JP3534034B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3534034B2
JP3534034B2 JP2000098843A JP2000098843A JP3534034B2 JP 3534034 B2 JP3534034 B2 JP 3534034B2 JP 2000098843 A JP2000098843 A JP 2000098843A JP 2000098843 A JP2000098843 A JP 2000098843A JP 3534034 B2 JP3534034 B2 JP 3534034B2
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semiconductor layer
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diode
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幸彦 谷澤
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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】この発明は、集積化圧力セン
サ等の半導体装置関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device such as an integrated pressure sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、特開昭61−30039号公報に
はダイアフラム型シリコン圧力センサのダイアフラム形
成の際の電気化学エッチング方法が示されている。これ
は、導電型の異なる上下2層よりなるシリコン基板を用
意し、高濃度拡散層をシリコン基板の非活性領域やスク
ライブライン領域に形成して配線とし、電気化学エッチ
ングにより下層側の導電層を除去し上層側の導電層(エ
ピタキシャル層)を残してダイアフラムを形成するもの
である。このように高濃度拡散層をシリコン基板の非活
性領域やスクライブライン領域に形成することにより、
シリコン基板(ウェハ)全体に均一な電位を供給するこ
とができる。この場合、各チップ内においては上層側の
導電層(エピタキシャル層)がエッチングされる部分
(薄肉部付近)への電位供給の役割を果たしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, JP-A-61-30039 discloses an electrochemical etching method for forming a diaphragm of a diaphragm type silicon pressure sensor. This is done by preparing a silicon substrate consisting of upper and lower two layers having different conductivity types, forming a high-concentration diffusion layer in the inactive region or scribe line region of the silicon substrate to form wiring, and then electrochemically etching the lower conductive layer. The diaphragm is formed by removing the conductive layer (epitaxial layer) on the upper side. In this way, by forming the high-concentration diffusion layer in the inactive region and the scribe line region of the silicon substrate,
A uniform potential can be supplied to the entire silicon substrate (wafer). In this case, in each chip, it plays a role of supplying a potential to a portion (near the thin portion) where the upper conductive layer (epitaxial layer) is etched.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、チップ周辺
領域全体に集積回路を有する集積化圧力センサに適用し
ようとすると、エピタキシャル層に集積回路を形成する
ため、必要な電位配給ができなくなり、電化学エッチ
ングができず、薄肉部厚が不均一になるといった問題が
生じる。このため、集積回路を横断する配線を形成する
ことで、薄肉部とスクライブライン領域とを接続し、電
位配給できるようにする必要がある。一方、同薄肉部領
域では、薄肉部上に形成されたゲージとなる拡散抵抗
をエピタキシャル層からアイソレーションするために、
集積回路からエピタキシャル層に高電位を印加する配線
も接続する必要がある。ところが、上述の2つの配線を
そのままエピタキシャル層に直接つないだ場合、エッチ
ング時においては、スクライブライン領域から配給され
るエッチング電位が薄肉部領域に印加されると、配線を
介して集積回路側へ電流がリークし、始めからエッチン
グがストップしたままになったり、ウエーハ状態での電
気検査時においては、スクライブライン領域側へ電流が
リークし、正常な測定ができなかったりする。そこで、
この発明の目的は、エッチングを電気的に制御して形成
される薄肉部と集積回路部とを有する半導体装置におい
て、電流リーク等の障害が起きないようにした半導体装
置を提供することにある。
However [0007] is to be applied to an integrated pressure sensor having an integrated circuit throughout the chip peripheral area, for forming an integrated circuit in the epitaxial layer, it will not be potential delivery required, electrical There is a problem that chemical etching cannot be performed and the thickness of the thin portion becomes uneven. Therefore, it is necessary to connect the thin portion and the scribe line region to form a wiring that traverses the integrated circuit so that the potential can be distributed. On the other hand, in the same thin portion region, in order to isolate the diffusion resistance, which is a strain gauge formed on the thin portion, from the epitaxial layer,
It is also necessary to connect a wiring for applying a high potential from the integrated circuit to the epitaxial layer. However, when the above-mentioned two wirings are directly connected to the epitaxial layer as they are, during etching, if the etching potential distributed from the scribe line region is applied to the thin-walled region, a current flows to the integrated circuit side through the wiring. May leak, and etching may be stopped from the beginning, or current may leak to the scribe line region side during electrical inspection in a wafer state, and normal measurement may not be performed. Therefore,
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a thin portion and an integrated circuit portion which are formed by electrically controlling etching so that a failure such as a current leak does not occur. To do.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】この発明は、同一基板内
に、薄肉部と集積回路部とを有する半導体装置におい
て、第1導電型の第1半導体層と、前記第1半導体層上
に形成される第2導電型の第2半導体層と、前記第2半
導体層内において第1導電型のアイソレーション領域に
より区画され、前記薄肉部を有する第1領域と、前記第
2半導体層内において前記アイソレーション領域により
前記第1領域と分離され、前記集積回路部を有する第2
領域と、カソードが前記第1領域に電気的に接続され、
アノードが前記第2領域に電気的に接続された第1の
イオードとを備え、前記薄肉部は、前記第2領域及び前
第1のダイオードを介して、前記第1領域と前記第1
半導体層との間で構成されるpn接合に逆バイアスが印
加されて電気化学エッチングが施されることで、前記第
1領域に対応する前記第1半導体層の一部が除去されて
形成されたものであることを特徴としている。
According to the present invention, in a semiconductor device having a thin portion and an integrated circuit portion in the same substrate, a first conductivity type first semiconductor layer is formed on the first semiconductor layer. The second conductive type second semiconductor layer, the first conductive type isolation region in the second semiconductor layer, and the first region having the thin portion, and the second conductive layer in the second semiconductor layer. A second region having the integrated circuit portion and separated from the first region by an isolation region
A region and a cathode electrically connected to the first region,
A first diode whose anode is electrically connected to the second region, wherein the thin portion is connected to the first region via the second region and the first diode. The first
A reverse bias is applied to a pn junction formed between the semiconductor layer and the semiconductor layer, and electrochemical etching is performed to remove a part of the first semiconductor layer corresponding to the first region. It is characterized by being a thing.

【0005】好適な実施形態においては、前記集積回路
部は周辺回路を有し、カソードが前記第1領域に電気的
に接続され、アノードが前記周辺回路に電気的に接続さ
れた第2ダイオードを更に備え、前記薄肉部は、前記第
2領域及び前記第1のダイオードを介して、前記第1領
域と前記第1半導体層との間で構成されるpn接合に逆
バイアスが印加され、且つ前記第2のダイオードに逆バ
イアスが印加された状態で電気化学エッチングが施され
ることで、前記第1領域に対応する前記第1半導体層の
一部が除去されて形成されたものである。
In a preferred embodiment, the integrated circuit unit has a peripheral circuit, a cathode electrically connected to the first region, and an anode electrically connected to the peripheral circuit. Further, the thin portion may have a reverse bias applied to a pn junction formed between the first region and the first semiconductor layer via the second region and the first diode, and The second diode is formed by removing a part of the first semiconductor layer corresponding to the first region by performing electrochemical etching with a reverse bias applied.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した一実
施例を図面に従って説明する。本実施形態は、ダイアフ
ラム型の集積化圧力センサに応用したものである。図1
〜図12までに、本実施形態の基本となる構成あるいは
製法について示す。図1にはチップ化した圧力センサの
平面図を示す。又、図2には、図1のA−A断面図を示
す。本センサは図2に示すように、p-単結晶シリコン
基板101上にn-エピタキシャル層102を積層した
ものを使用し、かつ、図3に示すように、このようなシ
リコンウェハ103をスクライブライン104の領域で
切断(ダイシングカット)してチップ化したものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment is applied to a diaphragm type integrated pressure sensor. Figure 1
12 to 12 show the basic configuration or manufacturing method of the present embodiment. FIG. 1 shows a plan view of a pressure sensor made into a chip. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. As shown in FIG. 2, this sensor uses a p - single-crystal silicon substrate 101 on which an n - epitaxial layer 102 is laminated, and as shown in FIG. 3, such a silicon wafer 103 is scribed. A chip is obtained by cutting (dicing) in the region 104.

【0007】図1,2に示すように、シリコンチップ1
05の中央部は、電気化学エッチングにて薄肉化された
ダイアフラム部106が形成され、その表面には4つの
歪ゲージ(p+拡散抵抗層)107が形成されている。
各歪ゲージ107は同一方向に配置され、かつ複数回の
折り返しをして抵抗値を高くしてある。これらの歪ゲー
ジ107はホイートストンブリッジ接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a silicon chip 1
A diaphragm portion 106 thinned by electrochemical etching is formed in the central portion of 05, and four strain gauges (p + diffusion resistance layer) 107 are formed on the surface thereof.
The strain gauges 107 are arranged in the same direction and are folded back a plurality of times to increase the resistance value. These strain gauges 107 are Wheatstone bridge connected.

【0008】又、図1に示すように、チップ周辺部であ
るダイアフラム部106の周囲には、集積回路部108
が形成され、集積回路部108にて歪ゲージ107によ
るホイートストンブリッジの出力信号の増幅や温度補償
等の信号処理が施される。集積回路部108は図4のバ
イポーラnpnトランジスタや図5のベース抵抗や図6
のキャパシタや図7の薄膜抵抗等で構成されている。図
4のバイポーラnpnトランジスタは、n-エピタキシ
ャル層102においてn+コレクタ領域109、p+ベー
ス領域110、n+エミッタ領域111を形成したもの
である。図5のベース抵抗は、n-エピタキシャル層1
02にp+ベース抵抗領域112を形成し、アルミ配線
113で接続したものである。図6のキャパシタは、S
iO2膜114をキャパシタ上部アルミ電極115とキ
ャパシタ下部電極(n+拡散層)116で挟み込んだ構
造をなしている。図7の薄膜抵抗は、SiO2膜117
上にCrSi等の薄膜抵抗体118を形成して、TiW
等のバリアメタル119を介してアルミ配線120と接
続したものである。
Further, as shown in FIG. 1, the integrated circuit portion 108 is provided around the diaphragm portion 106 which is a peripheral portion of the chip.
Are formed, and the integrated circuit unit 108 performs signal processing such as amplification of the output signal of the Wheatstone bridge by the strain gauge 107 and temperature compensation. The integrated circuit unit 108 includes the bipolar npn transistor shown in FIG. 4, the base resistor shown in FIG.
And the thin film resistor of FIG. 7 and the like. In the bipolar npn transistor of FIG. 4, an n + collector region 109, ap + base region 110, and an n + emitter region 111 are formed in the n epitaxial layer 102. The base resistance of FIG. 5 is n epitaxial layer 1
02, the p + base resistance region 112 is formed and connected by the aluminum wiring 113. The capacitor of FIG.
The structure is such that the iO2 film 114 is sandwiched between a capacitor upper aluminum electrode 115 and a capacitor lower electrode (n + diffusion layer) 116. The thin film resistor of FIG.
Form a thin film resistor 118 such as CrSi on the
It is connected to the aluminum wiring 120 via a barrier metal 119 such as.

【0009】又、集積回路部108は単電源動作するよ
うになっており、図1にシリコンチップ105の表面で
の電位供給用のアルミ配線パターンを示す。つまり、集
積回路部108にはアイソレーション高電位用アルミ配
線121とアイソレーション低電位用アルミ配線122
が配置され、アイソレーション高電位用アルミ配線12
1が電源ラインに、アイソレーション低電位用アルミ配
線122がグランドラインに直接接続されている。尚、
この配線パターン上での四角形部分123,124は、
AuやAl等のワイヤとのボンディング用パッド部であ
る。
The integrated circuit section 108 is designed to operate with a single power source, and FIG. 1 shows an aluminum wiring pattern for supplying a potential on the surface of the silicon chip 105. That is, the integrated circuit unit 108 includes the isolation high potential aluminum wiring 121 and the isolation low potential aluminum wiring 122.
Is placed and aluminum wiring for isolation high potential 12
1 is directly connected to the power supply line, and the isolation low-potential aluminum wiring 122 is directly connected to the ground line. still,
The rectangular portions 123 and 124 on this wiring pattern are
It is a pad portion for bonding with a wire such as Au or Al.

【0010】本実施形態の集積化圧力センサ(一般にバ
イポーラICでも同様)においては、素子間を絶縁する
ために、図2,4,5,6に示すp+アイソレーション
領域125を設け、この領域125にチップ内のアイソ
レーション低電位用アルミ配線122を接続し、pn接
合に逆バイアスをかけている。又、図5のp+ベース抵
抗領域112や図2の歪ゲージ107等の拡散によって
つくられた抵抗は、p +アイソレーション領域125で
囲まれた領域(抵抗島という)に複数配置することがで
き、このとき各抵抗間の絶縁を行なうために、さらに抵
抗島にチップ内のアイソレーション高電位用アルミ配線
121を接続している。即ち、図2のn -エピタキシャ
ル層102にオーミックコンタクト用n+拡散層126
を設け、このn+拡散層126にアイソレーション高電
位用アルミ配線121を接続している。つまり、ダイア
フラム部106上は、1つの抵抗島になっており、通常
の製品としての動作時には、オーミックコンタクト用n
+拡散層126とアイソレーション高電位用アルミ配線
121によって絶縁分離されている。
The integrated pressure sensor of this embodiment (generally,
In the case of Ipolar IC), the elements are isolated from each other.
Therefore, p shown in FIGS.+isolation
A region 125 is provided, and an isolator in the chip is provided in this region 125.
Pn connection by connecting the aluminum wiring 122 for low potential
Therefore, the reverse bias is applied. Also, p in FIG.+Base
By diffusion of the anti-region 112 and the strain gauge 107 of FIG.
The resistance made is p +In isolation region 125
Multiple units can be placed in the enclosed area (called resistance island).
At this time, it is necessary to further
Aluminum wiring for isolation high potential in the chip on the island
121 is connected. That is, n in FIG. -Epitaxia
Ohmic contact n+Diffusion layer 126
Is provided, and this n+Isolation high voltage to the diffusion layer 126
The aluminum wiring 121 for position is connected. That is, dia
Above the flam section 106 is one resistance island, which is usually
When operating as a product of
+Diffusion layer 126 and aluminum wiring for isolation high potential
It is insulated and separated by 121.

【0011】尚、アイソレーション用の配線は、通常、
電源ラインやグランドラインに直接接続されるが、もと
もと多くの電流を流すための配線ではないので、直接、
電源ラインやグランドラインに接続せずに抵抗を介して
接続されていてもよい。
The wiring for isolation is usually
It is directly connected to the power supply line and the ground line, but since it is not originally a wiring for passing a large amount of current,
It may be connected via a resistor without being connected to the power supply line or the ground line.

【0012】次に、このように構成された集積化圧力セ
ンサの製造方法を図8〜11を用いて説明する。図8に
示すように、p-単結晶シリコン基板(ウェハ)101
を用意する。このシリコン基板(ウェハ)101は、結
晶軸が(110)面あるいは(100)面に数度の傾き
(オフアングル)を付けたものを用いる。そして、シリ
コン基板(ウェハ)101の上面にn-エピタキシャル
層102を形成する。
Next, a method of manufacturing the integrated pressure sensor thus constructed will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, p single crystal silicon substrate (wafer) 101
To prepare. As this silicon substrate (wafer) 101, a crystal axis whose (110) plane or (100) plane is tilted by several degrees (off-angle) is used. Then, the n epitaxial layer 102 is formed on the upper surface of the silicon substrate (wafer) 101.

【0013】引き続き、図9に示すように、p+アイソ
レーション領域125を形成して各素子間をp+アイソ
レーション領域125によって絶縁分離する。さらに、
歪ゲージ(p+拡散抵抗層)107、オーミックコンタ
クト用n+拡散層126、電気化学エッチング電位供給
用n拡散層127を形成する。この電気化学エッチング
電位供給用n+拡散層127はチップ領域とスクライブ
ライン領域にわたって延設されている(図1参照)。
Subsequently, as shown in FIG. 9, a p + isolation region 125 is formed and each element is isolated by the p + isolation region 125. further,
A strain gauge (p + diffusion resistance layer) 107, an ohmic contact n + diffusion layer 126, and an electrochemical diffusion potential supply n diffusion layer 127 are formed. The electrochemical etching potential supply n + diffusion layer 127 extends over the chip region and the scribe line region (see FIG. 1).

【0014】同様に、これらを形成する合間にチップ周
辺の集積回路部108における図4〜図7の各素子を形
成する。この際、図5のベース抵抗領域112は図4の
トランジスタのベース拡散工程にて同時に形成される。
又、図6のキャパシタ下部電極(n拡散層)116はト
ランジスタのエミッタ拡散工程にて同時に形成される。
これらの素子形成工程内においてシリコン表面にSiO
2層129も形成される。さらに、図7の薄膜抵抗体1
18はCrSiやTiW等の蒸着法やスパッタリング法
等で形成される。
Similarly, the elements shown in FIGS. 4 to 7 in the integrated circuit portion 108 around the chip are formed between these elements. At this time, the base resistance region 112 of FIG. 5 is simultaneously formed in the base diffusion process of the transistor of FIG.
Further, the capacitor lower electrode (n diffusion layer) 116 of FIG. 6 is simultaneously formed in the transistor emitter diffusion process.
SiO is formed on the silicon surface in these device forming steps.
Two layers 129 are also formed. Furthermore, the thin film resistor 1 of FIG.
18 is formed by a vapor deposition method such as CrSi or TiW or a sputtering method.

【0015】そして、図10に示すように、SiO2層
129上に、アイソレーション高電位用アルミ配線12
1及びアイソレーション低電位用アルミ配線122を形
成する。又、スクライブライン領域上には、電気化学エ
ッチング電位供給用アルミ配線128およびその他のア
ルミ配線をも同時に形成する。このとき、電気化学エッ
チング電位供給アルミ配線128とチップ内のアイソレ
ーション高電位用アルミ配線121とが電気化学エッチ
ング電位供給用n+拡散層127を介して電気的に接続
される。このように電気化学エッチング電位供給用n+
拡散層127を用いて電気接続することにより、電気化
学エッチング電位供給用n+拡散層127の上にアルミ
配線122を通すことが可能となる。引き続き、SiO
2 膜やSiNx膜によるパッシベーション膜130をC
VD法やスパッタリング法等によって形成する。次に、
図11に示すように、p-型単結晶シリコン基板(ウェ
ハ)101の裏面にSiNx膜131を形成するととも
にフォトエッチングにより所定のパターニングを行う。
さらに、KOH水溶液等でシリコン基板(ウェハ)10
1の所定領域を電気化学エッチングする。この際に、電
気化学エッチング電位供給用アルミ配線128に電圧を
印加してアルミ配線128から電気化学エッチング電位
供給用n+拡散層127,アイソレーション高電位用配
線121,オーミックコンタクト用n+拡散層126を
通してシリコン基板(ウェハ)101のpn接合に逆バ
イアスがかかるようにしておく。すると、シリコン基板
(ウェハ)101がpn接合界面付近までエッチングさ
れた後、エッチングがストップする。このストップ位置
はpn接合面から基板(p)側へ伸びた空乏層により規
定される。このとき、シリコン基板(ウェハ)101上
に縦横に走るスクライブライン上の電気化学エッチング
電位供給アルミ配線128、電気化学エッチング電位供
給用n+拡散層127およびアイソレーション高電位用
配線121を通して、各チップのエッチングすべきダイ
ヤフラム部106に電位が供給されるので、ウェハ面内
の各チップで、均一な電位が得られるようになり、各チ
ップでのエッチングストップ性が良好となる。このよう
にして、圧力センサのダイアフラム部106を形成する
と、ダイアフラム厚がn-エピタキシャル層102の形
成精度と空乏層幅でほぼ決まり、この方法を使わないダ
イアフラム形成法に比べ、高精度のダイアフラム厚制御
が可能となる。最後に、図2に示すように、スクライブ
ライン上をダイシングカットし、所定の大きさに裁断し
てチップ化する。このとき、電気化学エッチング電位供
給用アルミ配線128はダイシングカットにより切削さ
れる。
Then, as shown in FIG. 10, the isolation high-potential aluminum wiring 12 is formed on the SiO 2 layer 129.
1 and the isolation low potential aluminum wiring 122 is formed. Further, on the scribe line region, an aluminum wiring 128 for supplying an electrochemical etching potential and another aluminum wiring are simultaneously formed. At this time, the electrochemical etching potential supply aluminum wiring 128 and the isolation high potential aluminum wiring 121 in the chip are electrically connected via the electrochemical etching potential supply n + diffusion layer 127. Thus, n + for supplying the electrochemical etching potential
By electrically connecting using the diffusion layer 127, it is possible to pass the aluminum wiring 122 on the n + diffusion layer 127 for supplying the electrochemical etching potential. Next, SiO
The passivation film 130 made of a 2 film or a SiNx film is used as a C
It is formed by a VD method, a sputtering method, or the like. next,
As shown in FIG. 11, the SiNx film 131 is formed on the back surface of the p -type single crystal silicon substrate (wafer) 101, and predetermined patterning is performed by photoetching.
Furthermore, a silicon substrate (wafer) 10 is formed with a KOH aqueous solution or the like.
A predetermined area of 1 is electrochemically etched. At this time, a voltage is applied to the aluminum wiring 128 for supplying the electrochemical etching potential to supply the n + diffusion layer 127 for supplying the electrochemical etching potential, the wiring 121 for isolation high potential, and the n + diffusion layer for ohmic contact from the aluminum wiring 128. A reverse bias is applied to the pn junction of the silicon substrate (wafer) 101 through 126. Then, after the silicon substrate (wafer) 101 is etched to near the pn junction interface, the etching is stopped. This stop position is defined by a depletion layer extending from the pn junction surface to the substrate (p) side. At this time, each chip is passed through the electrochemical etching potential supply aluminum wiring 128, the electrochemical etching potential supply n + diffusion layer 127, and the isolation high potential wiring 121 on the scribe lines running vertically and horizontally on the silicon substrate (wafer) 101. Since a potential is supplied to the diaphragm portion 106 to be etched, a uniform potential can be obtained in each chip on the wafer surface, and the etching stop property in each chip becomes good. When the diaphragm portion 106 of the pressure sensor is formed in this manner, the diaphragm thickness is substantially determined by the formation accuracy of the n epitaxial layer 102 and the depletion layer width, and thus the diaphragm thickness with higher accuracy is obtained as compared with the diaphragm forming method that does not use this method. It becomes possible to control. Finally, as shown in FIG. 2, dicing is performed on the scribe line, and the chips are cut into a predetermined size. At this time, the electrochemical etching potential supply aluminum wiring 128 is cut by dicing.

【0016】その結果、図1,2に示す集積化圧力セン
サが製造される。このように本実施形態では、p-単結
晶シリコン基板(ウェハ)101上に半導体層としての
-エピタキシャル層102を形成し(第1工程)、n-
エピタキシャル層102にアイソレーション高電位用ア
ルミ配線121を有する集積回路部108を形成する
(第2工程)。さらに、n-エピタキシャル層102に
おけるスクライブライン領域に電気化学エッチング電位
供給用アルミ配線128を形成するとともに、そのアル
ミ配線128とアイソレーション高電位用アルミ配線1
21とを電気的に接続し(第3工程)、電気化学エッチ
ング電位供給用アルミ配線128を用いた電気化学エッ
チングによりp-単結晶シリコン基板(ウェハ)101
の所定領域を除去してn-エピタキシャル層102による
ダイアフラム部106(薄肉部)を形成する(第4工
程)。最後に、スクライブライン領域を裁断してチップ
化して(第5工程)、集積化圧力センサを製造するよう
にした。よって、集積回路部108がもともと使ってい
るアイソレーション高電位用アルミ配線121を電気化
学エッチング時にも兼用するので、余分な領域、すなわ
ち、専用の広い拡散層や金属配線等を通す領域をほとん
ど使わずに、各チップのエッチングストップ性を良好と
することができる。
As a result, the integrated pressure sensor shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured. As described above, in this embodiment, the n epitaxial layer 102 as a semiconductor layer is formed on the p single crystal silicon substrate (wafer) 101 (first step), and n
The integrated circuit portion 108 having the isolation high-potential aluminum wiring 121 is formed on the epitaxial layer 102 (second step). Further, an aluminum wiring 128 for supplying electrochemical etching potential is formed in the scribe line region in the n epitaxial layer 102, and the aluminum wiring 128 and the aluminum wiring 1 for isolation high potential are formed.
21 (third step), and p single crystal silicon substrate (wafer) 101 by electrochemical etching using aluminum wiring 128 for supplying electrochemical etching potential.
Then, a predetermined region is removed to form a diaphragm portion 106 (thin portion) of the n- epitaxial layer 102 (fourth step). Finally, the scribe line region was cut into chips (fifth step) to manufacture an integrated pressure sensor. Therefore, the isolation high-potential aluminum wiring 121 originally used by the integrated circuit unit 108 is also used during the electrochemical etching, so that an extra area, that is, an area through which a wide diffusion layer for exclusive use, a metal wiring, or the like is passed is used. It is possible to improve the etching stop property of each chip.

【0017】又、アイソレーション高電位用アルミ配線
121と電気化学エッチング電位供給アルミ配線128
とを電気化学エッチング電位供給用n+拡散層127を
介して電気的に接続したので、電気化学エッチング電位
供給用n+拡散層127の上にアルミ配線122を通す
ことができる。
Further, the isolation high potential aluminum wiring 121 and the electrochemical etching potential supply aluminum wiring 128 are used.
Preparative Having electrically connected through electrochemical etching potential supplying n + diffusion layer 127 can be passed through the aluminum wiring 122 on the electrochemical etching potential supplying n + diffusion layer 127.

【0018】尚、上記実施例では集積化圧力センサを例
に説明したが、集積化加速度センサ等、集積回路部をも
ち、かつマイクロマシーニング技術として電気化学エッ
チングによって作製されるデバイスにも応用可能であ
る。
In the above embodiment, the integrated pressure sensor has been described as an example, but it can also be applied to a device having an integrated circuit portion such as an integrated acceleration sensor and manufactured by electrochemical etching as a micromachining technique. Is.

【0019】又、集積回路部108をバイポーラICで
説明したがその他にMOSICで構成してもよい。さら
に、図12に示すように、ダイアフラム部106におい
てp +単結晶シリコン基板101とn-エピタキシャル層
102との間にn+埋め込み層132を設けてもよい。
In addition, the integrated circuit section 108 is a bipolar IC.
Although described, other MOSICs may be used. Furthermore
In addition, as shown in FIG.
P +Single crystal silicon substrate 101 and n-Epitaxial layer
Between n and 102+A buried layer 132 may be provided.

【0020】さらには、上記実施例に対し、導電型を逆
にしてもよい。又、アイソレーション高電位用アルミ配
線121と電気化学エッチング電位供給アルミ配線12
8とを電気化学エッチング電位供給用n+拡散層127
を介さずに直接接続してもよい。配線はアルミ配線に限
られない。特にスクライブライン上は拡散層としてもよ
い。
Further, the conductivity type may be reversed from that of the above embodiment. Further, the isolation high potential aluminum wiring 121 and the electrochemical etching potential supply aluminum wiring 12
8 and n + diffusion layer 127 for supplying an electrochemical etching potential
You may connect directly without going through. The wiring is not limited to aluminum wiring. In particular, a diffusion layer may be formed on the scribe line.

【0021】さらに、半導体層としては、エピタキシャ
ル成長によって形成されたエピタキシャル層102の他
にも、例えば、ウェハ直接接合等、その他の方法によっ
て形成される半導体層であってもよい。
Further, the semiconductor layer may be, in addition to the epitaxial layer 102 formed by epitaxial growth, a semiconductor layer formed by another method such as direct wafer bonding.

【0022】次に、本実施形態の特徴であるダイオード
の付加について説明する。図13に示すように、同一チ
ップ内の集積回路部108である周辺回路(温度補償・
増幅回路)133に対し、周辺回路133とp+アイソ
レーション領域125とをアイソレーション低電位用ア
ルミ配線122で結線するとともに、周辺回路133と
アイソレーション高電位用アルミ配線121とを結線す
る。そして、そのアイソレーション高電位用アルミ配線
121の途中にリーク電流防止用ダイオード134を配
置してもよい。つまり、電気化学エッチング時にはダイ
アフラム部106のn-エピタキシャル層102とp-
結晶シリコン基板101との間のpn接合には逆方向バ
イアスを印加し、エッチングがpn接合部近傍に進むま
では電流が流れないようにしておく必要がある。エッチ
ングは電流が流れp-単結晶シリコン基板101が陽極
酸化されることでストップする。仮に、周辺回路133
及びp+アイソレーション領域125を通してp-単結晶
シリコン基板101に電流がリークすると、pn接合に
達する前の時点からエッチング停止状態となる。しかし
ながら、リーク電流防止用ダイオード134により、こ
れが防止される。特に、周辺回路133のインピーダン
スが小さかったり、周辺回路133とアイソレーション
高電位用アルミ配線121とを結線する場合にリーク電
流防止用ダイオード134が必要となる。又、図13に
おいて、アイソレーション高電位用アルミ配線121の
途中にリーク電流防止用ダイオード135を配置してい
る。これは、アイソレーション高電位がアイソレーショ
ン高電位用アルミ配線121に印加されるので、その高
電位がオーミックコンタクト用n+拡散層126のみな
らず電気化学エッチング電位供給用n+拡散層127に
も印加される。すると、チップ端面のpn接合露出部D
でリークが発生しようとする。しかしながら、リーク電
流防止用ダイオード135によりそのリークが防止され
る。又、リーク電流防止用ダイオード135により、ウ
ェハ状態において各チップの特性試験を行う際には、電
気化学エッチング電位供給用n+拡散層127を介して
全てのチップが短絡してしまうのも防止できる。又、図
13に対し図14に示すように、周辺回路133とp+
アイソレーション領域125とをアイソレーション低電
位用アルミ配線122で結線するが、周辺回路133と
アイソレーション高電位用アルミ配線121とは結線し
なくてもよい。図14が使用できる場合としては、n-
エピタキシャル層102に歪ゲージ(p+拡散抵抗層)
107を形成する際に、抵抗間分離を行うためにオーミ
ックコンタクト用n+拡散層126への高電位印加する
ことが、図13では必要であった。しかしながら、各歪
ゲージ(p+拡散抵抗層)107が別々のn-エピタキシ
ャル層102(島)にあれば、この高電位印加は不要で
あり、図14の構成でもよいこととなる。尚、図14に
おけるリーク電流防止用ダイオード135の働きは図1
3で説明したことと同一である。
Next, the addition of the diode, which is a feature of this embodiment, will be described. As shown in FIG. 13, a peripheral circuit (temperature compensation
For the amplifier circuit 133, the peripheral circuit 133 and the p + isolation region 125 are connected by the isolation low potential aluminum wiring 122, and the peripheral circuit 133 and the isolation high potential aluminum wiring 121 are connected. Then, the leakage current prevention diode 134 may be arranged in the middle of the isolation high-potential aluminum wiring 121. That is, at the time of electrochemical etching, a reverse bias is applied to the pn junction between the n epitaxial layer 102 of the diaphragm portion 106 and the p single crystal silicon substrate 101, and a current flows until the etching proceeds near the pn junction portion. You need to keep it from flowing. The etching stops when a current flows and the p single crystal silicon substrate 101 is anodized. If the peripheral circuit 133
When a current leaks to the p single crystal silicon substrate 101 through the p + isolation region 125, the etching is stopped from the point before reaching the pn junction. However, this is prevented by the leakage current prevention diode 134. Particularly, when the impedance of the peripheral circuit 133 is small or when the peripheral circuit 133 and the isolation high potential aluminum wiring 121 are connected, the leakage current prevention diode 134 is necessary. Further, in FIG. 13, a leakage current prevention diode 135 is arranged in the middle of the isolation high potential aluminum wiring 121. Since the isolation high potential is applied to the isolation high potential aluminum wiring 121, the high potential is applied not only to the ohmic contact n + diffusion layer 126 but also to the electrochemical etching potential supply n + diffusion layer 127. Is applied. Then, the pn junction exposed portion D of the chip end surface
Is about to leak. However, the leakage current prevention diode 135 prevents the leakage. Further, the leakage current preventing diode 135 can prevent all chips from being short-circuited via the electrochemical etching potential supply n + diffusion layer 127 when performing the characteristic test of each chip in a wafer state. . In addition, as shown in FIG. 14 with respect to FIG. 13, the peripheral circuit 133 and p +
Although the isolation region 125 is connected by the isolation low potential aluminum wiring 122, the peripheral circuit 133 and the isolation high potential aluminum wiring 121 may not be connected. When FIG. 14 can be used, n
Strain gauge (p + diffusion resistance layer) on the epitaxial layer 102
When forming 107, it was necessary in FIG. 13 to apply a high potential to the n + diffusion layer 126 for ohmic contact in order to perform resistance separation. However, if each strain gauge (p + diffusion resistance layer) 107 is in a separate n epitaxial layer 102 (island), this high potential application is not necessary and the configuration of FIG. 14 may be used. The function of the leakage current prevention diode 135 in FIG.
This is the same as that described in 3.

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

【図1】実施形態の集積化圧力センサの平面図である。FIG. 1 is a plan view of an integrated pressure sensor of an embodiment.

【図2】図1のA−A断面を示す図である。FIG. 2 is a view showing a cross section taken along the line AA of FIG.

【図3】ウエハの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a wafer.

【図4】素子の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of an element.

【図5】素子の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of an element.

【図6】素子の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of an element.

【図7】素子の断面図である。FIG. 7 is a sectional view of an element.

【図8】センサの製造工程を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process of the sensor.

【図9】センサの製造工程を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process of the sensor.

【図10】センサの製造工程を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing process of the sensor.

【図11】センサの製造工程を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a manufacturing process of the sensor.

【図12】別例を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing another example.

【図13】本発明を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing the present invention.

【図14】本発明を示す断面図である。FIG. 14 is a sectional view showing the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…p-単結晶シリコン基板 102…半導体層としてのn-エピタキシャル層 106…ダイアフラム部(薄肉部) 108…集積回路部 121…アイソレーション高電位用アルミ配線 127…電気化学エッチング電位供給用n+拡散層 128…電気化学エッチング電位供給用アルミ配線 134…リーク電流防止用ダイオード 135…リーク電流防止用ダイオード101 ... p - as a single-crystal silicon substrate 102 ... semiconductor layer n - epitaxial layer 106 ... diaphragm (the thin portion) 108 ... integrated circuit portion 121 ... Aluminum for isolation high-potential wiring 127 ... electrochemical etching potential supplying n + Diffusion layer 128 ... Electrochemical etching potential supply aluminum wiring 134 ... Leakage current prevention diode 135 ... Leakage current prevention diode

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 同一基板内に、薄肉部と集積回路部とを
有する半導体装置において、 第1導電型の第1半導体層と、 前記第1半導体層上に形成される第2導電型の第2半導
体層と、 前記第2半導体層内において第1導電型のアイソレーシ
ョン領域により区画され、前記薄肉部を有する第1領域
と、 前記第2半導体層内において前記アイソレーション領域
により前記第1領域と分離され、前記集積回路部を有す
第2領域と、 カソードが前記第1領域に電気的に接続され、アノード
が前記第2領域に電気的に接続された第1のダイオード
とを備え、 前記薄肉部は、前記第2領域及び前記第1のダイオード
を介して、前記第1領域と前記第1半導体層との間で構
成されるpn接合に逆バイアスが印加されて電気化学エ
ッチングが施されることで、前記第1領域に対応する前
記第1半導体層の一部が除去されて形成されたものであ
る半導体装置。
1. A semiconductor device having a thin portion and an integrated circuit portion on the same substrate, wherein a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type formed on the first semiconductor layer. A second semiconductor layer, a first region in the second semiconductor layer that is partitioned by a first conductivity type isolation region and has the thin portion, and a first region in the second semiconductor layer that is formed by the isolation region. Separated from the integrated circuit part
A second region that, the cathode is electrically connected to the first region, and a first diode whose anode is electrically connected to the second region, wherein the thin portion, the second region and A reverse bias is applied to the pn junction formed between the first region and the first semiconductor layer via the first diode, and electrochemical etching is performed to thereby cause the first region to reach the pn junction. A semiconductor device formed by removing a part of the corresponding first semiconductor layer.
【請求項2】 前記集積回路部は周辺回路を有し、 カソードが前記第1領域に電気的に接続され、アノード
が前記周辺回路に電気的に接続された第2ダイオード
を更に備え、 前記薄肉部は、前記第2領域及び前記第1のダイオード
を介して、前記第1領域と前記第1半導体層との間で構
成されるpn接合に逆バイアスが印加され、且つ前記第
2のダイオードに逆バイアスが印加された状態で電気化
学エッチングが施されることで、前記第1領域に対応す
る前記第1半導体層の一部が除去されて形成されたもの
である請求項1記載の半導体装置。
Wherein said integrated circuit portion includes a peripheral circuit, the cathode is electrically connected to the first region, further comprising a second diode whose anode is electrically connected to the peripheral circuit, wherein A reverse bias is applied to the thin portion through the second region and the first diode to a pn junction formed between the first region and the first semiconductor layer, and the second diode is provided. The semiconductor according to claim 1, wherein a part of the first semiconductor layer corresponding to the first region is removed by performing electrochemical etching in a state in which a reverse bias is applied to the semiconductor. apparatus.
【請求項3】 前記集積回路部は前記第1領域に電気的3. The integrated circuit portion is electrically connected to the first region.
に接続された高電位用アイソレーション用配線と、前記Isolation wiring for high potential connected to
アイソレーション領域に電気的に接続された低電位用アA low potential gate electrically connected to the isolation region.
イソレーション配線とを有し、前記第1領域と前記アイIsolation wiring, the first region and the eye
ソレーション領域との間で形成されるpn接合には逆バAn inverse bar is formed in the pn junction formed between the isolation region and
イアスが印加されることを特徴とする請求項1記載の半The half according to claim 1, wherein the bias is applied.
導体装置。Conductor device.
【請求項4】 前記集積回路部は周辺回路を有し、高電位用アイソレーション用配線の途中に、 カソードが
前記第1領域に電気的に接続され、アノードが前記周辺
回路に電気的に接続された第2ダイオードを更に備
え、 前記薄肉部は、前記第2領域及び前記第1のダイオード
を介して、前記第1領域と前記第1半導体層との間で構
成されるpn接合に逆バイアスが印加され、且つ前記第
2のダイオードに逆バイアスが印加された状態で電気化
学エッチングが施されることで、前記第1領域に対応す
る前記第1半導体層の一部が除去されて形成されたもの
である請求項3記載の半導体装置。
4. The integrated circuit portion has a peripheral circuit , a cathode is electrically connected to the first region and an anode is electrically connected to the peripheral circuit in the middle of a high-potential isolation wiring. by further comprising a second diode, the thin portion, the second region and through the first diode, conversely configured pn junction between said first semiconductor layer and the first region Formed by removing a part of the first semiconductor layer corresponding to the first region by performing electrochemical etching with a bias applied and a reverse bias applied to the second diode. The semiconductor device according to claim 3, which has been manufactured.
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