JP2001208628A - Semiconductor pressure sensor and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor pressure sensor and its manufacturing method

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JP2001208628A
JP2001208628A JP2000018088A JP2000018088A JP2001208628A JP 2001208628 A JP2001208628 A JP 2001208628A JP 2000018088 A JP2000018088 A JP 2000018088A JP 2000018088 A JP2000018088 A JP 2000018088A JP 2001208628 A JP2001208628 A JP 2001208628A
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JP
Japan
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pressure sensor
semiconductor substrate
piezoresistor
main surface
semiconductor
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Application number
JP2000018088A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Aoki
亮 青木
Hisakazu Miyajima
久和 宮島
Sumio Akai
澄夫 赤井
Kazuo Eda
和夫 江田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-accuracy semiconductor pressure sensor and its manufacturing method not causing deterioration in an offset temperature characteristic of piezoresistors. SOLUTION: This semiconductor pressure sensor has a diaphragm 5 with a thin-walled structure undergoing displacement by a pressure, by piezoresistors 3 provided on the diaphragm 5, and electrodes 6 electrically connected to the piezoresistors 3, and detects the pressure based on a change in the resistance value of the piezoresistors 3. This sensor is characterized in that stress absorbing structures 7 are formed between the piezoresistors 3 and the electrodes 6.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾ抵抗の抵抗
値変化により圧力を検出する半導体圧力センサに関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor pressure sensor for detecting a pressure by a change in a piezoresistive value.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体圧力センサの断面図を図8
に示す。尚、図中において、半導体基板1の上側の主表
面を上主表面、下側の主表面を下主表面と称することと
する。半導体基板1の下主表面には、異方性エッチング
により薄肉構造のダイヤフラム5が形成され、このダイ
ヤフラム5の部位の上主表面には、ダイヤフラム5の変
位の歪みにより抵抗値が変化するピエゾ抵抗3が形成さ
れている。
2. Description of the Related Art A sectional view of a conventional semiconductor pressure sensor is shown in FIG.
Shown in In the drawings, the upper main surface of the semiconductor substrate 1 is referred to as an upper main surface, and the lower main surface is referred to as a lower main surface. A diaphragm 5 having a thin structure is formed on the lower main surface of the semiconductor substrate 1 by anisotropic etching. On the upper main surface of the diaphragm 5, a piezoresistor whose resistance value changes due to distortion of the displacement of the diaphragm 5 is formed. 3 are formed.

【0003】圧力を受けるとダイヤフラム5が変位し、
ピエゾ抵抗3の抵抗値が変化し、この変化を電圧変化と
して検知することにより圧力を検出する。複数個の電極
6(アルミニウム電極等)は配線10(図8には図示せ
ず)によりピエゾ抵抗3と接続され、出力信号端子及
び、ピエゾ抵抗3の回路への電圧印可端子の役割をも
つ。
When pressure is applied, the diaphragm 5 is displaced,
The resistance value of the piezoresistor 3 changes, and the pressure is detected by detecting this change as a voltage change. The plurality of electrodes 6 (such as aluminum electrodes) are connected to the piezoresistor 3 by a wiring 10 (not shown in FIG. 8) and have a role of an output signal terminal and a terminal for applying a voltage to the circuit of the piezoresistor 3.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
基板1(シリコン基板)と電極6(アルミニウム電極
等)の熱膨張係数の差により生じる熱応力が、ピエゾ抵
抗3に影響を及ぼし、ピエゾ抵抗3のオフセット温度特
性が悪化するという問題があった。
However, the thermal stress generated by the difference in the thermal expansion coefficient between the semiconductor substrate 1 (silicon substrate) and the electrode 6 (such as an aluminum electrode) affects the piezoresistor 3, and the piezoresistor 3 There was a problem that the offset temperature characteristics deteriorated.

【0005】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、ピエゾ抵抗のオフセット
温度特性の悪化を招くことのない、高精度な半導体圧力
センサ及びその製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a high-precision semiconductor pressure sensor which does not deteriorate the offset temperature characteristic of a piezoresistor and a method of manufacturing the same. Is to do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、半導体基板に、圧力により
変位する薄肉構造のダイヤフラムと、該ダイヤフラムに
設けられたピエゾ抵抗と、該ピエゾ抵抗と電気的接続さ
れる電極とを有し、ピエゾ抵抗の抵抗値の変化により圧
力を検出する半導体圧力センサにおいて、前記ピエゾ抵
抗と前記電極との間に応力吸収構造を形成してなること
を特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate, comprising: a diaphragm having a thin structure displaced by pressure; a piezoresistor provided on the diaphragm; In a semiconductor pressure sensor having a piezoresistor and an electrode electrically connected, and detecting a pressure by a change in the resistance value of the piezoresistor, a stress absorbing structure is formed between the piezoresistor and the electrode. It is characterized by the following.

【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体圧力センサにおいて、前記応力吸収構造が溝構造で
あることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor pressure sensor according to the first aspect, the stress absorbing structure is a groove structure.

【0008】請求項3記載の発明は、請求項2記載の半
導体圧力センサにおいて、前記溝構造の断面形状がV字
型状であることを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor pressure sensor according to the second aspect, the sectional structure of the groove structure is V-shaped.

【0009】請求項4記載の発明は、請求項2記載の半
導体圧力センサにおいて、前記溝構造の断面形状がコの
字型状であることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor pressure sensor according to the second aspect, the groove structure has a U-shaped cross section.

【0010】請求項5記載の発明は、請求項1記載の半
導体圧力センサにおいて、前記応力吸収構造が段差構造
であることを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor pressure sensor according to the first aspect, the stress absorbing structure is a step structure.

【0011】請求項6記載の発明は、請求項3又は請求
項5記載の半導体圧力センサの製造方法において、半導
体基板を異方性エッチングして、前記半導体基板の第1
の主表面にV字型状の溝構造もしくは段差構造を形成、
及び、第2の主表面に凹部を形成することによりダイヤ
フラムを形成する工程と、前記半導体基板の第1の主表
面に不純物注入及び拡散を行ってピエゾ抵抗を形成する
工程と、前記ピエゾ抵抗に電気的接続がなされる電極を
形成する工程とを有してなることを特徴とするものであ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to the third or fifth aspect, the semiconductor substrate is anisotropically etched to form the first semiconductor substrate.
Forming a V-shaped groove structure or step structure on the main surface of
A step of forming a diaphragm by forming a concave portion in the second main surface; a step of forming a piezoresistor by injecting and diffusing impurities into the first main surface of the semiconductor substrate; Forming an electrode to be electrically connected.

【0012】請求項7記載の発明は、請求項4又は請求
項5記載の半導体圧力センサの製造方法において、半導
体基板をドライエッチングして前記半導体基板の第1の
主表面にコの字型状の溝構造もしくは段差構造を形成す
る工程と、前記半導体基板の第1の主表面に不純物注
入、拡散を行ってピエゾ抵抗を形成する工程と、前記半
導体基板を異方性エッチングして第2の主表面に凹部を
形成することによりダイヤフラムを形成する工程と、前
記ピエゾ抵抗に電気的接続がなされる電極を形成する工
程とを有してなることを特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to the fourth or fifth aspect, the semiconductor substrate is dry-etched to form a U-shape on the first main surface of the semiconductor substrate. Forming a groove structure or a step structure, forming a piezoresistor by injecting and diffusing impurities into the first main surface of the semiconductor substrate, and forming a second piezoresistor by anisotropically etching the semiconductor substrate. The method includes a step of forming a diaphragm by forming a concave portion on a main surface, and a step of forming an electrode that is electrically connected to the piezoresistor.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
半導体圧力センサ及びその製造方法について図1乃至図
7にもとづき説明する。尚、半導体基板1において、図
における上側の主表面を上主表面、下側の主表面を下主
表面と称することとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor pressure sensor according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described below with reference to FIGS. In the semiconductor substrate 1, the upper main surface in the figure is referred to as an upper main surface, and the lower main surface is referred to as a lower main surface.

【0014】図1は本発明の第1の実施の形態の半導体
圧力センサを示すための図であり、図1(a)は半導体
基板1(圧力センサチップ)の上主表面を示す上面図、
図1(b)は、半導体基板1(圧力センサチップ)の断
面を示す断面図である。基本構造は従来例と同様に、半
導体基板1(シリコン基板)には、薄肉構造のダイヤフ
ラム5が形成され、ダイヤフラム5の凹部部位の上主表
面には、ダイヤフラム5の変位により抵抗値が変化する
ピエゾ抵抗3が形成されている。圧力を受けるとダイヤ
フラム5が変位し、ピエゾ抵抗3の抵抗値が変化し、こ
の変化を電圧変化として検知することにより圧力を検出
する。複数個の電極6は、配線10によりピエゾ抵抗3
と接続され、出力信号端子と、ピエゾ抵抗3の回路への
電圧印可端子の役割をもつ。
FIG. 1 is a view showing a semiconductor pressure sensor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a top view showing an upper main surface of a semiconductor substrate 1 (pressure sensor chip).
FIG. 1B is a cross-sectional view showing a cross section of the semiconductor substrate 1 (pressure sensor chip). The basic structure is the same as that of the conventional example, in which a diaphragm 5 having a thin structure is formed on the semiconductor substrate 1 (silicon substrate), and the resistance value changes on the upper main surface of the concave portion of the diaphragm 5 due to the displacement of the diaphragm 5. A piezoresistor 3 is formed. When the pressure is received, the diaphragm 5 is displaced, and the resistance value of the piezoresistor 3 changes. By detecting this change as a voltage change, the pressure is detected. The plurality of electrodes 6 are connected to the piezoresistor 3 by the wiring 10.
And serves as an output signal terminal and a voltage application terminal to the circuit of the piezoresistor 3.

【0015】ここで、図1(b)の断面図に示すよう
に、ピエゾ抵抗3と電極6との間に、断面がV字型状の
溝構造7を形成する。また、図1(a)の上面図では、
このV字型状の溝構造7をピエゾ抵抗3を囲むように形
成している状態を示す。このV字型状の溝構造7が、半
導体基板1(シリコン基板)と電極6(アルミニウム電
極等)との熱膨張係数の差によって生ずる熱応力を吸収
する応力吸収構造として作用し、ピエゾ抵抗3への熱応
力の影響を緩和し、ピエゾ抵抗3のオフセット温度特性
の悪化を防止することができる。
Here, as shown in the sectional view of FIG. 1B, a groove structure 7 having a V-shaped cross section is formed between the piezoresistor 3 and the electrode 6. Also, in the top view of FIG.
A state where the V-shaped groove structure 7 is formed so as to surround the piezoresistor 3 is shown. The V-shaped groove structure 7 functions as a stress absorbing structure for absorbing thermal stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor substrate 1 (silicon substrate) and the electrode 6 (aluminum electrode or the like). The effect of thermal stress on the piezoresistor 3 can be reduced, and the offset temperature characteristics of the piezo resistor 3 can be prevented from deteriorating.

【0016】このように、ピエゾ抵抗3と電極6との間
に、V字型状の溝構造7を形成するようにしたので、電
極6で生ずる熱応力を吸収し、ピエゾ抵抗3への熱応力
の影響を緩和して、ピエゾ抵抗3のオフセット温度特性
の悪化を防止することができるという効果を奏する。
As described above, since the V-shaped groove structure 7 is formed between the piezoresistor 3 and the electrode 6, the thermal stress generated in the electrode 6 is absorbed and the heat applied to the piezoresistor 3 is absorbed. The effect of reducing the influence of stress and preventing deterioration of the offset temperature characteristic of the piezoresistor 3 can be achieved.

【0017】図2は本発明の第2の実施の形態の半導体
圧力センサを示すための、半導体基板1(圧力センサチ
ップ)の断面図である。基本構造は、第1の実施の形態
と同様である。本実施の形態では、ピエゾ抵抗3と電極
6との間に、断面がコの字型状の溝構造8を形成する。
半導体基板1の上主表面における、コの字型状の溝構造
8の形成位置は、図1(a)に示したV字型状の溝構造
7の形成位置に準ずる。作用についても第1の実施の形
態と同様、電極6で生ずる熱応力を吸収し、ピエゾ抵抗
3への熱応力の影響を緩和して、ピエゾ抵抗3のオフセ
ット温度特性の悪化を防止することができるという効果
を奏する。また、溝の幅が深さ方向に一定であるので、
より応力吸収効果を高めることができるという効果を奏
する。
FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor substrate 1 (pressure sensor chip) for showing a semiconductor pressure sensor according to a second embodiment of the present invention. The basic structure is the same as in the first embodiment. In the present embodiment, a groove structure 8 having a U-shaped cross section is formed between the piezoresistor 3 and the electrode 6.
The formation position of the U-shaped groove structure 8 on the upper main surface of the semiconductor substrate 1 conforms to the formation position of the V-shaped groove structure 7 shown in FIG. In the same manner as in the first embodiment, it is possible to absorb the thermal stress generated in the electrode 6 and reduce the effect of the thermal stress on the piezoresistor 3 to prevent the offset temperature characteristic of the piezoresistor 3 from deteriorating. It has the effect of being able to. Also, since the width of the groove is constant in the depth direction,
This has the effect that the stress absorbing effect can be further enhanced.

【0018】図3は本発明の第3の実施の形態の半導体
圧力センサを示すための、半導体基板1(圧力センサチ
ップ)の断面図である。本実施の形態では、ピエゾ抵抗
3と電極6との間に、段差構造9を形成する。半導体基
板1の上主表面における、段差構造9の形成位置は、図
1(a)に示したV字型状の溝構造7の形成位置に準ず
る。ここでは、段差構造9が、電極6で生ずる熱応力を
吸収し、ピエゾ抵抗3への熱応力の影響を緩和して、ピ
エゾ抵抗3のオフセット温度特性の悪化を防止すること
ができるという効果を奏する。
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor substrate 1 (pressure sensor chip) for showing a semiconductor pressure sensor according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a step structure 9 is formed between the piezoresistor 3 and the electrode 6. The formation position of the step structure 9 on the upper main surface of the semiconductor substrate 1 conforms to the formation position of the V-shaped groove structure 7 shown in FIG. Here, the effect that the step structure 9 absorbs the thermal stress generated in the electrode 6 and alleviates the influence of the thermal stress on the piezoresistor 3 and can prevent the offset temperature characteristic of the piezoresistor 3 from deteriorating. Play.

【0019】図4は本発明の第4の実施の形態として、
第1の製造方法を示す工程図である。半導体基板1(シ
リコン基板)に異方性エッチングを行い、V字型状の溝
構造7及びダイヤフラム5を形成する(a)。次に、半
導体基板1の上主表面を熱酸化しシリコン酸化膜2を形
成する(b)。そして、フォトリソグラフィー工程及び
エッチング工程により、シリコン酸化膜2の所定位置に
開口部を形成し(c)、イオン注入(不純物注入)及び
拡散工程によりピエゾ抵抗3を形成する(d)。次にシ
リコン酸化膜2の表面にシリコン窒化膜4を形成する
(e)。そして、フォトリソグラフィー工程及びエッチ
ング工程により、シリコン窒化膜4及びシリコン酸化膜
2の所定位置に開口部を形成し(f)、電極6(アルミ
ニウム電極等)を形成する(g)。
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention.
It is a process drawing showing the 1st manufacturing method. Anisotropic etching is performed on the semiconductor substrate 1 (silicon substrate) to form a V-shaped groove structure 7 and a diaphragm 5 (a). Next, the upper main surface of the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 2 (b). Then, an opening is formed at a predetermined position of the silicon oxide film 2 by a photolithography step and an etching step (c), and a piezoresistor 3 is formed by an ion implantation (impurity implantation) and diffusion step (d). Next, a silicon nitride film 4 is formed on the surface of the silicon oxide film 2 (e). Then, openings are formed at predetermined positions of the silicon nitride film 4 and the silicon oxide film 2 by a photolithography process and an etching process (f), and an electrode 6 (aluminum electrode or the like) is formed (g).

【0020】以上の工程により、第1の実施の形態に相
当する半導体圧力センサを製造することができる。
Through the above steps, a semiconductor pressure sensor corresponding to the first embodiment can be manufactured.

【0021】図5は本発明の第5の実施の形態として、
第2の製造方法を示す工程図である。半導体基板1(シ
リコン基板)に異方性エッチングを行い、段差構造9及
びダイヤフラム5を形成する(a)。次に、半導体基板
1の上主表面を熱酸化しシリコン酸化膜2を形成する
(b)。そして、フォトリソグラフィー工程及びエッチ
ング工程により、シリコン酸化膜2の所定位置に開口部
を形成し(c)、イオン注入及び拡散工程によりピエゾ
抵抗3を形成する(d)。次にシリコン酸化膜2の表面
にシリコン窒化膜4を形成する(e)。そして、フォト
リソグラフィー工程及びエッチング工程により、シリコ
ン窒化膜4及びシリコン酸化膜2の所定位置に開口部を
形成し(f)、電極6(アルミニウム電極等)を形成す
る(g)。
FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention.
It is a process drawing showing the 2nd manufacturing method. Anisotropic etching is performed on the semiconductor substrate 1 (silicon substrate) to form the step structure 9 and the diaphragm 5 (a). Next, the upper main surface of the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 2 (b). Then, an opening is formed at a predetermined position of the silicon oxide film 2 by a photolithography step and an etching step (c), and a piezoresistor 3 is formed by an ion implantation and diffusion step (d). Next, a silicon nitride film 4 is formed on the surface of the silicon oxide film 2 (e). Then, openings are formed at predetermined positions of the silicon nitride film 4 and the silicon oxide film 2 by a photolithography process and an etching process (f), and an electrode 6 (aluminum electrode or the like) is formed (g).

【0022】以上の工程により、第3の実施の形態に相
当する半導体圧力センサを製造することができる。
With the above steps, a semiconductor pressure sensor corresponding to the third embodiment can be manufactured.

【0023】図6は本発明の第6の実施の形態として、
第3の製造方法を示す工程図である。半導体基板1(シ
リコン基板)にドライエッチングを行い、半導体基板1
の上主表面にコの字状型の溝構造8を形成する(a)。
次に、半導体基板1の上主表面を熱酸化しシリコン酸化
膜2を形成する(b)。そして、フォトリソグラフィー
工程及びエッチング工程により、シリコン酸化膜2の所
定位置に開口部を形成し(c)、イオン注入及び拡散工
程によりピエゾ抵抗3を形成する(d)。次にシリコン
酸化膜2の表面にシリコン窒化膜4を形成する(e)。
次に半導体基板1の下主表面に、フォトリソグラフィー
工程及びエッチング工程によりパターン形成を行い、こ
のパターンにもとづき異方性エッチングを行ってダイヤ
フラム5を形成する(f)。次にフォトリソグラフィー
工程及びエッチング工程により、シリコン窒化膜4及び
シリコン酸化膜2の所定位置に開口部を形成し(g)、
電極6(アルミニウム電極等)を形成する(h)。
FIG. 6 shows a sixth embodiment of the present invention.
It is a process drawing showing the third manufacturing method. Dry etching is performed on the semiconductor substrate 1 (silicon substrate),
A U-shaped groove structure 8 is formed on the upper main surface of (a).
Next, the upper main surface of the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 2 (b). Then, an opening is formed at a predetermined position of the silicon oxide film 2 by a photolithography step and an etching step (c), and a piezoresistor 3 is formed by an ion implantation and diffusion step (d). Next, a silicon nitride film 4 is formed on the surface of the silicon oxide film 2 (e).
Next, a pattern is formed on the lower main surface of the semiconductor substrate 1 by a photolithography step and an etching step, and anisotropic etching is performed based on the pattern to form a diaphragm 5 (f). Next, openings are formed at predetermined positions of the silicon nitride film 4 and the silicon oxide film 2 by a photolithography process and an etching process (g),
An electrode 6 (such as an aluminum electrode) is formed (h).

【0024】以上の工程により、第2の実施の形態に相
当する半導体圧力センサを製造することができる。
Through the above steps, a semiconductor pressure sensor corresponding to the second embodiment can be manufactured.

【0025】図7は本発明の第7の実施の形態として、
第4の製造方法を示す工程図である。半導体基板1(シ
リコン基板)にドライエッチングを行い、半導体基板1
の上主表面に段差構造9を形成する(a)。次に、半導
体基板1の上主表面を熱酸化しシリコン酸化膜2を形成
する(b)。そして、フォトリソグラフィー工程及びエ
ッチング工程により、シリコン酸化膜2の所定位置に開
口部を形成し(c)、イオン注入及び拡散工程によりピ
エゾ抵抗3を形成する(d)。次にシリコン酸化膜2の
表面にシリコン窒化膜4を形成する(e)。次に半導体
基板1の下主表面に、フォトリソグラフィー工程及びエ
ッチング工程によりパターン形成を行い、このパターン
にもとづき異方性エッチングを行ってダイヤフラム5を
形成する(f)。次にフォトリソグラフィー工程及びエ
ッチング工程により、シリコン窒化膜4及びシリコン酸
化膜2の所定位置に開口部を形成し(g)、電極6(ア
ルミニウム電極等)を形成する(h)。
FIG. 7 shows a seventh embodiment of the present invention.
It is a process drawing showing the fourth manufacturing method. Dry etching is performed on the semiconductor substrate 1 (silicon substrate),
A step structure 9 is formed on the upper main surface of (a). Next, the upper main surface of the semiconductor substrate 1 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 2 (b). Then, an opening is formed at a predetermined position of the silicon oxide film 2 by a photolithography step and an etching step (c), and a piezoresistor 3 is formed by an ion implantation and diffusion step (d). Next, a silicon nitride film 4 is formed on the surface of the silicon oxide film 2 (e). Next, a pattern is formed on the lower main surface of the semiconductor substrate 1 by a photolithography step and an etching step, and anisotropic etching is performed based on the pattern to form a diaphragm 5 (f). Next, openings are formed at predetermined positions of the silicon nitride film 4 and the silicon oxide film 2 by a photolithography process and an etching process (g), and an electrode 6 (aluminum electrode or the like) is formed (h).

【0026】以上の工程により、段差構造9が、半導体
基板1の上主表面に対して略垂直となる第3の実施の形
態に類似した半導体圧力センサを製造することができ
る。
Through the above steps, a semiconductor pressure sensor similar to the third embodiment in which the step structure 9 is substantially perpendicular to the upper main surface of the semiconductor substrate 1 can be manufactured.

【0027】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、段差構造9は、実施の形態において、ピエゾ抵抗
3の部位が電極6の部位よりも高くなるような段差とな
ってるが、逆に、電極6の部位がピエゾ抵抗3の部位よ
りも高くなるような段差となるような構造としてもよ
い。
While the embodiment of the present invention has been described above, the step structure 9 has a step in which the portion of the piezoresistor 3 is higher than the portion of the electrode 6 in the embodiment. Alternatively, the structure may be such that the portion of the electrode 6 has a step that is higher than the portion of the piezoresistor 3.

【0028】[0028]

【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項1記載の発
明によれば、半導体基板に、圧力により変位する薄肉構
造のダイヤフラムと、該ダイヤフラムに設けられたピエ
ゾ抵抗と、該ピエゾ抵抗と電気的接続される電極とを有
し、ピエゾ抵抗の抵抗値の変化により圧力を検出する半
導体圧力センサにおいて、ピエゾ抵抗と前記電極との間
に応力吸収構造を形成するようにしたので、ピエゾ抵抗
のオフセット温度特性の悪化を招くことのない、高精度
な半導体圧力センサを提供することができた。
As described above, according to the first aspect of the present invention, a diaphragm having a thin structure displaced by pressure, a piezoresistor provided on the diaphragm, and a piezoresistor provided on the semiconductor substrate are provided. In a semiconductor pressure sensor having an electrode that is electrically connected and detecting pressure by a change in the resistance value of the piezo resistor, a stress absorption structure is formed between the piezo resistor and the electrode. Thus, a high-precision semiconductor pressure sensor without deteriorating the offset temperature characteristics can be provided.

【0029】請求項2記載の発明においては、前記応力
吸収構造を溝構造としたので、容易な構造で熱応力を吸
収することができるという効果を奏する。
According to the second aspect of the present invention, since the stress absorbing structure is a groove structure, there is an effect that thermal stress can be absorbed with a simple structure.

【0030】請求項3記載の発明においては、前記溝構
造の断面形状をV字型状としたので、さらに容易な構造
で熱応力を吸収することができるという効果を奏する。
According to the third aspect of the present invention, since the cross-sectional shape of the groove structure is V-shaped, an effect that thermal stress can be absorbed with a simpler structure is achieved.

【0031】請求項4記載の発明においては、前記溝構
造の断面形状をコの字型状としたので、容易な構造で熱
応力を吸収することができるとともに、応力吸収効果を
向上させることができるという効果を奏する。
According to the fourth aspect of the present invention, since the cross-sectional shape of the groove structure is U-shaped, thermal stress can be absorbed with a simple structure and the stress absorbing effect can be improved. It has the effect of being able to.

【0032】請求項5記載の発明においては、前記応力
吸収構造を段差構造としたので、容易な構造で熱応力を
吸収することができるという効果を奏する。
According to the fifth aspect of the present invention, since the stress absorbing structure is a step structure, there is an effect that thermal stress can be absorbed with a simple structure.

【0033】請求項6記載の発明においては、製造方法
として、半導体基板を異方性エッチングして、前記半導
体基板の第1の主表面にV字型状の溝構造もしくは段差
構造を形成、及び、第2の主表面に凹部を形成すること
によりダイヤフラムを形成する工程と、前記半導体基板
の第1の主表面に不純物注入及び拡散を行ってピエゾ抵
抗を形成する工程と、前記ピエゾ抵抗に電気的接続がな
される電極を形成する工程とを有してなるようにしたの
で、請求項3又は請求項5記載のV字型状溝構造もしく
は段差構造を有する半導体圧力センサを製造することが
できるという効果を奏する。
In a sixth aspect of the present invention, a semiconductor substrate is anisotropically etched to form a V-shaped groove structure or a step structure on a first main surface of the semiconductor substrate. Forming a diaphragm by forming a recess in the second main surface, forming a piezoresistor by injecting and diffusing impurities into the first main surface of the semiconductor substrate; And a step of forming an electrode to be electrically connected, so that a semiconductor pressure sensor having a V-shaped groove structure or a step structure according to claim 3 or 5 can be manufactured. This has the effect.

【0034】請求項7記載の発明においては、製造方法
として、半導体基板をドライエッチングして前記半導体
基板の第1の主表面にコの字型状の溝構造もしくは段差
構造を形成する工程と、前記半導体基板の第1の主表面
に不純物注入、拡散を行ってピエゾ抵抗を形成する工程
と、前記半導体基板を異方性エッチングして第2の主表
面に凹部を形成することによりダイヤフラムを形成する
工程と、前記ピエゾ抵抗に電気的接続がなされる電極を
形成する工程とを有してなるようにしたので、請求項4
又は請求項5記載のコの字型状溝構造もしくは段差構造
を有する半導体圧力センサを製造することができるとい
う効果を奏する。
In a seventh aspect of the present invention, as a manufacturing method, a step of dry-etching the semiconductor substrate to form a U-shaped groove structure or a step structure on the first main surface of the semiconductor substrate; Forming a piezoresistor by injecting and diffusing impurities into a first main surface of the semiconductor substrate, and forming a diaphragm by forming a concave portion in the second main surface by anisotropically etching the semiconductor substrate; And a step of forming an electrode for making an electrical connection to the piezoresistor.
Alternatively, the semiconductor pressure sensor having the U-shaped groove structure or the step structure according to claim 5 can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す半導体圧力セ
ンサの上面図及び断面図である。
FIG. 1 is a top view and a cross-sectional view of a semiconductor pressure sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態を示す半導体圧力セ
ンサの断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor pressure sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態を示す半導体圧力セ
ンサの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor pressure sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態として第1の製造方
法を示す工程図である。
FIG. 4 is a process chart showing a first manufacturing method as a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施の形態として第2の製造方
法を示す工程図である。
FIG. 5 is a process chart showing a second manufacturing method as a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施の形態として第3の製造方
法を示す工程図である。
FIG. 6 is a process chart showing a third manufacturing method as a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第7の実施の形態として第4の製造方
法を示す工程図である。
FIG. 7 is a process chart showing a fourth manufacturing method as a seventh embodiment of the present invention.

【図8】従来例を示す半導体圧力センサの断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor pressure sensor showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板(シリコン基板) 2 シリコン酸化膜 3 ピエゾ抵抗 4 シリコン窒化膜 5 ダイヤフラム 6 電極 7 V字型状溝構造 8 コの字型状溝構造 9 段差構造 10 配線 REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate (silicon substrate) 2 silicon oxide film 3 piezoresistive 4 silicon nitride film 5 diaphragm 6 electrode 7 V-shaped groove structure 8 U-shaped groove structure 9 step structure 10 wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤井 澄夫 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 江田 和夫 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Fターム(参考) 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE14 FF01 GG01 GG15 4M112 AA01 BA01 CA03 CA11 CA13 CA16 DA03 DA10 DA11 DA12 EA02 EA06 EA07 EA11 FA05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Sumio Akai 1048 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works Co., Ltd. (72) Inventor Kazuo Eda 1048 Odaka Kadoma Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Works F Terms (reference) 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE14 FF01 GG01 GG15 4M112 AA01 BA01 CA03 CA11 CA13 CA16 DA03 DA10 DA11 DA12 EA02 EA06 EA07 EA11 FA05

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に、圧力により変位する薄肉
構造のダイヤフラムと、該ダイヤフラムに設けられたピ
エゾ抵抗と、該ピエゾ抵抗と電気的接続される電極とを
有し、ピエゾ抵抗の抵抗値の変化により圧力を検出する
半導体圧力センサにおいて、 前記ピエゾ抵抗と前記電極との間に応力吸収構造を形成
してなることを特徴とする半導体圧力センサ。
1. A semiconductor substrate comprising: a diaphragm having a thin structure displaced by pressure; a piezo resistor provided on the diaphragm; and an electrode electrically connected to the piezo resistor. A semiconductor pressure sensor for detecting pressure by a change, wherein a stress absorbing structure is formed between the piezoresistor and the electrode.
【請求項2】 前記応力吸収構造が溝構造であることを
特徴とする請求項1記載の半導体圧力センサ。
2. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein said stress absorbing structure is a groove structure.
【請求項3】 前記溝構造の断面形状がV字型状である
ことを特徴とする請求項2記載の半導体圧力センサ。
3. The semiconductor pressure sensor according to claim 2, wherein said groove structure has a V-shaped cross section.
【請求項4】 前記溝構造の断面形状がコの字型状であ
ることを特徴とする請求項2記載の半導体圧力センサ。
4. The semiconductor pressure sensor according to claim 2, wherein said groove structure has a U-shaped cross section.
【請求項5】 前記応力吸収構造が段差構造であること
を特徴とする請求項1記載の半導体圧力センサ。
5. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein said stress absorbing structure is a step structure.
【請求項6】 半導体基板を異方性エッチングして、前
記半導体基板の第1の主表面にV字型状の溝構造もしく
は段差構造を形成、及び、第2の主表面に凹部を形成す
ることによりダイヤフラムを形成する工程と、前記半導
体基板の第1の主表面に不純物注入及び拡散を行ってピ
エゾ抵抗を形成する工程と、前記ピエゾ抵抗に電気的接
続がなされる電極を形成する工程とを有してなる請求項
3又は請求項5記載の半導体圧力センサの製造方法。
6. A semiconductor substrate is anisotropically etched to form a V-shaped groove structure or a step structure on a first main surface of the semiconductor substrate, and to form a concave portion on a second main surface. Forming a diaphragm by performing impurity implantation and diffusion on the first main surface of the semiconductor substrate to form a piezo-resistor; and forming an electrode electrically connected to the piezo-resistor. The method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to claim 3, wherein the method comprises:
【請求項7】 半導体基板をドライエッチングして前記
半導体基板の第1の主表面にコの字型状の溝構造もしく
は段差構造を形成する工程と、前記半導体基板の第1の
主表面に不純物注入、拡散を行ってピエゾ抵抗を形成す
る工程と、前記半導体基板を異方性エッチングして第2
の主表面に凹部を形成することによりダイヤフラムを形
成する工程と、前記ピエゾ抵抗に電気的接続がなされる
電極を形成する工程とを有してなる請求項4又は請求項
5記載の半導体圧力センサの製造方法。
7. A step of dry-etching a semiconductor substrate to form a U-shaped groove structure or a step structure on a first main surface of the semiconductor substrate, and forming an impurity on the first main surface of the semiconductor substrate. Implanting and diffusing to form a piezoresistor; anisotropically etching the semiconductor substrate to form a second piezoresistor;
6. The semiconductor pressure sensor according to claim 4, further comprising: a step of forming a diaphragm by forming a concave portion on a main surface of the semiconductor device; and a step of forming an electrode electrically connected to the piezoresistor. Manufacturing method.
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