JPH11298009A - Manufacture of semiconductor pressure sensor - Google Patents

Manufacture of semiconductor pressure sensor

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JPH11298009A
JPH11298009A JP9591598A JP9591598A JPH11298009A JP H11298009 A JPH11298009 A JP H11298009A JP 9591598 A JP9591598 A JP 9591598A JP 9591598 A JP9591598 A JP 9591598A JP H11298009 A JPH11298009 A JP H11298009A
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semiconductor
semiconductor substrate
layer
oxide film
diaphragm
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Yasunari Sugito
泰成 杉戸
Seiji Fujino
誠二 藤野
Masakazu Terada
雅一 寺田
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Denso Corp
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Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the fluctuations of pressure in a reference pressure chamber caused by the effects of moisture, and at the same time, to control the thickness of a diaphragm with high accuracy. SOLUTION: In a method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, a sticking process is performed for sticking an SOI substrate 11 carrying a single-crystal silicon layer 9 and a silicon wafer 12 on which a recessed section 13 is formed for a reference pressure chamber to each other. In the sticking process, the substrate 11 and wafer 12 are stuck to each other by closely adhering the surfaces under hydrophilic treatment of the silicon layer 9 on the substrate 11 side and the silicon oxide film 14 on the wafer 12 side to each other after hydrophilic treatment is performed to the surfaces of the layer 9 and film 14, and the process is performed while a relatively low temperature (higher than the actual maximum operating temperature of the sensor) is added in a vacuum state. After the sticking process, an insulating and separating a film 10 is exposed by removing the silicon wafer 8 by performing polishing, chemical etching, etc., by the use of the film 10 as a stopper. Thereafter, diaphragm 5 is formed by exposing the surface of the single-crystal silicon layer 9 by selectively etching off the film 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤフラムに受
ける圧力を、圧力基準室との圧力差により生ずる応力に
基づいて電気的に検出するようにした絶対圧検出形式の
半導体圧力センサの製造方法、特には、貼り合わせ技術
を用いて半導体圧力センサを製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor of an absolute pressure detection type wherein a pressure applied to a diaphragm is electrically detected based on a stress generated by a pressure difference from a pressure reference chamber. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor pressure sensor using a bonding technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の半導体圧力センサの製造方法と
しては、例えば特開平8−236788号公報に記載さ
れたものがある。この製造方法では、まず、ダイヤフラ
ム用の凹部が形成された第1半導体基板と、表面に絶縁
膜が形成された第2半導体基板とを用意して、それらを
凹部形成面側及び絶縁膜面側で貼り合わせることによっ
て、上記凹部を気密に閉鎖して成る圧力基準室を形成す
る貼り合わせ工程を実行する。そして、この後に、第1
半導体基板を上記凹部形成面と反対側の面から所定位置
(実際には、上記凹部より深い位置まで予め形成されて
いる研磨ストッパ用の第2凹部の底面相当位置)まで研
磨する工程を実行することによって、ダイヤフラムの厚
さ寸法を制御する構成としている。尚、上記圧力基準室
は、センサ出力の温度特性を向上させるために、真空状
態(減圧状態を含む概念である)とするのが一般的であ
る。
2. Description of the Related Art As a method for manufacturing a semiconductor pressure sensor of this type, there is, for example, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-236788. In this manufacturing method, first, a first semiconductor substrate in which a concave portion for a diaphragm is formed and a second semiconductor substrate in which an insulating film is formed on the surface are prepared, and these are provided on the concave portion forming surface side and the insulating film surface side. By performing the bonding step, a bonding step of forming a pressure reference chamber formed by hermetically closing the recess is performed. And after this, the first
A step of polishing the semiconductor substrate from a surface opposite to the concave portion forming surface to a predetermined position (actually, a position corresponding to the bottom surface of the second concave portion for the polishing stopper formed in advance to a position deeper than the concave portion) is executed. Thereby, the thickness of the diaphragm is controlled. The pressure reference chamber is generally in a vacuum state (a concept including a reduced pressure state) in order to improve the temperature characteristics of the sensor output.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】半導体基板同士を貼り
合わせる技術としては、両基板の表面に親水化処理を施
した状態で貼り合わせるという直接接合法が一般的とな
っている。ところが、このような直接接合法では、基板
の貼り合わせ面に親水化処理が施されて過剰な水分子が
存在することになり、従って、貼り合わせ工程の実行に
伴い圧力基準室内に水分子が封じ込められた状態とな
る。このため、半導体圧力センサが温度上昇を伴う雰囲
気下で使用される場合には、上記のように封じ込まれた
水分子の影響によって圧力基準室内の圧力が変動して、
圧力の検出感度が不安定になるという問題点が出てく
る。
As a technique for bonding semiconductor substrates to each other, a direct bonding method in which the surfaces of both substrates are subjected to a hydrophilic treatment and then bonded to each other is generally used. However, in such a direct bonding method, the surface to be bonded of the substrate is subjected to a hydrophilization treatment, and excess water molecules are present. Therefore, water molecules are present in the pressure reference chamber with the execution of the bonding process. It will be contained. For this reason, when the semiconductor pressure sensor is used in an atmosphere accompanied by a temperature rise, the pressure in the pressure reference chamber fluctuates due to the influence of the water molecules sealed as described above,
There is a problem that the pressure detection sensitivity becomes unstable.

【0004】一方、前述のように凹部を備えた半導体基
板をその凹部形成面と反対側の面から研磨するという研
磨工程を行うことによりダイヤフラムの厚さ寸法を制御
する製造方法では、圧力基準室が真空状態にある関係
上、研磨中に圧力基準室形成用の凹部が存在する部分で
研磨圧に起因した撓みが発生しやすくなる。このため、
ダイヤフラム厚が薄くなる場合ほど、ダイヤフラム部分
の厚さ寸法が不均一になる現象が出てくるものであり、
その厚さ寸法を高精度に管理することが非常に困難にな
るという問題点がある。以上のような各問題点が存在す
る結果、従来の方法で製造される半導体圧力センサで
は、圧力検出精度を高めることが困難になるという事情
があった。
On the other hand, as described above, in the manufacturing method of controlling the thickness of the diaphragm by performing a polishing step of polishing a semiconductor substrate having a concave portion from a surface opposite to the concave portion forming surface, a pressure reference chamber is provided. Due to the fact that is in a vacuum state, bending due to the polishing pressure is likely to occur in the portion where the concave portion for forming the pressure reference chamber exists during polishing. For this reason,
As the diaphragm thickness becomes thinner, the phenomenon that the thickness dimension of the diaphragm part becomes more uneven comes out,
There is a problem that it is very difficult to control the thickness dimension with high accuracy. As a result of the above-described problems, it has been difficult to increase the pressure detection accuracy in a semiconductor pressure sensor manufactured by a conventional method.

【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、圧力基準室内の圧力が変動する事態
を未然に防止できると共に、ダイヤフラムの厚さ寸法を
高精度に管理可能になり、以て圧力検出精度の向上を図
り得るようになる半導体圧力センサの製造方法を提供す
ることにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent a situation in which the pressure in a pressure reference chamber fluctuates, and to control the thickness of a diaphragm with high accuracy. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor pressure sensor that can improve the accuracy of pressure detection.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載した製造方法を採用できる。この製造
方法によれば、第1半導体基板の凹部側の面並びに第2
半導体基板の半導体層側の面を互いに貼り合わせるとい
う貼り合わせ工程が真空状態の雰囲気中で実行されるの
に伴い、上記凹部が密閉された状態となり、これに応じ
て減圧された状態の圧力基準室が形成される。このと
き、上記貼り合わせ工程は、半導体圧力センサの実際の
最高使用温度以上の温度を加えながら実行されるから、
圧力基準室の内壁などに付着或いは吸収されている水分
子が追い出されるようになり、当該半導体圧力センサが
温度上昇を伴う雰囲気下で使用される場合においても、
水分子の影響により圧力基準室内の圧力が上昇する恐れ
がなくなる。
To achieve the above object, the manufacturing method described in claim 1 can be adopted. According to this manufacturing method, the surface of the first semiconductor substrate on the concave side and the second
As the bonding step of bonding the semiconductor layer side surfaces of the semiconductor substrate to each other is performed in a vacuum atmosphere, the concave portion is sealed, and the pressure reference is reduced accordingly. A chamber is formed. At this time, since the bonding step is performed while applying a temperature higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor,
Water molecules attached or absorbed on the inner wall of the pressure reference chamber and the like are expelled, and even when the semiconductor pressure sensor is used in an atmosphere accompanied by a temperature rise,
There is no danger that the pressure in the pressure reference chamber will rise due to the influence of water molecules.

【0007】このような貼り合わせ工程の実行後には、
第2半導体基板における半導体層以外の部分を選択的に
除去する選択除去工程を実行して、上記半導体層を露出
させることにより、前記圧力基準室と対応した位置にダ
イヤフラムを形成できるようになる。これにより、ダイ
ヤフラムに受ける圧力を、圧力基準室との圧力差により
生ずる応力に基づいて電気的に検出可能な構造が得られ
る。
After execution of such a bonding step,
By performing a selective removal step of selectively removing a portion of the second semiconductor substrate other than the semiconductor layer to expose the semiconductor layer, a diaphragm can be formed at a position corresponding to the pressure reference chamber. As a result, a structure is obtained in which the pressure applied to the diaphragm can be electrically detected based on the stress generated by the pressure difference from the pressure reference chamber.

【0008】この場合、半導体圧力センサが温度上昇を
伴う雰囲気下で使用される場合であっても、上述のよう
に水分子の影響により圧力基準室内の圧力が変動する事
態を未然に防止できるようになり、また、ダイヤフラム
の厚さ寸法は、第2半導体基板側に予め設けられた半導
体層の厚さ寸法に依存したものとなって、そのダイヤフ
ラムの厚さ寸法を高精度に管理できる手段を採用可能に
なるから、総じてダイヤフラムによる圧力検出精度の向
上を実現できるようになる。
In this case, even when the semiconductor pressure sensor is used in an atmosphere accompanied by a rise in temperature, it is possible to prevent a situation in which the pressure in the pressure reference chamber fluctuates due to the influence of water molecules as described above. Further, the thickness of the diaphragm depends on the thickness of the semiconductor layer provided in advance on the second semiconductor substrate side, and a means for managing the thickness of the diaphragm with high accuracy is provided. Since adoption is possible, it is possible to generally improve the pressure detection accuracy by the diaphragm.

【0009】請求項2記載の製造方法によれば、所定膜
厚の酸化膜が圧力基準室内に臨んだ状態で配置されるこ
とになるから、その酸化膜により過剰な水分子を吸収で
きるようになる。従って、圧力基準室内に水分子が残置
された状態となった場合でも、水分子の影響により圧力
基準室内の圧力が変動する事態を抑制できるようにな
り、以て圧力検出精度の向上に寄与できることになる。
According to the second aspect of the present invention, since the oxide film having a predetermined thickness faces the pressure reference chamber, the excess water molecules can be absorbed by the oxide film. Become. Therefore, even when water molecules remain in the pressure reference chamber, it is possible to suppress a situation in which the pressure in the pressure reference chamber fluctuates due to the influence of the water molecules, thereby contributing to an improvement in pressure detection accuracy. become.

【0010】請求項3記載の製造方法によれば、第1半
導体基板の凹部側の面並びに第2半導体基板の半導体層
側の面を互いに貼り合わせるという貼り合わせ工程が真
空状態の雰囲気中で実行されるのに伴い、上記凹部が密
閉された状態となり、これに応じて減圧された状態の圧
力基準室が形成される。このとき、上記貼り合わせ工程
は、上記各半導体基板の貼り合わせ面に負活性ガスイオ
ンを照射する活性化処理を施した後に行われる構成とな
っているから、貼り合わせ面に親水化処理を施した後に
貼り合わせを行う場合のように、圧力基準室内に水分子
が残置される恐れがなくなり、半導体圧力センサが実際
に使用される場合において、水分子の影響により圧力基
準室内の圧力が上昇する恐れがなくなる。
According to a third aspect of the present invention, the bonding step of bonding the surface of the first semiconductor substrate on the concave side and the surface of the second semiconductor substrate on the semiconductor layer side is performed in a vacuum atmosphere. As a result, the concave portion is closed, and a pressure reference chamber in a reduced pressure state is formed accordingly. At this time, since the bonding step is performed after performing the activation processing of irradiating the bonding surface of each of the semiconductor substrates with negative active gas ions, the bonding surface is subjected to the hydrophilic processing. As in the case where the bonding is performed after the bonding, there is no possibility that water molecules remain in the pressure reference chamber, and when the semiconductor pressure sensor is actually used, the pressure in the pressure reference chamber increases due to the influence of the water molecules. Fear is gone.

【0011】このような貼り合わせ工程の実行後には、
第2半導体基板における半導体層以外の部分を選択的に
除去する選択除去工程を実行して、上記半導体層を露出
させることにより、前記圧力基準室と対応した位置にダ
イヤフラムを形成できるようになる。これにより、ダイ
ヤフラムに受ける圧力を、圧力基準室との圧力差により
生ずる応力に基づいて電気的に検出可能な構造が得られ
る。
After performing such a bonding step,
By performing a selective removal step of selectively removing a portion of the second semiconductor substrate other than the semiconductor layer to expose the semiconductor layer, a diaphragm can be formed at a position corresponding to the pressure reference chamber. As a result, a structure is obtained in which the pressure applied to the diaphragm can be electrically detected based on the stress generated by the pressure difference from the pressure reference chamber.

【0012】この場合、上述のように半導体圧力センサ
が実際に使用される場合において水分子の影響により圧
力基準室内の圧力が変動する事態を未然に防止できるよ
うになり、また、ダイヤフラムの厚さ寸法は、第2半導
体基板側に予め設けられた半導体層の厚さ寸法に依存し
たものとなって、そのダイヤフラムの厚さ寸法を高精度
に管理できる手段を採用可能になるから、総じてダイヤ
フラムによる圧力検出精度の向上を実現できるようにな
る。
In this case, when the semiconductor pressure sensor is actually used as described above, a situation in which the pressure in the pressure reference chamber fluctuates due to the influence of water molecules can be prevented beforehand, and the thickness of the diaphragm can be reduced. The size depends on the thickness of the semiconductor layer provided in advance on the second semiconductor substrate side, and it becomes possible to employ a means capable of managing the thickness of the diaphragm with high accuracy. Improvement in pressure detection accuracy can be realized.

【0013】請求項4記載の製造方法によれば、選択除
去工程において、SOI基板により構成された第2半導
体基板の支持基板が、絶縁分離膜をストッパとした研
削、研磨或いはエッチング処理によって除去された後
に、上記絶縁分離膜が選択エッチング処理によって除去
されることにより、SOI層に相当した半導体層が露出
されてダイヤフラムが形成されることになる。この場合
には、ダイヤフラムの厚さ寸法は、上記半導体層の厚さ
寸法に厳密に依存したものとなるから、そのダイヤフラ
ムの厚さ寸法を高精度に管理可能となる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the selective removing step, the supporting substrate of the second semiconductor substrate constituted by the SOI substrate is removed by grinding, polishing or etching using the insulating separation film as a stopper. After that, the insulating layer is removed by a selective etching process, so that the semiconductor layer corresponding to the SOI layer is exposed and a diaphragm is formed. In this case, since the thickness of the diaphragm is strictly dependent on the thickness of the semiconductor layer, the thickness of the diaphragm can be managed with high precision.

【0014】請求項5記載の製造方法によれば、選択除
去工程において、表面側に埋込酸化膜により区分された
状態の半導体層を備えた第2半導体基板に対し、裏面側
から上記埋込酸化膜をストッパとした研削或いは研磨処
理が施された後に、上記埋込酸化膜が選択エッチング処
理によって除去されることにより、上記半導体層が露出
されてダイヤフラムが形成されることになる。この場合
にも、ダイヤフラムの厚さ寸法は、上記半導体層の厚さ
寸法(埋込酸化膜の位置)に厳密に依存したものとなる
から、そのダイヤフラムの厚さ寸法を高精度に管理可能
となる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the selective removing step, the second semiconductor substrate having the semiconductor layer separated on the front side by a buried oxide film is filled with the buried layer from the back side. After the grinding or polishing using the oxide film as a stopper, the buried oxide film is removed by a selective etching process, so that the semiconductor layer is exposed and a diaphragm is formed. Also in this case, since the thickness of the diaphragm is strictly dependent on the thickness of the semiconductor layer (the position of the buried oxide film), it is possible to control the thickness of the diaphragm with high accuracy. Become.

【0015】請求項6記載の製造方法によれば、選択除
去工程において、表面側から半導体層の膜厚に対応した
深さに達する不純物拡散層を備えた第2半導体基板に対
し、裏面側から上記不純物拡散層をストッパとしたエッ
チング処理が施されて当該不純物拡散層が半導体層とし
て露出されることにより、ダイヤフラムが形成されるよ
うになる。この場合にも、ダイヤフラムの厚さ寸法は、
上記半導体層(不純物拡散層)の厚さ寸法に厳密に依存
したものとなるから、そのダイヤフラムの厚さ寸法を高
精度に管理可能となる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the selective removing step, the second semiconductor substrate provided with the impurity diffusion layer reaching the depth corresponding to the thickness of the semiconductor layer from the front surface side, from the back surface side. By performing an etching process using the impurity diffusion layer as a stopper and exposing the impurity diffusion layer as a semiconductor layer, a diaphragm is formed. Also in this case, the thickness of the diaphragm is
Since the thickness is strictly dependent on the thickness of the semiconductor layer (impurity diffusion layer), the thickness of the diaphragm can be managed with high precision.

【0016】請求項7記載の製造方法によれば、表面側
から所定深さの位置に結晶欠陥形成用のイオン注入層を
形成して、そのイオン注入層より浅い位置に存する領域
を半導体層とした第2半導体基板を用意し、貼り合わせ
工程後に行われる選択除去工程において、熱処理に応じ
て、第2半導体基板が前記イオン注入層による欠陥層部
分で剥離されて半導体層が露出されることにより、ダイ
ヤフラムが形成されるようになる。この場合にも、ダイ
ヤフラムの厚さ寸法は、上記半導体層の厚さ寸法(イオ
ン注入層の位置)に厳密に依存したものとなるから、そ
のダイヤフラムの厚さ寸法を高精度に管理可能となる。
According to the seventh aspect of the present invention, an ion implantation layer for forming a crystal defect is formed at a predetermined depth from the surface side, and a region located at a position shallower than the ion implantation layer is formed as a semiconductor layer. A second semiconductor substrate is prepared, and in a selective removal step performed after the bonding step, the second semiconductor substrate is separated at a defect layer portion by the ion implantation layer to expose the semiconductor layer in accordance with a heat treatment. As a result, a diaphragm is formed. Also in this case, since the thickness of the diaphragm is strictly dependent on the thickness of the semiconductor layer (the position of the ion-implanted layer), the thickness of the diaphragm can be managed with high precision. .

【0017】請求項8記載の製造方法によれば、第1半
導体基板の表面並びに第2半導体基板の凹部側の面を互
いに貼り合わせるという貼り合わせ工程が真空状態の雰
囲気中で実行されるのに伴い、上記凹部が密閉された状
態となり、これに応じて減圧された状態の圧力基準室が
形成される。この場合においても、上記貼り合わせ工程
は、半導体圧力センサの実際の最高使用温度以上の温度
を加えながら実行されるから、圧力基準室の内壁などに
付着或いは吸収されている水分子が追い出されるように
なる。
According to the manufacturing method of the present invention, the bonding step of bonding the surface of the first semiconductor substrate and the surface of the second semiconductor substrate on the concave side is performed in a vacuum atmosphere. Accordingly, the concave portion is closed, and the pressure reference chamber in a reduced pressure state is formed accordingly. Also in this case, since the bonding step is performed while applying a temperature equal to or higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor, water molecules attached or absorbed on the inner wall of the pressure reference chamber or the like are expelled. become.

【0018】このような貼り合わせ工程の実行後には、
第2半導体基板の支持基板を埋込酸化膜をストッパとし
た研削、研磨或いはエッチング処理によって除去すると
共に、上記埋込酸化膜を選択エッチング処理によって除
去する選択除去工程が実行されるのに伴い、上記半導体
層が露出されて前記圧力基準室と対応した位置にダイヤ
フラムを形成できるようになる。この場合、ダイヤフラ
ムの厚さ寸法は、第2半導体基板側に形成される埋込酸
化膜の深さ位置に依存したものとなって、そのダイヤフ
ラムの厚さ寸法を高精度に管理可能になる。
After performing such a bonding step,
Along with the removal of the supporting substrate of the second semiconductor substrate by grinding, polishing or etching using the buried oxide film as a stopper, and the removal of the buried oxide film by selective etching, The semiconductor layer is exposed and a diaphragm can be formed at a position corresponding to the pressure reference chamber. In this case, the thickness dimension of the diaphragm depends on the depth position of the buried oxide film formed on the second semiconductor substrate side, and the thickness dimension of the diaphragm can be managed with high accuracy.

【0019】請求項9記載の製造方法においても、第1
半導体基板の表面並びに第2半導体基板の凹部側の面を
互いに貼り合わせるという貼り合わせ工程が真空状態の
雰囲気中に応じて、半導体圧力センサの実際の最高使用
温度以上の温度を加えながら実行されるから、上記凹部
により形成される圧力基準室の内壁などに付着或いは吸
収されている水分子が追い出されるようになる。
In the manufacturing method according to the ninth aspect, the first method
A bonding step of bonding the surface of the semiconductor substrate and the surface on the concave side of the second semiconductor substrate to each other is performed while applying a temperature equal to or higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor according to the atmosphere in a vacuum state. Accordingly, water molecules attached or absorbed to the inner wall of the pressure reference chamber formed by the concave portion are expelled.

【0020】このような貼り合わせ工程の実行後には、
第2半導体基板を、これに形成されたイオン注入層によ
る欠陥層部分で剥離させる選択除去工程が実行されるの
に伴い、上記イオン注入層及び埋込酸化膜間に位置した
半導体層が露出されて前記圧力基準室と対応した位置に
ダイヤフラムを形成できるようになる。この場合、ダイ
ヤフラムの厚さ寸法は、第2半導体基板側に形成される
埋込酸化膜及びイオン注入層の深さ位置に依存したもの
となって、そのダイヤフラムの厚さ寸法を高精度に管理
可能になる。
After performing such a bonding step,
Along with the execution of the selective removal step of peeling the second semiconductor substrate at the defect layer portion formed by the ion implantation layer formed thereon, the semiconductor layer located between the ion implantation layer and the buried oxide film is exposed. Thus, a diaphragm can be formed at a position corresponding to the pressure reference chamber. In this case, the thickness of the diaphragm depends on the depth positions of the buried oxide film and the ion-implanted layer formed on the second semiconductor substrate side, and the thickness of the diaphragm is controlled with high precision. Will be possible.

【0021】請求項10記載の製造方法によれば、第1
半導体基板の表面並びに第2半導体基板の凹部側の面を
互いに貼り合わせるという貼り合わせ工程が、上記各半
導体基板の貼り合わせ面に負活性ガスイオンを照射する
活性化処理を施した後に行われる構成となっているか
ら、貼り合わせ面に親水化処理を施した後に貼り合わせ
を行う場合のように、圧力基準室内に水分子が残置され
る恐れがなくなり、半導体圧力センサが実際に使用され
る場合において、水分子の影響により圧力基準室内の圧
力が上昇する恐れがなくなる。
According to the manufacturing method of the tenth aspect, the first
A configuration in which the bonding step of bonding the surface of the semiconductor substrate and the surface on the concave side of the second semiconductor substrate to each other is performed after performing an activation process of irradiating the bonded surface of each of the semiconductor substrates with negative active gas ions. Therefore, there is no danger of water molecules remaining in the pressure reference chamber as in the case where bonding is performed after performing a hydrophilic treatment on the bonding surface, and the semiconductor pressure sensor is actually used. In this case, there is no possibility that the pressure in the pressure reference chamber increases due to the influence of water molecules.

【0022】請求項11記載の製造方法によれば、ダイ
ヤフラムの厚さ寸法が、半導体層のエピタキシャル成長
量に依存して決まることになるから、当該ダイヤフラム
の厚さ寸法を精度良く制御できるようになって、検出感
度の安定化を実現できるようになる。
According to the manufacturing method of the present invention, since the thickness of the diaphragm is determined depending on the epitaxial growth amount of the semiconductor layer, the thickness of the diaphragm can be accurately controlled. As a result, the detection sensitivity can be stabilized.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、本発
明の第1実施例について図1及び図2を参照しながら説
明する。図2には、本実施例による方法で製造される半
導体圧力センサの基本構造が模式的な断面図により示さ
れている。この図2において、半導体圧力センサ1は、
シリコン基板2上にシリコン酸化膜3を介して例えばN
型の単結晶シリコン層4を形成したSOI構造を有する
もので、その単結晶シリコン層4に形成されたダイヤフ
ラム5と、このダイヤフラム5の背面側(当該ダイヤフ
ラム5及びシリコン酸化膜3間)に減圧された状態で形
成された圧力基準室6と、ダイヤフラム5上に不純物拡
散により形成されたゲージ抵抗7とを備えた構成となっ
ている。尚、図2では、電極、配線などの構成要素が省
略された状態となっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic sectional view showing the basic structure of a semiconductor pressure sensor manufactured by the method according to the present embodiment. In FIG. 2, the semiconductor pressure sensor 1 includes:
For example, N 2 is formed on a silicon substrate 2 through a silicon oxide film 3.
Having an SOI structure in which a single-crystal silicon layer 4 is formed. A diaphragm 5 formed in the single-crystal silicon layer 4 and a back side of the diaphragm 5 (between the diaphragm 5 and the silicon oxide film 3) are decompressed. A pressure reference chamber 6 formed in this state and a gauge resistor 7 formed on the diaphragm 5 by impurity diffusion are provided. In FIG. 2, components such as electrodes and wirings are omitted.

【0024】図1には、上記構成の半導体圧力センサ1
の製造工程が模式的な断面図により示されており、以
下、これについて説明する。まず、図1(a)に示すよ
うに、シリコンウェハ8(本発明でいう支持基板に相
当)上に、最終的に前記単結晶シリコン層4となる単結
晶シリコン層9(本発明でいう半導体層に相当)が絶縁
分離膜10を介して形成されたSOI基板11(第2半
導体基板に相当)と、シリコンウェハ12(第1半導体
基板に相当)とを用意する。このシリコンウェハ12
は、最終的に前記シリコン基板2になるものであり、そ
の上面には、前記圧力基準室6のための凹部13が形成
されていると共に、前記シリコン酸化膜3に相当するシ
リコン酸化膜14が熱酸化法によって形成されている。
尚、このシリコン酸化膜14は、過剰な水分子を吸収で
きるように比較的厚い状態(例えば1μm以上)で形成
される。また、上記SOI基板11側の単結晶シリコン
層9の表面、並びにシリコンウェハ12側のシリコン酸
化膜14の表面は鏡面化された状態となっている。
FIG. 1 shows a semiconductor pressure sensor 1 having the above configuration.
Is shown in a schematic cross-sectional view, which will be described below. First, as shown in FIG. 1A, on a silicon wafer 8 (corresponding to a support substrate in the present invention), a single-crystal silicon layer 9 (semiconductor in the present invention) which will eventually become the single-crystal silicon layer 4 is formed. An SOI substrate 11 (corresponding to a second semiconductor substrate), on which a layer (corresponding to a layer) is formed via an insulating separation film 10, and a silicon wafer 12 (corresponding to a first semiconductor substrate) are prepared. This silicon wafer 12
Is to be the silicon substrate 2 finally. On the upper surface thereof, a recess 13 for the pressure reference chamber 6 is formed, and a silicon oxide film 14 corresponding to the silicon oxide film 3 is formed. It is formed by a thermal oxidation method.
The silicon oxide film 14 is formed in a relatively thick state (for example, 1 μm or more) so as to be able to absorb excess water molecules. The surface of the single crystal silicon layer 9 on the SOI substrate 11 side and the surface of the silicon oxide film 14 on the silicon wafer 12 side are mirror-finished.

【0025】次に、貼り合わせ工程を行うことにより図
1(b)に示す状態まで加工する。この貼り合わせ工程
は周知の直接接合法で行うものであり、まず、SOI基
板11側の単結晶シリコン層9の表面、並びにシリコン
ウェハ12側のシリコン酸化膜14の表面に親水化処理
(例えば、90〜120℃程度に保温された硫酸と過酸
化水素水との混合溶液(H2 SO4 :H2 O2 =4:
1)による洗浄及び純水洗浄を順次行った後に、表面に
吸着する水分量を例えばスピン乾燥により制御する処
理)を施す。そして、この後に、SOI基板11及びシ
リコンウェハ12を上記親水化処理面で密着させて貼り
合わせるものであり、この貼り合わせは、真空状態の雰
囲気中において、ワークに対し比較的低い温度を加えな
がら行う。但し、このような貼り合わせ工程での熱処理
温度は、半導体圧力センサ1の実際の最高使用温度(例
えば自動車用の場合は200℃)よりは高い温度に設定
されるものである。
Next, by performing a bonding step, processing is performed to a state shown in FIG. This bonding step is performed by a known direct bonding method. First, the surface of the single-crystal silicon layer 9 on the SOI substrate 11 side and the surface of the silicon oxide film 14 on the silicon wafer 12 side are subjected to a hydrophilic treatment (for example, A mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution (H2SO4: H2O2 = 4:
After sequentially performing the cleaning in 1) and the pure water cleaning, a process of controlling the amount of water adsorbed on the surface by, for example, spin drying is performed. Then, after that, the SOI substrate 11 and the silicon wafer 12 are bonded to each other while being brought into close contact with each other on the surface subjected to the hydrophilic treatment, and the bonding is performed while applying a relatively low temperature to the work in a vacuum atmosphere. Do. However, the heat treatment temperature in such a bonding step is set to a temperature higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor 1 (for example, 200 ° C. for an automobile).

【0026】このように、SOI基板11及びシリコン
ウェハ12の貼り合わせ工程が真空状態の雰囲気中で所
定の温度を加えながら行われる結果、最終的に圧力基準
室6となる凹部13の内壁に付着・吸収されているガス
(水分を含む)が外部に追い出されると共に、減圧され
た状態の圧力基準室6が形成されるものである。
As described above, the bonding step of the SOI substrate 11 and the silicon wafer 12 is performed while applying a predetermined temperature in a vacuum atmosphere, and as a result, the bonding to the inner wall of the concave portion 13 which finally becomes the pressure reference chamber 6 is performed. The absorbed gas (including moisture) is expelled to the outside, and the pressure reference chamber 6 is formed in a reduced pressure state.

【0027】上記のような貼り合わせ工程の実行後には
選択除去工程を行う。具体的には、この選択除去工程で
は、SOI基板11側のシリコンウェハ8を、絶縁分離
膜10をストッパとした研削、研磨或いはケミカルエッ
チング処理などを行うことにより除去し、図1(c)に
示すように、当該絶縁分離膜10を露出させる。さら
に、この後に、上記絶縁分離膜10を、例えばフッ酸系
水溶液を用いた化学エッチング或いは化学的機械研磨や
ドライエッチングなどの選択エッチング処理によって除
去し、図1(d)に示すように、単結晶シリコン層9の
表面を露出させてダイヤフラム5を形成する。
After performing the above-described bonding step, a selective removing step is performed. Specifically, in this selective removal step, the silicon wafer 8 on the SOI substrate 11 side is removed by performing grinding, polishing, chemical etching, or the like using the insulating separation film 10 as a stopper, and FIG. As shown, the insulating separation film 10 is exposed. Thereafter, the insulating separation film 10 is removed by chemical etching using, for example, a hydrofluoric acid-based aqueous solution or selective etching such as chemical mechanical polishing or dry etching, and as shown in FIG. The diaphragm 5 is formed by exposing the surface of the crystalline silicon layer 9.

【0028】そして、図1(e)に示すように、単結晶
シリコン層9における所定位置に例えばP型の不純物を
拡散するによってゲージ抵抗7を形成する拡散工程を実
行し、さらに、電極、配線などを形成する周知の工程を
実行した後に、単結晶シリコン層9及びシリコンウェハ
12などの一体物をダイシングすることによって、図2
に示すような半導体圧力センサ1の基本構造を完成させ
る。
Then, as shown in FIG. 1E, a diffusion step of forming a gauge resistor 7 by diffusing, for example, a P-type impurity at a predetermined position in the single crystal silicon layer 9 is performed. After performing a well-known process of forming a single crystal silicon layer 9 and a silicon wafer 12, the integrated material such as the
The basic structure of the semiconductor pressure sensor 1 as shown in FIG.

【0029】上記した本実施例による製造方法によれ
ば、SOI基板11とシリコンウェハ12とを直接接合
法により貼り合わせるという貼り合わせ工程を、真空状
態の雰囲気中において、ワークに対し比較的低い温度を
加えながら行う構成としたから、圧力基準室6などに付
着或いは吸収されている水分子が追い出されるようにな
る。このため、半導体圧力センサ1が温度上昇を伴う雰
囲気下で使用される場合において、水分子の存在により
圧力基準室6内の圧力が変動して検出感度が不安定にな
る事態を未然に防止できるようになる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, the bonding step of bonding the SOI substrate 11 and the silicon wafer 12 by the direct bonding method is performed in a vacuum atmosphere at a relatively low temperature. , Water molecules attached or absorbed in the pressure reference chamber 6 and the like are expelled. For this reason, when the semiconductor pressure sensor 1 is used in an atmosphere accompanied by a temperature rise, it is possible to prevent a situation in which the pressure inside the pressure reference chamber 6 fluctuates due to the presence of water molecules and the detection sensitivity becomes unstable. Become like

【0030】この場合、上記貼り合わせ工程での熱処理
温度は、半導体圧力センサ1の実際の最高使用温度(例
えば自動車用の場合は200℃)より高い温度に設定さ
れているから、その半導体圧力センサ1の実使用時にお
いて圧力基準室6内の圧力を安定なものとすることがで
きて、その検出感度が不安定になる事態を確実に防止で
きるようになる。しかも、ダイヤフラム5の厚さ寸法
は、SOI基板11側に予め設けられた単結晶シリコン
層9の厚さ寸法に依存したものとなって、そのダイヤフ
ラム5の厚さ寸法を高精度に管理できる手段を採用可能
になるから、総じてダイヤフラム5による圧力検出精度
の向上を実現できるようになる。
In this case, the heat treatment temperature in the bonding step is set to a temperature higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor 1 (for example, 200 ° C. for an automobile). The pressure in the pressure reference chamber 6 can be stabilized when the device 1 is actually used, and the situation in which the detection sensitivity becomes unstable can be reliably prevented. In addition, the thickness of the diaphragm 5 depends on the thickness of the single-crystal silicon layer 9 provided in advance on the SOI substrate 11 side, so that the thickness of the diaphragm 5 can be managed with high precision. Therefore, it is possible to generally improve the pressure detection accuracy of the diaphragm 5.

【0031】また、本実施例の方法で製造された半導体
圧力センサ1によれば、所定膜厚(例えば1μm以上)
のシリコン酸化膜3が圧力基準室5内に臨んだ状態で配
置されることになるから、そのシリコン酸化膜3により
過剰な水分子を吸収できるようになる。従って、圧力基
準室5内に水分子が残置された状態となった場合でも、
水分子の影響により圧力基準室5内の圧力が変動する事
態を抑制できるようになって、圧力検出精度の向上に寄
与できる。
Further, according to the semiconductor pressure sensor 1 manufactured by the method of the present embodiment, the predetermined thickness (for example, 1 μm or more)
Since the silicon oxide film 3 is disposed so as to face the inside of the pressure reference chamber 5, the silicon oxide film 3 can absorb excess water molecules. Therefore, even when water molecules remain in the pressure reference chamber 5,
A situation in which the pressure in the pressure reference chamber 5 fluctuates due to the influence of water molecules can be suppressed, which can contribute to an improvement in pressure detection accuracy.

【0032】尚、上記実施例において、選択除去工程を
実行して単結晶シリコン層9の表面を露出させた後に、
当該単結晶シリコン層9をエピタキシャル成長させてダ
イヤフラム5の厚さ寸法を制御するというエピタキシャ
ル成長工程を実行する構成としても良い。この構成によ
れば、ダイヤフラム5の厚さ寸法を、単結晶シリコン層
9のエピタキシャル成長量により精度良く制御可能とな
るから、半導体圧力センサ1による検出感度の安定化を
実現できるようになる。
In the above embodiment, after exposing the surface of the single crystal silicon layer 9 by performing the selective removal step,
The single crystal silicon layer 9 may be epitaxially grown to control the thickness dimension of the diaphragm 5 to perform an epitaxial growth step. According to this configuration, the thickness dimension of the diaphragm 5 can be accurately controlled by the amount of epitaxial growth of the single crystal silicon layer 9, so that the detection sensitivity of the semiconductor pressure sensor 1 can be stabilized.

【0033】(第2の実施の形態)図3には本発明の第
2実施例が示されており、以下、これについて前記第1
実施例と異なる部分のみ説明する。まず、図3(a)に
示すように、シリコンウェハ8上に絶縁分離膜10を介
して単結晶シリコン層9を形成したSOI基板11と、
凹部13が形成されたシリコンウェハ12とを用意し
て、真空状態の雰囲気中で貼り合わせ工程を行うことに
より、図3(b)に示す状態まで加工する。この場合に
は、SOI基板11の単結晶シリコン層9側の面並びに
シリコンウェハ12の凹部13側の面に、負活性ガスイ
オン例えばアルゴンイオンを照射して各表面を均一にエ
ッチングすることにより、それらの表面全体を活性な状
態とする活性化処理を施した後に、それらSOI基板1
及びシリコンウェハ12を活性化処理面で互いに貼り合
わせる。尚、斯様な貼り合わせ工程は真空状態の雰囲気
中で行われるものであり、これにより、凹部13により
形成される圧力基準室6内が減圧された状態とされるも
のである。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
Only parts different from the embodiment will be described. First, as shown in FIG. 3A, an SOI substrate 11 having a single crystal silicon layer 9 formed on a silicon wafer 8 with an insulating separation film 10 interposed therebetween,
The silicon wafer 12 having the concave portion 13 is prepared, and a bonding process is performed in an atmosphere in a vacuum state to process the silicon wafer 12 to a state shown in FIG. In this case, the surface of the SOI substrate 11 on the side of the single crystal silicon layer 9 and the surface of the silicon wafer 12 on the side of the concave portion 13 are irradiated with negative active gas ions, for example, argon ions to uniformly etch each surface. After performing an activation process for making the entire surface active, the SOI substrate 1
And the silicon wafer 12 are bonded together on the activation processing surface. Note that such a bonding step is performed in an atmosphere in a vacuum state, whereby the pressure inside the pressure reference chamber 6 formed by the recess 13 is reduced.

【0034】上記のような貼り合わせ工程の実行後に
は、前記第1実施例と同様の選択除去工程(図3
(c)、(d)参照)、並びにゲージ抵抗7を形成する
ための拡散工程(図3(e)参照)などを順次実行した
後に、ダイシング加工を行うことにより半導体圧力セン
サの基本構造を完成させる。
After the above-described bonding step is performed, the same selective removing step as in the first embodiment (FIG. 3)
(C) and (d)) and a diffusion step (see FIG. 3 (e)) for forming the gauge resistor 7 are sequentially performed, and then a dicing process is performed to complete the basic structure of the semiconductor pressure sensor. Let it.

【0035】上記した本実施例の製造方法によれば、S
OI基板11とシリコンウェハ12とを貼り合わせるた
めの貼り合わせ工程を、それらの貼り合わせ面にアルゴ
ンイオンを照射する活性化処理を施した後に行う構成と
なっているから、貼り合わせ面に親水化処理を施した後
に貼り合わせを行う製造方法のように、圧力基準室6内
に水分子が残置される恐れがなくなり、半導体圧力セン
サが実際に使用される場合において、水分子の影響によ
り圧力基準室6内の圧力が上昇する恐れがなくなる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, S
Since the bonding process for bonding the OI substrate 11 and the silicon wafer 12 is performed after performing an activation process of irradiating the bonding surface with argon ions, the bonding surface is made hydrophilic. As in the manufacturing method in which the bonding is performed after the treatment, there is no possibility that water molecules remain in the pressure reference chamber 6, and when the semiconductor pressure sensor is actually used, the pressure reference is affected by the water molecules. There is no danger that the pressure in the chamber 6 will rise.

【0036】従って、本実施例の製造方法によっても、
上記のように水分子の影響により圧力基準室6内の圧力
が変動する事態を未然に防止できると共に、ダイヤフラ
ム5の厚さ寸法も前記第1実施例と同様に高精度に管理
できるようになるから、総じてダイヤフラム5による圧
力検出精度の向上を実現できるようになる。尚、本実施
例においても、選択除去工程を実行して単結晶シリコン
層9の表面を露出させた後に、当該単結晶シリコン層9
をエピタキシャル成長させてダイヤフラム5の厚さ寸法
を制御するというエピタキシャル成長工程を実行する構
成としても良いものである。
Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment,
As described above, the situation in which the pressure in the pressure reference chamber 6 fluctuates due to the influence of water molecules can be prevented beforehand, and the thickness dimension of the diaphragm 5 can be managed with high precision similarly to the first embodiment. Therefore, it is possible to generally improve the pressure detection accuracy of the diaphragm 5. Also in this embodiment, after the surface of the single-crystal silicon layer 9 is exposed by performing the selective removal process,
May be configured to execute an epitaxial growth step of controlling the thickness of the diaphragm 5 by epitaxial growth.

【0037】(第3の実施の形態)図4には本発明の第
3実施例が示されており、以下、これについて前記第1
実施例と異なる部分のみ説明する。まず、図4(a)に
示すように、表面側から所定深さの位置に埋込酸化膜1
5が部分的に形成された単結晶シリコンウェハ16(第
2半導体基板に相当)と、凹部13が形成されたシリコ
ンウェハ12とを用意する。この場合、単結晶シリコン
ウェハ16の表面における上記埋込酸化膜15により区
分された薄膜状の領域が、本発明でいう半導体層に相当
した単結晶シリコン層16aとして機能するようになっ
ている。尚、上記埋込酸化膜15は、当該ウェハ16に
対し酸素イオンを注入した後に熱処理を施すというSI
MOX技術により形成されるものである。
(Third Embodiment) FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
Only parts different from the embodiment will be described. First, as shown in FIG. 4A, the buried oxide film 1 is located at a predetermined depth from the surface side.
A single crystal silicon wafer 16 (corresponding to a second semiconductor substrate) in which 5 is partially formed and a silicon wafer 12 in which a concave portion 13 is formed are prepared. In this case, the thin-film region on the surface of the single-crystal silicon wafer 16 divided by the buried oxide film 15 functions as a single-crystal silicon layer 16a corresponding to the semiconductor layer in the present invention. The buried oxide film 15 is formed by performing heat treatment after implanting oxygen ions into the wafer 16.
It is formed by MOX technology.

【0038】次に、貼り合わせ工程を行うことにより図
4(b)に示す状態まで加工する。この貼り合わせ工程
は第1実施例と同様の直接接合法で行うものであり、ま
ず、単結晶シリコンウェハ16側の単結晶シリコン層1
6aの表面並びにシリコンウェハ12の凹部13側の表
面に、第1実施例と同様の親水化処理を施した後に、両
シリコンウェハ12及び16を上記親水化処理面で密着
させて貼り合わせる。この貼り合わせは、真空状態の雰
囲気中において、ワークに対し比較的低い温度を加えな
がら行う。但し、この場合においても、上記貼り合わせ
工程での熱処理温度は、半導体圧力センサの実際の最高
使用温度(例えば自動車用の場合は200℃)よりは高
い温度に設定されるものである。
Next, by performing a bonding step, processing is performed to a state shown in FIG. This bonding step is performed by the same direct bonding method as in the first embodiment. First, the single-crystal silicon layer 1 on the single-crystal silicon wafer 16 side is used.
After the same hydrophilic treatment as that of the first embodiment is performed on the surface of the silicon wafer 12 and the surface of the silicon wafer 12 on the side of the concave portion 13, the silicon wafers 12 and 16 are adhered to each other on the hydrophilic treatment surface. This bonding is performed in a vacuum atmosphere while applying a relatively low temperature to the work. However, also in this case, the heat treatment temperature in the bonding step is set to a temperature higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor (for example, 200 ° C. for an automobile).

【0039】上記のような貼り合わせ工程の実行に応じ
て圧力基準室6を形成した後には、選択除去工程を行
う。具体的には、この選択除去工程では、シリコンウェ
ハ16に対し、裏面側から埋込酸化膜15をストッパと
した研削或いは研磨処理を施し、図4(c)に示すよう
に、当該埋込酸化膜15を露出させる。尚、この場合に
おいて、当初においてエッチング処理を施し、途中から
研削或いは研磨処理に切り換えることもできる。さら
に、この後に、上記埋込酸化膜15を、例えばフッ酸系
水溶液を用いた化学エッチング或いは化学的機械研磨や
ドライエッチングなどの選択エッチング処理によって除
去する(図4(d)参照)。これにより、シリコンウェ
ハ16は、単結晶シリコン層16aを残して除去される
ことになり、その単結晶シリコン層16aによってダイ
ヤフラム5が形成されるようになる。
After forming the pressure reference chamber 6 in accordance with the execution of the above-described bonding step, a selective removal step is performed. Specifically, in the selective removal step, the silicon wafer 16 is subjected to grinding or polishing from the back side using the buried oxide film 15 as a stopper, and as shown in FIG. The film 15 is exposed. In this case, it is also possible to perform an etching process at the beginning and switch to a grinding or polishing process in the middle. Thereafter, the buried oxide film 15 is removed by, for example, chemical etching using a hydrofluoric acid-based aqueous solution or by selective etching such as chemical mechanical polishing or dry etching (see FIG. 4D). As a result, the silicon wafer 16 is removed leaving the single crystal silicon layer 16a, and the diaphragm 5 is formed by the single crystal silicon layer 16a.

【0040】そして、選択除去工程の実行後には、前記
第1実施例と同様のゲージ抵抗7を形成するための拡散
工程(図4(e)参照)などを順次実行した後に、ダイ
シング加工を行うことにより半導体圧力センサの基本構
造を完成させる。
After the selective removal step is performed, a diffusion step (see FIG. 4E) for forming the gauge resistor 7 similar to that of the first embodiment is sequentially performed, and then a dicing process is performed. This completes the basic structure of the semiconductor pressure sensor.

【0041】従って、本実施例の製造方法によっても、
第1実施例と同様に、貼り合わせ工程の実行時におい
て、圧力基準室6内などに付着或いは吸収されている水
分子が追い出されるようになると共に、ダイヤフラム5
の厚さ寸法は、単結晶シリコン層16aの厚さ寸法(埋
込酸化膜16の形成位置)に厳密に依存したものとなっ
て、そのダイヤフラム5の厚さ寸法を高精度に管理可能
となるから、総じてダイヤフラム5による圧力検出精度
の向上を実現できるようになる。尚、本実施例において
も、前述したようなエピタキシャル成長工程を実行する
構成としたり、シリコンウェハ12の上面に、前記第1
実施例と同様にシリコン酸化膜を形成しておく構成とし
ても良いものである。また、貼り合わせ工程は、前記第
2実施例のような不活性ガスイオンを照射する手法によ
り行っても良い。
Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment,
As in the first embodiment, at the time of execution of the bonding step, water molecules attached or absorbed in the pressure reference chamber 6 and the like are expelled, and the diaphragm 5
Thickness strictly depends on the thickness of the single-crystal silicon layer 16a (the position where the buried oxide film 16 is formed), and the thickness of the diaphragm 5 can be managed with high precision. Therefore, it is possible to generally improve the pressure detection accuracy of the diaphragm 5. Incidentally, also in this embodiment, the above-described epitaxial growth step is performed, or the first wafer is placed on the upper surface of the silicon wafer 12.
The configuration may be such that a silicon oxide film is formed in the same manner as in the embodiment. The bonding step may be performed by a method of irradiating with inert gas ions as in the second embodiment.

【0042】(第4の実施の形態)図5には本発明の第
4実施例が示されており、以下、これについて前記第1
実施例と異なる部分のみ説明する。まず、図5(a)に
示すように、表面側から前記第1実施例における単結晶
シリコン層9の膜厚に対応した深さに達する例えばP型
の不純物拡散層17を形成したN型の単結晶シリコンウ
ェハ18(第2半導体基板に相当)と、凹部13が形成
されたシリコンウェハ12とを用意する。この場合、第
1実施例と同様に、シリコンウェハ12の上面にはシリ
コン酸化膜14が熱酸化法によって形成されている。
(Fourth Embodiment) FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention.
Only parts different from the embodiment will be described. First, as shown in FIG. 5A, an N-type impurity diffusion layer 17 having a P-type impurity diffusion layer 17 is formed from the surface to a depth corresponding to the thickness of the single-crystal silicon layer 9 in the first embodiment. A single-crystal silicon wafer 18 (corresponding to a second semiconductor substrate) and a silicon wafer 12 having a recess 13 are prepared. In this case, as in the first embodiment, a silicon oxide film 14 is formed on the upper surface of the silicon wafer 12 by a thermal oxidation method.

【0043】次に、貼り合わせ工程を行うことにより図
5(b)に示す状態まで加工する。この貼り合わせ工程
は第1実施例と同様の直接接合法で行うものであり、ま
ず、単結晶シリコンウェハ18の不純物拡散層17側の
表面並びにシリコンウェハ12の凹部13側の表面に、
第1実施例と同様の親水化処理を施した後に、両シリコ
ンウェハ12及び18を上記親水化処理面で密着させて
貼り合わせる。この貼り合わせは、真空状態の雰囲気中
において、ワークに対し比較的低い温度を加えながら行
う。但し、この場合においても、上記貼り合わせ工程で
の熱処理温度は、半導体圧力センサの実際の最高使用温
度(例えば自動車用の場合は200℃)よりは高い温度
に設定されるものである。
Next, by performing a bonding step, processing is performed to a state shown in FIG. 5B. This bonding step is performed by the same direct bonding method as in the first embodiment. First, the surface of the single crystal silicon wafer 18 on the side of the impurity diffusion layer 17 and the surface of the silicon wafer 12 on the side of the concave portion 13 are
After the same hydrophilic treatment as in the first embodiment is performed, the two silicon wafers 12 and 18 are adhered to each other by being brought into close contact with the hydrophilic treatment surface. This bonding is performed in a vacuum atmosphere while applying a relatively low temperature to the work. However, also in this case, the heat treatment temperature in the bonding step is set to a temperature higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor (for example, 200 ° C. for an automobile).

【0044】上記のような貼り合わせ工程の実行に応じ
て圧力基準室6を形成した後には、選択除去工程を行
う。具体的には、この選択除去工程では、シリコンウェ
ハ18に対し、裏面側から不純物拡散層17をストッパ
としたエッチング処理を施し、図5(c)に示すよう
に、当該不純物拡散層17を本発明でいう半導体層とし
て露出させてダイヤフラム5を形成する。尚、この場合
のエッチング処理は、例えばKOH系のアルカリエッチ
ング液を使用して行うことができる。
After forming the pressure reference chamber 6 in accordance with the execution of the above-described bonding step, a selective removal step is performed. Specifically, in this selective removal step, an etching process is performed on the silicon wafer 18 from the back side using the impurity diffusion layer 17 as a stopper, and as shown in FIG. The diaphragm 5 is formed to be exposed as a semiconductor layer in the present invention. The etching process in this case can be performed using, for example, a KOH-based alkali etching solution.

【0045】そして、上記選択除去工程の実行後には、
前記第1実施例と同様のゲージ抵抗7を形成するための
拡散工程(図5(d)参照)などを順次実行した後に、
ダイシング加工を行うことにより半導体圧力センサの基
本構造を完成させる。
Then, after performing the above-mentioned selective removal step,
After sequentially performing a diffusion step (see FIG. 5D) for forming the gauge resistor 7 similar to that of the first embodiment,
The basic structure of the semiconductor pressure sensor is completed by performing dicing.

【0046】従って、本実施例の製造方法によっても、
第1実施例と同様に、貼り合わせ工程の実行時におい
て、圧力基準室6内などに付着或いは吸収されている水
分子が追い出されるようになると共に、ダイヤフラム5
の厚さ寸法は、不純物拡散層17の厚さ寸法に厳密に依
存したものとなって、そのダイヤフラム5の厚さ寸法を
高精度に管理可能となるから、総じてダイヤフラム5に
よる圧力検出精度の向上を実現できるようになる。尚、
本実施例においても、前述したようなエピタキシャル成
長工程を実行する構成としても良く、また、貼り合わせ
工程は、シリコンウェハ12上にシリコン酸化膜14を
設けないことを前提に前記第2実施例のような不活性ガ
スイオンを照射する手法により行っても良いものであ
る。
Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment,
As in the first embodiment, at the time of execution of the bonding step, water molecules attached or absorbed in the pressure reference chamber 6 and the like are expelled, and the diaphragm 5
Is strictly dependent on the thickness of the impurity diffusion layer 17, and the thickness of the diaphragm 5 can be controlled with high precision. Therefore, the accuracy of pressure detection by the diaphragm 5 can be generally improved. Can be realized. still,
In this embodiment as well, the configuration may be such that the above-described epitaxial growth step is performed, and the bonding step is the same as in the second embodiment described above, on the assumption that the silicon oxide film 14 is not provided on the silicon wafer 12. It may be performed by a method of irradiating with an inert gas ion.

【0047】(第5の実施の形態)図6には本発明の第
5実施例が示されており、以下、これについて前記第1
実施例と異なる部分のみ説明する。まず、図6(a)に
示すように、表面側から前記第1実施例における単結晶
シリコン層9の膜厚に対応した深さに達する結晶欠陥形
成用の水素イオン注入層19を形成したN型の単結晶シ
リコンウェハ20(第2半導体基板に相当)と、凹部1
3が形成されたシリコンウェハ12とを用意する。尚、
単結晶シリコンウェハ20にあっては、水素イオン注入
層19より浅い位置に存する薄膜状の領域が、本発明で
いう半導体層に相当した単結晶シリコン層20aとして
機能するようになっている。また、第1実施例と同様
に、シリコンウェハ12の上面にはシリコン酸化膜14
が熱酸化法によって形成されている。
(Fifth Embodiment) FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention.
Only parts different from the embodiment will be described. First, as shown in FIG. 6 (a), a hydrogen ion implanted layer 19 for forming crystal defects is formed from the surface side to a depth corresponding to the thickness of the single crystal silicon layer 9 in the first embodiment. Mold single crystal silicon wafer 20 (corresponding to the second semiconductor substrate) and concave portion 1
Then, a silicon wafer 12 on which 3 is formed is prepared. still,
In the single crystal silicon wafer 20, a thin film region located at a position shallower than the hydrogen ion implanted layer 19 functions as a single crystal silicon layer 20a corresponding to a semiconductor layer in the present invention. As in the first embodiment, a silicon oxide film 14 is formed on the upper surface of the silicon wafer 12.
Are formed by a thermal oxidation method.

【0048】この場合、上記水素イオン注入層19を形
成するイオンとしては、水素イオン以外に、ヘリウムの
ような希ガスイオンなども利用できるが、水素イオンを
利用する場合、そのイオン注入工程でのドーズ量は、例
えば1×1016atoms/cm〜1×1017atoms/cm
の範囲、好ましくは5×1016atoms/cm〜1×10
17atoms/cmの範囲に設定する。また、イオン注入エ
ネルギは、水素イオン注入層19を形成する深さに応じ
て設定することになる。尚、実際には、上記イオン注入
工程に先立って、イオン注入側の面にシリコン酸化膜な
どによって汚染保護膜を形成しておき、イオン注入工程
後にこの汚染保護膜を除去することが行われる。これに
より、単結晶シリコンウェハ20の表面の鏡面状態が保
持されると共に、金属イオンなどによる汚染が防止され
る。
In this case, as the ions forming the hydrogen ion implanted layer 19, besides the hydrogen ions, rare gas ions such as helium can be used. The dose is, for example, 1 × 10 16 atoms / cm 2 to 1 × 10 17 atoms / cm 2.
, Preferably 5 × 10 16 atoms / cm 2 to 1 × 10
It is set in the range of 17 atoms / cm 2 . Further, the ion implantation energy is set according to the depth at which the hydrogen ion implantation layer 19 is formed. Actually, prior to the ion implantation step, a contamination protection film is formed on the surface on the ion implantation side with a silicon oxide film or the like, and the contamination protection film is removed after the ion implantation step. Thereby, the mirror state of the surface of the single crystal silicon wafer 20 is maintained, and contamination by metal ions or the like is prevented.

【0049】次に、貼り合わせ工程を行うことにより図
6(b)に示す状態まで加工する。この貼り合わせ工程
は第1実施例と同様の直接接合法で行うものであり、ま
ず、単結晶シリコンウェハ20のイオン注入側の表面並
びにシリコンウェハ12の凹部13側の表面に、第1実
施例と同様の親水化処理を施した後に、両シリコンウェ
ハ12及び20を上記親水化処理面で密着させて貼り合
わせる。この貼り合わせは、真空状態の雰囲気中におい
て、ワークに対し比較的低い温度を加えながら行う。但
し、この場合においても、上記貼り合わせ工程での熱処
理温度は、半導体圧力センサの実際の最高使用温度(例
えば自動車用の場合は200℃)よりは高い温度に設定
されるものであるが、水素イオン注入層19での剥離現
象が始まる温度(400℃程度)より低い温度で行われ
る。
Next, by performing a bonding step, processing is performed to a state shown in FIG. This bonding step is performed by the same direct bonding method as that of the first embodiment. First, the surface of the single crystal silicon wafer 20 on the ion implantation side and the surface of the silicon wafer 12 on the side of the concave portion 13 are attached to the first embodiment. After the same hydrophilic treatment as described above, both silicon wafers 12 and 20 are adhered to each other by being brought into close contact with the above-mentioned hydrophilic treatment surface. This bonding is performed in a vacuum atmosphere while applying a relatively low temperature to the work. However, also in this case, the heat treatment temperature in the bonding step is set to a temperature higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor (for example, 200 ° C. for an automobile), but hydrogen This is performed at a temperature lower than the temperature (about 400 ° C.) at which the separation phenomenon starts in the ion implantation layer 19.

【0050】上記のような貼り合わせ工程の実行に応じ
て圧力基準室6を形成した後には、選択除去工程を行
う。具体的には、この選択除去工程では、シリコンウェ
ハ12及び20の一体物に対し、400℃〜600℃程
度の熱処理を施すことによって、シリコンウェハ20を
水素イオン注入層19により形成される欠陥層部分で剥
離して、前記単結晶シリコン層20aを露出させ、これ
によりダイヤフラム5を形成する。尚、単結晶シリコン
層20aの表面には、必要に応じて研磨などの平坦化処
理が施される。また、上記のような剥離現象は、熱処理
に伴い、水素イオン注入層19により形成される欠陥層
部分で微小な気泡が凝集してマクロな気泡を生じ、これ
により当該欠陥層部分を境界とした剥離が拡大すること
により起こるものであり、従って、単結晶シリコン層2
0aの厚さ寸法は、水素イオン注入層19の深さ位置
(つまり、イオン注入工程でのイオン注入深さ)に依存
することになる。
After the pressure reference chamber 6 is formed in accordance with the execution of the above-described bonding step, a selective removal step is performed. More specifically, in this selective removal step, the silicon wafer 20 is subjected to a heat treatment at about 400 ° C. to 600 ° C. on the integrated body of the silicon wafers 12 and 20 so that the silicon wafer 20 becomes a defect layer The single-crystal silicon layer 20a is exposed by exfoliating the portion, thereby forming the diaphragm 5. Note that the surface of the single crystal silicon layer 20a is subjected to a flattening process such as polishing as necessary. Further, in the above-described peeling phenomenon, micro bubbles are aggregated in a defect layer portion formed by the hydrogen ion implanted layer 19 due to heat treatment to generate macro bubbles, and thereby the defect layer portion becomes a boundary. The peeling is caused by enlargement, and therefore, the single-crystal silicon layer 2
The thickness dimension of 0a depends on the depth position of the hydrogen ion implanted layer 19 (that is, the ion implantation depth in the ion implantation step).

【0051】そして、上記選択除去工程の実行後には、
前記第1実施例と同様のゲージ抵抗7を形成するための
拡散工程(図6(d)参照)などを順次実行した後に、
ダイシング加工を行うことにより半導体圧力センサの基
本構造を完成させる。
Then, after performing the selective removal step,
After sequentially performing a diffusion step (see FIG. 6D) for forming the gauge resistor 7 similar to that of the first embodiment,
The basic structure of the semiconductor pressure sensor is completed by performing dicing.

【0052】従って、本実施例の製造方法によっても、
第1実施例と同様に、貼り合わせ工程の実行時におい
て、圧力基準室6内などに付着或いは吸収されている水
分子が追い出されるようになると共に、ダイヤフラム5
の厚さ寸法が、水素イオン注入層19の深さ位置(イオ
ン注入工程でのイオン注入深さ)に厳密に依存したもの
となって、そのダイヤフラム5の厚さ寸法を高精度に管
理可能となるから、総じてダイヤフラム5による圧力検
出精度の向上を実現できるようになる。尚、本実施例に
おいても、前述したようなエピタキシャル成長工程を実
行する構成としても良く、また、貼り合わせ工程は、シ
リコンウェハ12上にシリコン酸化膜14を設けないこ
とを前提に前記第2実施例のような不活性ガスイオンを
照射する手法により行っても良いものである。
Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment,
As in the first embodiment, at the time of execution of the bonding step, water molecules attached or absorbed in the pressure reference chamber 6 and the like are expelled, and the diaphragm 5
Is strictly dependent on the depth position of the hydrogen ion implanted layer 19 (the ion implantation depth in the ion implantation step), and the thickness of the diaphragm 5 can be managed with high precision. Therefore, it is possible to generally improve the pressure detection accuracy of the diaphragm 5. In this embodiment, the epitaxial growth step as described above may be performed, and the bonding step is performed on the assumption that the silicon oxide film 14 is not provided on the silicon wafer 12 in the second embodiment. It may be performed by a method of irradiating inert gas ions as described above.

【0053】(第6の実施の形態)図7には本発明の第
6実施例が示されており、以下、これについて前記第1
実施例と異なる部分のみ説明する。まず、図7(a)に
示すように、シリコンウェハ21(本発明でいう支持基
板に相当)上に単結晶シリコン層22(本発明でいう半
導体層に相当)が絶縁分離膜23を介して形成されたS
OI基板24(第2半導体基板に相当)を用意し、図7
(b)に示すように、上記単結晶シリコン層22の所定
深さ位置にSIMOX技術を利用して埋込酸化膜25を
形成するという酸化膜形成工程を実行する。この場合、
単結晶シリコン層22において、上記埋込酸化膜25に
より区分された薄膜状の表面側領域が、最終的にダイヤ
フラム5となる部分である。さらに、図7(c)に示す
ように、単結晶シリコン層22の表面側領域に対し、埋
込酸化膜25に達する凹部26を形成するという凹部形
成工程を実行すると共に、表面に所定膜厚のシリコン酸
化膜27が熱酸化により形成されたシリコンウェハ28
(第1半導体基板に相当)を用意する。
(Sixth Embodiment) FIG. 7 shows a sixth embodiment of the present invention.
Only parts different from the embodiment will be described. First, as shown in FIG. 7A, a single crystal silicon layer 22 (corresponding to a semiconductor layer according to the present invention) is formed on a silicon wafer 21 (corresponding to a supporting substrate according to the present invention) via an insulating separation film 23. S formed
An OI substrate 24 (corresponding to a second semiconductor substrate) is prepared, and FIG.
As shown in (b), an oxide film forming step of forming a buried oxide film 25 at a predetermined depth position of the single crystal silicon layer 22 by using the SIMOX technique is performed. in this case,
In the single crystal silicon layer 22, a thin film surface side region divided by the buried oxide film 25 is a portion that finally becomes the diaphragm 5. Further, as shown in FIG. 7C, a recess forming step of forming a recess 26 reaching the buried oxide film 25 is performed on the surface side region of the single crystal silicon layer 22, and a predetermined film thickness is formed on the surface. Wafer 28 having a silicon oxide film 27 formed by thermal oxidation
(Corresponding to the first semiconductor substrate) is prepared.

【0054】次に、貼り合わせ工程を行うことにより図
7(d)に示す状態まで加工する。この貼り合わせ工程
は第1実施例と同様の直接接合法で行うものであり、ま
ず、SOI基板24の凹部26側の表面並びにシリコン
ウェハ28のシリコン酸化膜27側の表面に、第1実施
例と同様の親水化処理を施した後に、それらSOI基板
24及びシリコンウェハ28を上記親水化処理面で密着
させて貼り合わせる。この貼り合わせは、真空状態の雰
囲気中において、ワークに対し比較的低い温度を加えな
がら行う。但し、この場合においても、上記貼り合わせ
工程での熱処理温度は、半導体圧力センサの実際の最高
使用温度(例えば自動車用の場合は200℃)よりは高
い温度に設定されるものである。
Next, by performing a bonding step, processing is performed to a state shown in FIG. This bonding step is performed by the same direct bonding method as that of the first embodiment. First, the surface of the SOI substrate 24 on the side of the concave portion 26 and the surface of the silicon wafer 28 on the side of the silicon oxide film 27 are first formed. After performing the same hydrophilic treatment as described above, the SOI substrate 24 and the silicon wafer 28 are closely attached to each other on the above-mentioned hydrophilic treatment surface and bonded. This bonding is performed in a vacuum atmosphere while applying a relatively low temperature to the work. However, also in this case, the heat treatment temperature in the bonding step is set to a temperature higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor (for example, 200 ° C. for an automobile).

【0055】上記のような貼り合わせ工程の実行に応じ
て圧力基準室6を形成した後には、選択除去工程を行
う。具体的には、この選択除去工程では、SOI基板2
4側のシリコンウェハ21を、絶縁分離膜23をストッ
パとした研削、研磨、ケミカルエッチング処理を行うこ
とにより除去して、当該絶縁分離膜23を露出させた後
に、その絶縁分離膜23を、例えばフッ酸系水溶液を用
いた化学エッチング或いは化学的機械研磨やドライエッ
チングなどの選択エッチング処理によって除去し、図7
(e)に示すように、単結晶シリコン層22の表面を露
出させてダイヤフラム5を形成する。尚、この実施例の
場合、ダイヤフラム5と圧力基準室6との間に埋込酸化
膜25が残置された状態となる。
After forming the pressure reference chamber 6 in accordance with the execution of the above-described bonding step, a selective removal step is performed. Specifically, in this selective removal step, the SOI substrate 2
The silicon wafer 21 on the fourth side is removed by performing grinding, polishing, and chemical etching using the insulating separation film 23 as a stopper, and after exposing the insulating separation film 23, the insulating separation film 23 is removed, for example. As shown in FIG.
As shown in (e), the surface of the single-crystal silicon layer 22 is exposed to form the diaphragm 5. In the case of this embodiment, the buried oxide film 25 is left between the diaphragm 5 and the pressure reference chamber 6.

【0056】そして、上記選択除去工程の実行後には、
前記第1実施例と同様のゲージ抵抗7を形成するための
拡散工程(図7(f)参照)などを順次実行した後に、
ダイシング加工を行うことにより半導体圧力センサの基
本構造を完成させる。
Then, after performing the above-mentioned selective removal step,
After sequentially performing a diffusion step (see FIG. 7F) for forming the gauge resistor 7 similar to that of the first embodiment,
The basic structure of the semiconductor pressure sensor is completed by performing dicing.

【0057】従って、本実施例の製造方法によっても、
第1実施例と同様に、貼り合わせ工程の実行時におい
て、圧力基準室6内などに付着或いは吸収されている水
分子が追い出されるようになると共に、ダイヤフラム5
の厚さ寸法は、単結晶シリコン層22における埋込酸化
膜25により区分された薄膜状の領域の厚さ寸法(埋込
酸化膜25の深さ位置)に厳密に依存したものとなっ
て、そのダイヤフラム5の厚さ寸法を高精度に管理可能
となるから、総じてダイヤフラム5による圧力検出精度
の向上を実現できるようになる。尚、本実施例において
も、前述したようなエピタキシャル成長工程を実行する
構成としても良く、また、貼り合わせ工程は、シリコン
ウェハ28上にシリコン酸化膜27を設けないことを前
提に前記第2実施例のような不活性ガスイオンを照射す
る手法により行う構成としても良いものである。
Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment,
As in the first embodiment, at the time of execution of the bonding step, water molecules attached or absorbed in the pressure reference chamber 6 and the like are expelled, and the diaphragm 5
Is strictly dependent on the thickness dimension (depth position of the buried oxide film 25) of the thin film region divided by the buried oxide film 25 in the single crystal silicon layer 22, Since the thickness dimension of the diaphragm 5 can be managed with high accuracy, it is possible to generally improve the pressure detection accuracy of the diaphragm 5. In this embodiment, the epitaxial growth step as described above may be performed. In the bonding step, it is assumed that the silicon oxide film 27 is not provided on the silicon wafer 28. It is good also as a structure which performs by the technique of irradiating inert gas ions like this.

【0058】(第7の実施の形態)図8には上述した第
6実施例に一部変更を加えた本発明の第7実施例が示さ
れており、以下、これについて異なる部分のみ説明す
る。即ち、この実施例は、第6実施例における埋込酸化
膜25を形成するための酸化膜形成工程に代えて、SO
I基板24における単結晶シリコン層22の所定深さ位
置にSIMOX技術を利用して部分的に埋込酸化膜29
を形成するという酸化膜形成工程を実行することに特徴
を有する(図8(b)参照)。この場合にも、単結晶シ
リコン層22における上記埋込酸化膜29により区分さ
れた薄膜状の表面側領域が、最終的にダイヤフラム5と
なる。さらに、図8(c)に示すように、単結晶シリコ
ン層22に対し、埋込酸化膜29に達する凹部26を形
成する凹部形成工程を実行すると共に、表面にシリコン
酸化膜27が熱酸化により形成されたシリコンウェハ2
8を用意し、以降、第6実施例と同様の貼り合わせ工
程、選択除去工程及び拡散工程(図8(d)、(e)、
(f)参照)などを順次実行した後に、ダイシング加工
を行うことにより半導体圧力センサの基本構造を完成さ
せる。
(Seventh Embodiment) FIG. 8 shows a seventh embodiment of the present invention in which the above-described sixth embodiment is partially modified, and only different portions will be described below. . That is, in this embodiment, instead of the oxide film forming step for forming the buried oxide film 25 in the sixth embodiment, a SO
The buried oxide film 29 is partially formed at a predetermined depth position of the single crystal silicon layer 22 on the I-substrate 24 by using the SIMOX technique.
(See FIG. 8B). Also in this case, the thin-film surface-side region of the single-crystal silicon layer 22 divided by the buried oxide film 29 finally becomes the diaphragm 5. Further, as shown in FIG. 8C, a recess forming step of forming a recess 26 reaching the buried oxide film 29 is performed on the single crystal silicon layer 22, and a silicon oxide film 27 is formed on the surface by thermal oxidation. Formed silicon wafer 2
8 are prepared, and thereafter, the bonding step, the selective removing step, and the diffusion step (FIGS. 8D, 8E,
(Refer to (f)), and the like, and then dicing is performed to complete the basic structure of the semiconductor pressure sensor.

【0059】尚、本実施例においても、前述したような
エピタキシャル成長工程を実行する構成としても良く、
また、貼り合わせ工程は、シリコンウェハ28上にシリ
コン酸化膜27を設けないことを前提に前記第2実施例
のような不活性ガスイオンを照射する手法により行う構
成としても良いものである。
Incidentally, also in this embodiment, the structure for executing the epitaxial growth step as described above may be adopted.
Further, the bonding step may be performed by a method of irradiating with inert gas ions as in the second embodiment on the assumption that the silicon oxide film 27 is not provided on the silicon wafer 28.

【0060】(第8の実施の形態)図9には本発明の第
8実施例が示されており、以下、これについて前記第1
実施例と異なる部分のみ説明する。まず、図9(a)に
示すように、単結晶シリコンウェハ30(第2半導体基
板に相当)を用意し、この単結晶シリコンウェハ30の
表面側から所定深さの位置にSIMOX技術を利用して
埋込酸化膜31を形成する。次に、図9(b)に示すよ
うに、上記単結晶シリコンウェハ30の表面側から所定
深さに達する結晶欠陥形成用の水素イオン注入層32を
形成するというイオン注入工程を実行する。この場合、
単結晶シリコンウェハ30における水素イオン注入層3
2及び埋込酸化膜31間に存する薄膜状の領域が、本発
明でいう半導体層に相当した単結晶シリコン層30aと
して機能するようになっている。尚、このときのイオン
注入深さは、上記単結晶シリコン層30aの厚さ寸法が
ダイヤフラム厚に相当した値となるように設定する。ま
た、イオン注入工程での水素イオンのドーズ量は、前記
第5実施例の場合と同様に設定すれば良い。
(Eighth Embodiment) FIG. 9 shows an eighth embodiment of the present invention.
Only parts different from the embodiment will be described. First, as shown in FIG. 9A, a single crystal silicon wafer 30 (corresponding to a second semiconductor substrate) is prepared, and a SIMOX technique is used at a position at a predetermined depth from the surface side of the single crystal silicon wafer 30. To form a buried oxide film 31. Next, as shown in FIG. 9B, an ion implantation step of forming a hydrogen ion implantation layer 32 for forming crystal defects reaching a predetermined depth from the surface side of the single crystal silicon wafer 30 is performed. in this case,
Hydrogen ion implanted layer 3 in single crystal silicon wafer 30
The thin film region existing between the second oxide film 31 and the buried oxide film 31 functions as a single crystal silicon layer 30a corresponding to the semiconductor layer in the present invention. The ion implantation depth at this time is set so that the thickness of the single crystal silicon layer 30a has a value corresponding to the thickness of the diaphragm. The dose of hydrogen ions in the ion implantation step may be set in the same manner as in the fifth embodiment.

【0061】次いで、図9(c)に示すように、単結晶
シリコンウェハ30に対し、埋込酸化膜31に達する凹
部33を形成する凹部形成工程を実行すると共に、表面
に所定膜厚のシリコン酸化膜27が熱酸化により形成さ
れたシリコンウェハ28を用意する。
Next, as shown in FIG. 9C, a recess forming step of forming a recess 33 reaching the buried oxide film 31 is performed on the single crystal silicon wafer 30 and a silicon film having a predetermined thickness is formed on the surface. A silicon wafer 28 having an oxide film 27 formed by thermal oxidation is prepared.

【0062】次に、貼り合わせ工程を行うことにより図
9(d)に示す状態まで加工する。この貼り合わせ工程
は第1実施例と同様の直接接合法で行うものであり、ま
ず、単結晶シリコンウェハ30の凹部33側の表面並び
にシリコンウェハ28のシリコン酸化膜27側の表面
に、第1実施例と同様の親水化処理を施した後に、それ
らシリコンウェハ30及び28を上記親水化処理面で密
着させて貼り合わせる。この貼り合わせは、真空状態の
雰囲気中において、ワークに対し比較的低い温度を加え
ながら行う。但し、この場合においても、上記貼り合わ
せ工程での熱処理温度は、半導体圧力センサの実際の最
高使用温度(例えば自動車用の場合は200℃)よりは
高い温度に設定されるものであるが。水素イオン注入層
32での剥離現象が始まる温度(400℃程度)より低
い温度で行われる。。
Next, by performing a bonding step, processing is performed to a state shown in FIG. 9D. This bonding step is performed by the same direct bonding method as in the first embodiment. First, the first surface of the single crystal silicon wafer 30 on the side of the concave portion 33 and the surface of the silicon wafer 28 on the side of the silicon oxide film 27 are firstly bonded. After performing the same hydrophilic treatment as that of the embodiment, the silicon wafers 30 and 28 are adhered to each other by being brought into close contact with the hydrophilic treatment surface. This bonding is performed in a vacuum atmosphere while applying a relatively low temperature to the work. However, even in this case, the heat treatment temperature in the bonding step is set to a temperature higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor (for example, 200 ° C. for an automobile). This is performed at a temperature lower than the temperature (about 400 ° C.) at which the separation phenomenon starts in the hydrogen ion implanted layer 32. .

【0063】上記のような貼り合わせ工程の実行に応じ
て圧力基準室6を形成した後には、選択除去工程を行
う。具体的には、この選択除去工程では、シリコンウェ
ハ30及び28の一体物に対し、400℃〜600℃程
度の熱処理を施すことによって、単結晶シリコンウェハ
30を水素イオン注入層32により形成される欠陥層部
分で剥離して、前記単結晶シリコン層30aを露出さ
せ、これによりダイヤフラム5を形成する。尚、単結晶
シリコン層30aの表面には、必要に応じて研磨などの
平坦化処理が施される。
After the pressure reference chamber 6 is formed in accordance with the execution of the above-described bonding step, a selective removal step is performed. Specifically, in this selective removal step, a single crystal silicon wafer 30 is formed by the hydrogen ion implanted layer 32 by performing a heat treatment at about 400 ° C. to 600 ° C. on the integrated body of the silicon wafers 30 and 28. The single crystal silicon layer 30a is exposed by peeling off at the defective layer portion, thereby forming the diaphragm 5. Note that the surface of the single crystal silicon layer 30a is subjected to a flattening process such as polishing if necessary.

【0064】そして、上記選択除去工程の実行後には、
前記第1実施例と同様のゲージ抵抗7を形成するための
拡散工程(図9(f)参照)などを順次実行した後に、
ダイシング加工を行うことにより半導体圧力センサの基
本構造を完成させる。
Then, after performing the selective removal step,
After sequentially performing a diffusion step (see FIG. 9F) for forming the gauge resistor 7 similar to that of the first embodiment,
The basic structure of the semiconductor pressure sensor is completed by performing dicing.

【0065】従って、本実施例の製造方法によっても、
第1実施例と同様に、貼り合わせ工程の実行時におい
て、圧力基準室6内などに付着或いは吸収されている水
分子が追い出されるようになると共に、ダイヤフラム5
の厚さ寸法は、水素イオン注入層32の深さ位置に厳密
に依存したものとなって、そのダイヤフラム5の厚さ寸
法を高精度に管理可能となるから、総じてダイヤフラム
5による圧力検出精度の向上を実現できるようになる。
尚、本実施例においても、前述したようなエピタキシャ
ル成長工程を実行する構成としても良く、また、貼り合
わせ工程は、シリコンウェハ28上にシリコン酸化膜2
7を設けないことを前提に前記第2実施例のような不活
性ガスイオンを照射する手法により行っても良いもので
ある。
Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment,
As in the first embodiment, at the time of execution of the bonding step, water molecules attached or absorbed in the pressure reference chamber 6 and the like are expelled, and the diaphragm 5
The thickness dimension of the diaphragm 5 is strictly dependent on the depth position of the hydrogen ion implanted layer 32, and the thickness dimension of the diaphragm 5 can be controlled with high accuracy. Improvements can be realized.
In this embodiment, the epitaxial growth step may be performed as described above. The bonding step may include the step of forming the silicon oxide film 2 on the silicon wafer 28.
7 may be performed by a method of irradiating with inert gas ions as in the second embodiment on the premise that no 7 is provided.

【0066】(第9の実施の形態)図10には上述した
第8実施例に一部変更を加えた本発明の第9実施例が示
されており、以下、これについて異なる部分のみ説明す
る。即ち、この実施例は、第8実施例における埋込酸化
膜31に代えて、単結晶シリコンウェハ30における所
定深さ位置にSIMOX技術を利用して部分的に埋込酸
化膜34を形成したことに特徴を有する(図8(a)参
照)。そして、図10(b)に示すように、上記単結晶
シリコンウェハ30の表面側から所定深さに達する結晶
欠陥形成用の水素イオン注入層32を形成するというイ
オン注入工程を同様に実行する。この場合にも、単結晶
シリコンウェハ30における水素イオン注入層32及び
埋込酸化膜34間に存する薄膜状の領域が、最終的にダ
イヤフラム5となる単結晶シリコン層30aとして機能
するようになっている。さらに、図10(c)に示すよ
うに、単結晶シリコンウェハ30に対し、埋込酸化膜3
4に達する凹部33を形成する凹部形成工程を実行する
と共に、表面にシリコン酸化膜27が熱酸化により形成
されたシリコンウェハ28を用意し、以降、第8実施例
と同様の貼り合わせ工程、選択除去工程及び拡散工程
(図10(d)、(e)、(f)参照)などを順次実行
した後に、ダイシング加工を行うことにより半導体圧力
センサの基本構造を完成させる。
(Ninth Embodiment) FIG. 10 shows a ninth embodiment of the present invention in which the above-described eighth embodiment is partially modified, and only different portions will be described below. . That is, in this embodiment, the buried oxide film 34 is partially formed at a predetermined depth position in the single crystal silicon wafer 30 by using the SIMOX technique instead of the buried oxide film 31 in the eighth embodiment. (See FIG. 8A). Then, as shown in FIG. 10B, an ion implantation step of forming a hydrogen ion implantation layer 32 for forming a crystal defect reaching a predetermined depth from the surface side of the single crystal silicon wafer 30 is similarly performed. Also in this case, the thin film region existing between the hydrogen ion implanted layer 32 and the buried oxide film 34 in the single crystal silicon wafer 30 functions as the single crystal silicon layer 30a that finally becomes the diaphragm 5. I have. Further, as shown in FIG. 10C, the buried oxide film 3
4 and a silicon wafer 28 having a silicon oxide film 27 formed on the surface by thermal oxidation is prepared, and thereafter, a bonding step similar to that of the eighth embodiment is performed. After the removal step and the diffusion step (see FIGS. 10D, 10E, and 10F) are sequentially performed, dicing is performed to complete the basic structure of the semiconductor pressure sensor.

【0067】尚、本実施例においても、前述したような
エピタキシャル成長工程を実行する構成としても良く、
また、貼り合わせ工程は、シリコンウェハ28上にシリ
コン酸化膜27を設けないことを前提に前記第2実施例
のような不活性ガスイオンを照射する手法により行う構
成としても良いものである。
Incidentally, also in this embodiment, the structure for executing the epitaxial growth step as described above may be adopted.
Further, the bonding step may be performed by a method of irradiating with inert gas ions as in the second embodiment on the assumption that the silicon oxide film 27 is not provided on the silicon wafer 28.

【0068】(その他の実施の形態)尚、本発明は上記
した実施例に限定されるものではなく、次のような変形
または拡張が可能である。各実施例において、貼り合わ
せ工程の実行後には、必要に応じて貼り合わせ強度を増
大させるための熱処理工程(例えば窒素などの不活性ガ
ス雰囲気中において高温(1100℃〜1200℃程度
以上)を加える熱処理)を行っても良い。研磨或いエッ
チング時のストッパとして機能させるためのシリコン酸
化膜は、多結晶シリコン膜により置き換えることが可能
である。各実施例における埋込酸化膜を得る技術として
は、SIMOX技術に限らず、貼り合わせ技術、横方向
エピタキシャル成長技術、レーザ再結晶化技術など、他
の種々の技術を用いることができる。
(Other Embodiments) The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be modified or expanded as follows. In each embodiment, after the execution of the bonding step, a heat treatment step (for example, a high temperature (about 1100 ° C. to 1200 ° C. or more) in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen) is applied as necessary to increase the bonding strength. Heat treatment). The silicon oxide film for functioning as a stopper during polishing or etching can be replaced with a polycrystalline silicon film. The technique for obtaining the buried oxide film in each embodiment is not limited to the SIMOX technique, and various other techniques such as a bonding technique, a lateral epitaxial growth technique, and a laser recrystallization technique can be used.

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

【図1】本発明の第1実施例による製造方法を模式的に
示す断面図
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】半導体圧力センサの基本構造を示す模式的な断
面図
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a basic structure of a semiconductor pressure sensor.

【図3】本発明の第2実施例による製造方法を模式的に
示す断面図
FIG. 3 is a sectional view schematically showing a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施例による製造方法を模式的に
示す断面図
FIG. 4 is a sectional view schematically showing a manufacturing method according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4実施例による製造方法を模式的に
示す断面図
FIG. 5 is a sectional view schematically showing a manufacturing method according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5実施例による製造方法を模式的に
示す断面図
FIG. 6 is a sectional view schematically showing a manufacturing method according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6実施例による製造方法を模式的に
示す断面図
FIG. 7 is a sectional view schematically showing a manufacturing method according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7実施例による製造方法を模式的に
示す断面図
FIG. 8 is a sectional view schematically showing a manufacturing method according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第8実施例による製造方法を模式的に
示す断面図
FIG. 9 is a sectional view schematically showing a manufacturing method according to an eighth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第9実施例による製造方法を模式的
に示す断面図
FIG. 10 is a sectional view schematically showing a manufacturing method according to a ninth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1は半導体圧力センサ、2はシリコン基板、3はシリコ
ン酸化膜、4は単結晶シリコン層、5はダイヤフラム、
6は圧力基準室、7はゲージ抵抗、8はシリコンウェハ
(支持基板)、9は単結晶シリコン層(半導体層)、1
0は絶縁分離膜、11はSOI基板(第2半導体基
板)、12はシリコンウェハ(第1半導体基板)、13
は凹部、14はシリコン酸化膜、15は埋込酸化膜、1
6は単結晶シリコンウェハ(第2半導体基板)、16a
は単結晶シリコン層(半導体層)、17は不純物拡散
層、18は単結晶シリコンウェハ18(第2半導体基
板)、19は水素イオン注入層、20は単結晶シリコン
ウェハ(第2半導体基板)、20aは単結晶シリコン層
(半導体層)、21はシリコンウェハ(支持基板)、2
2は単結晶シリコン層(半導体層)、23は絶縁分離
膜、24はSOI基板(第2半導体基板)、25は埋込
酸化膜、26は凹部、27はシリコン酸化膜、28はシ
リコンウェハ(第1半導体基板)、29は埋込酸化膜、
30は単結晶シリコンウェハ(第2半導体基板)、30
aは単結晶シリコン層(半導体層)、31は埋込酸化
膜、32は水素イオン注入層、33は凹部、34は埋込
酸化膜を示す。
1 is a semiconductor pressure sensor, 2 is a silicon substrate, 3 is a silicon oxide film, 4 is a single crystal silicon layer, 5 is a diaphragm,
6 is a pressure reference chamber, 7 is a gauge resistor, 8 is a silicon wafer (support substrate), 9 is a single crystal silicon layer (semiconductor layer), 1
0 is an insulating separation film, 11 is an SOI substrate (second semiconductor substrate), 12 is a silicon wafer (first semiconductor substrate), 13
Is a recess, 14 is a silicon oxide film, 15 is a buried oxide film, 1
6 is a single crystal silicon wafer (second semiconductor substrate), 16a
Is a single crystal silicon layer (semiconductor layer), 17 is an impurity diffusion layer, 18 is a single crystal silicon wafer 18 (second semiconductor substrate), 19 is a hydrogen ion implanted layer, 20 is a single crystal silicon wafer (second semiconductor substrate), 20a is a single crystal silicon layer (semiconductor layer), 21 is a silicon wafer (support substrate), 2
2 is a single crystal silicon layer (semiconductor layer), 23 is an insulating separation film, 24 is an SOI substrate (second semiconductor substrate), 25 is a buried oxide film, 26 is a concave portion, 27 is a silicon oxide film, and 28 is a silicon wafer ( A first semiconductor substrate), 29 is a buried oxide film,
30 is a single crystal silicon wafer (second semiconductor substrate), 30
a indicates a single crystal silicon layer (semiconductor layer), 31 indicates a buried oxide film, 32 indicates a hydrogen ion implanted layer, 33 indicates a concave portion, and 34 indicates a buried oxide film.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ダイヤフラムの背面側に減圧された状態
の圧力基準室を備えて成る半導体圧力センサの製造方法
において、 前記圧力基準室を形成するための凹部が設けられた第1
半導体基板と、表面側に前記ダイヤフラムを形成するた
めの半導体層が設けられた第2半導体基板とを用意した
上で、 前記第1半導体基板の前記凹部側の面並びに前記第2半
導体基板の半導体層側の面に親水化処理を施した後に、
それらを親水化処理面で互いに貼り合わせるという貼り
合わせ工程を、真空状態の雰囲気中で前記半導体圧力セ
ンサの実際の最高使用温度以上の温度を加えながら実行
し、 この後に前記第2半導体基板における前記半導体層以外
の部分を選択的に除去する選択除去工程を実行すること
により、上記半導体層を露出させて前記ダイヤフラムを
形成することを特徴とする半導体圧力センサの製造方
法。
1. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor comprising a depressurized pressure reference chamber on the back side of a diaphragm, wherein a first concave portion for forming the pressure reference chamber is provided.
After preparing a semiconductor substrate and a second semiconductor substrate provided with a semiconductor layer for forming the diaphragm on the front side, a surface of the first semiconductor substrate on the concave side and a semiconductor of the second semiconductor substrate After subjecting the layer side surface to hydrophilic treatment,
A bonding step of bonding them to each other on the hydrophilized surface is performed in a vacuum atmosphere while applying a temperature equal to or higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, comprising: performing a selective removal step of selectively removing a portion other than a semiconductor layer to expose the semiconductor layer and form the diaphragm.
【請求項2】 前記第1半導体基板における前記凹部側
の面には、酸化膜が所定膜厚で形成されていることを特
徴とする請求項1記載の半導体圧力センサの製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein an oxide film is formed with a predetermined thickness on the surface of the first semiconductor substrate on the side of the concave portion.
【請求項3】 ダイヤフラムの背面側に減圧された状態
の圧力基準室を備えて成る半導体圧力センサの製造方法
において、 前記圧力基準室を形成するための凹部が設けられた第1
半導体基板と、表面側に前記ダイヤフラムを形成するた
めの半導体層が設けられた第2半導体基板とを用意した
上で、 前記第1半導体基板の前記凹部側の面並びに前記第2半
導体基板の半導体層側の面に負活性ガスイオンを照射す
る活性化処理を施した後に、それらを活性化処理面で互
いに貼り合わせるという貼り合わせ工程を、真空状態の
雰囲気中で実行し、 この後に前記第2半導体基板における前記半導体層以外
の部分を選択的に除去する選択除去工程を実行すること
により、上記半導体層を露出させて前記ダイヤフラムを
形成することを特徴とする半導体圧力センサの製造方
法。
3. A method of manufacturing a semiconductor pressure sensor comprising a depressurized pressure reference chamber on the back side of a diaphragm, wherein a first concave portion for forming the pressure reference chamber is provided.
After preparing a semiconductor substrate and a second semiconductor substrate provided with a semiconductor layer for forming the diaphragm on the front side, a surface of the first semiconductor substrate on the concave side and a semiconductor of the second semiconductor substrate After performing an activation process of irradiating the layer side surface with negative active gas ions, a bonding step of bonding them to each other on the activation processing surface is performed in an atmosphere in a vacuum state. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, comprising: performing a selective removal step of selectively removing a portion of a semiconductor substrate other than the semiconductor layer to expose the semiconductor layer and form the diaphragm.
【請求項4】 前記第2半導体基板は、支持基板上に絶
縁分離膜を介して半導体層を形成したSOI基板により
形成され、 前記選択除去工程では、前記支持基板を前記絶縁分離膜
をストッパとした研削、研磨或いはエッチング処理によ
って除去した後に、上記絶縁分離膜を選択エッチング処
理によって除去することを特徴とする請求項1ないし3
のいずれかに記載の半導体圧力センサの製造方法。
4. The second semiconductor substrate is formed by an SOI substrate having a semiconductor layer formed on a supporting substrate via an insulating separation film, and in the selective removing step, the supporting substrate is formed by using the insulating separating film as a stopper. 4. The method according to claim 1, wherein said insulating separation film is removed by a selective etching process after removing by said grinding, polishing or etching process.
The method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to any one of the above.
【請求項5】 前記第2半導体基板は、その表面側から
所定深さの位置に埋込酸化膜を形成することにより、当
該第2半導体基板の表面に上記埋込酸化膜により区分さ
れた状態の半導体層を備えた構造とされ、 前記選択除去工程では、前記第2半導体基板に対し、裏
面側から前記埋込酸化膜をストッパとした研削或いは研
磨処理を施した後に、上記埋込酸化膜を選択エッチング
処理によって除去することを特徴とする請求項1ないし
3のいずれかに記載の半導体圧力センサの製造方法。
5. A state in which the buried oxide film is formed at a position at a predetermined depth from the surface side of the second semiconductor substrate, so that the surface of the second semiconductor substrate is divided by the buried oxide film. In the selective removal step, the second semiconductor substrate is subjected to a grinding or polishing process from the back side using the buried oxide film as a stopper, and then the buried oxide film is formed. 4. The method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the semiconductor layer is removed by selective etching.
【請求項6】 前記第2半導体基板は、その表面側から
前記半導体層の膜厚に対応した深さに達する不純物拡散
層を形成した構造とされ、 前記選択除去工程では、前記第2半導体基板に対し、裏
面側から前記不純物拡散層をストッパとしたエッチング
処理を施すことにより当該不純物拡散層を前記半導体層
として露出させることを特徴とする請求項1ないし3の
いずれかに記載の半導体圧力センサの製造方法。
6. The second semiconductor substrate has a structure in which an impurity diffusion layer reaching a depth corresponding to a thickness of the semiconductor layer is formed from a surface side of the second semiconductor substrate. The semiconductor pressure sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the impurity diffusion layer is exposed as the semiconductor layer by performing an etching process on the back surface side using the impurity diffusion layer as a stopper. Manufacturing method.
【請求項7】 前記第2半導体基板は、その表面側から
所定深さの位置に結晶欠陥形成用のイオン注入層を形成
して、そのイオン注入層より浅い位置に存する領域を前
記半導体層とした構造とされ、 前記選択除去工程では、熱処理を施すことによって、前
記第2半導体基板を前記イオン注入層により形成される
欠陥層部分で剥離して前記半導体層を露出させることを
特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体
圧力センサの製造方法。
7. The second semiconductor substrate, wherein an ion implantation layer for forming a crystal defect is formed at a position at a predetermined depth from the surface side, and a region located at a position shallower than the ion implantation layer is formed as the semiconductor layer. In the selective removal step, the second semiconductor substrate is peeled at a defect layer portion formed by the ion implantation layer to expose the semiconductor layer by performing a heat treatment. Item 4. The method for manufacturing a semiconductor pressure sensor according to any one of Items 1 to 3.
【請求項8】 ダイヤフラムの背面側に減圧された状態
の圧力基準室を備えて成る半導体圧力センサの製造方法
において、 第1半導体基板と、支持基板上に絶縁分離膜を介して半
導体層を形成したSOI基板より成る第2半導体基板と
を用意した上で、 前記第2半導体基板の半導体層に対して、その表面側か
ら所定深さの位置に埋込酸化膜を形成する酸化膜形成工
程、 前記第2半導体基板の半導体層に対して、前記埋込酸化
膜に達する凹部を形成する凹部形成工程を順次実行し、 前記第1半導体基板の表面並びに前記第2半導体基板の
凹部側の面に親水化処理を施した後に、それらを親水化
処理面で互いに貼り合わせるという貼り合わせ工程を、
真空状態の雰囲気中で前記半導体圧力センサの実際の最
高使用温度以上の温度を加えながら実行し、 この後に前記第2半導体基板の支持基板を前記埋込酸化
膜をストッパとした研削、研磨或いはエッチング処理に
よって除去した後に、上記埋込酸化膜を選択エッチング
処理によって除去する選択除去工程を実行することによ
り、前記半導体層を露出させて前記ダイヤフラムを形成
することを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。
8. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor comprising a depressurized pressure reference chamber on the back side of a diaphragm, wherein a semiconductor layer is formed on a first semiconductor substrate and a support substrate via an insulating separation film. An oxide film forming step of preparing a buried oxide film at a position at a predetermined depth from the surface side of the semiconductor layer of the second semiconductor substrate after preparing a second semiconductor substrate made of the SOI substrate described above; A recess forming step of forming a recess reaching the buried oxide film is sequentially performed on the semiconductor layer of the second semiconductor substrate, and the recess is formed on the surface of the first semiconductor substrate and the surface of the second semiconductor substrate on the recess side. After performing the hydrophilic treatment, a bonding step of bonding them together on the hydrophilic treatment surface,
The process is performed in a vacuum atmosphere while applying a temperature equal to or higher than the actual maximum operating temperature of the semiconductor pressure sensor. Thereafter, the supporting substrate of the second semiconductor substrate is ground, polished or etched using the buried oxide film as a stopper. Forming a diaphragm by exposing the semiconductor layer by performing a selective removal step of removing the buried oxide film by a selective etching process after the removal by the treatment. .
【請求項9】 ダイヤフラムの背面側に減圧された状態
の圧力基準室を備えて成る半導体圧力センサの製造方法
において、 第1半導体基板と、所定深さ位置に埋込酸化膜が形成さ
れた第2半導体基板とを用意した上で、 前記第2半導体基板に対して、その表面側からイオン注
入することにより、結晶欠陥形成用のイオン注入層を前
記埋込酸化膜より深い位置に形成して、そのイオン注入
層及び埋込酸化膜間の領域を半導体層とするイオン注入
工程、 前記第2半導体基板に対し、その表面側から前記埋込酸
化膜に達する凹部を形成する凹部形成工程を順次実行
し、 前記第1半導体基板の表面並びに前記第2半導体基板の
凹部側の面に親水化処理を施した後に、それらを親水化
処理面で互いに貼り合わせるという貼り合わせ工程を、
真空状態の雰囲気中で前記半導体圧力センサの実際の最
高使用温度以上の温度を加えながら実行し、 この後に熱処理を施すことによって、前記第2半導体基
板を前記イオン注入層により形成される欠陥層部分で剥
離させる選択除去工程を実行することにより、前記半導
体層を露出させて前記ダイヤフラムを形成することを特
徴とする半導体圧力センサの製造方法。
9. A method of manufacturing a semiconductor pressure sensor comprising a depressurized pressure reference chamber on the back side of a diaphragm, wherein a first semiconductor substrate and a buried oxide film are formed at a predetermined depth position. After preparing the second semiconductor substrate, an ion implantation layer for forming a crystal defect is formed at a position deeper than the buried oxide film by ion-implanting the second semiconductor substrate from the surface side thereof. An ion implantation step in which a region between the ion implantation layer and the buried oxide film is used as a semiconductor layer; and a recess forming step of forming a recess reaching the buried oxide film from the surface side of the second semiconductor substrate. Performing a hydrophilizing process on the surface of the first semiconductor substrate and the concave-side surface of the second semiconductor substrate, and then laminating them on the hydrophilizing surface,
The process is performed in a vacuum atmosphere while applying a temperature equal to or higher than the actual maximum use temperature of the semiconductor pressure sensor, and thereafter, a heat treatment is performed to thereby convert the second semiconductor substrate into a defect layer portion formed by the ion implantation layer. A method for manufacturing a semiconductor pressure sensor, wherein the semiconductor layer is exposed to form the diaphragm by performing a selective removing step of peeling off the semiconductor layer.
【請求項10】 請求項8または9記載の半導体圧力セ
ンサの製造方法において、前記貼り合わせ工程に代え
て、前記第1半導体基板の表面並びに前記第2半導体基
板の凹部側の面に負活性ガスイオンを照射する活性化処
理を施した後に、真空状態の雰囲気中において第1半導
体基板及び第2半導体基板を上記活性化処理面で互いに
貼り合わせるという貼り合わせ工程を実行することを特
徴とする半導体圧力センサの製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor pressure sensor according to claim 8, wherein the surface of the first semiconductor substrate and the surface of the second semiconductor substrate on the concave side are replaced with a negative active gas instead of the bonding step. After performing an activation process of irradiating ions, a bonding step of bonding the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate to each other on the activation processing surface in a vacuum atmosphere is performed. Manufacturing method of pressure sensor.
【請求項11】 前記選択除去工程を実行して前記第2
半導体基板の半導体層を露出させた後に、当該半導体層
をエピタキシャル成長させて前記ダイヤフラムの厚さ寸
法を制御するエピタキシャル成長工程を実行することを
特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の半導
体圧力センサの製造方法。
11. The method according to claim 11, further comprising:
The semiconductor pressure according to any one of claims 1 to 10, wherein after exposing the semiconductor layer of the semiconductor substrate, the semiconductor layer is epitaxially grown to perform an epitaxial growth step of controlling a thickness dimension of the diaphragm. Manufacturing method of sensor.
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