JPH01136378A - 圧力変換装置の製造方法 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 この発明は、基準圧力室としての空洞領域が基板に一体
形成された圧力変換装置の製造方法に関する。

〔従来技術〕

センサチップに基準圧力室を内蔵した圧力変換装置の従
来例としては、例えば、プロシーデインゲス　オブ　ザ
　シフスス　センサ　シンポジューム（ＰＲＯＣＥＥ！
ＤＩＮＧＳ　ＯＦ　ＴＨＥ　６ＴＨ５ＥＮＳＯＲＳＹＭ
ＰＯ５ＩυＭ。

１９８６、　ｐｐ２３〜２））に記載されているものが
ある。

第３図は上記の装置の断面図である。

この装置は、Ｓｉ基板１上にポリＳｉのエッチ・チャネ
ル層３を形成し、その上にＳｉ、Ｎ４膜４を形成し、そ
のＳｉ３Ｎ４膜４をマスクとして、ポリＳｉのエッチ・
チャネル層３及びＳｉ基板１の一部をエツチングして除
去することにより、空洞領域２を基板に一体形成してい
る。また、ダイアフラム領域にはポリＳＬのピエゾ抵抗
５が形成されている。

また、センサチップに基準圧力室を内蔵した圧力変換装
置の他の従来例としては、例えば、トランスデューサー
ズ（Ｔｒａｎｇｄｕｃｅｒｓ、　１９８７．　ｐｐ２７
７〜２８２　　“ＦＩＮＦ！ＧＲＡＩＮＦＩＤ　ＰＯＬ
ＹＳＩＬＩＣＯＮ　ＡＮＤ　ＩＴＳＡＰＰＬＩＣＡＴＩ
ＯＮ　　Ｔｏ　　ＰＬＡＮＡＲＰＲＥＳＳＬＩＲＥ　　
ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ５”　）に記載されているものが
ある。

第４図は、上記の装置の一部断面斜視図である。

この装置は、Ｓｉ基板中にＳｉｎ、スペーサ６を形成し
、前記第３図の場合と同様にスペーサ６を除去すること
によって空洞領域１２を形成している。

この空洞領域１２上にはポリＳ１のピエゾ抵抗９が形成
され、ダイアフラムの変位を電気信号に変換するように
なっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のごとき従来の圧力変換装置におい
ては、その構造上、絶縁膜上にピエゾ抵抗を形成する必
要があり、そのためピエゾ抵抗としてポリＳ１を使用し
た構造となっているが、ポリＳ１のピエゾ抵抗は、Ｓｉ
単結晶のピエゾ抵抗にに比べて圧力に対する抵抗変化が
小さく、感度が低いという問題があり、また、ポリＳｉ
膜はその作成条件、熱処理条件によって膜質に大きな影
響を受けるので、ポリＳ１膜を安定的に再現性良く作製
することが困難であり、そのため安定した特性を有する
素子を量産することが困難である、という問題があった
。

本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決するため
になされたものであり、低コストで高精度の圧力変換装
置を製造する方法を提供することを目的とする。

Ｃ問題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するため本発明においては、第１導電
形のシリコン基板の表面近傍の所定領域に、第１導電形
と反対導電形の第２導電形の第１拡散領域を形成する工
程と、上記シリコン基板の表面上に第１導電形のエピタ
キシャル単結晶膜を形成する工程と、上記エピタキシャ
ル単結晶膜の所定領域に、上記エピタキシャル単結晶膜
の表面から上記第１拡散領域に接するまで第２導電形の
第２拡散領域を形成する工程と、上記エピタキシャル単
結晶膜の所定領域に第２導電形の拡散抵抗を形成する工
程と、上記エピタキシャル単結晶膜の表面から上記第２
拡散領域・及び上記第１拡散領域をエツチングして除去
し、上記第１拡散領域に相当する空洞領域を形成する工
程と、所定の基準圧力下において上記第２拡散領域に相
当する孔を塞ぐように薄膜を形成することによって上記
空洞領域を外部から密閉して基準圧力室を形成する工程
とを備えるように構成している。

上記のように構成したことにより１本発明においては、
基準圧力室となる空洞領域上に形成されるダイアフラム
領域の少なくとも一部がシリコン単結晶膜で形成され、
該シリコン単結晶膜中にピエゾ抵抗が形成されることに
なる。

したがって、本発明においては、シリコン単結晶のピエ
ゾ抵抗を用いることが出来るので高感度になり、また、
シリコン単結晶膜は均一な特性の膜を容易に製造するこ
とが出来、Ｓｉウェハのバッチ処理で基準圧力室と同時
に形成する°ことが出来るので、量産性にも優れ、安価
に製造することが可能となる。

〔発明の実施例〕 第２図は、本発明の方法によって製造した圧力変換装置
の一実施例図であり、（ａ）は平面図。

（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図を示す、なお、電極配
線は図示を省略している。

第２ｗＩにおいて、ｎ型Ｓ１基板１３内に基準圧力室１
４が形成され、基準圧力室１４の上部にはｎ型エピタキ
シャル層１５（及びシーリング膜２１）によるダイアフ
ラムが形成されている。また、ダイアフラムとなるｎ型
エピタキシャル層１５内にはｐ型拡散抵抗１８が形成さ
れており、これがピエゾ抵抗となる。なお、ｐ型拡散抵
抗１８の位置はＡ−Ａ’線からずれているので１本当の
Ａ−Ａ’断面図ではｐ型拡散抵抗１８は表れないが、（
ｂ）では便宜上ｐ型拡散抵抗１８も図示している。

その他、１６は基準圧力室となる空洞領域をエツチング
する際の通路となるエツチング孔、１６′はエツチング
孔１６を形成するためにｎ型エピタキシャル層１５内に
形成したｐ型拡散領域、１９は空洞領域エツチング時に
プラス電位を印加するためのコンタクト孔、２０は空洞
領域形成時にエツチングによって除去するためにｎ型Ｓ
ｉ基板１３内に拡散形成したｐ型埋込み拡散領域、２１
は空洞領域を封止するためのシーリング膜である。なお
、上記の各部分については、後記の製造方法の欄で詳述
する。

次に作用を説明する。

上記第２図の構成においては、ダイアフラムをｎ型エピ
タキシャル層による単結晶膜で形成し、該単結晶膜内に
ピエゾ抵抗を形成しているので。

ポリＳＬのピエゾ抵抗より高感度の安定したピエゾ抵抗
を用いることが出来、また、均一な特性のダイアフラム
を量産することが出来るので、安定した圧力変換特性が
得られる二〇とになる。

次に、第１図は、゛第２図の装置を製造する本発明の一
実施例を示す図である。

第１図において、まず、（ａ）において、ｎ型Ｓｉ基板
１３内にボロンのイオン注入し、熱拡散等を行うことに
より、拡散深さ２ＩＩｍ程度のｐ型埋込み拡散領域２０
（第１拡散領域）を形成する。なお、この時、前記第２
図のｐ型拡散領域１６′付近に対応する部分を浅く形成
しておくことにより、後に行う空洞領域の封止が容易と
なる。

次に、（ｂ）において、基板表面にエピタキシャル成長
によってｎ型エピタキシャル層（単結晶膜）１５を厚さ
約２虜形成し、続いて、空洞領域形成時にエツチング用
孔となる部分にイオン注入等によってボロンを導入し、
ｐ型拡散領域１６′（第２拡散領域）を形成する。

次に、（Ｃ）において、ダイアフラムとなるｎ型エピタ
キシャル層１５内の所定の個所にＰ型拡散抵抗１８を形
成する。

次に、（ｄ）において、コンタクト孔となる部分にイオ
ン注入等によってｎ＋拡散領域１９′を形成する。

次に、（ｅ）において、通常のウェットエツチング等に
よって上記のｐ型拡散領域１６′とｎ＋拡散領域１９′
とを除去することにより、エツチング用孔工６とコンタ
クト孔Ｉ９とを形成する。なお、第２図のＡ−Ａ’断面
図に従えば、コンタクト孔１９及びｎ＋拡散領域１９′
は図面上に表れないのであるが、便宜上１図示している
。続いて、表面全面に態を蒸着した後、エツチング用孔
１６の部分の態を除去する。これにより、エツチング用
孔１６の部分はｐ型埋込み拡散領域２０が露呈し、また
コンタクト孔１９の部分では成層２３がＰ型埋込み拡散
領域２０に接触している状態となる。

次に、（ｆ）において、上記（ｅ）の状態の基板を電解
エツチングすることによってｐ型埋込み拡散領域２０の
部分を除去し、空洞領域２２を形成する。

上記の電解エツチングは、例えば、エツチング液として
エチレンジアミン、ピロカテコール等を用い、該エツチ
ング液中に上記、（ｅ）の基板と白金等の対電極とを浸
漬し、上記基板のＭ層２３と対電極との間に直流電圧を
印加することによって行う、この電解エツチングによっ
てｐ型埋込み拡散領域２０がエツチング用孔１６を介し
てエツチングされ除去される。

上記のようにして空洞領域２２を形成したのち。

Ｍ層２３を除去する。

次に、（ｇ）において、所定の基準圧力（例えば１０　
Ｔｏｒｒ以下の真空）下において、プラズマＣＶＤ等に
よってシーリング膜（例えば窒化膜）２１を成長させ、
エツチング用孔１６とコンタクト孔１９とを塞ぐ、これ
によって空洞領域２２が外部から密閉され、所定圧力の
基準圧力室１４が形成される。

以下、図示しないが、ピエゾ拡散抵抗部のコンタクト窓
開けを行ない、Ａｌｌを蒸着した後フォトエツチングに
よって電極形成を行なうことにより、素子が完成する。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、基準圧力
室としての空洞領域を基板中に一体形成し、該空洞領域
上のダイアフラムの少なくとも一部をシリコン単結晶膜
で形成し、そのシリコン単結晶膜内にピエゾ拡散抵抗を
形成するように構成しているので、ダイアフラム内に安
定した感度を有するピエゾ抵抗と基準圧力室とをＳｉウ
ェハのバッチ処理で同時に製造することができるため。

低コスト、高精度化が図れるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の一実施例図、第２図は本発
明の方法によって製造した圧力変換装置の一実施例の平
面図及び断面図、第３［及び第４図はそれぞれ基準圧力
室としての空洞領域が基板中に一体化された圧力変換装
置の従来例図である。 〈符号の説明〉 １３・・・ｎ型Ｓｉ基板 １４・・・基準圧力室 １５・・・ｎ型エピタキシャル層（ダイアフラム）１６
・・・エツチング用孔 １６’・・・ｐ型拡散領域 １８・・・ｐ型拡散抵抗 １９・・・コンタクト孔 １９′・・・ｎ＋拡散領域 ２０・・・ｐ型埋込み拡散領域 ２１・・・シーリング膜 ２２・・・空洞領域 ２３・・・態層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　第１導電形のシリコン基板の表面近傍の所定領域に、
   第１導電形と反対導電形の第２導電形の第１拡散領域を
   形成する工程と、上記シリコン基板の表面上に第１導電
   形のエピタキシャル単結晶膜を形成する工程と、上記エ
   ピタキシャル単結晶膜の所定領域に、上記エピタキシャ
   ル単結晶膜の表面から上記第１拡散領域に接するまで第
   ２導電形の第２拡散領域を形成する工程と、上記エピタ
   キシャル単結晶膜の所定領域に第２導電形の拡散抵抗を
   形成する工程と、上記エピタキシャル単結晶膜の表面か
   ら上記第２拡散領域及び上記第１拡散領域をエッチング
   して除去し、上記第２拡散領域に相当する孔と上記第１
   拡散領域に相当する空洞領域とを形成する工程と、所定
   の基準圧力下において上記第２拡散領域に相当する孔を
   塞ぐように薄膜を形成することによって上記空洞領域を
   外部から密閉して基準圧力室を形成する工程とを備え、
   基準圧力室としての空洞領域が基板に一体形成され、か
   つ、上記空洞領域上に形成されたダイアフラム領域の少
   なくとも一部がシリコン単結晶膜で形成され、該シリコ
   ン単結晶膜中にピエゾ抵抗が形成された圧力変換装置を
   製造することを特徴とする圧力変換装置の製造方法。