JPH11135806A - 半導体圧力センサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】単結晶シリコン基板の表面に簡単に精度よく凹
部を形成することができる半導体圧力センサおよびその
製造方法を提供する。 【解決手段】単結晶シリコン基板１として、表面の面方
位が（１００）面の単結晶シリコン基板を用いる。単結
晶シリコン基板１の表面に凹部３が形成され、凹部３の
開口部を塞ぐように単結晶シリコン基板１の表面にダイ
ヤフラム形成膜が配置されている。ダイヤフラム形成膜
には凹部３を形成するためのエッチング液注入用透孔４
が形成されている。透孔４は、単結晶シリコン基板１の
＜１１０＞方向に延びる細長い十字状となっている。凹
部３の形成のためのエッチングの際に、（１００）面の
単結晶シリコン基板１においては（１１１）面がエッチ
ングされにくいので、単結晶シリコン基板１の＜１１０
＞方向においてはエッチング液注入用透孔４の端部にお
いて（１１１）面でエッチングがストップする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体圧力セン
サおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体圧力センサにおいてダイヤ
フラムとその下の凹部（キャビティ）を形成する一つの
方法が、特公平５−５４７０８号公報に提案されてい
る。これは、エッチングマスクとなる膜に微少な穴を開
け、フッ硝酸やアルカリ溶液等のエッチング液に浸漬
し、穴部からエッチング液が注入されることによりその
下のシリコン基板を空洞状にエッチングし、凹部（キャ
ビティ）とするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エッチ
ングされた領域の寸法はエッチング時間により拡がって
ゆくため、コントロールすることが難しく、ばらついて
しまうという問題があった。

【０００４】そこで、この発明の目的は、単結晶シリコ
ン基板の表面に簡単に精度よく凹部を形成することがで
きる半導体圧力センサおよびその製造方法を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の半導体
圧力センサは、単結晶シリコン基板として、表面の面方
位が（１００）面の単結晶シリコン基板を用いるととも
に、エッチング液注入用透孔を、単結晶シリコン基板の
＜１１０＞方向または＜１００＞方向に連続的または断
続的に延びる細長い透孔としたことを特徴としている。

【０００６】このような構成とすると、凹部形成のため
のエッチングの際に、（１００）面の単結晶シリコン基
板においては（１１１）面がエッチングされにくいの
で、単結晶シリコン基板の＜１１０＞方向においては細
長いエッチング液注入用透孔の端部において（１１１）
面でエッチングがストップする。よって、従来、問題と
なっていた凹部のエッチング形状寸法精度を確保するこ
とができる。つまり、従来構造においては凹部の開口部
の形状に対し相似形のエッチング液注入用透孔を形成し
ていたのでエッチング時間に比例して凹部の開口部も大
きくなってしまうが、本発明ではエッチング時間にかか
わらず所望の凹部を得ることができる。

【０００７】ここで、請求項２の記載のように、単結晶
シリコン基板の＜１１０＞方向に延びる細長い透孔は、
十字状をなすものとしたり、請求項３の記載のように、
単結晶シリコン基板の＜１００＞方向に延びる細長い透
孔は、Ｘ字状をなすものとすると、実用上好ましいもの
となる。

【０００８】請求項４に記載の発明によれば、表面の面
方位が（１００）面の単結晶シリコン基板の上に、ダイ
ヤフラム形成膜が配置され、ダイヤフラム形成膜に、単
結晶シリコン基板の＜１１０＞方向または＜１００＞方
向に連続的または断続的に延びる細長い透孔が形成され
る。そして、ダイヤフラム形成膜の透孔を通した異方性
エッチング液の注入により単結晶シリコン基板の表面が
エッチングされて凹部が形成される。

【０００９】このとき、（１００）面の単結晶シリコン
基板においては（１１１）面がエッチングされにくいの
で、単結晶シリコン基板の＜１１０＞方向においては細
長いエッチング液注入用透孔の端部において（１１１）
面でエッチングがストップする。よって、従来、問題と
なっていた凹部のエッチング形状寸法精度を確保するこ
とができる。つまり、従来方法においては凹部の開口部
の形状に対し相似形のエッチング液注入用透孔を形成し
ていたのでエッチング時間に比例して凹部の開口部も大
きくなってしまうが、本発明ではエッチング時間にかか
わらず所望の凹部を得ることができる。

【００１０】その後、ダイヤフラム形成膜の透孔が塞が
れる。ここで、請求項５の記載のように、単結晶シリコ
ン基板の＜１１０＞方向に延びる細長い透孔は、十字状
をなすものとしたり、請求項６の記載のように、単結晶
シリコン基板の＜１００＞方向に延びる細長い透孔は、
Ｘ字状をなすものとすると、実用上好ましいものとな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。

【００１２】図１には、本実施形態における半導体圧力
センサの平面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ断面図であ
る。本圧力センサは、図２に示すように、ダイヤフラム
をプラズマ窒化シリコン膜２にて形成している。なお、
図１は図２のプラズマ窒化シリコン膜２、埋め戻し膜１
０等の無い状態でのシリコン基板１の平面図である。

【００１３】図１，２において、表面が（１００）面方
位の単結晶シリコン基板１の上面には、プラズマ窒化シ
リコン膜２が形成され、その膜厚は数百ｎｍ〜数μｍで
ある。また、単結晶シリコン基板１の表面には凹部（キ
ャビティ）３が形成され、この凹部（キャビティ）３は
図３に示すように逆四角錐状をなしている。そして、凹
部３の開口部がプラズマ窒化シリコン膜（ダイヤフラム
形成膜）２にて塞がれている。凹部３の開口部における
プラズマ窒化シリコン膜２にはエッチング液注入用透孔
４が形成され、凹部３はエッチング液注入用透孔４を通
してエッチング液が注入され基板１をエッチングするこ
とにより形成したものである。

【００１４】図１，３に示すように、エッチング液注入
用透孔４は、単結晶シリコン基板１の＜１１０＞方向に
連続的に延びる十字状の細長い透孔である。また、細長
い透孔４の幅Ｗは１〜数μｍであり、十字の長辺の長さ
Ｌは、数十〜数百μｍが適当であり、この長さＬが後に
形成される凹部３の開口部の長辺に相当する。

【００１５】図１，２に示すように、凹部３の開口部に
おけるプラズマ窒化シリコン膜２の上にはゲージ５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄが配置され、ゲージ５ａ〜５ｄは単結
晶シリコンやポリシリコン等よりなる。ゲージ５ａ〜５
ｄはダイヤフラムとしてのプラズマ窒化シリコン膜２に
加わる歪みの変化を抵抗値の変化にして取り出すことが
できるようになっている。各ゲージ５ａ〜５ｄは両端に
は電極６，７、８，９が形成されており、各々配線接続
されブリッジ回路を構成している。プラズマ窒化シリコ
ン膜２の上には埋め戻し膜１０が形成され、この埋め戻
し膜１０にて透孔４が塞がれている。埋め戻し膜１０に
は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）、酸化シリコン膜（Ｓ
ｉＯ₂ 膜）、ポリシリコン膜等を使用する。埋め戻し膜
１０の膜厚は埋め戻す透孔４が数μｍの大きさのためこ
れを封止できるだけの厚さがあればよい。

【００１６】なお、ダイヤフラム形成膜としては、プラ
ズマ窒化シリコン膜２の他に、ＬＰ−ＣＶＤによる窒化
シリコン膜（ＳｉＮ膜）やプラズマ酸化シリコン膜（Ｓ
ｉＯ ₂ 膜）等も同様に用いることができる。

【００１７】次に、このように構成した半導体圧力セン
サの製造方法を、図４〜図６を用いて説明する。まず、
図４に示すように、（１００）面方位の単結晶シリコン
基板１を用意し、その表面にプラズマＣＶＤにより窒化
シリコン膜２を形成する。

【００１８】そして、図５に示すように、このプラズマ
窒化シリコン膜２の上の所定領域に、ゲージ５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄを配置するとともに電極６，７、８，９
を配置し、さらに、ゲージ５ａ〜５ｄを耐エッチング膜
（図示略）にて覆う。その後、プラズマ窒化シリコン膜
２をホトエッチングにより図７に示すようにパターンニ
ングし下地の単結晶シリコン基板１をエッチングするた
めの穴開けを行う。その結果、十字の透孔４が形成され
る。

【００１９】このようにプラズマ窒化シリコン膜２に十
字の透孔４を形成した後、図６に示すように、アルカリ
溶液（異方性エッチング液）により透孔４を通して下地
の単結晶シリコン基板１の異方性エッチングを行う。エ
ッチング液は、ＫＯＨもしくはＴＭＡＨ等を用いる。エ
ッチングは、図８（図７の領域Ｚ１でのエッチング進行
説明図）に示すように、窒化シリコン膜２の透孔４の最
外側Ｐ３，Ｐ４とシリコン基板１の（１１１）面が交差
する箇所Ｐ１まで進行し、この面で構成される逆四角錐
が形成されたところでエッチングはストップする。この
ため、エッチング時間を管理しなくても自動的にダイヤ
フラムと凹部３（キャビティ）が精度良く形成されるこ
とになる。

【００２０】より詳しく、エッチング液注入用透孔４の
形状と、これによるエッチングの進み方について説明す
る。面方位が（１００）の単結晶シリコン基板１を用い
るとともに＜１１０＞方向に延びる十字状の透孔４を設
け、透孔４から下地のシリコン基板１の表面をアルカリ
溶液にて異方性エッチを行うと、図８、図９に示すよう
に、十字状の透孔４の交差部Ｐ２では（５１１）面等の
エッチレートの速い面が現れＰ２からＰ１に向かってサ
イドエッチが進行して行く。しかし、十字状の透孔４の
端部Ｐ３，Ｐ４においては（１１１）面が現れエッチレ
ートが非常に遅いため実質的にエッチングがストップす
る。前記交差部Ｐ２のサイドエッチはこの（１１１）面
の延長線上のＰ１点に達するまで進み、最終的に４つの
（１１１）面で囲まれた逆四角錐形状でエッチングがス
トップすることになる。この状態でエッチングを続けて
も形状の変化はほとんどない。このように、エッチング
時間を管理することなく一定形状の凹部（空洞）３が得
られることになる。

【００２１】製造方法の説明に戻り、凹部３の形成のた
めのエッチングが完了した後、基板１をエッチング液か
ら取り出し、純水に浸漬し洗浄を行う。十分洗浄し乾燥
を行った後、図２に示すように、プラズマ窒化シリコン
膜２の上に埋め戻し用の膜１０をプラズマＣＶＤ等の方
法で堆積する。この埋め戻しを真空雰囲気下で行うと、
凹部３内（キャビティ）が真空となり、圧力基準室が形
成される。

【００２２】このように本実施の形態は、下記の特徴を
有する。 （イ）半導体圧力センサの構造として、図１，２に示す
ように、単結晶シリコン基板１として、表面の面方位が
（１００）面の単結晶シリコン基板を用いるとともに、
エッチング液注入用透孔を、単結晶シリコン基板１の＜
１１０＞方向に連続的に延びる細長い十字状透孔４とし
た。よって、凹部３の形成のためのエッチングの際に、
（１００）面の単結晶シリコン基板１においては（１１
１）面がエッチングされにくいので、単結晶シリコン基
板１の＜１１０＞方向においては細長いエッチング液注
入用透孔４の端部Ｐ３，Ｐ４において（１１１）面でエ
ッチングがストップする。よって、従来、問題となって
いた凹部のエッチング形状寸法精度を確保することがで
きる。

【００２３】つまり、図４に示すように、表面の面方位
が（１００）面の単結晶シリコン基板１の上に、プラズ
マ窒化シリコン膜（ダイヤフラム形成膜）２を配置し、
図５に示すように、プラズマ窒化シリコン膜２に、単結
晶シリコン基板１の＜１１０＞方向に連続的に延びる細
長い十字状透孔４を形成し、図６に示すように、プラズ
マ窒化シリコン膜２の透孔４を通した異方性エッチング
液の注入により単結晶シリコン基板１の表面をエッチン
グして凹部３を形成し、図２に示すように、プラズマ窒
化シリコン膜２の透孔４を塞いだ。よって、（１００）
面の単結晶シリコン基板１においては（１１１）面がエ
ッチングされにくいので、単結晶シリコン基板１の＜１
１０＞方向においてはエッチング液注入用透孔４の端部
Ｐ３，Ｐ４において（１１１）面でエッチングがストッ
プする。よって、従来、問題となっていた凹部３のエッ
チング形状寸法精度を確保することができる。

【００２４】これまでの説明においてはエッチング液注
入用透孔として＜１１０＞方向に延びる十字状透孔４を
用いたが、これ以外にも、例えば、図１０に示すように
＜１００＞方向に延びるＸ字状の透孔１５としてもよ
い。この場合、図３に示すようにＸ字透孔１５の長辺が
凹部３の開口部（四角形）における対角線長に相当す
る。

【００２５】あるいは、図１１に示すように＜１１０＞
方向に延びるコ字状の透孔１６としたり、図１２に示す
ように＜１１０＞方向に延びるＬ字状の透孔１７として
もよい。

【００２６】また、エッチング液注入用透孔として十字
透孔４やＸ字透孔１５やコ字透孔１６やＬ字透孔１７を
用いる場合においては、プラズマ窒化シリコン膜２に細
長い透孔４，１５，１６，１７を形成するため、後に下
地の単結晶シリコン基板１の表面をエッチングした時に
プラズマ窒化シリコン膜２が梁状（庇状）に張り出し、
その際、プラズマ窒化シリコン膜２の膜内応力が解放さ
れるため、膜２が反り易い。膜２が反ると、最後に膜１
０を堆積し透孔４，１５，１６，１７の埋め戻しにより
凹部（キャビティ）３の真空封止を行う処理が困難にな
りやすい。そこで、この不具合を解消するすべく、図１
３に示すような透孔１８を用いてもよい。つまり、エッ
チング液注入用透孔を、連続的に延びる透孔ではなく、
四角形の透孔１８を多数並べることにより単結晶シリコ
ン基板１の＜１００＞方向（または＜１１０＞方向）に
断続的に延びる細長い透孔としてもよい。即ち、単結晶
シリコン基板１の＜１００＞方向（または＜１１０＞方
向）に延びる細長い透孔は、線以外にも点（四角形の透
孔１８）の連続としてもよい。より具体的には、四角形
の透孔１８は一辺が数μｍ（例えば２〜３μｍ）であ
り、ピッチＰを数μｍ（例えば２〜３μｍ）で配置す
る。すると、エッチングの際には、図１４に示すよう
に、各透孔１８を介したエッチング液の注入により（１
１１）面による逆四角錐がそれぞれ形成され繋がってい
く。このようにプラズマ窒化シリコン膜２が透孔で分割
されることがなく、従って平坦な状態で下地シリコンの
エッチングを行うことができる。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００２７】図１５には、本実施形態における半導体圧
力センサの断面図を示す。本センサは、ＳＯＩ基板を用
いている。図１５において、表面の面方位が（１００）
面の単結晶シリコン基板２０の上には絶縁膜２１を介し
てシリコン層（ダイヤフラム形成膜）２２が形成され、
シリコン層２２の上には酸化シリコン膜２３が形成され
ている。絶縁膜２１には酸化シリコン膜が用いられ、膜
厚は後の単結晶シリコン基板２０のエッチング時にマス
クとして耐えるだけの膜厚があればよく、例えば、０．
５μｍ程度以上となっている。酸化シリコン膜２３の厚
さは１μｍ程度である。また、シリコン層２２の膜厚は
ダイヤフラムとして必要な厚さ、例えば５μｍ程度であ
る。さらに、単結晶シリコン基板２０には凹部２４が形
成されている。絶縁膜２１とシリコン層２２と酸化シリ
コン膜２３との積層体にはエッチング液注入用透孔２５
が形成され、この透孔２５は図１，１０，１１，１２，
１３のような形状をなすものである。透孔２５内におけ
るシリコン層２２の表面は酸化膜２６にて覆われ、酸化
膜２６の膜厚は０．５〜１μｍ程度である。また、シリ
コン層２２の表層部にはピエゾゲージ抵抗となるボロン
拡散層２８，２９が形成されている。透孔２５は埋め戻
し膜２７に塞がれている。

【００２８】次に、このように構成した半導体圧力セン
サの製造方法を説明する。まず、図１６に示すように、
ＳＯＩ基板を用意する。つまり、単結晶シリコン基板２
０の上に絶縁膜２１を介してシリコン層２２を形成す
る。そして、シリコン層２２の表層部に不純物拡散によ
るボロン拡散層２８，２９を形成する。さらに、図１７
に示すように、熱酸化もしくはＣＶＤ等の方法によりシ
リコン層２２の表面に酸化シリコン膜２３を形成する。

【００２９】引き続き、図１８に示すように、ダイヤフ
ラム形成用の前記実施形態と同様の透孔パターンのホト
エッチングを行い、酸化膜２３とシリコン層２２に対し
透孔２５を形成する。この場合のエッチングは幅より深
さが深いため垂直な断面が得られるようなドライエッチ
ングを用いる。

【００３０】そして、図１９に示すように、ＣＶＤ等に
より透孔２５でのシリコン層２２の表面に酸化膜３０を
配置する。さらに、図２０に示すように、異方性ドライ
エッチにより透孔２５の側壁の酸化膜２６は残し、底部
の酸化膜２１，３０のみ除去する。この時、表面の酸化
膜３０，２３もエッチングされるが最初に形成した酸化
膜２３の膜厚分は残る。これにより、単結晶シリコン基
板２０上に酸化膜２１，２３，２６で覆われたシリコン
層２２のエッチングマスクが形成される。

【００３１】その後、図２１に示すように、基板２０を
ＫＯＨ、ＴＭＡＨ等のアルカリ溶液に浸漬する。する
と、透孔２５より単結晶シリコン基板２０のエッチング
が進行し、十字型等の透孔２５の最外周にて（１１１）
面が現れエッチングがストップし逆四角錐形状の凹部２
４が形成される。

【００３２】この後、水洗を十分行い乾燥させる。さら
に、図１５に示すように、これを真空中にてＣＶＤ等の
方法により膜２７を形成して、透孔２５を埋め込む。こ
のようにして真空封止されたキャビティ（２４）が形成
される。

【００３３】なお、ピエゾゲージ抵抗となるボロン拡散
層２８，２９は、凹部２４の形成のためのエッチングの
前に形成したが、エッチングの後に行うことも可能であ
る。また、ゲージ抵抗はダイヤフラム（凹部２４の開口
部）のエッジ部に配置することが必要であるが、このパ
ターンの位置合わせは前記透孔パターン２５からダイヤ
フラムエッジ（凹部２４の開口部の端部）位置が決まる
ため、これに合わせることで精度良く行うことができ
る。 （第３の実施の形態）次に、第３の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００３４】図２２には、本実施形態における半導体圧
力センサの断面図を示す。本センサは、エピタキシャル
層を具備したウエハ（エピウエハ）を用いている。図２
２において、表面の面方位が（１００）面のＰ型単結晶
シリコン基板４０の上にはＮ型エピタキシャル層（ダイ
ヤフラム形成膜）４１が形成され、エピタキシャル層４
１の上には酸化シリコン膜４２が形成されている。エピ
タキシャル層４１がダイヤフラムとなるため、エピタキ
シャル層４１の厚さはダイヤフラムとして必要な厚さ、
例えば５μｍとなっている。単結晶シリコン基板４０に
は凹部４３が形成されている。また、Ｎ型エピタキシャ
ル層４１と酸化シリコン膜４２の積層体にはエッチング
液注入用透孔４４が形成されるとともに、透孔４４にお
けるエピタキシャル層４１の表面は酸化膜４５にて覆わ
れている。エピタキシャル層４１の表層部にはピエゾゲ
ージ抵抗（不純物拡散層）４７，４８が形成されてい
る。透孔４４は埋め戻し膜４６にて塞がれている。

【００３５】次に、このように構成した半導体圧力セン
サの製造方法を説明する。まず、図２３に示すように、
エピウェハを用意する。つまり、Ｐ型単結晶シリコン基
板４０の上にＮ型エピタキシャル層４１を成長させる。
さらに、エピタキシャル層４１にピエゾゲージ抵抗（不
純物拡散層）４７，４８を形成する。

【００３６】そして、図２４に示すように、Ｎ型エピタ
キシャル層４１の表面に、ＣＶＤ等の方法により酸化シ
リコン膜４２を０．５〜１μｍ形成する。さらに、図２
５に示すように、酸化シリコン膜４２に対し、前記実施
形態と同様の十字型等の透孔パターンをホトエッチング
により形成する。引き続き、この酸化膜４２の透孔パタ
ーンをマスクとして下地のエピタキシャル層４１を異方
性ドライエッチにより垂直にＰ型単結晶シリコン基板４
０に達するまでエッチングする。

【００３７】その後、図２６に示すように、ＣＶＤ等の
方法で酸化膜４９を厚さ０．５〜１μｍ程度形成する。
酸化膜４９はＴＥＯＳ膜等のステップカバー性の良いも
のが望ましい。

【００３８】さらに、図２７に示すように、異方性ドラ
イエッチにより酸化膜４９をエッチングする。エッチン
グは透孔４４の底部の酸化膜４９が除去されるまで行
う。これにより透孔４４の側壁とエピタキシャル層４１
の表面は酸化膜４５，４２でマスキングされた状態とな
る。

【００３９】そして、図２８に示すように、白金製対向
電極５０および基板４０をアルカリ溶液に浸漬して電気
化学ストップエッチングにより凹部４３を形成する。エ
ッチング液としては、ＫＯＨ、ＴＭＡＨ等を用いる。ま
た、Ｎ型エピタキシャル層４１に正電位を加えることに
よりエピ層４１はエッチングされずＰ型シリコン基板４
０のみがエッチングされる。これにより、前記実施形態
と同様にエピ層４１の十字型等の透孔パターンで決まる
逆四角錐の凹部４３（キャビティ）が形成される。

【００４０】その後、図２２に示すように、透孔４４を
膜４６で埋め戻す。 （第４の実施の形態）次に、第４の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００４１】図２９には、本実施形態における半導体圧
力センサの断面図を示す。本センサは、ＳＯＩウエハを
用いて電気化学エッチングを行うことにより凹部６６を
形成している。図１５のＳＯＩ構造を用いた場合におい
てはシリコン層２２の厚さがダイヤフラム厚となるが、
本実施形態は、図２９に示すように、ダイヤフラム厚を
ＳＯＩのシリコン層６２の厚さより薄くしたい場合に好
適なものである。本例では、シリコン層６２の厚さが１
５μｍ、ダイヤフラムとなる活性シリコン層（Ｎ型拡散
層）６５の厚さが４μｍとなっている。

【００４２】図２９において、単結晶シリコン基板６０
の上には、絶縁膜６１を介して表面の面方位が（１０
０）面のシリコン層（単結晶シリコン基板）６２が形成
され、シリコン層６２の上には酸化シリコン膜６３が形
成されている。シリコン層６２の表層部にはＰ型不純物
拡散層６４が形成され、この拡散層６４の深さは５μｍ
以上あればよい。このＰ型不純物拡散層６４の表層部に
はＮ型拡散層（ダイヤフラム形成膜）６５が形成されて
いる。シリコン層６２におけるＰ型不純物拡散層６４の
一部領域が除去され凹部６６が形成されている。Ｎ型拡
散層６５および酸化シリコン膜６３の積層体にはエッチ
ング液注入用透孔６７が形成されている。透孔６７は膜
６８にて塞がれている。また、Ｎ型拡散層６５にはピエ
ゾ抵抗層（図示略）が形成されている。

【００４３】次に、このように構成した半導体圧力セン
サの製造方法を説明する。まず、図３０に示すように、
ＳＯＩ基板を用意する。つまり、単結晶シリコン基板６
０の上に絶縁膜６１を介して単結晶のシリコン層６２を
形成する。

【００４４】そして、図３１に示すように、通常の酸
化、ホトエッチ、イオン注入、熱拡散といった工程を行
うことにより、表面のダイヤフラムを形成する領域より
も一回り外側までの領域にＰ型不純物拡散層６４を形成
する。

【００４５】さらに、図３２に示すように、シリコン層
６２におけるＰ型不純物拡散層６４の内側の領域に同様
の工程を用いてＮ型拡散層６５を形成する。Ｎ型拡散層
６５の拡散深さは４μｍであるが、正確には後の電気化
学エッチングの際にＮ型層６５でストップエッチングを
行うがストップする厚さが拡散深さと電圧印加による空
乏層深さの和となるため、ダイヤフラム厚を４μｍとす
る場合には４μｍに対し空乏層厚分だけ薄くする必要が
ある。

【００４６】引き続き、図３３に示すように、シリコン
層６２の表面に、ＣＶＤ等の方法により酸化シリコン膜
６３を形成する。酸化シリコン膜６３に対し、前記実施
形態と同様の十字等の透孔パターンをホトエッチングに
より形成する。さらに、この酸化膜６３のパターンをマ
スクとしてＮ型拡散層６５を異方性ドライエッチにより
垂直にＰ型不純物拡散層６４に達するまでエッチングす
る。また、透孔６７の側壁を酸化膜で覆う。

【００４７】引き続き、図３４に示すように、白金製対
向電極６９および基板６０をアルカリ溶液に浸漬して電
気化学ストップエッチングにより凹部６６を形成する。
エッチング液としてはＫＯＨ、ＴＭＡＨ等を用いる。ま
た、Ｎ型拡散層６５に正電位を加えることによりＮ型拡
散層６５はエッチングされずＰ型不純物拡散層６４及び
その下のシリコン層６２のみがエッチングされる。これ
により前記実施形態と同様に十字状等の透孔パターンで
決まる逆四角錐の凹部６６（キャビティ）が形成され
る。

【００４８】このように、電気化学エッチングの際には
Ｎ型拡散層６５のみに電圧を印加することにより、その
下のＳＯＩのＰ型不純物拡散層６４がエッチングされ逆
台形の凹部６６（キャビティ）が形成される。

【００４９】その後、図２９に示すように、透孔６７を
膜６８で埋め戻す。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態における半導体圧力センサ
の平面図。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】 凹部を示す斜視図。

【図４】 半導体圧力センサの製造工程を説明するため
の断面図。

【図５】 半導体圧力センサの製造工程を説明するため
の断面図。

【図６】 半導体圧力センサの製造工程を説明するため
の断面図。

【図７】 マスクパターンを示す平面図。

【図８】 エッチングを説明するための図。

【図９】 エッチングを説明するための図。

【図１０】 別例のマスクパターンを示す平面図。

【図１１】 他の別例のマスクパターンを示す平面図。

【図１２】 他の別例のマスクパターンを示す平面図。

【図１３】 他の別例のマスクパターンを示す平面図。

【図１４】 エッチングを説明するための図。

【図１５】 第２の実施の形態における半導体圧力セン
サの断面図。

【図１６】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図１７】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図１８】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図１９】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図２０】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図２１】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図２２】 第３の実施の形態における半導体圧力セン
サの断面図。

【図２３】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図２４】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図２５】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図２６】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図２７】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図２８】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図２９】 第４の実施の形態における半導体圧力セン
サの断面図。

【図３０】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図３１】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図３２】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図３３】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【図３４】 半導体圧力センサの製造工程を説明するた
めの断面図。

【符号の説明】

１…単結晶シリコン基板、２…プラズマ窒化シリコン
膜、３…凹部、４…透孔、２０…単結晶シリコン基板、
２１…絶縁膜、２２…シリコン層、２３…酸化シリコン
膜、２４…凹部、２５…透孔、４０…単結晶シリコン基
板、４１…エピタキシャル層、４２…酸化シリコン膜、
４３…凹部、４４…透孔、６２…単結晶シリコン層、６
３…酸化シリコン層、６５…拡散層、６６…凹部、６７
…透孔

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単結晶シリコン基板と、 前記単結晶シリコン基板の表面に形成された凹部と、 前記凹部の開口部を塞ぐように単結晶シリコン基板の表
   面に形成されたダイヤフラム形成膜と、 前記ダイヤフラム形成膜に形成され、前記凹部を形成す
   るためのエッチング液注入用透孔と、を備えた半導体圧
   力センサであって、 前記単結晶シリコン基板として、表面の面方位が（１０
   ０）面の単結晶シリコン基板を用いるとともに、前記エ
   ッチング液注入用透孔を、単結晶シリコン基板の＜１１
   ０＞方向または＜１００＞方向に連続的または断続的に
   延びる細長い透孔としたことを特徴とする半導体圧力セ
   ンサ。
2. 【請求項２】 単結晶シリコン基板の＜１１０＞方向に
   延びる細長い透孔は、十字状をなすものである請求項１
   に記載の半導体圧力センサ。
3. 【請求項３】 単結晶シリコン基板の＜１００＞方向に
   延びる細長い透孔は、Ｘ字状をなすものである請求項１
   に記載の半導体圧力センサ。
4. 【請求項４】 表面の面方位が（１００）面の単結晶シ
   リコン基板の上に、ダイヤフラム形成膜を配置する工程
   と、 前記ダイヤフラム形成膜に単結晶シリコン基板の＜１１
   ０＞方向または＜１００＞方向に連続的または断続的に
   延びる細長い透孔を形成する工程と、 前記ダイヤフラム形成膜の透孔を通した異方性エッチン
   グ液の注入により前記単結晶シリコン基板の表面をエッ
   チングして凹部を形成する工程と、 前記ダイヤフラム形成膜の透孔を塞ぐ工程と、を備えた
   ことを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。
5. 【請求項５】 単結晶シリコン基板の＜１１０＞方向に
   延びる細長い透孔は、十字状をなすものである請求項４
   に記載の半導体圧力センサの製造方法。
6. 【請求項６】 単結晶シリコン基板の＜１００＞方向に
   延びる細長い透孔は、Ｘ字状をなすものである請求項４
   に記載の半導体圧力センサの製造方法。