JP3629185B2 - 半導体センサ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板上に形成されたダイアフラムに印加される物理量を検出する半導体センサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体圧力センサとしては、例えば、図１２に示すようなものがある（例えば、特開２０００−２６１０号公報）。
図１２において、Ｓｉ基板１の裏面に絶縁膜１８を形成し、この絶縁膜１８上に設けられた小開口部２４からエッチング液を注入し、Ｓｉ基板１をエッチングして、空洞部６を形成する。
【０００３】
そして、小開口部２４を封止部２３によって封止することにより空洞部６を密閉して、基準圧力室及びダイアフラム部１０を形成する方式がある。
【０００４】
なお、１１はピエゾ抵抗、１２は表面絶縁層、１３は金属配線である。
【０００５】
また、半導体圧力センサの他の例としては、図１３に示すようなものがある（例えば、特開平１１−２８４２０４号公報）。
図１３において、Ｓｉ基板１上に犠牲層を形成し、この犠牲層上に多結晶シリコン層を堆積し、可動電極２２を形成する。その後、開口部２４から犠牲層をエッチング除去し、開口部２４を封止部２３によって封止することにより、圧力基準室とダイアフラム部とを形成する方式がある。
なお、１９は固定電極、２０は多結晶の絶縁膜、２１は足場である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示すような従来の半導体圧力センサにおいては、ダイアフラム部及び基準圧力室を形成する工程が複雑で、多くのコストがかかるという問題点があった。
【０００７】
また、図１３に示すような従来の半導体圧力センサにおいては、絶縁膜２０は多結晶シリコンであるので、ダイアフラム部に多結晶シリコンという構造的に不安定な物質を使わざるを得ず、残留応力による膜反りの制御が困難であり、圧力測定精度の向上も困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、低コスト化が可能で、機械的強度が強く、高精度の測定が可能な半導体センサ及びその製造方法を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
（１）機械的な変位量を電気信号に変換する半導体センサにおいて、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成する。
【００１０】
（２）半導体圧力センサにおいて、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、この空洞領域を圧力室とするとともに、この圧力室の壁部の一部をダイアフラム部とし、このダイアフラム部の変位により、圧力を測定する。
【００１１】
（３）半導体加速度センサにおいて、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とし、このダイアフラム部のをエッチングすることによりダイアフラム部に可動電極を形成し、この可動電極の変位により加速度を検出する。
【００１２】
（４）半導体エアーフローセンサにおいて、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とし、このダイアフラム部上に発熱抵抗体を形成する。
【００１３】
（５）好ましくは、上記（１）、（２）、（３）において、上記空洞領域の角部は、半径０．３μｍ以上の丸みを帯びている。
【００１４】
（６）また、好ましくは、上記（１）、（２）、（３）において、上記空洞領域を形成する周辺部分は、同一単結晶材料で構成される。
【００１５】
（７）また、好ましくは、上記（１）において、上記空洞領域を形成する壁部の一部を第１のダイアフラムとし、この第１のダイアフラム上に、固定する足場部分を有し、圧力の変化に応じて変位する第２のダイアフラムを形成した。
【００１６】
（８）機械的な変位量を電気信号に変換する半導体センサの製造方法において、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、上記複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成する工程とを備える。
【００１７】
（９）半導体圧力センサの製造方法において、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、この空洞領域を圧力室とするとともに、この圧力室の壁部の一部をダイアフラム部とする工程とを備える。
【００１８】
（１０）半導体加速度センサの製造方法において、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とする工程と、上記ダイアフラム部のをエッチングしてダイアフラム部に可動電極を形成する工程とを備える。
【００１９】
（１１）半導体エアーフローセンサの製造方法において、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とする工程と、上記ダイアフラム部上に発熱抵抗体を形成する工程とを備える。
【００２０】
半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理することにより、半導体基板内の複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域が形成されるとともに、空洞部上の薄膜部がダイアフラム部となるように構成している。
【００２１】
上記の構成により、通常のＳｉウェハの処理工程を用いて基準圧力室となる空洞領域とダイアフラム部を同時に形成することができ、製造工程を簡略化することができる。
【００２２】
また、本発明の製造方法においては、ダイアフラム部は基板と同一材質の単結晶シリコンにより構成することができ、かつ、ダイアフラム部を形成するための空洞部の角部は丸みを帯びた形状となる。このため、応力がダイアフラム支持部に集中せず、機械的強度の強いダイアフラムを形成することが可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態である半導体圧力センサ及びその製造方法の説明図である。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態である半導体センサの製造方法で製造した半導体圧力センサの概略断面構成図である。
図１において、Ｓｉ基板１の表面に不純物拡散領域２が形成され、この不純物拡散領域２が下部電極となっている。
【００２５】
また、空洞部６上のダイアフラム部１０に高濃度不純物拡散領域７が形成され、この高濃度不純物拡散領域７が上部電極となっている。不純物拡散領域２と高濃度不純物拡散領域７は、それぞれ、Ｎ型、Ｐ型の不純物が注入され、ＰＮ接合を形成しており、逆バイアス状態で使用することにより、上部電極７と下部電極２との絶縁を確保する構成となっている。
【００２６】
また、電極部７及び２と外部とを電気的に接続するため、絶縁層８を形成し、この絶縁層８にコンタクト用の孔を形成し、金属配線９と、電極７、２のそれぞれとを接続している。
【００２７】
次に、本発明の第１の実施形態である半導体圧力センサの動作を説明する。
図１に示した例において、空洞部６が基準圧力室となり、ダイアフラム部１０が印加される外部圧力に応じて変位する。例えば、外部圧力が大きくなればダイアフラム部１０はＳｉ基板１側に撓むことになる。
【００２８】
一方、下部電極２と上部電極７と間の静電容量は、空洞部６の高さ、つまり、図１の上下方向の大きさに反比例する。したがって、ダイアフラム１０が外部圧力に応じて変位すると、空洞部６の高さが変化し、その結果静電容量が変化することになる。第１の実施形態における半導体圧力センサの構造では、外部圧力の変化を静電容量の変化として検出するものである。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施形態である半導体圧力センサの製造方法の工程図である。
図２において、まず、図２の（ａ）ではＳｉ基板１の表面にイオン注入等により選択的に不純物を注入し、熱処理を行うことにより不純物拡散領域２を形成する。この不純物拡散領域２が下部電極となる。
【００３０】
その後、不純物拡散領域２に、複数のトレンチ（溝）もしくは複数のホール（穴）が形成された構造体３をドライエッチング法により、トレンチ幅０．３μｍ、トレンチ間隔（トレンチとトレンチとの間の領域幅）０．３μｍ、深さ２μｍで形成する。
【００３１】
図３は、上記構造体３の概略平面図である。
図３において、図３の（ａ）は不純物拡散領域２に複数のトレンチ４を形成した場合を示し、図３の（ｂ）は不純物拡散領域２に複数のホール５を形成した場合である。
【００３２】
この構造体３を不純物拡散領域２に形成する面積としては、構造体３の上部部分が上部電極７となるため、静電容量の変化を大きくする面積として、２５０μｍ角の面積（２５０μｍ×２５０μｍ）とする。
【００３３】
次に、図２の（ｂ）において、構造体３を形成したＳｉ基板１を高温状態で表面が酸化しない状態、例えば水素雰囲気中もしくは高真空下でアニール（例えば、１１００℃の熱処理）を行う。
【００３４】
このようなアニールを施すと、Ｓｉが流動を起こして表面積を極小にするように動くため、Ｓｉ基板１内部に形成した構造体３のパターンに依存した空洞部６が形成される。そして、この空洞部６を圧力基準室とし、この圧力基準室を形成する壁部の一部をダイアフラム部１０とする。
【００３５】
上記寸法で構造体３を形成することにより、空洞部６の横寸法は２００μｍ程度、高さ寸法は０．８ｍ、ダイアフラム１０の厚みは１μｍ程度となる。
【００３６】
なお、複数のトレンチ若しくはホールが形成された構造体３を有するＳｉ基板１を高温状態で表面が酸化しない状態でアニールを行うと、不純物拡散領域２に空洞が形成されることは、目的は異なるが、トランジスタの製法の係わる分野では知られていることである。
【００３７】
次に、図２の（ｃ）において、ダイアフラム部１０上に選択的にイオン注入等により不純物を導入し、熱処理により拡散させ、高濃度不純物拡散領域７を形成する。この不純物拡散領域７が上部電極となる。
【００３８】
次に、図２の（ｄ）において、Ｓｉ基板１の表面にＣＶＤ法等により酸化膜、窒化膜といった絶縁層８を形成し、コンタクト用の孔開けをフォトエッチングより行い、Ａｌ等の金属膜を形成し、金属配線９を形成する。
【００３９】
上記のようにして、本発明の第１の実施形態である半導体圧力センサが製造される。
【００４０】
以上のように、本発明の第１の実施形態においては、不純物拡散領域２に複数のトレンチ又はホールを形成し（１工程）、アニールを行う（２工程）ことにより、圧力基準室とダイアフラム部とを同時に形成することができる。
【００４１】
これに対して、従来の技術においては、不純物拡散領域に絶縁膜を形成し（１工程）、この絶縁膜に開口部を形成し（２工程）、この開口部からエッチングによって、空洞部（圧力基準室）を形成し（３工程）、上記形成した開口部を封止（４工程）しなければならなかった。
【００４２】
したがって、本発明の第１の実施形態によれば、製造工程を簡略化でき、低コスト化が可能で、機械的強度が強く、高精度の測定が可能な半導体圧力センサ及びその製造方法を実現することができる。
【００４３】
また、半導体基板表面にダイアフラム等の圧力検出部を形成するのと同時に基準圧力室を形成するので、Ｓｉウェハのバッジ処理で同時に大量に半導体圧力センサを製造することができ、低コスト化が可能となる。
【００４４】
また、通常のＳｉのウェハプロセスとマッチするため、センサ出力を処理する回路を同一チップ上に容易に集積化することができる。
【００４５】
また、ダイアフラム部は基板と同材質の単結晶シリコンで形成するとともに、ダイアフラムを形成するための空洞部がＳｉ原子のリフローにより形成されるため、空洞部角部分は丸みを帯びた形状になり、ダイアフラム支持部に応力が集中しにくい構造になっているため、機械的強度の強い半導体圧力センサを製造できる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
図４は本発明の第２の実施形態である半導体圧力センサの概略断面図であり、この第２の実施形態は、圧力の変化をダイアフラム上に形成したピエゾ抵抗の抵抗変化として検出するものである。
【００４７】
図４において、図２に示した製造工程と同様に、Ｓｉ基板１上に複数のトレンチ等を形成し、アニールすることにより空洞部６を形成する。
【００４８】
この空洞部６上のダイアフラム部１０に拡散抵抗を用いたピエゾ抵抗１１が形成されている。このピエゾ抵抗１１の表面には、表面保護用の表面絶縁層１２が形成される。そして、表面絶縁層１２の一部にはコンタクト用の孔が開けられ、ピエゾ抵抗１１は金属配線１３に接続されている。
【００４９】
図４に示した第２の実施形態も図１に示した第１の実施形態と同様に、空洞部６が基準圧力室となり、ダイアフラム部１０が印加される外部圧力に応じて変位する。例えば、外部圧力が大きくなれば、ダイアフラム１０はＳｉ基板１側に撓むことになる。
【００５０】
このように、ダイアフラム１０が撓めば、ダイアフラム１０に応力が発生し、その結果、ダイアフラム１０の表面に形成されたピエゾ抵抗１１の抵抗値が変化し、それによって圧力を検出することができる。
【００５１】
図５は、図４に示した本発明の第２の実施形態である半導体圧力センサの製造方法の工程を示す図である。
【００５２】
図５において、まず、図５の（ａ）ではＳｉ基板１の表面に複数のトレンチもしくはホールといった構造体３をドライエッチング法により形成する。
【００５３】
次に、図５の（ｂ）において、構造体３を形成したＳｉ基板１を高温状態で表面が酸化しない状態、例えば水素雰囲気中もしくは高真空下でアニールを行う。
【００５４】
このようなアニールを施すと、上述したように、Ｓｉが流動を起こして表面積を極小にするように動くため、Ｓｉ基板１内部に形成した構造体３のパターンに依存した空洞部６が形成される。
【００５５】
次に、図５の（ｃ）において、Ｓｉ基板１上にイオン注入等により不純物拡散層を形成し、ピエゾ抵抗１１を形成する。
【００５６】
次に、図５の（ｄ）において、Ｓｉ基板１の表面にＣＶＤ法等を用いて表面絶縁層１２を形成し、その後、形成した表面絶縁層１２の一部にフォトエッチングによってコンタクト用の孔の形成を行い、その後、金属配線１３を形成する。
【００５７】
上記のようにして、本発明の第２の実施形態である半導体圧力センサが製造される。
【００５８】
以上のように、本発明の第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５９】
次に、センサ部と周辺回路素子との絶縁分離法について説明する。
図６は、半導体圧力センサと他の素子との絶縁分離法の説明図である。この絶縁分離法においては、半導体集積回路の製造工程で使用されるＳＴＩ技術を利用する。つまり、Ｓｉ基板１の表面にトレンチを形成し、そのトレンチ部に絶縁膜１４を埋め込む技術である。
【００６０】
このＳＴＩ技術では、深さ方向の絶縁性が確保できるため、圧力センサ部の絶縁性に適している。また、従来のＬＯＣＯＳ分離技術と比較して、横方向の面線を縮小できる利点があるため高集積化に適している。
【００６１】
図７は、半導体圧力センサと他の素子との絶縁分離法の説明図である図１もしくは図３に示した半導体圧力センサをＳｉ基板１上に配置した例の上面図である。各センサ部１６の絶縁分離にＳＴＩ絶縁部１５を利用している。図７の例においては、各センサ部１６が圧力を検知することができるため、基板１表面上の圧力分布を検出することが可能となる。
【００６２】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
図８は本発明の第３の実施形態である相対圧検出型の圧力センサの概略断面図である。この第３の実施形態は、図１に示した例において、Ｓｉ基板１の裏面側よりアルカリエッチング液によりＳｉをエッチングして開口部２４を形成し、Ｓｉ基板１表面上のダイアフラム１０と対向した面にダイアフラム１７を形成したものである。
【００６３】
その他の構成、及び製造方法は、図１及び図２に示した例と同様となる。なお、図１の示した例と同等の部材には同一の符号が付してある。
【００６４】
次に、本発明の第３の実施形態である半導体圧力センサの動作を説明する。
図８において、空洞部６が基準圧力室となり、Ｓｉ基板１の表面側より印加される圧力によりダイアフラム部１０が変位する。また、Ｓｉ基板１の裏面側より印加される圧力によりダイアフラム部１７が変位する。
【００６５】
よって、空洞部６の高さ、つまり、ダイアフラム部１０とダイアフラム部１７との互いの距離は、Ｓｉ基板１の表面側の圧力と裏面側の圧力との相対的な差によって決定されることになる。
【００６６】
この相対的な圧力差を、空洞部６の高さに反比例する静電容量の変化として検出することにより、図８に示す装置は、相対圧検出用の圧力センサとして利用できる。
【００６７】
以上のように、本発明の第３の実施形態においては、第１の実施形態と同様な効果を得るできる他、静電容量の変化として相対圧力を検出するため、温度に対する出力変動の小さい相対圧検出用センサを実現可能である。
【００６８】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
図９は本発明の第４の実施形態である半導体圧力センサの概略断面図であり、この第４の実施形態は、ダイアフラム上に別の圧力センサを形成した例である。
【００６９】
図９において、図５の（ａ）及び（ｂ）に示した製造方法と同様にして、Ｓｉ基板１に空洞部６及びダイアフラム部１０を形成する。次に、形成したダイアフラム部１０（第１のダイアフラム）上に酸化膜等の絶縁膜１８を形成した後、固定電極１９を形成する。そして、固定電極１９の絶縁のためにさらに絶縁層２０を形成する。その後、ダイアフラム１０上に足場部分を有する可動電極２２（第２のダイアフラム）を形成する。
【００７０】
この圧力センサにおいては、可動電極２２と固定電極１９との間の静電容量の変化を可動電極２２に印加される外部圧力の変化として検出するものである。
【００７１】
図９に示す実装構造の圧力センサの場合、センシング部分となる可動電極２２及び固定電極１９は、ダイアフラム１０上に形成されるため、例えば外部から熱が加えられ、Ｓｉ基板１がその熱応力により歪みを発生した場合にも、空洞部６によりその歪みを低減可能となり、センシング部分はＳｉ基板１の影響を受けにくい、外部環境変化に対して強い圧力センサである。
【００７２】
したがって、本発明の第４の実施形態によれば、外部環境変化に対して強い圧力センサを、簡単な製造工程（図５の（ａ）、（ｂ）に示す工程）を追加するのみで製造することができる。
【００７３】
また、本発明のダイアフラム自体を基板として、ダイアフラム上に半導体圧力センサを形成することにより、基板からの熱応力による歪み等の影響を低減した半導体圧力センサを実現することができる。
【００７４】
次に、本発明の第５の実施形態を説明する。
図１０は本発明の第５の実施形態である半導体センサの概略断面及び平面図である。この第５の実施形態は、加速度を検出する半導体センサの例である。
【００７５】
そして、この第５の実施形態は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示した製造工程と同様にして空洞６を形成した後に、ダイアフラム１０上の上部電極部をフォトエッチングにより加工し、片持ち梁構造の可動電極２５を形成したものである。
【００７６】
次に、本発明の第５の実施形態である半導体加速度センサの動作を説明する。
図１０において、半導体加速度センサに加速度が加わると、可動電極部２５は片持ち梁構造であるため、Ｓｉ基板１側もしくはその反対側へ変位する。ここで、下部電極２と可動電極２５との間の静電容量は、空洞部６の高さ、つまり、下部電極２と可動電極２５との距離に反比例する。
【００７７】
したがって、可動電極部２５が加速度に応じて変位すると、空洞部６の高さが変化し、その結果、静電容量が変化することになる。本発明の第５に実施形態の構造では、加速度の変化を静電容量の変化として検出するものである。
【００７８】
この第５の実施形態においても、空洞６の形成を簡単な製造工程で行うことができ、その後のＳｉ基板１表面の加工のみにより、加速度検出用のセンサを製造することができる。つまり、本発明の第５の実施形態によれば、製造工程を簡略化でき、低コスト化が可能で、機械的強度が強く、高精度の測定が可能な半導体加速度センサ及びその製造方法を実現することができる。
【００７９】
次に、本発明の第６の実施形態を説明する。
図１１は本発明の第６の実施形態である半導体センサの概略断面及び平面図であり、この第６の実施形態は、空気流量を検出するエアーフローセンサの例である。
【００８０】
図１１において、図５の（ａ）及び（ｂ）に示した製造工程と同様にして、Ｓｉ基板１に複数のトレンチ又はホールを形成し、真空下でアニールすることにより、空洞部６を形成する。そして、Ｓｉ基板１上に酸化膜等の絶縁膜１２を熱酸化等により形成した後、ポリＳｉ膜を形成し、フォトエッチング加工して発熱抵抗体２６を形成したもである。
【００８１】
次に、本発明の第６の実施形態である半導体エアーフローセンサの動作を説明する。
図１１において、発熱抵抗体２６に電流を流して加熱する。この発熱抵抗体２６に空気の流れが触れることにより温度が下がるが、発熱抵抗体２６の温度が一定になるように外部回路により発熱抵抗体２６に流す電流を制御する。この流す電流の変化により、空気流量を換算し、エアーフローセンサとして動作する。
【００８２】
以上のように、この第６の実施形態においても、空洞６の形成を簡単な製造工程で行うことができ、その後のＳｉ基板１表面の加工のみにより、断熱効果が高いエアーフロー検出用のセンサを低コストで製造することができる。
【００８３】
つまり、本発明の第６の実施形態によれば、空洞部６が真空となるため、発熱抵抗体２６には、測定すべき空気以外の外部等からの熱をこの空洞部６で抑制できるため、断熱効果の高い実装構造となっている。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体基板表面にダイアフラム等の圧力検出部を形成するのと同時に基準圧力室を形成することができるので、製造工程を簡略化でき、低コスト化が可能で、機械的強度が強く、高精度の測定が可能な半導体センサ及びその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である半導体センサの製造方法で製造した半導体圧力センサの概略断面構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である半導体圧力センサの製造方法の工程図である。
【図３】第１の実施形態における構造体３の概略平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態である半導体圧力センサの概略断面図である。
【図５】図４に示した本発明の第２の実施形態である半導体圧力センサの製造方法の工程を示す図である。
【図６】半導体圧力センサと他の素子との絶縁分離法の説明図である。
【図７】半導体圧力センサと他の素子との絶縁分離法の説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態である相対圧検出型の圧力センサの概略断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態である半導体圧力センサの概略断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態である半導体センサの概略断面及び平面図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態である半導体センサの概略断面及び平面図である。
【図１２】従来技術における半導体圧力センサの一例の概略断面図である。
【図１３】従来技術における半導体圧力センサの他の例の概略断面図である。
【符号の説明】
１ Ｓｉ基板
２ 不純物拡散領域（下部電極）
３ 構造体
４ トレンチ
５ ホール
６ 空洞部
７ 高濃度不純物拡散領域（上部電極）
８ 絶縁膜
９ 金属配線
１０ ダイアフラム
１１ ピエゾ抵抗
１２ 表面絶縁層
１３ 金属配線
１４ 絶縁膜
１５ ＳＴＩ絶縁部
１６ センサ部
１７ ダイアフラム部
１８ 絶縁膜
１９ 固定電極
２０ 絶縁膜
２１ 足場
２２ 可動電極
２３ 封止部
２４ 開口部
２５ 可動電極（片持ち梁）
２６ 発熱抵抗体
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板上に形成されたダイアフラムに印加される物理量を検出する半導体センサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体圧力センサとしては、例えば、図１２に示すようなものがある（例えば、特開２０００−２６１０号公報）。
図１２において、Ｓｉ基板１の裏面に絶縁膜１８を形成し、この絶縁膜１８上に設けられた小開口部２４からエッチング液を注入し、Ｓｉ基板１をエッチングして、空洞部６を形成する。
【０００３】
そして、小開口部２４を封止部２３によって封止することにより空洞部６を密閉して、基準圧力室及びダイアフラム部１０を形成する方式がある。
【０００４】
なお、１１はピエゾ抵抗、１２は表面絶縁層、１３は金属配線である。
【０００５】
また、半導体圧力センサの他の例としては、図１３に示すようなものがある（例えば、特開平１１−２８４２０４号公報）。
図１３において、Ｓｉ基板１上に犠牲層を形成し、この犠牲層上に多結晶シリコン層を堆積し、可動電極２２を形成する。その後、開口部２４から犠牲層をエッチング除去し、開口部２４を封止部２３によって封止することにより、圧力基準室とダイアフラム部とを形成する方式がある。
なお、１９は固定電極、２０は多結晶の絶縁膜、２１は足場である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示すような従来の半導体圧力センサにおいては、ダイアフラム部及び基準圧力室を形成する工程が複雑で、多くのコストがかかるという問題点があった。
【０００７】
また、図１３に示すような従来の半導体圧力センサにおいては、絶縁膜２０は多結晶シリコンであるので、ダイアフラム部に多結晶シリコンという構造的に不安定な物質を使わざるを得ず、残留応力による膜反りの制御が困難であり、圧力測定精度の向上も困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、低コスト化が可能で、機械的強度が強く、高精度の測定が可能な半導体センサ及びその製造方法を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
（１）機械的な変位量を電気信号に変換する半導体センサにおいて、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成する。
【００１０】
（２）半導体圧力センサにおいて、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、この空洞領域を圧力室とするとともに、この圧力室の壁部の一部をダイアフラム部とし、このダイアフラム部の変位により、圧力を測定する。
【００１１】
（３）半導体加速度センサにおいて、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とし、このダイアフラム部のをエッチングすることによりダイアフラム部に可動電極を形成し、この可動電極の変位により加速度を検出する。
【００１２】
（４）半導体エアーフローセンサにおいて、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とし、このダイアフラム部上に発熱抵抗体を形成する。
【００１３】
（５）好ましくは、上記（１）、（２）、（３）において、上記空洞領域の角部は、半径０．３μｍ以上の丸みを帯びている。
【００１４】
（６）また、好ましくは、上記（１）、（２）、（３）において、上記空洞領域を形成する周辺部分は、同一単結晶材料で構成される。
【００１５】
（７）また、好ましくは、上記（１）において、上記空洞領域を形成する壁部の一部を第１のダイアフラムとし、この第１のダイアフラム上に、固定する足場部分を有し、圧力の変化に応じて変位する第２のダイアフラムを形成した。
【００１６】
（８）機械的な変位量を電気信号に変換する半導体センサの製造方法において、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、上記複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成する工程とを備える。
【００１７】
（９）半導体圧力センサの製造方法において、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、この空洞領域を圧力室とするとともに、この圧力室の壁部の一部をダイアフラム部とする工程とを備える。
【００１８】
（１０）半導体加速度センサの製造方法において、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とする工程と、上記ダイアフラム部のをエッチングしてダイアフラム部に可動電極を形成する工程とを備える。
【００１９】
（１１）半導体エアーフローセンサの製造方法において、半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とする工程と、上記ダイアフラム部上に発熱抵抗体を形成する工程とを備える。
【００２０】
半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理することにより、半導体基板内の複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域が形成されるとともに、空洞部上の薄膜部がダイアフラム部となるように構成している。
【００２１】
上記の構成により、通常のＳｉウェハの処理工程を用いて基準圧力室となる空洞領域とダイアフラム部を同時に形成することができ、製造工程を簡略化することができる。
【００２２】
また、本発明の製造方法においては、ダイアフラム部は基板と同一材質の単結晶シリコンにより構成することができ、かつ、ダイアフラム部を形成するための空洞部の角部は丸みを帯びた形状となる。このため、応力がダイアフラム支持部に集中せず、機械的強度の強いダイアフラムを形成することが可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の第１の実施形態である半導体圧力センサ及びその製造方法の説明図である。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態である半導体センサの製造方法で製造した半導体圧力センサの概略断面構成図である。
図１において、Ｓｉ基板１の表面に不純物拡散領域２が形成され、この不純物拡散領域２が下部電極となっている。
【００２５】
また、空洞部６上のダイアフラム部１０に高濃度不純物拡散領域７が形成され、この高濃度不純物拡散領域７が上部電極となっている。不純物拡散領域２と高濃度不純物拡散領域７は、それぞれ、Ｎ型、Ｐ型の不純物が注入され、ＰＮ接合を形成しており、逆バイアス状態で使用することにより、上部電極７と下部電極２との絶縁を確保する構成となっている。
【００２６】
また、電極部７及び２と外部とを電気的に接続するため、絶縁層８を形成し、この絶縁層８にコンタクト用の孔を形成し、金属配線９と、電極７、２のそれぞれとを接続している。
【００２７】
次に、本発明の第１の実施形態である半導体圧力センサの動作を説明する。
図１に示した例において、空洞部６が基準圧力室となり、ダイアフラム部１０が印加される外部圧力に応じて変位する。例えば、外部圧力が大きくなればダイアフラム部１０はＳｉ基板１側に撓むことになる。
【００２８】
一方、下部電極２と上部電極７と間の静電容量は、空洞部６の高さ、つまり、図１の上下方向の大きさに反比例する。したがって、ダイアフラム１０が外部圧力に応じて変位すると、空洞部６の高さが変化し、その結果静電容量が変化することになる。第１の実施形態における半導体圧力センサの構造では、外部圧力の変化を静電容量の変化として検出するものである。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施形態である半導体圧力センサの製造方法の工程図である。
図２において、まず、図２の（ａ）ではＳｉ基板１の表面にイオン注入等により選択的に不純物を注入し、熱処理を行うことにより不純物拡散領域２を形成する。この不純物拡散領域２が下部電極となる。
【００３０】
その後、不純物拡散領域２に、複数のトレンチ（溝）もしくは複数のホール（穴）が形成された構造体３をドライエッチング法により、トレンチ幅０．３μｍ、トレンチ間隔（トレンチとトレンチとの間の領域幅）０．３μｍ、深さ２μｍで形成する。
【００３１】
図３は、上記構造体３の概略平面図である。
図３において、図３の（ａ）は不純物拡散領域２に複数のトレンチ４を形成した場合を示し、図３の（ｂ）は不純物拡散領域２に複数のホール５を形成した場合である。
【００３２】
この構造体３を不純物拡散領域２に形成する面積としては、構造体３の上部部分が上部電極７となるため、静電容量の変化を大きくする面積として、２５０μｍ角の面積（２５０μｍ×２５０μｍ）とする。
【００３３】
次に、図２の（ｂ）において、構造体３を形成したＳｉ基板１を高温状態で表面が酸化しない状態、例えば水素雰囲気中もしくは高真空下でアニール（例えば、１１００℃の熱処理）を行う。
【００３４】
このようなアニールを施すと、Ｓｉが流動を起こして表面積を極小にするように動くため、Ｓｉ基板１内部に形成した構造体３のパターンに依存した空洞部６が形成される。そして、この空洞部６を圧力基準室とし、この圧力基準室を形成する壁部の一部をダイアフラム部１０とする。
【００３５】
上記寸法で構造体３を形成することにより、空洞部６の横寸法は２００μｍ程度、高さ寸法は０．８ｍ、ダイアフラム１０の厚みは１μｍ程度となる。
【００３６】
なお、複数のトレンチ若しくはホールが形成された構造体３を有するＳｉ基板１を高温状態で表面が酸化しない状態でアニールを行うと、不純物拡散領域２に空洞が形成されることは、目的は異なるが、トランジスタの製法の係わる分野では知られていることである。
【００３７】
次に、図２の（ｃ）において、ダイアフラム部１０上に選択的にイオン注入等により不純物を導入し、熱処理により拡散させ、高濃度不純物拡散領域７を形成する。この不純物拡散領域７が上部電極となる。
【００３８】
次に、図２の（ｄ）において、Ｓｉ基板１の表面にＣＶＤ法等により酸化膜、窒化膜といった絶縁層８を形成し、コンタクト用の孔開けをフォトエッチングより行い、Ａｌ等の金属膜を形成し、金属配線９を形成する。
【００３９】
上記のようにして、本発明の第１の実施形態である半導体圧力センサが製造される。
【００４０】
以上のように、本発明の第１の実施形態においては、不純物拡散領域２に複数のトレンチ又はホールを形成し（１工程）、アニールを行う（２工程）ことにより、圧力基準室とダイアフラム部とを同時に形成することができる。
【００４１】
これに対して、従来の技術においては、不純物拡散領域に絶縁膜を形成し（１工程）、この絶縁膜に開口部を形成し（２工程）、この開口部からエッチングによって、空洞部（圧力基準室）を形成し（３工程）、上記形成した開口部を封止（４工程）しなければならなかった。
【００４２】
したがって、本発明の第１の実施形態によれば、製造工程を簡略化でき、低コスト化が可能で、機械的強度が強く、高精度の測定が可能な半導体圧力センサ及びその製造方法を実現することができる。
【００４３】
また、半導体基板表面にダイアフラム等の圧力検出部を形成するのと同時に基準圧力室を形成するので、Ｓｉウェハのバッジ処理で同時に大量に半導体圧力センサを製造することができ、低コスト化が可能となる。
【００４４】
また、通常のＳｉのウェハプロセスとマッチするため、センサ出力を処理する回路を同一チップ上に容易に集積化することができる。
【００４５】
また、ダイアフラム部は基板と同材質の単結晶シリコンで形成するとともに、ダイアフラムを形成するための空洞部がＳｉ原子のリフローにより形成されるため、空洞部角部分は丸みを帯びた形状になり、ダイアフラム支持部に応力が集中しにくい構造になっているため、機械的強度の強い半導体圧力センサを製造できる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
図４は本発明の第２の実施形態である半導体圧力センサの概略断面図であり、この第２の実施形態は、圧力の変化をダイアフラム上に形成したピエゾ抵抗の抵抗変化として検出するものである。
【００４７】
図４において、図２に示した製造工程と同様に、Ｓｉ基板１上に複数のトレンチ等を形成し、アニールすることにより空洞部６を形成する。
【００４８】
この空洞部６上のダイアフラム部１０に拡散抵抗を用いたピエゾ抵抗１１が形成されている。このピエゾ抵抗１１の表面には、表面保護用の表面絶縁層１２が形成される。そして、表面絶縁層１２の一部にはコンタクト用の孔が開けられ、ピエゾ抵抗１１は金属配線１３に接続されている。
【００４９】
図４に示した第２の実施形態も図１に示した第１の実施形態と同様に、空洞部６が基準圧力室となり、ダイアフラム部１０が印加される外部圧力に応じて変位する。例えば、外部圧力が大きくなれば、ダイアフラム１０はＳｉ基板１側に撓むことになる。
【００５０】
このように、ダイアフラム１０が撓めば、ダイアフラム１０に応力が発生し、その結果、ダイアフラム１０の表面に形成されたピエゾ抵抗１１の抵抗値が変化し、それによって圧力を検出することができる。
【００５１】
図５は、図４に示した本発明の第２の実施形態である半導体圧力センサの製造方法の工程を示す図である。
【００５２】
図５において、まず、図５の（ａ）ではＳｉ基板１の表面に複数のトレンチもしくはホールといった構造体３をドライエッチング法により形成する。
【００５３】
次に、図５の（ｂ）において、構造体３を形成したＳｉ基板１を高温状態で表面が酸化しない状態、例えば水素雰囲気中もしくは高真空下でアニールを行う。
【００５４】
このようなアニールを施すと、上述したように、Ｓｉが流動を起こして表面積を極小にするように動くため、Ｓｉ基板１内部に形成した構造体３のパターンに依存した空洞部６が形成される。
【００５５】
次に、図５の（ｃ）において、Ｓｉ基板１上にイオン注入等により不純物拡散層を形成し、ピエゾ抵抗１１を形成する。
【００５６】
次に、図５の（ｄ）において、Ｓｉ基板１の表面にＣＶＤ法等を用いて表面絶縁層１２を形成し、その後、形成した表面絶縁層１２の一部にフォトエッチングによってコンタクト用の孔の形成を行い、その後、金属配線１３を形成する。
【００５７】
上記のようにして、本発明の第２の実施形態である半導体圧力センサが製造される。
【００５８】
以上のように、本発明の第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５９】
次に、センサ部と周辺回路素子との絶縁分離法について説明する。
図６は、半導体圧力センサと他の素子との絶縁分離法の説明図である。この絶縁分離法においては、半導体集積回路の製造工程で使用されるＳＴＩ技術を利用する。つまり、Ｓｉ基板１の表面にトレンチを形成し、そのトレンチ部に絶縁膜１４を埋め込む技術である。
【００６０】
このＳＴＩ技術では、深さ方向の絶縁性が確保できるため、圧力センサ部の絶縁性に適している。また、従来のＬＯＣＯＳ分離技術と比較して、横方向の面線を縮小できる利点があるため高集積化に適している。
【００６１】
図７は、半導体圧力センサと他の素子との絶縁分離法の説明図である図１もしくは図３に示した半導体圧力センサをＳｉ基板１上に配置した例の上面図である。各センサ部１６の絶縁分離にＳＴＩ絶縁部１５を利用している。図７の例においては、各センサ部１６が圧力を検知することができるため、基板１表面上の圧力分布を検出することが可能となる。
【００６２】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
図８は本発明の第３の実施形態である相対圧検出型の圧力センサの概略断面図である。この第３の実施形態は、図１に示した例において、Ｓｉ基板１の裏面側よりアルカリエッチング液によりＳｉをエッチングして開口部２４を形成し、Ｓｉ基板１表面上のダイアフラム１０と対向した面にダイアフラム１７を形成したものである。
【００６３】
その他の構成、及び製造方法は、図１及び図２に示した例と同様となる。なお、図１の示した例と同等の部材には同一の符号が付してある。
【００６４】
次に、本発明の第３の実施形態である半導体圧力センサの動作を説明する。
図８において、空洞部６が基準圧力室となり、Ｓｉ基板１の表面側より印加される圧力によりダイアフラム部１０が変位する。また、Ｓｉ基板１の裏面側より印加される圧力によりダイアフラム部１７が変位する。
【００６５】
よって、空洞部６の高さ、つまり、ダイアフラム部１０とダイアフラム部１７との互いの距離は、Ｓｉ基板１の表面側の圧力と裏面側の圧力との相対的な差によって決定されることになる。
【００６６】
この相対的な圧力差を、空洞部６の高さに反比例する静電容量の変化として検出することにより、図８に示す装置は、相対圧検出用の圧力センサとして利用できる。
【００６７】
以上のように、本発明の第３の実施形態においては、第１の実施形態と同様な効果を得るできる他、静電容量の変化として相対圧力を検出するため、温度に対する出力変動の小さい相対圧検出用センサを実現可能である。
【００６８】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
図９は本発明の第４の実施形態である半導体圧力センサの概略断面図であり、この第４の実施形態は、ダイアフラム上に別の圧力センサを形成した例である。
【００６９】
図９において、図５の（ａ）及び（ｂ）に示した製造方法と同様にして、Ｓｉ基板１に空洞部６及びダイアフラム部１０を形成する。次に、形成したダイアフラム部１０（第１のダイアフラム）上に酸化膜等の絶縁膜１８を形成した後、固定電極１９を形成する。そして、固定電極１９の絶縁のためにさらに絶縁層２０を形成する。その後、ダイアフラム１０上に足場部分を有する可動電極２２（第２のダイアフラム）を形成する。
【００７０】
この圧力センサにおいては、可動電極２２と固定電極１９との間の静電容量の変化を可動電極２２に印加される外部圧力の変化として検出するものである。
【００７１】
図９に示す実装構造の圧力センサの場合、センシング部分となる可動電極２２及び固定電極１９は、ダイアフラム１０上に形成されるため、例えば外部から熱が加えられ、Ｓｉ基板１がその熱応力により歪みを発生した場合にも、空洞部６によりその歪みを低減可能となり、センシング部分はＳｉ基板１の影響を受けにくい、外部環境変化に対して強い圧力センサである。
【００７２】
したがって、本発明の第４の実施形態によれば、外部環境変化に対して強い圧力センサを、簡単な製造工程（図５の（ａ）、（ｂ）に示す工程）を追加するのみで製造することができる。
【００７３】
また、本発明のダイアフラム自体を基板として、ダイアフラム上に半導体圧力センサを形成することにより、基板からの熱応力による歪み等の影響を低減した半導体圧力センサを実現することができる。
【００７４】
次に、本発明の第５の実施形態を説明する。
図１０は本発明の第５の実施形態である半導体センサの概略断面及び平面図である。この第５の実施形態は、加速度を検出する半導体センサの例である。
【００７５】
そして、この第５の実施形態は、図２の（ａ）及び（ｂ）に示した製造工程と同様にして空洞６を形成した後に、ダイアフラム１０上の上部電極部をフォトエッチングにより加工し、片持ち梁構造の可動電極２５を形成したものである。
【００７６】
次に、本発明の第５の実施形態である半導体加速度センサの動作を説明する。
図１０において、半導体加速度センサに加速度が加わると、可動電極部２５は片持ち梁構造であるため、Ｓｉ基板１側もしくはその反対側へ変位する。ここで、下部電極２と可動電極２５との間の静電容量は、空洞部６の高さ、つまり、下部電極２と可動電極２５との距離に反比例する。
【００７７】
したがって、可動電極部２５が加速度に応じて変位すると、空洞部６の高さが変化し、その結果、静電容量が変化することになる。本発明の第５に実施形態の構造では、加速度の変化を静電容量の変化として検出するものである。
【００７８】
この第５の実施形態においても、空洞６の形成を簡単な製造工程で行うことができ、その後のＳｉ基板１表面の加工のみにより、加速度検出用のセンサを製造することができる。つまり、本発明の第５の実施形態によれば、製造工程を簡略化でき、低コスト化が可能で、機械的強度が強く、高精度の測定が可能な半導体加速度センサ及びその製造方法を実現することができる。
【００７９】
次に、本発明の第６の実施形態を説明する。
図１１は本発明の第６の実施形態である半導体センサの概略断面及び平面図であり、この第６の実施形態は、空気流量を検出するエアーフローセンサの例である。
【００８０】
図１１において、図５の（ａ）及び（ｂ）に示した製造工程と同様にして、Ｓｉ基板１に複数のトレンチ又はホールを形成し、真空下でアニールすることにより、空洞部６を形成する。そして、Ｓｉ基板１上に酸化膜等の絶縁膜１２を熱酸化等により形成した後、ポリＳｉ膜を形成し、フォトエッチング加工して発熱抵抗体２６を形成したもである。
【００８１】
次に、本発明の第６の実施形態である半導体エアーフローセンサの動作を説明する。
図１１において、発熱抵抗体２６に電流を流して加熱する。この発熱抵抗体２６に空気の流れが触れることにより温度が下がるが、発熱抵抗体２６の温度が一定になるように外部回路により発熱抵抗体２６に流す電流を制御する。この流す電流の変化により、空気流量を換算し、エアーフローセンサとして動作する。
【００８２】
以上のように、この第６の実施形態においても、空洞６の形成を簡単な製造工程で行うことができ、その後のＳｉ基板１表面の加工のみにより、断熱効果が高いエアーフロー検出用のセンサを低コストで製造することができる。
【００８３】
つまり、本発明の第６の実施形態によれば、空洞部６が真空となるため、発熱抵抗体２６には、測定すべき空気以外の外部等からの熱をこの空洞部６で抑制できるため、断熱効果の高い実装構造となっている。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体基板表面にダイアフラム等の圧力検出部を形成するのと同時に基準圧力室を形成することができるので、製造工程を簡略化でき、低コスト化が可能で、機械的強度が強く、高精度の測定が可能な半導体センサ及びその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である半導体センサの製造方法で製造した半導体圧力センサの概略断面構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である半導体圧力センサの製造方法の工程図である。
【図３】第１の実施形態における構造体３の概略平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態である半導体圧力センサの概略断面図である。
【図５】図４に示した本発明の第２の実施形態である半導体圧力センサの製造方法の工程を示す図である。
【図６】半導体圧力センサと他の素子との絶縁分離法の説明図である。
【図７】半導体圧力センサと他の素子との絶縁分離法の説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態である相対圧検出型の圧力センサの概略断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態である半導体圧力センサの概略断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態である半導体センサの概略断面及び平面図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態である半導体センサの概略断面及び平面図である。
【図１２】従来技術における半導体圧力センサの一例の概略断面図である。
【図１３】従来技術における半導体圧力センサの他の例の概略断面図である。
【符号の説明】
１ Ｓｉ基板
２ 不純物拡散領域（下部電極）
３ 構造体
４ トレンチ
５ ホール
６ 空洞部
７ 高濃度不純物拡散領域（上部電極）
８ 絶縁膜
９ 金属配線
１０ ダイアフラム
１１ ピエゾ抵抗
１２ 表面絶縁層
１３ 金属配線
１４ 絶縁膜
１５ ＳＴＩ絶縁部
１６ センサ部
１７ ダイアフラム部
１８ 絶縁膜
１９ 固定電極
２０ 絶縁膜
２１ 足場
２２ 可動電極
２３ 封止部
２４ 開口部
２５ 可動電極（片持ち梁）
２６ 発熱抵抗体
Claims (11)
- 機械的な変位量を電気信号に変換する半導体センサにおいて、
半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成することを特徴とする半導体センサ。 - 半導体圧力センサにおいて、
半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、この空洞領域を圧力室とするとともに、この圧力室の壁部の一部をダイアフラム部とし、このダイアフラム部の変位により、圧力を測定することを特徴とする半導体圧力センサ。 - 半導体加速度センサにおいて、
半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とし、このダイアフラム部のをエッチングすることによりダイアフラム部に可動電極を形成し、この可動電極の変位により加速度を検出することを特徴とする半導体加速度センサ。 - 半導体エアーフローセンサにおいて、
半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成し、これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とし、このダイアフラム部上に発熱抵抗体を形成することを特徴とする半導体エアーフローセンサ。 - 請求項１、２、３のうちのいずれか一項記載の半導体センサにおいて、上記空洞領域の角部は、半径０．３μｍ以上の丸みを帯びていることを特徴とする半導体センサ。
- 請求項１、２、３のうちのいずれか一項記載の半導体センサにおいて、上記空洞領域を形成する周辺部分は、同一単結晶材料で構成されることを特徴とする半導体センサ。
- 請求項１記載の半導体センサにおいて、上記空洞領域を形成する壁部の一部を第１のダイアフラムとし、この第１のダイアフラム上に、固定する足場部分を有し、圧力の変化に応じて変位する第２のダイアフラムを形成したことを特徴とする半導体圧力センサ。
- 機械的な変位量を電気信号に変換する半導体センサの製造方法において、
半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、
上記複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体センサの製造方法。 - 半導体圧力センサの製造方法において、
半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、
これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、この空洞領域を圧力室とするとともに、この圧力室の壁部の一部をダイアフラム部とする工程と、
を備えることを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。 - 半導体加速度センサの製造方法において、
半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、
これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とする工程と、
上記ダイアフラム部のをエッチングしてダイアフラム部に可動電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体加速度センサの製造方法。 - 半導体エアーフローセンサの製造方法において、
半導体基板の所定領域に複数の溝又は穴を形成する工程と、
これら複数の溝又は穴が形成された半導体基板を熱処理して、この半導体基板内の上記複数の溝又は穴が形成された領域に空洞領域を形成し、空洞領域の壁部の一部をダイアフラム部とする工程と、
上記ダイアフラム部上に発熱抵抗体を形成する工程と、
を備えることを特徴とする半導体エアーフローセンサの製造方法。
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