(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面（１１）および前記主表面とは反対側の主裏面（１２）が（１１０）面である矩形板状の半導体基板（１０）と、
前記半導体基板の前記主裏面から凹部（１３）を形成することにより前記主表面側に形成された圧力検出用のダイアフラム（１４）と、
このダイアフラムに形成され前記ダイアフラムの歪みに伴う抵抗値変化に基づく検出信号を出力するためのゲージ抵抗（Ｒｃ、Ｒｓ）とを備え、
前記凹部が異方性エッチングにより形成されて、前記凹部の開口形状が前記半導体基板の外形と非相似形となっているとともに、前記ダイアフラムの平面形状が〈１００〉結晶軸、〈１１０〉結晶軸、〈１１１〉結晶軸に直交する辺により区画された平面八角形となっており、
前記半導体基板の辺（１０ａ）と前記半導体基板の前記主表面に存在する〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度が略４５°であり、
前記ゲージ抵抗は折り返し形状をなし、その長手方向が前記〈１１０〉結晶軸方向に沿って形成されて、前記半導体基板の辺と前記ゲージ抵抗の長手方向とのなす角度が略４５°となっていることを特徴とする半導体圧力センサ。
【請求項２】
前記半導体基板の辺と前記半導体基板の主表面に存在する〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度が略４５°であるとは、その角度が４５°±２°であることを特徴とする請求項１に記載の半導体圧力センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体圧力センサの製造に用いられる半導体ウェハであって、
主表面および前記主表面とは反対側の主裏面が（１１０）面であり、オリエンテーションフラット（１１０）に平行な方向および直交する方向にスクライブライン（１２０）を形成することにより前記スクライブラインで仕切られた矩形状のチップ単位（１３０）が形成されており、
個々の前記チップ単位において前記主裏面から凹部（１３）を形成することにより前記主表面側に前記圧力検出用のダイアフラム（１４）が形成されており、
前記ダイアフラムに、前記ダイアフラムの歪みに伴う抵抗値変化に基づく検出信号を出力するための前記ゲージ抵抗（Ｒｃ、Ｒｓ）が形成されており、
前記オリエンテーションフラットが前記半導体ウェハの（１００）面に対して略４５°傾いて形成されており、
前記主表面に存在する〈１１０〉結晶軸方向の角度が、前記オリエンテーションフラットに対して略４５°傾いていることを特徴とする半導体ウェハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主面の面方位が（１１０）面である半導体基板に凹部を形成することでダイアフラムを形成してなるダイアフラム式の半導体圧力センサおよびそのような半導体圧力センサを製造するのに用いる半導体圧力センサ用の半導体ウェハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体圧力センサは、主面の面方位が（１１０）面である半導体基板、すなわち主表面および主表面とは反対側の主裏面が（１１０）面である矩形板状の単結晶シリコン基板等の半導体基板に対して形成される。以下、このような半導体基板を（１１０）面型半導体基板という。
【０００３】
従来の（１１０）面型半導体基板を用いた半導体圧力センサの一般的な構成を、半導体基板の主裏面側から視た概略平面図として図１２に示す。半導体基板１０は四つの辺１０ａにて囲まれた矩形板状をなし、半導体基板１０の主裏面から異方性エッチング等にて凹部１３を形成することにより、主表面側に圧力検出用のダイアフラム１４が形成されている。
【０００４】
また、このダイアフラム１４には、ダイアフラム１４の歪みに伴う抵抗値変化に基づく検出信号を出力するためのゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓ（図中、破線にて図示）が形成されている。このような半導体圧力センサは、一般に次のようにして製造される。
【０００５】
主面の面方位が（１１０）面でありオリエンテーションフラットが（１００）面である半導体ウェハに、オリエンテーションフラットに平行な方向および直交する方向にスクライブラインを形成することによりスクライブラインで仕切られた矩形状のチップ単位が形成される。
【０００６】
そして、各チップ単位において、半導体ウェハの主裏面から異方性エッチングにて凹部１３を形成することにより、主表面側にダイアフラム１４を形成する。また、ダイアフラム１４には、イオン注入や拡散等の半導体プロセス技術を用いて形成されたゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓを形成する。しかる後、ダイシングカットして図１２に示す半導体圧力センサができあがる。
【０００７】
ここで、図１２に示すように、ゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓは、〈１１０〉結晶軸方向に沿ってダイアフラム１４の中心寄りに配置されたセンターゲージＲｃと、該センターゲージＲｃよりもダイアフラム１４の周辺部に配置されたサイドゲージＲｓとからなり、これら４個のゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓでブリッジ回路を構成して〈１１０〉結晶軸方向に発生する応力を検出するようにしている。
【０００８】
このように、（１１０）面型半導体基板を用いた半導体圧力センサにおいては、〈１１０〉結晶軸方向に発生する感度を検出するが、その理由は次のようである。（１１０）面には、その構造上、相直交する２つの結晶軸〈１１０〉と〈１００〉とが存在する。
【０００９】
ここで、〈１１０〉結晶軸方向に発生する応力の感度は、〈１００〉結晶軸方向に発生する応力の感度と比べてピエゾ抵抗係数が非常に大きい（例えば約５０倍程度）。そのため、（１１０）面における応力検出においては、〈１００〉結晶軸方向ではなく、〈１１０〉結晶軸方向に発生する応力を用いることになる。
【００１０】
そして、（１１０）面においては〈１１０〉は１方向しか存在しないため、より感度の高い結晶軸に対してより高い出力を得ようとすると、必然的に、図１２に示す様なゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓの配置を採らざるを得ない。
【００１１】
そして、この半導体圧力センサに対しては、半導体基板１０の主裏面側にガラス台座等の別基板（図示せず）を陽極接合等にて接合した状態で使用される。すなわち、主裏面における凹部１３の開口部以外の部分に上記別基板を接合し、凹部１３内を封止された圧力基準室として構成するようにしている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年コストダウン化等の理由により、センサチップの小型化すなわちセンサを構成する半導体基板１０の小型化が求められている。ここで、単純にダイアフラム１４を小型化して半導体基板１０の小型化を図ろうとすると、センサ感度の悪化を招くことになり好ましくない。
【００１３】
また、上記図１２に示す（１１０）面型半導体基板を用いた半導体圧力センサにおいて、ダイアフラム１４を小さくすることなく基板サイズを小さくしようとすると、上記した別基板との接合しろが狭くなる。つまり、上記図１２中に寸法Ｌとして示す接合しろの長さが短くなってしまい、上記圧力基準室の気密性確保の点すなわち信頼性の面で好ましくない。
【００１４】
このことは、真空工学における分子流式を用いて表される。圧力基準室のリークのしやすさをＱとし、リーク径（パイプ）の半径をａとし、リーク径（接合しろ）の長さは上記Ｌとし、気体分子の熱運動の平均速度をＶとし、圧力基準室（つまり凹部１３）内の圧力をＰ２、圧力基準室外部の圧力をＰ１とする。なお、リーク経路は図１２中の斜線ハッチング部として示される。すると、上記リークのしやすさＱは次の数式１にて示される。
【００１５】
【数１】
Ｑ＝（２πＶ／３）・ａ3（Ｐ１−Ｐ２）／Ｌ
つまり、上記リークのしやすさＱは、接合しろの長さＬに反比例するため、安易に接合しろＬを短くすることはできない。
【００１６】
本発明は上記問題に鑑み、（１１０）型半導体基板を用いたダイアフラム式の半導体圧力センサにおいて、ダイアフラムサイズを小さくすることなく且つ接合しろを短くすることなく、センサを小型化できるようにすることを目的とする。
【００１７】
また、そのような半導体圧力センサを適切に製造することのできる半導体圧力センサ用の半導体ウェハを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、主表面（１１）および前記主表面とは反対側の主裏面（１２）が（１１０）面である矩形板状の半導体基板（１０）と、半導体基板の主裏面から凹部（１３）を形成することにより主表面側に形成された圧力検出用のダイアフラム（１４）と、このダイアフラムに形成されダイアフラムの歪みに伴う抵抗値変化に基づく検出信号を出力するためのゲージ抵抗（Ｒｃ、Ｒｓ）とを備え、凹部が異方性エッチングにより形成されて、凹部の開口形状が半導体基板の外形と非相似形となっているとともに、ダイアフラムの平面形状が〈１００〉結晶軸、〈１１０〉結晶軸、〈１１１〉結晶軸に直交する辺により区画された平面八角形となっており、半導体基板の辺（１０ａ）と半導体基板の主表面に存在する〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度が略４５°であり、ゲージ抵抗は折り返し形状をなし、その長手方向が〈１１０〉結晶軸方向に沿って形成されて、半導体基板の辺とゲージ抵抗の長手方向とのなす角度が略４５°となっていることを特徴とする。
【００１９】
それによれば、後述の図６に示すように、従来の（１１０）型半導体基板を用いたダイアフラム式の半導体圧力センサに比べて、ダイアフラムサイズを同一とし且つ接合しろを同一にした場合に、半導体基板のサイズを小型化することができる。
【００２０】
つまり、本発明によれば、（１１０）型半導体基板を用いたダイアフラム式の半導体圧力センサにおいて、ダイアフラムサイズを小さくすることなく且つ接合しろを短くすることなく、センサを小型化することができる。
【００２１】
ここで、請求項２に記載の発明のように、矩形状の半導体基板の辺と該半導体基板の主表面に存在する〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度が略４５°であるとは、該角度が４５°±２°であるものにできる。
【００２２】
これは、本発明の半導体圧力センサを構成する半導体基板を加工する際の加工ばらつき等を考慮しつつ、センサ特性を確保可能な値として求められるものである。
【００２３】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の半導体圧力センサの製造に用いられる半導体ウェハであって、主表面および主表面とは反対側の主裏面が（１１０）面であり、オリエンテーションフラット（１１０）に平行な方向および直交する方向にスクライブライン（１２０）を形成することによりスクライブラインで仕切られた矩形状のチップ単位（１３０）が形成されており、個々のチップ単位において主裏面から凹部（１３）を形成することにより主表面側に圧力検出用のダイアフラム（１４）が形成されており、ダイアフラムに、ダイアフラムの歪みに伴う抵抗値変化に基づく検出信号を出力するためのゲージ抵抗（Ｒｃ、Ｒｓ）が形成されており、オリエンテーションフラットが半導体ウェハの（１００）面に対して略４５°傾いて形成されており、主表面に存在する〈１１０〉結晶軸方向の角度が、オリエンテーションフラットに対して略４５°傾いていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の半導体ウェハをスクライブラインに沿ってカットすることにより、チップとして分断された半導体基板は矩形板状であり、その半導体基板の辺と該半導体基板の主表面に存在する〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度は略４５°となる。つまり、本発明の半導体ウェハを用いれば、請求項１または請求項２に記載の半導体圧力センサを適切に製造することができる。
【００２５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る半導体圧力センサＳ１をガラス台座に接合した状態で示す概略断面図、図２はセンサＳ１を主表面１１側からすなわち図１の上方から見たときの概略平面図である。なお、図１は図２中のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、センサＳ１を主裏面１２側から見たときの概略平面図であり、図４は、センサＳ１の主表面１１における結晶軸方位を示す図である。
【００２７】
半導体圧力センサＳ１は、本発明でいう半導体基板としてのシリコン基板１０に対し、周知の半導体製造技術を施すことにより製造される。このシリコン基板１０は、図２、図３に示すように、四つの辺１０ａにて区画され、主表面１１および主表面１１とは反対側の主裏面１２の面方位が（１１０）面である平面矩形の板状のものである。
【００２８】
ここで、シリコン基板１０は第１導電型のもののみからなるもの、例えばＮ型サブストレイト（Ｎ型基板）でも良いし、第１導電型と第２導電型のものが積層されてなるもの、例えばＰ型サブストレイトの上にＮ型エピタキシャル層が積層されたものでも良い。
【００２９】
シリコン基板１０には、主裏面１２から、アルカリ液を用いた異方性エッチングにより凹部１３が形成されており（図１参照）、この凹部１３の形成に伴い薄肉部となった凹部１３の底部は、薄肉部としての圧力検出用のダイアフラム１４として形成されている。
【００３０】
ダイアフラム１４の平面形状は、本例では、〈１００〉結晶軸、〈１１０〉結晶軸、〈１１１〉結晶軸に直交する辺により区画された平面八角形となっている（図２、図３参照）。本例のダイアフラム１４は、例えば六角形の開口部を有するマスクを用いて、異方性エッチングすることで形成できる。このダイアフラム１４の平面形状１００面型半導体基板を異方性エッチングすることにより形成可能な形状であれば良く、四角形等でも良い。
【００３１】
このダイアフラム１４には、ダイアフラム１４の歪みに伴う抵抗値変化に基づく検出信号を出力するためのゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓが形成されている。図２〜図４に示す様に、該ゲージ抵抗は、〈１１０〉結晶軸方向に沿ってダイアフラム１４の中心寄りに配置された２個のセンターゲージＲｃと、センターゲージＲｃよりもダイアフラム１４の周辺部に配置された２個のサイドゲージＲｓとよりなる。
【００３２】
このように感度の高い〈１１０〉結晶軸方向に沿って配置されたゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓは、シリコン基板１０の主表面１１に対してイオン注入、拡散を施すことで形成される。そして、これらゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓは、同じくイオン注入、拡散により形成された拡散配線層（図２中、点々ハッチングにて図示）１５により結線され、電気的に接続されている。
【００３３】
これらゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓの結線状態を図５に示す。４個のゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓは、センターゲージＲｃとサイドゲージＲｓとでは、応力に対する抵抗値変化の方向が逆となっている。そして、各ゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓは、拡散配線層１５により互いに直列接続されて４辺形の閉回路を形成し、ホイートストンブリッジを構成している。
【００３４】
図５に示すブリッジ回路おいては、入力端子ＩａとＩｂとの間に直流定電圧Ｖを与えた状態で、ダイアフラム１４の歪みがゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓの抵抗値変化として現れ、出力端子ＰａとＰｂとの間から被検出圧力に応じたレベルの電圧（検出信号）Ｖｏｕｔが出力されるようになっている。
【００３５】
また、ダイアフラム１４の外側の厚肉部におけるシリコン基板１０の主表面１１には、ゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓと外部とを電気的に接続し、ゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓにより構成される上記ブリッジ回路へ電圧を印加したり、上記ブリッジ回路からの検出信号Ｖｏｕｔを出力する等のための金属配線２１、２２が形成されている。
【００３６】
図２に示す例では、金属配線は、ワイヤボンディング等が行われる外部配線接続用の複数個の金属パッド２２と、拡散配線層１５とともに上記ブリッジ回路を構成したり金属パッド２２と上記ブリッジ回路とを導通させたりする引き出し部２１とよりなる。なお、図２では金属配線２１、２２には識別上、斜線ハッチングを施してある。
【００３７】
これら金属配線２１、２２は、図１に示す様に、シリコン基板１０の主表面１１上に形成されたシリコン酸化膜等よりなる層間絶縁膜３０の上に、アルミニウムを用いた蒸着法等により形成されている。また、引き出し部２１は、層間絶縁膜３０に形成されたコンタクトホールを介して拡散配線層１５と電気的に接続されている。
【００３８】
また、これら金属配線２１、２２および層間絶縁膜３０の上には、半導体圧力センサＳ１を保護するためのシリコン窒化膜等よりなる保護膜４０が、積層されている。なお、図示しないが、金属パッド２２の上の保護膜４０には開口部が形成され、この開口部を介して、金属パッド２２と外部とがワイヤボンディング等により電気的に接続されるようになっている。
【００３９】
このような半導体圧力センサＳ１は、周知の半導体製造技術を用いて製造することができる。そして、製造された該センサＳ１に対しては、図１に示す様に、シリコン基板１０の主裏面１２にガラス台座５０が陽極接合等により接合され、凹部１３内は例えば真空等の一定圧力にて気密に封止されることで圧力基準室として形成される。
【００４０】
このような半導体圧力センサＳ１の実装構造においては、シリコン基板１０の主表面１１側から被検出圧力が印加され、この被検出圧力は、半導体圧力センサＳ１のダイアフラム１４に受圧される。すると、ダイアフラム１４が歪み、このとき発生する〈１１０〉結晶軸方向に発生する応力によって拡散ゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓの抵抗値は変化する。
【００４１】
その抵抗値変化により、上記検出信号Ｖｏｕｔが出力される。この検出信号は、金属配線の金属パッド２２から、外部回路へ送られて信号処理され、最終的な出力信号となる。こうして、被検出圧力の測定がなされる。
【００４２】
ところで、半導体圧力センサＳ１の基本構成および作動等は、以上の如くであるが、本実施形態では、ダイアフラムサイズを小さくすることなく且つ台座５０との接合しろを短くすることなく、センサＳ１を小型化するために、次に述べるような独自の構成を採用している。
【００４３】
すなわち、本実施形態では、矩形板状のシリコン基板１０における辺１０ａとシリコン基板１０の主表面１１に存在する〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度を略４５°とした構成を採用している。
【００４４】
本例では、上記図２に示すように、ゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓは折り返し形状をなし、その長手方向は上記〈１１０〉結晶軸方向に沿っていることから、上記辺１０ａとゲージ抵抗の長手方向とのなす角度も略４５°となっている。
【００４５】
このような独自の構成とすることで、従来の（１１０）型半導体基板を用いたダイアフラム式の半導体圧力センサ（上記図１２参照）に比べて、ダイアフラムサイズを同一とし接合しろを同一にした場合に、シリコン基板１０のサイズを小型化することができる。
【００４６】
このことは、具体的に図６に示される。図６は、上記図３に示した本実施形態の半導体圧力センサＳ１に対して上記図１２に示した従来の半導体圧力センサを重ね合わせて示す図であり、ダイアフラムサイズを同一とし且つ接合しろの長さＬを同一にして示してある。
【００４７】
図６において、従来の半導体圧力センサにおける実際のシリコン基板１０の外形は破線にて示してあり、一点鎖線にて示すシリコン基板１０は、従来のシリコン基板１０を本実施形態のシリコン基板１０の向きに合わせて便宜上４５°回転させて示したものである。
【００４８】
図６に示すように、シリコン基板１０の辺１０ａを〈１１０〉結晶軸方向と平行および直交の関係にした従来に比べて、辺１０ａと〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度を略４５°とした本実施形態では、ダイアフラムサイズを小さくすることなく且つ接合しろの長さＬを短くすることなく、センサＳ１を小型化できることがわかる。
【００４９】
例えば、図６において、従来のシリコン基板１０のサイズを２．７８ｍｍ□とすると、本実施形態のシリコン基板１０のサイズは２．４４ｍｍ□となり、面積として２３％の小型化を達成することができる。
【００５０】
また、逆に、本実施形態では、従来と同一サイズのシリコン基板１０であれば、接合しろの長さＬを従来よりも長くすることができると言える。そして、ガラス台座５０との接合信頼性を向上させ、圧力基準室のリーク抑制すなわち気密性確保をより高レベルにて実現できると言える。
【００５１】
なお、本実施形態は、矩形板状のシリコン基板１０の辺１０ａとダイアフラム１４との位置関係において、当該辺１０ａをダイアフラム１４の外周にて略４５°回転させた構成とも言える。しかし、これは（１１０）面型半導体基板を用いたダイアフラム式の半導体圧力センサに特有の構成であり、（１１０）面型半導体基板であるからこそ、上記した本実施形態の効果を奏するものである。
【００５２】
例えば、図７は、主面の面方位が（１００）面である半導体基板Ｊ１０を用いたダイアフラム式の半導体圧力センサであり、（ａ）はその主裏面側から見た概略平面図、（ｂ）は基板厚み方向の概略断面すなわち（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。
【００５３】
この図７に示すセンサの場合、凹部Ｊ１３およびダイアフラムＪ１４の形状は、エッチングレートの遅い（１１１）面が四角形に現れるため、凹部Ｊ１３、ダイアフラムＪ１４は基板Ｊ１０と相似形になる。そのため、図７において図中の破線に示すように、シリコン基板Ｊ１０を回転させた場合、ダイアフラムＪ１４のサイズが同一ならば接合しろの長さは、むしろ短くなってしまう。
【００５４】
その点、本実施形態では、矩形板状の（１１０）面型半導体基板に異方性エッチングにて凹部を形成することでダイアフラムを形成した場合、半導体基板の外形と凹部の開口形状とが単純な相似形とはならない現象を利用したものである。つまり、本実施形態は（１１０）面型半導体基板を用いたダイアフラム式の半導体圧力センサに特有の構成であり、その効果も特有のものである。
【００５５】
また、本実施形態の半導体圧力センサＳ１の製造は、主面が（１１０）面であるシリコンウェハを用いて複数個のチップ単位に製造されるが、その製造に用いるシリコンウェハについて述べておく。
【００５６】
図８は、本実施形態に係る半導体圧力センサ用の半導体ウェハとしてのシリコンウェハ１００を、その主表面である（１１０）面から見た概略平面図である。なお、このシリコンウェハ１００の主表面、主裏面がそのまま上記センサＳ１におけるシリコン基板１０の主表面、主裏面になることはもちろんである。
【００５７】
図８に示すように、このシリコンウェハ１００の端面の一部には、オリエンテーションフラット１１０が形成されており、オリエンテーションフラット１１０に平行な方向および直交する方向にスクライブライン１２０が形成されている。なお、スクライブライン１２０は図中、太線にて示す。そして、スクライブライン１２０で仕切られた複数個の矩形状のチップ単位１３０の一つ一つが、ウェハ１００のカット後に半導体圧力センサＳ１になる。
【００５８】
ここで、オリエンテーションフラット１１０はシリコンウェハ１００の（１００）面に対して略４５°傾いて形成されている。図８では、シリコンウェハ１００の主表面に存在する〈１００〉結晶軸が示されており、この〈１００〉結晶軸と直交する面が、シリコンウェハ１００の（１００）面である。
【００５９】
このオリエンテーションフラット１１０は、シリコンウェハ１００の原石に存在する各結晶軸を利用して形成することができる。その一例を図９を参照して示す。図９はシリコンの（１１０）面における種々の面方位を示す図である。
【００６０】
図９に示すように、ウェハ１００の（１１０）面において相直交する〈１００〉結晶軸と〈１１０〉結晶軸が存在する。また、〈１００〉結晶軸に対して５４．７４°傾いた軸として〈１１１〉結晶軸がある。これらの結晶軸の位置関係を利用して、上記原石における各結晶軸の位置をＸ線回折等にて求め、〈１１１〉結晶軸から〈１００〉結晶軸側へ９．７４°傾いた軸Ｋ１を求める。
【００６１】
この軸Ｋ１と〈１００〉結晶軸とが４５°であり、図９中の斜線ハッチング部分に示すように、上記原石を研削して当該軸Ｋ１に直交する面をオリエンテーションフラット１１０（図９中ではＯＦとして図示）とすることで、（１００）面に対して４５°傾いたオリエンテーションフラット１１０が形成される。次に、上記原石をスライスして上記図８に示すウェハ１００を形成する。
【００６２】
そして、このシリコンウェハ１００に対して、スクライブライン１２０を形成し、個々のチップ単位１３０において、半導体プロセス技術を用いて主表面側にゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓさらには上記各配線１５、２１等を形成する。ここで、スクライブライン１２０は、例えばウェハ１００の主表面において膜の段差であったり、Ａｌ膜等からなる２本のラインの間として構成される。
【００６３】
また、個々のチップ単位１３０において、主裏面から異方性エッチング等にて凹部１３を形成することにより主表面側にダイアフラム１４を形成する。こうして上記オリエンテーションフラット１１０を有するシリコンウェハ１００は、チップ単位毎にダイアフラム１４やゲージＲｃ、Ｒｓ等が形成されたものになる。
【００６４】
そして、このシリコンウェハ１００をスクライブライン１２０に沿ってダイシング等にてカットすることにより、個々の矩形板状のチップとして分断される。このチップは上記図２に示すシリコン基板１０であり、その辺１０ａと基板１０の主表面１１に存在する〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度が略４５°となる。つまり、本シリコンウェハ１００を用いれば、上記半導体圧力センサＳ１を適切に製造することができる。
【００６５】
また、上記半導体圧力センサＳ１の製造は、上記図８に示すシリコンウェハ１００以外にも、図１０に示すシリコンウェハ２００を用いても製造することができる。
【００６６】
図１０では、シリコンウェハ２００のオリエンテーションフラット２１０は、シリコンウェハ１００の（１００）面であり、その主表面に形成されるスクライブライン２２０はオリエンテーションフラット２１０に対して略４５°傾いている。
【００６７】
この図１０に示すウェハ２００の各チップ単位１３０において、上記と同様に、ゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓやダイアフラム１４等を形成する。なお、図８および図１０に示す両シリコンウェハ１００、２００において、ゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓは上記図４に示す配置に形成されることはもちろんである。
【００６８】
つまり、上記図２に示したような折り返し形状のゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓを形成する場合、図８では、ゲージ抵抗の長手方向がオリエンテーションフラット１１０に対して略４５°傾いて形成されており、図１０では、ゲージ抵抗の長手方向がオリエンテーションフラット２１０と平行になるように形成されている。
【００６９】
また、上記半導体圧力センサＳ１において、矩形状のシリコン基板１０の辺１０ａとシリコン基板１０の主表面１１に存在する〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度が略４５°であるとは、該角度が４５°±２°であることが好ましい。
【００７０】
これは、本実施形態の半導体圧力センサＳ１を構成するシリコン基板１０を加工する際の加工ばらつき等を考慮しつつセンサ特性を確保可能な値として求められるものである。
【００７１】
具体的には、原石の段階において、形成されたオリエンテーションフラットとシリコンの（１００）面との角度誤差が±１°存在する。つまり、オリエンテーションフラットの加工誤差により±１°の誤差が生じる。
【００７２】
また、シリコンウェハには、後工程にて行う各種のマスクの位置合わせ等を行うためのマークを形成する必要があり、このときオリエンテーションフラットとアライメント精度が±１°生じる。
【００７３】
よって、上記半導体圧力センサＳ１において、シリコン基板１０の辺１０ａと〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度を狙い値である４５°にしようとしても、最大２°の誤差は避けられない。そのため、当該角度は４５°±２°となる。
【００７４】
また、上記角度の誤差とセンサ感度との関係について調べた。その結果を図１１に示す。図１１において横軸の角度（単位：°）は、シリコン基板１０の辺１０ａと〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度が４５°のときを０°として、４５°からずれたときの角度、つまり、誤差角度を示す。
【００７５】
そして、図１１において、（ａ）は誤差角度と感度（単位：μＶ／ｍｍＨｇ）との関係を示し、（ｂ）は誤差角度と感度の温度特性（単位：ｐｐｍ／℃）との関係を示す。ここで、感度温度特性は、２５℃から１２５℃までの温度範囲における感度の温度依存性を示す直線の傾きを採ったものである。
【００７６】
図１１から、誤差角度が−２°〜＋２°の間では、感度および感度温度特性はほぼ一定を維持している。また、例えば、感度については１１〜２７μＶ／ｍｍＨｇの間、感度温度特性については−５０〜３５０ｐｐｍ／℃が仕様範囲であるが、この使用範囲も十分に満たしている。つまり、４５°±２°という上記角度の範囲であれば、センサ特性の確保も十分である。
【００７７】
また、本実施形態の半導体圧力センサと従来の半導体圧力センサ（上記図１２参照）とについて、基板１０に加わる熱応力についてＦＥＭ解析を行った。その結果、本実施形態の方が、ゲージ抵抗に加わる熱応力分布を均一にできることが確認できた。
【００７８】
これは、次のような理由によるものと考えられる。外部からの熱応力は、サイドゲージＲｓが受けやすいが、上記図６からわかるように、本実施形態では従来に比べて、ゲージ抵抗が沿って配置されている〈１１０〉結晶軸方向における基板１０の端部とゲージＲｓとの距離を長くできる。そのため、本実施形態の方が、外部からの熱応力がゲージ抵抗に伝わりにくい。
【００７９】
また、内部の熱応力については、ダイアフラム１４のコーナー部に集中しやすいが、同じく上記図６からわかるように、本実施形態では従来よりも基板サイズを小さくできるので、ダイアフラム１４のコーナー部から基板１０の端部までの距離を短くできる。そのため、本実施形態の方が、内部の熱応力を外部に逃しやすい。
【００８０】
このような理由から、本実施形態の方が、ゲージ抵抗Ｒｃ、Ｒｓに加わる熱応力分布を均一にできると考えられる。そして、このことは、オフセット電圧の低減に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体圧力センサをガラス台座に接合した状態で示す概略断面図である。
【図２】図１に示す半導体圧力センサを主表面側から見たときの概略平面図である。
【図３】図１に示す半導体圧力センサを主裏面側から見たときの概略平面図である。
【図４】図１に示す半導体圧力センサの主表面における結晶軸方位を示す図である。
【図５】図１に示す半導体圧力センサにおけるゲージ抵抗の結線図である。
【図６】上記実施形態における効果を説明するための図である。
【図７】主面の面方位が（１００）面である半導体基板を用いたダイアフラム式の半導体圧力センサの構成図であり、（ａ）はその主裏面側から見た概略平面図、（ｂ）は基板厚み方向の概略断面図である。
【図８】上記実施形態に係る半導体圧力センサ用のシリコンウェハの概略平面図である。
【図９】シリコンの（１１０）面における種々の面方位を示す図である。
【図１０】上記実施形態に係るもう一つの半導体圧力センサ用のシリコンウェハの概略平面図である。
【図１１】矩形状のシリコン基板の辺とシリコン基板の主表面に存在する〈１１０〉結晶軸方向とのなす角度が４５°からずれたとき誤差角度とセンサ特性との関係を示す図である。
【図１２】従来の（１１０）面型半導体基板を用いた半導体圧力センサの一般的な構成を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１０…シリコン基板、１０ａ…シリコン基板の辺、
１１…シリコン基板の主表面、１２…シリコン基板の主裏面、１３…凹部、
１４…ダイアフラム、１００…シリコンウェハ、
１１０…オリエンテーションフラット、１２０…スクライブライン、
１３０…チップ単位、Ｒｃ、Ｒｓ…ゲージ抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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