JP2582229B2 - シリコンダイアグラムおよびシリコン圧力センサーの製造方法 - Google Patents
シリコンダイアグラムおよびシリコン圧力センサーの製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧力センサー、加速度
センサー、振動センサー等の製造に使用される、半導体
装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、単結晶シリコ
ンダイヤグラム、又は、圧力センサー等を、基板の種類
や結晶方向に係わりなく、円形、三角形、螺旋形等、任
意の形状にて製造するために、多孔質シリコンを応用し
た、半導体装置の製造方法に関するものである。
センサー、振動センサー等の製造に使用される、半導体
装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、単結晶シリコ
ンダイヤグラム、又は、圧力センサー等を、基板の種類
や結晶方向に係わりなく、円形、三角形、螺旋形等、任
意の形状にて製造するために、多孔質シリコンを応用し
た、半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の単結晶シリコンダイアグラムは、
基板裏面の等方性蝕刻、又は、異方性蝕刻により製造さ
れていた。
基板裏面の等方性蝕刻、又は、異方性蝕刻により製造さ
れていた。
【0003】等方性蝕刻法を使用する場合は、ダイアグ
ラムを任意の形状にて作成できると言う利点があるが、
好ましくないサイドエッチング現象が発生するために、
実用化されなかった。
ラムを任意の形状にて作成できると言う利点があるが、
好ましくないサイドエッチング現象が発生するために、
実用化されなかった。
【0004】一方、異方性蝕刻法は、エッチング耐性を
有する基板(111)結晶面が側面に現れるので、サイ
ドエッチングを防止することはできるが、基板の結晶方
向に従って、ダイアグラムの形状が制限されるために、
4角形のダイアグラムしか製造することができないとの
問題点があった。
有する基板(111)結晶面が側面に現れるので、サイ
ドエッチングを防止することはできるが、基板の結晶方
向に従って、ダイアグラムの形状が制限されるために、
4角形のダイアグラムしか製造することができないとの
問題点があった。
【0005】
【発明の目的】本発明は、前記した問題点を解決するた
めに案出されたものであって、基板の結晶方向に係わり
なく、任意の形状を有するダイアグラム、又は、圧力セ
ンサーを正確に製造する方法を提供することにその目的
がある。
めに案出されたものであって、基板の結晶方向に係わり
なく、任意の形状を有するダイアグラム、又は、圧力セ
ンサーを正確に製造する方法を提供することにその目的
がある。
【0006】
【発明の概要】前記した目的を達成するための、本発明
に係るシリコンダイアグラムの製造方法は、n型シリコ
ン基板を製造する段階と;前記シリコン基板にn+不純
物を拡散させ、前記基板の上側壁の所定の部分にn+拡
散領域を形成する段階と;n型シリコンエピタキシャル
層を成長させる段階と;前記n型シリコンエピタキシャ
ル層に通孔を形成して、前記n+拡散領域中、所定部分
を露出させる段階と;フッ酸溶液中での陽極反応によ
り、前記n+拡散領域から多孔質シリコン層を形成する
段階と;前記多孔質シリコン層をエッチングして、エア
ーギャップを形成する段階と;前記通孔を密封する段階
とからなる。
に係るシリコンダイアグラムの製造方法は、n型シリコ
ン基板を製造する段階と;前記シリコン基板にn+不純
物を拡散させ、前記基板の上側壁の所定の部分にn+拡
散領域を形成する段階と;n型シリコンエピタキシャル
層を成長させる段階と;前記n型シリコンエピタキシャ
ル層に通孔を形成して、前記n+拡散領域中、所定部分
を露出させる段階と;フッ酸溶液中での陽極反応によ
り、前記n+拡散領域から多孔質シリコン層を形成する
段階と;前記多孔質シリコン層をエッチングして、エア
ーギャップを形成する段階と;前記通孔を密封する段階
とからなる。
【0007】また本発明に係る圧力センサーの製造方法
は、n型シリコン基板を製造する段階と;前記シリコン
基板にn+不純物を拡散させ、前記基板の上側壁の所定
の部分にn+拡散領域を形成する段階と;n型シリコン
エピタキシャル層を成長させる段階と;前記n型シリコ
ンエピタキシャル層に圧抵抗を形成させる段階と;前記
圧抵抗が形成されたn型シリコンエピタキシャル層上
に、金属層を蒸着させる段階と;前記金属層及び前記n
型シリコンエピタキシャル層に通孔を形成して、前記n
+拡散領域中所定の部分を露出させる段階と;フッ酸溶
液中での陽極反応により、前記n+拡散領域から多孔質
シリコン層を形成する段階と;前記金属層をパターニン
グする段階と;前記多孔質シリコン層をエッチングし
て、エアーギャップを形成する段階と;前記通孔を密封
する段階とからなる。
は、n型シリコン基板を製造する段階と;前記シリコン
基板にn+不純物を拡散させ、前記基板の上側壁の所定
の部分にn+拡散領域を形成する段階と;n型シリコン
エピタキシャル層を成長させる段階と;前記n型シリコ
ンエピタキシャル層に圧抵抗を形成させる段階と;前記
圧抵抗が形成されたn型シリコンエピタキシャル層上
に、金属層を蒸着させる段階と;前記金属層及び前記n
型シリコンエピタキシャル層に通孔を形成して、前記n
+拡散領域中所定の部分を露出させる段階と;フッ酸溶
液中での陽極反応により、前記n+拡散領域から多孔質
シリコン層を形成する段階と;前記金属層をパターニン
グする段階と;前記多孔質シリコン層をエッチングし
て、エアーギャップを形成する段階と;前記通孔を密封
する段階とからなる。
【0008】
【実施例】以下に、本発明の良好な実施例を、添付した
図面を参照して、詳細に説明する。
図面を参照して、詳細に説明する。
【0009】第1図A〜Fは、本発明に係るダイアグラ
ムの製造工程を説明するための断面図である。先ず、第
1図のAに図示したように、n型シリコン基板1(n−
sub)を準備し、続いて、常法にて初期洗浄する。
ムの製造工程を説明するための断面図である。先ず、第
1図のAに図示したように、n型シリコン基板1(n−
sub)を準備し、続いて、常法にて初期洗浄する。
【0010】次に、4500Å〜5000Å程度の厚さ
を有する、シリコン酸化膜2a及び2bを、シリコン基
板1の上側壁および下側壁に成長させる。次に、第1図
のBに図示したように、後述する多孔質シリコン領域を
定義するために、写真蝕刻法にて拡散窓を開け、n+型
不純物源として、POCl3溶液を使用して、シリコン
基板1の上側壁の所定部分に、長さ5μm〜25μmの
n+拡散領域4(n+−diff)を形成する。この時、
同時に他のn+層3がシリコン基板1の下側壁に不可避
的に形成される。
を有する、シリコン酸化膜2a及び2bを、シリコン基
板1の上側壁および下側壁に成長させる。次に、第1図
のBに図示したように、後述する多孔質シリコン領域を
定義するために、写真蝕刻法にて拡散窓を開け、n+型
不純物源として、POCl3溶液を使用して、シリコン
基板1の上側壁の所定部分に、長さ5μm〜25μmの
n+拡散領域4(n+−diff)を形成する。この時、
同時に他のn+層3がシリコン基板1の下側壁に不可避
的に形成される。
【0011】前記n+層3は、後述する陽極反応におい
て有用に使用されるものであるが、本発明の構成に必ず
しも必要なものではない。次に、第1図のCに図示した
ように、シリコン基板1の上側壁上に形成されていたシ
リコン酸化膜層2aを除去した後に、抵抗率が5Ωcm
〜15Ωcmである、n型シリコンエピタキシャル層5
を、3μm〜10μmの厚さにて成長させる。
て有用に使用されるものであるが、本発明の構成に必ず
しも必要なものではない。次に、第1図のCに図示した
ように、シリコン基板1の上側壁上に形成されていたシ
リコン酸化膜層2aを除去した後に、抵抗率が5Ωcm
〜15Ωcmである、n型シリコンエピタキシャル層5
を、3μm〜10μmの厚さにて成長させる。
【0012】次に、第1図のDに図示したように、写真
蝕刻法にてn型シリコンエピタキシャル層5上に、通孔
11を形成して、n+拡散領域4を所定部分露出させ、
続いて、5〜48重量%のフッ酸(HF)溶液中で2V
〜5Vの電圧を所定時間印加することにより、陽極反応
を行い、n+拡散領域4から多孔質シリコン層9(PS
L)を形成する。
蝕刻法にてn型シリコンエピタキシャル層5上に、通孔
11を形成して、n+拡散領域4を所定部分露出させ、
続いて、5〜48重量%のフッ酸(HF)溶液中で2V
〜5Vの電圧を所定時間印加することにより、陽極反応
を行い、n+拡散領域4から多孔質シリコン層9(PS
L)を形成する。
【0013】次に、第1図のEに図示したように、多孔
質シリコン層9を選択的にエッチングし、非イオン水で
洗浄し、真空熱乾燥して、エアーギャップ(air−g
ap)10を形成する。
質シリコン層9を選択的にエッチングし、非イオン水で
洗浄し、真空熱乾燥して、エアーギャップ(air−g
ap)10を形成する。
【0014】最後に、第1図のFに図示したように、前
記通孔11を用途に従って、ポリマー、金属ペースト、
SOG(silicon on glass)等の密封
物12で密封することにより、シリコンダイアグラムが
製造される。
記通孔11を用途に従って、ポリマー、金属ペースト、
SOG(silicon on glass)等の密封
物12で密封することにより、シリコンダイアグラムが
製造される。
【0015】第2図のA〜Gは、本発明に係る圧力セン
サーの製造工程を説明するための断面図である。第2図
において、A〜Cにて図示された工程、即ち、n型シリ
コンエピタキシャル層5を形成するまでの工程は、第1
図のA〜Cで図示された工程と同一であるため、説明は
省略する。
サーの製造工程を説明するための断面図である。第2図
において、A〜Cにて図示された工程、即ち、n型シリ
コンエピタキシャル層5を形成するまでの工程は、第1
図のA〜Cで図示された工程と同一であるため、説明は
省略する。
【0016】次に、第2図のDに図示したように、シリ
コン酸化層8をn型シリコンエピタキシャル層5上に成
長させ、写真蝕刻法によってシリコン酸化層8の所定部
分に拡散窓を開け、熱拡散法、又は、イオン注入法によ
って、複数個のP型圧抵抗6を、n型シリコンエピタキ
シャル層5に形成させる。
コン酸化層8をn型シリコンエピタキシャル層5上に成
長させ、写真蝕刻法によってシリコン酸化層8の所定部
分に拡散窓を開け、熱拡散法、又は、イオン注入法によ
って、複数個のP型圧抵抗6を、n型シリコンエピタキ
シャル層5に形成させる。
【0017】次に、シリコン酸化層8上に、蒸着法によ
って金属層7を形成した後に熱処理する。金属層7とし
ては、たとえばNi/Cr/Au等が好ましく用いられ
る。ここにおいて、金属層7は、後述する陽極反応工程
における素子等の保護膜及び金属パッド(metal
pad)としての機能を有する。
って金属層7を形成した後に熱処理する。金属層7とし
ては、たとえばNi/Cr/Au等が好ましく用いられ
る。ここにおいて、金属層7は、後述する陽極反応工程
における素子等の保護膜及び金属パッド(metal
pad)としての機能を有する。
【0018】次に、第2図のEに図示したように、陽極
反応を行うための通孔11をエッチングにより形成させ
て、n+拡散領域4を所定部分露出させる。続いて、5
〜48重量%のフッ酸(HF)溶液中で2V〜5Vの電
圧を所定時間印加することにより、陽極反応を行い、n
+拡散領域4から多孔質シリコン層9(PSL)を形成
する。
反応を行うための通孔11をエッチングにより形成させ
て、n+拡散領域4を所定部分露出させる。続いて、5
〜48重量%のフッ酸(HF)溶液中で2V〜5Vの電
圧を所定時間印加することにより、陽極反応を行い、n
+拡散領域4から多孔質シリコン層9(PSL)を形成
する。
【0019】次に、第2図のFに図示したように、金属
層7を写真蝕刻法によって、所望の形状にパターニング
して導線を形成した後に、多孔質シリコン層9を、選択
的にエッチングする。
層7を写真蝕刻法によって、所望の形状にパターニング
して導線を形成した後に、多孔質シリコン層9を、選択
的にエッチングする。
【0020】次に、基板を非イオン水で洗浄し、真空熱
乾燥して、正確なエアーギャップ10を形成する。最後
に、第2図のGに図示したように、通孔11を用途に従
って、ポリマー、金属ペースト、SOG等の密封物で密
封して、圧力センサーが製造される。
乾燥して、正確なエアーギャップ10を形成する。最後
に、第2図のGに図示したように、通孔11を用途に従
って、ポリマー、金属ペースト、SOG等の密封物で密
封して、圧力センサーが製造される。
【0021】このように製造された圧力センサーにおい
て、ダイアグラムに、エアーギャップ10の空気圧より
強い圧力が印加されると、ダイアグラムが撓み、これに
従って、圧抵抗6には、応力(stress)が加えら
れる。
て、ダイアグラムに、エアーギャップ10の空気圧より
強い圧力が印加されると、ダイアグラムが撓み、これに
従って、圧抵抗6には、応力(stress)が加えら
れる。
【0022】圧抵抗6に応力が印加されると、抵抗値が
変化し、金属層7から形成された導線を通して、前記抵
抗値を読み込んで、圧力を検出できるようになる。前記
した圧力センサーは、場合によって、触覚センサー等の
用途にも応用することができる。
変化し、金属層7から形成された導線を通して、前記抵
抗値を読み込んで、圧力を検出できるようになる。前記
した圧力センサーは、場合によって、触覚センサー等の
用途にも応用することができる。
【0023】また、ダイアグラム上にある通孔11を密
封する時、密封物12を多量に搭載し、質量(錘)部
(mass portion)として作用するように成
せば、加速度センサー、又は、振動センサーを製造する
こともできる。
封する時、密封物12を多量に搭載し、質量(錘)部
(mass portion)として作用するように成
せば、加速度センサー、又は、振動センサーを製造する
こともできる。
【0024】
【発明の効果】以上において説明したように、本発明に
係るシリコンダイアグラムおよび圧力センサーの製造方
法によれば、基板の種類や結晶方向に関係なく、所望の
形状のシリコンダイアグラムや、これを利用した圧力セ
ンサーを正確に製造することができる。
係るシリコンダイアグラムおよび圧力センサーの製造方
法によれば、基板の種類や結晶方向に関係なく、所望の
形状のシリコンダイアグラムや、これを利用した圧力セ
ンサーを正確に製造することができる。
【図1】 図1A〜Fは、本発明に係るシリコンダイア
グラムの製造工程を説明するための断面図である。
グラムの製造工程を説明するための断面図である。
【図2】 図2A〜Gは、本発明に係る圧力センサーの
製造工程を説明するための断面図である。
製造工程を説明するための断面図である。
1…n型シリコン基板 2a〜2b…酸化膜 3…n+層 4…n+拡散領域 5…n型シリコンエピタキシャル層 6…圧抵抗 7…金属層 8…酸化膜 9…多孔質シリコン層 10…エアーギャップ 11…通孔 12…密封物
Claims (2)
- 【請求項1】 n型シリコン基板を製造する段階と;前
記シリコン基板にn+不純物を拡散させ、前記基板の上
側壁の所定の部分にn+拡散領域を形成する段階と;n
型シリコンエピタキシャル層を成長させる段階と;前記
n型シリコンエピタキシャル層に通孔を形成して、前記
n+拡散領域中、所定部分を露出させる段階と;フッ酸
溶液中での陽極反応により、前記n+拡散領域から多孔
質シリコン層を形成する段階と;前記多孔質シリコン層
をエッチングして、エアーギャップを形成する段階と;
前記通孔を密封する段階とからなるシリコンダイアグラ
ムの製造方法。 - 【請求項2】 n型シリコン基板を製造する段階と;前
記シリコン基板にn+不純物を拡散させ、前記基板の上
側壁の所定の部分にn+拡散領域を形成する段階と;n
型シリコンエピタキシャル層を成長させる段階と;前記
n型シリコンエピタキシャル層に圧抵抗を形成させる段
階と;前記圧抵抗が形成されたn型シリコンエピタキシ
ャル層上に、金属層を蒸着させる段階と;前記金属層及
び前記n型シリコンエピタキシャル層に通孔を形成し
て、前記n +拡散領域中所定の部分を露出させる段階
と;フッ酸溶液中での陽極反応により、前記n+拡散領
域から多孔質シリコン層を形成する段階と;前記金属層
をパターニングする段階と;前記多孔質シリコン層をエ
ッチングして、エアーギャップを形成する段階と;前記
通孔を密封する段階とからなるシリコン圧力センサーの
製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR93-29499 | 1993-12-24 | ||
KR930029499 | 1993-12-24 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0837314A JPH0837314A (ja) | 1996-02-06 |
JP2582229B2 true JP2582229B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=19372531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6318736A Expired - Fee Related JP2582229B2 (ja) | 1993-12-24 | 1994-12-21 | シリコンダイアグラムおよびシリコン圧力センサーの製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5445991A (ja) |
JP (1) | JP2582229B2 (ja) |
KR (1) | KR0155141B1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100928223B1 (ko) * | 2006-12-27 | 2009-11-24 | 전자부품연구원 | 촉각 센서 |
Families Citing this family (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100329751B1 (ko) * | 1995-12-16 | 2002-10-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 다공질실리콘막을이용한산화막제조방법 |
US5888412A (en) * | 1996-03-04 | 1999-03-30 | Motorola, Inc. | Method for making a sculptured diaphragm |
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