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JP3580285B2 - Manufacturing method of semiconductor dynamic quantity sensor - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor dynamic quantity sensor Download PDF

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JP3580285B2
JP3580285B2 JP2001392278A JP2001392278A JP3580285B2 JP 3580285 B2 JP3580285 B2 JP 3580285B2 JP 2001392278 A JP2001392278 A JP 2001392278A JP 2001392278 A JP2001392278 A JP 2001392278A JP 3580285 B2 JP3580285 B2 JP 3580285B2
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crystal silicon
film
quantity sensor
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哲夫 藤井
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Denso Corp
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Denso Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、3つの層を有する半導体力学量センサの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、3つの層で構成されている半導体力学量センサが知られている。第1の層は支持プレートとして使用されており、該支持プレート上には第2の絶縁層が被着されている。第2の絶縁層上には第3の層が被着されている。この第3の層からは半導体力学量センサの可動素子が引き出されて形成されている。電気的なリード導体は第3の層の上側に配置されている。この可動部分は絶縁溝によって第3の層の他の領域から絶縁されている。この半導体力学量センサはシリコンから引き出されて形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、三層系を用いて半導体力学量センサを形成することにより低コスト化の実現と製造方法の簡単化を計ることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、第1の層を有し、該第1の層上に絶縁物から成る第2の層が被着され、該第2の層上に第3の層が配設される力学量センサの製造方法において、第1の層構造部を前記第3の層上に被着する工程と、前記第1の層構造部を前記力学量センサの形に構造化する工程と、前記第1の層構造部をマスクとして前記第3の層をエッチングし、前記第3の層から固定部、変位可能な錘部及び導電路を備える力学量センサを形成する工程と、前記変位可能な錘部の下方にある前記第2の層を除去する工程と、を有することを特徴とする力学量センサの製造方法をその要旨とする。
【0005】
また、請求項3記載の発明は、シリコン基板よりなる第1の層を用意し、絶縁層からなる第2の層を前記第1の層上に配置し、前記第2の層上にシリコン層よりなる第3の層を配置し、前記第3の層上に力学量センサの形状を有する第1のパターン層を配置し、前記第1のパターン層をマスクとして用いて、前記第3の層の所定領域をエッチング除去して、固定電極部及び前記第1の層の表面に対し一方向に平行に移動する可動電極部とを有するセンサ部を形成し、前記固定電極部上および前記可動電極部上に金属よりなる電気導体部を略同一表面上に形成し、少なくとも可動電極部の可動する領域の下にある前記第2の層を取り除き、前記固定電極部と前記可動電極部は前記第1の層に対し各々前記第2の層で電気絶縁されることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法をその要旨とする。
【0006】
請求項1及び3に記載の本発明によれば、三層系を用いて半導体力学量センサセンサと電気的リード導体を形成することができる。それにより製造方法が特に簡単となる。すなわち、僅かなマスクと僅かな処理ステップを用いるのみで半導体力学量センサの製造が可能となる利点が得られる。この方法は簡単で低コストである。
【0007】
【発明の実施の形態】
(第1実施例)
以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説明する。
【0008】
図1には、加速度センサの平面図を示すとともに、図2には図1のA−A断面図を示す。本加速度センサは容量型加速度センサであり、図2に示すように、単結晶シリコン基板8上にSiO2膜9を介して単結晶シリコン基板1が接合され、単結晶シリコン基板1には同基板1を貫通するトレンチ3により片持ち梁13が形成されている。この片持ち梁13は、図1に示すように、その先端側が2つに分かれた構造をなしている。そして、片持ち梁13は、単結晶シリコン基板1の表面に平行な方向(図1中、C矢印方向)に可動となっている。さらに、単結晶シリコン基板1において、信号処理回路10がポリシリコン膜6及びSiO2膜5により片持ち梁13とは電気的に絶縁された状態で形成されている。
【0009】
図3〜図10にはその製造工程を示す。以下に、製造工程を説明する。図3に示すように、1〜20Ω・cmのn型(100)単結晶シリコン基板1を用意し、その主表面に熱酸化により1μm程度のSiO2膜2を形成し、フォトリソグラフィー手法によりSiO2膜2を所定のパターンに形成する。続いて、単結晶シリコン基板1の主表面側において、リアクティブイオンエッチング等により所定の深さ、例えば0.2〜30μm程度の垂直の壁を持つトレンチ3を形成する。本実施例では、約3μmの場合で説明する。
【0010】
そして、SiO2膜2を除去した後、図4に示すように、トレンチ3の内壁を含む単結晶シリコン基板1の主表面に、リンやヒ素等によるn+拡散層4を形成し、さらに熱酸化等により0.1〜1μmのSiO2膜5を形成する。この時、エッチングのダメージを除去するため、n+拡散層4を形成する前にSiO2を熱酸化で形成し除去する、いわゆる犠牲酸化を行ってもよい。
【0011】
続いて、図5に示すように、単結晶シリコン基板1の主表面にポリシリコン膜6を形成して、トレンチ3をポリシリコン膜6にて充填する。尚、ポリシリコン膜6をバイアス用導電路として使用すべく同ポリシリコン膜6に不純物を導入する場合には、ポリシリコン膜6を形成する前に薄いポリシリコン層を形成しリン等を高濃度に拡散しておけばポリシリコン膜6に不純物を導入することができる。
【0012】
次に、図6に示すように、ポリシリコン膜6の表面を鏡面研磨して所定の厚さのポリシリコン膜6が残るようする。続いて、ポリシリコン膜6に対しイオン注入等により所定領域にボロンによるp+拡散層7を形成する。
【0013】
一方、図7に示すように、もう1枚の(100)単結晶シリコン基板8を用意し、その主表面に熱酸化による0.1〜1.0μmのSiO2膜9を形成する。次に、単結晶シリコン基板1と単結晶シリコン基板8とを、例えば過酸化水素水と硫酸の混合水溶液中に入れ、親水性化処理を行う。そして、乾燥後、図8に示すように、単結晶シリコン基板1の主表面と単結晶シリコン基板8の主表面とを室温中で重ね合わせ、400〜1100°Cの炉の中に0.5〜2時間入れ強固な接合を行う。
【0014】
次に、図9に示すように、アルカリ系の水溶液、例えばKOH溶液等を用いて単結晶シリコン基板1の裏面側を選択ポリッシングしてSiO2膜2が表れるまで処理する。その結果、単結晶シリコン基板1の厚さが、例えば、3μm程度となり、薄膜化される。
【0015】
そして、図10に示すように、単結晶シリコン基板1の所定領域に通常のCMOSプロセス、又はバイポーラプロセス等を用いて信号処理回路(IC回路部)10を形成する。尚、図1及び図10においては、信号処理回路10の一部としてMOSトランジスタのみを示す。さらに、信号処理回路10の上面にパッシベーション膜11として、例えばプラズマCVD法によるプラズマSiN膜(P−SiN)を形成する。引き続き、このパッシベーション膜11の所定の領域に窓12を明ける。
【0016】
そして、図2に示すように、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイト)(CH3)4NOHの約20%溶液を用いて、単結晶シリコン基板1の裏面側(図2中、上側)からパッシベーション膜11の窓12を通してポリシリコン膜6をエッチング除去する。このとき、パッシベーション膜11(P−SiN)、SiO2膜5,アルミ配線層,p+拡散層(p+ポリシリコン膜)7は選択的エッチングではほとんどエッチングされない。
【0017】
尚、ポリシリコン膜6のエッチング除去の際に、図1における片持ち梁13の幅の広い部分にエッチング用穴48が設けられ、このエッチング用穴48を通してポリシリコン膜6をより確実にエッチング除去するようにしている。
【0018】
その結果、片持ち梁13が形成される。このとき、片持ち梁13は、図2に示すように、単結晶シリコン基板1の深さ方向の厚さL1に対し単結晶シリコン基板1の表面に平行な方向の厚さL2の方が小さくなっている。
【0019】
容量型加速度センサにおいては、片持ち梁13の先端部分(2つに分かれた部分)が可動電極となるとともに、図1に示すように、この片持ち梁13の先端部分に対向する単結晶シリコン基板1が固定電極14,15,16,17となる。又、図1に示すように、固定電極14と固定電極16とがアルミ配線層18aにて取り出され、固定電極15と固定電極17とがアルミ配線層18bにて取り出され、さらに、片持ち梁(可動電極)13がアルミ配線層18cにて取り出されている。このアルミ配線層18a,18b,18cは信号処理回路10と接続され、この信号処理回路10により加速度による片持ち梁(可動電極)13の変位に伴う信号処理が行われるようになっている。又、片持ち梁13(可動電極)及び固定電極14,15,16,17に配置したn+拡散層4(図2参照)により、電位が一定に保たれる。
【0020】
尚、本実施例では容量型加速度センサとしたが、片持ち梁13の根元部分の表面にピエゾ抵抗層を形成すればピエゾ抵抗型の加速度センサとすることができる。勿論、この両タイプのセンサを同一基板内に形成すれば、さらにその精度、信頼性を向上させることができる。
【0021】
このように製造された加速度センサにおいては、単結晶シリコン基板8上にSiO2膜を介して単結晶シリコン基板1が接合されてSOI構造となっている。さらに、片持ち梁13においては、単結晶シリコン基板1の深さ方向の厚さL1に対し単結晶シリコン基板1の表面に平行な方向の厚さL2の方が小さい。よって、片持ち梁13が単結晶シリコン基板1の表面において表面に平行な方向に移動可能となり、基板表面に平行な方向への加速度が検出される。
【0022】
このように本実施例では、単結晶シリコン基板1の主表面に、片持ち梁13を形成するための所定深さのトレンチ(溝)3を形成し(第1工程)、単結晶シリコン基板1の主表面にポリシリコン膜6を形成してトレンチ3を当該ポリシリコン膜6にて充填するとともに、そのポリシリコン膜6の表面を平滑化した(第2工程)。そして、単結晶シリコン基板1の主表面と、SiO2膜(絶縁膜)9を形成した単結晶シリコン基板8とを、SiO2膜9を介して接合し(第3工程)、単結晶シリコン基板1の裏面側を所定量研磨して単結晶シリコン基板1を薄膜化した(第4工程)。さらに、単結晶シリコン基板1の表面に信号処理回路10を形成した後、単結晶シリコン基板1の裏面側からポリシリコン膜6をエッチング除去して片持ち梁13を形成した(第5工程)。
【0023】
よって、ウェハプロセスの途中における信号処理回路10の形成プロセスでは、ポリシリコン膜6により単結晶シリコン基板1の表面部分にはトレンチ3が埋められており、IC素子の汚染、製造装置への汚染、それに伴う電気特性の不良や劣化が防止できる。つまり、ウェハプロセスはプロセス途中の熱処理、フォトリソグラフィー処理等においてウェハ表面に凹部や貫通孔等の表面構造が現れないようにすることにより、コンタミネーション等を防止してウェハプロセスの安定化を図り、高精度の加速度センサを安定して供給することができる。
【0024】
このように製造された加速度センサは、単結晶シリコン基板8上にSiO2膜(絶縁膜)9を介して接合され、かつ薄膜化された単結晶シリコン基板1と、単結晶シリコン基板1に形成され、その表面に平行な方向に可動な片持ち梁13と、単結晶シリコン基板1に形成され、加速度による片持ち梁13の動作に伴う信号処理を行う信号処理回路10とを備えている。そして、単結晶シリコン基板1の表面に平行な方向に加速度が作用すると、単結晶シリコン基板1に形成した片持ち梁13が動作する。その片持ち梁13の動作に伴い単結晶シリコン基板1に形成した信号処理回路10にて信号処理が行われる。このようにして、単結晶シリコンを用いた表面マイクロマシーニング技術により加速度センサが形成され、新規な構造にて高精度、高信頼性を図ることができることとなる。
【0025】
又、前記片持ち梁13の表面、及び、片持ち梁13と対向する単結晶シリコン基板1をSiO2膜(絶縁体)5にて被覆したので、容量型加速度センサにおける電極ショートを未然に防止することができる。尚、片持ち梁13の表面と、片持ち梁13と対向する単結晶シリコン基板1とは、少なくともいずれかがSiO2膜(絶縁体)5にて被覆されていればよい。
【0026】
尚、本実施例の応用として、図11,12に示すように、寄生容量を減らすため片持ち梁13を信号処理回路(IC回路部)10と切り離し、エアーブリッジ配線としてもよい。又、固定電極14,15,16,17も同様な構造にしてもよい。さらに、前記実施例ではアルミ配線層を用いたがポリシリコン層により配線部を形成してもよい。さらには、前記実施例では梁の先端に2つの可動電極を形成するとともに4つの固定電極14,15,16,17を形成したが、さらに感度を向上させるために、可動電極部と固定電極部とを櫛歯状にしてもよい。
【0027】
(第2実施例)
次に、第2実施例を第1実施例との相違点を中心に説明する。
【0028】
前記第1実施例では片持ち梁13を形成するために、この部分を単結晶シリコン基板から一定距離離す目的でp+拡散層(p+ポリシリコン膜)7を形成したが、本実施例においては、この一定距離離すためにトレンチを形成する前に凹部を形成している。
【0029】
図13〜図21にはその製造工程を示す。図13に示すように、n型(100)単結晶シリコン基板20を用意し、単結晶シリコン基板20の主表面にドライエッチング又はウェットエッチングにより凹部21を所定の深さ、例えば0.1〜5μmの深さで形成する。そして、図14に示すように、単結晶シリコン基板20の主表面にSiO2膜22を形成し、フォトリソグラフィー手法のよりパターンを形成する。続いて、凹部21の底部を含む単結晶シリコン基板20の主表面にドライエッチング等により0.1〜30μm程度のトレンチ23を形成する。
【0030】
そして、図15に示すように、トレンチ23の内壁を含む単結晶シリコン基板20の主表面に、n+拡散層24を形成するとともに、熱酸化によりSiO2膜25を形成する。その後、図16に示すように、トレンチ23内にLPCVD法によりポリシリコン膜26を埋め込む。
【0031】
引き続き、図17に示すように、SiO2膜25をストッパーとしてポリシリコン膜26の表面を研摩し、表面を平滑にする。この時、ポリシリコン膜26とSiO2膜25の表面が平滑になることが望ましいが、ポリシリコン膜26の部分がへこみぎみになったとしてもSiO2膜25の表面が平滑になっていれば続いて行われるウエハ接合において差し支えない。
【0032】
一方、図18に示すように、もう1枚の(100)単結晶シリコン基板27を用意し、その主表面に熱酸化による0.1〜1.0μmのSiO2膜28を形成する。次に、単結晶シリコン基板20,27を、例えば過酸化水素水と硫酸の混合水溶液中に入れ、親水性化処理を行う。そして、乾燥後、両単結晶シリコン基板20,27の主表面を室温中で重ね合わせ、400〜1100°Cの炉の中に0.5〜2時間入れ強固な接合を行う。
【0033】
次に、図19に示すように、アルカリ系の水溶液、例えばKOH溶液等を用いて単結晶シリコン基板20の裏面側を選択ポリッシングしてSiO2膜25が表れるまで処理する。その結果、単結晶シリコン基板20の厚さが、例えば、3μm程度となり、薄膜化される。
【0034】
そして、図20に示すように、通常のCMOSプロセス、又はバイポーラプロセス等を通して信号処理回路(IC回路部)10を形成する。さらに、信号処理回路10の上面にパッシベーション膜11として、例えばプラズマCVD法によるプラズマSiN膜(P−SiN膜)を形成する。引き続き、このパッシベーション膜11の所定の領域に窓12を明ける。
【0035】
そして、図21に示すように、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイト)(CH3)4NOHの約20%溶液を用いて、単結晶シリコン基板20の裏面側からパッシベーション膜11の窓12を通してポリシリコン膜26をエッチング除去する。このとき、パッシベーション膜11(P−SiN)、SiO2膜25,アルミ配線層は選択的エッチングではほとんどエッチングされない。
【0036】
その結果、片持ち梁13が形成される。
【0037】
(第3実施例)
次に、第3実施例を第1実施例との相違点を中心に説明する。
【0038】
前記第1,第2実施例においてはウェハ接合の前にトレンチ内にポリシリコンを埋め込んだが、本実施例ではウェハ接合後トレンチ内にポリシリコンを埋め込み、最終工程でこの埋め込んだポリシリコンを除去し、加速度センサを作製している。
【0039】
図22〜図28には、製造工程を示す。図22に示すように、n型(100)単結晶シリコン基板30を用意し、その主表面に深さ0.1〜5μmの凹部31を形成する。一方、図23に示すように、単結晶シリコン基板32を用意し、その主表面に熱酸化によるSiO2膜33を形成する。そして、単結晶シリコン基板30の主表面と単結晶シリコン基板32の主表面とを接合する。
【0040】
さらに、図24に示すように、単結晶シリコン基板30の裏面側を所定の厚さ(0.1〜30μm)になるまで鏡面研磨する。そして、図25に示すように、SiO2膜34を0.1〜2μm形成し、続いてエッチングによりトレンチ35を形成する。この時、片持ち梁13が形成される。
【0041】
次に、熱拡散法等により、ヒ素やリンのN型不純物を高濃度に導入し、SiO2膜33,34で覆われていない領域にn+高濃度層36を形成する。続いて、図26に示すように、単結晶シリコン基板30の表面にポリシリコン膜37を形成してトレンチ35をポリシリコン膜37で充填する。その後、図27に示すように、ポリシリコン膜37の表面を選択研磨してSiO2膜34が表れるまで平坦にする。さらに、図28に示すように、信号処理回路10を形成した後、最後に単結晶シリコン基板30の裏面側(上面側)からポリシリコン膜37をエッチング除去して片持ち梁13を形成する。
【0042】
このように本実施例では、単結晶シリコン基板30の主表面と、SiO2膜(絶縁膜)33を形成した単結晶シリコン基板32とを、SiO2膜33を介して接合し(第1工程)、単結晶シリコン基板30の裏面側を所定量研磨して単結晶シリコン基板30を薄膜化する(第2工程)。そして、単結晶シリコン基板30の裏面に、片持ち梁13を形成するための所定深さのトレンチ(溝)35を形成し(第3工程)、単結晶シリコン基板30の裏面にポリシリコン膜37を形成してトレンチ35をポリシリコン膜37にて充填するとともに、そのポリシリコン膜37の表面を平滑化する(第4工程)。さらに、単結晶シリコン基板30に信号処理回路を形成した後、単結晶シリコン基板30の裏面側からポリシリコン膜37をエッチング除去して片持ち梁13を形成した(第5工程)。
【0043】
よって、ウェハプロセスの途中における信号処理回路10の形成プロセスでは、ポリシリコン膜37により単結晶シリコン基板30の上面部分にはトレンチ35が埋められており、IC素子の汚染、製造装置への汚染、それに伴う電気特性の不良や劣化が防止できる。つまり、ウェハプロセスはプロセス途中の熱処理、フォトリソグラフィー処理等においてウェハ表面に凹部や貫通孔等の表面構造が現れないようにすることにより、コンタミネーション等を防止してウェハプロセスの安定化を図り、高精度の加速度センサを安定して供給することができる。
【0044】
(第4実施例)
次に、第4実施例を第3実施例との相違点を中心に説明する。
【0045】
本実施例は前記第3実施例に比較してより安価にセンサを製造するためのものでありる。図29〜図31には、製造工程を示す。
【0046】
図29に示すように、単結晶シリコン基板40の主表面に0.1〜2μmのSiO2膜41を形成するとともに、このSiO2膜41を挟んで単結晶シリコン基板42を接合する。そして、図30に示すように、単結晶シリコン基板42の上面を研磨して単結晶シリコン基板42を所定の厚さにする。つまり、単結晶シリコン基板42の厚さを、例えば、3μm程度に薄膜化する。その後、単結晶シリコン基板42の上面に高濃度n+拡散層43を形成し、さらに、その上にSiO2膜44を形成する。
【0047】
続いて、図31に示すように、単結晶シリコン基板42にトレンチ45を形成し、フッ酸溶液によりもこのトレンチ45より下層にあるSiO2膜41を部分的にエッチング除去する。この時、片持ち梁13となる部分の下部のSiO2膜41は完全に除去される。
【0048】
その後の処理は、図26〜図28と同じである。次に、この第4の実施例の応用例を図32〜図34を用いて説明する。図32に示すように、単結晶シリコン基板40の主表面に0.1〜2μmのSiO2膜41を形成するとともに、単結晶シリコン基板42の主表面の所定領域に深さが0.1〜3μmの凹部47を形成する。そして、SiO2膜41を挟んで単結晶シリコン基板42の主表面を接合する。さらに、図33に示すように、単結晶シリコン基板42の上面を研磨して単結晶シリコン基板42を所定の厚さにする。つまり、単結晶シリコン基板42の厚さを、例えば、3μm程度に薄膜化する。その後、単結晶シリコン基板42の上面に高濃度n+拡散層43を形成し、さらに、その上にSiO2膜44を形成する。
【0049】
続いて、図34に示すように、単結晶シリコン基板42に対し凹部47に至るトレンチ45を形成し、片持ち梁13を形成する。その後の処理は、図26〜図28と同じである。
【0050】
このようにすることにより、図31のようにSiO2膜41を部分的にエッチング除去する場合に比べ、より確実に電気的絶縁をとることができることとなる。
【0051】
尚、この発明は上記各実施例に限定されるものではなく、例えば、片持ち梁構造の他にも、両持ち梁構造や多数持ち梁構造に対して適用可能である。又、図35に示すように、単結晶シリコン基板50に対し2つの加速度センサ13a,13bを形成し、加速度センサ13aによりX方向を、加速度センサ13bによりY方向の加速度を検出するようにしてもよい。さらに、このX,Y方向加速度センサ13a,13bに対し表面垂直方向に対して加速度を検出可能な加速度センサを同一基板に形成し、三次元方向の加速度を検知するようにしてもよい。さらに、容量型として本加速度センサを用いる場合は、いわゆるサーボ型(閉ループ回路構成)にすることにより、より特性の安定化を図ることができる。
【0052】
又、上記各実施例ではポリシリコン膜6,26,37にてトレンチ(溝)3,23,35を充填したが、多結晶又は非結質又はそれらの混在したシリコン膜を用いてもよい。つまり、ポリシリコン又はアモルアァスシリコン又はポリシリコンとアモルアァスシリコンの混在したシリコン膜を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】加速度センサの平面図である。
【図2】図1のA−A断面を示す図である。
【図3】第1実施例の製造工程を示す図である。
【図4】製造工程を示す図である。
【図5】製造工程を示す図である。
【図6】製造工程を示す図である。
【図7】製造工程を示す図である。
【図8】製造工程を示す図である。
【図9】製造工程を示す図である。
【図10】製造工程を示す図である。
【図11】第1実施例の応用例を示す平面図である。
【図12】図11のB−B断面を示す図である。
【図13】第2実施例の製造工程を示す図である。
【図14】製造工程を示す図である。
【図15】製造工程を示す図である。
【図16】製造工程を示す図である。
【図17】製造工程を示す図である。
【図18】製造工程を示す図である。
【図19】製造工程を示す図である。
【図20】製造工程を示す図である。
【図21】製造工程を示す図である。
【図22】第3実施例の製造工程を示す図である。
【図23】製造工程を示す図である。
【図24】製造工程を示す図である。
【図25】製造工程を示す図である。
【図26】製造工程を示す図である。
【図27】製造工程を示す図である。
【図28】製造工程を示す図である。
【図29】第4実施例の製造工程を示す図である。
【図30】製造工程を示す図である。
【図31】製造工程を示す図である。
【図32】第4実施例の応用例の製造工程を示す図である。
【図33】製造工程を示す図である。
【図34】製造工程を示す図である。
【図35】別例の加速度センサの平面図である。
【符号の説明】
1 単結晶シリコン基板
2 SiO2膜(絶縁膜)
3 トレンチ(溝)
6 ポリシリコン膜
8 単結晶シリコン基板
9 SiO2膜(絶縁膜)
10 信号処理回路
13 片持ち梁
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor physical quantity sensor having three layers.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a semiconductor physical quantity sensor composed of three layers is known. The first layer is used as a support plate, on which a second insulating layer is applied. A third layer is deposited on the second insulating layer. The movable element of the semiconductor dynamic quantity sensor is drawn out from the third layer. The electrical lead conductor is located above the third layer. This movable part is insulated from the rest of the third layer by an insulating groove. This semiconductor dynamic quantity sensor is formed by being drawn from silicon.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to reduce the cost and simplify the manufacturing method by forming a semiconductor dynamic quantity sensor using a three-layer system.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 has a first layer, a second layer made of an insulator is applied on the first layer, and the second layer is formed on the second layer. In a method of manufacturing a physical quantity sensor in which a third layer is provided, a step of applying a first layer structure on the third layer; and a step of attaching the first layer structure to the physical quantity sensor. Structuring into a shape, and etching the third layer using the first layer structure as a mask, and providing a physical quantity sensor including a fixed portion, a displaceable weight portion, and a conductive path from the third layer. A gist of the present invention is a method for manufacturing a physical quantity sensor, comprising: a forming step; and a step of removing the second layer below the displaceable weight portion.
[0005]
Further, according to a third aspect of the present invention, a first layer made of a silicon substrate is prepared, a second layer made of an insulating layer is disposed on the first layer, and a silicon layer is formed on the second layer. A third pattern layer having a shape of a physical quantity sensor is disposed on the third layer, and the third layer is formed using the first pattern layer as a mask. Forming a sensor section having a fixed electrode section and a movable electrode section moving in one direction in parallel with the surface of the first layer, and forming a sensor section on the fixed electrode section and the movable electrode. An electric conductor portion made of metal is formed on substantially the same surface on the portion, and at least the second layer below a movable region of the movable electrode portion is removed, and the fixed electrode portion and the movable electrode portion are formed on the same surface. The first layer is electrically insulated by the second layer. The manufacturing method of the semiconductor dynamic quantity sensor as its gist that.
[0006]
According to the first and third aspects of the present invention, a semiconductor physical quantity sensor and an electric lead conductor can be formed using a three-layer system. This makes the manufacturing method particularly simple. That is, there is an advantage that a semiconductor dynamic quantity sensor can be manufactured using only a few masks and few processing steps. This method is simple and low cost.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First embodiment)
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0008]
FIG. 1 shows a plan view of the acceleration sensor, and FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along line AA of FIG. This acceleration sensor is a capacitive acceleration sensor, and as shown in FIG. 2, a single crystal silicon substrate 1 is bonded on a single crystal silicon substrate 8 via an SiO 2 film 9, and the single crystal silicon substrate 1 is The cantilever 13 is formed by the trench 3 penetrating through. As shown in FIG. 1, the cantilever 13 has a structure in which the distal end is divided into two. The cantilever 13 is movable in a direction parallel to the surface of the single crystal silicon substrate 1 (in the direction of arrow C in FIG. 1). Further, in the single crystal silicon substrate 1, the signal processing circuit 10 is formed in a state where the signal processing circuit 10 is electrically insulated from the cantilever 13 by the polysilicon film 6 and the SiO2 film 5.
[0009]
3 to 10 show the manufacturing process. Hereinafter, the manufacturing process will be described. As shown in FIG. 3, an n-type (100) single crystal silicon substrate 1 of 1 to 20 Ω · cm is prepared, a SiO 2 film 2 of about 1 μm is formed on the main surface by thermal oxidation, and a SiO 2 film is formed by photolithography. 2 is formed in a predetermined pattern. Subsequently, on the main surface side of the single crystal silicon substrate 1, a trench 3 having a vertical wall of a predetermined depth, for example, about 0.2 to 30 μm is formed by reactive ion etching or the like. In this embodiment, the case of about 3 μm will be described.
[0010]
Then, after removing the SiO2 film 2, as shown in FIG. 4, an n + diffusion layer 4 of phosphorus, arsenic, or the like is formed on the main surface of the single crystal silicon substrate 1 including the inner wall of the trench 3, and further, thermal oxidation or the like is performed. To form a SiO2 film 5 of 0.1 to 1 [mu] m. At this time, in order to remove etching damage, so-called sacrificial oxidation, in which SiO2 is formed and removed by thermal oxidation before forming the n + diffusion layer 4, may be performed.
[0011]
Subsequently, as shown in FIG. 5, a polysilicon film 6 is formed on the main surface of the single crystal silicon substrate 1, and the trench 3 is filled with the polysilicon film 6. When impurities are introduced into the polysilicon film 6 in order to use the polysilicon film 6 as a conductive path for bias, a thin polysilicon layer is formed before the polysilicon film 6 is formed, In this case, impurities can be introduced into the polysilicon film 6.
[0012]
Next, as shown in FIG. 6, the surface of the polysilicon film 6 is mirror-polished so that the polysilicon film 6 having a predetermined thickness remains. Subsequently, a p + diffusion layer 7 of boron is formed in a predetermined region of the polysilicon film 6 by ion implantation or the like.
[0013]
On the other hand, as shown in FIG. 7, another (100) single crystal silicon substrate 8 is prepared, and a 0.1 to 1.0 μm SiO 2 film 9 is formed on the main surface thereof by thermal oxidation. Next, the single-crystal silicon substrate 1 and the single-crystal silicon substrate 8 are placed in, for example, a mixed aqueous solution of a hydrogen peroxide solution and sulfuric acid to perform a hydrophilic treatment. Then, after drying, as shown in FIG. 8, the main surface of the single crystal silicon substrate 1 and the main surface of the single crystal silicon substrate 8 are superposed at room temperature and placed in a furnace at 400 to 1100 ° C. for 0.5 minute. Insert for ~ 2 hours to make a strong bond.
[0014]
Next, as shown in FIG. 9, the back surface of the single crystal silicon substrate 1 is selectively polished using an alkaline aqueous solution, for example, a KOH solution or the like, and is processed until the SiO 2 film 2 appears. As a result, the thickness of the single crystal silicon substrate 1 becomes, for example, about 3 μm, and the thickness is reduced.
[0015]
Then, as shown in FIG. 10, a signal processing circuit (IC circuit section) 10 is formed in a predetermined region of the single crystal silicon substrate 1 by using a normal CMOS process or a bipolar process. 1 and 10, only a MOS transistor is shown as a part of the signal processing circuit 10. Further, a plasma SiN film (P-SiN) is formed as a passivation film 11 on the upper surface of the signal processing circuit 10 by, for example, a plasma CVD method. Subsequently, a window 12 is opened in a predetermined region of the passivation film 11.
[0016]
Then, as shown in FIG. 2, a passivation film 11 is formed from the back side (upper side in FIG. 2) of the single-crystal silicon substrate 1 using an approximately 20% solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) (CH 3) 4 NOH. The polysilicon film 6 is removed by etching through the window 12 of FIG. At this time, the passivation film 11 (P-SiN), the SiO2 film 5, the aluminum wiring layer, and the p + diffusion layer (p + polysilicon film) 7 are hardly etched by the selective etching.
[0017]
When the polysilicon film 6 is removed by etching, an etching hole 48 is provided in a wide portion of the cantilever 13 in FIG. 1, and the polysilicon film 6 is more reliably removed through the etching hole 48. I am trying to do it.
[0018]
As a result, a cantilever 13 is formed. At this time, as shown in FIG. 2, the thickness L2 of the cantilever 13 in the direction parallel to the surface of the single crystal silicon substrate 1 is smaller than the thickness L1 of the single crystal silicon substrate 1 in the depth direction. Has become.
[0019]
In the capacitive acceleration sensor, the tip portion (a portion divided into two portions) of the cantilever 13 serves as a movable electrode, and as shown in FIG. The substrate 1 becomes the fixed electrodes 14, 15, 16, and 17. As shown in FIG. 1, the fixed electrode 14 and the fixed electrode 16 are taken out by the aluminum wiring layer 18a, the fixed electrode 15 and the fixed electrode 17 are taken out by the aluminum wiring layer 18b, and (Movable electrode) 13 is extracted from aluminum wiring layer 18c. The aluminum wiring layers 18a, 18b, and 18c are connected to a signal processing circuit 10, and the signal processing circuit 10 performs signal processing accompanying displacement of the cantilever (movable electrode) 13 due to acceleration. Further, the potential is kept constant by the n + diffusion layer 4 (see FIG. 2) disposed on the cantilever 13 (movable electrode) and the fixed electrodes 14, 15, 16, and 17.
[0020]
In this embodiment, the acceleration sensor is a capacitive acceleration sensor. However, if a piezoresistive layer is formed on the surface of the root of the cantilever 13, the acceleration sensor can be a piezoresistive acceleration sensor. Of course, if these two types of sensors are formed on the same substrate, the accuracy and reliability can be further improved.
[0021]
In the acceleration sensor manufactured as described above, the single-crystal silicon substrate 1 is bonded to the single-crystal silicon substrate 8 via the SiO2 film to form an SOI structure. Further, in the cantilever 13, the thickness L2 in the direction parallel to the surface of the single crystal silicon substrate 1 is smaller than the thickness L1 in the depth direction of the single crystal silicon substrate 1. Therefore, the cantilever 13 can move on the surface of the single crystal silicon substrate 1 in a direction parallel to the surface, and acceleration in a direction parallel to the substrate surface is detected.
[0022]
As described above, in the present embodiment, the trench (groove) 3 having a predetermined depth for forming the cantilever 13 is formed on the main surface of the single-crystal silicon substrate 1 (first step). A trench 3 was filled with the polysilicon film 6, and the surface of the polysilicon film 6 was smoothed (second step). Then, the main surface of the single-crystal silicon substrate 1 and the single-crystal silicon substrate 8 on which the SiO2 film (insulating film) 9 is formed are joined via the SiO2 film 9 (third step), and the single-crystal silicon substrate 1 The single-crystal silicon substrate 1 was thinned by polishing the back surface by a predetermined amount (fourth step). Further, after the signal processing circuit 10 was formed on the surface of the single crystal silicon substrate 1, the polysilicon film 6 was removed by etching from the back surface side of the single crystal silicon substrate 1 to form the cantilever 13 (fifth step).
[0023]
Therefore, in the formation process of the signal processing circuit 10 in the middle of the wafer process, the trench 3 is buried in the surface portion of the single crystal silicon substrate 1 by the polysilicon film 6, thereby contaminating the IC element, contaminating the manufacturing apparatus, and so on. It is possible to prevent defective and degraded electrical characteristics. In other words, the wafer process prevents contamination and the like by stabilizing the wafer process by preventing surface structures such as concave portions and through-holes from appearing on the wafer surface during heat treatment, photolithography, and the like during the process, A highly accurate acceleration sensor can be supplied stably.
[0024]
The acceleration sensor manufactured in this manner is formed on the single-crystal silicon substrate 1, which is bonded to the single-crystal silicon substrate 8 via the SiO 2 film (insulating film) 9 and thinned, and the single-crystal silicon substrate 1. A cantilever 13 movable in a direction parallel to the surface thereof, and a signal processing circuit 10 formed on the single-crystal silicon substrate 1 and performing signal processing accompanying the operation of the cantilever 13 due to acceleration. When acceleration acts in a direction parallel to the surface of the single-crystal silicon substrate 1, the cantilever 13 formed on the single-crystal silicon substrate 1 operates. Signal processing is performed by the signal processing circuit 10 formed on the single-crystal silicon substrate 1 with the operation of the cantilever 13. Thus, the acceleration sensor is formed by the surface micromachining technology using single crystal silicon, and high accuracy and high reliability can be achieved with a novel structure.
[0025]
In addition, since the surface of the cantilever 13 and the single-crystal silicon substrate 1 facing the cantilever 13 are covered with the SiO2 film (insulator) 5, electrode short-circuit in the capacitive acceleration sensor is prevented. be able to. Note that at least one of the surface of the cantilever 13 and the single-crystal silicon substrate 1 facing the cantilever 13 may be covered with the SiO 2 film (insulator) 5.
[0026]
As an application of this embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, the cantilever 13 may be separated from the signal processing circuit (IC circuit section) 10 to reduce the parasitic capacitance, and may be used as an air bridge wiring. Further, the fixed electrodes 14, 15, 16, 17 may have the same structure. Further, in the above embodiment, the aluminum wiring layer is used, but the wiring portion may be formed by a polysilicon layer. Further, in the above embodiment, two movable electrodes are formed at the tip of the beam and four fixed electrodes 14, 15, 16, 17 are formed. However, in order to further improve the sensitivity, the movable electrode portion and the fixed electrode portion are formed. May be comb-shaped.
[0027]
(Second embodiment)
Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
[0028]
In the first embodiment, the p + diffusion layer (p + polysilicon film) 7 is formed for the purpose of forming the cantilever 13 in order to separate this portion from the single-crystal silicon substrate by a predetermined distance. A recess is formed before the trench is formed in order to keep the predetermined distance.
[0029]
13 to 21 show the manufacturing process. As shown in FIG. 13, an n-type (100) single-crystal silicon substrate 20 is prepared, and a concave portion 21 is formed on the main surface of the single-crystal silicon substrate 20 by dry etching or wet etching to a predetermined depth, for example, 0.1 to 5 μm. Formed at a depth of Then, as shown in FIG. 14, an SiO 2 film 22 is formed on the main surface of the single crystal silicon substrate 20, and a pattern is formed by photolithography. Subsequently, a trench 23 of about 0.1 to 30 μm is formed on the main surface of the single crystal silicon substrate 20 including the bottom of the concave portion 21 by dry etching or the like.
[0030]
Then, as shown in FIG. 15, an n + diffusion layer 24 is formed on the main surface of the single crystal silicon substrate 20 including the inner wall of the trench 23, and an SiO2 film 25 is formed by thermal oxidation. Thereafter, as shown in FIG. 16, a polysilicon film 26 is buried in the trench 23 by the LPCVD method.
[0031]
Subsequently, as shown in FIG. 17, the surface of the polysilicon film 26 is polished using the SiO 2 film 25 as a stopper to smooth the surface. At this time, it is desirable that the surfaces of the polysilicon film 26 and the SiO2 film 25 be smooth, but if the surface of the SiO2 film 25 is smooth even if the portion of the polysilicon film 26 is dented, There is no problem in the wafer bonding performed.
[0032]
On the other hand, as shown in FIG. 18, another (100) single crystal silicon substrate 27 is prepared, and a 0.1 to 1.0 μm SiO 2 film 28 is formed on the main surface thereof by thermal oxidation. Next, the single-crystal silicon substrates 20 and 27 are placed in, for example, a mixed aqueous solution of a hydrogen peroxide solution and sulfuric acid, and a hydrophilic treatment is performed. After drying, the main surfaces of both single crystal silicon substrates 20 and 27 are overlapped at room temperature, and placed in a furnace at 400 to 1100 ° C. for 0.5 to 2 hours to perform strong bonding.
[0033]
Next, as shown in FIG. 19, the back surface of the single crystal silicon substrate 20 is selectively polished using an alkaline aqueous solution, for example, a KOH solution or the like, and is processed until the SiO 2 film 25 appears. As a result, the thickness of the single crystal silicon substrate 20 becomes, for example, about 3 μm, and the thickness is reduced.
[0034]
Then, as shown in FIG. 20, the signal processing circuit (IC circuit section) 10 is formed through a normal CMOS process, a bipolar process, or the like. Further, a plasma SiN film (P-SiN film) is formed on the upper surface of the signal processing circuit 10 as the passivation film 11 by, for example, a plasma CVD method. Subsequently, a window 12 is opened in a predetermined region of the passivation film 11.
[0035]
Then, as shown in FIG. 21, a polysilicon film is passed through the window 12 of the passivation film 11 from the back side of the single crystal silicon substrate 20 using a solution of about 20% of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) (CH3) 4NOH. 26 is removed by etching. At this time, the passivation film 11 (P-SiN), the SiO2 film 25, and the aluminum wiring layer are hardly etched by the selective etching.
[0036]
As a result, a cantilever 13 is formed.
[0037]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
[0038]
In the first and second embodiments, polysilicon is buried in the trench before wafer bonding. In this embodiment, polysilicon is buried in the trench after wafer bonding, and the buried polysilicon is removed in the final step. And an acceleration sensor.
[0039]
22 to 28 show the manufacturing process. As shown in FIG. 22, an n-type (100) single-crystal silicon substrate 30 is prepared, and a concave portion 31 having a depth of 0.1 to 5 μm is formed on a main surface thereof. On the other hand, as shown in FIG. 23, a single-crystal silicon substrate 32 is prepared, and a SiO2 film 33 is formed on the main surface by thermal oxidation. Then, the main surface of single crystal silicon substrate 30 and the main surface of single crystal silicon substrate 32 are joined.
[0040]
Further, as shown in FIG. 24, the rear surface of the single crystal silicon substrate 30 is mirror-polished to a predetermined thickness (0.1 to 30 μm). Then, as shown in FIG. 25, a SiO 2 film 34 is formed in a thickness of 0.1 to 2 μm, and then a trench 35 is formed by etching. At this time, the cantilever 13 is formed.
[0041]
Next, N-type impurities such as arsenic and phosphorus are introduced at a high concentration by a thermal diffusion method or the like, and an n + high concentration layer 36 is formed in a region not covered with the SiO 2 films 33 and 34. Subsequently, as shown in FIG. 26, a polysilicon film 37 is formed on the surface of the single crystal silicon substrate 30, and the trench 35 is filled with the polysilicon film 37. Thereafter, as shown in FIG. 27, the surface of the polysilicon film 37 is selectively polished and flattened until the SiO2 film 34 appears. Further, as shown in FIG. 28, after forming the signal processing circuit 10, the polysilicon film 37 is finally removed by etching from the rear surface side (upper surface side) of the single crystal silicon substrate 30 to form the cantilever 13.
[0042]
As described above, in the present embodiment, the main surface of the single-crystal silicon substrate 30 and the single-crystal silicon substrate 32 on which the SiO2 film (insulating film) 33 is formed are bonded via the SiO2 film 33 (first step). The back surface of the single-crystal silicon substrate 30 is polished by a predetermined amount to thin the single-crystal silicon substrate 30 (second step). Then, a trench (groove) 35 having a predetermined depth for forming the cantilever 13 is formed on the back surface of the single crystal silicon substrate 30 (third step), and a polysilicon film 37 is formed on the back surface of the single crystal silicon substrate 30. Is formed, the trench 35 is filled with the polysilicon film 37, and the surface of the polysilicon film 37 is smoothed (fourth step). Further, after a signal processing circuit was formed on the single crystal silicon substrate 30, the polysilicon film 37 was removed by etching from the back surface side of the single crystal silicon substrate 30 to form the cantilever 13 (fifth step).
[0043]
Therefore, in the process of forming the signal processing circuit 10 in the middle of the wafer process, the trench 35 is buried in the upper surface portion of the single crystal silicon substrate 30 by the polysilicon film 37, thereby contaminating the IC element, contaminating the manufacturing apparatus, It is possible to prevent defective and degraded electrical characteristics. In other words, the wafer process prevents contamination and the like by stabilizing the wafer process by preventing surface structures such as concave portions and through holes from appearing on the wafer surface during heat treatment, photolithography, and the like during the process, A highly accurate acceleration sensor can be supplied stably.
[0044]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described focusing on differences from the third embodiment.
[0045]
The present embodiment is for manufacturing a sensor at lower cost than the third embodiment. 29 to 31 show manufacturing steps.
[0046]
As shown in FIG. 29, an SiO 2 film 41 of 0.1 to 2 μm is formed on the main surface of a single crystal silicon substrate 40, and a single crystal silicon substrate 42 is joined with the SiO 2 film 41 interposed therebetween. Then, as shown in FIG. 30, the upper surface of the single crystal silicon substrate 42 is polished to make the single crystal silicon substrate 42 have a predetermined thickness. That is, the thickness of the single crystal silicon substrate 42 is reduced to, for example, about 3 μm. Thereafter, a high concentration n + diffusion layer 43 is formed on the upper surface of the single crystal silicon substrate 42, and a SiO2 film 44 is further formed thereon.
[0047]
Subsequently, as shown in FIG. 31, a trench 45 is formed in the single-crystal silicon substrate 42, and the SiO2 film 41 below the trench 45 is partially etched away with a hydrofluoric acid solution. At this time, the SiO2 film 41 below the portion to be the cantilever 13 is completely removed.
[0048]
Subsequent processing is the same as in FIGS. Next, an application example of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 32, a 0.1-2 μm SiO 2 film 41 is formed on the main surface of single crystal silicon substrate 40, and a depth of 0.1-3 μm is formed in a predetermined region of the main surface of single crystal silicon substrate 42. Is formed. Then, the main surface of the single crystal silicon substrate 42 is joined with the SiO 2 film 41 interposed therebetween. Further, as shown in FIG. 33, the upper surface of the single crystal silicon substrate 42 is polished to make the single crystal silicon substrate 42 have a predetermined thickness. That is, the thickness of the single crystal silicon substrate 42 is reduced to, for example, about 3 μm. Thereafter, a high concentration n + diffusion layer 43 is formed on the upper surface of the single crystal silicon substrate 42, and a SiO2 film 44 is further formed thereon.
[0049]
Subsequently, as shown in FIG. 34, a trench 45 reaching the concave portion 47 is formed in the single crystal silicon substrate 42, and the cantilever 13 is formed. Subsequent processing is the same as in FIGS.
[0050]
By doing so, electrical insulation can be obtained more reliably than in the case where the SiO2 film 41 is partially etched away as shown in FIG.
[0051]
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to, for example, a double-supported beam structure and a multi-supported beam structure in addition to the cantilever structure. Further, as shown in FIG. 35, two acceleration sensors 13a and 13b are formed on the single crystal silicon substrate 50, and the acceleration sensor 13a detects the acceleration in the X direction and the acceleration sensor 13b detects the acceleration in the Y direction. Good. Further, an acceleration sensor capable of detecting acceleration in a direction perpendicular to the surface of the X and Y direction acceleration sensors 13a and 13b may be formed on the same substrate to detect three-dimensional acceleration. Further, when the present acceleration sensor is used as a capacitive type, the characteristics can be further stabilized by using a so-called servo type (closed loop circuit configuration).
[0052]
In the above embodiments, the trenches (grooves) 3, 23, and 35 are filled with the polysilicon films 6, 26, and 37. However, a polycrystalline or non-crystalline silicon film or a mixed silicon film may be used. That is, a silicon film in which polysilicon or amorphous silicon or a mixture of polysilicon and amorphous silicon may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an acceleration sensor.
FIG. 2 is a diagram showing a cross section taken along line AA of FIG. 1;
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 5 is a view showing a manufacturing process.
FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 11 is a plan view showing an application example of the first embodiment.
FIG. 12 is a view showing a BB cross section of FIG. 11;
FIG. 13 is a view showing a manufacturing process of the second embodiment.
FIG. 14 is a view showing a manufacturing process.
FIG. 15 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 16 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 17 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 18 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 19 is a view showing a manufacturing process.
FIG. 20 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 21 is a view showing a manufacturing process.
FIG. 22 is a diagram showing a manufacturing process of the third embodiment.
FIG. 23 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 24 is a view showing a manufacturing process.
FIG. 25 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 26 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 27 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 28 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 29 is a diagram illustrating a manufacturing process of the fourth embodiment.
FIG. 30 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 31 is a view showing a manufacturing process.
FIG. 32 is a diagram showing a manufacturing process of an application example of the fourth embodiment.
FIG. 33 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 34 is a diagram showing a manufacturing process.
FIG. 35 is a plan view of another example of an acceleration sensor.
[Explanation of symbols]
1 Single-crystal silicon substrate 2 SiO2 film (insulating film)
3 trench
6 Polysilicon film 8 Single crystal silicon substrate 9 SiO2 film (insulating film)
10 signal processing circuit 13 cantilever

Claims (4)

第1の層を有し、該第1の層上に絶縁物から成る第2の層が被着され、該第2の層上に第3の層が配設される力学量センサの製造方法において、
第1の層構造部を前記第3の層上に被着する工程と、
前記第1の層構造部を前記力学量センサの形に構造化する工程と、
前記第1の層構造部をマスクとして前記第3の層をエッチングし、前記第3の層から固定部、変位可能な錘部及び導電路を備える力学量センサを形成する工程と、
前記変位可能な錘部の下方にある前記第2の層を除去する工程と、
を有することを特徴とする力学量センサの製造方法。
Method for manufacturing a physical quantity sensor having a first layer, a second layer made of an insulator is applied on the first layer, and a third layer is disposed on the second layer. At
Depositing a first layer structure on said third layer;
Structuring the first layer structure in the form of the physical quantity sensor;
Etching the third layer using the first layer structure as a mask to form a physical quantity sensor including a fixed portion, a displaceable weight portion, and a conductive path from the third layer;
Removing the second layer below the displaceable weight portion;
A method for manufacturing a physical quantity sensor, comprising:
配線層を前記導電路上に形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項1記載の力学量センサの製造方法。2. The method according to claim 1, further comprising a step of forming a wiring layer on the conductive path. シリコン基板よりなる第1の層を用意し、
絶縁層からなる第2の層を前記第1の層上に配置し、
前記第2の層上にシリコン層よりなる第3の層を配置し、
前記第3の層上に力学量センサの形状を有する第1のパターン層を配置し、
前記第1のパターン層をマスクとして用いて、前記第3の層の所定領域をエッチング除去して、固定電極部及び前記第1の層の表面に対し一方向に平行に移動する可動電極部とを有するセンサ部を形成し、
前記固定電極部上および前記可動電極部上に金属よりなる電気導体部を略同一表面上に形成し、
少なくとも可動電極部の可動する領域の下にある前記第2の層を取り除き、
前記固定電極部と前記可動電極部は前記第1の層に対し各々前記第2の層で電気絶縁される
ことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
Prepare a first layer made of a silicon substrate,
Disposing a second layer made of an insulating layer on the first layer;
Disposing a third layer made of a silicon layer on the second layer;
Disposing a first pattern layer having a shape of a physical quantity sensor on the third layer;
Using the first pattern layer as a mask, a predetermined region of the third layer is removed by etching, and the fixed electrode portion and the movable electrode portion moving in one direction in parallel with the surface of the first layer; Forming a sensor unit having
Forming an electric conductor portion made of metal on the fixed electrode portion and the movable electrode portion on substantially the same surface,
Removing at least the second layer below the movable region of the movable electrode portion,
The method of manufacturing a semiconductor dynamic quantity sensor, wherein the fixed electrode portion and the movable electrode portion are electrically insulated from each other by the second layer with respect to the first layer.
前記センサ部を形成するのと同時に前記センサ部の周辺の所定領域をエッチング除去して前記センサ部と絶縁体で電気絶縁された周辺部を形成することを特徴とする請求項3記載の半導体力学量センサの製造方法。4. The semiconductor mechanics according to claim 3, wherein, at the same time as forming the sensor section, a predetermined area around the sensor section is removed by etching to form a peripheral section electrically insulated from the sensor section by an insulator. Manufacturing method of quantity sensor.
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