JPH1073505A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH1073505A
JPH1073505A JP8230292A JP23029296A JPH1073505A JP H1073505 A JPH1073505 A JP H1073505A JP 8230292 A JP8230292 A JP 8230292A JP 23029296 A JP23029296 A JP 23029296A JP H1073505 A JPH1073505 A JP H1073505A
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JP
Japan
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semiconductor device
crystal silicon
diaphragm
etching
silicon substrate
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JP8230292A
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English (en)
Inventor
Kazuo Eda
和夫 江田
Takashi Saijo
隆司 西條
Shuichiro Yamaguchi
周一郎 山口
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイヤフラムの厚みをように制御することが
でき、平坦なダイヤフラム面を得るとともに、精度良く
圧力を測定することのできる半導体装置の製造方法を提
供する。 【解決手段】 (110)単結晶シリコン基板1の両面
にシリコン窒化膜2を形成し、一方の面のシリコン窒化
膜2の略中央部にエッチングにより正方形の開口部3を
形成する。続いて、開口部3が形成されたシリコン窒化
膜2をマスクとしてKOH水溶液を用いて他方の面のシ
リコン窒化膜2に到達するまで異方性エッチングを行う
ことにより貫通孔4を形成し、エッチングによりシリコ
ン窒化膜2を除去する。次に、一主表面にシリコン酸化
膜6が形成されて成る単結晶シリコン基板5の二主表面
と、単結晶シリコン基板1のエッチングを行わなかった
面側とを重ね合わせ、約1100℃の熱処理を行うこと
により、単結晶シリコン基板1,5を貼り合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図13は、従来例に係る半導体装置の製
造工程を示す略断面図である。従来においては、予めピ
エゾ抵抗素子(図示せず)が形成された約300μmの
厚みの単結晶シリコン基板1の両面にシリコン窒化膜2
を形成し、フォトレジスト(図示せず)をマスクとして
単結晶シリコン基板1の裏面に形成されたシリコン窒化
膜2のエッチングを行うことにより開口部3を形成し、
プラズマアッシング等によりフォトレジストを除去する
(図13(a))。
【0003】続いて、開口部3が形成されたシリコン窒
化膜2をマスクとして、水酸化カリウム(KOH)水溶
液を用いて単結晶シリコン基板1の異方性エッチングを
行うことにより、薄肉部から成るダイヤフラムを形成す
る(図13(b))。
【0004】次に、単結晶シリコン基板1の両面に形成
されたシリコン窒化膜2をエッチングにより除去した
後、中央部に貫通孔4を有して成る約1mmの厚みのガ
ラス台座9を、単結晶シリコン基板1のエッチングを行
った面側に陽極接合により貼り合わせて半導体装置を製
造する(図13(c))。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の製造
工程により製造された半導体装置においては、 (1)ダイヤフラムの厚みを制御することが困難 (2)ダイヤフラムの被エッチング面に凹凸ができ、強
度的に不安定 (3)ダイヤフラムの形状が四角形であるため、高精度
な圧力の測定が困難 という問題があった。
【0006】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、ダイヤフラムの厚み
を容易に制御することができ、平坦なダイヤフラム面を
得るとともに、精度良く圧力を測定することのできる半
導体装置の製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
一主表面にピエゾ抵抗素子を有する半導体基板の二主表
面と、略中央部に貫通孔を有する支持基板とを貼り合わ
せたことを特徴とするものである。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置の製造方法において、前記支持基板として、シ
リコンを用いたことを特徴とするものである。
【0009】請求項3記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置の製造方法において、前記支持基板として、ガ
ラスを用いたことを特徴とするものである。
【0010】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3記載の半導体装置の製造方法において、前記貫通孔
の形状を六角形としたことを特徴とするものである。
【0011】請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求
項3記載の半導体装置の製造方法において、前記貫通孔
の形状を八角形としたことを特徴とするものである。
【0012】請求項6記載の発明は、請求項2記載の半
導体装置の製造方法において、前記シリコンの両面から
エッチングを行うことにより前記貫通孔を形成するよう
にしたことを特徴とするものである。
【0013】請求項7記載の発明は、請求項2記載の半
導体装置の製造方法において、前記シリコンの一方の面
の略中央部にKOH水溶液を用いて異方性エッチングを
行い、他方の面の略中央部にHF水溶液を用いて等方性
エッチングを行うことにより前記貫通孔を形成し、前記
シリコンの等方性エッチングを行った面側を前記半導体
基板と貼り合わせるようにしたことを特徴とするもので
ある。
【0014】請求項8記載の発明は、請求項2記載の半
導体装置の製造方法において、前記シリコンの一方の面
の略中央部にKOH水溶液を用いて異方性エッチングを
行い、他方の面の略中央部にRIEエッチングを行うこ
とにより円形の前記貫通孔を形成し、前記シリコンのR
IEエッチングを行った面側を前記半導体基板と貼り合
わせるようにしたことを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づき説明する。
【0016】=実施形態1= 図1は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工
程を示す略断面図であり、図2は、本実施形態に係る半
導体装置の裏面から見た状態を示す略平面図である。本
実施形態においては、先ず、厚みが約250μmの(1
10)単結晶シリコン基板1の両面に、シリコン窒化膜
2を形成し、単結晶シリコン基板1の一方の面のシリコ
ン窒化膜2の略中央部に、1辺約100μmの正方形の
開口部3を形成する。
【0017】なお、シリコン窒化膜2の形成方法の一例
としては、シラン(SiH4)とアンモニア(NH3)を
原料ガスとしてプラズマCVD法により形成する方法が
ある。また、開口部3の形成方法の一例としては、シリ
コン窒化膜2上にフォトレジストを塗布し、露光,現像
を行うことにより所定形状にパターニングし、所定形状
にパターニングされたフォトレジストをマスクとして、
CF4のガスプラズマ中で、フッ素ラジカルでシリコン
窒化膜2をプラズマエッチングを行うことにより開口部
3を形成する方法がある。
【0018】続いて、開口部3が形成されたシリコン窒
化膜2をマスクとして、単結晶シリコン基板1を、水酸
化カリウム(KOH)水溶液を用いて他方の面のシリコ
ン窒化膜2に到達するまで異方性エッチングを行い(図
1(a))、シリコン窒化膜2をエッチングにより除去
して、貫通孔4を形成する。
【0019】次に、所望のダイヤフラム厚と同じ厚みの
約50μmの単結晶シリコン基板5を熱酸化することに
より、単結晶シリコン基板5の両面にシリコン酸化膜6
を形成し、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術
により、単結晶シリコン基板5の片面にのみシリコン酸
化膜6を残す(図1(b))。
【0020】そして、単結晶シリコン基板5のシリコン
酸化膜6を形成していない面と、単結晶シリコン基板1
のエッチングを行わなかった面とを重ね合わせ、約11
00℃の熱処理を行うことにより単結晶シリコン基板
1,5を貼り合わせる(図1(c))。
【0021】最後に、ダイヤフラム上にボロン(B)等
をイオン注入することによりピエゾ抵抗素子(図示せ
ず)を形成し、アルミニウム(Al)をスパッタリング
して配線(図示せず)を形成する。
【0022】本実施形態においては、単結晶シリコン基
板1のエッチングを行った面と異なる面の貫通孔4の大
きさがダイヤフラムの大きさとなるので、エッチング時
間を調整することにより所望の大きさのダイヤフラムを
形成することができる。
【0023】また、所望の厚みの単結晶シリコン基板5
を貼り合わせることによりダイヤフラムを形成している
ので、厚みにばらつきのないダイヤフラムを形成するこ
とができ、ダイヤフラムの厚みの制御が容易になる。
【0024】また、ダイヤフラムを単結晶シリコン基板
5を貼り合わせることにより形成しているので、エッチ
ングにより発生するダイヤフラム底のエッチングムラが
なく、強度的にも安定したダイヤフラムを形成すること
ができる。
【0025】なお、本実施形態においては、単結晶シリ
コン基板1のエッチングを行わなかった面側を単結晶シ
リコン基板5に貼り合わせるようにしたが、これに限定
される必要はなく、図3に示すように、エッチングを行
った面側を単結晶シリコン基板5に貼り合わせても良
く、この場合、ダイヤフラムの形状は図4に示すように
八角形となり、四角形のダイヤフラムに比べてより高精
度に圧力を測定することができる。
【0026】また、本実施形態においては、単結晶シリ
コン基板1の一方の面からエッチングを行うようにした
が、これに限定される必要はなく、図5に示すように、
単結晶シリコン基板1の両面からエッチングを行うよう
にすれば、一方の面からエッチングを行ったときよりも
エッチング時間が短くてすむ。
【0027】=実施形態2= 図6は、本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造
工程を示す略断面図であり、図7は、本実施形態に係る
半導体装置の裏面から見た状態を示す略平面図である。
本実施形態に係る半導体装置の製造工程は、実施形態1
の製造工程を略同様であり、同一箇所には同一符号を付
して説明を省略する。
【0028】本実施形態は、実施形態1の開口部3の形
状を円形にしたものであり、開口部3の形状を円形にし
てKOH水溶液を用いて異方性エッチングを行うことに
より、ダイヤフラムの形状を六角形にすることができ、
四角形のダイヤフラムに比べてより高精度に圧力を測定
することができる。
【0029】=実施形態3= 図8は、本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造
工程を示す略断面図であり、図9は、本実施形態に係る
半導体装置の裏面から見た状態を示す略平面図である。
本実施形態においては、先ず、厚みが約250μmの
(110)単結晶シリコン基板1の両面に、シリコン窒
化膜2を形成し、単結晶シリコン基板1の一方の面のシ
リコン窒化膜2の略中央部に、所望の形状のの開口部3
を形成する。
【0030】続いて、開口部3が形成されたシリコン窒
化膜2をマスクとして、単結晶シリコン基板1を、水酸
化カリウム(KOH)水溶液を用いて異方性エッチング
を行い、単結晶シリコン基板1が僅かに残るような時間
でエッチングをストップし(図8(a))、シリコン窒
化膜2をエッチングにより除去する。
【0031】次に、単結晶シリコン基板1のエッチング
を行っていない面側にフォトレジスト7を塗布し、露
光,現像を行うことによりフォトレジスト7の略中央部
に円形の開口部8を形成し、開口部8が形成されたフォ
トレジスト7をマスクとしてHF水溶液を用いて等方性
エッチングを行うことにより、単結晶シリコン基板1の
略中央部に貫通孔4を形成し(図8(b))、フォトレ
ジスト7をプラズマアッシング等により除去する。
【0032】そして、所望のダイヤフラム厚と同じ厚み
の約50μmの単結晶シリコン基板5を熱酸化すること
により、単結晶シリコン基板5の両面にシリコン酸化膜
6を形成し、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技
術により、単結晶シリコン基板5の片面にのみシリコン
酸化膜6を残す(図8(c))。
【0033】更に、単結晶シリコン基板5のシリコン酸
化膜6を形成していない面と、単結晶シリコン基板1の
等方性エッチングを行った面とを重ね合わせ、約110
0℃の熱処理を行うことにより単結晶シリコン基板1,
5を貼り合わせる(図8(d))。
【0034】最後に、ダイヤフラム上にボロン(B)等
をイオン注入することによりピエゾ抵抗素子(図示せ
ず)を形成し、アルミニウム(Al)をスパッタリング
して配線(図示せず)を形成する。
【0035】本実施形態においては、所望の厚みの単結
晶シリコン基板5を貼り合わせることによりダイヤフラ
ムを形成しているので、厚みにばらつきのないダイヤフ
ラムを形成することができ、ダイヤフラムの厚みの制御
が容易になる。
【0036】また、ダイヤフラムを単結晶シリコン基板
5を貼り合わせることにより形成しているので、エッチ
ングにより発生するダイヤフラム底のエッチングムラが
なく、強度的にも安定したダイヤフラムを形成すること
ができる。
【0037】更に、本実施形態においては、単結晶シリ
コン基板1の等方性エッチングを行った面側を単結晶シ
リコン基板5に貼り合わせるようにしたので、ダイヤフ
ラムの形状を円形にすることができ、四角形のダイヤフ
ラムに比べてより高精度に圧力を測定することができ
る。
【0038】なお、本実施形態においては、HF水溶液
を用いて等方性エッチングを行うことにより円形の貫通
孔4を形成するようにしたが、これに限定される必要は
なく、図10に示すように、RIE(Reactive Ion E
tching)により円形の貫通孔4を形成するようにしても
良く、この場合、ダイヤフラムの形状は図11に示すよ
うになる。
【0039】なお、実施形態1〜3においては、単結晶
シリコン基板5に単結晶シリコン基板1を貼り合わせる
ようにしたが、これに限定される必要はなく、例えば、
図12に示すように略中央部に円形の貫通孔4を有する
ガラス台座9を貼り合わせるようにしても良い。
【0040】
【発明の効果】請求項1乃至請求項3記載の発明は、一
主表面にピエゾ抵抗素子を有する半導体基板の二主表面
と、略中央部に貫通孔を有するシリコンやガラス等の支
持基板とを貼り合わせたので、ダイヤフラムの厚みを容
易に制御することができ、平坦なダイヤフラム面を得る
とともに、精度良く圧力を測定することのできる半導体
装置の製造方法を提供することができた。
【0041】請求項4または請求項5記載の発明は、請
求項1乃至請求項3記載の半導体装置の製造方法におい
て、貫通孔の形状を六角形または八角形としたので、更
に精度良く圧力を測定することができる。
【0042】請求項6記載の発明は、請求項2記載の半
導体装置の製造方法において、シリコンの両面からエッ
チングを行うことにより貫通孔を形成するようにしたの
で、貫通孔を形成するためのエッチング時間を短くする
ことができる。
【0043】請求項7記載の発明は、請求項2記載の半
導体装置の製造方法において、シリコンの一方の面の略
中央部にKOH水溶液を用いて異方性エッチングを行
い、他方の面の略中央部にHF水溶液を用いて等方性エ
ッチングを行うことにより貫通孔を形成し、シリコンの
等方性エッチングを行った面側を半導体基板と貼り合わ
せるようにしたので、円形のダイヤフラムを形成するこ
とができ、更に精度良く圧力を測定することができる。
【0044】請求項8記載の発明は、請求項2記載の半
導体装置の製造方法において、シリコンの一方の面の略
中央部にKOH水溶液を用いて異方性エッチングを行
い、他方の面の略中央部にRIEエッチングを行うこと
により円形の貫通孔を形成し、シリコンのRIEエッチ
ングを行った面側を半導体基板と貼り合わせるようにし
たので、円形のダイヤフラムを形成することができ、更
に精度良く圧力を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造工
程を示す略断面図である。
【図2】本実施形態に係る半導体装置の裏面から見た状
態を示す略平面図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造
工程を示す略断面図である。
【図4】本実施形態に係る半導体装置の裏面から見た状
態を示す略平面図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造
工程を示す略断面図である。
【図6】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造
工程を示す略断面図である。
【図7】本実施形態に係る半導体装置の裏面から見た状
態を示す略平面図である。
【図8】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造
工程を示す略断面図である。
【図9】本実施形態に係る半導体装置の裏面から見た状
態を示す略平面図である。
【図10】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製
造工程を示す略断面図である。
【図11】本実施形態に係る半導体装置の裏面から見た
状態を示す略平面図である。
【図12】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製
造工程を示す略断面図である。
【図13】従来例に係る半導体装置の製造工程を示す略
断面図である。
【符号の説明】
1 単結晶シリコン基板 2 シリコン窒化膜 3 開口部 4 貫通孔 5 単結晶シリコン基板 6 シリコン酸化膜 7 フォトレジスト 8 開口部 9 ガラス台座
【手続補正書】
【提出日】平成9年3月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項8
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】請求項8記載の発明は、請求項2記載の半
導体装置の製造方法において、前記シリコンの一方の面
の略中央部にKOH水溶液を用いて異方性エッチングを
行い、他方の面の略中央部にRIEを行うことにより円
形の前記貫通孔を形成し、前記シリコンのRIEを行っ
た面側を前記半導体基板と貼り合わせるようにしたこと
を特徴とするものである。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一主表面にピエゾ抵抗素子を有する半導
    体基板の二主表面と、略中央部に貫通孔を有する支持基
    板とを貼り合わせたことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記支持基板として、シリコンを用いた
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記支持基板として、ガラスを用いたこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記貫通孔の形状を六角形としたことを
    特徴とする請求項1乃至請求項3記載の半導体装置の製
    造方法。
  5. 【請求項5】 前記貫通孔の形状を八角形としたことを
    特徴とする請求項1乃至請求項3記載の半導体装置の製
    造方法。
  6. 【請求項6】 前記シリコンの両面からエッチングを行
    うことにより前記貫通孔を形成するようにしたことを特
    徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記シリコンの一方の面の略中央部にK
    OH水溶液を用いて異方性エッチングを行い、他方の面
    の略中央部にHF水溶液を用いて等方性エッチングを行
    うことにより前記貫通孔を形成し、前記シリコンの等方
    性エッチングを行った面側を前記半導体基板と貼り合わ
    せるようにしたことを特徴とする請求項2記載の半導体
    装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記シリコンの一方の面の略中央部にK
    OH水溶液を用いて異方性エッチングを行い、他方の面
    の略中央部にRIEエッチングを行うことにより円形の
    前記貫通孔を形成し、前記シリコンのRIEエッチング
    を行った面側を前記半導体基板と貼り合わせるようにし
    たことを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009001488A1 (ja) * 2007-06-22 2008-12-31 Panasonic Corporation ダイアフラム構造及び音響センサ
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