JPS6272177A - 圧力センサの製造方法 - Google Patents

圧力センサの製造方法

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JPS6272177A
JPS6272177A JP21283785A JP21283785A JPS6272177A JP S6272177 A JPS6272177 A JP S6272177A JP 21283785 A JP21283785 A JP 21283785A JP 21283785 A JP21283785 A JP 21283785A JP S6272177 A JPS6272177 A JP S6272177A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧力センサの製造方法に関し、特に圧力感度の
ばらつきのない圧力センサの製造方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
従来、圧力センサの分野では圧力感度に関して製品間の
ばらつきを低減することが大きな課題であった。当該圧
力感度のばらつきの原因として、(1)ダイアフラムの
膜厚の違い、(2)不純物濃度のばらつき等による各感
圧素子の感度の違い、(3)ダイアフラム上の感圧素子
の位置ずれ等の要因があげられる。しかし、これら(1
)〜(3)の要因の中で、特に(1)の要因が最も大き
く、圧力感度はダイア7うムの膜厚の二乗に逆比例して
変化する。以下、ダイアフラムの製造方法の従来例を図
をあげて説明し、同時にその欠点について述べる。
第3図は従来のダイアフラム製造装置の概念図であり、
第4図はシリコン基板の異方性エツチングを示す概念図
である。第3図において、環流装置のフタ33に備えた
ガラス管32はその外周から冷却水31によシ冷却され
ており、ビー力あの中に発生した蒸気が大気中に飛散し
ないようにしている。
また、冷却水31は吸入口31αと吸出口31bとによ
って外界と通じている。一方、ビー力あの中には、KO
H等の異方性エツチング液35と支持台38上に垂直に
保持されたシリコンの試料36とが入れられている。エ
ツチングの速度を早めるために、これらはヒータ39に
より加熱されている。このようにして、シリコンの試料
36はエツチングされ、保護膜が除去された領域にダイ
アフラム37が形成される。
第4図(11) 、 (b)はそれぞれ第3図に示すシ
リコンの試料36のエツチング前後の断面形状を示して
いる。
エツチングされる前の試料には、同図(α)に示すよう
に、シリコン基板40を覆う保護膜41にダイアフラム
形成のための窓43が開けられている。また、図中の4
2ハゲージ抵抗で、イオン打込み等によりシリコン基板
400表面に形成されている。一方、エツチング終了時
には同図(b)に示すように、保護膜41に開けられた
窓43からシリコン基板40がエツチングされ、薄いシ
リコンのダイアフラム37を作製することができる。こ
の際、従来の方法では、ダイアフラム37の厚さを制御
するのに、予め測定しておいたシリコンの単位時間当り
のエツチング率から所要の時間を計算し、この時間の間
だけエツチングを行うという方法が用いられてきた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、この方法では、試料ごとのエツチング率のばら
つきや試料の元の厚さのばらつき等の原因により、ダイ
アフラムの厚さを精確に制御することができないという
欠点があった。従って、従来の方法により作製した圧力
センサば、そのダイアフラムの厚さのばらつきのために
、感度がばらつくということが避けられなかった。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除去し、感度ば
らつきのない圧力センサの製造方法を提供することにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は以下の(1) 、 (2)の発明からなるもの
である。すなわち、 (1)シリコン圧力センサの薄肉ダイアフラムを異方性
エツチング技術により形成する方法において、シリコン
基板面を覆う保護膜中に設けられた該ダイアフラム形成
のための窓領域の他に、核窓領域の大きさよりも小さな
検出用の窓領域を該保護膜の少なくとも一部に設け、両
窓領域のエツチングを同時に進行させ、該検出用の窓領
域のエツチング形状の変化を検知してダイアフラム形成
のための窓領域のエツチングの進行程度の情報を得るこ
とを特徴とする圧力センサの製造方法、<2)シリコン
圧力センサの薄肉ダイアクラムを異方性エツチング技術
により形成する方法において、シリコン基板面を覆う保
護膜中に設けられた当該ダイアフラム形成のための窓領
域の他に、該窓領域の大きさよりも小さく、かつ各々の
大きさが異なる複数個の窓領域を一組とする検出用の窓
領域を当該保護膜の少なくとも一部に設け、両窓領域の
エツチングを同時に進行させ、該検出用の窓領域のエツ
チング形状の変化を検知してダイアフラム形成のための
窓領域のエツチングの進行程度の情報を得ることを特徴
とする圧力センサの製造方法、 である。
〔作用〕
本発明の圧力センサの製造方法では、エツチングをうけ
る試料表面の保護膜中において前記ダイアフラム形成の
ための窓領域の他に検出用の窓領域が新たに開けられた
試料を用いてエツチングを行っている。以下、本発明の
ダイアフラムの製造方法の原理を第2図(OL)〜(c
)を用いて説明する。同図は試料の断面の概念図を示し
たものであり、第4図と同一番号は同一構成要素を示し
ている。第2図(cL)に示すように、エツチングをう
ける試料は予め、ダイアフラム形成のための窓領域43
と検出用の窓領域20とが保護膜41に設けられている
。エツチングの進行途中の段階では、同図(b)に示す
ように、ダイアフラムのための穴21と検出用の穴22
とが等シいエツチング率で形成される。このとき、検出
用の穴22の底面23は平らな形状を有している。
しかし、さらにエツチングを行ってダイアフラム37が
所定の厚さに達したとき、同図(c)に示すように検出
用の穴22の底面23は尖頭の形状となる。このときの
エツチング深さ五と検出用の窓領域20の大きさαの間
には以下の関係式が成り立つ。
h−Jjα     (1) 従って、上の関係式より計算した所要のエツチング深さ
hに対応する大きさαをもつ検出用の窓領域22のエツ
チングの進行を観察し、この底面23が尖頭の形状にな
ったときに試料をエツチング装置から引き上げて、エツ
チングを停止させるものである@ 〔実施例〕 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図(α)〜(c)および第2図(α)〜(c)は、
本発明の一実施例を示す図で、第1図はエツチング開始
から終了までの時間経過に従って試料の一部をま上から
見た図、第2図はその断面図を示したものである0図に
おいて第4図と同一番号は同一構成要素を示している。
試料はエツチングを開始する前に、第1図(α)のよう
に酸化膜等の保護膜41に写真刻印技術を用いてダイア
フラムのための窓領域43と検出用の窓領域20t−互
いに近づけて作製し−である。これら窓領域43および
20には、第2図(α)に示すように保護膜41が除去
されて、下のシリコン基板40が表面に露出しており、
エツチング液に直接さらされる。(100)の面方向を
もつシリコン基板面上の<llo>方向に上の窓領域4
3と20との辺を配向させるとき、本発明の試料は、第
1図(b)および第2図(b)に示すようにエツチング
される(異方性エツチング)、そして、エツチングが進
むにつれて、検出用のエツチング穴部の底面23の大き
さが減少していき、やがて同図(e)に示すように尖頭
の形状を示すようになる0作業者はこの検出用の穴部の
底面23の形状を常時観察しており、底面23が尖頭の
形状となった瞬間に上記試料をエツチング液より引き上
げてエツチングを停止させる。この検出用の穴22を観
察するのに以下に示す方法がある。すなわち、 1)エツチング装置の横にテレビカメラを配置しておき
、遠くはなれた位置からテレビ画面に映る像を監視する
。2)エツチング終了間際に試料をエツチング液から引
き上げ、顕微鏡により観察する。
このとき、またエツチングが充分でないならば試料をさ
らにエツチング液に浸す0以上の操作を所要のエツチン
グ量が得られるまで繰り返す。3)エツチング装置の横
からルーペを用いて観察する、等の方法である・ 第5図および第6図は本発明の他の実施例であり、先の
第1図に示した実施例と検出用の窓領域20の構成だけ
が異なる。これらの図において第1図と同じ番号は同一
構成要素を示している。第5図では1個の検出用の窓領
域20を試料の保護膜41の周辺に配置した実施例を示
した。この場合には、′検出用の窓領域20の観察が容
易であることの他に、さらにダイアフラム用の窓領域4
3を多数配置することができるという利点がある。なお
、第5図の実施例の他に、検出用の窓領域20を保護膜
41の中心に配置したものも本発明に含まれることは言
うまでもない。第6図は、4個のダイアフラム用の窓領
域43の中心に検出用の窓領域20を1個配置した構成
を繰り返して保護膜41の全面に配置した実施例である
。この場合には、先の第5図の実施例と異なり、シリコ
ン基板面内のエツチングのばらつきを観察することがで
き、しかも、第1図の実施例よりもダイアフラム形成の
ための窓領域43を多数配置することができるという特
徴がある。
第7図(α) 、 (b)および第8図(α) 、 (
b)も本発明の他の実施例である。いずれも(α)が全
体図、(b)は要部拡大図である。これらの図はそれぞ
れエツチングの開始と終了時における試料の表面を示し
ている。
本実施例では、エツチング前の試料表面にダイアフラム
のための窓領域43と大きさの異なる4個の検出用の窓
領域20α〜20dとが配置されている。試料のエツチ
ングが進むにつれて、大きさの小さい検出用の窓領域2
侃から順にエツチングによる穴シ〜22dの底が尖頭の
形状となる・今、第7図(b)の20cのエツチングの
穴が尖頭の形状となったときが所定のエツチング量に対
応するように20cの大きさを設計したときには、エツ
チングの穴22α〜22dが第8図(b)に示すような
形状となったときに試料を引き上げてエツチングを停止
させるとよいことになる0本実施例は、シリコン基板の
厚さがばらついているために試料のエツチング量が異な
る場合に適用することができる。すなわち、この場合に
はエツチングの前に試料の厚さを測定し、ダイアフラム
の所定の厚さt−得るためのエツチング深さhfこれよ
り求める。次に、このエツチング深さht−先の(1)
式に代入して検出用の窓領域の大きさαを求める。この
αに対応した大きさをもつ検出用の窓領域のエツチング
形状全観察し、底面が尖頭状になったときにエツチング
を停止して試料を引き上げる・従って、本発明の実施例
を用いるならばシリコン基板の厚さばらつきに起因する
ダイアフラムの厚さばらつきを低減することができる。
以上、本発明についての実施例について詳細な説明を行
った。なお、前記検出用の窓領域20の形状については
、本実施例に示した正方形に限られるものでなく、第9
図(α) 、 (b)に示すような長方形でもよい、こ
の場合には、エツチングを停止させる瞬間は検出用の窓
領域20のエツチング穴22が第10図(α) 、 (
b)に示すように直線状の底面になったときである・検
出用の窓領域が長方形の場合には、長方形の長辺の長さ
は任意でよく、観察し易くするために、これの長さt−
10n程度にすることができる・ 〔発明の効果〕 以上説明したとおり、本発明によれば従来避はラレなか
った圧力センサのダイアフラムの厚さばらつきの発生を
解決することができ、感度のばらつきがない圧力センサ
を供給することが可能となり、その結果圧力センサの品
質の向上および製造コストの低減を実現することのでき
る効果は太きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(α)〜(c)は本発明の一実施例を工程順に示
す要部平面図、第2図(−〜(C) Fi同断面図、第
3図は従来のエツチング装置の概念図、第4図(m 、
 (b)は従来のダイアフラム形成工程を順に示す断面
図、第5図、第6図はそれぞれ本発明の他の実施例を示
す平面図、第7図(α) 、 (b)、第8図(α> 
、 (b)はさらに他の実施例を示すもので(α)は平
面図、(b)は要部拡大平面図、第9図(α) 、 (
b)、第10図(α) 、 (b)はさらに他の実施例
を示すもので、第9図(α)はダイアフラムの窓領域、
(b)は検出用の窓領域をそれぞれ示す平面図、第10
図(α)はダイアフラム、(b)は処理後の検出用窓領
域の平面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) シリコン圧力センサの薄肉ダイアフラムを異方
    性エツチング技術により形成する方法において、シリコ
    ン基板面を覆う保護膜中に設けられた該ダイアフラム形
    成のための窓領域の他に、該窓領域の大きさよりも小さ
    な検出用の窓領域を該保護膜の少なくとも一部に設け、
    両窓領域のエツチングを同時に進行させ、該検出用の窓
    領域のエツチング形状の変化を検知してダイアフラム形
    成のための窓領域のエツチングの進行程度の情報を得る
    ことを特徴とする圧力センサの製造方法。
  2. (2) シリコン圧力センサの薄肉ダイアフラムを異方
    性エツチング技術により形成する方法において、シリコ
    ン基板面を覆う保護膜中に設けられた当該ダイアフラム
    形成のための窓領域の他に、該窓領域の大きさよりも小
    さく、かつ各々の大きさが異なる複数個の窓領域を一組
    とする検出用の窓領域を当該保護膜の少なくとも一部に
    設け、両窓領域のエツチングを同時に進行させ、該検出
    用の窓領域のエツチング形状の変化を検知してダイアフ
    ラム形成のための窓領域のエツチングの進行程度の情報
    を得ることを特徴とする圧力センサの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5145810A (en) * 1990-06-25 1992-09-08 Oki Electric Industry Co., Ltd. Fabrication process of semiconductor pressure sensor for sensing pressure applied
JP2007301719A (ja) * 2004-09-27 2007-11-22 Idc Llc インターフェロメトリック変調器に関するプロセスコントロールモニター

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JPS5887844A (ja) * 1981-11-20 1983-05-25 Hitachi Ltd 半導体装置の製造法

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