JP2729005B2 - 半導体圧力センサ及びその製造方法 - Google Patents
半導体圧力センサ及びその製造方法Info
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- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
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- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体圧力センサ及
びその製造方法、特に、自動車等に搭載され、大気圧等
の圧力を測定する半導体圧力センサ及びその製造方法に
関するものである。
びその製造方法、特に、自動車等に搭載され、大気圧等
の圧力を測定する半導体圧力センサ及びその製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図37は、従来の半導体圧力センサを示
す平面図であり、図38はそのB−B線に沿った側面断
面図である。これらの図において、シリコン基板11と
しては、圧力に対する感度を上げるため、及びダイヤフ
ラム7を形成するのに異方性シリコンエッチングを行う
ため、結晶方位(1 0 0)のシリコン基板を使用す
る。ゲージ抵抗1は、ダイヤフラム7が圧力の変化を受
けて歪み、最も歪みの大きくなるダイヤフラムエッジ部
3付近の裏面各辺に形成されている。このゲージ抵抗1
は、拡散配線2によってブリッジ結線されており、ダイ
ヤフラム7が圧力の変化を受けて歪み、この歪みをブリ
ッジの結線されたゲージ抵抗1により電気信号に変換さ
れる。
す平面図であり、図38はそのB−B線に沿った側面断
面図である。これらの図において、シリコン基板11と
しては、圧力に対する感度を上げるため、及びダイヤフ
ラム7を形成するのに異方性シリコンエッチングを行う
ため、結晶方位(1 0 0)のシリコン基板を使用す
る。ゲージ抵抗1は、ダイヤフラム7が圧力の変化を受
けて歪み、最も歪みの大きくなるダイヤフラムエッジ部
3付近の裏面各辺に形成されている。このゲージ抵抗1
は、拡散配線2によってブリッジ結線されており、ダイ
ヤフラム7が圧力の変化を受けて歪み、この歪みをブリ
ッジの結線されたゲージ抵抗1により電気信号に変換さ
れる。
【0003】拡散配線2は、金属電極4に結線されてお
り、金属電極4は、外部回路に接続されている。シリコ
ン基板11上に形成されたシリコン酸化膜9は、ゲージ
抵抗1、拡散配線2等を形成するためのマスク及び保護
膜となる。また、シリコン酸化膜9の上には、表面全体
を保護するガラスコート10が形成されている。シリコ
ン基板11の裏面には、表面のデバイス形成後、ゲージ
抵抗1の位置に合わせて裏面からのエッチングによって
ダイヤフラム7が形成されており、圧力を受圧する部分
である。
り、金属電極4は、外部回路に接続されている。シリコ
ン基板11上に形成されたシリコン酸化膜9は、ゲージ
抵抗1、拡散配線2等を形成するためのマスク及び保護
膜となる。また、シリコン酸化膜9の上には、表面全体
を保護するガラスコート10が形成されている。シリコ
ン基板11の裏面には、表面のデバイス形成後、ゲージ
抵抗1の位置に合わせて裏面からのエッチングによって
ダイヤフラム7が形成されており、圧力を受圧する部分
である。
【0004】従来の半導体圧力センサは上述したように
構成され、その製造は、図38〜図42の側面断面図に
示すようにして行われる。まず、図39に示す結晶方位
(10 0)の単結晶シリコン基板11を用意し、その
表面側に、図40に示すように、デバイスを形成する。
すなわち、シリコン基板1に熱酸化によりシリコン酸化
膜9を形成する。このシリコン酸化膜9の拡散配線形成
箇所を窓明けした後に、このシリコン酸化膜9をマスク
としてボロン等の不純物を拡散させ、低抵抗の拡散配線
2を形成し、さらにゲージ抵抗1を4つ形成する。この
ゲージ抵抗1は、拡散配線2によってブリッジに結線さ
れている。
構成され、その製造は、図38〜図42の側面断面図に
示すようにして行われる。まず、図39に示す結晶方位
(10 0)の単結晶シリコン基板11を用意し、その
表面側に、図40に示すように、デバイスを形成する。
すなわち、シリコン基板1に熱酸化によりシリコン酸化
膜9を形成する。このシリコン酸化膜9の拡散配線形成
箇所を窓明けした後に、このシリコン酸化膜9をマスク
としてボロン等の不純物を拡散させ、低抵抗の拡散配線
2を形成し、さらにゲージ抵抗1を4つ形成する。この
ゲージ抵抗1は、拡散配線2によってブリッジに結線さ
れている。
【0005】次に、図41に示すように、拡散配線2に
一部を窓明けして金属電極4を形成し、半導体圧力セン
サの表面全体をガラスコート10例えばシリコン窒化膜
で覆う。次に、表面側のゲージ抵抗1を後に形成するダ
イヤフラム7が受圧した時に最も大きく歪む部分に位置
するように、シリコン基板11の裏面にエッチングマス
ク13をシリコン窒化膜等で形成する(図42)。次い
で、ダイヤフラム7が必要な厚さになるように、シリコ
ン基板11の裏面から例えばアルカリ系のエッチャント
で異方性シリコンエッチングを行う。なお、図38に示
すダイヤフラムのエッジ部3は、ダイヤフラム7が受圧
した時に最も歪む部分で、半導体圧力センサ表面のゲー
ジ抵抗1がこの上に位置するようにする。
一部を窓明けして金属電極4を形成し、半導体圧力セン
サの表面全体をガラスコート10例えばシリコン窒化膜
で覆う。次に、表面側のゲージ抵抗1を後に形成するダ
イヤフラム7が受圧した時に最も大きく歪む部分に位置
するように、シリコン基板11の裏面にエッチングマス
ク13をシリコン窒化膜等で形成する(図42)。次い
で、ダイヤフラム7が必要な厚さになるように、シリコ
ン基板11の裏面から例えばアルカリ系のエッチャント
で異方性シリコンエッチングを行う。なお、図38に示
すダイヤフラムのエッジ部3は、ダイヤフラム7が受圧
した時に最も歪む部分で、半導体圧力センサ表面のゲー
ジ抵抗1がこの上に位置するようにする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したような半導体
圧力センサでは、シリコン基板11(ウエハ)厚さのバ
ラツキ、バッチ間、バッチ内、ウエハ面内でのエッチン
グレートのバラツキ、さらには、深いエッチングを行う
等のため、精度良くダイヤフラム7の厚さを制御するこ
とが困難であり、作業性が著しく悪かった。また、ダイ
ヤフラム7の形成は、デバイス形成の最終段階で行うた
め、ウエハ表面を完全に保護する必要があった。さら
に、異方性エッチングは角度を持って進行すること、ダ
イヤフラム7の厚さを薄くすることに限界があるため、
小型化が困難であるなどという問題点があった。
圧力センサでは、シリコン基板11(ウエハ)厚さのバ
ラツキ、バッチ間、バッチ内、ウエハ面内でのエッチン
グレートのバラツキ、さらには、深いエッチングを行う
等のため、精度良くダイヤフラム7の厚さを制御するこ
とが困難であり、作業性が著しく悪かった。また、ダイ
ヤフラム7の形成は、デバイス形成の最終段階で行うた
め、ウエハ表面を完全に保護する必要があった。さら
に、異方性エッチングは角度を持って進行すること、ダ
イヤフラム7の厚さを薄くすることに限界があるため、
小型化が困難であるなどという問題点があった。
【0007】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、小型、高精度の半導体圧力セン
サ及びその製造方法を得ることを目的とする。
ためになされたもので、小型、高精度の半導体圧力セン
サ及びその製造方法を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項第1項
に係る半導体圧力センサは、第1のシリコン基板と第2
のシリコン基板との間に介在する界面絶縁膜により、真
空室及びアライメントマークを形成し、このアライメン
トマークに対応した位置の第2のシリコン基板にアライ
メントマーク観察窓を形成したものである。
に係る半導体圧力センサは、第1のシリコン基板と第2
のシリコン基板との間に介在する界面絶縁膜により、真
空室及びアライメントマークを形成し、このアライメン
トマークに対応した位置の第2のシリコン基板にアライ
メントマーク観察窓を形成したものである。
【0009】この発明の請求項第2項に係る半導体圧力
センサの製造方法は、凹部が形成された第1のシリコン
基板と第2のシリコン基板とを界面絶縁膜により貼り合
わせ、減圧中で上記凹部を真空室とした後、デバイスを
形成するものである。
センサの製造方法は、凹部が形成された第1のシリコン
基板と第2のシリコン基板とを界面絶縁膜により貼り合
わせ、減圧中で上記凹部を真空室とした後、デバイスを
形成するものである。
【0010】また、この発明の請求項第3項に係る半導
体圧力センサの製造方法は、第2のシリコン基板の裏面
にアライメントマーク観察窓を形成し、第1のシリコン
基板にアライメントマークを形成し、さらに、第1のシ
リコン基板と第2のシリコン基板とを界面絶縁膜を介し
て減圧中で貼り合わせ、上記凹部を真空室とした後、第
2のシリコン基板にデバイスを形成するものである。
体圧力センサの製造方法は、第2のシリコン基板の裏面
にアライメントマーク観察窓を形成し、第1のシリコン
基板にアライメントマークを形成し、さらに、第1のシ
リコン基板と第2のシリコン基板とを界面絶縁膜を介し
て減圧中で貼り合わせ、上記凹部を真空室とした後、第
2のシリコン基板にデバイスを形成するものである。
【0011】
【作用】この発明の請求項第1項においては、真空室が
形成された後にデバイスを形成するので、平坦で均一な
厚さのダイヤフラムが簡単に得られると共に、アライメ
ントマークにより貼り合わせる基板の正確な位置合わせ
を行うことができる。
形成された後にデバイスを形成するので、平坦で均一な
厚さのダイヤフラムが簡単に得られると共に、アライメ
ントマークにより貼り合わせる基板の正確な位置合わせ
を行うことができる。
【0012】この発明の請求項第2項においては、真空
室が形成された後にデバイスを形成するので、平坦で均
一な厚さのダイヤフラムが簡単に得られ、高精度化した
半導体圧力センサを製造することができる。
室が形成された後にデバイスを形成するので、平坦で均
一な厚さのダイヤフラムが簡単に得られ、高精度化した
半導体圧力センサを製造することができる。
【0013】この発明の請求項第3項においては、真空
室が形成された後にデバイスを形成するので、平坦で均
一な厚さのダイヤフラムが簡単に得られると共に、アラ
イメントマークにより貼り合わせる基板の正確な位置合
わせを行って、半導体圧力センサを製造することができ
る。
室が形成された後にデバイスを形成するので、平坦で均
一な厚さのダイヤフラムが簡単に得られると共に、アラ
イメントマークにより貼り合わせる基板の正確な位置合
わせを行って、半導体圧力センサを製造することができ
る。
【0014】
【実施例】実施例1. 図1は、この発明の実施例1による半導体圧力センサを
示す平面図であり、図2はそのA−A線に沿った側面断
面図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部
分を示しているので、説明は省略する。これらの図にお
いて、第1の(単結晶)シリコン基板12と第2の(単
結晶)シリコン基板11とは、真空室14がその間に形
成されるように、界面絶縁膜8を介して貼り合わされ、
1枚の基板となっている。また、第2のシリコン基板1
1には、第2のシリコン基板11と凹部が形成された第
1のシリコン基板12とを貼り合わせることによって形
成された真空室14を外部と開放するために、エッチン
グ開口部5が形成されている。このエッチング開口部5
には、減圧中で成膜される真空蓋6が形成されている。
示す平面図であり、図2はそのA−A線に沿った側面断
面図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部
分を示しているので、説明は省略する。これらの図にお
いて、第1の(単結晶)シリコン基板12と第2の(単
結晶)シリコン基板11とは、真空室14がその間に形
成されるように、界面絶縁膜8を介して貼り合わされ、
1枚の基板となっている。また、第2のシリコン基板1
1には、第2のシリコン基板11と凹部が形成された第
1のシリコン基板12とを貼り合わせることによって形
成された真空室14を外部と開放するために、エッチン
グ開口部5が形成されている。このエッチング開口部5
には、減圧中で成膜される真空蓋6が形成されている。
【0015】上述したように構成された半導体圧力セン
サの製造方法は、図3〜図13に示すように行われる。
すなわち、図3に示す第2のシリコン基板11の裏面に
界面絶縁膜8として例えばシリコン酸化膜を形成する
(図4)。また、図5に示す第1のシリコン基板12の
表面に真空室14となる凹部を形成するために、エッチ
ングマスク13をその表面及び裏面に形成する(図
6)。シリコンエッチングを行って、第1のシリコン基
板12に凹部を形成し、エッチングマスク13を除去す
る(図7)。
サの製造方法は、図3〜図13に示すように行われる。
すなわち、図3に示す第2のシリコン基板11の裏面に
界面絶縁膜8として例えばシリコン酸化膜を形成する
(図4)。また、図5に示す第1のシリコン基板12の
表面に真空室14となる凹部を形成するために、エッチ
ングマスク13をその表面及び裏面に形成する(図
6)。シリコンエッチングを行って、第1のシリコン基
板12に凹部を形成し、エッチングマスク13を除去す
る(図7)。
【0016】次に、図8に示すように、第2のシリコン
基板11と第1のシリコン基板12とを界面絶縁膜8を
介して貼り合わせた後、第2のシリコン基板11表面を
加工する。この第2のシリコン基板11の厚さによって
圧力センサとしての感度が決まるため、必要な厚さに制
御して加工を行う(図9)。次に、真空室エッジ部15
に隣接する部分の第2のシリコン基板11に、シリコン
エッチングによりエッチング開口部5を形成する(図1
0)。さらに、エッチング開口部5から等方性エッチン
グを行って界面絶縁膜8をサイドエッチングし、後に真
空室14となる空洞部を外部と開放させる(図11)。
基板11と第1のシリコン基板12とを界面絶縁膜8を
介して貼り合わせた後、第2のシリコン基板11表面を
加工する。この第2のシリコン基板11の厚さによって
圧力センサとしての感度が決まるため、必要な厚さに制
御して加工を行う(図9)。次に、真空室エッジ部15
に隣接する部分の第2のシリコン基板11に、シリコン
エッチングによりエッチング開口部5を形成する(図1
0)。さらに、エッチング開口部5から等方性エッチン
グを行って界面絶縁膜8をサイドエッチングし、後に真
空室14となる空洞部を外部と開放させる(図11)。
【0017】次に、減圧中で成膜してエッチング開口部
5に真空室蓋6を形成することにより、真空室14が形
成される(図12)。そして、図13に示すように、第
2のシリコン基板11に、デバイスを形成する。すなわ
ち、第2のシリコン基板11が受圧して歪みが最も大き
くなる真空室エッジ部15に、シリコン酸化膜をマス
ク、保護膜としてゲージ抵抗1を形成する。ゲージ抵抗
1は、真空室14の各辺に対応する部分に4本形成し、
拡散配線2によってブリッジに結線されている。
5に真空室蓋6を形成することにより、真空室14が形
成される(図12)。そして、図13に示すように、第
2のシリコン基板11に、デバイスを形成する。すなわ
ち、第2のシリコン基板11が受圧して歪みが最も大き
くなる真空室エッジ部15に、シリコン酸化膜をマス
ク、保護膜としてゲージ抵抗1を形成する。ゲージ抵抗
1は、真空室14の各辺に対応する部分に4本形成し、
拡散配線2によってブリッジに結線されている。
【0018】この拡散配線2もゲージ抵抗1と同様に、
シリコン酸化膜9をマスクにして不純物を注入し、アニ
ールを行うことによって形成する。また、アニールと同
時に酸化も行って、拡散配線2上にシリコン酸化膜9を
形成し、保護膜とする。次いで、第2のシリコン基板1
1の表面を保護するため、ガラスコート10を形成す
る。ただし、真空室14上の第2のシリコン基板11上
のガラスコート10は除去する。こうして、半導体圧力
センサが製造される。
シリコン酸化膜9をマスクにして不純物を注入し、アニ
ールを行うことによって形成する。また、アニールと同
時に酸化も行って、拡散配線2上にシリコン酸化膜9を
形成し、保護膜とする。次いで、第2のシリコン基板1
1の表面を保護するため、ガラスコート10を形成す
る。ただし、真空室14上の第2のシリコン基板11上
のガラスコート10は除去する。こうして、半導体圧力
センサが製造される。
【0019】なお、上述した実施例1では、界面絶縁膜
8を第2のシリコン基板11に形成したが、図14に示
すように、第1のシリコン基板12の凹部12Aに形成
してもよい。この場合、真空室14上の薄い第2のシリ
コン基板11に界面絶縁膜8を形成しないため、第2の
シリコン基板11が界面絶縁膜8の膜応力等の影響を受
けず、優れた特性が得られる効果を奏する。
8を第2のシリコン基板11に形成したが、図14に示
すように、第1のシリコン基板12の凹部12Aに形成
してもよい。この場合、真空室14上の薄い第2のシリ
コン基板11に界面絶縁膜8を形成しないため、第2の
シリコン基板11が界面絶縁膜8の膜応力等の影響を受
けず、優れた特性が得られる効果を奏する。
【0020】また、真空室14上の第2のシリコン基板
11表面のガラスコート10は除去していたが、図15
に示すように、第2のシリコン基板11表面の全面にガ
ラスコート10を形成してもよい。さらに、界面絶縁膜
8は一層であったが、異種の材料で二層構造としてもよ
い。例えば、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜等が好
適に使用できる。この場合、膜の応力特性の異なる材料
で界面絶縁膜8A、8Bを構成することで、SOI(si
licon on insulator)基板としてのそり量を減少できる
ため、欠陥や転位などを低減できるという効果を奏す
る。また、真空室14上の第2のシリコン基板11表面
の全体にガラスコート10を形成することで、表面保護
を完全に行うことができる。
11表面のガラスコート10は除去していたが、図15
に示すように、第2のシリコン基板11表面の全面にガ
ラスコート10を形成してもよい。さらに、界面絶縁膜
8は一層であったが、異種の材料で二層構造としてもよ
い。例えば、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜等が好
適に使用できる。この場合、膜の応力特性の異なる材料
で界面絶縁膜8A、8Bを構成することで、SOI(si
licon on insulator)基板としてのそり量を減少できる
ため、欠陥や転位などを低減できるという効果を奏す
る。また、真空室14上の第2のシリコン基板11表面
の全体にガラスコート10を形成することで、表面保護
を完全に行うことができる。
【0021】なお、図16に示すように、真空室14上
の第2のシリコン基板11表面のガラスコート10を除
去することで、膜の応力などの影響がなく、優れた特性
の圧力センサが得られる。また、図17に示すように、
第1のシリコン基板12の凹部12A上に界面絶縁膜8
を形成し、ガラスコート10を第2のシリコン基板11
表面の全体に形成してもよい。この場合、真空室14上
の薄い第2のシリコン基板11に界面絶縁膜8を形成し
ないため、膜の応力などの影響がなく、優れた特性が得
られる。また、ガラスコート10を第2のシリコン基板
11表面全体に形成することで、保護が完全にできる。
の第2のシリコン基板11表面のガラスコート10を除
去することで、膜の応力などの影響がなく、優れた特性
の圧力センサが得られる。また、図17に示すように、
第1のシリコン基板12の凹部12A上に界面絶縁膜8
を形成し、ガラスコート10を第2のシリコン基板11
表面の全体に形成してもよい。この場合、真空室14上
の薄い第2のシリコン基板11に界面絶縁膜8を形成し
ないため、膜の応力などの影響がなく、優れた特性が得
られる。また、ガラスコート10を第2のシリコン基板
11表面全体に形成することで、保護が完全にできる。
【0022】上述した実施例1では、真空室14上の第
2のシリコン基板11表面のガラスコート10は除去し
ていたが、図18に示すようにシリコン基板11表面に
ガラスコート10を形成してもよく、表面保護が完全に
行える。
2のシリコン基板11表面のガラスコート10は除去し
ていたが、図18に示すようにシリコン基板11表面に
ガラスコート10を形成してもよく、表面保護が完全に
行える。
【0023】実施例2. 図19は、この発明の実施例2による半導体圧力センサ
を示す側面断面図である。図において、第2のシリコン
基板11の外周部の2箇所程度に、アライメントマーク
観察窓20が形成されている。第1のシリコン基板12
と第2のシリコン基板11とは、界面絶縁膜8を介して
真空中で貼り合わせられることにより、真空室14及び
アライメントマーク21が形成されている。なお、拡散
配線2によってブリッジに結線された拡散抵抗2Aが形
成されている。
を示す側面断面図である。図において、第2のシリコン
基板11の外周部の2箇所程度に、アライメントマーク
観察窓20が形成されている。第1のシリコン基板12
と第2のシリコン基板11とは、界面絶縁膜8を介して
真空中で貼り合わせられることにより、真空室14及び
アライメントマーク21が形成されている。なお、拡散
配線2によってブリッジに結線された拡散抵抗2Aが形
成されている。
【0024】このような半導体圧力センサは、図20〜
図26及び図19に示すようにして製造される。すなわ
ち、まず、図20に示す第2のシリコン基板11を用意
し、この第2のシリコン基板11の外周2箇所程度に、
後に形成するアライメントマーク21を観察するアライ
メントマーク観察窓20を形成するため、エッチングマ
スク13をパターニングする(図21)。次いで、エッ
チングマスク13により第2のシリコン基板11をシリ
コンエッチングする。この時のエッチング量は、後に第
2のシリコン基板11を加工する厚さ以上にエッチング
を行う。このようにして、アライメントマーク観察窓2
0を形成する(図22)。
図26及び図19に示すようにして製造される。すなわ
ち、まず、図20に示す第2のシリコン基板11を用意
し、この第2のシリコン基板11の外周2箇所程度に、
後に形成するアライメントマーク21を観察するアライ
メントマーク観察窓20を形成するため、エッチングマ
スク13をパターニングする(図21)。次いで、エッ
チングマスク13により第2のシリコン基板11をシリ
コンエッチングする。この時のエッチング量は、後に第
2のシリコン基板11を加工する厚さ以上にエッチング
を行う。このようにして、アライメントマーク観察窓2
0を形成する(図22)。
【0025】次に、図23に示す第1のシリコン基板1
2を用意し、その表面に界面絶縁膜8を形成する(図2
4)。この界面絶縁膜8をエッチングすることにより、
第1のシリコン基板12の外周部2箇所程度にアライメ
ントマーク21を形成し、同時に後に真空室14となる
凹部12Aを形成する。次に、第2のシリコン基板11
及び第1のシリコン基板12のそれぞれ加工面を対向さ
せて、図25に示すように、真空中で貼り合わせる。こ
の時、第2のシリコン基板11のアライメントマーク観
察窓20と第1のシリコン基板12のアライメントマー
ク21とが重なるようにある程度の位置合わせをして貼
り合わせる。この真空中での貼り合わせによって、真空
室14が形成される。
2を用意し、その表面に界面絶縁膜8を形成する(図2
4)。この界面絶縁膜8をエッチングすることにより、
第1のシリコン基板12の外周部2箇所程度にアライメ
ントマーク21を形成し、同時に後に真空室14となる
凹部12Aを形成する。次に、第2のシリコン基板11
及び第1のシリコン基板12のそれぞれ加工面を対向さ
せて、図25に示すように、真空中で貼り合わせる。こ
の時、第2のシリコン基板11のアライメントマーク観
察窓20と第1のシリコン基板12のアライメントマー
ク21とが重なるようにある程度の位置合わせをして貼
り合わせる。この真空中での貼り合わせによって、真空
室14が形成される。
【0026】次に、アライメントマーク観察窓20を開
口し、アライメントマーク21が認識できるように、第
2のシリコン基板11の表面を研磨する(図26)。続
いて、図19に示すように、第2のシリコン基板11表
面に、熱酸化によりシリコン酸化膜9を形成する。次い
で、シリコン酸化膜9の拡散配線形成箇所を窓明けした
後に、このシリコン酸化膜9をマスクにしてボロン等の
不純物を拡散させ、低抵抗の拡散配線2を形成する。第
2のシリコン基板11のフォースト露光は、界面絶縁膜
8によって形成したアライメントマーク21によりアラ
イメントして行う。このことにより、基板貼り合わせ後
の凹部12Aの位置を正確に認識することができ正確な
位置合わせを行える。
口し、アライメントマーク21が認識できるように、第
2のシリコン基板11の表面を研磨する(図26)。続
いて、図19に示すように、第2のシリコン基板11表
面に、熱酸化によりシリコン酸化膜9を形成する。次い
で、シリコン酸化膜9の拡散配線形成箇所を窓明けした
後に、このシリコン酸化膜9をマスクにしてボロン等の
不純物を拡散させ、低抵抗の拡散配線2を形成する。第
2のシリコン基板11のフォースト露光は、界面絶縁膜
8によって形成したアライメントマーク21によりアラ
イメントして行う。このことにより、基板貼り合わせ後
の凹部12Aの位置を正確に認識することができ正確な
位置合わせを行える。
【0027】続いて、真空室14に対応した位置の拡散
抵抗形成箇所のシリコン酸化膜9を窓明けした後、この
シリコン酸化膜9をマスクにしてボロン等の不純物を注
入して拡散抵抗2Aを形成する。これにより、真空室1
4の各辺の拡散抵抗2Aが拡散配線2によってブリッジ
に結線される。次に、外部配線する箇所のシリコン酸化
膜9を除去し、金属電極4を形成する。次いで、半導体
圧力センサの表面全体をガラスコート10例えばシリコ
ン窒化膜で覆い、最後に、金属電極4部分のガラスコー
ト10を窓明けし、半導体圧力センサの製造は完了す
る。
抵抗形成箇所のシリコン酸化膜9を窓明けした後、この
シリコン酸化膜9をマスクにしてボロン等の不純物を注
入して拡散抵抗2Aを形成する。これにより、真空室1
4の各辺の拡散抵抗2Aが拡散配線2によってブリッジ
に結線される。次に、外部配線する箇所のシリコン酸化
膜9を除去し、金属電極4を形成する。次いで、半導体
圧力センサの表面全体をガラスコート10例えばシリコ
ン窒化膜で覆い、最後に、金属電極4部分のガラスコー
ト10を窓明けし、半導体圧力センサの製造は完了す
る。
【0028】なお、上述した実施例2では、真空室14
を界面絶縁膜8のエッチングによって形成したが、図2
7に示すように、第1のシリコン基板12をエッチング
して形成してもよい。この場合、真空室14を大きくす
ることで、ダイヤフラム7のたわみ量を大きく取れるた
め、圧力に対してより感度の高い半導体圧力センサが得
られる。なお、図27に示した半導体圧力センサでは、
界面絶縁膜8を形成していないが、図28に示すよう
に、第2のシリコン基板11と第1のシリコン基板12
の間に界面絶縁膜8を形成してもよい。
を界面絶縁膜8のエッチングによって形成したが、図2
7に示すように、第1のシリコン基板12をエッチング
して形成してもよい。この場合、真空室14を大きくす
ることで、ダイヤフラム7のたわみ量を大きく取れるた
め、圧力に対してより感度の高い半導体圧力センサが得
られる。なお、図27に示した半導体圧力センサでは、
界面絶縁膜8を形成していないが、図28に示すよう
に、第2のシリコン基板11と第1のシリコン基板12
の間に界面絶縁膜8を形成してもよい。
【0029】また、図28に示した半導体圧力センサで
は、界面絶縁膜8を一層形成したが、図29、図32、
図34、図35に示すように、異種の材料で2層以上形
成してもよい。例えば、それぞれの膜の影響を打ち消す
ような性質の材料で界面絶縁膜8A、8Bを形成するこ
とで、第1のシリコン基板12及び第2のシリコン基板
11のそりを低減し、より欠陥の少ない基板が得られ
る。また、真空室14を形成した後、第2のシリコン基
板11にデバイスを形成するため、真空室14上の薄く
加工された第2のシリコン基板11は大気圧により下側
にたわむ。このことが問題となる場合は、上側にたわむ
ような性質の膜により、界面絶縁膜を形成すればよい。
は、界面絶縁膜8を一層形成したが、図29、図32、
図34、図35に示すように、異種の材料で2層以上形
成してもよい。例えば、それぞれの膜の影響を打ち消す
ような性質の材料で界面絶縁膜8A、8Bを形成するこ
とで、第1のシリコン基板12及び第2のシリコン基板
11のそりを低減し、より欠陥の少ない基板が得られ
る。また、真空室14を形成した後、第2のシリコン基
板11にデバイスを形成するため、真空室14上の薄く
加工された第2のシリコン基板11は大気圧により下側
にたわむ。このことが問題となる場合は、上側にたわむ
ような性質の膜により、界面絶縁膜を形成すればよい。
【0030】また、真空室14上の第2のシリコン基板
11両面に形成する膜は、半導体圧力センサを製造する
ために必要な膜であるが、半導体圧力センサの特性をよ
り優れたものとするため、図29、図31、図34に示
すように、第2のシリコン基板11の両面の形成される
膜、すなわち界面絶縁膜8及びシリコン酸化膜9を同一
の材質の膜で構成してもよい。これによって、両面に形
成された膜の影響を打ち消すことができる。また、第2
のシリコン基板11の両面に形成される膜を図27〜図
35に示すように種々組み合わせを変えることにより、
半導体圧力センサの所望の特性を得ることができる。
11両面に形成する膜は、半導体圧力センサを製造する
ために必要な膜であるが、半導体圧力センサの特性をよ
り優れたものとするため、図29、図31、図34に示
すように、第2のシリコン基板11の両面の形成される
膜、すなわち界面絶縁膜8及びシリコン酸化膜9を同一
の材質の膜で構成してもよい。これによって、両面に形
成された膜の影響を打ち消すことができる。また、第2
のシリコン基板11の両面に形成される膜を図27〜図
35に示すように種々組み合わせを変えることにより、
半導体圧力センサの所望の特性を得ることができる。
【0031】上述した実施例2では、アライメントマー
クの形成を、半導体圧力センサ用の基板について説明し
たが、貼り合わせ基板に形成したパターンと貼り合わせ
基板表面に形成するパターンを正確に位置合わせし複数
枚の基板を貼り合わせて基板を形成するものであれば、
他の半導体装置等にも同様に適用することができる。ま
た、図36に示すように、界面絶縁膜8面内に他のパタ
ーンと同時にアライメントマーク21を第2のシリコン
基板11の外周2箇所以上に形成してもよい。さらに、
第1のシリコン基板12と第2のシリコン基板11との
間の真空室14を多数設けることも可能である。なお、
この発明による半導体圧力センサは、台座を使用するこ
となく直接ステムに搭載することも可能である。
クの形成を、半導体圧力センサ用の基板について説明し
たが、貼り合わせ基板に形成したパターンと貼り合わせ
基板表面に形成するパターンを正確に位置合わせし複数
枚の基板を貼り合わせて基板を形成するものであれば、
他の半導体装置等にも同様に適用することができる。ま
た、図36に示すように、界面絶縁膜8面内に他のパタ
ーンと同時にアライメントマーク21を第2のシリコン
基板11の外周2箇所以上に形成してもよい。さらに、
第1のシリコン基板12と第2のシリコン基板11との
間の真空室14を多数設けることも可能である。なお、
この発明による半導体圧力センサは、台座を使用するこ
となく直接ステムに搭載することも可能である。
【0032】
【発明の効果】以上説明したとおり、請求項第1項に係
る発明は、第1のシリコン基板と、この第1のシリコン
基板の表面に貼り合わされ、表面に拡散抵抗、拡散配線
などのデバイスが形成された第2のシリコン基板と、上
記第1のシリコン基板の表面と上記第2のシリコン基板
の裏面との間に介在すると共に、真空室及びアライメン
トマークを形成する界面絶縁膜と、上記アライメントマ
ークに対応した位置の第2のシリコン基板に形成された
アライメントマーク観察窓と、上記第2のシリコン基板
の表面に形成され、上記デバイス及びアライメントマー
ク観察窓を保護するシリコン酸化膜とを備えたので、平
坦かつ均一な厚さでしかも薄いダイヤフラムが簡単に得
られ、小型で高精度な半導体圧力センサが得られると共
に、アライメントマークにより正確な位置合わせで基板
を貼り合わせた半導体圧力センサが得られるという効果
を奏する。
る発明は、第1のシリコン基板と、この第1のシリコン
基板の表面に貼り合わされ、表面に拡散抵抗、拡散配線
などのデバイスが形成された第2のシリコン基板と、上
記第1のシリコン基板の表面と上記第2のシリコン基板
の裏面との間に介在すると共に、真空室及びアライメン
トマークを形成する界面絶縁膜と、上記アライメントマ
ークに対応した位置の第2のシリコン基板に形成された
アライメントマーク観察窓と、上記第2のシリコン基板
の表面に形成され、上記デバイス及びアライメントマー
ク観察窓を保護するシリコン酸化膜とを備えたので、平
坦かつ均一な厚さでしかも薄いダイヤフラムが簡単に得
られ、小型で高精度な半導体圧力センサが得られると共
に、アライメントマークにより正確な位置合わせで基板
を貼り合わせた半導体圧力センサが得られるという効果
を奏する。
【0033】請求項第2項に係る発明は、第1のシリコ
ン基板の表面に真空室となる凹部を形成する工程と、こ
の第1のシリコン基板の表面と第2のシリコン基板の裏
面とを上記凹部を囲むように界面絶縁膜を介して貼り合
わせる工程と、上記第2のシリコン基板の表面を所定の
ダイヤフラム厚に加工する工程と、上記凹部の端部に隣
接した位置の第2のシリコン基板に開口部を形成して上
記界面絶縁膜を露出させる工程と、この露出した界面絶
縁膜をエッチングすることにより上記凹部を開放させる
工程と、減圧中で成膜することにより上記開口部を閉塞
すると共に、上記凹部を真空室とする工程と、上記第2
のシリコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成する工程
と、及び、このシリコン酸化膜をマスク、保護膜とし
て、上記第2のシリコン基板に拡散抵抗、拡散配線など
のデバイスを形成する工程とを含むので、平坦かつ均一
な厚さでしかも薄いダイヤフラムが簡単に得られ、小型
で高精度な半導体圧力センサを製造することができると
いう効果を奏する。
ン基板の表面に真空室となる凹部を形成する工程と、こ
の第1のシリコン基板の表面と第2のシリコン基板の裏
面とを上記凹部を囲むように界面絶縁膜を介して貼り合
わせる工程と、上記第2のシリコン基板の表面を所定の
ダイヤフラム厚に加工する工程と、上記凹部の端部に隣
接した位置の第2のシリコン基板に開口部を形成して上
記界面絶縁膜を露出させる工程と、この露出した界面絶
縁膜をエッチングすることにより上記凹部を開放させる
工程と、減圧中で成膜することにより上記開口部を閉塞
すると共に、上記凹部を真空室とする工程と、上記第2
のシリコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成する工程
と、及び、このシリコン酸化膜をマスク、保護膜とし
て、上記第2のシリコン基板に拡散抵抗、拡散配線など
のデバイスを形成する工程とを含むので、平坦かつ均一
な厚さでしかも薄いダイヤフラムが簡単に得られ、小型
で高精度な半導体圧力センサを製造することができると
いう効果を奏する。
【0034】請求項第3項に係る発明は、第2のシリコ
ン基板の裏面にアライメントマーク観察窓を形成する工
程と、第1のシリコン基板の表面に真空室となる凹部を
形成する工程と、上記第1のシリコン基板の表面に真空
室の位置を認識するアライメントマークを形成する工程
と、上記第1のシリコン基板の表面と上記第2のシリコ
ン基板の裏面とを界面絶縁膜を介して減圧中で貼り合わ
せ、上記凹部を真空室とする工程と、上記第2のシリコ
ン基板の表面を、アライメントマーク観察窓を開口し、
アライメントマークが認識でき、かつ、所定のダイヤフ
ラム厚となるように加工する工程と、上記真空室の上部
の位置に合わせて拡散抵抗、拡散配線、金属電極、表面
保護膜などのデバイスを上記第2のシリコン基板の表面
に形成する工程とを含むので、平坦かつ均一な厚さでし
かも薄いダイヤフラムが簡単に得られ、小型で高精度な
半導体圧力センサが得られると共に、アライメントマー
クにより正確な位置合わせで基板を貼り合わせた半導体
圧力センサを製造することができるという効果を奏す
る。
ン基板の裏面にアライメントマーク観察窓を形成する工
程と、第1のシリコン基板の表面に真空室となる凹部を
形成する工程と、上記第1のシリコン基板の表面に真空
室の位置を認識するアライメントマークを形成する工程
と、上記第1のシリコン基板の表面と上記第2のシリコ
ン基板の裏面とを界面絶縁膜を介して減圧中で貼り合わ
せ、上記凹部を真空室とする工程と、上記第2のシリコ
ン基板の表面を、アライメントマーク観察窓を開口し、
アライメントマークが認識でき、かつ、所定のダイヤフ
ラム厚となるように加工する工程と、上記真空室の上部
の位置に合わせて拡散抵抗、拡散配線、金属電極、表面
保護膜などのデバイスを上記第2のシリコン基板の表面
に形成する工程とを含むので、平坦かつ均一な厚さでし
かも薄いダイヤフラムが簡単に得られ、小型で高精度な
半導体圧力センサが得られると共に、アライメントマー
クにより正確な位置合わせで基板を貼り合わせた半導体
圧力センサを製造することができるという効果を奏す
る。
【図1】 この発明の実施例1による半導体圧力センサ
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図2】 図1に示した半導体圧力センサのA−A線に
沿った側面断面図である。
沿った側面断面図である。
【図3】 第2のシリコン基板を示す側面断面図であ
る。
る。
【図4】 第2のシリコン基板の裏面に界面絶縁膜を形
成した状態を示す側面断面図である。
成した状態を示す側面断面図である。
【図5】 第1のシリコン基板を示す側面断面図であ
る。
る。
【図6】 第1のシリコン基板の表面にエッチングマス
クを形成した状態を示す側面断面図である。
クを形成した状態を示す側面断面図である。
【図7】 第1のシリコン基板に凹部を形成した状態を
示す側面断面図である。
示す側面断面図である。
【図8】 第1のシリコン基板と第2のシリコン基板と
を界面絶縁膜を介して貼り合わせた状態を示す側面断面
図である。
を界面絶縁膜を介して貼り合わせた状態を示す側面断面
図である。
【図9】 図8に示した第2のシリコン基板の表面を所
定の厚さとなるように加工した状態を示す側面断面図で
ある。
定の厚さとなるように加工した状態を示す側面断面図で
ある。
【図10】 図9に示した第2のシリコン基板にエッチ
ング開口部を形成した状態を示す側面断面図である。
ング開口部を形成した状態を示す側面断面図である。
【図11】 図10に示したエッチング開口部からから
等方性エッチングを行って界面絶縁膜をサイドエッチン
グした状態を示す側面断面図である。
等方性エッチングを行って界面絶縁膜をサイドエッチン
グした状態を示す側面断面図である。
【図12】 図11に示したエッチング開口部に真空室
蓋を形成した状態を示す側面断面図である。
蓋を形成した状態を示す側面断面図である。
【図13】 第2のシリコン基板表面にデバイスを形成
した状態を示す側面断面図である。
した状態を示す側面断面図である。
【図14】 第1のシリコン基板の凹部に界面絶縁膜を
形成した半導体圧力センサを示す側面断面図である。
形成した半導体圧力センサを示す側面断面図である。
【図15】 第2のシリコン基板の表面にガラスコート
を形成すると共に、2層構造の界面絶縁膜を形成した半
導体圧力センサを示す側面断面図である。
を形成すると共に、2層構造の界面絶縁膜を形成した半
導体圧力センサを示す側面断面図である。
【図16】 2層構造の界面絶縁膜を形成した半導体圧
力センサを示す側面断面図である。
力センサを示す側面断面図である。
【図17】 第1のシリコン基板の凹部に界面絶縁膜を
形成し、第2のシリコン基板の表面にガラスコートを形
成した半導体圧力センサを示す側面断面図である。
形成し、第2のシリコン基板の表面にガラスコートを形
成した半導体圧力センサを示す側面断面図である。
【図18】 第2のシリコン基板の表面にガラスコート
を形成した半導体圧力センサを示す側面断面図である。
を形成した半導体圧力センサを示す側面断面図である。
【図19】 この発明の実施例2による半導体圧力セン
サを示す平面図である。
サを示す平面図である。
【図20】 第2のシリコン基板を示す側面断面図であ
る。
る。
【図21】 第2のシリコン基板の裏面にエッチングマ
スクを形成した状態を示す側面断面図である。
スクを形成した状態を示す側面断面図である。
【図22】 第2のシリコン基板にアライメントマーク
観察窓を形成した状態を示す側面断面図である。
観察窓を形成した状態を示す側面断面図である。
【図23】 第1のシリコン基板を示す側面断面図であ
る。
る。
【図24】 第1のシリコン基板の表面に界面絶縁膜を
形成した状態を示す側面断面図である。
形成した状態を示す側面断面図である。
【図25】 第1のシリコン基板と第2のシリコン基板
とを貼り合わせた状態を示す側面断面図である。
とを貼り合わせた状態を示す側面断面図である。
【図26】 第2のシリコン基板の表面を所定の厚さに
加工した状態を示す側面断面図である。
加工した状態を示す側面断面図である。
【図27】 第1のシリコン基板に凹部を形成した半導
体圧力センサを示す側面断面図である。
体圧力センサを示す側面断面図である。
【図28】 第1のシリコン基板に凹部を形成し、第1
のシリコン基板と第2のシリコン基板とを界面絶縁膜を
介して貼り合わせた半導体圧力センサを示す側面断面図
である。
のシリコン基板と第2のシリコン基板とを界面絶縁膜を
介して貼り合わせた半導体圧力センサを示す側面断面図
である。
【図29】 第1のシリコン基板に凹部を形成し、第1
のシリコン基板と第2のシリコン基板とを2層構造の界
面絶縁膜を介して貼り合わせた半導体圧力センサを示す
側面断面図である。
のシリコン基板と第2のシリコン基板とを2層構造の界
面絶縁膜を介して貼り合わせた半導体圧力センサを示す
側面断面図である。
【図30】 真空室上部を除いた第2のシリコン基板の
表面にガラスコートを形成した半導体圧力センサを示す
側面断面図である。
表面にガラスコートを形成した半導体圧力センサを示す
側面断面図である。
【図31】 真空室上部を除いた第2のシリコン基板の
表面にガラスコートを形成し、第1のシリコン基板と第
2のシリコン基板とを界面絶縁膜を介して貼り合わせた
半導体圧力センサを示す側面断面図である。
表面にガラスコートを形成し、第1のシリコン基板と第
2のシリコン基板とを界面絶縁膜を介して貼り合わせた
半導体圧力センサを示す側面断面図である。
【図32】 真空室上部を除いた第2のシリコン基板の
表面にガラスコートを形成し、第1のシリコン基板と第
2のシリコン基板とを2層構造の界面絶縁膜を介して貼
り合わせた半導体圧力センサを示す側面断面図である。
表面にガラスコートを形成し、第1のシリコン基板と第
2のシリコン基板とを2層構造の界面絶縁膜を介して貼
り合わせた半導体圧力センサを示す側面断面図である。
【図33】 界面絶縁膜で形成した真空室上部を除いた
第2のシリコン基板の表面にガラスコートを形成した半
導体圧力センサを示す側面断面図である。
第2のシリコン基板の表面にガラスコートを形成した半
導体圧力センサを示す側面断面図である。
【図34】 2層のうちの1層の界面絶縁膜で形成した
真空室上部を除いた第2のシリコン基板の表面にガラス
コートを形成した半導体圧力センサを示す側面断面図で
ある。
真空室上部を除いた第2のシリコン基板の表面にガラス
コートを形成した半導体圧力センサを示す側面断面図で
ある。
【図35】 2層のうちの1層の界面絶縁膜で真空室を
形成し、第2のシリコン基板の表面にガラスコートを形
成した半導体圧力センサを示す側面断面図である。
形成し、第2のシリコン基板の表面にガラスコートを形
成した半導体圧力センサを示す側面断面図である。
【図36】 第1のシリコン基板と第2のシリコン基板
との間に多数の真空室を形成した状態を示す側面断面図
である。
との間に多数の真空室を形成した状態を示す側面断面図
である。
【図37】 従来の半導体圧力センサを示す平面図であ
る。
る。
【図38】 図37に示した半導体圧力センサのB−B
線に沿った側面断面図である。
線に沿った側面断面図である。
【図39】 第2のシリコン基板を示す側面断面図であ
る。
る。
【図40】 第2のシリコン基板の表面にデバイスを形
成した状態を示す側面断面図である。
成した状態を示す側面断面図である。
【図41】 図40のデバイス表面にガラスコートを形
成した状態を示す側面断面図である。
成した状態を示す側面断面図である。
【図42】 図41に示した第2のシリコン基板の裏面
にエッチングマスクを形成した状態を示す側面断面図で
ある。
にエッチングマスクを形成した状態を示す側面断面図で
ある。
1 ゲージ抵抗、2 拡散配線、2A 拡散抵抗、3
エッジ部、4 金属電極、5 エッチング開口部、6
真空室蓋、7 ダイヤフラム、8 界面絶縁膜、8A
界面絶縁膜、8B 界面絶縁膜、9 シリコン酸化膜、
10 ガラスコート、11 第2のシリコン基板、12
第1のシリコン基板、12A 凹部、13 エッチン
グマスク、14 真空室、14a 凹部、20 アライ
メントマーク観察窓、21 アライメントマーク。
エッジ部、4 金属電極、5 エッチング開口部、6
真空室蓋、7 ダイヤフラム、8 界面絶縁膜、8A
界面絶縁膜、8B 界面絶縁膜、9 シリコン酸化膜、
10 ガラスコート、11 第2のシリコン基板、12
第1のシリコン基板、12A 凹部、13 エッチン
グマスク、14 真空室、14a 凹部、20 アライ
メントマーク観察窓、21 アライメントマーク。
Claims (3)
- 【請求項1】 第1のシリコン基板と、 この第1のシリコン基板の表面に貼り合わされ、表面に
拡散抵抗、拡散配線などのデバイスが形成された第2の
シリコン基板と、 上記第1のシリコン基板の表面と上記第2のシリコン基
板の裏面との間に介在すると共に、真空室及びアライメ
ントマークを形成する界面絶縁膜と、 上記アライメントマークに対応した位置の第2のシリコ
ン基板に形成されたアライメントマーク観察窓と、 上記第2のシリコン基板の表面に形成され、上記デバイ
ス及びアライメントマーク観察窓を保護するシリコン酸
化膜とを備えたことを特徴とする半導体圧力センサ。 - 【請求項2】 第1のシリコン基板の表面に真空室とな
る凹部を形成する工程と、 この第1のシリコン基板の表面と第2のシリコン基板の
裏面とを上記凹部を囲むように界面絶縁膜を介して貼り
合わせる工程と、 上記第2のシリコン基板の表面を所定のダイヤフラム厚
に加工する工程と、 上記凹部の端部に隣接した位置の第2のシリコン基板に
開口部を形成して上記界面絶縁膜を露出させる工程と、 この露出した界面絶縁膜をエッチングすることにより上
記凹部を開放させる工程と、 減圧中で成膜することにより上記開口部を閉塞すると共
に、上記凹部を真空室とする工程と、 上記第2のシリコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成
する工程と、及び このシリコン酸化膜をマスク、保護膜として、上記第2
のシリコン基板に拡散抵抗、拡散配線などのデバイスを
形成する工程とを含むことを特徴とする半導体圧力セン
サの製造方法。 - 【請求項3】 第2のシリコン基板の裏面にアライメン
トマーク観察窓を形成する工程と、 第1のシリコン基板の表面に真空室となる凹部を形成す
る工程と、 上記第1のシリコン基板の表面に真空室の位置を認識す
るアライメントマークを形成する工程と、 上記第1のシリコン基板の表面と上記第2のシリコン基
板の裏面とを界面絶縁膜を介して減圧中で貼り合わせ、
上記凹部を真空室とする工程と、 上記第2のシリコン基板の表面を、アライメントマーク
観察窓を開口し、アライメントマークが認識でき、か
つ、所定のダイヤフラム厚となるように加工する工程
と、 上記真空室の上部の位置に合わせて拡散抵抗、拡散配
線、金属電極、表面保護膜などのデバイスを上記第2の
シリコン基板の表面に形成する工程とを含むことを特徴
とする半導体圧力センサの製造方法。
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