JP2002033458A - Semiconductor device and its fabricating method - Google Patents

Semiconductor device and its fabricating method

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JP2002033458A
JP2002033458A JP2000218483A JP2000218483A JP2002033458A JP 2002033458 A JP2002033458 A JP 2002033458A JP 2000218483 A JP2000218483 A JP 2000218483A JP 2000218483 A JP2000218483 A JP 2000218483A JP 2002033458 A JP2002033458 A JP 2002033458A
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substrate
semiconductor device
epitaxial layer
forming
manufacturing
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Takeshi Yagi
健 八木
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Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, and its fabricating method, in which high integration is realized by aligning microelements on the surface and rear of a basic body with high accuracy. SOLUTION: The semiconductor device 10 has an epitaxial layer formed on a reinforcing substrate 108. Alignment marks 11, 12 are put on the epitaxial layer 104 and used as alignment marks 11A, 12A when the first element of an element forming layer 105 is formed on the first face 104A, and as alignment marks 11B, 12B when the second element of an element forming layer 111 is formed on the second face 104B. The first and second elements are connected electrically through through holes 113X, 113Y made in the epitaxial layer 104.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に、素子が形成される基体の表
面、裏面に各々素子が形成された半導体装置及びその製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having elements formed on a front surface and a back surface of a substrate on which the elements are formed, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、加速度センサ等のマイクロマ
シンのように、素子が形成される基体となる半導体基板
の表面、裏面の双方に素子を形成した半導体装置が提案
されている。半導体基板の表面、裏面の両方に素子を形
成するに当たっては、先ず、一方の面(第1面)に素子
(第1の素子)が形成され、次いで、他方の面(第2
面)に他の素子(第2の素子)が形成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a semiconductor device in which elements are formed on both a front surface and a back surface of a semiconductor substrate as a base on which elements are formed, such as a micromachine such as an acceleration sensor. In forming elements on both the front and back surfaces of the semiconductor substrate, first, an element (first element) is formed on one surface (first surface), and then the other surface (second surface) is formed.
Another element (second element) is formed on the surface).

【0003】この場合、第1面の第1の素子と第2面の
第2の素子とは互いに電気的に接続させる等、半導体基
板を挟んで所定の位置関係にするため、これら第1の素
子と第2の素子とは、互いに関連付けてその位置合わせ
が行われる。半導体基板の表面(第1面)、裏面(第2
面)に各々形成された第1の素子、第2の素子を互いに
関連付けて位置合わせを行うに当たっては、先ず、半導
体基板の一方の面(第1面)にアライメントマークが形
成され、これを基準にした位置合わせで当該第1面に第
1の素子が形成され、次いで、同じアライメントマーク
を第2面側から検知しながら、これを基準にした位置合
わせで当該第2面側に第2の素子が形成されていた。
In this case, the first element on the first surface and the second element on the second surface are electrically connected to each other, so that the first element has a predetermined positional relationship with the semiconductor substrate interposed therebetween. The element and the second element are aligned with respect to each other. The front surface (first surface) and the back surface (second surface) of the semiconductor substrate
In aligning the first element and the second element formed on each surface (surface) with each other, an alignment mark is first formed on one surface (first surface) of the semiconductor substrate. A first element is formed on the first surface by the alignment described above, and then, while detecting the same alignment mark from the second surface side, a second element is formed on the second surface by the alignment based on this. An element was formed.

【0004】このように第1面に形成されたアライメン
トマークを基準にした位置合わせで半導体基板の表面
(第1面)、裏面(第2面)に素子を形成する場合、通
常、「両面アライナー」と称される露光装置が用いられ
る。この「両面アライナー」を用いて半導体基板の第2
面に第2の素子を形成する際の位置合わせで、第1面側
に形成されたアライメントマークが第2面側から検出す
る方法としては、第1に、赤外線透過装置を用いて第1
面側から当該アライメントマークに赤外線を照射し半導
体基板を透過した赤外線によってアライメントマークの
像を検出する手法、第2に、第2面側から半導体基板を
透して第1面側に形成されたアライメントマークの像を
顕微鏡等で光学的に検知する手法、第3に、レーザ光を
裏面(第2面)側から照射してその反射光でアライメン
トマークの像を検知する手法が提案されている。このう
ち第2、第3の手法では、製造工程が進む毎に、得られ
た像をあらたな層の上に描いて順次重ね合わせ、表面
(第1面)側のアライメントマークを、裏面(第2面)
側に転写して位置合わせの精度を保つようにしている。
When elements are formed on the front surface (first surface) and the back surface (second surface) of a semiconductor substrate by performing alignment based on the alignment marks formed on the first surface as described above, usually, a "double-side aligner" is used. Is used. Using this "double-sided aligner", the second
As a method of detecting the alignment mark formed on the first surface side from the second surface side in alignment when forming the second element on the surface, first, an infrared ray transmitting device is used to detect the alignment mark formed on the first surface side.
A method of irradiating the alignment mark with infrared light from the surface side and detecting the image of the alignment mark by infrared light transmitted through the semiconductor substrate; secondly, the alignment mark formed on the first surface side through the semiconductor substrate from the second surface side Thirdly, there has been proposed a method of optically detecting an image of an alignment mark with a microscope or the like, and thirdly, a method of irradiating a laser beam from the back surface (second surface) side and detecting an image of the alignment mark with reflected light. . In the second and third methods, the obtained images are drawn on a new layer and superimposed sequentially each time the manufacturing process proceeds, and the alignment marks on the front surface (first surface) are aligned with the back surface (first surface). 2)
It is transferred to the side to maintain the accuracy of positioning.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の半導
体製造分野では、加速度センサ等のマイクロマシンに限
らず、メモリ、撮像装置(CCD)等の微細な素子を含
む半導体装置においても、その高集積化を実現するため
に、半導体基板の表面(第1面)、裏面(第2面)の双
方に素子を形成する試みが行われている。
In the field of semiconductor manufacturing in recent years, not only micro machines such as acceleration sensors, but also semiconductor devices including fine elements such as memories and image pickup devices (CCDs) have been highly integrated. In order to realize the above, attempts have been made to form elements on both the front surface (first surface) and the back surface (second surface) of the semiconductor substrate.

【0006】この場合、素子が微細になるにつれ、表面
(第1面)に形成された素子(第1の素子)と裏面(第
2面)に形成された素子(第2の素子)との位置合わせ
精度を高めなければならない。例えば、図14(a)に
示すように、半導体基板1の表面(第1面)1A側の素
子2と裏面(第2面)1B側の素子3のプロセス設計基
準(デザインルール)が大きければ(例えば、図中、W
1の幅が2〜3μm)、上記した「両面アライナー」に
よる位置合わせでも、素子2と素子3とを所定の位置関
係(例えば、スルーホール4を介して互いに電気的接続
が可能な位置関係)とすることができるが、図14
(b)に示すように、半導体基板1の表面(第1面)1
A側の素子5と裏面(第2面)1B側の素子6のプロセ
ス設計基準が小さくなると(図中、W2の幅が1.0μ
m以下)、従来の「両面アライナー」による位置合わせ
では、その位置合わせの誤差が大きく、素子5と素子6
とを互いに関連付けて所定の位置関係にすることが困難
になる。これは「両面アライナー」が、近年の微細化が
進んだ素子(プロセス設計基準1.0μm以下)の製造
を元々想定していないことによる。
In this case, as the element becomes finer, the element (first element) formed on the front surface (first surface) and the element (second element) formed on the back surface (second surface) become smaller. The alignment accuracy must be improved. For example, as shown in FIG. 14A, if the process design standard (design rule) of the element 2 on the front surface (first surface) 1A side and the element 3 on the back surface (second surface) 1B side of the semiconductor substrate 1 is large. (For example, in the figure, W
1 has a width of 2 to 3 μm), and even in the alignment using the “double-sided aligner” described above, the element 2 and the element 3 are in a predetermined positional relationship (for example, a positional relationship in which the elements 2 and 3 can be electrically connected to each other via the through hole 4) FIG. 14
As shown in (b), the surface (first surface) 1 of the semiconductor substrate 1
When the process design standard for the element 5 on the A side and the element 6 on the back surface (second surface) 1B becomes smaller (in FIG.
m or less), in the alignment using the conventional “double-sided aligner”, the alignment error is large, and the elements 5 and 6
And it is difficult to associate them with each other to have a predetermined positional relationship. This is because the “double-sided aligner” does not originally assume the production of a device (process design standard: 1.0 μm or less) with miniaturization in recent years.

【0007】このため、「両面アライナー」に代えて、
微細な素子形成に適した「ステッパー」を用いて、半導
体基板の表面(第1面)、裏面(第2面)に、各々、素
子を形成する必要が生じた。
For this reason, instead of the “double-sided aligner”,
Using a “stepper” suitable for forming a fine element, it is necessary to form an element on each of the front surface (first surface) and the back surface (second surface) of the semiconductor substrate.

【0008】しかし、この「ステッパー」を用いて表面
(第1面)側の素子と裏面(第2面)側の素子とを互い
に関連付けて位置合わせを行おうのであれば、素子の微
細化に伴って小さくなるアライメントマークを、表面
(第1面)、裏面(第2面)の双方から精度良く検出し
なければならない。しかるに、「両面アライナー」の場
合と同様に、半導体基板の第1面に形成されたアライメ
ントマークを、可視光、レーザ光により裏面(第2面)
から検出しようとしても、レーザ光の反射光が散乱し回
折光が正確なアライメントマーク位置を示さなくなる。
However, if the position of the element on the front surface (first surface) and the element on the rear surface (second surface) are to be related to each other and aligned by using this “stepper”, the miniaturization of the element is required. Alignment marks that become smaller accordingly must be accurately detected from both the front surface (first surface) and the back surface (second surface). However, as in the case of the "double-sided aligner", the alignment mark formed on the first surface of the semiconductor substrate is changed to the back surface (second surface) by visible light and laser light.
Even if an attempt is made to detect the alignment mark, the reflected light of the laser light is scattered, and the diffracted light does not indicate the exact alignment mark position.

【0009】同様に、赤外線透過装置を用いて表面(第
1面)から赤外線を照射し半導体基板を透過した赤外線
によってアライメントマークを裏面(第2面)側から検
出する場合、アライメントマーク上に、遮光用金属膜、
配線用アルミ等の赤外線を透過しない膜が存在すると、
アライメントマークの検出自体ができない。このよう
に、何れの手法によっても、表面(第1面)に形成され
たアライメントマークを裏面(第2面)側から精度よく
検出できないため、裏面(第2面)に素子を形成する際
に表面(第1面)側の素子に関連付けた位置合わせを精
度良く行うことが困難であった。
Similarly, when an infrared ray is radiated from the front surface (first surface) using an infrared transmission device and the alignment mark is detected from the rear surface (second surface) side by the infrared light transmitted through the semiconductor substrate, the alignment mark is placed on the alignment mark. Metal film for shading,
If there is a film that does not transmit infrared rays such as aluminum for wiring,
The alignment mark itself cannot be detected. As described above, since the alignment mark formed on the front surface (first surface) cannot be accurately detected from the rear surface (second surface) side by any of the methods, when forming the element on the rear surface (second surface), It has been difficult to accurately perform positioning related to the element on the front surface (first surface) side.

【0010】本発明は係る事情に鑑みてなされたもの
で、素子が形成される基体の表面、裏面に、微細な素子
を精度の高い位置合わせにより互いに関連付けて形成
し、もってその高集積化を図るようにした半導体装置及
びその製造方法を提供することをその目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and forms fine elements on the front and back surfaces of a substrate on which elements are formed by associating them with high-precision alignment, thereby achieving high integration. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0011】[0011]

【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の半導体装置は、基板上にエピタキシャル
層が形成された半導体装置において、前記エピタキシャ
ル層の前記基板側の第1面側に第1の素子を、前記エピ
タキシャル層の前記基板とは反対側の第2面側に第2の
素子を形成したものである。このエピタキシャル層は、
後に除去される仮の基板上に成長されるが、このときエ
ピタキシャル層と前記仮の基板との不純物タイプ(p
型、n型の別)や不純物濃度を異ならせることにより、
ウェットエッチング等で選択的に前記仮の基板を容易に
除去でき、しかも、エピタキシャル層を極めて薄く形成
して単結晶シリコン薄膜層を提供することができる。こ
の極めて薄い単結晶シリコン薄膜層では、一方の面に形
成されたアライメントマークを両面で観察することが可
能となる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having an epitaxial layer formed on a substrate, wherein the epitaxial layer is provided on a first surface side of the substrate on the substrate side. The first element is obtained by forming a second element on a second surface side of the epitaxial layer opposite to the substrate. This epitaxial layer
It is grown on a temporary substrate to be removed later. At this time, the impurity type (p
Type and n-type) and by varying the impurity concentration,
The temporary substrate can be easily removed selectively by wet etching or the like, and the epitaxial layer can be formed extremely thin to provide a single crystal silicon thin film layer. In this extremely thin single crystal silicon thin film layer, it is possible to observe the alignment marks formed on one surface on both surfaces.

【0012】又、請求項2の半導体装置は、前記第1の
素子と前記第2の素子とを、前記エピタキシャル層に形
成されたスルーホールを介して電気的に接続したもので
ある。この場合、エピタキシャル層は、一般に素子が形
成される半導体基板に比べてその膜厚が薄いため、スル
ーホールのアスペクト比を小さくできる。又、請求項3
の半導体装置は、前記エピタキシャル層の所定位置に、
前記第1面側で凹状、前記第2面側で凸状となるアライ
メントマーク、又は、前記第1面側で凸状、前記第2面
側で凹状となるアライメントマークが形成されたもので
ある。これにより、エピタキシャル層の両面に、従来よ
り用いられている「両面アライナー」に代えて「ステッ
パー」を用いて、前記第1面側で凹状、前記第2面側で
凸状となるアライメントマーク、又は、前記第1面側で
凸状、前記第2面側で凹状となるアライメントマークを
基準に、第1の素子、第2の素子が個別に形成できる。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device, the first element and the second element are electrically connected via a through hole formed in the epitaxial layer. In this case, since the thickness of the epitaxial layer is generally smaller than that of the semiconductor substrate on which the element is formed, the aspect ratio of the through hole can be reduced. Claim 3
The semiconductor device of the above, at a predetermined position of the epitaxial layer,
An alignment mark having a concave shape on the first surface side and a convex shape on the second surface side, or an alignment mark having a convex shape on the first surface side and a concave shape on the second surface side is formed. . Thereby, on both surfaces of the epitaxial layer, using a “stepper” instead of the “double-sided aligner” conventionally used, an alignment mark that is concave on the first surface side and convex on the second surface side, Alternatively, the first element and the second element can be individually formed based on the alignment mark that is convex on the first surface side and concave on the second surface side.

【0013】又、請求項4の半導体装置は、請求項1か
ら請求項3の何れかの半導体装置において、前記第1の
素子と前記第2の素子との位置合わせ誤差を0.5μm
以下としたものである。すなわち、エピタキシャル層の
両面には、従来より用いられている「両面アライナー」
に代えて「ステッパー」を用いて第1、第2の素子が形
成できる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to third aspects, an alignment error between the first element and the second element is 0.5 μm.
It is as follows. In other words, the conventionally used “double-sided aligner” is provided on both sides of the epitaxial layer.
Alternatively, the first and second elements can be formed using a “stepper”.

【0014】又、請求項5の半導体装置は、前記第1の
素子及び前記第2の素子が、1.0μm以下のプロセス
設計基準で形成されているものである。すなわち、請求
項4の場合と同様に、エピタキシャル層の両面には、従
来より用いられている「両面アライナー」に代えて「ス
テッパー」が用いられて第1、第2の素子が形成される
ので、プロセス設計基準(デザインルール)が1.0μ
m以下の微細な素子を、当該エピタキシャル層の両面に
形成することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor device, the first element and the second element are formed based on a process design standard of 1.0 μm or less. That is, as in the case of the fourth aspect, the first and second elements are formed on both surfaces of the epitaxial layer by using a "stepper" instead of the conventionally used "double-sided aligner". , Process design standard (design rule) is 1.0μ
m or less fine elements can be formed on both surfaces of the epitaxial layer.

【0015】又、請求項6の半導体装置の製造方法は、
第1の基板に凹部又は凸部を形成する第1の工程と、前
記第1の基板の表面にエピタキシャル層を形成し、前記
第1の基板上の凹部又は凸部を、エピタキシャル層に転
写してアライメントマークを形成する第2の工程と、前
記アライメントマークを用いて前記エピタキシャル層の
表面(第1面)に第1の素子を形成する第3の工程と、
前記エピタキシャル層の前記表面側に第2の基板を形成
する第4の工程と、前記エピタキシャル層を残して前記
第1の基板を除去する第5の工程と、前記第1の基板の
除去によって露出した前記エピタキシャル層の裏面(第
2面)に前記アライメントマークを用いて第2の素子を
形成する第6の工程とを含んだものである。これによ
り、エピタキシャル層の表面(第1面)側で凹状、前記
裏面(第2面)側で凸状となるアライメントマーク、又
は、前記表面(第1面)側で凸状、前記裏面(第2面)
側で凹状となるアライメントマークが容易に形成でき
る。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6 is
A first step of forming a concave portion or a convex portion on the first substrate, forming an epitaxial layer on the surface of the first substrate, and transferring the concave portion or the convex portion on the first substrate to the epitaxial layer. Forming a first element on a surface (first surface) of the epitaxial layer using the alignment mark; and a second step of forming an alignment mark using the alignment mark;
A fourth step of forming a second substrate on the front side of the epitaxial layer, a fifth step of removing the first substrate while leaving the epitaxial layer, and exposing by removing the first substrate. And forming a second element on the back surface (second surface) of the epitaxial layer using the alignment mark. Thereby, an alignment mark that is concave on the front surface (first surface) side and convex on the back surface (second surface) side of the epitaxial layer, or convex on the front surface (first surface) side and has a convex shape on the front surface (first surface) side. 2)
An alignment mark that is concave on the side can be easily formed.

【0016】又、請求項7の発明は、請求項6に記載の
半導体装置の製造方法において、前記第1の工程が、前
記第1の基板に凹部又は凸部を形成するステップと、前
記凹部又は凸部の表面に酸化シリコン膜又は窒化シリコ
ン膜を形成するステップとを含んだものである。これに
より、前記第1の基板(例えば、シリコン基板)をエッ
チングにより除去する際、前記酸化シリコン膜又は窒化
シリコン膜のエッチング速度を、前記第1の基板のエッ
チング速度を異ならせることで、エッチング停止のタイ
ミングを制御し易くなり、エピタキシャル層までもがエ
ッチングされないようにできる。この結果、当該エピタ
キシャル層に形成されたアライメントマークの形状(凹
部、凸部の形状)を元のまま残すことが容易になる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, the first step includes a step of forming a concave portion or a convex portion in the first substrate; Or forming a silicon oxide film or a silicon nitride film on the surface of the projection. Accordingly, when the first substrate (for example, a silicon substrate) is removed by etching, the etching rate of the silicon oxide film or the silicon nitride film is made different from the etching rate of the first substrate, thereby stopping the etching. Can be easily controlled, and even the epitaxial layer can be prevented from being etched. As a result, it becomes easy to leave the shape of the alignment mark (the shape of the concave portion and the convex portion) formed on the epitaxial layer as it is.

【0017】又、請求項8の発明は、請求項6の半導体
装置の製造方法において、前記第6の工程によって前記
第2の素子を形成した後に、前記アライメントマークを
用いて前記エピタキシャル層にスルーホールを形成する
第7の工程と、前記スルーホールを介して、前記表面
(第1面)側の前記第1の素子と前記裏面(第2面)側
の前記第2の素子とを電気的に接続する配線部を形成す
る第8の工程とを含んだものである。これにより、エピ
タキシャル層の表面(第1面)側で凹状、前記裏面(第
2面)側で凸状となるアライメントマーク、又は、前記
表面(第1面)側で凸状、前記裏面(第2面)側で凹状
となるアライメントマークに基づいて形成された表面
(第1面)の第1の素子、裏面(第2面)の第2の素子
及びスルーホールの各位置合わせの誤差が小さくなる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, after the second element is formed in the sixth step, a through hole is formed in the epitaxial layer using the alignment mark. A seventh step of forming a hole, and electrically connecting the first element on the front surface (first surface) and the second element on the back surface (second surface) via the through hole. And an eighth step of forming a wiring portion to be connected to the semiconductor device. Thereby, an alignment mark that is concave on the front surface (first surface) side and convex on the back surface (second surface) side of the epitaxial layer, or convex on the front surface (first surface) side and has a convex shape on the front surface (first surface) side. The alignment error between the first element on the front surface (first surface), the second element on the back surface (second surface), and the through hole formed based on the alignment mark concave on the second surface side is small. Become.

【0018】又、請求項9の発明は、請求項6に記載の
半導体装置の製造方法において、前記第4の工程で、前
記第2の基板と前記エピタキシャル層とを無機系接着剤
によって貼り合わせるようにしたものである。通常、無
機系接着剤は、耐熱性が800℃以上であるため、エピ
タキシャル層を第2の基板に貼り合わせたまま、熱拡散
等の処理を施すことができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, in the fourth step, the second substrate and the epitaxial layer are bonded to each other with an inorganic adhesive. It is like that. Usually, since the inorganic adhesive has heat resistance of 800 ° C. or higher, a treatment such as thermal diffusion can be performed while the epitaxial layer is bonded to the second substrate.

【0019】又、請求項10の発明は、請求項6に記載
の半導体装置の製造方法において、前記第5の工程が、
前記第1の基板を化学的機械的研磨により一定以下の厚
さに研磨するステップと、研磨された前記第1の基板に
ウェットエッチングを施すステップとを含むものであ
る。これにより、エピタキシャル層の第2面を露出させ
る工程の時間を短縮することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, the fifth step includes the step of:
The method includes a step of polishing the first substrate to a thickness equal to or less than a certain value by chemical mechanical polishing, and a step of performing wet etching on the polished first substrate. Thereby, the time of the step of exposing the second surface of the epitaxial layer can be reduced.

【0020】又、請求項11の発明は、請求項6に記載
の半導体装置の製造方法において、前記第4の工程で、
前記第2の基板として、半導体基板、ガラス基板、セラ
ミック基板、金属基板の何れか1つが、前記エピタキシ
ャル層の上に、接着剤又は陽極接合法によって貼り合わ
されるものである。これにより、第1、第2の素子が形
成されるエピタキシャル層の膜厚を薄くしても、半導体
装置全体の強度が保たれる。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, in the fourth step,
As the second substrate, any one of a semiconductor substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, and a metal substrate is bonded to the epitaxial layer by an adhesive or an anodic bonding method. Thus, even if the thickness of the epitaxial layer on which the first and second elements are formed is reduced, the strength of the entire semiconductor device is maintained.

【0021】又、請求項12の発明は、請求項6に記載
の半導体装置の製造方法において、前記第1の工程が、
前記アライメントマークの形状に応じた開口を有するマ
スクを形成するステップと、前記マスクから露出した第
1の基板にエピタキシャル層を選択的に形成するステッ
プと、前記マスクを除去するステップとを含むものであ
る。これにより半導体基板に凸部が形成され、更にその
上面にエピタキシャル層を形成することができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, the first step includes:
Forming a mask having an opening corresponding to the shape of the alignment mark; selectively forming an epitaxial layer on the first substrate exposed from the mask; and removing the mask. As a result, a convex portion is formed on the semiconductor substrate, and an epitaxial layer can be further formed on the convex portion.

【0022】又、請求項13の発明は、請求項6に記載
の半導体装置の製造方法において、前記第1の工程で、
前記第1の基板に前記アライメントマークの形状に応じ
た絶縁膜が形成されるものである。これにより半導体基
板に容易に凸部を形成することができる。又、請求項1
4の発明は、請求項6に記載の半導体装置の製造方法に
おいて、前記第2の工程が、前記第1の基板上に多結晶
シリコン層を積層させるステップと、積層された前記多
結晶シリコン層を単結晶化してエピタキシャル層を形成
するステップとを含むものである。これにより、前記表
面(第1面)側で凹状、前記裏面(第2面)側で凸状と
なるアライメントマーク、又は、前記表面(第1面)側
で凸状、前記裏面(第2面)側で凹状となるアライメン
トマークが形成されたエピタキシャル層を容易に形成す
ることができる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, the first step includes the steps of:
An insulating film according to the shape of the alignment mark is formed on the first substrate. This makes it possible to easily form the projection on the semiconductor substrate. Claim 1
The invention of claim 4 is the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the second step is a step of stacking a polycrystalline silicon layer on the first substrate, and the stacked polycrystalline silicon layer. To form an epitaxial layer by single crystallizing. Thereby, an alignment mark which is concave on the front surface (first surface) side and convex on the back surface (second surface) side, or convex on the front surface (first surface) side, and has a concave surface on the back surface (second surface) The epitaxial layer on which the alignment mark which is concave on the side of ()) can be easily formed.

【0023】又、請求項15の発明は、請求項14に記
載の半導体装置の製造方法において、前記第1の工程
で、前記第1の基板上の凸部が酸化シリコン膜又は窒化
シリコン膜によって形成され、前記第2の工程で、前記
酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜を覆うように前記第
1の基板上に多結晶シリコン層が積層されるものであ
る。これにより、前記第1の基板(例えば、シリコン基
板)をエッチングにより除去する際、前記酸化シリコン
膜又は窒化シリコン膜のエッチング速度と前記第1の基
板とエッチング速度とを異ならせて、エッチング停止の
タイミングを制御し易くなる。この結果、エピタキシャ
ル層までもがエッチングされることなく、当該エピタキ
シャル層に形成されたアライメントマークの形状(凹
部、凸部の形状)を元のまま残すことが容易になる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourteenth aspect, in the first step, the projection on the first substrate is formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film. And forming a polycrystalline silicon layer on the first substrate so as to cover the silicon oxide film or the silicon nitride film in the second step. Accordingly, when the first substrate (for example, a silicon substrate) is removed by etching, the etching speed of the silicon oxide film or the silicon nitride film is made different from the etching speed of the first substrate to stop the etching. It becomes easier to control the timing. As a result, it is easy to leave the shape of the alignment mark (the shape of the concave portion and the convex portion) formed on the epitaxial layer as it is, without etching even the epitaxial layer.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、本発
明の第1の実施の形態について添付図面を参照して説明
する。先ず、本実施の形態の半導体装置10の概略につ
いて、図1を用いて説明する。第1の実施の形態の半導
体装置10では、素子が形成される基体としてエピタキ
シャル層104が設けられている。すなわち、エピタキ
シャル層104の第1面104A側に素子形成層105
が形成され、第2面104B側に素子形成層111が形
成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an outline of a semiconductor device 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the semiconductor device 10 of the first embodiment, the epitaxial layer 104 is provided as a base on which elements are formed. That is, the element formation layer 105 is formed on the first surface 104A side of the epitaxial layer 104.
Is formed, and the element formation layer 111 is formed on the second surface 104B side.

【0025】ここで、素子形成層105に形成された素
子(第1の素子)と素子形成層111に形成された素子
(第2の素子)は、この実施の形態では、0.5μmの
プロセス設計基準(デザインルール)にて周知の半導体
製造技術で作製され、これら第1の素子、第2の素子は
互いに、スルーホール113X,113Yを介して、金
属膜(配線部)115X,115Yによって電気的に接
続されている。尚、図1は、素子形成層105内の金属
配線106X,106Yと素子形成層111内の金属配
線110X,110Yとが金属膜115X,115Yに
て電気的に接続された状態を示している。尚、金属配線
106X,106Yとエピタキシャル層104とは絶縁
されてショートしないようになっている。
In this embodiment, the element (first element) formed on the element forming layer 105 and the element (second element) formed on the element forming layer 111 have a process of 0.5 μm in this embodiment. The first element and the second element are manufactured by a well-known semiconductor manufacturing technique according to design standards (design rules), and are electrically connected to each other by metal films (wiring portions) 115X and 115Y via through holes 113X and 113Y. Connected. FIG. 1 shows a state where the metal wirings 106X and 106Y in the element formation layer 105 and the metal wirings 110X and 110Y in the element formation layer 111 are electrically connected by metal films 115X and 115Y. The metal wirings 106X and 106Y and the epitaxial layer 104 are insulated from each other so that a short circuit does not occur.

【0026】エピタキシャル層104の第1面104A
に形成された素子形成層105の第1の素子(図示省
略)と、第2面104Bに形成された素子形成層111
の素子(図示省略)とは、上記したスルーホール113
X,113Yを介して接続が可能となる所定の位置関係
となっている。このように第1面104Aに形成された
第1の素子と第2面104Bに形成された第2の素子と
を所定の位置関係に保つことができるのは、第1の素子
を形成する際に用いられる第1面104A側のアライメ
ントマーク11A,12Aと、第2の素子を形成する際
に用いられる第2面104B側のアライメントマーク1
1B,12Bとが、同一のアライメントマーク11,1
2の表と裏という関係となっているからである。尚、図
中符号108は補強用基板(第2の基板)である。
First surface 104A of epitaxial layer 104
The first element (not shown) of the element forming layer 105 formed on the second surface 104B and the element forming layer 111 formed on the second surface 104B
(Not shown) refers to the above-described through-hole 113
It has a predetermined positional relationship that enables connection via X and 113Y. As described above, the first element formed on the first surface 104A and the second element formed on the second surface 104B can be maintained in a predetermined positional relationship when the first element is formed. The alignment marks 11A, 12A on the first surface 104A used for forming the second element and the alignment marks 1 on the second surface 104B used for forming the second element are used.
1B and 12B are the same alignment marks 11 and 1
This is because there is a relationship between the front and back of (2). Note that reference numeral 108 in the drawing denotes a reinforcing substrate (second substrate).

【0027】ここで、上記アライメントマーク11A,
12A、11B,12Bが形成されたエピタキシャル層
104の製造方法、並びに、アライメントマーク11
A,12A,アライメントマーク11B,12Bを用い
てエピタキシャル層104の両面に素子が形成された半
導体装置10の製造方法について、図2〜図4を用い
て、具体的に説明する。
Here, the alignment marks 11A,
Method for manufacturing epitaxial layer 104 on which 12A, 11B, 12B are formed, and alignment mark 11
A method for manufacturing the semiconductor device 10 in which elements are formed on both surfaces of the epitaxial layer 104 using A, 12A and the alignment marks 11B, 12B will be specifically described with reference to FIGS.

【0028】(1) 先ず、p型不純物が高濃度(例え
ば1×1020/cm3)に導入されたシリコン基板(第
1の基板)101の上にレジスト膜102が塗布され、
このレジスト膜102に対し所望のマスクパターンを用
いた露光、現像が行われて、アライメントマーク(11
A,11B,12A,12B)に応じたパターン102
X,102Yが形成される。ここでシリコン基板101
に高濃度にp型不純物を導入しておくのは、後述するよ
うに、シリコン基板101をウェットエッチングにより
除去する際に、選択性を持たせるためである。ここまで
の工程で得られたデバイス構造を図2(a)に示す。
(1) First, a resist film 102 is applied on a silicon substrate (first substrate) 101 in which p-type impurities are introduced at a high concentration (for example, 1 × 10 20 / cm 3 ).
Exposure and development are performed on the resist film 102 using a desired mask pattern, and alignment marks (11
A, 11B, 12A, 12B)
X and 102Y are formed. Here, the silicon substrate 101
The reason why the p-type impurity is introduced at a high concentration is to provide selectivity when the silicon substrate 101 is removed by wet etching, as described later. FIG. 2A shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0029】(2) レジスト膜102をエッチングマ
スクとして用いて、シリコン基板101にドライエッチ
ングが施され、パターン102X,102Yに応じた凹
部101X,101Yがシリコン基板101に形成され
る。その後、レジスト膜102を除去しウェットエッチ
ングを行ってシリコン基板101の表面が清浄な状態に
される。ここまでの工程で得られたデバイス構造を図2
(b)に示す。
(2) The silicon substrate 101 is dry-etched by using the resist film 102 as an etching mask, and recesses 101X and 101Y corresponding to the patterns 102X and 102Y are formed on the silicon substrate 101. After that, the resist film 102 is removed and wet etching is performed to make the surface of the silicon substrate 101 clean. FIG. 2 shows the device structure obtained in the steps up to this point.
(B).

【0030】(3) シリコン基板101の上面にエピ
タキシャル成長装置等を用いてエピタキシャル層104
が形成される。この場合、エピタキシャル層104は、
シリコン基板101側の不純物の濃度に応じてp型不純
物が低濃度(1×1014/cm 3)に導入される。この
ときエピタキシャル層104の第1面(表面)104A
には、シリコン基板101の凹部101X,101Yに
応じた凹部(アライメントマーク11A,12A)が形
成され、第2面(裏面)104Bには、シリコン基板1
01側の凹部101X,101Yに応じた凸部(アライ
メントマーク11B,12B)が形成される。ここまで
の工程で得られたデバイス構造を図2(c)に示す。
(3) Epitaxy on the upper surface of the silicon substrate 101
The epitaxial layer 104 is formed by using a
Is formed. In this case, the epitaxial layer 104
P-type impurities depending on the concentration of impurities on the silicon substrate 101 side.
The substance has a low concentration (1 × 1014/ Cm Three). this
Sometimes the first surface (front surface) 104A of the epitaxial layer 104
To the recesses 101X and 101Y of the silicon substrate 101
The corresponding recesses (alignment marks 11A, 12A) are shaped
The silicon substrate 1 is formed on the second surface (back surface) 104B.
The protrusions (alignment) corresponding to the recesses 101X and 101Y on the 01 side.
Ment marks 11B and 12B) are formed. So far
FIG. 2C shows the device structure obtained in the step of FIG.

【0031】(4) シリコン基板101上面に形成さ
れたエピタキシャル層104の第1面104Aに対し
て、アライメントマーク11A,12Aを用いて、周知
の半導体製造技術によって、絶縁膜の形成や、パターニ
ング、多結晶シリコン配線、不純物の拡散、金属配線等
が必要に応じて形成されてMOS、バイポーラ、CCD
等の所望の素子が形成される。ここでは、第1面104
A側の各種の素子が形成された層を素子形成層105と
して記す。ここまでの工程で得られたデバイス構造を図
3(d)に示す。
(4) The first surface 104A of the epitaxial layer 104 formed on the upper surface of the silicon substrate 101 is formed on the first surface 104A of the epitaxial layer 104 by using a well-known semiconductor manufacturing technique using the alignment marks 11A and 12A. MOS, bipolar, CCD with polycrystalline silicon wiring, impurity diffusion, metal wiring, etc. formed as required
Is formed. Here, the first surface 104
The layer on which the various elements on the A side are formed is referred to as an element forming layer 105. FIG. 3D shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0032】(5) エピタキシャル層104の素子形
成層105の上面に接着剤107が塗布され、この状態
で、補強用基板(第2の基板)108が貼り合わされる
(図3(e))。ここで補強用基板108は、エピタキ
シャル層104と熱膨張係数が略一致するもの、例え
ば、シリコン基板、ガラス基板、セラミック基板が用い
られる。又、接着剤107としては、無機系の接着剤や
樹脂系の接着剤が用いられる。無機系の接着剤には、セ
ラミック接着剤(例えば、アレコム社製「セラマボンド
♯516(商品名)」)、高温無機接着剤(例えば、ア
レコム社製「セラマバインド644(商品名)」)、低
融点ガラス(例えば、BPSG)等の酸化シリコン系の
接着剤が考えられる。又、接着剤による接着に代えて陽
極接合法を用いて、補強用基板108を接着してもよ
い。特に、セラミック系接着剤は、種類によっては、1
800℃程度の耐熱性があり、エピタキシャル層104
の第2面104B側に半導体素子を形成する際に、より
高温の処理を施すことが可能になる。
(5) An adhesive 107 is applied to the upper surface of the element forming layer 105 of the epitaxial layer 104, and a reinforcing substrate (second substrate) 108 is bonded in this state (FIG. 3E). Here, as the reinforcing substrate 108, a substrate having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the epitaxial layer 104, for example, a silicon substrate, a glass substrate, or a ceramic substrate is used. As the adhesive 107, an inorganic adhesive or a resin adhesive is used. Examples of the inorganic adhesive include a ceramic adhesive (for example, “Ceramar Bond # 516 (trade name)” manufactured by Alecom), a high-temperature inorganic adhesive (for example, “Ceramar Bind 644 (trade name)” manufactured by Alecom), and a low melting point. A silicon oxide-based adhesive such as glass (for example, BPSG) is conceivable. Further, the reinforcing substrate 108 may be bonded by using an anodic bonding method instead of bonding with an adhesive. In particular, depending on the type of ceramic adhesive, 1
It has heat resistance of about 800 ° C.
When a semiconductor element is formed on the second surface 104B side, higher temperature processing can be performed.

【0033】(6) エピタキシャル層104の第2面
104B側にあるシリコン基板101を除去し、第2面
104Bを露出させる。ここでは、シリコン基板101
に対して研磨装置によりラッピング、ポリッシングが施
されて、一定値以下の膜厚に薄膜化され(図3
(f))、その後、更にウェットエッチングが施され
て、シリコン基板101が完全に除去される(図4
(f))。尚、上記した研磨装置による薄膜化は、アラ
イメントマーク11A,12Aから研磨面までの距離が
近いほど、その後のウェットエッチング時間の短縮化が
図られる。ここでウェットエッチングは、例えば、フッ
酸−硝酸−酢酸の混合液(シリコンエッチング液)を用
いて行われる。この時、フッ酸−硝酸−酢酸の混合液に
よるシリコンエッチング液は不純物濃度により選択性を
持つため、低濃度にp型不純物導入されたエピタキシャ
ル層104の界面でエッチング速度が低下し、エピタキ
シャル層104の第2面104B側に転写されたアライ
メントマーク11B,12Bが過剰にエッチングされる
のが抑制される。
(6) The silicon substrate 101 on the second surface 104B side of the epitaxial layer 104 is removed to expose the second surface 104B. Here, the silicon substrate 101
Is subjected to lapping and polishing by a polishing apparatus to reduce the film thickness to a certain value or less (FIG. 3).
(F)) Then, the silicon substrate 101 is completely removed by further performing wet etching (FIG. 4).
(F)). In the thinning by the above-mentioned polishing apparatus, the shorter the distance from the alignment marks 11A and 12A to the polished surface, the shorter the subsequent wet etching time is. Here, the wet etching is performed using, for example, a mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid (silicon etching liquid). At this time, since the silicon etchant using the mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid has selectivity depending on the impurity concentration, the etching rate decreases at the interface of the epitaxial layer 104 into which the p-type impurity is introduced at a low concentration, and the epitaxial layer 104 The alignment marks 11B and 12B transferred to the second surface 104B side are prevented from being excessively etched.

【0034】(6) 露出されたエピタキシャル層10
4の第2面104B側にレジスト膜109が形成され、
アライメントマーク11B,12Bを基準にしてレジス
ト膜109がパターニングされる。ここまでの工程で得
られたデバイス構造を図4(h)に示す。 (7) エピタキシャル層104の第2面104Bに対
して、レジスト膜109を用いて金属配線110X,1
10Yが形成され、更にアライメントマーク11B,1
2Bを用いて周知の半導体製造技術によって、絶縁膜の
形成や、パターニング、多結晶シリコン配線、不純物の
拡散、金属配線等が必要に応じて形成されてMOS、バ
イポーラ、CCD等の所望の素子が形成される。ここで
は、第1面104B側の各種の素子が形成された層を素
子形成層111として記す。ここまでの工程で得られた
デバイス構造を図4(i)に示す。
(6) Exposed epitaxial layer 10
4, a resist film 109 is formed on the second surface 104B side,
The resist film 109 is patterned based on the alignment marks 11B and 12B. FIG. 4H shows the device structure obtained in the steps up to here. (7) A metal wiring 110X, 1 is formed on the second surface 104B of the epitaxial layer 104 by using the resist film 109.
10Y are formed, and the alignment marks 11B, 1
The formation and patterning of an insulating film, polycrystalline silicon wiring, diffusion of impurities, metal wiring, and the like are formed as necessary by a well-known semiconductor manufacturing technique using 2B, and a desired element such as a MOS, a bipolar, or a CCD is formed. It is formed. Here, a layer on which various elements are formed on the first surface 104B side is referred to as an element forming layer 111. FIG. 4I shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0035】(8) 素子形成層111が形成されたエ
ピタキシャル層104の上面にレジスト膜112が塗布
され、該レジスト膜112が、アライメントマーク11
B,12Bを用いてパターニングされる。パターニング
されたレジスト膜112をエッチングマスクとしてドラ
イエッチングが施され、素子形成層111(酸化膜、多
結晶シリコン膜等)に、第1面104A側の金属配線1
06X,106Yに至るスルーホール113X,113
Yが形成される。ここで、金属配線106X,106Y
はアライメントマーク11A,12Aを基準に形成さ
れ、スルーホール113X,113Yはアライメントマ
ーク11B,12Bを基準に形成されるが、アライメン
トマーク11A,12A、アライメントマーク11B,
12Bは、上記しようにシリコン基板101の凹部10
1X,101Yによって形成されたアライメントマーク
11,12の表裏であるから、これらを互いに所定の位
置関係に精度良く形成することができる。
(8) A resist film 112 is applied on the upper surface of the epitaxial layer 104 on which the element formation layer 111 is formed, and the resist film 112
Patterned using B, 12B. Dry etching is performed using the patterned resist film 112 as an etching mask, and the metal wiring 1 on the first surface 104A side is formed on the element forming layer 111 (oxide film, polycrystalline silicon film, etc.).
Through holes 113X, 113 reaching 06X, 106Y
Y is formed. Here, the metal wirings 106X and 106Y
Are formed with reference to the alignment marks 11A and 12A, and the through holes 113X and 113Y are formed with reference to the alignment marks 11B and 12B.
12B is the concave portion 10 of the silicon substrate 101 as described above.
Since these are the front and back of the alignment marks 11 and 12 formed by 1X and 101Y, they can be accurately formed in a predetermined positional relationship with each other.

【0036】(9) スルーホール113X,113Y
の内壁と素子形成層111の表面に、例えば、CVD法
(化学的気相堆積法)により絶縁膜114が形成され、
第1面104A側の金属配線106X,106Yが露出
するように、絶縁膜114がフォトリソ・エッチング法
により除去される。その後、スパッタリング装置などに
より金属膜がスルーホール113X,113Y及び第2
面104Bの全面に形成される。この金属膜はパターニ
ングされ、エピタキシャル層104の第1面104A側
の金属配線106X,106Yと、第2面104B側の
金属配線110X,110Yとを互いに電気的に接続さ
せる配線部(金属膜115X,115Y)が形成され
る。ここで、第2面104Bに素子を形成する場合、工
程によっては高温の加熱工程が必要となるため金属配線
106X,106Yとしては、高融点金属(例えば、タ
ングステン、チタン)を用いることが望ましい。これら
一連の製造工程によって、図1に示す構造の半導体装置
10が製造される。
(9) Through holes 113X, 113Y
An insulating film 114 is formed on the inner wall of the element and the surface of the element forming layer 111 by, for example, a CVD method (chemical vapor deposition).
The insulating film 114 is removed by photolithographic etching so that the metal wirings 106X and 106Y on the first surface 104A side are exposed. Then, the metal film is formed by the sputtering device or the like on the through holes 113X, 113Y and
It is formed on the entire surface 104B. This metal film is patterned, and a wiring portion (metal film 115X, metal film 115X, 110Y) electrically connects the metal wirings 106X, 106Y on the first surface 104A side of the epitaxial layer 104 and the metal wirings 110X, 110Y on the second surface 104B side. 115Y) is formed. Here, when an element is formed on the second surface 104B, a high-temperature heating step is required depending on the process, and therefore, it is desirable to use a high-melting-point metal (for example, tungsten or titanium) as the metal wires 106X and 106Y. Through these series of manufacturing steps, the semiconductor device 10 having the structure shown in FIG. 1 is manufactured.

【0037】尚、上記した第1の実施の形態では、第1
面104A側のアライメントマーク11A,12Aと第
2面104B側のアライメントマーク11B,12Bの
両方を用いて第1面104A側の第1の素子、第2面1
04B側の第2の素子を形成しているが、例えば、アラ
イメントマーク11(11A,11B)を第1面104
A側の第1の素子の形成にのみ利用し、アライメントマ
ーク12(12A,12B)を第2面104B側の第2
の素子の形成にのみ利用してもよい。この場合、アライ
メントマーク11とアライメントマーク12は、同じ、
シリコン基板101上の凹部101X,101Yによっ
て形成されるものであるから、アライメントマーク11
とアライメントマーク12とは常に所定の位置関係とな
り、これらの間でアライメント誤差が生じることはな
い。
In the first embodiment described above, the first
Using both the alignment marks 11A and 12A on the surface 104A and the alignment marks 11B and 12B on the second surface 104B, the first element and the second surface 1 on the first surface 104A are used.
The second element on the 04B side is formed. For example, the alignment mark 11 (11A, 11B) is
The alignment mark 12 (12A, 12B) is used only for forming the first element on the A side, and the second mark on the second surface 104B is used.
It may be used only for the formation of the element of the above. In this case, the alignment marks 11 and 12 are the same,
The alignment mark 11 is formed by the concave portions 101X and 101Y on the silicon substrate 101.
And the alignment mark 12 always have a predetermined positional relationship, and no alignment error occurs between them.

【0038】尚、この第1の実施の形態では、シリコン
基板(第1の基板)101にドライエッチングによって
凹部101X,101Yが形成された後、シリコン基板
101の上面にエピタキシャル層104を形成している
が(図2(b)、(c))、図5に示すように、凹部1
01X,101Yが形成されたシリコン基板101の上
面に熱酸化やCVD法により酸化シリコン膜120を形
成し(図5(a))、これをパターニングして、前記凹
部101X,101Yに酸化シリコン膜120X,12
0Yを形成しておき(図5(b))、その上面よりエピ
タキシャル層104を形成してもよい(図5(c))。
In the first embodiment, after the concave portions 101X and 101Y are formed on the silicon substrate (first substrate) 101 by dry etching, the epitaxial layer 104 is formed on the upper surface of the silicon substrate 101. (FIGS. 2B and 2C), but as shown in FIG.
A silicon oxide film 120 is formed on the upper surface of the silicon substrate 101 on which 01X and 101Y are formed by thermal oxidation or CVD (FIG. 5A), and is patterned to form a silicon oxide film 120X in the recesses 101X and 101Y. , 12
0Y may be formed (FIG. 5B), and the epitaxial layer 104 may be formed from the upper surface (FIG. 5C).

【0039】このようにシリコン基板101の凹部10
1X,101Yに酸化シリコン膜120X,120Yを
形成しておくことで、エピタキシャル層104を残して
シリコン基板101をエッチングにより除去する際、T
MAH溶液によってエッチングすることで、前記酸化シ
リコン膜120X,120Yとシリコン基板101との
エッチング速度を異ならせることができ、エッチング停
止のタイミングを制御し易くなる。この結果、エピタキ
シャル層104が余分にエッチングされることなく、従
って、凹部101X,101Yによって得られたそのま
まの形状のアライメントマーク11A,11B、12
A,12Bを形成することができる。
As described above, the recess 10 of the silicon substrate 101
By forming the silicon oxide films 120X and 120Y on 1X and 101Y, when removing the silicon substrate 101 by etching while leaving the epitaxial layer 104, T
By etching with the MAH solution, the etching rates of the silicon oxide films 120X and 120Y and the silicon substrate 101 can be made different, and the timing of stopping the etching can be easily controlled. As a result, the epitaxial layer 104 is not excessively etched, and therefore, the alignment marks 11A, 11B, 12 having the same shape obtained by the concave portions 101X, 101Y.
A, 12B can be formed.

【0040】尚、酸化シリコン膜120に代えて窒化シ
リコン膜で、凹部101X,101Yの表面にエッチン
グストッパとしての膜を形成してもよい。又、シリコン
基板101にアライメントマーク形成用の凸部を形成す
るのであれば、同様に、その表面にエッチングストッパ
としての酸化シリコン膜等を形成してもよい。 (第2の実施の形態)次に、本発明の第2の実施の形態
について図6〜図8を参照して説明する。
Incidentally, a film as an etching stopper may be formed on the surfaces of the concave portions 101X and 101Y by using a silicon nitride film instead of the silicon oxide film 120. Further, if a projection for forming an alignment mark is formed on the silicon substrate 101, a silicon oxide film or the like as an etching stopper may be similarly formed on the surface thereof. (Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0041】この第2の実施の形態の半導体装置20
は、エピタキシャル層204に形成されたアライメント
マーク21A,21B,22A,22Bの形状が、第1
の実施の形態のアライメントマーク11A,11B,1
2A,12Bと異なる。
The semiconductor device 20 according to the second embodiment
Indicates that the alignment marks 21A, 21B, 22A, 22B formed on the epitaxial layer 204 have the first shape.
Alignment marks 11A, 11B, 1
Different from 2A and 12B.

【0042】すなわち、半導体装置20では、素子が形
成されるエピタキシャル層204の第1面204A側に
凸状のアライメントマーク21A,22Aが形成され、
第2面204B側に凹状のアライメントマーク21B,
22Bが形成されている。この半導体装置20の素子形
成層205に形成された第1の素子、素子形成層211
に形成された第2の素子は、この実施の形態でも、0.
5μmのプロセス設計基準(デザインルール)にて周知
の半導体製造技術で作製されて、これら第1の素子、第
2の素子は互いに、スルーホール213X,213Yを
介して、金属膜(配線部)215X,215Yによって
電気的に接続されている。
That is, in the semiconductor device 20, convex alignment marks 21A and 22A are formed on the first surface 204A side of the epitaxial layer 204 on which elements are formed.
On the second surface 204B side, a concave alignment mark 21B,
22B are formed. The first element formed in the element formation layer 205 of the semiconductor device 20, the element formation layer 211
In this embodiment, the second element formed in the.
The first element and the second element are manufactured by a well-known semiconductor manufacturing technique based on a process design standard (design rule) of 5 μm, and the first element and the second element are mutually connected via a metal film (wiring portion) 215X , 215Y.

【0043】そして、素子形成層205側の第1の素子
を形成するに当たってアライメントマーク21,22の
表側のアライメントマーク21A,22Aが用いられ、
素子形成層211側の第2の素子を形成するに当たっア
ライメントマーク21,22の裏側のアライメントマー
ク21B,22Bが用いられて、エピタキシャル層20
4の第1面204A、第2面204Bに各々形成された
第1、第2の素子が互いに所定の位置関係に保たれる。
ここでもアライメントマーク21A,22Aと、アライ
メントマーク21B,22Bとは、アライメントマーク
21,22の表と裏という関係である。
In forming the first element on the element forming layer 205 side, the alignment marks 21A and 22A on the front side of the alignment marks 21 and 22 are used.
In forming the second element on the element forming layer 211 side, the alignment marks 21B and 22B on the back side of the alignment marks 21 and 22 are used to form the epitaxial layer 20.
The first and second elements respectively formed on the fourth first surface 204A and the second surface 204B are maintained in a predetermined positional relationship with each other.
Also in this case, the alignment marks 21A and 22A and the alignment marks 21B and 22B have the relationship of the front and back of the alignment marks 21 and 22.

【0044】尚、半導体装置20のアライメントマーク
21A,21B,22A,22B以外の他の構造は、上
記した第1の実施の形態の半導体装置10と同一であ
る。ここで、アライメントマーク21A,22A,アラ
イメントマーク21B,22Bが形成されたエピタキシ
ャル層204の製造方法、並びに、アライメントマーク
21A,21B,アライメントマーク22A,22Bを
用いた半導体装置20の製造方法について、図7、図8
を用いて説明する。
The structure of the semiconductor device 20 other than the alignment marks 21A, 21B, 22A, and 22B is the same as that of the semiconductor device 10 of the first embodiment. Here, a method of manufacturing the epitaxial layer 204 on which the alignment marks 21A and 22A and the alignment marks 21B and 22B are formed, and a method of manufacturing the semiconductor device 20 using the alignment marks 21A and 21B and the alignment marks 22A and 22B are described. 7, FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0045】(1) 先ず、p型不純物が高濃度(例え
ば1×1020/cm3)に導入されたシリコン基板(第
1の基板)201の上に熱酸化膜(酸化シリコン膜)2
22が形成され、その上にレジスト膜202が塗布され
る。このレジスト膜202にマスクパターンを用いた露
光、現像が行われて、アライメントマーク(21A,2
1B,22A,22B)に応じたパターン202X,2
02Yが形成される。ここまでの工程で得られたデバイ
ス構造を図7(a)に示す。
(1) First, a thermal oxide film (silicon oxide film) 2 is formed on a silicon substrate (first substrate) 201 in which p-type impurities are introduced at a high concentration (for example, 1 × 10 20 / cm 3 ).
22 is formed, and a resist film 202 is applied thereon. Exposure and development are performed on the resist film 202 using a mask pattern, and alignment marks (21A, 2A) are formed.
1B, 22A, 22B).
02Y is formed. FIG. 7A shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0046】(2) レジスト膜202をマスクに用い
て、シリコン基板201上の熱酸化膜222にエッチン
グが施され、パターン202X,202Yに対応したパ
ターン222X,222Yが熱酸化膜222によって形
成される(図7(b))。そして、レジスト膜202が
除去されて熱酸化膜222の表面が清浄な状態にされ、
その上に、シリコン基板201と同型で同じ不純物濃度
となるように、エピタキシャル層223X,223Yが
選択的に形成される。ここまでの工程で得られたデバイ
ス構造を図7(c)に示す。
(2) Using the resist film 202 as a mask, the thermal oxide film 222 on the silicon substrate 201 is etched, and patterns 222X and 222Y corresponding to the patterns 202X and 202Y are formed by the thermal oxide film 222. (FIG. 7 (b)). Then, the resist film 202 is removed, and the surface of the thermal oxide film 222 is cleaned.
The epitaxial layers 223X and 223Y are selectively formed thereon so as to have the same type and the same impurity concentration as the silicon substrate 201. FIG. 7C shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0047】(3) フッ酸系のエッチング液を用いた
エッチングで熱酸化膜222が除去されてシリコン基板
201の表面が清浄な状態にされ、このシリコン基板2
01及びエピタキシャル層223X,223Yの上面に
エピタキシャル層204が形成される。このエピタキシ
ャル層204は第1の実施の形態のエピタキシャル層1
04と同様に、p型不純物が低濃度(1×1014/cm
3)に導入されたものである。このエピタキシャル層2
04の第1面(表面)204Aには、エピタキシャル層
223X,223Yによって凸部(アライメントマーク
21A,22A)が形成され、第2面(下面)204B
に、エピタキシャル層223X,223Yによって凹部
(アライメントマーク21B,22B)が形成される。
ここまでの工程で得られたデバイス構造を図7(d)に
示す。
(3) The thermal oxide film 222 is removed by etching using a hydrofluoric acid-based etchant, and the surface of the silicon substrate 201 is cleaned.
01 and the epitaxial layers 204 are formed on the upper surfaces of the epitaxial layers 223X and 223Y. This epitaxial layer 204 corresponds to the epitaxial layer 1 of the first embodiment.
04, the p-type impurity has a low concentration (1 × 10 14 / cm
3 ). This epitaxial layer 2
A convex portion (alignment mark 21A, 22A) is formed on the first surface (front surface) 204A of the substrate 04 by the epitaxial layers 223X, 223Y, and the second surface (lower surface) 204B is formed.
Then, concave portions (alignment marks 21B and 22B) are formed by the epitaxial layers 223X and 223Y.
FIG. 7D shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0048】(4) シリコン基板201上面に形成さ
れたエピタキシャル層204の第1面204Aに対し
て、アライメントマーク21A,22Aを用いて、周知
の半導体製造技術によって、絶縁膜の形成や、パターニ
ング、多結晶シリコン配線、不純物の拡散、金属配線等
が必要に応じて形成されてMOS、バイポーラ、CCD
等の所望の素子が形成される(素子形成層205)。こ
こまでの工程で得られたデバイス構造を図8(e)に示
す。
(4) Using the alignment marks 21A and 22A on the first surface 204A of the epitaxial layer 204 formed on the upper surface of the silicon substrate 201, formation of an insulating film, patterning, MOS, bipolar, CCD with polycrystalline silicon wiring, impurity diffusion, metal wiring, etc. formed as required
A desired element such as is formed (element formation layer 205). FIG. 8E shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0049】(5) エピタキシャル層204の素子形
成層205の上面に、接着剤207が塗布され、補強用
基板(第2の基板)208が貼り合わされる。このとき
用いられる接着剤207、補強用基板208は、第1の
実施の形態の接着剤107、補強用基板108と同じで
ある。ここまでの工程で得られたデバイス構造を図8
(f)に示す。
(5) An adhesive 207 is applied to the upper surface of the element forming layer 205 of the epitaxial layer 204, and a reinforcing substrate (second substrate) 208 is bonded. The adhesive 207 and the reinforcing substrate 208 used at this time are the same as the adhesive 107 and the reinforcing substrate 108 of the first embodiment. FIG. 8 shows the device structure obtained in the steps so far.
(F).

【0050】(6) エピタキシャル層204の第2面
204B側にあるシリコン基板201を第1の実施の形
態と同じ手法により除去して、エピタキシャル層204
の第2面204Bを露出させる。ここまでの工程で得ら
れたデバイス構造を図8(g)に示す。 (6) 露出されたエピタキシャル層204の第2面2
04B側に、アライメントマーク21B,22Bを基準
にして、周知の半導体製造技術によって、絶縁膜の形成
や、パターニング、多結晶シリコン配線、不純物の拡
散、金属配線等が必要に応じて形成されてMOS、バイ
ポーラ、CCD等の所望の素子が形成される(素子形成
層211)。
(6) The silicon substrate 201 on the second surface 204B side of the epitaxial layer 204 is removed by the same method as in the first embodiment, and the epitaxial layer 204 is removed.
The second surface 204B is exposed. FIG. 8G shows the device structure obtained in the steps up to here. (6) Second surface 2 of exposed epitaxial layer 204
On the 04B side, based on the alignment marks 21B and 22B, an insulating film is formed, patterned, polycrystalline silicon wiring, impurity diffusion, metal wiring, and the like are formed as necessary by a well-known semiconductor manufacturing technique. A desired element such as a bipolar, a CCD or the like is formed (element forming layer 211).

【0051】更に、素子形成層211が形成されたエピ
タキシャル層204の上面にレジスト膜212が塗布さ
れ、該レジスト膜212が、アライメントマーク21
B,22Bを用いてパターニングされる。パターニング
されたレジスト膜212をエッチングマスクとしてドラ
イエッチングが施され、素子形成層211(酸化膜、多
結晶シリコン膜等)に、第1面204A側の金属配線2
06X,206Yに至るスルーホール213X,213
Yが形成される。尚、金属配線206X,206Yとエ
ピタキシャル層204とはショートしない。又、この第
2の実施の形態でも、金属配線206X,206Yはア
ライメントマーク21A,22Aを基準に形成され、ス
ルーホール213X,213Yはアライメントマーク2
1B,22Bを基準に形成される。ここまでの工程で得
られたデバイス構造を図8(h)に示す。
Further, a resist film 212 is applied on the upper surface of the epitaxial layer 204 on which the element forming layer 211 is formed, and the resist film 212
B and 22B. Dry etching is performed using the patterned resist film 212 as an etching mask, and the metal wiring 2 on the first surface 204A side is formed on the element forming layer 211 (oxide film, polycrystalline silicon film, etc.).
Through holes 213X, 213 leading to 06X, 206Y
Y is formed. Note that there is no short circuit between the metal wirings 206X and 206Y and the epitaxial layer 204. Also in the second embodiment, the metal wirings 206X and 206Y are formed based on the alignment marks 21A and 22A, and the through holes 213X and 213Y are formed on the alignment mark 2A.
1B and 22B. FIG. 8H shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0052】(7) スルーホール213X,213Y
の内壁と素子形成層211の表面に、絶縁膜214が形
成され、その後、第1面204A側の金属配線206
X,206Yが露出するように、絶縁膜214がフォト
リソ・エッチング法により除去される。その後、スパッ
タリング装置などにより金属膜がスルーホール213
X,213Y及び第2面204Bの全面に形成される。
この金属膜はパターニングされ、エピタキシャル層20
4の第1面204A側の金属配線206X,206Y
と、第2面204B側の金属配線210X,210Yと
を互いに電気的に接続させる配線部(金属膜215X,
215Y)が形成される。これら一連の製造工程によっ
て、図6に示す構造の半導体装置20が製造される。
(7) Through holes 213X and 213Y
An insulating film 214 is formed on the inner wall of the device and the surface of the element forming layer 211, and then the metal wiring 206 on the first surface 204A side is formed.
The insulating film 214 is removed by a photolithographic etching method so that X and 206Y are exposed. After that, the metal film is formed in the through hole 213 by a sputtering device or the like.
X, 213Y and the entire surface of the second surface 204B.
This metal film is patterned and the epitaxial layer 20
No. 4 metal wirings 206X and 206Y on the first surface 204A side
And a wiring section (metal film 215X, metal film 215X,
215Y) is formed. Through these series of manufacturing steps, the semiconductor device 20 having the structure shown in FIG. 6 is manufactured.

【0053】(第3の実施の形態)次に、本発明の第3
の実施の形態について図9、図10を用いて説明する。
この第3の実施の形態の半導体装置30は、エピタキシ
ャル層304にアライメントマーク31A,31B,3
2A,32Bを形成するに当たって、予めシリコン基板
301上に酸化膜323X,323Yが形成される点
が、上記した第2の実施の形態と異なる。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG.
In the semiconductor device 30 according to the third embodiment, the alignment marks 31A, 31B, 3
The point that oxide films 323X and 323Y are previously formed on the silicon substrate 301 in forming the 2A and 32B is different from the above-described second embodiment.

【0054】尚、半導体装置30の素子形成層305に
形成された第1の素子、素子形成層311に形成された
第2の素子は、この実施の形態でも、0.5μmのプロ
セス設計基準(デザインルール)にて周知の半導体製造
技術で作製され、これら第1の素子、第2の素子は互い
に、スルーホール313X,313Yを介して、金属膜
(配線部)315X,315Yによって電気的に接続さ
れている。
The first element formed on the element forming layer 305 of the semiconductor device 30 and the second element formed on the element forming layer 311 also have a process design standard of 0.5 μm in this embodiment. The first element and the second element are electrically connected to each other by metal films (wiring portions) 315X and 315Y via through holes 313X and 313Y. Have been.

【0055】そして、素子形成層305の第1の素子を
形成するに当たって、アライメントマーク31,32の
表側となるアライメントマーク31A,31Bが用いら
れ、素子形成層311の第2の素子を形成するに当たっ
てアライメントマーク31,32の裏側となるアライメ
ントマーク32A,32Bが用いられて、エピタキシャ
ル層304の第1面304A、第2面304Bで、互い
の素子が所定の位置関係に保たれる。尚、半導体装置3
0の他の構造は、上記した第2の実施の形態の半導体装
置20と同一である。
In forming the first element of the element forming layer 305, the alignment marks 31A and 31B on the front side of the alignment marks 31 and 32 are used, and in forming the second element of the element forming layer 311. By using the alignment marks 32A and 32B on the back side of the alignment marks 31 and 32, the elements are maintained in a predetermined positional relationship on the first surface 304A and the second surface 304B of the epitaxial layer 304. The semiconductor device 3
The other structure is the same as that of the semiconductor device 20 of the above-described second embodiment.

【0056】ここで、アライメントマーク31A,32
A,アライメントマーク31B,32Bが形成されたエ
ピタキシャル層304の製造方法、並びに、アライメン
トマーク31A,31B,32A,32Bを用いた半導
体装置30の製造方法について、図10を用いて説明す
る。 (1) 先ず、p型不純物が高濃度(例えば1×1020
/cm3)に導入されたシリコン基板(第1の基板)3
01の上に熱酸化膜(酸化シリコン膜)が形成され、こ
の熱酸化膜が、所定のマスクパターンを有するレジスト
膜(図示省略)を用いてエッチングされ、図10(a)
に示す熱酸化膜332X,332Yが形成される。
Here, the alignment marks 31A, 32
A, a method for manufacturing the epitaxial layer 304 on which the alignment marks 31B and 32B are formed, and a method for manufacturing the semiconductor device 30 using the alignment marks 31A, 31B, 32A and 32B will be described with reference to FIG. (1) First, a high concentration of p-type impurities (for example, 1 × 10 20
/ Cm 3 ) introduced silicon substrate (first substrate) 3
A thermal oxide film (silicon oxide film) is formed on the substrate 01, and this thermal oxide film is etched using a resist film (not shown) having a predetermined mask pattern, and FIG.
Thermal oxide films 332X and 332Y shown in FIG.

【0057】(2) 熱酸化膜332X,332Yが形
成されたシリコン基板301上にエピタキシャル層30
4が形成される。このエピタキシャル層304は熱酸化
膜332X,332Y上では必ずしも完全な単結晶では
ないが、アライメントマークが形成される部分には元々
素子が形成されないため、問題とはならない。尚、エピ
タキシャル層304は、第2の実施の形態のエピタキシ
ャル層204と同様に、p型不純物が低濃度(1×10
14/cm3)に導入されたものである。このときエピタ
キシャル層304の第1面(表面)304Aには、シリ
コン基板301上の熱酸化膜332X,332Yによる
凹部(アライメントマーク31A,32A)が形成さ
れ、第2面(下面)304Bにも、熱酸化膜332X,
332Yに応じた凸部(アライメントマーク31B,3
2B)が形成される。ここまでの工程で得られたデバイ
ス構造を図10(b)に示す。
(2) The epitaxial layer 30 is formed on the silicon substrate 301 on which the thermal oxide films 332X and 332Y are formed.
4 are formed. The epitaxial layer 304 is not necessarily a perfect single crystal on the thermal oxide films 332X and 332Y, but does not pose a problem since no element is originally formed in a portion where an alignment mark is formed. The epitaxial layer 304 has a low concentration of p-type impurities (1 × 10 4), similarly to the epitaxial layer 204 of the second embodiment.
14 / cm 3 ). At this time, concave portions (alignment marks 31A and 32A) formed by thermal oxide films 332X and 332Y on silicon substrate 301 are formed on first surface (front surface) 304A of epitaxial layer 304, and second surface (lower surface) 304B is also formed on second surface (lower surface) 304B. Thermal oxide film 332X,
The protrusion corresponding to 332Y (the alignment mark 31B, 3
2B) is formed. FIG. 10B shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0058】(3) シリコン基板301上面に形成さ
れたエピタキシャル層304の第1面304Aに対し
て、アライメントマーク31A,32Aを用いて、周知
の半導体製造技術によって、絶縁膜の形成や、パターニ
ング、多結晶シリコン配線、不純物の拡散、金属配線等
が必要に応じて形成されてMOS、バイポーラ、CCD
等の所望の素子が形成される(素子形成層305)。そ
して、エピタキシャル層304の素子形成層305の上
面に、接着剤307が塗布され、補強用基板(第2の基
板)308が貼り合わされる。このとき用いられる接着
剤307、補強用基板308は、第1の実施の形態の接
着剤107、補強用基板108と同じである。ここまで
の工程で得られたデバイス構造を図10(c)に示す。
(3) An insulating film is formed or patterned on the first surface 304A of the epitaxial layer 304 formed on the upper surface of the silicon substrate 301 by well-known semiconductor manufacturing techniques using the alignment marks 31A and 32A. MOS, bipolar, CCD with polycrystalline silicon wiring, impurity diffusion, metal wiring, etc. formed as required
A desired element such as is formed (element formation layer 305). Then, an adhesive 307 is applied to the upper surface of the element formation layer 305 of the epitaxial layer 304, and a reinforcing substrate (second substrate) 308 is attached. The adhesive 307 and the reinforcing substrate 308 used at this time are the same as the adhesive 107 and the reinforcing substrate 108 of the first embodiment. FIG. 10C shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0059】(4) エピタキシャル層304の第2面
304B側にあるシリコン基板301を第1の実施の形
態と同じ手法により除去して、エピタキシャル層304
の第2面304Bを露出させる。そして、露出されたエ
ピタキシャル層304の第2面304B側にアライメン
トマーク31B,32Bを基準にして、周知の半導体製
造技術によって、絶縁膜の形成や、パターニング、多結
晶シリコン配線、不純物の拡散、金属配線等が必要に応
じて形成されてMOS、バイポーラ、CCD等の所望の
素子が形成される(素子形成層311)。
(4) The silicon substrate 301 on the second surface 304B side of the epitaxial layer 304 is removed by the same method as in the first embodiment, and the epitaxial layer 304 is removed.
The second surface 304B is exposed. Then, on the second surface 304B side of the exposed epitaxial layer 304, based on the alignment marks 31B and 32B, a known semiconductor manufacturing technique is used to form an insulating film, pattern, polycrystalline silicon wiring, impurity diffusion, metal Wiring and the like are formed as needed, and desired elements such as MOS, bipolar, CCD and the like are formed (element formation layer 311).

【0060】更に、素子形成層311の上面にレジスト
膜312が塗布され、該レジスト膜312が、アライメ
ントマーク31B,32Bを用いてパターニングされ
る。パターニングされたレジスト膜312をエッチング
マスクとしてドライエッチングが施され、素子形成層3
11に、第1面304A側の金属配線306X,306
Yに至るスルーホール313X,313Yが形成され
る。尚、金属配線306X,306Yとエピタキシャル
層304とはショートしない。この第2の実施の形態で
も、金属配線306X,306Yはアライメントマーク
31A,32Aを基準に形成され、スルーホール313
X,313Yはアライメントマーク31B,32Bを基
準に形成されるが、アライメントマーク31A,32
A、アライメントマーク31B,32Bは、上記しよう
にシリコン基板301上の熱酸化膜332X,332Y
によって形成されたものであるから、エピタキシャル層
304の表裏の同じ位置に形成される。ここまでの工程
で得られたデバイス構造を図10(d)に示す。
Further, a resist film 312 is applied on the upper surface of the element forming layer 311 and the resist film 312 is patterned using the alignment marks 31B and 32B. Dry etching is performed using the patterned resist film 312 as an etching mask to form an element forming layer 3.
11, metal wirings 306X and 306 on the first surface 304A side.
Through holes 313X and 313Y reaching Y are formed. Note that there is no short circuit between the metal wirings 306X and 306Y and the epitaxial layer 304. Also in the second embodiment, the metal wirings 306X and 306Y are formed based on the alignment marks 31A and 32A, and the through holes 313 are formed.
X and 313Y are formed with reference to the alignment marks 31B and 32B.
A, the alignment marks 31B and 32B are formed on the thermal oxide films 332X and 332Y on the silicon substrate 301 as described above.
Therefore, it is formed at the same position on the front and back of the epitaxial layer 304. FIG. 10D shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0061】(5) スルーホール313X,313Y
の内壁と素子形成層311の表面に、絶縁膜314が形
成され、その後、第1面304A側の金属配線306
X,306Yが露出するように、絶縁膜314がフォト
リソ・エッチング法により除去される。その後、スパッ
タリング装置などにより金属膜がスルーホール313
X,313Y及び第2面304Bの全面に形成される。
この金属膜はパターニングされ、エピタキシャル層30
4の第1面304A側の金属配線306X,306Y
と、第2面304B側の金属配線310X,310Yと
を互いに電気的に接続させる配線部(金属膜315X,
315Y)が形成される。これら一連の製造工程によっ
て、図9に示す構造の半導体装置30が製造される。
(5) Through holes 313X, 313Y
An insulating film 314 is formed on the inner wall of the element and the surface of the element forming layer 311, and then the metal wiring 306 on the first surface 304 A side is formed.
The insulating film 314 is removed by a photolithographic etching method so that X and 306Y are exposed. After that, the metal film is formed in the through hole 313 by a sputtering device or the like.
X, 313Y and the entire surface of the second surface 304B.
This metal film is patterned and the epitaxial layer 30
4 metal wirings 306X and 306Y on the first surface 304A side
And a wiring portion (metal film 315X, metal film 315X) for electrically connecting the metal wirings 310X, 310Y on the second surface 304B side to each other.
315Y) is formed. Through these series of manufacturing steps, the semiconductor device 30 having the structure shown in FIG. 9 is manufactured.

【0062】尚、エピタキシャル層304のアライメン
トマーク31B,32Bを構成する凹部に熱酸化膜33
2X,332Yが残っても、位置合わせ時に、第2面3
04B側からアライメントマーク21B,22Bを光学
的に検知することができるので、位置合わせ作業に影響
を与えることがない。尚、この第3の実施の形態の熱酸
化膜332X,332Yに代えて、他の絶縁膜(例え
ば、シリコン窒化膜やCVD等でデポしたシリコン酸化
膜)を用いてもよい。
The thermal oxide film 33 is formed in the recesses of the epitaxial layer 304 that constitute the alignment marks 31B and 32B.
Even if 2X and 332Y remain, the second surface 3
Since the alignment marks 21B and 22B can be optically detected from the 04B side, the alignment work is not affected. Instead of the thermal oxide films 332X and 332Y of the third embodiment, another insulating film (for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film deposited by CVD or the like) may be used.

【0063】(第4の実施の形態)次に、本発明の第4
の実施の形態について図11〜図13を参照して説明す
る。この第4の実施の形態の半導体装置40は、シリコ
ン基板401の上に多結晶シリコン層を堆積させ、これ
をレーザアニール装置等によって加熱することで、エピ
タキシャル層404を形成する点が、上記した第2の実
施の形態と異なる。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIGS. The semiconductor device 40 of the fourth embodiment is described above in that a polycrystalline silicon layer is deposited on a silicon substrate 401 and heated by a laser annealing device or the like to form an epitaxial layer 404. This is different from the second embodiment.

【0064】この半導体装置40の素子形成層405に
形成された第1の素子、素子形成層411に形成された
第2の素子は、この実施の形態でも、0.5μmのプロ
セス設計基準(デザインルール)にて周知の半導体製造
技術で作製され、第1の素子、第2の素子は互いに、ス
ルーホール413X,413Yを介して、金属膜(配線
部)415X,415Yによって電気的に接続されてい
る。
In this embodiment, the first element formed on the element formation layer 405 and the second element formed on the element formation layer 411 of this semiconductor device 40 also have a process design standard (design) of 0.5 μm. The first element and the second element are electrically connected to each other by metal films (wiring portions) 415X and 415Y via through holes 413X and 413Y. I have.

【0065】そして、素子形成層405に第1の素子を
形成するに当たって、アライメントマーク41,42の
表側のアライメントマーク41A,42Aが用いられ、
素子形成層411に第1の素子を形成するに当たって、
アライメントマーク41,42の裏側のアライメントマ
ーク41B,42Bが用いられ、エピタキシャル層40
4の第1面404A、第2面404Bで、互いの素子が
所定の位置関係に保たれる。
In forming the first element on the element forming layer 405, the alignment marks 41A and 42A on the front side of the alignment marks 41 and 42 are used.
In forming the first element in the element formation layer 411,
The alignment marks 41B and 42B on the back side of the alignment marks 41 and 42 are used, and the epitaxial layer 40
In the fourth first surface 404A and the second surface 404B, the elements are maintained in a predetermined positional relationship.

【0066】ここで、アライメントマーク41A,42
A,アライメントマーク41B,42Bが形成されたエ
ピタキシャル層404の製造方法、並びに、アライメン
トマーク41A,41B,42A,42Bを用いた半導
体装置40の製造方法について、図12、図13を用い
て説明する。 (1) 先ず、p型不純物が高濃度(例えば1×1020
/cm3)に導入されたシリコン基板(第1の基板)4
01の上に熱酸化膜(酸化シリコン膜)422が形成さ
れ、その上面にレジスト膜が塗布され、周知のホトリソ
グラフィ技術によってアライメントマーク41A,41
B,42A,42Bに応じたレジスト膜402X,40
2Yが形成される。ここまでの工程で得られたデバイス
構造を図12(a)に示す。
Here, the alignment marks 41A, 42
A, a method for manufacturing the epitaxial layer 404 on which the alignment marks 41B and 42B are formed, and a method for manufacturing the semiconductor device 40 using the alignment marks 41A, 41B, 42A and 42B will be described with reference to FIGS. . (1) First, a high concentration of p-type impurities (for example, 1 × 10 20
/ Cm 3 ) introduced silicon substrate (first substrate) 4
01, a thermal oxide film (silicon oxide film) 422 is formed, a resist film is applied on the upper surface thereof, and alignment marks 41A and 41 are formed by a known photolithography technique.
B, resist films 402X, 40 corresponding to 42A, 42B
2Y is formed. FIG. 12A shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0067】(2) このレジスト膜402X,402
Yをマスクに用いて熱酸化膜422にエッチングが施さ
れ、レジスト膜402X,402Yに応じた凸部422
X,422Yが形成される。その後、レジスト膜402
が除去されて熱酸化膜422の表面が清浄な状態にされ
る。ここまでの工程で得られたデバイス構造を図12
(b)に示す。
(2) The resist films 402X and 402
The thermal oxide film 422 is etched using Y as a mask, and the convex portions 422 corresponding to the resist films 402X and 402Y.
X, 422Y are formed. After that, the resist film 402
Is removed and the surface of thermal oxide film 422 is cleaned. FIG. 12 shows the device structure obtained in the steps so far.
(B).

【0068】(3) 凸部422X,422Yが形成さ
れた熱酸化膜422の上面に多結晶シリコン層が形成さ
れる。この多結晶シリコン層は、第1の実施の形態のエ
ピタキシャル層104と同じ濃度で(1×1014/cm
3)p型不純物が導入される。このとき多結晶シリコン
層に対して、レーザアニール装置を用いた加熱が行わ
れ、この多結晶シリコン層が単結晶化されて、エピタキ
シャル層404となる。このエピタキシャル層404の
第1面404Aには、熱酸化膜422の凸部422X,
422Yによって凸部(アライメントマーク41A,4
2A)が形成され、第2面404Bには凸部422X,
422Yによって凹部(アライメントマーク41B,4
2B)が形成される。ここまでの工程で得られたデバイ
ス構造を図12(c)に示す。
(3) A polycrystalline silicon layer is formed on the upper surface of the thermal oxide film 422 on which the protrusions 422X and 422Y are formed. This polycrystalline silicon layer has the same concentration as the epitaxial layer 104 of the first embodiment (1 × 10 14 / cm 3).
3 ) p-type impurities are introduced. At this time, heating is performed on the polycrystalline silicon layer using a laser annealing apparatus, and the polycrystalline silicon layer is monocrystallized to form an epitaxial layer 404. On the first surface 404A of the epitaxial layer 404, the projections 422X of the thermal oxide film 422,
The projections (alignment marks 41A, 4A)
2A) is formed, and the convex portions 422X,
The recesses (alignment marks 41B, 4B)
2B) is formed. FIG. 12C shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0069】(4) シリコン基板401上面に形成さ
れたエピタキシャル層404の第1面404Aに対し
て、アライメントマーク41A,42Aを用いて、周知
の半導体製造技術によって、絶縁膜の形成や、パターニ
ング、多結晶シリコン配線、不純物の拡散、金属配線等
が必要に応じて形成されてMOS、バイポーラ、CCD
等の所望の素子が形成される(素子形成層405)。そ
して、エピタキシャル層404の素子形成層405の上
面に、接着剤407を塗布し、補強用基板(第2の基
板)408が貼り合わされる。このとき用いられる接着
剤407、補強用基板408は、第1の実施の形態の接
着剤107、補強用基板108と同じである。ここまで
の工程で得られたデバイス構造を図13(d)に示す。
(4) The first surface 404A of the epitaxial layer 404 formed on the upper surface of the silicon substrate 401 is formed using an alignment mark 41A, 42A by a well-known semiconductor manufacturing technique to form or form an insulating film. MOS, bipolar, CCD with polycrystalline silicon wiring, impurity diffusion, metal wiring, etc. formed as required
A desired element such as is formed (element formation layer 405). Then, an adhesive 407 is applied to the upper surface of the element formation layer 405 of the epitaxial layer 404, and a reinforcing substrate (second substrate) 408 is attached. The adhesive 407 and the reinforcing substrate 408 used at this time are the same as the adhesive 107 and the reinforcing substrate 108 of the first embodiment. FIG. 13D shows the device structure obtained in the steps up to here.

【0070】(5) エピタキシャル層404の第2面
404B側にあるシリコン基板401を第1の実施の形
態と同じ手法により除去し、更に、熱酸化膜422を除
去して、エピタキシャル層404の第2面404Bを露
出させる。ここまでの工程で得られたデバイス構造を図
13(g)に示す。ここで、熱酸化膜(酸化シリコン
層)がシリコン基板(第1の基板)401とエッチング
速度が異なることを利用してエッチングを制御すること
で、エピタキシャル層404に形成されたアライメント
マークの形状(凹部、凸部の形状)までもがエッチング
されずに、元のまま残る。
(5) The silicon substrate 401 on the second surface 404B side of the epitaxial layer 404 is removed by the same method as in the first embodiment, and the thermal oxide film 422 is further removed. The two surfaces 404B are exposed. FIG. 13G shows the device structure obtained in the steps up to here. Here, by controlling the etching using the fact that the thermal oxide film (silicon oxide layer) is different from the silicon substrate (first substrate) 401 in the etching rate, the shape of the alignment mark ( Even the recesses and projections remain unchanged without being etched.

【0071】(6) 露出されたエピタキシャル層40
4の第2面404Bに対して、アライメントマーク41
B,42Bを用いて、周知の半導体製造技術によって、
絶縁膜の形成や、パターニング、多結晶シリコン配線、
不純物の拡散、金属配線等が必要に応じて形成されてM
OS、バイポーラ、CCD等の所望の素子が形成される
(素子形成層411)。
(6) Exposed epitaxial layer 40
4 with respect to the second surface 404B.
B, 42B, using a well-known semiconductor manufacturing technique,
Insulation film formation, patterning, polycrystalline silicon wiring,
Diffusion of impurities, metal wiring, etc. are formed as necessary
A desired element such as an OS, a bipolar, a CCD, etc. is formed (element formation layer 411).

【0072】更に、素子形成層411が形成されたエピ
タキシャル層404の上面にレジスト膜412が塗布さ
れ、該レジスト膜412が、アライメントマーク41
B,42Bを用いてパターニングされる。パターニング
されたレジスト膜412をエッチングマスクとしてドラ
イエッチングが施され、素子形成層411(酸化膜、多
結晶シリコン膜等)に、第1面404A側の金属配線4
06X,406Yに至るスルーホール413X,413
Yが形成される。尚、金属配線406X,406Yとエ
ピタキシャル層404とはショートしないようになって
いる。
Further, a resist film 412 is applied on the upper surface of the epitaxial layer 404 on which the element forming layer 411 is formed, and the resist film 412 is
B, 42B. Dry etching is performed using the patterned resist film 412 as an etching mask, and the metal wiring 4 on the first surface 404A side is formed on the element forming layer 411 (oxide film, polycrystalline silicon film, etc.).
Through holes 413X, 413 leading to 06X, 406Y
Y is formed. Note that the metal wirings 406X and 406Y and the epitaxial layer 404 are not short-circuited.

【0073】この第2の実施の形態でも、金属配線40
6X,406Yはアライメントマーク41A,42Aを
基準に形成され、スルーホール413X,413Yはア
ライメントマーク41B,42Bを基準に形成される。
ここまでの工程で得られたデバイス構造を図13(f)
に示す。(7) スルーホール413X,413Yの内
壁と素子形成層411の表面に、絶縁膜414が形成さ
れ、その後、第1面404A側の金属配線406X,4
06Yが露出するように、絶縁膜414がフォトリソ・
エッチング法により除去される。その後、スパッタリン
グ装置などにより金属膜がスルーホール413X,41
3Y及び第2面404Bの全面に形成される。この金属
膜はパターニングされ、エピタキシャル層404の第1
面404A側の金属配線406X,406Yと、第2面
404B側の金属配線410とを互いに電気的に接続さ
せる配線部(金属膜415X,415Y)が形成され
る。これら一連の製造工程によって、図11に示す構造
の半導体装置40が製造される。
Also in the second embodiment, the metal wiring 40
6X and 406Y are formed based on the alignment marks 41A and 42A, and the through holes 413X and 413Y are formed based on the alignment marks 41B and 42B.
FIG. 13F shows the device structure obtained in the steps up to this point.
Shown in (7) An insulating film 414 is formed on the inner walls of the through holes 413X and 413Y and on the surface of the element formation layer 411, and thereafter, the metal wirings 406X and 406X on the first surface 404A side
The insulating film 414 is formed by photolithography so that 06Y is exposed.
It is removed by an etching method. Then, the metal film is formed in the through-holes 413X, 41
3Y and the entire surface of the second surface 404B. This metal film is patterned and the first layer of the epitaxial layer 404 is formed.
Wiring portions (metal films 415X and 415Y) for electrically connecting the metal wirings 406X and 406Y on the surface 404A side and the metal wiring 410 on the second surface 404B side are formed. Through these series of manufacturing steps, the semiconductor device 40 having the structure shown in FIG. 11 is manufactured.

【0074】尚、この第4の実施の形態の酸化膜422
に代えて、他の絶縁膜(例えば、CVD等でデポしたシ
リコン酸化膜、窒化シリコン膜)を用いてもよい。
The oxide film 422 of the fourth embodiment is used.
Instead, another insulating film (for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film deposited by CVD or the like) may be used.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上の説明したように、請求項1の半導
体装置によれば、エピタキシャル層の基板側の第1面側
に第1の素子が、前記エピタキシャル層の基板とは反対
側の第2面側に第2の素子が各々形成されているので、
微細な素子が多数形成された半導体装置の小型化、高集
積化が図られる。
As described above, according to the semiconductor device of the first aspect, the first element is provided on the first surface side of the epitaxial layer on the substrate side, and the first element is provided on the opposite side of the epitaxial layer from the substrate. Since the second element is formed on each of the two surfaces,
A semiconductor device in which a large number of fine elements are formed can be downsized and highly integrated.

【0076】又、請求項2の半導体装置によれば、エピ
タキシャル層の膜厚を、一般に素子が形成される基体と
して用いられる半導体基板に比べて薄くできるので、第
1面と第2面とを電気的に接続させるためのスルーホー
ルのアスペクト比が小さくなり、当該スルーホールを容
易に形成することができる。又、請求項3の半導体装置
によれば、エピタキシャル層の両面に、従来より用いら
れている「両面アライナー」に代えて「ステッパー」を
用いて、エピタキシャル層の第1面側で凹状、第2面側
で凸状となるアライメントマーク、又は、前記第1面側
で凸状、前記第2面側で凹状となるアライメントマーク
を基準に第1、第2の素子を形成することができるの
で、半導体製造工程における位置合わせの精度が格段に
向上し、第1、第2の素子を少なくとも1.0μm以下
のプロセス設計基準で形成することができる。
According to the semiconductor device of the second aspect, the thickness of the epitaxial layer can be made thinner than that of a semiconductor substrate generally used as a substrate on which elements are formed. The aspect ratio of the through hole for electrical connection is reduced, and the through hole can be easily formed. According to the semiconductor device of the third aspect, a "stepper" is used on both sides of the epitaxial layer instead of the "double-sided aligner" conventionally used, and a concave shape is formed on the first surface side of the epitaxial layer. Since the first and second elements can be formed on the basis of the alignment mark that is convex on the surface side, or the alignment mark that is convex on the first surface side and concave on the second surface side, The alignment accuracy in the semiconductor manufacturing process is significantly improved, and the first and second elements can be formed with a process design standard of at least 1.0 μm or less.

【0077】又、請求項4の半導体装置によれば、エピ
タキシャル層の両面に「ステッパー」を用いて第1、第
2の素子が形成されて、その位置合わせ誤差を0.5μ
m以下とすることができるので、第1の素子と第2の素
子とを微細に形成すると共に、これらを互いに関連付け
ること(例えば、電気的に接続させる等)も容易にな
る。
According to the semiconductor device of the fourth aspect, the first and second elements are formed on both surfaces of the epitaxial layer using the "stepper", and the alignment error is reduced by 0.5 μm.
m, the first element and the second element can be finely formed and easily associated with each other (for example, electrically connected).

【0078】又、請求項5の半導体装置によれば、第1
の素子及び第2の素子が1.0μm以下のプロセス設計
基準で形成されるので、これら微細な素子を、エピタキ
シャル層の両面に、互いに所定の位置関係で高集積に形
成することができる。又、請求項6の半導体装置の製造
方法によれば、エピタキシャル層の表面(第1面)側で
凹状、裏面(第2面)側で凸状となるアライメントマー
ク、又は、前記表面(第1面)側で凸状、前記裏面(第
2面)側で凹状となるアライメントマークを容易に形成
でき、このアライメントマークに基づいて、エピタキシ
ャル層の両面に、互いに所定の位置関係となる素子を微
細に形成することができる。
According to the semiconductor device of the fifth aspect, the first
And the second element are formed based on a process design standard of 1.0 μm or less, so that these fine elements can be formed on both surfaces of the epitaxial layer in a highly integrated manner in a predetermined positional relationship with each other. According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the alignment mark is concave on the surface (first surface) side of the epitaxial layer and convex on the back surface (second surface). It is possible to easily form an alignment mark having a convex shape on the (surface) side and a concave shape on the back surface (the second surface) side. Can be formed.

【0079】又、請求項7の半導体装置の製造方法によ
れば、第1の基板に形成された凹部又は凸部の表面に酸
化シリコン膜又は窒化シリコン膜が形成され、その上面
にエピタキシャル層が形成されるので、前記エピタキシ
ャル層を残して前記第1の基板(例えば、シリコン基
板)をエッチングにより除去する際、前記酸化シリコン
膜又は窒化シリコン膜のエッチング速度を前記第1の基
板のエッチング速度を異ならせることで、エッチング停
止のタイミングを制御し易くなる。この結果、エピタキ
シャル層までもが無用にエッチングされることなく、当
該エピタキシャル層に形成されたアライメントマークの
形状(凹部、凸部の形状)を元のまま残すことができ、
当該アライメントマークを用いた位置合わせの精度を高
くすることができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the silicon oxide film or the silicon nitride film is formed on the surface of the concave or convex portion formed on the first substrate, and the epitaxial layer is formed on the upper surface thereof. When the first substrate (for example, a silicon substrate) is removed by etching while leaving the epitaxial layer, the etching rate of the silicon oxide film or the silicon nitride film is reduced by the etching rate of the first substrate. By making them different, it becomes easy to control the timing of stopping the etching. As a result, the shape of the alignment mark (the shape of the concave portion and the convex portion) formed on the epitaxial layer can be left as it is, without the unnecessary etching of the epitaxial layer.
The accuracy of alignment using the alignment mark can be improved.

【0080】又、請求項8の半導体装置の製造方法によ
れば、エピタキシャル層に形成されたアライメントマー
クに基づいて、表面(第1面)側の第1の素子、裏面
(第2面)側の第2の素子、スルーホールが形成される
ので、互いの位置合わせの誤差が小さくなり、第1の素
子と第2の素子を当該スルーホールを介して電気的に接
続し易くなる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first element on the front surface (first surface) and the back surface (second surface) are based on the alignment mark formed on the epitaxial layer. Since the second element and the through-hole are formed, the alignment error between them is reduced, and the first element and the second element are easily electrically connected via the through-hole.

【0081】又、請求項9の半導体装置の製造方法によ
れば、前記第2の基板と前記エピタキシャル層とが、一
般に耐熱性が800℃以上の無機系接着剤によって貼り
合わされるので、エピタキシャル層を第2の基板に貼り
合わせたまま、熱拡散等の高温の処理を施すことができ
る。又、請求項10の半導体装置の製造方法によれば、
エピタキシャル層の第2面を露出させる工程の処理時間
を短縮することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the ninth aspect, the second substrate and the epitaxial layer are generally bonded to each other with an inorganic adhesive having heat resistance of 800 ° C. or more. Can be subjected to a high-temperature treatment such as thermal diffusion while the substrate is bonded to the second substrate. According to the method of manufacturing a semiconductor device of claim 10,
The processing time of the step of exposing the second surface of the epitaxial layer can be reduced.

【0082】又、請求項11の半導体装置の製造方法に
よれば、半導体基板、ガラス基板、セラミック基板、金
属基板の何れか1つが、前記エピタキシャル層の上に接
着剤又は陽極接合法によって貼り合わされるので、第
1、第2の素子が形成されるエピタキシャル層の膜厚が
薄くしても半導体装置全体の強度が保たれる。このよう
にエピタキシャル層の薄膜化が可能である分、これに形
成されるスルーホールのアスペクト比を小さくできる
等、各種の素子形成に有利となる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, any one of a semiconductor substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, and a metal substrate is bonded on the epitaxial layer by an adhesive or an anodic bonding method. Therefore, the strength of the entire semiconductor device can be maintained even if the thickness of the epitaxial layer on which the first and second elements are formed is reduced. Since the thickness of the epitaxial layer can be reduced, the aspect ratio of a through hole formed in the epitaxial layer can be reduced, which is advantageous for forming various devices.

【0083】又、請求項12の半導体装置の製造方法に
よれば、半導体基板に凸部を形成し、その上面に質の高
いエピタキシャル層を形成することができる。又、請求
項13の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板に
絶縁膜で容易に凸部を形成し、その上面にエピタキシャ
ル層を形成することができる。しかも、エピタキシャル
層に当該絶縁膜が残っても、位置合わせ時に、第2面側
からアライメントマークを光学的に検知することができ
るので、位置合わせ作業に影響を与えることがなく、当
該絶縁膜を除去する必要がない分、製造工程が簡略にな
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the twelfth aspect, a convex portion is formed on a semiconductor substrate, and a high-quality epitaxial layer can be formed on an upper surface thereof. According to the method of manufacturing a semiconductor device of the thirteenth aspect, it is possible to easily form a convex portion on a semiconductor substrate with an insulating film and form an epitaxial layer on an upper surface thereof. In addition, even if the insulating film remains on the epitaxial layer, the alignment mark can be optically detected from the second surface side during alignment, so that the alignment film is not affected and the alignment film is not affected. Since there is no need to remove, the manufacturing process is simplified.

【0084】又、請求項14の半導体装置の製造方法に
よれば、凹状又は凸状となるアライメントマークが形成
されたエピタキシャル層を、その下側の基板の材質に関
係なく、容易に形成することができる。又、請求項15
の半導体装置の製造方法によれば、前記第1の基板上の
凸部が酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜によって形成
され、これを覆うように前記第1の基板上に多結晶シリ
コン層が積層され、その後、前記第1の基板がエッチン
グにより除去されるので、前記酸化シリコン膜又は窒化
シリコン膜が前記第1の基板(シリコン基板)とエッチ
ング速度が異なることを利用してエッチングを制御し、
もって、エピタキシャル層に形成されたアライメントマ
ークの形状(凹部、凸部の形状)までもがエッチングさ
れずに、元のまま残すことが可能になり、より精度の高
い位置合わせが可能になる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the fourteenth aspect, the epitaxial layer on which the concave or convex alignment marks are formed can be easily formed irrespective of the material of the underlying substrate. Can be. Claim 15
According to the method of manufacturing a semiconductor device, the convex portion on the first substrate is formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film, and a polycrystalline silicon layer is stacked on the first substrate so as to cover the silicon oxide film or the silicon nitride film. After that, since the first substrate is removed by etching, the silicon oxide film or the silicon nitride film controls the etching by utilizing the fact that the etching speed is different from that of the first substrate (silicon substrate),
Accordingly, even the shape of the alignment mark (the shape of the concave portion and the convex portion) formed on the epitaxial layer can be left as it is without being etched, and more accurate alignment can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態の半導体装置10の構造を示
す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device 10 according to a first embodiment.

【図2】第1の実施の形態の半導体装置10の製造プロ
セスを示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device 10 according to the first embodiment.

【図3】第1の実施の形態の半導体装置10の製造プロ
セスを示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device 10 according to the first embodiment;

【図4】第1の実施の形態の半導体装置10の製造プロ
セスを示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device 10 according to the first embodiment.

【図5】第1の実施の形態の半導体装置10の製造プロ
セスを示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device 10 according to the first embodiment.

【図6】第2の実施の形態の半導体装置20の構造を示
す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device 20 according to a second embodiment.

【図7】第2の実施の形態の半導体装置20の製造プロ
セスを示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device 20 according to the second embodiment;

【図8】第2の実施の形態の半導体装置20の製造プロ
セスを示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device 20 according to the second embodiment.

【図9】第3の実施の形態の半導体装置30の構造を示
す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device 30 according to a third embodiment.

【図10】第3の実施の形態の半導体装置30の製造プ
ロセスを示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device 30 according to the third embodiment.

【図11】第4の実施の形態の半導体装置40の構造を
示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device 40 according to a fourth embodiment.

【図12】第4の実施の形態の半導体装置40の製造プ
ロセスを示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device 40 according to a fourth embodiment.

【図13】第4の実施の形態の半導体装置40の製造プ
ロセスを示す断面図である。
FIG. 13 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device 40 according to the fourth embodiment;

【図14】半導体基板1の両面に素子が形成された従来
の半導体装置を示す図である。
FIG. 14 is a view showing a conventional semiconductor device in which elements are formed on both surfaces of a semiconductor substrate 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20,30,40 半導体装置 11,12,21,22,31,32,41,42 ア
ライメントマーク 11A,12A,21A,22A,31A,32A,4
1A,42A アライメントマーク 11B,12B,21B,22B,31B,32B,4
1B,42B アライメントマーク 101,201,301,401 シリコン基板(第1
の基板) 101X,101Y 凹部 104,204,304,404 エピタキシャル層 104A,204A,304A,404A 第1面 104B,204B,304B,404B 第2面 105,205,305,405 素子形成層 106X,106Y,206X,206Y,306X,
306Y,406X,406Y 金属配線 108,208,308,408 補強用基板(第2の
基板) 110X,110Y,210X,210Y,310X,
310Y,410X,410Y 金属配線 111,211,311,411 素子形成層 113X,113Y,213X,213Y,313X,
313Y,413X,413Y スルーホール 115X,115Y,215X,215Y,315X,
315Y,415X,415Y 金属膜
10, 20, 30, 40 Semiconductor device 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42 Alignment mark 11A, 12A, 21A, 22A, 31A, 32A, 4
1A, 42A Alignment marks 11B, 12B, 21B, 22B, 31B, 32B, 4
1B, 42B Alignment marks 101, 201, 301, 401 Silicon substrate (first
101X, 101Y Depressions 104, 204, 304, 404 Epitaxial layers 104A, 204A, 304A, 404A First surface 104B, 204B, 304B, 404B Second surface 105, 205, 305, 405 Element formation layer 106X, 106Y, 206X, 206Y, 306X,
306Y, 406X, 406Y Metal wiring 108, 208, 308, 408 Reinforcement substrate (second substrate) 110X, 110Y, 210X, 210Y, 310X,
310Y, 410X, 410Y Metal wirings 111, 211, 311, 411 Element formation layers 113X, 113Y, 213X, 213Y, 313X,
313Y, 413X, 413Y Through holes 115X, 115Y, 215X, 215Y, 315X,
315Y, 415X, 415Y Metal film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/30 522Z 21/3205 21/88 J 27/00 301 Fターム(参考) 5F033 GG03 HH07 JJ07 KK18 KK19 MM30 NN40 PP15 QQ01 QQ37 SS11 5F038 CA02 CA12 CA16 EZ12 EZ14 EZ15 EZ17 EZ20 5F045 AB02 AB03 AB32 AB33 AF03 CA01 CA06 DB02 GH09 HA03 HA13 HA14 HA18 5F046 EA12 EA13 EA16 FC09 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/027 H01L 21/30 522Z 21/3205 21/88 J 27/00 301 F-term (Reference) 5F033 GG03 HH07 JJ07 KK18 KK19 MM30 NN40 PP15 QQ01 QQ37 SS11 5F038 CA02 CA12 CA16 EZ12 EZ14 EZ15 EZ17 EZ20 5F045 AB02 AB03 AB32 AB33 AF03 CA01 CA06 DB02 GH09 HA03 HA13 HA14 HA18 5F046 EA12 EA13 FC

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にエピタキシャル層が形成された
半導体装置において、 前記エピタキシャル層の前記基板側の第1面側に第1の
素子が、前記エピタキシャル層の前記基板とは反対側の
第2面側に第2の素子が形成されていることを特徴とす
る半導体装置。
1. A semiconductor device having an epitaxial layer formed on a substrate, wherein a first element is provided on a first surface side of the epitaxial layer on the substrate side, and a second element is provided on a side of the epitaxial layer opposite to the substrate. A semiconductor device, wherein a second element is formed on a surface side.
【請求項2】 前記第1の素子と前記第2の素子とが、
前記エピタキシャル層に形成されたスルーホールを介し
て電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に
記載の半導体装置。
2. The method according to claim 1, wherein the first element and the second element are:
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is electrically connected through a through hole formed in the epitaxial layer.
【請求項3】 前記エピタキシャル層の所定位置には、
前記第1面側で凹状、前記第2面側で凸状となるアライ
メントマーク、又は、前記第1面側で凸状、前記第2面
側で凹状となるアライメントマークが形成されているこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装
置。
3. A method according to claim 1, wherein the predetermined position of the epitaxial layer is
An alignment mark that is concave on the first surface side and convex on the second surface side, or an alignment mark that is convex on the first surface side and concave on the second surface side is formed. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記第1の素子と前記第2の素子との位
置合わせ誤差が0.5μm以下となっていることを特徴
とする請求項1から請求項3の何れかに記載の半導体装
置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein an alignment error between said first element and said second element is 0.5 μm or less. .
【請求項5】 前記第1の素子及び前記第2の素子が、
1.0μm以下のプロセス設計基準で形成されているこ
とを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の
半導体装置。
5. The method according to claim 1, wherein the first element and the second element are:
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed based on a process design standard of 1.0 μm or less.
【請求項6】 第1の基板に凹部又は凸部を形成する第
1の工程と、 前記第1の基板の表面にエピタキシャル層を形成し、前
記第1の基板上の凹部又は凸部を、エピタキシャル層に
転写してアライメントマークを形成する第2の工程と、 前記アライメントマークを用いて前記エピタキシャル層
の表面に第1の素子を形成する第3の工程と、 前記エピタキシャル層の前記表面側に第2の基板を形成
する第4の工程と、 前記エピタキシャル層を残して、前記第1の基板を除去
する第5の工程と、 前記第1の基板の除去によって露出した前記エピタキシ
ャル層の裏面に現れる前記アライメントマークを用いて
第2の素子を形成する第6の工程とを含んでいることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A first step of forming a concave portion or a convex portion on a first substrate, forming an epitaxial layer on a surface of the first substrate, and forming a concave portion or a convex portion on the first substrate, A second step of forming an alignment mark by transferring to an epitaxial layer; a third step of forming a first element on the surface of the epitaxial layer using the alignment mark; A fourth step of forming a second substrate, a fifth step of removing the first substrate while leaving the epitaxial layer, and a step of removing the first substrate by removing the epitaxial layer. And a sixth step of forming a second element by using the alignment mark that appears.
【請求項7】 請求項6に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第1の工程は、前記第1の基板に凹部又は凸部を形
成するステップと、 前記凹部又は凸部の表面に酸化シリコン膜又は窒化シリ
コン膜を形成するステップとを含むことを特徴とする半
導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the first step includes forming a concave portion or a convex portion on the first substrate, and oxidizing a surface of the concave portion or the convex portion. Forming a silicon film or a silicon nitride film.
【請求項8】 請求項6に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第6の工程によって前記第2の素子を形成した後
に、前記アライメントマークを用いて前記エピタキシャ
ル層にスルーホールを形成する第7の工程と、 前記スルーホールを介して、前記第1の素子と前記第2
の素子とを電気的に接続する配線部を形成する第8の工
程とを含んでいることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein after forming the second element in the sixth step, a through hole is formed in the epitaxial layer using the alignment mark. Step 7, and the first element and the second element through the through hole.
An eighth step of forming a wiring portion for electrically connecting the element to the semiconductor device.
【請求項9】 請求項6に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第4の工程では、前記第2の基板と前記エピタキシ
ャル層とが無機系接着剤によって貼り合わされることを
特徴とする半導体装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein in the fourth step, the second substrate and the epitaxial layer are bonded with an inorganic adhesive. Device manufacturing method.
【請求項10】 請求項6に記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第5の工程は、 前記第1の基板を化学的機械的研磨により一定以下の厚
さに研磨するステップと、 研磨された前記第1の基板にウェットエッチングを施す
ステップとを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein said fifth step is a step of polishing said first substrate to a thickness equal to or less than a predetermined value by chemical mechanical polishing. Subjecting said first substrate to wet etching.
【請求項11】 請求項6に記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第4の工程では、 前記第2の基板として、半導体基板、ガラス基板、セラ
ミック基板、金属基板の何れか1つが、前記エピタキシ
ャル層の上に、接着剤又は陽極接合法によって貼り合わ
されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein in the fourth step, any one of a semiconductor substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, and a metal substrate is used as the second substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: bonding an epitaxial layer on an epitaxial layer by an adhesive or an anodic bonding method.
【請求項12】 請求項6に記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第1の工程は、 前記アライメントマークの形状に応じた開口を有するマ
スクを形成するステップと、 前記マスクから露出した第1の基板にエピタキシャル層
を選択的に形成するステップと、 前記マスクを除去するステップとを含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the first step includes: forming a mask having an opening corresponding to a shape of the alignment mark; and forming a first mask exposed from the mask. A method of selectively forming an epitaxial layer on the substrate, and a step of removing the mask.
【請求項13】 請求項6に記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第1の工程では、 前記第1の基板に前記アライメントマークの形状に応じ
た絶縁膜が形成されることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein in the first step, an insulating film according to a shape of the alignment mark is formed on the first substrate. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項14】 請求項6に記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第2の工程は、 前記第1の基板上に多結晶シリコン層を積層させるステ
ップと、 積層された前記多結晶シリコン層を単結晶化してエピタ
キシャル層を形成するステップとを含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein said second step is a step of stacking a polycrystalline silicon layer on said first substrate; and said stacked polycrystalline silicon layer. Forming a epitaxial layer by monocrystallizing the semiconductor device.
【請求項15】 請求項14に記載の半導体装置の製造
方法において、 前記第1の工程では、前記第1の基板上に凸部が酸化シ
リコン膜又は窒化シリコン膜によって形成され、 前記第2の工程では、前記酸化シリコン膜又は窒化シリ
コン膜を覆うように前記第1の基板上に多結晶シリコン
層が積層されることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein in the first step, a convex portion is formed on the first substrate by a silicon oxide film or a silicon nitride film; In the manufacturing method, a polycrystalline silicon layer is stacked on the first substrate so as to cover the silicon oxide film or the silicon nitride film.
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