JP2850558B2 - 半導体圧力センサおよびその製造方法 - Google Patents
半導体圧力センサおよびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、特に超小型に構成す
ることができるようにするようにした半導体圧力センサ
およびその製造方法に関する。
ることができるようにするようにした半導体圧力センサ
およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】小型化した圧力センサとして、従来から
半導体によって構成したものが知られている。この様な
半導体圧力センサは、例えば特開昭５８−７８４７０号
公報に示されるように、半導体基板をエッチング技術等
によって薄く形成し、圧力を検知するダイヤフラムを構
成し、このダイヤフラム部にピエゾ抵抗素子を形成する
ことによって、圧力によるダイヤフラムの変形を電気的
な信号に変換し、圧力検出信号として出力されるように
している。
半導体によって構成したものが知られている。この様な
半導体圧力センサは、例えば特開昭５８−７８４７０号
公報に示されるように、半導体基板をエッチング技術等
によって薄く形成し、圧力を検知するダイヤフラムを構
成し、このダイヤフラム部にピエゾ抵抗素子を形成する
ことによって、圧力によるダイヤフラムの変形を電気的
な信号に変換し、圧力検出信号として出力されるように
している。
【０００３】しかし、この様な従来の半導体圧力センサ
にあっては、例えば多数の圧力センサを１チップの半導
体基板上に並べて形成することが困難であり、しかも同
時にその信頼性を向上させることができない。
にあっては、例えば多数の圧力センサを１チップの半導
体基板上に並べて形成することが困難であり、しかも同
時にその信頼性を向上させることができない。
【０００４】また、この様な圧力センサを超小型化する
ためには、半導体によって構成されるダイヤフラムの膜
厚を充分に薄く構成することが要求される。しかし、こ
の膜厚を薄く構成しようとすると、加工精度上からその
膜厚制御が困難であり、高精度の圧力センサを製造する
ことが非常に困難となる。
ためには、半導体によって構成されるダイヤフラムの膜
厚を充分に薄く構成することが要求される。しかし、こ
の膜厚を薄く構成しようとすると、加工精度上からその
膜厚制御が困難であり、高精度の圧力センサを製造する
ことが非常に困難となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、ダイヤフラムを容易且つ確
実に薄く構成することができ、超小型化することが容易
とされると共に、例えば１チップの半導体基板に対して
他数個構成可能として、その精度が充分に保証可能とさ
れるようにした半導体圧力センサおよびその製造方法を
提供しようとするものである。
な点に鑑みなされたもので、ダイヤフラムを容易且つ確
実に薄く構成することができ、超小型化することが容易
とされると共に、例えば１チップの半導体基板に対して
他数個構成可能として、その精度が充分に保証可能とさ
れるようにした半導体圧力センサおよびその製造方法を
提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明の半導体圧力センサにおいては、 半導体基板
と、 この半導体基板の表面部にセンサ領域を取り囲むよ
うに形成した酸化膜と、 この半導体基板の前記表面部側
に、前記酸化膜の段差部分に対応した空間を残して対設
接合された台座基板と を具備し、 前記半導体基板は、前
記空間を有する面と反対側で、前記酸化膜の存在する部
分まで切削、研磨され、前記酸化膜で取り囲まれた領域
に設定された半導体基板の残余部分で、ダイヤフラムが
形成されるようにしたことを特徴とする。 そして、本発
明の半導体圧力センサの製造方法においては、 半導体基
板の表面に絶縁膜の層を形成する第１の工程と、 前記半
導体基板の表面部に、センサ形成領域を取り囲むように
してLOCOS 酸化膜を形成する第２の工程と、 前記半導体
基板の前記絶縁膜の形成された面に、前記LOCOS 酸化膜
で形成された段差部による空間を残して台座基板を接合
する第３の工程と、 前記半導体基板を、前記台座基板と
は反対側の面で前記LOCOS 酸化膜に接するまで切削、研
磨する第４の工程と、 前記台座基板に前記LOCOS 酸化膜
で囲まれた空間部に連通する圧力導入孔を形成する第５
の工程と、 を具備したことを特徴とする。 また、半導体
基板のセンサ形成領域を取り囲むようにしてLOCOS 酸化
膜を形成する第１の工程と、 前記半導体基板と前記LOCO
S 酸化膜で形成された段差部による空間を残して台座基
板を接合する第２の工程と、 前記半導体基板を、前記台
座基板とは反対側の面で前記LOCOS 酸化膜に接するまで
切削、研磨する第３の工程と を具備したことを特徴とす
る。
め、本発明の半導体圧力センサにおいては、 半導体基板
と、 この半導体基板の表面部にセンサ領域を取り囲むよ
うに形成した酸化膜と、 この半導体基板の前記表面部側
に、前記酸化膜の段差部分に対応した空間を残して対設
接合された台座基板と を具備し、 前記半導体基板は、前
記空間を有する面と反対側で、前記酸化膜の存在する部
分まで切削、研磨され、前記酸化膜で取り囲まれた領域
に設定された半導体基板の残余部分で、ダイヤフラムが
形成されるようにしたことを特徴とする。 そして、本発
明の半導体圧力センサの製造方法においては、 半導体基
板の表面に絶縁膜の層を形成する第１の工程と、 前記半
導体基板の表面部に、センサ形成領域を取り囲むように
してLOCOS 酸化膜を形成する第２の工程と、 前記半導体
基板の前記絶縁膜の形成された面に、前記LOCOS 酸化膜
で形成された段差部による空間を残して台座基板を接合
する第３の工程と、 前記半導体基板を、前記台座基板と
は反対側の面で前記LOCOS 酸化膜に接するまで切削、研
磨する第４の工程と、 前記台座基板に前記LOCOS 酸化膜
で囲まれた空間部に連通する圧力導入孔を形成する第５
の工程と、 を具備したことを特徴とする。 また、半導体
基板のセンサ形成領域を取り囲むようにしてLOCOS 酸化
膜を形成する第１の工程と、 前記半導体基板と前記LOCO
S 酸化膜で形成された段差部による空間を残して台座基
板を接合する第２の工程と、 前記半導体基板を、前記台
座基板とは反対側の面で前記LOCOS 酸化膜に接するまで
切削、研磨する第３の工程と を具備したことを特徴とす
る。
【０００７】
【作用】この様に構成される圧力センサにあっては、半
導体基板に通常の半導体装置の製造工程と同様に形成さ
れる酸化膜の段差部を用いて、非常に肉薄にした半導体
によるダイヤフラムが形成されるようになる。半導体基
板面に絶縁膜を形成した場合は、この形成した絶縁膜の
層が、ダイヤフラムの強度部材として作用されるように
なり、特に超小型の圧力センサが容易に構成できるよう
になる。特にダイヤフラムは、酸化膜が現れるまで研磨
すればよいものであり、酸化膜の上に存在する半導体の
厚さをモニタしながら研磨することによって、容易且つ
確実に薄いダイヤフラムを構成することができ、その膜
厚は酸化膜の厚さで決定可能とされ、さらに１チップの
半導体基板に対して多数個の圧力センサを形成すること
も容易となる。
導体基板に通常の半導体装置の製造工程と同様に形成さ
れる酸化膜の段差部を用いて、非常に肉薄にした半導体
によるダイヤフラムが形成されるようになる。半導体基
板面に絶縁膜を形成した場合は、この形成した絶縁膜の
層が、ダイヤフラムの強度部材として作用されるように
なり、特に超小型の圧力センサが容易に構成できるよう
になる。特にダイヤフラムは、酸化膜が現れるまで研磨
すればよいものであり、酸化膜の上に存在する半導体の
厚さをモニタしながら研磨することによって、容易且つ
確実に薄いダイヤフラムを構成することができ、その膜
厚は酸化膜の厚さで決定可能とされ、さらに１チップの
半導体基板に対して多数個の圧力センサを形成すること
も容易となる。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１はその断面構造を示すもので、例えばシ
リコン基板によって構成された台座基板11を備え、この
台座基板11の上にセンサ本体12が対設接合されている。
このセンサ本体12は、センサ形成領域を取り囲むように
形成されたLOCOS 酸化膜13を備え、このLOCOS 酸化膜13
の台座基板11に接する面には、例えば酸化シリコンによ
る絶縁膜14が形成されている。
説明する。図１はその断面構造を示すもので、例えばシ
リコン基板によって構成された台座基板11を備え、この
台座基板11の上にセンサ本体12が対設接合されている。
このセンサ本体12は、センサ形成領域を取り囲むように
形成されたLOCOS 酸化膜13を備え、このLOCOS 酸化膜13
の台座基板11に接する面には、例えば酸化シリコンによ
る絶縁膜14が形成されている。
【０００９】ここで、このLOCOS 酸化膜13で取り囲まれ
た領域において、絶縁膜14と反対側の面には、LOCOS 酸
化膜13の段差部の厚さに相当する肉厚のシリコン層15が
存在し、その反対側の台座基板11に対向する面には、同
じくLOCOS 酸化膜13で形成された段差部に相当する空間
16が形成されている。そして、シリコン層15の表面に
は、ピエゾ抵抗17が形成され、台座基板11には空間16に
連通される圧力導入孔18が形成されている。
た領域において、絶縁膜14と反対側の面には、LOCOS 酸
化膜13の段差部の厚さに相当する肉厚のシリコン層15が
存在し、その反対側の台座基板11に対向する面には、同
じくLOCOS 酸化膜13で形成された段差部に相当する空間
16が形成されている。そして、シリコン層15の表面に
は、ピエゾ抵抗17が形成され、台座基板11には空間16に
連通される圧力導入孔18が形成されている。
【００１０】すなわち、この様に構成される圧力センサ
にあっては、絶縁膜14で支えられたシリコン層15によっ
て圧力の変化によってたわむダイヤフラムが構成される
もので、このダイヤフラムの厚さは、LOCOS 酸化膜13の
厚さに対応して設定される。したがって非常に肉薄に構
成され、超小型化した圧力センサが構成されるようにな
る。19はピエゾ抵抗17に接続される導出配線である。
にあっては、絶縁膜14で支えられたシリコン層15によっ
て圧力の変化によってたわむダイヤフラムが構成される
もので、このダイヤフラムの厚さは、LOCOS 酸化膜13の
厚さに対応して設定される。したがって非常に肉薄に構
成され、超小型化した圧力センサが構成されるようにな
る。19はピエゾ抵抗17に接続される導出配線である。
【００１１】図２はこの様な半導体圧力センサの製造過
程を示すもので、まず（Ａ）図で示すようにシリコン半
導体基板21を用意し、この半導体基板21の表面にLOCOS
酸化膜13を形成する。このLOCOS 酸化膜13はセンサの形
成領域を取り囲むようにして形成されている。そして、
このLOCOS 酸化膜13の形成された半導体基板21の表面を
酸化し、全面に酸化膜による絶縁膜14を形成する。この
絶縁膜14は、ダイヤフラムを守るストッパとして機能さ
れるようになる。
程を示すもので、まず（Ａ）図で示すようにシリコン半
導体基板21を用意し、この半導体基板21の表面にLOCOS
酸化膜13を形成する。このLOCOS 酸化膜13はセンサの形
成領域を取り囲むようにして形成されている。そして、
このLOCOS 酸化膜13の形成された半導体基板21の表面を
酸化し、全面に酸化膜による絶縁膜14を形成する。この
絶縁膜14は、ダイヤフラムを守るストッパとして機能さ
れるようになる。
【００１２】次に、（Ｂ）図で示すようにシリコン基板
による台座基板11を別に用意し、この台座基板11を
（Ａ）図で示すように構成した半導体基板21の上、すな
わち絶縁膜14の形成された面に載置し、LOCOS 酸化膜13
の上に直接接合する。この場合、LOCOS 酸化膜13に段差
が存在するものであるため、このLOCOS 酸化膜で囲まれ
た領域において、絶縁膜14と台座基板11との間に空間16
が形成される。
による台座基板11を別に用意し、この台座基板11を
（Ａ）図で示すように構成した半導体基板21の上、すな
わち絶縁膜14の形成された面に載置し、LOCOS 酸化膜13
の上に直接接合する。この場合、LOCOS 酸化膜13に段差
が存在するものであるため、このLOCOS 酸化膜で囲まれ
た領域において、絶縁膜14と台座基板11との間に空間16
が形成される。
【００１３】この様に台座基板11に半導体基板21が接合
されたならば、（Ｃ）図で示すように半導体基板21の台
座基板11と反対側の面を、LOCOS 酸化膜13に当たるまで
切削研磨する（尚、この図からは（Ｂ）図の状態を上下
反転して示している）。したがって、この状態では半導
体基板21がLOCOS 酸化膜13で囲まれた領域においてのみ
残存し、シリコン層15が形成されるようになるもので、
このシリコン層15の肉厚はLOCOS 酸化膜13の段差部の高
さに相当するようになる。
されたならば、（Ｃ）図で示すように半導体基板21の台
座基板11と反対側の面を、LOCOS 酸化膜13に当たるまで
切削研磨する（尚、この図からは（Ｂ）図の状態を上下
反転して示している）。したがって、この状態では半導
体基板21がLOCOS 酸化膜13で囲まれた領域においてのみ
残存し、シリコン層15が形成されるようになるもので、
このシリコン層15の肉厚はLOCOS 酸化膜13の段差部の高
さに相当するようになる。
【００１４】すなわち、このシリコン層15部分がダイヤ
フラムとして機能するようになるものであるが、空間16
部を残したまま基板21を研磨することによって、このダ
イヤフラムが破損することが考えられる場合は、空間16
部に例えばポリシリコンを埋め込んでおくと効果的であ
る。このポリシリコンは後述の圧力導入孔18を形成する
際に、適宜取り除くようにすればよい。
フラムとして機能するようになるものであるが、空間16
部を残したまま基板21を研磨することによって、このダ
イヤフラムが破損することが考えられる場合は、空間16
部に例えばポリシリコンを埋め込んでおくと効果的であ
る。このポリシリコンは後述の圧力導入孔18を形成する
際に、適宜取り除くようにすればよい。
【００１５】この様にしてダイヤフラムが形成されたな
らば、（Ｄ）図で示すようにダイヤフラムとして作用さ
れるシリコン層15の表面に、適宜レジストパターンを形
成してボロン等の不純物を注入し、拡散することによっ
てピエゾ抵抗17を形成してセンサ本体12が形成され、さ
らに台座基板11に対して空間16に連通される圧力導入孔
18を形成する。そして、ピエゾ抵抗に17に接続されるよ
うにして、図１で示されるように配線19を形成すること
によって、半導体圧力センサが完成される。
らば、（Ｄ）図で示すようにダイヤフラムとして作用さ
れるシリコン層15の表面に、適宜レジストパターンを形
成してボロン等の不純物を注入し、拡散することによっ
てピエゾ抵抗17を形成してセンサ本体12が形成され、さ
らに台座基板11に対して空間16に連通される圧力導入孔
18を形成する。そして、ピエゾ抵抗に17に接続されるよ
うにして、図１で示されるように配線19を形成すること
によって、半導体圧力センサが完成される。
【００１６】この様に構成される圧力センサにあって
は、圧力導入孔18から導入されたガスあるいは液体の圧
力を受けて、ダイヤフラムとされるシリコン層15が変形
し、ピエゾ抵抗17の抵抗値が変化して、圧力が電気信号
として出力され、圧力測定が行われるようになる。この
様な測定動作に際して、この様に構成されるセンサにお
いて最大の利点は、ピエソ抵抗17素子がシリコン基板に
よって構成される台座基板11と絶縁分離されていること
であり、例えば測定対象が導電性を有するガス若しくは
液体であっても、圧力測定上で問題は生じない。
は、圧力導入孔18から導入されたガスあるいは液体の圧
力を受けて、ダイヤフラムとされるシリコン層15が変形
し、ピエゾ抵抗17の抵抗値が変化して、圧力が電気信号
として出力され、圧力測定が行われるようになる。この
様な測定動作に際して、この様に構成されるセンサにお
いて最大の利点は、ピエソ抵抗17素子がシリコン基板に
よって構成される台座基板11と絶縁分離されていること
であり、例えば測定対象が導電性を有するガス若しくは
液体であっても、圧力測定上で問題は生じない。
【００１７】図３は第２の実施例に係る圧力センサの製
造過程を示すもので、（Ａ）図で示すように前実施例と
同様にシリコン半導体基板21の表面にLOCOS 酸化膜13を
形成し、さらに絶縁膜14を形成した後に、LOCOS 酸化膜
13で囲まれた領域にボロンイオンを注入拡散する。そし
て、LOCOS 酸化膜13で囲まれた領域の絶縁膜14の下部に
Ｐ+ 領域22を形成する。この場合、絶縁膜13はその強度
が充分なものとされるように、例えばＳi ＯＮで構成し
ている。
造過程を示すもので、（Ａ）図で示すように前実施例と
同様にシリコン半導体基板21の表面にLOCOS 酸化膜13を
形成し、さらに絶縁膜14を形成した後に、LOCOS 酸化膜
13で囲まれた領域にボロンイオンを注入拡散する。そし
て、LOCOS 酸化膜13で囲まれた領域の絶縁膜14の下部に
Ｐ+ 領域22を形成する。この場合、絶縁膜13はその強度
が充分なものとされるように、例えばＳi ＯＮで構成し
ている。
【００１８】そして、（Ｂ）図で示すように前実施例と
同様に台座基板11を絶縁膜14が存在する面に接合し、半
導体基板21をLOCOS 酸化膜13が存在する部分まで研磨し
て、Ｐ+ シリコン層151 が形成されるようにする。
同様に台座基板11を絶縁膜14が存在する面に接合し、半
導体基板21をLOCOS 酸化膜13が存在する部分まで研磨し
て、Ｐ+ シリコン層151 が形成されるようにする。
【００１９】この実施例においては、このシリコン層15
1 部分によってピエゾ抵抗素子を形成するようにしてい
るもので、（Ｃ）図に示すようにこのシリコン層151 を
折り返しパターンにエッチングによって成形する。具体
的には、シリコン層151 をこのパターンにしたがってア
ルカリ性のエッチング液を用いて絶縁膜14に達するまで
選択エッチングし、これをピエゾ抵抗17素子とするよう
にしている。
1 部分によってピエゾ抵抗素子を形成するようにしてい
るもので、（Ｃ）図に示すようにこのシリコン層151 を
折り返しパターンにエッチングによって成形する。具体
的には、シリコン層151 をこのパターンにしたがってア
ルカリ性のエッチング液を用いて絶縁膜14に達するまで
選択エッチングし、これをピエゾ抵抗17素子とするよう
にしている。
【００２０】この様に構成すれば、ダイヤフラム部をよ
り微小な圧力に対応して動き易いように構成できるもの
であり、特に微小圧力を測定する圧力センサとして効果
的に機能されるようになる。
り微小な圧力に対応して動き易いように構成できるもの
であり、特に微小圧力を測定する圧力センサとして効果
的に機能されるようになる。
【００２１】これまでの実施例ではピエゾ抵抗素子によ
って圧力を検出するようにした。しかし、この圧力セン
サにあっては、静電容量の変化によって圧力変化を検出
することができるように構成することもできる。
って圧力を検出するようにした。しかし、この圧力セン
サにあっては、静電容量の変化によって圧力変化を検出
することができるように構成することもできる。
【００２２】図４は第３の実施例に係る圧力センサを示
すもので、台座基板11のセンサ本体12に接する面に、Ｐ
+ 拡散層23を形成する。またセンサ本体12は、第２の実
施例で示したと同様に、LOCOS 酸化膜13で囲まれた領域
にＰ+ のシリコン層511 を形成している。そして、この
様に構成されるセンサ本体12の表面に絶縁層24を形成
し、この絶縁層24に形成された開口を介してシリコン層
151 に接続されるアルミニウム配線191 を形成し、さら
にLOCOS 酸化膜13を貫通してＰ+ 拡散層23に接続される
配線192 を形成する。シリコン層151 の台座基板11方向
の面に形成される空間16には、台座基板11を貫通して圧
力導入孔18が連通される。
すもので、台座基板11のセンサ本体12に接する面に、Ｐ
+ 拡散層23を形成する。またセンサ本体12は、第２の実
施例で示したと同様に、LOCOS 酸化膜13で囲まれた領域
にＰ+ のシリコン層511 を形成している。そして、この
様に構成されるセンサ本体12の表面に絶縁層24を形成
し、この絶縁層24に形成された開口を介してシリコン層
151 に接続されるアルミニウム配線191 を形成し、さら
にLOCOS 酸化膜13を貫通してＰ+ 拡散層23に接続される
配線192 を形成する。シリコン層151 の台座基板11方向
の面に形成される空間16には、台座基板11を貫通して圧
力導入孔18が連通される。
【００２３】すなわち、この様に構成される圧力センサ
にあっては、圧力導入孔18から導入されるガスまたは液
体の圧力に対応して、ダイヤフラムとされるシリコン層
151が変形し、空間16部の間隔が圧力と共に変化する。
したがって、シリコン層151とＰ+ 拡散層23との間の静
電容量が圧力に対応して変化する。したがって、上下電
極とされるこのシリコン層151 とＰ+ 拡散層23との間に
設定される電位差を一定に設定し、この両電極間の電荷
量を測定することによって、微弱な圧力変化までも高精
度に測定できるようになる。
にあっては、圧力導入孔18から導入されるガスまたは液
体の圧力に対応して、ダイヤフラムとされるシリコン層
151が変形し、空間16部の間隔が圧力と共に変化する。
したがって、シリコン層151とＰ+ 拡散層23との間の静
電容量が圧力に対応して変化する。したがって、上下電
極とされるこのシリコン層151 とＰ+ 拡散層23との間に
設定される電位差を一定に設定し、この両電極間の電荷
量を測定することによって、微弱な圧力変化までも高精
度に測定できるようになる。
【００２４】図５はこの実施例で示した圧力センサの製
造過程を示すもので、まず（Ａ）図で示すようにシリコ
ン半導体基板21の表面にLOCOS 酸化膜13および絶縁膜14
を形成した後、LOCOS 酸化膜13に囲まれた領域にボロン
を注入拡散し、Ｐ+ 型領域22を形成する。
造過程を示すもので、まず（Ａ）図で示すようにシリコ
ン半導体基板21の表面にLOCOS 酸化膜13および絶縁膜14
を形成した後、LOCOS 酸化膜13に囲まれた領域にボロン
を注入拡散し、Ｐ+ 型領域22を形成する。
【００２５】また、（Ｂ）図で示すように台座基板11と
されるシリコン基板のセンサ本体と接合される面に、特
にLOCOS 酸化膜13で囲まれた領域に対向する部分を含ん
でボロンイオンを注入拡散し、Ｐ+ 拡散層23を形成す
る。そして、この台座基板11を（Ｃ）図で示すように半
導体基板21の絶縁膜14が存在する面に、Ｐ+ 拡散層23が
対接されるようにして載置し、接合する。
されるシリコン基板のセンサ本体と接合される面に、特
にLOCOS 酸化膜13で囲まれた領域に対向する部分を含ん
でボロンイオンを注入拡散し、Ｐ+ 拡散層23を形成す
る。そして、この台座基板11を（Ｃ）図で示すように半
導体基板21の絶縁膜14が存在する面に、Ｐ+ 拡散層23が
対接されるようにして載置し、接合する。
【００２６】そして、（Ｄ）図で示すように半導体基板
21をLOCOS酸化膜13の位置まで研磨し、拡散領域22によ
って構成されたＰ+ 型のシリコン層151 が台座基板11の
Ｐ+ 拡散層23に、空間16を介して対向設定され、台座基
板11にセンサ本体12が一体化されるようにする。その
後、図４で示したようにセンサ本体12の表面部に絶縁層
24を形成し、この絶縁層24に端子孔を形成すると共にLO
COS 絶縁膜13にＰ+ 拡散層23に至る開口を形成し、アル
ミニウムによる配線191 、192 を形成する。そして、圧
力導入孔16を開口してこの圧力センサが完成される。
21をLOCOS酸化膜13の位置まで研磨し、拡散領域22によ
って構成されたＰ+ 型のシリコン層151 が台座基板11の
Ｐ+ 拡散層23に、空間16を介して対向設定され、台座基
板11にセンサ本体12が一体化されるようにする。その
後、図４で示したようにセンサ本体12の表面部に絶縁層
24を形成し、この絶縁層24に端子孔を形成すると共にLO
COS 絶縁膜13にＰ+ 拡散層23に至る開口を形成し、アル
ミニウムによる配線191 、192 を形成する。そして、圧
力導入孔16を開口してこの圧力センサが完成される。
【００２７】この様に構成される圧力センサに対して、
その周辺部に同時に回路素子を形成することができる。
まず、図６の（Ａ）で示すように半導体基板21の表面に
センサ領域および素子形成領域をそれぞれ残した状態で
LOCOS 酸化膜13を形成し、その表面部に絶縁膜14を形成
する。そして、センサ形成領域に対応してボロンを注入
拡散してＰ+ 領域22形成する。そして、（Ｂ）図に示す
ように絶縁膜14の上のLOCOS 酸化膜13の段差によって形
成された凹みの部分に、すなわちセンサ領域および素子
形成領域部分に、それぞれポリシリコン層25および26を
堆積する。
その周辺部に同時に回路素子を形成することができる。
まず、図６の（Ａ）で示すように半導体基板21の表面に
センサ領域および素子形成領域をそれぞれ残した状態で
LOCOS 酸化膜13を形成し、その表面部に絶縁膜14を形成
する。そして、センサ形成領域に対応してボロンを注入
拡散してＰ+ 領域22形成する。そして、（Ｂ）図に示す
ように絶縁膜14の上のLOCOS 酸化膜13の段差によって形
成された凹みの部分に、すなわちセンサ領域および素子
形成領域部分に、それぞれポリシリコン層25および26を
堆積する。
【００２８】次に、（Ｃ）図に示すように台座基板11を
用意し、半導体基板21の絶縁膜14が存在する面に接合す
るものであるが、この台座基板21の半導体基板21のセン
サ領域に対応する部分にはＰ+ 拡散層23が形成されてい
る。そして、（Ｄ）図のように半導体基板21部をLOCOS
酸化膜13部分まで研磨し、台座基板11の上にセンサ本体
12が接合された構造とする。この場合、LOCOS 酸化膜13
に囲まれたセンサ領域部分にＰ+ 型のシリコン層151 が
形成され、また素子領域にはノンドープのシリコン層15
2 が形成される。
用意し、半導体基板21の絶縁膜14が存在する面に接合す
るものであるが、この台座基板21の半導体基板21のセン
サ領域に対応する部分にはＰ+ 拡散層23が形成されてい
る。そして、（Ｄ）図のように半導体基板21部をLOCOS
酸化膜13部分まで研磨し、台座基板11の上にセンサ本体
12が接合された構造とする。この場合、LOCOS 酸化膜13
に囲まれたセンサ領域部分にＰ+ 型のシリコン層151 が
形成され、また素子領域にはノンドープのシリコン層15
2 が形成される。
【００２９】図７はさらにこの製造過程に連続する過程
を示すもので、（Ａ）図に示すようにノンドープのシリ
コン層152 にＰ型不純物およびＮ型不純物を選択拡散
し、ＰＮ接合を形成するものであり、さらにこの様に構
成されたセンサ本体12部の表面の全体にゲート酸化膜27
を形成する。そして、このゲート酸化膜27の上に、シリ
コン層152 にＮ型領域の上にその両側のＰ型領域に重な
るようにしてゲート電極28をポリシリコン等によって形
成する。そして、その上にさらにＢＰＳＧ等の絶縁膜29
を堆積形成する。
を示すもので、（Ａ）図に示すようにノンドープのシリ
コン層152 にＰ型不純物およびＮ型不純物を選択拡散
し、ＰＮ接合を形成するものであり、さらにこの様に構
成されたセンサ本体12部の表面の全体にゲート酸化膜27
を形成する。そして、このゲート酸化膜27の上に、シリ
コン層152 にＮ型領域の上にその両側のＰ型領域に重な
るようにしてゲート電極28をポリシリコン等によって形
成する。そして、その上にさらにＢＰＳＧ等の絶縁膜29
を堆積形成する。
【００３０】次に、レジストパターンを用いて絶縁膜29
およびゲート絶縁膜27を（Ｂ）図のようにエッチング
し、シリコン層151 をできるだけの範囲で露出させるよ
うにすると共に、このシリコン層51に達する端子孔31、
LOCOS 酸化膜13を貫通してＰ+ 拡散層23に至る端子孔3
2、シリコン層152 のＰ型領域にそれぞれ達する端子孔3
3および34、さらにシリコン層152 部のゲート電極28に
至る端子孔35を形成し、さらに（Ｃ）図で示すように各
端子孔31〜35にそれぞれ対応してアルミニウムによる端
子電極36〜40を形成する。
およびゲート絶縁膜27を（Ｂ）図のようにエッチング
し、シリコン層151 をできるだけの範囲で露出させるよ
うにすると共に、このシリコン層51に達する端子孔31、
LOCOS 酸化膜13を貫通してＰ+ 拡散層23に至る端子孔3
2、シリコン層152 のＰ型領域にそれぞれ達する端子孔3
3および34、さらにシリコン層152 部のゲート電極28に
至る端子孔35を形成し、さらに（Ｃ）図で示すように各
端子孔31〜35にそれぞれ対応してアルミニウムによる端
子電極36〜40を形成する。
【００３１】ここで、台座基板11にはポリシリコン層25
に至る圧力導入孔18を形成するものであり、またこの圧
力導入孔18からアルカリ性エッチング液を入れることに
よって、ポリシリコン層25を除去して空間16を形成し、
シリコン層151 がダイヤフラムとして作用させられるよ
うにする。すなわち、静電容量型の圧力センサと共にＭ
ＯＳトランジスタが同一チップ内に形成されるようにな
る。
に至る圧力導入孔18を形成するものであり、またこの圧
力導入孔18からアルカリ性エッチング液を入れることに
よって、ポリシリコン層25を除去して空間16を形成し、
シリコン層151 がダイヤフラムとして作用させられるよ
うにする。すなわち、静電容量型の圧力センサと共にＭ
ＯＳトランジスタが同一チップ内に形成されるようにな
る。
【００３２】ここで、ポリシリコン層25をエッチング除
去するに際して、圧力導入孔18の周辺部がエッチング液
によって削られ、問題が生ずる虞があるときは、図６の
（Ｃ）あるいは（Ｄ）の工程において圧力導入孔18を形
成する。この様にすれば最後に圧力導入孔18からエッチ
ング液をと導入し、ポリシリコン層25を除去するときに
は、圧力導入孔18の周辺に酸化膜が形成されており、し
たがってアルカリ性エッチング液に対して充分に耐えら
れるようになる。
去するに際して、圧力導入孔18の周辺部がエッチング液
によって削られ、問題が生ずる虞があるときは、図６の
（Ｃ）あるいは（Ｄ）の工程において圧力導入孔18を形
成する。この様にすれば最後に圧力導入孔18からエッチ
ング液をと導入し、ポリシリコン層25を除去するときに
は、圧力導入孔18の周辺に酸化膜が形成されており、し
たがってアルカリ性エッチング液に対して充分に耐えら
れるようになる。
【００３３】図８は第４の実施例を説明する。これまで
の実施例ではＰ+ シリコン層151 の上に直接アルミニウ
ム等の電極を付けている。したがって大きな温度変化が
あった場合に熱膨脹係数の相違から応力が発生し、ダイ
ヤフラムがそのために歪む可能性がある。この実施例は
この様な問題点を解決している。
の実施例ではＰ+ シリコン層151 の上に直接アルミニウ
ム等の電極を付けている。したがって大きな温度変化が
あった場合に熱膨脹係数の相違から応力が発生し、ダイ
ヤフラムがそのために歪む可能性がある。この実施例は
この様な問題点を解決している。
【００３４】まず、（Ａ）図で示すようにシリコン半導
体基板21の表面に、センサ領域を取り囲むようにしてLO
COS 酸化膜13を形成し、その上に絶縁膜14を形成する。
その後、（Ｂ）図で示すように絶縁膜14の上に、LOCOS
酸化膜13で囲まれた領域の周辺部を残す状態で例えばＳ
i 3 Ｎ4 によるマスクパターン41を形成し、LOCOS 酸化
を行って、（Ｃ）図で示すようにLOCOS 酸化膜13の内周
部に第２のLOCOS 酸化膜131 を形成する。この場合、こ
の第２のLOCOS 酸化膜131 の厚さは、LOCOS 酸化膜13の
厚さに比較して小さく構成される。そして（Ｄ）図で示
すように最初に形成されたLOCOS 酸化膜13を、第２のLO
COS 酸化膜131 の部分まで研磨し、センサ本体12が形成
される。
体基板21の表面に、センサ領域を取り囲むようにしてLO
COS 酸化膜13を形成し、その上に絶縁膜14を形成する。
その後、（Ｂ）図で示すように絶縁膜14の上に、LOCOS
酸化膜13で囲まれた領域の周辺部を残す状態で例えばＳ
i 3 Ｎ4 によるマスクパターン41を形成し、LOCOS 酸化
を行って、（Ｃ）図で示すようにLOCOS 酸化膜13の内周
部に第２のLOCOS 酸化膜131 を形成する。この場合、こ
の第２のLOCOS 酸化膜131 の厚さは、LOCOS 酸化膜13の
厚さに比較して小さく構成される。そして（Ｄ）図で示
すように最初に形成されたLOCOS 酸化膜13を、第２のLO
COS 酸化膜131 の部分まで研磨し、センサ本体12が形成
される。
【００３５】また、図９の（Ａ）に示すようにシリコン
による台座基板11を用意し、この台座基板11の表面に絶
縁膜42を形成した後第２の台座基板111 を接合し、この
第２の台座基板111 を（Ｄ）図で示すように切削研磨し
て薄く構成する。そして、この第２の台座基板111 に対
してボロン等を注入拡散して、Ｐ+ 型の半導体層43とす
る。
による台座基板11を用意し、この台座基板11の表面に絶
縁膜42を形成した後第２の台座基板111 を接合し、この
第２の台座基板111 を（Ｄ）図で示すように切削研磨し
て薄く構成する。そして、この第２の台座基板111 に対
してボロン等を注入拡散して、Ｐ+ 型の半導体層43とす
る。
【００３６】この様に構成された台座基板11部は、
（Ｃ）図に示すように図８の（Ｄ）で構成された半導体
基板21の研磨されたLOCOS 酸化膜13の上に、半導体層43
が対設されるようにして接合する。ここで、LOCOS 酸化
膜13の段差に対応した空間16が、半導体層43と絶縁膜14
との間のセンサ領域において形成される。
（Ｃ）図に示すように図８の（Ｄ）で構成された半導体
基板21の研磨されたLOCOS 酸化膜13の上に、半導体層43
が対設されるようにして接合する。ここで、LOCOS 酸化
膜13の段差に対応した空間16が、半導体層43と絶縁膜14
との間のセンサ領域において形成される。
【００３７】この様にして台座基板11部に対してセンサ
本体部12が、図１０の（Ａ）に示すように接合される。
その後、（Ｂ）図で示すように表面に絶縁層44を形成
し、この絶縁層44にコンタクトホールを形成してＡl −
Ｓi 等の電極45および46を形成するものであるが、シリ
コン層151 に接触される電極45は、第２のLOCOS酸化膜1
31 が存在する領域に対応して形成され、したがって温
度が変化した時にダイヤフラム部に作用する応力が充分
に軽減される。
本体部12が、図１０の（Ａ）に示すように接合される。
その後、（Ｂ）図で示すように表面に絶縁層44を形成
し、この絶縁層44にコンタクトホールを形成してＡl −
Ｓi 等の電極45および46を形成するものであるが、シリ
コン層151 に接触される電極45は、第２のLOCOS酸化膜1
31 が存在する領域に対応して形成され、したがって温
度が変化した時にダイヤフラム部に作用する応力が充分
に軽減される。
【００３８】そして、（Ｃ）図で示すように第２のLOCO
S 酸化膜131 の段差部に対応して形成された空間16に連
通するようにして、台座基板11および第２の台座基板11
1 を貫通して、圧力導入孔18を形成する。
S 酸化膜131 の段差部に対応して形成された空間16に連
通するようにして、台座基板11および第２の台座基板11
1 を貫通して、圧力導入孔18を形成する。
【００３９】図１１は第５の実施例の製造過程を示すも
ので、まず（Ａ）図で示すように図９の（Ｂ）で示した
ように台座基板11の上に絶縁膜42を形成し、この絶縁膜
42の上にＰ+ 型の半導体層43を形成する。そして、この
半導体層43には、センサ領域を取り囲むようにして絶縁
膜42に至る溝47を形成し、その露出面の全体に熱酸化に
よる絶縁膜48を形成する。そして、この台座部にセンサ
本体12を（Ｂ）図のように接合し、（Ｃ）図のように電
極45、46を形成すると共に、圧力導入孔18を形成する。
ので、まず（Ａ）図で示すように図９の（Ｂ）で示した
ように台座基板11の上に絶縁膜42を形成し、この絶縁膜
42の上にＰ+ 型の半導体層43を形成する。そして、この
半導体層43には、センサ領域を取り囲むようにして絶縁
膜42に至る溝47を形成し、その露出面の全体に熱酸化に
よる絶縁膜48を形成する。そして、この台座部にセンサ
本体12を（Ｂ）図のように接合し、（Ｃ）図のように電
極45、46を形成すると共に、圧力導入孔18を形成する。
【００４０】この様に構成すれば、Ｐ+ 拡散層部分で構
成される容量電極部分が、効果的に絶縁体分離され、安
定した信頼性の高い圧力センサが構成され、特に超小型
化した場合の信頼性が向上される。
成される容量電極部分が、効果的に絶縁体分離され、安
定した信頼性の高い圧力センサが構成され、特に超小型
化した場合の信頼性が向上される。
【００４１】尚、実施例においては不純物を拡散する部
分においてボロンを注入拡散し、Ｐ型の半導体領域を形
成するようにしているが、これはもちろんＮ型に構成し
てもよいものである。
分においてボロンを注入拡散し、Ｐ型の半導体領域を形
成するようにしているが、これはもちろんＮ型に構成し
てもよいものである。
【００４２】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る半導体圧力
センサによれば、ダイヤフラム部を充分に薄く加工する
ことができ、特にLOCOS 酸化膜の形成工程によってダイ
ヤフラムの厚さが制御できる。この場合、ダイヤフラム
の圧力の作用面の部分に空間が形成されるものであるた
め、圧力導入孔が小さなものであっても、圧力変化に対
応してダイヤフラムが確実にたわむようになり、特に小
型化して圧力センサが容易且つ確実に製造されるように
なる。また、この様な圧力センサにあっては、この圧力
センサ領域に隣接した状態で、例えばＭＯＳトランジス
タ等の他の半導体素子を組み合わせ構成することがで
き、超小型化したセンサによる圧力センサを含む圧力測
定装置が、同一チップ内に容易に構成できる。
センサによれば、ダイヤフラム部を充分に薄く加工する
ことができ、特にLOCOS 酸化膜の形成工程によってダイ
ヤフラムの厚さが制御できる。この場合、ダイヤフラム
の圧力の作用面の部分に空間が形成されるものであるた
め、圧力導入孔が小さなものであっても、圧力変化に対
応してダイヤフラムが確実にたわむようになり、特に小
型化して圧力センサが容易且つ確実に製造されるように
なる。また、この様な圧力センサにあっては、この圧力
センサ領域に隣接した状態で、例えばＭＯＳトランジス
タ等の他の半導体素子を組み合わせ構成することがで
き、超小型化したセンサによる圧力センサを含む圧力測
定装置が、同一チップ内に容易に構成できる。
【図１】この発明の第１の実施例に係る圧力センサを示
す断面構成図。
す断面構成図。
【図２】上記圧力センサの製造過程を示す図。
【図３】第２の実施例に係る圧力センサの製造過程を示
す図。
す図。
【図４】第３の実施例に係る圧力センサを示す断面構成
図。
図。
【図５】上記実施例の製造過程を示す図。
【図６】上記製造過程に続く製造過程を示す図。
【図７】さらに上記製造過程に続く製造過程を示す図。
【図８】第４の実施例に係る圧力センサの製造過程を示
す図。
す図。
【図９】上記製造過程に続く製造過程を示す図。
【図１０】さらに上記製造過程に続く製造過程を示す
図。
図。
【図１１】第５の実施例に係る圧力センサの製造過程を
示す図。
示す図。
11…台座基板、12…センサ本体、13…LOCOS 酸化膜、14
…絶縁膜、15…シリコン層、16…空間、17…ピエゾ抵
抗、18…圧力導入孔、21…半導体基板、22…Ｐ+ 拡散領
域、23…Ｐ+ 拡散層、25、26…ポリシリコン層。
…絶縁膜、15…シリコン層、16…空間、17…ピエゾ抵
抗、18…圧力導入孔、21…半導体基板、22…Ｐ+ 拡散領
域、23…Ｐ+ 拡散層、25、26…ポリシリコン層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 29/84 G01L 9/04 101
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板と、 この半導体基板の表面部にセンサ領域を取り囲むように
形成した酸化膜と、 この半導体基板の前記表面部側に、前記酸化膜の段差部
分に対応した空間を残して対設接合された台座基板と を
具備し、 前記半導体基板は、前記空間を有する面と反対側で、前
記酸化膜の存在する部分まで切削、研磨され、前記酸化
膜で取り囲まれた領域に設定された半導体基板の残余部
分で、ダイヤフラムが形成されるようにしたことを特徴
とする半導体圧力センサ。 - 【請求項２】 半導体基板の表面に絶縁膜の層を形成す
る第１の工程と、 前記半導体基板の表面部に、センサ形成領域を取り囲む
ようにしてLOCOS 酸化膜を形成する第２の工程と、 前記半導体基板の前記絶縁膜の形成された面に、前記LO
COS 酸化膜で形成された段差部による空間を残して台座
基板を接合する第３の工程と、 前記半導体基板を、前記台座基板とは反対側の面で前記
LOCOS 酸化膜に接するまで切削、研磨する第４の工程
と、 前記台座基板に前記LOCOS 酸化膜で囲まれた空間部に連
通する圧力導入孔を形成する第５の工程と、 を具備したことを特徴とする半導体圧力センサの製造方
法。 - 【請求項３】 半導体基板のセンサ形成領域を取り囲む
ようにしてLOCOS 酸化膜を形成する第１の工程と、 前記半導体基板と前記LOCOS 酸化膜で形成された段差部
による空間を残して台座基板を接合する第２の工程と、 前記半導体基板を、前記台座基板とは反対側の面で前記
LOCOS 酸化膜に接するまで切削、研磨する第３の工程と
を具備したことを特徴とする半導体圧力センサの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6503091A JP2850558B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6503091A JP2850558B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04299871A JPH04299871A (ja) | 1992-10-23 |
| JP2850558B2 true JP2850558B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=13275174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6503091A Expired - Fee Related JP2850558B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2850558B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012154784A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Rohm Co Ltd | 静電容量型圧力センサおよび静電容量型圧力センサの製造方法 |
| US8829630B2 (en) | 2010-05-25 | 2014-09-09 | Rohm Co., Ltd. | Pressure sensor and method for manufacturing pressure sensor |
| US9341529B2 (en) | 2009-11-04 | 2016-05-17 | Rohm Co., Ltd | Pressure sensor and method for manufacturing pressure sensor |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1245559A (zh) * | 1996-11-28 | 2000-02-23 | 西门子公司 | 用于制作微力学传感器的方法 |
| JP4710147B2 (ja) * | 2000-06-13 | 2011-06-29 | 株式会社デンソー | 半導体圧力センサ |
| DE102004044222A1 (de) * | 2004-09-14 | 2006-03-16 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren |
| US7514285B2 (en) * | 2006-01-17 | 2009-04-07 | Honeywell International Inc. | Isolation scheme for reducing film stress in a MEMS device |
| CN104697700B (zh) * | 2015-02-06 | 2017-07-14 | 北京大学 | 一种压阻式压力计芯片结构及其制备方法 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP6503091A patent/JP2850558B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9341529B2 (en) | 2009-11-04 | 2016-05-17 | Rohm Co., Ltd | Pressure sensor and method for manufacturing pressure sensor |
| US8829630B2 (en) | 2010-05-25 | 2014-09-09 | Rohm Co., Ltd. | Pressure sensor and method for manufacturing pressure sensor |
| JP2012154784A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Rohm Co Ltd | 静電容量型圧力センサおよび静電容量型圧力センサの製造方法 |
| US8601879B2 (en) | 2011-01-26 | 2013-12-10 | Rohm Co., Ltd. | Capacitance type pressure sensor and method for manufacturing a capacitance type pressure sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04299871A (ja) | 1992-10-23 |
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