JPH1137875A - 半導体圧力センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 埋め込み酸化膜のエッチング量をコントロー
ルする必要なく、ダイヤフラムの寸法精度が確保できる
半導体圧力センサの製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコンウェハ１上にダイヤフラム６の
形成予定領域が開口する酸化膜２を形成し、この酸化膜
２をマスクとして酸素イオンを注入すると共に、この酸
素イオンを活性化させて埋め込みシリコン酸化膜４をダ
イヤフラム６の形成予定領域にのみ形成する。このよう
に、ダイヤフラム６の形成予定領域にのみ埋め込みシリ
コン酸化膜４を形成すれば、埋め込みシリコン酸化膜４
を除去するときに、埋め込みシリコン酸化膜４が形成さ
れなかった部分がエッチングストップ層となって、埋め
込みシリコン酸化膜４だけが除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤフラムを有
する半導体圧力センサの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄膜のダイヤフラムの受圧変化に
よって圧力検出を行う半導体圧力センサがある。この半
導体圧力センサの製造方法として、特開平６−４９８０
６号公報に示される方法がある。この従来方法では、シ
リコンウェハの全面に埋め込み酸化膜を形成して、上側
シリコン層、埋め込み酸化膜及び下側シリコン層の３層
構造とした後、埋め込み酸化膜に達する穴を上側シリコ
ン層に空け、この穴からエッチング液を注入して埋め込
み酸化膜を部分的に除去する、いわゆるＳＩＭＯＸ法を
用いて薄膜のダイヤフラムを形成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来方法では、埋め込み酸化膜のエッチング時において、
横方向のエッチング量が多くなるが、エッチング液の回
り込みが悪くエッチングレートの制御が困難になるた
め、ダイヤフラム領域の大きさにバラツキが生じるとい
う問題がある。

【０００４】本発明は上記問題に鑑みたもので、埋め込
み酸化膜のエッチング量をコントロールする必要なく、
ダイヤフラムの寸法精度が確保できる半導体圧力センサ
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下の技術的手段を採用する。請求項１に
記載の発明においては、半導体基板（１）上にダイヤフ
ラム（６）の形成予定領域が開口するマスク材（２）を
形成し、このマスク材（２）をマスクとしてイオン注入
すると共に、このイオンを活性化させて埋め込み犠牲層
（４）をダイヤフラム（６）の形成予定領域にのみ形成
することを特徴としている。

【０００６】このように、ダイヤフラム（６）の形成予
定領域にのみ埋め込み犠牲層（４）を形成すれば、埋め
込み犠牲層（４）を除去するときに、埋め込み犠牲層
（４）が形成されなかった部分がエッチングストップ層
となって、埋め込み犠牲膜（４）だけが除去される。こ
の場合、埋め込み犠牲膜（４）のみが除去されるため、
エッチング量を制御しなくてもダイヤフラムにバラツキ
がない半導体圧力センサを形成することができる。

【０００７】具体的には、請求項２に示すように、半導
体基板（１）として、シリコン基板を用いることがで
き、埋め込み酸化犠牲層（４）となるシリコン酸化層を
除去することにより、バラツキのないダイヤフラムを形
成することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に、半導体圧力センサの製造工
程を示す。以下、図１に基づき半導体圧力センサの製造
工程を説明する。 〔図１（ａ）に示す工程〕まず、単結晶シリコンからな
るシリコンウェハ１を用意する。

【０００９】〔図１（ｂ）に示す工程〕シリコンウェハ
１の表面に熱酸化法若しくはＣＶＤ法等の方法によりシ
リコン酸化膜２を形成する。この酸化膜２の膜厚は後工
程で施す酸素注入層３を形成するためのイオン注入のマ
スクとなるのに十分な厚さであればよい。その後、フォ
トリソグラフィ・エッチングによってダイヤフラム形成
領域上の酸化膜２を選択的に除去する。

【００１０】〔図１（ｃ）に示す工程〕酸化膜２をマス
クとして、イオン注入法により、酸素イオンを１５０〜
２００ｋｅＶ程度の高加速電圧にて１〜３×１０¹⁸ｃｍ
^-2程度の高濃度で注入する。これにより、シリコンウェ
ハの表面より数千Å〜１μｍ程度の深さに高濃度の酸素
注入層３が形成される。

【００１１】〔図１（ｄ）に示す工程〕約１２００℃程
度の温度にて数時間の熱処理を行うことにより酸化注入
層３における酸素を活性化させ、シリコンと熱反応させ
て埋め込みシリコン酸化層４を形成する。このようにし
て形成された埋め込みシリコン酸化層４の厚さは、イオ
ン注入の条件及び熱処理の条件によって数千〜１μｍ程
度の厚さに制御することができる。

【００１２】さらに、シリコンウェハ１上に残った酸化
膜２をフッ酸系の溶液等によってエッチング除去する。
なお、この後、エピタキシャル成長法等によってシリコ
ンウェハ１表面にシリコンを成長させて、埋め込みシリ
コン酸化層４上のシリコンの膜厚を増加させることも可
能である。これによって、ダイヤフラムの厚さを制御す
ることができる。

【００１３】〔図１（ｅ）に示す工程〕次に、ダイヤフ
ラムとなる領域の周辺部の位置にフォトリソグラフィ・
エッチングにより埋め込みシリコン酸化層４にまで達す
る穴５を開ける。この穴５が犠牲層エッチング用穴とな
る。なお、この穴は後工程で埋め戻しを行うため、エッ
チングが可能であり、かつダイヤフラムのたわみの妨げ
とならないような大きさに設定する。

【００１４】〔図１（ｆ）に示す工程〕フッ酸系（例え
ば、選択比が非常に大きく加工が容易であるＨＦ）の溶
液への侵漬等の方法により犠牲層エッチング用の穴５か
らエッチング液を注入し、埋め込みシリコン酸化層４を
エッチング除去する。これにより、薄膜のダイヤフラム
６が形成される。この埋め込みシリコン酸化層４のエッ
チングにおいて、埋め込みシリコン酸化膜４が形成され
ていないシリコンがエッチングストップ層となるため、
横方向のエッチングが多くてもエッチング量の制御を行
う必要がない。また、このように、形成されたダイヤフ
ラム６は、単結晶シリコンで形成されているため、耐久
性があるものとなる。

【００１５】〔図１（ｇ）に示す工程〕ＣＶＤ法等の方
法により、シリコン酸化膜（ＳｉＯ₂ ）等の封止膜７を
堆積することによって穴５を埋め戻し、埋め込みシリコ
ン酸化膜４を除去した部分の空間を密封空間とし、この
密封空間が真空室８となる。そして、埋め戻した部分以
外の領域に堆積した封止膜７をフォトリソグラフィ・エ
ッチングによって除去する。

【００１６】以上のプロセスによって、シリコンウェハ
１の表面からの加工のみによって、ダイヤフラム６及び
真空室８の形成が完了する。なお、この後ダイヤフラム
領域にゲージ抵抗等の感圧素子、パッシベーション絶縁
膜及び配線電極を形成することによって、ダイヤフラム
の受圧変化を感圧素子が感知することによって圧力を検
出する圧力センサが完成する。

【００１７】このように、シリコンウェハ１のうちダイ
ヤフラム形成領域にのみ酸素のイオン注入を行って、ダ
イヤフラム形成領域にのみ埋め込みシリコン酸化膜４を
形成し、この埋め込みシリコン酸化膜４をエッチング除
去することによってダイヤフラム６を形成しているた
め、バラツキのないダイヤフラム６を形成することがで
きる。

【００１８】また、埋め込みシリコン酸化膜４がダイヤ
フラム形成領域にのみに形成されるため、埋め込みシリ
コン酸化膜４をエッチング除去する時のエッチングレー
トの管理も容易であり、比較的簡素なエッチングによっ
てバラツキのないダイヤフラム６を形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかわる圧力センサの製
造工程を示す図である。

【符号の説明】

１…シリコンウェハ、２…酸化膜、３…酸素イオン層、
４…埋め込みシリコン酸化膜、５…犠牲層エッチング用
の穴、６…ダイヤフラム、７…封止膜、８…真空室。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイヤフラム（６）の受圧変化によって
   圧力検出を行う半導体圧力センサの製造方法において、 半導体基板（１）上に前記ダイヤフラム（６）の形成予
   定領域が開口するマスク材（２）を形成する工程と、 前記マスク材（２）をマスクとしてイオン注入すると共
   に、このイオンを活性化させて、前記半導体基板（１）
   内に埋め込み犠牲層（４）を形成する工程と、 前記埋め込み犠牲層（４）に連通する穴（５）を前記半
   導体基板（１）に空ける工程と、 前記穴（５）からエッチング液を注入して、前記埋め込
   み犠牲層（４）をエッチング除去する工程と、 前記穴（５）を埋め戻す工程とを備えていることを特徴
   とする半導体圧力センサの製造方法。
2. 【請求項２】 前記半導体基板（１）は、シリコン基板
   であり、 前記埋め込み犠牲層（４）は、前記酸素イオンを熱処理
   によって活性化させて形成した埋め込みシリコン酸化層
   であることを特徴とする請求項１に記載の半導体圧力セ
   ンサの製造方法。