JPH0888376A - Manufacture of semiconductor sensor device and semiconductor sensor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor sensor device and semiconductor sensor device

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JPH0888376A
JPH0888376A JP6222064A JP22206494A JPH0888376A JP H0888376 A JPH0888376 A JP H0888376A JP 6222064 A JP6222064 A JP 6222064A JP 22206494 A JP22206494 A JP 22206494A JP H0888376 A JPH0888376 A JP H0888376A
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JP
Japan
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membrane
sensor device
semiconductor
defect layer
manufacturing
Prior art date
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Pending
Application number
JP6222064A
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Japanese (ja)
Inventor
正樹 ▲廣▼田
Masaki Hirota
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To form a membrane structure without producing steps between a membrane, a semiconductor lead and a thin film detection element, improve the reliability and sensor characteristics and improve the productivity. CONSTITUTION: A process in which a defect layer 33 having a predetermined depth is formed in the main surface of a semiconductor substrate 20, a process in which a membrane 21 which is made of etching-resistant material is formed on the main surface of the semiconductor substrate 20 and a process in which at least one etchant supply inlet which pierces through the membrane 21 and reaches the defect layer 33 is formed in the predetermined region of the membrane 21 are included. Further, a process in which the etchant is supplied through the etchant supply inlet and the defect layer 33 is removed by etching and the semiconductor substrate 20 is subjected to anisotropic etching to form an isolation space is included.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、特にメンブレン構造の
温度センサ、赤外線センサ、圧力センサ、加速度センサ
などの半導体センサ装置の製造方法およびその方法によ
り製造される半導体センサ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor sensor device such as a temperature sensor, an infrared sensor, a pressure sensor and an acceleration sensor having a membrane structure, and a semiconductor sensor device manufactured by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】メンブレン構造の半導体センサ装置とし
て例えば特開平3−94127号公報に開示されている
ものが知られている。この半導体センサ装置は、図10
に示されているように、シリコンによる半導体基板1の
主表面にメンブレン2を形成し、半導体基板1の主表面
に凹部を形成してメンブレン2との間に熱分離空間3を
設け、メンブレン2上に温度検出用のダイオード4、半
導体リード5,6、保護膜7、赤外線吸収膜8などによ
るセンサ素子を設けて成る。また、この種の半導体セン
サ装置の製造方法は、例えば特開昭62−76784号
公報に示されている。
2. Description of the Related Art As a semiconductor sensor device having a membrane structure, one disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-94127 is known. This semiconductor sensor device is shown in FIG.
, The membrane 2 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 1 made of silicon, the concave portion is formed on the main surface of the semiconductor substrate 1, and the thermal separation space 3 is provided between the membrane 2 and the membrane 2. A sensor element including a diode 4 for temperature detection, semiconductor leads 5 and 6, a protective film 7, an infrared absorption film 8 and the like is provided on the top. A method of manufacturing a semiconductor sensor device of this type is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-76784.

【0003】図10に示されている半導体センサ装置の
熱分離空間3は次のように形成される。図11(a)に
示されているように、等方性エッチング特性を有するポ
リシリコン犠牲層9を半導体基板1の主表面の分離空間
形成領域に所定の膜厚で堆積する。その後、ポリシリコ
ン犠牲層9の上にメンブレン2となる耐エッチング層を
堆積し、エッチング液注入口10を形成する。このエッ
チング液注入口10からヒドラジン、KOH、EDPな
どの異方性エッチング液を注入する。ポリシリコン犠牲
層9の面方位はマクロ的にはランダムであるため等方性
エッチング特性を示す。したがって、ポリシリコン犠牲
層9では、異方性エッチング液によるエッチングにより
(111)面でエッチングが停止せず、ポリシリコン犠
牲層9の全領域がエッチングされる。そのため、ポリシ
リコン犠牲層9の全領域を底面とする逆四角錐形状ある
いは逆四角錐台形状の分離空間3が形成されてメンブレ
ン2が形成される。
The thermal isolation space 3 of the semiconductor sensor device shown in FIG. 10 is formed as follows. As shown in FIG. 11A, a polysilicon sacrificial layer 9 having an isotropic etching property is deposited in a predetermined thickness in the isolation space forming region of the main surface of the semiconductor substrate 1. After that, an etching resistant layer to be the membrane 2 is deposited on the polysilicon sacrificial layer 9 to form an etching solution injection port 10. An anisotropic etching solution such as hydrazine, KOH, EDP is injected from the etching solution injection port 10. Since the surface orientation of the polysilicon sacrificial layer 9 is macroscopically random, it exhibits isotropic etching characteristics. Therefore, in the polysilicon sacrificial layer 9, the etching is not stopped at the (111) plane due to the etching with the anisotropic etching liquid, and the entire region of the polysilicon sacrificial layer 9 is etched. Therefore, the separation space 3 having an inverted quadrangular pyramid shape or an inverted quadrangular pyramid trapezoidal shape whose bottom surface is the entire region of the polysilicon sacrificial layer 9 is formed, and the membrane 2 is formed.

【0004】あるいは、半導体基板1のオリエンテーシ
ョンフラット面あるいは注入口10を半導体基板1の
[110]方向からオフセットさせても、メンブレン構
造が形成できる。
Alternatively, the membrane structure can be formed by offsetting the orientation flat surface of the semiconductor substrate 1 or the injection port 10 from the [110] direction of the semiconductor substrate 1.

【0005】[0005]

【発明が解決しようする課題】しかし、ポリシリコン犠
牲層9上を横切ってメンブレン2、半導体リード5,6
が形成されるため、図10および図11に示すように、
ポリシリコン犠牲層9の消滅跡として分離空間3の周縁
に対応する位置でメンブレン2、半導体リード5,6に
段差Sが生じる。この段差Sにより、メンブレン2の強
度的な信頼性が低下し、メンブレン2の薄肉化に限界が
生じる。温度センサや赤外線センサにおいては、センサ
素子部の熱分離に限界が生じ、検出精度の低下を招来す
る。また、圧力センサや加速度センサにおいては、検出
可能最小値が大きくなる。さらに、段差Sにより半導体
リード5,6やサーモパイルなどの薄膜検知素子が分離
空間の周縁部で段切れを起こすために、これらの薄肉化
に限界が生じ、センサ特性の向上に限界が生じる。
However, the membrane 2, the semiconductor leads 5 and 6 are traversed over the polysilicon sacrificial layer 9.
Is formed, as shown in FIG. 10 and FIG.
As a trace of disappearance of the polysilicon sacrificial layer 9, a step S is formed on the membrane 2 and the semiconductor leads 5 and 6 at a position corresponding to the peripheral edge of the separation space 3. Due to this step S, the reliability of the strength of the membrane 2 is lowered, and the thinning of the membrane 2 is limited. In a temperature sensor or an infrared sensor, there is a limit to the heat separation of the sensor element part, which causes a decrease in detection accuracy. Further, in the pressure sensor and the acceleration sensor, the minimum detectable value becomes large. Further, the step S causes the thin film sensing elements such as the semiconductor leads 5 and 6 and the thermopile to be cut off at the peripheral edge of the separation space, so that there is a limit to the thinning of these and a limit to the improvement of the sensor characteristics.

【0006】また、後者の方法でメンブレン構造を形成
する場合には、複数の注入口10を設け、エッチングに
よってできる(111)面と主表面がなす(100)面
の交線によってできる長方形が互いにオーバラップして
いる必要があり、このためにメンブレン2の形状に制約
が生じる。
When the membrane structure is formed by the latter method, a plurality of injection ports 10 are provided and rectangles formed by the intersection lines of the (111) plane formed by etching and the (100) plane formed by the main surface are mutually formed. They must be overlapped, which limits the shape of the membrane 2.

【0007】本発明の目的は、メンブレン、半導体リー
ド、薄膜検知素子に段差が生じることなくメンブレン構
造を形成して信頼性とセンサ特性が向上し、しかも生産
性に優れた半導体センサ装置の製造方法およびその方法
で製造される半導体センサ装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor sensor device which is improved in reliability and sensor characteristics by forming a membrane structure without forming a step on a membrane, a semiconductor lead and a thin film sensing element, and which is excellent in productivity. Another object of the present invention is to provide a semiconductor sensor device manufactured by the method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図1〜図
3に対応づけて本発明を説明する。本発明は、図1に示
すように、半導体基板20の主表面に形成され凹部22
と、この凹部22の上方に設けられたメンブレン21
と、このメンブレン21上に設けられたセンサ素子とを
備える半導体センサ装置の製造方法に適用される。そし
て、本発明による半導体センサ装置の製造方法は、図
2,3に示すように、半導体基板20の主表面から内部
にわたって、実質的に異方性が弱まるエッチング特性を
有する欠陥層33を所定深さにわたって形成する工程
(図2(b))と、半導体基板20の主表面に耐エッチ
ング材料からなるメンブレン21を形成する工程(図2
(c))と、メンブレン21の所定領域に当該メンブレ
ン21を貫通して欠陥層33に到達する少なくとも一つ
のエッチング液注入口32を形成する工程(図3
(d))と、エッチング液注入口32に異方性エッチン
グ液を注入し、欠陥層33を除去するとともに欠陥層3
3が除去された部分から半導体基板20を異方性エッチ
ングして凹部22を形成する工程(図3(e))とを含
むことにより、上述した目的を達成する。本発明による
半導体センサ装置の製造方法では、欠陥層33を、イオ
ン注入法、サンドブラスト法などの物理的処理により結
晶欠陥層として形成したり、あるいは化学的多孔質化処
理により多孔質層として形成することができる。イオン
注入法による場合、シリコン半導体基板20にシリコン
イオンを注入する。また、イオン注入におけるドーズ量
は半導体基板20を非結晶化するための臨界ドーズ量を
超えないことが必要である。請求項6による製造方法
は、図5に示すように、半導体基板20Aの(100)
面を主平面とし、この主平面上に設けられたメンブレン
21Aにあけられたエッチング注入口32Aを三角形形
状とし、この三角形形状の2辺を(110)面と所定の
角度をもって形成するものである。請求項7の半導体温
度センサ装置は、請求項1〜6のいずれかの製造方法で
製造され、メンブレン21上に感温素子を形成し、凹部
を熱分離空間22としたものである。請求項8の半導体
圧力センサ装置は、請求項1〜6のいずれかの製造方法
で製造され、図8に示すように、凹部を基準圧力室22
Cとして、基準圧力室22Cと検出圧力との差に応じて
メンブレン21Cが撓むようにし、メンブレン上にその
メンブレン21Cの歪に応じた信号を出力する歪ゲージ
式ブリッジ回路を形成したものである。
The present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 showing an embodiment. The present invention, as shown in FIG. 1, includes a recess 22 formed on the main surface of a semiconductor substrate 20.
And the membrane 21 provided above the recess 22.
And a method for manufacturing a semiconductor sensor device including the sensor element provided on the membrane 21. Then, as shown in FIGS. 2 and 3, the method for manufacturing a semiconductor sensor device according to the present invention forms a defect layer 33 having an etching characteristic in which anisotropy is substantially weakened from a main surface of a semiconductor substrate 20 to a predetermined depth. And a step of forming a membrane 21 made of an etching resistant material on the main surface of the semiconductor substrate 20 (FIG. 2B).
(C)) and a step of forming at least one etching solution inlet 32 penetrating the membrane 21 and reaching the defect layer 33 in a predetermined region of the membrane 21 (FIG. 3).
(D)), an anisotropic etching solution is injected into the etching solution injection port 32 to remove the defect layer 33 and the defect layer 3
The above-described object is achieved by including a step of anisotropically etching the semiconductor substrate 20 from the portion where 3 is removed to form the recess 22 (FIG. 3E). In the method of manufacturing a semiconductor sensor device according to the present invention, the defect layer 33 is formed as a crystal defect layer by a physical treatment such as an ion implantation method or a sandblast method, or is formed as a porous layer by a chemical porosification treatment. be able to. When the ion implantation method is used, silicon ions are implanted into the silicon semiconductor substrate 20. Further, it is necessary that the dose amount in the ion implantation does not exceed the critical dose amount for amorphizing the semiconductor substrate 20. The manufacturing method according to claim 6 is, as shown in FIG. 5, (100) of the semiconductor substrate 20A.
The surface is the main plane, the etching inlet 32A formed in the membrane 21A provided on the main plane is triangular, and the two sides of the triangle are formed at a predetermined angle with the (110) plane. . The semiconductor temperature sensor device according to claim 7 is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 6, wherein a temperature sensitive element is formed on the membrane 21 and the recess is the heat separation space 22. The semiconductor pressure sensor device according to claim 8 is manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 6, and as shown in FIG.
As C, a strain gauge type bridge circuit is formed on the membrane so that the membrane 21C is bent in accordance with the difference between the reference pressure chamber 22C and the detected pressure, and a signal corresponding to the strain of the membrane 21C is output.

【0009】[0009]

【作用】欠陥層33が半導体基板20の(111)のエ
ッチング速度を速め、この欠陥層33が従来の製造法に
おけるポリシリコン犠牲層と同等に作用し、エッチング
液注入口32に注入された異方性エッチング液による半
導体基板20のエッチングにより、少なくとも欠陥層3
3の全領域を底面とする逆四角錐形状あるいは逆四角錐
台形状の凹部22が形成され、メンブレン21およびメ
ンブレン上に構成されるセンサ素子に段差ができない。
The defect layer 33 accelerates the etching rate of (111) of the semiconductor substrate 20, the defect layer 33 acts in the same manner as the polysilicon sacrifice layer in the conventional manufacturing method, and is injected into the etching solution inlet 32. At least the defect layer 3 is formed by etching the semiconductor substrate 20 with the isotropic etching solution.
An inverted quadrangular pyramid shape or an inverted quadrangular pyramid trapezoidal recessed portion 22 having the entire area of 3 as the bottom surface is formed, and a step cannot be formed in the membrane 21 and the sensor element formed on the membrane.

【0010】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
Incidentally, in the section of means and action for solving the above problems for explaining the constitution of the present invention, the drawings of the embodiments are used for the purpose of making the present invention easy to understand. It is not limited to.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明による製造方法により製造され
る熱型赤外線センサの一例を示している。この赤外線セ
ンサはシリコン基板20の主表面上に窒化シリコン(S
iN)によるメンブレン21を備えている。シリコン基
板20にはメンブレン21との間に逆四角錐形状の熱分
離室22が形成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an example of a thermal infrared sensor manufactured by the manufacturing method according to the present invention. This infrared sensor has a silicon nitride (S
iN) is provided with the membrane 21. An inverted quadrangular pyramidal heat separation chamber 22 is formed between the silicon substrate 20 and the membrane 21.

【0012】メンブレン21上にはサーモパイルを構成
する4組のn型ポリシリコン層23とp型ポリシリコン
層24とが各々帯状パターンをもって十字状に形成され
ている。各組のn型ポリシリコン層23とp型ポリシリ
コン層24は各々、一端をアルミニウム−シリコン(A
l-Si)による温接点25により相互に接続され、ま
た、一組を除いた3組のn型ポリシリコン層23とp型
ポリシリコン層24は各々、他端をアルミニウム−シリ
コン(Al-Si)による冷接点26により相互に接続
され、残りの一組のn型ポリシリコン層23とp型ポリ
シリコン層24の他端には各々外部接続用端子27,2
8が接続され、その全体にてサーモパイルを構成してい
る。
On the membrane 21, four sets of n-type polysilicon layers 23 and p-type polysilicon layers 24, which constitute a thermopile, are formed in a cross shape with a strip pattern. One end of each of the n-type polysilicon layer 23 and the p-type polysilicon layer 24 of each set is formed of aluminum-silicon (A).
The n-type polysilicon layer 23 and the p-type polysilicon layer 24 excluding one set are connected to each other by a hot junction 25 made of Al-Si). ) Are connected to each other by the cold junction 26, and the other end of the remaining pair of n-type polysilicon layer 23 and p-type polysilicon layer 24 has external connection terminals 27, 2 respectively.
8 are connected to form a thermopile as a whole.

【0013】このサーモパイルの表面はボロン入りリン
ガラス(BPSG)等による層間絶縁膜29により被覆
され、さらにこの層間絶縁膜29上にはリンガラス(P
SG)またはSiNによる保護膜30が積層形成されて
いる。熱分離室22上における保護膜30上には温接点
25に対応してAu-black(金黒)などによる赤
外線吸収膜31が形成されている。熱分離室22の四隅
に対応する部分にはメンブレン21、層間絶縁膜29、
保護膜30を貫通して四角形のエッチング液注入口32
が形成されている。なお、符号33aは後述する欠陥層
33の痕跡を示し、欠陥層33は製造過程でいったん形
成されるが、後工程でエッチングにより消滅する。
The surface of the thermopile is covered with an interlayer insulating film 29 made of phosphorous glass containing boron (BPSG) or the like.
A protective film 30 made of SG) or SiN is laminated. An infrared absorption film 31 made of Au-black (gold black) or the like is formed on the protective film 30 on the heat separation chamber 22 corresponding to the hot junction 25. The membrane 21, the interlayer insulating film 29, and the portion corresponding to the four corners of the heat separation chamber 22,
A square etching solution inlet 32 penetrating the protective film 30.
Are formed. The reference numeral 33a indicates a trace of a defect layer 33 described later. The defect layer 33 is once formed in the manufacturing process, but disappears by etching in a later process.

【0014】図1に示す熱型赤外線センサの製造方法を
図2(a)〜(f)および図3(a)〜(f)を参照し
て説明する。先ず、図2(a),(b)に示すように、
主表面が(100)面であるシリコン基板20にフォト
レジスト34でパターニングを施し、そのパターニング
による欠陥層形成領域に、Si+を加速電圧100Ke
Vでドーズ量1×1015(cm-2)だけイオン注入し、
欠陥層33を形成する。
A method of manufacturing the thermal infrared sensor shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2 (a) to (f) and FIGS. 3 (a) to (f). First, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b),
The silicon substrate 20 whose main surface is the (100) plane is patterned with a photoresist 34, and Si + is added to a defect layer formation region by the patterning with an acceleration voltage of 100 Ke.
Ion-implantation with a dose of 1 × 10 15 (cm -2 ) at V
The defect layer 33 is formed.

【0015】この条件での平均飛程は147nmで、標
準偏差は56.7nmである。基板温度が100℃のと
きのシリコンの臨界ドーズ量は約8×1015(cm-2
であるので、シリコン基板20には連続的な非晶質シリ
コンは形成されておらず、マクロ的な結晶状態が保持さ
れつつ結晶欠陥が大量に形成される。このような状態で
は、臨界ドーズ量を超えたイオン注入によって連続的に
非晶質シリコンが形成される場合に比べて、その後の熱
処理によっても結晶性の回復は進みにくく、残留欠陥や
二次欠陥などが発生しやすい。
Under these conditions, the average range is 147 nm and the standard deviation is 56.7 nm. The critical dose of silicon is about 8 × 10 15 (cm -2 ) when the substrate temperature is 100 ℃.
Therefore, continuous amorphous silicon is not formed on the silicon substrate 20, and a large number of crystal defects are formed while maintaining a macroscopic crystalline state. In such a state, as compared with the case where amorphous silicon is continuously formed by ion implantation exceeding the critical dose amount, recovery of crystallinity is difficult to proceed even by the subsequent heat treatment, and residual defects and secondary defects Is likely to occur.

【0016】図2(c)に示すように、フォトレジスト
34を剥離後、メンブレン21となるSiNを減圧CV
D法を用いて基板温度780℃程度で、シリコン基板2
0の主表面に堆積する。このように堆積されたメンブレ
ン21上には、図2(d)に示すように、n型ポリシリ
コン層23および、p型ポリシリコン層24(図2
(d)には不図示)となるポリシリコンを減圧CVD法
を用いて基板温度620℃程度で堆積し、所定の薄膜形
状にパターニングする。
As shown in FIG. 2C, after removing the photoresist 34, the SiN forming the membrane 21 is depressurized by CV.
Silicon substrate 2 at a substrate temperature of about 780 ° C. using the D method
0 is deposited on the main surface. On the membrane 21 thus deposited, as shown in FIG. 2D, an n-type polysilicon layer 23 and a p-type polysilicon layer 24 (see FIG.
Polysilicon (not shown in FIG. 3D) is deposited at a substrate temperature of about 620 ° C. using a low pressure CVD method, and patterned into a predetermined thin film shape.

【0017】次に図2(e)に示すように、フォトレジ
スト35によってパターニングを施し、n型ポリシリコ
ン層23の形成のために、リンイオンをポリシリコンに
イオン注入法によってドーズ量5×1015(cm-2)程
度ドープし、950℃で20分程度のアニールを行い、
電気的に活性化させる。その後、図2(f)に示すよう
に、フォトレジスト35を剥離したのちに、フォトレジ
スト36によってパターニングを施し、p型ポリシリコ
ン層24の形成のために、ボロンイオンをポリシリコン
にイオン注入法によってドーズ量5×1015(cm-2
程度ドープし、950℃で20分程度のアニールを行
い、電気的に活性化させる。なお、図2(f)にはp型
ポリシリコン層24が示されていないが、p型ポリシリ
コン層24については図1を参照されたい。
Next, as shown in FIG. 2 (e), patterning is performed with a photoresist 35, and phosphorus ions are ion-implanted into polysilicon to form the n-type polysilicon layer 23. The dose is 5 × 10 15. Dope (cm -2 ) and anneal at 950 ° C for 20 minutes,
Electrically activate. After that, as shown in FIG. 2F, after removing the photoresist 35, patterning is performed with the photoresist 36, and boron ions are ion-implanted into the polysilicon to form the p-type polysilicon layer 24. Depending on dose 5 × 10 15 (cm -2 )
After approximately doping, annealing is performed at 950 ° C. for about 20 minutes to electrically activate. Although the p-type polysilicon layer 24 is not shown in FIG. 2F, refer to FIG. 1 for the p-type polysilicon layer 24.

【0018】このようにサーモパイルn型ポリシリコン
層23およびp型ポリシリコン層24を形成した後、図
3(a)に示すように、メンブレン21上にn型ポリシ
リコン層23とp型ポリシリコン層24との間の層間絶
縁膜29を堆積させ、この層間絶縁膜29に温接点25
と冷接点26のためのコンタクトホール37を形成す
る。次に図3(b)に示すように、Al-Siをスパッ
タ法によって層間絶縁膜29上に堆積し、パターニング
してコンタクトホール37に温接点25と冷接点26を
形成する。その後、図3(c)に示すように、その上に
PSGやプラズマCVD法によりSiNを堆積して保護
層30を形成する。
After forming the thermopile n-type polysilicon layer 23 and the p-type polysilicon layer 24 in this way, as shown in FIG. 3A, the n-type polysilicon layer 23 and the p-type polysilicon layer are formed on the membrane 21. An interlayer insulating film 29 between the layer 24 and the layer 24 is deposited, and a hot junction 25 is formed on the interlayer insulating film 29.
And a contact hole 37 for the cold junction 26 is formed. Next, as shown in FIG. 3B, Al—Si is deposited on the interlayer insulating film 29 by the sputtering method and patterned to form the hot contact 25 and the cold contact 26 in the contact hole 37. Then, as shown in FIG. 3C, PSN or plasma CVD is used to deposit SiN thereon to form a protective layer 30.

【0019】図3(d)に示すように、欠陥層33の四
隅に対応する位置に、各々メンブレン21、層間絶縁膜
29、保護層30を貫通して欠陥層33に到達する四角
形のエッチング液注入口32を形成する。各エッチング
液注入口32から異方性エッチング液であるヒドラジン
を注入し、シリコン基板20および欠陥層33のエッチ
ングを行う。エッチング時の液温は約80℃である。
As shown in FIG. 3D, a rectangular etching solution that penetrates the membrane 21, the interlayer insulating film 29, and the protective layer 30 and reaches the defect layer 33 at the positions corresponding to the four corners of the defect layer 33. The inlet 32 is formed. Hydrazine, which is an anisotropic etching solution, is injected from each etching solution injection port 32 to etch the silicon substrate 20 and the defect layer 33. The liquid temperature during etching is about 80 ° C.

【0020】この際、前述のイオン注入条件で形成され
た欠陥層33の領域では、欠陥層33でない通常領域に
比べてエッチング速度が5倍程度に増速し、約0.09
μm/minになる。このエッチング速度特性を図4に
示す。
At this time, in the region of the defect layer 33 formed under the above-mentioned ion implantation conditions, the etching rate is increased by about 5 times as compared with the normal region which is not the defect layer 33, and is about 0.09.
It becomes μm / min. This etching rate characteristic is shown in FIG.

【0021】このようなエッチングによりメンブレン2
1の下方にアンダエッチング状にエッチングが進行し、
欠陥層33の全領域を底面とする逆四角錐形状の窪みに
よる分離空間22が形成され、ここにメンブレン構造が
得られる。最後に図3(f)に示すように、赤外線吸収
膜31であるAu−Blackを保護層30上に蒸着
し、パターニングする。
The membrane 2 is formed by such etching.
The etching progresses under 1 like under etching,
The isolation space 22 is formed by an inverted quadrangular pyramid-shaped depression having the entire surface of the defect layer 33 as the bottom surface, and the membrane structure is obtained here. Finally, as shown in FIG. 3F, Au-Black, which is the infrared absorption film 31, is deposited on the protective layer 30 and patterned.

【0022】上述の構成よりなる赤外線センサにおいて
は、赤外線吸収膜31によって吸収された入射赤外線は
熱に変換され、入射赤外線量に応じて赤外線吸収膜31
の温度が上昇する。この熱は伝導によって温接点25に
伝わり、温接点25と冷接点26との間に温度差が生
じ、ゼーベック効果によってサーモパイルに起電力が生
じる。図1に示している構成では、素子全体の熱起電力
はn型ポリシリコン層23と接点間の起電力と、p型ポ
リシリコン層24と接点間の起電力との和になり、一般
的に、次式により表される。
In the infrared sensor having the above-mentioned structure, the incident infrared ray absorbed by the infrared absorbing film 31 is converted into heat, and the infrared absorbing film 31 is converted according to the amount of incident infrared ray.
Temperature rises. This heat is transmitted to the hot junction 25 by conduction, a temperature difference is generated between the hot junction 25 and the cold junction 26, and an electromotive force is generated in the thermopile by the Seebeck effect. In the configuration shown in FIG. 1, the thermoelectromotive force of the entire element is the sum of the electromotive force between the n-type polysilicon layer 23 and the contact point and the electromotive force between the p-type polysilicon layer 24 and the contact point. Is expressed by the following equation.

【0023】S=n・α・Rth・P ただし、S:起電力 n:n型ポリシリコン層23とp型ポリシリコン層24
とによる熱電対の個数 α:n型ポリシリコン層23とp型ポリシリコン層24
の両方を足し合わせたゼーベック係数 Rth:熱抵抗 P:入射エネルギ この式により起電力Sを大きくするには、ゼーベック係
数αが大きい材料を用い、熱抵抗Rthを大きくする必要
があることがわかる。
S = nαRthP where S: electromotive force n: n-type polysilicon layer 23 and p-type polysilicon layer 24
The number of thermocouples according to α: n-type polysilicon layer 23 and p-type polysilicon layer 24
Seebeck coefficient Rth: Thermal resistance P: Incident energy In order to increase the electromotive force S, it is necessary to use a material having a large Seebeck coefficient α and to increase the thermal resistance Rth.

【0024】熱型赤外線センサの性能指数D*は次式に
より表される。 D*={1/(4kT)1/2}・Ad1/2・n・α(Rth/Rd
1/2)・(P/Pd) ただし、Ad:赤外線吸収膜の面積 Rd:電気抵抗 Pd:実効的な入射エネルギ k:ボルツマン定数 T:絶対温度
The figure of merit D * of the thermal infrared sensor is represented by the following equation. D * = {1 / (4kT) 1/2 } ・ Ad 1/2・ n ・ α (Rth / Rd
1/2 ) ・ (P / Pd) where Ad: area of infrared absorbing film Rd: electric resistance Pd: effective incident energy k: Boltzmann constant T: absolute temperature

【0025】この式は、D*を大きくするためには、赤
外線吸収膜の面積Ad、熱電対の個数n、熱抵抗Rthお
よびエネルギの伝達効率P/Pdを大きくし、電気抵抗
Rdを小さくする必要があることを示している。熱抵抗
Rthはメンブレン21、n型ポリシリコン層23、p型
ポリシリコン層24を薄膜化することにより大きくでき
る。
This equation shows that in order to increase D * , the area Ad of the infrared absorbing film, the number n of thermocouples, the thermal resistance Rth and the energy transfer efficiency P / Pd are increased, and the electrical resistance Rd is decreased. Indicates that it is necessary. The thermal resistance Rth can be increased by thinning the membrane 21, the n-type polysilicon layer 23, and the p-type polysilicon layer 24.

【0026】上述のように製造された熱型赤外線センサ
においては、エッチングで除去される欠陥層33を半導
体基板20の主表面上ではなく主表面内に所定深さで形
成したから、メンブレン21、n型ポリシリコン層2
3、p型ポリシリコン層24に段差が生ずることがな
い。これにより、メンブレン21、およびサーモパイル
を構成するn型ポリシリコン層23、p型ポリシリコン
層24の強度的な信頼性が向上し、これらの薄膜化によ
って熱抵抗を大きくし、熱分離をよくしてセンサ特性を
向上することができる。なお、メンブレン21上に構成
する感温素子は、サーモパイルに限られることはなく、
ダイオードによるものや、ボロメータなどであってもよ
い。
In the thermal infrared sensor manufactured as described above, since the defect layer 33 to be removed by etching is formed not at the main surface of the semiconductor substrate 20 but at a predetermined depth within the main surface, the membrane 21, n-type polysilicon layer 2
3. No step is formed on the p-type polysilicon layer 24. As a result, the strength reliability of the membrane 21, and the n-type polysilicon layer 23 and the p-type polysilicon layer 24 forming the thermopile are improved, and the thinning of these increases the thermal resistance and improves the thermal separation. The sensor characteristics can be improved. The temperature sensitive element formed on the membrane 21 is not limited to the thermopile,
It may be a diode or a bolometer.

【0027】図5は本発明による製造方法により製造さ
れる熱型赤外線センサの他の実施例を示している。な
お、図5において、図1に対応する部分は図1に付した
符号にAを付けて説明する。この実施例は、サーモパイ
ルを構成する4組の帯状のn型ポリシリコン層23A、
p型ポリシリコン層24Aを、シリコン基板20Aの
{110}方向と45度の角度をつけてX字状に形成し
たものである。この場合には、互いに隣接する組のn型
ポリシリコン層23Aとp型ポリシリコン層24Aとの
間に三角形領域に台形形状のエッチング液注入口32A
を形成する。
FIG. 5 shows another embodiment of the thermal infrared sensor manufactured by the manufacturing method according to the present invention. Note that, in FIG. 5, portions corresponding to those in FIG. 1 will be described by adding A to the reference numerals in FIG. In this embodiment, four sets of strip-shaped n-type polysilicon layers 23A constituting a thermopile,
The p-type polysilicon layer 24A is formed in an X shape with an angle of 45 degrees with the {110} direction of the silicon substrate 20A. In this case, a trapezoidal etching solution injection port 32A is formed in a triangular region between the n-type polysilicon layer 23A and the p-type polysilicon layer 24A which are adjacent to each other.
To form.

【0028】このままでヒドラジンを用いてエッチング
を行うと、シリコン基板20Aの面方位に依存してエッ
チング液注入口32Aを内包する長方形領域39の部分
のみがエッチングされるだけである。この長方形領域3
9が互いにオーバラップしていない場合にはメンブレン
構造を形成することはできない。そこで、長方形領域3
9の内側領域に、当該長方形領域39と一部オーバラッ
プする四角形領域の全域を欠陥層33Aとすることによ
り、この欠陥層33Aの領域も上述の実施例と同様にエ
ッチングされる。最終的には、図6にハッチングで示す
領域がエッチングされて、このハッチング領域を底面と
する逆四角錐形状の熱分離室22Aが形成される。
If etching is performed using hydrazine as it is, only the rectangular region 39 containing the etchant injection port 32A is etched depending on the plane orientation of the silicon substrate 20A. This rectangular area 3
A membrane structure cannot be formed if the 9's do not overlap each other. Therefore, the rectangular area 3
In the inner region of 9, the entire rectangular region that partially overlaps the rectangular region 39 is set as the defect layer 33A, so that the region of this defect layer 33A is also etched as in the above-described embodiment. Finally, the hatched area in FIG. 6 is etched to form the inverted quadrangular pyramid-shaped thermal separation chamber 22A having the hatched area as the bottom surface.

【0029】この実施例においては、上述の実施例と同
じ効果が得られるうえに、エッチングの大部分は基板2
0Aの面方位に依存して行われ、欠陥層33Aに依存す
る部分が少ないので、エッチング時間が上述の実施例に
比べて短縮され、生産性が向上するとともに、(11
1)面のサイドエッチ量を減少させることができる。ま
た、n型ポリシリコン層23A、p型ポリシリコン層2
4Aによるサーモパイルが熱分離室22Aの対角線方向
に形成されているため、n型ポリシリコン層23A、p
型ポリシリコン層24Aの長さが長くなり、これにより
熱分離がよくなってセンサ特性が向上する。
In this embodiment, the same effect as that of the above-mentioned embodiment is obtained, and most of the etching is performed on the substrate 2.
Since the etching is performed depending on the plane orientation of 0A and the portion that depends on the defect layer 33A is small, the etching time is shortened as compared with the above-described embodiment, and the productivity is improved, and (11
1) The amount of side etching on the surface can be reduced. In addition, the n-type polysilicon layer 23A and the p-type polysilicon layer 2
Since the thermopile of 4A is formed in the diagonal direction of the heat separation chamber 22A, the n-type polysilicon layers 23A, p
The type polysilicon layer 24A has a long length, which improves thermal isolation and improves sensor characteristics.

【0030】なお、図7に示すような広い面積の欠陥層
33Bを形成すれば、エッチング液注入口32Bを図示
のような矩形形状に形成しても、符号22Bで示すよう
な矩形を底面とした逆四角錐形状の熱分離室が形成され
る。図7において、図1に対応する部分と同様な箇所に
はBを付して示す。
If a defect layer 33B having a large area as shown in FIG. 7 is formed, even if the etching solution injection port 32B is formed in a rectangular shape as shown, a rectangle as shown by reference numeral 22B becomes the bottom surface. An inverted quadrangular pyramidal thermal separation chamber is formed. In FIG. 7, a portion similar to the portion corresponding to FIG. 1 is denoted by B.

【0031】図8は本発明による製造方法により製造さ
れる圧力センサの実施例を示している。なお、図8にお
いても、図1に対応する部分は図1に付した符号にCを
付けて説明する。シリコン基板20Cの主表面に上述し
た実施例と同様に破線で示す欠陥層33Cを形成し、そ
の中央部に矩形形状のエッチング液注入口32Cを形成
し、エッチング液注入口32からエッチング液を注入す
る。欠陥層33Cは異方性が弱まるエッチング特性を持
つが、等方性エッチング特性をも持ち合わせるから主表
面と平行な向きにもエッチングが進行し、すなわち、
(111)面でエッチングが停止せず、最終的には欠陥
層33Cよりやや大きな矩形形状を底面とする四角錐形
状の凹部22Cが形成され、メンブレン構造が得られ
る。
FIG. 8 shows an embodiment of a pressure sensor manufactured by the manufacturing method according to the present invention. In FIG. 8 as well, portions corresponding to those in FIG. 1 will be described by adding C to the reference numerals given in FIG. A defect layer 33C indicated by a broken line is formed on the main surface of the silicon substrate 20C as in the above-described embodiment, a rectangular etchant injection port 32C is formed in the center thereof, and the etchant is injected from the etchant injection port 32. To do. The defect layer 33C has an etching characteristic that anisotropy is weakened, but since it also has an isotropic etching characteristic, etching progresses in a direction parallel to the main surface, that is,
Etching does not stop at the (111) plane, and finally a quadrangular pyramid-shaped recess 22C having a rectangular shape slightly larger than the defect layer 33C as a bottom surface is formed, and a membrane structure is obtained.

【0032】メンブレン21C上にはピエゾ抵抗素子4
4が4つ形成され、導電接続体45によってブリッジ接
続される。46はピエゾ抵抗素子44と導電接続体45
を接続する電極である。エッチング液注入口32Cをエ
ッチング完了後に多結晶シリコン、酸化膜や樹脂などに
よる封止材42で封止して凹部22Cを密閉構造とす
る。
A piezoresistive element 4 is provided on the membrane 21C.
Four 4 are formed and bridge-connected by the conductive connection body 45. 46 denotes a piezoresistive element 44 and a conductive connection body 45.
Is an electrode for connecting. After the etching solution injection port 32C is completely etched, it is sealed with a sealing material 42 made of polycrystalline silicon, an oxide film, a resin or the like to form the recess 22C in a hermetically sealed structure.

【0033】凹部22Cは圧力基準室とされ、この圧力
基準室と外部の圧力差を多結晶シリコン製のピエゾ抵抗
素子44の抵抗値の変化として検出する。この場合、例
えば、外部の圧力が圧力基準室43の圧力に比べて大き
くなると、メンブレン21Cは、内側にたわむので中心
部の2つのピエゾ抵抗素子44は圧縮歪みを、外側のピ
エゾ抵抗44は引張歪みを受けてブリッジ回路のバラン
スがくずれるので、中点には電位差が発生する。この電
位差によって外部の圧力を測定することができる。
The recess 22C serves as a pressure reference chamber, and the pressure difference between the pressure reference chamber and the outside is detected as a change in the resistance value of the piezoresistive element 44 made of polycrystalline silicon. In this case, for example, when the external pressure becomes larger than the pressure in the pressure reference chamber 43, the membrane 21C bends inward, so that the two piezoresistive elements 44 in the center portion are compressed and the outer piezoresistive 44 is pulled. Since the bridge circuit is unbalanced due to the distortion, a potential difference occurs at the midpoint. The external pressure can be measured by this potential difference.

【0034】この実施例でも、メンブレン21Cが段差
なく平面で形成され、メンブレン21Cの外周辺にピエ
ゾ抵抗素子44を配置できるので、センサ特性の向上と
高集積化とが両立する。
Also in this embodiment, since the membrane 21C is formed as a flat surface without a step and the piezoresistive element 44 can be arranged on the outer periphery of the membrane 21C, the improvement of the sensor characteristic and the high integration are compatible.

【0035】図9は本発明による製造方法により製造さ
れる加速度センサの実施例を示している。なお、図9に
おいて、図1および図8に対応する部分は図1および図
8に付した符号にDを付けて説明する。この加速度セン
サはいわゆる面持ち梁構造であり、この実施例において
も上述した方法と同様な手順で製造される。すなわち、
シリコン基板20Dの主表面に上述した実施例と同様な
欠陥層33Dを形成するとともに、図9(a)において
欠陥層33Dの上下両端にエッチング液注入口32Dを
それぞれ形成する。エッチング液注入口32Dからエッ
チング液を注入すると、上述したと同様に欠陥層33D
の領域では主表面と平行な方向にもエッチングが進行
し、矩形形状22D’を底面とする凹部22Dが形成さ
れる。メンブレン21Dによる梁の上に左右それぞれ2
つづつのピエゾ抵抗素子44Dが形成され、メンブレン
21Dの中央部には重り47が形成される。
FIG. 9 shows an embodiment of an acceleration sensor manufactured by the manufacturing method according to the present invention. In FIG. 9, the portions corresponding to those in FIGS. 1 and 8 will be described by adding D to the reference numerals in FIGS. 1 and 8. This acceleration sensor has a so-called cantilever structure, and in this embodiment as well, it is manufactured by a procedure similar to the method described above. That is,
The defect layer 33D similar to that of the above-described embodiment is formed on the main surface of the silicon substrate 20D, and the etching solution injection ports 32D are formed at both upper and lower ends of the defect layer 33D in FIG. 9A. When the etchant is injected from the etchant inlet 32D, the defect layer 33D is formed in the same manner as described above.
In the region (2), the etching progresses also in the direction parallel to the main surface to form a concave portion 22D having a rectangular shape 22D 'as a bottom surface. 2 on each side of the beam by the membrane 21D
Piezoresistive elements 44D are formed one by one, and a weight 47 is formed in the center of the membrane 21D.

【0036】この加速度センサにおいては、例えば下向
きの加速度が加わると、メンブレン21D全体が下方に
変位する。その結果、中央部のピエゾ抵抗素子44Dに
は圧縮の応力、周辺部のピエゾ抵抗素子44Dには引っ
張りの応力が作用し、上述の圧力センサと同様にブリッ
ジ回路のバランスがくずれるので、中点に電位差が発生
する。この電位差によって加速度を知ることができる。
In this acceleration sensor, when downward acceleration is applied, the entire membrane 21D is displaced downward. As a result, compressive stress acts on the piezoresistive element 44D in the central part and tensile stress acts on the piezoresistive element 44D in the peripheral part, and like the pressure sensor described above, the balance of the bridge circuit is disturbed, so that the middle point A potential difference occurs. The acceleration can be known from this potential difference.

【0037】この加速度センサにおいても、メンブレン
21Dが段差なく平面で形成される。これによりメンブ
レン21の外周辺にピエゾ抵抗素子44Dを配置できる
ので、この場合もセンサ特性の向上と高集積化が両立す
る。
Also in this acceleration sensor, the membrane 21D is formed as a flat surface without a step. As a result, the piezoresistive element 44D can be arranged around the outer periphery of the membrane 21, and in this case as well, improvement in sensor characteristics and high integration can both be achieved.

【0038】上述のいずれの実施例においても、欠陥層
は、結晶欠陥層としてイオン注入法により形成したが、
これはサンドブラスト法により形成してもよい。またシ
リコン基板をHF溶液中に漬け、所定領域に電気エネル
ギ、光エネルギを与えることにより、シリコン基板の所
定領域を多孔質化することにより欠陥層を形成してもよ
い。
In any of the above embodiments, the defect layer was formed as the crystal defect layer by the ion implantation method.
This may be formed by a sandblast method. Alternatively, the defect layer may be formed by immersing the silicon substrate in an HF solution and applying electric energy or light energy to the predetermined region to make the predetermined region of the silicon substrate porous.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る半導体センサ装置の製造方法によれば、半導体基板の
主表面から内部にわたって欠陥層を形成することにより
(111)面のサイドエッチング速度を増加させて凹部
を形成する構成としたため、メンブレンが段差なく平面
で形成されるようになり、メンブレンの機械的強度が増
し、強度的な信頼性が向上する。また、メンブレンの全
域が平坦面となるから、サーモパイルなど、メンブレン
上に形成される薄膜を薄くすることができ、設計の自由
度が広がり、熱分離がよくなるのでセンサ特性が向上す
る。さらに、ポリシリコン犠牲層の成膜およびエッチン
グ工程がなくなり、工程を簡素化できるという効果が得
られる。
As described in detail above, according to the method of manufacturing the semiconductor sensor device of the present invention, the side etching rate of the (111) plane can be increased by forming the defect layer from the main surface to the inside of the semiconductor substrate. Since the recesses are formed to be increased in number, the membrane is formed in a flat surface without a step, the mechanical strength of the membrane is increased, and the strength reliability is improved. Further, since the entire area of the membrane is a flat surface, the thin film formed on the membrane such as a thermopile can be thinned, the degree of freedom in design is expanded, and the heat separation is improved, so that the sensor characteristics are improved. Further, there is an effect that the steps of forming and etching the polysilicon sacrificial layer are eliminated and the steps can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は本発明による製造方法により製造され
る熱型赤外線センサの一実施例を示す平面図、(b)は
図1(a)の線b−bに沿った断面図。
1A is a plan view showing an embodiment of a thermal infrared sensor manufactured by a manufacturing method according to the present invention, and FIG. 1B is a sectional view taken along line bb of FIG. 1A.

【図2】(a)〜(f)は図1に示す熱型赤外線センサ
の製造工程を示す工程図。
2A to 2F are process drawings showing a manufacturing process of the thermal infrared sensor shown in FIG.

【図3】(a)〜(f)は図1に示す熱型赤外線センサ
の製造工程を示す工程図で図2(a)〜(f)に続く工
程を示す。
3 (a) to 3 (f) are process charts showing the manufacturing process of the thermal infrared sensor shown in FIG. 1, showing the process following FIG. 2 (a) to (f).

【図4】エッチング速度特性を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing etching rate characteristics.

【図5】本発明による製造方法により製造される熱型赤
外線センサの他の実施例を示す平面図。
FIG. 5 is a plan view showing another embodiment of the thermal infrared sensor manufactured by the manufacturing method according to the present invention.

【図6】図5に示す熱型赤外線センサのエッチング領域
を示す平面図。
6 is a plan view showing an etching region of the thermal infrared sensor shown in FIG.

【図7】図5に示した熱型赤外線センサの欠陥層の形状
を大きくした場合の実施例を示す平面図。
7 is a plan view showing an example in which the shape of a defect layer of the thermal infrared sensor shown in FIG. 5 is enlarged.

【図8】(a)は本発明による製造方法により製造され
る圧力センサの一実施例を示す平面図、(b)は(a)
の線b−bに沿った断面図。
8A is a plan view showing an embodiment of a pressure sensor manufactured by the manufacturing method according to the present invention, and FIG. 8B is a plan view of FIG.
FIG. 6 is a sectional view taken along line bb of FIG.

【図9】(a)は本発明による製造方法により製造され
る加速度センサの一実施例を示す平面図、(b)は
(a)の線b−bに沿った断面図。
9A is a plan view showing an embodiment of an acceleration sensor manufactured by a manufacturing method according to the present invention, and FIG. 9B is a sectional view taken along line bb of FIG. 9A.

【図10】(a)は従来の製造方法により製造される熱
型赤外線センサの示す平面図、(b)はその断面図。
10A is a plan view showing a thermal infrared sensor manufactured by a conventional manufacturing method, and FIG. 10B is a sectional view thereof.

【図11】図10の従来の熱型赤外線センサの製造方法
を説明する工程図。
FIG. 11 is a process diagram illustrating a method of manufacturing the conventional thermal infrared sensor of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 シリコン基板 21 メンブレン 22 熱分離室 23 n型ポリシリコン層 24 p型ポリシリコン層 25 温接点 26 冷接点 29 層間絶縁膜 30 保護膜 31 赤外線吸収膜 32 エッチング液注入口 33 欠陥層 42 封止材 43 圧力基準室 44 ピエゾ抵抗素子 4 重り 20 Silicon Substrate 21 Membrane 22 Thermal Separation Chamber 23 n-type Polysilicon Layer 24 p-type Polysilicon Layer 25 Hot Junction 26 Cold Junction 29 Interlayer Insulating Film 30 Protective Film 31 Infrared Absorption Film 32 Etching Liquid Injection Port 33 Defect Layer 42 Encapsulant 43 Pressure reference chamber 44 Piezoresistive element 4 Weight

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 35/32 A ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 35/32 A

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主表面に形成され凹部と、
この凹部の上方に設けられたメンブレンと、このメンブ
レン上に設けられたセンサ素子とを備える半導体センサ
装置の製造方法において、 前記半導体基板の主表面から内部にわたって、実質的に
異方性が弱まるエッチング特性を有する欠陥層を所定深
さにわたって形成する工程と、 前記半導体基板の主表面に耐エッチング材料からなるメ
ンブレンを形成する工程と、 前記メンブレンに当該メンブレンを貫通して前記欠陥層
に到達する少なくとも一つのエッチング液注入口を形成
する工程と、 前記エッチング液注入口に異方性エッチング液を注入
し、前記欠陥層を除去するとともに欠陥層が除去された
部分から半導体基板を異方性エッチングして前記凹部を
形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体センサ
装置の製造方法。
1. A recess formed on the main surface of a semiconductor substrate,
In a method of manufacturing a semiconductor sensor device including a membrane provided above the recess and a sensor element provided on the membrane, etching in which anisotropy is substantially weakened from the main surface to the inside of the semiconductor substrate. Forming a defect layer having characteristics over a predetermined depth, forming a membrane made of an etching resistant material on the main surface of the semiconductor substrate, and penetrating the membrane into the membrane to reach the defect layer A step of forming one etching solution injection port, and injecting an anisotropic etching solution into the etching solution injection port to remove the defect layer and anisotropically etch the semiconductor substrate from the portion where the defect layer is removed. And the step of forming the recessed portion by means of a step of forming the recessed portion.
【請求項2】 前記欠陥層をイオン注入法、サンドブラ
スト法などの物理的処理により結晶欠陥層として形成す
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体センサ装置
の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor sensor device according to claim 1, wherein the defect layer is formed as a crystal defect layer by a physical treatment such as an ion implantation method or a sandblast method.
【請求項3】 前記半導体基板はシリコン基板であり、
前記欠陥層はシリコンイオンの注入により形成すること
を特徴とする請求項1に記載の半導体センサ装置の製造
方法。
3. The semiconductor substrate is a silicon substrate,
The method of manufacturing a semiconductor sensor device according to claim 1, wherein the defect layer is formed by implanting silicon ions.
【請求項4】 前記イオン注入におけるドーズ量は半導
体基板を非結晶化するための臨界ドーズ量を超えないこ
とを特徴とする請求項2または3に記載の半導体センサ
装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor sensor device according to claim 2, wherein the dose amount in the ion implantation does not exceed a critical dose amount for amorphizing the semiconductor substrate.
【請求項5】 前記欠陥層を化学的多孔質化処理により
多孔質層として形成することを特徴とする請求項1に記
載の半導体センサ装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor sensor device according to claim 1, wherein the defect layer is formed as a porous layer by a chemical porosification treatment.
【請求項6】 前記半導体基板の(100)面を主平面
とし、この主平面上に設けられたメンブレンにあけられ
た前記エッチング注入口を三角形形状とし、この三角形
形状の2辺を(110)面と所定の角度をもって形成し
たことを特徴とする請求項1に記載の半導体センサ装置
の製造方法。
6. The semiconductor substrate has a (100) plane as a main plane, the etching inlet formed in a membrane provided on the main plane has a triangular shape, and two sides of the triangular shape are (110). The method for manufacturing a semiconductor sensor device according to claim 1, wherein the semiconductor sensor device is formed at a predetermined angle with respect to the surface.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかの製造方法で製
造される半導体温度センサ装置であって、前記メンブレ
ン上に感温素子を形成し、前記凹部を熱分離空間とした
ことを半導体温度センサ装置。
7. A semiconductor temperature sensor device manufactured by the manufacturing method according to claim 1, wherein a temperature sensitive element is formed on the membrane, and the recess is a thermal separation space. Temperature sensor device.
【請求項8】 請求項1〜6のいずれかの製造方法で製
造される半導体圧力センサ装置であって、前記凹部を基
準圧力室として、前記基準圧力室と検出圧力との差に応
じてメンブレンが撓むようにし、前記メンブレン上にそ
のメンブレンの歪に応じた信号を出力する歪ゲージ式ブ
リッジ回路を形成したことを半導体圧力センサ装置。
8. A semiconductor pressure sensor device manufactured by the manufacturing method according to claim 1, wherein the recess is used as a reference pressure chamber, and a membrane is formed according to a difference between the reference pressure chamber and the detected pressure. A semiconductor pressure sensor device in which a strain gauge type bridge circuit for outputting a signal according to the strain of the membrane is formed on the membrane so that the substrate is bent.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11191644A (en) * 1997-12-26 1999-07-13 Nissan Motor Co Ltd Infrared sensing element
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