(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力による抵抗変化を電気信号に変換するピエゾ抵抗がシリコン基板の一面側へ形成されるピエゾ抵抗形成工程と、
シリコン基板の両面に形成された耐エッチング膜を他面側におけるピエゾ抵抗対応位置にて除去し、異方性エッチングし断面台形状の凹部を形成して、測定対象である流体の圧力を受圧する受圧面を有したダイアフラム部を形成するダイアフラム部形成工程と、
耐エッチング膜を除去し、ダイアフラム部の受圧面を保護する保護膜がその受圧面及びシリコン基板の他面に形成される保護膜形成工程と、
シリコン基板の他面における保護膜を除去し、軸孔を設けたガラス台座のメタライズされた一方面を、その軸孔及びダイアフラム部の互いの位置を対応した状態で、他面と接合するガラス台座接合工程と、有することを特徴とする半導体圧力センサの製造方法。
【請求項２】
前記保護膜は、ガスをプラズマ状にし膜成分を堆積するプラズマＣＶＤでもって形成されてなることを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサの製造方法。
【請求項３】
前記保護膜は、前記シリコン基板を熱処理して形成される酸化珪素であることを特徴とする請求項１記載の半導体圧力センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、腐食性を有する流体、すなわち気体又は液体の圧力を測定する半導体圧力センサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の半導体圧力センサの製造方法として、図２に示す製造法が存在する。この製造法は、先ず、導電型がＰ型で圧力による抵抗変化を電気信号に変換するピエゾ抵抗Ａ１と、そのピエゾ抵抗Ａ１と接続して導電型がＰ＋型で電気伝導度の良好な導電部Ａ２とが、シリコン基板Ａの一面側へ形成される。そして、耐エッチング膜Ａ３がシリコン基板Ａの両面に形成され、他面側の耐エッチング膜Ａ３をピエゾ抵抗Ａ１の対応位置にて除去し、その除去部から異方性エッチングし、底部に有した断面台形状の凹部Ａ４を形成して、底部を受圧面Ａ５とするダイアフラム部Ａ６が形成され、測定対象である流体の圧力を受圧面Ａ５にて受圧して撓む。
【０００３】
次いで、酸化珪素膜からなる保護膜Ｂが化学的蒸着法、いわゆるＣＶＤ法を用いて受圧面Ａ５及びシリコン基板Ａの他面Ａ７に形成され、ダイアフラム部Ａ６の受圧面Ａ５を保護する。次いで、軸孔Ｃ１を設けたガラス台座Ｃのメタライズされた一方面を、その軸孔Ｃ１及びダイアフラム部Ａ６の互いの位置を対応した状態で、シリコン基板Ａの他面Ａ７と接合する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の半導体圧力センサの製造方法では、ダイアフラム部Ａ６を保護する保護膜Ｂが受圧面Ａ５に形成されて、腐食性を有する流体の圧力を測定する半導体圧力センサを製造できる。
【０００５】
しかしながら、ダイアフラム部Ａ６の受圧面Ａ５及び他面Ａ７に保護膜Ｂを形成し、ガラス台座Ｃの一方面とシリコン基板Ａの他面Ａ７との間に保護膜Ｂが介在した状態で、それぞれを接合するから、保護膜Ｂの膜厚を厚くすると接合強度が劣化する。また、膜厚を薄くすると受圧面Ａ５が保護膜Ｂでもって十分には保護されず、腐食性流体でもって腐食される場合があった。
【０００６】
本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、ダイアフラム部の受圧面に保護膜を厚く形成して受圧面を腐食性流体から確実に保護でき、かつ、ガラス台座の一方面とシリコン基板の他面とを強固に接合できる半導体圧力センサの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、請求項１記載の半導体圧力センサの製造方法は、圧力による抵抗変化を電気信号に変換するピエゾ抵抗がシリコン基板の一面側へ形成されるピエゾ抵抗形成工程と、シリコン基板の両面に形成された耐エッチング膜を他面側におけるピエゾ抵抗対応位置にて除去し、異方性エッチングし断面台形状の凹部を形成して、測定対象である流体の圧力を受圧する受圧面を有したダイアフラム部を形成するダイアフラム部形成工程と、耐エッチング膜を除去し、ダイアフラム部の受圧面を保護する保護膜がその受圧面及びシリコン基板の他面に形成される保護膜形成工程と、シリコン基板の他面における保護膜を除去し、軸孔を設けたガラス台座のメタライズされた一方面を、その軸孔及びダイアフラム部の互いの位置を対応した状態で、他面と接合するガラス台座接合工程と、有する構成にしてある。
【０００８】
請求項２記載の半導体圧力センサの製造方法は、請求項１記載の製造方法において、前記保護膜は、ガスをプラズマ状にし膜成分を堆積するプラズマＣＶＤでもって形成された構成にしてある。
【０００９】
請求項３記載の半導体圧力センサの製造方法は、請求項１記載の製造方法において、前記保護膜は、前記シリコン基板を熱処理して形成される酸化珪素である構成にしてある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１に基づいて以下に説明する。先ず、導電型がＮ型で一面１１及び他面１２を有したシリコン基板１を熱酸化して酸化珪素膜１３を形成し、その酸化珪素膜１３を所定位置にて除去しボロンを拡散して、導電型がＰ＋型で電気伝導度の良好な導電部１４を、シリコン基板１の一面１１側にて中央に対して両側へそれぞれ形成する（ａ）。
【００１１】
次いで、ピエゾ抵抗形成工程において、一面１１側の酸化珪素膜１３を両導電部１４と接続する所定位置にて除去しボロンを拡散することによって、導電型をＰ型とするピエゾ抵抗１５がシリコン基板１の一面１１側へ形成され、圧力による抵抗変化を電気信号に変換する（ａ）。
【００１２】
次いで、ダイアフラム部形成工程において、窒化珪素からなる耐エッチング膜１６が化学的蒸着法、いわゆるＣＶＤ法を用いてシリコン基板１１の両面１１，１２側に形成され、他面１２側の耐エッチング膜１６を通常のフォトリソグラフィー又はエッチングでもって、ピエゾ抵抗１５の対応位置にて除去して除去部を形成する。耐エッチング膜１６をマスクとしてＫＯＨ溶液でもって、除去部から異方性エッチングして、一面１１側へ行くほど幅を狭くした断面台形状の凹部１７を形成し、その凹部１７の底部を受圧面２１とするダイアフラム部２が形成されて、測定対象である流体の圧力を受圧面２１にて受圧して撓む（ｂ）。そして、シリコン基板１の他面１２側における酸化珪素膜１３及び耐エッチング膜１６を除去する。
【００１３】
次いで、保護膜形成工程において、酸化珪素からなる保護膜１８がガスをプラズマ状にし膜成分を堆積するプラズマＣＶＤを用いて、１ミクロンメートルの膜厚でダイアフラム部２の受圧面２１及び他面１２に形成されて、受圧面２１を保護する（ｃ）。
【００１４】
次いで、ガラス台座３接合工程において、ダイアフラム部２の受圧面２１に形成された保護膜１８に耐エッチング性を有するレジスト膜１８ａを塗布した後エッチングして、受圧面２１に形成された保護膜１８を残して、シリコン基板１の他面１２に形成された保護膜１８を除去する（ｄ）。
【００１５】
ここで、一方面３１を有したガラス台座３はパイレックスガラスにより、軸孔３２を設け、一方面３１が金属でメタライズされている。軸孔３２及びダイアフラム部２の互いの位置を対応した状態で、直流の高電圧を印加して接合する陽極接合でもって、一方面３１がシリコン基板１の他面１２と保護膜１８を介することなく直接接合されて、それぞれが強固に接合される（ｅ）。
【００１６】
このものの動作を説明する。測定対象である流体はガソリン蒸気等の腐食性を有し、ガラス台座３の一方面３１がシリコン基板１の他面１２と接合されているので漏れることなく、圧力を持ってガラス台座３の軸孔３２に導入されて、ダイアフラム部２の受圧面２１がその流体の圧力を受圧する。受圧面２１が流体の圧力を負荷されると、ダイアフラム部２は流体の圧力と大気圧との差に比例して撓み、したがって、ダイアフラム部２に形成されたピエゾ抵抗１５は撓んで抵抗値がその撓みの大きさに比例して変化し、この抵抗値を電気信号として導電部１４を介して端子（図示せず）に出力して、流体の圧力を測定する。ここで、ダイアフラム部２は、保護膜１８が１ミクロンメートルの膜厚で厚く受圧面２１に形成されて、受圧面２１がその厚い保護膜１８でもって保護されるので、ダイアフラム部は測定する流体が腐食性であっても腐食されることがない。
【００１７】
かかる一実施形態の半導体圧力センサの製造方法にあっては、上記したように、ダイアフラム部２の受圧面２１及びシリコン基板１の他面１２に保護膜１８を形成し、受圧面２１のみ残した状態で他面１２の保護膜１８を除去し、ガラス台座３の一方面３１と他面１２とをそれぞれ接合するから、保護膜１８の膜厚を１ミクロンメートルに厚く形成して、受圧面２１がその厚い保護膜１８でもって保護されて、腐食性の流体であっても腐食されることなく流体の圧力を測定できるとともに、保護膜１８がガラス台座３の一方面３１とシリコン基板１の他面１２との間に介在しないので、それぞれを強固に接合できる半導体圧力センサを安定して製造することができる。
【００１８】
また、保護膜１８がガスをプラズマ状にし膜成分を堆積するプラズマＣＶＤでもって形成されたから、保護膜形成工程においてピエゾ抵抗１５が熱影響を受けることなく、保護膜１８が高温ではなく略室温に近い低温で形成されて、流体の圧力を精度よく測定できる半導体圧力センサを製造できる。
【００１９】
なお、本実施形態では、ガスをプラズマ状にし膜成分を堆積するプラズマＣＶＤでもって、酸化珪素からなる保護膜１８を形成したが、空隙なく密度の高い保護膜１８を必要とするときは、シリコン基板１を所定温度で熱処理して、酸化珪素からなる保護膜１８をダイアフラム部２の受圧面２１及び他面１２に形成してもよく、限定されない。
【００２０】
また、本実施形態では、保護膜１８を酸化珪素としたが、たとえばプラズマＣＶＤを用いて得られる窒化珪素としてもよく、限定されない。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１記載の半導体圧力センサの製造方法は、ダイアフラム部の受圧面及びシリコン基板の他面に保護膜を形成し、受圧面のみ残した状態で他面の保護膜を除去し、ガラス台座の一方面と他面とをそれぞれ接合するから、保護膜の膜厚を厚く形成して、受圧面がその厚い保護膜でもって保護されて、腐食性の流体であっても腐食されることなく流体の圧力を測定できるとともに、保護膜がガラス台座の一方面とシリコン基板の他面との間に介在しないので、それぞれを強固に接合できる半導体圧力センサを安定して製造することができる。
【００２２】
請求項２記載の半導体圧力センサの製造方法は、請求項１記載の製造方法の効果に加えて、保護膜がガスをプラズマ状にし膜成分を堆積するプラズマＣＶＤでもって形成されたから、保護膜形成工程においてピエゾ抵抗が熱影響を受けることなく、保護膜が高温ではなく略室温に近い低温で形成されて、流体の圧力を精度よく測定できる半導体圧力センサを製造できる。
【００２３】
請求項３記載の半導体圧力センサの製造方法は、請求項１記載の製造方法の効果に加えて、保護膜がシリコン基板を熱処理することによって形成された酸化珪素であるから、ダイアフラム部の受圧面が真密度に近い酸化珪素からなる保護膜でもって保護されて、受圧面の耐腐食性がさらに良好になって、信頼性良く腐食性流体の圧力を測定できる半導体圧力センサを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す半導体圧力センサの製造工程図である。
【図２】従来例を示す半導体圧力センサの断面図である。
【符号の説明】
１      シリコン基板
１１    一面
１２    他面
１５    ピエゾ抵抗
１６    耐エッチング膜
１７    凹部
１８    保護膜
２      ダイアフラム部
２１    受圧面
３      ガラス台座
３１    一方面
３２    軸孔
【図１】
0003555365.tif 000002
【図２】
0003555365.tif 000003