半導体圧力センサーの製造方法
【課題】本発明は、ダイアフラムと、ダイアフラムに形成された抵抗体を有する圧力検出素子とを備えた半導体圧力センサーの製造方法に関し、ダイアフラムに印加された圧力を精度よく検出することを課題とする。
【解決手段】半導体基板１１に形成されたダイアフラム１２と、ダイアフラム１２に形成された抵抗体１８を有し、抵抗体１８の抵抗値の変化に基づいて、ダイアフラム１２に印加された圧力を検出する圧力検出素子１３とを備えた半導体圧力センサー１０の製造方法であって、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側から半導体基板１１をエッチングして、ダイアフラム１２を形成後に、半導体基板１１の表面１１Ａ側に圧力検出素子１３を形成した。
【解決手段】半導体基板１１に形成されたダイアフラム１２と、ダイアフラム１２に形成された抵抗体１８を有し、抵抗体１８の抵抗値の変化に基づいて、ダイアフラム１２に印加された圧力を検出する圧力検出素子１３とを備えた半導体圧力センサー１０の製造方法であって、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側から半導体基板１１をエッチングして、ダイアフラム１２を形成後に、半導体基板１１の表面１１Ａ側に圧力検出素子１３を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、特にダイアフラムと、ダイアフラムに形成された抵抗体を有する圧力検出素子とを備えた半導体圧力センサーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２１は、従来の半導体圧力センサーの断面図であり、図２２は、図２１に示す半導体圧力センサーの平面図である。図２１に示すＸ１，Ｘ１方向は、圧力検出部１０４〜１０６の長手方向、Ｚ１，Ｚ１方向は鉛直方向を示している。また、図２２に示すＹ１，Ｙ１方向は、圧力検出部１０４〜１０６の配列方向（Ｘ１，Ｘ１方向と直交する方向）を示している。
【０００３】
図２１及び図２２を参照するに、従来の半導体圧力センサー１００は、半導体基板１０１と、ダイアフラム１０２と、圧力検出素子１０３とを有する。半導体基板１０１は、その中央付近に凹部１１６を有する。半導体基板１０１としては、例えば、Ｎ型半導体基板を用いることができる。ダイアフラム１０２は、凹部１１６の上方に位置する半導体基板１０１に設けられている。ダイアフラム１０２は、変形しやすいように薄い厚さとされている。ダイアフラム１０２の幅Ｗ７，Ｗ８は、例えば、５００μｍとすることができる。
【０００４】
圧力検出素子１０３は、圧力検出部１０４〜１０６を有する。圧力検出部１０４は、ダイアフラム１０２の中心Ｃ２上をＸ１，Ｘ１方向に通過するように、半導体基板１０１の上面１０１Ａ側に設けられている。圧力検出部１０４は、微細な形状とされた抵抗体１０８と、絶縁膜１０９と、配線１１１，１１４と、外部接続端子１１２，１１５とを有する。抵抗体１０８は、ダイアフラム１０２に形成されている。抵抗体１０８の幅Ｗ９は、例えば、１０μｍとすることができ、抵抗体１０８の幅Ｗ１０は、例えば、５０μｍとすることができる。
【０００５】
半導体基板１０１としてＮ型半導体基板を用いた場合、抵抗体１０８は、例えば、ダイアフラム１０２にＰ型不純物を拡散させることで形成する。
【０００６】
絶縁膜１０９は、半導体基板１０１及び抵抗体１０８の上面を覆うように設けられている。絶縁膜１０９は、抵抗体１０８の上面を露出する開口部１０９Ａ，１０９Ｂを有する。
【０００７】
配線１１１は、開口部１０９Ａを充填すると共に、絶縁膜１０９上に亘るように配置されている。配線１１１は、抵抗体１０８と外部接続端子１１２との間を電気的に接続している。外部接続端子１１２は、絶縁膜１０９上に設けられている。外部接続端子１１２は、配線１１１を介して、抵抗体１０８と電気的に接続されている。
【０００８】
配線１１４は、開口部１０９Ｂを充填すると共に、絶縁膜１０９上に亘るように配置されている。配線１１４は、抵抗体１０８と外部接続端子１１５との間を電気的に接続している。外部接続端子１１５は、絶縁膜１０９上に設けられている。外部接続端子１１５は、配線１１４を介して、抵抗体１０８と電気的に接続されている。
【０００９】
圧力検出部１０５，１０６は、圧力検出部１０４と対向するように、Ｙ，Ｙ方向に配置されている。圧力検出部１０５，１０６は、圧力検出部１０４と同様な構成とされている。
【００１０】
このような構成とされた半導体圧力センサー１００は、外力によりダイアフラム１０２が変形したときの圧力検出部１０４〜１０６に設けられた抵抗体１０８の抵抗値の変化に基づいて、ダイアフラム１０２に印加された圧力に対応する圧力検出値を外部接続端子１１２，１１５から出力する。
【００１１】
図２３及び図２４は、従来の半導体圧力センサーの製造工程を示す図である。
【００１２】
図２３及び図２４を参照して、従来の半導体圧力センサー１００の製造方法について説明する。
【００１３】
始めに、図２３に示す工程では、周知の手法により、半導体基板１０１の上面側に圧力検出部１０４〜１０６を備えた圧力検出素子１０３を形成する。
【００１４】
続く、図２４に示す工程では、半導体基板１０１の裏面１０１Ｂに開口部１１８Ａを有した絶縁膜１１８を形成し、次いで、絶縁膜１１８をマスクして、開口部１１８Ａに露出された半導体基板１０１をエッチングして、所定の厚さとされたダイアフラム１０２を形成する。このとき、ダイアフラム１０２の下方には、凹部１１６が形成される。その後、絶縁膜１１８を除去することにより、先に説明した図２１に示す半導体圧力センサー１００が製造される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−１４０６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来の半導体圧力センサー１００の製造方法では、半導体基板１０１に微細な形状とされた抵抗体１０８を形成後に、抵抗体１０８の位置を基準として、半導体基板１０１にサイズの大きいダイアフラム１０２を形成していたため、ダイアフラム１０２に対して所定の位置に抵抗体１０８を配置することが困難であった。
【００１６】
このため、ダイアフラム１０２に対する抵抗体１０８の位置精度を向上させることが困難であり、ダイアフラム１０２に印加された圧力の検出を精度よく行うことができないという問題があった。
【００１７】
そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ダイアフラムに印加された圧力を精度よく検出することのできる半導体圧力センサーの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一観点によれば、半導体基板（１１）に形成されたダイアフラム（１２）と、前記ダイアフラム（１２）に形成された抵抗体（１８）を有し、前記抵抗体（１８）の抵抗値の変化に基づいて、前記ダイアフラム（１２）に印加された圧力を検出する圧力検出素子（１３）と、を備えた半導体圧力センサー（１０）の製造方法であって、前記半導体基板（１１）の第１の主面（１１Ｂ）側から前記半導体基板（１１）をエッチングして、前記ダイアフラム（１２）を形成するダイアフラム形成工程と、前記ダイアフラム形成工程後に、前記第１の主面（１１Ｂ）とは反対側の前記半導体基板（１１）に前記圧力検出素子（１３）を形成する圧力検出素子形成工程とを含むことを特徴とする半導体圧力センサー（１０）の製造方法が提供される。
【００１９】
本発明によれば、サイズの大きいダイアフラム（１２）を形成後に、微細な形状とされた抵抗体（１８）を有する圧力検出素子（１３）を半導体基板（１１）に形成することにより、ダイアフラム（１２）に対して、所定の位置に抵抗体（１８）を配置することが可能となる。これにより、ダイアフラム（１２）に対する抵抗体（１８）の位置精度が向上するため、ダイアフラム（１２）に印加された圧力を精度よく検出することができる。
【００２０】
本発明の他の観点によれば、ダイアフラム（４３）と、前記ダイアフラム（４３）に形成された抵抗体（１８）を有し、前記抵抗体（１８）の抵抗値の変化に基づいて、前記ダイアフラム（４３）に印加された圧力を検出する圧力検出素子（１３）と、を備えた半導体圧力センサー（４０）の製造方法であって、半導体基板（４１）上に、前記半導体基板（４１）よりもエッチングレートの小さい半導体層（４２）を形成する半導体層形成工程と、前記半導体基板（４１）の第１の主面側（４１Ｂ）側から前記半導体層（４２）が露出するまで前記半導体基板（４１）をエッチングして、前記ダイアフラム（４３）を形成するダイアフラム形成工程と、前記ダイアフラム形成工程後に、前記半導体層（４２）に前記圧力検出素子（１３）を形成する圧力検出素子形成工程とを含むことを特徴とする半導体圧力センサー（４０）の製造方法が提供される。
【００２１】
本発明によれば、サイズの大きいダイアフラム（４３）を形成後に、微細な形状とされた抵抗体（１８）を有する圧力検出素子（１３）を半導体層（４２）に形成することにより、ダイアフラム（４３）に対して、所定の位置に抵抗体（１８）を配置することが可能となる。これにより、ダイアフラム（４３）に対する抵抗体（１８）の位置精度が向上するため、ダイアフラム（４３）に印加された圧力を精度よく検出することができる。
【００２２】
また、半導体基板（４１）上に半導体基板（４１）よりもエッチングレートの小さい半導体層（４２）を形成し、その後、半導体層（４２）が露出するまで半導体基板（４１）をエッチングしてダイアフラム（４３）を形成することにより、半導体層（４２）がエッチングのストッパーとして機能するため、ダイアフラム（４３）の厚さが所定の厚さとなるように容易に制御することができる。これにより、半導体圧力センサー（４０）の歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、本願発明が図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ダイアフラムに印加された圧力を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの断面図であり、図２は、図１に示す半導体圧力センサーの平面図である。図１に示すＸ，Ｘ方向は、圧力検出部１４〜１６の長手方向、Ｚ，Ｚ方向は鉛直方向を示している。また、図２に示すＹ，Ｙ方向は、圧力検出部１４〜１６の配列方向（Ｘ，Ｘ方向と直交する方向）を示している。
【００２７】
図１及び図２を参照するに、第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０は、半導体基板１１と、ダイアフラム１２と、圧力検出素子１３とを有する。半導体基板１１は、その中央付近に凹部２６を有する。凹部２６の深さＤ１は、半導体基板１１の厚さＭ１からダイアフラム１２の厚さＭ２を引いた値（Ｄ１＝Ｍ１−Ｍ２）とされている。半導体基板１１としては、例えば、Ｎ型半導体基板を用いることができる。半導体基板１１の厚さＭ１は、例えば、４００μｍとすることができる。
【００２８】
ダイアフラム１２は、凹部２６の上方に位置する半導体基板１１に設けられている。ダイアフラム１２は、変形しやすいように薄い厚さとされている。ダイアフラム１２の厚さＭ２は、例えば、３０μｍ〜５０μｍとすることができる。また、ダイアフラム１２の幅Ｗ１，Ｗ２は、例えば、５００μｍとすることができる。
【００２９】
圧力検出素子１３は、圧力検出部１４〜１６を有する。圧力検出部１４は、ダイアフラム１２の中心Ｃ１上をＸ，Ｘ方向に通過するように、半導体基板１１の表面１１Ａ（第１の主面とは反対側の面）側に設けられている。圧力検出部１４は、微細な形状とされた抵抗体１８と、絶縁膜１９と、配線２１，２４と、外部接続端子２２，２５とを有する。
【００３０】
抵抗体１８の幅Ｗ３は、例えば、１０μｍとすることができ、抵抗体１８の幅Ｗ４は、例えば、５０μｍとすることができる。
【００３１】
半導体基板１１としてＮ型半導体基板を用いた場合、抵抗体１８は、例えば、ダイアフラム１２にＰ型不純物を拡散させることで形成する。
【００３２】
絶縁膜１９は、半導体基板１１及び抵抗体１８の上面を覆うように設けられている。絶縁膜１９は、抵抗体１８の上面を露出する開口部１９Ａ，１９Ｂを有する。配線２１は、開口部１９Ａを充填すると共に、絶縁膜１９上に亘るように配置されている。配線２１は、抵抗体１８と外部接続端子２２との間を電気的に接続している。外部接続端子２２は、絶縁膜１９上に設けられている。外部接続端子２２は、配線２１を介して、抵抗体１８と電気的に接続されている。
【００３３】
配線２４は、開口部１９Ｂを充填すると共に、絶縁膜１９上に亘るように配置されている。配線２４は、抵抗体１８と外部接続端子２５との間を電気的に接続している。外部接続端子２５は、絶縁膜１９上に設けられている。外部接続端子２５は、配線２４を介して、抵抗体１８と電気的に接続されている。
【００３４】
圧力検出部１５，１６は、圧力検出部１４と対向するように、Ｙ，Ｙ方向に配置されている。圧力検出部１５，１６は、圧力検出部１４と同様な構成とされている。
【００３５】
このような構成とされた半導体圧力センサー１０は、外力によりダイアフラム１２が変形したときの圧力検出部１４〜１６の抵抗体１８の抵抗値の変化に基づいて、ダイアフラム１２に印加された圧力に対応する圧力検出値を外部接続端子２２，２５から出力する。
【００３６】
図３〜図８は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図である。図３〜図８において、第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００３７】
始めに、図３に示す工程では、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側（第１の主面側）に開口部２９Ａを有した絶縁膜２９を形成する。半導体基板１１としては、例えば、Ｎ型半導体基板を用いることができる。半導体基板１１の厚さＭ１は、例えば、４００μｍとすることができる。開口部２９Ａは、凹部２６の形成位置に対応する半導体基板１１の裏面１１Ｂを露出している。絶縁膜２９としては、例えば、酸化膜を用いることができる。
【００３８】
次いで、図４に示す工程では、絶縁膜２９をマスクとして、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側から半導体基板１１をエッチングして、ダイアフラム１２を形成する（ダイアフラム形成工程）。このとき、半導体基板１１には、ダイアフラム１２の下方に凹部２６が形成される。半導体基板１１のエッチングには、例えば、ＫＯＨ液を用いたウエットエッチングを用いることができる。ダイアフラム１２の厚さＭ２は、例えば、３０μｍ〜５０μｍとすることができる。凹部２６の深さＤ１は、半導体基板１１の厚さＭ１からダイアフラム１２の厚さＭ２を引いた値とすることができる。また、ダイアフラム１２の幅Ｗ１，Ｗ２は、例えば、５００μｍとすることができる（図２参照）。
【００３９】
次いで、図５に示す工程では、絶縁膜２９を除去する。次いで、図６に示す工程では、ダイアフラム１２に抵抗体１８を形成する。具体的には、例えば、半導体基板１１としてＮ型半導体基板を用いた場合、半導体基板１１の表面１１Ａ側（第１の主面とは反対側）からダイアフラム１２にＰ型不純物を拡散させて、抵抗体１８を形成する。
【００４０】
次いで、図７に示す工程では、半導体基板１１の表面１１Ａ及び抵抗体１８上に、開口部１９Ａ，１９Ｂを有した絶縁膜１９を形成する。開口部１９Ａ，１９Ｂは、抵抗体１８を露出するように形成する。絶縁膜１９としては、例えば、酸化膜を用いることができる。絶縁膜１９の厚さは、例えば、０．５μｍとすることができる。
【００４１】
次いで、図８に示す工程では、図７に示す構造体上に金属膜を成膜し、続いて、金属膜上にパターニングされたレジスト膜を形成し、次いで、レジスト膜をマスクとする異方性エッチングにより金属膜をエッチングして、配線２１，２４と外部接続端子２２，２５とを同時に形成する。
【００４２】
これにより、圧力検出部１４〜１６を有する圧力検出素子１３が形成され、ダイアフラム１２と圧力検出素子１３とを備えた半導体圧力センサー１０が製造される。なお、本実施の形態では、図６〜図８に示す工程が圧力検出素子形成工程に相当する。
【００４３】
本実施の形態の半導体圧力センサーの製造方法によれば、サイズの大きいダイアフラム１２を形成後に、微細な形状とされた抵抗体１８を有する圧力検出素子１３を半導体基板１１に形成することにより、ダイアフラム１２に対して、所定の位置に抵抗体１８を配置することが可能となる。これにより、ダイアフラム１２に対する抵抗体１８の位置精度が向上するため、ダイアフラム１２に印加された圧力を精度よく検出することができる。
【００４４】
図９及び図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図である。図９及び図１０において、第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００４５】
図９及び図１０を参照して、第１の実施の形態に係る半導体圧力センサー１０の他の製造方法について説明する。
【００４６】
始めに、先に説明した図３〜図５に示す工程と同様な手法により、半導体基板１１にダイアフラム１２を形成する（ダイアフラム形成工程）。続く、図９に示す工程では、半導体基板１１の裏面１１Ｂと凹部２６を構成する半導体基板１１の面とを覆うように、酸化膜３２と、ポリシリコン膜３３とを順次積層させて、酸化膜３２及びポリシリコン膜３３からなる補強膜３１を形成する（補強膜形成工程）。
【００４７】
酸化膜３２は、ポリシリコン膜３３を除去する際に半導体基板１１がエッチングされることを防止するための膜である。酸化膜３２の厚さは、例えば、０．１μｍとすることができる。ポリシリコン膜３３は、凹部２６が形成された半導体基板１１が撓まないように半導体基板１１の強度を補強する。ポリシリコン膜３３の厚さは、例えば、１μｍ〜１０μｍとすることができる。
【００４８】
このように、半導体基板１１の裏面１１Ｂと凹部２６を構成する半導体基板１１の面とを覆うように補強膜３１を形成することにより、半導体基板１１の強度を補強することが可能となる。これにより、凹部２６が形成された半導体基板１１に、圧力検出素子１３を精度よく形成することができる。
【００４９】
次いで、図１０に示す工程では、先に説明した図６〜図８に示す工程と同様な手法により、図９に示す構造体に圧力検出部１４〜１６を有する圧力検出素子１３を形成する。その後、補強膜３１を除去することで、図１に示すようなダイアフラム１２と圧力検出素子１３とを備えた半導体圧力センサー１０が製造される。
【００５０】
本実施の形態の半導体圧力センサーの他の製造方法によれば、半導体基板１１の裏面１１Ｂと凹部２６を構成する半導体基板１１の面とを覆うように補強膜３１を形成することにより、半導体基板１１の強度を補強することが可能となるので、半導体基板１１に圧力検出素子１３を精度よく形成することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態の半導体圧力センサーの他の製造方法は、先の図３〜図８で説明した第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの断面図であり、図１２は、図１１に示す半導体圧力センサーの平面図である。図１１及び図１２において、第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００５３】
図１１及び図１２を参照するに、第２の実施の形態の半導体圧力センサー４０は、第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０に設けられた半導体基板１１及びダイアフラム１８の代わりに、半導体基板４１、半導体層４２、及びダイアフラム４３を設けた以外は半導体圧力センサー１０と同様に構成されている。
【００５４】
半導体基板４１は、その中央付近に凹部４５を有する。凹部４５は、半導体基板４１を貫通しており、半導体層４２の下面４２Ｂを露出している。半導体基板４１としては、例えば、Ｐ型半導体基板を用いることができる。また、Ｐ型半導体基板のＰ型不純物濃度は、例えば、１．０×１０１３ｃｍ−３とすることができる。半導体基板４１の厚さＭ３は、例えば、３５０μｍとすることができる。凹部４５の深さＤ２は、半導体基板４１の厚さＭ３と略等しい。
【００５５】
半導体層４２は、半導体基板４１の表面４１Ａ上に積層されている。半導体層４２は、半導体基板４１よりもエッチングレートが小さい。半導体基板４１としてＰ型半導体基板を用いた場合、半導体層４２としては、例えば、Ｎ型エピタキシャル成長層を用いることができる。半導体基板４１としてＰ型不純物濃度が１．０×１０１３ｃｍ−３のＰ型半導体基板を用いた場合、半導体層４２となるＮ型エピタキシャル成長層のＮ型不純物濃度は、例えば、１．０×１０１０ｃｍ−３とすることができる。半導体層４２の厚さＭ４は、ダイアフラム４３の厚さＭ５と略等しい。半導体層４２の厚さＭ４は、例えば、５０μｍとすることができる。
【００５６】
ダイアフラム４３は、凹部４５の上方に配置されている。ダイアフラム４３は、凹部４５に露出された半導体層４２部分である。ダイアフラム４３の厚さＭ５は、半導体層４２の厚さＭ４と略等しい。ダイアフラム４３の厚さＭ５は、例えば、５０μｍとすることができる。
【００５７】
図１３〜図１８は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図である。図１３〜図１８において、第２の実施の形態の半導体圧力センサー４０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００５８】
始めに、図１３に示す工程では、半導体基板４１上に半導体層４２を形成する（半導体層形成工程）。具体的には、半導体基板４１としてＰ型半導体基板を用いた場合、Ｐ型半導体基板上にエピタキシャル成長法により、半導体層４２となるＮ型エピタキシャル成長層を形成する。この場合、Ｐ型半導体基板のＰ型不純物濃度は、例えば、１．０×１０１３ｃｍ−３とすることができる。また、Ｐ型半導体基板のＰ型不純物濃度が１．０×１０１３ｃｍ−３の場合、半導体層４２となるＮ型エピタキシャル成長層のＮ型不純物濃度は、例えば、１．０×１０１０ｃｍ−３とすることができる。半導体基板４１の厚さＭ３は、例えば、３５０μｍとすることができる。半導体層４２の厚さＭ４は、ダイアフラム４３の厚さＭ５と略等しい。半導体層４２の厚さＭ４は、例えば、５０μｍとすることができる。
【００５９】
次いで、図１４に示す工程では、半導体基板４１の裏面４１Ｂに開口部４６Ａを有した絶縁膜４６を形成する。開口部４６Ａは、ダイアフラム４３の形成位置に対応する半導体基板４１の裏面４１Ｂを露出するように形成する。
【００６０】
次いで、図１５に示す工程では、絶縁膜４６をマスクとして、半導体層４２の下面４２Ｂが露出するまで半導体基板４１をエッチングして、ダイアフラム４３を形成する（ダイアフラム形成工程）。このとき、ダイアフラム４３の下方には、凹部４５が形成される。半導体基板４１のエッチングには、例えば、ＫＯＨ液を用いたウエットエッチングを用いることができる。ダイアフラム４３の厚さＭ５は、半導体層４２の厚さＭ４と略等しい。ダイアフラム４３の厚さＭ５は、例えば、５０μｍとすることができる。また、凹部４５の深さＤ２は、半導体基板４１の厚さＭ３と略等しい。
【００６１】
このように、半導体基板４１よりもエッチングレートの小さい半導体層４２を半導体基板４１上に形成し、半導体基板４１の裏面４１Ｂ側から半導体層４２が露出するまで半導体基板４１をエッチングしてダイアフラム４３を形成することにより、半導体基板４１をエッチングするときのストッパーとして用いることができる。これにより、ダイアフラム４３の厚さＭ５が所定の値となるように精度よく制御することが可能となるため、半導体圧力センサー４０の歩留まりを向上させることができる。
【００６２】
次いで、図１６に示す工程では、絶縁膜４６を除去する。次いで、図１７に示す工程では、ダイアフラム４３に抵抗体１８を形成する。具体的には、例えば、半導体層４２がＮ型エピタキシャル成長層の場合、半導体基板４１の表面４１Ａ側からダイアフラム４３にＰ型不純物を拡散させて、抵抗体１８を形成する。
【００６３】
次いで、図１８に示す工程では、第１の実施の形態で説明した図７及び図８に示す工程と同様な手法により、開口部１９Ａ，１９Ｂを有した絶縁膜１９、配線２１，２４、及び外部接続端子２２，２５を形成する。これにより、圧力検出部１４〜１６を有する圧力検出素子１３が形成され、ダイアフラム４３と圧力検出素子１３とを備えた半導体圧力センサー４０が製造される。なお、本実施の形態では、図１７及び図１８に示す工程が圧力検出素子形成工程に相当する。
【００６４】
本実施の形態の半導体圧力センサーの製造方法によれば、サイズの大きいダイアフラム４３を形成後に、微細な形状とされた抵抗体１８を有する圧力検出素子１３を半導体層４２に形成することにより、ダイアフラム４３に対して所定の位置に抵抗体１８を配置することが可能となる。これにより、ダイアフラム４３に対する抵抗体１８の位置精度が向上するため、ダイアフラム４３に印加された圧力を精度よく検出することができる。
【００６５】
また、半導体基板４１よりもエッチングレートの小さい半導体層４２を半導体基板４１上に形成し、その後、半導体層４２が露出するまで半導体基板４１をエッチングしてダイアフラム４３を形成することにより、半導体層４２がエッチングのストッパーとして機能するため、ダイアフラム４３の厚さが所定の厚さとなるように容易に制御することができる。これにより、半導体圧力センサー４０の歩留まりを向上させることができる。
【００６６】
図１９及び図２０は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図である。図１９及び図２０において、第２の実施の形態の半導体圧力センサー４０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００６７】
図１９及び図２０を参照して、第２の実施の形態に係る半導体圧力センサー４０の他の製造方法について説明する。
【００６８】
始めに、先に説明した図１３〜図１６に示す工程と同様な手法により、ダイアフラム４３を有する図１６に示す構造体を形成する（ダイアフラム形成工程）。続く、図１９に示す工程では、半導体基板４１の裏面４１Ｂと、凹部４５に対応する半導体基板４１及び半導体層４２の面とを覆うように、酸化膜３２と、ポリシリコン膜３３とを順次積層させて、酸化膜３２及びポリシリコン膜３３からなる補強膜３１を形成する（保護膜形成工程）。酸化膜３２は、ポリシリコン膜３３を除去する際に半導体基板４１及び半導体層４２がエッチングされることを防止する保護膜としての機能を奏する。酸化膜３２の厚さは、例えば、０．１μｍとすることができる。ポリシリコン膜３３の厚さは、例えば、１μｍ〜１０μｍとすることができる。
【００６９】
酸化膜３２は、ポリシリコン膜３３を除去する際に半導体基板１１及び半導体層４２
がエッチングされることを防止するための膜である。酸化膜３２の厚さは、例えば、０．１μｍとすることができる。ポリシリコン膜３３は、凹部４５が形成された半導体基板４１及び半導体層４２が撓まないように半導体基板４１及び半導体層４２の強度を補強するための膜である。ポリシリコン膜３３の厚さは、例えば、１μｍ〜１０μｍとすることができる。
【００７０】
このように、ダイアフラム４３を形成後（凹部４５を形成後）に、半導体基板４１の裏面４１Ｂと、凹部４５に対応する半導体基板４１及び半導体層４２の面とを覆うように補強膜３１を形成することにより、半導体基板４１及び半導体層４２の強度を補強することが可能となるため、半導体層４２に精度よく圧力検出素子１３を形成することができる。
【００７１】
次いで、図２０に示す工程では、先に説明した図１７及び図１８に示す工程と同様な手法により、圧力検出部１４〜１６を有する圧力検出素子１３を形成する（圧力検出素子形成工程）。その後、補強膜３１を除去することで、図１１に示すようなダイアフラム４３と圧力検出素子１３とを備えた半導体圧力センサー４０が製造される。
【００７２】
本実施の形態の半導体圧力センサーの他の製造方法によれば、ダイアフラム４３を形成後（凹部４５を形成後）に、半導体基板４１の裏面４１Ｂと、凹部４５に対応する半導体基板４１及び半導体層４２の面とを覆うように補強膜３１を形成することにより、半導体基板４１及び半導体層４２の強度を補強することが可能となるので、半導体層４２に圧力検出素子１３を精度よく形成することができる。
【００７３】
また、本実施の形態の半導体圧力センサーの他の製造方法は、先の図１３〜図１８で説明した第２の実施の形態の半導体圧力センサー４０の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、半導体基板４１上に半導体層４２を形成したものを基材とし、この基材にダイアフラム４３及び圧力検出素子１３を形成した場合を例に挙げて説明したが、上下の半導体層の間に絶縁膜を有したＳＯＩ基板を基材として、先に説明した図１４〜図１８と同様な手法により、ダイアフラム４３及び圧力検出素子１３を備えた半導体圧力センサーを製造してもよい。この場合も、第２の実施の形態の半導体圧力センサー４０の製造方法と同様な効果を得ることができる。また、ＳＯＩ基板を基材として半導体圧力センサーを製造する場合も、補強膜３１を設けてもよい。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、ダイアフラムと、ダイアフラムに形成された抵抗体を有する圧力検出素子とを備えた半導体圧力センサーに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの断面図である。
【図２】図１に示す半導体圧力センサーの平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その１）である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その２）である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その３）である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その４）である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その５）である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その６）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図（その１）である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図（その２）である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの断面図である。
【図１２】本図１１に示す半導体圧力センサーの平面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その１）である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その２）である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その３）である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その４）である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その５）である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その６）である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図（その１）である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図（その２）である。
【図２１】従来の半導体圧力センサーの断面図である。
【図２２】図２１に示す半導体圧力センサーの平面図である。
【図２３】従来の半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その１）である。
【図２４】従来の半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００７８】
１０，４０ 半導体圧力センサー
１１，４１ 半導体基板
１１Ａ，４１Ａ 表面
１１Ｂ，４１Ｂ 裏面
１２，４３ ダイアフラム
１３ 圧力検出素子
１４〜１６ 圧力検出部
１８ 抵抗体
１９，４６ 絶縁膜
１９Ａ，１９Ｂ，２９Ａ，４６Ａ 開口部
２１，２４ 配線
２２，２５ 外部接続端子
２６，４５ 凹部
２９ 絶縁膜
３１ 補強膜
３２ 酸化膜
３３ ポリシリコン膜
４２ 半導体層
４２Ｂ 下面
Ｃ１ 中心
Ｄ１〜Ｄ２ 深さ
Ｍ１〜Ｍ５ 厚さ
Ｗ１〜Ｗ６ 幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、特にダイアフラムと、ダイアフラムに形成された抵抗体を有する圧力検出素子とを備えた半導体圧力センサーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２１は、従来の半導体圧力センサーの断面図であり、図２２は、図２１に示す半導体圧力センサーの平面図である。図２１に示すＸ１，Ｘ１方向は、圧力検出部１０４〜１０６の長手方向、Ｚ１，Ｚ１方向は鉛直方向を示している。また、図２２に示すＹ１，Ｙ１方向は、圧力検出部１０４〜１０６の配列方向（Ｘ１，Ｘ１方向と直交する方向）を示している。
【０００３】
図２１及び図２２を参照するに、従来の半導体圧力センサー１００は、半導体基板１０１と、ダイアフラム１０２と、圧力検出素子１０３とを有する。半導体基板１０１は、その中央付近に凹部１１６を有する。半導体基板１０１としては、例えば、Ｎ型半導体基板を用いることができる。ダイアフラム１０２は、凹部１１６の上方に位置する半導体基板１０１に設けられている。ダイアフラム１０２は、変形しやすいように薄い厚さとされている。ダイアフラム１０２の幅Ｗ７，Ｗ８は、例えば、５００μｍとすることができる。
【０００４】
圧力検出素子１０３は、圧力検出部１０４〜１０６を有する。圧力検出部１０４は、ダイアフラム１０２の中心Ｃ２上をＸ１，Ｘ１方向に通過するように、半導体基板１０１の上面１０１Ａ側に設けられている。圧力検出部１０４は、微細な形状とされた抵抗体１０８と、絶縁膜１０９と、配線１１１，１１４と、外部接続端子１１２，１１５とを有する。抵抗体１０８は、ダイアフラム１０２に形成されている。抵抗体１０８の幅Ｗ９は、例えば、１０μｍとすることができ、抵抗体１０８の幅Ｗ１０は、例えば、５０μｍとすることができる。
【０００５】
半導体基板１０１としてＮ型半導体基板を用いた場合、抵抗体１０８は、例えば、ダイアフラム１０２にＰ型不純物を拡散させることで形成する。
【０００６】
絶縁膜１０９は、半導体基板１０１及び抵抗体１０８の上面を覆うように設けられている。絶縁膜１０９は、抵抗体１０８の上面を露出する開口部１０９Ａ，１０９Ｂを有する。
【０００７】
配線１１１は、開口部１０９Ａを充填すると共に、絶縁膜１０９上に亘るように配置されている。配線１１１は、抵抗体１０８と外部接続端子１１２との間を電気的に接続している。外部接続端子１１２は、絶縁膜１０９上に設けられている。外部接続端子１１２は、配線１１１を介して、抵抗体１０８と電気的に接続されている。
【０００８】
配線１１４は、開口部１０９Ｂを充填すると共に、絶縁膜１０９上に亘るように配置されている。配線１１４は、抵抗体１０８と外部接続端子１１５との間を電気的に接続している。外部接続端子１１５は、絶縁膜１０９上に設けられている。外部接続端子１１５は、配線１１４を介して、抵抗体１０８と電気的に接続されている。
【０００９】
圧力検出部１０５，１０６は、圧力検出部１０４と対向するように、Ｙ，Ｙ方向に配置されている。圧力検出部１０５，１０６は、圧力検出部１０４と同様な構成とされている。
【００１０】
このような構成とされた半導体圧力センサー１００は、外力によりダイアフラム１０２が変形したときの圧力検出部１０４〜１０６に設けられた抵抗体１０８の抵抗値の変化に基づいて、ダイアフラム１０２に印加された圧力に対応する圧力検出値を外部接続端子１１２，１１５から出力する。
【００１１】
図２３及び図２４は、従来の半導体圧力センサーの製造工程を示す図である。
【００１２】
図２３及び図２４を参照して、従来の半導体圧力センサー１００の製造方法について説明する。
【００１３】
始めに、図２３に示す工程では、周知の手法により、半導体基板１０１の上面側に圧力検出部１０４〜１０６を備えた圧力検出素子１０３を形成する。
【００１４】
続く、図２４に示す工程では、半導体基板１０１の裏面１０１Ｂに開口部１１８Ａを有した絶縁膜１１８を形成し、次いで、絶縁膜１１８をマスクして、開口部１１８Ａに露出された半導体基板１０１をエッチングして、所定の厚さとされたダイアフラム１０２を形成する。このとき、ダイアフラム１０２の下方には、凹部１１６が形成される。その後、絶縁膜１１８を除去することにより、先に説明した図２１に示す半導体圧力センサー１００が製造される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−１４０６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来の半導体圧力センサー１００の製造方法では、半導体基板１０１に微細な形状とされた抵抗体１０８を形成後に、抵抗体１０８の位置を基準として、半導体基板１０１にサイズの大きいダイアフラム１０２を形成していたため、ダイアフラム１０２に対して所定の位置に抵抗体１０８を配置することが困難であった。
【００１６】
このため、ダイアフラム１０２に対する抵抗体１０８の位置精度を向上させることが困難であり、ダイアフラム１０２に印加された圧力の検出を精度よく行うことができないという問題があった。
【００１７】
そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ダイアフラムに印加された圧力を精度よく検出することのできる半導体圧力センサーの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一観点によれば、半導体基板（１１）に形成されたダイアフラム（１２）と、前記ダイアフラム（１２）に形成された抵抗体（１８）を有し、前記抵抗体（１８）の抵抗値の変化に基づいて、前記ダイアフラム（１２）に印加された圧力を検出する圧力検出素子（１３）と、を備えた半導体圧力センサー（１０）の製造方法であって、前記半導体基板（１１）の第１の主面（１１Ｂ）側から前記半導体基板（１１）をエッチングして、前記ダイアフラム（１２）を形成するダイアフラム形成工程と、前記ダイアフラム形成工程後に、前記第１の主面（１１Ｂ）とは反対側の前記半導体基板（１１）に前記圧力検出素子（１３）を形成する圧力検出素子形成工程とを含むことを特徴とする半導体圧力センサー（１０）の製造方法が提供される。
【００１９】
本発明によれば、サイズの大きいダイアフラム（１２）を形成後に、微細な形状とされた抵抗体（１８）を有する圧力検出素子（１３）を半導体基板（１１）に形成することにより、ダイアフラム（１２）に対して、所定の位置に抵抗体（１８）を配置することが可能となる。これにより、ダイアフラム（１２）に対する抵抗体（１８）の位置精度が向上するため、ダイアフラム（１２）に印加された圧力を精度よく検出することができる。
【００２０】
本発明の他の観点によれば、ダイアフラム（４３）と、前記ダイアフラム（４３）に形成された抵抗体（１８）を有し、前記抵抗体（１８）の抵抗値の変化に基づいて、前記ダイアフラム（４３）に印加された圧力を検出する圧力検出素子（１３）と、を備えた半導体圧力センサー（４０）の製造方法であって、半導体基板（４１）上に、前記半導体基板（４１）よりもエッチングレートの小さい半導体層（４２）を形成する半導体層形成工程と、前記半導体基板（４１）の第１の主面側（４１Ｂ）側から前記半導体層（４２）が露出するまで前記半導体基板（４１）をエッチングして、前記ダイアフラム（４３）を形成するダイアフラム形成工程と、前記ダイアフラム形成工程後に、前記半導体層（４２）に前記圧力検出素子（１３）を形成する圧力検出素子形成工程とを含むことを特徴とする半導体圧力センサー（４０）の製造方法が提供される。
【００２１】
本発明によれば、サイズの大きいダイアフラム（４３）を形成後に、微細な形状とされた抵抗体（１８）を有する圧力検出素子（１３）を半導体層（４２）に形成することにより、ダイアフラム（４３）に対して、所定の位置に抵抗体（１８）を配置することが可能となる。これにより、ダイアフラム（４３）に対する抵抗体（１８）の位置精度が向上するため、ダイアフラム（４３）に印加された圧力を精度よく検出することができる。
【００２２】
また、半導体基板（４１）上に半導体基板（４１）よりもエッチングレートの小さい半導体層（４２）を形成し、その後、半導体層（４２）が露出するまで半導体基板（４１）をエッチングしてダイアフラム（４３）を形成することにより、半導体層（４２）がエッチングのストッパーとして機能するため、ダイアフラム（４３）の厚さが所定の厚さとなるように容易に制御することができる。これにより、半導体圧力センサー（４０）の歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、本願発明が図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ダイアフラムに印加された圧力を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの断面図であり、図２は、図１に示す半導体圧力センサーの平面図である。図１に示すＸ，Ｘ方向は、圧力検出部１４〜１６の長手方向、Ｚ，Ｚ方向は鉛直方向を示している。また、図２に示すＹ，Ｙ方向は、圧力検出部１４〜１６の配列方向（Ｘ，Ｘ方向と直交する方向）を示している。
【００２７】
図１及び図２を参照するに、第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０は、半導体基板１１と、ダイアフラム１２と、圧力検出素子１３とを有する。半導体基板１１は、その中央付近に凹部２６を有する。凹部２６の深さＤ１は、半導体基板１１の厚さＭ１からダイアフラム１２の厚さＭ２を引いた値（Ｄ１＝Ｍ１−Ｍ２）とされている。半導体基板１１としては、例えば、Ｎ型半導体基板を用いることができる。半導体基板１１の厚さＭ１は、例えば、４００μｍとすることができる。
【００２８】
ダイアフラム１２は、凹部２６の上方に位置する半導体基板１１に設けられている。ダイアフラム１２は、変形しやすいように薄い厚さとされている。ダイアフラム１２の厚さＭ２は、例えば、３０μｍ〜５０μｍとすることができる。また、ダイアフラム１２の幅Ｗ１，Ｗ２は、例えば、５００μｍとすることができる。
【００２９】
圧力検出素子１３は、圧力検出部１４〜１６を有する。圧力検出部１４は、ダイアフラム１２の中心Ｃ１上をＸ，Ｘ方向に通過するように、半導体基板１１の表面１１Ａ（第１の主面とは反対側の面）側に設けられている。圧力検出部１４は、微細な形状とされた抵抗体１８と、絶縁膜１９と、配線２１，２４と、外部接続端子２２，２５とを有する。
【００３０】
抵抗体１８の幅Ｗ３は、例えば、１０μｍとすることができ、抵抗体１８の幅Ｗ４は、例えば、５０μｍとすることができる。
【００３１】
半導体基板１１としてＮ型半導体基板を用いた場合、抵抗体１８は、例えば、ダイアフラム１２にＰ型不純物を拡散させることで形成する。
【００３２】
絶縁膜１９は、半導体基板１１及び抵抗体１８の上面を覆うように設けられている。絶縁膜１９は、抵抗体１８の上面を露出する開口部１９Ａ，１９Ｂを有する。配線２１は、開口部１９Ａを充填すると共に、絶縁膜１９上に亘るように配置されている。配線２１は、抵抗体１８と外部接続端子２２との間を電気的に接続している。外部接続端子２２は、絶縁膜１９上に設けられている。外部接続端子２２は、配線２１を介して、抵抗体１８と電気的に接続されている。
【００３３】
配線２４は、開口部１９Ｂを充填すると共に、絶縁膜１９上に亘るように配置されている。配線２４は、抵抗体１８と外部接続端子２５との間を電気的に接続している。外部接続端子２５は、絶縁膜１９上に設けられている。外部接続端子２５は、配線２４を介して、抵抗体１８と電気的に接続されている。
【００３４】
圧力検出部１５，１６は、圧力検出部１４と対向するように、Ｙ，Ｙ方向に配置されている。圧力検出部１５，１６は、圧力検出部１４と同様な構成とされている。
【００３５】
このような構成とされた半導体圧力センサー１０は、外力によりダイアフラム１２が変形したときの圧力検出部１４〜１６の抵抗体１８の抵抗値の変化に基づいて、ダイアフラム１２に印加された圧力に対応する圧力検出値を外部接続端子２２，２５から出力する。
【００３６】
図３〜図８は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図である。図３〜図８において、第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００３７】
始めに、図３に示す工程では、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側（第１の主面側）に開口部２９Ａを有した絶縁膜２９を形成する。半導体基板１１としては、例えば、Ｎ型半導体基板を用いることができる。半導体基板１１の厚さＭ１は、例えば、４００μｍとすることができる。開口部２９Ａは、凹部２６の形成位置に対応する半導体基板１１の裏面１１Ｂを露出している。絶縁膜２９としては、例えば、酸化膜を用いることができる。
【００３８】
次いで、図４に示す工程では、絶縁膜２９をマスクとして、半導体基板１１の裏面１１Ｂ側から半導体基板１１をエッチングして、ダイアフラム１２を形成する（ダイアフラム形成工程）。このとき、半導体基板１１には、ダイアフラム１２の下方に凹部２６が形成される。半導体基板１１のエッチングには、例えば、ＫＯＨ液を用いたウエットエッチングを用いることができる。ダイアフラム１２の厚さＭ２は、例えば、３０μｍ〜５０μｍとすることができる。凹部２６の深さＤ１は、半導体基板１１の厚さＭ１からダイアフラム１２の厚さＭ２を引いた値とすることができる。また、ダイアフラム１２の幅Ｗ１，Ｗ２は、例えば、５００μｍとすることができる（図２参照）。
【００３９】
次いで、図５に示す工程では、絶縁膜２９を除去する。次いで、図６に示す工程では、ダイアフラム１２に抵抗体１８を形成する。具体的には、例えば、半導体基板１１としてＮ型半導体基板を用いた場合、半導体基板１１の表面１１Ａ側（第１の主面とは反対側）からダイアフラム１２にＰ型不純物を拡散させて、抵抗体１８を形成する。
【００４０】
次いで、図７に示す工程では、半導体基板１１の表面１１Ａ及び抵抗体１８上に、開口部１９Ａ，１９Ｂを有した絶縁膜１９を形成する。開口部１９Ａ，１９Ｂは、抵抗体１８を露出するように形成する。絶縁膜１９としては、例えば、酸化膜を用いることができる。絶縁膜１９の厚さは、例えば、０．５μｍとすることができる。
【００４１】
次いで、図８に示す工程では、図７に示す構造体上に金属膜を成膜し、続いて、金属膜上にパターニングされたレジスト膜を形成し、次いで、レジスト膜をマスクとする異方性エッチングにより金属膜をエッチングして、配線２１，２４と外部接続端子２２，２５とを同時に形成する。
【００４２】
これにより、圧力検出部１４〜１６を有する圧力検出素子１３が形成され、ダイアフラム１２と圧力検出素子１３とを備えた半導体圧力センサー１０が製造される。なお、本実施の形態では、図６〜図８に示す工程が圧力検出素子形成工程に相当する。
【００４３】
本実施の形態の半導体圧力センサーの製造方法によれば、サイズの大きいダイアフラム１２を形成後に、微細な形状とされた抵抗体１８を有する圧力検出素子１３を半導体基板１１に形成することにより、ダイアフラム１２に対して、所定の位置に抵抗体１８を配置することが可能となる。これにより、ダイアフラム１２に対する抵抗体１８の位置精度が向上するため、ダイアフラム１２に印加された圧力を精度よく検出することができる。
【００４４】
図９及び図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図である。図９及び図１０において、第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００４５】
図９及び図１０を参照して、第１の実施の形態に係る半導体圧力センサー１０の他の製造方法について説明する。
【００４６】
始めに、先に説明した図３〜図５に示す工程と同様な手法により、半導体基板１１にダイアフラム１２を形成する（ダイアフラム形成工程）。続く、図９に示す工程では、半導体基板１１の裏面１１Ｂと凹部２６を構成する半導体基板１１の面とを覆うように、酸化膜３２と、ポリシリコン膜３３とを順次積層させて、酸化膜３２及びポリシリコン膜３３からなる補強膜３１を形成する（補強膜形成工程）。
【００４７】
酸化膜３２は、ポリシリコン膜３３を除去する際に半導体基板１１がエッチングされることを防止するための膜である。酸化膜３２の厚さは、例えば、０．１μｍとすることができる。ポリシリコン膜３３は、凹部２６が形成された半導体基板１１が撓まないように半導体基板１１の強度を補強する。ポリシリコン膜３３の厚さは、例えば、１μｍ〜１０μｍとすることができる。
【００４８】
このように、半導体基板１１の裏面１１Ｂと凹部２６を構成する半導体基板１１の面とを覆うように補強膜３１を形成することにより、半導体基板１１の強度を補強することが可能となる。これにより、凹部２６が形成された半導体基板１１に、圧力検出素子１３を精度よく形成することができる。
【００４９】
次いで、図１０に示す工程では、先に説明した図６〜図８に示す工程と同様な手法により、図９に示す構造体に圧力検出部１４〜１６を有する圧力検出素子１３を形成する。その後、補強膜３１を除去することで、図１に示すようなダイアフラム１２と圧力検出素子１３とを備えた半導体圧力センサー１０が製造される。
【００５０】
本実施の形態の半導体圧力センサーの他の製造方法によれば、半導体基板１１の裏面１１Ｂと凹部２６を構成する半導体基板１１の面とを覆うように補強膜３１を形成することにより、半導体基板１１の強度を補強することが可能となるので、半導体基板１１に圧力検出素子１３を精度よく形成することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態の半導体圧力センサーの他の製造方法は、先の図３〜図８で説明した第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの断面図であり、図１２は、図１１に示す半導体圧力センサーの平面図である。図１１及び図１２において、第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００５３】
図１１及び図１２を参照するに、第２の実施の形態の半導体圧力センサー４０は、第１の実施の形態の半導体圧力センサー１０に設けられた半導体基板１１及びダイアフラム１８の代わりに、半導体基板４１、半導体層４２、及びダイアフラム４３を設けた以外は半導体圧力センサー１０と同様に構成されている。
【００５４】
半導体基板４１は、その中央付近に凹部４５を有する。凹部４５は、半導体基板４１を貫通しており、半導体層４２の下面４２Ｂを露出している。半導体基板４１としては、例えば、Ｐ型半導体基板を用いることができる。また、Ｐ型半導体基板のＰ型不純物濃度は、例えば、１．０×１０１３ｃｍ−３とすることができる。半導体基板４１の厚さＭ３は、例えば、３５０μｍとすることができる。凹部４５の深さＤ２は、半導体基板４１の厚さＭ３と略等しい。
【００５５】
半導体層４２は、半導体基板４１の表面４１Ａ上に積層されている。半導体層４２は、半導体基板４１よりもエッチングレートが小さい。半導体基板４１としてＰ型半導体基板を用いた場合、半導体層４２としては、例えば、Ｎ型エピタキシャル成長層を用いることができる。半導体基板４１としてＰ型不純物濃度が１．０×１０１３ｃｍ−３のＰ型半導体基板を用いた場合、半導体層４２となるＮ型エピタキシャル成長層のＮ型不純物濃度は、例えば、１．０×１０１０ｃｍ−３とすることができる。半導体層４２の厚さＭ４は、ダイアフラム４３の厚さＭ５と略等しい。半導体層４２の厚さＭ４は、例えば、５０μｍとすることができる。
【００５６】
ダイアフラム４３は、凹部４５の上方に配置されている。ダイアフラム４３は、凹部４５に露出された半導体層４２部分である。ダイアフラム４３の厚さＭ５は、半導体層４２の厚さＭ４と略等しい。ダイアフラム４３の厚さＭ５は、例えば、５０μｍとすることができる。
【００５７】
図１３〜図１８は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図である。図１３〜図１８において、第２の実施の形態の半導体圧力センサー４０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００５８】
始めに、図１３に示す工程では、半導体基板４１上に半導体層４２を形成する（半導体層形成工程）。具体的には、半導体基板４１としてＰ型半導体基板を用いた場合、Ｐ型半導体基板上にエピタキシャル成長法により、半導体層４２となるＮ型エピタキシャル成長層を形成する。この場合、Ｐ型半導体基板のＰ型不純物濃度は、例えば、１．０×１０１３ｃｍ−３とすることができる。また、Ｐ型半導体基板のＰ型不純物濃度が１．０×１０１３ｃｍ−３の場合、半導体層４２となるＮ型エピタキシャル成長層のＮ型不純物濃度は、例えば、１．０×１０１０ｃｍ−３とすることができる。半導体基板４１の厚さＭ３は、例えば、３５０μｍとすることができる。半導体層４２の厚さＭ４は、ダイアフラム４３の厚さＭ５と略等しい。半導体層４２の厚さＭ４は、例えば、５０μｍとすることができる。
【００５９】
次いで、図１４に示す工程では、半導体基板４１の裏面４１Ｂに開口部４６Ａを有した絶縁膜４６を形成する。開口部４６Ａは、ダイアフラム４３の形成位置に対応する半導体基板４１の裏面４１Ｂを露出するように形成する。
【００６０】
次いで、図１５に示す工程では、絶縁膜４６をマスクとして、半導体層４２の下面４２Ｂが露出するまで半導体基板４１をエッチングして、ダイアフラム４３を形成する（ダイアフラム形成工程）。このとき、ダイアフラム４３の下方には、凹部４５が形成される。半導体基板４１のエッチングには、例えば、ＫＯＨ液を用いたウエットエッチングを用いることができる。ダイアフラム４３の厚さＭ５は、半導体層４２の厚さＭ４と略等しい。ダイアフラム４３の厚さＭ５は、例えば、５０μｍとすることができる。また、凹部４５の深さＤ２は、半導体基板４１の厚さＭ３と略等しい。
【００６１】
このように、半導体基板４１よりもエッチングレートの小さい半導体層４２を半導体基板４１上に形成し、半導体基板４１の裏面４１Ｂ側から半導体層４２が露出するまで半導体基板４１をエッチングしてダイアフラム４３を形成することにより、半導体基板４１をエッチングするときのストッパーとして用いることができる。これにより、ダイアフラム４３の厚さＭ５が所定の値となるように精度よく制御することが可能となるため、半導体圧力センサー４０の歩留まりを向上させることができる。
【００６２】
次いで、図１６に示す工程では、絶縁膜４６を除去する。次いで、図１７に示す工程では、ダイアフラム４３に抵抗体１８を形成する。具体的には、例えば、半導体層４２がＮ型エピタキシャル成長層の場合、半導体基板４１の表面４１Ａ側からダイアフラム４３にＰ型不純物を拡散させて、抵抗体１８を形成する。
【００６３】
次いで、図１８に示す工程では、第１の実施の形態で説明した図７及び図８に示す工程と同様な手法により、開口部１９Ａ，１９Ｂを有した絶縁膜１９、配線２１，２４、及び外部接続端子２２，２５を形成する。これにより、圧力検出部１４〜１６を有する圧力検出素子１３が形成され、ダイアフラム４３と圧力検出素子１３とを備えた半導体圧力センサー４０が製造される。なお、本実施の形態では、図１７及び図１８に示す工程が圧力検出素子形成工程に相当する。
【００６４】
本実施の形態の半導体圧力センサーの製造方法によれば、サイズの大きいダイアフラム４３を形成後に、微細な形状とされた抵抗体１８を有する圧力検出素子１３を半導体層４２に形成することにより、ダイアフラム４３に対して所定の位置に抵抗体１８を配置することが可能となる。これにより、ダイアフラム４３に対する抵抗体１８の位置精度が向上するため、ダイアフラム４３に印加された圧力を精度よく検出することができる。
【００６５】
また、半導体基板４１よりもエッチングレートの小さい半導体層４２を半導体基板４１上に形成し、その後、半導体層４２が露出するまで半導体基板４１をエッチングしてダイアフラム４３を形成することにより、半導体層４２がエッチングのストッパーとして機能するため、ダイアフラム４３の厚さが所定の厚さとなるように容易に制御することができる。これにより、半導体圧力センサー４０の歩留まりを向上させることができる。
【００６６】
図１９及び図２０は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図である。図１９及び図２０において、第２の実施の形態の半導体圧力センサー４０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００６７】
図１９及び図２０を参照して、第２の実施の形態に係る半導体圧力センサー４０の他の製造方法について説明する。
【００６８】
始めに、先に説明した図１３〜図１６に示す工程と同様な手法により、ダイアフラム４３を有する図１６に示す構造体を形成する（ダイアフラム形成工程）。続く、図１９に示す工程では、半導体基板４１の裏面４１Ｂと、凹部４５に対応する半導体基板４１及び半導体層４２の面とを覆うように、酸化膜３２と、ポリシリコン膜３３とを順次積層させて、酸化膜３２及びポリシリコン膜３３からなる補強膜３１を形成する（保護膜形成工程）。酸化膜３２は、ポリシリコン膜３３を除去する際に半導体基板４１及び半導体層４２がエッチングされることを防止する保護膜としての機能を奏する。酸化膜３２の厚さは、例えば、０．１μｍとすることができる。ポリシリコン膜３３の厚さは、例えば、１μｍ〜１０μｍとすることができる。
【００６９】
酸化膜３２は、ポリシリコン膜３３を除去する際に半導体基板１１及び半導体層４２
がエッチングされることを防止するための膜である。酸化膜３２の厚さは、例えば、０．１μｍとすることができる。ポリシリコン膜３３は、凹部４５が形成された半導体基板４１及び半導体層４２が撓まないように半導体基板４１及び半導体層４２の強度を補強するための膜である。ポリシリコン膜３３の厚さは、例えば、１μｍ〜１０μｍとすることができる。
【００７０】
このように、ダイアフラム４３を形成後（凹部４５を形成後）に、半導体基板４１の裏面４１Ｂと、凹部４５に対応する半導体基板４１及び半導体層４２の面とを覆うように補強膜３１を形成することにより、半導体基板４１及び半導体層４２の強度を補強することが可能となるため、半導体層４２に精度よく圧力検出素子１３を形成することができる。
【００７１】
次いで、図２０に示す工程では、先に説明した図１７及び図１８に示す工程と同様な手法により、圧力検出部１４〜１６を有する圧力検出素子１３を形成する（圧力検出素子形成工程）。その後、補強膜３１を除去することで、図１１に示すようなダイアフラム４３と圧力検出素子１３とを備えた半導体圧力センサー４０が製造される。
【００７２】
本実施の形態の半導体圧力センサーの他の製造方法によれば、ダイアフラム４３を形成後（凹部４５を形成後）に、半導体基板４１の裏面４１Ｂと、凹部４５に対応する半導体基板４１及び半導体層４２の面とを覆うように補強膜３１を形成することにより、半導体基板４１及び半導体層４２の強度を補強することが可能となるので、半導体層４２に圧力検出素子１３を精度よく形成することができる。
【００７３】
また、本実施の形態の半導体圧力センサーの他の製造方法は、先の図１３〜図１８で説明した第２の実施の形態の半導体圧力センサー４０の製造方法と同様な効果を得ることができる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、半導体基板４１上に半導体層４２を形成したものを基材とし、この基材にダイアフラム４３及び圧力検出素子１３を形成した場合を例に挙げて説明したが、上下の半導体層の間に絶縁膜を有したＳＯＩ基板を基材として、先に説明した図１４〜図１８と同様な手法により、ダイアフラム４３及び圧力検出素子１３を備えた半導体圧力センサーを製造してもよい。この場合も、第２の実施の形態の半導体圧力センサー４０の製造方法と同様な効果を得ることができる。また、ＳＯＩ基板を基材として半導体圧力センサーを製造する場合も、補強膜３１を設けてもよい。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、ダイアフラムと、ダイアフラムに形成された抵抗体を有する圧力検出素子とを備えた半導体圧力センサーに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの断面図である。
【図２】図１に示す半導体圧力センサーの平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その１）である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その２）である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その３）である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その４）である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その５）である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その６）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図（その１）である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図（その２）である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの断面図である。
【図１２】本図１１に示す半導体圧力センサーの平面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その１）である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その２）である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その３）である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その４）である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その５）である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その６）である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図（その１）である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係る半導体圧力センサーの他の製造工程を示す図（その２）である。
【図２１】従来の半導体圧力センサーの断面図である。
【図２２】図２１に示す半導体圧力センサーの平面図である。
【図２３】従来の半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その１）である。
【図２４】従来の半導体圧力センサーの製造工程を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００７８】
１０，４０ 半導体圧力センサー
１１，４１ 半導体基板
１１Ａ，４１Ａ 表面
１１Ｂ，４１Ｂ 裏面
１２，４３ ダイアフラム
１３ 圧力検出素子
１４〜１６ 圧力検出部
１８ 抵抗体
１９，４６ 絶縁膜
１９Ａ，１９Ｂ，２９Ａ，４６Ａ 開口部
２１，２４ 配線
２２，２５ 外部接続端子
２６，４５ 凹部
２９ 絶縁膜
３１ 補強膜
３２ 酸化膜
３３ ポリシリコン膜
４２ 半導体層
４２Ｂ 下面
Ｃ１ 中心
Ｄ１〜Ｄ２ 深さ
Ｍ１〜Ｍ５ 厚さ
Ｗ１〜Ｗ６ 幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成されたダイアフラムと、
前記ダイアフラムに形成された抵抗体を有し、前記抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、前記ダイアフラムに印加された圧力を検出する圧力検出素子と、を備えた半導体圧力センサーの製造方法であって、
前記半導体基板の第１の主面側から前記半導体基板をエッチングして、前記ダイアフラムを形成するダイアフラム形成工程と、
前記ダイアフラム形成工程後に、前記第１の主面とは反対側の前記半導体基板に前記圧力検出素子を形成する圧力検出素子形成工程とを含むことを特徴とする半導体圧力センサーの製造方法。
【請求項２】
前記ダイアフラム形成工程と前記圧力検出素子形成工程との間に、前記半導体基板のエッチングされた部分を覆うように、前記半導体基板の強度を補強する補強膜を形成する補強膜形成工程を設けたことを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサーの製造方法。
【請求項３】
ダイアフラムと、前記ダイアフラムに形成された抵抗体を有し、前記抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、前記ダイアフラムに印加された圧力を検出する圧力検出素子とを備えた半導体圧力センサーの製造方法であって、
半導体基板上に、前記半導体基板よりもエッチングレートの小さい半導体層を形成する半導体層形成工程と、
前記半導体基板の第１の主面側から前記半導体層が露出するまで前記半導体基板をエッチングして、前記ダイアフラムを形成するダイアフラム形成工程と、
前記ダイアフラム形成工程後に、前記半導体層に前記圧力検出素子を形成する圧力検出素子形成工程とを含むことを特徴とする半導体圧力センサーの製造方法。
【請求項４】
前記ダイアフラム形成工程と前記圧力検出素子形成工程との間に、前記エッチングにより露出された前記半導体層と、前記エッチングされた部分の前記半導体基板とを覆うように、前記半導体層及び半導体基板の強度を補強する補強膜を形成する補強膜形成工程を設けたことを特徴とする請求項３記載の半導体圧力センサーの製造方法。
【請求項１】
半導体基板に形成されたダイアフラムと、
前記ダイアフラムに形成された抵抗体を有し、前記抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、前記ダイアフラムに印加された圧力を検出する圧力検出素子と、を備えた半導体圧力センサーの製造方法であって、
前記半導体基板の第１の主面側から前記半導体基板をエッチングして、前記ダイアフラムを形成するダイアフラム形成工程と、
前記ダイアフラム形成工程後に、前記第１の主面とは反対側の前記半導体基板に前記圧力検出素子を形成する圧力検出素子形成工程とを含むことを特徴とする半導体圧力センサーの製造方法。
【請求項２】
前記ダイアフラム形成工程と前記圧力検出素子形成工程との間に、前記半導体基板のエッチングされた部分を覆うように、前記半導体基板の強度を補強する補強膜を形成する補強膜形成工程を設けたことを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサーの製造方法。
【請求項３】
ダイアフラムと、前記ダイアフラムに形成された抵抗体を有し、前記抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、前記ダイアフラムに印加された圧力を検出する圧力検出素子とを備えた半導体圧力センサーの製造方法であって、
半導体基板上に、前記半導体基板よりもエッチングレートの小さい半導体層を形成する半導体層形成工程と、
前記半導体基板の第１の主面側から前記半導体層が露出するまで前記半導体基板をエッチングして、前記ダイアフラムを形成するダイアフラム形成工程と、
前記ダイアフラム形成工程後に、前記半導体層に前記圧力検出素子を形成する圧力検出素子形成工程とを含むことを特徴とする半導体圧力センサーの製造方法。
【請求項４】
前記ダイアフラム形成工程と前記圧力検出素子形成工程との間に、前記エッチングにより露出された前記半導体層と、前記エッチングされた部分の前記半導体基板とを覆うように、前記半導体層及び半導体基板の強度を補強する補強膜を形成する補強膜形成工程を設けたことを特徴とする請求項３記載の半導体圧力センサーの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００７−２９２５５９（Ｐ２００７−２９２５５９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１９６８２（Ｐ２００６−１１９６８２）
【出願日】平成１８年４月２４日（２００６．４．２４）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２４日（２００６．４．２４）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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