JPH01261872A - 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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- JPH01261872A JPH01261872A JP9008988A JP9008988A JPH01261872A JP H01261872 A JPH01261872 A JP H01261872A JP 9008988 A JP9008988 A JP 9008988A JP 9008988 A JP9008988 A JP 9008988A JP H01261872 A JPH01261872 A JP H01261872A
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、シリコンなどの半導体結晶の持つピエゾ抵抗
効果などを利用して圧力を電気信号に変換する圧力セン
サの製造方法に係り、特にそのダイヤフラムの製造方法
を改良した半導体圧力センナの製造方法に関する。
効果などを利用して圧力を電気信号に変換する圧力セン
サの製造方法に係り、特にそのダイヤフラムの製造方法
を改良した半導体圧力センナの製造方法に関する。
〈従来の技術〉
第５図は従来の半導体圧力センサの構成を示す構成図で
ある。
ある。
第５図（イ）は半導体圧力センサの平面図、（ロ）は半
導体圧力センサの横断面図を示す、１はｎ形のシリコン
単結晶で作られたダイヤフラムであり、凹部２を有し更
に凹部２の形成により単結晶の厚さの薄くなっな起歪部
３とその周辺の固定部４とを有している。
導体圧力センサの横断面図を示す、１はｎ形のシリコン
単結晶で作られたダイヤフラムであり、凹部２を有し更
に凹部２の形成により単結晶の厚さの薄くなっな起歪部
３とその周辺の固定部４とを有している。
固定部４は連通孔５を有する基板６にガラス薄膜７を介
して陽極接合などにより固定されている６起歪部３は単
結晶の結晶面が（１００）面とされ、その上にはその中
心を通る結晶軸＜００１＞方向で起歪部３と固定部４と
の境界付近に、例えば剪断形ゲージなどの感圧素子８が
不純物の拡散により伝導形がＰ形として矩形状に形成さ
れている。
して陽極接合などにより固定されている６起歪部３は単
結晶の結晶面が（１００）面とされ、その上にはその中
心を通る結晶軸＜００１＞方向で起歪部３と固定部４と
の境界付近に、例えば剪断形ゲージなどの感圧素子８が
不純物の拡散により伝導形がＰ形として矩形状に形成さ
れている。
この感圧素子８はその長手方向に電源端〈図示せず）が
形成され、ここに電圧或いは電流が印加される。印加圧
力Ｐがダイヤフラム１に与えられると、これによって生
じた、例えば剪断応力τに対応した電圧が感圧素子８の
長手方向のほぼ中央に形成された出力端（図示せず）に
得られる。
形成され、ここに電圧或いは電流が印加される。印加圧
力Ｐがダイヤフラム１に与えられると、これによって生
じた、例えば剪断応力τに対応した電圧が感圧素子８の
長手方向のほぼ中央に形成された出力端（図示せず）に
得られる。
これによって、印加圧力Ｐに対応した電圧が出力端に得
られる。
られる。
ところで、この様なダイヤフラムを製造するには各種の
方法があるが、大別すると（ａ）等方性のケミカルエツ
チングにより製造するか（ｂ）異方性のケミカルエツチ
ングにより製造するかの方法がとられる。
方法があるが、大別すると（ａ）等方性のケミカルエツ
チングにより製造するか（ｂ）異方性のケミカルエツチ
ングにより製造するかの方法がとられる。
前者の等方性エツチングによる円形のダイヤフラムの場
合は起歪部３と固定部の境界にダレが生じ、特にこのダ
レにより印加圧力Ｐによる感圧素子８の圧力対出力電圧
の直線性のバラツキが大きくなるなどの問題がある。
合は起歪部３と固定部の境界にダレが生じ、特にこのダ
レにより印加圧力Ｐによる感圧素子８の圧力対出力電圧
の直線性のバラツキが大きくなるなどの問題がある。
そこで、エツチング速度が結晶方向に依存する後者の異
方性エツチングを用いてシャープなエツジを持つ矩形状
のダイヤフラムを形成させる製造方法がとられる。
方性エツチングを用いてシャープなエツジを持つ矩形状
のダイヤフラムを形成させる製造方法がとられる。
しかし、この場合はシャープなエツジにより起歪部と固
定部の境界に応力が集中し、印加圧力Ｐの許容範囲を大
きくできないという問題が新たに発生する。
定部の境界に応力が集中し、印加圧力Ｐの許容範囲を大
きくできないという問題が新たに発生する。
そこで、この応力集中を緩和するため異方性エツチング
で孔開けして８角形状のダイヤプラムを形成する方法が
特開昭５５−２４４０８に開示されている。以下、この
概要について説明する。
で孔開けして８角形状のダイヤプラムを形成する方法が
特開昭５５−２４４０８に開示されている。以下、この
概要について説明する。
第６図はこの開示された従来のダイヤフラムの構成を示
し、（イ）図は°平面図、（ロ）図はそのＡ−Ａ−断面
を示す部分断面図、（ハ）図はそのＢ−Ｂ−断面を示す
部分断面図である。
し、（イ）図は°平面図、（ロ）図はそのＡ−Ａ−断面
を示す部分断面図、（ハ）図はそのＢ−Ｂ−断面を示す
部分断面図である。
９はシリコンの単結晶で出来たダイヤフラムであり、周
囲には厚い固定部１０が、その中央は薄い起歪部１１が
それぞれ形成されている。この固定部１０は周知の図示
しない支持部材に接合されている。
囲には厚い固定部１０が、その中央は薄い起歪部１１が
それぞれ形成されている。この固定部１０は周知の図示
しない支持部材に接合されている。
起歪部１１はシリコン基板に対して所定形状のエツチン
グマスクを形成させ、異方性エツチングによって掘起こ
して形成される。
グマスクを形成させ、異方性エツチングによって掘起こ
して形成される。
この場合に、結晶軸＜１１０＞に一致する断面Ａ−／Ｍ
（第５図（ロ））で示す固定部１０の結晶面＜１１１
）に対応する側面Ｘは図示の様に５４度の傾斜を有する
面となるが、結晶軸く１００〉に一致する断面Ｂ−Ｂ−
で示す固定部１０の結晶面（１１０）に対応する側面Ｙ
は図示のように４５度の傾斜を有する面となる。そして
、これ等の結晶面のエツチング速度はそれぞれ異なる。
（第５図（ロ））で示す固定部１０の結晶面＜１１１
）に対応する側面Ｘは図示の様に５４度の傾斜を有する
面となるが、結晶軸く１００〉に一致する断面Ｂ−Ｂ−
で示す固定部１０の結晶面（１１０）に対応する側面Ｙ
は図示のように４５度の傾斜を有する面となる。そして
、これ等の結晶面のエツチング速度はそれぞれ異なる。
そこで、この境界を示す面を完全な８角形状とするため
にはエッチ速度比が結晶面ごとに異なるようなエッチ液
を選定して用いる必要がある。
にはエッチ速度比が結晶面ごとに異なるようなエッチ液
を選定して用いる必要がある。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、この様な従来の半導体圧力センサの製造
方法では、エツチング速度比を考慮してエツチングマス
クの形状を８角形以外の複雑な形状にしなければならず
、またエッチ速度比を各結晶面に対して特定の関係を持
つエツチング液を用いなければならないという面倒な問
題がある。
方法では、エツチング速度比を考慮してエツチングマス
クの形状を８角形以外の複雑な形状にしなければならず
、またエッチ速度比を各結晶面に対して特定の関係を持
つエツチング液を用いなければならないという面倒な問
題がある。
〈課題を解決するための手段〉
この発明は、以上の課題を解決するために、シリコン基
板の結晶面（Ｚｏｏ）に各辺が互いに直角な結晶軸＜１
１０＞で囲まれて開口部が十文字状に開けられたエツチ
ングマスクを形成し、これに対してアルカリ異方性エツ
チングをすることにより開口部の内側に突出する角部を
エツチングして結晶面（１００）に対してそれぞれ４５
°と５５゛の角度をなす２種類の固定部の側面を形成さ
せ、起歪部と固定部の境界がほぼ正８角形となるときに
アルカリ異方性エツチングを停止するようにしてダイヤ
フラムを形成するようにしたものである。
板の結晶面（Ｚｏｏ）に各辺が互いに直角な結晶軸＜１
１０＞で囲まれて開口部が十文字状に開けられたエツチ
ングマスクを形成し、これに対してアルカリ異方性エツ
チングをすることにより開口部の内側に突出する角部を
エツチングして結晶面（１００）に対してそれぞれ４５
°と５５゛の角度をなす２種類の固定部の側面を形成さ
せ、起歪部と固定部の境界がほぼ正８角形となるときに
アルカリ異方性エツチングを停止するようにしてダイヤ
フラムを形成するようにしたものである。
く咋 用〉
シリコン基板に結晶軸＜１１０＞で囲まれて開口部が十
文字状に開けられたエツチングマスクを形成し、これに
対して、アルカリ異方性エツチングをすることにより、
（１００）底面に対して４５度の斜面が現れると共にエ
ツチングマスクにはなかったエツチングレートの小さい
結晶面（１１１）が出現し、８角形状に近ずく。
文字状に開けられたエツチングマスクを形成し、これに
対して、アルカリ異方性エツチングをすることにより、
（１００）底面に対して４５度の斜面が現れると共にエ
ツチングマスクにはなかったエツチングレートの小さい
結晶面（１１１）が出現し、８角形状に近ずく。
この状態を進行させて起歪部の底面がほぼ正８角形にな
った状態でアルカリ異方性エツチングを停止する。
った状態でアルカリ異方性エツチングを停止する。
〈実施例〉
第１図は本発明による製造の１過程の構成を示すダイヤ
プラムの平面図、第２図はダイヤフラムを形成するシリ
コン基板の構成を示す平面図、第３図はシリコン基板を
マスクするためのダイヤフラムマスクの構成を示す平面
図である。
プラムの平面図、第２図はダイヤフラムを形成するシリ
コン基板の構成を示す平面図、第３図はシリコン基板を
マスクするためのダイヤフラムマスクの構成を示す平面
図である。
１２は最終的にはダイヤフラムとなる矩形状のシリコン
基板であり、その各辺は結晶軸く１１０〉と一致するよ
うに選定されており（第２図）、さらに図示してはいな
いが、このシリコン基板１２の底面の所定位置には感圧
素子が形成されている。
基板であり、その各辺は結晶軸く１１０〉と一致するよ
うに選定されており（第２図）、さらに図示してはいな
いが、このシリコン基板１２の底面の所定位置には感圧
素子が形成されている。
１３はダイヤフラムマスクであり、シリコン基板１２を
マスクするためのものである。このダイヤフラムマスク
１３の中央部にはその対向辺の長さがそれぞれＬで各切
欠辺の長さがそれぞれＳの十文字状に開けられた開口部
１４が形成されその周囲はＳ、Ｎｌで覆われている（第
３図）。
マスクするためのものである。このダイヤフラムマスク
１３の中央部にはその対向辺の長さがそれぞれＬで各切
欠辺の長さがそれぞれＳの十文字状に開けられた開口部
１４が形成されその周囲はＳ、Ｎｌで覆われている（第
３図）。
第１図に示すように、開口部１４の各辺はシリコン基板
１２の結晶軸＜１１０＞に一致するように配列・形成さ
れ、この後２０％〜５０％（ｗｔ）のＫＯＨエツチング
液でアルカリ異方性エツチングがなされる。
１２の結晶軸＜１１０＞に一致するように配列・形成さ
れ、この後２０％〜５０％（ｗｔ）のＫＯＨエツチング
液でアルカリ異方性エツチングがなされる。
このアルカリ異方性エツチングにより底部１５の結晶面
（１００）のエツチングが進行する過程でダイヤフラム
マスク１３の角部Ａに対応するシリコン基板１２がエツ
チングされ底部１５に対してほぼ４５度の結晶面しｔ
ｔ ｏ ）である斜面１６が出現する。
（１００）のエツチングが進行する過程でダイヤフラム
マスク１３の角部Ａに対応するシリコン基板１２がエツ
チングされ底部１５に対してほぼ４５度の結晶面しｔ
ｔ ｏ ）である斜面１６が出現する。
一方、エツチング速度の極めて遅い結晶面（１１１）は
底部１５に対して５５度の傾きで斜面１７として出現す
る。
底部１５に対して５５度の傾きで斜面１７として出現す
る。
この後、シリコン基板１２のエツチングをさらに進める
と、角部Ａが消失して底面１５と斜面１６．１７の境界
面が正８角形になるが、この時点でこの異方性エツチン
グを終了する。
と、角部Ａが消失して底面１５と斜面１６．１７の境界
面が正８角形になるが、この時点でこの異方性エツチン
グを終了する。
以上のようにして作られたダイヤフラム１８は第４図に
示すように固定部１９と底面１５で形成される起歪部２
０の境界が正８角形の形状になっている。
示すように固定部１９と底面１５で形成される起歪部２
０の境界が正８角形の形状になっている。
このようにして製造されたダイヤプラムの動作について
は第５図に示すダイヤフラムとほぼ同様である。
は第５図に示すダイヤフラムとほぼ同様である。
なお、第３図において、ダイヤフラムマスク１３の寸法
りを一定として寸法Ｓを変えることにより８角形の起歪
部２０のエツチング深さが変わるので、圧力レンジに対
応して起歪部２０の厚さを容易に変えることができる。
りを一定として寸法Ｓを変えることにより８角形の起歪
部２０のエツチング深さが変わるので、圧力レンジに対
応して起歪部２０の厚さを容易に変えることができる。
また、異方性エツチングを行って８角形の起歪部を形成
後、斜面１６．１７の面と底面１５の境界線の角部を落
とすなめに、等方性のエツチングを行っても良い。
後、斜面１６．１７の面と底面１５の境界線の角部を落
とすなめに、等方性のエツチングを行っても良い。
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に説明したように本発明によ
る製造方法によれば、複雑な形状のエッチンクマスクを
使用することなく量産化に適しな高耐圧まで許容度の大
きい８角形のダイヤフラムを正確に形成することができ
る。
る製造方法によれば、複雑な形状のエッチンクマスクを
使用することなく量産化に適しな高耐圧まで許容度の大
きい８角形のダイヤフラムを正確に形成することができ
る。
第１図は本発明の製造の１過程の構成を示すダイヤフラ
ムの平面図、第２図はダイヤフラムを形成するシリコン
基板の構成を示す平面図、第３図はシリコン基板をマス
クするためのダイヤフラムマスクの構成を示す平面図、
第４図は第１図に示す製造過程を得て製造されたダイヤ
フラムの形状を示す平面図、第５図は従来の半導体圧力
センサの構成を示す構成図、第６図は従来の８角形のダ
イヤフラムを製造する製造方法を説明する説明図である
。 １．９．１８・・・ダイヤフラム、３．１１．２０・・
・起歪部、４．１０．１９・・・固定部、８・・・感圧
素子、１２・・・シリコン基板、１３・・・ダイヤフラ
ムマスク、１４・・・開口部、１５・・・底面、１６．
１７・・・斜面。 第り図 とイ２
ムの平面図、第２図はダイヤフラムを形成するシリコン
基板の構成を示す平面図、第３図はシリコン基板をマス
クするためのダイヤフラムマスクの構成を示す平面図、
第４図は第１図に示す製造過程を得て製造されたダイヤ
フラムの形状を示す平面図、第５図は従来の半導体圧力
センサの構成を示す構成図、第６図は従来の８角形のダ
イヤフラムを製造する製造方法を説明する説明図である
。 １．９．１８・・・ダイヤフラム、３．１１．２０・・
・起歪部、４．１０．１９・・・固定部、８・・・感圧
素子、１２・・・シリコン基板、１３・・・ダイヤフラ
ムマスク、１４・・・開口部、１５・・・底面、１６．
１７・・・斜面。 第り図 とイ２
Claims (1)
- シリコン基板の結晶面（１００）に各辺が互いに直角
な結晶軸＜１１０＞で囲まれて開口部が十文字状に開け
られたエッチングマスクを形成し、これに対してアルカ
リ異方性エッチングをすることにより前記開口部の内側
に突出する角部をエッチングして結晶面（１００）に対
してそれぞれ４５゜と５５゜の角度をなす２種類の固定
部の側面を形成させ、前記起歪部と前記固定部の境界が
ほぼ正８角形となるときに前記アルカリ異方性エッチン
グを停止するようにしてダイヤフラムを形成することを
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 |
|---|---|---|---|
| JP9008988A JPH01261872A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9008988A JPH01261872A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01261872A true JPH01261872A (ja) | 1989-10-18 |
Family
ID=13988796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9008988A Pending JPH01261872A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 半導体圧力センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01261872A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5702962A (en) * | 1994-09-05 | 1997-12-30 | Ngk Insulators Ltd | Fabrication process for a static induction transistor |
| US6887734B2 (en) | 2003-03-13 | 2005-05-03 | Denso Corporation | Method of manufacturing semiconductor pressure sensor |
| EP1593949A1 (en) * | 2004-05-03 | 2005-11-09 | VTI Technologies Oy | Method of manufacturing a capacitive pressure sensor and a capacitive pressure sensor |
-
1988
- 1988-04-12 JP JP9008988A patent/JPH01261872A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5702962A (en) * | 1994-09-05 | 1997-12-30 | Ngk Insulators Ltd | Fabrication process for a static induction transistor |
| US6887734B2 (en) | 2003-03-13 | 2005-05-03 | Denso Corporation | Method of manufacturing semiconductor pressure sensor |
| EP1593949A1 (en) * | 2004-05-03 | 2005-11-09 | VTI Technologies Oy | Method of manufacturing a capacitive pressure sensor and a capacitive pressure sensor |
| US7252007B2 (en) | 2004-05-03 | 2007-08-07 | Vti Technologies Oy | Method for the manufacturing of a capacitive pressure sensor, and a capacitive pressure sensor |
| EP1593949B1 (en) * | 2004-05-03 | 2015-01-21 | Murata Electronics Oy | Method of manufacturing a capacitive pressure sensor and a capacitive pressure sensor |
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