JPS61121478A - 半導体圧力センサの製造方法 - Google Patents
半導体圧力センサの製造方法Info
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- JPS61121478A JPS61121478A JP24387584A JP24387584A JPS61121478A JP S61121478 A JPS61121478 A JP S61121478A JP 24387584 A JP24387584 A JP 24387584A JP 24387584 A JP24387584 A JP 24387584A JP S61121478 A JPS61121478 A JP S61121478A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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
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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】
イ）産業上の利用分野
本発明はシリコンダイヤフラム部を有する半導体圧力セ
ンサの製造方法に関する。
ンサの製造方法に関する。
（ロ）従来の技術
シリコンダイヤフラム型圧力センサにおいて、その感度
を高めるためには、ダイヤフラム部の厚みを極薄にする
必要があり、このため従来はシリコン単結晶基板の裏側
より、高温、長時間の条件でエツチングを行って凹所を
形成することによりダイヤフラム部を設けていた。然る
に、この様な過酷なエツチングでは、ダイヤフラム部の
下面、即ちエツチング面の平坦性が悪く、破損しやすい
ため、ダイヤプラム部の厚みは２Ｑｔｔｒｎ程度が限界
である。
を高めるためには、ダイヤフラム部の厚みを極薄にする
必要があり、このため従来はシリコン単結晶基板の裏側
より、高温、長時間の条件でエツチングを行って凹所を
形成することによりダイヤフラム部を設けていた。然る
に、この様な過酷なエツチングでは、ダイヤフラム部の
下面、即ちエツチング面の平坦性が悪く、破損しやすい
ため、ダイヤプラム部の厚みは２Ｑｔｔｒｎ程度が限界
である。
上記欠点を緩和する技術として、シリコン単結晶成長可
能な結晶薄膜をシリコン単結晶基板の一表面に形成した
後、エツチングにより上記結晶薄膜に達する凹所を上記
基板の地表面に設け、その後上記結晶薄膜表面に圧力セ
ンサ用ダイヤフラム部としてのシリコン単結晶膜を成長
させる方法が発明された（特願昭５８−５２９９６号）
。
能な結晶薄膜をシリコン単結晶基板の一表面に形成した
後、エツチングにより上記結晶薄膜に達する凹所を上記
基板の地表面に設け、その後上記結晶薄膜表面に圧力セ
ンサ用ダイヤフラム部としてのシリコン単結晶膜を成長
させる方法が発明された（特願昭５８−５２９９６号）
。
成長時に結晶薄膜との界面に多数の格子欠陥が発生し、
圧力センサ用ダイヤフラムとしては、感度特性が悪く信
頼性にも問題のあることが判明した。
圧力センサ用ダイヤフラムとしては、感度特性が悪く信
頼性にも問題のあることが判明した。
ｅｌ 発明が解決しようとする問題点この発明は、シ
リコンダイヤプラム部形成のためのエツチング工程と、
シリコン単結晶膜を形成する工程とに伴う上記欠点を除
去せんとするものである。
リコンダイヤプラム部形成のためのエツチング工程と、
シリコン単結晶膜を形成する工程とに伴う上記欠点を除
去せんとするものである。
に）問題点を解決するための手段
本発明による半導体圧力センサの製造方法は、単結晶シ
リコン基板の表面に部分的に非晶質絶縁膜を形成する工
程、上記絶縁膜上に多結晶シリコン膜を形成する工程、
該多結晶シリコン膜を再結晶化する工程、上記基板の裏
面より上記絶縁膜に達する凹所をエツチングにより形成
する工程、上記再結晶化されたシリコン膜にピエゾ抵抗
領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
リコン基板の表面に部分的に非晶質絶縁膜を形成する工
程、上記絶縁膜上に多結晶シリコン膜を形成する工程、
該多結晶シリコン膜を再結晶化する工程、上記基板の裏
面より上記絶縁膜に達する凹所をエツチングにより形成
する工程、上記再結晶化されたシリコン膜にピエゾ抵抗
領域を形成する工程を含むことを特徴とする。
（ホ）） 実施例
以下本実施例製造方法を工程順に説明する。
第１図に示す第１工程において約４００μｍ厚さの面指
数（１００）シリコン単結晶基板（１）の表面に部分的
に非晶質絶縁膜（２）が形成される。この絶縁膜として
は、具体的には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等が
好適であり、本実施例では、面積５００μｍ口、厚さ０
，２μｍの二酸化シリコン膜が使用された。
数（１００）シリコン単結晶基板（１）の表面に部分的
に非晶質絶縁膜（２）が形成される。この絶縁膜として
は、具体的には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等が
好適であり、本実施例では、面積５００μｍ口、厚さ０
，２μｍの二酸化シリコン膜が使用された。
′ｆｉｆＪ２図番こ示す第２工程において、絶縁膜（２
）を設けたシリコン単結晶基板（１）の表面に減圧ＣＶ
Ｄ法により基板温度６００℃程度にて１μｍ厚さの多結
晶シリコン膜（３）を形成する。
）を設けたシリコン単結晶基板（１）の表面に減圧ＣＶ
Ｄ法により基板温度６００℃程度にて１μｍ厚さの多結
晶シリコン膜（３）を形成する。
第３図に示す第３工程において多結晶シリコン膜（３）
上にＣＶＤ法により厚さ２μｍの二酸化シリコン膜（４
）を形成する。
上にＣＶＤ法により厚さ２μｍの二酸化シリコン膜（４
）を形成する。
第４図に示す第４工程で、板状グラファイトストリップ
ヒーター（５）上に単結晶シリコン基板（１）を設置し
、さらに二酸化シリコン膜（４）上部に１剛離して断面
２ｓｇＸ１ｍの線状グラファイトストＩＪツブヒーター
（６）を設け、板状グラファイトストリップヒーター（
５）を約１１００℃に、線状グラファイトストＩＪツブ
ヒーター（６）を約１５００℃以上に加熱し、線状グラ
ファイトストリップヒーター（６）を１〜２シ俗の速度
で二酸化シリコン膜（４）と平行に移動させることによ
り多結晶シリコン膜（３）を帯状に溶融させてゆき、シ
リコン単結晶基板（１）と同じ面指数０頭の単結晶シリ
コン膜（７）を第５図のごとく全面に渡り形成する。こ
のとき、単結晶シリコン膜（７）の厚みは約１μｍであ
る。
ヒーター（５）上に単結晶シリコン基板（１）を設置し
、さらに二酸化シリコン膜（４）上部に１剛離して断面
２ｓｇＸ１ｍの線状グラファイトストＩＪツブヒーター
（６）を設け、板状グラファイトストリップヒーター（
５）を約１１００℃に、線状グラファイトストＩＪツブ
ヒーター（６）を約１５００℃以上に加熱し、線状グラ
ファイトストリップヒーター（６）を１〜２シ俗の速度
で二酸化シリコン膜（４）と平行に移動させることによ
り多結晶シリコン膜（３）を帯状に溶融させてゆき、シ
リコン単結晶基板（１）と同じ面指数０頭の単結晶シリ
コン膜（７）を第５図のごとく全面に渡り形成する。こ
のとき、単結晶シリコン膜（７）の厚みは約１μｍであ
る。
尚この様な方法（こより多結晶シリコンが良質の単結晶
シリコンに再結晶化すること自体は周知である。又、二
酸化シリコン膜（４）の存在は、線状グラファイトスト
リップヒーター（６）のカーボンが再結晶化シリコンに
混入したり、又、再結晶化シリコン膜（７）の表面が波
打つことを防ぐもので、これらの惧れかない場合、二酸
化シリコン膜（４）を省くこともできる。
シリコンに再結晶化すること自体は周知である。又、二
酸化シリコン膜（４）の存在は、線状グラファイトスト
リップヒーター（６）のカーボンが再結晶化シリコンに
混入したり、又、再結晶化シリコン膜（７）の表面が波
打つことを防ぐもので、これらの惧れかない場合、二酸
化シリコン膜（４）を省くこともできる。
第６図１こ示す第５工程に詔いてシリコン単結晶基板（
１）の裏面に二酸化シリコンから成るエツチングマスク
（８）を被着する。
１）の裏面に二酸化シリコンから成るエツチングマスク
（８）を被着する。
第７図に示す第６エ程で、エツチングマスク（８）を利
用して選択エツチングを行い、絶縁膜（２）に達する凹
所（９）をシリコン単結晶基板（１）の裏面側に設ける
。このときのエツチング液は例えば水酸化カリウム溶液
の如く、シリコンには活性であるが絶縁膜（２）即ち二
酸化シリコンには不活性なものが用いられ、従って、エ
ツチングは絶縁膜（２）の下表面にまで正確に進み、そ
こで停止する。
用して選択エツチングを行い、絶縁膜（２）に達する凹
所（９）をシリコン単結晶基板（１）の裏面側に設ける
。このときのエツチング液は例えば水酸化カリウム溶液
の如く、シリコンには活性であるが絶縁膜（２）即ち二
酸化シリコンには不活性なものが用いられ、従って、エ
ツチングは絶縁膜（２）の下表面にまで正確に進み、そ
こで停止する。
尚、量産時には、径大の基板ウェハーに同時に多くの圧
力センサを形成し、最後に斯るウェハーから個々の圧力
センサを切り出すものであり、従って第６エ程において
シリコン単結晶基板（１）の側面がエツチング液に曝さ
れることはない。
力センサを形成し、最後に斯るウェハーから個々の圧力
センサを切り出すものであり、従って第６エ程において
シリコン単結晶基板（１）の側面がエツチング液に曝さ
れることはない。
ｆＪ８図に示す最終工程では、絶縁膜（２）、二酸化シ
リコン膜（４）及びエツチングマスク（８）を除去して
、約１μｍ厚みの単結晶シリコン膜（７）をシリコンダ
イヤフラム部０αとし、該ダイヤフラム部の上表面にピ
エゾ抵抗（１１１（１１）・・・を拡散形成する。
リコン膜（４）及びエツチングマスク（８）を除去して
、約１μｍ厚みの単結晶シリコン膜（７）をシリコンダ
イヤフラム部０αとし、該ダイヤフラム部の上表面にピ
エゾ抵抗（１１１（１１）・・・を拡散形成する。
本最終工程におけるエツチングはフッ化水素酸を用いて
行なわれるが、絶縁膜（２）、二酸化°シリコン膜（４
）及びエツチングマスク（８）は非常に薄いので第９図
は上記実施例による半導体圧力センサと従来品との圧力
特性を比較したものである。入力電流２ｍＡにて、付加
圧力３秒９時、従来品の出力電圧（１２がＱ、５ ｍ
Ｖであるのに対し、本実施例の出力室圧制は約４００倍
の２ｏｏｍＶ＠後であり、大幅に感度が向上した。向上
記従来品とは、基板裏面より単純に時間制御のみでエツ
チングをして２５〜５０μｍの厚みのダイアフラムをも
つものである。
行なわれるが、絶縁膜（２）、二酸化°シリコン膜（４
）及びエツチングマスク（８）は非常に薄いので第９図
は上記実施例による半導体圧力センサと従来品との圧力
特性を比較したものである。入力電流２ｍＡにて、付加
圧力３秒９時、従来品の出力電圧（１２がＱ、５ ｍ
Ｖであるのに対し、本実施例の出力室圧制は約４００倍
の２ｏｏｍＶ＠後であり、大幅に感度が向上した。向上
記従来品とは、基板裏面より単純に時間制御のみでエツ
チングをして２５〜５０μｍの厚みのダイアフラムをも
つものである。
（へ）発明の効果
本発明によれば、シリコンダイヤスラム部は、エツチン
グや結晶成長ではなく、再結晶化により形成され、従っ
て従来の如き、エツチング時の悪影軛や結晶成長時に発
生する多数の格子欠陥の影響を受けず、再現性良（得ら
れることとなり、圧力センサの歩留りが向上する。さら
にダイヤフラム部の薄膜化により出力電圧が大幅に向上
し、わずかな圧力変化をも検出することができる。
グや結晶成長ではなく、再結晶化により形成され、従っ
て従来の如き、エツチング時の悪影軛や結晶成長時に発
生する多数の格子欠陥の影響を受けず、再現性良（得ら
れることとなり、圧力センサの歩留りが向上する。さら
にダイヤフラム部の薄膜化により出力電圧が大幅に向上
し、わずかな圧力変化をも検出することができる。
第１図乃至９６８図は本発明の実施例を示す製造工程別
断面図、第９図は本発明実施例の半導体圧力センサと従
来品の圧力−出力電圧を示す特性図である。 （１）・・・単結晶シリコン基板、（２）・・・非晶質
絶縁膜、（３）・・・多結晶シリコン膜、（７）・・・
再結晶シリコン膜。
断面図、第９図は本発明実施例の半導体圧力センサと従
来品の圧力−出力電圧を示す特性図である。 （１）・・・単結晶シリコン基板、（２）・・・非晶質
絶縁膜、（３）・・・多結晶シリコン膜、（７）・・・
再結晶シリコン膜。
Claims (1)
- （１）単結晶シリコン基板の表面に部分的に非晶質絶縁
膜を形成する工程、上記絶縁膜上に多結晶シリコン膜を
形成する工程、該多結晶シリコン膜を再結晶化する工程
、上記基板の裏面より上記絶縁膜に達する凹所をエッチ
ングにより形成する工程、上記再結晶化されたシリコン
膜にピエゾ抵抗領域を形成する工程を含むことを特徴と
する半導体圧力センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24387584A JPS61121478A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24387584A JPS61121478A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61121478A true JPS61121478A (ja) | 1986-06-09 |
Family
ID=17110275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24387584A Pending JPS61121478A (ja) | 1984-11-19 | 1984-11-19 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61121478A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6398666U (ja) * | 1986-12-18 | 1988-06-25 | ||
| WO2005100939A1 (en) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Mnt Innovations Pty Ltd | Fabricated strain sensor |
| CN112781759A (zh) * | 2019-11-07 | 2021-05-11 | 清华大学 | 一种压力传感器及其制备方法 |
-
1984
- 1984-11-19 JP JP24387584A patent/JPS61121478A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6398666U (ja) * | 1986-12-18 | 1988-06-25 | ||
| WO2005100939A1 (en) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Mnt Innovations Pty Ltd | Fabricated strain sensor |
| US7434475B2 (en) | 2004-04-13 | 2008-10-14 | Royal Melbourne Institute Of Technology | Fabricated strain sensor |
| CN100456006C (zh) * | 2004-04-13 | 2009-01-28 | 皇家墨尔本理工大学 | 制造的应变传感器 |
| CN112781759A (zh) * | 2019-11-07 | 2021-05-11 | 清华大学 | 一种压力传感器及其制备方法 |
| CN112781759B (zh) * | 2019-11-07 | 2023-01-20 | 清华大学 | 一种压力传感器及其制备方法 |
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