JPH0412574A - Manufacture of semiconductor pressure sensor - Google Patents

Manufacture of semiconductor pressure sensor

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JPH0412574A
JPH0412574A JP11618290A JP11618290A JPH0412574A JP H0412574 A JPH0412574 A JP H0412574A JP 11618290 A JP11618290 A JP 11618290A JP 11618290 A JP11618290 A JP 11618290A JP H0412574 A JPH0412574 A JP H0412574A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
resistor
semiconductor substrate
mask
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP11618290A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Okoda
大古田 隆司
Takanao Suzuki
孝直 鈴木
Hitomi Sumino
角野 仁美
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Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Terumo Corp filed Critical Terumo Corp
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Publication of JPH0412574A publication Critical patent/JPH0412574A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To stabilize element characteristics and improve yield, by determining the arrangement direction of a resistor by using crystal orientation shown by a reference pattern as a reference, and arranging and forming the resistor on a semiconductor substrate surface according to said arrangement direction. CONSTITUTION:The surface of a semiconductor substrate 1, on which a resistor is to be formed, is subjected to wet etching by using a mask 51 having a circular pattern 53, thereby forming a hexagonal pattern on the substrate 1 surface. Said pattern is used as the reference pattern. At least one strip type pattern 61 is formed at a part of the mask 51 on which a pattern of the resistor 19 is drawn. At least one side of the hexagon of the reference pattern formed on the substrate 1 and at least one side of the strip type pattern 61 are positioned in parallel, thereby aligning the masks. A resistor 19 is arranged and formed on the substrate 1 via the mask 51 wherein the pattern of the resistor 19 is drawn. Thereby the resistor 19 is formed in the desired crystallographic axis direction, element characteristics are stabilized, and yield can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体圧力センサの製造方法に関し、特に、
ダイヤフラムに圧力が加わったときの抵抗体のピエゾ抵
抗効果[Piezo resistanceeffec
t)を利用して、血液や空気等の流体の圧力を検出する
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 for manufacturing a semiconductor pressure sensor, and in particular,
Piezo resistance effect of a resistor when pressure is applied to the diaphragm
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor that detects the pressure of a fluid such as blood or air by using t).

[従来の技術〕 圧力センサは、各産業分野で広く使用されている基本的
なセンサの1つであり、最近は半導体IC技術を応用し
た拡散型半導体圧力センサが盛んに用いられるようにな
っている。
[Prior art] Pressure sensors are one of the basic sensors widely used in various industrial fields, and recently, diffusion-type semiconductor pressure sensors that apply semiconductor IC technology have been widely used. There is.

半導体圧力センサは、シリコン等の半導体に歪を加える
と、金属に比べて100倍程度の大きな抵抗変化を生ず
ることを利用して、圧力を受けて歪を生ずる起歪体その
ものをシリコン単結晶板からつくり、これにボロンのイ
オン注入・熱拡散等により不純物を拡散した拡散型ピエ
ゾ抵抗素子(ゲージ抵抗)からなる抵抗体を利用したも
のである。
Semiconductor pressure sensors take advantage of the fact that when strain is applied to a semiconductor such as silicon, it causes a change in resistance that is approximately 100 times larger than that of a metal. It uses a resistor consisting of a diffusion type piezoresistance element (gauge resistor) made from 100% carbon dioxide, into which impurities are diffused by boron ion implantation, thermal diffusion, etc.

このように抵抗体が形成されたシリコン単結晶板の裏面
を圧力に対する感度向上のために凹形にくり抜いて薄く
なった部分をダイヤフラムとする。このダイヤフラムは
、印加された圧力を、その大きさに応じた歪に変換する
起歪体として作用し抵抗体と一体となって、圧力から歪
、歪から電気的出力への変換が行われる。
In order to improve the sensitivity to pressure, the back surface of the silicon single crystal plate on which the resistor is formed is hollowed out in a concave shape, and the thinned part is used as a diaphragm. This diaphragm acts as a strain body that converts applied pressure into strain according to the magnitude of the pressure, and works together with the resistor to convert pressure to strain and strain to electrical output.

すなわち、圧力が印加されると、ダイヤフラムが変形し
て抵抗体に歪が発生し、このため抵抗体の結晶内に応力
変化が生じ、これに起因して電子エネルギー準位が変化
する。この結果、抵抗体には、ピエゾ抵抗効果による大
きな電気抵抗値の変化が起こり、圧力に比例したブリッ
ジ出力が得られるのである。
That is, when pressure is applied, the diaphragm deforms and strain occurs in the resistor, which causes a stress change in the crystal of the resistor, which causes a change in the electron energy level. As a result, a large change in electrical resistance occurs in the resistor due to the piezoresistance effect, and a bridge output proportional to pressure is obtained.

従って、この電気抵抗値の変化の信号出力を外部回路に
接続し増幅かつ計測することにより、印加された圧力を
測定することができる。
Therefore, by connecting the signal output of this change in electrical resistance value to an external circuit, amplifying and measuring it, the applied pressure can be measured.

上述の半導体圧力センサにおいて、抵抗体はブリッジ状
に接続され、圧力がダイヤフラムに加わったときに圧力
を電気信号に変換するものであるが、ダイヤフラムがシ
リコンの(110)面に平行なn型結晶板である場合は
、通常、抵抗体として、4つのp型層を、長平方向がピ
エゾ抵抗係数の大きい(110)結晶軸方向と平行にな
るように、またその不純物濃度をピエゾ抵抗係数の温度
係数ができるだけ小さくなるように制御してシリコン単
結晶板上に形成する。
In the semiconductor pressure sensor described above, the resistor is connected in a bridge shape and converts the pressure into an electrical signal when pressure is applied to the diaphragm. However, the diaphragm is an n-type crystal parallel to the (110) plane of silicon. In the case of a plate, four p-type layers are usually used as a resistor so that the elongated direction is parallel to the (110) crystal axis direction with a large piezoresistance coefficient, and the impurity concentration is adjusted to the temperature of the piezoresistance coefficient. It is formed on a silicon single crystal plate while controlling the coefficient to be as small as possible.

次に、ピエゾ抵抗素子をシリコン基板に配置するときの
結晶方向と基板との関係を表に示す。
Next, the relationship between the crystal direction and the substrate when a piezoresistive element is placed on a silicon substrate is shown in a table.

注)○を付したところが使用可能である。Note) Items marked with ○ can be used.

このように、優れたセンサを得るには、ピエゾ抵抗効果
の結晶方位依存性とダイヤフラム内の応力分布を考慮し
た適切な抵抗体配列にする必要があり、抵抗体を形成す
る方位は、使用するシリコン基板の面方位で決定される
In this way, in order to obtain an excellent sensor, it is necessary to have an appropriate resistor arrangement that takes into account the crystal orientation dependence of the piezoresistance effect and the stress distribution within the diaphragm. It is determined by the plane orientation of the silicon substrate.

[発明が解決しようとする課題〕 上述のように、結晶面方位としてはp型シリコン基板の
結晶軸(110)等を利用して、ピエゾ抵抗係数が最大
となるようにすることにより圧力変化に対する感度を向
上させることができる。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, by using the crystal axis (110) of the p-type silicon substrate as the crystal plane orientation and maximizing the piezoresistance coefficient, it is possible to overcome pressure changes. Sensitivity can be improved.

しかしながら、抵抗体のパターンをシリコン基板上のあ
る結晶方位に配置するには、従来、シリコン基板にあら
かじめ設けられているオリエンテーションフラットを基
準にして行うが、この基準となるオリエンテーションフ
ラットは、結晶方位に対して一1°〜+1°以内の精度
しか有していない。
However, in order to arrange a resistor pattern in a certain crystal orientation on a silicon substrate, conventionally this is done using an orientation flat previously provided on the silicon substrate as a reference; On the other hand, the accuracy is only within -1° to +1°.

このため、この方法により抵抗体を形成して得られた半
導体圧力センサは、素子特性のばらつきが大きく、素子
の歩留まりが低下するという問題があった。
For this reason, semiconductor pressure sensors obtained by forming resistors using this method have a problem in that the device characteristics vary widely and the yield of the device decreases.

したがって、本発明は、上述の問題点を解決し、シリコ
ン基板上への抵抗体の配設形成方向を所望の結晶方位に
精度良く合致させ、半導体圧力センサの素子特性を安定
化し、歩留まりを向上させることを目的とする。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, aligns the formation direction of a resistor on a silicon substrate with a desired crystal orientation with high accuracy, stabilizes the element characteristics of a semiconductor pressure sensor, and improves yield. The purpose is to

[課題を解決するための手段] 上記問題を解決する本発明は、半導体圧力センサの製造
方法において、 一導電型の半導体基板表面に、該基板とは逆導電型の抵
抗体を形成するに際し、半導体基板表面に、該半導体基
板の特定の結晶方位を示す基準パターンを形成する工程
と、前記基準パターンにより示された結晶方位を基準に
して抵抗体の配設方向を決定する工程と、前記決定され
た配設方向にしたがい、半導体基板表面に抵抗体を配設
形成する工程とを含むことを配設形成する、。
[Means for Solving the Problems] The present invention solves the above problems, in a method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, when forming a resistor of a conductivity type opposite to that of the substrate on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, a step of forming a reference pattern indicating a specific crystal orientation of the semiconductor substrate on the surface of the semiconductor substrate; a step of determining the arrangement direction of the resistor based on the crystal orientation indicated by the reference pattern; and the step of determining the direction in which the resistor is arranged. arranging and forming the resistor on the surface of the semiconductor substrate according to the determined arrangement direction;

形成された基準パターンにより示される結晶方位は、半
導体基板の実際の結晶方位に対して、−0.1°〜+0
.1°の範囲内にあるため、従来のオリエンテーション
フラット(精度=l°〜+1°)に比して素子特性を安
定化させることができる。
The crystal orientation indicated by the formed reference pattern is -0.1° to +0° with respect to the actual crystal orientation of the semiconductor substrate.
.. Since it is within the range of 1°, the element characteristics can be stabilized compared to the conventional orientation flat (accuracy = 1° to +1°).

抵抗体としては、前述の拡散型ピエゾ抵抗素子(ゲージ
抵抗)が使用される。
As the resistor, the aforementioned diffusion type piezoresistive element (gauge resistor) is used.

基準パターンを形成する工程は、具体的には、円形パタ
ーンを有するマスクを用い、半導体基板をウェットエツ
チングすることにより行なわれる。
Specifically, the step of forming the reference pattern is performed by wet etching the semiconductor substrate using a mask having a circular pattern.

また、円形パターンは、複数の円形パターンが行列配置
されたものからなるものとするのが好ましい。
Further, it is preferable that the circular pattern is composed of a plurality of circular patterns arranged in rows and columns.

これにより、抵抗体のパターンが形成されたマスクのシ
リコン基板に対する方位合わせが容易になるからである
This is because it becomes easier to align the mask on which the resistor pattern is formed with respect to the silicon substrate.

さらに、抵抗体を配設形成する工程は、抵抗体のパター
ンが描画されたマスクの一部に短冊状パターンを少なく
とも1個設け、半導体基板上に形成された基準パターン
の少なくとも1辺と前記短冊状パターンの少なくとも1
辺とを平行に位置させてマスク合わせを行なった後、前
記抵抗体のパターンが描画されたマスクを介して半導体
基板上に抵抗体を配設形成するのが好適な方法である。
Further, in the step of arranging and forming the resistor, at least one strip-shaped pattern is provided on a part of the mask on which the resistor pattern is drawn, and at least one side of the reference pattern formed on the semiconductor substrate and the strip at least one pattern of
A preferred method is to align the masks so that the sides are parallel to each other, and then arrange and form the resistor on the semiconductor substrate through a mask on which the pattern of the resistor is drawn.

このようにマスク合わせを行うことにより、方位合わせ
が確実かつ迅速となり所望の位置に抵抗体を配、膜形成
することができるからである。
This is because by performing mask alignment in this manner, the orientation can be accurately and quickly aligned, and the resistor can be placed at a desired position to form a film.

また、上記基準パターン形状は、具体的には六角形を呈
している。
Further, the reference pattern shape specifically has a hexagonal shape.

[作用] 半導体圧力センサの製造工程中、半導体基板表面に抵抗
体を形成するに際し、まず、抵抗体を形成すべき半導体
基板表面を、円形パターンを有するマスクを用いてウェ
ットエツチングすると、半導体基板表面には六角形のパ
ターンが形成される。
[Function] During the manufacturing process of a semiconductor pressure sensor, when forming a resistor on the surface of a semiconductor substrate, first, the surface of the semiconductor substrate on which the resistor is to be formed is wet-etched using a mask having a circular pattern. A hexagonal pattern is formed.

この六角形のパターンを基準パターンとする。This hexagonal pattern is used as a reference pattern.

次に、抵抗体のパターンが描画されたマスクの一部に短
冊状パターンを少なくとも1個設け、半導体基板上に形
成された前記基準パターンの六角形の少なくとも1辺と
前記短冊状パターンの少なくとも1辺とを平行に位置さ
せて、マスク合わせを行う。
Next, at least one strip pattern is provided on a part of the mask on which the pattern of the resistor is drawn, and at least one side of the hexagon of the reference pattern formed on the semiconductor substrate and at least one strip pattern Align the masks by positioning the sides parallel to each other.

続いて、前記抵抗体のパターンが描画されたマスクを介
して半導体基板上に抵抗体な配設形成すると、抵抗体は
所望の結晶軸方向に形成されることになる。
Subsequently, when a resistor is formed on the semiconductor substrate through a mask on which the resistor pattern is drawn, the resistor is formed in a desired crystal axis direction.

[実施例〕 以下、本発明の製造方法について、図示の実施例に基づ
き、詳細に説明する。
[Example] Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described in detail based on the illustrated example.

なお、第1図(a)〜(w)は、シリコン基板lの断面
方向から見たときの各製造工程を示すものである。また
、シリコン基板lの厚さは、若干省略して描いている。
Note that FIGS. 1(a) to 1(w) show each manufacturing process when viewed from the cross-sectional direction of the silicon substrate l. Further, the thickness of the silicon substrate l is slightly omitted in the illustration.

(工程1) まず、第1図(a)に示すようにn型(1
10)シリコン基板1を用意する。
(Step 1) First, as shown in Figure 1(a), n-type (1
10) Prepare a silicon substrate 1.

(工程2) 次に、同図(b)に示すように1100℃
の温度で30分間のウェット酸化を行い、シリコン基板
lの上面と下面に膜厚4500人のシリコン酸化膜(S
i02)3を形成する。
(Step 2) Next, as shown in the same figure (b),
Wet oxidation was carried out for 30 minutes at a temperature of
i02) Form 3.

(工程3) 続いて、同図(C)に示すように、シリコ
ン酸化膜3の表面に膜厚1.0μmのフォトレジスト膜
5を塗布形成し、通常のホトリソグラフィにより、方位
合わせ用に円形の開ロアを有するレジストパターンを形
成する。
(Step 3) Next, as shown in the same figure (C), a photoresist film 5 with a film thickness of 1.0 μm is formed on the surface of the silicon oxide film 3, and a circular shape is formed by ordinary photolithography for orientation alignment. A resist pattern having an open lower part is formed.

すなわち、所定の円形パターンを描画したガラスマスク
をフォトレジスト膜5にマスク合わせした後、露光及び
現像を行い、ガラスマスクの円形パターンをフォトレジ
スト膜5に転写し、さらに窒素雰囲気中において90秒
間、140±2℃の熱処理(ハードベーキング)を行う
That is, after a glass mask on which a predetermined circular pattern has been drawn is aligned with the photoresist film 5, exposure and development are performed to transfer the circular pattern of the glass mask onto the photoresist film 5, and then in a nitrogen atmosphere for 90 seconds. Heat treatment (hard baking) is performed at 140±2°C.

上記ガラスマスクの一例を第2図に示す。An example of the above glass mask is shown in FIG.

図中、1枚のガラスマスク51には、斜線で示す円形パ
ターン領域53が2箇所形成されている。
In the figure, one glass mask 51 is formed with two circular pattern areas 53 indicated by diagonal lines.

このガラスマスク51は、結晶方位を示す基準パターン
形成用の用途しかないため、前記円形パターン領域53
以外の部分にピエゾ抵抗素子のパターンは形成されてい
ない。
Since this glass mask 51 is used only for forming a reference pattern indicating crystal orientation, the circular pattern area 53
No piezoresistance element pattern is formed in other areas.

次に、円形パターン領域53の角部な一部拡大して第3
図に示す。
Next, a corner part of the circular pattern area 53 is enlarged to form a third
As shown in the figure.

第3図に示される通り、円形パターン領域53には、複
数の円形パターン55が規則正しく行列配置されている
As shown in FIG. 3, in the circular pattern area 53, a plurality of circular patterns 55 are regularly arranged in rows and columns.

(工程4) 次に、同図(d)に示すように、上記バタ
ーニングされたフォトレジスト膜5をマスクにしてバッ
ファフッ酸(BHF)液によるウェットエツチングを行
い、前記シリコン酸化膜3にシリコン基板lに達する円
形の開口9を形成する。
(Step 4) Next, as shown in FIG. 4(d), wet etching is performed using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution using the patterned photoresist film 5 as a mask, and the silicon oxide film 3 is etched with silicon. A circular opening 9 is formed that reaches the substrate l.

続いて、同図(e)に示すように、ガス圧力0.3To
rr、高周波電力200Wの条件でプラズマアッシング
(灰化)を40分間行い、上記フォトレジスト膜5を除
去する。
Subsequently, as shown in the same figure (e), the gas pressure was increased to 0.3To.
rr, and plasma ashing (ashing) is performed for 40 minutes under the conditions of high frequency power of 200 W, and the photoresist film 5 is removed.

さらに、当該シリコン基板lを5分間ずつ、5回、超純
水により流水洗浄し、さらにスピンドライ法により乾燥
させる。
Further, the silicon substrate 1 is washed with running ultrapure water five times for 5 minutes each time, and further dried by a spin drying method.

(工程5) 次に、同図(f)に示すように、シリコン
酸化膜3をマスクにして円形の開口9を介してシリコン
基板1をヒドラジン又はKOH水溶液等によりウェット
エツチングし、結晶方位確認用のマーク11をシリコン
基板1上に形成する。
(Step 5) Next, as shown in FIG. 5(f), the silicon substrate 1 is wet-etched with hydrazine or KOH aqueous solution through the circular opening 9 using the silicon oxide film 3 as a mask to confirm the crystal orientation. A mark 11 is formed on the silicon substrate 1.

このとき、シリコン基板1上に形成されたエツチング後
の基準パターン、すなわち結晶方位確認用のマ・−り1
1は、各円形パターンに対応して第4図に示すように六
角形となる。
At this time, the reference pattern after etching formed on the silicon substrate 1, that is, the mark pattern 1 for confirming the crystal orientation.
1 becomes a hexagon as shown in FIG. 4 corresponding to each circular pattern.

この六角形の各辺は原理的に、シリコン基板1の(11
0)と(111)の各面の交線となるため、シリコン基
板上の正確な結晶方位を定めることができる。
In principle, each side of this hexagon is (11
0) and (111) planes, it is possible to determine the accurate crystal orientation on the silicon substrate.

なお、前述のようにガラスマスクに描画した円形パター
ンを複数行列配置した場合は、シリコン基板1上に形成
される六角形の基準パターンも対応して複数行列配置さ
れることになり、各六角形の同一方向の各辺を結ぶと直
線状となり、後に行う抵抗体形成用マスクの方位合わせ
が容易となる。
In addition, if the circular patterns drawn on the glass mask are arranged in multiple rows and columns as described above, the hexagonal reference patterns formed on the silicon substrate 1 will also be arranged in multiple rows and columns, and each hexagonal When the sides in the same direction are connected, a straight line is formed, which makes it easier to align the mask for resistor formation later.

(工程6) 続いて、同図(g)に示すように、バッフ
ァフッ# (BHF)液によるウェットエツチングを行
い、前記シリコン酸化膜3を全面的に除去する。
(Step 6) Subsequently, as shown in FIG. 6(g), wet etching is performed using a buffer fluoride (BHF) solution to completely remove the silicon oxide film 3.

さらに当該シリコン基板1を5分間ずつ5回、超純水に
より流水洗浄し、さらにスピンドライ法により乾燥させ
る。
Further, the silicon substrate 1 is washed with running ultrapure water five times for 5 minutes each time, and further dried by a spin dry method.

(工程7) 次に、同図(h)に示すように、1100
℃の温度で30分間のウェット酸化を行い、シリコン基
板1の上面と下面に膜厚5000人のシリコン酸化膜1
3を形成する。
(Step 7) Next, as shown in the same figure (h), 1100
Wet oxidation was performed for 30 minutes at a temperature of
form 3.

なお、同図(h)以降の図面においては、シリコン基板
lの抵抗体形成部分を拡大して示すので、前記形成した
結晶方位確認用マーク11は図示しない。
In addition, in the drawings after FIG. 10H, the portion of the silicon substrate l where the resistor is formed is shown in an enlarged scale, so the formed crystal orientation confirmation mark 11 is not shown.

(工程8) 続いて、同図(i)に示すように、ピエゾ
抵抗パターン15が転写された膜厚1.0μmのフォト
レジスト膜17を前記シリコン酸化膜13の上面に形成
する。
(Step 8) Subsequently, as shown in FIG. 4(i), a photoresist film 17 having a thickness of 1.0 μm and having the piezoresistive pattern 15 transferred thereto is formed on the upper surface of the silicon oxide film 13.

このとき、本実施例では、フォトレジスト膜17に転写
されたピエゾ抵抗パターン15の長平方向が、前記シリ
コン基板1上に形成された結晶方位確認用マーク11の
(110)方向の各辺と平行になるようにする。
At this time, in this embodiment, the elongated direction of the piezoresistive pattern 15 transferred to the photoresist film 17 is parallel to each side in the (110) direction of the crystal orientation confirmation mark 11 formed on the silicon substrate 1. so that it becomes

このようにするための好ましい方法を以下、説明する。A preferred method for doing so will be described below.

まず、前記シリコン酸化膜13の上面に膜厚1.0μm
のフォトレジスト膜17を塗布形成する。
First, the upper surface of the silicon oxide film 13 is coated with a film thickness of 1.0 μm.
A photoresist film 17 is formed by coating.

次にピエゾ抵抗パターンがあらかじめ描画されているフ
ォトマスクを用意する。
Next, a photomask with a piezoresistive pattern drawn in advance is prepared.

第5図にその一例を示す。An example is shown in FIG.

第5図に示すように、フォトマスク57は、第2図で説
明したガラスマスク51と対応するものであり、18行
18列の素子領域が形成されている。
As shown in FIG. 5, the photomask 57 corresponds to the glass mask 51 described in FIG. 2, and has element regions arranged in 18 rows and 18 columns.

これら素子領域の1つ1つにピエゾ抵抗パターンが描画
されているが、各素子領域は、それぞれ2.7x2.7
mm′の面積を有する。
A piezoresistance pattern is drawn in each of these element areas, and each element area has a size of 2.7 x 2.7
It has an area of mm'.

なお、便宜上、第5図にピエゾ抵抗パターンは図示して
いない。
Note that, for convenience, the piezoresistive pattern is not shown in FIG.

このフォトマスク57には第5図に斜線で示すように、
前記ガラスマスク51に形成した円形パターン領域53
と対応する位置に短冊状のパターン領域59が2箇所形
成されている。
As shown by diagonal lines in FIG. 5, this photomask 57 has
Circular pattern area 53 formed on the glass mask 51
Two strip-shaped pattern areas 59 are formed at positions corresponding to .

したがって、この短冊状パターン領域59を除く各領域
にイオン注入用のピエゾ抵抗パターンが形成される。
Therefore, a piezoresistance pattern for ion implantation is formed in each region except for this strip pattern region 59.

次に、この短冊状パターン領域59の角部を一部拡大し
て第6図に示す。
Next, a corner portion of this strip-shaped pattern area 59 is partially enlarged and shown in FIG.

第6図に示される通り、短冊状パターン領域59には、
複数の短冊状パターン61が規則正しく配置されている
As shown in FIG. 6, in the strip pattern area 59,
A plurality of strip-shaped patterns 61 are regularly arranged.

各短冊状パターン61の長辺は、シリコン基板l上に形
成された六角形の結晶方位確認用マーク(基準パターン
)の相対向する左右両辺の方向と一致する。
The long side of each strip-like pattern 61 coincides with the direction of both opposing left and right sides of a hexagonal crystal orientation confirmation mark (reference pattern) formed on the silicon substrate l.

したがって、フォトマスク57をシリコン基板l上の所
定の方向に位置決めするには、前記六角形の結晶方位確
認用マーク11の少なくとも1辺と、前記短冊状パター
ン61の少なくとも1辺とで、顕微鏡視野にて平行出し
をすることにより行う。
Therefore, in order to position the photomask 57 in a predetermined direction on the silicon substrate l, at least one side of the hexagonal crystal orientation confirmation mark 11 and at least one side of the strip pattern 61 must This is done by aligning it at .

このように平行出しを行うことにより、フォトマスク5
7のシリコン基板1に対するマスク合わせが正確となり
、結果的にピエゾ抵抗パターンは、シリコン基板lに対
して所望の結晶方位に配置されることになる。
By performing parallel alignment in this way, the photomask 5
The mask alignment with respect to the silicon substrate 1 of 7 becomes accurate, and as a result, the piezoresistive pattern is arranged in a desired crystal orientation with respect to the silicon substrate 1.

なお、図示はしないが、ピエゾ抵抗パターンは前記短冊
状パターン61の長手方向に対して、180°をなす方
向<110>、あるいは35.3°をなす方向<111
>に形成する。
Although not shown, the piezoresistive pattern is arranged in a direction <110> that makes an angle of 180 degrees or a direction <111 that makes an angle of 35.3 degrees with respect to the longitudinal direction of the strip pattern 61.
> Formed.

このように配置する理由は、<110>あるいは<11
1>方向に抵抗を配置したときが縦方向のピエゾ抵抗係
数が大きくなるためである。
The reason for arranging it like this is <110> or <11
This is because when the resistor is arranged in the 1> direction, the piezoresistance coefficient in the vertical direction becomes large.

大きさは、<111>が最大で<110>は次に大きい
Regarding the size, <111> is the largest, and <110> is the next largest.

縦方向のピエゾ抵抗係数が大きいということは、抵抗体
の縦方向応力が大きくなることを意味する。 したがっ
て、応力が大きいと抵抗変化も太き(なる。
A large longitudinal piezoresistance coefficient means that the longitudinal stress of the resistor becomes large. Therefore, the greater the stress, the greater the resistance change.

次に、このようにして平行出しを行い、位置合わせを完
了したフォトマスク57を介して、フォトレジスト膜1
7の露光及び現像を行い、さらに、窒素雰囲気中で90
秒間、140±2℃の熱処理(ハードベーキング)を行
い、フォトマスク57のピエゾ抵抗パターンをフォトレ
ジスト膜17に転写する。
Next, the photoresist film 1
7 exposure and development, and further 90 degree exposure in a nitrogen atmosphere.
A heat treatment (hard baking) is performed at 140±2° C. for seconds to transfer the piezoresistive pattern of the photomask 57 onto the photoresist film 17.

このようにして、フォトレジスト膜17に転写されたピ
エゾ抵抗パターンは、シリコン基板lの所望の結晶方位
に配列することになる。
In this way, the piezoresistive pattern transferred to the photoresist film 17 is arranged in the desired crystal orientation of the silicon substrate l.

(工程9) 次に、同図(j)に示すように、上記パタ
ーニングされたフォトレジスト膜17をマスクにして、
バッファフッ酸(BHF)液によりウェットエツチング
を行い、前記シリコン酸化膜13にシリコン基板lに達
するピエゾ抵抗パターン18を形成する。
(Step 9) Next, as shown in FIG. 6(j), using the patterned photoresist film 17 as a mask,
Wet etching is performed using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution to form a piezoresistive pattern 18 on the silicon oxide film 13 that reaches the silicon substrate 1.

続いて、ガス圧力0.3Torr、高周波電力200W
の条件でプラズマアッシング(灰化)を40分間行い、
上記フォトレジスト膜17を剥離する。
Next, the gas pressure was 0.3 Torr, and the high frequency power was 200 W.
Plasma ashing (ashing) was performed for 40 minutes under the following conditions.
The photoresist film 17 is peeled off.

さらに、当該シリコン基板lを5分間ずつ5回、超純水
により流水洗浄し、さらにスピンドライ法で乾燥させる
Further, the silicon substrate 1 is washed with running ultrapure water five times for 5 minutes each time, and further dried by a spin drying method.

(工程10) 次に、同図(k)に示すように、上記ピ
エゾ抵抗パターン18がバターニングされたシリコン酸
化膜13をマスクにして、加速電圧120keV、  
ドーズ量1 x 10 ”””/ c rdの条件でボ
ロン(B+イオン)の注入を行い、シリコン基板l上に
おいて、シリコン酸化膜13のピエゾ抵抗パターン18
と対応する部分にシリコン基板lと逆導電型のp型拡散
層を形成し、p型ピエゾ抵抗19とする。
(Step 10) Next, as shown in FIG. 5(k), using the silicon oxide film 13 on which the piezoresistive pattern 18 has been patterned as a mask, an acceleration voltage of 120 keV is applied.
Boron (B+ ions) are implanted at a dose of 1 x 10 ``''''/c rd to form a piezoresistance pattern 18 of the silicon oxide film 13 on the silicon substrate l.
A p-type diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the silicon substrate 1 is formed in a portion corresponding to the p-type piezoresistor 19.

また、不純物の注入法としては、上記イオン注入性の他
、熱拡散法等がある。
In addition to the above-mentioned ion implantation method, methods for implanting impurities include a thermal diffusion method and the like.

(工程11) 続いて、上記ピエゾ抵抗19が形成され
たシリコン基板1を30分間加熱(アニル)処理する。
(Step 11) Subsequently, the silicon substrate 1 on which the piezoresistor 19 is formed is heated (annealed) for 30 minutes.

さらに、バッファフッ酸(BHF)液によるウェットエ
ツチングを行い、前記シリコン酸化膜13を除去する。
Furthermore, wet etching is performed using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution to remove the silicon oxide film 13.

次に、同図(Il、)に示すように、1100℃の温度
で30分間のウェット酸化を行い、シリコン基板1の上
面と下面にそれぞれ膜厚4500人のシリコン酸化膜2
1を形成する。
Next, as shown in FIG.
form 1.

このように形成したピエゾ抵抗パターンを第7図に示す
The piezoresistive pattern thus formed is shown in FIG.

図中、黒く塗りつぶした部分がピエゾ抵抗19である。In the figure, the blacked out portion is the piezoresistor 19.

第7図は、シリコン基板lを上方から見たときの状態で
ある。
FIG. 7 shows the state of the silicon substrate 1 viewed from above.

また、斜線部は、ピエゾ抵抗19を電気的に外部と接続
するための配線71である。
Further, the shaded portion is wiring 71 for electrically connecting the piezoresistor 19 to the outside.

この配線71は所定のマスクを使用して加速電圧150
keV、  ドーズ量1 xl 0181ona / 
Cゴの条件でボロンイオンを注入することにより形成す
る。
This wiring 71 is connected to an acceleration voltage of 150 using a predetermined mask.
keV, dose 1xl 0181ona/
It is formed by implanting boron ions under C conditions.

なお、ピエゾ抵抗部の形成と配線部の形成の工程順序の
概略は、次の2通りが考えられる。
Note that the following two methods can be considered for the outline of the process order of forming the piezoresistive portion and forming the wiring portion.

すなわち、順に、■配線部のイオン注入用パターンを形
成する工程、■配線部用のイオンを注入する工程、■ア
ニール処理する工程、■シリコン酸化膜を除去する工程
、■再び酸化する工程。
That is, in order: (1) forming an ion implantation pattern for the wiring section, (2) implanting ions for the wiring section, (2) annealing process, (2) removing the silicon oxide film, and (2) oxidizing again.

■ピエゾ抵抗部のイオン注入用パターンを形成する工程
、■ピエゾ抵抗部用のイオンを注入する工程、■アニー
ル処理する工程及び■再び酸化する工程からなる場合、
あるいは、■配線部のイオン注入用パターンを形成する
工程、■配線部用のイオンを注入する工程、■ピエゾ抵
抗部のイオン注入用パターンを形成する工程、■ピエゾ
抵抗部用のイオンを注入する工程、■アニール処理する
工程、■酸化膜を除去する工程及び■再び酸化する工程
からなる場合である。
If the process consists of ■ forming a pattern for ion implantation of the piezoresistive part, ■ implanting ions for the piezoresistive part, ■ annealing process, and ■ re-oxidizing the process,
Alternatively, ■ a step of forming an ion implantation pattern for the wiring section; ■ a step of implanting ions for the wiring section; ■ a step of forming an ion implantation pattern for the piezoresistive section; ■ a step of implanting ions for the piezoresistive section 1) annealing process; 2) removing oxide film; and 2) oxidizing again.

一方、ピエゾ抵抗部19と配線71との関係を明瞭にす
るために、第7図中央に位置するとニジ抵抗部19を第
8図に拡大して示す。
On the other hand, in order to clarify the relationship between the piezoresistive portion 19 and the wiring 71, the rainbow resistance portion 19 located at the center of FIG. 7 is shown enlarged in FIG.

(工程12)  さらに、同図(m)に示すように、圧
力0.3Torr、温度300±2℃の条件で、反応ガ
スとしてシラン(SiH,)=6SCCM、窒素ガス(
N2 )=l 94SCCMを流し、P−CVD法(化
学的気相成長法)により、表面保護膜として窒化膜(S
iNx)23を形成する。
(Step 12) Furthermore, as shown in the same figure (m), silane (SiH,) = 6SCCM and nitrogen gas (
N2)=l 94SCCM was poured and a nitride film (S
iNx) 23.

なお、同図(m)は前記第7図の■−■線に沿う断面図
である。
Note that FIG. 7(m) is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 7.

(工程13)  次に、同図(n)に示すように、シリ
コン基板1の下面に膜厚1.0μmのフォトレジスト膜
25を塗布形成し、所定のフォトマスクを用いて露光及
び現像を行い、さらに窒素雰囲気中で90秒間、140
±2℃の熱処理(ハードベーキング)を行うことにより
、ダイアフラム形成用のレジストパターンを形成する。
(Step 13) Next, as shown in the same figure (n), a photoresist film 25 with a film thickness of 1.0 μm is formed on the lower surface of the silicon substrate 1, and exposed and developed using a predetermined photomask. , and 140 sec for 90 seconds in a nitrogen atmosphere.
By performing heat treatment (hard baking) at ±2° C., a resist pattern for forming a diaphragm is formed.

(工程14) 続いて、同図(0)に示すように、前記
シリコン基板lの下面に形成したフォトレジスト膜25
のパターンをマスクにして、バッファフッ酸(BHF)
液によりウェットエツチングを行い、シリコン基板lの
下面に形成したシリコン酸化膜21を選択的に除去する
。その後、ガス圧0.3Torr、高周波電力200W
の条件でプラズマアッシング(灰化)を40分間行い、
フォトレジスト膜25を除去する。
(Step 14) Subsequently, as shown in FIG.
Using the pattern as a mask, apply buffered hydrofluoric acid (BHF).
Wet etching is performed using a liquid to selectively remove the silicon oxide film 21 formed on the lower surface of the silicon substrate 1. After that, the gas pressure is 0.3 Torr, and the high frequency power is 200 W.
Plasma ashing (ashing) was performed for 40 minutes under the following conditions.
Photoresist film 25 is removed.

(工程15)  さらに、同図(p’)に示すように、
シリコン基板lの上面に形成した窒化膜23の上に膜厚
1.0μmのフォトレジスト膜27を塗布形成後所定の
フォトマスクを用いて露光及び現像を行い、その後14
0±2℃の熱処理(ハードベーキング)を90秒間行う
ことにより、ピエゾ抵抗19から延びた配線71と電気
的接触(オーミックコンタクト)を行うためのコンタク
トホール用パターン29を形成する。
(Step 15) Furthermore, as shown in the same figure (p'),
A photoresist film 27 with a film thickness of 1.0 μm is coated on the nitride film 23 formed on the upper surface of the silicon substrate l, and then exposed and developed using a predetermined photomask.
By performing heat treatment (hard baking) at 0±2° C. for 90 seconds, a contact hole pattern 29 for making electrical contact (ohmic contact) with the wiring 71 extending from the piezoresistor 19 is formed.

(工程16) 次に、同図(q)に示すように、前記フ
ォトレジスト膜27をマスクにして反応性イオンエツチ
ング(RI E)法を行い、窒化膜23上にシリコン基
板l上のシリコン酸化膜21上面まで達するコンタクト
ホール用開口32を形成する。
(Step 16) Next, as shown in FIG. 2(q), reactive ion etching (RIE) is performed using the photoresist film 27 as a mask to remove silicon oxide on the silicon substrate l on the nitride film 23. A contact hole opening 32 reaching the upper surface of the film 21 is formed.

その後、ガス圧0.3Torr、高周波電力200Wの
条件でプラズマアッシング(灰化)を40分間行い、フ
ォトレジスト膜27を剥離する。
Thereafter, plasma ashing (ashing) is performed for 40 minutes under the conditions of a gas pressure of 0.3 Torr and a high frequency power of 200 W, and the photoresist film 27 is peeled off.

続いて5分間ずつ5回超純水により流水洗浄し、さらに
スピンドライ法により乾燥させる。
Subsequently, it is washed with running ultrapure water five times for 5 minutes each time, and further dried by a spin dry method.

(工程17) 次に、同図(r)に示すように、シリコ
ン基板lの下面に形成したシリコン酸化膜21のパター
ンをマスクにしてシリコン基板lの下面中央部をヒドラ
ジンを用いて異方性エツチング(異方性:圧延、引抜き
、押出し等の加工を施した材料において生ずる現象で、
該材料の方向によって機械的性質や結晶配列等が異なる
現象をいう。)し、キャビティ部30を形成し、薄膜化
してダイヤフラム31を形成する。
(Step 17) Next, as shown in the same figure (r), using the pattern of the silicon oxide film 21 formed on the lower surface of the silicon substrate l as a mask, the central part of the lower surface of the silicon substrate l is anisotropically etched using hydrazine. Etching (anisotropy: a phenomenon that occurs in materials that have been processed by rolling, drawing, extrusion, etc.)
This refers to a phenomenon in which mechanical properties, crystal orientation, etc. differ depending on the direction of the material. ), a cavity portion 30 is formed, and the film is thinned to form a diaphragm 31.

第7図に、キャビティ部30を透視して見たときの輪郭
を破線で示す。
In FIG. 7, the outline of the cavity section 30 when seen through is shown by a broken line.

さらに第9図上方には、第7図に破線で示した部分のみ
を実線で強調して示し、第9図下方には、ダイヤフラム
31を断面方向から見たときの状態を示し、異方性エツ
チングにより形成されたキャビティ部30の形状を明ら
かにする。
Further, in the upper part of FIG. 9, only the part indicated by the broken line in FIG. 7 is highlighted with a solid line, and in the lower part of FIG. The shape of the cavity portion 30 formed by etching will be clarified.

すなわち、キャビティ部の最下面301は六角形状を呈
し、一方、キャビティ部の上面302は矩形状を呈して
いる。
That is, the lowermost surface 301 of the cavity section has a hexagonal shape, while the upper surface 302 of the cavity section has a rectangular shape.

(工程18) 続いて、同図(S)に示すように、上記
バターニングされた窒化膜23をマスクにしてバッファ
フッ酸(BHF)液によるウェットエツチングを行い、
シリコン基板l上面のシリコン酸化膜21にコンタクト
ホール33を形成するとともに、シリコン基板1下面に
残存しているダイヤフラム形成用シリコン酸化膜21を
バッファフッ酸(BHF)液を用いて除去する。
(Step 18) Subsequently, as shown in FIG. 5(S), wet etching is performed using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution using the patterned nitride film 23 as a mask.
A contact hole 33 is formed in the silicon oxide film 21 on the upper surface of the silicon substrate 1, and the diaphragm-forming silicon oxide film 21 remaining on the lower surface of the silicon substrate 1 is removed using a buffered hydrofluoric acid (BHF) solution.

次に当該シリコン基板lを5分間ずつ5回超純水により
流水洗浄し、さらにスピンドライ法により乾燥させる。
Next, the silicon substrate 1 is washed with running ultrapure water five times for 5 minutes each time, and further dried by a spin drying method.

コンタクトホール33を第10図において斜線で示す。The contact hole 33 is indicated by diagonal lines in FIG.

コンタクトホール33は、後の工程で形成されるアルミ
ニウムパッド39と前記配線71とを電気的に接触(オ
ーミックコンタクト)させる部分として機能する。
The contact hole 33 functions as a portion that makes electrical contact (ohmic contact) between the aluminum pad 39 and the wiring 71, which will be formed in a later step.

(工程19)  さらに、同図(1)に示すように、ブ
リ加熱温度230±30℃、200Wの条件で10分間
スパッタリングを行い、膜厚1.5±0.1μmのアル
ミニウム(八β)膜35を蒸着形成する。
(Step 19) Furthermore, as shown in (1) of the same figure, sputtering was performed for 10 minutes at a heating temperature of 230±30°C and 200W to form an aluminum (8β) film with a thickness of 1.5±0.1μm. 35 is formed by vapor deposition.

続いて、同図(u)に示すように、電極パターンを形成
するために膜厚1.0μmのフォトレジスト膜37を塗
布形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 3(u), a photoresist film 37 having a thickness of 1.0 μm is coated to form an electrode pattern.

続いて、同図(V)に示すように、マスク合わせの後、
露光および現像を行い、窒素ガス中において、140±
2℃の熱処理(ハードベーキング)を90秒間行い電極
パターンを形成する。
Next, as shown in the same figure (V), after mask alignment,
After exposure and development, 140±
Heat treatment (hard baking) at 2° C. is performed for 90 seconds to form an electrode pattern.

(工程20) 次に、同図(W)に示すように、エツチ
ング液(H,PO4: HNO,: CH,C00H:
HtO=16:l:2+1)を用い、40℃ 程度に加
熱し、上記バターニングされたフォトレジスト膜37を
マスクにしてウェットエツチングを行ない、アルミニウ
ムパッド39を形成する。
(Step 20) Next, as shown in the same figure (W), an etching solution (H, PO4: HNO,: CH, C00H:
Aluminum pads 39 are formed by heating to about 40° C. and wet etching using the patterned photoresist film 37 as a mask.

最後に圧力0.3Torr、高周波電力200Wの条件
でプラズマアッシング(灰化)を40分間行い、フォト
レジスト膜37を除去する。
Finally, plasma ashing (ashing) is performed for 40 minutes under the conditions of a pressure of 0.3 Torr and a high frequency power of 200 W to remove the photoresist film 37.

次に第11図においてアルミニウムパッド39を斜線で
示す。
Next, in FIG. 11, the aluminum pad 39 is shown with diagonal lines.

以上の工程を経て作成した圧力センサチップ81は、−
例として第12図に示すように、その外周部83におい
て台座85に固定される。このとき、キャビティ部30
は基準圧力室として機能し、例えば10Torr以下の
真空に保たれる。
The pressure sensor chip 81 created through the above steps is -
For example, as shown in FIG. 12, the outer peripheral portion 83 is fixed to a pedestal 85. At this time, the cavity part 30
functions as a reference pressure chamber and is maintained at a vacuum of, for example, 10 Torr or less.

台座85は、圧力センサチップ81に熱歪を加えないよ
うに、その材質と同等のシリコンやガラス等により形成
され、熱歪の影響を吸収できる程度の厚さにしてステム
87に固定される。
The pedestal 85 is made of the same material as silicon, glass, etc. so as not to apply thermal strain to the pressure sensor chip 81, and is fixed to the stem 87 with a thickness sufficient to absorb the effects of thermal strain.

また、圧力センサチップ81の表面のアルミニウムパッ
ド39とビン(端子)89とは金ワイヤ90で接続され
ている。
Further, the aluminum pad 39 on the surface of the pressure sensor chip 81 and the pin (terminal) 89 are connected with a gold wire 90.

さらにキャップ91とステム87とは放電加工やハンダ
付は等で接着されている。
Further, the cap 91 and the stem 87 are bonded together by electrical discharge machining, soldering, or the like.

キャップ91の上端にはバイブ93が設けられ、バイブ
93を通して測定媒体の外部圧力が圧力センサチップ8
1の上部から印加されるようになっている。
A vibrator 93 is provided at the upper end of the cap 91, and the external pressure of the measurement medium is applied to the pressure sensor chip 8 through the vibrator 93.
It is applied from the top of 1.

圧力センサチップ81のダイヤフラムが外部圧力に応じ
て変化すると、ダイヤフラム表面に形成されたピエゾ抵
抗の電気抵抗値が変化するため、この電気抵抗値の変化
を電気信号として出力し外部回路において増幅・計測す
ることにより外部圧力を測定できることは前述の通りで
ある。
When the diaphragm of the pressure sensor chip 81 changes in response to external pressure, the electrical resistance value of the piezoresistance formed on the diaphragm surface changes, so this change in electrical resistance value is output as an electrical signal and amplified and measured in an external circuit. As mentioned above, the external pressure can be measured by doing this.

次に回路図を参照しながら、圧力測定の原理を説明する
Next, the principle of pressure measurement will be explained with reference to a circuit diagram.

まず、第13図に図示するシリコン基板のp型ピエゾ抵
抗AおよびCと、p型ピエゾ抵抗BおよびDとの間には
、等測的に第14図にて図示するごときブリッジ回路が
形成されることになる。
First, a bridge circuit as shown in FIG. 14 is equimetrically formed between p-type piezoresistors A and C and p-type piezoresistors B and D of the silicon substrate shown in FIG. That will happen.

よって、このブリッジ回路に駆動用の定電流i(一般に
数mA)を供給すれば、ダイヤフラムに加えられた圧力
に応じて生じた電気抵抗値の可変分を電圧として検出す
ることができる。
Therefore, by supplying a driving constant current i (generally several mA) to this bridge circuit, it is possible to detect the variable portion of the electrical resistance value generated in response to the pressure applied to the diaphragm as a voltage.

なお、抵抗EおよびFはブリッジ回路のバランスをとる
ための調整用抵抗である。電圧測定のときには両者を短
絡して測定する。
Note that resistors E and F are adjustment resistors for balancing the bridge circuit. When measuring voltage, short-circuit both.

今、第14図に示す回路のa端子とb端子間に電流iを
流したとき、出力電圧Vは次式で表わされる。
Now, when current i is passed between terminals a and b of the circuit shown in FIG. 14, the output voltage V is expressed by the following equation.

出力電圧Vは、ダイヤフラムの両面に対する圧力差のな
いときは理論的には零であり、ダイヤフラムの上面側か
ら圧力が加わりダイヤフラムが下方へ湾曲する場合には
抵抗AとBの間の出力端子と、抵抗CとDの間の出力端
子間には電位差ΔVが生じる。
The output voltage V is theoretically zero when there is no pressure difference between the two sides of the diaphragm, and when pressure is applied from the top side of the diaphragm and the diaphragm bends downward, the output voltage V is between the output terminals between resistors A and B. , a potential difference ΔV occurs between the output terminals of the resistors C and D.

この電位差ΔVが圧力に応じて生じたピエゾ抵抗の電気
抵抗値の可変分を表わしている。
This potential difference ΔV represents the variable amount of the electrical resistance value of the piezoresistor that occurs in response to pressure.

[発明の効果] 以上詳述したように、本発明は、半導体圧力センサの製
造方法において、一導電型の半導体基板表面に、該基板
とは逆導電型の抵抗体を形成するに際し、半導体基板表
面に、該半導体基板の特定の結晶方位を示す基準パター
ンを形成する工程と、前記基準パターンにより示された
結晶方位を基準にして抵抗体の配設方向を決定する工程
と、前記決定された配設方向にしたがい、半導体基板表
面に抵抗体を配設形成する工程とを含むことを配設形成
する、ものであるから、シリコン基板上への抵抗体の配
設形成方向を所望の結晶方位に精度良(合致させること
ができ、半導体圧力センサの素子特性を安定化し、歩留
まりを向上させることができるという、優れた効果を奏
する。
[Effects of the Invention] As detailed above, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor pressure sensor in which a resistor of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate is formed on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type. a step of forming a reference pattern indicating a specific crystal orientation of the semiconductor substrate on the surface; a step of determining the arrangement direction of the resistor based on the crystal orientation indicated by the reference pattern; Since the resistor is arranged and formed on the surface of the semiconductor substrate according to the arrangement direction, the direction of arrangement and formation of the resistor on the silicon substrate is set in a desired crystal orientation. It has the excellent effect of stabilizing the element characteristics of the semiconductor pressure sensor and improving the yield.

また、形成された基準パターンにより示される結晶方位
は、半導体基板の実際の結晶方位に対して、−0.1°
〜+0.16の範囲内にあるため、従来のオリエンテー
ションフラット(精度−1’〜+1’)に比して素子特
性を安定化させることができる。
Furthermore, the crystal orientation indicated by the formed reference pattern is -0.1° with respect to the actual crystal orientation of the semiconductor substrate.
Since it is within the range of ~ +0.16, the element characteristics can be stabilized compared to the conventional orientation flat (accuracy -1' to +1').

さらに、抵抗体な配設形成する工程は、抵抗体のパター
ンが描画されたマスクの一部に短冊状バターンを少なく
とも1個設け、半導体基板上に形成された基準パターン
の少なくとも1辺と前記短冊状パターンの少な(とも1
辺とを平行に位置させてマスク合わせを行なった後、前
記抵抗体のパターンが描画されたマスクを介して半導体
基板上に抵抗体を配設形成するようにして行うことによ
り、方位合わせが確実かつ迅速となり所望の位置に抵抗
体を配設形成することができる。
Furthermore, in the step of forming a resistor arrangement, at least one strip pattern is provided on a part of the mask on which the resistor pattern is drawn, and at least one side of the reference pattern formed on the semiconductor substrate is connected to the strip pattern. Few patterns (tomo 1)
After aligning the masks with the sides parallel to each other, the resistor is placed and formed on the semiconductor substrate through the mask on which the pattern of the resistor is drawn, thereby ensuring orientation alignment. Moreover, the resistor can be quickly disposed and formed at a desired position.

また、上記基準パターン形状は、具体的には六角形を呈
するため、方位合わせが容易である。
Moreover, since the reference pattern shape specifically has a hexagonal shape, alignment is easy.

抵抗体としては、拡散型ピエゾ抵抗素子(ゲジ抵抗)が
使用されるため、媒体の圧力変化に対する応答性に優れ
る。
Since a diffusion type piezoresistance element (gauge resistance) is used as the resistor, it has excellent responsiveness to pressure changes in the medium.

さらに、基準パターンを形成する工程は、円形パターン
を有するマスクを用い、半導体基板をウェットエツチン
グすることにより行うことにより、基準パターンの形成
工程が容易となる。
Further, the step of forming the reference pattern is performed by wet etching the semiconductor substrate using a mask having a circular pattern, thereby facilitating the step of forming the reference pattern.

また、円形パターンは、複数の円形パターンが行列配置
されたものからなるものとすることにより、抵抗体のパ
ターンが形成されたマスクのシリコン基板に対する方位
合わせが容易となる。
Moreover, by making the circular pattern consist of a plurality of circular patterns arranged in rows and columns, it becomes easy to align the mask on which the resistor pattern is formed with respect to the silicon substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)〜(w)は、本発明に係る半導体圧力セン
サの各製造工程を示す断面図、第2図は、本発明の実施
例で使用するガラスマスクを示す図、 第3図は、第2図のガラスマスクの円形パターン領域の
一部の拡大図、 第4図は、本発明の実施例で得られた結晶方位確認用マ
ークを示す図、 第5図は、本発明の実施例で使用するピエゾ抵抗パター
ンが形成されたフォトマスクを示す図、 第6図は、第5図のフォトマスクの短冊状パターン領域
の一部の拡大図、 第7図は、本発明の実施例で得られたピエゾ抵抗パター
ンを示す図、 第8図は、第7図のピエゾ抵抗パターンの拡大図、 第9図は、第7図において破線で示したキャビティ部を
示す図、 第1O図は、本発明の実施例で得られたコンタクトホー
ルを示す図、 第11図は、本発明の実施例で得られたアルミニウムパ
ッドを示す図、 第12図は、本発明に係る半導体圧力センサの断面図、 第13図は、本発明の実施例で得られたシリコン基板上
のピエゾ抵抗の配置図、 第14図は、本発明の半導体圧力センサの等価回路図で
ある。 (主要部分の符号の説明) 1・・・シリコン基板 11・・・結晶方位確認用マーク 19・・・ピエゾ抵抗 61・・・短冊状パターン 第1図 第1 図 第1図 第1図 第1 図 第1 図 rr−一 ゴ] 、4−1/ 57 「 ] オー−53 オド−53 」 第2図 <110> 01    第4図 一一一一嗜−<001> 第8図 第9図 第12図
FIGS. 1(a) to (w) are cross-sectional views showing each manufacturing process of a semiconductor pressure sensor according to the present invention, FIG. 2 is a view showing a glass mask used in an embodiment of the present invention, and FIG. is an enlarged view of a part of the circular pattern area of the glass mask shown in FIG. 2, FIG. FIG. 6 is an enlarged view of a part of the strip pattern area of the photomask shown in FIG. Figure 8 is an enlarged view of the piezoresistance pattern obtained in the example shown in Figure 7. Figure 9 is a diagram showing the cavity portion indicated by the broken line in Figure 7. Figure 1O. 11 is a diagram showing a contact hole obtained in an example of the present invention, FIG. 11 is a diagram showing an aluminum pad obtained in an example of the present invention, and FIG. 12 is a diagram showing a semiconductor pressure sensor according to the present invention. 13 is a sectional view, FIG. 13 is a layout diagram of a piezoresistor on a silicon substrate obtained in an example of the present invention, and FIG. 14 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor pressure sensor of the present invention. (Explanation of symbols of main parts) 1...Silicon substrate 11...Crystal orientation confirmation mark 19...Piezo resistor 61...Strip pattern Fig. 1 Fig. 1 Fig. 1 Fig. 1 Fig. 1 Figure 1 Figure rr-Ichigo], 4-1/57 "O-53 Odo-53" Figure 2 <110> 01 Figure 4 1111-<001> Figure 8 Figure 9 Figure 12

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体圧力センサの製造方法において、一導電型
の半導体基板表面に、該基板とは逆導電型の抵抗体を形
成するに際し、 半導体基板表面に、該半導体基板の特定の結晶方位を示
す基準パターンを形成する工程と、前記基準パターンに
より示された結晶方位を基準にして抵抗体の配設方向を
決定する工程と、前記決定された配設方向にしたがい、
半導体基板表面に抵抗体を配設形成する工程と を含むことを特徴とする、半導体圧力センサの製造方法
(1) In a method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, when forming a resistor of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, a specific crystal orientation of the semiconductor substrate is indicated on the surface of the semiconductor substrate. a step of forming a reference pattern, a step of determining the arrangement direction of the resistor based on the crystal orientation indicated by the reference pattern, and according to the determined arrangement direction,
1. A method of manufacturing a semiconductor pressure sensor, comprising the step of arranging and forming a resistor on a surface of a semiconductor substrate.
(2)形成された基準パターンにより示される結晶方位
が、半導体基板の実際の結晶方位に対して、−0.1°
〜+0.l°の範囲内にある、請求項1記載の製造方法
(2) The crystal orientation indicated by the formed reference pattern is -0.1° with respect to the actual crystal orientation of the semiconductor substrate.
~+0. 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the angle is within a range of 1°.
(3)抵抗体が、ピエゾ抵抗である、請求項1記載の製
造方法。
(3) The manufacturing method according to claim 1, wherein the resistor is a piezoresistor.
(4)基準パターンを形成する工程は、円形パターンを
有するマスクを用い、半導体基板をウエットエッチング
することにより行なう、請求項1記載の製造方法。
(4) The manufacturing method according to claim 1, wherein the step of forming the reference pattern is performed by wet etching the semiconductor substrate using a mask having a circular pattern.
(5)円形パターンは、複数の円形パターンが行列配置
されたものからなる、請求項4記載の製造方法。
(5) The manufacturing method according to claim 4, wherein the circular pattern is composed of a plurality of circular patterns arranged in rows and columns.
(6)抵抗体を配設形成する工程は、 抵抗体のパターンが描画されたマスクの一部に短冊状パ
ターンを少なくとも1個設け、 半導体基板上に形成された基準パターンの少なくとも1
辺と前記短冊状パターンの少なくとも1辺とを平行に位
置させてマスク合わせを行なった後、 前記抵抗体のパターンが描画されたマスクを介して半導
体基板上に抵抗体を配設形成する、請求項1記載の製造
方法。
(6) The step of arranging and forming the resistor includes providing at least one strip-shaped pattern on a part of the mask on which the resistor pattern is drawn, and forming at least one strip-shaped pattern on a part of the reference pattern formed on the semiconductor substrate.
A resistor is arranged and formed on a semiconductor substrate through a mask on which a pattern of the resistor is drawn, after mask alignment is performed by locating a side parallel to at least one side of the strip-shaped pattern. The manufacturing method according to item 1.
(7)基準パターンは、形状が六角形である、請求項6
記載の製造方法。
(7) Claim 6, wherein the reference pattern has a hexagonal shape.
Manufacturing method described.
JP11618290A 1990-05-02 1990-05-02 Manufacture of semiconductor pressure sensor Pending JPH0412574A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005351901A (en) * 2004-06-11 2005-12-22 Samsung Electronics Co Ltd Combined sensor and its manufacturing method
WO2011021507A1 (en) * 2009-08-19 2011-02-24 アルプス電気株式会社 Bridge circuit used as diaphragm type sensor

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