JP2009124318A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板2に形成されたソース領域3およびドレイン領域4と、半導体基板2上に形成されたゲート電極6とは、MOSFETを構成する。また、半導体基板2上には、下電極15および上電極16を備えるMEMSセンサ12が設けられている。そして、ゲート電極6と下電極15とが同一層に形成され、ソース配線8と上電極16とが同一層に形成されている。これにより、構成の煩雑化を回避しつつ、MEMSセンサ12とMOSFETとを1チップに収めることができる。
【選択図】図1
Description
Siマイクは、たとえば、中央部に開口が形成されたシリコン基板の表面上に、ダイヤフラムを開口に対向させて配置し、バックプレートをダイヤフラムと微小な間隔を空けて対向配置した構造を有している。音圧(音波)が入力されると、ダイヤフラムが振動する。ダイヤフラムとバックプレートとの間に電圧が印加されている状態で、ダイアフラムが振動すると、ダイヤフラムとバックプレートとにより形成されるコンデンサの静電容量が変化し、この静電容量の変化によるダイヤフラムおよびバックプレート間の電圧変動が音声出力信号として出力される。
本発明の目的は、構成の煩雑化を回避しつつ、SiマイクなどのMEMSセンサと半導体素子とを1チップに収めることができる、半導体装置を提供することである。
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
半導体装置1は、半導体基板(たとえば、シリコン基板)2を備えている。
半導体基板2の表層部には、周囲から絶縁分離された素子形成領域に、ソース領域3およびドレイン領域4が互いに間隔を空けて形成されている。
層間膜7およびソース配線8の表面は、SiNからなるパッシベーション膜10で覆われている。
センサ部13は、半導体基板2の表面に対向して配置された薄膜状の下電極15と、この下電極15に対向して配置されたメッシュ状の上電極16とを備えている。
下電極15は、ゲート電極6と同じ材料であるポリシリコンからなり、ゲート電極6と同一層に形成されている。これにより、下電極15は、半導体基板2の表面に、ゲート絶縁膜5の厚さと同じ間隔を空けて対向している。下電極15と半導体基板2の表面との間は、空隙になっている。
下被覆膜17は、SiNからなり、層間膜7と一体に形成されている。下被覆膜17は、上電極16を下方から被覆している。下被覆膜17には、上電極16が有する各孔と対向する位置に、微細な孔19が厚さ方向に貫通して形成されている。下被覆膜17と下電極15との間には、所定の間隔を有する空隙が形成されている。
パッド部14は、第1絶縁膜21、下配線22、第2絶縁膜23、上配線24、パッド25およびパッシベーション膜26を備えている。
下配線22は、ゲート電極6および下電極15と同じ材料であるポリシリコンからなり、第1絶縁膜21上に形成されている。下配線22は、下電極15に接続され、下電極15を振動可能に支持している。
上配線24は、ソース配線8および上電極16と同じ材料であるAlからなる。上配線24は、上電極16に接続されている。
パッシベーション膜26は、SiNからなる。パッシベーション膜26は、第2絶縁膜23、上配線24およびパッド25の周縁部を覆い、パッド25の中央部(下配線22と接する部分)を露出させるためのパッド開口28を有している。また、パッシベーション膜26は、パッシベーション膜10および上被覆膜18と一体に形成されており、上被覆膜18を支持している。
図2A〜2Iは、半導体装置1の製造方法を工程順に示す模式的な断面図である。
まず、図2Aに示すように、イオン注入法により、半導体基板2の表層部に、ソース領域3およびドレイン領域4が形成される。
その後、熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、シリコン酸化膜31上の全域に、ポリシリコン膜が形成される。その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、ポリシリコン膜が選択的に除去される。これにより、図2Cに示すように、ゲート電極6、下電極15および下配線22が形成される。
その後、図2Gに示すように、P−CVD法により、図2Fに示す構造物の最表面の全域に、SiNが堆積される。これにより、パッシベーション膜10、上被覆膜18およびパッシベーション膜26が形成される。
そして、孔19,20および開口29からエッチング液(たとえば、ふっ酸)が供給されることにより、犠牲層32とシリコン酸化膜31の犠牲層32に接する部分とが除去される。これにより、シリコン酸化膜31は、ゲート絶縁膜5および第1絶縁膜21となる。また、半導体基板2と下電極15との間に空隙が形成されるとともに、下電極15と下被覆膜17との間に空隙が形成され、下電極15が振動可能な状態となる。
そして、ゲート電極6と下電極15とが同一層に形成され、ソース配線8と上電極16とが同一層に形成されている。これにより、構成の煩雑化を回避しつつ、MEMSセンサ12とMOSFETとを1チップに収めることができる。その結果、MEMSセンサ12と集積回路チップとの1チップ化を実現させることができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
2 半導体基板
3 ソース領域
4 ドレイン領域
6 ゲート電極
8 ソース配線(配線)
15 下電極
16 上電極
Claims (2)
- 半導体基板と、
前記半導体基板の表層部に形成されたソース領域と、
前記半導体基板の表層部に前記ソース領域と間隔を空けて形成されたドレイン領域と、
前記半導体基板上に形成され、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に対向するゲート電極と、
前記半導体基板上に形成され、前記ソース領域、前記ドレイン領域または前記ゲート電極に接続された配線と、
前記半導体基板上に設けられたMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)センサとを含み、
前記MEMSセンサは、
前記ゲート電極と同じ材料からなり、前記ゲート電極と同一層に形成された薄膜状の第1電極と、
前記配線と同じ材料からなり、前記配線と同一層に形成され、前記第1電極に対して前記半導体基板側と反対側に間隔を空けて対向する第2電極とを備えている、半導体装置。 - 前記ゲート電極および前記第1電極の材料は、ポリシリコンであり、
前記配線および前記第2電極の材料は、アルミニウムである、請求項1に記載の半導体装置。
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