JPH03284871A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH03284871A
JPH03284871A JP8711590A JP8711590A JPH03284871A JP H03284871 A JPH03284871 A JP H03284871A JP 8711590 A JP8711590 A JP 8711590A JP 8711590 A JP8711590 A JP 8711590A JP H03284871 A JPH03284871 A JP H03284871A
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crystal silicon
silicon substrate
single crystal
substrate
epitaxial layer
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Yoshitaka Goto
吉孝 後藤
Tetsuo Fujii
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Abstract

PURPOSE:To obtain a highly intelligent and integrated semiconductor device by arranging piezo-resistance layers on a high-device-characteristic single-crystal silicon substrate and arranging bipolar transistors on a high-device-characteristic epitaxial layer. CONSTITUTION:A single-crystal silicon substrate 3 having a face 110 is joined to the smooth face of the single-crystal silicon substrate 2, which has a face 111, of a semiconductor pressure sensor with a part of the smooth face exposed, an epitaxial layer 8 is formed on the smooth face of the substrate 2, and the predetermined quantity of the layer 8 is removed to expose the layer 8 acting as bipolar transistor formation regions and the substrate 3 acting as piezo- resistance layer formation regions, with the surface smooth. As a result, a semiconductor pressure sensor which has the layer 8 exposed on the surface of the substrate, having the face 111, and acting as bipolar transistor formation regions and has the substrate 3 exposed on the surface of the substrate, having the face 110 with different face azimuth from the layer 8, and acting as piezo- resistance layer formation regions can be manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体装置に関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a semiconductor device.

[従来技術及び課題] 近年、集積回路装置においては高集積化、インテリジェ
ント化が要求されてきているが、これらの要求を満たす
ものは現れてきていない。
[Prior Art and Problems] In recent years, integrated circuit devices have been required to be highly integrated and intelligent, but no device has appeared that satisfies these demands.

この発明の目的は、インテリジェント化、高集積化に優
れた半導体装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device that is highly intelligent and highly integrated.

[課題を解決するための手段] 第1の発明は、基板表面に露出し、第1の素子形成領域
となる第1の単結晶シリコン部と、基板表面に露出し、
前記第1の単結晶シリコン部の面方位とは異なる面方位
を有し、かつ、第2の素子形成領域となる第2の単結晶
シリコン部とを備えた半導体装置をその要旨とする。
[Means for Solving the Problems] A first invention includes a first single crystal silicon portion exposed on the substrate surface and serving as a first element formation region, and a first single crystal silicon portion exposed on the substrate surface,
The gist of the semiconductor device is a semiconductor device including a second single-crystal silicon portion having a plane orientation different from that of the first single-crystal silicon portion and serving as a second element formation region.

第2の発明は、第1の面方位を有する第1の単結晶シリ
コン基板の平滑面に、この第1の単結晶シリコン基板の
平滑面の一部が露出する状態で第2の面方位を有する第
2の単結晶シリコン基板を接合する第1工程と、前記第
1の単結晶シリコン基板の平滑面上にエピタキシャル層
を形成する第2工程と、前記エピタキシャル層を所定量
除去して、表面が平滑な状態で、第1の素子形成領域と
なる前記エピタキシャル層と、第2の素子形成領域とな
る前記第2の単結晶シリコン基板とを露出させる第3工
程とを備えた半導体装置の製造方法をその要旨とする。
A second aspect of the invention is to apply a second surface orientation to a smooth surface of a first single crystal silicon substrate having a first surface orientation, with a part of the smooth surface of the first single crystal silicon substrate being exposed. a second step of forming an epitaxial layer on the smooth surface of the first single crystal silicon substrate; and a second step of forming an epitaxial layer on the smooth surface of the first single crystal silicon substrate. a third step of exposing the epitaxial layer, which will become a first element formation region, and the second single crystal silicon substrate, which will become a second element formation region, in a smooth state. The gist is the method.

第3の発明は、第2の発明での第1工程において第2の
単結晶シリコン基板の露出部にシリコン酸化膜を形成し
、この状態で第2工程のエピタキシャル層を形成するも
のである半導体装置の製造方法をその要旨とする。
A third invention is a semiconductor in which a silicon oxide film is formed on the exposed portion of the second single crystal silicon substrate in the first step of the second invention, and an epitaxial layer is formed in the second step in this state. The gist is the manufacturing method of the device.

[作用] 第1の発明は、第1及び第2の素子に応じた第1及び第
2の単結晶シリコン部の方位面を選択することにより素
子特性に優れた半導体装置となる。
[Operation] The first invention provides a semiconductor device with excellent device characteristics by selecting the orientation planes of the first and second single crystal silicon portions according to the first and second devices.

即ち、例えば、第1の素子をバイポーラトランジスタと
し第2の素子をMOSトランジスタとした場合に、第1
の単結晶シリコン部を<111>面とし、又、第1の単
結晶シリコン部を<100>面とすることによりトラン
ジスタ特性に優れた集積回路装置とすることができる。
That is, for example, when the first element is a bipolar transistor and the second element is a MOS transistor, the first
An integrated circuit device having excellent transistor characteristics can be obtained by forming the first single-crystal silicon portion with a <111> plane and by forming the first single-crystal silicon portion with a <100> plane.

第2の発明は、第1工程により第1の面方位を有する第
1の単結晶シリコン基板の平滑面に、この第1の単結晶
シリコン基板の平滑面の一部が露出する状態で第2の面
方位を有する第2の単結晶シリコン基板が接合され、第
2工程により前記第1の単結晶シリコン基板の平滑面上
にエピタキシャル層が形成され、第3工程により前記エ
ピタキシャル層が所定量除去され、表面が平滑な状態で
、第1の素子形成領域となる前記エピタキシャル層と、
第2の素子形成領域となる前記第2の単結晶シリコン基
板とか露出される。その結果、第1の発明の半導体装置
が製造される。
The second invention provides a second invention in which a part of the smooth surface of the first single crystal silicon substrate is exposed to the smooth surface of the first single crystal silicon substrate having the first surface orientation in the first step. A second single crystal silicon substrate having a surface orientation of is bonded, an epitaxial layer is formed on the smooth surface of the first single crystal silicon substrate in a second step, and a predetermined amount of the epitaxial layer is removed in a third step. the epitaxial layer which becomes a first element formation region with a smooth surface;
The second single-crystal silicon substrate, which will become the second element formation region, is exposed. As a result, the semiconductor device of the first invention is manufactured.

第3の発明は、第2の発明での第1工程において第2の
単結晶シリコン基板の露出部にシリコン酸化膜が形成さ
れ、この状態で第2工程でのエピタキシャル層が形成さ
れるので、第1の単結晶シリコン基板のみのエピタキシ
ャル層が形成され結晶方位の乱れがない。
In the third invention, in the first step of the second invention, a silicon oxide film is formed on the exposed portion of the second single crystal silicon substrate, and in this state, the epitaxial layer is formed in the second step. An epitaxial layer is formed only on the first single-crystal silicon substrate, and there is no disturbance in crystal orientation.

[第1実施例] この発明を半導体圧力センサに具体化した第1実施例を
図面に従って説明する。
[First Embodiment] A first embodiment in which the present invention is embodied in a semiconductor pressure sensor will be described with reference to the drawings.

第1図には半導体圧力センサを示し、第2図〜第7図に
はその製造方法を示す。
FIG. 1 shows a semiconductor pressure sensor, and FIGS. 2 to 7 show its manufacturing method.

第2図に示すように、<100>面方位を有する単結晶
シリコン基板1と、<111>面方位を有するP型の単
結晶シリコン基板2(第1の単結晶シリコン基板)とを
用意し、単結晶シリコン基板1の表面に、単結晶シリコ
ン基板2を直接接合する。そして、単結晶シリコン基板
2の表面を鏡面研磨して所定の厚さにする。
As shown in FIG. 2, a single crystal silicon substrate 1 having a <100> plane orientation and a P-type single crystal silicon substrate 2 (first single crystal silicon substrate) having a <111> plane orientation are prepared. , a single crystal silicon substrate 2 is directly bonded to the surface of a single crystal silicon substrate 1. Then, the surface of the single crystal silicon substrate 2 is mirror polished to a predetermined thickness.

次に、第3図に示すように、単結晶シリコン基板2の表
面にN型の<110>面方位を有する単結晶シリコン基
板3(第2の単結晶シリコン基板)を直接接合する。そ
して、単結晶シリコン基板3の表面を鏡面研磨して所定
厚さにする。引き続き、トレンチ技術を用いて単結晶シ
リコン基板3の素子形成領域(ダイヤフラム形成領域)
Aの回りに幅1.5μmの溝4を形成する。即ち、単結
晶シリコン基板3の表面にシリコン酸化膜5を形成し、
通常のフォトリソ技術を用いてマスクパターンを形成し
トレンチによって単結晶シリコン基板2との接合面に至
る溝4を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, a single crystal silicon substrate 3 (second single crystal silicon substrate) having an N-type <110> plane orientation is directly bonded to the surface of the single crystal silicon substrate 2. Then, the surface of the single crystal silicon substrate 3 is mirror-polished to a predetermined thickness. Subsequently, the element formation region (diaphragm formation region) of the single crystal silicon substrate 3 is formed using trench technology.
A groove 4 having a width of 1.5 μm is formed around A. That is, a silicon oxide film 5 is formed on the surface of a single crystal silicon substrate 3,
A mask pattern is formed using an ordinary photolithography technique, and a groove 4 is formed as a trench to reach the bonding surface with the single crystal silicon substrate 2.

この後、このシリコン酸化膜5をマスクとしてP型不純
物を拡散し、溝4にP+の拡散層6を設ける。このP+
拡散層6により後述するピエゾ抵抗層と周辺素子とが電
気的に分離される。
Thereafter, using this silicon oxide film 5 as a mask, P type impurities are diffused to form a P+ diffusion layer 6 in the groove 4. This P+
The diffusion layer 6 electrically isolates a piezoresistive layer and peripheral elements, which will be described later.

次に、第4図に示すように、熱酸化により溝4内を含む
単結晶シリコン基板3の表面に厚さ1μmのシリコン酸
化膜7を形成する。このとき、溝4の内壁が両側から酸
化されるため、熱酸化にょり溝4内がシリコン酸化膜7
で満たされる。又、単結晶シリコン基板3の厚さは5μ
mになる。
Next, as shown in FIG. 4, a silicon oxide film 7 with a thickness of 1 μm is formed on the surface of the single crystal silicon substrate 3 including the inside of the groove 4 by thermal oxidation. At this time, since the inner wall of the trench 4 is oxidized from both sides, the inside of the trench 4 is covered with silicon oxide film 7 due to thermal oxidation.
filled with. Also, the thickness of the single crystal silicon substrate 3 is 5μ.
It becomes m.

そして、第5図に示すように、フォトリソ技術により単
結晶シリコン基板3の素子形成領域A以外のシリコン酸
化膜7を除去する。さらに、残った素子形成領域Aのシ
リコン酸化膜7をエツチングマスクとして素子形成領域
A以外の単結晶シリコン基板3をKOH,EPW等のア
ルカリ溶液によりエツチングする。このとき、アルカリ
エツチングはシリコンの面方位によりエツチング速度が
異なり、例えば、<111>面は<100>面に対し数
100分の1となる。これにより、単結晶シリコン基板
2が露出した時点でエツチングが停止する。
Then, as shown in FIG. 5, the silicon oxide film 7 on the single crystal silicon substrate 3 other than the element formation region A is removed by photolithography. Furthermore, using the remaining silicon oxide film 7 in the element forming area A as an etching mask, the single crystal silicon substrate 3 other than the element forming area A is etched with an alkaline solution such as KOH or EPW. At this time, the etching rate of the alkali etching differs depending on the plane orientation of the silicon; for example, the etching rate for the <111> plane is several hundredths of that for the <100> plane. As a result, etching stops when the single crystal silicon substrate 2 is exposed.

尚、単結晶シリコン基板2と単結晶シリコン基板3を接
合する際、接合界面にシリコン酸化膜を形成し、このシ
リコン酸化膜を介して接合させてもよい。この場合には
、シリコン酸化膜が露出することによっても単結晶シリ
コン基板3のエツチングは停止する。
Note that when bonding the single-crystal silicon substrate 2 and the single-crystal silicon substrate 3, a silicon oxide film may be formed at the bonding interface, and the bonding may be performed via this silicon oxide film. In this case, the etching of the single crystal silicon substrate 3 is also stopped due to the exposure of the silicon oxide film.

次に、第6図に示すように、単結晶シリコン基板2上に
N型のエピタキシャル層8を厚さ10μm以上形成する
。その後、第7図に示すように、鏡面研磨によりエピタ
キシャル層8の表面を所定量除去して表面が平滑な状態
で、シリコン酸化膜7を露出させる。
Next, as shown in FIG. 6, an N-type epitaxial layer 8 is formed on the single crystal silicon substrate 2 to a thickness of 10 μm or more. Thereafter, as shown in FIG. 7, a predetermined amount of the surface of the epitaxial layer 8 is removed by mirror polishing to expose the silicon oxide film 7 with a smooth surface.

その後に、第1図に示すように、単結晶シリコン基板3
の上面のシリコン酸化膜7をフッ酸により除去し、さら
に、エピタキシャル層8の上面を研磨して単結晶シリコ
ン基板3の上面とエピタキシャル層8の上面とを同一面
とする。その後、単結晶シリコン基板lの裏面側からK
OH等のエツチング液を用いて異方性エツチングを行い
、単結晶シリコン基板2,3によるダイヤフラムが形成
される。そして、単結晶シリコン基板3(ダイヤフラム
)にピエゾ抵抗層9を4つ形成しブリッジ回路を形成す
る。さらに、エピタキシャル層8にバイポーラトランジ
スタ10.11よりなる温度補償回路等の周辺回路を形
成する。さらに、配線層12等が形成されて、半導体圧
力センサが完成する。
After that, as shown in FIG.
The silicon oxide film 7 on the upper surface is removed with hydrofluoric acid, and the upper surface of the epitaxial layer 8 is polished to make the upper surface of the single crystal silicon substrate 3 and the upper surface of the epitaxial layer 8 flush with each other. After that, K is applied from the back side of the single crystal silicon substrate l.
Anisotropic etching is performed using an etching solution such as OH to form a diaphragm of single crystal silicon substrates 2 and 3. Then, four piezoresistive layers 9 are formed on the single crystal silicon substrate 3 (diaphragm) to form a bridge circuit. Furthermore, peripheral circuits such as a temperature compensation circuit made of bipolar transistors 10 and 11 are formed in the epitaxial layer 8. Furthermore, the wiring layer 12 and the like are formed to complete the semiconductor pressure sensor.

そして、圧力測定の際には、ダイヤフラムに加わる圧力
をピエゾ抵抗層9にて電気的に変換して、バイポーラト
ランジスタto、11を含む周辺回路にて温度補償及び
増幅されて取り出される。
When measuring pressure, the pressure applied to the diaphragm is electrically converted by the piezoresistive layer 9, temperature-compensated and amplified by a peripheral circuit including bipolar transistors to, 11, and taken out.

このように本実施例の半導体圧力センサにおいては、<
111>面(第1の面方位)を有する単結晶シリコン基
板2(第1の単結晶シリコン基板)の平滑面に、この単
結晶シリコン基板2の平滑面の一部が露出する状態で<
110>面(第2の面方位)を有する単結晶シリコン基
板3(第2の単結晶シリコン基板)を接合しく第1工程
)、単結晶シリコン基板2の平滑面上にエピタキシャル
層8を形成しく第2工程)、さらに、エピタキシャル層
8を所定量除去して、表面が平滑な状態で、バイポーラ
トランジスタ形成領域となるエピタキシャル層8と、ピ
エゾ抵抗層形成領域となる単結晶シリコン基板3とを露
出させた(第3工程)。
In this way, in the semiconductor pressure sensor of this example, <
111> plane (first plane orientation) with a part of the smooth surface of the single crystal silicon substrate 2 exposed to the smooth surface of the single crystal silicon substrate 2 (first single crystal silicon substrate).
A single crystal silicon substrate 3 (second single crystal silicon substrate) having a 110> plane (second plane orientation) is bonded (first step), and an epitaxial layer 8 is formed on the smooth surface of the single crystal silicon substrate 2. 2nd step), further, a predetermined amount of the epitaxial layer 8 is removed to expose the epitaxial layer 8, which will become the bipolar transistor formation region, and the single crystal silicon substrate 3, which will become the piezoresistive layer formation region, with a smooth surface. (3rd step).

その結果、基板表面に露出し、バイポーラトランジスタ
形成領域となる<111>面のエピタキシャル層8(第
1の単結晶シリコン部)と、基板表面に露出し、エピタ
キシャル層8の面方位とは異なる<110>面を有し、
かつ、ピエゾ抵抗層形成領域となる単結晶シリコン基板
3(第2の単結晶シリコン部)とを備えてなる半導体圧
力センサが製造される。
As a result, the <111> plane epitaxial layer 8 (first single crystal silicon portion) exposed on the substrate surface and serving as a bipolar transistor formation region is different from the <111> plane orientation of the epitaxial layer 8 exposed on the substrate surface. has a 110> face,
In addition, a semiconductor pressure sensor is manufactured, which includes a single crystal silicon substrate 3 (second single crystal silicon portion) serving as a piezoresistive layer formation region.

この装置においては、<110>面の単結晶シリコン基
板3にはピエゾ抵抗層9が形成されるとともに、<11
1>面のエピタキシャル層8にはバイポーラトランジス
タ10.11が形成できる。
In this device, a piezoresistive layer 9 is formed on a <110> plane single crystal silicon substrate 3, and a <110>
Bipolar transistors 10 and 11 can be formed in the epitaxial layer 8 on the 1> plane.

即ち、ピエゾ抵抗層9がデバイス特性に優れたく11O
〉面に配設できるとともにバイポーラトランジスタ10
.11がデバイス特性に優れた〈111>面に配設でき
る。
That is, the piezoresistive layer 9 has excellent device characteristics and is 11O
> bipolar transistor 10
.. 11 can be arranged on the <111> plane, which has excellent device characteristics.

このようにして、ピエゾ抵抗層と周辺回路(バイポーラ
トランジスタ)の各素子の最高の性能を引き出させるこ
とができ、インテリジェント化、高集積化に優れた半導
体装置とすることができる。
In this way, the best performance of each element of the piezoresistive layer and the peripheral circuit (bipolar transistor) can be brought out, and a semiconductor device with excellent intelligence and high integration can be obtained.

又、単結晶シリコン基板3の露出部にシリコン酸化膜7
を形成し、この状態でエピタキシャル層8を形成したの
で、単結晶シリコン基板2のみのエピタキシャル層8が
形成され結晶方位の乱れがない。つまり、シリコン酸化
膜7がない場合には、<111>の単結晶シリコン基板
2からのエピタキシャル成長の途中において、<110
>の単結晶シリコン基板3より成長したエピタキシャル
層が混在してしまい結晶の質が悪くなってしまうが、本
実施例ではそのようなことが回避される。
Further, a silicon oxide film 7 is formed on the exposed portion of the single crystal silicon substrate 3.
Since the epitaxial layer 8 was formed in this state, the epitaxial layer 8 of only the single-crystal silicon substrate 2 was formed, and the crystal orientation was not disturbed. In other words, if there is no silicon oxide film 7, during the epitaxial growth from the <111> single crystal silicon substrate 2, <110>
Although the epitaxial layer grown from the single crystal silicon substrate 3 of > is mixed together and the quality of the crystal deteriorates, this example avoids such a problem.

さらに、従来、第8図に示すように、異方性エツチング
を用いてダイヤフラムを形成する場合、<110>面の
エツチングでは制御性よく正方形に形成することができ
なかったが、本実施例では面方位が<100>の単結晶
シリコンなので制御性よくエツチングして正方形にダイ
ヤフラム部を形成することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 8, conventionally, when forming a diaphragm using anisotropic etching, it was not possible to form a square diaphragm with good controllability by etching the <110> plane. Since it is single crystal silicon with a <100> plane orientation, it is possible to form a square diaphragm portion by etching with good controllability.

[第2実施例] 次に、第2実施例を第9図〜第16図に図面に従って説
明する。本実施例の半導体圧力センサにおいては、あま
り高集積化が要求されないものであり前記第1実施例で
の単結晶シリコン基板3の露出部を覆うシリコン酸化膜
7を使用することなく工程の簡略化を図っている。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 16. The semiconductor pressure sensor of this embodiment does not require very high integration, and the process is simplified by not using the silicon oxide film 7 that covers the exposed portion of the single crystal silicon substrate 3 in the first embodiment. We are trying to

第9図に示すように、<111>面方位を有するP型の
単結晶シリコン基板13(第1の単結晶シリコン基板)
を用意するとともに、第10図に示すように、<100
>面方位を有する単結晶シリコン基板14を用意する。
As shown in FIG. 9, a P-type single crystal silicon substrate 13 (first single crystal silicon substrate) having a <111> plane orientation
In addition, as shown in Figure 10, <100
> A single crystal silicon substrate 14 having a plane orientation is prepared.

そして、第11図に示すように、単結晶シリコン基板1
4の表面に、単結晶シリコン基板13を直接接合する。
Then, as shown in FIG. 11, a single crystal silicon substrate 1
A single crystal silicon substrate 13 is directly bonded to the surface of 4.

そして、単結晶シリコン基板13の表面を鏡面研磨して
所定の厚さにする。
Then, the surface of the single crystal silicon substrate 13 is mirror polished to a predetermined thickness.

次に、第12図に示すように、単結晶シリコン基板13
の表面にN型の<110>面方位を有する単結晶シリコ
ン基板15(第2の単結晶シリコン基板)を直接接合す
る。そして、単結晶シリコン基板15の表面を鏡面研磨
して所定厚さにする。
Next, as shown in FIG.
An N-type single crystal silicon substrate 15 (second single crystal silicon substrate) having <110> plane orientation is directly bonded to the surface of the substrate. Then, the surface of the single crystal silicon substrate 15 is mirror polished to a predetermined thickness.

引き続き、第13図に示すように、単結晶シリコン基板
15の素子形成領域(ダイヤフラム形成領域)を除く単
結晶シリコン基板15をエツチングする。次に、第14
図に示すように、単結晶シリコン基板13上にN型のエ
ピタキシャル層16を形成する。その後、第15図に示
すように、鏡面研磨によりエピタキシャル層16の表面
を所定量除去して表面が平滑な状態で、単結晶シリコン
基板15を露出させる。
Subsequently, as shown in FIG. 13, the single crystal silicon substrate 15 is etched except for the element formation region (diaphragm formation region) of the single crystal silicon substrate 15. Next, the 14th
As shown in the figure, an N-type epitaxial layer 16 is formed on a single crystal silicon substrate 13. Thereafter, as shown in FIG. 15, a predetermined amount of the surface of the epitaxial layer 16 is removed by mirror polishing to expose the single crystal silicon substrate 15 with a smooth surface.

その後に、第16図に示すように、単結晶シリコン基板
14の裏面側からKOH等のエツチング液を用いて異方
性エツチングを行い、単結晶シリコン基板13.15に
よるダイヤフラムが形成される。そして、単結晶シリコ
ン基板15(ダイヤフラム)にピエゾ抵抗層17を4つ
形成しブリッジ回路を形成する。さらに、エピタキシャ
ル層16にバイポーラトランジスタ18.19よりなる
温度補償回路等の周辺回路を形成する。さらに、配線層
20等が形成されて、半導体圧力センサが完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 16, anisotropic etching is performed from the back side of the single crystal silicon substrate 14 using an etching solution such as KOH to form a diaphragm of the single crystal silicon substrates 13 and 15. Then, four piezoresistive layers 17 are formed on the single crystal silicon substrate 15 (diaphragm) to form a bridge circuit. Further, peripheral circuits such as a temperature compensation circuit including bipolar transistors 18 and 19 are formed in the epitaxial layer 16. Furthermore, the wiring layer 20 and the like are formed to complete the semiconductor pressure sensor.

[第3実施例] 次に、第3実施例を第17図〜第25図に従って説明す
る。
[Third Example] Next, a third example will be described with reference to FIGS. 17 to 25.

まず、第17図に示すように、N型の<110>面方位
を有する単結晶シリコン基板21を用意し、この表面に
所定の深さの凹凸部を形成する。この凹凸部の深さによ
り半導体圧力センサのダイヤフラムの厚さが決定される
。一方、第18図に示す<100>面方位を有する単結
晶シリコン基板22を用意する。そして、第19図に示
すように、単結晶シリコン基板22の表面に、単結晶シ
リコン基板21の凹凸面を直接接合する。
First, as shown in FIG. 17, an N-type single-crystal silicon substrate 21 having a <110> plane orientation is prepared, and an uneven portion of a predetermined depth is formed on its surface. The depth of the uneven portion determines the thickness of the diaphragm of the semiconductor pressure sensor. On the other hand, a single crystal silicon substrate 22 having a <100> plane orientation shown in FIG. 18 is prepared. Then, as shown in FIG. 19, the uneven surface of the single crystal silicon substrate 21 is directly bonded to the surface of the single crystal silicon substrate 22. Then, as shown in FIG.

次に、第20図に示すように、熱酸化により単結晶シリ
コン基板22と単結晶シリコン基板21との対向面にシ
リコン酸化膜23を形成する。そして、第21図に示す
ように、単結晶シリコン基板21の上面側をシリコン酸
化膜23か露出するまで研磨する。次に、第22図に示
すように、シリコン酸化膜23を除去した後、単結晶シ
リコン基板21の上面にシリコン酸化膜24を形成する
Next, as shown in FIG. 20, a silicon oxide film 23 is formed on the opposing surfaces of the single crystal silicon substrate 22 and the single crystal silicon substrate 21 by thermal oxidation. Then, as shown in FIG. 21, the upper surface side of the single crystal silicon substrate 21 is polished until the silicon oxide film 23 is exposed. Next, as shown in FIG. 22, after removing the silicon oxide film 23, a silicon oxide film 24 is formed on the upper surface of the single crystal silicon substrate 21.

引き続き、第23図に示すように、単結晶シリコン基板
22の上面にN型のエピタキシャル層25を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 23, an N-type epitaxial layer 25 is formed on the upper surface of the single crystal silicon substrate 22.

その後、第24図に示すように、エピタキシャル層25
の表面を所定量除去して表面が平滑な状態で、シリコン
酸化膜24を露出させる。その後に、第25図に示すよ
うに、ダイヤフラム26、ピエゾ抵抗層27、MOSト
ランジスタ28.29等よりなる周辺回路を形成する。
Thereafter, as shown in FIG.
A predetermined amount of the surface is removed to expose the silicon oxide film 24 with a smooth surface. Thereafter, as shown in FIG. 25, a peripheral circuit including a diaphragm 26, a piezoresistive layer 27, MOS transistors 28, 29, etc. is formed.

このように、本実施例では周辺回路にMOSトランジス
タ28.29を備えた半導体圧力センサにおいて、MO
Sトランジスタ特性上有利である面方位が<100>の
エピタキシャル層25を用いることができる。
In this way, in this embodiment, in a semiconductor pressure sensor including MOS transistors 28 and 29 in the peripheral circuit, the MOS transistors 28 and 29 are used.
An epitaxial layer 25 having a <100> plane orientation, which is advantageous in terms of S transistor characteristics, can be used.

尚、この発明は上記各実施例に限定されるものではなく
、例えば、上記実施例では半導体圧力センサに具体化し
たが他の半導体装置に具体化してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and for example, although the embodiments are embodied in semiconductor pressure sensors, they may be embodied in other semiconductor devices.

[発明の効果] 以上詳述したようにこの発明によれば、インテリジェン
ト化、高集積化に優れた半導体装置とすることができる
優れた効果を発揮する。
[Effects of the Invention] As described in detail above, the present invention exhibits excellent effects that can provide a semiconductor device that is highly intelligent and highly integrated.

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

第1図は第1実施例の半導体圧力センサの断面図、第2
図〜第7図はその製造工程を示す図、第8図は比較のた
めの半導体圧力センサの断面図、第9図〜第16図は第
2実施例の半導体圧力センサの製造工程を示す図、第1
7図〜第25図は第3実施例の半導体圧力センサの製造
工程を示す図である。 2は第1の単結晶シリコン基板としての単結晶シリコン
基板、3は第2の単結晶シリコン基板としての単結晶シ
リコン基板、7はシリコン酸化膜、8はエピタキシャル
層。
FIG. 1 is a sectional view of the semiconductor pressure sensor of the first embodiment, and
7 to 7 are diagrams showing the manufacturing process thereof, FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor pressure sensor for comparison, and FIGS. 9 to 16 are diagrams showing the manufacturing process of the semiconductor pressure sensor of the second embodiment. , 1st
7 to 25 are diagrams showing the manufacturing process of the semiconductor pressure sensor of the third embodiment. 2 is a single crystal silicon substrate as a first single crystal silicon substrate, 3 is a single crystal silicon substrate as a second single crystal silicon substrate, 7 is a silicon oxide film, and 8 is an epitaxial layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基板表面に露出し、第1の素子形成領域となる第1
の単結晶シリコン部と、 基板表面に露出し、前記第1の単結晶シリコン部の面方
位とは異なる面方位を有し、かつ、第2の素子形成領域
となる第2の単結晶シリコン部とを備えてなる半導体装
置。 2、第1の面方位を有する第1の単結晶シリコン基板の
平滑面に、この第1の単結晶シリコン基板の平滑面の一
部が露出する状態で第2の面方位を有する第2の単結晶
シリコン基板を接合する第1工程と、 前記第1の単結晶シリコン基板の平滑面上にエピタキシ
ャル層を形成する第2工程と、 前記エピタキシャル層を所定量除去して、表面が平滑な
状態で、第1の素子形成領域となる前記エピタキシャル
層と、第2の素子形成領域となる前記第2の単結晶シリ
コン基板とを露出させる第3工程と を備えてなる半導体装置の製造方法。 3、前記第1工程において第2の単結晶シリコン基板の
露出部にシリコン酸化膜を形成し、この状態で第2工程
のエピタキシャル層を形成してなる請求項2に記載の半
導体装置の製造方法。
[Claims] 1. A first region exposed on the substrate surface and serving as a first element formation region.
a second single-crystal silicon portion that is exposed on the substrate surface, has a plane orientation different from that of the first single-crystal silicon portion, and serves as a second element formation region. A semiconductor device comprising: 2. A second silicon substrate having a second surface orientation is placed on the smooth surface of the first single crystal silicon substrate having the first surface orientation, with a part of the smooth surface of the first single crystal silicon substrate being exposed. a first step of bonding single crystal silicon substrates; a second step of forming an epitaxial layer on the smooth surface of the first single crystal silicon substrate; and removing a predetermined amount of the epitaxial layer so that the surface is smooth. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a third step of exposing the epitaxial layer which becomes a first element formation region and the second single crystal silicon substrate which becomes a second element formation region. 3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein a silicon oxide film is formed on the exposed portion of the second single crystal silicon substrate in the first step, and an epitaxial layer is formed in the second step in this state. .
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