JPH09318474A - センサの製造方法 - Google Patents
センサの製造方法Info
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- JPH09318474A JPH09318474A JP8135395A JP13539596A JPH09318474A JP H09318474 A JPH09318474 A JP H09318474A JP 8135395 A JP8135395 A JP 8135395A JP 13539596 A JP13539596 A JP 13539596A JP H09318474 A JPH09318474 A JP H09318474A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
- B81C1/00222—Integrating an electronic processing unit with a micromechanical structure
- B81C1/00246—Monolithic integration, i.e. micromechanical structure and electronic processing unit are integrated on the same substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
Abstract
(57)【要約】
【課題】製造工程が簡易で小型化することができるセン
サの製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】シリコン基板１１上に形成された検知部と
なるＮ型シリコン層４とＰ型シリコン層３とが、電気化
学エッチングによってダイアフラム６となる部分のＰ型
シリコン層３が除去されて凹部１５が形成される。その
検知部を挟んで台座２とシリコン基板１１とが接合さ
れ、凹部１５が圧力基準室５とされる。そして、シリコ
ン基板１１が除去されてＮ型シリコン層４がダイアフラ
ム６とされ、ダイアフラム６に拡散歪みゲージ７が形成
されて圧力センサ１が製造される。
サの製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】シリコン基板１１上に形成された検知部と
なるＮ型シリコン層４とＰ型シリコン層３とが、電気化
学エッチングによってダイアフラム６となる部分のＰ型
シリコン層３が除去されて凹部１５が形成される。その
検知部を挟んで台座２とシリコン基板１１とが接合さ
れ、凹部１５が圧力基準室５とされる。そして、シリコ
ン基板１１が除去されてＮ型シリコン層４がダイアフラ
ム６とされ、ダイアフラム６に拡散歪みゲージ７が形成
されて圧力センサ１が製造される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセンサの製造方法に
係り、詳しくは圧力センサや加速度センサ等の半導体セ
ンサの製造方法に関するものである。
係り、詳しくは圧力センサや加速度センサ等の半導体セ
ンサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体センサとして図１９に示す
ような圧力センサ３１がある。この圧力センサ３１は、
面方位（１００）のシリコン基板３２をその裏面から結
晶異方性エッチングによって選択的にエッチングするこ
とによって受圧面となるダイアフラム３３が形成され
る。ダイアフラム３３の上面には複数の拡散歪みゲージ
３４が形成されている。ダイアフラム３３は検知しよう
とする圧力に応じてたわみ、そのダイアフラム３３のた
わみによって拡散歪みゲージ３４の抵抗値が変化する。
この拡散歪みゲージ３４の抵抗値の変化を検出すること
によって、圧力が検知される。
ような圧力センサ３１がある。この圧力センサ３１は、
面方位（１００）のシリコン基板３２をその裏面から結
晶異方性エッチングによって選択的にエッチングするこ
とによって受圧面となるダイアフラム３３が形成され
る。ダイアフラム３３の上面には複数の拡散歪みゲージ
３４が形成されている。ダイアフラム３３は検知しよう
とする圧力に応じてたわみ、そのダイアフラム３３のた
わみによって拡散歪みゲージ３４の抵抗値が変化する。
この拡散歪みゲージ３４の抵抗値の変化を検出すること
によって、圧力が検知される。
【０００３】また、図２０に示すような圧力センサ４１
がある。この圧力センサ４１は、シリコン基板４２の中
央にシリコン窒化膜（Ｓi3Ｎ4 ）の正方形のダイアフラ
ム４３が形成されている。ダイアフラム４３の真下に
は、真空状の圧力基準室４４が異方性エッチングによっ
て、ピラミッド状の空洞として形成され、ダイアフラム
４３の上面には、ポリシリコンを堆積させて複数の歪み
ゲージ４５が形成されている。ダイアフラム４３は、検
知しようとする圧力と圧力基準室４４の圧力との差によ
って撓む。圧力基準室４４は真空であることから、この
圧力センサ４１は、絶対圧を検知可能となっている。
がある。この圧力センサ４１は、シリコン基板４２の中
央にシリコン窒化膜（Ｓi3Ｎ4 ）の正方形のダイアフラ
ム４３が形成されている。ダイアフラム４３の真下に
は、真空状の圧力基準室４４が異方性エッチングによっ
て、ピラミッド状の空洞として形成され、ダイアフラム
４３の上面には、ポリシリコンを堆積させて複数の歪み
ゲージ４５が形成されている。ダイアフラム４３は、検
知しようとする圧力と圧力基準室４４の圧力との差によ
って撓む。圧力基準室４４は真空であることから、この
圧力センサ４１は、絶対圧を検知可能となっている。
【０００４】この圧力センサ４１は、ダイアフラム４３
及び圧力基準室４４をアンダーカットエッチング法を用
いて製造されるので、製造プロセスはすべて片面処理で
実施できる。即ち、図２１（ａ）に示すように、面方位
（１００）のシリコン基板４１の上面に第１の窒化膜
（Ｓi3Ｎ4 ）５１を形成し、方形の窓５１ａを中央に開
ける。次に、図２１（ｂ）に示すように、多結晶シリコ
ンよりなるエッチングチャネル５２を方形の窓５１ａを
覆うように形成する。
及び圧力基準室４４をアンダーカットエッチング法を用
いて製造されるので、製造プロセスはすべて片面処理で
実施できる。即ち、図２１（ａ）に示すように、面方位
（１００）のシリコン基板４１の上面に第１の窒化膜
（Ｓi3Ｎ4 ）５１を形成し、方形の窓５１ａを中央に開
ける。次に、図２１（ｂ）に示すように、多結晶シリコ
ンよりなるエッチングチャネル５２を方形の窓５１ａを
覆うように形成する。
【０００５】次いで、図２１（ｃ）に示すように、更
に、第２の窒化膜（Ｓi3Ｎ4 ）５３を全面に形成し、ダ
イアフラム４３の所定の位置に多結晶シリコン歪みゲー
ジ４５を作り込む。更に、その上に第３の窒化膜（Ｓi3
Ｎ4 ）５４を形成し、ゲージ４５を被膜する。次に、ダ
イアフラム４３の外側周辺にエッチ孔５５を第２及び第
３の窒化膜（Ｓi3Ｎ4 ）５２，５３を貫通して、多結晶
シリコンのエッチングチャネル５２に到達するように開
ける。
に、第２の窒化膜（Ｓi3Ｎ4 ）５３を全面に形成し、ダ
イアフラム４３の所定の位置に多結晶シリコン歪みゲー
ジ４５を作り込む。更に、その上に第３の窒化膜（Ｓi3
Ｎ4 ）５４を形成し、ゲージ４５を被膜する。次に、ダ
イアフラム４３の外側周辺にエッチ孔５５を第２及び第
３の窒化膜（Ｓi3Ｎ4 ）５２，５３を貫通して、多結晶
シリコンのエッチングチャネル５２に到達するように開
ける。
【０００６】次に、図２１（ｄ）に示すように、エッチ
孔５５を通して異方性エッチング液を用いてアンダーカ
ットエッチングを行う。このエッチングは、ポリシリコ
ンのエッチチャネル５２を除去しながら進行し、シリコ
ン基板４１に空洞を形成する。
孔５５を通して異方性エッチング液を用いてアンダーカ
ットエッチングを行う。このエッチングは、ポリシリコ
ンのエッチチャネル５２を除去しながら進行し、シリコ
ン基板４１に空洞を形成する。
【０００７】エッチングは、エッチチャネル５２が全部
除去され、シリコン基板４１の異方性エッチングは（１
１１）面で囲まれたピラミッド状の空洞を形成したとこ
ろで自動的に停止する。その後、図２０に示すように、
プラズマＣＶＤで窒化膜（Ｓi3Ｎ4 ）５６を基板表面に
形成し、エッチ孔５５の封止を行い、空洞を真空状の圧
力基準室４４とする圧力センサ４１が作成される。
除去され、シリコン基板４１の異方性エッチングは（１
１１）面で囲まれたピラミッド状の空洞を形成したとこ
ろで自動的に停止する。その後、図２０に示すように、
プラズマＣＶＤで窒化膜（Ｓi3Ｎ4 ）５６を基板表面に
形成し、エッチ孔５５の封止を行い、空洞を真空状の圧
力基準室４４とする圧力センサ４１が作成される。
【０００８】また、半導体センサとして図２２に示すよ
うな加速度センサ６１がある。この加速度センサ６１
は、直方体状をした面方位（１００）のシリコン基板６
２をその表面及び裏面の双方から結晶異方性エッチング
によって選択的にエッチングすることによって製造され
る。エッチングにより形成された検知部６３は、おもり
の役割をはたすマス６４と、それを変位可能に支持する
片持梁６５とによって構成される。片持梁６５の上面に
は、複数の拡散歪みゲージ６６が形成される。この加速
度センサ６１に加速度が印加されると、マス６４が加速
度の大きさに応じて所定の方向に変位して片持梁６５が
たわみ、そのたわみに応じて拡散歪みゲージ６６の抵抗
値が変化する。この拡散歪みゲージ６６の抵抗値の変化
を検出することによって、加速度が検知される。
うな加速度センサ６１がある。この加速度センサ６１
は、直方体状をした面方位（１００）のシリコン基板６
２をその表面及び裏面の双方から結晶異方性エッチング
によって選択的にエッチングすることによって製造され
る。エッチングにより形成された検知部６３は、おもり
の役割をはたすマス６４と、それを変位可能に支持する
片持梁６５とによって構成される。片持梁６５の上面に
は、複数の拡散歪みゲージ６６が形成される。この加速
度センサ６１に加速度が印加されると、マス６４が加速
度の大きさに応じて所定の方向に変位して片持梁６５が
たわみ、そのたわみに応じて拡散歪みゲージ６６の抵抗
値が変化する。この拡散歪みゲージ６６の抵抗値の変化
を検出することによって、加速度が検知される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１９の圧
力センサ３１は、一般的に２００〜３００ミクロン程度
の厚さのシリコン基板３２（ウェハ）を用いて作成され
る。そして、圧力センサ３１の検出感度を高めるために
は、ダイアフラム３３の面積を広くするとともに薄く形
成する必要がある。しかし、肉厚なシリコン基板３１を
裏面側からエッチングするときには、異方性エッチング
の特性（即ち、（１１１）面に沿った開口角のエッチン
グ穴が形成されること）を考慮して開口部の寸法をある
程度大きく設定しなければならない。これに伴って圧力
センサ３１の幅Ｗ１も大きくなり、小型化を図ることが
できない。また、拡散歪みゲージ３４の抵抗値変化を大
きくするために、Ｎ型シリコンよりなるシリコン基板３
２を用い、Ｐ型の拡散歪みゲージ３４を形成している。
そのため、ダイアフラム３３の厚さは、エッチングの時
間等によって左右されるため、ダイアフラム３３を好適
な厚さに形成するのが難しいという問題があった。
力センサ３１は、一般的に２００〜３００ミクロン程度
の厚さのシリコン基板３２（ウェハ）を用いて作成され
る。そして、圧力センサ３１の検出感度を高めるために
は、ダイアフラム３３の面積を広くするとともに薄く形
成する必要がある。しかし、肉厚なシリコン基板３１を
裏面側からエッチングするときには、異方性エッチング
の特性（即ち、（１１１）面に沿った開口角のエッチン
グ穴が形成されること）を考慮して開口部の寸法をある
程度大きく設定しなければならない。これに伴って圧力
センサ３１の幅Ｗ１も大きくなり、小型化を図ることが
できない。また、拡散歪みゲージ３４の抵抗値変化を大
きくするために、Ｎ型シリコンよりなるシリコン基板３
２を用い、Ｐ型の拡散歪みゲージ３４を形成している。
そのため、ダイアフラム３３の厚さは、エッチングの時
間等によって左右されるため、ダイアフラム３３を好適
な厚さに形成するのが難しいという問題があった。
【００１０】また、図２０の圧力センサ４１では、圧力
基準室４４をピラミッド型に形成しているため、図１９
の圧力センサ３１に比べて小型化を図ることができる。
しかしながら、圧力基準室４４を真空状に保つためにエ
ッチ孔５５を確実に封止することは非常に難しいので、
容易に製造することができないという問題があった。
基準室４４をピラミッド型に形成しているため、図１９
の圧力センサ３１に比べて小型化を図ることができる。
しかしながら、圧力基準室４４を真空状に保つためにエ
ッチ孔５５を確実に封止することは非常に難しいので、
容易に製造することができないという問題があった。
【００１１】更に、図２２の加速度センサ６１では、図
１９の圧力センサ３１と同様に、一般的に２００〜３０
０ミクロン程度の厚さのシリコン基板６２（ウェハ）を
用いて作成される。そして、加速度センサ６１の検出感
度を高めるためには、片持梁６５をある程度の長さを有
して薄く形成する必要がある。しかし、肉厚なシリコン
基板６２を裏面側からエッチングするときには、異方性
エッチングの特性（即ち、（１１１）面に沿った開口角
のエッチング穴が形成されること）を考慮して開口部の
寸法をある程度大きく設定しなければならない。これに
伴って加速度センサ６１の幅Ｗ２も大きくなり、小型化
を図ることができないという問題があった。
１９の圧力センサ３１と同様に、一般的に２００〜３０
０ミクロン程度の厚さのシリコン基板６２（ウェハ）を
用いて作成される。そして、加速度センサ６１の検出感
度を高めるためには、片持梁６５をある程度の長さを有
して薄く形成する必要がある。しかし、肉厚なシリコン
基板６２を裏面側からエッチングするときには、異方性
エッチングの特性（即ち、（１１１）面に沿った開口角
のエッチング穴が形成されること）を考慮して開口部の
寸法をある程度大きく設定しなければならない。これに
伴って加速度センサ６１の幅Ｗ２も大きくなり、小型化
を図ることができないという問題があった。
【００１２】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、製造工程が簡易で小型
化することができるセンサの製造方法を提供することに
ある。
れたものであって、その目的は、製造工程が簡易で小型
化することができるセンサの製造方法を提供することに
ある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、台座上に目的とする物理
量を検知するための検知部を形成したセンサの製造方法
であって、シリコン基板上に形成されたＮ型シリコン層
とＰ型シリコン層とを電気化学エッチングによってＰ型
シリコン層の所定位置を除去して検知部を形成する工程
と、前記検知部を挟んで台座とシリコン基板とを接合す
る工程と、前記シリコン基板を除去する工程と、前記検
知部を構成するＮ型シリコン層に歪みゲージを形成する
工程とから製造するようにした。
め、請求項１に記載の発明は、台座上に目的とする物理
量を検知するための検知部を形成したセンサの製造方法
であって、シリコン基板上に形成されたＮ型シリコン層
とＰ型シリコン層とを電気化学エッチングによってＰ型
シリコン層の所定位置を除去して検知部を形成する工程
と、前記検知部を挟んで台座とシリコン基板とを接合す
る工程と、前記シリコン基板を除去する工程と、前記検
知部を構成するＮ型シリコン層に歪みゲージを形成する
工程とから製造するようにした。
【００１４】請求項２に記載の発明は、台座上に目的と
する圧力を検知するためのダイアフラムを備えたセンサ
の製造方法であって、シリコン基板上に形成された検知
部となるＮ型シリコン層とＰ型シリコン層とを、電気化
学エッチングによってダイアフラムとなる部分のＰ型シ
リコン層を除去して凹部を形成する工程と、前記検知部
を挟んで台座とシリコン基板とを接合し、前記凹部を圧
力基準室とする工程と、前記シリコン基板を除去して前
記Ｎ型シリコン層をダイアフラムとする工程と、前記ダ
イアフラムに歪みゲージを形成する工程とから製造する
ようにした。
する圧力を検知するためのダイアフラムを備えたセンサ
の製造方法であって、シリコン基板上に形成された検知
部となるＮ型シリコン層とＰ型シリコン層とを、電気化
学エッチングによってダイアフラムとなる部分のＰ型シ
リコン層を除去して凹部を形成する工程と、前記検知部
を挟んで台座とシリコン基板とを接合し、前記凹部を圧
力基準室とする工程と、前記シリコン基板を除去して前
記Ｎ型シリコン層をダイアフラムとする工程と、前記ダ
イアフラムに歪みゲージを形成する工程とから製造する
ようにした。
【００１５】請求項３に記載の発明は、台座上に目的と
する加速度を検知するための片持梁を備えたセンサの製
造方法であって、シリコン基板上に形成された検知部と
なるＮ型シリコン層とＰ型シリコン層とを電気化学エッ
チングによって片持梁となる部分のＰ型シリコン層を除
去する工程と、前記検知部を挟んで台座とシリコン基板
とを接合する工程と、前記シリコン基板を除去する工程
と、前記Ｎ型シリコン層を前記台座から切り離して片持
梁とする工程と、前記片持梁に歪みゲージを形成する工
程とから製造するようにした。
する加速度を検知するための片持梁を備えたセンサの製
造方法であって、シリコン基板上に形成された検知部と
なるＮ型シリコン層とＰ型シリコン層とを電気化学エッ
チングによって片持梁となる部分のＰ型シリコン層を除
去する工程と、前記検知部を挟んで台座とシリコン基板
とを接合する工程と、前記シリコン基板を除去する工程
と、前記Ｎ型シリコン層を前記台座から切り離して片持
梁とする工程と、前記片持梁に歪みゲージを形成する工
程とから製造するようにした。
【００１６】従って、請求項１に記載の発明によれば、
シリコン基板上に形成されたＮ型シリコン層とＰ型シリ
コン層とを電気化学エッチングによってＰ型シリコン層
の所定位置が除去されて検知部が形成される。その検知
部を挟んで台座とシリコン基板とが接合され、シリコン
基板が除去され、検知部を構成するＮ型シリコン層に歪
みゲージが形成されて物理量を検知するセンサが製造さ
れる。
シリコン基板上に形成されたＮ型シリコン層とＰ型シリ
コン層とを電気化学エッチングによってＰ型シリコン層
の所定位置が除去されて検知部が形成される。その検知
部を挟んで台座とシリコン基板とが接合され、シリコン
基板が除去され、検知部を構成するＮ型シリコン層に歪
みゲージが形成されて物理量を検知するセンサが製造さ
れる。
【００１７】請求項２に記載の発明によれば、シリコン
基板上に形成された検知部となるＮ型シリコン層とＰ型
シリコン層とが、電気化学エッチングによってダイアフ
ラムとなる部分のＰ型シリコン層が除去されて凹部が形
成される。その検知部を挟んで台座とシリコン基板とが
接合され、凹部が圧力基準室とされる。そして、シリコ
ン基板が除去されてＮ型シリコン層がダイアフラムとさ
れ、ダイアフラムに歪みゲージが形成されて圧力を検知
するセンサが製造される。
基板上に形成された検知部となるＮ型シリコン層とＰ型
シリコン層とが、電気化学エッチングによってダイアフ
ラムとなる部分のＰ型シリコン層が除去されて凹部が形
成される。その検知部を挟んで台座とシリコン基板とが
接合され、凹部が圧力基準室とされる。そして、シリコ
ン基板が除去されてＮ型シリコン層がダイアフラムとさ
れ、ダイアフラムに歪みゲージが形成されて圧力を検知
するセンサが製造される。
【００１８】請求項３に記載の発明によれば、シリコン
基板上に形成された検知部となるＮ型シリコン層とＰ型
シリコン層とが電気化学エッチングによって片持梁とな
る部分のＰ型シリコン層が除去され、その検知部を挟ん
で台座とシリコン基板とが接合される。そして、シリコ
ン基板が除去され、Ｎ型シリコン層が台座から切り離さ
れて片持梁とされ、その片持梁に歪みゲージが形成され
て加速度を検知するセンサが製造される。
基板上に形成された検知部となるＮ型シリコン層とＰ型
シリコン層とが電気化学エッチングによって片持梁とな
る部分のＰ型シリコン層が除去され、その検知部を挟ん
で台座とシリコン基板とが接合される。そして、シリコ
ン基板が除去され、Ｎ型シリコン層が台座から切り離さ
れて片持梁とされ、その片持梁に歪みゲージが形成され
て加速度を検知するセンサが製造される。
【００１９】
（第１の実施の形態）以下、本発明を半導体圧力センサ
に具体化した第１の実施の形態を図１〜図８に従って説
明する。
に具体化した第１の実施の形態を図１〜図８に従って説
明する。
【００２０】図１に示すように、圧力センサ１には、台
座２が設けられている。台座２は、バルクのシリコンよ
りなり、図１９に示す従来の圧力センサ３１と同程度の
厚さ（例えば２００〜３００ミクロン程度）に形成され
ている。その台座２の上面には、Ｐ型シリコン層３とＮ
型シリコン層４が設けられている。
座２が設けられている。台座２は、バルクのシリコンよ
りなり、図１９に示す従来の圧力センサ３１と同程度の
厚さ（例えば２００〜３００ミクロン程度）に形成され
ている。その台座２の上面には、Ｐ型シリコン層３とＮ
型シリコン層４が設けられている。
【００２１】Ｐ型シリコン層３及びＮ型シリコン層４
は、数ミクロン〜数十ミクロン程度の薄膜状に形成され
ている。Ｐ型シリコン層３及びＮ型シリコン層４は、エ
ピタキシャル成長層よりなり、台座２に接合されて圧力
センサ１を構成している。実際には、Ｐ型シリコン層３
及びＮ型シリコン層４は、後に述べる製造工程において
除去されるＰ型シリコンよりなるシリコン基板１１上に
エピタキシャル成長により形成される。そして、Ｐ型シ
リコン層３とＮ型シリコン層４とを挟むように台座２と
シリコン基板１１とを接合した後、シリコン基板１１を
除去することによって圧力センサ１が形成される。
は、数ミクロン〜数十ミクロン程度の薄膜状に形成され
ている。Ｐ型シリコン層３及びＮ型シリコン層４は、エ
ピタキシャル成長層よりなり、台座２に接合されて圧力
センサ１を構成している。実際には、Ｐ型シリコン層３
及びＮ型シリコン層４は、後に述べる製造工程において
除去されるＰ型シリコンよりなるシリコン基板１１上に
エピタキシャル成長により形成される。そして、Ｐ型シ
リコン層３とＮ型シリコン層４とを挟むように台座２と
シリコン基板１１とを接合した後、シリコン基板１１を
除去することによって圧力センサ１が形成される。
【００２２】Ｐ型シリコン層３は、その中央部が異方性
エッチングによって除去された枠形状に形成されてい
る。そして、Ｐ型シリコン層３は、その内側面と、台座
２の上面、及び、Ｎ型シリコン層４の下面とのよって囲
まれた空洞によって圧力基準室５を形成している。
エッチングによって除去された枠形状に形成されてい
る。そして、Ｐ型シリコン層３は、その内側面と、台座
２の上面、及び、Ｎ型シリコン層４の下面とのよって囲
まれた空洞によって圧力基準室５を形成している。
【００２３】即ち、Ｎ型シリコン層４は、その中央部、
即ち、圧力基準室５を形成する部分が枠形状のＰ型シリ
コン層３によって台座２から所定の間隔を開けて支持さ
れている。従って、Ｎ型シリコン層４は、その上面側か
ら圧力を受けると、その圧力に応じて圧力基準室５側に
たわむ。即ち、Ｎ型シリコン層４は、その中央部が上面
を受圧面とするダイアフラム６となり、そのＮ型シリコ
ン層４とＮ型シリコン層４を支持するＰ型シリコン層３
により検知部が構成される。
即ち、圧力基準室５を形成する部分が枠形状のＰ型シリ
コン層３によって台座２から所定の間隔を開けて支持さ
れている。従って、Ｎ型シリコン層４は、その上面側か
ら圧力を受けると、その圧力に応じて圧力基準室５側に
たわむ。即ち、Ｎ型シリコン層４は、その中央部が上面
を受圧面とするダイアフラム６となり、そのＮ型シリコ
ン層４とＮ型シリコン層４を支持するＰ型シリコン層３
により検知部が構成される。
【００２４】Ｐ型シリコン層３の内側面は、従来の圧力
センサ３１と同様に異方性エッチングにより残された
（１１１）面により形成されているので、その開口角は
同じとなる。しかしながら、Ｐ型シリコン層３は、数ミ
クロン〜数十ミクロン程度の薄膜状であるので、その開
口幅は、従来の圧力センサ３１の開口幅よりも狭くな
る。従って、圧力センサ１は、その全体の大きさが従来
の圧力センサ３１に比べて小さくなる。
センサ３１と同様に異方性エッチングにより残された
（１１１）面により形成されているので、その開口角は
同じとなる。しかしながら、Ｐ型シリコン層３は、数ミ
クロン〜数十ミクロン程度の薄膜状であるので、その開
口幅は、従来の圧力センサ３１の開口幅よりも狭くな
る。従って、圧力センサ１は、その全体の大きさが従来
の圧力センサ３１に比べて小さくなる。
【００２５】また、図２に示すように、Ｐ型シリコン層
３が数ミクロン〜数十ミクロン程度の薄膜状に形成され
ているため、検知しようとする圧力が大きい場合、ダイ
アフラム６はその圧力に応じてたわむ。すると、ダイア
フラム６は検知しようとする圧力によって台座２の上面
に押圧され、それ以上たわまなくなる。従って、ダイア
フラム６は、Ｐ型シリコン層３の厚さ以上はたわまな
い。
３が数ミクロン〜数十ミクロン程度の薄膜状に形成され
ているため、検知しようとする圧力が大きい場合、ダイ
アフラム６はその圧力に応じてたわむ。すると、ダイア
フラム６は検知しようとする圧力によって台座２の上面
に押圧され、それ以上たわまなくなる。従って、ダイア
フラム６は、Ｐ型シリコン層３の厚さ以上はたわまな
い。
【００２６】その結果、ダイアフラム６のたわみは、Ｐ
型シリコン層３の厚さに応じて台座２によって制限され
るので、大きな圧力を受けた場合にダイアフラム６が破
損するのが防止される。従って、ダイアフラム６、即
ち、Ｎ型シリコン層４は、その厚さを薄くすることがで
きるので、圧力センサ１の検出感度を高めることが可能
となる。
型シリコン層３の厚さに応じて台座２によって制限され
るので、大きな圧力を受けた場合にダイアフラム６が破
損するのが防止される。従って、ダイアフラム６、即
ち、Ｎ型シリコン層４は、その厚さを薄くすることがで
きるので、圧力センサ１の検出感度を高めることが可能
となる。
【００２７】また、Ｐ型シリコン層３の厚さを適宜変更
することによってダイアフラム６のたわみの制限を変更
することができるので、圧力センサ１により検知しよう
とする圧力の検知幅を設定することが可能となる。
することによってダイアフラム６のたわみの制限を変更
することができるので、圧力センサ１により検知しよう
とする圧力の検知幅を設定することが可能となる。
【００２８】Ｎ型シリコン層４には、複数の拡散歪みゲ
ージ７が形成されている。ダイアフラム６は検知しよう
とする圧力と、圧力基準室５の圧力との差圧に応じてた
わみ、そのダイアフラム６のたわみによって拡散歪みゲ
ージ７の抵抗値が変化する。この拡散歪みゲージ７の抵
抗値の変化を検出することによって、圧力が検知され
る。
ージ７が形成されている。ダイアフラム６は検知しよう
とする圧力と、圧力基準室５の圧力との差圧に応じてた
わみ、そのダイアフラム６のたわみによって拡散歪みゲ
ージ７の抵抗値が変化する。この拡散歪みゲージ７の抵
抗値の変化を検出することによって、圧力が検知され
る。
【００２９】尚、本実施の形態では、圧力基準室５は真
空となっている。従って、ダイアフラム６は、検知しよ
うとする圧力と真空との差圧によってたわむので、圧力
センサ１は絶対圧の測定が可能となっている。
空となっている。従って、ダイアフラム６は、検知しよ
うとする圧力と真空との差圧によってたわむので、圧力
センサ１は絶対圧の測定が可能となっている。
【００３０】次に、上記のように構成された圧力センサ
１の製造工程を図３〜図８に従って説明する。尚、圧力
センサ１はシリコンウェハに同時に複数個作成され、図
３〜図８は１個分の圧力センサ１の断面を示している。
１の製造工程を図３〜図８に従って説明する。尚、圧力
センサ１はシリコンウェハに同時に複数個作成され、図
３〜図８は１個分の圧力センサ１の断面を示している。
【００３１】先ず、図３に示すように、Ｐ型単結晶シリ
コンよりなるシリコン基板１１の上面にＮ型シリコン層
４が形成され、そのＮ型シリコン層４の上面にＰ型シリ
コン層３が形成されたエピウェハ１２を用意する。従っ
て、Ｐ型シリコン層３及びＮ型シリコン層４は、実際に
形成される圧力センサ１と逆の順番でシリコン基板１１
上に形成される。そのＰ型シリコン層３の表面に酸化膜
（ＳｉＯ2 ）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等よりなるエッ
チングマスク１４を形成する。そのマスク１４をフォト
エッチングして圧力基準室５に対応した領域の窓１４ａ
を形成する。
コンよりなるシリコン基板１１の上面にＮ型シリコン層
４が形成され、そのＮ型シリコン層４の上面にＰ型シリ
コン層３が形成されたエピウェハ１２を用意する。従っ
て、Ｐ型シリコン層３及びＮ型シリコン層４は、実際に
形成される圧力センサ１と逆の順番でシリコン基板１１
上に形成される。そのＰ型シリコン層３の表面に酸化膜
（ＳｉＯ2 ）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等よりなるエッ
チングマスク１４を形成する。そのマスク１４をフォト
エッチングして圧力基準室５に対応した領域の窓１４ａ
を形成する。
【００３２】例えば、エピウェハ１２は、Ｐ型シリコン
よりなるシリコン基板１１の上にエピタキシャル成長に
よってダイアフラム６の厚さに応じた厚さのＮ型シリコ
ン層４を形成する。更に、そのＮ型シリコン層４の上に
エピタキシャル成長によって圧力基準室５の高さに応じ
た厚さのＰ型シリコン層３を形成して作成される。
よりなるシリコン基板１１の上にエピタキシャル成長に
よってダイアフラム６の厚さに応じた厚さのＮ型シリコ
ン層４を形成する。更に、そのＮ型シリコン層４の上に
エピタキシャル成長によって圧力基準室５の高さに応じ
た厚さのＰ型シリコン層３を形成して作成される。
【００３３】次に、図４に示すように、マスク１４の窓
１４ａからｐｎ接合を用いた電気化学エッチング停止法
により結晶異方性エッチングを行い、Ｐ型シリコン層３
のみをエッチングする。この結晶異方性エッチングによ
って、後に圧力基準室５となる凹部１５が形成される。
電気化学エッチング停止法を用いることにより、窓１４
ａからのエッチングは、Ｐ型シリコン層３の（１１１）
面とＮ型シリコン層４が露出した時点で自動的に停止す
るので、確実にＰ型シリコン層３の不要な部分が除去さ
れる。その後、エッチングによりマスク１４を除去す
る。
１４ａからｐｎ接合を用いた電気化学エッチング停止法
により結晶異方性エッチングを行い、Ｐ型シリコン層３
のみをエッチングする。この結晶異方性エッチングによ
って、後に圧力基準室５となる凹部１５が形成される。
電気化学エッチング停止法を用いることにより、窓１４
ａからのエッチングは、Ｐ型シリコン層３の（１１１）
面とＮ型シリコン層４が露出した時点で自動的に停止す
るので、確実にＰ型シリコン層３の不要な部分が除去さ
れる。その後、エッチングによりマスク１４を除去す
る。
【００３４】図５に示すように、所定の厚さの台座２を
用意し、その台座２の上面とＰ型シリコン層３の上面と
を対向させる。そして、図６に示すように、陽極接合や
直接接合等の接合方法によって、台座２とＰ型シリコン
層３とを接合する。この接合によって、Ｐ型シリコン層
３を除去して形成された凹部１５が、Ｐ型シリコン層３
の（１１１）面、Ｎ型シリコン層４、及び、台座２とに
よって囲まれた圧力基準室５となる。そして、台座２と
Ｐ型シリコン層３との接合を真空状態で行うことによ
り、圧力基準室５は真空状となる。
用意し、その台座２の上面とＰ型シリコン層３の上面と
を対向させる。そして、図６に示すように、陽極接合や
直接接合等の接合方法によって、台座２とＰ型シリコン
層３とを接合する。この接合によって、Ｐ型シリコン層
３を除去して形成された凹部１５が、Ｐ型シリコン層３
の（１１１）面、Ｎ型シリコン層４、及び、台座２とに
よって囲まれた圧力基準室５となる。そして、台座２と
Ｐ型シリコン層３との接合を真空状態で行うことによ
り、圧力基準室５は真空状となる。
【００３５】次に、図７に示すように、ｐｎ接合を用い
た電気化学エッチング停止法により結晶異方性エッチン
グを行いＰ型単結晶シリコンよりなるシリコン基板１１
を除去する。このエッチングは、Ｎ型シリコン層４が露
出した時点で自動的に停止するので、Ｎ型シリコン層４
を残してＰ型シリコンのシリコン基板１１のみを確実に
除去できる。更に、Ｎ型シリコン層４を機械式研磨によ
って所望の厚さ、即ち、ダイアフラム６の厚さに仕上げ
る。これにより、圧力基準室５を内蔵し、その表面には
ダイアフラム６が形成されたウェハが完成する。
た電気化学エッチング停止法により結晶異方性エッチン
グを行いＰ型単結晶シリコンよりなるシリコン基板１１
を除去する。このエッチングは、Ｎ型シリコン層４が露
出した時点で自動的に停止するので、Ｎ型シリコン層４
を残してＰ型シリコンのシリコン基板１１のみを確実に
除去できる。更に、Ｎ型シリコン層４を機械式研磨によ
って所望の厚さ、即ち、ダイアフラム６の厚さに仕上げ
る。これにより、圧力基準室５を内蔵し、その表面には
ダイアフラム６が形成されたウェハが完成する。
【００３６】図８に示すように、Ｎ型シリコン層４の表
面に酸化膜等よるなるマスク１６を形成し、そのマスク
１６をフォトエッチングして拡散歪みゲージ７に対応し
た領域の窓１６ａを形成する。その窓１６ａからＮ型シ
リコン層４にＰ型の不純物、例えば、ほう素をイオン注
入等によって打ち込み、その不純物を熱拡散させて拡散
歪みゲージ７を形成する。その後、マスク１６を除去す
る。
面に酸化膜等よるなるマスク１６を形成し、そのマスク
１６をフォトエッチングして拡散歪みゲージ７に対応し
た領域の窓１６ａを形成する。その窓１６ａからＮ型シ
リコン層４にＰ型の不純物、例えば、ほう素をイオン注
入等によって打ち込み、その不純物を熱拡散させて拡散
歪みゲージ７を形成する。その後、マスク１６を除去す
る。
【００３７】次に、Ｎ型シリコン層４の上面に、アルミ
ニウム（Ａｌ）のスパッタリングや真空蒸着等を行った
後、フォトリソグラフィを行うことで図示しない配線パ
ターンを形成する。また、Ｎ型シリコン層４の上面全体
に、ＣＶＤ等によってＳｉＮ膜やＳi3Ｎ4 膜等を堆積さ
せることにより図示しないパッシベーション膜を形成し
て圧力センサ１が完成する。
ニウム（Ａｌ）のスパッタリングや真空蒸着等を行った
後、フォトリソグラフィを行うことで図示しない配線パ
ターンを形成する。また、Ｎ型シリコン層４の上面全体
に、ＣＶＤ等によってＳｉＮ膜やＳi3Ｎ4 膜等を堆積さ
せることにより図示しないパッシベーション膜を形成し
て圧力センサ１が完成する。
【００３８】上記したように、本実施の形態によれば、
以下の効果を奏する。 （１）圧力センサ１は、その上面に薄膜の枠状の異方性
エッチングにより形成されたＰ型シリコン層３と、ダイ
アフラム６となるＮ型シリコン層４が形成されたＰ型シ
リコンよりなるシリコン基板１１を、そのＰ型シリコン
層３を挟むようにして台座２に接合して圧力基準室５を
形成した後、シリコン基板１１を除去することによって
形成するようにした。その結果、図２０に示す従来の圧
力センサ４１のようにエッチ穴５５を塞ぐ必要がないの
で、簡易な製造工程で圧力センサ１を製造することがで
きる。
以下の効果を奏する。 （１）圧力センサ１は、その上面に薄膜の枠状の異方性
エッチングにより形成されたＰ型シリコン層３と、ダイ
アフラム６となるＮ型シリコン層４が形成されたＰ型シ
リコンよりなるシリコン基板１１を、そのＰ型シリコン
層３を挟むようにして台座２に接合して圧力基準室５を
形成した後、シリコン基板１１を除去することによって
形成するようにした。その結果、図２０に示す従来の圧
力センサ４１のようにエッチ穴５５を塞ぐ必要がないの
で、簡易な製造工程で圧力センサ１を製造することがで
きる。
【００３９】（２）Ｐ型シリコン層３は薄膜状であるの
で、そのＰ型シリコン層３に形成された開口幅は図１９
に示す従来の圧力センサ３１に比べて小さくなるので、
圧力センサ１の全体を小型化することができる。
で、そのＰ型シリコン層３に形成された開口幅は図１９
に示す従来の圧力センサ３１に比べて小さくなるので、
圧力センサ１の全体を小型化することができる。
【００４０】（３）Ｐ型シリコン層３が数ミクロン〜数
十ミクロン程度の薄膜状に形成されているため、検知し
ようとする圧力が大きい場合、ダイアフラム６は、Ｐ型
シリコン層３の厚さ以上はたわまない。その結果、ダイ
アフラム６は、そのたわみがＰ型シリコン層３の厚さに
応じて台座２によって制限されるので、大きな圧力を受
けた場合にダイアフラム６が破損するのを防止すること
ができる。
十ミクロン程度の薄膜状に形成されているため、検知し
ようとする圧力が大きい場合、ダイアフラム６は、Ｐ型
シリコン層３の厚さ以上はたわまない。その結果、ダイ
アフラム６は、そのたわみがＰ型シリコン層３の厚さに
応じて台座２によって制限されるので、大きな圧力を受
けた場合にダイアフラム６が破損するのを防止すること
ができる。
【００４１】（第２の実施の形態）以下、本発明を半導
体加速度センサに具体化した第２の実施の形態を図９〜
図１５に従って説明する。
体加速度センサに具体化した第２の実施の形態を図９〜
図１５に従って説明する。
【００４２】図９に示すように、加速度センサ２１に
は、台座２２が設けられている。台座２２は、バルクの
シリコンよりなり、所定の深さの凹部２３が等方性エッ
チング等の方法により形成されている。尚、本実施の形
態の台座２２の厚さは、第１の実施の形態の圧力センサ
１を構成する台座２２と同程度の厚さ（例えば２００〜
３００ミクロン程度）に形成されている。
は、台座２２が設けられている。台座２２は、バルクの
シリコンよりなり、所定の深さの凹部２３が等方性エッ
チング等の方法により形成されている。尚、本実施の形
態の台座２２の厚さは、第１の実施の形態の圧力センサ
１を構成する台座２２と同程度の厚さ（例えば２００〜
３００ミクロン程度）に形成されている。
【００４３】台座２２の上面には、Ｐ型シリコン層２４
とＮ型シリコン層２５が設けられている。Ｐ型シリコン
層２４及びＮ型シリコン層２５は、数ミクロン〜数十ミ
クロン程度の薄膜状に形成されている。Ｐ型シリコン層
２４は、台座２２の上面２２ａの面積と略同一に形成さ
れている。Ｎ型シリコン層２５は、台座２２の大きさと
略同一に形成され、前記凹部２３の上方に図９において
左側から右側に向かって延びるように設けられている。
とＮ型シリコン層２５が設けられている。Ｐ型シリコン
層２４及びＮ型シリコン層２５は、数ミクロン〜数十ミ
クロン程度の薄膜状に形成されている。Ｐ型シリコン層
２４は、台座２２の上面２２ａの面積と略同一に形成さ
れている。Ｎ型シリコン層２５は、台座２２の大きさと
略同一に形成され、前記凹部２３の上方に図９において
左側から右側に向かって延びるように設けられている。
【００４４】Ｎ型シリコン層２５の先端（図９において
左端）下面には、マス２６が設けられている。マス２６
は、Ｐ型シリコンよりなり、前記Ｐ型シリコン層２４に
よって形成されている。即ち、Ｐ型シリコン層２４は、
台座２２の大きさと略同一に形成され、その中央部が異
方性エッチングにより除去されて２つに分割され、その
一方が台座２２とＮ型シリコン層２５とを接続し、他方
がＮ型シリコン層２５の先端のマス２６となる。
左端）下面には、マス２６が設けられている。マス２６
は、Ｐ型シリコンよりなり、前記Ｐ型シリコン層２４に
よって形成されている。即ち、Ｐ型シリコン層２４は、
台座２２の大きさと略同一に形成され、その中央部が異
方性エッチングにより除去されて２つに分割され、その
一方が台座２２とＮ型シリコン層２５とを接続し、他方
がＮ型シリコン層２５の先端のマス２６となる。
【００４５】従って、Ｎ型シリコン層２５は、マス２６
を支持する片持梁２７となっている。そして、Ｐ型シリ
コン層２４の厚さと、そのＰ型シリコン層２４を異方性
エッチングにより除去する部分の面積を変更することに
よって、マス２６の大きさを容易に変更可能である。
を支持する片持梁２７となっている。そして、Ｐ型シリ
コン層２４の厚さと、そのＰ型シリコン層２４を異方性
エッチングにより除去する部分の面積を変更することに
よって、マス２６の大きさを容易に変更可能である。
【００４６】Ｎ型シリコン層２５には、片持梁２７の基
端部上面に拡散歪みゲージ２８が形成されている。片持
梁２７は検知しようとする加速度に応じてたわみ、その
片持梁２７のたわみによって拡散歪みゲージ２８の抵抗
値が変化する。この拡散歪みゲージ２８の抵抗値の変化
を検出することによって、加速度の大きさが検知され
る。即ち、片持梁２７となるＮ型シリコン層２５と、Ｎ
型シリコン層２５を支持する支持部及びマス２６となる
Ｐ型シリコン層２４により検知部が構成される。
端部上面に拡散歪みゲージ２８が形成されている。片持
梁２７は検知しようとする加速度に応じてたわみ、その
片持梁２７のたわみによって拡散歪みゲージ２８の抵抗
値が変化する。この拡散歪みゲージ２８の抵抗値の変化
を検出することによって、加速度の大きさが検知され
る。即ち、片持梁２７となるＮ型シリコン層２５と、Ｎ
型シリコン層２５を支持する支持部及びマス２６となる
Ｐ型シリコン層２４により検知部が構成される。
【００４７】そして、片持梁２７は、Ｎ型シリコン層２
５の厚さを薄くすることによってたわみ易くなり、検出
感度を高めることができる。しかし、Ｎ型シリコン層２
５を薄くすると、片持梁２７が破損しやすくなる。本実
施の形態では、台座２２に所定の深さの凹部２３を形成
している。従って、印加される加速度に応じて片持梁２
７がたわむと、マス２６は、凹部２３の表面と係合して
それ以上たわまなくなる。従って、片持梁２７は、凹部
２３の深さ以上はたわまない。その結果、片持梁２７の
たわみは、凹部２３の深さ応じて制限されるので、大き
な加速度が印加された場合に片持梁２７が破損するのが
防止される。
５の厚さを薄くすることによってたわみ易くなり、検出
感度を高めることができる。しかし、Ｎ型シリコン層２
５を薄くすると、片持梁２７が破損しやすくなる。本実
施の形態では、台座２２に所定の深さの凹部２３を形成
している。従って、印加される加速度に応じて片持梁２
７がたわむと、マス２６は、凹部２３の表面と係合して
それ以上たわまなくなる。従って、片持梁２７は、凹部
２３の深さ以上はたわまない。その結果、片持梁２７の
たわみは、凹部２３の深さ応じて制限されるので、大き
な加速度が印加された場合に片持梁２７が破損するのが
防止される。
【００４８】次に、上記のように構成された加速度セン
サ２１の製造工程を図１０〜図１５に従って説明する。
尚、加速度センサ２１はシリコンウェハに同時に複数個
作成され、図１０〜図１５は１個分の加速度センサ２１
の断面を示している。
サ２１の製造工程を図１０〜図１５に従って説明する。
尚、加速度センサ２１はシリコンウェハに同時に複数個
作成され、図１０〜図１５は１個分の加速度センサ２１
の断面を示している。
【００４９】先ず、図１０に示すように、第１の実施の
形態と同様に、Ｐ型単結晶シリコンよりなるシリコン基
板３１の上面にＮ型シリコン層２５が形成され、そのＮ
型シリコン層２５の上面にＰ型シリコン層２４が形成さ
れたエピウェハ３２を用意する。そのＰ型シリコン層２
４の表面に酸化膜（ＳｉＯ2 ）や窒化シリコン（Ｓｉ
Ｎ）等よりなるエッチングマスク３３を形成する。その
マスク３３をフォトエッチングして片持梁２７に対応し
た領域の窓３３ａを形成する。
形態と同様に、Ｐ型単結晶シリコンよりなるシリコン基
板３１の上面にＮ型シリコン層２５が形成され、そのＮ
型シリコン層２５の上面にＰ型シリコン層２４が形成さ
れたエピウェハ３２を用意する。そのＰ型シリコン層２
４の表面に酸化膜（ＳｉＯ2 ）や窒化シリコン（Ｓｉ
Ｎ）等よりなるエッチングマスク３３を形成する。その
マスク３３をフォトエッチングして片持梁２７に対応し
た領域の窓３３ａを形成する。
【００５０】例えば、エピウェハ３２は、Ｐ型シリコン
よりなるシリコン基板３１の上にエピタキシャル成長に
よって片持梁２７の厚さに応じた厚さのＮ型シリコン層
２５を形成する。更に、そのＮ型シリコン層２５の上に
エピタキシャル成長によってマス２６の厚さに応じた厚
さのＰ型シリコン層２４を形成して作成される。
よりなるシリコン基板３１の上にエピタキシャル成長に
よって片持梁２７の厚さに応じた厚さのＮ型シリコン層
２５を形成する。更に、そのＮ型シリコン層２５の上に
エピタキシャル成長によってマス２６の厚さに応じた厚
さのＰ型シリコン層２４を形成して作成される。
【００５１】次に、図１１に示すように、マスク３３の
窓３３ａからｐｎ接合を用いた電気化学エッチング停止
法により結晶異方性エッチングを行い、Ｐ型シリコン層
２４のみをエッチングする。この結晶異方性エッチング
によって、後にＮ型シリコン層２５を支持する部分とマ
ス２６となる部分以外の不要な部分が除去される。電気
化学エッチング停止法を用いることにより、窓３３ａか
らのエッチングは、Ｐ型シリコン層２４の（１１１）面
とＮ型シリコン層２５が露出した時点で自動的に停止す
るので、確実にＰ型シリコン層２４の不要な部分が除去
される。その後、エッチングによりマスク３３を除去す
る。
窓３３ａからｐｎ接合を用いた電気化学エッチング停止
法により結晶異方性エッチングを行い、Ｐ型シリコン層
２４のみをエッチングする。この結晶異方性エッチング
によって、後にＮ型シリコン層２５を支持する部分とマ
ス２６となる部分以外の不要な部分が除去される。電気
化学エッチング停止法を用いることにより、窓３３ａか
らのエッチングは、Ｐ型シリコン層２４の（１１１）面
とＮ型シリコン層２５が露出した時点で自動的に停止す
るので、確実にＰ型シリコン層２４の不要な部分が除去
される。その後、エッチングによりマスク３３を除去す
る。
【００５２】図１２に示すように、所定の厚さの台座２
２を用意する。その台座２２の上面に図示しないマスク
を形成し、そのマスクに窓を開け、その窓から等方性エ
ッチングによって所定の深さの凹部２３を形成する。こ
の凹部２３の大きさ、即ち、マスクに開ける窓の大きさ
は、後にマス２６となる部分が凹部２３の上方に位置す
るように設定する。そして、台座２２の上面とＰ型シリ
コン層２４の上面とを対向させ、陽極接合や直接接合等
の接合方法によって、台座２２の上面にＰ型シリコン層
２４を接合する。
２を用意する。その台座２２の上面に図示しないマスク
を形成し、そのマスクに窓を開け、その窓から等方性エ
ッチングによって所定の深さの凹部２３を形成する。こ
の凹部２３の大きさ、即ち、マスクに開ける窓の大きさ
は、後にマス２６となる部分が凹部２３の上方に位置す
るように設定する。そして、台座２２の上面とＰ型シリ
コン層２４の上面とを対向させ、陽極接合や直接接合等
の接合方法によって、台座２２の上面にＰ型シリコン層
２４を接合する。
【００５３】次に、図１３に示すように、ｐｎ接合を用
いた電気化学エッチング停止法により結晶異方性エッチ
ングを行いＰ型単結晶シリコンよりなるシリコン基板３
１を除去する。このエッチングは、Ｎ型シリコン層２５
が露出した時点で自動的に停止するので、Ｎ型シリコン
層２５を残してＰ型シリコンのシリコン基板３１のみを
確実に除去できる。更に、Ｎ型シリコン層２５を機械式
研磨によって所望の厚さ、即ち、片持梁２７の厚さに仕
上げる。これにより、所望の厚さの片持梁２７となるＮ
型シリコン層２５が形成されたウェハが完成する。
いた電気化学エッチング停止法により結晶異方性エッチ
ングを行いＰ型単結晶シリコンよりなるシリコン基板３
１を除去する。このエッチングは、Ｎ型シリコン層２５
が露出した時点で自動的に停止するので、Ｎ型シリコン
層２５を残してＰ型シリコンのシリコン基板３１のみを
確実に除去できる。更に、Ｎ型シリコン層２５を機械式
研磨によって所望の厚さ、即ち、片持梁２７の厚さに仕
上げる。これにより、所望の厚さの片持梁２７となるＮ
型シリコン層２５が形成されたウェハが完成する。
【００５４】図１４に示すように、Ｎ型シリコン層２５
の表面に酸化膜等よるなるマスク３４を形成し、そのマ
スク３４をフォトエッチングして拡散歪みゲージ２８に
対応した領域の窓３４ａを形成する。その窓３４ａから
Ｎ型シリコン層２５にＰ型の不純物、例えば、ほう素を
イオン注入等によって打ち込み、その不純物を熱拡散さ
せて拡散歪みゲージ２８を形成する。その後、マスク３
４を除去する。
の表面に酸化膜等よるなるマスク３４を形成し、そのマ
スク３４をフォトエッチングして拡散歪みゲージ２８に
対応した領域の窓３４ａを形成する。その窓３４ａから
Ｎ型シリコン層２５にＰ型の不純物、例えば、ほう素を
イオン注入等によって打ち込み、その不純物を熱拡散さ
せて拡散歪みゲージ２８を形成する。その後、マスク３
４を除去する。
【００５５】次に、Ｎ型シリコン層２５の上面に、アル
ミニウム（Ａｌ）のスパッタリングや真空蒸着等を行っ
た後、フォトリソグラフィを行うことで図示しない配線
パターンを形成する。また、Ｎ型シリコン層２５の上面
全体に、ＣＶＤ等によってＳｉＮ膜やＳi3Ｎ4 膜等を堆
積させることにより図示しないパッシベーション膜を形
成する。
ミニウム（Ａｌ）のスパッタリングや真空蒸着等を行っ
た後、フォトリソグラフィを行うことで図示しない配線
パターンを形成する。また、Ｎ型シリコン層２５の上面
全体に、ＣＶＤ等によってＳｉＮ膜やＳi3Ｎ4 膜等を堆
積させることにより図示しないパッシベーション膜を形
成する。
【００５６】図１５に示すように、ウェハを図１５に一
点鎖線で示す位置からダイシングによって切りだす。こ
のダイシングによって、Ｎ型シリコン層２５及びＰ型シ
リコン層２４は台座２２から切り離され、Ｎ型シリコン
層２５が片持梁２７、Ｐ型シリコン層２４がマス２６と
して作用するようになり、加速度センサ２１が完成す
る。
点鎖線で示す位置からダイシングによって切りだす。こ
のダイシングによって、Ｎ型シリコン層２５及びＰ型シ
リコン層２４は台座２２から切り離され、Ｎ型シリコン
層２５が片持梁２７、Ｐ型シリコン層２４がマス２６と
して作用するようになり、加速度センサ２１が完成す
る。
【００５７】上記したように、本実施の形態によれば、
以下の効果を奏する。 （１）加速度センサ２１は、その上面に薄膜の枠状の異
方性エッチングにより形成されたマス２６と支持部とな
るＰ型シリコン層２４と、片持梁２７となるＮ型シリコ
ン層２５が形成されたＰ型シリコンよりなるシリコン基
板１１を、そのＰ型シリコン層３を挟むようにして凹部
２３を形成した台座２２に接合した後にシリコン基板３
１を除去してダイシングすることによって形成するよう
にした。その結果、Ｎ型シリコン層２５は薄膜状であっ
てたわみやすいので片持梁２７を短くする、即ち、Ｐ型
シリコン層２４の不要となる部分が少なくなるので、従
来の加速度センサ６１に比べて、加速度センサ２１の全
体を小型化することができる。
以下の効果を奏する。 （１）加速度センサ２１は、その上面に薄膜の枠状の異
方性エッチングにより形成されたマス２６と支持部とな
るＰ型シリコン層２４と、片持梁２７となるＮ型シリコ
ン層２５が形成されたＰ型シリコンよりなるシリコン基
板１１を、そのＰ型シリコン層３を挟むようにして凹部
２３を形成した台座２２に接合した後にシリコン基板３
１を除去してダイシングすることによって形成するよう
にした。その結果、Ｎ型シリコン層２５は薄膜状であっ
てたわみやすいので片持梁２７を短くする、即ち、Ｐ型
シリコン層２４の不要となる部分が少なくなるので、従
来の加速度センサ６１に比べて、加速度センサ２１の全
体を小型化することができる。
【００５８】（２）台座２１を片持梁２７となるＮ型シ
リコン層２５を略同一の面積に形成し、台座２２に凹部
２３を形成して片持梁２７をたわませるようにした。印
加される加速度が大きい場合、たわんだ片持梁２７の先
端に設けられたマス２６が凹部２３上面と係合してそれ
以上たわまない。その結果、大きな加速度による片持梁
２７の破損を防止することができる。
リコン層２５を略同一の面積に形成し、台座２２に凹部
２３を形成して片持梁２７をたわませるようにした。印
加される加速度が大きい場合、たわんだ片持梁２７の先
端に設けられたマス２６が凹部２３上面と係合してそれ
以上たわまない。その結果、大きな加速度による片持梁
２７の破損を防止することができる。
【００５９】尚、本発明は以下のように変更してもよ
く、その場合にも同様の作用及び効果が得られる。 （１）上記各実施の形態では、台座２，２２としてシリ
コンを用いたが、台座２，２２にシリコン以外の接合可
能な材質、例えばパイレックスガラス等を用いて実施し
てもよい。
く、その場合にも同様の作用及び効果が得られる。 （１）上記各実施の形態では、台座２，２２としてシリ
コンを用いたが、台座２，２２にシリコン以外の接合可
能な材質、例えばパイレックスガラス等を用いて実施し
てもよい。
【００６０】（２）上記各実施の形態では、接合後にＰ
型のシリコン基板１１，３１を電気化学エッチングによ
り除去したが、機械的研磨によりシリコン基板１１，３
１を除去するようにしてもよい。
型のシリコン基板１１，３１を電気化学エッチングによ
り除去したが、機械的研磨によりシリコン基板１１，３
１を除去するようにしてもよい。
【００６１】（３）上記第１の実施の形態において、図
１６に示すように、除去するＰ型のシリコン基板１１上
にエピタキシャル成長等によってＮ型シリコン層４のみ
を形成し、Ｐ型シリコン層３はエピタキシャル成長等に
よってＮ型単結晶シリコンよりなる台座２ａ上面に形成
し、Ｐ型シリコン層３とＮ型シリコン層４とを接合した
後にＰ型のシリコン基板１１を除去して、図１７に示す
圧力センサ１ａを完成させるようにしてもよい。その
際、台座２ａにＮ型単結晶シリコンを用いてＰ型シリコ
ン層３の圧力基準室５となる部分を電気化学エッチング
停止法により結晶異方性エッチングを行うことによっ
て、Ｐ型シリコン層３のみを確実に除去することができ
る。
１６に示すように、除去するＰ型のシリコン基板１１上
にエピタキシャル成長等によってＮ型シリコン層４のみ
を形成し、Ｐ型シリコン層３はエピタキシャル成長等に
よってＮ型単結晶シリコンよりなる台座２ａ上面に形成
し、Ｐ型シリコン層３とＮ型シリコン層４とを接合した
後にＰ型のシリコン基板１１を除去して、図１７に示す
圧力センサ１ａを完成させるようにしてもよい。その
際、台座２ａにＮ型単結晶シリコンを用いてＰ型シリコ
ン層３の圧力基準室５となる部分を電気化学エッチング
停止法により結晶異方性エッチングを行うことによっ
て、Ｐ型シリコン層３のみを確実に除去することができ
る。
【００６２】（４）上記各実施の形態では、Ｎ型シリコ
ン層４，２６、Ｐ型シリコン層３，２４をそれぞれエピ
タキシャル成長により形成したが、不純物拡散によって
形成するようにしてもよい。
ン層４，２６、Ｐ型シリコン層３，２４をそれぞれエピ
タキシャル成長により形成したが、不純物拡散によって
形成するようにしてもよい。
【００６３】（５）上記第１の実施の形態では、圧力基
準室５を有する圧力センサ１を構成したが、台座２に貫
通孔を形成した差圧式の圧力センサを構成するようにし
てもよい。
準室５を有する圧力センサ１を構成したが、台座２に貫
通孔を形成した差圧式の圧力センサを構成するようにし
てもよい。
【００６４】（６）上記第２の実施の形態において、図
１８に示すように、ダイシングによって同時に２つの加
速度センサを形成するようにしてもよい。即ち、台座２
２の凹部２３中央からダイシングによって切り離すよう
にしてもよい。その際、Ｎ型シリコン層２５よりなる片
持梁２７の先端のマス２６の無い加速度センサとして構
成するようにしてもよい。
１８に示すように、ダイシングによって同時に２つの加
速度センサを形成するようにしてもよい。即ち、台座２
２の凹部２３中央からダイシングによって切り離すよう
にしてもよい。その際、Ｎ型シリコン層２５よりなる片
持梁２７の先端のマス２６の無い加速度センサとして構
成するようにしてもよい。
【００６５】（７）上記各実施の形態では、拡散歪みゲ
ージ７，２８を形成してダイアフラム６、片持梁２７の
たわみを検出してそれぞれ圧力、加速度を検知するよう
にしたが、多結晶シリコン歪みゲージを堆積させる、又
は、バルクの歪みゲージを貼り付けてダイアフラム６、
片持梁２７のたわみをそれぞれ検出するようにしてもよ
い。
ージ７，２８を形成してダイアフラム６、片持梁２７の
たわみを検出してそれぞれ圧力、加速度を検知するよう
にしたが、多結晶シリコン歪みゲージを堆積させる、又
は、バルクの歪みゲージを貼り付けてダイアフラム６、
片持梁２７のたわみをそれぞれ検出するようにしてもよ
い。
【００６６】以上、この発明の各実施の形態について説
明したが、各形態から把握できる請求項以外の技術思想
について、以下にその効果とともに記載する。 （イ）台座２上に目的とする圧力を検知するためのダイ
アフラム６を備えたセンサの製造方法であって、台座２
上に形成されたＰ型シリコン層３を電気化学エッチング
によってダイアフラムとなる部分のＰ型シリコン層３を
除去して凹部１５を形成する工程と、シリコン基板１１
上に形成されたＮ型シリコン層４を、前記Ｐ型シリコン
層３を挟んで台座２と接合し、前記凹部１５を圧力基準
室５とする工程と、前記シリコン基板１１を除去して前
記Ｎ型シリコン層４をダイアフラム６とする工程とから
なるセンサの製造方法。この製造方法によれば、絶対圧
の測定ができる小型のセンサを簡単な製造工程で作成す
ることが可能となる。
明したが、各形態から把握できる請求項以外の技術思想
について、以下にその効果とともに記載する。 （イ）台座２上に目的とする圧力を検知するためのダイ
アフラム６を備えたセンサの製造方法であって、台座２
上に形成されたＰ型シリコン層３を電気化学エッチング
によってダイアフラムとなる部分のＰ型シリコン層３を
除去して凹部１５を形成する工程と、シリコン基板１１
上に形成されたＮ型シリコン層４を、前記Ｐ型シリコン
層３を挟んで台座２と接合し、前記凹部１５を圧力基準
室５とする工程と、前記シリコン基板１１を除去して前
記Ｎ型シリコン層４をダイアフラム６とする工程とから
なるセンサの製造方法。この製造方法によれば、絶対圧
の測定ができる小型のセンサを簡単な製造工程で作成す
ることが可能となる。
【００６７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、製
造工程が簡易で小型化することができるセンサの製造方
法を提供することができる。
造工程が簡易で小型化することができるセンサの製造方
法を提供することができる。
【図１】 第１の実施の形態の圧力センサの概略断面
図。
図。
【図２】 圧力センサの動作を示す概略断面図。
【図３】 圧力センサの製造工程を示す断面図。
【図４】 圧力センサの製造工程を示す断面図。
【図５】 圧力センサの製造工程を示す断面図。
【図６】 圧力センサの製造工程を示す断面図。
【図７】 圧力センサの製造工程を示す断面図。
【図８】 圧力センサの製造工程を示す断面図。
【図９】 第２の実施の形態の加速度センサの概略断面
図。
図。
【図１０】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１１】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１２】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１３】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１４】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１５】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１６】 別の圧力センサの製造工程を示す断面図。
【図１７】 別の圧力センサの製造工程を示す断面図。
【図１８】 別の加速度センサの製造工程を示す断面
図。
図。
【図１９】 従来の圧力センサの断面図。
【図２０】 従来の圧力センサの断面図。
【図２１】 (a) 〜(d) は、図18の圧力センサの製造工
程を示す断面図。
程を示す断面図。
【図２２】 従来の加速度センサの断面図。
１…半導体センサとしての圧力センサ、２，２２…台
座、３，２４…検知部としてのＰ型シリコン層、４，２
５…検知部としてのＮ型シリコン層、５…圧力基準室、
６…ダイアフラム、７，２８…拡散歪みゲージ、１１，
３１…シリコン基板、２１…半導体センサとしての加速
度センサ、２３…凹部２６…マス、２７…片持梁。
座、３，２４…検知部としてのＰ型シリコン層、４，２
５…検知部としてのＮ型シリコン層、５…圧力基準室、
６…ダイアフラム、７，２８…拡散歪みゲージ、１１，
３１…シリコン基板、２１…半導体センサとしての加速
度センサ、２３…凹部２６…マス、２７…片持梁。
Claims (3)
- 【請求項１】 台座（２，２２）上に目的とする物理量
を検知するための検知部を形成したセンサの製造方法で
あって、 シリコン基板（１１，３１）上に形成されたＮ型シリコ
ン層（４，２５）とＰ型シリコン層（３，２４）とを電
気化学エッチングによってＰ型シリコン層（３，２４）
の所定位置を除去して検知部を形成する工程と、 前記検知部を挟んで台座（２，２２）とシリコン基板
（１１，３１）とを接合する工程と、 前記シリコン基板（１１，３１）を除去する工程と、 前記検知部を構成するＮ型シリコン層（４，２５）に歪
みゲージ（７，２８）を形成する工程とからなるセンサ
の製造方法。 - 【請求項２】 台座（２）上に目的とする圧力を検知す
るためのダイアフラム（６）を備えたセンサの製造方法
であって、 シリコン基板（１１）上に形成された検知部となるＮ型
シリコン層（４）とＰ型シリコン層（３）とを、電気化
学エッチングによってダイアフラム（６）となる部分に
対応してＰ型シリコン層（３）を除去して凹部（１５）
を形成する工程と、 前記検知部を挟んで台座（２）とシリコン基板（１１）
とを接合し、前記凹部（１５）を圧力基準室（５）とす
る工程と、 前記シリコン基板（１１）を除去して前記Ｎ型シリコン
層（４）をダイアフラム（６）とする工程と、 前記ダイアフラム（６）に歪みゲージ（７）を形成する
工程とからなるセンサの製造方法。 - 【請求項３】 台座（２２）上に目的とする加速度を検
知するための片持梁（２７）を備えたセンサの製造方法
であって、 シリコン基板（３１）上に形成された検知部となるＮ型
シリコン層（２５）とＰ型シリコン層（２４）とを電気
化学エッチングによって片持梁（２７）となる部分に対
応してＰ型シリコン層（２４）を除去する工程と、 前記検知部を挟んで台座（２２）とシリコン基板（３
１）とを接合する工程と、 前記シリコン基板（３１）を除去する工程と、 前記Ｎ型シリコン層（２５）を前記台座（２２）から切
り離して片持梁（２７）とする工程と、 前記片持梁（２７）に歪みゲージ（２８）を形成する工
程とからなるセンサの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8135395A JPH09318474A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | センサの製造方法 |
| US08/864,152 US5946549A (en) | 1996-05-29 | 1997-05-28 | Method for manufacturing sensor using semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8135395A JPH09318474A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318474A true JPH09318474A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15150719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8135395A Pending JPH09318474A (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | センサの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5946549A (ja) |
| JP (1) | JPH09318474A (ja) |
Cited By (1)
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| JP2007303928A (ja) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 加速度センサ及びその製造方法 |
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| JP3957038B2 (ja) * | 2000-11-28 | 2007-08-08 | シャープ株式会社 | 半導体基板及びその作製方法 |
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| JP4189549B2 (ja) * | 2002-11-29 | 2008-12-03 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 情報記憶素子及びその製造方法並びにメモリアレイ |
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1996
- 1996-05-29 JP JP8135395A patent/JPH09318474A/ja active Pending
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- 1997-05-28 US US08/864,152 patent/US5946549A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007303928A (ja) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 加速度センサ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5946549A (en) | 1999-08-31 |
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