとして前記メサ型ダイアフラム１０を用いて構
成されたことを特徴とする圧力センサ２０である。According to a seventh aspect of the present invention, in the pressure sensor using the mesa diaphragm according to the sixth aspect, the pressure sensor is stretched in the cavity according to a change in pressure generated in the cavity. In the pressure sensor 20 for detecting a deformation amount generated by the generated diaphragm and detecting a pressure change in the cavity 204, the mesa-type diaphragm 10 is used as the diaphragm. is there.
【００６１】請求項７に記載の発明に依れば、請求項６
に記載の効果に加えて、任意の形状のメサ構造３０をメ
サ型ダイアフラム１０に設けることができるようになる
結果、広い圧力範囲に渡って、メサ型ダイアフラム１０
が発生した変形量と静電容量の変化との間に高いリニア
リティを維持することができるようになるといった効果
を奏する。According to the invention of claim 7, according to claim 6,
In addition to the effects described in (1), a mesa structure 30 having an arbitrary shape can be provided in the mesa diaphragm 10, so that the mesa diaphragm 10 can be provided over a wide pressure range.
There is an effect that a high linearity can be maintained between the amount of deformation in which is generated and the change in capacitance.
【００６２】更に、前述のメサ型ダイアフラム１０にお
いて、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計でき、基板厚Ｈ
に対する依存性（則ち、基板厚依存性）を解消できるよ
うになる結果、十分な強度を有する程度に基板厚Ｈを薄
くしたメサ型ダイアフラム１０上に任意のメサ厚のメサ
構造３０を簡便、高精度、且つ再現性良く作成すること
ができるようになるといった効果を奏する。Further, in the above-mentioned mesa-type diaphragm 10, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H.
(That is, the substrate thickness dependency) can be eliminated, so that the mesa structure 30 having an arbitrary mesa thickness can be easily formed on the mesa diaphragm 10 having the substrate thickness H thin enough to have sufficient strength. There is an effect that it can be created with high accuracy and high reproducibility.
【００６３】更に、広い圧力範囲に渡って、メサ型ダイ
アフラム１０が発生した変形量と静電容量の変化との間
に高いリニアリティを維持することができる結果、良好
な圧力センサ２０の特性（具体的には、オフセットやス
パン）を簡便、高精度、且つ再現性良く実現することが
できるようになるといった効果を奏する。Furthermore, a high linearity can be maintained between the amount of deformation generated by the mesa diaphragm 10 and the change in capacitance over a wide pressure range. Specifically, it is possible to realize an offset, a span, and the like simply, with high accuracy, and with good reproducibility.
【００６４】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるようになる結果、メサ型ダイアフラム１０の
軽量化が可能となり、圧力センサ２０が一種の加速度セ
ンサとして働くことを回避できる結果、外乱である機械
的振動に対して静電容量の無用な変化を回避することが
できるようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H, and the dependence on the substrate thickness H (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. As a result, the weight of the mesa diaphragm 10 can be reduced. As a result, it is possible to prevent the pressure sensor 20 from acting as a kind of acceleration sensor. As a result, it is possible to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration as a disturbance.
【００６５】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、メサ型ダイアフラム１０
の機械的強度の低下を回避することができるようになる
といった効果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance.
This has the effect of preventing a decrease in mechanical strength.
【００６６】[0066]
【発明の実施の形態】始めに、図面に基づき、メサ型ダ
イアフラム１０の形成されるメサ構造３０の形成方法を
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a method for forming a mesa structure 30 on which a mesa diaphragm 10 is formed will be described with reference to the drawings.
【００６７】微圧を感知する静電容量型の圧力センサ２
０（後述）を作成するためには、ダイアフラム厚を薄く
する必要があるため、メサ型ダイアフラム１０の形成さ
れるメサ構造３０の形成方法では、例えば、図１に示す
ようなシリコンプロセスを用いている。Capacitive pressure sensor 2 for detecting minute pressure
In order to form 0 (described later), it is necessary to reduce the thickness of the diaphragm. Therefore, in the method of forming the mesa structure 30 in which the mesa diaphragm 10 is formed, for example, a silicon process as shown in FIG. I have.
【００６８】図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明のメサ
構造３０の形成方法を説明するための工程図である。FIGS. 1A to 1E are process diagrams for explaining a method of forming a mesa structure 30 according to the present invention.
【００６９】本実施形態の形成方法は、図１（ａ）→図
１（ｂ）→図１（ｃ）→図１（ｄ）→図１（ｅ）の順で
進められる。The forming method of the present embodiment proceeds in the order of FIG. 1 (a) → FIG. 1 (b) → FIG. 1 (c) → FIG. 1 (d) → FIG. 1 (e).
【００７０】第１工程において、図１（ａ）のプロセス
に示すように、面方位［１００］を有するｐ-型の半導
体基板１０３（具体的には、ｐ-型のシリコンウェハ）
であるｐ-［１００］基板１０３表面上にレジスト膜１
０２（打ち込まれるｎ-型不純物に対して（メサ）マス
クとして機能する膜）を成膜し、続いて、フォトリソグ
ラフィーを用いて、（則ち、メサ構造３０として残した
い形状）に応じたパターニングをレジスト膜１０２に実
行してメサマスクを作成し、メサマスク上から、低い不
純物濃度を有する半導体不純物としてｎ-型不純物をメ
サ構造３０の形状プロファイルに応じて打ち込むプロセ
スを実行する。In the first step, as shown in the process of FIG. 1A, a p − type semiconductor substrate 103 having a plane orientation of [100] (specifically, a p − type silicon wafer)
In a p - resist film 1 [100] substrate 103 on the surface
02 (a film functioning as a (mesa) mask for the implanted n − -type impurities) is formed, and then patterning is performed by photolithography according to (that is, a shape desired to be left as the mesa structure 30). Is performed on the resist film 102 to form a mesa mask, and a process of implanting n − -type impurities as semiconductor impurities having a low impurity concentration according to the shape profile of the mesa structure 30 from above the mesa mask is performed.
【００７１】更に、ｐ-型の半導体基板１０３には、ダ
イアフラムエッチング用の金属電極を設ける。Further, a metal electrode for diaphragm etching is provided on the p − type semiconductor substrate 103.
【００７２】第１工程の実行の結果、打ち込まれたｎ-
型不純物とｐ-［１００］基板１０３との界面に、メサ
構造３０の形状プロファイルに従った凹凸を有し、電気
化学エッチングに対して不活性なｐｎ接合面が形成され
ることになる。As a result of the execution of the first step, the implanted n −
At the interface between the p-type impurity and the p − [100] substrate 103, a pn junction surface having irregularities according to the shape profile of the mesa structure 30 and being inert to electrochemical etching is formed.
【００７３】第１工程に続いて、第２工程において、図
１（ｂ）のプロセスに示すように、レジスト膜１０２を
剥離した後に、レジスト剥離面上にｎ型不純物と同濃度
のｎ型シリコンをエピタキシャル成長させてｎ-エピタ
キシャル層１０４を形成する。In the second step following the first step, as shown in the process of FIG. 1B, after the resist film 102 is peeled off, n-type silicon having the same concentration as the n-type impurity is formed on the resist peeling surface. Is epitaxially grown to form an n − epitaxial layer 104.
【００７４】更に、ｎ-エピタキシャル層１０４には、
前述したダイアフラムエッチング用の金属電極を設け
る。Further, the n − epitaxial layer 104 includes
The above-mentioned metal electrode for diaphragm etching is provided.
【００７５】第２工程の実行の結果、ｐ-［１００］基
板１０３とｎ-エピタキシャル層１０４との界面に、電
気化学エッチングに対して不活性なｐｎ接合面が形成さ
れることになる。[0075] Results of the execution of the second step, p - [100] substrate 103 and the n - at the interface between the epitaxial layer 104, so that the inert pn junction surface is formed for electrochemical etching.
【００７６】第２工程に続いて、第３工程において、図
１（ｃ）のプロセスに示すように、所定のエッチャント
に対して耐性を有するマスク材１１をｎ-エピタキシャ
ル層１０４上及びｐ-［１００］基板１０３の裏面上に
成膜する。Following the second step, in a third step, as shown in the process of FIG. 1C, a mask material 11 having resistance to a predetermined etchant is formed on the n − epitaxial layer 104 and p − [ 100] A film is formed on the back surface of the substrate 103.
【００７７】第３工程に続いて、第４工程において、図
１（ｄ）のプロセスに示すように、フォトリソグラフィ
ーを用いてダイアフラムエッチング（メサ構造３０を有
するメサ型ダイアフラム１０を作成するための電気化学
エッチング）に応じたパターニングをｐ-［１００］基
板１０３の裏面側のマスク材１１に実行すると共に、ｐ
-［１００］基板１０３の表側のマスク材１１を剥離す
る。In a fourth step subsequent to the third step, as shown in the process of FIG. 1D, the diaphragm etching (electricity for forming the mesa diaphragm 10 having the mesa structure 30) using photolithography is performed. the patterning in accordance with the chemical etching) p - [100] and executes on the back side of the mask material 11 of the substrate 103, p
- separating the front side of the mask material 11 of [100] substrate 103.
【００７８】第４工程に続いて、第５工程において、浴
内のエッチャント（図示せず）中に、このような構成の
ｐ-型の半導体基板１０３、レファレンス電極（図示せ
ず）、及びカウンタ電極（図示せず）を所定の距離を隔
てて配置してエッチング装置を構成する。Following the fourth step, in a fifth step, the p − type semiconductor substrate 103 having such a structure, a reference electrode (not shown), and a counter are placed in an etchant (not shown) in the bath. Electrodes (not shown) are arranged at a predetermined distance to constitute an etching apparatus.
【００７９】続いて、このような構成のエッチング装置
において、前述の金属電極とレファレンス電極との間に
ｐｎ接合面に逆バイアス電圧を印加しながら、ｐ-型の
半導体基板１０３の表側（図２では下面）に対してダイ
アフラムエッチングを実行し、図１（ｅ）のプロセスに
示すように、ｐ-［１００］基板１０３に対してｐｎ接
合面が露出するまで電気化学エッチングを行ってｐ
-［１００］基板１０３内に形成されているメサ構造３
０を露出させる。Subsequently, in the etching apparatus having such a configuration, while applying a reverse bias voltage to the pn junction surface between the metal electrode and the reference electrode, the front side of the p − type semiconductor substrate 103 (FIG. 2). 1e, a diaphragm etching is performed, and as shown in the process of FIG. 1E, electrochemical etching is performed on the p − [100] substrate 103 until the pn junction surface is exposed.
- [100] Mesa structure 3 formed in substrate 103
Expose 0.
【００８０】以上説明したように、本実施形態の形成方
法に依れば、メサマスク上からｐ-［１００］基板１０
３と逆極性キャリアを有するｎ-型不純物をメサ構造３
０の形状プロファイルに応じて打ち込むこと、打ち込ま
れたｎ-型不純物に基づくｐｎ接合面に従った電気化学
エッチングを行うこと、及びｐ-［１００］基板１０３
とｎ-エピタキシャル層１０４との界面のｐｎ接合面に
従った電気化学エッチングを行うことに依り、任意の形
状のメサ構造３０を設けることができるようになる結
果、広い圧力範囲に渡って高いリニアリティを有する静
電容量の変化を出力することができるようになるといっ
た効果を奏する。As described above, according to the formation method of this embodiment, the p − [100] substrate 10
N - type impurity having a carrier opposite in polarity to that of n - type impurity in mesa structure 3
Implanting according to a shape profile of 0, performing electrochemical etching according to a pn junction surface based on the implanted n − -type impurity, and p − [100] substrate 103
By performing electrochemical etching according to the pn junction surface at the interface between the n - epitaxial layer and the n - epitaxial layer 104, the mesa structure 30 having an arbitrary shape can be provided, resulting in high linearity over a wide pressure range. It is possible to output the change in the capacitance having the above.
【００８１】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるようになる結果、十分な強度を有する程度に
基板厚Ｈを薄くしたダイアフラム上に任意のメサ厚のメ
サ構造３０を簡便、高精度、且つ再現性良く作成するこ
とができるようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H, and the dependence on the substrate thickness H (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. There is an effect that a mesa structure 30 having an arbitrary mesa thickness can be easily, accurately, and reproducibly formed on a diaphragm having a reduced H.
【００８２】更に、ダイアフラムエッチングに応じたパ
ターニングをｐ-［１００］基板１０３の裏面側のマス
ク材１１に実行することがメサ構造３０の形状プロファ
イルと独立して可能となり、ダイアフラムの軽量化が可
能となる結果、外乱である機械的振動に対して静電容量
の無用な変化を回避することができるようになるといっ
た効果を奏する。[0082] Further, the patterning in accordance with the diaphragm etch p - [100] to perform the back surface side of the mask material 11 of the substrate 103 becomes possible independently of the shape profile of the mesa structure 30, allows weight reduction of the diaphragm As a result, it is possible to avoid an unnecessary change in the capacitance with respect to mechanical vibration as a disturbance.
【００８３】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、ダイアフラムの機械的強
度の低下を回避することができるようになるといった効
果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance, and as a result, there is an effect that a decrease in mechanical strength of the diaphragm can be avoided.
【００８４】次に、メサ型ダイアフラム１０の実施形態
を説明する。Next, an embodiment of the mesa diaphragm 10 will be described.
【００８５】図２は、メサ構造３０を有するを用いたメ
サ型ダイアフラム１０を説明するための図である。FIG. 2 is a view for explaining a mesa diaphragm 10 having a mesa structure 30. FIG.
【００８６】本メサ型ダイアフラム１０は、前述のｐ-
［１００］基板１０３の表側（図２では下面）に対して
凸状態のメサ形状を有する、本実施形態の形成方法を用
いて作成されたメサ構造３０が形成されて構成されてい
る。[0086] The present mesa diaphragm 10, the aforementioned p -
[100] A mesa structure 30 having a mesa shape protruding from the front side (the lower surface in FIG. 2) of the substrate 103 and formed by using the forming method of the present embodiment is formed.
【００８７】則ち、前述の形成方法を用いたメサ構造３
０が基板に対して凸状態で形成されるメサ型ダイアフラ
ム１０を設けることに依り、広い圧力範囲に渡って高い
リニアリティを有する静電容量の変化を出力することが
できるようになるといった効果を奏する。That is, the mesa structure 3 using the above-described forming method
By providing the mesa diaphragm 10 in which 0 is formed in a convex state with respect to the substrate, there is an effect that a change in capacitance having high linearity can be output over a wide pressure range. .
【００８８】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるメサ構造３０をメサ型ダイアフラム１０に設
けることができるようになる結果、十分な強度を有する
程度に基板厚Ｈを薄くしたメサ型ダイアフラム１０上に
任意のメサ厚のメサ構造３０を簡便、高精度、且つ再現
性良く作成することができるようになるといった効果を
奏する。Further, a mesa structure 30 capable of designing the mesa thickness independently of the substrate thickness H and eliminating the dependency on the substrate thickness H (that is, the dependency on the substrate thickness) can be provided in the mesa diaphragm 10. As a result, a mesa structure 30 having an arbitrary mesa thickness can be simply, highly accurately and reproducibly formed on the mesa diaphragm 10 in which the substrate thickness H is reduced to a sufficient strength. It works.
【００８９】更に、メサ型ダイアフラム１０の軽量化が
可能となる結果、外乱である機械的振動に対して静電容
量の無用な変化を回避することができるようになるとい
った効果を奏する。Further, as a result that the mesa diaphragm 10 can be reduced in weight, there is an effect that it is possible to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration which is a disturbance.
【００９０】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、メサ型ダイアフラム１０
の機械的強度の低下を回避することができるようになる
といった効果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance.
This has the effect of preventing a decrease in mechanical strength.
【００９１】次に、図面に基づき、メサ型ダイアフラム
１０を用いた圧力センサ２０の実施形態を説明する。Next, an embodiment of the pressure sensor 20 using the mesa diaphragm 10 will be described with reference to the drawings.
【００９２】図３は、メサ型ダイアフラム１０を用いた
圧力センサ２０を説明するための図である。FIG. 3 is a view for explaining a pressure sensor 20 using the mesa diaphragm 10. As shown in FIG.
【００９３】本圧力センサ２０は、キャビティ２０４内
に生じた圧力の変化に応じて、キャビティ２０４中に張
設されたメサ型ダイアフラム１０が発生した変形量を検
出してキャビティ２０４内の微圧を感知する機能を有す
る静電容量型の圧力センサである。The pressure sensor 20 detects the amount of deformation generated by the mesa diaphragm 10 stretched in the cavity 204 in accordance with the change in the pressure generated in the cavity 204, and detects the slight pressure in the cavity 204. This is a capacitance type pressure sensor having a function of sensing.
【００９４】図３に示すメサ型ダイアフラム１０は、ｐ
-［１００］基板１０３の中央に薄肉部が形成され、更
に、薄肉部２０２の中央にメサ構造３０が形成された構
成を有する。The mesa diaphragm 10 shown in FIG.
- [100] thin portion is formed at the center of the substrate 103, further, it has a configuration in which the mesa structure 30 in the center of the thin portion 202 is formed.
【００９５】またこのようなメサ型ダイアフラム１０を
用いた圧力センサ２０は、ガラス板２１１と、メサ型ダ
イアフラム１０とを、キャビティ２０４を介して接合し
て成る感圧チップを備えたものであって、メサ型ダイア
フラム１０の下面が係止部材２０８に固定され、所定の
間隔を介してメサ構造３０と対向する突起部２０９及び
ｐ-［１００］基板１０３の厚さ方向に貫通する貫通孔
２１０が係止部材２０８に設けられた構造を有する。The pressure sensor 20 using the mesa-type diaphragm 10 has a pressure-sensitive chip formed by joining the glass plate 211 and the mesa-type diaphragm 10 via the cavity 204. The lower surface of the mesa diaphragm 10 is fixed to the locking member 208, and the protrusion 209 facing the mesa structure 30 with a predetermined space therebetween and the through hole 210 penetrating in the thickness direction of the p − [100] substrate 103 are formed. It has a structure provided on the locking member 208.
【００９６】また、ｐ-［１００］基板１０３とメサ型
ダイアフラム１０の上面とが形成する静電容量を検出す
るために、ｐ-［１００］基板１０３の下面とメサ型ダ
イアフラム１０の下面の各々には、静電容量検出用の電
極２０５，２０５が設けられている。[0096] Further, p - [100] in order to detect the electrostatic capacitance with the upper surface of the substrate 103 and the mesa diaphragm 10 is formed, p - [100] Each of the lower surface of the lower surface and mesa diaphragm 10 of the substrate 103 Are provided with electrodes 205 for detecting capacitance.
【００９７】このような構成を有する圧力センサ２０に
おいては、貫通孔２１０を介して被測定部の圧力がキャ
ビティ２０４内に伝達されるとメサ型ダイアフラム１０
が変形し、この変形量を電極２０５，２０５を用いて検
出することができる。In the pressure sensor 20 having such a configuration, when the pressure of the measured portion is transmitted into the cavity 204 through the through hole 210, the mesa diaphragm 10
Are deformed, and the amount of deformation can be detected using the electrodes 205 and 205.
【００９８】以上説明したように、本圧力センサ２０に
依れば、任意の形状のメサ構造３０をメサ型ダイアフラ
ム１０に設けることができるようになる結果、広い圧力
範囲に渡って、メサ型ダイアフラム１０が発生した変形
量と静電容量の変化との間に高いリニアリティを維持す
ることができるようになるといった効果を奏する。As described above, according to the present pressure sensor 20, a mesa structure 30 having an arbitrary shape can be provided in the mesa diaphragm 10, and as a result, the mesa diaphragm can be provided over a wide pressure range. There is an effect that a high linearity can be maintained between the amount of deformation that occurs 10 and the change in capacitance.
【００９９】更に、前述のメサ型ダイアフラム１０にお
いて、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計でき、基板厚Ｈ
に対する依存性（則ち、基板厚依存性）を解消できるよ
うになる結果、十分な強度を有する程度に基板厚Ｈを薄
くしたメサ型ダイアフラム１０上に任意のメサ厚のメサ
構造３０を簡便、高精度、且つ再現性良く作成すること
ができるようになるといった効果を奏する。Further, in the above-mentioned mesa-type diaphragm 10, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H.
(That is, the substrate thickness dependency) can be eliminated, so that the mesa structure 30 having an arbitrary mesa thickness can be easily formed on the mesa diaphragm 10 having the substrate thickness H thin enough to have sufficient strength. There is an effect that it can be created with high accuracy and high reproducibility.
【０１００】更に、広い圧力範囲に渡って、メサ型ダイ
アフラム１０が発生した変形量と静電容量の変化との間
に高いリニアリティを維持することができる結果、良好
な圧力センサ２０の特性（具体的には、オフセットやス
パン）を簡便、高精度、且つ再現性良く実現することが
できるようになるといった効果を奏する。Further, as a result of maintaining a high linearity between the amount of deformation generated by the mesa diaphragm 10 and the change in capacitance over a wide pressure range, good characteristics of the pressure sensor 20 (specifics) are obtained. Specifically, it is possible to realize an offset, a span, and the like simply, with high accuracy, and with good reproducibility.
【０１０１】更に、メサ厚を基板厚Ｈと独立して設計で
き、基板厚Ｈに対する依存性（則ち、基板厚依存性）を
解消できるようになる結果、メサ型ダイアフラム１０の
軽量化が可能となり、圧力センサ２０が一種の加速度セ
ンサとして働くことを回避できる結果、外乱である機械
的振動に対して静電容量の無用な変化を回避することが
できるようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness H, and the dependence on the substrate thickness H (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. As a result, the weight of the mesa diaphragm 10 can be reduced. As a result, it is possible to prevent the pressure sensor 20 from acting as a kind of acceleration sensor. As a result, it is possible to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration as a disturbance.
【０１０２】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、メサ型ダイアフラム１０
の機械的強度の低下を回避することができるようになる
といった効果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance.
This has the effect of preventing a decrease in mechanical strength.
【０１０３】[0103]
【発明の効果】請求項１に記載の発明に依れば、メサマ
スク上から半導体基板と逆極性キャリアを有する半導体
不純物をメサ構造の形状プロファイルに応じて打ち込む
こと、及び打ち込まれた半導体不純物に基づくｐｎ接合
面に従った電気化学エッチングを行うことに依り、任意
の形状のメサ構造を設けることができるようになる結
果、広い圧力範囲に渡って高いリニアリティを有する静
電容量の変化を出力することができるようになるといっ
た効果を奏する。According to the first aspect of the present invention, semiconductor impurities having carriers of opposite polarity to the semiconductor substrate are implanted from above the mesa mask in accordance with the shape profile of the mesa structure, and based on the implanted semiconductor impurities. By performing the electrochemical etching according to the pn junction surface, it becomes possible to provide a mesa structure of an arbitrary shape. As a result, it is possible to output a change in capacitance having high linearity over a wide pressure range. This has the effect of being able to perform.
【０１０４】更に、メサ厚を基板厚と独立して設計で
き、基板厚に対する依存性（則ち、基板厚依存性）を解
消できるようになる結果、十分な強度を有する程度に基
板厚を薄くしたダイアフラム上に任意のメサ厚のメサ構
造を簡便、高精度、且つ再現性良く作成することができ
るようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness, and the dependence on the substrate thickness (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. As a result, the substrate thickness can be reduced to a sufficient level. An effect is obtained that a mesa structure having an arbitrary mesa thickness can be simply, highly accurately and reproducibly formed on the diaphragm.
【０１０５】更に、ダイアフラムの軽量化が可能となる
結果、外乱である機械的振動に対して静電容量の無用な
変化を回避することができるようになるといった効果を
奏する。Further, as a result that the diaphragm can be reduced in weight, it is possible to avoid an unnecessary change in capacitance against mechanical vibration as a disturbance.
【０１０６】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、ダイアフラムの機械的強
度の低下を回避することができるようになるといった効
果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance, and as a result, there is an effect that reduction in mechanical strength of the diaphragm can be avoided.
【０１０７】請求項２に記載の発明に依れば、請求項１
に記載の効果に加えて、メサマスク上からｐ-［１０
０］基板と逆極性キャリアを有するｎ-型不純物をメサ
構造の形状プロファイルに応じて打ち込むこと、及び打
ち込まれたｎ-型不純物に基づくｐｎ接合面に従った電
気化学エッチングを行うことに依り、任意の形状のメサ
構造を設けることができるようになる結果、広い圧力範
囲に渡って高いリニアリティを有する静電容量の変化を
出力することができるようになるといった効果を奏す
る。According to the invention described in claim 2, according to claim 1
In addition to the effects described in, p from the Mesamasuku - [10
0] By implanting n − -type impurities having carriers of opposite polarity to the substrate according to the shape profile of the mesa structure, and performing electrochemical etching according to the pn junction surface based on the implanted n − -type impurities, As a result that a mesa structure having an arbitrary shape can be provided, it is possible to output a change in capacitance having high linearity over a wide pressure range.
【０１０８】更に、メサ厚を基板厚と独立して設計で
き、基板厚に対する依存性（則ち、基板厚依存性）を解
消できるようになる結果、十分な強度を有する程度に基
板厚を薄くしたダイアフラム上に任意のメサ厚のメサ構
造を簡便、高精度、且つ再現性良く作成することができ
るようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness, and the dependence on the substrate thickness (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. As a result, the substrate thickness can be made thin enough to have sufficient strength. An effect is obtained that a mesa structure having an arbitrary mesa thickness can be simply, highly accurately and reproducibly formed on the diaphragm.
【０１０９】更に、ダイアフラムの軽量化が可能となる
結果、外乱である機械的振動に対して静電容量の無用な
変化を回避することができるようになるといった効果を
奏する。Further, as a result that the diaphragm can be reduced in weight, there is an effect that it is possible to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration which is a disturbance.
【０１１０】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、ダイアフラムの機械的強
度の低下を回避することができるようになるといった効
果を奏する。As a result, useless vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance, and as a result, there is an effect that reduction in mechanical strength of the diaphragm can be avoided.
【０１１１】請求項３に記載の発明に依れば、請求項２
に記載の効果に加えて、メサマスク上からｐ-［１０
０］基板と逆極性キャリアを有するｎ-型不純物をメサ
構造の形状プロファイルに応じて打ち込むこと、打ち込
まれたｎ-型不純物に基づくｐｎ接合面に従った電気化
学エッチングを行うこと、及びｐ-［１００］基板とｎ-
エピタキシャル層との界面のｐｎ接合面に従った電気化
学エッチングを行うことに依り、任意の形状のメサ構造
を設けることができるようになる結果、広い圧力範囲に
渡って高いリニアリティを有する静電容量の変化を出力
することができるようになるといった効果を奏する。According to the invention described in claim 3, according to claim 2
In addition to the effects described in, p from the Mesamasuku - [10
0] implanting n − -type impurities having carriers of opposite polarity to the substrate according to the shape profile of the mesa structure, performing electrochemical etching according to the pn junction surface based on the implanted n − -type impurities, and p − [100] substrate and the n -
By performing the electrochemical etching according to the pn junction surface at the interface with the epitaxial layer, a mesa structure of an arbitrary shape can be provided. As a result, a capacitance having high linearity over a wide pressure range Is output.
【０１１２】更に、メサ厚を基板厚と独立して設計で
き、基板厚に対する依存性（則ち、基板厚依存性）を解
消できるようになる結果、十分な強度を有する程度に基
板厚を薄くしたダイアフラム上に任意のメサ厚のメサ構
造を簡便、高精度、且つ再現性良く作成することができ
るようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness, and the dependence on the substrate thickness (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. As a result, the substrate thickness can be reduced to a sufficient level. An effect is obtained that a mesa structure having an arbitrary mesa thickness can be simply, highly accurately and reproducibly formed on the diaphragm.
【０１１３】更に、ダイアフラムの軽量化が可能となる
結果、外乱である機械的振動に対して静電容量の無用な
変化を回避することができるようになるといった効果を
奏する。Furthermore, as a result that the diaphragm can be reduced in weight, there is an effect that it is possible to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration which is a disturbance.
【０１１４】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、ダイアフラムの機械的強
度の低下を回避することができるようになるといった効
果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration, which is a disturbance. As a result, a reduction in mechanical strength of the diaphragm can be avoided.
【０１１５】請求項４に記載の発明に依れば、請求項３
に記載の効果に加えて、メサマスク上からｐ-［１０
０］基板と逆極性キャリアを有するｎ-型不純物をメサ
構造の形状プロファイルに応じて打ち込むこと、打ち込
まれたｎ-型不純物に基づくｐｎ接合面に従った電気化
学エッチングを行うこと、及びｐ-［１００］基板とｎ-
エピタキシャル層との界面のｐｎ接合面に従った電気化
学エッチングを行うことに依り、任意の形状のメサ構造
を設けることができるようになる結果、広い圧力範囲に
渡って高いリニアリティを有する静電容量の変化を出力
することができるようになるといった効果を奏する。According to the invention described in claim 4, according to claim 3,
In addition to the effects described in, p from the Mesamasuku - [10
0] implanting n − -type impurities having carriers of opposite polarity to the substrate according to the shape profile of the mesa structure, performing electrochemical etching according to the pn junction surface based on the implanted n − -type impurities, and p − [100] substrate and the n -
By performing the electrochemical etching according to the pn junction surface at the interface with the epitaxial layer, a mesa structure of an arbitrary shape can be provided. As a result, a capacitance having high linearity over a wide pressure range Is output.
【０１１６】更に、メサ厚を基板厚と独立して設計で
き、基板厚に対する依存性（則ち、基板厚依存性）を解
消できるようになる結果、十分な強度を有する程度に基
板厚を薄くしたダイアフラム上に任意のメサ厚のメサ構
造を簡便、高精度、且つ再現性良く作成することができ
るようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness, and the dependence on the substrate thickness (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. As a result, the substrate thickness can be reduced to a sufficient level. An effect is obtained that a mesa structure having an arbitrary mesa thickness can be simply, highly accurately and reproducibly formed on the diaphragm.
【０１１７】更に、ダイアフラムエッチングに応じたパ
ターニングをｐ-［１００］基板の裏面側のマスク材に
実行することがメサ構造の形状プロファイルと独立して
可能となり、ダイアフラムの軽量化が可能となる結果、
外乱である機械的振動に対して静電容量の無用な変化を
回避することができるようになるといった効果を奏す
る。[0117] Further, the patterning in accordance with the diaphragm etch p - [100] to perform the back surface side of the mask material of the substrate becomes possible independently of the shape profile of the mesa structure, it is possible weight reduction of the diaphragm results ,
There is an effect that unnecessary change of the capacitance can be avoided with respect to mechanical vibration as a disturbance.
【０１１８】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、ダイアフラムの機械的強
度の低下を回避することができるようになるといった効
果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance, and as a result, it is possible to avoid a decrease in mechanical strength of the diaphragm.
【０１１９】請求項５に記載の発明に依れば、請求項１
乃至４のいずれか一項に記載の効果に加えて、前述の形
成方法を用いたメサ構造が基板に対して凸状態で形成さ
れているメサ型ダイアフラムを設けることに依り、任意
の形状のメサ構造をメサ型ダイアフラムに設けることが
できるようになる結果、広い圧力範囲に渡って高いリニ
アリティを有する静電容量の変化を出力することができ
るようになるといった効果を奏する。According to the invention described in claim 5, according to claim 1
In addition to the effects described in any one of (4) to (4), a mesa structure using the above-described forming method is provided with a mesa diaphragm formed in a convex state with respect to the substrate, so that a mesa having an arbitrary shape is formed. As a result of being able to provide the structure on the mesa diaphragm, there is an effect that a change in capacitance having high linearity can be output over a wide pressure range.
【０１２０】更に、メサ厚を基板厚と独立して設計で
き、基板厚に対する依存性（則ち、基板厚依存性）を解
消できるメサ構造をメサ型ダイアフラムに設けることが
できるようになる結果、十分な強度を有する程度に基板
厚を薄くしたメサ型ダイアフラム上に任意のメサ厚のメ
サ構造を簡便、高精度、且つ再現性良く作成することが
できるようになるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness, and a mesa structure capable of eliminating the dependence on the substrate thickness (that is, the dependence on the substrate thickness) can be provided on the mesa diaphragm. There is an effect that a mesa structure having an arbitrary mesa thickness can be simply, highly accurately and reproducibly formed on a mesa diaphragm having a substrate thickness reduced to a sufficient strength.
【０１２１】更に、メサ型ダイアフラムの軽量化が可能
となる結果、外乱である機械的振動に対して静電容量の
無用な変化を回避することができるようになるといった
効果を奏する。Further, as a result that the weight of the mesa diaphragm can be reduced, it is possible to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration which is a disturbance.
【０１２２】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、メサ型ダイアフラムの機
械的強度の低下を回避することができるようになるとい
った効果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration which is a disturbance, and as a result, there is an effect that a decrease in mechanical strength of the mesa diaphragm can be avoided.
【０１２３】請求項６に記載の発明に依れば、請求項５
に記載の効果と同様の効果を奏する。According to the invention described in claim 6, according to claim 5,
The same effect as the effect described in (1) is obtained.
【０１２４】請求項７に記載の発明に依れば、請求項６
に記載の効果に加えて、任意の形状のメサ構造をメサ型
ダイアフラムに設けることができるようになる結果、広
い圧力範囲に渡って、メサ型ダイアフラムが発生した変
形量と静電容量の変化との間に高いリニアリティを維持
することができるようになるといった効果を奏する。According to the invention described in claim 7, according to claim 6,
In addition to the effects described in (1), a mesa structure of an arbitrary shape can be provided on the mesa diaphragm.As a result, over a wide pressure range, the amount of deformation and the change in capacitance caused by the mesa diaphragm are reduced. This has the effect that high linearity can be maintained during the operation.
【０１２５】更に、前述のメサ型ダイアフラムにおい
て、メサ厚を基板厚と独立して設計でき、基板厚に対す
る依存性（則ち、基板厚依存性）を解消できるようにな
る結果、十分な強度を有する程度に基板厚を薄くしたメ
サ型ダイアフラム上に任意のメサ厚のメサ構造を簡便、
高精度、且つ再現性良く作成することができるようにな
るといった効果を奏する。Further, in the above-mentioned mesa-type diaphragm, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness, and the dependence on the substrate thickness (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. Simple mesa structure of arbitrary mesa thickness on a mesa diaphragm whose substrate thickness is thin enough to have
There is an effect that it can be created with high accuracy and high reproducibility.
【０１２６】更に、広い圧力範囲に渡って、メサ型ダイ
アフラムが発生した変形量と静電容量の変化との間に高
いリニアリティを維持することができる結果、良好な圧
力センサの特性（具体的には、オフセットやスパン）を
簡便、高精度、且つ再現性良く実現することができるよ
うになるといった効果を奏する。Further, over a wide pressure range, a high linearity can be maintained between the amount of deformation generated by the mesa diaphragm and the change in capacitance. Is advantageous in that offset, span) can be realized simply, with high accuracy, and with good reproducibility.
【０１２７】更に、メサ厚を基板厚と独立して設計で
き、基板厚に対する依存性（則ち、基板厚依存性）を解
消できるようになる結果、メサ型ダイアフラムの軽量化
が可能となり、圧力センサが一種の加速度センサとして
働くことを回避できる結果、外乱である機械的振動に対
して静電容量の無用な変化を回避することができるよう
になるといった効果を奏する。Further, the mesa thickness can be designed independently of the substrate thickness, and the dependence on the substrate thickness (that is, the dependence on the substrate thickness) can be eliminated. As a result, the weight of the mesa diaphragm can be reduced, and the pressure can be reduced. As a result that the sensor can be prevented from acting as a kind of acceleration sensor, there is an effect that it is possible to avoid an unnecessary change in capacitance with respect to mechanical vibration as a disturbance.
【０１２８】この結果、外乱である機械的振動に対して
無用の振動を回避できる結果、メサ型ダイアフラムの機
械的強度の低下を回避することができるようになるとい
った効果を奏する。As a result, unnecessary vibration can be avoided with respect to mechanical vibration, which is a disturbance. As a result, there is an effect that a decrease in mechanical strength of the mesa diaphragm can be avoided.
【図１】図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明のメサ構造
の形成方法を説明するための工程図である。FIGS. 1A to 1E are process diagrams for explaining a method of forming a mesa structure according to the present invention.
【図２】図２は、メサ構造を有するを用いたメサ型ダイ
アフラムを説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a mesa diaphragm having a mesa structure.
【図３】メサ型ダイアフラムを用いた圧力センサを説明
するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a pressure sensor using a mesa diaphragm.
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、従来のダイアフラム
の形成方法を説明するための装置図である。4 (a) and 4 (b) are device diagrams for explaining a conventional diaphragm forming method.
【図５】図５は、図４のダイアフラムの動作を説明する
ための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the diaphragm in FIG. 4;
【図６】図６は、図４のダイアフラム形成方法における
作成されるメサ構造最小サイズの基板厚依存性を説明す
るための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the dependence of the minimum size of a mesa structure formed on the substrate thickness in the diaphragm forming method of FIG. 4;
【０１２９】[0129]
１０ メサ型ダイアフラム １０２ レジスト膜 １０３ 半導体基板（ｐ-［１００］基板） １０４ ｎ-エピタキシャル層 １０５ ｐｎ接合面 １１ マスク材 ２０ 圧力センサ ２０４ キャビティ ３０ メサ構造10 mesa diaphragm 102 resist film 103 semiconductor substrate (p - [100] substrate) 104 n - epitaxial layer 105 pn junction plane 11 the mask material 20 pressure sensor 204 cavity 30 mesa structure
Claims (7)
プロファイルに応じて、当該半導体基板と逆極性キャリ
アを有する半導体不純物を打ち込と共に、当該打ち込ま
れた半導体不純物と半導体基板との界面にｐｎ接合面を
形成する工程と、 前工程に続いて、前記ｐｎ接合面に逆バイアス電圧を印
加し、前記半導体基板に対して前記ｐｎ接合面が露出す
るまで電気化学エッチングを行って当該半導体基板内に
形成されている前記メサ構造を露出させる工程とを有す
る、ことを特徴とするメサ構造の形成方法。1. A method of forming a mesa structure, comprising: implanting a semiconductor impurity having a carrier opposite in polarity to the semiconductor substrate according to a shape profile of the mesa structure into a semiconductor substrate having a predetermined plane orientation; Forming a pn junction surface at the interface between the implanted semiconductor impurity and the semiconductor substrate; and applying a reverse bias voltage to the pn junction surface following the previous step, thereby forming the pn junction surface with respect to the semiconductor substrate. Exposing the mesa structure formed in the semiconductor substrate by electrochemical etching until the semiconductor substrate is exposed.
半導体基板であるｐ-［１００］基板内に、メサ構造の
形状プロファイルに応じて前記半導体不純物としてｎ-
型不純物を打ち込と共に、当該打ち込まれたｎ-型不純
物とｐ-［１００］基板との界面にｐｎ接合面を形成す
る工程と、 前工程に続いて、前記ｐｎ接合面に逆バイアス電圧を印
加し、前記ｐ-［１００］基板に対して前記ｐｎ接合面
が露出するまで電気化学エッチングを行って当該ｐ
-［１００］基板内に形成されている前記メサ構造を露
出させる工程とを有する、 ことを特徴とする請求項１に記載のメサ構造の形成方
法。P is the semiconductor substrate of the type - - wherein surface p having orientation [100] to [100] in the substrate, as the semiconductor impurity according to the shape profile of the mesa structure n -
Forming a pn junction surface at the interface between the implanted n − -type impurity and the p − [100] substrate, and applying a reverse bias voltage to the pn junction surface following the previous step. applied to the p - [100] the p performing electrochemical etching to said pn junction surface to the substrate is exposed
- [100] forming method of the mesa structure of claim 1 and a step of exposing the mesa structure being formed in the substrate, it is characterized.
構造の形状プロファイルに応じて前記ｎ-型不純物を打
ち込と共に、当該打ち込まれたｎ-型不純物とｐ-［１０
０］基板との界面に前記ｐｎ接合面を形成する工程と、 前工程に続いて、前記ｐ-［１００］基板上に前記ｎ型
不純物と同濃度のｎ型シリコンをエピタキシャル成長さ
せてｎ-エピタキシャル層を形成して前記ｐ-［１００］
基板と当該ｎ-エピタキシャル層との界面に前記ｐｎ接
合面を形成する工程と、 前工程に続いて、前記ｐｎ接合面に逆バイアス電圧を印
加し、前記ｐ-［１００］基板に対して前記ｐｎ接合面
が露出するまで電気化学エッチングを行って当該ｐ
-［１００］基板内に形成されている前記メサ構造を露
出させる工程とを有する、 ことを特徴とする請求項２に記載のメサ構造の形成方
法。[100] substrate, the according to the shape profile of the mesa structure n - - wherein said p with write out the impurity, the the implanted n - type impurity and p - [10
0] forming an interface to the pn junction surface of the substrate, following the previous step, the p - [100] The n-type silicon of the n-type impurity and the same concentration is epitaxially grown on the substrate n - epitaxial wherein p to form a layer - [100]
Forming the pn junction surface at the interface between the substrate and the n − epitaxial layer; and applying a reverse bias voltage to the pn junction surface following the previous step, and applying the reverse bias voltage to the p − [100] substrate. Electrochemical etching is performed until the pn junction surface is exposed,
- [100] forming method of the mesa structure of claim 2 and a step of exposing the mesa structure being formed in the substrate, it is characterized.
ト膜を成膜し、フォトリソグラフィーを用いて前記メサ
構造の形状に応じたパターニングを当該レジスト膜に実
行してメサマスクを作成し、当該メサマスク上から所定
濃度の前記ｎ -型不純物を当該メサ構造の形状プロファ
イルに応じて打ち込むと共に、当該打ち込まれたｎ-型
不純物とｐ-［１００］基板との界面に前記ｐｎ接合面
を形成する第１工程と、 前記第１工程に続いて、前記レジスト膜を剥離した後
に、当該レジスト剥離面上に前記ｎ型不純物と同濃度の
ｎ型シリコンをエピタキシャル成長させて前記ｎ -エピ
タキシャル層を形成して前記ｐ-［１００］基板と当該
ｎ-エピタキシャル層との界面に前記ｐｎ接合面を形成
する第２工程と、 前記第２工程に続いて、所定のエッチャントに対して耐
性を有するマスク材を前記ｎ-エピタキシャル層上及び
前記ｐ-［１００］基板の裏面上に成膜する第３工程
と、 前記第３工程に続いて、フォトリソグラフィーを用いて
ダイアフラムエッチングに応じたパターニングを前記ｐ
-［１００］基板の裏面側の前記マスク材に実行すると
共に、前記ｐ-［１００］基板の表側の前記マスク材を
剥離する第４工程と、 前記第４工程に続いて、前記ｐｎ接合面に逆バイアス電
圧を印加し、前記ｐ-［１００］基板に対して前記ｐｎ
接合面が露出するまで電気化学エッチングを行って当該
ｐ-［１００］基板内に形成されている前記メサ構造を
露出させる第５工程とを有する、 ことを特徴とする請求項３に記載のメサ構造の形成方
法。4. The method according to claim 1, wherein-[100] Resist on substrate surface
Film is formed, and the mesa is formed using photolithography.
Patterning according to the structure shape is performed on the resist film.
Line to create a mesa mask, and
The concentration of said n -Type impurities into the shape profile of the mesa structure.
And the driven n-Type
Impurities and p-[100] The pn junction surface at the interface with the substrate
A first step of forming, and after the first step, after removing the resist film
On the resist stripping surface, the same concentration as the n-type impurity
By epitaxially growing n-type silicon, the n -Epi
Forming a taxi layer and forming the p-[100] Substrate and the substrate
n-Form the pn junction surface at the interface with the epitaxial layer
A second step of performing the following steps;
The mask material having the property-On the epitaxial layer and
The p-[100] Third step of forming a film on the back surface of the substrate
And, following the third step, using photolithography
Patterning according to diaphragm etching
-[100] When executed on the mask material on the back side of the substrate
Both p-[100] The mask material on the front side of the substrate
A fourth step of peeling, and a reverse bias voltage is applied to the pn junction surface following the fourth step.
Pressure, and the p-[100] The pn with respect to the substrate
Perform electrochemical etching until the bonding surface is
p-[100] The mesa structure formed in the substrate is
The method according to claim 3, further comprising: exposing a fifth step.
Law.
メサが形成されて構成されている、 ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載
のメサ構造の形成方法を用いたメサ構造。5. The method for forming a mesa structure according to claim 1, wherein a mesa having a mesa shape in a convex state with respect to the substrate is formed. Mesa structure used.
サ型ダイアフラム。6. The mesa diaphragm using the mesa structure according to claim 5, wherein the mesa structure has the mesa structure on a base.
て、当該キャビティ中に張設されたダイアフラムが発生
した変形量を検出して当該キャビティ内の圧力変化を検
出する圧力センサにおいて、 前記ダイアフラムとして前記メサ型ダイアフラムを用い
て構成されたことを特徴とする請求項６に記載のメサ型
ダイアフラムを用いた圧力センサ。7. A pressure sensor for detecting a change in pressure generated in a cavity by detecting a deformation amount generated by a diaphragm stretched in the cavity according to a change in pressure generated in the cavity, wherein the diaphragm includes: 7. The pressure sensor using a mesa diaphragm according to claim 6, wherein the pressure sensor is configured using the mesa diaphragm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244648A JP2000077680A (en) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | Mesa structure and forming method thereof and mesa diaphragm and pressure sensor using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10244648A JP2000077680A (en) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | Mesa structure and forming method thereof and mesa diaphragm and pressure sensor using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077680A true JP2000077680A (en) | 2000-03-14 |
Family
ID=17121883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10244648A Withdrawn JP2000077680A (en) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | Mesa structure and forming method thereof and mesa diaphragm and pressure sensor using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000077680A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475888B1 (en) | 2001-04-30 | 2002-11-05 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for forming ultra-shallow junctions using laser annealing |
| WO2009125038A1 (en) * | 2008-04-11 | 2009-10-15 | Farsens, S.L. | Multiple prototyping method for mechanical capacitive microsensors |
-
1998
- 1998-08-31 JP JP10244648A patent/JP2000077680A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475888B1 (en) | 2001-04-30 | 2002-11-05 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for forming ultra-shallow junctions using laser annealing |
| WO2009125038A1 (en) * | 2008-04-11 | 2009-10-15 | Farsens, S.L. | Multiple prototyping method for mechanical capacitive microsensors |
| ES2341159A1 (en) * | 2008-04-11 | 2010-06-15 | Farsens, S.L. | Multiple prototyping method for mechanical capacitive microsensors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0155141B1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device using porous silicons | |
| JP3506932B2 (en) | Semiconductor pressure sensor and method of manufacturing the same | |
| US5167778A (en) | Electrochemical etching method | |
| US20020137348A1 (en) | Electrochemical etching process | |
| JPS6197572A (en) | Manufacture of semiconductor acceleration sensor | |
| JPH05281252A (en) | Manufacture of semiconductor acceleration sensor | |
| JPH05343704A (en) | Manufacture of boss diaphragm structure body embedded inside silicon | |
| JP4168497B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor dynamic quantity sensor | |
| JP2000155030A (en) | Manufacture of angular velocity sensor | |
| JP2000077680A (en) | Mesa structure and forming method thereof and mesa diaphragm and pressure sensor using the same | |
| US20020179563A1 (en) | Application of a strain-compensated heavily doped etch stop for silicon structure formation | |
| US6511913B1 (en) | Method for manufacturing a membrane | |
| JPH01136378A (en) | Manufacture of pressure transducer | |
| JP3494022B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor acceleration sensor | |
| JPH06260660A (en) | Semiconductor distortion sensor | |
| JP2773698B2 (en) | Capacitive acceleration sensor and method of manufacturing the same | |
| JP3197690B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH10117026A (en) | Manufacture of silicon fine mechanical element | |
| JPH0645617A (en) | Manufacture of single-crystal thin-film member | |
| JPH0350774A (en) | Manufacture of silicon diaphragm | |
| JP5170003B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JPH04329676A (en) | Manufacture of semiconductor acceleration sensor | |
| KR100260243B1 (en) | Pressure sensor and method for fabricating thereof | |
| KR100293268B1 (en) | Pressure sensor and method for fabricating the same | |
| JPH04239183A (en) | Semiconductor processing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20051101 |