JPS63136675A - ダイヤフラム式半導体圧力センサ−の製造方法 - Google Patents
ダイヤフラム式半導体圧力センサ−の製造方法Info
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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
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ダイヤフラム式半導体圧力センサーの製造方
法、更に詳細には、化学エツチング忙よって半導体基板
に凹所を形成してダイヤフラム！構成する方法に関する
。 〔従来の技術〕 圧力センサーの１つとして、半導体歪ゲージを組込んだ
ダイヤフラム式半導体圧力センサーが知られている。第
４図はその】例を示す。この圧力センサーは、ｎ形シリ
コン基板】の一方の主面側に凹所２が形成され、″ｉＩ
Ｉ板状剖板状脂分ダイヤフラム部分３ （ｄｉａｐｈｒ
ａｇｍ ：隔膜又は振動板）と。 この周辺部を固定した枠状部分４に大別される。 ダイヤフラム部分３の周辺に近い所に、不純物拡散によ
り形成したｐ影領域から成るタージ抵抗５が形成されて
いる。６は不純物拡散により形成し。 たｐ＋形領領域らなる配線領域、７はＡｌ’ｌｌ極、８
は５ｉ０２ｆＩＡ、 ９はＡｕ膜である。図ではゲージ
抵抗５が３個であるが、実際には、ゲージ抵抗が４個形
成され、ブリッジ構成となっている。この圧力センサー
では１通常、ダイヤフラム部分３の凹所２側を大気圧と
し、ダイヤフラム部分３の５ｉｆｔ膜８側に測足すべき
雰囲うの圧力Ｐを加える。圧力Ｐによってダイヤフラム
部分３が変形し、ピエゾ抵抗効果によってゲージ抵抗５
の抵抗値が電化する。ゲージ抵抗５の抵抗ｆｆ１ｌ ｆ
化はブリッジ回路により検出できるので、圧力Ｐに応じ
たｖｔ賞倍信号出力取り出てことができる。 〔発明が解決
法、更に詳細には、化学エツチング忙よって半導体基板
に凹所を形成してダイヤフラム！構成する方法に関する
。 〔従来の技術〕 圧力センサーの１つとして、半導体歪ゲージを組込んだ
ダイヤフラム式半導体圧力センサーが知られている。第
４図はその】例を示す。この圧力センサーは、ｎ形シリ
コン基板】の一方の主面側に凹所２が形成され、″ｉＩ
Ｉ板状剖板状脂分ダイヤフラム部分３ （ｄｉａｐｈｒ
ａｇｍ ：隔膜又は振動板）と。 この周辺部を固定した枠状部分４に大別される。 ダイヤフラム部分３の周辺に近い所に、不純物拡散によ
り形成したｐ影領域から成るタージ抵抗５が形成されて
いる。６は不純物拡散により形成し。 たｐ＋形領領域らなる配線領域、７はＡｌ’ｌｌ極、８
は５ｉ０２ｆＩＡ、 ９はＡｕ膜である。図ではゲージ
抵抗５が３個であるが、実際には、ゲージ抵抗が４個形
成され、ブリッジ構成となっている。この圧力センサー
では１通常、ダイヤフラム部分３の凹所２側を大気圧と
し、ダイヤフラム部分３の５ｉｆｔ膜８側に測足すべき
雰囲うの圧力Ｐを加える。圧力Ｐによってダイヤフラム
部分３が変形し、ピエゾ抵抗効果によってゲージ抵抗５
の抵抗値が電化する。ゲージ抵抗５の抵抗ｆｆ１ｌ ｆ
化はブリッジ回路により検出できるので、圧力Ｐに応じ
たｖｔ賞倍信号出力取り出てことができる。 〔発明が解決
【７ようとする問題虚〕
ところで、凹所２の形状を調べて見ると、第４図に示し
たように凹所２の底面の中央が下方に突出し、ダイヤフ
ラム部分３の中心部が厚く、その周辺部が薄くなるよう
に形成ばれている。また。 第５図に示すように、凹所２の底面の傾きが加わる場合
もある。この理由は次のように考えられる。 凹所２は１通常、ＨＦ（弗酸）と）ｌ Ｎ Ｏｓ （Ｗ
４ Ｍ ）を含む弗硝酸系エツチング液を用いてシリコ
ン基板３’ｒ：化学エツチングして形成される。弗硝酸
系エツチング液によるエツチングはかなりの発熱反応な
滲うので、またエツチング液の寿命が高温になる程短か
（なるので、液温を室温レベルとしてエツチング１スク
するのが常識とされている。第６図は、弗硝酸系エツチ
ング液中に置かれたシリコン基板］のエツチングの様子
を説明するためのものである。シリコン基板】の８ｉ０
２膜８１１１表面は。 耐薬品性の大きいアビニシンワックス】０（商品名）で
被覆される。凹所２は４１ Ａｕ膜をエツチング１スク
として選択エツチングされて形成される。 エツチング液はバブラーで攪拌されているため。 シリコン基板】の表面にエツチング液の層Ｒ１］が生じ
ている。エツチングの進行する過程において４１ Ｓｉ
表面では８１とエツチング液の反応によって常に反応熱
が生じている。凹ＦＦｒ２のうちダイヤフラム部分３の
中央では、この反応熱が層流】】により速やかに運び去
られ、温度上昇は小さい。 一方、凹Ｆ９ｒ２のうちダイヤフラム部分３の周辺では
、エツチング液の淀み】２が生じ１反応熱がここにこも
って温度上昇がダイヤフラム部分３の中央より大きくな
る。結果として、ダイヤフラム部分３の周辺におけるエ
ツチング速度がダイヤフラム部分３の中央部のそれより
大きくなシ、凹所２の底面が凸をなすような形状となる
。 凹所２の底面の中央が下方に突出してダイヤフラム部分
３の淳さが一様でないと、圧力センサーの出力の低下や
出力のバラツキの増大、あるいは機械的強度の低下の原
因となる。ＷＩ系エツチング液の組成や攪拌方法等に工
夫をすればある程度はこの現象を防止できるが、流動す
るエツチング液中忙中導体基板を配置して行うごく一般
的なエツチング法で行う限り、十分圧この現象を防止で
きなかった。！た。アルカリ系のエツチング液を使えば
平坦な底面を有する凹、所が形成できる。しかし、エツ
チングの異方性によジ、凹所の周辺部が角はって形成さ
れる。このため、ダイヤフラム部分の機械的強度が弱く
なり、圧力センサーの用途によっては問題が生じる。し
たがって、酸系エツチング液を用いて等方性のエツチン
グを行い、凹所の周辺部に丸みｔ持たせるのが望ましい
。 そこで１本発明の目的は、ダイヤフラム式半導体圧力セ
ンサーのダイヤフラム部分を均一な厚ζに形成する方法
を提供することにある。 〔問題潰を解決するための手段〕 上記問題廃を解決し、上記目的を達成するための本発明
は、半導体基板に化学エツチングにより凹所を形成して
半導体圧力センサーのダイヤフラムを形成する際に、酸
系エツチング液の温度を少なくとも化学エツチングの後
手に３いて５０〜９０℃の範囲として、該エツチング液
中に前記半導体基板を配置して前記凹所を形成すべき部
分を化学エツチングすること′％：％徴とするダイヤフ
ラム式半導体圧力センサーの製造方法に係わるものであ
る。 〔作 用〕 エツチング液の温度？従来より高くしたことにより、凹
所の各部におけるエツチング速度の差が少なくなり、従
来より平坦な底面を有する凹所が形成される。 〔実施例〕 次に、第１図〜第３図によって本発明の実施例忙係わる
ダイヤフラム式半導体圧力センサーの製造方法を説明す
る。但し、第１図及び第２図における符４ｇ３〜】２で
示す部分は第４図〜Ｗ、６図で同一符号で示したものと
実質的に同一でＪするのて゛。 これ等の説明を省略する。 第１図は凹ＰｊＴ２を形成するためのエツチングがほぼ
終了した状態を示す。弗硝酸系エツチング液中に置かれ
たシリコン基板】のＳ ｔ Ｏｔ膜８０表面は。 耐薬品性のみならず耐熱性も大きいプロテクトワックス
ＫＰＷ１３（日化精工Ｃ株）の商品名）で被覆されてい
る。弗硝酸系エツチング液としてＨＦ ： ＨＮＯｓ
： ＣＨ３ＣＯ０Ｈ（酢酸） ： Ｈ２８０４（硫酸）
＝１：５：３：１から成る４元系のものを使用し。 こｔ″Ｌを加熱して、エツチングの開始から終了まで５
０〜９０℃に保持した。なＳ、この程度の液温になると
、エツチングに伴う反応熱と周囲への熱放散がバランス
して１反応熱によるエツチング液の温度上昇は無視でき
る。シリコン基８ｉ】の凹が「２が形成される傷の面は
、エツチング前はミラー面である。ダイヤフラム部分３
は、エツチング終了後で１例えば直径２ ｍｍの円形で
ある。 こうしてエツチングした結果、エツチング液の寿命（繰
り返し使用できる回数など）を多少犠牲にはするが、第
２図に示すように、ダイヤフラム部分３の厚さが従来よ
り一様になるように凹所２を形成することかできた。丁
なわち、エツチング液の淀み】２により局所的な温度上
昇が起こっているものの、エツチング液全体の温度が高
いため。 淀み】２の部分の液温と凹所２の中央部分におけるシリ
コン基板】近傍の液温の比が従来より小書くなると考え
られる。結果として、凹所２におけるダイヤフラム部分
３の周辺のエツチング速度とダイヤフラム部分３の中央
部のエツチング速度の比が従来より小ざくなる訳である
。 第３図は、エツチング液の温度とダイヤフラム部分３の
厚さの比の＠優を示すものである。エツチング液の温度
はエツチング開始から終了筐で一定とした場合である。 厚さの比はダイヤフラム部分３の周辺部の厚さｔｅに対
する同じく中央部の鳳さｔｃの割合である。第３図に示
すように、エツチング液の温度を高くする程、ダイヤフ
ラム部分３の平坦性は良くなる。エツチング液の温度Ｖ
ＳＯ℃以上と丁れば、厚ざの比ｔｃ／ｌｅが】、４以下
となり、！ｉｌ！用上問湖上問題レベルとなる。しかし
。 エツチング液の温度が９０℃を越えてくると、エツチン
グ液とシリコン基板】との反応が激しくなり、シリコン
基板】のエツチング面の荒れ（凹凸）がひどくなる。！
た。プロテクトワックスＫＰＷ］３が軟化してエツチン
グマスクとしての効果が不十分となってくる。したがっ
て、エツチング液の温度（局所的な温度ではなく、全体
的な温度。 第１図で言えば１層流］】の温度。）を５０〜９０℃と
するのが好ましい。なお、エツチング開始から終了まで
）ｋ５０〜９０’Ｃとするのが普通であるが、後半のみ
ン５０〜９０℃としても目的は達成できる。例えば、凹
Ｐｊｒ２の浅いエツチング前学は従来どＭｆ）エツチン
グ液の温度を室温レベルでスタートシ、エツチングの後
半（望ましくは、凹所２の最終深ざの１／２以上をエツ
チングする後半で凹所２の形成が実質的に終了する！で
の期間］にエツチング液を加熱して５０〜９０℃と【２
てもよい。もちろん、凹所２の形成が実質的に終了した
後にエツチング面の平滑化等のため忙軽いエツチングを
行う場合、このエツチング液の温度を規定するものでは
ない。 〔発明の効果〕 本発明によれば、簡単でｔｇ性の高いエツチング法によ
って、比較的平坦なダイヤフラム部分を形成することが
できる。したがって、特注及び機械的強度の良好なダイ
ヤフラム式半導体圧力センサーを提供することができる
。
たように凹所２の底面の中央が下方に突出し、ダイヤフ
ラム部分３の中心部が厚く、その周辺部が薄くなるよう
に形成ばれている。また。 第５図に示すように、凹所２の底面の傾きが加わる場合
もある。この理由は次のように考えられる。 凹所２は１通常、ＨＦ（弗酸）と）ｌ Ｎ Ｏｓ （Ｗ
４ Ｍ ）を含む弗硝酸系エツチング液を用いてシリコ
ン基板３’ｒ：化学エツチングして形成される。弗硝酸
系エツチング液によるエツチングはかなりの発熱反応な
滲うので、またエツチング液の寿命が高温になる程短か
（なるので、液温を室温レベルとしてエツチング１スク
するのが常識とされている。第６図は、弗硝酸系エツチ
ング液中に置かれたシリコン基板］のエツチングの様子
を説明するためのものである。シリコン基板】の８ｉ０
２膜８１１１表面は。 耐薬品性の大きいアビニシンワックス】０（商品名）で
被覆される。凹所２は４１ Ａｕ膜をエツチング１スク
として選択エツチングされて形成される。 エツチング液はバブラーで攪拌されているため。 シリコン基板】の表面にエツチング液の層Ｒ１］が生じ
ている。エツチングの進行する過程において４１ Ｓｉ
表面では８１とエツチング液の反応によって常に反応熱
が生じている。凹ＦＦｒ２のうちダイヤフラム部分３の
中央では、この反応熱が層流】】により速やかに運び去
られ、温度上昇は小さい。 一方、凹Ｆ９ｒ２のうちダイヤフラム部分３の周辺では
、エツチング液の淀み】２が生じ１反応熱がここにこも
って温度上昇がダイヤフラム部分３の中央より大きくな
る。結果として、ダイヤフラム部分３の周辺におけるエ
ツチング速度がダイヤフラム部分３の中央部のそれより
大きくなシ、凹所２の底面が凸をなすような形状となる
。 凹所２の底面の中央が下方に突出してダイヤフラム部分
３の淳さが一様でないと、圧力センサーの出力の低下や
出力のバラツキの増大、あるいは機械的強度の低下の原
因となる。ＷＩ系エツチング液の組成や攪拌方法等に工
夫をすればある程度はこの現象を防止できるが、流動す
るエツチング液中忙中導体基板を配置して行うごく一般
的なエツチング法で行う限り、十分圧この現象を防止で
きなかった。！た。アルカリ系のエツチング液を使えば
平坦な底面を有する凹、所が形成できる。しかし、エツ
チングの異方性によジ、凹所の周辺部が角はって形成さ
れる。このため、ダイヤフラム部分の機械的強度が弱く
なり、圧力センサーの用途によっては問題が生じる。し
たがって、酸系エツチング液を用いて等方性のエツチン
グを行い、凹所の周辺部に丸みｔ持たせるのが望ましい
。 そこで１本発明の目的は、ダイヤフラム式半導体圧力セ
ンサーのダイヤフラム部分を均一な厚ζに形成する方法
を提供することにある。 〔問題潰を解決するための手段〕 上記問題廃を解決し、上記目的を達成するための本発明
は、半導体基板に化学エツチングにより凹所を形成して
半導体圧力センサーのダイヤフラムを形成する際に、酸
系エツチング液の温度を少なくとも化学エツチングの後
手に３いて５０〜９０℃の範囲として、該エツチング液
中に前記半導体基板を配置して前記凹所を形成すべき部
分を化学エツチングすること′％：％徴とするダイヤフ
ラム式半導体圧力センサーの製造方法に係わるものであ
る。 〔作 用〕 エツチング液の温度？従来より高くしたことにより、凹
所の各部におけるエツチング速度の差が少なくなり、従
来より平坦な底面を有する凹所が形成される。 〔実施例〕 次に、第１図〜第３図によって本発明の実施例忙係わる
ダイヤフラム式半導体圧力センサーの製造方法を説明す
る。但し、第１図及び第２図における符４ｇ３〜】２で
示す部分は第４図〜Ｗ、６図で同一符号で示したものと
実質的に同一でＪするのて゛。 これ等の説明を省略する。 第１図は凹ＰｊＴ２を形成するためのエツチングがほぼ
終了した状態を示す。弗硝酸系エツチング液中に置かれ
たシリコン基板】のＳ ｔ Ｏｔ膜８０表面は。 耐薬品性のみならず耐熱性も大きいプロテクトワックス
ＫＰＷ１３（日化精工Ｃ株）の商品名）で被覆されてい
る。弗硝酸系エツチング液としてＨＦ ： ＨＮＯｓ
： ＣＨ３ＣＯ０Ｈ（酢酸） ： Ｈ２８０４（硫酸）
＝１：５：３：１から成る４元系のものを使用し。 こｔ″Ｌを加熱して、エツチングの開始から終了まで５
０〜９０℃に保持した。なＳ、この程度の液温になると
、エツチングに伴う反応熱と周囲への熱放散がバランス
して１反応熱によるエツチング液の温度上昇は無視でき
る。シリコン基８ｉ】の凹が「２が形成される傷の面は
、エツチング前はミラー面である。ダイヤフラム部分３
は、エツチング終了後で１例えば直径２ ｍｍの円形で
ある。 こうしてエツチングした結果、エツチング液の寿命（繰
り返し使用できる回数など）を多少犠牲にはするが、第
２図に示すように、ダイヤフラム部分３の厚さが従来よ
り一様になるように凹所２を形成することかできた。丁
なわち、エツチング液の淀み】２により局所的な温度上
昇が起こっているものの、エツチング液全体の温度が高
いため。 淀み】２の部分の液温と凹所２の中央部分におけるシリ
コン基板】近傍の液温の比が従来より小書くなると考え
られる。結果として、凹所２におけるダイヤフラム部分
３の周辺のエツチング速度とダイヤフラム部分３の中央
部のエツチング速度の比が従来より小ざくなる訳である
。 第３図は、エツチング液の温度とダイヤフラム部分３の
厚さの比の＠優を示すものである。エツチング液の温度
はエツチング開始から終了筐で一定とした場合である。 厚さの比はダイヤフラム部分３の周辺部の厚さｔｅに対
する同じく中央部の鳳さｔｃの割合である。第３図に示
すように、エツチング液の温度を高くする程、ダイヤフ
ラム部分３の平坦性は良くなる。エツチング液の温度Ｖ
ＳＯ℃以上と丁れば、厚ざの比ｔｃ／ｌｅが】、４以下
となり、！ｉｌ！用上問湖上問題レベルとなる。しかし
。 エツチング液の温度が９０℃を越えてくると、エツチン
グ液とシリコン基板】との反応が激しくなり、シリコン
基板】のエツチング面の荒れ（凹凸）がひどくなる。！
た。プロテクトワックスＫＰＷ］３が軟化してエツチン
グマスクとしての効果が不十分となってくる。したがっ
て、エツチング液の温度（局所的な温度ではなく、全体
的な温度。 第１図で言えば１層流］】の温度。）を５０〜９０℃と
するのが好ましい。なお、エツチング開始から終了まで
）ｋ５０〜９０’Ｃとするのが普通であるが、後半のみ
ン５０〜９０℃としても目的は達成できる。例えば、凹
Ｐｊｒ２の浅いエツチング前学は従来どＭｆ）エツチン
グ液の温度を室温レベルでスタートシ、エツチングの後
半（望ましくは、凹所２の最終深ざの１／２以上をエツ
チングする後半で凹所２の形成が実質的に終了する！で
の期間］にエツチング液を加熱して５０〜９０℃と【２
てもよい。もちろん、凹所２の形成が実質的に終了した
後にエツチング面の平滑化等のため忙軽いエツチングを
行う場合、このエツチング液の温度を規定するものでは
ない。 〔発明の効果〕 本発明によれば、簡単でｔｇ性の高いエツチング法によ
って、比較的平坦なダイヤフラム部分を形成することが
できる。したがって、特注及び機械的強度の良好なダイ
ヤフラム式半導体圧力センサーを提供することができる
。
第１図は本発明の実施例に従う半導体圧力センサーの製
造中の状態を示す断面図。 第２図は完成後の半導体圧力センサーの断面図。 第３図はエツチング液の温度と厚さの均一性との関係を
示す図。 第４図及び第５図は従来の半導体圧力センサーを示す断
面図。 第６図は従来の半導体圧力センサーの製造中の状態を示
す断面図である。 、】・・・シリコン基板、２・−・凹所、３・・・ダイ
ヤフラム部分。 代 理 人 高 野 則 次第１ｖＡ
造中の状態を示す断面図。 第２図は完成後の半導体圧力センサーの断面図。 第３図はエツチング液の温度と厚さの均一性との関係を
示す図。 第４図及び第５図は従来の半導体圧力センサーを示す断
面図。 第６図は従来の半導体圧力センサーの製造中の状態を示
す断面図である。 、】・・・シリコン基板、２・−・凹所、３・・・ダイ
ヤフラム部分。 代 理 人 高 野 則 次第１ｖＡ
Claims (3)
- （１）半導体基板に化学エッチングにより凹所を形成し
て半導体圧力センサーのダイヤフラムを形成する際に、
酸系エッチング液の温度を少なくとも化学エッチングの
後半において５０〜９０℃の範囲として、該エッチング
液中に前記半導体基板を配置して前記凹所を形成すべき
部分を化学エッチングすることを特徴とするダイヤフラ
ム式半導体圧力センサーの製造方法。 - （２）半導体基板がシリコンで、酸系エッチング液が弗
酸と硝酸を含む弗硝酸系のエッチング液である特許請求
の範囲第１項記載のダイヤフラム式半導体圧力センサー
の製造方法。 - （３）前記酸系エッチング液を前記半導体基板に対して
流動させて前記化学エッチングを行うことを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第２項記載のダイヤフラム式
半導体圧力センサーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28361686A JPS63136675A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | ダイヤフラム式半導体圧力センサ−の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28361686A JPS63136675A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | ダイヤフラム式半導体圧力センサ−の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63136675A true JPS63136675A (ja) | 1988-06-08 |
| JPH0543304B2 JPH0543304B2 (ja) | 1993-07-01 |
Family
ID=17667810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28361686A Granted JPS63136675A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | ダイヤフラム式半導体圧力センサ−の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63136675A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5217163B2 (ja) * | 2004-05-12 | 2013-06-19 | セイコーエプソン株式会社 | 圧力センサ |
| JP2015504247A (ja) * | 2011-12-28 | 2015-02-05 | ソウルブレイン シーオー．， エルティーディー． | エッチング液組成物およびこれを用いたウェットエッチング方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5040832A (ja) * | 1973-08-16 | 1975-04-14 | ||
| JPS5261483A (en) * | 1975-11-17 | 1977-05-20 | Toshiba Corp | Semiconductor pressure transducer |
| JPS5664471A (en) * | 1979-10-30 | 1981-06-01 | Toshiba Corp | Detector for pressure of semiconductor |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP28361686A patent/JPS63136675A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5040832A (ja) * | 1973-08-16 | 1975-04-14 | ||
| JPS5261483A (en) * | 1975-11-17 | 1977-05-20 | Toshiba Corp | Semiconductor pressure transducer |
| JPS5664471A (en) * | 1979-10-30 | 1981-06-01 | Toshiba Corp | Detector for pressure of semiconductor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5217163B2 (ja) * | 2004-05-12 | 2013-06-19 | セイコーエプソン株式会社 | 圧力センサ |
| JP2015504247A (ja) * | 2011-12-28 | 2015-02-05 | ソウルブレイン シーオー．， エルティーディー． | エッチング液組成物およびこれを用いたウェットエッチング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0543304B2 (ja) | 1993-07-01 |
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