JPH04299871A - 半導体圧力センサおよびその製造方法 - Google Patents
半導体圧力センサおよびその製造方法Info
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- JPH04299871A JPH04299871A JP6503091A JP6503091A JPH04299871A JP H04299871 A JPH04299871 A JP H04299871A JP 6503091 A JP6503091 A JP 6503091A JP 6503091 A JP6503091 A JP 6503091A JP H04299871 A JPH04299871 A JP H04299871A
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、特に超小型に構成す
ることができるようにするようにした半導体圧力センサ
およびその製造方法に関する。
ることができるようにするようにした半導体圧力センサ
およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】小型化した圧力センサとして、従来から
半導体によって構成したものが知られている。この様な
半導体圧力センサは、例えば特開昭58−78470号
公報に示されるように、半導体基板をエッチング技術等
によって薄く形成し、圧力を検知するダイヤフラムを構
成し、このダイヤフラム部にピエゾ抵抗素子を形成する
ことによって、圧力によるダイヤフラムの変形を電気的
な信号に変換し、圧力検出信号として出力されるように
している。
半導体によって構成したものが知られている。この様な
半導体圧力センサは、例えば特開昭58−78470号
公報に示されるように、半導体基板をエッチング技術等
によって薄く形成し、圧力を検知するダイヤフラムを構
成し、このダイヤフラム部にピエゾ抵抗素子を形成する
ことによって、圧力によるダイヤフラムの変形を電気的
な信号に変換し、圧力検出信号として出力されるように
している。
【0003】しかし、この様な従来の半導体圧力センサ
にあっては、例えば多数の圧力センサを1チップの半導
体基板上に並べて形成することが困難であり、しかも同
時にその信頼性を向上させることができない。
にあっては、例えば多数の圧力センサを1チップの半導
体基板上に並べて形成することが困難であり、しかも同
時にその信頼性を向上させることができない。
【0004】また、この様な圧力センサを超小型化する
ためには、半導体によって構成されるダイヤフラムの膜
厚を充分に薄く構成することが要求される。しかし、こ
の膜厚を薄く構成しようとすると、加工精度上からその
膜厚制御が困難であり、高精度の圧力センサを製造する
ことが非常に困難となる。
ためには、半導体によって構成されるダイヤフラムの膜
厚を充分に薄く構成することが要求される。しかし、こ
の膜厚を薄く構成しようとすると、加工精度上からその
膜厚制御が困難であり、高精度の圧力センサを製造する
ことが非常に困難となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、ダイヤフラムを容易且つ確
実に薄く構成することができ、超小型化することが容易
とされると共に、例えば1チップの半導体基板に対して
他数個構成可能として、その精度が充分に保証可能とさ
れるようにした半導体圧力センサおよびその製造方法を
提供しようとするものである。
な点に鑑みなされたもので、ダイヤフラムを容易且つ確
実に薄く構成することができ、超小型化することが容易
とされると共に、例えば1チップの半導体基板に対して
他数個構成可能として、その精度が充分に保証可能とさ
れるようにした半導体圧力センサおよびその製造方法を
提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体圧
力センサは、半導体基板にセンサ形成領域を取り囲むよ
うにしてLOCOS 酸化膜を形成すると共に、その表
面に絶縁膜を形成する。そして、この半導体基板の前記
絶縁膜の形成面に他の台座基板を対設接合し、前記半導
体基板の絶縁膜を形成した面と反対側の面を、LOCO
S 酸化膜の位置まで切削研磨し、このLOCOS 酸
化膜で形成された段差部に残る半導体基板部分によって
ダイヤフラムが形成されるようにしている。そして、前
記台座基板に接してLOCOS 酸化膜の段差部に対応
して形成された空間部に連通する圧力導入孔を前記台座
基板に形成させる。
力センサは、半導体基板にセンサ形成領域を取り囲むよ
うにしてLOCOS 酸化膜を形成すると共に、その表
面に絶縁膜を形成する。そして、この半導体基板の前記
絶縁膜の形成面に他の台座基板を対設接合し、前記半導
体基板の絶縁膜を形成した面と反対側の面を、LOCO
S 酸化膜の位置まで切削研磨し、このLOCOS 酸
化膜で形成された段差部に残る半導体基板部分によって
ダイヤフラムが形成されるようにしている。そして、前
記台座基板に接してLOCOS 酸化膜の段差部に対応
して形成された空間部に連通する圧力導入孔を前記台座
基板に形成させる。
【0007】
【作用】この様に構成される圧力センサにあっては、半
導体基板に通常の半導体装置の製造工程と同様に形成さ
れるLOCOS 酸化膜の段差部を用いて、非常に肉薄
にした半導体によるダイヤフラムが形成されるようにな
る。この場合、半導体基板面に形成した絶縁膜の層が、
ダイヤフラムの強度部材として作用されるようになり、
特に超小型の圧力センサが容易に構成できるようになる
。特にダイヤフラムは、LOCOS 酸化膜が現れるま
で研磨すればよいものであり、LOCOS 酸化膜の上
に存在する半導体の厚さをモニタしながら研磨すること
によって、容易且つ確実に薄いダイヤフラムを構成する
ことができ、その膜厚はLOCOS 酸化膜の厚さで決
定可能とされ、さらに1チップの半導体基板に対して他
数個の圧力センサを形成することも容易となる。
導体基板に通常の半導体装置の製造工程と同様に形成さ
れるLOCOS 酸化膜の段差部を用いて、非常に肉薄
にした半導体によるダイヤフラムが形成されるようにな
る。この場合、半導体基板面に形成した絶縁膜の層が、
ダイヤフラムの強度部材として作用されるようになり、
特に超小型の圧力センサが容易に構成できるようになる
。特にダイヤフラムは、LOCOS 酸化膜が現れるま
で研磨すればよいものであり、LOCOS 酸化膜の上
に存在する半導体の厚さをモニタしながら研磨すること
によって、容易且つ確実に薄いダイヤフラムを構成する
ことができ、その膜厚はLOCOS 酸化膜の厚さで決
定可能とされ、さらに1チップの半導体基板に対して他
数個の圧力センサを形成することも容易となる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図1はその断面構造を示すもので、例えばシ
リコン基板によって構成された台座基板11を備え、こ
の台座基板11の上にセンサ本体12が対設接合されて
いる。 このセンサ本体12は、センサ形成領域を取り囲むよう
に形成されたLOCOS 酸化膜13を備え、このLO
COS 酸化膜13の台座基板11に接する面には、例
えば酸化シリコンによる絶縁膜14が形成されている。
説明する。図1はその断面構造を示すもので、例えばシ
リコン基板によって構成された台座基板11を備え、こ
の台座基板11の上にセンサ本体12が対設接合されて
いる。 このセンサ本体12は、センサ形成領域を取り囲むよう
に形成されたLOCOS 酸化膜13を備え、このLO
COS 酸化膜13の台座基板11に接する面には、例
えば酸化シリコンによる絶縁膜14が形成されている。
【0009】ここで、このLOCOS 酸化膜13で取
り囲まれた領域において、絶縁膜14と反対側の面には
、LOCOS 酸化膜13の段差部の厚さに相当する肉
厚のシリコン層15が存在し、その反対側の台座基板1
1に対向する面には、同じくLOCOS 酸化膜13で
形成された段差部に相当する空間16が形成されている
。そして、シリコン層15の表面には、ピエゾ抵抗17
が形成され、台座基板11には空間16に連通される圧
力導入孔18が形成されている。
り囲まれた領域において、絶縁膜14と反対側の面には
、LOCOS 酸化膜13の段差部の厚さに相当する肉
厚のシリコン層15が存在し、その反対側の台座基板1
1に対向する面には、同じくLOCOS 酸化膜13で
形成された段差部に相当する空間16が形成されている
。そして、シリコン層15の表面には、ピエゾ抵抗17
が形成され、台座基板11には空間16に連通される圧
力導入孔18が形成されている。
【0010】すなわち、この様に構成される圧力センサ
にあっては、絶縁膜14で支えられたシリコン層15に
よって圧力の変化によってたわむダイヤフラムが構成さ
れるもので、このダイヤフラムの厚さは、LOCOS
酸化膜13の厚さに対応して設定される。したがって非
常に肉薄に構成され、超小型化した圧力センサが構成さ
れるようになる。19はピエゾ抵抗17に接続される導
出配線である。
にあっては、絶縁膜14で支えられたシリコン層15に
よって圧力の変化によってたわむダイヤフラムが構成さ
れるもので、このダイヤフラムの厚さは、LOCOS
酸化膜13の厚さに対応して設定される。したがって非
常に肉薄に構成され、超小型化した圧力センサが構成さ
れるようになる。19はピエゾ抵抗17に接続される導
出配線である。
【0011】図2はこの様な半導体圧力センサの製造過
程を示すもので、まず(A)図で示すようにシリコン半
導体基板21を用意し、この半導体基板21の表面にL
OCOS 酸化膜13を形成する。このLOCOS 酸
化膜13はセンサの形成領域を取り囲むようにして形成
されている。そして、このLOCOS 酸化膜13の形
成された半導体基板21の表面を酸化し、全面に酸化膜
による絶縁膜14を形成する。この絶縁膜14は、ダイ
ヤフラムを守るストッパとして機能されるようになる。
程を示すもので、まず(A)図で示すようにシリコン半
導体基板21を用意し、この半導体基板21の表面にL
OCOS 酸化膜13を形成する。このLOCOS 酸
化膜13はセンサの形成領域を取り囲むようにして形成
されている。そして、このLOCOS 酸化膜13の形
成された半導体基板21の表面を酸化し、全面に酸化膜
による絶縁膜14を形成する。この絶縁膜14は、ダイ
ヤフラムを守るストッパとして機能されるようになる。
【0012】次に、(B)図で示すようにシリコン基板
による台座基板11を別に用意し、この台座基板11を
(A)図で示すように構成した半導体基板21の上、す
なわち絶縁膜14の形成された面に載置し、LOCOS
酸化膜13の上に直接接合する。この場合、LOCO
S 酸化膜13に段差が存在するものであるため、この
LOCOS 酸化膜で囲まれた領域において、絶縁膜1
4と台座基板11との間に空間16が形成される。
による台座基板11を別に用意し、この台座基板11を
(A)図で示すように構成した半導体基板21の上、す
なわち絶縁膜14の形成された面に載置し、LOCOS
酸化膜13の上に直接接合する。この場合、LOCO
S 酸化膜13に段差が存在するものであるため、この
LOCOS 酸化膜で囲まれた領域において、絶縁膜1
4と台座基板11との間に空間16が形成される。
【0013】この様に台座基板11に半導体基板21が
接合されたならば、(C)図で示すように半導体基板2
1の台座基板11と反対側の面を、LOCOS 酸化膜
13に当たるまで切削研磨する(尚、この図からは(B
)図の状態を上下反転して示している)。したがって、
この状態では半導体基板21がLOCOS 酸化膜13
で囲まれた領域においてのみ残存し、シリコン層15が
形成されるようになるもので、このシリコン層15の肉
厚はLOCOS 酸化膜13の段差部の高さに相当する
ようになる。
接合されたならば、(C)図で示すように半導体基板2
1の台座基板11と反対側の面を、LOCOS 酸化膜
13に当たるまで切削研磨する(尚、この図からは(B
)図の状態を上下反転して示している)。したがって、
この状態では半導体基板21がLOCOS 酸化膜13
で囲まれた領域においてのみ残存し、シリコン層15が
形成されるようになるもので、このシリコン層15の肉
厚はLOCOS 酸化膜13の段差部の高さに相当する
ようになる。
【0014】すなわち、このシリコン層15部分がダイ
ヤフラムとして機能するようになるものであるが、空間
16部を残したまま基板21を研磨することによって、
このダイヤフラムが破損することが考えられる場合は、
空間16部に例えばポリシリコンを埋め込んでおくと効
果的である。このポリシリコンは後述の圧力導入孔18
を形成する際に、適宜取り除くようにすればよい。
ヤフラムとして機能するようになるものであるが、空間
16部を残したまま基板21を研磨することによって、
このダイヤフラムが破損することが考えられる場合は、
空間16部に例えばポリシリコンを埋め込んでおくと効
果的である。このポリシリコンは後述の圧力導入孔18
を形成する際に、適宜取り除くようにすればよい。
【0015】この様にしてダイヤフラムが形成されたな
らば、(D)図で示すようにダイヤフラムとして作用さ
れるシリコン層15の表面に、適宜レジストパターンを
形成してボロン等の不純物を注入し、拡散することによ
ってピエゾ抵抗17を形成してセンサ本体12が形成さ
れ、さらに台座基板11に対して空間16に連通される
圧力導入孔18を形成する。そして、ピエゾ抵抗に17
に接続されるようにして、図1で示されるように配線1
9を形成することによって、半導体圧力センサが完成さ
れる。
らば、(D)図で示すようにダイヤフラムとして作用さ
れるシリコン層15の表面に、適宜レジストパターンを
形成してボロン等の不純物を注入し、拡散することによ
ってピエゾ抵抗17を形成してセンサ本体12が形成さ
れ、さらに台座基板11に対して空間16に連通される
圧力導入孔18を形成する。そして、ピエゾ抵抗に17
に接続されるようにして、図1で示されるように配線1
9を形成することによって、半導体圧力センサが完成さ
れる。
【0016】この様に構成される圧力センサにあっては
、圧力導入孔18から導入されたガスあるいは液体の圧
力を受けて、ダイヤフラムとされるシリコン層15が変
形し、ピエゾ抵抗17の抵抗値が変化して、圧力が電気
信号として出力され、圧力測定が行われるようになる。 この様な測定動作に際して、この様に構成されるセンサ
において最大の利点は、ピエソ抵抗17素子がシリコン
基板によって構成される台座基板11と絶縁分離されて
いることであり、例えば測定対象が導電性を有するガス
若しくは液体であっても、圧力測定上で問題は生じない
。
、圧力導入孔18から導入されたガスあるいは液体の圧
力を受けて、ダイヤフラムとされるシリコン層15が変
形し、ピエゾ抵抗17の抵抗値が変化して、圧力が電気
信号として出力され、圧力測定が行われるようになる。 この様な測定動作に際して、この様に構成されるセンサ
において最大の利点は、ピエソ抵抗17素子がシリコン
基板によって構成される台座基板11と絶縁分離されて
いることであり、例えば測定対象が導電性を有するガス
若しくは液体であっても、圧力測定上で問題は生じない
。
【0017】図3は第2の実施例に係る圧力センサの製
造過程を示すもので、(A)図で示すように前実施例と
同様にシリコン半導体基板21の表面にLOCOS 酸
化膜13を形成し、さらに絶縁膜14を形成した後に、
LOCOS 酸化膜13で囲まれた領域にボロンイオン
を注入拡散する。そして、LOCOS 酸化膜13で囲
まれた領域の絶縁膜14の下部にP+ 領域22を形成
する。この場合、絶縁膜13はその強度が充分なものと
されるように、例えばSi ONで構成している。
造過程を示すもので、(A)図で示すように前実施例と
同様にシリコン半導体基板21の表面にLOCOS 酸
化膜13を形成し、さらに絶縁膜14を形成した後に、
LOCOS 酸化膜13で囲まれた領域にボロンイオン
を注入拡散する。そして、LOCOS 酸化膜13で囲
まれた領域の絶縁膜14の下部にP+ 領域22を形成
する。この場合、絶縁膜13はその強度が充分なものと
されるように、例えばSi ONで構成している。
【0018】そして、(B)図で示すように前実施例と
同様に台座基板11を絶縁膜14が存在する面に接合し
、半導体基板21をLOCOS 酸化膜13が存在する
部分まで研磨して、P+ シリコン層151 が形成さ
れるようにする。
同様に台座基板11を絶縁膜14が存在する面に接合し
、半導体基板21をLOCOS 酸化膜13が存在する
部分まで研磨して、P+ シリコン層151 が形成さ
れるようにする。
【0019】この実施例においては、このシリコン層1
51 部分によってピエゾ抵抗素子を形成するようにし
ているもので、(C)図に示すようにこのシリコン層1
51 を折り返しパターンにエッチングによって成形す
る。具体的には、シリコン層151 をこのパターンに
したがってアルカリ性のエッチング液を用いて絶縁膜1
4に達するまで選択エッチングし、これをピエゾ抵抗1
7素子とするようにしている。
51 部分によってピエゾ抵抗素子を形成するようにし
ているもので、(C)図に示すようにこのシリコン層1
51 を折り返しパターンにエッチングによって成形す
る。具体的には、シリコン層151 をこのパターンに
したがってアルカリ性のエッチング液を用いて絶縁膜1
4に達するまで選択エッチングし、これをピエゾ抵抗1
7素子とするようにしている。
【0020】この様に構成すれば、ダイヤフラム部をよ
り微小な圧力に対応して動き易いように構成できるもの
であり、特に微小圧力を測定する圧力センサとして効果
的に機能されるようになる。
り微小な圧力に対応して動き易いように構成できるもの
であり、特に微小圧力を測定する圧力センサとして効果
的に機能されるようになる。
【0021】これまでの実施例ではピエゾ抵抗素子によ
って圧力を検出するようにした。しかし、この圧力セン
サにあっては、静電容量の変化によって圧力変化を検出
することができるように構成することもできる。
って圧力を検出するようにした。しかし、この圧力セン
サにあっては、静電容量の変化によって圧力変化を検出
することができるように構成することもできる。
【0022】図4は第3の実施例に係る圧力センサを示
すもので、台座基板11のセンサ本体12に接する面に
、P+ 拡散層23を形成する。またセンサ本体12は
、第2の実施例で示したと同様に、LOCOS 酸化膜
13で囲まれた領域にP+ のシリコン層511 を形
成している。そして、この様に構成されるセンサ本体1
2の表面に絶縁層24を形成し、この絶縁層24に形成
された開口を介してシリコン層151 に接続されるア
ルミニウム配線191 を形成し、さらにLOCOS
酸化膜13を貫通してP+ 拡散層23に接続される配
線192 を形成する。シリコン層151 の台座基板
11方向の面に形成される空間16には、台座基板11
を貫通して圧力導入孔18が連通される。
すもので、台座基板11のセンサ本体12に接する面に
、P+ 拡散層23を形成する。またセンサ本体12は
、第2の実施例で示したと同様に、LOCOS 酸化膜
13で囲まれた領域にP+ のシリコン層511 を形
成している。そして、この様に構成されるセンサ本体1
2の表面に絶縁層24を形成し、この絶縁層24に形成
された開口を介してシリコン層151 に接続されるア
ルミニウム配線191 を形成し、さらにLOCOS
酸化膜13を貫通してP+ 拡散層23に接続される配
線192 を形成する。シリコン層151 の台座基板
11方向の面に形成される空間16には、台座基板11
を貫通して圧力導入孔18が連通される。
【0023】すなわち、この様に構成される圧力センサ
にあっては、圧力導入孔18から導入されるガスまたは
液体の圧力に対応して、ダイヤフラムとされるシリコン
層151が変形し、空間16部の間隔が圧力と共に変化
する。 したがって、シリコン層151とP+ 拡散層23との
間の静電容量が圧力に対応して変化する。したがって、
上下電極とされるこのシリコン層151 とP+ 拡散
層23との間に設定される電位差を一定に設定し、この
両電極間の電荷量を測定することによって、微弱な圧力
変化までも高精度に測定できるようになる。
にあっては、圧力導入孔18から導入されるガスまたは
液体の圧力に対応して、ダイヤフラムとされるシリコン
層151が変形し、空間16部の間隔が圧力と共に変化
する。 したがって、シリコン層151とP+ 拡散層23との
間の静電容量が圧力に対応して変化する。したがって、
上下電極とされるこのシリコン層151 とP+ 拡散
層23との間に設定される電位差を一定に設定し、この
両電極間の電荷量を測定することによって、微弱な圧力
変化までも高精度に測定できるようになる。
【0024】図5はこの実施例で示した圧力センサの製
造過程を示すもので、まず(A)図で示すようにシリコ
ン半導体基板21の表面にLOCOS 酸化膜13およ
び絶縁膜14を形成した後、LOCOS 酸化膜13に
囲まれた領域にボロンを注入拡散し、P+ 型領域22
を形成する。
造過程を示すもので、まず(A)図で示すようにシリコ
ン半導体基板21の表面にLOCOS 酸化膜13およ
び絶縁膜14を形成した後、LOCOS 酸化膜13に
囲まれた領域にボロンを注入拡散し、P+ 型領域22
を形成する。
【0025】また、(B)図で示すように台座基板11
とされるシリコン基板のセンサ本体と接合される面に、
特にLOCOS 酸化膜13で囲まれた領域に対向する
部分を含んでボロンイオンを注入拡散し、P+ 拡散層
23を形成する。そして、この台座基板11を(C)図
で示すように半導体基板21の絶縁膜14が存在する面
に、P+拡散層23が対接されるようにして載置し、接
合する。
とされるシリコン基板のセンサ本体と接合される面に、
特にLOCOS 酸化膜13で囲まれた領域に対向する
部分を含んでボロンイオンを注入拡散し、P+ 拡散層
23を形成する。そして、この台座基板11を(C)図
で示すように半導体基板21の絶縁膜14が存在する面
に、P+拡散層23が対接されるようにして載置し、接
合する。
【0026】そして、(D)図で示すように半導体基板
21をLOCOS酸化膜13の位置まで研磨し、拡散領
域22によって構成されたP+ 型のシリコン層151
が台座基板11のP+拡散層23に、空間16を介し
て対向設定され、台座基板11にセンサ本体12が一体
化されるようにする。その後、図4で示したようにセン
サ本体12の表面部に絶縁層24を形成し、この絶縁層
24に端子孔を形成すると共にLOCOS 絶縁膜13
にP+拡散層23に至る開口を形成し、アルミニウムに
よる配線191 、192 を形成する。そして、圧力
導入孔16を開口してこの圧力センサが完成される。
21をLOCOS酸化膜13の位置まで研磨し、拡散領
域22によって構成されたP+ 型のシリコン層151
が台座基板11のP+拡散層23に、空間16を介し
て対向設定され、台座基板11にセンサ本体12が一体
化されるようにする。その後、図4で示したようにセン
サ本体12の表面部に絶縁層24を形成し、この絶縁層
24に端子孔を形成すると共にLOCOS 絶縁膜13
にP+拡散層23に至る開口を形成し、アルミニウムに
よる配線191 、192 を形成する。そして、圧力
導入孔16を開口してこの圧力センサが完成される。
【0027】この様に構成される圧力センサに対して、
その周辺部に同時に回路素子を形成することができる。 まず、図6の(A)で示すように半導体基板21の表面
にセンサ領域および素子形成領域をそれぞれ残した状態
でLOCOS 酸化膜13を形成し、その表面部に絶縁
膜14を形成する。そして、センサ形成領域に対応して
ボロンを注入拡散してP+ 領域22形成する。そして
、(B)図に示すように絶縁膜14の上のLOCOS
酸化膜13の段差によって形成された凹みの部分に、す
なわちセンサ領域および素子形成領域部分に、それぞれ
ポリシリコン層25および26を堆積する。
その周辺部に同時に回路素子を形成することができる。 まず、図6の(A)で示すように半導体基板21の表面
にセンサ領域および素子形成領域をそれぞれ残した状態
でLOCOS 酸化膜13を形成し、その表面部に絶縁
膜14を形成する。そして、センサ形成領域に対応して
ボロンを注入拡散してP+ 領域22形成する。そして
、(B)図に示すように絶縁膜14の上のLOCOS
酸化膜13の段差によって形成された凹みの部分に、す
なわちセンサ領域および素子形成領域部分に、それぞれ
ポリシリコン層25および26を堆積する。
【0028】次に、(C)図に示すように台座基板11
を用意し、半導体基板21の絶縁膜14が存在する面に
接合するものであるが、この台座基板21の半導体基板
21のセンサ領域に対応する部分にはP+ 拡散層23
が形成されている。そして、(D)図のように半導体基
板21部をLOCOS 酸化膜13部分まで研磨し、台
座基板11の上にセンサ本体12が接合された構造とす
る。この場合、LOCOS 酸化膜13に囲まれたセン
サ領域部分にP+ 型のシリコン層151 が形成され
、また素子領域にはノンドープのシリコン層152 が
形成される。
を用意し、半導体基板21の絶縁膜14が存在する面に
接合するものであるが、この台座基板21の半導体基板
21のセンサ領域に対応する部分にはP+ 拡散層23
が形成されている。そして、(D)図のように半導体基
板21部をLOCOS 酸化膜13部分まで研磨し、台
座基板11の上にセンサ本体12が接合された構造とす
る。この場合、LOCOS 酸化膜13に囲まれたセン
サ領域部分にP+ 型のシリコン層151 が形成され
、また素子領域にはノンドープのシリコン層152 が
形成される。
【0029】図7はさらにこの製造過程に連続する過程
を示すもので、(A)図に示すようにノンドープのシリ
コン層152 にP型不純物およびN型不純物を選択拡
散し、PN接合を形成するものであり、さらにこの様に
構成されたセンサ本体12部の表面の全体にゲート酸化
膜27を形成する。そして、このゲート酸化膜27の上
に、シリコン層152 にN型領域の上にその両側のP
型領域に重なるようにしてゲート電極28をポリシリコ
ン等によって形成する。そして、その上にさらにBPS
G等の絶縁膜29を堆積形成する。
を示すもので、(A)図に示すようにノンドープのシリ
コン層152 にP型不純物およびN型不純物を選択拡
散し、PN接合を形成するものであり、さらにこの様に
構成されたセンサ本体12部の表面の全体にゲート酸化
膜27を形成する。そして、このゲート酸化膜27の上
に、シリコン層152 にN型領域の上にその両側のP
型領域に重なるようにしてゲート電極28をポリシリコ
ン等によって形成する。そして、その上にさらにBPS
G等の絶縁膜29を堆積形成する。
【0030】次に、レジストパターンを用いて絶縁膜2
9およびゲート絶縁膜27を(B)図のようにエッチン
グし、シリコン層151 をできるだけの範囲で露出さ
せるようにすると共に、このシリコン層51に達する端
子孔31、LOCOS 酸化膜13を貫通してP+拡散
層23に至る端子孔32、シリコン層152 のP型領
域にそれぞれ達する端子孔33および34、さらにシリ
コン層152 部のゲート電極28に至る端子孔35を
形成し、さらに(C)図で示すように各端子孔31〜3
5にそれぞれ対応してアルミニウムによる端子電極36
〜40を形成する。
9およびゲート絶縁膜27を(B)図のようにエッチン
グし、シリコン層151 をできるだけの範囲で露出さ
せるようにすると共に、このシリコン層51に達する端
子孔31、LOCOS 酸化膜13を貫通してP+拡散
層23に至る端子孔32、シリコン層152 のP型領
域にそれぞれ達する端子孔33および34、さらにシリ
コン層152 部のゲート電極28に至る端子孔35を
形成し、さらに(C)図で示すように各端子孔31〜3
5にそれぞれ対応してアルミニウムによる端子電極36
〜40を形成する。
【0031】ここで、台座基板11にはポリシリコン層
25に至る圧力導入孔18を形成するものであり、また
この圧力導入孔18からアルカリ性エッチング液を入れ
ることによって、ポリシリコン層25を除去して空間1
6を形成し、シリコン層151 がダイヤフラムとして
作用させられるようにする。すなわち、静電容量型の圧
力センサと共にMOSトランジスタが同一チップ内に形
成されるようになる。
25に至る圧力導入孔18を形成するものであり、また
この圧力導入孔18からアルカリ性エッチング液を入れ
ることによって、ポリシリコン層25を除去して空間1
6を形成し、シリコン層151 がダイヤフラムとして
作用させられるようにする。すなわち、静電容量型の圧
力センサと共にMOSトランジスタが同一チップ内に形
成されるようになる。
【0032】ここで、ポリシリコン層25をエッチング
除去するに際して、圧力導入孔18の周辺部がエッチン
グ液によって削られ、問題が生ずる虞があるときは、図
6の(C)あるいは(D)の工程において圧力導入孔1
8を形成する。この様にすれば最後に圧力導入孔18か
らエッチング液をと導入し、ポリシリコン層25を除去
するときには、圧力導入孔18の周辺に酸化膜が形成さ
れており、したがってアルカリ性エッチング液に対して
充分に耐えられるようになる。
除去するに際して、圧力導入孔18の周辺部がエッチン
グ液によって削られ、問題が生ずる虞があるときは、図
6の(C)あるいは(D)の工程において圧力導入孔1
8を形成する。この様にすれば最後に圧力導入孔18か
らエッチング液をと導入し、ポリシリコン層25を除去
するときには、圧力導入孔18の周辺に酸化膜が形成さ
れており、したがってアルカリ性エッチング液に対して
充分に耐えられるようになる。
【0033】図8は第4の実施例を説明する。これまで
の実施例ではP+ シリコン層151 の上に直接アル
ミニウム等の電極を付けている。したがって大きな温度
変化があった場合に熱膨脹係数の相違から応力が発生し
、ダイヤフラムがそのために歪む可能性がある。この実
施例はこの様な問題点を解決している。
の実施例ではP+ シリコン層151 の上に直接アル
ミニウム等の電極を付けている。したがって大きな温度
変化があった場合に熱膨脹係数の相違から応力が発生し
、ダイヤフラムがそのために歪む可能性がある。この実
施例はこの様な問題点を解決している。
【0034】まず、(A)図で示すようにシリコン半導
体基板21の表面に、センサ領域を取り囲むようにして
LOCOS 酸化膜13を形成し、その上に絶縁膜14
を形成する。 その後、(B)図で示すように絶縁膜14の上に、LO
COS 酸化膜13で囲まれた領域の周辺部を残す状態
で例えばSi 3 N4 によるマスクパターン41を
形成し、LOCOS 酸化を行って、(C)図で示すよ
うにLOCOS 酸化膜13の内周部に第2のLOCO
S 酸化膜131 を形成する。この場合、この第2の
LOCOS 酸化膜131 の厚さは、LOCOS 酸
化膜13の厚さに比較して小さく構成される。そして(
D)図で示すように最初に形成されたLOCOS 酸化
膜13を、第2のLOCOS 酸化膜131 の部分ま
で研磨し、センサ本体12が形成される。
体基板21の表面に、センサ領域を取り囲むようにして
LOCOS 酸化膜13を形成し、その上に絶縁膜14
を形成する。 その後、(B)図で示すように絶縁膜14の上に、LO
COS 酸化膜13で囲まれた領域の周辺部を残す状態
で例えばSi 3 N4 によるマスクパターン41を
形成し、LOCOS 酸化を行って、(C)図で示すよ
うにLOCOS 酸化膜13の内周部に第2のLOCO
S 酸化膜131 を形成する。この場合、この第2の
LOCOS 酸化膜131 の厚さは、LOCOS 酸
化膜13の厚さに比較して小さく構成される。そして(
D)図で示すように最初に形成されたLOCOS 酸化
膜13を、第2のLOCOS 酸化膜131 の部分ま
で研磨し、センサ本体12が形成される。
【0035】また、図9の(A)に示すようにシリコン
による台座基板11を用意し、この台座基板11の表面
に絶縁膜42を形成した後第2の台座基板111 を接
合し、この第2の台座基板111 を(D)図で示すよ
うに切削研磨して薄く構成する。そして、この第2の台
座基板111 に対してボロン等を注入拡散して、P+
型の半導体層43とする。
による台座基板11を用意し、この台座基板11の表面
に絶縁膜42を形成した後第2の台座基板111 を接
合し、この第2の台座基板111 を(D)図で示すよ
うに切削研磨して薄く構成する。そして、この第2の台
座基板111 に対してボロン等を注入拡散して、P+
型の半導体層43とする。
【0036】この様に構成された台座基板11部は、(
C)図に示すように図8の(D)で構成された半導体基
板21の研磨されたLOCOS 酸化膜13の上に、半
導体層43が対設されるようにして接合する。ここで、
LOCOS 酸化膜13の段差に対応した空間16が、
半導体層43と絶縁膜14との間のセンサ領域において
形成される。
C)図に示すように図8の(D)で構成された半導体基
板21の研磨されたLOCOS 酸化膜13の上に、半
導体層43が対設されるようにして接合する。ここで、
LOCOS 酸化膜13の段差に対応した空間16が、
半導体層43と絶縁膜14との間のセンサ領域において
形成される。
【0037】この様にして台座基板11部に対してセン
サ本体部12が、図10の(A)に示すように接合され
る。 その後、(B)図で示すように表面に絶縁層44を形成
し、この絶縁層44にコンタクトホールを形成してAl
−Si 等の電極45および46を形成するものであ
るが、シリコン層151 に接触される電極45は、第
2のLOCOS酸化膜131 が存在する領域に対応し
て形成され、したがって温度が変化した時にダイヤフラ
ム部に作用する応力が充分に軽減される。
サ本体部12が、図10の(A)に示すように接合され
る。 その後、(B)図で示すように表面に絶縁層44を形成
し、この絶縁層44にコンタクトホールを形成してAl
−Si 等の電極45および46を形成するものであ
るが、シリコン層151 に接触される電極45は、第
2のLOCOS酸化膜131 が存在する領域に対応し
て形成され、したがって温度が変化した時にダイヤフラ
ム部に作用する応力が充分に軽減される。
【0038】そして、(C)図で示すように第2のLO
COS 酸化膜131 の段差部に対応して形成された
空間16に連通するようにして、台座基板11および第
2の台座基板111 を貫通して、圧力導入孔18を形
成する。
COS 酸化膜131 の段差部に対応して形成された
空間16に連通するようにして、台座基板11および第
2の台座基板111 を貫通して、圧力導入孔18を形
成する。
【0039】図11は第5の実施例の製造過程を示すも
ので、まず(A)図で示すように図9の(B)で示した
ように台座基板11の上に絶縁膜42を形成し、この絶
縁膜42の上にP+ 型の半導体層43を形成する。そ
して、この半導体層43には、センサ領域を取り囲むよ
うにして絶縁膜42に至る溝47を形成し、その露出面
の全体に熱酸化による絶縁膜48を形成する。そして、
この台座部にセンサ本体12を(B)図のように接合し
、(C)図のように電極45、46を形成すると共に、
圧力導入孔18を形成する。
ので、まず(A)図で示すように図9の(B)で示した
ように台座基板11の上に絶縁膜42を形成し、この絶
縁膜42の上にP+ 型の半導体層43を形成する。そ
して、この半導体層43には、センサ領域を取り囲むよ
うにして絶縁膜42に至る溝47を形成し、その露出面
の全体に熱酸化による絶縁膜48を形成する。そして、
この台座部にセンサ本体12を(B)図のように接合し
、(C)図のように電極45、46を形成すると共に、
圧力導入孔18を形成する。
【0040】この様に構成すれば、P+ 拡散層部分で
構成される容量電極部分が、効果的に絶縁体分離され、
安定した信頼性の高い圧力センサが構成され、特に超小
型化した場合の信頼性が向上される。
構成される容量電極部分が、効果的に絶縁体分離され、
安定した信頼性の高い圧力センサが構成され、特に超小
型化した場合の信頼性が向上される。
【0041】尚、実施例においては不純物を拡散する部
分においてボロンを注入拡散し、P型の半導体領域を形
成するようにしているが、これはもちろんN型に構成し
てもよいものである。
分においてボロンを注入拡散し、P型の半導体領域を形
成するようにしているが、これはもちろんN型に構成し
てもよいものである。
【0042】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る半導体圧力
センサによれば、ダイヤフラム部を充分に薄く加工する
ことができ、特にLOCOS 酸化膜の形成工程によっ
てダイヤフラムの厚さが制御できる。この場合、ダイヤ
フラムの圧力の作用面の部分に空間が形成されるもので
あるため、圧力導入孔が小さなものであっても、圧力変
化に対応してダイヤフラムが確実にたわむようになり、
特に小型化して圧力センサが容易且つ確実に製造される
ようになる。また、この様な圧力センサにあっては、こ
の圧力センサ領域に隣接した状態で、例えばMOSトラ
ンジスタ等の他の半導体素子を組み合わせ構成すること
ができ、超小型化したセンサによる圧力センサを含む圧
力測定装置が、同一チップ内に容易に構成できる。
センサによれば、ダイヤフラム部を充分に薄く加工する
ことができ、特にLOCOS 酸化膜の形成工程によっ
てダイヤフラムの厚さが制御できる。この場合、ダイヤ
フラムの圧力の作用面の部分に空間が形成されるもので
あるため、圧力導入孔が小さなものであっても、圧力変
化に対応してダイヤフラムが確実にたわむようになり、
特に小型化して圧力センサが容易且つ確実に製造される
ようになる。また、この様な圧力センサにあっては、こ
の圧力センサ領域に隣接した状態で、例えばMOSトラ
ンジスタ等の他の半導体素子を組み合わせ構成すること
ができ、超小型化したセンサによる圧力センサを含む圧
力測定装置が、同一チップ内に容易に構成できる。
【図1】この発明の第1の実施例に係る圧力センサを示
す断面構成図。
す断面構成図。
【図2】上記圧力センサの製造過程を示す図。
【図3】第2の実施例に係る圧力センサの製造過程を示
す図。
す図。
【図4】第3の実施例に係る圧力センサを示す断面構成
図。
図。
【図5】上記実施例の製造過程を示す図。
【図6】上記製造過程に続く製造過程を示す図。
【図7】さらに上記製造過程に続く製造過程を示す図。
【図8】第4の実施例に係る圧力センサの製造過程を示
す図。
す図。
【図9】上記製造過程に続く製造過程を示す図。
【図10】さらに上記製造過程に続く製造過程を示す図
。
。
【図11】第5の実施例に係る圧力センサの製造過程を
示す図。
示す図。
11…台座基板、12…センサ本体、13…LOCOS
酸化膜、14…絶縁膜、15…シリコン層、16…空
間、17…ピエゾ抵抗、18…圧力導入孔、21…半導
体基板、22…P+拡散領域、23…P+ 拡散層、2
5、26…ポリシリコン層。
酸化膜、14…絶縁膜、15…シリコン層、16…空
間、17…ピエゾ抵抗、18…圧力導入孔、21…半導
体基板、22…P+拡散領域、23…P+ 拡散層、2
5、26…ポリシリコン層。
Claims (2)
- 【請求項1】 表面に絶縁膜の層を形成した半導体基
板と、この半導体基板の表面部ににセンサ領域を取り囲
むように形成したLOCOS 酸化膜と、この半導体基
板の前記絶縁膜の形成される面に、前記LOCOS 酸
化膜の段差部分に対応した空間を残して対設接合された
台座基板と、この台座基板に前記空間部に連通するよう
に形成された圧力導入孔とを具備し、前記半導体基板は
、前記空間を有する面と反対側で、前記LOCOS 酸
化膜の存在する部分まで切削研磨され、前記LOCOS
酸化膜で取り囲まれた領域に設定された前記絶縁膜を
含む半導体基板の残余部分で、ダイヤフラムが形成され
るようにしたことを特徴とする半導体圧力センサ。 - 【請求項2】 半導体基板の表面に絶縁膜の層を形成
する第1の工程と、前記半導体基板の表面部に、センサ
形成領域を取り囲むようにしてLOCOS 酸化膜を形
成する第2の工程と、前記半導体基板の前記絶縁膜の形
成された面に、前記LOCOS 酸化膜で形成された段
差部による空間を残して台座基板を接合する第3の工程
と、前記半導体基板を、前記台座基板とは反対側の面で
前記LOCOS 酸化膜に接するまで切削研磨する第4
の工程と、前記台座基板に前記LOCOS 酸化膜で囲
まれた空間部に連通する圧力導入孔を形成する第5の工
程と、を具備したことを特徴とする半導体圧力センサの
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6503091A JP2850558B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6503091A JP2850558B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04299871A true JPH04299871A (ja) | 1992-10-23 |
JP2850558B2 JP2850558B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=13275174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6503091A Expired - Fee Related JP2850558B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 半導体圧力センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2850558B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001504995A (ja) * | 1996-11-28 | 2001-04-10 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | マイクロメカニカルセンサの製造方法 |
JP2006084469A (ja) * | 2004-09-14 | 2006-03-30 | Robert Bosch Gmbh | マイクロマシニング型の構成素子及びその製造法 |
US7514285B2 (en) * | 2006-01-17 | 2009-04-07 | Honeywell International Inc. | Isolation scheme for reducing film stress in a MEMS device |
JP4710147B2 (ja) * | 2000-06-13 | 2011-06-29 | 株式会社デンソー | 半導体圧力センサ |
CN104697700A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-06-10 | 北京大学 | 一种压阻式压力计芯片结构及其制备方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5687202B2 (ja) | 2009-11-04 | 2015-03-18 | ローム株式会社 | 圧力センサおよび圧力センサの製造方法 |
WO2011148973A1 (ja) | 2010-05-25 | 2011-12-01 | ローム株式会社 | 圧力センサおよび圧力センサの製造方法 |
JP5649474B2 (ja) * | 2011-01-26 | 2015-01-07 | ローム株式会社 | 静電容量型圧力センサおよび静電容量型圧力センサの製造方法 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP6503091A patent/JP2850558B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001504995A (ja) * | 1996-11-28 | 2001-04-10 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | マイクロメカニカルセンサの製造方法 |
JP4710147B2 (ja) * | 2000-06-13 | 2011-06-29 | 株式会社デンソー | 半導体圧力センサ |
JP2006084469A (ja) * | 2004-09-14 | 2006-03-30 | Robert Bosch Gmbh | マイクロマシニング型の構成素子及びその製造法 |
US7514285B2 (en) * | 2006-01-17 | 2009-04-07 | Honeywell International Inc. | Isolation scheme for reducing film stress in a MEMS device |
CN104697700A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-06-10 | 北京大学 | 一种压阻式压力计芯片结构及其制备方法 |
CN104697700B (zh) * | 2015-02-06 | 2017-07-14 | 北京大学 | 一种压阻式压力计芯片结构及其制备方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2850558B2 (ja) | 1999-01-27 |
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