JP3709967B2

JP3709967B2 - Semiconductor pressure measuring device and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3709967B2
Application number: JP23946699A
Authority: JP
Inventors: 哲也渡辺; 曉之加藤; 良孝鈴木
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2019-08-26
Also published as: JP2001066208A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安価で且つ精度、感度、過大圧特性が良好で、作製プロセスが安定で特性のばらつきが少ない、半導体圧力測定装置とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図で、例えば、時開平１１−１４８８７９号公報、発明の名称「半導体圧力測定装置とその製造方法」に示されている。図７は図６の製作工程説明図である。
【０００３】
図６において、ポリシリコン層２は、第１の単結晶シリコン基板１の一面に、一面が接し半導体導体プロセスにより形成されている。
第２の単結晶シリコン基板３は、ポリシリコン層２の他面に、一面が接して設けられている。
【０００４】
凹部４は、第１の単結晶シリコン基板１の一面側に設けられ、この第１の単結晶シリコン基板１にダイアフラム５を形成し、ポリシリコン層２と空隙室６を構成する。
【０００５】
歪検出センサ７は、ダイアフラム５に設けられている。
この場合は、例えば、ピェゾ抵抗ストレンゲージや両端固定梁の振動式ストレンゲージが使用されている。
【０００６】
導圧孔８は、第１の単結晶シリコン基板１の他面、あるいは第２の単結晶シリコン基板３の他面から、空隙室６に連通され、空隙室６と外部とを連通する。
この場合は、第２の単結晶シリコン基板３の他面から、空隙室６に連通されでいる。
なお、導圧孔８は、第１の単結晶シリコン基板１の他面から、空隙室６に連通され、空隙室６と外部とを連通しても良いことは勿論である。
【０００７】
この様な装置は、図７に示す如く、以下の如くして製作される。
（ａ）図７（ａ）に示す如く、第１の単結晶シリコン基板１０１の表面に、第ｌの窒化シリコン膜１０２を形成する。
（ｂ）図７（ｂ）に示す如く、フォトリソグラフィにより、第１の単結晶シリコン基板１０１上の、第ｌの窒化シリコン膜１０２の所要筒所１０３を除去する。
【０００８】
（ｃ）図７（ｃ）に示す如く、第ｌの単結晶シリコン基板１０１を酸化して、第１の酸化シリコン膜１０４を形成する。
（ｄ）図７（ｄ）に示す如く、この第１の酸化シリコン膜１０４を除去する。
【０００９】
（ｅ）図７（ｅ）に示す如く、この第１の酸化シリコン膜１０４が除去された個所１０３の第１の単結晶シリコン基板１０１の表面と、第ｌの窒化シリコン膜１０２の表面とに、第２の窒化シリコン膜１０５を形成する。
【００１０】
（ｆ）図７（ｆ）に示す如く、この第２の窒化シリコン膜１０５を異方性エッチングによって除去する。
（ｇ）図７（ｇ）に示す如く、この第２の窒化シリコン膜１０５を除去した個所の、第ｌの単結晶シリコン基板１０１を酸化して、第２の酸化シリコン膜１０６を形成する。
【００１１】
（ｈ）図７（ｈ）に示す如く、第ｌの単結晶シリコン基板１０１に形成されている、第１の窒化シリコン膜１０２と第２の窒化シリコン膜１０５を除去する。
（ｉ）図７（ｉ）に示す如く、第１の単結晶シリコン基板１０１の一面にポリシリコン層１０７を形成する。
【００１２】
（ｊ）図７（ｊ）に示す如く、このポリシリコン層１０７の表面を研磨により平坦化する。
（ｋ）図７（ｋ）に示す如く、第１の単結晶シリコン基板１０１の第２の酸化シリコン膜１０６が形成されている面と、第２の単結晶シリコン基板１０８とを接合する。
【００１３】
（ｌ）図７（ｌ）に示す如く、第ｌの単結晶シリコン基板１０１をダイアフラム５の厚さ分を残して研磨する。
（ｍ）図７（ｍ）に示す如く、このダイアフラムに、歪み検出センサ１０９を形成する。
【００１４】
（ｎ）図７（ｎ）に示す如く、第２の単結晶シリコン基板１０８に、第２の酸化シリコン膜１０６に達する孔１１１を形成する。
（ｏ）図７（ｏ）に示す如、第２の酸化シリコン膜１０６に達する孔１１１より、選択エッチングにより、第２の酸化シリコン膜１０６を除去する。
【００１５】
この結果、ダイアフラム５は、シリコン単結晶材のみによって形成される。
即ち、残留歪が無いダイアフラムを構成することが出来、更なるダイアフラムの薄膜化が可能になり、測定精度、感度が更に向上された半導体圧力測定装置が得られる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この様な半導体圧力測定装置においては、以下のような問題点が発生する。
シリコン同志を直接接合するためには、図７（ｊ）のポリシリコン研磨終了後の表面段差及び面粗さが重要である。
【００１７】
特に、図７（ｋ）の直接接合は、シリコンとポリシリコン面の、貼り合わせになるため、段差は勿論だが、面粗さも充分小さくしなければならない。
面粗さを小さくするポリシリコン面の研磨は、シリコン面の研磨と比較して、グレインが有るため、研磨条件は非常に難しく、面粗さのばらつきが大きい。
【００１８】
そのため、面粗さに依存する室温での貼り合わせ歩留まりや、熱処理後のボイドによる歩留まりがばらつく。
【００１９】
本発明は、これらの問題点を解決するものである。
本発明の日的は、安価で且つ精度、感度、遇大圧特性が良好で、作製プロセスが安定で特性のばらつきが少ない、半導体圧力測定装置とその製造方法を提供するにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明では、請求項１の半導体圧力測定装置においては、
ダイアフラムの一面側に空隙室が設けられこのダイアフラムの他面側に測定圧が印加される半導体圧力測定装置において、
第ｌの単結晶シリコン基板と、この第１の単結晶シリコン基板の一面に一面が接し半導体プロセスにより形成されたポリシリコン層と、このポリシリコン層の他面に一面が接し半導体プロセスにより形成された酸化シリコン膜層と、この酸化シリコン膜層の他面に一面が接して設けられ前記ポリシリコン層とこの酸化シリコン膜層と共にダイアフラムを構成する第２の単結晶シリコン基板と、前記第ｌの単結晶シリコン基板の一面側に設けられ前記ポリシリコン層と空隙室を形成する凹部と、前記ダイアフラムに設けられた歪検出センサと、前記第１の単結晶シリコン基板の他面あるいは前記第２の単結晶シリコン基板の他面から前記空隙室に連通されこの空隙室と外部とを連通する導圧孔とを具備したことを特徴とする。
【００２１】
この結果、
（１）ポリシリコン層と酸化シリコン膜層とが、接して接合されるようにされたので、熱酸化シリコン膜層が過剰な水を吸収するためボイドが発生し難い半導体圧力測定装置が得られる。
【００２２】
（２）ポリシリコン層と酸化シリコン膜層とが、接して接合されるようにされたので、１１００℃以上では、酸化シリコン膜層が軟化するので、ボイドが存在しても変形して埋める効果がある。
また、ごみなどの粒子も取り込んで、ボイドを解消する事が出来る半導体圧力測定装置が得られる。
【００２３】
（３）加えるに、第ｌのシリコン単結晶基板に空隙室が設けられたので、ダイアフラムを形成するポリシリコン層が薄膜化出来る。具体的には、たとえば、１μｍ以下に出来る。
【００２４】
このことにより、ポリシリコン層が有する残留歪の影響を低減出来、ダイアフラムの薄膜化が可能になり、測定精度、感度特性が向上された、半導体圧力測定装置が得られる。
【００２５】
（４）製造工程において、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜は、第ｌのシリコン単結晶基板に埋め込まれた状態になる。
このような状態では、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜の厚さが大きくなっても、第ｌの酸化シリコン膜と第２の酸化シリコン膜との厚さを最適化すれば、第２の酸化シリコン膜と第１のシリコン単結晶基板との段差を、具体的には、例えば、０．１μｍ以下の段差に制御することが出来る。
【００２６】
すなわち、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜の厚さが、例えば、１μｍ以上に厚膜化した場合でも、段差が０．１μｍ以下に制御出来る。
つまり、空隙室の隙間を大きくできるので、空隙室に細かな異物が侵入して付着しても、便用出来、高い歩留まりを得る事が出来る。
従って、特性が安定で、安価な半導体圧力測定装置が得られる。
【００２７】
（５）段差を小さく出来るので、平坦化を行うための、ポリシリコン層の薄膜化が出来る。このため、ポリシリコン層の、ポリシリコン成長温度を低温化出来、グレイサイズを小さくすることが出来るので、研摩工程が容易になる。
また、研摩量も少なくて良くなるため、研削加工が不要になる。
【００２８】
また、ウエハー内やウエハー間のポリシリコン層の厚さのバラツキが小さくなるため研摩作業が容易で間単になり、安価な半導体圧力測定装置が得られる。
【００２９】
本発明の請求項２の半導体圧力測定装置においては、
ダイアフラムの一面側に空隙室が設けられこのダイアフラムの他面側に測定圧が印加される半導体圧力測定装置において、
第１の単結晶シリコン基板と、この第１の単結晶シリコン基板の一面に一面が接し半導体導体プロセスにより形成されたポリシリコン層と、このポリシリコン層の他面に一面が接し半導体導体プロセスにより形成された酸化シリコン膜層と、この酸化シリコン膜層の他面に一面が接して設けられた第２の単結晶シリコン基板と、前記第１の単結晶シリコン基板の一面側に設けられこの第１の単結晶シリコン基板にダイアフラムを形成し前記ポリシリコン層と空隙室を構成する凹部と、前記ダイアフラムに設けられた歪検出センサと、前記第１の単結晶シリコン基板の他面あるいは前記第２の単結晶シリコン基板の他面から前記空隙室に連通されこの空隙室と外部とを連通する導圧孔とを具備したことを特徴とする。
【００３０】
この結果、ダイアフラムは、シリコン単結晶材のみによって形成される。
即ち、残留歪が無いダイアフラムを構成することが出来、更なるダイアフラムの薄膜化が可能になり、測定精度、感度が更に向上された半導体圧力測定装置が得られる。
【００３１】
本発明の請求項３の半導体圧力測定装置においては、
ダイアフラムの一面側に空隙室が設けられこのダイアフラムの他面側に測定圧が印加される半導体圧力測定装置において、
第ｌの単結晶シリコン基板と、この第１の単結晶シリコン基板の一面に一面が接し半導体導体プロセスにより形成されたポリシリコン層と、このポリシリコン層の他面に一面が接し半導体導体プロセスにより形成された酸化シリコン膜層と、この酸化シリコン膜層の他面に一面が接して設けられ前記ポリシリコン層とこの酸化シリコン膜層と共にダイアフラムを構成する第２の単結晶シリコン基板と、前記第ｌの単結晶シリコン基板の一面側に設けられ前記ポリシリコン層と空隙室を形成する凹部と、この凹部の底面と側面との接する部分に設けられた丸み部と、前記ダイアフラムに設けられた歪検出センサと、前記第１の単結晶シリコン基板の他面あるいは前記第２の単結晶シリコン基板の他面から前記空隙室に連通されこの空隙室と外部とを連通する導圧孔とを具備したことを特徴とする。
【００３２】
この結果、空隙室のエッジ部分に丸み部が設けられたので、空隙室に大きな圧力が加わった場合でも、空隙室のエッジ部分に発生する応力が集中する部分がない。
そのため、破壊する圧力を高くすることができる。
これによって高耐圧の半導体圧力測定装置が得られる。
【００３３】
本発明の請求項４の半導体圧力測定装置においては、
ダイアフラムの一面側に空隙室が設けられこのダイアフラムの他面側に測定圧が印加される半導体圧力測定装置において、
第１の単結晶シリコン基板と、この第１の単結晶シリコン基板の一面に一面が接し半導体導体プロセスにより形成されたポリシリコン層と、このポリシリコン層の他面に一面が接し半導体導体プロセスにより形成された酸化シリコン膜層と、この酸化シリコン膜層の他面に一面が接して設けられた第２の単結晶シリコン基板と、前記第１の単結晶シリコン基板の一面側に設けられこの第１の単結晶シリコン基板にダイアフラムを形成し前記ポリシリコン層と空隙室を構成する凹部と、この凹部の底面と側面との接する部分に設けられた丸み部と、前記ダイアフラムに設けられた歪検出センサと、前記第１の単結晶シリコン基板の他面あるいは前記第２の単結晶シリコン基板の他面から前記空隙室に連通されこの空隙室と外部とを連通する導圧孔とを具備したことを特徴とする。
【００３４】
この結果、ダイアフラムは、シリコン単結晶材のみによって形成される。
即ち、残留歪が無いダイアフラムを構成することが出来、更なるダイアフラムの薄膜化が可能になり、測定精度、感度が更に向上された半導体圧力測定装置が得られる。
【００３５】
また、空隙室のエッジ部分に丸み部がが設けられたので、空隙室に大きな圧力が加わった場合でも、空隙室のエッジ部分に発生する応力が集中する部分がない。
そのため、破壊する圧力を高くすることができる。
これによって高耐圧の半導体圧力測定装置が得られる。
【００３６】
本発明の請求項５においては、請求項ｌ又は請求項３記載の半導体圧力測定装置において、
前記ダイアフラムが前記ポリシリコン層と前記酸化シリコン膜層と前記第２の単結晶シリコン基板との少なくとも1個により形成された事を特徴とする。
【００３７】
この結果、本半導体圧力測定装置の用途により使い分ける事が出来、用途に対して自由度が高い半導体圧力測定装置が得られる。
【００３８】
本発明の請求項６の半導体圧力測定装置の製造方法においては、
以下の工程を有する事を特徴とする半導体圧力測定装置の製造方法。
（ａ）第ｌの単結晶シリコン基板の表面に第１の窒化シリコン膜を形成する工程。
（ｂ）フォトリソグラフィにより第１の単結晶シリコン基板上の第１の窒化シリコン膜の所要筒所を除去する工程。
（ｃ）前記第１の単結晶シリコン基板を酸化して第１の酸化シリコン膜を形成する工程。
（ｄ）この第１の酸化シリコン膜を除去する工程。
（ｅ）この第１の酸化シリコン膜が除去された個所の前記第１の単粘晶シリコン基板の表面と前記第ｌの窒化シリコン膜の表面とに第２の窒化シリコン膜を形成する工程。
（ｆ）この第２の窒化シリコン膜を異方性エッチングによって除去する工程。
（ｇ）この第２の窒化シリコン膜を除去した個所の前記第１の単結晶シリコン基板を酸化して第２の酸化シリコン膜を形成する工程。
（ｈ）前記第１の単結晶シリコン基板に形成されている第ｌの窒化シリコン膜と第２の窒化シリコン膜を除去する工程。
（ｉ）前記第１の単結晶シリコン基板の一面にポリシリコン層を形成する工程。
（ｊ）このポリシリコン層の表面を研磨により平坦化する工程。
（ｋ）第２の単結晶シリコン基板の一面に第３の酸化シリコン膜を形成する工程。
（ｌ）前記第１の単結晶シリコン基板のポリシリコン層面と前記第２の単結晶シリコン基板の第３の酸化シリコン膜とを接合する工程。
（ｍ）前記第１または第２の単結晶シリコン基板をダイアフラムの厚さ分を残して研磨する工程。
（ｎ）このダイアフラムに歪み検出センサを形成する工程。
（ｏ）前記第ｌまたは第２の単結晶シリコン基板に前記第２の酸化シリコン膜に達する孔を形成する工程。
（ｐ）前記第２の酸化シリコン膜に達する孔より選択エッチングにより前記第２の酸化シリコン膜を除去する工程。
【００３９】
この結果、
（１）ポリシリコン層と酸化シリコン膜層とが、接して接合されるようにされたので、熱酸化シリコン膜層が過剰な水を吸収するためボイドが発生し難い半導体圧力測定装置の製造方法が得られる。
【００４０】
（２）ポリシリコン層と酸化シリコン膜層とが、接して接合されるようにされたので、１１００℃以上では、酸化シリコン膜層が軟化するので、ボイドが存在しても変形して埋める効果がある。
【００４１】
また、ごみなどの粒子も取り込んで、ボイドを解消する事が出来る半導体圧力測定装置の製造方法が得られる。
（３）工程（ｈ）に示す如く、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜は、第１のシリコン単結晶基板に理め込まれた状態になる。
【００４２】
このような状態では、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜の厚さが大きくなっても、第１の酸化シリコン膜と第２の酸化シリコン膜との厚さを最適化すれば、（ｈ）工程での第２の酸化シリコン膜と第１のシリコン単結晶基板との段差を、具体的には、例えば、０．１μｍ以下の段差に制御することが出来る。
【００４３】
すなわち、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜の厚さが、例えば、１μｍ以上に厚膜化した場合でも、段差が０．１μｍ以下に制御出来る。
つまり、空隙室の隙間を大きくできるので、空隙室に細かな異物が侵入して付着しても、使用出来、高い歩留まりを得る事が出来る。
従って、特性が安定で、安価な半導体圧力測定装置の製造方法が得られる。
【００４４】
（４）段差を小さく出来るので、平坦化を行うための、ポリシリコン層の薄膜化が出来る。このため、ポリシリコン層の、ポリシリコン成長温度を低温化出来、グレイサイズを小さくすることが出来るので、研摩工程が容易になる。
また、研摩量も少なくて良くなるため、研削加工が不要になる。
【００４５】
また、ウエハー内やウエハー間のポリシリコン層の厚さのバラツキが小さくなるため研摩作業が容易で間単になり、安価な半導体圧力測定装置の製造方法が得られる。
以下、実施例に基づき詳細に説明する。
【００４６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２は図１の製作工程説明図である。
【００４７】
図において、ポリシリコン層１２は、第ｌの単結晶シリコン基板１１の一面に一面が接し、半導体導体プロセスにより形成されている。
酸化シリコン膜層１３は、このポリシリコン層１２の他面に一面が接し半導体プロセスにより形成されている。
【００４８】
第２の単結晶シリコン基板１４は、この酸化シリコン膜層１３の他面に、一面が接して設けられポリシリコン層１２とこの酸化シリコン膜層１３と共にダイアフラム１５を構成する。
【００４９】
凹部１６は、第１の単結晶シリコン基板１１の一面側に設けられ、ポリシリコン層１２と空隙室１７を形成する。
歪検出素子１８は、ダイアフラム１５に設けられている。
この場合は、例えば、ピェゾ抵抗ストレンゲージや両端固定梁の振動式ストレンゲージが使用されている。
【００５０】
導圧孔１９は、この場合は、この場合は、第１の単結晶シリコン基板１１の他面から、空隙室１７に連通され、空隙室１７と外部とを連通している。
【００５１】
この場合は、第１の単結晶シリコン基板１１の他面から、空隙室１７に連通されている。
なお、導圧孔１９は、第２の単結晶シリコン基板１４の他面から、空隙室１７に連通され、空隙室１７と外部とを連通しても良いことは勿論である。
【００５２】
この様な装置は、図２に示す如く、以下の如くして製作される。
（ａ）図２（ａ）に示す如く、第１の単結晶シリコン基板２０１の表面に、第１の窒化シリコン膜２０２を形成する。
（ｂ）図２（ｂ）に示す如く、フォトリソグラフィにより、第１の単結晶シリコン基板２０１上の、第１の窒化シリコン膜２０２の所要筒所２０３を除去する。
【００５３】
（ｃ）図２（ｃ）に示す如く、第１の単結晶シリコン基板２０１を酸化して、所要個所２０３に第１の酸化シリコン膜２０４を形成する。
（ｄ）図２（ｄ）に示す如く、この第ｌの酸化シリコン膜２０４を除去する。
【００５４】
（ｅ）図２（ｅ）に示す如く、この第ｌの酸化シリコン膜２０４が除去された個所２０３の第ｌの単結晶シリコン基板２０１の表面と、第ｌの窒化シリコン膜２０２の表面とに、第２の窒化シリコン膜２０５を形成する。
【００５５】
（ｆ）図２（ｆ）に示す如く、この第２の窒化シリコン膜２０５を異方性エッチングによって除去する。
（ｇ）図２（ｇ）に示す如く、この第２の窒化シリコン膜２０５を除去した個所の、第１の単結晶シリコン基板２０１を酸化して、第２の酸化シリコン膜２０６を形成する。
【００５６】
（ｈ）図２（ｈ）に示す如く、第１の単結晶シリコン基板２０１に形成されている、第１の窒化シリコン膜２０２と第２の窒化シリコン膜２０５とを除去する。
（ｉ））図２（ｉ）に示す如く、第１の単結晶シリコン基板２０１の一面にポリシリコン層２０７を形成する。
【００５７】
（ｊ）図２（ｊ）に示す如く、このポリシリコン層２０７の表面を研磨により平坦化する。
（ｋ）図２（ｋ）に示す如く、第２の単結晶シリコン基板２０８の一面に第３の酸化シリコン膜２０９を形成する。
【００５８】
（ｌ）図２（ｌ）に示す如く、第１の単結晶シリコン基板２０１のポリシリコン層面２０７と第２の単結晶シリコン基板２０８の第３の酸化シリコン膜２０９とを接合する工程。
【００５９】
（ｍ）図２（ｍ）に示す如く、第２の単結晶シリコン基板２０８をダイアフラム１５の厚さ分を残して研磨する。
（ｎ）図２（ｎ）に示す如く、このダイアフラム１５に、歪み検出センサ２１１を形成する。
【００６０】
（ｏ）図２（ｏ）に示す如く、第１の単結晶シリコン基板２０１に、第２の酸化シリコン膜２０６に達する孔２１２を形成する。
（ｐ）図２（ｐ）に示す如く、第２の酸化シリコン膜２０６に達する孔２１２より、選択エッチングにより、第２の酸化シリコン膜２０６を除去する。
【００６１】
この結果、
（１）ポリシリコン層１２と酸化シリコン膜１３とが、接して接合されるようにされたので、熱酸化シリコン膜１３が過剰な水を吸収するためボイドが発生し難い半導体圧力測定装置が得られる。
【００６２】
（２）ポリシリコン層１２と酸化シリコン膜層１３とが、接して接合されるようにされたので、１１００℃以上では、酸化シリコン膜層１３が軟化するので、ボイドが存在しても変形して埋める効果がある。
また、ごみなどの粒子も取り込んで、ボイドを解消する事が出来る半導体圧力測定装置が得られる。
【００６３】
（３）加えるに、第ｌのシリコン単結晶基板１１に空隙室１７が設けられたので、ダイアフラム１５を形成するポリシリコン層１２が薄膜化出来る。具体的には、たとえば、１μｍ以下に出来る。
【００６４】
このことにより、ポリシリコン層１２が有する残留歪の影響を低減出来、ダイアフラム１５の薄膜化が可能になり、測定精度、感度特性が向上された、半導体圧力測定装置が得られる。
【００６５】
（４）図２の（ｈ）に示す如く、空隙室１７を形成する第２の酸化シリコン膜２０６は、第ｌのシリコン単結晶基板２０１に埋め込まれた状態になる。
【００６６】
このような状態では、空隙室１７を形成する第２の酸化シリコン膜２０６の厚さが大きくなっても、第ｌの酸化シリコン膜２０４と第２の酸化シリコン膜２０６との厚さを最適化すれば、図２の（ｈ）での第２の酸化シリコン膜２０６と第１のシリコン単結晶基板２０１との段差を、具体的には、例えば、０．１μｍ以下の段差に制御することが出来る。
【００６７】
すなわち、空隙室１７を形成する第２の酸化シリコン膜２０６の厚さが、例えば、１μｍ以上に厚膜化した場合でも、段差が０．１μｍ以下に制御出来る。
つまり、空隙室１７の隙間を大きくできるので、空隙室１７に細かな異物が侵入して付着しても、便用出来、高い歩留まりを得る事が出来る。
従って、特性が安定で、安価な半導体圧力測定装置が得られる。
【００６８】
（５）段差を小さく出来るので、平坦化を行うための、ポリシリコン層２０７の薄膜化が出来る。このため、ポリシリコン層２０７の、ポリシリコン成長温度を低温化出来、グレイサイズを小さくすることが出来るので、研摩工程が容易になる。
また、研摩量も少なくて良くなるため、研削加工が不要になる。
【００６９】
また、ウエハー内やウエハー間のポリシリコン層２０７の厚さのバラツキが小さくなるため研摩作業が容易で間単になり、安価な半導体圧力測定装置が得られる。
【００７０】
図３は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例において、ポリシリコン層２２は、第１の単結晶シリコン基板２１の一面に一面が接し、半導体導体プロセスにより形成されている。
【００７１】
酸化シリコン膜層２３は、ポリシリコン層２２の他面に一面が接し、半導体導体プロセスにより形成されている。
第２の単結晶シリコン基板２４は、酸化シリコン膜層２３の他面に、一面が接して設けられている。
【００７２】
凹部２５は、第１の単結晶シリコン基板２１の一面側に設けられ、第１の単結晶シリコン基板２１にダイアフラム２６を形成し、ポリシリコン層２２と空隙室２７を構成する。
【００７３】
歪検出センサ２８は、ダイアフラム２６に設けられている。
導圧孔２９は、第２の単結晶シリコン基板２４の他面から、空隙室２７に連通され、この空隙室２７と外部とを連通している。
【００７４】
この結果、ダイアフラム２６は、シリコン単結晶材のみによって形成される。
即ち、残留歪が無いダイアフラムを構成することが出来、更なるダイアフラム２６の薄膜化が可能になり、測定精度、感度が更に向上された半導体圧力測定装置が得られる。
【００７５】
図４は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、ポリシリコン層３２は、第１の単結晶シリコン基板３１の一面に一面が接し、半導体導体プロセスにより形成されている。
酸化シリコン膜層３３は、このポリシリコン層３２の他面に一面が接し、半導体導体プロセスにより形成されている。
【００７６】
第２の単結晶シリコン基板３４は、この酸化シリコン膜層３３の他面に一面が接して設けられ、ポリシリコン層３２とこの酸化シリコン膜層３３と共にダイアフラム３５を構成している。
【００７７】
凹部３６は、第ｌの単結晶シリコン基板３１の一面側に設けられ、ポリシリコン層３２と空隙室３７を形成している。
丸み部３６１は、この凹部の底面３６２と側面３６３との接する部分に設けられている。
【００７８】
歪検出センサ３８は、ダイアフラム３５に設けられている。
導圧孔３９は、この場合は、第１の単結晶シリコン基板３１の他面から空隙室３７に連通され、この空隙室３７と外部とを連通している。
【００７９】
この結果、空隙室３７のエッジ部分に丸み部３６１が設けられたので、空隙室３７に大きな圧力が加わった場合でも、空隙室３７のエッジ部分に発生する応力が集中する部分がない。
そのため、破壊する圧力を高くすることができる。
これによって高耐圧の半導体圧力測定装置が得られる。
【００８０】
図５は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、ポリシリコン層４２は、第１の単結晶シリコン基板４１の一面に一面が接し、半導体導体プロセスにより形成されている。
【００８１】
酸化シリコン膜層４３は、ポリシリコン層４２の他面に一面が接し、半導体導体プロセスにより形成されている。
第２の単結晶シリコン基板４４は、酸化シリコン膜層４３の他面に一面が接して設けられている。
【００８２】
凹部４５は、第１の単結晶シリコン基板４１の一面側に設けられ、第１の単結晶シリコン基板４１にダイアフラム４６を形成し、ポリシリコン層４２と空隙室４７を構成している。
【００８３】
丸み部４５１は、凹部４５の底面４５２と側面４５３との接する部分に設けられている。
歪検出センサ４８は、ダイアフラム４６に設けられている。
導圧孔４９は、この場合は、第２の単結晶シリコン基板４４の他面から、空隙室４７に連通され、この空隙室４７と外部とを連通している。
【００８４】
この結果、ダイアフラム４６は、シリコン単結晶材のみによって形成される。
即ち、残留歪が無いダイアフラムを構成することが出来、更なるダイアフラム４６の薄膜化が可能になり、測定精度、感度が更に向上された半導体圧力測定装置が得られる。
【００８５】
また、空隙室４７のエッジ部分に丸み部４５１があることによって、空隙室４７に大きな圧力が加わった場合でも、空隙室４７のエッジ部分に発生する応力が集中する部分がない。
そのため、破壊する圧力を高くすることができる。
これによって高耐圧の半導体圧力測定装置が得られる。
【００８６】
なを、前述の実施例においては、ダイアフラム１５，３５がポリシリコン層１２，３２と酸化シリコン膜層１３，３３と第２の単結晶シリコン基板１４，３４よりなる場合について説明したが、これに限る事は無い。
【００８７】
たとえば、ポリシリコン層１２，３２のみでも良く、要するに、ダイアフラム１５，３５がポリシリコン層１２，３２と酸化シリコン膜層１３，３３と前記第２の単結晶シリコン基板１４，３５との少なくとも1個により形成されたものであれば良い。
要するに、ダイアフラム１５，３５の部分において、不要な層は、エッチングにより容易に除去出来るからである。
【００８８】
この場合、本半導体圧力測定装置の用途により使い分ける事が出来、用途に対して自由度が高い半導体圧力測定装置が得られる。
【００８９】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項ｌによれば、
（１）ポリシリコン層と酸化シリコン膜層とが、接して接合されるようにされたので、熱酸化シリコン膜層が過剰な水を吸収するためボイドが発生し難い半導体圧力測定装置が得られる。
【００９１】
（２）ポリシリコン層と酸化シリコン膜層とが、接して接合されるようにされたので、１１００℃以上では、酸化シリコン膜層が軟化するので、ボイドが存在しても変形して埋める効果がある。
また、ごみなどの粒子も取り込んで、ボイドを解消する事が出来る半導体圧力測定装置が得られる。
【００９２】
（３）加えるに、第ｌのシリコン単結晶基板に空隙室が設けられたので、ダイアフラムを形成するポリシリコン層が薄膜化出来る。具体的には、たとえば、１μｍ以下に出来る。
【００９３】
このことにより、ポリシリコン層が有する残留歪の影響を低減出来、ダイアフラムの薄膜化が可能になり、測定精度、感度特性が向上された、半導体圧力測定装置が得られる。
【００９４】
（４）製造工程において、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜は、第ｌのシリコン単結晶基板に埋め込まれた状態になる。
このような状態では、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜の厚さが大きくなっても、第ｌの酸化シリコン膜と第２の酸化シリコン膜との厚さを最適化すれば、第２の酸化シリコン膜と第１のシリコン単結晶基板との段差を、具体的には、例えば、０．１μｍ以下の段差に制御することが出来る。
【００９５】
すなわち、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜の厚さが、例えば、１μｍ以上に厚膜化した場合でも、段差が０．１μｍ以下に制御出来る。
つまり、空隙室の隙間を大きくできるので、空隙室に細かな異物が侵入して付着しても、便用出来、高い歩留まりを得る事が出来る。
従って、特性が安定で、安価な半導体圧力測定装置が得られる。
【００９６】
（５）段差を小さく出来るので、平坦化を行うための、ポリシリコン層の薄膜化が出来る。このため、ポリシリコン層の、ポリシリコン成長温度を低温化出来、グレイサイズを小さくすることが出来るので、研摩工程が容易になる。
また、研摩量も少なくて良くなるため、研削加工が不要になる。
【００９７】
また、ウエハー内やウエハー間のポリシリコン層の厚さのバラツキが小さくなるため研摩作業が容易で間単になり、安価な半導体圧力測定装置が得られる。
【００９８】
本発明の請求項２によれば、ダイアフラムは、シリコン単結晶材のみによって形成される。
即ち、残留歪が無いダイアフラムを構成することが出来、更なるダイアフラムの薄膜化が可能になり、測定精度、感度が更に向上された半導体圧力測定装置が得られる。
【００９９】
本発明の請求項３によれば、空隙室のエッジ部分に丸み部が設けられたので、空隙室に大きな圧力が加わった場合でも、空隙室のエッジ部分に発生する応力が集中する部分がない。
そのため、破壊する圧力を高くすることができる。
これによって高耐圧の半導体圧力測定装置が得られる。
【０１００】
本発明の請求項４によれば、ダイアフラムは、シリコン単結晶材のみによって形成される。
即ち、残留歪が無いダイアフラムを構成することが出来、更なるダイアフラムの薄膜化が可能になり、測定精度、感度が更に向上された半導体圧力測定装置が得られる。
【０１０１】
また、空隙室のエッジ部分に丸み部がが設けられたので、空隙室に大きな圧力が加わった場合でも、空隙室のエッジ部分に発生する応力が集中する部分がない。
そのため、破壊する圧力を高くすることができる。
これによって高耐圧の半導体圧力測定装置が得られる。
【０１０２】
本発明の請求項５によれば、ダイアフラムがポリシリコン層と酸化シリコン膜層と第２の単結晶シリコン基板との少なくとも1個により形成されたので、本半導体圧力測定装置の用途により使い分ける事が出来、用途に対して自由度が高い半導体圧力測定装置が得られる。
【０１０３】
本発明の請求項６によれば、
（１）ポリシリコン層と酸化シリコン膜層とが、接して接合されるようにされたので、熱酸化シリコン膜層が過剰な水を吸収するためボイドが発生し難い半導体圧力測定装置の製造方法が得られる。
【０１０４】
（２）ポリシリコン層と酸化シリコン膜層とが、接して接合されるようにされたので、１１００℃以上では、酸化シリコン膜層が軟化するので、ボイドが存在しても変形して埋める効果がある。
【０１０５】
また、ごみなどの粒子も取り込んで、ボイドを解消する事が出来る半導体圧力測定装置の製造方法が得られる。
（３）工程（ｈ）に示す如く、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜は、第１のシリコン単結晶基板に理め込まれた状態になる。
【０１０６】
このような状態では、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜の厚さが大きくなっても、第１の酸化シリコン膜と第２の酸化シリコン膜との厚さを最適化すれば、（ｈ）工程での第２の酸化シリコン膜と第１のシリコン単結晶基板との段差を、具体的には、例えば、０．１μｍ以下の段差に制御することが出来る。
【０１０７】
すなわち、空隙室を形成する第２の酸化シリコン膜の厚さが、例えば、１μｍ以上に厚膜化した場合でも、段差が０．１μｍ以下に制御出来る。
つまり、空隙室の隙間を大きくできるので、空隙室に細かな異物が侵入して付着しても、使用出来、高い歩留まりを得る事が出来る。
従って、特性が安定で、安価な半導体圧力測定装置の製造方法が得られる。
【０１０８】
（４）段差を小さく出来るので、平坦化を行うための、ポリシリコン層の薄膜化が出来る。このため、ポリシリコン層の、ポリシリコン成長温度を低温化出来、グレイサイズを小さくすることが出来るので、研摩工程が容易になる。
また、研摩量も少なくて良くなるため、研削加工が不要になる。
【０１０９】
また、ウエハー内やウエハー間のポリシリコン層の厚さのバラツキが小さくなるため研摩作業が容易で間単になり、安価な半導体圧力測定装置の製造方法が得られる。
【０１１０】
従って、本発明によれば、安価で且つ精度、感度、週大圧特性が良好で、作製プロセスが安定で特性のぱらつきが少ない、半導体圧力測定装置とその製造方法を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の製作工程説明図である。
【図３】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図４】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図５】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図６】従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。
【図７】図６の製作工程説明図である。
【符号の説明】
１１第１の単結晶シリコン基板
１２ポリシリコン層
１３酸化シリコン膜層
１４第２の単結晶シリコン基板
１５ダイアフラム
１６凹部
１７空隙室
１８歪検出素子
１９導圧孔
２１第１の単結晶シリコン基板
２２ポリシリコン層
２３酸化シリコン膜層
２４第２の単結晶シリコン基板
２５凹部
２６ダイアフラム
２７空隙室
２８歪検出センサ
２９導圧孔
３１第１の単結晶シリコン基板
３２ポリシリコン層
３３酸化シリコン膜層
３４第２の単結晶シリコン基板
３５ダイアフラム
３６凹部
３６１丸み部
３６２底面
３６３側面
３７空隙室
３８歪検出素子
３９導圧孔
４１第１の単結晶シリコン基板
４２ポリシリコン層
４３酸化シリコン膜層
４４第２の単結晶シリコン基板
４５凹部
４５１丸み部
４５２底面
４５３側面
４６ダイアフラム
４７空隙室
４８歪検出センサ
４９導圧孔
２０１第１の単結晶シリコン基板
２０２第ｌの窒化シリコン膜
２０３所定個所
２０４第１の酸化シリコン膜
２０５第２の窒化シリコン膜
２０６第２の酸化シリコン膜
２０７ポリシリコン層
２０８第２の単結晶シリコン基板
２０９第３の酸化シリコン膜
２１１歪検出センサ
２１２孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor pressure measuring apparatus and a method for manufacturing the same, which are inexpensive, have good accuracy, sensitivity, and overpressure characteristics, have a stable manufacturing process, and have little variation in characteristics.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the structure of a main part of a conventional example that is generally used in the prior art, and is described in, for example, Tokihei 11-148879, title of the invention “semiconductor pressure measuring device and manufacturing method thereof”. FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG.
[0003]
In FIG. 6, the polysilicon layer 2 is formed by a semiconductor conductor process with one surface in contact with one surface of the first single crystal silicon substrate 1.
The second single crystal silicon substrate 3 is provided in contact with the other surface of the polysilicon layer 2.
[0004]
The recess 4 is provided on one surface side of the first single crystal silicon substrate 1, forms a diaphragm 5 in the first single crystal silicon substrate 1, and constitutes the polysilicon layer 2 and the void chamber 6.
[0005]
The strain detection sensor 7 is provided on the diaphragm 5.
In this case, for example, a piezoresistive strain gauge or a vibration-type strain gauge with fixed ends is used.
[0006]
The pressure introducing hole 8 communicates with the void chamber 6 from the other surface of the first single crystal silicon substrate 1 or the other surface of the second single crystal silicon substrate 3, and communicates the void chamber 6 with the outside.
In this case, communication is made from the other surface of the second single crystal silicon substrate 3 to the gap chamber 6.
Needless to say, the pressure guide hole 8 communicates with the void chamber 6 from the other surface of the first single crystal silicon substrate 1 and communicates the void chamber 6 with the outside.
[0007]
Such an apparatus is manufactured as follows, as shown in FIG.
(A) As shown in FIG. 7A, an l-th silicon nitride film 102 is formed on the surface of the first single crystal silicon substrate 101.
(B) As shown in FIG. 7B, the required cylinder 103 of the l-th silicon nitride film 102 on the first single crystal silicon substrate 101 is removed by photolithography.
[0008]
(C) As shown in FIG. 7C, the first single crystal silicon substrate 101 is oxidized to form a first silicon oxide film 104.
(D) As shown in FIG. 7D, the first silicon oxide film 104 is removed.
[0009]
(E) As shown in FIG. 7E, on the surface of the first single-crystal silicon substrate 101 and the surface of the l-th silicon nitride film 102 where the first silicon oxide film 104 has been removed. Then, a second silicon nitride film 105 is formed.
[0010]
(F) As shown in FIG. 7F, the second silicon nitride film 105 is removed by anisotropic etching.
(G) As shown in FIG. 7G, the l-th single crystal silicon substrate 101 where the second silicon nitride film 105 is removed is oxidized to form a second silicon oxide film 106.
[0011]
(H) As shown in FIG. 7H, the first silicon nitride film 102 and the second silicon nitride film 105 formed on the l-th single crystal silicon substrate 101 are removed.
(I) As shown in FIG. 7 (i), a polysilicon layer 107 is formed on one surface of the first single crystal silicon substrate 101.
[0012]
(J) As shown in FIG. 7J, the surface of the polysilicon layer 107 is flattened by polishing.
(K) As shown in FIG. 7K, the surface of the first single crystal silicon substrate 101 where the second silicon oxide film 106 is formed and the second single crystal silicon substrate 108 are bonded.
[0013]
(L) As shown in FIG. 7 (l), the l-th single crystal silicon substrate 101 is polished leaving the thickness of the diaphragm 5.
(M) As shown in FIG. 7 (m), the strain detection sensor 109 is formed on this diaphragm.
[0014]
(N) As shown in FIG. 7N, a hole 111 reaching the second silicon oxide film 106 is formed in the second single crystal silicon substrate 108.
(O) As shown in FIG. 7 (o), the second silicon oxide film 106 is removed from the hole 111 reaching the second silicon oxide film 106 by selective etching.
[0015]
As a result, the diaphragm 5 is formed only of a silicon single crystal material.
That is, a diaphragm free from residual strain can be formed, the diaphragm can be made thinner, and a semiconductor pressure measuring device with further improved measurement accuracy and sensitivity can be obtained.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a semiconductor pressure measuring device has the following problems.
In order to directly join the silicon members, the surface step and the surface roughness after the polysilicon polishing in FIG. 7J are important.
[0017]
In particular, the direct bonding in FIG. 7 (k) involves bonding of the silicon and polysilicon surfaces, so that the surface roughness must be sufficiently small as well as the level difference.
The polishing of the polysilicon surface for reducing the surface roughness has grains as compared with the polishing of the silicon surface, so the polishing conditions are very difficult and the variation in the surface roughness is large.
[0018]
For this reason, the bonding yield at room temperature depending on the surface roughness and the yield due to voids after heat treatment vary.
[0019]
The present invention solves these problems.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor pressure measuring device and a method for manufacturing the same that are inexpensive, have good accuracy, sensitivity, and high pressure characteristics, have a stable manufacturing process, and have little variation in characteristics.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, in the present invention, in the semiconductor pressure measuring device according to claim 1,
In the semiconductor pressure measuring device in which a void chamber is provided on one surface side of the diaphragm and a measurement pressure is applied to the other surface side of the diaphragm,
An l-th single crystal silicon substrate, a polysilicon layer formed by a semiconductor process with one surface in contact with one surface of the first single crystal silicon substrate, and formed by a semiconductor process with one surface in contact with the other surface of the polysilicon layer. A silicon oxide film layer, a second single crystal silicon substrate which is provided in contact with the other surface of the silicon oxide film layer and forms a diaphragm together with the polysilicon layer and the silicon oxide film layer; A recess provided on one surface side of the single crystal silicon substrate to form the polysilicon layer and a void chamber; a strain detection sensor provided on the diaphragm; and the other surface of the first single crystal silicon substrate or the second surface. A pressure guide hole is provided which communicates with the void chamber from the other surface of the single crystal silicon substrate and communicates the void chamber with the outside.
[0021]
As a result,
(1) Since the polysilicon layer and the silicon oxide film layer are joined in contact with each other, the thermal silicon oxide film layer absorbs excess water, so that a semiconductor pressure measuring device in which voids are not easily generated can be obtained. .
[0022]
(2) Since the polysilicon layer and the silicon oxide film layer are bonded in contact with each other, the silicon oxide film layer is softened at 1100 ° C. or higher. There is.
In addition, a semiconductor pressure measuring device that can take in particles such as dust and eliminate voids can be obtained.
[0023]
(3) In addition, since the void chamber is provided in the l-th silicon single crystal substrate, the polysilicon layer forming the diaphragm can be thinned. Specifically, for example, it can be 1 μm or less.
[0024]
As a result, the influence of the residual strain of the polysilicon layer can be reduced, the diaphragm can be made thinner, and a semiconductor pressure measuring device with improved measurement accuracy and sensitivity characteristics can be obtained.
[0025]
(4) In the manufacturing process, the second silicon oxide film forming the void chamber is embedded in the first silicon single crystal substrate.
In such a state, even if the thickness of the second silicon oxide film forming the void chamber is increased, the thickness of the first silicon oxide film and the second silicon oxide film is optimized. Specifically, the level difference between the second silicon oxide film and the first silicon single crystal substrate can be controlled to a level difference of 0.1 μm or less, for example.
[0026]
That is, even when the thickness of the second silicon oxide film forming the void chamber is increased to, for example, 1 μm or more, the step can be controlled to 0.1 μm or less.
In other words, since the gap between the gap chambers can be increased, even if a fine foreign material enters and adheres to the gap chamber, it can be used for convenience and a high yield can be obtained.
Therefore, an inexpensive semiconductor pressure measuring device with stable characteristics can be obtained.
[0027]
(5) Since the step can be reduced, the polysilicon layer for flattening can be thinned. For this reason, the polysilicon growth temperature of the polysilicon layer can be lowered and the gray size can be reduced, so that the polishing process is facilitated.
Further, since the amount of polishing is small, it is not necessary to grind.
[0028]
Further, since the variation in the thickness of the polysilicon layer within the wafer or between the wafers is reduced, the polishing operation is easy and simple, and an inexpensive semiconductor pressure measuring device can be obtained.
[0029]
In the semiconductor pressure measuring device according to claim 2 of the present invention,
In the semiconductor pressure measuring device in which a void chamber is provided on one surface side of the diaphragm and a measurement pressure is applied to the other surface side of the diaphragm,
A first single crystal silicon substrate, a polysilicon layer formed by a semiconductor conductor process with one surface contacting one surface of the first single crystal silicon substrate, and a one surface contacting the other surface of the polysilicon layer by a semiconductor conductor process The formed silicon oxide film layer, the second single crystal silicon substrate provided in contact with the other surface of the silicon oxide film layer, and the first single crystal silicon substrate provided on one surface side of the first single crystal silicon substrate. A diaphragm formed on one single crystal silicon substrate to form the polysilicon layer and a void chamber; a strain detection sensor provided on the diaphragm; and the other surface of the first single crystal silicon substrate or the second And a pressure guide hole communicating with the void chamber from the other surface of the single crystal silicon substrate and communicating with the void chamber and the outside.
[0030]
As a result, the diaphragm is formed only of a silicon single crystal material.
That is, a diaphragm free from residual strain can be formed, the diaphragm can be made thinner, and a semiconductor pressure measuring device with further improved measurement accuracy and sensitivity can be obtained.
[0031]
In the semiconductor pressure measuring device according to claim 3 of the present invention,
In the semiconductor pressure measuring device in which a void chamber is provided on one surface side of the diaphragm and a measurement pressure is applied to the other surface side of the diaphragm,
An l-th single crystal silicon substrate, a polysilicon layer formed by a semiconductor conductor process with one surface in contact with one surface of the first single crystal silicon substrate, and a surface in contact with the other surface of the polysilicon layer by a semiconductor conductor process A formed silicon oxide film layer; a second single crystal silicon substrate which is provided in contact with the other surface of the silicon oxide film layer and forms a diaphragm together with the polysilicon layer and the silicon oxide film layer; a concave portion provided on one surface side of the single crystal silicon substrate of l and forming a void space with the polysilicon layer, a round portion provided at a portion where a bottom surface and a side surface of the concave portion are in contact with each other, and a strain provided on the diaphragm A detection sensor and the other surface of the first single crystal silicon substrate or the other surface of the second single crystal silicon substrate are communicated with the air gap chamber. Characterized by comprising a pressure guide hole communicating.
[0032]
As a result, since the rounded portion is provided at the edge portion of the void chamber, there is no portion where stress generated at the edge portion of the void chamber is concentrated even when a large pressure is applied to the void chamber.
Therefore, the pressure to destroy can be made high.
As a result, a high pressure resistant semiconductor pressure measuring device is obtained.
[0033]
In the semiconductor pressure measuring device according to claim 4 of the present invention,
In the semiconductor pressure measuring device in which a void chamber is provided on one surface side of the diaphragm and a measurement pressure is applied to the other surface side of the diaphragm,
A first single crystal silicon substrate, a polysilicon layer formed by a semiconductor conductor process with one surface contacting one surface of the first single crystal silicon substrate, and a one surface contacting the other surface of the polysilicon layer by a semiconductor conductor process The formed silicon oxide film layer, the second single crystal silicon substrate provided in contact with the other surface of the silicon oxide film layer, and the first single crystal silicon substrate provided on one surface side of the first single crystal silicon substrate. A recess is formed on one single crystal silicon substrate to form the polysilicon layer and a void chamber, a round portion provided at a portion where the bottom surface and side surface of the recess are in contact with each other, and strain detection provided on the diaphragm. A pressure is introduced from the other surface of the sensor and the other surface of the first single crystal silicon substrate or from the other surface of the second single crystal silicon substrate to the void chamber and communicates with the void chamber. Characterized by comprising and.
[0034]
As a result, the diaphragm is formed only of a silicon single crystal material.
That is, a diaphragm free from residual strain can be formed, the diaphragm can be made thinner, and a semiconductor pressure measuring device with further improved measurement accuracy and sensitivity can be obtained.
[0035]
Further, since the rounded portion is provided at the edge portion of the gap chamber, there is no portion where stress generated at the edge portion of the gap chamber is concentrated even when a large pressure is applied to the gap chamber.
Therefore, the pressure to destroy can be made high.
As a result, a high pressure resistant semiconductor pressure measuring device is obtained.
[0036]
According to claim 5 of the present invention, in the semiconductor pressure measuring device according to claim 1 or claim 3,
The diaphragm is formed of at least one of the polysilicon layer, the silicon oxide film layer, and the second single crystal silicon substrate.
[0037]
As a result, the semiconductor pressure measuring device can be used properly depending on the application of the semiconductor pressure measuring device, and a semiconductor pressure measuring device having a high degree of freedom for the application can be obtained.
[0038]
In the method for manufacturing a semiconductor pressure measuring device according to claim 6 of the present invention,
The manufacturing method of the semiconductor pressure measuring device characterized by having the following processes.
(A) A step of forming a first silicon nitride film on the surface of the l-th single crystal silicon substrate.
(B) A step of removing a required cylindrical portion of the first silicon nitride film on the first single crystal silicon substrate by photolithography.
(C) A step of oxidizing the first single crystal silicon substrate to form a first silicon oxide film.
(D) A step of removing the first silicon oxide film.
(E) forming a second silicon nitride film on the surface of the first single-viscous silicon substrate and the surface of the first silicon nitride film where the first silicon oxide film has been removed;
(F) A step of removing the second silicon nitride film by anisotropic etching.
(G) A step of oxidizing the first single crystal silicon substrate where the second silicon nitride film has been removed to form a second silicon oxide film.
(H) A step of removing the first silicon nitride film and the second silicon nitride film formed on the first single crystal silicon substrate.
(I) forming a polysilicon layer on one surface of the first single crystal silicon substrate;
(J) A step of planarizing the surface of the polysilicon layer by polishing.
(K) A step of forming a third silicon oxide film on one surface of the second single crystal silicon substrate.
(L) A step of bonding the polysilicon layer surface of the first single crystal silicon substrate and the third silicon oxide film of the second single crystal silicon substrate.
(M) A step of polishing the first or second single crystal silicon substrate while leaving a thickness of the diaphragm.
(N) A step of forming a strain detection sensor on this diaphragm.
(O) forming a hole reaching the second silicon oxide film in the first or second single crystal silicon substrate;
(P) A step of removing the second silicon oxide film by selective etching from the hole reaching the second silicon oxide film.
[0039]
As a result,
(1) Since the polysilicon layer and the silicon oxide film layer are joined in contact with each other, the thermal silicon oxide film layer absorbs excess water, so that a void is not easily generated. Is obtained.
[0040]
(2) Since the polysilicon layer and the silicon oxide film layer are bonded in contact with each other, the silicon oxide film layer is softened at 1100 ° C. or higher. There is.
[0041]
Moreover, the manufacturing method of the semiconductor pressure measuring device which can take in particles, such as dust, and can eliminate a void is obtained.
(3) As shown in step (h), the second silicon oxide film forming the void chamber is in a state of being entrapped in the first silicon single crystal substrate.
[0042]
In such a state, even if the thickness of the second silicon oxide film forming the void chamber is increased, if the thicknesses of the first silicon oxide film and the second silicon oxide film are optimized, h) The step between the second silicon oxide film and the first silicon single crystal substrate in the step can be specifically controlled to, for example, a step of 0.1 μm or less.
[0043]
That is, even when the thickness of the second silicon oxide film forming the void chamber is increased to, for example, 1 μm or more, the step can be controlled to 0.1 μm or less.
That is, since the gap of the gap chamber can be increased, even if a fine foreign substance enters and adheres to the gap chamber, it can be used and a high yield can be obtained.
Therefore, an inexpensive method for manufacturing a semiconductor pressure measuring device with stable characteristics can be obtained.
[0044]
(4) Since the step can be reduced, it is possible to reduce the thickness of the polysilicon layer for flattening. For this reason, the polysilicon growth temperature of the polysilicon layer can be lowered and the gray size can be reduced, so that the polishing process is facilitated.
Further, since the amount of polishing is small, it is not necessary to grind.
[0045]
Further, since the variation in the thickness of the polysilicon layer within the wafer or between the wafers is reduced, the polishing operation is easy and simple, and an inexpensive method for manufacturing a semiconductor pressure measuring device can be obtained.
Hereinafter, it demonstrates in detail based on an Example.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory view of a main part configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view of a manufacturing process of FIG.
[0047]
In the figure, the polysilicon layer 12 is in contact with one surface of the l-th single crystal silicon substrate 11 and is formed by a semiconductor conductor process.
The silicon oxide film layer 13 is formed by a semiconductor process with one surface in contact with the other surface of the polysilicon layer 12.
[0048]
The second single crystal silicon substrate 14 is provided in contact with the other surface of the silicon oxide film layer 13 to form a diaphragm 15 together with the polysilicon layer 12 and the silicon oxide film layer 13.
[0049]
Recess 16 is provided on one surface side of first single crystal silicon substrate 11 to form polysilicon layer 12 and void chamber 17.
The strain detection element 18 is provided on the diaphragm 15.
In this case, for example, a piezoresistive strain gauge or a vibration-type strain gauge with fixed ends is used.
[0050]
In this case, the pressure guide hole 19 communicates with the void chamber 17 from the other surface of the first single crystal silicon substrate 11 and communicates the void chamber 17 with the outside.
[0051]
In this case, the other surface of the first single crystal silicon substrate 11 communicates with the gap chamber 17.
Needless to say, the pressure guide hole 19 communicates with the void chamber 17 from the other surface of the second single crystal silicon substrate 14 and communicates the void chamber 17 with the outside.
[0052]
Such an apparatus is manufactured as follows, as shown in FIG.
(A) As shown in FIG. 2A, a first silicon nitride film 202 is formed on the surface of the first single crystal silicon substrate 201.
(B) As shown in FIG. 2B, the required cylindrical portion 203 of the first silicon nitride film 202 on the first single crystal silicon substrate 201 is removed by photolithography.
[0053]
(C) As shown in FIG. 2C, the first single crystal silicon substrate 201 is oxidized to form a first silicon oxide film 204 at a required portion 203.
(D) As shown in FIG. 2D, the first silicon oxide film 204 is removed.
[0054]
(E) As shown in FIG. 2E, on the surface of the l-th single-crystal silicon substrate 201 and the surface of the l-th silicon nitride film 202 at the location 203 where the l-th silicon oxide film 204 has been removed. Then, a second silicon nitride film 205 is formed.
[0055]
(F) As shown in FIG. 2F, the second silicon nitride film 205 is removed by anisotropic etching.
(G) As shown in FIG. 2G, the first single crystal silicon substrate 201 where the second silicon nitride film 205 is removed is oxidized to form a second silicon oxide film 206.
[0056]
(H) As shown in FIG. 2H, the first silicon nitride film 202 and the second silicon nitride film 205 formed on the first single crystal silicon substrate 201 are removed.
(I)) As shown in FIG. 2I, a polysilicon layer 207 is formed on one surface of the first single crystal silicon substrate 201.
[0057]
(J) As shown in FIG. 2J, the surface of the polysilicon layer 207 is flattened by polishing.
(K) As shown in FIG. 2K, a third silicon oxide film 209 is formed on one surface of the second single crystal silicon substrate 208.
[0058]
(L) A step of bonding the polysilicon layer surface 207 of the first single crystal silicon substrate 201 and the third silicon oxide film 209 of the second single crystal silicon substrate 208 as shown in FIG.
[0059]
(M) As shown in FIG. 2 (m), the second single crystal silicon substrate 208 is polished leaving the thickness of the diaphragm 15.
(N) As shown in FIG. 2 (n), a strain detection sensor 211 is formed on the diaphragm 15.
[0060]
(O) As shown in FIG. 2 (o), a hole 212 reaching the second silicon oxide film 206 is formed in the first single crystal silicon substrate 201.
(P) As shown in FIG. 2 (p), the second silicon oxide film 206 is removed from the hole 212 reaching the second silicon oxide film 206 by selective etching.
[0061]
As a result,
(1) Since the polysilicon layer 12 and the silicon oxide film 13 are joined in contact with each other, the thermal silicon oxide film 13 absorbs excess water, so that a semiconductor pressure measuring device in which voids are not easily generated is obtained. It is done.
[0062]
(2) Since the polysilicon layer 12 and the silicon oxide film layer 13 are joined in contact with each other, the silicon oxide film layer 13 is softened at 1100 ° C. or higher, so that it deforms even if a void exists. Has the effect of filling.
In addition, a semiconductor pressure measuring device that can take in particles such as dust and eliminate voids can be obtained.
[0063]
(3) In addition, since the void chamber 17 is provided in the l-th silicon single crystal substrate 11, the polysilicon layer 12 forming the diaphragm 15 can be thinned. Specifically, for example, it can be 1 μm or less.
[0064]
As a result, the influence of the residual strain of the polysilicon layer 12 can be reduced, the diaphragm 15 can be made thin, and a semiconductor pressure measuring device with improved measurement accuracy and sensitivity characteristics can be obtained.
[0065]
(4) As shown in FIG. 2H, the second silicon oxide film 206 forming the void chamber 17 is embedded in the lth silicon single crystal substrate 201.
[0066]
In such a state, the thickness of the first silicon oxide film 204 and the second silicon oxide film 206 is optimized even if the thickness of the second silicon oxide film 206 forming the void chamber 17 is increased. Then, the step between the second silicon oxide film 206 and the first silicon single crystal substrate 201 in (h) of FIG. 2 can be specifically controlled to, for example, a step of 0.1 μm or less. I can do it.
[0067]
That is, even when the thickness of the second silicon oxide film 206 forming the void chamber 17 is increased to, for example, 1 μm or more, the step can be controlled to 0.1 μm or less.
That is, since the gap of the gap chamber 17 can be increased, even if a fine foreign substance enters and adheres to the gap chamber 17, it can be used for convenience and a high yield can be obtained.
Therefore, an inexpensive semiconductor pressure measuring device with stable characteristics can be obtained.
[0068]
(5) Since the step can be reduced, the polysilicon layer 207 can be thinned for planarization. Therefore, the polysilicon growth temperature of the polysilicon layer 207 can be lowered and the gray size can be reduced, so that the polishing process is facilitated.
Further, since the amount of polishing is small, it is not necessary to grind.
[0069]
Further, since the variation in the thickness of the polysilicon layer 207 in the wafer or between the wafers is reduced, the polishing operation is easy and simple, and an inexpensive semiconductor pressure measuring device can be obtained.
[0070]
FIG. 3 is an explanatory view showing the structure of the main part of another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the polysilicon layer 22 is in contact with one surface of the first single crystal silicon substrate 21 and is formed by a semiconductor conductor process.
[0071]
The silicon oxide film layer 23 is in contact with the other surface of the polysilicon layer 22 and is formed by a semiconductor conductor process.
The second single crystal silicon substrate 24 is provided so that one surface thereof is in contact with the other surface of the silicon oxide film layer 23.
[0072]
The recess 25 is provided on one surface side of the first single crystal silicon substrate 21, forms a diaphragm 26 on the first single crystal silicon substrate 21, and forms a polysilicon layer 22 and a void chamber 27.
[0073]
The strain detection sensor 28 is provided on the diaphragm 26.
The pressure introducing hole 29 communicates with the void chamber 27 from the other surface of the second single crystal silicon substrate 24, and communicates the void chamber 27 with the outside.
[0074]
As a result, the diaphragm 26 is formed only of a silicon single crystal material.
That is, a diaphragm free from residual strain can be formed, the diaphragm 26 can be further thinned, and a semiconductor pressure measuring device with further improved measurement accuracy and sensitivity can be obtained.
[0075]
FIG. 4 is an explanatory view showing the configuration of the main part of another embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the polysilicon layer 32 is formed by a semiconductor conductor process with one surface in contact with one surface of the first single crystal silicon substrate 31.
The silicon oxide film layer 33 is in contact with the other surface of the polysilicon layer 32 and is formed by a semiconductor conductor process.
[0076]
The second single crystal silicon substrate 34 is provided in contact with the other surface of the silicon oxide film layer 33, and constitutes a diaphragm 35 together with the polysilicon layer 32 and the silicon oxide film layer 33.
[0077]
The recess 36 is provided on one surface side of the l-th single crystal silicon substrate 31, and forms a polysilicon layer 32 and a void chamber 37.
The rounded portion 361 is provided at a portion where the bottom surface 362 and the side surface 363 of the concave portion are in contact with each other.
[0078]
The strain detection sensor 38 is provided on the diaphragm 35.
In this case, the pressure introducing hole 39 communicates with the void chamber 37 from the other surface of the first single crystal silicon substrate 31, and communicates the void chamber 37 with the outside.
[0079]
As a result, since the rounded portion 361 is provided at the edge portion of the gap chamber 37, there is no portion where stress generated at the edge portion of the gap chamber 37 is concentrated even when a large pressure is applied to the gap chamber 37.
Therefore, the pressure to destroy can be made high.
As a result, a high pressure resistant semiconductor pressure measuring device is obtained.
[0080]
FIG. 5 is an explanatory view showing the structure of the main part of another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the polysilicon layer 42 is in contact with one surface of the first single crystal silicon substrate 41 and is formed by a semiconductor conductor process.
[0081]
The silicon oxide film layer 43 is in contact with the other surface of the polysilicon layer 42 and is formed by a semiconductor conductor process.
The second single crystal silicon substrate 44 is provided so that one surface thereof is in contact with the other surface of the silicon oxide film layer 43.
[0082]
The recess 45 is provided on one surface side of the first single crystal silicon substrate 41, forms a diaphragm 46 in the first single crystal silicon substrate 41, and constitutes a polysilicon layer 42 and a void chamber 47.
[0083]
The rounded portion 451 is provided at a portion where the bottom surface 452 and the side surface 453 of the recess 45 are in contact with each other.
The strain detection sensor 48 is provided on the diaphragm 46.
In this case, the pressure introducing hole 49 communicates with the void chamber 47 from the other surface of the second single crystal silicon substrate 44, and communicates the void chamber 47 with the outside.
[0084]
As a result, the diaphragm 46 is formed only of a silicon single crystal material.
That is, a diaphragm free from residual strain can be formed, the diaphragm 46 can be further thinned, and a semiconductor pressure measuring device with further improved measurement accuracy and sensitivity can be obtained.
[0085]
In addition, since the rounded portion 451 is provided at the edge portion of the gap chamber 47, there is no portion where stress generated at the edge portion of the gap chamber 47 is concentrated even when a large pressure is applied to the gap chamber 47.
Therefore, the pressure to destroy can be made high.
As a result, a high pressure resistant semiconductor pressure measuring device is obtained.
[0086]
In the above-described embodiment, the case where the diaphragms 15 and 35 are formed of the polysilicon layers 12 and 32, the silicon oxide film layers 13 and 33, and the second single crystal silicon substrates 14 and 34 has been described. There is no limit.
[0087]
For example, only the polysilicon layers 12 and 32 may be used. In short, the diaphragms 15 and 35 are at least one of the polysilicon layers 12 and 32, the silicon oxide film layers 13 and 33, and the second single crystal silicon substrates 14 and 35. As long as it is formed by.
In short, unnecessary layers in the diaphragms 15 and 35 can be easily removed by etching.
[0088]
In this case, the semiconductor pressure measuring device can be properly used depending on the application of the semiconductor pressure measuring device, and a semiconductor pressure measuring device having a high degree of freedom for the application can be obtained.
[0089]
The above description merely shows a specific preferred embodiment for the purpose of explanation and illustration of the present invention.
Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.
[0090]
【The invention's effect】
As explained above, according to claim 1 of the present invention,
(1) Since the polysilicon layer and the silicon oxide film layer are joined in contact with each other, the thermal silicon oxide film layer absorbs excess water, so that a semiconductor pressure measuring device in which voids are not easily generated can be obtained. .
[0091]
(2) Since the polysilicon layer and the silicon oxide film layer are bonded in contact with each other, the silicon oxide film layer is softened at 1100 ° C. or higher. There is.
In addition, a semiconductor pressure measuring device that can take in particles such as dust and eliminate voids can be obtained.
[0092]
(3) In addition, since the void chamber is provided in the l-th silicon single crystal substrate, the polysilicon layer forming the diaphragm can be thinned. Specifically, for example, it can be 1 μm or less.
[0093]
As a result, the influence of the residual strain of the polysilicon layer can be reduced, the diaphragm can be made thinner, and a semiconductor pressure measuring device with improved measurement accuracy and sensitivity characteristics can be obtained.
[0094]
(4) In the manufacturing process, the second silicon oxide film forming the void chamber is embedded in the first silicon single crystal substrate.
In such a state, even if the thickness of the second silicon oxide film forming the void chamber is increased, the thickness of the first silicon oxide film and the second silicon oxide film is optimized. Specifically, the level difference between the second silicon oxide film and the first silicon single crystal substrate can be controlled to a level difference of 0.1 μm or less, for example.
[0095]
That is, even when the thickness of the second silicon oxide film forming the void chamber is increased to, for example, 1 μm or more, the step can be controlled to 0.1 μm or less.
In other words, since the gap between the gap chambers can be increased, even if a fine foreign material enters and adheres to the gap chamber, it can be used for convenience and a high yield can be obtained.
Therefore, an inexpensive semiconductor pressure measuring device with stable characteristics can be obtained.
[0096]
(5) Since the step can be reduced, the polysilicon layer for flattening can be thinned. For this reason, the polysilicon growth temperature of the polysilicon layer can be lowered and the gray size can be reduced, so that the polishing process is facilitated.
Further, since the amount of polishing is small, it is not necessary to grind.
[0097]
Further, since the variation in the thickness of the polysilicon layer within the wafer or between the wafers is reduced, the polishing operation is easy and simple, and an inexpensive semiconductor pressure measuring device can be obtained.
[0098]
According to claim 2 of the present invention, the diaphragm is formed only of a silicon single crystal material.
That is, a diaphragm free from residual strain can be formed, the diaphragm can be made thinner, and a semiconductor pressure measuring device with further improved measurement accuracy and sensitivity can be obtained.
[0099]
According to the third aspect of the present invention, since the rounded portion is provided at the edge portion of the gap chamber, there is no portion where stress generated at the edge portion of the gap chamber is concentrated even when a large pressure is applied to the gap chamber. .
Therefore, the pressure to destroy can be made high.
As a result, a high pressure resistant semiconductor pressure measuring device is obtained.
[0100]
According to claim 4 of the present invention, the diaphragm is formed of only a silicon single crystal material.
That is, a diaphragm free from residual strain can be formed, the diaphragm can be made thinner, and a semiconductor pressure measuring device with further improved measurement accuracy and sensitivity can be obtained.
[0101]
Further, since the rounded portion is provided at the edge portion of the gap chamber, there is no portion where stress generated at the edge portion of the gap chamber is concentrated even when a large pressure is applied to the gap chamber.
Therefore, the pressure to destroy can be made high.
As a result, a high pressure resistant semiconductor pressure measuring device is obtained.
[0102]
According to the fifth aspect of the present invention, since the diaphragm is formed of at least one of the polysilicon layer, the silicon oxide film layer, and the second single crystal silicon substrate, it can be properly used depending on the application of the semiconductor pressure measuring device. And a semiconductor pressure measuring device having a high degree of freedom for applications can be obtained.
[0103]
According to claim 6 of the present invention,
(1) Since the polysilicon layer and the silicon oxide film layer are joined in contact with each other, the thermal silicon oxide film layer absorbs excess water, so that a void is not easily generated. Is obtained.
[0104]
(2) Since the polysilicon layer and the silicon oxide film layer are bonded in contact with each other, the silicon oxide film layer is softened at 1100 ° C. or higher. There is.
[0105]
Moreover, the manufacturing method of the semiconductor pressure measuring device which can take in particles, such as dust, and can eliminate a void is obtained.
(3) As shown in step (h), the second silicon oxide film forming the void chamber is in a state of being entrapped in the first silicon single crystal substrate.
[0106]
In such a state, even if the thickness of the second silicon oxide film forming the void chamber is increased, if the thicknesses of the first silicon oxide film and the second silicon oxide film are optimized, h) The step between the second silicon oxide film and the first silicon single crystal substrate in the step can be specifically controlled to, for example, a step of 0.1 μm or less.
[0107]
That is, even when the thickness of the second silicon oxide film forming the void chamber is increased to, for example, 1 μm or more, the step can be controlled to 0.1 μm or less.
That is, since the gap of the gap chamber can be increased, even if a fine foreign substance enters and adheres to the gap chamber, it can be used and a high yield can be obtained.
Therefore, an inexpensive method for manufacturing a semiconductor pressure measuring device with stable characteristics can be obtained.
[0108]
(4) Since the step can be reduced, it is possible to reduce the thickness of the polysilicon layer for flattening. For this reason, the polysilicon growth temperature of the polysilicon layer can be lowered and the gray size can be reduced, so that the polishing process is facilitated.
Further, since the amount of polishing is small, it is not necessary to grind.
[0109]
Further, since the variation in the thickness of the polysilicon layer within the wafer or between the wafers is reduced, the polishing operation is easy and simple, and an inexpensive method for manufacturing a semiconductor pressure measuring device can be obtained.
[0110]
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a semiconductor pressure measuring apparatus and a manufacturing method thereof that are inexpensive, have good accuracy, sensitivity, and weekly high pressure characteristics, have a stable manufacturing process, and have little fluctuation in characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a main part configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory view of the main part configuration of another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a main part configuration of another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a main part configuration of another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a conventional example that is generally used.
7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG. 6. FIG.
[Explanation of symbols]
11 First single crystal silicon substrate
12 Polysilicon layer
13 Silicon oxide film layer
14 Second single crystal silicon substrate
15 Diaphragm
16 recess
17 void chamber
18 Strain detector
19 Pressure hole
21 First single crystal silicon substrate
22 Polysilicon layer
23 Silicon oxide film layer
24 Second single crystal silicon substrate
25 recess
26 Diaphragm
27 Void chamber
28 Strain detection sensor
29 Pressure hole
31 First single crystal silicon substrate
32 Polysilicon layer
33 Silicon oxide film layer
34 Second single crystal silicon substrate
35 Diaphragm
36 recess
361 Round part
362 bottom
363 side
37 void chamber
38 Strain detection element
39 Pressure hole
41 First single crystal silicon substrate
42 Polysilicon layer
43 Silicon oxide film layer
44 Second single crystal silicon substrate
45 recess
451 Round part
452 Bottom
453 side
46 Diaphragm
47 Void chamber
48 Strain detection sensor
49 Pressure hole
201 first single crystal silicon substrate
202 lth silicon nitride film
203 Predetermined location
204 First silicon oxide film
205 Second silicon nitride film
206 Second silicon oxide film
207 Polysilicon layer
208 Second single crystal silicon substrate
209 Third silicon oxide film
211 Strain detection sensor
212 holes

Claims

In the semiconductor pressure measuring device in which a void chamber is provided on one surface side of the diaphragm and a measurement pressure is applied to the other surface side of the diaphragm,
An l-th single crystal silicon substrate;
A polysilicon layer formed by a semiconductor process in contact with one surface of the first single crystal silicon substrate;
A silicon oxide film layer formed by a semiconductor process in contact with the other surface of the polysilicon layer;
A second single crystal silicon substrate which is provided in contact with the other surface of the silicon oxide film layer and forms a diaphragm together with the polysilicon layer and the silicon oxide film layer;
A recess provided on one surface side of the l-th single crystal silicon substrate and forming a gap chamber with the polysilicon layer;
A strain detection sensor provided on the diaphragm;
A pressure guide hole that communicates with the gap chamber from the other surface of the first single crystal silicon substrate or the other surface of the second single crystal silicon substrate and communicates the void chamber with the outside. Semiconductor pressure measuring device.

In the semiconductor pressure measuring device in which a void chamber is provided on one surface side of the diaphragm and a measurement pressure is applied to the other surface side of the diaphragm,
A first single crystal silicon substrate;
A polysilicon layer formed by a semiconductor conductor process in contact with one surface of the first single crystal silicon substrate;
A silicon oxide film layer formed by a semiconductor conductor process in contact with the other surface of the polysilicon layer;
A second single crystal silicon substrate provided in contact with the other surface of the silicon oxide film layer;
A recess that is provided on one surface side of the first single crystal silicon substrate and forms a diaphragm on the first single crystal silicon substrate to form the polysilicon layer and a void chamber;
A strain detection sensor provided on the diaphragm;
A pressure guide hole that communicates with the gap chamber from the other surface of the first single crystal silicon substrate or the other surface of the second single crystal silicon substrate and communicates the void chamber with the outside. Semiconductor pressure measuring device.

In the semiconductor pressure measuring device in which a void chamber is provided on one surface side of the diaphragm and a measurement pressure is applied to the other surface side of the diaphragm,
An l-th single crystal silicon substrate;
A polysilicon layer formed by a semiconductor conductor process in contact with one surface of the first single crystal silicon substrate;
A silicon oxide film layer formed by a semiconductor conductor process in contact with the other surface of the polysilicon layer;
A second single crystal silicon substrate which is provided in contact with the other surface of the silicon oxide film layer and forms a diaphragm together with the polysilicon layer and the silicon oxide film layer;
A recess provided on one surface side of the l-th single crystal silicon substrate and forming a gap chamber with the polysilicon layer;
A rounded portion provided in a portion where the bottom surface and the side surface of the concave portion are in contact with each other;
A strain detection sensor provided on the diaphragm;
A pressure guide hole that communicates with the gap chamber from the other surface of the first single crystal silicon substrate or the other surface of the second single crystal silicon substrate and communicates the void chamber with the outside. Semiconductor pressure measuring device.

In the semiconductor pressure measuring device in which a void chamber is provided on one surface side of the diaphragm and a measurement pressure is applied to the other surface side of the diaphragm,
A first single crystal silicon substrate;
A polysilicon layer formed by a semiconductor conductor process in contact with one surface of the first single crystal silicon substrate;
A silicon oxide film layer formed by a semiconductor conductor process in contact with the other surface of the polysilicon layer;
A second single crystal silicon substrate provided in contact with the other surface of the silicon oxide film layer;
A recess that is provided on one surface side of the first single crystal silicon substrate and forms a diaphragm on the first single crystal silicon substrate to form the polysilicon layer and a void chamber;
A rounded portion provided in a portion where the bottom surface and the side surface of the concave portion are in contact with each other;
A strain detection sensor provided on the diaphragm;
A pressure guide hole that communicates with the gap chamber from the other surface of the first single crystal silicon substrate or the other surface of the second single crystal silicon substrate and communicates the void chamber with the outside. Semiconductor pressure measuring device.

4. The semiconductor pressure measuring device according to claim 1, wherein the diaphragm is formed of at least one of the polysilicon layer, the silicon oxide film layer, and the second single crystal silicon substrate.

In a manufacturing method of a semiconductor pressure measuring device in which a void chamber is provided on one surface side of a diaphragm and a measurement pressure is applied to the other surface side of the diaphragm,
The manufacturing method of the semiconductor pressure measuring device characterized by having the following processes.
(A) A step of forming a first silicon nitride film on the surface of the l-th single crystal silicon substrate.
(B) A step of removing a required cylindrical portion of the first silicon nitride film on the first single crystal silicon substrate by photolithography.
(C) A step of oxidizing the first single crystal silicon substrate to form a first silicon oxide film.
(D) A step of removing the first silicon oxide film.
(E) forming a second silicon nitride film on the surface of the first single-viscous silicon substrate and the surface of the first silicon nitride film where the first silicon oxide film has been removed;
(F) A step of removing the second silicon nitride film by anisotropic etching.
(G) A step of oxidizing the first single crystal silicon substrate where the second silicon nitride film has been removed to form a second silicon oxide film.
(H) A step of removing the first silicon nitride film and the second silicon nitride film formed on the first single crystal silicon substrate.
(I) forming a polysilicon layer on one surface of the first single crystal silicon substrate;
(J) A step of planarizing the surface of the polysilicon layer by polishing.
(K) A step of forming a third silicon oxide film on one surface of the second single crystal silicon substrate.
(L) A step of bonding the polysilicon layer surface of the first single crystal silicon substrate and the third silicon oxide film of the second single crystal silicon substrate.
(M) A step of polishing the first or second single crystal silicon substrate while leaving a thickness of the diaphragm.
(N) A step of forming a strain detection sensor on this diaphragm.
(O) forming a hole reaching the second silicon oxide film in the first or second single crystal silicon substrate;
(P) A step of removing the second silicon oxide film by selective etching from the hole reaching the second silicon oxide film.