JPH02159770A - 半導体ダイヤフラムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、シリコンなどの半導体結晶の持つピエゾ抵抗
効果などを利用して圧力を電気信号に変換する圧力セン
サのダイヤフラムを製造する製造方法に係り、特に電解
エツチングを用いて半導体ダイヤフラムを製造する製造
方法を改良した半導体ダイヤフラムの製造方法に関する
。

〈従来の技術〉 第３図は従来の半導体圧力センサの構成を示ず構成図で
ある。

第３図（イ）は半導体圧カセンザの平面図、（ロ）は半
導体圧力センサの横断面図を示す。１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２を有し更
に凹部２の形成により単結晶の厚さの薄くなっな起歪部
３とその周辺の固定部４とを有している。

固定部４は連通孔５を有する基板６にカラス薄膜７を介
して陽極接合なとにより固定されている。

起歪部３は単結晶の（］、　ＯＯ）面とされ、その上に
はその中心を通る結晶軸＜００１＞方向で起歪部３と固
定部４との境界付近に例えば剪断形ケシなどの感圧索子
８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。

この感圧索子８はその長手方向に電源端（図示せず）か
形成され、ここに電圧或いは電流か印加される。印加圧
力Ｐがダイヤフラム１に与えられると、これによって生
じた例えは剪断応力τに対応した電圧が感圧索子８の長
手方向のほぼ中央に形成された出力端（図示せず）に得
られる。

これによって、印加圧力Ｐに対応した電Ｌ「が出力端に
得られる。

ところで、この様なダイヤフラムは必ずしも円形に限る
必要はなく矩形でも良いが、一般にこの様なダイヤフラ
ムを製造するには各種の方法がある。

第４図はこのようなダイヤフラムの製造方法の１例を示
したものである。

１０はシリコンのウェハであり、この底面には感圧索子
１１Ａ、１．１　Ｂ、・・・が多数形成されている。こ
れ等の複数の感圧素子１．ＬＡ、ＩＩＢ、・・・に対応
してその上面には複数の開［１部１．２Ａ、１２Ｂ、・
・・ご持つ窒化膜（ＳｊＮ）１２が所定のパターンで形
成されている。

この−に面には窒化膜１２に対向してウェハ全体を覆う
平板状の白金電極１３が窒化膜１２に近接して間隙り、
をもって配置されている。これ等のウェハ１０、白金型
＠！１３なとは例えば弗化水素（ＨＦ）液の中に浸積さ
れており、白金電極１３に対してウェハ１０力３１Ｆの
電位を保つように電源１４から直流電圧が印加さｈてい
る。

以上のような構成により、ウェハ１０は窒化膜１２をマ
スクとしてその間ｌ」部１２Ａ、１２Ｂ、・・に対応し
てウェハが電解エツチングされ、ウェハ１０に多数の凹
部１　（’Ｉ　Ａ、１０）３・・・か形成され、これに
より起歪部］Ｏａ、１０ｂ、・・・がそれぞれ形成され
ることになる。

これ等をタイシングすることによりダイヤフラム１を形
成することかできる。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところて、この様な従来のタイＡ・プラムの製造方法で
は、弗化水素の溶液中で電解エツチングを行うと化学反
応により多数の気泡が凹部１０Ａ、］、　０１−３・・
・に発生してこれがここに滞留して電解エツチングが妨
げられてエツチングの再現性が悪くなるという問題があ
った。

そこで、これを取り除くために弗化水素の電解エツチン
グ液を撹拌することになるが、間隙りが狭いので上置な
撹拌をすることができず気泡を除去することができない
。また、間隙りを大きくすると電解溶液中の電流密度が
均等にならず複数のウェハの凹部の形成においてエツチ
ング速度がそれぞれの凹部で異なることになり、均一な
複数の凹部を形成することが出来ない６更に、均一な電
流分布にするために間隙１、を極めて大きくすると、印
加する電源１４の電圧が大きくなりその取り扱いか危険
になる。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、以」二の課題を解決するために、半導体ウェ
ハの一方の表面に複数の感圧素子が形成され、他方の面
に所定の形状にバター化された絶縁膜を介して導電膜が
形成され、この導電膜に対して半導体ウェハを正電位に
保持し半導体ウェハを電解液に浸積してエツチングをし
て感圧素子に対応する四部を形成するようにしたもので
ある。

く作　用〉 凹部を形成するウェハの面に電流密度が均等になるよう
に均等に分布された導電膜を形成し、この導電膜に対し
てウェハを正電位に保持してつエバ形成面を開放した状
態として電解エツチングをして、例えば撹拌機などによ
り凹部に形成された気泡を除去する。

〈実施例〉 以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の１実施例を示す構成図、第２図は第１
図に示す実施例で用いるウェハの構成を示す構成図であ
る。

第２図に示すように、シリコンの単結晶で出来なウェハ
１５は凹部を形成ずべき開１］部１６Ａ、１６Ｂ、・・
、１．６Ｎなどか多数形成されたパタンを持つ窒化１１
！（３７Ｎ）１．６でその一方の面が覆われている。一
方、これ等の開口部１６Ａ、１６Ｂ、・・・、１６’Ｎ
を窒化膜１６を介して囲むように金（Ａｕ）などの導電
膜１７が格子状に形成されている。

また、ウェハ１５の底面側には感圧素子１８Ａ、１８Ｂ
、・・・１８Ｎなどが開口部１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｎな
どに対応してそれぞれ形成されている。

痩−■−のようなウェハ１５を第１図に示すように導電
膜１．７　（１７！Ｉが負で、ウェハ１５側が圧の電位
になるようにそれぞれ電源１４から直流電圧を印加する
。この状態でこのウェハ１５を弗化水素（Ｈド）の溶液
の中に浸積すると、シリコンのウェハ１５からは化学反
応により気泡を発生しながらシリコンか溶出し、窒化１
１！１６のパターンにしたがって凹部１８Ａ、１．８　
Ｂ、・・・１８Ｎなどか形成され、これに伴ない起歪部
１９Ａ、１９Ｂ、・・・１９Ｎなどが形成される。同時
に、導電膜１７がらも水素カス（Ｈ２）が発生する。

これ等の気泡、カスはこのウェハ１５の上部に配置され
た撹拌機２０により電解液が撹拌されて排除され、これ
により一様なエツチングが確保される。

以上のようにして形成された起歪部などは例えは導電膜
１７の格子などに沿って所定の形状にタイシングされて
ダイヤフラム２１Ａ、２１Ｂ、・・・２１Ｎなどく図示
せず）とされる。

なお、以上の説明では最初から電解エツチングによつ四
部を形成したが、これに限られず例えば当初に超音波加
工などにより所定の位置に凹部をあらかじめ形成してお
き、この後に第１図に示ず電解エツチングをして所定の
寸法になるようにしても良い。

〈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は、
次のような効果がある。

（イ）ウェハの凹部の真上を撹拌することができるので
、シリコンのウェハの電解エツチング中に発生ずる気泡
が滞留することがなく、ウェハ上の複数の四部を均一に
形成することがてきる。

（ロ）孔の付近に電極があり、かつ電極が平面であるの
で、電流分布が均一となり、このため凹部が均一となる
。

（ハ）多数の凹部を一度に加工することができるので、
量産化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の構成を示す構成図、第２図
は第１図に示す実施例で用いるウェハの構成を示す構成
図、第３図は従来の半導体圧力センサの構成を示す構成
図、第４図は第３図に示す半導体圧力センサを製造する
製造方法の要部を示す説明図である。 １・・・ダイヤフラム、３・・・起歪部、８・・・感圧
素子、１０・・・ウェハ、ＩＩＡ、ＩＩＢ・・・感圧素
子、１２・・・窒化膜、１３・・・白金電極、１４・・
・電源、１５・・・ウェハ、１６・・・窒化膜、１７・
・・導電膜、１８Ａ、１８Ｂ・・・凹部、１９．−、Ａ
、１９−Ｂ・・・起歪・部。 ＼

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体ウェハの一方の表面に複数の感圧素子が形成され
   、他方の面に所定の形状にパター化された絶縁膜を介し
   て導電膜が形成され、この導電膜に対して前記半導体ウ
   ェハを正電位に保持し前記半導体ウェハを電解液に浸積
   してエッチングをして前記感圧素子に対応する凹部を形
   成することを特徴とする半導体ダイヤフラムの製造方法
   。