JPS61111583A - 半導体圧力検出素子の製造方法 - Google Patents
半導体圧力検出素子の製造方法Info
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- JPS61111583A JPS61111583A JP23346084A JP23346084A JPS61111583A JP S61111583 A JPS61111583 A JP S61111583A JP 23346084 A JP23346084 A JP 23346084A JP 23346084 A JP23346084 A JP 23346084A JP S61111583 A JPS61111583 A JP S61111583A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明はダイヤフラム型の半導体圧力検出素子の製造方
法に関する。
法に関する。
圧力センサは各産業分野で広く使用されている基本的な
センサの一つであり、最近は半導体ＩＣ技術を応用した
拡散形半導体圧力センサが盛に用いられるようになって
いる。
センサの一つであり、最近は半導体ＩＣ技術を応用した
拡散形半導体圧力センサが盛に用いられるようになって
いる。
半導体圧力センサはシリコンなどの半導体にひずみを加
えると金属に比べて１００倍程鹿の大きな抵抗変化を生
ずることを利用して、圧力を受けてひずみを生ずる起わ
い体そのものをシリコン単結晶板からつくり、これに不
純物を拡散し、ストレンゲージを形成したものであり、
ストレンゲージ抵抗の形成されたシリコン単結板の裏面
を凹形にくり抜いて薄くなった部分がダイヤフラムとな
るので、このダイヤフラムとストレンゲージが完全に一
体となって圧力−ひずみ変換が行なわれる。
えると金属に比べて１００倍程鹿の大きな抵抗変化を生
ずることを利用して、圧力を受けてひずみを生ずる起わ
い体そのものをシリコン単結晶板からつくり、これに不
純物を拡散し、ストレンゲージを形成したものであり、
ストレンゲージ抵抗の形成されたシリコン単結板の裏面
を凹形にくり抜いて薄くなった部分がダイヤフラムとな
るので、このダイヤフラムとストレンゲージが完全に一
体となって圧力−ひずみ変換が行なわれる。
すなわち圧力が印加されるとダイヤフラムが変形してゲ
ージ抵抗にひずみが発生し、このためゲージにはピエゾ
抵抗効果による大きな抵抗変化が起こり、圧力に比例し
たブリッジ出力が得られるのである。
ージ抵抗にひずみが発生し、このためゲージにはピエゾ
抵抗効果による大きな抵抗変化が起こり、圧力に比例し
たブリッジ出力が得られるのである。
第３図はこのようなダイヤフラム型半導体圧力検出素子
の基本的な構造を示した断面図である。
の基本的な構造を示した断面図である。
第３図は半導体基板１としてＮ型シリコン単結晶を用い
た場合であり１表面にＰ型拡散抵抗層２および絶縁膜３
を備えＰ型拡散抵抗層２に金属電極４が接続されている
。半導体基板１の裏面は凹型にくり抜かれ、Ｐ型拡散抵
抗層２の絶縁膜３とは反対の面でダイヤフラム５を形成
し凹型状の肉厚部が台座６に取りつけられる。
た場合であり１表面にＰ型拡散抵抗層２および絶縁膜３
を備えＰ型拡散抵抗層２に金属電極４が接続されている
。半導体基板１の裏面は凹型にくり抜かれ、Ｐ型拡散抵
抗層２の絶縁膜３とは反対の面でダイヤフラム５を形成
し凹型状の肉厚部が台座６に取りつけられる。
以上のごとく構成された圧力検出素子のダイヤフラム５
に圧力が加わるとピエゾ抵抗効果により拡散抵抗層２の
抵抗値が変化するので、電極４から導かれて設けられる
図示してないブリッジの信号出力を外部回路に接続し増
巾することにより圧力を検出することができる。
に圧力が加わるとピエゾ抵抗効果により拡散抵抗層２の
抵抗値が変化するので、電極４から導かれて設けられる
図示してないブリッジの信号出力を外部回路に接続し増
巾することにより圧力を検出することができる。
しかしながら、この圧力検出素子は例えば微小な圧力を
検出する場合や医療機器などに用いて血液中の圧力変動
を検出する場合などに半導体基板１から台座６を通って
第３図に矢印で示したＩＪ−り電流が流れるために測定
感度を低下させ、とくに医療機器に用いるときは人体に
危険を与えるおそれがあるなどの問題をもっている。
検出する場合や医療機器などに用いて血液中の圧力変動
を検出する場合などに半導体基板１から台座６を通って
第３図に矢印で示したＩＪ−り電流が流れるために測定
感度を低下させ、とくに医療機器に用いるときは人体に
危険を与えるおそれがあるなどの問題をもっている。
本発明の目的は上述の欠点を除去し、半導体基板から台
座を通ってリーク電流が流れることなく、圧力検出感度
を低下させずに基板電位の変動にかかわらず、安定した
圧力検出を行なうことができる半導体圧力検出素子の製
造方法を提供することにある。
座を通ってリーク電流が流れることなく、圧力検出感度
を低下させずに基板電位の変動にかかわらず、安定した
圧力検出を行なうことができる半導体圧力検出素子の製
造方法を提供することにある。
本発明は半導体基板裏面のダイヤフラム部とこれに連ら
なる台座接触部の表面に半導体基板と逆導電型を有する
拡散層を形成しその接合面における逆バイアスによりリ
ーク電流を抑制するようにしたものである。
なる台座接触部の表面に半導体基板と逆導電型を有する
拡散層を形成しその接合面における逆バイアスによりリ
ーク電流を抑制するようにしたものである。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明によるダイヤフラム型圧
力検出素子を製造する際の主な工程順を示した断面図で
ある。第１図において第３図と共通部分は同一符号を用
いて表わしである。第１図（ａ）は例えば厚さ１５０μ
ｍ、比抵抗１〜２Ω儒を有するＮ型シリコン基板１の両
面に絶縁膜３として例えば窒化膜（３ｉ３Ｎ４）をそれ
ぞれ１．０μｍ形成した後、裏面の絶縁膜３をフオ）
ＩＪングラフイー技術を用いて選択的にエツチング除去
する工程、申）は絶縁膜３をマスクとして弗酸と硝酸の
混合エツチング液によりシリコン基板１をエツチングし
ダイヤフラム５を形成する工程である。この際ダイヤフ
ラム５の厚さは１０〜５０μｍとなるように圧力検出の
感度に応じて調整する。（Ｃ）は表面の絶縁膜３を選択
的にエツチングすると同時に裏面の絶縁膜３を全面的に
エツチングして除去する工程、（ｄ）はガス拡散などに
より表面に選択的にｐ型拡散層２を設け、裏面には全面
的にｐ型拡散層７を形成する工程であり、表面のｐ型拡
散層２は抵抗として作用し、裏面のｐ型拡散層７はＰＮ
接合を形成して本発明の目的である外部へリーク電流が
流れるのを防ぐ役割を果す。（ｅ）はｐ重拡散層２＃こ
接続する金属電極４を被着する工程である。以後の工程
は図示してないが、基板を個々のチップとし、配線など
組み立てを行なうことにより圧力検出素子が完成する。
力検出素子を製造する際の主な工程順を示した断面図で
ある。第１図において第３図と共通部分は同一符号を用
いて表わしである。第１図（ａ）は例えば厚さ１５０μ
ｍ、比抵抗１〜２Ω儒を有するＮ型シリコン基板１の両
面に絶縁膜３として例えば窒化膜（３ｉ３Ｎ４）をそれ
ぞれ１．０μｍ形成した後、裏面の絶縁膜３をフオ）
ＩＪングラフイー技術を用いて選択的にエツチング除去
する工程、申）は絶縁膜３をマスクとして弗酸と硝酸の
混合エツチング液によりシリコン基板１をエツチングし
ダイヤフラム５を形成する工程である。この際ダイヤフ
ラム５の厚さは１０〜５０μｍとなるように圧力検出の
感度に応じて調整する。（Ｃ）は表面の絶縁膜３を選択
的にエツチングすると同時に裏面の絶縁膜３を全面的に
エツチングして除去する工程、（ｄ）はガス拡散などに
より表面に選択的にｐ型拡散層２を設け、裏面には全面
的にｐ型拡散層７を形成する工程であり、表面のｐ型拡
散層２は抵抗として作用し、裏面のｐ型拡散層７はＰＮ
接合を形成して本発明の目的である外部へリーク電流が
流れるのを防ぐ役割を果す。（ｅ）はｐ重拡散層２＃こ
接続する金属電極４を被着する工程である。以後の工程
は図示してないが、基板を個々のチップとし、配線など
組み立てを行なうことにより圧力検出素子が完成する。
第２図は第１図とは異る実施例を示したものであり、（
ａ）〜Φ）に主な製造工程をその順序に、第１図と共通
部分を同一符号をもって表わしである。第２図が第１図
と相違する主な点は、表面拡散抵抗層２を形成した後に
裏面の拡散層７を形成し、その際表面抵抗拡散層２の形
成には高精度な拡散法やイオン注入法を用い、裏面拡散
層７の形成にはガス拡散法などを用いることと、シリコ
ン基板１の両面に被着する耐エツチング性の保護マスク
を酸化ＪＪｕ（ＳｉＯ２）と窒化膜との２層にして設け
であることである。
ａ）〜Φ）に主な製造工程をその順序に、第１図と共通
部分を同一符号をもって表わしである。第２図が第１図
と相違する主な点は、表面拡散抵抗層２を形成した後に
裏面の拡散層７を形成し、その際表面抵抗拡散層２の形
成には高精度な拡散法やイオン注入法を用い、裏面拡散
層７の形成にはガス拡散法などを用いることと、シリコ
ン基板１の両面に被着する耐エツチング性の保護マスク
を酸化ＪＪｕ（ＳｉＯ２）と窒化膜との２層にして設け
であることである。
以下に第２図を（ａ）〜（ｈ）の順序にしたがって説明
する。第２図（ａ）はＮ型シリコン基板１の両面に酸化
膜８を付け、−表面のみフォトリソグラフィー技術を用
いて酸化膜８を選択的にエツチングする工程、（ｂ）は
酸化膜８をマスクとして例えばイオン注入法などにより
、半導体基板１と逆導電型をもつ拡散層２を形成する工
程、（Ｃ）は両面に窒化膜９を被着し表面保護膜を２層
とする工程であるが窒化膜９の代りにポリイミド系の樹
脂を用いてもよい。（ｄ）は裏面をフォトリソグラフィ
ー技術により、酸化膜８と窒化膜９の２層保護膜を選択
的にエツチングする工程、（ｅ）は裏面の基板１を弗酸
、硝酸の混合液やアルカリ系の液でエツチングしダイヤ
フラム５を形成しこのダイヤフラム５の厚さを１０〜５
０μｍに調整する工程、（ｆ）は裏面の２層絶縁膜８．
９をいずれもエツチング除去する工程、（ｇ）はダイヤ
フラム５の形成された裏面の全面屹ガス拡散などにより
Ｐ型拡散層７を形成する工程、（１１）はＰ型拡散層２
に接続する金属電極４を被着する工程である。この場合
も表面のＰ型拡散層２が抵抗として働き、裏面のＰ型拡
散層７により形成されるＰＮ接合がリーク電流を防止す
るのは第１図のときと同じである。
する。第２図（ａ）はＮ型シリコン基板１の両面に酸化
膜８を付け、−表面のみフォトリソグラフィー技術を用
いて酸化膜８を選択的にエツチングする工程、（ｂ）は
酸化膜８をマスクとして例えばイオン注入法などにより
、半導体基板１と逆導電型をもつ拡散層２を形成する工
程、（Ｃ）は両面に窒化膜９を被着し表面保護膜を２層
とする工程であるが窒化膜９の代りにポリイミド系の樹
脂を用いてもよい。（ｄ）は裏面をフォトリソグラフィ
ー技術により、酸化膜８と窒化膜９の２層保護膜を選択
的にエツチングする工程、（ｅ）は裏面の基板１を弗酸
、硝酸の混合液やアルカリ系の液でエツチングしダイヤ
フラム５を形成しこのダイヤフラム５の厚さを１０〜５
０μｍに調整する工程、（ｆ）は裏面の２層絶縁膜８．
９をいずれもエツチング除去する工程、（ｇ）はダイヤ
フラム５の形成された裏面の全面屹ガス拡散などにより
Ｐ型拡散層７を形成する工程、（１１）はＰ型拡散層２
に接続する金属電極４を被着する工程である。この場合
も表面のＰ型拡散層２が抵抗として働き、裏面のＰ型拡
散層７により形成されるＰＮ接合がリーク電流を防止す
るのは第１図のときと同じである。
したがって上記二つの実施例においてＰｉ拡散層７の深
さと濃度については圧力検出装置の電源電圧すなわち半
導体基板１に加わるバイアスによって異なるが、Ｎ型シ
リコン基板１とＰ型拡散層７とにより形成されるダイオ
ードの降伏電圧の方が基板１に加えられるバイアスより
高くなるように設計する必要がある。このことは拡散抵
抗層２についても当然のことながら同様の関係を有する
。
さと濃度については圧力検出装置の電源電圧すなわち半
導体基板１に加わるバイアスによって異なるが、Ｎ型シ
リコン基板１とＰ型拡散層７とにより形成されるダイオ
ードの降伏電圧の方が基板１に加えられるバイアスより
高くなるように設計する必要がある。このことは拡散抵
抗層２についても当然のことながら同様の関係を有する
。
このように本発明によれば半導体基板１がプラス電位で
あれば裏面のＰＮ接合によりダイオードの逆方向バイア
スとなり降伏電圧までの電位以下では電流が流れないと
いう整流作用を利用しているのであって、勿論圧力検出
装廿の回路によっては半導体基板１がマイナス電位とな
ることもあり得るから、そのときは半導体基板１拡散抵
抗層２およびダイヤフラム部の拡散層７などの導電型を
上記と逆になるように設定すればよい。
あれば裏面のＰＮ接合によりダイオードの逆方向バイア
スとなり降伏電圧までの電位以下では電流が流れないと
いう整流作用を利用しているのであって、勿論圧力検出
装廿の回路によっては半導体基板１がマイナス電位とな
ることもあり得るから、そのときは半導体基板１拡散抵
抗層２およびダイヤフラム部の拡散層７などの導電型を
上記と逆になるように設定すればよい。
以上説明したように半導体圧力検出素子は半導体基板の
ダイ七フラム肉厚部からリーク電流が流れるという欠点
をもっていたのに対し、本発明によれば、ダイヤフラム
表面に半導体基板と逆導電型の拡散層を設けて逆バイア
ス接合を形成することにより、基板から外部へ流ｎるリ
ーク電流を阻止することができたため、得られた圧力検
出素子の感度が安定し、とくに医療用のカテーテル型圧
力検出素子に適用すれば人体に対する高い安全性が確保
されるなどの利点がある。
ダイ七フラム肉厚部からリーク電流が流れるという欠点
をもっていたのに対し、本発明によれば、ダイヤフラム
表面に半導体基板と逆導電型の拡散層を設けて逆バイア
ス接合を形成することにより、基板から外部へ流ｎるリ
ーク電流を阻止することができたため、得られた圧力検
出素子の感度が安定し、とくに医療用のカテーテル型圧
力検出素子に適用すれば人体に対する高い安全性が確保
されるなどの利点がある。
第１図は本発明による圧力検出素子の主な製造工程順を
示した断面図、第２図は第１図とは異なる本発明による
製造工程図、第３図は従来の圧力検出素子の構成断面図
である。 １・・・半導体基板、２・・・拡散抵抗層、３・・・絶
縁膜、４・・・電極、５・・・ダイヤフラム、６・・・
台座、７・・・拡散層、８・・・酸化膜、９・・・窒化
膜。 第１図
示した断面図、第２図は第１図とは異なる本発明による
製造工程図、第３図は従来の圧力検出素子の構成断面図
である。 １・・・半導体基板、２・・・拡散抵抗層、３・・・絶
縁膜、４・・・電極、５・・・ダイヤフラム、６・・・
台座、７・・・拡散層、８・・・酸化膜、９・・・窒化
膜。 第１図
Claims (1)
- １）一導電型の半導体基板表面に該基板と逆導電型を有
する拡散層と、前記基板の裏面の一部をエッチングした
ダイヤフラムとを形成した後、該ダイヤフラムの露出表
面に前記基板と逆導電型の拡散層を形成することを特徴
とする半導体圧力検出素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23346084A JPS61111583A (ja) | 1984-11-06 | 1984-11-06 | 半導体圧力検出素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23346084A JPS61111583A (ja) | 1984-11-06 | 1984-11-06 | 半導体圧力検出素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61111583A true JPS61111583A (ja) | 1986-05-29 |
Family
ID=16955376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23346084A Pending JPS61111583A (ja) | 1984-11-06 | 1984-11-06 | 半導体圧力検出素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61111583A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03162641A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-12 | Wako:Kk | 力検出装置 |
| JP2011013179A (ja) * | 2009-07-06 | 2011-01-20 | Yamatake Corp | 圧力センサ及び圧力センサの製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5520218B2 (ja) * | 1976-11-29 | 1980-05-31 |
-
1984
- 1984-11-06 JP JP23346084A patent/JPS61111583A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5520218B2 (ja) * | 1976-11-29 | 1980-05-31 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03162641A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-12 | Wako:Kk | 力検出装置 |
| JP2011013179A (ja) * | 2009-07-06 | 2011-01-20 | Yamatake Corp | 圧力センサ及び圧力センサの製造方法 |
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