JPS5898983A

JPS5898983A - 半導体圧力変換器の製造方法

Info

Publication number: JPS5898983A
Application number: JP19684381A
Authority: JP
Inventors: Minoru Takahashi; 実高橋; Hitoshi Minorikawa; 御法川　斉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1981-12-09
Publication date: 1983-06-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、半導体圧力変換器に係り、特に１自動車用基
準型圧力変換器の製造方法に関する。

一般に、自動車用の基準圧型圧力変換器は、シリコンダ
イヤフラムの一方の面にボロン等の不純物を拡散し、ひ
ずみ計を形成し、このひずみ計の基準圧を定めるために
、朋珪酸ガラスで作られたキャップを気密に接合して基
準王室が設けられている。このシリコンダイヤフラムと
朋珪酸ガラスキャップとの接合の気密さは、長期間に亘
る基準圧（通常は真空であるが、熱膨張係数が極端に小
さい不活性ガスであってもよい）の保持ができるかに重
大な影響を与えるものである。したがって、ダイヤフラ
ムの材質であるシリコンの熱膨張係数と、キャップの材
質である朋珪酸ガラスの熱膨張係数とがほぼ同一である
ところよシ、両者を約４００１に加熱し、両材質関に約
ｘｏｏｏｖｏ電圧を印加することによプ接着剤なしに気
密で強固Ｋ、しかも無歪状態で接合することのできる静
電接合によって、シリコンダイヤフラムと朋珪酸ガラス
キャップを接合するのが最も優れている。そこで、この
静電接合といった接合法にあっては、接合する両者の接
合面の表面粗さが１μｍ以下でなくてはならないという
接合面の平坦さが要求されている。また、朋珪酸ガラス
キャップを接合しない場合でおっても、歪ゲージ形成面
にゴミ等が付着すると、所望の精度を出すことができな
いため、所定表面粗さが要求される。

このようなセンサチップは、従来、次の如き方法によっ
て製造されている。すなわち、まず、第１に、丸い半導
体（シリコン）ウェハの両面に、酸化膜を形成する。シ
リコンウニＩ・の表面がパッシベーション膜であり、裏
面がマスキング用である。第２にエピタキシが形成され
る。このエピタキシは形成されないこともめる。第３に
、シリコンウェハに数百使の圧力変換器のチップが形成
され、各チップの一方の面に歪ゲージが形成される。

第４に、このシリコンウェハの他方の面にシリコンダイ
ヤフラム用の窓の部分（凹陥部）の酸化膜を除去する。

この窓が開けられると、第５にアルカリエツチングによ
りダイヤスラムを形成する。

このアルカリエツチングによって例えば、１００面のシ
リコン単結晶であれば、エツチング速度が速いが、１１
１面の方位に対してはエツチング速度が遅いことを利用
して、円垂台の如きエツチング形状を得ている。

ダイヤフラムを形成すると第６に、シリコンウェハから
１個１個のチップに分ける。この分ける方法としては、
いくつかの方法がとられている。

その１つは、スクライバによってスクライビングといっ
てウェハにキズをつけてブレーキングする方法がそれで
おる。ブレーキングは、スクライビングしたウェハをテ
ープに乗せてローラをその上よシ抑圧して割っていた。

また、別な方法として、ダイヤフラムを形成した後、ク
エハｔシリコン台座にワックスで取シ付けて、この台座
までダイサで切る方法がそれである。これらの方法によ
ってチップに分けられると、第７にテープによってカッ
トした場合は、粘着剤を、また、シリコン台座を用いた
ときはワックスを溶かす溶剤につけてテープおるいは、
台座よりチップを１ｇＡ１個取シはすす。各チップに分
けられたｖｋ第８に、再びダミーのシリコ／板にワック
スをかけて、その上にチップを配列して機械洗浄を両面
やシ所定表面粗さを出す。

このように、従来の半導体圧力変換器を製造するに際し
工程をふんでいた。このような従来の方法によると、ス
クライブのあとブレーキングする方法では、ブレーキン
グした際チッピング（クラックの入つ丸切り口のざらつ
き）が生じ、ダイオードの如き素子の場合は、さはと問
題にならないが、圧力変換器の如き場合は、残留歪など
が問題となり、完全に切りとる方法が優れている。すな
わち、シリコン台座にワックスをぬって、その上にウェ
ハを置いて、シリコン台ｌｌｔで切り込みを入れて完全
に切シ取る方法である。しかし、この方法によると、圧
力センサとしての精度を出すことは可能であるが、ブレ
ード（刃）がウェハを切シその下のワックスの部分まで
くると、ワックスが、ブレードの回転による摩さり熱で
溶け、シリコンウェハを切った時生じたシリコン・コン
タン（シリコンの切りくず）がワックスの中に混シ込み
、ブレードで切っている時にかける氷によって再びワッ
クスがシリコン・コンタンを含んだｔｔ固化してしまう
。この後、シリコンウェハをシリコン台座より離すため
、有機溶剤でワックスを溶かすのであるが、この際に、
ワックス内に混入していたシリコン・コンタンが、有機
溶剤中に混じシ、チップのいたるところに付着するとい
う現象を生じる。このため、チップを取り出した後、機
械的に研磨する必要が生じている。

そこで、従来は、残留歪の影響の生じない程度の厚さま
でダイサによってダイシングを行ない、その後、ブレー
キングを行なう方法がとられている。これＫよると、各
チップを分離する際ダイシング、ブレーキングと２つの
工程を必要とし、作業性が著しく悪いという欠点を有し
ていた。

本発明の目的は、作業性を良くし生産性、を向上するこ
とのできる半導体圧力変換器の製造方法を提供すること
にある。

本発明は、ダイヤフラム形成領域に不純物層を形成し、
ダイヤフラム形成時に同時にアルカリエツチングで各チ
ップ分離用Ｖ溝を形成することによりダイシング工程を
なくシ、作業性を良くし生産性を向上させようというも
のである。

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図には、本発明に係る半導体圧力変換器の製造方法
の一実施例を示す一工租が示されている。

図において、シリコン基板１の一方の面には、例えば高
濃ｆＰ拡散層岬の不純物層２が複数個（図面上は２個）
形成されている。この不純物層２の形成されている面シ
リコン基板１上にはエピタキシ４が形成されている。こ
のエピタキシ４の上面には、ボロン等の拡散抵抗３が拡
散されており、この拡散抵抗３は、不純物層２の上方で
歪ゲージを形成している。この拡散抵抗３には電極６が
接続されておシ、この拡散抵抗３の上面には酸化膜であ
るパッシベーション５が形成されている。

また、シリコン基板１の他方の面には酸化膜でおるバツ
シペーションフが全面に形成された後、第２図に示す如
きダイヤフラム８形成用の窓の部分と、チップ形成分の
大組さのところに形成する■溝９を形成するための窓の
部分の酸化膜が除去されている。このパッシベーション
７の除去された部分にＫＯＨのアルカリエツチングが施
され、第２ｖＡに示す如く、ダイヤフラム８と、■溝９
が形成される。

なお、シリコン基板１と不純物層２とはエツチングレー
トが異なり、不純物層２がシリコン基板１よリモ著しく
エツチングレートが小さい。

こむまでの製造方法を示すと次の如くなる。

（１）シリコン基板１の両面に酸化膜でおるパッシベー
ションを形成する。

（２シリコン基板１の一方の面に、歪ゲージ形成領域の
酸化膜を除去する。

（３）　　シリコン基板１の酸化膜の除去された部分に
高濃［Ｐ拡散層等の不純物層をダイヤフラムの精度に合
せ九厚さ例えば４μｍ等拡散形成する。

（４）シリコン基板１の一方の藺（不純物層拡散面）の
酸化膜を除去する。

缶）シリコン基板１の一方の面にエピタキシを形成する
。

（６）エピタキシャル成長層の上面、不純物層の上方に
歪ゲージを形成する。

（７）シリコン基板１の歪ゲージ形成面にパッシベーシ
ョンを形成する。

（８）　　シリコン基板１の他方の面のアルカリエツチ
ングする大きさの酸化膜を除去する。すなわち、アルカ
リエツチングで形成するダイヤフラム８の分と、チッチ
に分けるためのＶｉｌ！９の分の窓開けを行なう。

以上の工程すでに進んだものが第１図に示されたもので
ある。

（９）　　ＫＯＨ液のアルカリエツチングを行なう。こ
のアルカリエツチングによって、１００面のシリコン単
結晶で、１１１面の方位に対するエツチング速度の遅い
ことを利用して円垂台の如きエツチング形状を得る。こ
のアルカリエツチングによってダイヤフラム８とＶ溝９
は同じ速度でエツチングが進んでいくが、ダイヤプラム
形成部は、不純物層２までエツチングが進むと、シリコ
ン基板１と不純物層２とのエツチングレートが著しく異
なり、不純物層２が遅いため、ｖ溝９がエピタキシ４ま
でエツチングが行なわれても、ダイヤフラム８の厚さは
所定厚さを保持することができる。

以上の工程まで進んだものが第２図に示されたものであ
る。

次に、第２図図示シリコンウェハをテープに粘着剤によ
って貼り付け、応力をかけて割りチップが形成される。

このチップ１０が形成された状態を示すのが第３図であ
る。この第３図までの工程を第２図図示工程の後を示す
と次の如くなる。

（１０）シリコン基板１をダイヤフラム８形成面を粘着
剤の付着しているテープに取り付ける。

（１１）テープに応力をかけて割シ、各チップを形成す
る。

（１２）各チップに付着しているテープの粘着剤を有機
溶剤で除去する。

このようにして形成された半導体圧力変換器は第４図に
示す如く用いられる。すなわち、シリコン基板１を圧力
導入口を有するダイ１１上に取り付け、リードフレーム
１２が取付けられているケーシング１３に接着剤によっ
てダイ１１が固着されている。このケーシング１３の上
部には、キャソゲ１５が取付けられている。また、シリ
コン基板ＩＫ形成されている電極６とリードフレーム１
２とは、ワイヤ１４によって接続されている。

また、リードフレーム１２は、厚膜基板１６の素子とワ
イヤ２１によって接続されている。この厚膜基板１６と
、前記ケーシング１３とはハウジング１８内に収納固着
されている。このハウジング１８には、ターミナル１９
が設けられておシ、このターミナル１９と厚膜基板１６
に設けられているバッド１７とワイヤ２０によって接続
されている。このハウジング１８内圧は、防湿その他の
面よシゲル２２が封入されている。また、このハウジン
グ１８の上部は、カバ２３が取付けられている。

したがって、本実施例によれば、ダイシングによってシ
リコンウェハを完全に切シ取る工程を経ないためシリコ
ン・コンタミがワックス内に溶は込むことがない。した
がって、ワックス除去工程時にシリコンチップを汚すこ
とがなく、機械研磨工程を必要としない。

また、本実施例によれば、■溝を形成するにアルカリエ
ツチングを用い、各チップに分離するにダイシングを行
なわないため、作業性を良くすることができる。

さらに、本実施例によれば、ダイヤプラムを、不純物層
の厚さによって制御しているため精度の良い圧力変換器
を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、作業性を良くシ
、生産性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す一工程の圧力変換器の構
造図、第２図は第１図図示行程の後の工程を示す圧力変
換器の構造図、第３図は第２図図示ウェハをチップ化し
た圧力変換器の構造図、第４図は本発明の実施例によっ
て製造された圧力変換器を装置に組込んだ全体構成図で
ある。１・・・シリコン基板、２・・・不純物層、３・・・拡
散抵抗、茗１０Ｎ２図ケ

Claims

【特許請求の範囲】

１、　ウェハの一方の面歪ゲージ形成領域該つェハ内に
咳ウェハ基板に対してエツチングレートが小さい不純物
層を複数形成する第１のステップと、前記ウェハの不純
物層の形成されている面にエピタキシを形成する＠２の
ステップと、前記エピタキシの上紡記不純物層の形成さ
れている上方に歪ゲージを形成する第３のステップと、
前躬ウェハの他方の面にアルカリエツチングにより各素
子を分離するためのＶ＃Ｉｌとダイヤフラムを形成する
第４のステップと、咳つェへに形成された各素子をブレ
ーキングする＠５のステップとからなる半導体圧力変換
器の製造方法。