JPH0298972A - 半導体圧力センサの製造方法 - Google Patents

半導体圧力センサの製造方法

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JPH0298972A
JPH0298972A JP25230688A JP25230688A JPH0298972A JP H0298972 A JPH0298972 A JP H0298972A JP 25230688 A JP25230688 A JP 25230688A JP 25230688 A JP25230688 A JP 25230688A JP H0298972 A JPH0298972 A JP H0298972A
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JP
Japan
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etching
pressure sensor
diaphragm
amorphous
corner edge
Prior art date
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Pending
Application number
JP25230688A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Ishibashi
清志 石橋
Kimitoshi Sato
公敏 佐藤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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、起歪ダイヤフラムの圧力変化を抵抗変化とし
て検出する半導体圧力センサの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
−Cに、シリコン半導体のピエゾ抵抗変化を利用したシ
リコン半導体圧力センサは第2図に示すように構成され
ている。この種圧力センサの製造方法について説明する
と、例えばシリコン基板1の中央部に肉薄部を設けるこ
とにより一方側の面に起歪ダイヤフラム(以下ダイヤフ
ラム部と称する)2を異方性エツチング等の手段を用い
て形成し、他方側の面には拡散技術によってシリコン基
板1と逆導電形の拡散抵抗層3を形成する。この後、シ
リコン基板10周辺肉厚部(以下リム部と称する)4と
中央部に通気孔を有するシリコンまたはガラスからなる
台座5に接合部材6によって接合固定する。
このようにして製造された半導体圧力センサのダイヤフ
ラム部2に流体圧カフが印加されると、ダイヤフラム部
2の歪みに応じて拡散抵抗層3の抵抗値を変化させるこ
とができる。この拡散抵抗層3は、保護膜としてのSi
O□膜8を介してAF等の金属配線層9から結線10に
よって接続(ハーフまたはフルブリッジ結合)されてい
るので、微弱な圧力変化を抵抗変化として検出すること
ができる。なお、起歪ダイヤフラムは、通常300〜4
00μmのシリコン基板1の中央部に形成するが、測定
する流体圧力に応じてシリコン基板1を掘り込んで−様
な薄さに加工する。例えば、1kg/cutまでの流体
圧力を測定する場合には、’l 顛X 2mの矩形ダイ
ヤフラムで厚さを50μ鋼まで薄い寸法に設定すると、
拡散抵抗の抵抗変化はフル圧力で約3%を得ることがで
きる。
ところで、半導体圧力センサの性能は、シリコンダイヤ
フラムの寸法形状に大きく依存することから、シリコン
基板1を数μm程度の精度で掘り込む必要があり、この
ため例えばKOH等の強アルカリ系薬品による異方性シ
リコンエツチングが採用されることが多い。この異方性
シリコンエツチングはエツチング速度が結晶方向依存性
をもつから、第3図に示すようにダイヤフラム部2と周
辺リム部4とで形成されるコーナエツジ部21がシャー
プエツジとなり、抵抗変化の直線性にすぐれた圧力セン
サチップが得られる。また、ダイヤフラム厚さ方向にシ
リコンエツジが均一なエツチングレートで進行するから
、エツチング制御を簡単に行うことができ、加工精度の
面からもすぐれた方法である。例えば、(1,00)面
のシリコン基板1にKOHエツチング液で起歪ダイヤプ
ラムを形成すると、ダイヤフラム部2の(100)面2
2と周辺リム部4の側壁(111,)の面23とがなす
角度θは125 ’となり、コーナエツジ部21は結晶
学的にみてきわめてシャープに形成される。この結果、
起歪ダイヤフラムに過大な流体圧力が印加された場合、
コーナエツジ部21に応力集中が発生し易く、起歪ダイ
ヤフラムが破壊してしまうという問題があり、使用圧力
範囲の最大圧力に対し5倍以上の過大圧力が加わる場合
には使用に細心の注意が必要であった。
そこで、従来の半導体圧力センサの製造方法においては
、KOJ1エツチング液による異方性エツチングを実施
した後、再度同一部位を弗酸と硝酸を主成分とする強酸
系エツチング液によって等方性エツチングを施し、コー
ナエツジ部21に強制的にだれ(丸めエツジ)を生じさ
せるものも採用されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、この種の半導体圧力センサの製造方法におい
ては、前記しただれを発生させるためにきわめて多大の
時間1例えば弗酸:硝酸=1:3のシリコンエツチング
液で3分間以上の時間を費やし、生産性が低下するとい
う問題があった。また、異方性エツチング時に一旦高精
度に加工されたシリコンダイヤフラムの膜厚が薄くなり
、かつばらつきが増大し、製造上の信頼性が低下すると
いう問題もあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、生産
性のみならず製造上の信転性を向上させることができる
半導体圧力センサの製造方法を提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る半導体圧力センサの製造方法は、起歪ダイ
ヤフラムを形成するにあたり、半導体基板に異方性エツ
チングによって起歪ダイヤフラム用の凹部を設け、この
凹部の内側面をイオン注入によって非晶質化した後、こ
の非晶質化層を弗酸および硝酸を生成分とする強酸系シ
リコンエツチング液でエツチング除去することにより凹
部の底面と壁面とが交差するコーナエツジ部を曲面形成
するものである。
〔作 用〕
本発明においては、イオン注入によって凹部の内側面を
非晶質化してから、強酸系シリコンエツチング液でエツ
チング除去することにより、短時間にコーナエツジ部を
曲面形成することができると共に、非晶質化層の厚さを
均一に加工することができる。
〔実施例〕 以下、本発明を図に示す実施例によって詳細に説明する
第1図fal〜(C1は本発明に係る半導体圧力センサ
(チップ)の製造方法を説明するための断面図で、同図
において第2図および第3図と同一の部材については同
一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
先ず、結晶面(100) 、厚さ400μmのシリコン
基板31にKOHエツチング液によって350 μmの
異方性エツチングを施す。このとき、シリコン基板31
には、隅部にシャープなコーナエツジ部21を有し厚さ
50μmの起歪ダイヤフラム2 (ダイヤフラム面22
)となる凹部Aが設けられる。ここで、シリコン基板3
1上のエツチングマスク材32としてはシリコン窒化膜
、シリコン酸化膜を使用する。次いで、純水によってK
OHエツチング液を十分に洗浄除去してシリコン基板3
1を乾燥させ、凹部Aの内側面をダイヤフラム面22の
側から深さ0.1〜1μmの部位に同図fa)に矢印3
3で示すように高エネルギー(150KeV以上)のイ
オン注入によって非晶質化する。ここで、イオン種とし
ては特に制限はないが、Arを使用することがSiに対
して電気的に不活性であることから好ましい。しかる後
、シリコン基板31の抵抗拡散側をホトレジスト、ワン
クス等で保護し、非晶質化層34を弗酸:硝酸:酢酸:
水=1:3:1:10の混合比で調合したシリコンチャ
ント(強酸系の等方性シリコンエツチング液)で60秒
間(非晶質化層34は30秒以内でエツチング除去され
る)シリコンエツチングを施して同図(b)に示すよう
に凹部Aの底面と壁面とが交差するコーナエツジ部21
を曲面形成する。この曲面形成されたコーナエツジ部2
1は、最大でも曲率半径が数μm程度であり、圧力セン
サの電気的緒特性に影響はない。また、ダイヤフラム厚
も曲面形成によって数μ11減少するだけであるから、
電気的緒特性への影響はない。そして、曲面形成後には
エツチングマスク材32を除去し、同図(C1に示すよ
うな半導体圧力センサチップを得ることができる。
このようにして得られた半導体圧力センサにおいては、
イオン注入によって凹部Aの内側面を非晶質化してから
、強酸系のシリコンエツチング液でエツチング除去する
ことにより、短時間にコーナエツジ部21を曲面形成す
ることができると共に、非晶質化層の厚さを均一に加工
することができる。
また、本発明においては、ダイヤフラムの破壊強度が曲
面形成しない場合のものと比較して電気的緒特性を犠牲
にすることなく3〜5倍アップする。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、起歪ダイヤフラム
を形成するにあたり、半導体基板に異方性エツチングに
よって起歪ダイヤフラム用の凹部を設け、この四部の内
側面をイオン注入によって非晶質化した後、この非晶質
化層を弗酸および硝酸を主成分とする強酸系シリコンエ
ツチング液でエツチング除去することにより凹部の底面
と壁面とが交差するコーナエツジ部を曲面形成するので
、短時間にコーナエツジ部を曲面形成することができる
と共に、非晶質化層の厚さを均一に加工することができ
、生産性のみならず製造上の信頼性を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(C1は本発明に係る半導体圧力センサ
の製造方法を説明するための断面図、第2図は半導体圧
力センサの一般的構造を示す断面図、第3図は従来の半
導体圧力センサの製造方法によって形成されたダイヤフ
ラム形状を示す断面図である。 2・・・・ダイヤフラム部、21・・・・コーナエツジ
部、31・・・・シリコンMuff、34・・・・非晶
質化層、A・・・・凹部。 代   理   人   大 岩 増 雄第1 図 34; 碕Y晶 を虻イヒ漕 A;回前 第2 図 “1 第3 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板の一方側の面に形成された起歪ダイヤフラム
    と、他方側の面に形成された前記半導体基板と逆導電形
    の拡散抵抗層とを有する半導体圧力センサの製造方法に
    おいて、前記起歪ダイヤフラムを形成するにあたり、前
    記半導体基板に異方性エッチングによって起歪ダイヤフ
    ラム用の凹部を設け、この凹部の内側面をイオン注入に
    よって非晶質化した後、この非晶質化層を弗酸および硝
    酸を主成分とする強酸系シリコンエッチング液でエッチ
    ング除去することにより前記凹部の底面と壁面とが交差
    するコーナエッジ部を曲面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。
JP25230688A 1988-10-06 1988-10-06 半導体圧力センサの製造方法 Pending JPH0298972A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100264292B1 (ko) * 1990-09-26 2000-08-16 이누이 도모지 구조체와 그 제조방법
JP2016159421A (ja) * 2015-03-05 2016-09-05 セイコーエプソン株式会社 半導体デバイス、電子機器および移動体

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