JPH01149482A - Manufacture of semiconductor pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、シリコンのダイアフラムに形成されたゲージ
で測定圧力に対応した電気抵抗の変化としてこの測定圧
力を検出する半導体圧力センサの製造方法に係り、特に
そのダイアフラムの製造方法を改良した半導体圧力セン
サの製造方法に関する。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor that detects measured pressure as a change in electrical resistance corresponding to the measured pressure with a gauge formed on a silicon diaphragm. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, which is an improved method for manufacturing a diaphragm.
〈従来の技術〉
第2図は本発明の製造方法の改良のベースとなる従来の
半導体圧力センサの構成の概要を示す縦断面図である。<Prior Art> FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing an outline of the structure of a conventional semiconductor pressure sensor, which is the basis for improving the manufacturing method of the present invention.
10はn形のシリコン単結晶で作られたダイヤフラムで
あり凹部11を有し、このダイヤフラム10は凹部11
の形成により単結晶の厚さの薄くなった起歪部12とそ
の周辺の固定部13とを有している。10 is a diaphragm made of n-type silicon single crystal and has a recess 11;
The strain-generating part 12 has a thin single crystal due to the formation of the strain-generating part 12, and a fixing part 13 around the strain-generating part 12 is formed.
起歪部12と固定部13との境界の付近にはゲージ14
が不純物の拡散により伝導形がp形として形成されてい
る。ダイヤフラム10の上面はゲージ14を保護するた
め酸化膜(SLO2)および窒化膜なとの保裏膜15で
覆われている。A gauge 14 is installed near the boundary between the strain generating part 12 and the fixed part 13.
However, due to the diffusion of impurities, the conduction type is p-type. The upper surface of the diaphragm 10 is covered with a protective film 15 such as an oxide film (SLO2) and a nitride film to protect the gauge 14.
固定部13は測定圧力Pを導入する貫通孔16を有する
例えばパイレックスガラスの基板17に陽極接合などに
より固定され、更に基板17は金属性の筐体18に接合
されている。The fixing part 13 is fixed to a substrate 17 made of, for example, Pyrex glass, which has a through hole 16 for introducing the measurement pressure P, by anodic bonding or the like, and the substrate 17 is further bonded to a metal casing 18.
測定圧力Pがダイヤフラム10に印加されると、これに
よって起歪部12に歪みが生じ、この歪みがゲージ14
に伝達され測定圧力Pに対応してゲージ14の抵抗が変
化する。従って、ゲージ14の抵抗変化から測定圧力を
求めることができる。When the measurement pressure P is applied to the diaphragm 10, a strain is generated in the strain-generating portion 12, and this strain is applied to the gauge 14.
The resistance of the gauge 14 changes in response to the measured pressure P. Therefore, the measured pressure can be determined from the change in resistance of the gauge 14.
第3図はこの様な半導体圧力センサを作るための製造工
程の概要を示す工程図である。FIG. 3 is a process diagram showing an outline of the manufacturing process for manufacturing such a semiconductor pressure sensor.
第3図(イ)では両面が研磨されたウェハ19を準備す
る。或いは片面が研磨されたウェハの裏面を研磨する。In FIG. 3(A), a wafer 19 whose both sides are polished is prepared. Alternatively, the back side of a wafer that has been polished on one side is polished.
この後、第3図(ロ)に示すようにウェハ19の複数の
所定位置に例えばP形の不純物を拡散することにより測
定圧力に感知する複数のゲージ14 n (n =1
+ 2、・・・)を形成し、この上を酸化膜15で覆う
。After this, as shown in FIG. 3(b), a plurality of gauges 14 n (n = 1
+2, . . . ), and cover this with an oxide film 15.
次に、第3図(ハ)に示すように酸化膜15の上面とウ
ェハ19の下面に窒化膜20.21を形成してゲージ1
4nを保護する。Next, as shown in FIG. 3C, nitride films 20 and 21 are formed on the upper surface of the oxide film 15 and the lower surface of the wafer 19, and
Protect 4n.
第3図(ニ)はアルミニウム配線工程を示している。ゲ
ージ14 nの両端に対応する窒化膜20と酸化膜15
に対してパターンニングを行って開口しこの部分にアル
ミニウムの配線22n、23nを形成する。FIG. 3(d) shows the aluminum wiring process. Nitride film 20 and oxide film 15 corresponding to both ends of gauge 14 n
Patterning is performed on the substrate to form openings, and aluminum wirings 22n and 23n are formed in these portions.
この後、第3図(ホ)に示すようにゲージ形成側とは反
対側の窒化膜21に最終的に起歪部12になるように起
歪部パターンをパターンニングした後、水酸化カリウム
(KOH)液でウェハ19をエツチングして、凹部11
nを作り、これにより起歪部12nを形成する。Thereafter, as shown in FIG. 3(E), after patterning a strain-generating part pattern on the nitride film 21 on the side opposite to the gauge forming side so as to finally become the strain-generating part 12, potassium hydroxide ( Etch the wafer 19 with a KOH) solution to form the recesses 11.
n, thereby forming the strain-generating portion 12n.
第3図(へ)はダイシング工程を示している。FIG. 3(f) shows the dicing process.
ウェハ19には第3図(イ)から(ホ)に示す工程によ
り多数のゲージ14nが形成されているのでこれを各ゲ
ージ毎に分割して、例えばゲージ14を持つダイアフラ
ム10を切り出す。Since a large number of gauges 14n are formed on the wafer 19 by the steps shown in FIGS. 3(A) to 3(E), the wafer 19 is divided into each gauge and, for example, the diaphragm 10 having the gauges 14 is cut out.
以上のようにして作られたダイヤフラム10は第3図(
ト)に示すように基板17と例えば陽極接合などの接合
方法により接合する。The diaphragm 10 made as described above is shown in Figure 3 (
As shown in g), it is bonded to the substrate 17 by a bonding method such as anodic bonding.
次に基板17で絶縁されたダイヤフラム10は金属性の
筐体18に固定される。Next, the diaphragm 10 insulated by the substrate 17 is fixed to a metal housing 18.
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、この様な従来の半導体圧力センサの製造
方法では次に説明するような問題点がある。<Problems to be Solved by the Invention> However, such a conventional method for manufacturing a semiconductor pressure sensor has the following problems.
第3図(ホ)に示すエツチング工程では、工程(ハ)で
形成した窒化膜をパターンニングして残された窒化膜を
マスクとして水酸化カリウムの水溶液でウェハをエツチ
ングするが、窒化膜を形成した後の製造工程で窒化1!
21が傷つき、ピンホールか出来て第3図(ホ)に示ず
工程で十分なマスクとならない場合がある。このエツチ
ング工程の直前に窒化膜を形成すればこの様な問題は生
じないが、窒化膜を形成するにはsoo’ c程度の温
度で行うので、融点が660°Cのアルミニウム配線を
窒化膜の形成前に行うことができない、という新たな問
題が生じる。In the etching step shown in FIG. 3 (e), the nitride film formed in step (c) is patterned and the wafer is etched with an aqueous solution of potassium hydroxide using the remaining nitride film as a mask, but the nitride film is not formed. Nitriding 1 in the manufacturing process after
21 may be damaged and pinholes may be formed, as shown in FIG. 3 (e), resulting in an insufficient mask during the process. If a nitride film is formed immediately before this etching step, this problem will not occur, but since the nitride film is formed at a temperature of about 100°F, aluminum wiring with a melting point of 660°C is not exposed to the nitride film. A new problem arises in that it cannot be done before formation.
く問題点を解決するための手段〉
この発明は、以上の問題点を解決するために、シリコン
のウェハの一方の面にゲージを形成した後、このウェハ
のゲージ形成面を窒化膜で保護してこの上からこのゲー
ジと接合する配線を施し、この後でウェハの他方の面に
低温で窒化タンタルをスパッタしてから所定の起歪部パ
ターンとなるようにこの窒化タンタル膜にパターンニン
グを行い、さらにその残された表面を酸化して五酸化タ
ンタル膜としこれをマスクとして他方の面にエツチング
を行って測定圧力によって歪みが生じる薄肉の起歪部を
形成するようにしたものである。Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the present invention forms a gauge on one side of a silicon wafer and then protects the gauge forming surface of the wafer with a nitride film. Wiring to connect to the gauge is applied from above the lever, and then tantalum nitride is sputtered on the other side of the wafer at a low temperature, and the tantalum nitride film is patterned to form a predetermined pattern of strain-generating parts. Then, the remaining surface is oxidized to form a tantalum pentoxide film, which is used as a mask to etch the other surface to form a thin strain-generating portion that is distorted by the measurement pressure.
く作 用〉
ゲージを形成する半導体プロセス終了後に、低温で窒化
タンタルをスパッタしてタンタル膜を形成した後、これ
を酸化して五酸化タンタルの膜とし、これをマスクとし
てエツチングしてダイアフラムに起歪部を作る。この様
な工程をとることによってマスク不良に基づく歩留まり
不良を除去できる。After the semiconductor process for forming the gauge is completed, tantalum nitride is sputtered at low temperature to form a tantalum film, which is then oxidized to form a tantalum pentoxide film, which is used as a mask for etching to create a diaphragm. Create a distorted part. By taking such a step, yield defects due to mask defects can be eliminated.
〈実施例〉
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する
。第1図は本発明の1実施例を示す製造工程図である。<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a manufacturing process diagram showing one embodiment of the present invention.
第1図(イ)から(ハ)までの工程は第3図(イ)から
(ハ)までの工程と同じである。The steps from FIG. 1 (a) to (c) are the same as the steps from FIG. 3 (a) to (c).
第1図(ニ)の工程においては、第1図(ハ)の工程で
ウェハ19の下面に形成された窒化膜21を除去する。In the step of FIG. 1(d), the nitride film 21 formed on the lower surface of the wafer 19 in the step of FIG. 1(c) is removed.
次に、第1図(ホ)示すアルミニウム配線の工程では窒
化膜21が除去された状態でゲージ14nの両端にアル
ミニウムの配線22n、23nを行う。Next, in the aluminum wiring step shown in FIG. 1(e), aluminum wirings 22n and 23n are formed at both ends of the gauge 14n with the nitride film 21 removed.
さらに、第1図(へ)に示すようにアルミニウムの配線
22n、23nがゲージ14nに接合された状態でウェ
ハ19の下面に低温で窒化タンタル24をスパッタする
。Furthermore, as shown in FIG. 1(f), tantalum nitride 24 is sputtered at a low temperature onto the lower surface of the wafer 19 with the aluminum wires 22n and 23n bonded to the gauge 14n.
この後、第1図(ト)に示すパターンニングの工程で窒
化タンタル24膜をCF4によるプラスマエッチングに
よりパターンニングを行い、最終的に形成する起歪部の
形状になるような複数の開口部25nを設ける。After this, in the patterning step shown in FIG. 1(g), the tantalum nitride 24 film is patterned by plasma etching using CF4, and a plurality of openings 25n are formed to have the shape of the strain-generating portion to be finally formed. will be established.
さらに、第1図(チ)に示す酸化工程で400°C〜5
00”Cの酸素雰囲気の中で表面を酸化し強アルカリに
耐える五酸化タンタルJIi26を形成させる。Furthermore, in the oxidation step shown in Figure 1 (h),
The surface is oxidized in an oxygen atmosphere at 00''C to form tantalum pentoxide JIi26, which is resistant to strong alkalis.
次に、第1図(す)のエツチング工程で、この五酸化タ
ンタル26をマスクとして水酸化カリウム(KOH)の
溶液により異方性エツチングを行ってウェハ19に複数
の凹部27nを作り起歪部28nを形成する。Next, in the etching process shown in FIG. 1, using the tantalum pentoxide 26 as a mask, anisotropic etching is performed using a solution of potassium hydroxide (KOH) to create a plurality of recesses 27n in the wafer 19 and to form strain-generating portions. 28n is formed.
この後、ウェハ19をダイシングして複数のダイアフラ
ム29nに分割しく第1図(ヌ))、その内の1つの例
えばダイアフラム29を第1図(ル)に示すように基板
17に陽極接合などにより接合する。After this, the wafer 19 is diced and divided into a plurality of diaphragms 29n (FIG. 1(N)), and one of them, for example, the diaphragm 29, is bonded to the substrate 17 by anodic bonding or the like as shown in FIG. 1(R). Join.
以上のようにして、半導体圧力センサを大量にしかも容
易に製造することができる。In the manner described above, semiconductor pressure sensors can be manufactured in large quantities and easily.
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
れば、ゲージを形成する半導体プロセス終了後に、低温
で窒化タンタルをスパッタしてタンタル膜を形成した後
、これを酸化して強アルカリニ耐える五酸化タンタルの
膜とし、これをマスクとじてエツチングしてダイアフラ
ムに起歪部を作るので、起歪部を形成するマスク不良に
基づく歩留まり不良を除去することができる。<Effects of the Invention> As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, after the semiconductor process for forming the gauge is completed, tantalum nitride is sputtered at a low temperature to form a tantalum film, and then the tantalum film is oxidized. A film of tantalum pentoxide that can withstand strong alkalinity is formed, and this film is used as a mask and etched to create a strain-generating portion in the diaphragm. Therefore, yield defects due to mask defects that form strain-generating portions can be eliminated.
第1図は本発明の1実施例を示す製造工程図、第2図は
従来の半導体圧力センサの構成を示す縦断面図、第3図
は第2図に示す半導体圧力センサを製造する製造工程図
である。
10・・・ダイアフラム、11.27n・・・凹部、1
2.12n、28n・・・起歪部、14.14n・・・
ゲージ、19・・・ウェハ、20.21・・・窒化膜、
22n、23n・・・電極、24・・・窒化タンタル膜
、25n・・・開口部、26・・・五酸化タンタル膜、
28n・・・起歪部、29・・・ダイアフラム。
第1図
第1図
2q
]b
第2図
一1511俸
第3図
第3図Fig. 1 is a manufacturing process diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of a conventional semiconductor pressure sensor, and Fig. 3 is a manufacturing process for manufacturing the semiconductor pressure sensor shown in Fig. 2. It is a diagram. 10...Diaphragm, 11.27n...Recess, 1
2.12n, 28n... strain generating part, 14.14n...
Gauge, 19... Wafer, 20.21... Nitride film,
22n, 23n... electrode, 24... tantalum nitride film, 25n... opening, 26... tantalum pentoxide film,
28n...Strain-generating portion, 29...Diaphragm. Figure 1 Figure 1 2q ]b Figure 2 - 1511 Salary Figure 3 Figure 3
Claims (1)
このウェハのゲージ形成面を窒化膜で保護してこの上か
ら前記ゲージと接合する配線を施し、この後で前記ウェ
ハの他方の面に低温で窒化タンタルをスパッタしてから
所定の起歪部パターンとなるようにこの窒化タンタル膜
にパターンニングを行い、さらにその残された表面を酸
化して五酸化タンタル膜としこれをマスクとして前記他
方の面にエッチングを行って測定圧力によって歪みが生
じる薄肉の起歪部を形成することを特徴とする半導体圧
力センサの製造方法After forming the gauge on one side of the silicon wafer,
The gauge forming surface of this wafer is protected with a nitride film, and wiring to connect to the gauge is applied from above, and then tantalum nitride is sputtered at a low temperature on the other surface of the wafer, and then a predetermined strain-generating part pattern is formed. This tantalum nitride film is patterned so that the remaining surface is oxidized to form a tantalum pentoxide film, and the other surface is etched using this as a mask to form a thin wall that is distorted by the measurement pressure. Method for manufacturing a semiconductor pressure sensor characterized by forming a strain-generating portion
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP30893087A JPH01149482A (en) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Manufacture of semiconductor pressure sensor |
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JPH01149482A true JPH01149482A (en) | 1989-06-12 |
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JP30893087A Pending JPH01149482A (en) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Manufacture of semiconductor pressure sensor |
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1987
- 1987-12-07 JP JP30893087A patent/JPH01149482A/en active Pending
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