JPH053328A - シリコン圧力センサ - Google Patents
シリコン圧力センサInfo
- Publication number
- JPH053328A JPH053328A JP15198291A JP15198291A JPH053328A JP H053328 A JPH053328 A JP H053328A JP 15198291 A JP15198291 A JP 15198291A JP 15198291 A JP15198291 A JP 15198291A JP H053328 A JPH053328 A JP H053328A
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- pressure sensor
- layer
- wafer
- sio
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイアフラムの均一性を確保するとともに熱
応力の発生のない圧力センサを提供する。 【構成】 シリコンウエハに形成されたダイアフラム６
上に歪み検出手段１５を設け，前記ダイアフラム６に印
加される圧力を前記歪み検出手段で検出する様に構成し
たシリコン圧力センサにおいて，前記ダイアフラム６は
同一材質からなる絶縁体１２，１４でサンドイッチ状に
挟んで形成する。
応力の発生のない圧力センサを提供する。 【構成】 シリコンウエハに形成されたダイアフラム６
上に歪み検出手段１５を設け，前記ダイアフラム６に印
加される圧力を前記歪み検出手段で検出する様に構成し
たシリコン圧力センサにおいて，前記ダイアフラム６は
同一材質からなる絶縁体１２，１４でサンドイッチ状に
挟んで形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，シリコン圧力センサに
関し，特に高温（例えば２００℃以上）で使用可能な圧
力センサに関する。
関し，特に高温（例えば２００℃以上）で使用可能な圧
力センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は特開平２−１３２８６６号公報に
高温用として記載されたセンサの要部を示す断面図であ
る。図において１はｐ形のシリコン（Ｓｉ）ウエハ，２
はｐ形ウエハ１上に形成されたｎ層，３はｎ層２の上に
形成されたＳｉＯ2 による絶縁層，４は絶縁層３上に形
成された不純物拡散抵抗からなる歪みゲ―ジである。５
は異方性エッチングにより除去された穴で，この穴５に
より露出したｎ層２でダイアフラム６が形成される。上
記の構成において，ｎ層は穴５を形成する際のエッチン
グストップ層として機能し，絶縁層３は高温における歪
みゲ―ジからの電流リ―ク防止層として機能する。
高温用として記載されたセンサの要部を示す断面図であ
る。図において１はｐ形のシリコン（Ｓｉ）ウエハ，２
はｐ形ウエハ１上に形成されたｎ層，３はｎ層２の上に
形成されたＳｉＯ2 による絶縁層，４は絶縁層３上に形
成された不純物拡散抵抗からなる歪みゲ―ジである。５
は異方性エッチングにより除去された穴で，この穴５に
より露出したｎ層２でダイアフラム６が形成される。上
記の構成において，ｎ層は穴５を形成する際のエッチン
グストップ層として機能し，絶縁層３は高温における歪
みゲ―ジからの電流リ―ク防止層として機能する。
【０００３】図６は１９９０年に発行された電子情報通
信学会技術研究報告 ＶOL．９０ＮＯ．２７７ ＣＰＭ
９０−５９に記載された鄭 貴相 他 の報告による圧
力センサの断面図である。図６において１はＳｉウエ
ハ，３はＳｉウエハ１上に形成されたＳｉＯ2 による絶
縁層，７はＳｉＯ2 層の上に接合された単結晶Ｓｉ層，
８はＡｌ2 Ｏ3 （サファイア）からなる絶縁層，４は絶
縁層８上に形成された不純物拡散抵抗からなる歪みゲ―
ジである。上記の構成において，ＳｉＯ2 層３はエッチ
ング時のストップ層として機能し，絶縁層８は高温にお
ける歪みゲ―ジ４からの電流リ―ク防止層として機能す
る。
信学会技術研究報告 ＶOL．９０ＮＯ．２７７ ＣＰＭ
９０−５９に記載された鄭 貴相 他 の報告による圧
力センサの断面図である。図６において１はＳｉウエ
ハ，３はＳｉウエハ１上に形成されたＳｉＯ2 による絶
縁層，７はＳｉＯ2 層の上に接合された単結晶Ｓｉ層，
８はＡｌ2 Ｏ3 （サファイア）からなる絶縁層，４は絶
縁層８上に形成された不純物拡散抵抗からなる歪みゲ―
ジである。上記の構成において，ＳｉＯ2 層３はエッチ
ング時のストップ層として機能し，絶縁層８は高温にお
ける歪みゲ―ジ４からの電流リ―ク防止層として機能す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記従
来の圧力センサにおいて，特開平２−１３２８６６号公
報に示されたものはｐｎ接合面の不純物濃度が理想的
（階段状）に変化していないので，ダイアフラム６形成
の際の化学エッチングのストップ面は大きくうねり，ダ
イアフラム６の厚さは完全に均一にならず，また，ダイ
アフラム６はＳｉとＳｉＯ2 の２層構造となるため熱膨
脹係数の違い（Ｓｉ…２．５×１０-6，ＳｉＯ2 …０．
５５×１０-6）に基づく熱応力による歪みが発生し易い
という問題がある。
来の圧力センサにおいて，特開平２−１３２８６６号公
報に示されたものはｐｎ接合面の不純物濃度が理想的
（階段状）に変化していないので，ダイアフラム６形成
の際の化学エッチングのストップ面は大きくうねり，ダ
イアフラム６の厚さは完全に均一にならず，また，ダイ
アフラム６はＳｉとＳｉＯ2 の２層構造となるため熱膨
脹係数の違い（Ｓｉ…２．５×１０-6，ＳｉＯ2 …０．
５５×１０-6）に基づく熱応力による歪みが発生し易い
という問題がある。
【０００５】また，技術研究報告に示されたものは化学
エッチングのストップ層３がＳｉＯ 2 であるためダイア
フラム６の均一性は確保されるが，ダイアフラム６はＳ
ｉＯ 2 ，Ｓｉ，Ａｌ2 Ｏ3 の３層構造となり，Ａｌ2 Ｏ
3 の熱膨脹係数は（６．２×１０-6）なので，それぞれ
の熱膨脹係数の違いに基づく熱応力による歪みが発生し
易いという問題がある。
エッチングのストップ層３がＳｉＯ 2 であるためダイア
フラム６の均一性は確保されるが，ダイアフラム６はＳ
ｉＯ 2 ，Ｓｉ，Ａｌ2 Ｏ3 の３層構造となり，Ａｌ2 Ｏ
3 の熱膨脹係数は（６．２×１０-6）なので，それぞれ
の熱膨脹係数の違いに基づく熱応力による歪みが発生し
易いという問題がある。
【０００６】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので，エッチングストップ層と歪みゲ―
ジ下の絶縁層を同じ材質とすることにより，ダイアフラ
ムの均一性を確保するとともに熱応力による歪みが発生
し難い圧力センサを提供することを目的とする。
めになされたもので，エッチングストップ層と歪みゲ―
ジ下の絶縁層を同じ材質とすることにより，ダイアフラ
ムの均一性を確保するとともに熱応力による歪みが発生
し難い圧力センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
本発明は，Ｓｉウエハに形成されたダイアフラム上に歪
み検出手段を設け，前記ダイアフラムに印加される圧力
を前記歪み検出手段で検出する様に構成したシリコン圧
力センサにおいて，前記ダイアフラムは同一材質からな
る絶縁体でサンドイッチ状に挟んで形成されてなること
を特徴とするものである。
本発明は，Ｓｉウエハに形成されたダイアフラム上に歪
み検出手段を設け，前記ダイアフラムに印加される圧力
を前記歪み検出手段で検出する様に構成したシリコン圧
力センサにおいて，前記ダイアフラムは同一材質からな
る絶縁体でサンドイッチ状に挟んで形成されてなること
を特徴とするものである。
【０００８】
【作用】Ｓｉをサンドイッチ状に挾む同一材質の絶縁体
は熱応力による変型を相殺し，エッチングストップ層お
よび歪みセンサのリ―ク防止層として機能する。
は熱応力による変型を相殺し，エッチングストップ層お
よび歪みセンサのリ―ク防止層として機能する。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示すＳｉ圧力セン
サの断面図であり，図６と異なる点は歪みゲ―ジ４の下
のＡｌ2 Ｏ3 層８の代りにＳｉＯ2 を用いＳｉをＳｉＯ
2でサンドイッチ状に挟んだ点にある。図２（ａ）〜
（ｃ）は本発明の圧力センサの製造方法の一実施例を示
す概略工程図である。工程に従って説明する。工程１
（図２（ａ）参照）両面を鏡面に研磨した第１，第２の
Ｓｉウエハ１０，１１を用意し，Ｓｉウエハ１０の片面
に公知の方法（例えば高温の水蒸気に表面を晒す）によ
り第１の絶縁層（ＳｉＯ2）層１２を形成する。次に，
ＳｉＯ2 層１２を挟んで２枚のウエハを公知の直接接合
により接合し，接合ウエハ１３を形成する。
サの断面図であり，図６と異なる点は歪みゲ―ジ４の下
のＡｌ2 Ｏ3 層８の代りにＳｉＯ2 を用いＳｉをＳｉＯ
2でサンドイッチ状に挟んだ点にある。図２（ａ）〜
（ｃ）は本発明の圧力センサの製造方法の一実施例を示
す概略工程図である。工程に従って説明する。工程１
（図２（ａ）参照）両面を鏡面に研磨した第１，第２の
Ｓｉウエハ１０，１１を用意し，Ｓｉウエハ１０の片面
に公知の方法（例えば高温の水蒸気に表面を晒す）によ
り第１の絶縁層（ＳｉＯ2）層１２を形成する。次に，
ＳｉＯ2 層１２を挟んで２枚のウエハを公知の直接接合
により接合し，接合ウエハ１３を形成する。
【００１０】工程２（図２（ｂ）参照）接合したウエハ
１３のうちの任意の一方の側をダイアフラムとすべき厚
さ（ｔ）に研磨加工等により形成する。工程３（図２
（ｃ）参照）工程２で加工した面に同様にＳＩＭＯＸ技
術（ウエハに酸素イオン（Ｏ+ ）を高濃度（１×１０18
ｃｍ-3程度）にイオン注入し，１３００℃以上でこれを
熱処理して成膜する）により第２の絶縁層（ＳｉＯ2 ）
を成層する（この方法により成膜したＳｉＯ2 層１４は
表面からわずかに埋没した位置に形成され，表面は単結
晶の状態が維持される。
１３のうちの任意の一方の側をダイアフラムとすべき厚
さ（ｔ）に研磨加工等により形成する。工程３（図２
（ｃ）参照）工程２で加工した面に同様にＳＩＭＯＸ技
術（ウエハに酸素イオン（Ｏ+ ）を高濃度（１×１０18
ｃｍ-3程度）にイオン注入し，１３００℃以上でこれを
熱処理して成膜する）により第２の絶縁層（ＳｉＯ2 ）
を成層する（この方法により成膜したＳｉＯ2 層１４は
表面からわずかに埋没した位置に形成され，表面は単結
晶の状態が維持される。
【００１１】工程４（図１参照）第１絶縁層（Ｓｉ
Ｏ2 ）１２をストップ層としてエッチングを行ってダイ
アフラム６を形成し，次にＳｉＭＯＸにより形成した第
２の絶縁層（ＳｉＯ2 ）１４の上に歪みゲ―ジ１５を形
成する。上記の構成によれば，工程２で形成したＳｉウ
エハ１１がＳｉＯ2１２，１４層にサンドイッチ状に挟
まれた構造となり，２００℃以上の高温下で使用した場
合も熱膨脹係数の違いに基づいて発生する応力（歪み）
をキャンセルすることができる。なお，本実施例におい
ては絶縁層１２，１４としてＳｉＯ2 を用いたが，絶縁
層としては例えばＡｌ2 Ｏ3 やＳｉ3 Ｎ4 （窒化層）等
を用いても良い。図３（ａ）〜（ｃ）はダイアフラム６
上に歪みゲ―ジ１５を形成する為の他の実施例を示す概
略工程断面図である。
Ｏ2 ）１２をストップ層としてエッチングを行ってダイ
アフラム６を形成し，次にＳｉＭＯＸにより形成した第
２の絶縁層（ＳｉＯ2 ）１４の上に歪みゲ―ジ１５を形
成する。上記の構成によれば，工程２で形成したＳｉウ
エハ１１がＳｉＯ2１２，１４層にサンドイッチ状に挟
まれた構造となり，２００℃以上の高温下で使用した場
合も熱膨脹係数の違いに基づいて発生する応力（歪み）
をキャンセルすることができる。なお，本実施例におい
ては絶縁層１２，１４としてＳｉＯ2 を用いたが，絶縁
層としては例えばＡｌ2 Ｏ3 やＳｉ3 Ｎ4 （窒化層）等
を用いても良い。図３（ａ）〜（ｃ）はダイアフラム６
上に歪みゲ―ジ１５を形成する為の他の実施例を示す概
略工程断面図である。
【００１２】図３（ａ）は図１（ｃ）の工程３が終了し
た後の接合ウエハ１３を示している。この実施例では図
３（ｂ）に示す様に，形成した第２絶縁層（ＳｉＯ2 ）
層の上に更に単結晶の第３Ｓｉウエハ１６を直接接合に
より接合する。次に図３（ｃ）に示す様に第３Ｓｉウエ
ハ１６を研磨等により加工して数十〜数百μｍの厚さに
形成し，その単結晶層に歪みゲ―ジ１５を形成する。そ
の後図では省略するが歪みゲ―ジ１５以外の部分はエッ
チングにより除去する。
た後の接合ウエハ１３を示している。この実施例では図
３（ｂ）に示す様に，形成した第２絶縁層（ＳｉＯ2 ）
層の上に更に単結晶の第３Ｓｉウエハ１６を直接接合に
より接合する。次に図３（ｃ）に示す様に第３Ｓｉウエ
ハ１６を研磨等により加工して数十〜数百μｍの厚さに
形成し，その単結晶層に歪みゲ―ジ１５を形成する。そ
の後図では省略するが歪みゲ―ジ１５以外の部分はエッ
チングにより除去する。
【００１３】図４（ａ），（ｂ）は更に他の実施例を示
すもので，図４（ａ）は図１（ｃ）の工程３が終了した
後のウエハ１３の第２絶縁層（ＳｉＯ2 ）１４の上にポ
リシリコン１７を積層した状態を示し，図４（ｂ）はそ
のポリシリコン層１７を１４００℃程度でヒ―タアニ―
ルして単結晶化し，その単結晶化した部分に歪みゲ―ジ
１５を形成する。この場合も歪みゲ―ジ１５以外の部分
はエッチングにより除去する。
すもので，図４（ａ）は図１（ｃ）の工程３が終了した
後のウエハ１３の第２絶縁層（ＳｉＯ2 ）１４の上にポ
リシリコン１７を積層した状態を示し，図４（ｂ）はそ
のポリシリコン層１７を１４００℃程度でヒ―タアニ―
ルして単結晶化し，その単結晶化した部分に歪みゲ―ジ
１５を形成する。この場合も歪みゲ―ジ１５以外の部分
はエッチングにより除去する。
【００１４】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明した様
に，本発明の圧力センサによれば，ダイアフラムの両面
に同一材質からなる絶縁体を形成してサンドイッチ状に
挟んでいるので，厚さのばらつきのない高精度なダイア
フラムを形成することができ，更に熱による応力歪みが
少ないので広い温度範囲で良好な温度特性を得ることが
できる。
に，本発明の圧力センサによれば，ダイアフラムの両面
に同一材質からなる絶縁体を形成してサンドイッチ状に
挟んでいるので，厚さのばらつきのない高精度なダイア
フラムを形成することができ，更に熱による応力歪みが
少ないので広い温度範囲で良好な温度特性を得ることが
できる。
【図１】本発明の圧力センサの要部を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の圧力センサの製造工程を示す要部断面
図である。
図である。
【図３】歪みゲ―ジ製作例の他の実施例を示す図であ
る。
る。
【図４】歪みゲ―ジ製作例の他の実施例を示す図であ
る。
る。
【図５】従来のシリコン圧力センサの一例を示す図であ
る。
る。
【図６】従来のシリコン圧力センサの他の一例を示す図
である。
である。
６ ダイアフラム １０ 第１Ｓｉウエハ １１ 第１Ｓｉウエハ １２ 第１絶縁層 １３ 接合ウエハ １４ 第２絶縁層 １５ 歪みゲ―ジ １６ 第３Ｓｉウエハ １７ ポリシリコン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲村 功 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 鈴木 良孝 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 シリコンウエハに形成されたダイアフラ
ム上に歪み検出手段を設け，前記ダイアフラムに印加さ
れる圧力を前記歪み検出手段で検出する様に構成したシ
リコン圧力センサにおいて，前記ダイアフラムは同一材
質からなる絶縁体でサンドイッチ状に挟んで形成されて
なることを特徴とするシリコン圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15198291A JPH053328A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | シリコン圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15198291A JPH053328A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | シリコン圧力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH053328A true JPH053328A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=15530479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15198291A Pending JPH053328A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | シリコン圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH053328A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047284A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-02-16 | Denso Corp | 半導体力学量センサおよびその製造方法 |
| CN113686682A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-11-23 | 宁波勤邦新材料科技有限公司 | 一种太阳能背板基膜的在线检测装置及其工作方法 |
-
1991
- 1991-06-24 JP JP15198291A patent/JPH053328A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047284A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-02-16 | Denso Corp | 半導体力学量センサおよびその製造方法 |
| CN113686682A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-11-23 | 宁波勤邦新材料科技有限公司 | 一种太阳能背板基膜的在线检测装置及其工作方法 |
| CN113686682B (zh) * | 2021-09-14 | 2024-05-28 | 宁波勤邦新材料科技股份有限公司 | 一种太阳能背板基膜的在线检测装置及其工作方法 |
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