JPH07142745A - 微圧測定用圧力センサ並びにその製造方法 - Google Patents
微圧測定用圧力センサ並びにその製造方法Info
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- JPH07142745A JPH07142745A JP31265093A JP31265093A JPH07142745A JP H07142745 A JPH07142745 A JP H07142745A JP 31265093 A JP31265093 A JP 31265093A JP 31265093 A JP31265093 A JP 31265093A JP H07142745 A JPH07142745 A JP H07142745A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 微圧測定用圧力センサにエッチングを施す場
合、厚みの制御を容易となし、又ダブルボスダイアフラ
ムの応力集中による圧力センサ素子の破壊圧が低下し、
ウエハ基板に形成した厚肉部の質量に起因するオフセッ
トにより、圧力のかかっていない情況でも出力が発生す
るのを防止するのを目的とする。 【構成】 ダブルボスを具えたダイアフラムの応力集中
部に拡散ゲージ抵抗（７）を設けた圧力センサのＳＯＩ
構成のウエハ基板（１）に拡散ゲージ抵抗（７）を形成
した。
合、厚みの制御を容易となし、又ダブルボスダイアフラ
ムの応力集中による圧力センサ素子の破壊圧が低下し、
ウエハ基板に形成した厚肉部の質量に起因するオフセッ
トにより、圧力のかかっていない情況でも出力が発生す
るのを防止するのを目的とする。 【構成】 ダブルボスを具えたダイアフラムの応力集中
部に拡散ゲージ抵抗（７）を設けた圧力センサのＳＯＩ
構成のウエハ基板（１）に拡散ゲージ抵抗（７）を形成
した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は微圧測定用圧力センサ並
びにその製造方法に関する。特に微圧測定用圧力センサ
の素子の構造並びにその製造方法に関するものである。
びにその製造方法に関する。特に微圧測定用圧力センサ
の素子の構造並びにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より使用されているこの種の微圧測
定用センサにおいては、図４、図５に示すウエハ基板Ｗ
はシリコン（Ｓｉ）等の単一材料を採用したＳｉ層４ａ
よりなり、又通常保護膜等は薄肉部９に配設した拡散ゲ
ージ抵抗７を配置した面にのみ形成されており、一対の
突設厚肉部１０、基板固定部８ａ等を具えている。
定用センサにおいては、図４、図５に示すウエハ基板Ｗ
はシリコン（Ｓｉ）等の単一材料を採用したＳｉ層４ａ
よりなり、又通常保護膜等は薄肉部９に配設した拡散ゲ
ージ抵抗７を配置した面にのみ形成されており、一対の
突設厚肉部１０、基板固定部８ａ等を具えている。
【０００３】
【発明の解決しようとする課題】ところで、従来より使
用されているこの種の微圧測定用センサを使用して微圧
測定を行う場合には、種々の問題点があった。第１に、
微圧測定用センサでは、ダイアフラムの厚さを１０μｍ
程度とする必要があり、通常アルカリエッチヤント（エ
ッチング剤）を用いてウエハ基板Ｗにエッチングを行う
場合には、厚み制御が容易でなく、その結果製品の歩留
まりが悪く、製造コストの上昇を招く等の欠陥があっ
た。第２にダブルボスダイアフラム構造の圧力センサで
は、応力集中によって感度を上げているため、その度合
が大きくなると、圧力センサ素子としての破壊圧が低下
し、ウエハ基板に形成した厚肉部の質量に起因するオフ
セットが大きくなり、圧力がかかっていない情況でも、
出力が発生する等の問題点があった。そこで本発明は前
記の課題を解決することを目的とするもので、その構成
を以下説明する。
用されているこの種の微圧測定用センサを使用して微圧
測定を行う場合には、種々の問題点があった。第１に、
微圧測定用センサでは、ダイアフラムの厚さを１０μｍ
程度とする必要があり、通常アルカリエッチヤント（エ
ッチング剤）を用いてウエハ基板Ｗにエッチングを行う
場合には、厚み制御が容易でなく、その結果製品の歩留
まりが悪く、製造コストの上昇を招く等の欠陥があっ
た。第２にダブルボスダイアフラム構造の圧力センサで
は、応力集中によって感度を上げているため、その度合
が大きくなると、圧力センサ素子としての破壊圧が低下
し、ウエハ基板に形成した厚肉部の質量に起因するオフ
セットが大きくなり、圧力がかかっていない情況でも、
出力が発生する等の問題点があった。そこで本発明は前
記の課題を解決することを目的とするもので、その構成
を以下説明する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち、ダブルボスを
具えたダイアフラムの応力集中部に４個の拡散ゲージ抵
抗を配設した圧力センサにおいて、絶縁性基板ウエハ上
にＳｉ薄膜を形成したＳＯＩ構成よりなるウエハ基板に
拡散ゲージ抵抗を形成し、微圧領域測定時の出力の直線
性の改善並びにセンサの感度の向上を得ることを特徴と
する拡散形微圧測定用圧力センサである。更にＳＯＩ構
造の上下面にＳｉＯ2膜を形成する工程、拡散ゲージホ
トリソグラフ工程、拡散層形成工程、エッチング工程、
応力補正膜形成工程とよりなる拡散形微圧測定用圧力セ
ンサの製造工程を提供する。
具えたダイアフラムの応力集中部に４個の拡散ゲージ抵
抗を配設した圧力センサにおいて、絶縁性基板ウエハ上
にＳｉ薄膜を形成したＳＯＩ構成よりなるウエハ基板に
拡散ゲージ抵抗を形成し、微圧領域測定時の出力の直線
性の改善並びにセンサの感度の向上を得ることを特徴と
する拡散形微圧測定用圧力センサである。更にＳＯＩ構
造の上下面にＳｉＯ2膜を形成する工程、拡散ゲージホ
トリソグラフ工程、拡散層形成工程、エッチング工程、
応力補正膜形成工程とよりなる拡散形微圧測定用圧力セ
ンサの製造工程を提供する。
【０００５】
【作用】本発明はウエハ基板にＳＯＩ構成を採用したの
で、中央に介在している絶縁酸化膜ＳｉＯ2によって、
アルカリエッチングのストッパ効果をもたらし、ダイア
フラムの厚さの制御が容易となる。すなわち、アルカリ
ウェットエッチングを用いた場合には、ＳｉとＳｉＯ2
のエッチング比が異なっており、ＳｉＯ2の方が遅くな
り、ＳＯＩ構造内にＳｉＯ2が存在することにより、エ
ッチングストップ効果が発生する。従ってこの現象によ
るエッチングストップ効果を利用すれば、ダイアフラム
の精密な厚さ制御が可能となる。従来例の単一のＳｉを
使用している場合のように、屡々ダイアフラム厚を測定
する必要はなく、一回の測定で足りる。又絶縁酸化膜
（ＳｉＯ2）の厚さを最適化し、厚肉部の質量のたわみ
を補正することにより、オフセット補償がなされ、Ｓｉ
Ｏ2をダイアフラム上に付加することにより、ダイアフ
ラムの破壊圧を向上できる。更に圧力センサ素子の薄肉
部上下両面に同じ厚さのＳｉＯ2膜を形成することによ
り、全体の膜応力のバランスを保持できるので、良好な
圧力センサの特性を得ることができる。又厚肉部先端部
と固定部との位置を同一水平面上に位置するように設定
することにより、製造工程中に使用する真空チャック等
に起因する破壊防止に役立つ。更に製造方法のエッチン
グ工程での板厚制御が容易であり、作業の良好性をうる
ことができる。
で、中央に介在している絶縁酸化膜ＳｉＯ2によって、
アルカリエッチングのストッパ効果をもたらし、ダイア
フラムの厚さの制御が容易となる。すなわち、アルカリ
ウェットエッチングを用いた場合には、ＳｉとＳｉＯ2
のエッチング比が異なっており、ＳｉＯ2の方が遅くな
り、ＳＯＩ構造内にＳｉＯ2が存在することにより、エ
ッチングストップ効果が発生する。従ってこの現象によ
るエッチングストップ効果を利用すれば、ダイアフラム
の精密な厚さ制御が可能となる。従来例の単一のＳｉを
使用している場合のように、屡々ダイアフラム厚を測定
する必要はなく、一回の測定で足りる。又絶縁酸化膜
（ＳｉＯ2）の厚さを最適化し、厚肉部の質量のたわみ
を補正することにより、オフセット補償がなされ、Ｓｉ
Ｏ2をダイアフラム上に付加することにより、ダイアフ
ラムの破壊圧を向上できる。更に圧力センサ素子の薄肉
部上下両面に同じ厚さのＳｉＯ2膜を形成することによ
り、全体の膜応力のバランスを保持できるので、良好な
圧力センサの特性を得ることができる。又厚肉部先端部
と固定部との位置を同一水平面上に位置するように設定
することにより、製造工程中に使用する真空チャック等
に起因する破壊防止に役立つ。更に製造方法のエッチン
グ工程での板厚制御が容易であり、作業の良好性をうる
ことができる。
【０００６】
【実施例】以下添付図を参照して、本発明の一実施例を
説明する。図２は本発明に係る微圧測定用圧力センサの
断面図、図５（Ｂ）は基板ウエハの側面図である。図に
おいて先ずＳｉ層４上にＳｉＯ2膜３を形成し、その上
面に薄肉部９となる厚みを有するＳｉ層２を形成して構
成した（１００），（１１１）面、ｎ形単結晶からなる
ＳＯＩ構造のウエハ基板１を熱酸化する。ＳＯＩ（ＳＩ
ＬＬＩＣＯＮ ＯＮ ＩＮＳＵＬＡＴＥＲ）構造とは、
絶縁性基板ウエハ上にＳｉ薄膜を形成した構造をいう。
符号１０は一対の厚肉部で、いわゆるダブルボスを形成
する。この厚肉部１０の先端部１１は、Ｓｉ層４の下面
の固定部１ａと同一水平面上に位置するように形成され
る。前記厚肉部１０の両側に設けた窪みを、３個の薄肉
部９に形成し、薄肉部９に対面するＳｉ層２には複数の
拡散ゲージ抵抗７を配設する。拡散ゲージ抵抗７のうち
２個は中央薄肉部９の上面のＳｉ層２に、又１個はそれ
ぞれ両側に形成した薄肉部９の上面Ｓｉ層２に配設され
ている。低圧領域の圧力測定をしようとする場合に、前
記の構成を有する圧力センサ素子に上方又は下方より微
圧がかけられた場合に、出力の直線性や、優れた感度を
得ることが可能である。このことは既に作用の項で述べ
たように、本発明の圧力センサ素子にＳＯＩ構成のウエ
ハ基板を採用すると共に後述する圧力センサ素子の製造
方法に工夫を加えたことに起因する。
説明する。図２は本発明に係る微圧測定用圧力センサの
断面図、図５（Ｂ）は基板ウエハの側面図である。図に
おいて先ずＳｉ層４上にＳｉＯ2膜３を形成し、その上
面に薄肉部９となる厚みを有するＳｉ層２を形成して構
成した（１００），（１１１）面、ｎ形単結晶からなる
ＳＯＩ構造のウエハ基板１を熱酸化する。ＳＯＩ（ＳＩ
ＬＬＩＣＯＮ ＯＮ ＩＮＳＵＬＡＴＥＲ）構造とは、
絶縁性基板ウエハ上にＳｉ薄膜を形成した構造をいう。
符号１０は一対の厚肉部で、いわゆるダブルボスを形成
する。この厚肉部１０の先端部１１は、Ｓｉ層４の下面
の固定部１ａと同一水平面上に位置するように形成され
る。前記厚肉部１０の両側に設けた窪みを、３個の薄肉
部９に形成し、薄肉部９に対面するＳｉ層２には複数の
拡散ゲージ抵抗７を配設する。拡散ゲージ抵抗７のうち
２個は中央薄肉部９の上面のＳｉ層２に、又１個はそれ
ぞれ両側に形成した薄肉部９の上面Ｓｉ層２に配設され
ている。低圧領域の圧力測定をしようとする場合に、前
記の構成を有する圧力センサ素子に上方又は下方より微
圧がかけられた場合に、出力の直線性や、優れた感度を
得ることが可能である。このことは既に作用の項で述べ
たように、本発明の圧力センサ素子にＳＯＩ構成のウエ
ハ基板を採用すると共に後述する圧力センサ素子の製造
方法に工夫を加えたことに起因する。
【０００７】図６は、本発明の別の実施例を図示するも
ので、前記第１実施例（図２）の圧力センサ素子上下面
にそれぞれＳｉＯ2膜５，６を形成し、固定部８と厚肉
部１０外周に渉ってＳｉＯ2膜１２を形成したものであ
る。前記ＳｉＯ2膜は圧力センサ素子の破壊防止と耐久
性の向上は勿論、微圧測定時の圧力センサの性能向上に
資するものである。
ので、前記第１実施例（図２）の圧力センサ素子上下面
にそれぞれＳｉＯ2膜５，６を形成し、固定部８と厚肉
部１０外周に渉ってＳｉＯ2膜１２を形成したものであ
る。前記ＳｉＯ2膜は圧力センサ素子の破壊防止と耐久
性の向上は勿論、微圧測定時の圧力センサの性能向上に
資するものである。
【０００８】以下図７〜図１４を参照して、本発明に係
る微圧測定用圧力センサの製造方法について説明する。
図７において、Ｓｉ層４にＳｉＯ2膜３を形成し、その
上に薄肉部９となる厚みを有するＳｉ層２を形成して出
来た（１００）面、ｎ形単結晶よりなるＳＯＩ構造のＳ
ｉ基板１を例えばＣＶＤ法等又は熱酸化により、その上
下面にＳｉＯ2膜５，６を形成する。この工程において
は、上下面に形成するＳｉＯ2膜５，６は拡散マスク及
びエッチング用マスクとしての役割を果たすものであ
る。従ってマスク材としての役割を果たすのに必要とさ
れる厚み以上に形成する必要がある。図８において、次
工程で拡散ゲージ７を形成するために、ホトリソグラフ
ィ技術を用いてＳｉＯ2膜５にゲージ用窓孔を開ける。
この工程においては、拡散ゲージ７は圧力を電気信号に
変換するものであることから、図１１の工程で形成され
る薄肉部９上に窓孔を開口することが必要である。図９
において、ボロンを選択的に不純物拡散し、拡散層を形
成する。この不純物拡散によるボロン濃度によって、感
度等の特性に大きい影響を与えるため、そのコントロー
ルは重要である。これを行う方法としては、イオン注入
法、熱拡散法等を採用する。図１０において、図１１の
次工程における薄肉部９，厚肉部１０を形成するために
ホトリソグラフィ技術により、ＳｉＯ2膜６に窓を開け
る。次工程図１１の異方性エッチャントによるエッチン
グにおいては、（１００）面と（１１１）面とのエッチ
ングレートに差があるため（１００）面エッチングに必
要な時間から逆算した（１１１）面の量を求め、厚肉部
先端１１の幅を最適化することでそれを固定部８と同じ
位置にすることが可能となる。ここではホトリソグラフ
ィマスクを用いてその幅及び位置を決定し、ＳｉＯ2膜
６を残している。以下図１２，１３において、エッチン
グレート比及び厚肉部先端１１の幅に対する最適化の簡
単なモデルを示す。図１３は厚肉部先端１１の幅の最適
化設定する方法を示すもので、図１０の工程のマスクパ
ターンの形状が狭いと固定部と同じに位置させることが
出来なくなり、逆に広すぎるとデバイス寸法が大きくな
りすぎ、ウエハでの取り数が減少する。従って図１３に
図示のように、符号１３がマスクパターンの最適幅を示
し、符号１４は狭すぎ、又１５は広すぎることになる。
図１１の工程では水酸化カリウム等の異方性エッチャン
トを用い薄肉部９、厚肉部１０を形成する。異方性エッ
チャントである水酸化カリウム−水系にイソピルプルア
ルコールを混合したものを用い、Ｓｉ単結晶基板をエッ
チングすると結晶面（１１１）面と（１００）面のエッ
チングレートが大きく異なることを利用し、図１０の工
程で残した厚肉部先端１１と固定部８のＳｉＯ2膜がエ
ッチングマスクとなって両端に（１１１）面（図１２）
が形成される。すなわち厚肉部先端１１を本工程にて形
成することでダブルボスダイアフラムの形成が可能とな
る。既に述べたようにＳｉＯ2膜はエッチングマスクと
して働くことがわかっているが、実際はＳｉとＳｉＯ2
膜のエッチングレートが極端に差がある。今回本発明に
おいて使用しているＳＯＩ構造Ｓｉ基板１は、その中央
にＳｉＯ2膜３が構成されているためＳｉ層４のエッチ
ングを実施した際に、ＳｉＯ2膜３に到達するとあたか
もエッチングが終了したような見かけ上のエッチングス
トップ効果があるので、薄肉部９の厚みを制御すること
が可能となる。図１４で図示する工程では、前記エッチ
ング工程で上面ＳｉＯ2膜５の膜厚は、エッチング工程
前と比較すれば半分以下となる。そこで膜応力補正効果
を得るために、前記上面ＳｉＯ2膜５と薄肉部９の下面
ＳｉＯ2の膜厚とが同一になるように、酸化レート差を
利用し、熱酸化によりＳｉＯ2膜１２を形成する。又Ｓ
ｉＯ2膜形成方法としては、ＣＶＤ法を採用することも
可能である。
る微圧測定用圧力センサの製造方法について説明する。
図７において、Ｓｉ層４にＳｉＯ2膜３を形成し、その
上に薄肉部９となる厚みを有するＳｉ層２を形成して出
来た（１００）面、ｎ形単結晶よりなるＳＯＩ構造のＳ
ｉ基板１を例えばＣＶＤ法等又は熱酸化により、その上
下面にＳｉＯ2膜５，６を形成する。この工程において
は、上下面に形成するＳｉＯ2膜５，６は拡散マスク及
びエッチング用マスクとしての役割を果たすものであ
る。従ってマスク材としての役割を果たすのに必要とさ
れる厚み以上に形成する必要がある。図８において、次
工程で拡散ゲージ７を形成するために、ホトリソグラフ
ィ技術を用いてＳｉＯ2膜５にゲージ用窓孔を開ける。
この工程においては、拡散ゲージ７は圧力を電気信号に
変換するものであることから、図１１の工程で形成され
る薄肉部９上に窓孔を開口することが必要である。図９
において、ボロンを選択的に不純物拡散し、拡散層を形
成する。この不純物拡散によるボロン濃度によって、感
度等の特性に大きい影響を与えるため、そのコントロー
ルは重要である。これを行う方法としては、イオン注入
法、熱拡散法等を採用する。図１０において、図１１の
次工程における薄肉部９，厚肉部１０を形成するために
ホトリソグラフィ技術により、ＳｉＯ2膜６に窓を開け
る。次工程図１１の異方性エッチャントによるエッチン
グにおいては、（１００）面と（１１１）面とのエッチ
ングレートに差があるため（１００）面エッチングに必
要な時間から逆算した（１１１）面の量を求め、厚肉部
先端１１の幅を最適化することでそれを固定部８と同じ
位置にすることが可能となる。ここではホトリソグラフ
ィマスクを用いてその幅及び位置を決定し、ＳｉＯ2膜
６を残している。以下図１２，１３において、エッチン
グレート比及び厚肉部先端１１の幅に対する最適化の簡
単なモデルを示す。図１３は厚肉部先端１１の幅の最適
化設定する方法を示すもので、図１０の工程のマスクパ
ターンの形状が狭いと固定部と同じに位置させることが
出来なくなり、逆に広すぎるとデバイス寸法が大きくな
りすぎ、ウエハでの取り数が減少する。従って図１３に
図示のように、符号１３がマスクパターンの最適幅を示
し、符号１４は狭すぎ、又１５は広すぎることになる。
図１１の工程では水酸化カリウム等の異方性エッチャン
トを用い薄肉部９、厚肉部１０を形成する。異方性エッ
チャントである水酸化カリウム−水系にイソピルプルア
ルコールを混合したものを用い、Ｓｉ単結晶基板をエッ
チングすると結晶面（１１１）面と（１００）面のエッ
チングレートが大きく異なることを利用し、図１０の工
程で残した厚肉部先端１１と固定部８のＳｉＯ2膜がエ
ッチングマスクとなって両端に（１１１）面（図１２）
が形成される。すなわち厚肉部先端１１を本工程にて形
成することでダブルボスダイアフラムの形成が可能とな
る。既に述べたようにＳｉＯ2膜はエッチングマスクと
して働くことがわかっているが、実際はＳｉとＳｉＯ2
膜のエッチングレートが極端に差がある。今回本発明に
おいて使用しているＳＯＩ構造Ｓｉ基板１は、その中央
にＳｉＯ2膜３が構成されているためＳｉ層４のエッチ
ングを実施した際に、ＳｉＯ2膜３に到達するとあたか
もエッチングが終了したような見かけ上のエッチングス
トップ効果があるので、薄肉部９の厚みを制御すること
が可能となる。図１４で図示する工程では、前記エッチ
ング工程で上面ＳｉＯ2膜５の膜厚は、エッチング工程
前と比較すれば半分以下となる。そこで膜応力補正効果
を得るために、前記上面ＳｉＯ2膜５と薄肉部９の下面
ＳｉＯ2の膜厚とが同一になるように、酸化レート差を
利用し、熱酸化によりＳｉＯ2膜１２を形成する。又Ｓ
ｉＯ2膜形成方法としては、ＣＶＤ法を採用することも
可能である。
【０００９】次に絶縁性基板ウエハ上にＳｉ薄膜を形成
したＳＯＩ構成よりなる基板を用いて実施した別のエッ
チング工程並びに応力補正膜形成工程について詳細に説
明する。図１５及び図１６は、ＳｉＯ2剥離を行わず、
熱酸化法によるシリコンエッチング工程及び応力補正膜
形成工程をそれぞれ図示し、又図１７は図１６の一部拡
大図である。既に図１４について説明したように、エッ
チング工程において、ＳｉＯ2膜５の膜厚はエッチング
工程前の場合に比較して例えば、ほぼ半分以下となる。
次に膜応力補正効果を得ることを目的として、上面Ｓｉ
Ｏ2膜５と上面ＳｉＯ2膜βを合わせた厚さが薄肉部９の
ＳｉＯ2膜３とその下面のＳｉＯ2膜αとを合わせた厚さ
が同一となるように酸化レート差を利用して熱酸化によ
りＳｉＯ2膜αとＳｉＯ2膜βを形成する。前記ＳｉＯ2
膜αは、図１７に図示のように、ＳｉＯ2膜３の下面部
の厚さＴ1は微少に、又肉厚部１０の外周面の厚さＴ2は
やや厚く形成される。図１８、図１９は、ＳｉＯ2の剥
離を伴わないシリコンエッチング工程及び片面ＣＶＤ法
による応力補正膜形成工程をそれぞれ図示する。図１８
のエッチング工程では上面ＳｉＯ2膜５の膜厚はエッチ
ング工程前の場合に比して例えば約半分以下に減少す
る。図１９は片面応力補正膜形成工程で、ＣＶＤ法を採
用して、ＳｉＯ2膜３の薄肉部９の下面に形成したＳｉ
Ｏ2膜厚と同一になるように、上面ＳｉＯ2膜５の上面に
ＳｉＯ2膜１５を形成するものである。図２０乃至図２
２は、ＳｉＯ2剥離を伴わないシリコンエッチング法と
両面ＣＶＤ法を採用した応力補正膜形成工程を図示す
る。図２０において、シリコンエッチング工程で、上面
ＳｉＯ2膜５の膜厚はエッチング工程前の例えば半分以
下になる。図２１、図２２は膜応力補正効果を得るため
に先ず上面ＳｉＯ2膜５に上面ＳｉＯ2膜１５を形成し
て、次に前記ＳｉＯ2膜５と上面ＳｉＯ2膜１５とをあわ
せた厚さが、ＳｉＯ2膜３とその下面に形成したＳｉＯ2
膜１６とをあわせた厚さと同一になるように、ＣＶＤ法
を用いた工程を図示する。この際上面、下面に形成する
ＳｉＯ2膜の先後は問わない。図２３、図２４、図２５
はエッチング工程後ＳｉＯ2膜を一旦剥離して、ＣＶＤ
法又は熱酸化法により応力補正膜を形成する工程を図示
する。先ず図２３で図示のエッチング工程で、上面Ｓｉ
Ｏ2膜の膜厚はエッチング工程前の例えば半分以下にな
る。次に図２４に図示のように、上面ＳｉＯ2膜５、下
面ＳｉＯ2膜６をフッ化水素酸を用いて完全に剥離す
る。又同時に薄肉部９のＳｉＯ2膜３もエッチングによ
り取り除く。最後に図２５に図示のように、膜応力補正
効果を得るために、上面ＳｉＯ2膜１３と薄肉部９と下
面ＳｉＯ2膜１４の膜厚が同一になるように熱酸化法又
はＣＶＤ法を用いて膜を形成する。尚ＣＶＤ法による場
合には片面づつＳｉＯ2膜を形成することが必要であ
る。
したＳＯＩ構成よりなる基板を用いて実施した別のエッ
チング工程並びに応力補正膜形成工程について詳細に説
明する。図１５及び図１６は、ＳｉＯ2剥離を行わず、
熱酸化法によるシリコンエッチング工程及び応力補正膜
形成工程をそれぞれ図示し、又図１７は図１６の一部拡
大図である。既に図１４について説明したように、エッ
チング工程において、ＳｉＯ2膜５の膜厚はエッチング
工程前の場合に比較して例えば、ほぼ半分以下となる。
次に膜応力補正効果を得ることを目的として、上面Ｓｉ
Ｏ2膜５と上面ＳｉＯ2膜βを合わせた厚さが薄肉部９の
ＳｉＯ2膜３とその下面のＳｉＯ2膜αとを合わせた厚さ
が同一となるように酸化レート差を利用して熱酸化によ
りＳｉＯ2膜αとＳｉＯ2膜βを形成する。前記ＳｉＯ2
膜αは、図１７に図示のように、ＳｉＯ2膜３の下面部
の厚さＴ1は微少に、又肉厚部１０の外周面の厚さＴ2は
やや厚く形成される。図１８、図１９は、ＳｉＯ2の剥
離を伴わないシリコンエッチング工程及び片面ＣＶＤ法
による応力補正膜形成工程をそれぞれ図示する。図１８
のエッチング工程では上面ＳｉＯ2膜５の膜厚はエッチ
ング工程前の場合に比して例えば約半分以下に減少す
る。図１９は片面応力補正膜形成工程で、ＣＶＤ法を採
用して、ＳｉＯ2膜３の薄肉部９の下面に形成したＳｉ
Ｏ2膜厚と同一になるように、上面ＳｉＯ2膜５の上面に
ＳｉＯ2膜１５を形成するものである。図２０乃至図２
２は、ＳｉＯ2剥離を伴わないシリコンエッチング法と
両面ＣＶＤ法を採用した応力補正膜形成工程を図示す
る。図２０において、シリコンエッチング工程で、上面
ＳｉＯ2膜５の膜厚はエッチング工程前の例えば半分以
下になる。図２１、図２２は膜応力補正効果を得るため
に先ず上面ＳｉＯ2膜５に上面ＳｉＯ2膜１５を形成し
て、次に前記ＳｉＯ2膜５と上面ＳｉＯ2膜１５とをあわ
せた厚さが、ＳｉＯ2膜３とその下面に形成したＳｉＯ2
膜１６とをあわせた厚さと同一になるように、ＣＶＤ法
を用いた工程を図示する。この際上面、下面に形成する
ＳｉＯ2膜の先後は問わない。図２３、図２４、図２５
はエッチング工程後ＳｉＯ2膜を一旦剥離して、ＣＶＤ
法又は熱酸化法により応力補正膜を形成する工程を図示
する。先ず図２３で図示のエッチング工程で、上面Ｓｉ
Ｏ2膜の膜厚はエッチング工程前の例えば半分以下にな
る。次に図２４に図示のように、上面ＳｉＯ2膜５、下
面ＳｉＯ2膜６をフッ化水素酸を用いて完全に剥離す
る。又同時に薄肉部９のＳｉＯ2膜３もエッチングによ
り取り除く。最後に図２５に図示のように、膜応力補正
効果を得るために、上面ＳｉＯ2膜１３と薄肉部９と下
面ＳｉＯ2膜１４の膜厚が同一になるように熱酸化法又
はＣＶＤ法を用いて膜を形成する。尚ＣＶＤ法による場
合には片面づつＳｉＯ2膜を形成することが必要であ
る。
【００１０】
【効果】本発明においては、次のような効果が期待でき
る。 １．エッチング工程で精密なダイアフラム厚制御が可能
である。 ２．エッチング工程での作業性が良好であり、ダイアフ
ラム厚測定工程を省くことが出来る。 ３．ＳＯＩ構造の採用によりオフセットの低減を計り、
圧力センサ素子の破壊圧が向上する。 ４．厚肉部先端と固定部の水平位置を同一に設定するこ
とにより、製造プロセスにおいて真空チャック等の操作
による圧力センサ素子の破壊防止に役立つ。 ５．上、下面にＳｉＯ2膜を形成することにより、圧力
センサの特性（直線性、感度）の圧力印加方向依存性が
なくなる。 ６．ダイアフラム厚制御が精度よく実施できるので、圧
力センサ感度のバラツキの低減を計ることが出来る。 ７．図１６，図２２の様に上下面にＳｉＯ2膜を形成し
た場合、下面全体に形成されたＳｉＯ2膜が保護膜とな
り、圧力媒体がＳｉＯ2膜を腐食しないものであれば、
圧力測定可能となる。
る。 １．エッチング工程で精密なダイアフラム厚制御が可能
である。 ２．エッチング工程での作業性が良好であり、ダイアフ
ラム厚測定工程を省くことが出来る。 ３．ＳＯＩ構造の採用によりオフセットの低減を計り、
圧力センサ素子の破壊圧が向上する。 ４．厚肉部先端と固定部の水平位置を同一に設定するこ
とにより、製造プロセスにおいて真空チャック等の操作
による圧力センサ素子の破壊防止に役立つ。 ５．上、下面にＳｉＯ2膜を形成することにより、圧力
センサの特性（直線性、感度）の圧力印加方向依存性が
なくなる。 ６．ダイアフラム厚制御が精度よく実施できるので、圧
力センサ感度のバラツキの低減を計ることが出来る。 ７．図１６，図２２の様に上下面にＳｉＯ2膜を形成し
た場合、下面全体に形成されたＳｉＯ2膜が保護膜とな
り、圧力媒体がＳｉＯ2膜を腐食しないものであれば、
圧力測定可能となる。
【図１】本発明に係る微圧測定用センサの一実施例の平
面図。
面図。
【図２】図１の背面図Ａ−Ａの線に見た断面図。
【図３】従来例の微圧測定センサの平面図。
【図４】図３の背面図のＢ−Ｂの線に見た断面図。
【図５】（Ａ）は従来例の微圧測定用センサのウエハの
側面図。（Ｂ）は本発明に係る微圧測定用センサのウエ
ハの側面図。
側面図。（Ｂ）は本発明に係る微圧測定用センサのウエ
ハの側面図。
【図６】本発明に係る微圧測定用センサの別の実施例の
断面図。
断面図。
【図７】酸化工程を示す断面図。
【図８】拡散ゲージホトリソグラフィ工程を示す断面
図。
図。
【図９】拡散工程を示す断面図。
【図１０】エッチング用ホトリソグラフィ工程を示す断
面図。
面図。
【図１１】エッチング工程を示す断面図。
【図１２】エッチングレート比を示す側面図。
【図１３】厚肉部先端の幅の最適化を説明するための断
面図。
面図。
【図１４】完成品断面図。
【図１５】シリコンエッチング工程を示す断面図。
【図１６】応力補正膜を形成する工程の断面図。
【図１７】図１６の一部拡大図。
【図１８】シリコンエッチング工程の断面図。
【図１９】応力補正膜形成工程の断面図。
【図２０】シリコンエッチング工程の断面図。
【図２１】応力補正膜形成工程の断面図。
【図２２】応力補正膜形成工程の断面図。
【図２３】シリコンエッチング工程の断面図。
【図２４】ＳｉＯ2エッチング工程の断面図。
【図２５】応力補正膜形成工程の断面図。
【符号の説明】 １ ＳＯＩ構造の基板 ２ Ｓｉ層 ３ ＳｉＯ2膜 ４ Ｓｉ層 ５ ＳｉＯ2膜 ６ ＳｉＯ2膜 ７ 拡散ゲージ ８ 固定部 ９ 薄肉部 １０ 厚肉部 １１ 厚肉部先端 １２ ＳｉＯ2膜 １３ ＳｉＯ2膜 １４ ＳｉＯ2膜 １５ ＳｉＯ2膜 １６ ＳｉＯ2膜
Claims (5)
- 【請求項１】 ダブルボスを具えたダイアフラムの応力
集中部に４個の拡散ゲージ抵抗を配設した圧力センサに
おいて、絶縁性基板ウエハ上にＳｉ薄膜を形成したＳＯ
Ｉ構成よりなるウエハ基板に拡散ゲージ抵抗を形成する
ことを特徴とする拡散形微圧測定用圧力センサ。 - 【請求項２】 請求項１において、基板の中央薄肉部に
２個、外側の薄肉部にそれぞれ１個の拡散ゲージ抵抗を
配設した拡散形微圧測定用圧力センサ。 - 【請求項３】 請求項１において、厚肉部の先端部をウ
エハ基板固定部の底面と同一平面上に位置するように配
設した拡散形微圧測定用圧力センサ。 - 【請求項４】 請求項１，２又は３において、圧力セン
サウエハ基板の上下両面に同一の厚さを有するＳｉＯ2
による応力補正膜を形成した拡散形微圧測定用圧力セン
サ。 - 【請求項５】 次の工程よりなる微圧測定用圧力センサ
の製造方法。 （１）Ｓｉ層にＳｉＯ2膜を形成し、その上に薄肉部と
なる厚みを持ったＳｉ層を接合してできたＳＯＩ構造の
Ｓｉ基板を熱酸化し又はＣＶＤによりその上下両面にＳ
ｉＯ2膜を形成する工程。 （２）拡散ゲージを形成するために、ＳｉＯ2膜に窓を
開ける拡散ゲージホトリソグラフ工程。 （３）ボロンを選択的に不純物拡散し、拡散層を形成す
る拡散工程。 （４）次工程に示す薄肉部、厚肉部を形成するためホト
リソグラフィ技術を用いて、ＳｉＯ2膜に窓を開けるエ
ッチング用ホトリソグラフ工程。 （５）水酸化カリウム等の異方性エッチャントを用い薄
肉部、厚肉部を形成するエッチング工程。 （６）薄肉部上下両面に同じ厚さのＳｉＯ2膜を熱酸化
又はＣＶＤにより形成する工程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31265093A JPH07142745A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 微圧測定用圧力センサ並びにその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31265093A JPH07142745A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 微圧測定用圧力センサ並びにその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142745A true JPH07142745A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=18031769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31265093A Pending JPH07142745A (ja) | 1993-11-18 | 1993-11-18 | 微圧測定用圧力センサ並びにその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07142745A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006275961A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Yamagata Prefecture | 半導体センサおよびその製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04251985A (ja) * | 1991-01-08 | 1992-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ |
| JPH05235376A (ja) * | 1992-02-24 | 1993-09-10 | Copal Electron Co Ltd | 半導体圧力変換器 |
| JPH05251715A (ja) * | 1992-03-05 | 1993-09-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体圧力センサとその製造方法 |
| JPH05281251A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Fuji Electric Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
-
1993
- 1993-11-18 JP JP31265093A patent/JPH07142745A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04251985A (ja) * | 1991-01-08 | 1992-09-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体圧力センサ |
| JPH05235376A (ja) * | 1992-02-24 | 1993-09-10 | Copal Electron Co Ltd | 半導体圧力変換器 |
| JPH05251715A (ja) * | 1992-03-05 | 1993-09-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体圧力センサとその製造方法 |
| JPH05281251A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Fuji Electric Co Ltd | 加速度センサおよびその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006275961A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Yamagata Prefecture | 半導体センサおよびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960730 |