JPH10256565A - マイクロメカニカル構造部を有する半導体素子の製造方法 - Google Patents
マイクロメカニカル構造部を有する半導体素子の製造方法Info
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- JPH10256565A JPH10256565A JP10060923A JP6092398A JPH10256565A JP H10256565 A JPH10256565 A JP H10256565A JP 10060923 A JP10060923 A JP 10060923A JP 6092398 A JP6092398 A JP 6092398A JP H10256565 A JPH10256565 A JP H10256565A
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- B81C1/00642—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for improving the physical properties of a device
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
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- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
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- B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
- B81B2203/0127—Diaphragms, i.e. structures separating two media that can control the passage from one medium to another; Membranes, i.e. diaphragms with filtering function
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来技法では得られなかったような効率のア
ップを低コストで実現すること。 【解決手段】 半導体素子とマイクロメカニカル構造部
を、片側でウエハに作用する半導体素子形成方法ステッ
プによってセルフアラインメントされるように規定す
る。
ップを低コストで実現すること。 【解決手段】 半導体素子とマイクロメカニカル構造部
を、片側でウエハに作用する半導体素子形成方法ステッ
プによってセルフアラインメントされるように規定す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ内でマイク
ロメカニカル構造部が、該マイクロメカニカル構造部に
作用する物理量を検出するように構造化され、さらに前
記物理量を該物理量に比例する電気信号に変換する半導
体素子が形成される、マイクロメカニカル構造部を有す
る半導体素子の製造方法に関する。
ロメカニカル構造部が、該マイクロメカニカル構造部に
作用する物理量を検出するように構造化され、さらに前
記物理量を該物理量に比例する電気信号に変換する半導
体素子が形成される、マイクロメカニカル構造部を有す
る半導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子を、マイクロメカニカルな構
造部と組み合わせることは公知である。これにより、小
型な構成素子を製造することができると共に、物理的な
作用量、例えば圧力を検出してこの物理量に比例する電
気的な信号を形成することもできる。この信号は構成素
子の評価回路に供給される。この種の構成素子は公知の
方式でモノリシック構成素子として製造される。この場
合センサ部分と評価部分は、相前後して１つのウエハ内
に形成されている。ここでは様々な製造技法によって、
粗雑な介入がそのつど別の製造ステップにて実施される
欠点が生じる。
造部と組み合わせることは公知である。これにより、小
型な構成素子を製造することができると共に、物理的な
作用量、例えば圧力を検出してこの物理量に比例する電
気的な信号を形成することもできる。この信号は構成素
子の評価回路に供給される。この種の構成素子は公知の
方式でモノリシック構成素子として製造される。この場
合センサ部分と評価部分は、相前後して１つのウエハ内
に形成されている。ここでは様々な製造技法によって、
粗雑な介入がそのつど別の製造ステップにて実施される
欠点が生じる。
【０００３】さらにセンサ部分と評価部分を別個に製造
し、これらを最終的に構成素子にて接続させる手法も公
知である。このセンサ部分は、マイクロメカニカルな構
造部と、物理量に比例した電気信号を検出する半導体素
子を有している。圧力センサの場合では、シリコンウエ
ハ内に、加圧下で変形するダイヤフラムが形成されてい
る。この変形はピエゾ抵抗（半導体素子）によってピッ
クアップされ、これによりアナログ抵抗変化を受ける。
この抵抗変化は、後続ステップで被着される評価回路に
よって検出される。それに対しては圧力に比例する出力
信号を得ることが用いられる。
し、これらを最終的に構成素子にて接続させる手法も公
知である。このセンサ部分は、マイクロメカニカルな構
造部と、物理量に比例した電気信号を検出する半導体素
子を有している。圧力センサの場合では、シリコンウエ
ハ内に、加圧下で変形するダイヤフラムが形成されてい
る。この変形はピエゾ抵抗（半導体素子）によってピッ
クアップされ、これによりアナログ抵抗変化を受ける。
この抵抗変化は、後続ステップで被着される評価回路に
よって検出される。それに対しては圧力に比例する出力
信号を得ることが用いられる。
【０００４】またシリコンダイヤフラムを異方性エッチ
ングによって製作することも公知である。このシリコン
ダイヤフラムでは、半導体素子の製造の方法ステップに
よって、ピエゾ抵抗がダイヤフラムの変位検出に対応付
けされる。この場合欠点なのは、方法が別個のために、
ダイヤフラム最大緊張に対するピエゾ抵抗の間隔が、約
５０μｍの比較的大きな偏差なしでは実現できないこと
である。
ングによって製作することも公知である。このシリコン
ダイヤフラムでは、半導体素子の製造の方法ステップに
よって、ピエゾ抵抗がダイヤフラムの変位検出に対応付
けされる。この場合欠点なのは、方法が別個のために、
ダイヤフラム最大緊張に対するピエゾ抵抗の間隔が、約
５０μｍの比較的大きな偏差なしでは実現できないこと
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
したような従来技法における欠点に鑑みこれを解消すべ
く改善を行うことである。
したような従来技法における欠点に鑑みこれを解消すべ
く改善を行うことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、半導体素子とマイクロメカニカル構造部を、片側で
ウエハに作用する半導体素子形成方法ステップによって
セルフアラインメントされるように規定するようにして
解決される。
り、半導体素子とマイクロメカニカル構造部を、片側で
ウエハに作用する半導体素子形成方法ステップによって
セルフアラインメントされるように規定するようにして
解決される。
【０００７】請求項１に記載の本発明による方法によっ
て得られる利点は、ダイヤフラムの最大緊張点に対して
非常に高い精度でピエゾ抵抗を位置付けできることであ
る。これによってセンサ部分の構造サイズが著しく低減
され、それにより従来技法での同じ大きさのウエハ上で
の構造化のもとでも獲得できる構成素子の数が格段に増
える。これにより効率のアップの他にも低コスト化が実
現される。
て得られる利点は、ダイヤフラムの最大緊張点に対して
非常に高い精度でピエゾ抵抗を位置付けできることであ
る。これによってセンサ部分の構造サイズが著しく低減
され、それにより従来技法での同じ大きさのウエハ上で
の構造化のもとでも獲得できる構成素子の数が格段に増
える。これにより効率のアップの他にも低コスト化が実
現される。
【０００８】半導体素子とマイクロメカニカル構造部
が、片側でウエハに作用する半導体素子形成方法ステッ
プによってセルフアラインメントされるように規定され
ることにより、マイクロメカニカル構造部と半導体素子
が、比較的高精度で簡単にこなせる方法ステップによっ
て最も狭い空間で規定できるものとなる。なぜなら半導
体製造過程のマスク技術によって非常に高い精度（数μ
ｍの範囲）が達成可能だからである。メカニカルな構造
部と半導体素子のセルフアラインメント的な範囲の規定
は、相対的に行われる。
が、片側でウエハに作用する半導体素子形成方法ステッ
プによってセルフアラインメントされるように規定され
ることにより、マイクロメカニカル構造部と半導体素子
が、比較的高精度で簡単にこなせる方法ステップによっ
て最も狭い空間で規定できるものとなる。なぜなら半導
体製造過程のマスク技術によって非常に高い精度（数μ
ｍの範囲）が達成可能だからである。メカニカルな構造
部と半導体素子のセルフアラインメント的な範囲の規定
は、相対的に行われる。
【０００９】有利には、マイクロメカニカル構造部を有
する半導体素子は、多数のマスク面を伴う順次連続した
方法ステップによって製造可能である。この場合は複数
の方法ステップがウエハの片側のみによって行われる。
このようなプロセス的に比較的簡単な実施性の他にも、
改良コストが比較的僅かで済むような多くの変化例が実
現可能である。その上さらに有利には、半導体素子製造
方法を用いたマイクロメカニカル構造部の規定によっ
て、ダイヤフラムの変位に必要な中空空間も構成素子に
包含されるようになる。これにより、後続するステップ
での評価回路を備えたチップの被着も容易となる。なぜ
なら評価回路とセンサ素子との間の接続がもはや密に実
施される必要性がなくなるからである。それにより例え
ば手間のかかるろうづけの代わりに、評価回路を備えた
チップをセンサ素子へ接着するようにしてもよい。
する半導体素子は、多数のマスク面を伴う順次連続した
方法ステップによって製造可能である。この場合は複数
の方法ステップがウエハの片側のみによって行われる。
このようなプロセス的に比較的簡単な実施性の他にも、
改良コストが比較的僅かで済むような多くの変化例が実
現可能である。その上さらに有利には、半導体素子製造
方法を用いたマイクロメカニカル構造部の規定によっ
て、ダイヤフラムの変位に必要な中空空間も構成素子に
包含されるようになる。これにより、後続するステップ
での評価回路を備えたチップの被着も容易となる。なぜ
なら評価回路とセンサ素子との間の接続がもはや密に実
施される必要性がなくなるからである。それにより例え
ば手間のかかるろうづけの代わりに、評価回路を備えた
チップをセンサ素子へ接着するようにしてもよい。
【００１０】本発明の別の有利な構成例は、従属請求項
に記載されている。
に記載されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に本発明を図面に基づき詳細に
説明する。
説明する。
【００１２】まず図１から図１０に基づいてマイクロメ
カニカル構造部を有する半導体素子の製造方法を説明す
る。これらの図面にはそれぞれ概略的にウエハ１０が断
面図で示されている。
カニカル構造部を有する半導体素子の製造方法を説明す
る。これらの図面にはそれぞれ概略的にウエハ１０が断
面図で示されている。
【００１３】まず圧力センサの製造の例で実施例を説明
する。この圧力センサは、中空空間を介して可動に配設
されたダイヤフラムと、このダイヤフラムに配置される
ダイヤフラムの変位検出のためのピエゾ抵抗を有してい
る。さらにこの圧力センサは、ここでの詳細な説明は省
く従来方式でセンサ素子の評価回路と接続されている。
する。この圧力センサは、中空空間を介して可動に配設
されたダイヤフラムと、このダイヤフラムに配置される
ダイヤフラムの変位検出のためのピエゾ抵抗を有してい
る。さらにこの圧力センサは、ここでの詳細な説明は省
く従来方式でセンサ素子の評価回路と接続されている。
【００１４】このウエハ１０は、例えば１００の結晶方
位を有するＳＯＩウエハである。被着された酸化皮膜１
２の上方ではこのウエハ１０はｎ形ドーピング領域１４
を有している。このｎ形ドーピング領域１４上には、熱
的酸化物１６が被着されており、ここでは図には示され
ていないマスキングを介したエッチング処理によって窓
１８が設けられている。この窓１８の領域ではｎ形ドー
ピング領域１４が図１に示されているように上方に向け
て空いている。
位を有するＳＯＩウエハである。被着された酸化皮膜１
２の上方ではこのウエハ１０はｎ形ドーピング領域１４
を有している。このｎ形ドーピング領域１４上には、熱
的酸化物１６が被着されており、ここでは図には示され
ていないマスキングを介したエッチング処理によって窓
１８が設けられている。この窓１８の領域ではｎ形ドー
ピング領域１４が図１に示されているように上方に向け
て空いている。
【００１５】次に図２に示されている方法ステップで
は、窓１８によってｐ＋拡散層２０がｎ形ドーピング領
域１４で形成されている。このｐ＋拡散層２０の形成期
間中は、窓１８には熱的酸化物２２が成長する。それに
よりｐ＋領域２０は、ｎ形ドーピング領域１４内部で酸
化物１２ないし酸化物２２によって仕切られる。このｐ
+ドーピング領域２０は、ピエゾ抵抗のための後続の端
子領域をあらわしている。 図３に示されている方法ス
テップによれば、表面２４が平面化される。それにより
熱的酸化物１６ないし熱的酸化物２２の様々な高さが補
償される。この平面化は例えばＣＭＰポリッシング処理
を用いて行われてもよい。図４に示されているように、
平面化された酸化皮膜１６，２２内には窓２６がエッチ
ング処理によって開口している。この窓２６は、この場
合その一部がｐ＋ドーピング領域上に位置し、さらにｎ
形ドーピング領域１４の範囲にも位置する。この窓２６
を用いて後続のダイヤフラムの大きさが定められる。
は、窓１８によってｐ＋拡散層２０がｎ形ドーピング領
域１４で形成されている。このｐ＋拡散層２０の形成期
間中は、窓１８には熱的酸化物２２が成長する。それに
よりｐ＋領域２０は、ｎ形ドーピング領域１４内部で酸
化物１２ないし酸化物２２によって仕切られる。このｐ
+ドーピング領域２０は、ピエゾ抵抗のための後続の端
子領域をあらわしている。 図３に示されている方法ス
テップによれば、表面２４が平面化される。それにより
熱的酸化物１６ないし熱的酸化物２２の様々な高さが補
償される。この平面化は例えばＣＭＰポリッシング処理
を用いて行われてもよい。図４に示されているように、
平面化された酸化皮膜１６，２２内には窓２６がエッチ
ング処理によって開口している。この窓２６は、この場
合その一部がｐ＋ドーピング領域上に位置し、さらにｎ
形ドーピング領域１４の範囲にも位置する。この窓２６
を用いて後続のダイヤフラムの大きさが定められる。
【００１６】それに続いて図５に示されているように、
マスク２８が被着される。このマスク２８は、ｐ−拡散
層３０の配設に用いられる。これによりｎ形ドーピング
領域１４のうちのｐ＋領域２０によって取り囲まれた領
域内ではｐ−領域３０が得られる。ｐ＋領域２０の両側
でｐ−領域３０が、ｐ＋領域２０の相応の構造化のもと
で仕切られることにより（図１３のａ参照）、ｐ−領域
３０によって形成される後からのピエゾ抵抗が自動的に
同じ大きさになる。
マスク２８が被着される。このマスク２８は、ｐ−拡散
層３０の配設に用いられる。これによりｎ形ドーピング
領域１４のうちのｐ＋領域２０によって取り囲まれた領
域内ではｐ−領域３０が得られる。ｐ＋領域２０の両側
でｐ−領域３０が、ｐ＋領域２０の相応の構造化のもと
で仕切られることにより（図１３のａ参照）、ｐ−領域
３０によって形成される後からのピエゾ抵抗が自動的に
同じ大きさになる。
【００１７】マスキング２８によってｐ−ドーピング領
域３０は、酸化物２２のエッジ３１の直ぐ近くに位置付
けされる。これはダイヤフラムの以下で説明されるエッ
ジを形成する。そこではダイヤフラムの変位の際に最大
電圧が生じる。このエッジ３１は同時にｐ−ドーピング
領域３０の形成のためのマスキングとしても用いられ
る。
域３０は、酸化物２２のエッジ３１の直ぐ近くに位置付
けされる。これはダイヤフラムの以下で説明されるエッ
ジを形成する。そこではダイヤフラムの変位の際に最大
電圧が生じる。このエッジ３１は同時にｐ−ドーピング
領域３０の形成のためのマスキングとしても用いられ
る。
【００１８】以下のステップでは前記窓２６内部に熱的
酸化物３２の薄い層が成長する。この熱的酸化物３２の
薄い層は、酸化物１６ないし２２の平面化された層より
もさらに薄い。そのため表面２４方向へ開口した陥凹部
３４が生じる。この陥凹部３４（これは後のステップで
も符号３４が付される）は、圧力センサの中空空間をあ
らわす。この空間はダイヤフラムによって緊張される。
酸化物３２の薄い層が成長する。この熱的酸化物３２の
薄い層は、酸化物１６ないし２２の平面化された層より
もさらに薄い。そのため表面２４方向へ開口した陥凹部
３４が生じる。この陥凹部３４（これは後のステップで
も符号３４が付される）は、圧力センサの中空空間をあ
らわす。この空間はダイヤフラムによって緊張される。
【００１９】図７に示されているように、表面２４の上
には基板３６が設けられている。この基板は例えばガラ
スプレートかシリコンウエハであってもよい。この基板
３６は、酸化物１６ないし２２の上にアノーディックに
又は直接的にボンディングされていてもよい。これによ
り図７に示されている構成素子の内部で、陥凹部によっ
て形成された中空空間３４が生じる。この空間３４は図
７によれば、その上方は基板３６によって仕切られ、そ
の下方では酸化物３２と、酸化物１２と、これらの酸化
物３２、１２の間に存在するｎ形ドーピング領域１４
と、ｐ＋ドーピング領域２０と、ｐ−ドーピング領域３
０（これが後でダイヤフラムを形成する）からなる層グ
ループによって仕切られている。
には基板３６が設けられている。この基板は例えばガラ
スプレートかシリコンウエハであってもよい。この基板
３６は、酸化物１６ないし２２の上にアノーディックに
又は直接的にボンディングされていてもよい。これによ
り図７に示されている構成素子の内部で、陥凹部によっ
て形成された中空空間３４が生じる。この空間３４は図
７によれば、その上方は基板３６によって仕切られ、そ
の下方では酸化物３２と、酸化物１２と、これらの酸化
物３２、１２の間に存在するｎ形ドーピング領域１４
と、ｐ＋ドーピング領域２０と、ｐ−ドーピング領域３
０（これが後でダイヤフラムを形成する）からなる層グ
ループによって仕切られている。
【００２０】図８によれば、ウエハ１０のシリコンは酸
化皮膜１２まで除去されている。この除去は例えば研削
及び/又はエッチング処理によって行われてもよい。こ
の酸化皮膜１２では、圧力センサの選択されたレイアウ
トに応じて、貫通開口部３８が例えばエッチングしょり
によって、形成される（図９参照）。それによりｐ＋領
域２０へのアクセスが可能となる。この貫通開口部３８
を介して、ｐ＋領域２０のコンタクト４０が行われる
（図１０）。
化皮膜１２まで除去されている。この除去は例えば研削
及び/又はエッチング処理によって行われてもよい。こ
の酸化皮膜１２では、圧力センサの選択されたレイアウ
トに応じて、貫通開口部３８が例えばエッチングしょり
によって、形成される（図９参照）。それによりｐ＋領
域２０へのアクセスが可能となる。この貫通開口部３８
を介して、ｐ＋領域２０のコンタクト４０が行われる
（図１０）。
【００２１】図１〜図１０に基づいて説明してきた方法
ステップを用いることにより、マイクロメカニカルな構
造部（ここでは中空空間３４を緊張するダイヤフラムと
ピエゾ抵抗を得るための相応にドーピングされた領域）
が半導体素子として構造化可能である。選択されたマス
キングとドーピングに応じて様々なマイクロメカニカル
構造部を有する半導体素子が製造可能である。この場合
は、セルフアラインメントされるプロセスの中でマイク
ロメカニカル構造部に対する半導体の所定の位置づけが
可能である。
ステップを用いることにより、マイクロメカニカルな構
造部（ここでは中空空間３４を緊張するダイヤフラムと
ピエゾ抵抗を得るための相応にドーピングされた領域）
が半導体素子として構造化可能である。選択されたマス
キングとドーピングに応じて様々なマイクロメカニカル
構造部を有する半導体素子が製造可能である。この場合
は、セルフアラインメントされるプロセスの中でマイク
ロメカニカル構造部に対する半導体の所定の位置づけが
可能である。
【００２２】以下では図１２，図１３ａ〜ｃに基づいて
具体的な圧力センサ４２の構造を詳細に説明する。この
場合それらの図面に示される構造は図１〜図１０による
方法ステップを用いて得られる。
具体的な圧力センサ４２の構造を詳細に説明する。この
場合それらの図面に示される構造は図１〜図１０による
方法ステップを用いて得られる。
【００２３】図１１では、圧力センサが断面図で概略的
に示されている。この場合ここでは図１０を相応に１８
０゜回転させて示されている。ここでは図１０と同じ部
分には同じ符号が用いられている。
に示されている。この場合ここでは図１０を相応に１８
０゜回転させて示されている。ここでは図１０と同じ部
分には同じ符号が用いられている。
【００２４】圧力センサ４２は、ダイヤフラム４４を有
している。このダイヤフラム４４は中空空間３４を越え
て延在している。この中空空間３４は、上方では中空空
間３４によって仕切られ、下方では酸化物２２の縁部３
１によって側方で仕切られている。この中空空間３４全
体は圧力センサ４２内部に包含されている。ダイヤフラ
ム４４内部には、ｐ−ドーピング領域３０によって形成
されたピエゾ抵抗４６が配設されている。このピエゾ抵
抗は公知のようにダイヤフラム４４の変位に基づいてそ
の抵抗値を変化させる。このピエゾ抵抗４６は、ｐ＋ド
ーピング領域２０を介してコンタクト４０と導電的に接
続されており、そのため電圧の印加のもとでピエゾ抵抗
４６の抵抗値の変化が検出可能である。この抵抗値の変
化は、ダイヤフラム４４の変位に比例している。この場
合外から加えられる加圧の場合には内方へ、そして外か
ら加えられる負圧の場合には上方へ変位するので、抵抗
変化の評価を介すことによってダイヤフラムの変位に作
用する圧力に逆推論させることが可能である。センサ素
子を完成させる評価回路はここでは個々に示していない
が、しかしながらこの評価回路は適切な方式で圧力セン
サと共に完成させられる。
している。このダイヤフラム４４は中空空間３４を越え
て延在している。この中空空間３４は、上方では中空空
間３４によって仕切られ、下方では酸化物２２の縁部３
１によって側方で仕切られている。この中空空間３４全
体は圧力センサ４２内部に包含されている。ダイヤフラ
ム４４内部には、ｐ−ドーピング領域３０によって形成
されたピエゾ抵抗４６が配設されている。このピエゾ抵
抗は公知のようにダイヤフラム４４の変位に基づいてそ
の抵抗値を変化させる。このピエゾ抵抗４６は、ｐ＋ド
ーピング領域２０を介してコンタクト４０と導電的に接
続されており、そのため電圧の印加のもとでピエゾ抵抗
４６の抵抗値の変化が検出可能である。この抵抗値の変
化は、ダイヤフラム４４の変位に比例している。この場
合外から加えられる加圧の場合には内方へ、そして外か
ら加えられる負圧の場合には上方へ変位するので、抵抗
変化の評価を介すことによってダイヤフラムの変位に作
用する圧力に逆推論させることが可能である。センサ素
子を完成させる評価回路はここでは個々に示していない
が、しかしながらこの評価回路は適切な方式で圧力セン
サと共に完成させられる。
【００２５】具体的な実施例によれば、ダイヤフラムの
大きさａ＝３００±１μｍ、ダイヤフラムの厚さｄ＝７
±０.５μｍ、中空空間３４の高さｈ＝１μｍである。
大きさａ＝３００±１μｍ、ダイヤフラムの厚さｄ＝７
±０.５μｍ、中空空間３４の高さｈ＝１μｍである。
【００２６】このような寸法は、図１〜図１０に基づく
方法ステップの適合化によって得られることができる。
方法ステップの適合化によって得られることができる。
【００２７】図１２のダイヤグラムには、ダイヤフラム
厚さｄに関する、ダイヤフラムの緊張σ（座標左側）
と、ダイヤフラムの変位ｙ（座標右側）がプロットされ
ている。この緊張前記σは以下の式によって算出され
る。
厚さｄに関する、ダイヤフラムの緊張σ（座標左側）
と、ダイヤフラムの変位ｙ（座標右側）がプロットされ
ている。この緊張前記σは以下の式によって算出され
る。
【００２８】σ＝（ｐ・ａ2）/（３.２５ｄ2） 前記変位ｙは以下の式に従って算出される。
【００２９】ｙ＝（ｐ・ａ4）/（７２.５Ｅ・ｄ3） この場合前記Ｅは、ダイヤフラムの弾性係数である。
【００３０】図１２には、圧力ｐが１バールに等しい場
合での様々な値がプロットされている。変位の可能な値
は○印で示されており、機械的緊張の可能な値は×印で
示されている。プロットされる値に基づいて、ダイヤフ
ラムの最適な厚さｄは７±０.５μｍとされる。なぜな
らこの範囲では感度の偏差が±２０％を越えないからで
ある。
合での様々な値がプロットされている。変位の可能な値
は○印で示されており、機械的緊張の可能な値は×印で
示されている。プロットされる値に基づいて、ダイヤフ
ラムの最適な厚さｄは７±０.５μｍとされる。なぜな
らこの範囲では感度の偏差が±２０％を越えないからで
ある。
【００３１】図１３のａには、圧力センサ４２のレイア
ウトが示されている。この平面図ではｎ形ドーピング領
域１４と、これに埋め込まれたｐ＋ドーピング領域２０
が識別できる。ｐ＋ドーピング領域２０はそれぞれコン
タクト４０を備えている。この場合このコンタクト４
０′はアース端子であり、コンタクト４０″はプラス端
子であり、コンタクト′″とコンタクト″″は、ダイヤ
フラム４４の変位に基づいてピエゾ抵抗により生じる電
気信号の変化を取り出すための端子である。Ｐ＋ドーピ
ング領域２０はピエゾ抵抗４６へのリード導体を形成す
る。このピエゾ抵抗は、それぞれ２つのｐ＋ドーピング
領域２０に接している。ピエゾ抵抗４６に対するリード
導体として用いられるｐ＋ドーピング領域２０は総体的
に対角線上に配置されている。そのためこれらは圧電作
用の影響は受けない。この圧電作用下におかれるのは対
角線上に配向されていないピエゾ抵抗４６だけである。
ｎ形ドーピング領域１４は、ｎ形ウエル端子４８を有し
ている。
ウトが示されている。この平面図ではｎ形ドーピング領
域１４と、これに埋め込まれたｐ＋ドーピング領域２０
が識別できる。ｐ＋ドーピング領域２０はそれぞれコン
タクト４０を備えている。この場合このコンタクト４
０′はアース端子であり、コンタクト４０″はプラス端
子であり、コンタクト′″とコンタクト″″は、ダイヤ
フラム４４の変位に基づいてピエゾ抵抗により生じる電
気信号の変化を取り出すための端子である。Ｐ＋ドーピ
ング領域２０はピエゾ抵抗４６へのリード導体を形成す
る。このピエゾ抵抗は、それぞれ２つのｐ＋ドーピング
領域２０に接している。ピエゾ抵抗４６に対するリード
導体として用いられるｐ＋ドーピング領域２０は総体的
に対角線上に配置されている。そのためこれらは圧電作
用の影響は受けない。この圧電作用下におかれるのは対
角線上に配向されていないピエゾ抵抗４６だけである。
ｎ形ドーピング領域１４は、ｎ形ウエル端子４８を有し
ている。
【００３２】圧力センサ４２縁部の長さｋは例えば１ｍ
ｍである。ピエゾ抵抗は２ｋΩの抵抗値を有している。
それにより図示の回路構成では圧力センサ４２の総抵抗
は２ｋΩとなる。ブリッジ抵抗は個々の抵抗の抵抗に等
しい。圧力センサ４２は図示の回路構成によりホイート
ストンブリッジとして接続される。
ｍである。ピエゾ抵抗は２ｋΩの抵抗値を有している。
それにより図示の回路構成では圧力センサ４２の総抵抗
は２ｋΩとなる。ブリッジ抵抗は個々の抵抗の抵抗に等
しい。圧力センサ４２は図示の回路構成によりホイート
ストンブリッジとして接続される。
【００３３】図１３のｂとｃには図１２による詳細が断
面図で示されている。個々の領域はわかりやすくするた
めに、図１〜図１０に基づいて説明した方法ステップで
もってあらわされる。
面図で示されている。個々の領域はわかりやすくするた
めに、図１〜図１０に基づいて説明した方法ステップで
もってあらわされる。
【００３４】図１３ｂとｃからわかるように、ピエゾ抵
抗４６の位置付け、つまりｐ−ドーピング領域３０の位
置付けは、適用された技法（図１〜図１０参照）によっ
て縁部３１に対する２±１μｍの精度で可能である。そ
れに対してダイヤフラム４６の変位における最大緊張箇
所がおかれる。
抗４６の位置付け、つまりｐ−ドーピング領域３０の位
置付けは、適用された技法（図１〜図１０参照）によっ
て縁部３１に対する２±１μｍの精度で可能である。そ
れに対してダイヤフラム４６の変位における最大緊張箇
所がおかれる。
【００３５】これにより、極端に小型の圧力センサ４２
構造形式が得られる。例えば通常の６インチウエハ上に
同時に少なくとも１００００の圧力センサ４２を形成す
ることができる。
構造形式が得られる。例えば通常の６インチウエハ上に
同時に少なくとも１００００の圧力センサ４２を形成す
ることができる。
【図１】本発明による、マイクロメカニカル構造部を有
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
【図２】本発明による、マイクロメカニカル構造部を有
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
【図３】本発明による、マイクロメカニカル構造部を有
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
【図４】本発明による、マイクロメカニカル構造部を有
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
【図５】本発明による、マイクロメカニカル構造部を有
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
【図６】本発明による、マイクロメカニカル構造部を有
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
【図７】本発明による、マイクロメカニカル構造部を有
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
【図８】本発明による、マイクロメカニカル構造部を有
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
【図９】本発明による、マイクロメカニカル構造部を有
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを示
す図である。
【図１０】本発明による、マイクロメカニカル構造部を
有する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを
示す図である。
有する半導体素子の製造のための個々の方法ステップを
示す図である。
【図１１】圧力センサでの実施例を示した図である。
【図１２】圧力センサの特性をあらわした図である。
【図１３】ａ〜ｃは圧力センサのレイアウトを示した図
である。
である。
１０ ウエハ １２ 酸化皮膜 １４ ｎ形ドーピング領域 １６ 酸化物 ２０ ｐ＋ドーピング領域 ２２ 酸化物 ２４ 表面 ２８ マスク ３０ Ｐ−拡散領域 ３１ 縁部 ３４ 中空空間 ３６ 基板 ４０ コンタクト ４２ 圧力センサ ４４ ダイヤフラム ４６ ピエゾ抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルムート バウマン ドイツ連邦共和国 ゴーマリンゲン テオ ドール−フォンターネ−シュトラーセ １
Claims (6)
- 【請求項１】 ウエハ内でマイクロメカニカル構造部
が、該マイクロメカニカル構造部に作用する物理量を検
出するように構造化され、さらに前記物理量を該物理量
に比例する電気信号に変換する半導体素子が形成され
る、マイクロメカニカル構造部を有する半導体素子の製
造方法において、 前記半導体素子（４６）とマイクロメカニカル構造部
（３３，４４）を、ウエハ（１０）片側に作用する半導
体素子形成の方法ステップによってセルフアラインメン
トされるように規定することを特徴とする、マイクロメ
カニカル構造部を有する半導体素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記マイクロメカニカル構造部（３３，
４４）は、ウエハ（１０）上での熱的酸化物皮膜（１
６,２２,３２）の領域的な被着と除去によって形成され
る、請求項１記載のマイクロメカニカル構造部を有する
半導体素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記マイクロメカニカル構造部としてダ
イヤフラム（４４）と、該ダイヤフラム（４４）から緊
張される中空空間（３４）が形成され、さらに半導体素
子として圧力センサ（４２）のピエゾ抵抗（４６）が形
成される、請求項１又は２記載のマイクロメカニカル構
造部を有する半導体素子の製造方法。 - 【請求項４】 酸化物（２２）の除去に対して露出され
る縁部（３１）がピエゾ抵抗の規定と、ダイヤフラム
（４４）の機械的な最大緊張の規定に用いられる、請求
項３記載のマイクロメカニカル構造部を有する半導体素
子の製造方法。 - 【請求項５】 前記縁部（３１）は、ピエゾ抵抗（４
６）規定のための、ウエハ（１０）のｎ−ドーピング領
域（１４）への少なくとも１つのｐ−ドーピング領域
（３０）の所期の形成のためのマスキング（２８）の一
部として用いられる、請求項４記載のマイクロメカニカ
ル構造部を有する半導体素子の製造方法。 - 【請求項６】 中空空間上に懸架されるダイヤフラム
と、該ダイヤフラムの変位検出のためのピエゾ抵抗とを
有する圧力センサにおいて、 圧力センサ（４２）が前記請求項１〜５に記載の方法に
よって製造されていることを特徴とする圧力センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19710324.3 | 1997-03-13 | ||
| DE19710324A DE19710324A1 (de) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | Verfahren zur Herstellung von mikromechanische Strukturen aufweisenden Halbleiterbauelemente |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10256565A true JPH10256565A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=7823197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10060923A Withdrawn JPH10256565A (ja) | 1997-03-13 | 1998-03-12 | マイクロメカニカル構造部を有する半導体素子の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6204086B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10256565A (ja) |
| DE (1) | DE19710324A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003502165A (ja) * | 1999-06-24 | 2003-01-21 | ハネウェル・インコーポレーテッド | 精密に画定された微細電気機械構造体及び関連する製造方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5762256A (en) * | 1995-08-28 | 1998-06-09 | United States Surgical Corporation | Surgical stapler |
| US5782396A (en) * | 1995-08-28 | 1998-07-21 | United States Surgical Corporation | Surgical stapler |
| DE10046621B4 (de) * | 2000-09-20 | 2010-08-05 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Membransensor-Arrays sowie Membransensor-Array |
| DE10231727A1 (de) * | 2002-07-13 | 2004-01-22 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanische Drucksensorvorrichtung und entsprechende Messanordnung |
| US6838303B2 (en) * | 2003-03-19 | 2005-01-04 | Asia Pacific Microsystems, Inc. | Silicon pressure sensor and the manufacturing method thereof |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4766666A (en) * | 1985-09-30 | 1988-08-30 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Semiconductor pressure sensor and method of manufacturing the same |
| US5188983A (en) * | 1990-04-11 | 1993-02-23 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Polysilicon resonating beam transducers and method of producing the same |
| CN1018844B (zh) * | 1990-06-02 | 1992-10-28 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 防锈干膜润滑剂 |
| US5736430A (en) * | 1995-06-07 | 1998-04-07 | Ssi Technologies, Inc. | Transducer having a silicon diaphragm and method for forming same |
| JPH0983029A (ja) * | 1995-09-11 | 1997-03-28 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜圧電素子の製造方法 |
| US5883420A (en) * | 1995-12-20 | 1999-03-16 | Motorola, Inc. | Sensor device having a pathway and a sealed cavity |
| JP3624597B2 (ja) * | 1996-12-10 | 2005-03-02 | 株式会社デンソー | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-03-13 DE DE19710324A patent/DE19710324A1/de not_active Ceased
-
1998
- 1998-03-11 US US09/038,777 patent/US6204086B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-12 JP JP10060923A patent/JPH10256565A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003502165A (ja) * | 1999-06-24 | 2003-01-21 | ハネウェル・インコーポレーテッド | 精密に画定された微細電気機械構造体及び関連する製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6204086B1 (en) | 2001-03-20 |
| DE19710324A1 (de) | 1998-09-17 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050311 |
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| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070130 |