JP3451944B2 - 半導体圧力センサ及びその製造方法 - Google Patents
半導体圧力センサ及びその製造方法Info
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- JP3451944B2 JP3451944B2 JP18264598A JP18264598A JP3451944B2 JP 3451944 B2 JP3451944 B2 JP 3451944B2 JP 18264598 A JP18264598 A JP 18264598A JP 18264598 A JP18264598 A JP 18264598A JP 3451944 B2 JP3451944 B2 JP 3451944B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板にダ
イアフラムを形成してなる半導体圧力センサ及びその製
造方法に関するものである。
イアフラムを形成してなる半導体圧力センサ及びその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、産業上の様々な分野で圧力センサ
が用いられている。中でも、信頼性、コスト、小型軽量
化の点から車載関係や家電製品等において半導体圧力セ
ンサの使用が急増している。
が用いられている。中でも、信頼性、コスト、小型軽量
化の点から車載関係や家電製品等において半導体圧力セ
ンサの使用が急増している。
【０００３】この半導体圧力センサは、ダイアフラムを
形成したシリコン基板の一方の面にピエゾ抵抗を形成し
た構造が使用される。このシリコン基板は圧力導入孔を
有するガラス台座を介してパッケージに接合される。シ
リコン基板とガラス台座とは陽極接合により接合されて
おり、ガラス台座のシリコン基板との接合面と反対側の
面とパッケージとは半田により半田接合されている。こ
れらの接合により、物理的に強固な接合を得ることがで
きる。
形成したシリコン基板の一方の面にピエゾ抵抗を形成し
た構造が使用される。このシリコン基板は圧力導入孔を
有するガラス台座を介してパッケージに接合される。シ
リコン基板とガラス台座とは陽極接合により接合されて
おり、ガラス台座のシリコン基板との接合面と反対側の
面とパッケージとは半田により半田接合されている。こ
れらの接合により、物理的に強固な接合を得ることがで
きる。
【０００４】しかしながら、上述のような半導体圧力セ
ンサにあっては、シリコン基板とガラス台座という異種
の材料を接合しているので、両者の熱膨張係数が異な
り、温度特性に問題があった。即ち、熱膨張係数の違い
により、シリコン基板とガラス台座間に応力が働き、そ
の結果、ダイアフラムが変形してしまい、オフセット電
圧の温度特性が悪くなるという問題があった。
ンサにあっては、シリコン基板とガラス台座という異種
の材料を接合しているので、両者の熱膨張係数が異な
り、温度特性に問題があった。即ち、熱膨張係数の違い
により、シリコン基板とガラス台座間に応力が働き、そ
の結果、ダイアフラムが変形してしまい、オフセット電
圧の温度特性が悪くなるという問題があった。
【０００５】この問題を改善するために、ガラス台座の
替りにシリコン台座を用いることが検討され、ガラス台
座とシリコン基板との接合方法として、例えば、図２
（ａ）に示すように、シリコン基板１と圧力導入孔２０
を有するシリコン台座２とを水ガラスや半田等の中間材
３を介して接合したり、図２（ｂ）に示すように、シリ
コン台座２上にスパッタによりガラス４を形成した後
に、シリコン基板１を陽極接合したり、図２（ｃ）に示
すように、シリコン基板１とシリコン台座２とを鏡面ど
うしを貼り合わせるオプティカルコンタクトを利用した
接合等が提案されている。
替りにシリコン台座を用いることが検討され、ガラス台
座とシリコン基板との接合方法として、例えば、図２
（ａ）に示すように、シリコン基板１と圧力導入孔２０
を有するシリコン台座２とを水ガラスや半田等の中間材
３を介して接合したり、図２（ｂ）に示すように、シリ
コン台座２上にスパッタによりガラス４を形成した後
に、シリコン基板１を陽極接合したり、図２（ｃ）に示
すように、シリコン基板１とシリコン台座２とを鏡面ど
うしを貼り合わせるオプティカルコンタクトを利用した
接合等が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法では、プロセスが非常に困難であったり、高コスト
であるという問題があった。
方法では、プロセスが非常に困難であったり、高コスト
であるという問題があった。
【０００７】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、低コストで温度特性の
良好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。
あり、その目的とするところは、低コストで温度特性の
良好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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の半導体圧
力センサは、ダイアフラムを有するシリコン基板と前記
ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成
された台座とを有する半導体圧力センサであって、シリ
コン基板の表面にシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を
形成し、ダイアフラムを形成する領域のシリコン窒化
膜、シリコン酸化膜及びシリコン基板をエッチングによ
り除去することでダイアフラムを形成し、次に、シリコ
ン基板上に残ったシリコン窒化膜、シリコン酸化膜を除
去した後、シリコン基板のダイアフラムの部分の上のみ
にシリコン酸化膜を形成した上でシリコンをエピタキシ
ャル成長させることにより、該シリコン酸化膜が形成さ
れた部分には多結晶シリコンを成長させ、シリコン酸化
膜が形成されていない部分には単結晶シリコンを成長さ
せ、該単結晶シリコンの表面のみをマスクして多結晶シ
リコンを選択的に除去するようにして生成したことを特
徴とするものである。
力センサは、ダイアフラムを有するシリコン基板と前記
ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成
された台座とを有する半導体圧力センサであって、シリ
コン基板の表面にシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を
形成し、ダイアフラムを形成する領域のシリコン窒化
膜、シリコン酸化膜及びシリコン基板をエッチングによ
り除去することでダイアフラムを形成し、次に、シリコ
ン基板上に残ったシリコン窒化膜、シリコン酸化膜を除
去した後、シリコン基板のダイアフラムの部分の上のみ
にシリコン酸化膜を形成した上でシリコンをエピタキシ
ャル成長させることにより、該シリコン酸化膜が形成さ
れた部分には多結晶シリコンを成長させ、シリコン酸化
膜が形成されていない部分には単結晶シリコンを成長さ
せ、該単結晶シリコンの表面のみをマスクして多結晶シ
リコンを選択的に除去するようにして生成したことを特
徴とするものである。
【０００９】請求項２記載の半導体圧力センサの製造方
法は、ダイアフラムを有するシリコン基板と前記ダイア
フラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成された
台座とを有する半導体圧力センサの製造方法であって、
シリコン基板の表面にシリコン酸化膜及びシリコン窒化
膜を形成し、ダイアフラムを形成する領域のシリコン窒
化膜、シリコン酸化膜及びシリコン基板をエッチングに
より除去することでダイアフラムを形成し、次に、シリ
コン基板上に残ったシリコン窒化膜、シリコン酸化膜を
除去した後、シリコン基板のダイアフラムの部分の上の
みにシリコン酸化膜を形成した上でシリコンをエピタキ
シャル成長させることにより、該シリコン酸化膜が形成
された部分には多結晶シリコンを成長させ、シリコン酸
化膜が形成されていない部分には単結晶シリコンを成長
させ、該単結晶シリコンの表面のみをマスクして多結晶
シリコンを選択的に除去するようにしたことを特徴とす
るものである。
法は、ダイアフラムを有するシリコン基板と前記ダイア
フラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成された
台座とを有する半導体圧力センサの製造方法であって、
シリコン基板の表面にシリコン酸化膜及びシリコン窒化
膜を形成し、ダイアフラムを形成する領域のシリコン窒
化膜、シリコン酸化膜及びシリコン基板をエッチングに
より除去することでダイアフラムを形成し、次に、シリ
コン基板上に残ったシリコン窒化膜、シリコン酸化膜を
除去した後、シリコン基板のダイアフラムの部分の上の
みにシリコン酸化膜を形成した上でシリコンをエピタキ
シャル成長させることにより、該シリコン酸化膜が形成
された部分には多結晶シリコンを成長させ、シリコン酸
化膜が形成されていない部分には単結晶シリコンを成長
させ、該単結晶シリコンの表面のみをマスクして多結晶
シリコンを選択的に除去するようにしたことを特徴とす
るものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づき説明する。図１は本発明の半導体圧力セ
ンサの製造方法を示す工程図である。まず、（ａ）に示
すように、単結晶シリコン基板１上に熱酸化及び化学的
気相成長法（以下、ＬＰＣＶＤ法と呼ぶ）により、シリ
コン酸化膜５及びシリコン窒化膜６を形成する。
を図面に基づき説明する。図１は本発明の半導体圧力セ
ンサの製造方法を示す工程図である。まず、（ａ）に示
すように、単結晶シリコン基板１上に熱酸化及び化学的
気相成長法（以下、ＬＰＣＶＤ法と呼ぶ）により、シリ
コン酸化膜５及びシリコン窒化膜６を形成する。
【００１１】次に、（ｂ）に示すように、ダイアフラム
の形成予定領域のみエッチングされるようにパターニン
グしたフォトレジスト７を形成し、ＲＩＥ等のドライエ
ッチングによりシリコン酸化膜５及びシリコン窒化膜６
を除去する。そして、フォトレジスト７を除去した後、
８０℃の水酸化カリウム水溶液にてエッチングを行な
い、ダイアフラム８を形成する。
の形成予定領域のみエッチングされるようにパターニン
グしたフォトレジスト７を形成し、ＲＩＥ等のドライエ
ッチングによりシリコン酸化膜５及びシリコン窒化膜６
を除去する。そして、フォトレジスト７を除去した後、
８０℃の水酸化カリウム水溶液にてエッチングを行な
い、ダイアフラム８を形成する。
【００１２】次に、（ｃ）に示すように、シリコン基板
１上に形成されたシリコン酸化膜５及びシリコン窒化膜
６をエッチングにより除去した後、シリコン基板１上に
シリコン酸化膜９を形成する。その後、ダイアフラム８
の部分にレジスト１０によりマスクを行い、希フッ酸水
溶液中にてシリコン酸化膜９をエッチングし、（ｄ）に
示すように、ダイアフラム８の部分にのみシリコン酸化
膜９が形成されるようにする。
１上に形成されたシリコン酸化膜５及びシリコン窒化膜
６をエッチングにより除去した後、シリコン基板１上に
シリコン酸化膜９を形成する。その後、ダイアフラム８
の部分にレジスト１０によりマスクを行い、希フッ酸水
溶液中にてシリコン酸化膜９をエッチングし、（ｄ）に
示すように、ダイアフラム８の部分にのみシリコン酸化
膜９が形成されるようにする。
【００１３】次に、（ｅ）に示すように、ダイアフラム
８の部分にシリコン酸化膜９が形成されたシリコン基板
１に対して、水素及びトリクロロシラン等の原料ガスを
用いて、ダイアフラム８を形成した側にシリコンのエピ
タキシャル成長を行う。この時、シリコン酸化膜９が形
成されていない部分には、単結晶シリコン１１が成長す
るが、シリコン酸化膜９が形成されている部分には、多
結晶シリコン１２が成長する。
８の部分にシリコン酸化膜９が形成されたシリコン基板
１に対して、水素及びトリクロロシラン等の原料ガスを
用いて、ダイアフラム８を形成した側にシリコンのエピ
タキシャル成長を行う。この時、シリコン酸化膜９が形
成されていない部分には、単結晶シリコン１１が成長す
るが、シリコン酸化膜９が形成されている部分には、多
結晶シリコン１２が成長する。
【００１４】次に、（ｆ）に示すように、ＬＰＣＶＤ法
により、シリコン基板１上にシリコン窒化膜１３を形成
した後、８０℃の水酸化カリウム水溶液にてエッチング
を行う。この時、多結晶シリコン１２は、単結晶シリコ
ン１１と比較してエッチングレートが大きいので、選択
的にエッチングされる。
により、シリコン基板１上にシリコン窒化膜１３を形成
した後、８０℃の水酸化カリウム水溶液にてエッチング
を行う。この時、多結晶シリコン１２は、単結晶シリコ
ン１１と比較してエッチングレートが大きいので、選択
的にエッチングされる。
【００１５】最後に、（ｇ）に示すように、シリコン窒
化膜１３を除去することにより、シリコン基板１に対し
て、台座に相当する部分を、シリコン基板１と同じ結晶
構造の単結晶シリコン１４で形成することができた。
化膜１３を除去することにより、シリコン基板１に対し
て、台座に相当する部分を、シリコン基板１と同じ結晶
構造の単結晶シリコン１４で形成することができた。
【００１６】本実施形態によれば、シリコン基板１のダ
イアフラム８の形成側に、シリコン基板１と同じ材料の
単結晶シリコン１４を選択的に形成させることにより、
台座を形成することができるので、低コストで温度特性
の良好な半導体圧力センサを製造することができるので
ある。
イアフラム８の形成側に、シリコン基板１と同じ材料の
単結晶シリコン１４を選択的に形成させることにより、
台座を形成することができるので、低コストで温度特性
の良好な半導体圧力センサを製造することができるので
ある。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、請求項１、２記載の発明
によれば、ダイアフラムを有するシリコン基板と前記ダ
イアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成さ
れた台座とを有する半導体圧力センサにおいて、シリコ
ン基板の表面にシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を形
成し、ダイアフラムを形成する領域のシリコン窒化膜、
シリコン酸化膜及びシリコン基板をエッチングにより除
去することでダイアフラムを形成し、次に、シリコン基
板上に残ったシリコン窒化膜、シリコン酸化膜を除去し
た後、シリコン基板のダイアフラムの部分の上のみにシ
リコン酸化膜を形成した上でシリコンをエピタキシャル
成長させることにより、該シリコン酸化膜が形成された
部分には多結晶シリコンを成長させ、シリコン酸化膜が
形成されていない部分には単結晶シリコンを成長させ、
該単結晶シリコンの表面のみをマスクして多結晶シリコ
ンを選択的に除去するようにしたので、シリコン基板の
ダイアフラムの形成側に、シリコン基板と同じ材料の単
結晶シリコンを選択的に形成させることにより、台座を
形成することができることになり、低コストで温度特性
の良好な半導体圧力センサ及びその製造方法が提供でき
た。
によれば、ダイアフラムを有するシリコン基板と前記ダ
イアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形成さ
れた台座とを有する半導体圧力センサにおいて、シリコ
ン基板の表面にシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を形
成し、ダイアフラムを形成する領域のシリコン窒化膜、
シリコン酸化膜及びシリコン基板をエッチングにより除
去することでダイアフラムを形成し、次に、シリコン基
板上に残ったシリコン窒化膜、シリコン酸化膜を除去し
た後、シリコン基板のダイアフラムの部分の上のみにシ
リコン酸化膜を形成した上でシリコンをエピタキシャル
成長させることにより、該シリコン酸化膜が形成された
部分には多結晶シリコンを成長させ、シリコン酸化膜が
形成されていない部分には単結晶シリコンを成長させ、
該単結晶シリコンの表面のみをマスクして多結晶シリコ
ンを選択的に除去するようにしたので、シリコン基板の
ダイアフラムの形成側に、シリコン基板と同じ材料の単
結晶シリコンを選択的に形成させることにより、台座を
形成することができることになり、低コストで温度特性
の良好な半導体圧力センサ及びその製造方法が提供でき
た。
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体圧力センサの
製造方法を示す工程図である。
製造方法を示す工程図である。
【図２】本発明の従来例に係る半導体圧力センサの概略
構成図である。
構成図である。
１ シリコン基板
２ シリコン台座
３ 中間材
４ ガラス
５ シリコン酸化膜
６ シリコン窒化膜
７ フォトレジスト
８ ダイアフラム
９ シリコン酸化膜
１０ レジスト
１１ 単結晶シリコン
１２ 多結晶シリコン
１３ シリコン窒化膜
１４ 単結晶シリコン
Claims (2)
- 【請求項１】 ダイアフラムを有するシリコン基板と前
記ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形
成された台座とを有する半導体圧力センサであって、シ
リコン基板の表面にシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜
を形成し、ダイアフラムを形成する領域のシリコン窒化
膜、シリコン酸化膜及びシリコン基板をエッチングによ
り除去することでダイアフラムを形成し、次に、シリコ
ン基板上に残ったシリコン窒化膜、シリコン酸化膜を除
去した後、シリコン基板のダイアフラムの部分の上のみ
にシリコン酸化膜を形成した上でシリコンをエピタキシ
ャル成長させることにより、該シリコン酸化膜が形成さ
れた部分には多結晶シリコンを成長させ、シリコン酸化
膜が形成されていない部分には単結晶シリコンを成長さ
せ、該単結晶シリコンの表面のみをマスクして多結晶シ
リコンを選択的に除去するようにして生成したことを特
徴とする半導体圧力センサ。 - 【請求項２】 ダイアフラムを有するシリコン基板と前
記ダイアフラムに圧力を導入するための圧力導入孔が形
成された台座とを有する半導体圧力センサの製造方法で
あって、シリコン基板の表面にシリコン酸化膜及びシリ
コン窒化膜を形成し、ダイアフラムを形成する領域のシ
リコン窒化膜、シリコン酸化膜及びシリコン基板をエッ
チングにより除去することでダイアフラムを形成し、次
に、シリコン基板上に残ったシリコン窒化膜、シリコン
酸化膜を除去した後、シリコン基板のダイアフラムの部
分の上のみにシリコン酸化膜を形成した上でシリコンを
エピタキシャル成長させることにより、該シリコン酸化
膜が形成された部分には多結晶シリコンを成長させ、シ
リコン酸化膜が形成されていない部分には単結晶シリコ
ンを成長させ、該単結晶シリコンの表面のみをマスクし
て多結晶シリコンを選択的に除去するようにしたことを
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 |
|---|---|---|---|
| JP18264598A JP3451944B2 (ja) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18264598A JP3451944B2 (ja) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000009570A JP2000009570A (ja) | 2000-01-14 |
| JP3451944B2 true JP3451944B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=16121936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18264598A Expired - Fee Related JP3451944B2 (ja) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | 半導体圧力センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3451944B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011076620A1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-30 | Epcos Ag | Piezoresistive pressure and process for producing a piezoresistive pressure sensor |
-
1998
- 1998-06-29 JP JP18264598A patent/JP3451944B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000009570A (ja) | 2000-01-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |