[发明专利]半导体压力传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体压力传感器及其制造方法。

背景技术

一直以来，制造具有用半导体薄板形成膜片(diaphragm)的半导体压力传感器。例如，日本专利公开No.04-009770公开了由三层即硅薄层、绝缘层和硅支撑衬底构成的半导体压力传感器。在该半导体压力传感器中，在硅支撑衬底中形成通孔，并且在绝缘层中形成与该通孔连续的通孔。另一方面，日本专利公开No.2002-350259公开了具有设置有通孔的硅支撑衬底和没有通孔而是保持在形成SOI(绝缘体上硅)衬底时的状态的绝缘层的半导体压力传感器。

在上述的半导体压力传感器的每一个中，位于设置在硅支撑衬底中的通孔的延长线上的硅薄板用作通过压力变形的膜片。

专利文献1：日本专利公开No.04-009770

专利文献1：日本专利公开No.2002-350259

发明内容

(本发明要解决的问题)

在上述的日本专利公开No.04-009770中公开的半导体压力传感器具有绝缘层不存在于膜片下面的区域上而存在于剩余的区域上的结构。根据这种结构，具有绝缘层的区域和没有绝缘层的区域相互混合，由此，可在膜片中导致残余应力。当半导体压力传感器的环境温度改变时，在膜片中导致源自绝缘层和硅的热膨胀系数之间的差异的应力。因此，环境的温度变化导致测量误差。

另一方面，在日本专利公开No.2002-350259中公开的半导体压力传感器具有均匀厚度的绝缘层残留在膜片下面的区域上的结构。根据这种结构，源自绝缘层和硅的热膨胀系数之间的差异的压力测量的误差被抑制。但是，由于在绝缘层中产生的应力，膜片出现变形。换句话说，膜片由于外部施加到膜片上的压力以外的因素而变形。因此，即使不向膜片施加压力，从半导体压力传感器输出的电压的值也不会达到零。换句话说，输出电压值出现偏移。因此，偏移电压(offsetvoltage)导致测量误差。

考虑到上述问题提出本发明，本发明的目的是，提供同时抑制源自偏移电压的测量误差和源自环境的温度变化的测量误差的半导体压力传感器及其制造方法。

(解决问题的手段)

根据本发明的半导体压力传感器包括具有沿厚度方向延伸的通孔的半导体支撑衬底和位于半导体支撑衬底上的半导体薄板。该压力传感器还包括保持在半导体支撑衬底和半导体薄板之间的绝缘层。绝缘层在面对通孔的位置上具有凹槽，并且，凹槽的位置上的厚度从外缘部分向中心部分减小。

在根据本发明的半导体压力传感器的制造方法中，首先制备包含半导体支撑衬底、在半导体支撑衬底上设置的绝缘层和在绝缘层上形成的半导体薄板的中间结构。然后，在半导体支撑衬底中形成沿厚度方向延伸的通孔。然后，在绝缘层中形成凹槽。在形成凹槽时使面对通孔的位置上的绝缘层的厚度从外缘部分向中心部分减小。

根据本发明，获得同时抑制源自偏移电压的测量误差和源自环境的温度变化的测量误差的半导体压力传感器。

结合附图阅读本发明的以下的详细说明，本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是根据实施例的半导体压力传感器的示意性截面图。

图2是用于将根据实施例的半导体压力传感器的特性与常规的半导体压力传感器的特性相比较的图。

图3是用于解释根据实施例的半导体压力传感器的制造方法的示意性截面图。

图4是用于解释根据实施例的半导体压力传感器的制造方法的示意性截面图。

图5是用于解释根据实施例的半导体压力传感器的制造方法的示意性截面图。

图6是用于解释根据实施例的半导体压力传感器的制造方法的示意性截面图。

图7是用于解释根据实施例的半导体压力传感器的制造方法的示意性截面图。

图8是用于解释根据实施例的半导体压力传感器的制造方法的示意性截面图。

图9是通过湿蚀刻形成的氧化硅膜的示意性截面图。

图10是表示氧化硅膜的蚀刻时间和半导体压力传感器的测量误差之间的关系的图。

图11是表示氧化硅膜的厚度的分布的示意性截面图。

图12是表示氧化硅膜的厚度的分布形状和半导体压力传感器的测量误差之间的关系的图。

图13是根据实施例的另一示例性半导体压力传感器的示意性截面图。

图14是表示膜片的电介质击穿电压与侧蚀(undercut)量之间的关系的示图。

(符号说明)