JP2726861B2 - 半導体圧力センサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は，半導体ウエハ上に微細なダイアフラムを形
成するための製造方法に関する。

＜従来の技術＞ シリコンウエハ上に微細なダイアフラムを形成する方
法としては特開昭62−502645号公報が知られている。

上記公報に記載されたダイアフラムの製造方法を第10
図〜第18図を用いて簡単に説明する。

（１）第10図においてシリコンウエハ20の一面に所望の
空洞深さに等しい厚さで酸化物層21を形成する。

（２）第11図，第12図（第11図の平面図）において，所
望の形状（図では矩形の凸部22）を残して酸化物層を除
去する。

（３）第13図，第14図（第13図の平面図）において，凸
部22の近傍にその凸部に接し，かつ，凸部より低い第２
の酸化物層（図では張出し部25）を形成する。

（４）第15図において，凸部および張出し部を含む基板
の表面にポリシリコン32を形成する。

（５）第16図において，張出し部25の端部が露出するよ
うにポリシリコンを除去する。

（６）第17図において，ウエハを適当なエッチング剤
（酸化物層が二酸化シリコンの場合はフッ化水素酸）中
に浸漬して，張出し部25および凸部22を除去し空間35、
36を形成する。

（７）第18図において，ウエハを酸化ガス雰囲気中に配
置して空間36および張出し空間35に二酸化シリコン40を
堆積し，空間36を密封する（張出し部は空間より隙間が
狭いので早く閉塞し空間36が密封される）。

上記工程により空間36上に形成されたポリシリコン32
はダイアフラムとして機能する。従ってこのダイアフラ
ム上に歪み検出素子を設けることにより圧力を測定する
ことができる。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら，上記従来例においてはダイアフラムを
ポリシリコンを用いて形成しているため，単結晶シリコ
ンに比較してヒステリシスが発生するという問題があ
る。そのためポリシリコンにレーザを照射して単結晶化
することも考えられるがレーザ照射装置は高価であると
ともに歩留よく単結晶化するのは難しいという問題があ
った。

本発明は上記従来技術の問題を解決するために成され
たもので，単結晶のダイヤフラムからなる半導体圧力セ
ンサの製造方法を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 上記従来技術の問題を解決する為の本発明の圧力セン
サの製造方法は， 第１のシリコンウエハの一面に窒化膜を形成する工程
と，前記ウエハの感圧部となるべき部分の窒化膜を部分
的に除去する工程と，前記ウエハの窒化膜を除去した部
分を酸化して二酸化シリコンを形成する工程と，前記二
酸化シリコンを除去して前記ウエハに凹部を形成する工
程と，前記凹部の近傍にその凹部より浅く，かつ，その
凹部に連通する溝を形成する工程と，前記窒化膜を除去
する工程と，第２のシリコウエハの一面に不純物を拡散
またはエピタキシャル成長等により形成する工程と，前
記第２のウエハの不純物を形成した面または前記第１の
シリコンウエハの凹部を形成した側の少なくとも一方を
酸化して二酸化シリコンを形成する工程と，前記第1,第
２のシリコンウエハの前記加工面を合わせて接合する工
程と，前記第２のウエハの他方の面（裏面）から工面を
合わせて接合する工程と，前記第２のウエハの他方の面
（裏面）から前記不純物を形成した部分を残して除去す
る工程と，前記第２のウエハ側から前記溝に連通する孔
を形成する工程と，前記ウエハを真空中に配置して前記
孔を封止する工程と，前記凹部の上部の不純物層に歪み
検出素子を形成する工程，を含むことを特徴とするもの
である。

＜作用＞ 第１のウエハの凹部を形成した面と第２のウエハの単
結晶面を形成した面を接合し，第２のウエハを単結晶部
分を残して除去するので，単結晶からなるダイアフラム
を得ることが出来る。

＜実施例＞ 以下，図面に従い本発明を説明する。

第１図〜第９図は本発明の製造方法の一実施例の概略
工程を示すものである。

工程に従って説明する。

第１図において，第１のウエハ１の表面に窒化シリコ
ン３を1000Å程度の厚さに形成する。

第２図において，感圧部となるべき部分の前記窒化シ
リコンの一部を例えば直径0.01mm程度の面積で除去して
ウエハの表面を露出させ，その露出した部分を酸化して
二酸化シリコン4aを形成する。

３）第３図において，前記二酸化シリコン4aを除去して
5000Å程度の深さの凹部6aを形成し，その凹部の近傍
で，かつ，凹部に連通するように窒化シリコン3aを除去
して微細の溝状のパターン5aを形成し，このパターン5a
と凹部6aを酸化して二酸化シリコン4bを500Å程度形成
する。

４）第４図において，二酸化シリコン4bを除去して凹部
6bと溝5bを形成する。なお，上記凹部6bと溝5bは例えば
凹部の深さが溝の深さの５〜20倍程度になるように形成
する。

５）第５図において第２のウエハ２の表面に例えば２μ
ｍ程度の厚さに不純物を拡散またはエピタキシャル成長
させて単結晶層７を形成した後，その単結晶層７の表面
に二酸化シリコン８を1000Å程度の厚さに形成する。

６）第６図において，第１のウエハの凹部6bを形成した
側と第２のウエハの二酸化シリコンを形成した側の面を
合わせて1000℃程度に加熱することにより２枚のウエハ
を接合した空間6cを形成する。

７）第７図において単結晶層７のみが残るように第２の
ウエハ側の温度差エッチングを行う。このことにより凹
部6bと単結晶層７の間には空間6cが形成され単結晶層７
はダイアフラムとして機能する。

８）第８図において溝5bの端部近傍の位置に溝と連通す
る直径20μｍ程度の孔10を形成する。

９）次に前記ウエハを例えば減圧CVD装置のシランガス
雰囲気中に配置して孔10および溝5bに二酸化シリコンを
堆積し，空間6Cを密封する（溝は凹部より隙間が狭いの
で早く閉塞し空間6cが密封される）。このことにより空
間6cは真空に近い状態となる。なお，空間6cの密封方法
としては減圧CVD装置を利用して窒化シリコンを堆積し
て密封することも可能である。

10）第９図においてダイアフラムの上に歪み検出素子12
を設けることにより圧力（絶対圧力）を測定することが
できる。

なお，上記圧力検出装置の製造方法においてはエッチ
ング液やマスクとなるレジストの種類および詳細な工程
については言及しないが公知の半導体技術を用いること
により加工可能である。また，凹部6bの形状は例えば正
方形であってもよく深さも任意に形成可能であり，孔10
は矩形であっても良い。

＜発明の効果＞ 以上実施例とともに具体的に説明した様に本発明によ
れば，ダイアフラムを単結晶の膜で形成したのでヒステ
リシスのない半導体圧力検出装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図は本発明の一実施例を示す概略工程図，
第10図〜第18図は従来例を示す概略工程図である。 １……第１のシリコンウエハ,2……第２のシリコンウエ
ハ,3……窒化シリコン,4a,4b,8……二酸化シリコン,5a
……パターン,5b……溝、6a,6b……凹部,6c……空間,7
……単結晶層,10……孔,12……歪み検出素子。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１）第１のシリコンウエハの一面に窒化膜
   を形成する工程と， ２）前記ウエハの感圧部となるべき部分の窒化膜を部分
   的に除去する工程と， ３）前記ウエハの窒化膜を除去した部分を酸化して二酸
   化シリコンを形成する工程と， ４）前記二酸化シリコンを除去して前記ウエハに凹部を
   形成する工程と， ５）前記凹部の近傍にその凹部より浅く，かつ，その凹
   部に連通する溝を形成する工程と， ６）前記窒化膜を除去する工程と， ７）第２のシリコンウエハの一面に不純物を拡散または
   エピタキシャル成長等により形成する工程と， ８）前記第２のシリコンウエハの不純物を形成した面ま
   たは前記第１のシリコンウエハの凹部を形成した側の少
   なくとも一方を酸化して二酸化シリコンを形成する工程
   と， ９）前記第1,第２のシリコンウエハの前記加工面を合わ
   せて接合する工程と， 10）前記第２のウエハの他方の面（裏面）から前記ウエ
   ハを除去し不純物を形成した部分を残して除去する工程
   と， 11）前記第２のウエハ側から前記溝に連通する孔を形成
   する工程と， 12）前記ウエハを真空中に配置して前記孔を封止する工
   程と， 13）前記凹部の上部の不純物層に歪み検出素子を形成す
   る工程と， を含むことを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。