JP3087334B2 - Semiconductor device - Google Patents
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- JP3087334B2 JP3087334B2 JP03088614A JP8861491A JP3087334B2 JP 3087334 B2 JP3087334 B2 JP 3087334B2 JP 03088614 A JP03088614 A JP 03088614A JP 8861491 A JP8861491 A JP 8861491A JP 3087334 B2 JP3087334 B2 JP 3087334B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に、主面が(110)及び(100)面に対し所定の小
角度を有する半導体基板を異方性エッチングして形成さ
れたダイヤフラム部と、該ダイヤフラム部に対称配置さ
れる複数の歪みゲ−ジとを備える半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and, more particularly, to a diaphragm formed by anisotropically etching a semiconductor substrate having a principal surface having a predetermined small angle with respect to the (110) and (100) planes. And a plurality of strain gages symmetrically arranged on the diaphragm.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の半導体圧力センサの一例を図18
及び図19に示す。このセンサは、(110)シリコン
基板1aの表主面にブリッジ構成の歪みゲ−ジ2aを対
称配置し、その対称中心をエッチング中心としてシリコ
ン基板1aをその裏主面から切頭四角錐形状に異方性エ
ッチングして、薄肉のダイヤフラム部4aを凹設してい
る。2. Description of the Related Art An example of a conventional semiconductor pressure sensor is shown in FIG.
And FIG. In this sensor, a strain gauge 2a having a bridge structure is symmetrically arranged on the front main surface of a (110) silicon substrate 1a, and the silicon substrate 1a is formed into a truncated quadrangular pyramid shape from the back main surface with the center of symmetry as an etching center. The thin diaphragm portion 4a is recessed by anisotropic etching.
【0003】したがって、異方性エッチング開始面(こ
の面はフォトマスクパタ−ンにより規定される)S2の
中心(以下、エッチング開始面中心sという)と、各歪
みゲ−ジ2aの中間点(以下、ゲ−ジ中心gという)g
とは、主面の面方向に直角な方向にみて一致している。
このダイヤフラム部4aは両主面に作用する圧力差によ
り撓み、それにより歪みゲ−ジの抵抗値が変化して、ブ
リッジの出力端から信号電圧が出力される。Therefore, the center of the anisotropic etching start surface (this surface is defined by the photomask pattern) S2 (hereinafter referred to as the etching start surface center s) and the midpoint (hereinafter referred to as the center of each strain gauge 2a). (Hereinafter referred to as the gage center g) g
Is coincident when viewed in a direction perpendicular to the plane direction of the main surface.
The diaphragm portion 4a bends due to a pressure difference acting on both main surfaces, whereby the resistance value of the strain gauge changes and a signal voltage is output from the output terminal of the bridge.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記したシリコン基板
1a上に信号増幅や温度補償を目的として従来、外部回
路で実現していたバイポーラトランジスタを含む半導体
集積回路を搭載すれば、半導体圧力センサの小型化が可
能となる。このバイポーラトランジスタの製造にはn +
等の埋め込み層を形成した後シリコン基板1a上にエピ
タキシャル層を形成する必要があり、その後、トランジ
スタ等を形成するための他の拡散層との位置合わせマー
クがシリコン表面上に見えるようにするためには、主面
を(110)面に対し数度程度傾けたいわゆるオフアン
グルをもつ基板を用いる必要があった。If a semiconductor integrated circuit including a bipolar transistor conventionally implemented by an external circuit is mounted on the above-mentioned silicon substrate 1a for the purpose of signal amplification and temperature compensation, the size of the semiconductor pressure sensor can be reduced. Is possible. The manufacture of this bipolar transistor involves n +
It is necessary to form an epitaxial layer on a silicon substrate 1a after forming a buried layer of the like, then, transient
Alignment mark with other diffusion layer to form star
Click in order to be visible on the silicon surface, it is necessary to use a substrate having a so-called off-angle tilted several degrees against the principal (110) plane.
【0005】このようなオフアングルをもつ基板を異方
性エッチングした場合、ダイヤフラム部4aの各辺から
斜めに立ち上がる一対の斜面(例えば、図18、図19
の18、19)は、オフアングルの分だけそれぞれ主面
方向に対して傾斜角度が変化する。例えば、図18、図
19においてオフアングルを3°とする場合、主面に対
して斜面18は32.3°、斜面19は38.3°とな
る。When a substrate having such an off-angle is subjected to anisotropic etching, a pair of slopes rising obliquely from each side of the diaphragm portion 4a (for example, FIGS. 18 and 19).
In (18) and (19), the inclination angle changes with respect to the main surface direction by the off-angle. For example, when the off angle is 3 ° in FIGS. 18 and 19, the slope 18 is 32.3 ° and the slope 19 is 38.3 ° with respect to the main surface.
【0006】したがって、上記ゲ−ジ中心gと主面と直
角な方向において一致するエッチング開始面中心sに対
し、ダイヤフラム部4aの中心(異方性エッチング終了
面S1の中心であって、以下、エッチング終了面中心b
という)はずれてしまい、そのためにブリッジの対向辺
を構成する一対の歪みゲ−ジ(特に、ダイヤフラム部4
aの中央部の歪みゲ−ジ)2a、2aの歪量−抵抗特性
が等しくならず、ブリッジの出力特性に不所望な影響が
生じてしまう。Therefore, the center of the diaphragm portion 4a (the center of the anisotropic etching end surface S1; hereinafter, the center of the etching start surface s) which coincides with the above-mentioned gage center g in the direction perpendicular to the main surface. Etching end surface center b
), So that a pair of strain gauges (particularly, the diaphragm portion 4
The strain gauges 2a and 2a at the central portion of a do not have equal distortion-resistance characteristics, and undesirably affect the output characteristics of the bridge.
【0007】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、オフアングルをもつシリコン基板に異方性エッチ
ングで凹設したダイヤフラム部に歪みゲ−ジがブリッジ
配置された半導体装置の出力特性の向上を図ることを、
その目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device in which a strain gauge is bridge-arranged in a diaphragm portion formed by anisotropic etching on a silicon substrate having an off-angle. To improve
That is the purpose.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
主面が(110)及び(100)面の内のどちらかに対
し所定のオフアングルを有する半導体基板を異方性エッ
チングして形成されたダイヤフラム部と、該ダイヤフラ
ム部に対称配置される複数の歪みゲ−ジとを備える半導
体装置において、前記各歪みゲ−ジの対称中心は、前記
主面と直角の方向にみて前記ダイヤフラム部の底部中心
と一致してなることを特徴としている。According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A diaphragm formed by anisotropically etching a semiconductor substrate whose main surface has a predetermined off-angle with respect to one of the (110) and (100) planes, and a plurality of symmetrically arranged with respect to the diaphragm In a semiconductor device having a strain gage, the center of symmetry of each of the strain gages coincides with the center of the bottom of the diaphragm as viewed in a direction perpendicular to the main surface.
【0009】好適な実施態様において、前記異方性エッ
チングにより基板のエッチング開始面に形成される多角
形は半回転して非対称な形状を有し、前記ダイヤフラム
部は半回転して対称な形状を有する。ここで、本発明が
対象とする半導体装置は、半導体圧力センサの他、半導
体湿度センサのように異方性エッチングによるダイヤフ
ラム部及びそこに対称配置されたブリッジ構成の歪みゲ
−ジを備えた半導体装置全てを包含する。In a preferred embodiment, the polygon formed on the etching start surface of the substrate by the anisotropic etching has an asymmetric shape by a half turn, and the diaphragm has a symmetrical shape by a half turn. Have. Here, a semiconductor device to which the present invention is directed is a semiconductor device including a semiconductor pressure sensor, a semiconductor humidity sensor, and a diaphragm portion formed by anisotropic etching and a strain gauge having a bridge configuration symmetrically arranged therewith. Includes all equipment.
【0010】[0010]
【作用及び発明の効果】本発明では、各歪みゲ−ジは、
ダイヤフラム部に互いに所定間隔を隔てて対称配置され
かつブリッジ接続されており、そのために、この各歪み
ゲ−ジの中間点であるゲ−ジ中心は主面と直角な方向に
みて従来のようにエッチング開始面中心ではなく、エッ
チング終了面中心と一致している。According to the present invention, each strain gauge has:
The diaphragm portions are symmetrically arranged at predetermined intervals and are bridge-connected to each other, so that the center of the gage, which is the midpoint of each of the strain gauges, is in a conventional manner when viewed in a direction perpendicular to the main surface. It coincides with the center of the etching end surface, not the center of the etching start surface.
【0011】その結果、シリコン基板の異方性エッチン
グにより主面と直角な方向にみてエッチング開始面中心
がエッチング終了面中心とずれても、実際に形成される
ダイヤフラム部の中心すなわちエッチング終了面中心b
を中心として、各歪みゲ−ジが主面方向に対称配置され
ることとなり、各歪みゲ−ジ間の出力特性のばらつきは
生じない。As a result, even if the center of the etching start plane is deviated from the center of the etching end plane in the direction perpendicular to the main surface due to the anisotropic etching of the silicon substrate, the center of the diaphragm actually formed, ie, the center of the etching end plane. b
Are arranged symmetrically with respect to the main surface direction, and the output characteristics do not vary among the respective strain gauges.
【0012】したがって本発明によれば、オフアングル
をもつシリコン基板に異方性エッチングで凹設したダイ
ヤフラム部に歪みゲージがブリッジ配置された半導体装
置において、オフアングルを持たないシリコン基板の場
合に匹敵するブリッジ出力精度を具現することができ
る。更に、本発明のシリコン基板はオフアングルを有す
ることで、埋め込み層と他の拡散層との位置合わせをす
ることができ、そのために、エピタキシャル層をもつこ
とが特性上で重要なバイポーラトランジスタを同一チッ
プ上に集積することが可能となり、このバイポーラトラ
ンジスタを用いて上記歪みゲージのセンス増幅回路や温
度補償回路を搭載することができる。Therefore, according to the present invention, in a semiconductor device in which a strain gauge is bridge-arranged in a diaphragm portion recessed by anisotropic etching on a silicon substrate having an off angle, it is comparable to a silicon substrate having no off angle. The bridge output accuracy can be realized. Further, since the silicon substrate of the present invention has an off-angle, it is possible to align the buried layer with another diffusion layer, and therefore, it is important to have an epitaxial layer in terms of characteristics. Such a bipolar transistor can be integrated on the same chip, and a sense amplifier circuit and a temperature compensation circuit of the strain gauge can be mounted using the bipolar transistor.
【0013】なお、歪みゲージの応力に対する抵抗変化
率はそれほど大きいものではなく、ブリッジの出力電圧
に対するSN比は、歪みゲージとセンスアンプとの間の
配線で受ける種々の雑音の影響を無視できない。この発
明によれば、エピタキシャル層により優れたトランジス
タ特性を確保しつつ、バイポーラセンスアンプと歪みゲ
ージとの配線長を両者の集積により大幅に短縮可能にす
ることができるので、従来の如き両者別体のものに比較
して、大幅なSN比の向上を図ることができる。The rate of change in resistance of the strain gauge with respect to stress is not so large, and the S / N ratio to the output voltage of the bridge cannot ignore the influence of various noises applied to the wiring between the strain gauge and the sense amplifier. According to the present invention, while ensuring the excellent transistor characteristics by epitaxial layer, since it is greatly shortened capable to <br/> Rukoto by integration of both the wiring length between the bipolar sense amplifier and strain gauges, conventionally compared to be such to both separate body, it is possible to improve significantly SN ratio.
【0014】また、コスト上でも種々のメリットがあ
る。There are also various advantages in cost.
【0015】[0015]
【実施例】(実施例1)本発明の半導体圧力センサの一
実施例を図1乃至図6により説明する。ここで、図1は
半導体圧力センサのダイヤフラム部の拡大平面図、図2
はこの半導体圧力センサの構造を示す略断面図、図3は
そのブリッジ回路図、図4は図1のA−A線矢視断面
図、図5は図1のB−B線矢視断面図、図6は図1のC
−C線矢視断面図を示す。(Embodiment 1) One embodiment of a semiconductor pressure sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is an enlarged plan view of a diaphragm portion of the semiconductor pressure sensor, and FIG.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing the structure of the semiconductor pressure sensor, FIG. 3 is a bridge circuit diagram thereof, FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 5 is a sectional view taken along line BB of FIG. , FIG. 6 shows C in FIG.
2 shows a cross-sectional view taken along line C of FIG.
【0016】この半導体圧力センサは、図2に示すよう
に、ダイヤフラム部4をもち一辺が約3mmの正方形に
ダイシングされた単結晶シリコンチップからなる基板1
と、基板1の非ダイヤフラム部7すなわちダイヤフラム
部4の周縁部に静電接合されたパイレックスガラス(商
品名)製の台座3とからなる。台座3に貫孔された圧力
導入孔31を通じて外部からダイヤフラム部4の凹面側
に被測定圧力が導入され、一方、ダイヤフラム部4の平
坦面側に一定の基準圧力が印加される。As shown in FIG. 2, this semiconductor pressure sensor has a substrate 1 made of a single crystal silicon chip having a diaphragm 4 and diced into a square having a side of about 3 mm.
And a pedestal 3 made of Pyrex glass (trade name) electrostatically bonded to the non-diaphragm portion 7 of the substrate 1, that is, the periphery of the diaphragm portion 4. A pressure to be measured is introduced from the outside to the concave surface side of the diaphragm portion 4 through a pressure introducing hole 31 penetrated through the pedestal 3, while a constant reference pressure is applied to the flat surface side of the diaphragm portion 4.
【0017】基板1の厚さは約0.3mm、面方位は
(110)であって、図6に示すように、基板1は3°
のオフアングルを有している。基板1の中央部には異方
性エッチングにより八角形状のダイヤフラム部4が形成
されている。なお、ダイヤフラム部4の形状の詳細につ
いては後述する。ダイヤフラム部4の表主面S3(図2
参照)の周辺部及び中央部には、基板1と反対導電型の
不純物ド−プにより4個の歪みゲ−ジ2(図1参照)が
形成されており、これら歪みゲ−ジ2は図3に示すよう
に、ブリッジ接続されている。なお、図3でVinはこ
のブリッジに印加される直流電源電圧、Voutは出力
される信号電圧である。The thickness of the substrate 1 is about 0.3 mm, the plane orientation is (110), and as shown in FIG.
Off angle. An octagonal diaphragm portion 4 is formed at the center of the substrate 1 by anisotropic etching. The details of the shape of the diaphragm section 4 will be described later. The front main surface S3 of the diaphragm section 4 (FIG. 2)
4), four strain gauges 2 (see FIG. 1) are formed by impurity doping of the opposite conductivity type to the substrate 1 at the peripheral portion and the central portion. As shown in FIG. In FIG. 3, Vin is a DC power supply voltage applied to the bridge, and Vout is an output signal voltage.
【0018】一方、基板1の非ダイヤフラム部7の表主
面S3(図2参照)には、バイポ−ラ集積回路5が形成
されている。このバイポ−ラ集積回路5はブリッジ出力
を電圧増幅するセンスアンプ、センスアンプから出力さ
れる信号電圧を温度補償する温度補償回路、温度補償さ
れた信号電圧を更に電力増幅する電力増幅回路などを有
するが、これらの回路構造の詳細については本発明の趣
旨を逸脱するので説明を省略する。On the other hand, a bipolar integrated circuit 5 is formed on the front main surface S3 (see FIG. 2) of the non-diaphragm portion 7 of the substrate 1. The bipolar integrated circuit 5 has a sense amplifier for amplifying the voltage of the bridge output, a temperature compensating circuit for temperature compensating the signal voltage output from the sense amplifier, a power amplifying circuit for further amplifying the temperature compensated signal voltage. However, since the details of these circuit structures deviate from the gist of the present invention, description thereof will be omitted.
【0019】以下、ダイヤフラム部4の詳細構造を説明
する。ダイヤフラム部4の厚さは約40μmであって、
ダイヤフラム部4の底面すなわちエッチング終了面S1
は八つの辺L1乃至L8により区画されている。ここ
で、辺L1とL5の長さは約0.84mm、辺L2、L
4、L6及びL8の長さは約0.48mm、辺L3とL
7の長さは約0.54mmに設定されている。Hereinafter, the detailed structure of the diaphragm section 4 will be described. The thickness of the diaphragm part 4 is about 40 μm,
The bottom surface of the diaphragm portion 4, that is, the etching end surface S1
Is divided by eight sides L1 to L8. Here, the length of the sides L1 and L5 is about 0.84 mm, and the sides L2 and L5
4, the length of L6 and L8 is about 0.48 mm, the sides L3 and L3
7 is set to about 0.54 mm.
【0020】一方、基板1のエッチング開始面S2に
は、上記異方性エッチングにより辺d1乃至d6からな
る6角形状の凹部が穿設されており、エッチング開始面
S2と直角に見て、上記した辺L2とd2、辺L4とd
3、辺L6とd5、辺L8とd6はそれぞれほぼ一致し
ており(オフアングルの影響で多少ずれている。)、辺
L1とd1、辺L5とd4はそれぞれ互いに平行となっ
ている。On the other hand, in the etching start surface S2 of the substrate 1, a hexagonal concave portion having sides d1 to d6 is formed by the anisotropic etching, and the hexagonal concave portion is formed at right angles to the etching start surface S2. Sides L2 and d2, sides L4 and d
3, the sides L6 and d5, and the sides L8 and d6 are substantially the same (slightly shifted due to the off-angle), and the sides L1 and d1, and the sides L5 and d4 are parallel to each other.
【0021】この実施例で特に重要な点は、エッチング
終了面S1により規定されるダイヤフラム部4の中心点
すなわちエッチング終了面中心bを中心として、各歪み
ゲ−ジ2が、対称配置されていることである。また、基
板1のエッチング開始面S2がオフアングルを有するに
もかかわらず、互いに平行な辺L1とL5、L2とL
6、L3とL7、L2とL8がそれぞれ等しい長さに形
成されていることである。したがって、ダイヤフラム部
4はその中心であるエッチング終了面中心bを中心とし
て180度回転させても同形となり、各歪みゲ−ジ2は
上記180度回転により元の配置となる。What is particularly important in this embodiment is that the strain gauges 2 are symmetrically arranged about the center point of the diaphragm portion 4 defined by the etching end surface S1, that is, the center b of the etching end surface. That is. Further, despite the fact that the etching start surface S2 of the substrate 1 has an off-angle, the sides L1 and L5, L2 and L
6, L3 and L7, and L2 and L8 are formed to have the same length. Therefore, the diaphragm portion 4 has the same shape even when rotated by 180 degrees around the center b of the etching end surface, which is the center thereof, and the respective strain gauges 2 return to the original arrangement by the rotation of 180 degrees.
【0022】ただし、基板1のエッチング開始面S2で
は、互いに平行な辺d1とd4とが異なる長さに形成さ
れている。ここで、比較のために、オフアングルが無い
(110)基板を用いて回転対称形状のフォトマスクを
用いて異方性エッチングを行う場合のダイヤフラム部4
の形状を図7に示し、オフアングルが3°の(110)
基板を用いて回転対称形状のフォトマスクを用いて異方
性エッチングを行う場合のダイヤフラム部4の形状を図
8に示す。However, on the etching start surface S2 of the substrate 1, mutually parallel sides d1 and d4 are formed to have different lengths. Here, for comparison, the diaphragm portion 4 in the case of performing anisotropic etching using a rotationally symmetrical photomask using a (110) substrate having no off angle is used.
FIG. 7 shows the shape of (110) with an off angle of 3 °.
FIG. 8 shows the shape of the diaphragm portion 4 when anisotropic etching is performed using a substrate and a rotationally symmetric photomask.
【0023】図7において、図1のダイヤフラム部4が
同形とするには、当然のことながら、エッチング開始面
S2における辺d1と辺d4とを等長とすれよい。その
結果、辺L1=L5となる。しかしながら、オフアング
ル3°の(110)ウェーハを、図7と同じマスクパタ
−ン(すなわち、辺d1と辺d4とが等長)で異方性エ
ッチングした場合には、図8に示すように、辺d1と辺
d4とを等長とすれば、辺L1は辺L5より短くなり、
その結果、エッチング開始面中心s=ゲ−ジ中心gとエ
ッチング終了面中心bとがずれてしまう。In FIG. 7, in order to make the diaphragm portion 4 of FIG. 1 have the same shape, it is natural that the sides d1 and d4 on the etching start surface S2 should be equal in length. As a result, side L1 = L5. However, when the (110) wafer having an off-angle of 3 ° is anisotropically etched using the same mask pattern as shown in FIG. 7 (that is, the sides d1 and d4 have the same length), as shown in FIG. If the sides d1 and d4 are equal in length, the side L1 is shorter than the side L5,
As a result, the center s of the etching start surface and the center g of the gage are shifted from the center b of the etching end surface.
【0024】この実施例では、エッチング終了面中心b
すなわちダイヤフラム中心をゲ−ジ中心gに合わせると
ともに、辺L1と辺L5とを等長とするべく、辺d1と
辺d4とを調節している。なお、ダイヤフラム形状を8
角形とすると、4角形と比べて、圧力センサのオフセッ
ト温度特性の改善にも効果がある。次に、辺d1と辺d
4との図1中、x方向の中間点(本発明でいうエッチン
グ開始面中心s)と、エッチング終了面中心bすなわち
ゲ−ジ中心gとの距離Δxの算出方法を説明する。In this embodiment, the etching end surface center b
That is, the side d1 and the side d4 are adjusted so that the diaphragm center is aligned with the gage center g and the sides L1 and L5 are made equal in length. Note that the diaphragm shape is 8
The square shape is more effective in improving the offset temperature characteristics of the pressure sensor than the square shape. Next, the sides d1 and d
4, a method of calculating a distance Δx between an intermediate point in the x direction (center s of the etching start plane in the present invention) and the center b of the etching end plane, that is, the center g of the gage, will be described.
【0025】まず、ずらし量Δxは、 であり、eは異方性エッチングのエッチング深さ、αは
オフアングルである。First, the shift amount Δx is Where e is the etching depth of the anisotropic etching and α is the off-angle.
【0026】また、辺L1の長さをL1 、辺L2の長さ
をL2 、辺d1の長さをl1 、辺d4の長さをl2 とす
れば、 であり、L1 =L2 とすると、 となり、このようにフォトマスクパタ−ンを作製すれば
よい。Further, L 1 the lengths of the sides L1, the length L 2 of the side L2, l 1 the length of a side d1, if the length of the side d4 and l 2, And if L 1 = L 2 , Thus, a photomask pattern may be manufactured as described above.
【0027】ここで35.3°はtan- 1 (1/√
2)を意味する。以下、この半導体圧力センサの製造工
程を図9乃至図15により説明する。(110)面に3
°のオフアングルを有するP型シリコン基板10を準備
し、その表面の所定領域(ダイヤフラム部4を形成しな
い非ダイヤフラム部7)に埋め込みコレクタなどのため
の高濃度N型領域31を一連の酸化・フォトリソグラフ
ィ・不純物拡散工程により形成し、次に、シリコン基板
1の表面にコレクタ領域などのための低濃度N型エピタ
キシャル層32を成長させる(図9参照)。Here, 35.3 ° is tan −1 (1 / √).
Means 2). Hereinafter, a manufacturing process of the semiconductor pressure sensor will be described with reference to FIGS. 3 on the (110) plane
A P-type silicon substrate 10 having an off-angle of .degree. Is prepared, and a high-concentration N-type region 31 for a collector or the like is buried in a predetermined region (non-diaphragm portion 7 where the diaphragm portion 4 is not formed) on the surface thereof. A low concentration N-type epitaxial layer 32 for a collector region or the like is grown on the surface of the silicon substrate 1 by a photolithography / impurity diffusion process (see FIG. 9).
【0028】次に、バイポ−ラトランジスタのPN接合
アイソレ−ションのための高濃度P型領域33を不純物
拡散により形成し、続いて、P型ベ−ス領域34、高濃
度N型エミッタ領域35、高濃度N型コレクタ領域36
をそれぞれ酸化・フォトリソグラフィ及び不純物拡散に
より形成する(図10参照)。更に、ダイヤフラム部4
となるべき領域に高濃度P型領域33により低濃度N型
エピタキシャル層32を区分して歪みゲ−ジ収容領域3
2aを形成し、この歪みゲ−ジ収容領域32a内に歪み
ゲ−ジ2として高濃度P型領域37を線状に形成する
(図12参照)。なお、上記P型ベ−ス領域34と同一
工程で歪みゲ−ジ2を作製してもよく、高濃度N型エミ
ッタ領域35と同一工程で歪みゲ−ジ2を作製してもよ
い。Next, a high-concentration P-type region 33 for PN junction isolation of a bipolar transistor is formed by impurity diffusion, followed by a P-type base region 34 and a high-concentration N-type emitter region 35. , High concentration N-type collector region 36
Are formed by oxidation / photolithography and impurity diffusion, respectively (see FIG. 10). Further, the diaphragm part 4
The low-concentration N-type epitaxial layer 32 is divided by a high-concentration P-type region 33 into a region where
2a is formed, and a high-concentration P-type region 37 is linearly formed as a strain gauge 2 in the strain gauge accommodation region 32a (see FIG. 12). Note that the strain gage 2 may be formed in the same step as the P-type base region 34, or the strain gage 2 may be formed in the same step as the high-concentration N-type emitter region 35.
【0029】次に、上記基板1の表面に形成されたシリ
コン酸化膜38にコンタクトホ−ルを開口して電極配線
39を形成し、パッシベ−ション用の例えばPSG膜4
0を堆積する(図11及び図12参照)。なお、もちろ
ん、上述のバイポ−ラトランジスタ及び歪みゲ−ジ2の
作製工程において、各種抵抗などを作製して所望のバイ
ポ−ラ集積回路が形成される。Next, a contact hole is opened in the silicon oxide film 38 formed on the surface of the substrate 1 to form an electrode wiring 39, for example, a PSG film 4 for passivation.
0 is deposited (see FIGS. 11 and 12). Of course, in the manufacturing process of the above-described bipolar transistor and strain gage 2, various resistors and the like are manufactured to form a desired bipolar integrated circuit.
【0030】次に酸化膜などの絶縁膜41が形成された
ウェ−ハの裏主面の予定領域に上述の8角形状のフォト
レジスト42を形成して(図13参照)、酸化膜や窒化
膜等のエッチングマスクとなるべき絶縁膜41を選択開
口し(図14参照)、フォトレジスト42を除去した
後、続いてシリコン基板10をKOH水溶液などにより
異方性エッチングして、図1に示す八角形のダイヤフラ
ム部4を形成する(図15参照)。Next, the above-mentioned octagonal photoresist 42 is formed in a predetermined region on the back main surface of the wafer on which the insulating film 41 such as an oxide film is formed (see FIG. 13). After selectively opening an insulating film 41 to serve as an etching mask such as a film (see FIG. 14) and removing the photoresist 42, the silicon substrate 10 is subsequently anisotropically etched with a KOH aqueous solution or the like, as shown in FIG. An octagonal diaphragm section 4 is formed (see FIG. 15).
【0031】次にこのウェ−ハをダイシングし、パイレ
ックスガラス製の台座3に静電接合し、ボンディング用
パッドと図示しない入出力ピンとを金線等によりボンデ
ィングする(図2参照)。(実施例2)他の実施例の半
導体圧力センサを図16に示す。Next, the wafer is diced and electrostatically bonded to a Pyrex glass pedestal 3, and bonding pads and unillustrated input / output pins are bonded by gold wires or the like (see FIG. 2). Embodiment 2 FIG. 16 shows a semiconductor pressure sensor according to another embodiment.
【0032】この実施例の半導体圧力センサは実施例1
のものに比べて、(100)シリコン基板1を採用した
ものである。この実施例においても、異方性エッチング
開始面(この面はフォトマスクパタ−ンにより規定され
る)S2における凹部の中心であるエッチング開始面中
心sは、ダイヤフラム部4の中心すなわちエッチング終
了面中心bはΔx’だけシフトする。The semiconductor pressure sensor of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
In comparison with the above, the (100) silicon substrate 1 is employed. Also in this embodiment, the center s of the etching start surface which is the center of the concave portion in the anisotropic etching start surface S2 (this surface is defined by the photomask pattern) is the center of the diaphragm portion 4, that is, the center of the etching end surface. b shifts by Δx ′.
【0033】したがって、各歪みゲ−ジからの中間点で
あるゲ−ジ中心gはエッチング終了面中心bに一致して
いる。なお上記各実施例においては、歪みゲ−ジ2を単
結晶シリコン(110)面に不純物ド−プして作製した
が、この他、ダイヤフラム4の上に設けられたポリシリ
コン抵抗としてもよい。Therefore, the center g of the gage, which is an intermediate point from each strain gage, coincides with the center b of the etching end surface. In each of the above embodiments, the strain gage 2 is formed by doping impurities on the single crystal silicon (110) surface. However, a polysilicon resistor provided on the diaphragm 4 may be used.
【0034】エッチング法としては、KOH水溶液の他
に、従来知られている各種のものが採用可能である。台
座3は、パイレックスガラス以外の材料を採用すること
ができる。また、台座3の形状や圧力導入孔31の有無
に関係なく、本案を適用可能である。As the etching method, in addition to the KOH aqueous solution, various conventionally known methods can be adopted. The pedestal 3 can employ a material other than Pyrex glass. Further, the present invention is applicable regardless of the shape of the pedestal 3 and the presence or absence of the pressure introducing hole 31.
【0035】なお、(100)面にα=3°のオフアン
グルをもつこの場合におけるΔx’は、 と変更される。ここで54.7°は(90°−tan-1
(1/√2)を意味する。It is to be noted that Δx ′ in this case having an off angle of α = 3 ° on the (100) plane is: Is changed. Here, 54.7 ° is (90 ° −tan −1).
(1 / √2).
【図1】本発明を用いた半導体圧力センサの一実施例を
示す部分平面図、FIG. 1 is a partial plan view showing one embodiment of a semiconductor pressure sensor using the present invention;
【図2】図1のセンサの断面図、FIG. 2 is a sectional view of the sensor of FIG. 1,
【図3】図1のセンサの等価回路図、FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the sensor of FIG. 1;
【図4】図1のセンサのAA断面図、4 is an AA cross-sectional view of the sensor of FIG.
【図5】図1のセンサのBB断面図、FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB of the sensor of FIG. 1;
【図6】図1のセンサのCC断面図、FIG. 6 is a CC cross-sectional view of the sensor of FIG. 1;
【図7】オフアングルなしの場合の比較例の半導体圧力
センサの部分平面図、FIG. 7 is a partial plan view of a semiconductor pressure sensor of a comparative example without an off angle,
【図8】オフアングルありの場合の比較例の半導体圧力
センサの部分平面図、FIG. 8 is a partial plan view of a semiconductor pressure sensor of a comparative example with an off-angle;
【図9】製造工程を示す断面図、FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process.
【図10】製造工程を示す断面図、FIG. 10 is a sectional view showing a manufacturing process.
【図11】製造工程を示す断面図、FIG. 11 is a cross-sectional view showing a manufacturing process.
【図12】製造工程を示す断面図、FIG. 12 is a sectional view showing a manufacturing process;
【図13】製造工程を示す断面図、FIG. 13 is a sectional view showing a manufacturing process.
【図14】製造工程を示す断面図、FIG. 14 is a sectional view showing a manufacturing process;
【図15】製造工程を示す断面図、FIG. 15 is a sectional view showing a manufacturing process.
【図16】半導体圧力センサの他の実施例を示す部分平
面図、FIG. 16 is a partial plan view showing another embodiment of the semiconductor pressure sensor;
【図17】図16のセンサのAA断面図、FIG. 17 is a cross-sectional view of the sensor of FIG. 16 taken along the line AA.
【図18】従来の半導体圧力センサの一例を示す部分平
面図、FIG. 18 is a partial plan view showing an example of a conventional semiconductor pressure sensor;
【図19】図18のセンサのAA断面図19 is a cross-sectional view of the sensor of FIG. 18 taken along the line AA.
1は基板、2は歪みゲ−ジ、4はダイヤフラム部、 1 is a substrate, 2 is a strain gauge, 4 is a diaphragm,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/84 G01L 9/04 101 H01L 21/306 H01L 29/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/84 G01L 9/04 101 H01L 21/306 H01L 29/04
Claims (2)
どちらかに対し所定のオフアングルを有する半導体基板
を異方性エッチングして形成されたダイヤフラム部と、
該ダイヤフラム部に対称配置される複数の歪みゲ−ジと
を備える半導体装置において、前記各歪みゲ−ジの対称
中心は、前記主面と直角の方向にみて前記ダイヤフラム
部の底部中心と一致してなることを特徴とする半導体装
置。A diaphragm formed by anisotropically etching a semiconductor substrate having a predetermined off angle with respect to one of the (110) and (100) planes;
In a semiconductor device having a plurality of strain gauges symmetrically arranged on the diaphragm, a center of symmetry of each strain gauge coincides with a center of a bottom of the diaphragm when viewed in a direction perpendicular to the main surface. A semiconductor device, comprising:
ング開始面に形成される多角形は半回転して非対称な形
状を有し、前記ダイヤフラム部は半回転して対称な形状
を有する請求項1記載の半導体装置。2. A polygon formed on an etching start surface of a substrate by said anisotropic etching has an asymmetric shape by a half turn, and said diaphragm has a symmetric shape by a half turn. 13. The semiconductor device according to claim 1.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03088614A JP3087334B2 (en) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | Semiconductor device |
| US07/756,223 US5289721A (en) | 1990-09-10 | 1991-09-09 | Semiconductor pressure sensor |
| DE4130044A DE4130044C2 (en) | 1990-09-10 | 1991-09-10 | Semiconductor pressure sensor |
| US08/668,005 US5877039A (en) | 1990-09-10 | 1996-06-19 | Method of making a semiconductor pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03088614A JP3087334B2 (en) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH04320379A JPH04320379A (en) | 1992-11-11 |
| JP3087334B2 true JP3087334B2 (en) | 2000-09-11 |
Family
ID=13947692
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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-
1991
- 1991-04-19 JP JP03088614A patent/JP3087334B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04320379A (en) | 1992-11-11 |
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