JP2004325220A - 半導体センサ及びその製造方法 - Google Patents
半導体センサ及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004325220A JP2004325220A JP2003119678A JP2003119678A JP2004325220A JP 2004325220 A JP2004325220 A JP 2004325220A JP 2003119678 A JP2003119678 A JP 2003119678A JP 2003119678 A JP2003119678 A JP 2003119678A JP 2004325220 A JP2004325220 A JP 2004325220A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- diaphragm
- semiconductor
- surface side
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
【課題】センサに作用する応力を緩和し、構成の簡素化を図り、かつ容易に製造できる半導体センサ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】半導体基板に薄肉状に形成され、印加される力に応じて撓み変形するダイヤフラム部が形成された位置に対応した半導体基板の裏面2a側に設けられた溝部4を有し、この溝部4は、その側面が半導体基板の裏面2a側から表面2b側に向かって漸次拡開して傾斜する拡開傾斜部5aと、この拡開傾斜部5aに連続して、半導体基板の裏面2aから表面2b側に向かって漸次縮小して傾斜する縮小傾斜部5bが形成され、拡開傾斜部5aと縮小傾斜部5bとの傾斜方向が切り替わる部位に角部5cが形成されて構成される。
【選択図】 図1
【解決手段】半導体基板に薄肉状に形成され、印加される力に応じて撓み変形するダイヤフラム部が形成された位置に対応した半導体基板の裏面2a側に設けられた溝部4を有し、この溝部4は、その側面が半導体基板の裏面2a側から表面2b側に向かって漸次拡開して傾斜する拡開傾斜部5aと、この拡開傾斜部5aに連続して、半導体基板の裏面2aから表面2b側に向かって漸次縮小して傾斜する縮小傾斜部5bが形成され、拡開傾斜部5aと縮小傾斜部5bとの傾斜方向が切り替わる部位に角部5cが形成されて構成される。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ダイヤフラム部の撓み変形によりダイヤフラム部に加わる力を検出する半導体センサ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されものが知られている(特許文献1参照)。この文献には、図5に示すように、半導体圧力センサチップ50と、シリコンウェハからなる半導体基板51と、シリコンウェハからなる半導体基板で形成された台座52とが接合されて積層された半導体圧力センサの発明が記載されている。
【0003】
半導体圧力センサチップ50は、薄肉状のダイヤフラム部53にピエゾ抵抗54が形成され、このピエゾ抵抗54により圧力導入孔55を介してダイヤフラム部53に加わる圧力を検出している。台座52には、半導体基板51と接合する側面側に溝部56が形成されている。台座52に形成された溝部56により、半導体圧力センサチップ50に加わる応力を緩和している。
【0004】
この応力の発生は、半導体圧力センサチップ50、半導体基板51ならびに台座52の熱膨張率の差異に起因しているため、応力は温度依存性を有している。したがって、この応力を緩和することにより、熱膨張率の差異等に起因するピエゾ抵抗54の抵抗値変化(オフセット)の温度依存性を改善している。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−91272号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、図5に示す従来の半導体圧力センサにおいては、半導体圧力センサチップ50、半導体基板51ならびに台座52といった3枚の基板部材が必要となり、かつこれら3枚の基板部材を接合しなければならなかった。このため、構成部材が多くなると共に、製造工程も増え、製造コストが上昇するといった不具合を招いていた。
【0007】
また、台座52に応力を緩和するための溝部56を形成する必要があるので、構造が複雑になると共に、製造工程も増え、製造コストが上昇するといった不具合を招いていた。
【0008】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、センサに作用する応力を緩和し、構成の簡素化を図り、かつ容易に製造できる半導体センサ及びその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、半導体基板に薄肉状に形成され、印加される力に応じて撓み変形するダイヤフラム部と、前記ダイヤフラム部が形成された位置に対応した前記半導体基板の一方面側に設けられた溝部と、前記ダイヤフラム部が形成された位置に対応した前記半導体基板の他方面側に設けられて、前記ダイヤフラム部に生じる撓み変形を検出する検出手段と、前記半導体基板を支持する基台部とを有する半導体センサであって、前記溝部は、その側面が前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次拡開して傾斜する拡開傾斜部と、この拡開傾斜部に連続して、前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次縮小して傾斜する縮小傾斜部が形成され、前記拡開傾斜部と前記縮小傾斜部との傾斜方向が切り替わる部位に角部が形成されてなることを特徴とする。
【0010】
上記特徴においては、半導体センサに作用する応力を、溝部に形成された角部で吸収するようにしているので、半導体センサに作用する応力を緩和することができる。これにより、検出手段のオフセットを小さくすることが可能になると共に、オフセットの温度による影響も少なくすることが可能となり、検出精度を向上させることができる。
【0011】
また、検出手段が形成された半導体基板と、この半導体基板を支持する基台部の2枚の基板で半導体センサを構成することができるので、構成の小型化ならびに簡略化を図ることができる。さらに、製造が容易になると共に製造コストを低減することができる。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記検出手段は、前記ダイヤフラム部に印加される圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする。
【0013】
上記特徴においては、ダイヤフラム部に圧力が作用し、ダイヤフラム部に生じた撓み変形を検出手段で検出するようにしているので、ダイヤフラム部に印加された圧力を検出することができる。
【0014】
請求項3記載の発明は、半導体基板の他方面側に、ダイヤフラム部に生じる撓み変形を検出する検出手段を形成する第1の工程と、前記半導体基板の一方面を選択的に除去し、前記検出手段が形成された位置に対応した前記半導体基板の一方面側に、側面が垂直な開孔部を形成する第2の工程と、前記第2の工程で形成された開孔部内面を選択的に除去し、側面が前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次拡開して傾斜する拡開傾斜部と、この拡開傾斜部に連続して、前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次縮小して傾斜する縮小傾斜部と、前記拡開傾斜部と前記縮小傾斜部との傾斜方向が切り替わる部位に形成された角部とを有する溝部を形成し、前記検出手段が形成された位置に対応した前記半導体基板に前記ダイヤフラム部を形成する第3の工程と、前記半導体基板に、前記半導体基板を支持する基台部を接合する第4の工程とを有することを特徴とする。
【0015】
上記特徴においては、半導体センサに作用する応力を、溝部に形成された角部で吸収するようにしているので、半導体センサに作用する応力を緩和することができる。これにより、検出手段のオフセットを小さくすることが可能になると共に、オフセットの温度による影響も少なくすることが可能となり、検出精度を向上させることができる。
【0016】
また、検出手段が形成された半導体基板と、この半導体基板を支持する基台部の2枚の基板で半導体センサを構成することができるので、構成の小型化ならびに簡略化を図ることができる。さらに、製造が容易になると共に製造コストを低減することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いてこの発明の実施形態を説明する。
【0018】
図1はこの発明の第1の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。図1において、この第1の実施形態の半導体センサは、基台部1と、この基台部1に支持接合されて、加えられる力を検出するセンサ素子部2を備えて構成されている。
【0019】
基台部1は、金属材等により構成され、センサ素子部2に接合されてセンサ素子部2を支持する。基台部1には、センサ素子部2に印加される力をセンサ素子部2に導入する導入孔3が、センサ素子部2に印加される力を検出する領域に対応して形成されている。
【0020】
センサ素子部2は、シリコンウェハの半導体基板からなり、基板の裏面2a側には、導入孔3から導入された力を受ける溝部4が形成されている。この溝部4は、その側面が半導体基板の裏面2a側から表面2b側に向かって漸次拡開して傾斜する拡開傾斜部5aと、この拡開傾斜部5aに連続して、半導体基板の裏面2a側から表面2b側に向かって漸次縮小して傾斜する縮小傾斜部5bが形成されている。これにより、拡開傾斜部5aと縮小傾斜部5bとの傾斜方向が切り替わる部位に、センサ素子部2に作用する応力を緩和する角部5cが形成されている。溝部4は、後述するようにシリコンの半導体基板に異方性エッチング加工を施すことにより形成される。
【0021】
センサ素子部2は、略中央部が周囲に比べて薄肉に形成され、導入孔3を介して加えられる力に応じて撓み変形する矩形状のダイヤフラム部6が形成されている。ダイヤフラム部6には、ダイヤフラム部6に印加されてダイヤフラム部6を撓み変形させる力を検出する検出手段7が形成されている。検出手段7は、ダイヤフラム部6に印加される力として例えば圧力や加速度の力を、この力に応じて変化する例えば抵抗値や容量値に基づいて得られる電気信号に変換し、ダイヤフラム部6に印加された力を検出する。この検出手段7は、例えば圧力、加速度等を検出するピエゾ抵抗や静電容量等からなる。
【0022】
センサ素子部2は、陽極接合法等を用いることにより金属等からなる基台部1に接合されている。
【0023】
次に、上記構成の半導体センサの製造方法を、図2に示す製造工程断面図を参照して説明する。
【0024】
まず、表面及び裏面を(100)面とするシリコンの半導体基板20の表面2b側に、半導体センサに印加される力を検出する検出手段7を形成し、半導体基板20の裏面2a側の表面に、酸化膜等のマスク材21を形成する(図2(a))。
【0025】
次に、半導体製造方法で常用されるフォトリソグラフィー技術ならびにドライエッチング技術を用いて、検出手段7の下方の半導体基板20を選択的にエッチング除去して、半導体基板20の裏面2a側から表面2b側に垂直に開孔し、検出手段7の下方の半導体基板20に、側壁が垂直な開孔部22を形成する(図2(b))。
【0026】
次に、KOH、ヒドラジン等のアルカリ性のエッチング液を用いた異方性のウエットエッチング技術により、開孔部22の側面を異方性エッチングし、半導体基板20の裏面2a側から表面2b側に向かって漸次拡開して傾斜する(111)面の傾斜面となる拡開傾斜部5aと、この拡開傾斜部5aに連続して、半導体基板20の裏面2a側から表面2b側に向かって漸次縮小して傾斜する(111)面の傾斜面となる縮小傾斜部5bが形成され、拡開傾斜部5aと縮小傾斜部5bとの傾斜方向が切り替わる部位に角部5cが形成される。これにより、半導体基板20に図1に示す溝部4が形成されて、センサ素子部2が形成される(図2(c))。
【0027】
最後に、図示しないが、マスク材21を除去した後、センサ素子部2が形成された半導体基板20と、導入孔3が形成された基台部1が例えば陽極接合法により接合されて、図1に示す構造の半導体センサが製造される。
【0028】
以上説明したように、上記第1の実施形態においては、基台部1とセンサ素子部2の熱膨張率の差に起因してセンサ素子部2に作用(図1の左右方向)する応力を、センサ素子部2の角部5cで吸収し、センサ素子部2のダイヤフラム部6に作用する応力を緩和することができる。これにより、検出手段7のオフセットを小さくすることが可能になると共に、オフセットの温度による影響も少なくすることが可能となり、検出精度を向上させることができる。
【0029】
また、基台部1とセンサ素子部2の2枚の基板で構成できるので、従来に比べて構成の小型化ならびに簡略化を図ることができる。さらに、ウェハ状態でのバッチ処理が可能となり、かつ構成の簡略化により、製造が容易になると共に製造コストを低減することができる。
【0030】
図3はこの発明の第2の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。
【0031】
図3において、この第2の実施形態の半導体センサの特徴とするところは、図1に示す第1の実施形態の半導体センサに比べて、センサ素子部2の表面2b側に、陽極接合法により形成される陽極接合部31を介してガラス基板30を接合したことにあり、他は図1と同様である。
【0032】
このガラス基板30をセンサ素子部2に接合する構造において、ガラス基板30は、検出手段7を閉塞する剛性の高い閉塞板であり、陽極接合法を用いることによりセンサ素子部2の厚肉部の表面2b側に固着されている。このガラス基板30は、陽極接合部31に接するダイヤフラム部6bと厚肉部の機械的な強度を補強し、ダイヤフラム部6に応力が作用したときに陽極接合部31に接するダイヤフラム部6bと厚肉部が撓み変形するのを防止するものである。
【0033】
このように、上記第2の実施形態においては、センサ素子部2のダイヤフラム部6は、基台部1に固定されていないガラス基板30により保持されているので、センサ素子部2に作用する応力の内、センサ素子部2の角部5cで吸収しきれない応力成分の大部分がガラス基板30で吸収される。これにより、先の第1の実施形態で得られる効果に加えて、ダイヤフラム部6aに加わる応力が、先の第1の実施形態に比べてさらに緩和され、検出手段7のオフセットを小さくすることが可能となり、検出精度を向上させることができる。
【0034】
図4はこの発明の第3の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。
【0035】
図4において、この第3の実施形態の半導体センサの特徴とするところは、図3に示す第2の実施形態の半導体センサに比べて、センサ素子部2とガラス基板30とを接合する陽極接合部40を、2重の環状に形成したことにあり、他は図3と同様である。
【0036】
このような実施形態においては、センサ素子部2に加わる応力は、2重の環状に形成された陽極接合部40を介してガラス基板30で吸収することができる。これにより、この第3の実施形態においては、先の第1の実施形態ならびに第2の実施形態で得られる効果と同様の効果を達成することができる。
【0037】
さらに、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
【0038】
(イ)請求項1記載の半導体センサにおいて、前記検出手段は、ダイヤフラム部に印加された圧力、もしくは加速度により前記ダイヤフラム部に生じる撓み変形を検出するピエゾ抵抗、もしくは静電容量であることを特徴とする半導体センサ。
【0039】
上記特徴においては、ダイヤフラム部に圧力もしくは加速度が加わり、ダイヤフラム部に生じた撓み変形をピエゾ抵抗もしくは静電容量で検出するようにしているので、ダイヤフラム部に印加された圧力もしくは加速度を検出することができる。
【0040】
(ロ)前記請求項3記載の発明において、前記第2の工程で形成された開孔部の内面を、異方性エッチング法によりエッチング除去して、前記溝部を形成することを特徴とする半導体センサの製造方法。
【0041】
上記特徴においては、溝部の側面に、拡開傾斜部と縮小傾斜部との傾斜方向が切り替わる部位に角部を容易に形成することができる。
【0042】
(ハ)前記請求項3又は前記(ロ)に記載の発明において、前記検出手段は、前記ダイヤフラム部に印加される圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする半導体センサの製造方法。
【0043】
上記特徴において、ダイヤフラム部に圧力が作用し、ダイヤフラム部に生じた撓み変形を検出手段で検出するようにしているので、ダイヤフラム部に印加された圧力を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。
【図2】図1に示す半導体センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図3】この発明の第2の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。
【図4】この発明の第3の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。
【図5】従来の半導体圧力センサの断面構造を示す図である。
【符号の説明】
1…基台部
2…センサ素子部
2a…裏面
2b…表面
3…導入孔
4,56…溝部
5a…拡開傾斜部
5b…縮小傾斜部
5c…角部
6,53…ダイヤフラム部
7…検出手段
20,51…半導体基板
21…マスク材
22…開孔部
30…ガラス基板
31,40…陽極接合部
50…半導体圧力センサチップ
52…台座
54…ピエゾ抵抗
55…圧力導入孔
【発明の属する技術分野】
この発明は、ダイヤフラム部の撓み変形によりダイヤフラム部に加わる力を検出する半導体センサ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の技術としては、例えば以下に示す文献に記載されものが知られている(特許文献1参照)。この文献には、図5に示すように、半導体圧力センサチップ50と、シリコンウェハからなる半導体基板51と、シリコンウェハからなる半導体基板で形成された台座52とが接合されて積層された半導体圧力センサの発明が記載されている。
【0003】
半導体圧力センサチップ50は、薄肉状のダイヤフラム部53にピエゾ抵抗54が形成され、このピエゾ抵抗54により圧力導入孔55を介してダイヤフラム部53に加わる圧力を検出している。台座52には、半導体基板51と接合する側面側に溝部56が形成されている。台座52に形成された溝部56により、半導体圧力センサチップ50に加わる応力を緩和している。
【0004】
この応力の発生は、半導体圧力センサチップ50、半導体基板51ならびに台座52の熱膨張率の差異に起因しているため、応力は温度依存性を有している。したがって、この応力を緩和することにより、熱膨張率の差異等に起因するピエゾ抵抗54の抵抗値変化(オフセット)の温度依存性を改善している。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−91272号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、図5に示す従来の半導体圧力センサにおいては、半導体圧力センサチップ50、半導体基板51ならびに台座52といった3枚の基板部材が必要となり、かつこれら3枚の基板部材を接合しなければならなかった。このため、構成部材が多くなると共に、製造工程も増え、製造コストが上昇するといった不具合を招いていた。
【0007】
また、台座52に応力を緩和するための溝部56を形成する必要があるので、構造が複雑になると共に、製造工程も増え、製造コストが上昇するといった不具合を招いていた。
【0008】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、センサに作用する応力を緩和し、構成の簡素化を図り、かつ容易に製造できる半導体センサ及びその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、半導体基板に薄肉状に形成され、印加される力に応じて撓み変形するダイヤフラム部と、前記ダイヤフラム部が形成された位置に対応した前記半導体基板の一方面側に設けられた溝部と、前記ダイヤフラム部が形成された位置に対応した前記半導体基板の他方面側に設けられて、前記ダイヤフラム部に生じる撓み変形を検出する検出手段と、前記半導体基板を支持する基台部とを有する半導体センサであって、前記溝部は、その側面が前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次拡開して傾斜する拡開傾斜部と、この拡開傾斜部に連続して、前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次縮小して傾斜する縮小傾斜部が形成され、前記拡開傾斜部と前記縮小傾斜部との傾斜方向が切り替わる部位に角部が形成されてなることを特徴とする。
【0010】
上記特徴においては、半導体センサに作用する応力を、溝部に形成された角部で吸収するようにしているので、半導体センサに作用する応力を緩和することができる。これにより、検出手段のオフセットを小さくすることが可能になると共に、オフセットの温度による影響も少なくすることが可能となり、検出精度を向上させることができる。
【0011】
また、検出手段が形成された半導体基板と、この半導体基板を支持する基台部の2枚の基板で半導体センサを構成することができるので、構成の小型化ならびに簡略化を図ることができる。さらに、製造が容易になると共に製造コストを低減することができる。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記検出手段は、前記ダイヤフラム部に印加される圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする。
【0013】
上記特徴においては、ダイヤフラム部に圧力が作用し、ダイヤフラム部に生じた撓み変形を検出手段で検出するようにしているので、ダイヤフラム部に印加された圧力を検出することができる。
【0014】
請求項3記載の発明は、半導体基板の他方面側に、ダイヤフラム部に生じる撓み変形を検出する検出手段を形成する第1の工程と、前記半導体基板の一方面を選択的に除去し、前記検出手段が形成された位置に対応した前記半導体基板の一方面側に、側面が垂直な開孔部を形成する第2の工程と、前記第2の工程で形成された開孔部内面を選択的に除去し、側面が前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次拡開して傾斜する拡開傾斜部と、この拡開傾斜部に連続して、前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次縮小して傾斜する縮小傾斜部と、前記拡開傾斜部と前記縮小傾斜部との傾斜方向が切り替わる部位に形成された角部とを有する溝部を形成し、前記検出手段が形成された位置に対応した前記半導体基板に前記ダイヤフラム部を形成する第3の工程と、前記半導体基板に、前記半導体基板を支持する基台部を接合する第4の工程とを有することを特徴とする。
【0015】
上記特徴においては、半導体センサに作用する応力を、溝部に形成された角部で吸収するようにしているので、半導体センサに作用する応力を緩和することができる。これにより、検出手段のオフセットを小さくすることが可能になると共に、オフセットの温度による影響も少なくすることが可能となり、検出精度を向上させることができる。
【0016】
また、検出手段が形成された半導体基板と、この半導体基板を支持する基台部の2枚の基板で半導体センサを構成することができるので、構成の小型化ならびに簡略化を図ることができる。さらに、製造が容易になると共に製造コストを低減することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いてこの発明の実施形態を説明する。
【0018】
図1はこの発明の第1の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。図1において、この第1の実施形態の半導体センサは、基台部1と、この基台部1に支持接合されて、加えられる力を検出するセンサ素子部2を備えて構成されている。
【0019】
基台部1は、金属材等により構成され、センサ素子部2に接合されてセンサ素子部2を支持する。基台部1には、センサ素子部2に印加される力をセンサ素子部2に導入する導入孔3が、センサ素子部2に印加される力を検出する領域に対応して形成されている。
【0020】
センサ素子部2は、シリコンウェハの半導体基板からなり、基板の裏面2a側には、導入孔3から導入された力を受ける溝部4が形成されている。この溝部4は、その側面が半導体基板の裏面2a側から表面2b側に向かって漸次拡開して傾斜する拡開傾斜部5aと、この拡開傾斜部5aに連続して、半導体基板の裏面2a側から表面2b側に向かって漸次縮小して傾斜する縮小傾斜部5bが形成されている。これにより、拡開傾斜部5aと縮小傾斜部5bとの傾斜方向が切り替わる部位に、センサ素子部2に作用する応力を緩和する角部5cが形成されている。溝部4は、後述するようにシリコンの半導体基板に異方性エッチング加工を施すことにより形成される。
【0021】
センサ素子部2は、略中央部が周囲に比べて薄肉に形成され、導入孔3を介して加えられる力に応じて撓み変形する矩形状のダイヤフラム部6が形成されている。ダイヤフラム部6には、ダイヤフラム部6に印加されてダイヤフラム部6を撓み変形させる力を検出する検出手段7が形成されている。検出手段7は、ダイヤフラム部6に印加される力として例えば圧力や加速度の力を、この力に応じて変化する例えば抵抗値や容量値に基づいて得られる電気信号に変換し、ダイヤフラム部6に印加された力を検出する。この検出手段7は、例えば圧力、加速度等を検出するピエゾ抵抗や静電容量等からなる。
【0022】
センサ素子部2は、陽極接合法等を用いることにより金属等からなる基台部1に接合されている。
【0023】
次に、上記構成の半導体センサの製造方法を、図2に示す製造工程断面図を参照して説明する。
【0024】
まず、表面及び裏面を(100)面とするシリコンの半導体基板20の表面2b側に、半導体センサに印加される力を検出する検出手段7を形成し、半導体基板20の裏面2a側の表面に、酸化膜等のマスク材21を形成する(図2(a))。
【0025】
次に、半導体製造方法で常用されるフォトリソグラフィー技術ならびにドライエッチング技術を用いて、検出手段7の下方の半導体基板20を選択的にエッチング除去して、半導体基板20の裏面2a側から表面2b側に垂直に開孔し、検出手段7の下方の半導体基板20に、側壁が垂直な開孔部22を形成する(図2(b))。
【0026】
次に、KOH、ヒドラジン等のアルカリ性のエッチング液を用いた異方性のウエットエッチング技術により、開孔部22の側面を異方性エッチングし、半導体基板20の裏面2a側から表面2b側に向かって漸次拡開して傾斜する(111)面の傾斜面となる拡開傾斜部5aと、この拡開傾斜部5aに連続して、半導体基板20の裏面2a側から表面2b側に向かって漸次縮小して傾斜する(111)面の傾斜面となる縮小傾斜部5bが形成され、拡開傾斜部5aと縮小傾斜部5bとの傾斜方向が切り替わる部位に角部5cが形成される。これにより、半導体基板20に図1に示す溝部4が形成されて、センサ素子部2が形成される(図2(c))。
【0027】
最後に、図示しないが、マスク材21を除去した後、センサ素子部2が形成された半導体基板20と、導入孔3が形成された基台部1が例えば陽極接合法により接合されて、図1に示す構造の半導体センサが製造される。
【0028】
以上説明したように、上記第1の実施形態においては、基台部1とセンサ素子部2の熱膨張率の差に起因してセンサ素子部2に作用(図1の左右方向)する応力を、センサ素子部2の角部5cで吸収し、センサ素子部2のダイヤフラム部6に作用する応力を緩和することができる。これにより、検出手段7のオフセットを小さくすることが可能になると共に、オフセットの温度による影響も少なくすることが可能となり、検出精度を向上させることができる。
【0029】
また、基台部1とセンサ素子部2の2枚の基板で構成できるので、従来に比べて構成の小型化ならびに簡略化を図ることができる。さらに、ウェハ状態でのバッチ処理が可能となり、かつ構成の簡略化により、製造が容易になると共に製造コストを低減することができる。
【0030】
図3はこの発明の第2の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。
【0031】
図3において、この第2の実施形態の半導体センサの特徴とするところは、図1に示す第1の実施形態の半導体センサに比べて、センサ素子部2の表面2b側に、陽極接合法により形成される陽極接合部31を介してガラス基板30を接合したことにあり、他は図1と同様である。
【0032】
このガラス基板30をセンサ素子部2に接合する構造において、ガラス基板30は、検出手段7を閉塞する剛性の高い閉塞板であり、陽極接合法を用いることによりセンサ素子部2の厚肉部の表面2b側に固着されている。このガラス基板30は、陽極接合部31に接するダイヤフラム部6bと厚肉部の機械的な強度を補強し、ダイヤフラム部6に応力が作用したときに陽極接合部31に接するダイヤフラム部6bと厚肉部が撓み変形するのを防止するものである。
【0033】
このように、上記第2の実施形態においては、センサ素子部2のダイヤフラム部6は、基台部1に固定されていないガラス基板30により保持されているので、センサ素子部2に作用する応力の内、センサ素子部2の角部5cで吸収しきれない応力成分の大部分がガラス基板30で吸収される。これにより、先の第1の実施形態で得られる効果に加えて、ダイヤフラム部6aに加わる応力が、先の第1の実施形態に比べてさらに緩和され、検出手段7のオフセットを小さくすることが可能となり、検出精度を向上させることができる。
【0034】
図4はこの発明の第3の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。
【0035】
図4において、この第3の実施形態の半導体センサの特徴とするところは、図3に示す第2の実施形態の半導体センサに比べて、センサ素子部2とガラス基板30とを接合する陽極接合部40を、2重の環状に形成したことにあり、他は図3と同様である。
【0036】
このような実施形態においては、センサ素子部2に加わる応力は、2重の環状に形成された陽極接合部40を介してガラス基板30で吸収することができる。これにより、この第3の実施形態においては、先の第1の実施形態ならびに第2の実施形態で得られる効果と同様の効果を達成することができる。
【0037】
さらに、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術的思想について、以下に効果と共に記載する。
【0038】
(イ)請求項1記載の半導体センサにおいて、前記検出手段は、ダイヤフラム部に印加された圧力、もしくは加速度により前記ダイヤフラム部に生じる撓み変形を検出するピエゾ抵抗、もしくは静電容量であることを特徴とする半導体センサ。
【0039】
上記特徴においては、ダイヤフラム部に圧力もしくは加速度が加わり、ダイヤフラム部に生じた撓み変形をピエゾ抵抗もしくは静電容量で検出するようにしているので、ダイヤフラム部に印加された圧力もしくは加速度を検出することができる。
【0040】
(ロ)前記請求項3記載の発明において、前記第2の工程で形成された開孔部の内面を、異方性エッチング法によりエッチング除去して、前記溝部を形成することを特徴とする半導体センサの製造方法。
【0041】
上記特徴においては、溝部の側面に、拡開傾斜部と縮小傾斜部との傾斜方向が切り替わる部位に角部を容易に形成することができる。
【0042】
(ハ)前記請求項3又は前記(ロ)に記載の発明において、前記検出手段は、前記ダイヤフラム部に印加される圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする半導体センサの製造方法。
【0043】
上記特徴において、ダイヤフラム部に圧力が作用し、ダイヤフラム部に生じた撓み変形を検出手段で検出するようにしているので、ダイヤフラム部に印加された圧力を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。
【図2】図1に示す半導体センサの製造方法を示す工程断面図である。
【図3】この発明の第2の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。
【図4】この発明の第3の実施形態に係る半導体センサの断面構造を示す図である。
【図5】従来の半導体圧力センサの断面構造を示す図である。
【符号の説明】
1…基台部
2…センサ素子部
2a…裏面
2b…表面
3…導入孔
4,56…溝部
5a…拡開傾斜部
5b…縮小傾斜部
5c…角部
6,53…ダイヤフラム部
7…検出手段
20,51…半導体基板
21…マスク材
22…開孔部
30…ガラス基板
31,40…陽極接合部
50…半導体圧力センサチップ
52…台座
54…ピエゾ抵抗
55…圧力導入孔
Claims (3)
- 半導体基板に薄肉状に形成され、印加される力に応じて撓み変形するダイヤフラム部と、
前記ダイヤフラム部が形成された位置に対応した前記半導体基板の一方面側に設けられた溝部と、
前記ダイヤフラム部が形成された位置に対応した前記半導体基板の他方面側に設けられて、前記ダイヤフラム部に生じる撓み変形を検出する検出手段と、
前記半導体基板を支持する基台部と
を有する半導体センサであって、
前記溝部は、その側面が前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次拡開して傾斜する拡開傾斜部と、この拡開傾斜部に連続して、前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次縮小して傾斜する縮小傾斜部が形成され、前記拡開傾斜部と前記縮小傾斜部との傾斜方向が切り替わる部位に角部が形成されてなる
ことを特徴とする半導体センサ。 - 前記検出手段は、前記ダイヤフラム部に印加される圧力を検出する圧力センサである
ことを特徴とする請求項1記載の半導体センサ。 - 半導体基板の他方面側に、ダイヤフラム部に生じる撓み変形を検出する検出手段を形成する第1の工程と、
前記半導体基板の一方面を選択的に除去し、前記検出手段が形成された位置に対応した前記半導体基板の一方面側に、側面が垂直な開孔部を形成する第2の工程と、
前記第2の工程で形成された開孔部内面を選択的に除去し、側面が前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次拡開して傾斜する拡開傾斜部と、この拡開傾斜部に連続して、前記半導体基板の一方面側から他方面側に向かって漸次縮小して傾斜する縮小傾斜部と、前記拡開傾斜部と前記縮小傾斜部との傾斜方向が切り替わる部位に形成された角部とを有する溝部を形成し、前記検出手段が形成された位置に対応した前記半導体基板に前記ダイヤフラム部を形成する第3の工程と、
前記半導体基板に、前記半導体基板を支持する基台部を接合する第4の工程とを有することを特徴とする半導体センサの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003119678A JP2004325220A (ja) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | 半導体センサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003119678A JP2004325220A (ja) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | 半導体センサ及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004325220A true JP2004325220A (ja) | 2004-11-18 |
Family
ID=33498841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003119678A Pending JP2004325220A (ja) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | 半導体センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004325220A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008045911A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Fujikura Ltd | 圧力センサ |
JP2017512307A (ja) * | 2014-02-28 | 2017-05-18 | メジャメント スペシャリティーズ, インコーポレイテッド | 差圧検知ダイ |
-
2003
- 2003-04-24 JP JP2003119678A patent/JP2004325220A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008045911A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Fujikura Ltd | 圧力センサ |
JP2017512307A (ja) * | 2014-02-28 | 2017-05-18 | メジャメント スペシャリティーズ, インコーポレイテッド | 差圧検知ダイ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7214324B2 (en) | Technique for manufacturing micro-electro mechanical structures | |
US6472244B1 (en) | Manufacturing method and integrated microstructures of semiconductor material and integrated piezoresistive pressure sensor having a diaphragm of polycrystalline semiconductor material | |
JP2003322576A (ja) | 圧力センサおよび圧力系統および圧力センサの製造方法 | |
WO2007058010A1 (ja) | 半導体圧力センサおよびその製造方法 | |
TW200902429A (en) | Pressure transducer diaphragm and method of making same | |
JP2010203818A (ja) | 半導体センサ及びその製造方法 | |
US20180207681A1 (en) | Micro-electro-mechanical system piezoelectric transducer and method for manufacturing the same | |
JP2004325220A (ja) | 半導体センサ及びその製造方法 | |
US8410480B2 (en) | CMOS-MEMS cantilever structure | |
US7179668B2 (en) | Technique for manufacturing silicon structures | |
JP2005321257A (ja) | 静電容量型圧力センサ | |
JP2006200980A (ja) | 静電容量型圧力センサおよび静電容量型アクチュエータ | |
JP2001044449A (ja) | 力検出センサ及び力検出センサの製造方法 | |
JP2001242191A (ja) | 半導体加速度センサ | |
JP2001116638A (ja) | 半導体圧力センサ | |
JP2001208628A (ja) | 半導体圧力センサ及びその製造方法 | |
JP3489563B2 (ja) | 容量型圧力センサ | |
JP2005274175A (ja) | 静電容量型圧力センサ及びその製造方法 | |
JPH06318713A (ja) | 薄膜構造の製造方法及び薄膜構造 | |
JPH06151887A (ja) | 半導体加速度センサの製造方法 | |
JP2002323395A (ja) | 静電容量型センサ | |
JP2006086318A (ja) | 電気機械変換器とその製造方法 | |
JP2002162409A (ja) | 半導体加速度センサおよびその製造方法 | |
JPH1114481A (ja) | 圧力センサ | |
JP2000235044A (ja) | 半導体加速度センサおよびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20041217 |