JP2013219303A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術により製造される超音波センサおよびその製造方法に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an ultrasonic sensor manufactured by a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology and a technology effective when applied to a manufacturing method thereof.
超音波センサは、例えば医療用の超音波エコー診断装置または非破壊検査の超音波探傷装置などの様々な装置に実用化されている。 Ultrasonic sensors have been put to practical use in various devices such as a medical ultrasonic echo diagnostic apparatus or a nondestructive ultrasonic flaw detector.
これまで、超音波センサは、圧電体の振動を利用したものが主流であるが、近年のMEMS技術の進歩により、MEMS技術を用いた容量検出型の超音波センサの開発が進められている。 Up to now, ultrasonic sensors using the vibration of a piezoelectric body have been the mainstream. However, due to recent advances in MEMS technology, development of capacitive detection type ultrasonic sensors using MEMS technology has been promoted.
容量検出型の超音波センサは、互いに対向する電極間に空洞部を持つような構成の振動子を半導体基板上に形成したもので、各電極に直流および交流の電圧を重畳印加することにより、メンブレンが共振周波数付近で振動し、超音波を発生するようになっている。 The capacitive detection type ultrasonic sensor is a vibrator having a configuration with a hollow portion between electrodes facing each other formed on a semiconductor substrate, and by applying DC and AC voltages to each electrode in a superimposed manner, The membrane vibrates near the resonance frequency and generates ultrasonic waves.
このような超音波センサに係る技術については、例えば特許文献1(特開2008−85246号公報)に記載があり、MEMS技術を用いて製造された超音波送受信センサが開示されている。 A technique related to such an ultrasonic sensor is described in, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-85246), and an ultrasonic transmission / reception sensor manufactured using the MEMS technique is disclosed.
また、特許文献2(国際特許公開WO 2005/015637号パンフレット)には、電子装置において、減圧された空洞に接するゲッタリング薄膜を設け、超小型真空パッケージ内の真空度を維持することが記載されている。ここでは、シリコン基板上に形成した犠牲膜である酸化シリコン膜をポリシリコン膜により覆い、その後、前記ポリシリコン膜を貫通するエッチング用ホールからフッ酸を注入して酸化シリコン膜を除去することで、前記空洞を形成することが記載されている。ただし、特許文献2には、空洞上にシリコン膜を介して形成する膜の表面の平坦性を向上する目的で、空洞を覆うシリコン膜をアモルファス(非晶質)とする旨の記載はない。
Patent Document 2 (International Patent Publication WO 2005/015637 pamphlet) describes that an electronic device is provided with a gettering thin film in contact with a decompressed cavity to maintain the degree of vacuum in a micro vacuum package. ing. Here, a silicon oxide film, which is a sacrificial film formed on a silicon substrate, is covered with a polysilicon film, and then the silicon oxide film is removed by injecting hydrofluoric acid from an etching hole that penetrates the polysilicon film. Forming the cavity. However, in
また、特許文献3(特表2009−531884号公報)には、シリコン層を多孔質化し、その下面および上面を、導電層(高濃度の半導体膜)および酸化シリコン層によりそれぞれ覆った後、前記導電層を開口して前記シリコン層を露出させ、KOH(水酸化カリウム)を含む溶液を用いて、多孔質化した前記シリコン層を一部除去することで空洞を形成することが記載されている。 Patent Document 3 (Japanese Patent Publication No. 2009-531884) discloses that the silicon layer is made porous and the lower and upper surfaces thereof are covered with a conductive layer (high concentration semiconductor film) and a silicon oxide layer, respectively. It is described that the silicon layer is exposed by opening a conductive layer, and a cavity is formed by partially removing the porous silicon layer using a solution containing KOH (potassium hydroxide). .
上記空洞部を形成する方法としては、下部電極上に酸化シリコン膜を介してタングステン(W)または窒化チタン(TiN)などを含む犠牲膜を形成し、前記犠牲膜を覆う酸化シリコン膜上に上部電極を形成した後、前記犠牲膜の一部を露出する孔から硫酸加水などを注入して前記犠牲膜を除去する方法が考えられる。 As a method for forming the cavity, a sacrificial film containing tungsten (W) or titanium nitride (TiN) is formed on the lower electrode through a silicon oxide film, and the upper portion is formed on the silicon oxide film covering the sacrificial film. A method of removing the sacrificial film by injecting sulfuric acid or the like from a hole exposing a part of the sacrificial film after forming the electrode can be considered.
上記したように、犠牲膜の材料にタングステンまたは窒化チタンなどを用い、犠牲膜を覆うエッチングストッパ膜の材料に酸化シリコンを用いた場合、振動子の剛性を確保するために超音波センサの特性が悪化する問題、空洞部の上下方向の距離が小さいために超音波センサの寿命が劣化する問題、または空洞部の上面に凹凸が形成されて超音波センサの寿命が劣化する問題などが生じる。 As described above, when tungsten or titanium nitride is used as the sacrificial film material and silicon oxide is used as the material of the etching stopper film covering the sacrificial film, the characteristics of the ultrasonic sensor are sufficient to ensure the rigidity of the vibrator. Problems such as deterioration, a problem in which the life of the ultrasonic sensor is deteriorated due to a small vertical distance of the cavity, and a problem in that the life of the ultrasonic sensor is deteriorated due to the formation of irregularities on the upper surface of the cavity.
本発明の目的は、半導体装置の信頼性を向上させることにある。 An object of the present invention is to improve the reliability of a semiconductor device.
本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above object and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the embodiments disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
一実施の形態である半導体装置は、基板上に順に形成された、第1導体膜、例えばシリコン膜を含む第1エッチングストッパ膜、例えばシリコン膜を含む第2エッチングストッパ膜、および第2導体膜を有し、第1導体膜と第2導体膜との間であって、第1エッチングストッパ膜と第2エッチングストッパ膜との間に形成された空洞部を有するものである。 A semiconductor device according to an embodiment includes a first conductor film, for example, a first etching stopper film including a silicon film, a second etching stopper film including a silicon film, and a second conductor film, which are sequentially formed on a substrate. And a cavity formed between the first conductor film and the second conductor film and between the first etching stopper film and the second etching stopper film.
また、他の一実施の形態である半導体装置の製造方法は、基板上に第1導体膜、例えばシリコン膜を含む第1エッチングストッパ膜、例えば酸化シリコン膜を含む犠牲膜、例えばシリコン膜を含む第2エッチングストッパ膜、第2導体膜を順に形成した後、第2エッチングストッパ膜を開口して犠牲膜を除去するものである。 In another embodiment, a method of manufacturing a semiconductor device includes a first conductive film, for example, a first etching stopper film including a silicon film, a sacrificial film including a silicon oxide film, such as a silicon film, on a substrate. After the second etching stopper film and the second conductor film are formed in order, the second etching stopper film is opened to remove the sacrificial film.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
本発明によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, the reliability of a semiconductor device can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. Also, in the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
本願における半導体基板とは、半導体集積回路の製造に用いるシリコンその他の半導体単結晶基板、石英基板、サファイア基板、ガラス基板、その他の絶縁基板、または半導体基板など、並びにそれらの複合的基板を指すものとする。 The semiconductor substrate in this application refers to silicon and other semiconductor single crystal substrates, quartz substrates, sapphire substrates, glass substrates, other insulating substrates, semiconductor substrates, etc. used in the manufacture of semiconductor integrated circuits, and composite substrates thereof. And
本実施の形態の半導体装置は、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いて製造された、超音波探触子(CMUT:Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer)などの超音波送受信センサである。 The semiconductor device according to the present embodiment is an ultrasonic transmission / reception sensor such as an ultrasonic probe (CMUT: Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer) manufactured using, for example, MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology.
図1は、本実施の形態の半導体装置を構成する半導体チップ1の全体平面図である。半導体チップ1は、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第1主面(上面、表面)および第2主面(下面、裏面)を有している。図1は、半導体チップ1の第1主面側の平面図(すなわち上面図)が示されている。
FIG. 1 is an overall plan view of a
図1に示すように、半導体チップ1の平面形状は、例えば長方形状、つまり矩形の形状に形成されている。半導体チップ1の長手方向(第2方向Y)の長さは、例えば4cm程度、半導体チップ1の短方向(第1方向X)の長さは、例えば1cm程度である。ただし、半導体チップ1の平面寸法は、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば長手方向(第2方向Y)の長さが8cm程度、短方向(第1方向X)の長さが1.5cm程度など、大小様々な寸法とすることができる。
As shown in FIG. 1, the planar shape of the
半導体チップ1の第1主面には、センサ領域(センサセルアレイ、振動子アレイ)SAと、複数のボンディングパッド(以下、パッドという)BP1、BP2とが配置されている。
On the first main surface of the
センサ領域SAには、複数の下部電極配線M0と、これに直交する複数の上部電極配線M1と、複数の振動子(センサセル、後述する振動子20に対応)とが配置されている。
In the sensor area SA, a plurality of lower electrode wirings M0, a plurality of upper electrode wirings M1 orthogonal thereto, and a plurality of vibrators (sensor cells, corresponding to
複数の下部電極配線M0は、それぞれ、半導体チップ1の長手方向(第2方向Y)に沿って延在するように形成されており、半導体チップ1の短方向(第1方向X)に例えば16チャネル(channel:以下、chとも記す)並んで配置されている。
Each of the plurality of lower electrode wirings M0 is formed so as to extend along the longitudinal direction (second direction Y) of the
下部電極配線M0は、それぞれ、パッドBP1に電気的に接続されている。パッドBP1は、センサ領域SAの外周であって、半導体チップ1の長手方向(第2方向Y)の両端近傍に、下部電極配線M0に対応するように、半導体チップ1の短辺に沿って複数並んで配置されている。
Each of the lower electrode wirings M0 is electrically connected to the pad BP1. A plurality of pads BP1 are provided along the short side of the
複数の上部電極配線M1は、それぞれ、半導体チップ1の短方向(第1方向X)に沿って延在するように形成されており、半導体チップ1の長手方向(第2方向Y)に例えば192ch並んで配置されている。
Each of the plurality of upper electrode wirings M1 is formed so as to extend along the short direction (first direction X) of the
上部電極配線M1は、それぞれ、パッドBP2に電気的に接続されている。パッドBP2は、センサ領域SAの外周であって、半導体チップ1の短方向(第1方向X)の両端近傍に、上部電極配線M1に対応するように、半導体チップ1の長辺に沿って複数並んで配置されている。
Each upper electrode wiring M1 is electrically connected to the pad BP2. A plurality of pads BP2 are provided along the long side of the
上記振動子(後述する振動子20に対応)は、例えば静電型可変容量を構成しており、上記下部電極配線M0と、上記上部電極配線M1との交点に配置されている。すなわち、複数の振動子(後述する振動子20に対応)が、センサ領域SA内にマトリクス(行列、アレイ)状に規則的に並んで配置されている。センサ領域SA内においては、下部電極配線M0と上部電極配線M1との交点には、例えば50個の振動子が並列に配置されている。
The vibrator (corresponding to a
したがって、センサ領域SAは、複数のセンサセル(後述する振動子20に対応)が形成されたセンサ領域であり、半導体チップ1は、複数のセンサセル(後述する振動子20に対応)が形成されたセンサ領域SAを主面(第1主面)に有する半導体装置である。
Therefore, the sensor area SA is a sensor area in which a plurality of sensor cells (corresponding to a
次に、図2は上記半導体チップ1(図1参照)の要部平面図(要部拡大平面図)である。図2および図3には、半導体チップ1の本体領域(センサ領域SAとパッドBP1、BP2形成領域とを合わせた領域)の要部平面図および要部断面図が示されている。図3は、図2のX1−X1線の断面図にほぼ対応する。なお、図2は下部電極配線M0と上部電極配線M1との交点に1個の振動子を配置した場合の平面図を示している。簡便のため、図2(本体領域)には、下部電極配線M0が2ch、上部電極配線M1が3chで、各下部電極配線M0と各上部電極配線M1との各交点に位置する振動子20が1個の場合の平面図が示されている。
Next, FIG. 2 is a main part plan view (main part enlarged plan view) of the semiconductor chip 1 (see FIG. 1). 2 and 3 are a plan view and a cross-sectional view of a main part of a main body region (a region where the sensor region SA and the pads BP1 and BP2 are formed) of the
図2および図3に示すように、半導体チップ1(図1参照)を構成する半導体基板1Sは、例えばシリコン(Si)単結晶からなり、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第1主面(上面、表面)1Saおよび第2主面(下面、裏面)1Sbを有している。半導体基板1Sの第1主面1Sa上には、例えば酸化シリコン(SiO2等)などからなる絶縁膜2を介して上記複数の振動子20が配置(形成)されている。ここでは、絶縁膜2はTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate、テトラエトキシシラン)膜であり、絶縁膜2を主に構成するのはSiOまたはSiO2などである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2に示すように、複数の振動子20は、それぞれ、例えば平面六角形状に形成されており、例えばハニカム状に配置されている。これにより、複数の振動子20を高密度に配置することができるので、センサ性能を向上させることができる。なお、平面視における振動子20の形状は六角形に限らず、例えば矩形であってもよい。
As shown in FIG. 2, each of the plurality of
図3に示すように、各振動子20は、下部電極M0Eと、下部電極M0Eに対向するように設けられた上部電極M1Eと、これら電極間に介在された空洞部(第1空洞部)VR1とを有している。空洞部VR1の高さ、すなわち空洞部VR1の底面であるエッチングストッパ膜5の上面から、空洞部VR1の上面であるエッチングストッパ膜7の下面までの間の距離は200nmよりも大きく、ここでは例えば230nmである。つまり、ここでいう空洞部VR1の高さとは、半導体基板1Sの第1主面に対して垂直な方向における、空洞部VR1の底面から上面までの長さをいうものである。
As shown in FIG. 3, each
上記下部電極M0Eは、上記下部電極配線M0において上記上部電極配線M1が平面的に重なる部分に形成されている。すなわち、各振動子20の下部電極M0Eは、下部電極配線M0の一部により形成されており、下部電極配線M0のうち、上部電極配線M1と平面的に重なる部分(すなわち上部電極配線M1の下方に位置する部分)が、下部電極M0Eとなる。下部電極M0Eおよび下部電極配線M0は導体膜3からなり、例えばタングステン(W)膜からなるものである。なお、導体膜3はタングステン(W)膜ではなく窒化チタン(TiN)膜からなる膜であってもよい。また、導体膜3はタングステン膜または窒化チタン膜を含む複数の導体膜からなる積層構造を有していてもよい。
The lower electrode M0E is formed in a portion of the lower electrode wiring M0 where the upper electrode wiring M1 overlaps in a plane. That is, the lower electrode M0E of each
この下部電極M0Eおよび下部電極配線M0の側面には、下部電極M0Eおよび下部電極配線M0の厚さによる段差を減少させる観点などから、例えば酸化シリコンなどの絶縁体からなるサイドウォール(側壁絶縁膜、サイドウォールスペーサ)SWが形成されている。下部電極M0E、下部電極配線M0、絶縁膜2およびサイドウォールSWの表面は、例えばアモルファス(非晶質)シリコンなどからなるエッチングストッパ膜5によって覆われている。
On the side surfaces of the lower electrode M0E and the lower electrode wiring M0, from the viewpoint of reducing a step due to the thickness of the lower electrode M0E and the lower electrode wiring M0, for example, sidewalls (sidewall insulating film, Sidewall spacers (SW) are formed. The surfaces of the lower electrode M0E, the lower electrode wiring M0, the insulating
エッチングストッパ膜5上には、例えばアモルファスシリコンなどからなるエッチングストッパ膜7が堆積されている。エッチングストッパ膜7上には絶縁膜8aが形成され、絶縁膜8a上には、上記上部電極M1Eが下部電極M0Eに対向するように設けられている。エッチングストッパ膜5、7のそれぞれの膜厚は例えば100nmとする。
An
エッチングストッパ膜5、7はいずれも不純物が導入されていない真性半導体を主に含んでいる。例えば、エッチングストッパ膜5、7はノンドープのシリコン(Si)により形成されている。このようにエッチングストッパ膜5、7に不純物を導入していないのは、エッチングストッパ膜5、7が下部電極M0Eまたは上部電極M1Eと導通し、振動子20が動作しなくなることを防ぐためである。つまり、エッチングストッパ膜5、7を真性半導体膜とし、抵抗値を上げることで、エッチングストッパ膜5、7の絶縁性を高めている。また、エッチングストッパ膜5、7中に電荷トラップが形成されることを防ぐことで、エッチングストッパ膜5、7中に電荷が蓄積されることを防いでいる。なお、ここではエッチングストッパ膜5、7の材料をシリコン(Si)とする場合について説明するが、エッチングストッパ膜5、7を構成する材料は窒化シリコン(Si3N4等)、炭化シリコン(SiC)または炭窒化シリコン(SiCN)などであってもよい。
The
絶縁膜8aは例えば酸化シリコン膜からなり、下部電極M0Eと上部電極M1Eとの間の耐圧を保つために設けられており、上部電極M1Eとエッチングストッパ膜7とを絶縁する役割を有している。つまり、絶縁膜8aは下部電極M0Eと上部電極M1Eとの間にリーク電流が流れることを防ぐために設けられており、その膜厚は例えば100〜200nmである。ここでは、絶縁膜8aはTEOS膜であり、絶縁膜8aを主に構成するのはSiOまたはSiO2である。下部電極M0Eと上部電極M1Eとの間隔は例えば500nm程度であり、振動子20を動作させて超音波を発生させる際には、下部電極M0Eと上部電極M1Eとの間に例えば最大300V程度の電位差を発生させることで、メンブレンを振動させる。
The insulating
なお、ここでいうメンブレンとは、振動子20の動作時に撓む(振動する)領域のことであり、図2では空洞部VR1の直上のエッチングストッパ膜7、絶縁膜8a、上部電極M1E、絶縁膜9および絶縁膜(パッシベーション膜)11などを指す。
The membrane here refers to a region that bends (vibrates) when the
上部電極M1Eは、上記上部電極配線M1において上記下部電極配線M0が平面的に重なる部分に形成されている。すなわち、各振動子20の上部電極M1Eは、上部電極配線M1の一部により形成されており、上部電極配線M1のうち、下部電極配線M0と平面的に重なる部分(すなわち下部電極配線M0の上方に位置する部分)が、上部電極M1Eとなる。上部電極M1Eの平面形状は略六角形状または矩形に形成されており、上部電極配線M1において、第1方向Xに延在して上部電極M1E同士の間を連結する連結部M1Cよりも幅広のパターンで形成されている。このように、上部電極配線M1は、複数の上部電極M1Eと、第1方向Xに隣り合う上部電極M1E同士の間を連結する連結部M1Cとを有している。
The upper electrode M1E is formed in a portion where the lower electrode wiring M0 overlaps in a plane in the upper electrode wiring M1. That is, the upper electrode M1E of each
上部電極M1Eおよび連結部M1Cを含む上部電極配線M1は導体膜(第2導体膜)8からなり、例えばタングステン(W)膜からなるものである。なお、導体膜8はタングステン(W)膜ではなく窒化チタン(TiN)膜からなる膜であってもよい。また、導体膜8はタングステン膜または窒化チタン膜を含む複数の導体膜からなる積層構造を有していてもよい。
The upper electrode wiring M1 including the upper electrode M1E and the connecting portion M1C is made of a conductor film (second conductor film) 8, for example, a tungsten (W) film. The
このような下部電極M0Eと上部電極M1Eとの間(エッチングストッパ膜5とエッチングストッパ膜7との間)には、上記空洞部VR1が形成されている。空洞部VR1の平面形状は、例えば六角形状または矩形に形成されている。空洞部VR1の底面にはエッチングストッパ膜5の表面が露出しており、空洞部VR1の側面および上面にはエッチングストッパ膜7の表面が露出している。つまり、空洞部VR1の形状は主にエッチングストッパ膜5、7により規定されており、空洞部VR1内にはエッチングストッパ膜5、7が露出している。
The cavity VR1 is formed between the lower electrode M0E and the upper electrode M1E (between the
上記エッチングストッパ膜7上には、上部電極M1Eおよび連結部M1Cを含む上部電極配線M1を覆うように、例えば酸化シリコン(SiO2等)膜などからなる絶縁膜9が堆積されている。ここでは、絶縁膜9はTEOS膜であり、絶縁膜9を主に構成するのはSiOまたはSiO2である。エッチングストッパ膜7、絶縁膜8aおよび絶縁膜9において、上記空洞部VR1の六角部の近傍には、空洞部VR1に達する孔(開口部、コンタクトホール、スルーホール)10が形成されている。孔10は、後述するように、エッチングストッパ膜5、7間の犠牲パターン(後述する犠牲パターン6)をエッチングして空洞部VR1を形成するための孔(空洞部VR1形成用の孔)である。空洞部VR1は、エッチングストッパ膜5、7を殆ど溶解しない溶液を用いて、エッチングストッパ膜5、7に囲まれた前記犠牲パターンを除去することで形成される空間であるため、空洞部VR1内では、エッチングストッパ膜5、7の表面が露出している。
On the
上記絶縁膜9上には、例えば窒化シリコン(Si3N4等)膜などからなる絶縁膜(パッシベーション膜)11が堆積されている。この絶縁膜11の一部は、上記孔10内に入り込んでおり、これにより、孔10は塞がれている。絶縁膜11は振動子20の動作時に撓む領域(メンブレン)の強度を補うために設けられた膜ではなく、単にパッシベーション用に形成された膜である。絶縁膜11は水分などから半導体装置を保護する役割を有するため、その材料として、ここでは酸化シリコンなどよりも緻密性が高い窒化シリコンを用いている。
On the insulating
また、空洞部VR1の直上の領域におけるエッチングストッパ膜7、絶縁膜8aおよび上部電極M1Eのそれぞれの底面は、いずれも凹凸がなく、平坦な面となっている。これは、後述するように、空洞部VR1を形成するための犠牲パターン(図示しない)を酸化シリコン膜により構成することに起因する。
Further, the bottom surfaces of the
上記エッチングストッパ膜5、7、および絶縁膜8a、9、11には、下部電極配線M0の一部に達する開口部12aが形成されている。この開口部12aから露出する下部電極配線M0の一部が上記パッドBP1になっている。また、上記絶縁膜9、11には、上部電極配線M1の一部に達する開口部12bが形成されている。この開口部12bから露出する上部電極配線M1の一部が上記パッドBP2になっている。
In the
上記絶縁膜11上には、例えばネガ型の感光性ポリイミド膜などからなる絶縁膜(保護膜)13が堆積されている。
On the insulating
絶縁膜13には、開口部14a、14bが形成されている。このうち、開口部14aは、上記開口部12aを平面的に内包する位置および平面寸法で形成されており、開口部14aから露出する下部電極配線M0の一部が上記パッドBP1になっている。また、開口部14bは、上記開口部12bを平面的に内包する位置および平面寸法で形成されており、開口部14bから露出する上部電極配線M1の一部が上記パッドBP2になっている。なお、パッドBP1、BP2は、半導体チップ1の入出力用の端子であり、パッドBP1、BP2には、ボンディングワイヤなどが電気的に接続される。
絶縁膜13は、半導体ウエハから半導体チップ1を切り出すためのダイシング工程などにおいて、半導体チップ1の第1主面上の複数の振動子20を保護する保護膜としての機能を有している。不要であれば、絶縁膜13の形成を省略し、上記絶縁膜11を最上層膜(保護膜)とすることもできる。半導体チップ1(図1参照)において、上記のような振動子20は、センサ領域SAに形成されている。
The insulating
このように、図1〜図3に示す本実施の形態の半導体チップ(半導体装置)1は、複数のセンサセル(振動子20)が形成されたセンサ領域SAを主面に有する半導体装置であり、半導体基板1Sと、半導体基板1S上に、半導体基板1Sの主面(1Sa)側から順に形成された下部電極(導体膜)M0E、エッチングストッパ膜5、エッチングストッパ膜7、上部電極(導体膜)M1Eを有している。半導体基板1Sと下部電極M0Eとの間には絶縁膜2が形成され、エッチングストッパ膜7と上部電極M1Eとの間には絶縁膜8aが形成され、エッチングストッパ膜7上には絶縁膜9が上部電極M1Eを覆うように形成され、絶縁膜9上には絶縁膜(パッシベーション膜)11が形成されている。
As described above, the semiconductor chip (semiconductor device) 1 of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is a semiconductor device having a sensor region SA in which a plurality of sensor cells (vibrator 20) are formed on the main surface,
半導体チップ1の上記複数のセンサセル(振動子20)の各々は、センサ領域SAに、エッチングストッパ膜5とエッチングストッパ膜7との間に形成された空洞部VR1と、上部電極M1Eと、下部電極M0Eとを有している。半導体チップ1の複数のセンサセル(振動子20)の各々は、下部電極M0E(第1電極)と、上部電極M1E(第2電極)と、下部電極M0Eと上部電極M1Eとの間の絶縁膜8a、エッチングストッパ膜5、空洞部VR1およびエッチングストッパ膜7を含む可変容量センサである。
Each of the plurality of sensor cells (vibrator 20) of the
このような構成の超音波送受信センサにおいては、下部電極配線M0(下部電極M0E)および上部電極配線M1(上部電極M1E)に直流および交流の電圧を重畳印加することにより静電気力が働き、各振動子20のメンブレン(空洞部VR1の上方に位置する膜)が、メンブレンのバネの力との釣り合いにより、共振周波数付近で半導体基板1Sの第1主面1Saに交差する(直交する)方向(図3の上下方向)に振動する。このとき、上部電極M1Eと下部電極M0Eとの間の最大の電位差は例えば300Vとする。これにより、数MHzの超音波(超音波パルス)を発生するようになっている。
In the ultrasonic transmission / reception sensor having such a configuration, an electrostatic force is applied by applying DC and AC voltages to the lower electrode wiring M0 (lower electrode M0E) and the upper electrode wiring M1 (upper electrode M1E), thereby causing each vibration. A direction in which the membrane of the child 20 (the film positioned above the cavity VR1) intersects (orthogonally) the first main surface 1Sa of the
また、受信の場合は、各振動子20のメンブレンに到達した超音波の圧力によりメンブレンが振動し、下部電極M0Eと上部電極M1Eとの間の静電容量が変化することで、超音波を検出することができる。すなわち、反射波による下部電極M0Eと上部電極M1Eとの間隔の変位を静電容量(各振動子20の静電容量)の変化として検出するようになっている。このような送受信を行うことにより、例えば生体組織の断層像を撮像することができる。
In the case of reception, the membrane is vibrated by the pressure of the ultrasonic waves reaching the membrane of each
次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法を図4〜図15により説明する。図4〜図15は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図である。なお、図4〜図15の断面図は、図3の断面図の左側の領域に対応する部分のみを示すものである。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 15 are main-portion cross-sectional views during the manufacturing process of the semiconductor device of the present embodiment. Note that the cross-sectional views of FIGS. 4 to 15 show only the portion corresponding to the left region of the cross-sectional view of FIG.
半導体チップ1を製造するには、まず、図4に示すように、半導体基板(この段階では半導体ウエハと称する平面略円形状の半導体薄板)1Sを用意する。半導体基板1Sは、例えばシリコン単結晶からなり、厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第1主面(上面、表面)1Saおよび第2主面(下面、裏面)1Sbを有している。
To manufacture the
次に、半導体基板1Sの第1主面1Saの全面上に、例えば酸化シリコン(SiO2等)膜などからなる絶縁膜2を形成(堆積)する。絶縁膜2の膜厚は、例えば厚さ400nm程度とすることができる。絶縁膜2は、例えばプラズマCVD法を用い、比較的低い温度(例えば200℃程度)で形成されたTEOS膜により構成される。つまり、絶縁膜2を構成するTEOS膜は、テトラエトキシシラン(TEOS)を原料ガスとして用いるプラズマCVD法により、成膜温度200℃程度、またはそれ以下の温度で形成された酸化シリコン膜である。TEOS膜は、主にSiOまたはSiO2を含む絶縁膜である。
Next, an insulating
次に、絶縁膜2上にタングステン(W)膜を含む導体膜(第1導体膜)3を形成する。導体膜(第1導体膜)3は、例えばスパッタリング法またはCVD(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて形成することができる。なお、導体膜3はタングステン膜ではなく窒化チタン(TiN)膜により形成してもよい。また、導体膜3は、半導体基板1Sの第1主面1Saの全面上に順に形成した、タングステン膜または窒化チタン膜などを含む複数の金属膜からなる積層膜であってもよい。
Next, a conductor film (first conductor film) 3 including a tungsten (W) film is formed on the insulating
次に、図5に示すように、導体膜3を、リソグラフィ法およびドライエッチング法などを用いてパターニング(加工、選択的に除去)する。パターニングされた導体膜3により、下部電極配線M0(下部電極M0E)が形成される。このようにして、半導体基板1S上(すなわち絶縁膜2上)に下部電極配線M0が形成される。なお、リソグラフィ法(フォトリソグラフィ法)は、レジスト膜(フォトレジスト膜)の塗布、露光および現像の一連の工程によりレジスト膜を所望のパターン(レジストパターン)にパターニングする方法である。
Next, as shown in FIG. 5, the
次に、図6に示すように、半導体基板1S(半導体ウエハ)の第1主面1Sa上の全面(すなわち絶縁膜2上)に、下部電極配線M0の表面を覆うように、例えば酸化シリコンを主に含む絶縁膜を堆積し、この絶縁膜を異方性のドライエッチング法によりエッチバック(全面エッチング)する。これにより、下部電極配線M0(下部電極M0E)の側面(側壁)に絶縁膜を残存させて自己整合的にサイドウォール(側壁絶縁膜)SWを形成するとともに、下部電極配線M0の上面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 6, for example, silicon oxide is applied to the entire surface of the first main surface 1Sa of the
次に、図7に示すように、半導体基板1Sの第1主面1Sa上の全面(すなわち絶縁膜2上)に、下部電極配線M0(下部電極M0E)およびサイドウォールSWの表面を覆うように、エッチングストッパ膜5を形成(堆積)する。エッチングストッパ膜5は、例えばアモルファス(非晶質)状態のシリコン膜などからなり、比較的低温のプラズマCVD法などを用いて形成することができる。エッチングストッパ膜5の厚さ(膜厚)は、例えば100nm程度とする。
Next, as shown in FIG. 7, the entire surface of the first main surface 1Sa of the
続いて、半導体基板1Sの第1主面1Saのエッチングストッパ膜5上の全面に、例えば酸化シリコン膜からなる犠牲膜6bを形成(堆積)する。犠牲膜6bは、例えばプラズマCVD法により形成でき、その厚み(堆積厚み、膜厚)は、200nmよりも大きい膜厚とし、例えば230nm程度とする。犠牲膜6bは、例えばTEOS膜により構成される。
Subsequently, a
ここで、犠牲膜6bを形成する方法として低温でのプラズマCVD法を用いているのは、過剰に高い熱に起因して、下部電極M0Eに用いているタングステン(W)膜にクリープ現象が生じ、タングステン膜の組成変化、変形または破断などが起こることを防ぐためである。したがって、犠牲膜6bの形成に用いる方法として、熱CVD法などは適さないが、200℃程度またはそれ以下の低温であれば、プラズマCVD法に限らず他の方法を用いてもよい。
Here, the reason why the plasma CVD method at a low temperature is used as a method for forming the
次に、図8に示すように、犠牲膜6bをリソグラフィ法およびドライエッチング法によりパターニングすることにより、パターニングされた犠牲膜6bからなる犠牲パターン(空洞部形成用の犠牲パターン)6を形成する。犠牲パターン6は上記空洞部VR1を形成するためのパターンであり、センサ領域SAに形成される。このため、犠牲パターン6の平面形状は、空洞部VR1と同じ平面形状に形成されている。つまり、本体領域のセンサ領域SAの空洞部VR1形成予定領域に犠牲パターン6を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, the
なお、犠牲パターン6は酸化シリコン膜などの絶縁膜により構成されているため、結晶性を有するタングステン膜または窒化チタン膜などの導体膜を用いて犠牲膜6bを形成する場合に比べて、犠牲パターン6の上面を平坦に形成することができる。タングステン膜または窒化チタン膜などの導体膜は複数のグレイン(結晶)により構成されているため、その表面には凹凸が生じ易いのに対し、酸化シリコン膜などの絶縁膜は非晶質の膜であるため、その上面を平坦に形成することが容易である。つまり、前記導体膜の表面モフォロジーは悪化し易いが、酸化シリコン膜などの絶縁膜は表面モフォロジーが良好であり、当該絶縁膜を用いて犠牲パターン6を形成することで、犠牲パターン6の表面およびその上部に形成する膜の表面を平坦な形状で形成することができる。
Since the
次に、図9に示すように、半導体基板1Sの第1主面1Sa上の全面(すなわちエッチングストッパ膜5上)に、犠牲パターン6の表面を覆うように、エッチングストッパ膜7を形成(堆積)する。エッチングストッパ膜7は、例えばアモルファス(非晶質)状態のシリコン膜などからなり、比較的低温のプラズマCVD法などを用いて形成することができる。エッチングストッパ膜7の厚さ(膜厚)は、例えば100nm程度とする。上述したように、犠牲パターン6の上面が平坦に形成されているため、犠牲パターン6の上面に接するエッチングストッパ膜7の底面は高い平坦性を有している。
Next, as shown in FIG. 9, an
なお、下部電極M0Eにはアルミニウム(Al)膜が含まれる場合も考えられるため、エッチングストッパ膜5、7および犠牲膜6bは、アルミニウム(Al)の融点より低い温度で形成する必要がある。エッチングストッパ膜5、7は、後の工程において犠牲パターン6を除去する際に行うウェットエッチングなどにより、犠牲パターン6以外の構造体が除去されることを防ぐためのストッパ膜である。
Since the lower electrode M0E may include an aluminum (Al) film, the
次に、エッチングストッパ膜7上に絶縁膜8aおよびタングステン(W)膜を順次形成する。これにより、タングステン膜からなる導体膜(第2導体膜)8がエッチングストッパ膜7上に絶縁膜8aを介して形成される。絶縁膜8aは例えばプラズマCVD法により形成でき、その厚み(堆積厚み、膜厚)は、例えば100〜200nm程度とする。絶縁膜8aは、例えばTEOS膜により構成される酸化シリコン膜であり、主にSiOまたはSiO2を含んでいる。絶縁膜8aは、後述する上部電極M1E(導体膜8)と下部電極M0E(導体膜3)との間の耐圧を確保するための絶縁膜であり、絶縁膜8aの膜厚の大きさを適宜決定することで、前記耐圧を調節することができる。
Next, an insulating
ここで、絶縁膜8aを形成する方法として低温でのプラズマCVD法を用いているのは、上部電極M1Eおよび下部電極M0Eに用いているタングステン膜にクリープ現象が生じることを防ぐためである。したがって、絶縁膜8aの形成に用いる方法はプラズマCVD法に限らず、200℃程度またはそれ以下の低温であれば他の方法を用いてもよい。
Here, the reason why the plasma CVD method at a low temperature is used as a method of forming the insulating
前記タングステン膜は、例えばスパッタリング法またはCVD法などを用いて形成することができる。なお、導体膜8はタングステン膜ではなく窒化チタン(TiN)膜により形成してもよい。また、導体膜8は、タングステン膜または窒化チタン膜などを含む複数の金属膜からなる積層膜であってもよい。
The tungsten film can be formed using, for example, a sputtering method or a CVD method. The
次に、図10に示すように、導体膜8を、リソグラフィ法およびドライエッチング法などを用いてパターニング(加工、選択的に除去)する。パターニングされた導体膜(第2導体膜)8により、上部電極配線M1が形成される。上部電極配線M1は、上部電極M1Eおよび連結部M1C(図3参照)を含んでいる。ここでは、下部電極M0Eの直上の領域の上部電極配線M1の一部を上部電極M1Eと呼ぶ。これにより、エッチングストッパ膜7上に絶縁膜8aを介して上部電極配線M1が形成される。上部電極配線M1は、エッチングストッパ膜7上に形成され、パターニングされた導体膜8からなる。
Next, as shown in FIG. 10, the
なお、上記した上部電極M1Eおよび下部電極M0Eとしては、タングステン(W)膜以外にアルミニウム(Al)膜などを用いることも考えられる。ただし、アルミニウム膜はタングステン膜よりも低い温度でクリープ現象が発生する虞が高く、高熱によりアルミニウム膜が金属疲労を起こすと、メンブレンが撓んだ際に電極が元の形状に戻らず、振動子が振動しなくなる場合がある。そのため、上部電極M1Eおよび下部電極M0Eは、主にタングステン(W)を含む膜により構成することが望ましい。 As the above-described upper electrode M1E and lower electrode M0E, it is also conceivable to use an aluminum (Al) film or the like in addition to the tungsten (W) film. However, the creep of the aluminum film is likely to occur at a lower temperature than that of the tungsten film, and if the aluminum film undergoes metal fatigue due to high heat, the electrode does not return to its original shape when the membrane is bent, and the vibrator May not vibrate. Therefore, it is desirable that the upper electrode M1E and the lower electrode M0E are composed of a film mainly containing tungsten (W).
次に、図11に示すように、半導体基板1Sの第1主面1Sa上の全面に(すなわちエッチングストッパ膜7上に)、上部電極配線M1(上部電極M1E、パターン化された導体膜8)を覆うように、絶縁膜9を形成(堆積)する。絶縁膜9は、例えばプラズマCVD法により形成でき、その厚み(堆積厚み、膜厚)は、例えば1500nm程度とする。絶縁膜9は、例えばTEOS膜により構成される酸化シリコン膜であり、主にSiOまたはSiO2を含んでいる。絶縁膜9は、上部電極M1Eおよび下部電極M0Eと、後述する絶縁膜(パッシベーション膜)11との間の距離を大きくすることを目的として設けられているため、比較的厚い膜厚で形成する。絶縁膜9の形成に用いる方法はプラズマCVD法に限らず、200℃程度またはそれ以下の低温であれば他の方法を用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 11, the upper electrode wiring M1 (upper electrode M1E, patterned conductor film 8) is formed on the entire surface of the first main surface 1Sa of the
次に、図12に示すように、リソグラフィ法およびドライエッチング法を用いて、絶縁膜9、8aおよびエッチングストッパ膜7に、上記犠牲パターン6に到達して犠牲パターン6の一部を露出するような孔(開口部)10を形成する。孔10は、犠牲パターン6に平面的に重なる位置に形成され、孔10の底部では、犠牲パターン6の一部が露出される。
Next, as shown in FIG. 12, the insulating
次に、孔10を通じて、犠牲パターン6を、例えばフッ酸(フッ化水素)の水溶液などを用いて選択的に除去する。これにより、図13に示すように、犠牲パターン6が除去され、エッチングストッパ膜5とエッチングストッパ膜7との間に空洞部VR1が形成される。犠牲パターン6が存在していた領域が空洞部VR1となる。
Next, the
すなわち、本体領域のセンサ領域SAにおいて、下部電極配線M0(下部電極M0E)と上部電極配線M1(上部電極M1E)との対向面間(犠牲パターン6の除去領域)に空洞部VR1が形成される。このように、孔10を通じて犠牲パターン6を選択的にエッチングすることにより、空洞部VR1を形成することができる。このとき、犠牲パターン6を覆い、シリコン(Si)からなるエッチングストッパ膜5、7はフッ酸に対して殆ど溶けない性質を有しているため、酸化シリコンからなる犠牲パターン6を選択的に除去することができる。
That is, in the sensor region SA of the main body region, the cavity portion VR1 is formed between the opposing surfaces (the removal region of the sacrificial pattern 6) between the lower electrode wiring M0 (lower electrode M0E) and the upper electrode wiring M1 (upper electrode M1E). . In this way, by selectively etching the
なお、下部電極配線M0において、空洞部VR1を介して上部電極配線M1と対向する部分が下部電極M0Eであり、上部電極配線M1において、空洞部VR1を介して下部電極配線M0と対向する部分が上部電極M1Eである。 In the lower electrode wiring M0, the portion facing the upper electrode wiring M1 via the cavity VR1 is the lower electrode M0E, and the portion facing the lower electrode wiring M0 via the cavity VR1 in the upper electrode wiring M1. This is the upper electrode M1E.
次に、図14に示すように、半導体基板1Sの第1主面1Sa上の全面(すなわち絶縁膜9上)に、絶縁膜(パッシベーション膜)11を形成(堆積)する。これにより、絶縁膜11の一部を孔10内に埋め込み、孔10を塞ぐことができる。絶縁膜11は、例えば窒化シリコン(Si3N4)膜などからなり、プラズマCVD法などを用いて形成することができる。また、絶縁膜11の厚み(膜厚)は、例えば400nm程度とすることができる。
Next, as shown in FIG. 14, an insulating film (passivation film) 11 is formed (deposited) on the entire surface (that is, on the insulating film 9) on the first main surface 1Sa of the
ここでは、絶縁膜11により孔10を埋め込んでいるが、孔10の形成後であって絶縁膜11の形成前に、絶縁膜9上に例えば酸化シリコン膜を形成し、当該酸化シリコン膜により孔10を埋め込んでもよい。この場合には、前記酸化シリコン膜上に絶縁膜11を形成する。
Here, the
次に、図15に示すように、絶縁膜11、9、8aおよびエッチングストッパ膜7、5に下部電極配線M0の一部が露出する開口部12aを、また、絶縁膜11、9に上部電極配線M1の一部が露出するような開口部12b(図15では図示せず)を、リソグラフィ法およびドライエッチング法により形成する。このようにして、静電型可変容量構成の振動子20が形成される。
Next, as shown in FIG. 15, the insulating
次に、図3に示すように、半導体基板1Sの第1主面1Sa上の全面に(すなわち絶縁膜11上に)、例えばネガ型の感光性ポリイミド膜などからなる絶縁膜13を形成する。その後、露光および現像処理などにより、絶縁膜13に下部電極配線M0および上部電極配線M1の一部が露出するような開口部14a、14bを形成する。開口部14a、14bから露出する下部電極配線M0および上部電極配線M1の一部が上記パッドBP1、BP2になる。
Next, as shown in FIG. 3, an insulating
その後、半導体基板1S(半導体ウエハ)から個々のチップ領域を、ダイシング処理により切り出すことで上記半導体チップ1を製造することができる。これにより、半導体チップ1を含む本実施の形態の半導体装置が完成する。
Thereafter, the
次に、本実施の形態の半導体装置およびその製造方法の効果について説明する。 Next, effects of the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment will be described.
本実施の形態では、図3に示す空洞部VR1を形成するための犠牲パターン6の材料にTEOSなどの酸化シリコンを用い、犠牲パターン6を覆うエッチングストッパ膜5、7の材料にアモルファスシリコンを用いている。これに対し、犠牲パターン6の材料にタングステン(W)または窒化チタン(TiN)などを用い、エッチングストッパ膜の材料に酸化シリコン(SiO2等)を用いることが考えられるが、これらの材料を用いた場合、以下に説明するような問題が生じる。
In the present embodiment, silicon oxide such as TEOS is used as the material of the
酸化シリコン(SiO2等)膜は窒化シリコン(TiN)膜またはシリコン(Si)膜などに比べてヤング率が小さい性質を有する。このため、振動子の振動部分(メンブレン)を構成するエッチングストッパ膜を酸化シリコン膜により構成すると、メンブレンのヤング率が低くなり、メンブレンが振動によって撓みやすくなる。メンブレンのヤング率が低下すると、振動時の空洞部VR1(図3参照)のマージン、すなわち、空洞部VR1を挟んで設けられたエッチングストッパ膜5とエッチングストッパ膜7との間の距離が小さくなり、エッチングストッパ膜を介して上部電極と下部電極との間にリーク電流が流れる虞が高くなる。このとき、酸化シリコン膜からなるエッチングストッパ膜中を電子が移動することで、エッチングストッパ膜の膜質劣化が起きる。
A silicon oxide (SiO 2 or the like) film has a property of having a lower Young's modulus than a silicon nitride (TiN) film or a silicon (Si) film. For this reason, when the etching stopper film constituting the vibrating portion (membrane) of the vibrator is formed of a silicon oxide film, the Young's modulus of the membrane is lowered, and the membrane is easily bent by vibration. When the Young's modulus of the membrane decreases, the margin of the cavity VR1 (see FIG. 3) during vibration, that is, the distance between the
エッチングストッパ膜に膜質劣化が生じると、エッチングストッパ膜同士が接触、または近接した状態で動かなくなり、上下の電極、つまり上部電極および下部電極に電圧を印加してもメンブレンが振動しなくなる問題が発生する。また、エッチングストッパ膜に膜質劣化が生じると、エッチングストッパ膜の耐圧が低下し、リーク電流の発生がより顕著になる問題が発生する。 When film quality deterioration occurs in the etching stopper film, the etching stopper films do not move when they are in contact with each other or close to each other, and the membrane does not vibrate even when a voltage is applied to the upper and lower electrodes, that is, the upper and lower electrodes. To do. Further, when the quality of the etching stopper film is deteriorated, the withstand voltage of the etching stopper film is lowered, and there is a problem that leakage current is more noticeable.
このため、空洞部を囲むエッチングストッパ膜の材料にヤング率の低い酸化シリコンを用いた場合、図17に示すように、エッチングストッパ膜7aを含むメンブレンの剛性を高めることを目的として、メンブレン内の、例えば上部電極M1E上に窒化シリコン膜からなる絶縁膜8bを形成することが考えられる。窒化シリコン膜はヤング率が酸化シリコン膜よりも高い膜であるため、絶縁膜8bを800nm程度の膜厚で形成することにより、メンブレンの剛性を保つことができる。これにより、メンブレンが過剰に振動することを防ぎ、エッチングストッパ膜中の電子が移動するようなリーク電流の発生を防ぐことが考えられる。
For this reason, when silicon oxide having a low Young's modulus is used as the material of the etching stopper film surrounding the cavity, as shown in FIG. 17, in order to increase the rigidity of the membrane including the
なお、図17は比較例として示す振動子20aを含む半導体装置の要部断面図であり、図15に示す断面図と似た構造を示している。つまり、空洞部VR1を挟むように、上部電極M1Eおよび下部電極M0Eが対向するように設けられており、上部電極M1Eおよび下部電極M0Eと空洞部VR1との間には、エッチングストッパ膜5a、7aがそれぞれ形成されている。ただし、図17に示す振動子20aは図15に示す構造と異なり、TEOS膜(酸化シリコン膜)からなるエッチングストッパ膜5a、7aを有し、上部電極M1E上には絶縁膜8aが設けられておらず、上部電極M1E上には剛性確保のための絶縁膜8bが形成されている。絶縁膜8b上には、酸化シリコン膜からなる絶縁膜21、および窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜である絶縁膜11aが順に形成されている。
FIG. 17 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor device including a
なお、図17に示す空洞部VR1は、図7および図8を用いて説明した工程で形成した犠牲パターン6を、酸化シリコン膜ではなくタングステン(W)膜または窒化チタン(TiN)膜もしくはそれらの積層膜により形成し、その後、図17に示す孔10から硫酸加水または水酸化カリウムなどを含む溶液を注入して犠牲パターンを除去することで形成している。
In the cavity VR1 shown in FIG. 17, the
図17に示すように、絶縁膜8bを設けることで、メンブレンの剛性を補い、振動幅を小さくしてエッチングストッパ膜5a、7aの劣化を抑えることができると考えられるが、窒化シリコン膜は電荷を蓄積し易く、上部電極M1Eおよび下部電極M0Eに電圧を印加した際に、絶縁膜8bに電子がトラップされ、駆動電圧が変化する問題がある。メンブレンの剛性を保つために形成する絶縁膜8bは絶縁膜11aなどと比べて膜厚が厚く、電荷の蓄積量が非常に大きくなる。このため、絶縁膜8bに電荷が蓄積されると、振動子20aが振動する電圧(しきい値電圧)が小さくなり、上部電極M1Eと下部電極M0Eとの間により高い電位差を生じさせなければ、振動子20aを動作させることができなくなる。しかし、上部電極M1Eおよび下部電極M0Eに印加する電圧が大きくなれば、絶縁膜8bに蓄積される電荷も大きくなり、また、上部電極M1Eと下部電極M0Eとの間にエッチングストッパ膜5a、7aを介してリーク電流が流れ、エッチングストッパ膜5a、7aの劣化が顕著になる。
As shown in FIG. 17, by providing the insulating
このように、エッチングストッパ膜5a、7aを酸化シリコン膜により構成し、その剛性を補うためにメンブレン内に窒化シリコン膜からなる絶縁膜8bを設けると、電荷の蓄積により振動子20aの駆動電圧がシフトし、振動子20aの寿命が低下するため、半導体装置の信頼性が低下する問題が生じる。この問題は、上部電極M1Eと絶縁膜8bとを離間する目的で、上部電極M1Eと絶縁膜8bとの間に酸化シリコン膜などからなる絶縁膜を設けたとしても生じる。
As described above, when the
また、TEOS膜などの酸化シリコン膜は、製造方法に起因して、その内部に炭素(C)などの不純物を含んでいる場合がある。このように不純物を含む酸化シリコン膜は、電荷をトラップし易い性質を有する。図17に示すように、振動子20aの空洞部VR1を囲むエッチングストッパ膜5a、7aとしてTEOS膜などの酸化シリコン膜を用いた場合、TEOS膜中に不純物である炭素(C)が存在することで、上部電極M1Eおよび下部電極M0Eに電圧を印加した際にエッチングストッパ膜5a、7aに電荷が蓄積され、エッチングストッパ膜5a、7aの絶縁性が低下する。このため、メンブレンの振動時に上部電極M1Eおよび下部電極M0Eが接近すると、電荷が蓄積されたエッチングストッパ膜5a、7aにリークパスが生じ、リーク電流が流れることでエッチングストッパ膜5a、7aが劣化する問題が生じる。
In addition, a silicon oxide film such as a TEOS film may contain impurities such as carbon (C) inside due to a manufacturing method. Thus, the silicon oxide film containing impurities has a property of easily trapping charges. As shown in FIG. 17, when a silicon oxide film such as a TEOS film is used as the
これらの課題に対し、本実施の形態の半導体装置では、図3に示すエッチングストッパ膜5、7の材料に、酸化シリコンよりもヤング率が高いシリコン(Si)を用いることによりメンブレンの剛性を確保している。これにより、図17の比較例に示す絶縁膜8bを設けてメンブレンの剛性を補う必要がなくなる。したがって、上部電極の近傍に絶縁膜8bを設けなくても、シリコン膜からなるエッチングストッパ膜5、7の剛性により、上部電極M1Eと下部電極M0Eとの間にリーク電流が流れることを防ぐことができる。つまり、エッチングストッパ膜5、7中を電子が移動してエッチングストッパ膜5、7の膜質が劣化し、振動子20が動作しなくなることを防ぐことができる。
In response to these problems, the semiconductor device of this embodiment secures the rigidity of the membrane by using silicon (Si) having a Young's modulus higher than that of silicon oxide as the material of the
なお、図3に示す絶縁膜11は、図17に示す絶縁膜8bと同様に窒化シリコン膜により構成されているが、絶縁膜11は絶縁膜8bに比べて膜厚が十分に薄く、また、図3に示す絶縁膜9を介在させることにより、絶縁膜11と上部電極M1Eおよび下部電極M0Eと離間させることができるため、図17を用いて説明したように窒化シリコン膜に電荷が蓄積されることを防ぐことができる。
The insulating
また、酸化シリコンよりもヤング率が高いシリコン(Si)を用いることにより、絶縁膜8bのような膜厚の大きい窒化シリコン膜を設ける必要がなくなるため、窒化シリコン膜への電荷蓄積に起因する振動子のしきい値電圧の変動を防ぐことができる。
In addition, by using silicon (Si) having a higher Young's modulus than silicon oxide, it is not necessary to provide a silicon nitride film having a large film thickness such as the insulating
また、エッチングストッパ膜5、7に不純物(例えばC(炭素))を含む虞が高いTEOS膜などの酸化シリコン膜を用いていないため、エッチングストッパ膜5、7に電荷が蓄積することを抑えることができ、振動子のしきい値電圧の変動を抑えることができる。また、エッチングストッパ膜5、7を、不純物を含まないアモルファスの真性半導体とすることで絶縁性を向上させている。以上により、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
Further, since a silicon oxide film such as a TEOS film that has a high possibility of containing impurities (for example, C (carbon)) is not used in the
また、図17に示す空洞部VR1を形成するための犠牲パターンとしてタングステン膜または窒化チタン膜などの導体膜を用いた場合、上部電極M1Eと下部電極M0Eとの間の距離を十分に離すことができず、上部電極M1Eと下部電極M0Eとの間にリーク電流が流れやすくなる問題がある。前記リーク電流が発生すると、下部電極M0Eと上部電極M1Eとの間の静電容量の変化を読み取ることができず、振動子20aが正常に動作しない問題の他に、上述したようにエッチングストッパ膜中において電子が移動することでエッチングストッパ膜の膜質が劣化し、振動子20aが動作しなくなる問題が生じる。
Further, when a conductive film such as a tungsten film or a titanium nitride film is used as a sacrificial pattern for forming the cavity VR1 shown in FIG. 17, the distance between the upper electrode M1E and the lower electrode M0E can be sufficiently increased. There is a problem that leakage current easily flows between the upper electrode M1E and the lower electrode M0E. When the leak current is generated, the change in the capacitance between the lower electrode M0E and the upper electrode M1E cannot be read, and in addition to the problem that the
犠牲パターンにタングステン膜または窒化チタン膜などの導体膜を用いた場合に上下の電極間の距離を十分に離すことができない理由の一つに、タングステン膜または窒化チタン膜などの導体膜は、厚膜化が困難である点が挙げられる。これは、タングステン膜または窒化チタン膜などの導体膜を一定の厚さ以上の大きさの膜厚で形成すると、導体膜中で生じる応力が大きくなり、導体膜が剥がれる問題、または導体膜が割れる問題が生じるためである。したがって、前記導体膜の膜厚には限界がある。 One of the reasons why the distance between the upper and lower electrodes cannot be sufficiently separated when a conductive film such as a tungsten film or a titanium nitride film is used for the sacrificial pattern is that the conductive film such as the tungsten film or the titanium nitride film is thick. It is difficult to form a film. This is because when a conductor film such as a tungsten film or a titanium nitride film is formed with a thickness greater than a certain thickness, the stress generated in the conductor film increases, and the conductor film peels off or the conductor film breaks. This is because problems arise. Therefore, there is a limit to the film thickness of the conductor film.
空洞部VR1の高さ、すなわち空洞部VR1の直下のエッチングストッパ膜の上面から空洞部VR1の直上のエッチングストッパ膜の下面までの距離は、上部電極M1Eと下部電極M0Eとの間にリーク電流が流れることを防ぐために、230nm以上である必要がある。つまり、犠牲パターンとして形成する膜の膜厚は、230nm以上とする必要がある。しかし、例えばCVD法を用いて形成するタングステン膜の膜厚は、最大で200nm程度が限界であり、タングステン膜を犠牲パターンとして用いて空洞部VR1を形成した場合、上下の電極間のマージンが確保できず、リーク電流が発生する虞が高くなる。 The height of the cavity VR1, that is, the distance from the upper surface of the etching stopper film immediately below the cavity VR1 to the lower surface of the etching stopper film immediately above the cavity VR1, is a leakage current between the upper electrode M1E and the lower electrode M0E. In order to prevent flowing, it is necessary to be 230 nm or more. That is, the thickness of the film formed as the sacrificial pattern needs to be 230 nm or more. However, for example, the maximum thickness of a tungsten film formed by using the CVD method is about 200 nm. When the cavity VR1 is formed using the tungsten film as a sacrificial pattern, a margin between the upper and lower electrodes is ensured. This is not possible and the risk of leakage current is increased.
また、スパッタリング法によりタングステン膜からなる導体膜を形成した場合、またはスパッタリング法により窒化チタン膜およびタングステン膜を半導体基板側から順に積層した積層膜を形成した場合、導体膜の膜厚は60〜200nm程度が限界であり、これらの導体膜を犠牲パターンとして用いて空洞部を形成しても、空洞部の高さを十分に大きくすることができない。なお、窒化チタンは硫酸加水に対して溶解し難い性質を有しているが、窒化チタン膜に接するタングステン膜が硫酸加水により溶解すると、当該窒化チタン膜も溶解し易くなる。そのため、窒化チタン膜を犠牲パターンに用いる場合は、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層した積層膜を犠牲パターンとして用いることが考えられる。 When a conductor film made of a tungsten film is formed by a sputtering method, or when a laminated film in which a titanium nitride film and a tungsten film are sequentially stacked from the semiconductor substrate side is formed by a sputtering method, the film thickness of the conductor film is 60 to 200 nm. However, the height of the cavity cannot be sufficiently increased even when the cavity is formed using these conductor films as a sacrificial pattern. Titanium nitride has a property that is difficult to dissolve in sulfuric acid hydrate. However, when a tungsten film in contact with the titanium nitride film is dissolved by sulfuric acid hydration, the titanium nitride film is also easily dissolved. Therefore, when a titanium nitride film is used as a sacrificial pattern, it can be considered that a laminated film in which a tungsten film is stacked on the titanium nitride film is used as a sacrificial pattern.
これに対し、本実施の形態では、図7および図8を用いて説明したように、犠牲パターン6に絶縁膜である酸化シリコン膜を用いている。酸化シリコン膜は上述したタングステン膜または窒化チタン膜などの導体膜に比べて、大きい膜厚で形成しても膜中に生じる応力が小さいため、例えばCVD法を用いることにより、1μm程度まで厚膜化することが可能である。
In contrast, in the present embodiment, as described with reference to FIGS. 7 and 8, a silicon oxide film that is an insulating film is used for the
本実施の形態では、犠牲パターン6の材料に酸化シリコンを用いることで、犠牲パターン6を230nm以上に厚膜化し、図13を用いて説明した工程において犠牲パターン6を除去することで、高さが230nm以上の空洞部VR1を形成することを可能としている。このようにして、底面から上面までの距離(高さ)が大きい空洞部VR1を形成することが可能となり、メンブレンが振動した際に、下部電極M0Eおよび上部電極M1Eのそれぞれに接するエッチングストッパ膜5、7同士が近接することを防ぐことができる。このため、エッチングストッパ膜5、7を介して下部電極M0Eと上部電極M1Eとの間にリーク電流が流れることを防ぐことができ、エッチングストッパ膜5、7の膜質の劣化を防ぐことができる。
In the present embodiment, by using silicon oxide as the material of the
また、犠牲パターンにタングステン膜または窒化チタン膜などの導体膜を用いた場合に上下の電極間の距離を十分に離すことができない他の理由として、タングステン膜または窒化チタン膜などの導体膜は上面に凹凸が発生し易いため、図17に示すエッチングストッパ膜7aおよび上部電極M1Eのそれぞれの底面を平坦に形成することが困難であることが挙げられる。上記導体膜の上面に凹凸が発生し易いのは、タングステン膜または窒化チタン膜などが結晶性を有する導体膜であり、前記導体膜を構成する複数のグレイン(結晶粒)のそれぞれの高さが均一でなく、また複数のグレインのそれぞれの上面が平坦ではないためである。なお、図17ではエッチングストッパ膜7aおよびその上部の膜のそれぞれの表面の凹凸形状は示していない。
In addition, when a conductive film such as a tungsten film or a titanium nitride film is used for the sacrificial pattern, another reason why the distance between the upper and lower electrodes cannot be sufficiently separated is that the conductive film such as a tungsten film or a titanium nitride film It is difficult to form the bottom surfaces of the
犠牲パターンの上面が平坦ではなく凹凸がある(表面モフォロジーが悪い)場合、その上部に形成するエッチングストッパ膜7aおよび上部電極M1Eのそれぞれの底面も凹凸を有する形状で形成される。この場合、上部電極M1Eに接するエッチングストッパ膜7aの下面であって、空洞部VR1において露出する表面が、全体的に下部電極M0Eおよび下部電極M0Eに接するエッチングストッパ膜5aに対して均一な距離で形成されず、場所によって下部電極M0Eに対する距離にばらつきが生じることとなる。
When the upper surface of the sacrificial pattern is not flat but has irregularities (poor surface morphology), the bottom surfaces of the
このような振動子20aの上部電極M1Eおよび下部電極M0Eに電圧を印加すると、凹凸形状を有するエッチングストッパ膜7aの下面の一部に電界が集中し、局所的にエッチングストッパ膜5a、7aを介してリーク電流が流れ易くなる。前記リーク電流が発生すると、下部電極M0Eと上部電極M1Eとの間の静電容量の変化を読み取ることができず、振動子20aが正常に動作しない問題の他に、上述したようにエッチングストッパ膜中において電子が移動することでエッチングストッパ膜の膜質が劣化し、振動子20aが動作しなくなる問題が生じる。
When a voltage is applied to the upper electrode M1E and the lower electrode M0E of the
なお、犠牲パターンの上面に凹凸が生じることで、空洞部VR1上のエッチングストッパ膜7aおよび上部電極M1Eの表面に凹凸が生じたとしても、空洞部VR1の高さを十分に大きくすることで、上記のように電界集中によってリーク電流が発生することを防ぐことができる。しかし、上述したように、犠牲パターンをタングステン膜または窒化チタン膜などの導体膜で形成した場合には、犠牲パターンの厚膜化が困難であるため、空洞部VR1の高さを十分に大きくすることはできない。
Even if the surface of the
つまり、空洞部VR1の上面または下面、すなわちエッチングストッパ膜5の上面またはエッチングストッパ膜7の下面に凹凸が生じていても、前述したように厚膜化が可能な犠牲パターン6を用いれば、底面から上面までの距離(高さ)が大きい空洞部VR1を形成することができ、メンブレンの振動マージンが大きくなる。このため、エッチングストッパ膜7の下面の、前記凹凸が生じている領域の一部に電界が集中することに起因するリーク電流の発生を防ぐことができる。したがって、エッチングストッパ膜5、7をポリシリコン膜などにより構成することで、これらの膜の表面に凹凸が生じたとしても、振動マージンが大きければリーク電流の発生を防ぐことができるため、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
That is, if the
これに対し、本実施の形態では、図7および図8を用いて説明したように、犠牲パターン6として絶縁膜である酸化シリコン膜を用いている。酸化シリコン膜は結晶性を有していない非晶質の絶縁膜であり、グレインにより構成される膜ではないため、その上面を平坦な形状で形成することができる。したがって、犠牲パターン6上に形成するエッチングストッパ膜7(図3参照)の下面および上部電極M1E(図3参照)の下面を平坦に形成することができるため、エッチングストッパ膜および上部電極の底面の凹凸形状に起因した電界集中によるリーク電流の発生を防ぐことができる。これにより、エッチングストッパ膜5、7の劣化を防ぐことができるため、半導体装置の信頼性を向上することができる。
In contrast, in this embodiment, as described with reference to FIGS. 7 and 8, a silicon oxide film that is an insulating film is used as the
上述したように、本実施の形態では、空洞部を形成するための犠牲パターン6(図12参照)を酸化シリコン膜により構成し、エッチングストッパ膜5、7(図12参照)をシリコン膜により構成しているが、犠牲パターン6、エッチングストッパ膜5および7の組み合わせはこれに限らず、エッチングストッパ膜5、7と犠牲パターン6とが互いに高いエッチング選択比を有していれば、他の材料を用いてもよい。つまり、ウェットエッチング法などを用いて犠牲パターン6を除去する際に、エッチングストッパ膜5、7の部材が当該ウェットエッチングに用いる溶液に対して溶けにくい性質を有していればよい。このように、エッチングに関して選択性のある材料でれば、他の材料を用いてエッチングストッパ膜5、7および犠牲パターン6を形成しても構わない。
As described above, in the present embodiment, the sacrificial pattern 6 (see FIG. 12) for forming the cavity is made of a silicon oxide film, and the
例えば、犠牲パターン6を窒化シリコン(Si3N4等)膜とし、エッチングストッパ膜5、7をシリコンゲルマニウム(SiGe)膜とすることができる。この場合、図13を用いて説明した工程では、熱リン酸の溶液を用いて犠牲パターン6を除去する。
For example, the
また、犠牲パターン6を酸化シリコン膜とする場合には、エッチングストッパ膜5、7を構成する膜の種類として、窒化シリコン(Si3N4等)膜、シリコンゲルマニウム(SiGe)膜、炭化シリコン(SiC)膜または炭窒化シリコン(SiCN)膜などを用いることが可能である。なお、上記のような材料を用いて犠牲パターン6およびエッチングストッパ膜5、7をそれぞれ形成する場合も、導体膜(電極など)の劣化を防ぐため、各膜は低温の成膜方法(プラズマCVD法等)を用いて形成する必要がある。
When the
エッチングストッパ膜5、7を構成する膜として用いることができるシリコン(Si)膜、窒化シリコン(Si3N4等)膜、シリコンゲルマニウム(SiGe)膜、炭化シリコン(SiC)膜または炭窒化シリコン(SiCN)膜のうち、シリコン膜およびシリコンゲルマニウム膜は、窒化シリコン膜、炭化シリコン膜または炭窒化シリコン膜に比べて内部に電荷トラップが少なく、電荷を蓄積しにくいという利点がある。したがって、エッチングストッパ膜5、7にシリコン膜またはシリコンゲルマニウム膜を用いた場合は、エッチングストッパ膜5、7に窒化シリコン膜、炭化シリコン膜または炭窒化シリコン膜を用いた場合に比べ、エッチングストッパ膜5、7を介したリーク電流の発生を防ぐことができ、また、エッチングストッパ膜5、7に電荷が蓄積されることに起因して振動子20の特性が劣化することを防ぐことができる。
Silicon (Si) film, silicon nitride (Si 3 N 4 etc.) film, silicon germanium (SiGe) film, silicon carbide (SiC) film or silicon carbonitride (which can be used as a film constituting the
次に、本実施の形態の半導体装置(半導体チップ1)を、例えば超音波エコー診断装置に適用した場合について、図16を用いて説明する。図16は、本実施の形態の半導体装置(半導体チップ1)を含む超音波エコー診断装置の模式図である。 Next, a case where the semiconductor device (semiconductor chip 1) of the present embodiment is applied to, for example, an ultrasonic echo diagnostic apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a schematic diagram of an ultrasonic echo diagnostic apparatus including the semiconductor device (semiconductor chip 1) of the present embodiment.
超音波エコー診断装置は、音波の透過性を利用し、外から見ることのできない生体内部を、可聴音領域を超えた超音波を用いてリアルタイムで画像化して目視可能にした医療用診断装置である。この超音波エコー診断装置のプローブ(探触子)30を図16に示す。 Ultrasonic echo diagnostic equipment is a medical diagnostic equipment that uses the permeability of sound waves and visualizes the inside of a living body that cannot be seen from the outside by using ultrasonic waves that exceed the audible sound range in real time. is there. A probe (probe) 30 of this ultrasonic echo diagnostic apparatus is shown in FIG.
プローブ30は、超音波の送受信部である。図16に示すように、プローブ30を形成するプローブケース30aの先端面には上記半導体チップ1がその第1主面(複数の振動子20の形成面)を外部に向けた状態で取り付けられている。さらに、この半導体チップ1の第1主面側には、音響レンズ30bが取り付けられている。
The
超音波診断に際しては、上記プローブ30の先端(音響レンズ30b側)を生体の表面に当てた後、これを徐々に微少位置ずつずらしながら走査する。この時、体表に当てたプローブ30から生体内に数MHzの超音波パルスを送波し、音響インピーダンスの異なる組織境界からの反射波(反響またはエコー)を受波する。これにより、生体組織の断層像を得て、診断対象に関する情報を知ることができるようになっている。超音波を送波してから受波するまでの時間間隔によって反射体の距離情報が得られる。また、反射波のレベルまたは外形から反射体の存在または質に関する情報が得られる。
In ultrasonic diagnosis, the tip of the probe 30 (
このような超音波エコー診断装置のプローブ30に本実施の形態の半導体チップ1を用いることにより、プローブ30の信頼性を向上させることができる。
By using the
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、電極間に空洞部を有する振動子を含む半導体装置の製造技術に適用して有効である。 The present invention is effective when applied to a manufacturing technique of a semiconductor device including a vibrator having a cavity between electrodes.
1 半導体チップ
1S 半導体基板
1Sa 第1主面
1Sb 第2主面
2 絶縁膜
3 導体膜
5、5a エッチングストッパ膜
6 犠牲パターン
6b 犠牲膜
7、7a エッチングストッパ膜
8 導体膜
8a、8b、9 絶縁膜
10 孔
11、13 絶縁膜
12a、12b 開口部
14a、14b 開口部
20、20a 振動子
21 絶縁膜
30 プローブ
30a プローブケース
30b 音響レンズ
BP1、BP2 パッド
M0 下部電極配線
M0E 下部電極
M1 上部電極配線
M1C 連結部
M1E 上部電極
SA センサ領域
SW サイドウォール
VR1 空洞部
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記第1導体膜上に形成され、シリコン膜またはシリコンゲルマニウム膜からなる第1膜と、
前記第1膜上に形成され、シリコン膜またはシリコンゲルマニウム膜からなる第2膜と、
前記第2膜上に形成された第2導体膜と、
前記第1導体膜と前記第2導体膜との間であって、前記第1膜と前記第2膜との間に形成された空洞部と、
を有することを特徴とする半導体装置。 A first conductor film formed on the substrate;
A first film formed on the first conductor film and made of a silicon film or a silicon germanium film;
A second film formed on the first film and made of a silicon film or a silicon germanium film;
A second conductor film formed on the second film;
A cavity formed between the first conductor film and the second conductor film and between the first film and the second film;
A semiconductor device comprising:
(b)前記基板上に第1導体膜を形成する工程と、
(c)前記第1導体膜上に第1膜を形成する工程と、
(d)前記第1膜上に犠牲膜を形成する工程と、
(e)前記犠牲膜上に第2膜を形成する工程と、
(f)前記第2膜上に第2導体膜を形成する工程と、
(g)前記第2膜を開口し、前記犠牲膜を露出させる孔を形成する工程と、
(h)前記犠牲膜を除去することで、前記第1導体膜と前記第2導体膜との間に空洞部を形成する工程と、
を有し、
前記第1膜および前記第2膜は、シリコン膜またはシリコンゲルマニウム膜からなり、
前記犠牲膜は酸化シリコン膜または窒化シリコン膜を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A) preparing a substrate;
(B) forming a first conductor film on the substrate;
(C) forming a first film on the first conductor film;
(D) forming a sacrificial film on the first film;
(E) forming a second film on the sacrificial film;
(F) forming a second conductor film on the second film;
(G) opening the second film and forming a hole exposing the sacrificial film;
(H) removing the sacrificial film to form a cavity between the first conductor film and the second conductor film;
Have
The first film and the second film are made of a silicon film or a silicon germanium film,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the sacrificial film includes a silicon oxide film or a silicon nitride film.
前記(f)工程では、前記第1絶縁膜上に前記第2導体膜を形成することを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。 (E1) The method further includes a step of forming a first insulating film on the second film before the step (f),
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein, in the step (f), the second conductor film is formed on the first insulating film.
前記(g)工程では、前記第2絶縁膜および前記第2膜を開口し、前記犠牲膜を露出させることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。 (F1) Before the step (g), further includes a step of forming a second insulating film on the second conductor film,
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein in the step (g), the second insulating film and the second film are opened to expose the sacrificial film.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015199191A (en) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | アナログ・デバイシズ・インコーポレーテッド | Fabrication of tungsten mems structures |
CN106132568A (en) * | 2014-03-21 | 2016-11-16 | 皇家飞利浦有限公司 | CMUT equipment and manufacture method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030215974A1 (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-20 | Eishi Kawasaki | Enhancement of membrane characteristics in semiconductor device with membrane |
JP2007015080A (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Minute electromechanical type device and its manufacturing method |
EP1992421A1 (en) * | 2007-05-16 | 2008-11-19 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
-
2012
- 2012-04-12 JP JP2012090893A patent/JP2013219303A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030215974A1 (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-20 | Eishi Kawasaki | Enhancement of membrane characteristics in semiconductor device with membrane |
JP2003332587A (en) * | 2002-05-14 | 2003-11-21 | Denso Corp | Semiconductor device having membrane and its manufacturing method |
JP2007015080A (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Minute electromechanical type device and its manufacturing method |
EP1992421A1 (en) * | 2007-05-16 | 2008-11-19 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device |
US20080283945A1 (en) * | 2007-05-16 | 2008-11-20 | Hitachi, Ltd | Semiconductor device |
JP2008288813A (en) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106132568A (en) * | 2014-03-21 | 2016-11-16 | 皇家飞利浦有限公司 | CMUT equipment and manufacture method |
JP2017513344A (en) * | 2014-03-21 | 2017-05-25 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | CMUT device and manufacturing method |
CN106132568B (en) * | 2014-03-21 | 2019-06-07 | 皇家飞利浦有限公司 | CMUT equipment, manufacturing method and the device including the equipment |
JP2015199191A (en) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | アナログ・デバイシズ・インコーポレーテッド | Fabrication of tungsten mems structures |
US9878901B2 (en) | 2014-04-04 | 2018-01-30 | Analog Devices, Inc. | Fabrication of tungsten MEMS structures |
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