JPH09129896A - 表面微細加工構造を集積化したモノリシック半導体素子の製造方法 - Google Patents

表面微細加工構造を集積化したモノリシック半導体素子の製造方法

Info

Publication number
JPH09129896A
JPH09129896A JP8247224A JP24722496A JPH09129896A JP H09129896 A JPH09129896 A JP H09129896A JP 8247224 A JP8247224 A JP 8247224A JP 24722496 A JP24722496 A JP 24722496A JP H09129896 A JPH09129896 A JP H09129896A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
sensor
forming
region
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8247224A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4138036B2 (ja
Inventor
Ljubisa Ristic
ルビサ・リスティック
Jr Frank A Shemansky
フランク・エー・シェマンスカイ,ジュニア
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
Publication of JPH09129896A publication Critical patent/JPH09129896A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4138036B2 publication Critical patent/JP4138036B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0802Details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面微細加工構造を集積化したモノリシック
半導体素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板(10)は、基板(10)を
覆う、相互接続層(14)と第1犠牲層(16)とを有
する。第1犠牲層(16)にパターニングを行うことに
より、センサ領域(30)とIC領域(40)とを形成
する。センサ領域(30)内にパターニングされたセン
サ構造層(32)を形成し、第2犠牲層(34)および
密閉層(36)によって保護する。一方IC領域(4
0)内にIC素子を形成する。IC処理に続いて、RT
Aアニールを行い、センサ層(32)内の応力を緩和す
る。センサ領域(30)をIC領域(40)に電気的に
結合し、犠牲層(16,34)を除去し、センサ領域
(40)内のセンサ素子を解放する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にセンサを
集積化した半導体素子に関し、更に特定すれば、集積表
面微細加工構造を有する(integrated surface micromac
hined structure)モノリシック半導体素子に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】センサを集積化した半導体素子は、例え
ば、加速度、流量または圧力の検出を必要とする用途に
おいて、コスト削減およびサイズ縮小の潜在的可能性が
あるために、高い関心が寄せられている。長年の間、個
別の微細加工されたセンサは商業的に入手可能であっ
た。これら個別センサは殆ど例外的にバルク微細加工技
術(bulk micromachining techniques)によって製造され
ていた。即ち、シリコン基板を加工して検出素子を形成
するのである。これまでに開発された技術によって信頼
性の高い素子が生産されるようになったが、かかる素子
は通常大きく、しかも最近の半導体集積回路(IC)素
子の処理との集積化は容易ではない。その結果、表面微
細加工、即ち、基板表面に堆積された層の微細加工が、
極く最近の研究の主題となっている。
【0003】表面微細加工は、バルク微細加工センサ技
術で可能なセンサよりも、大幅に小型化されたセンサを
製造する潜在的可能性を提供する。この潜在的可能性
は、単一チップ上でIC素子とかかるセンサとを一体化
し、モノリシック半導体素子の生産をもたらす可能性も
ある。モノリシック素子固有の利点には、高い信頼性お
よび低いコストが含まれる。その上、これらの集積素子
は、個別素子よりも、感度および精度が高く、しかもサ
イド・エフェクト(side effect) やデータ獲得(data ac
quisition)に対する補償も優れている。
【0004】表面微細加工素子に固有の問題の1つとし
て、表面微細加工素子は、採用する個々の処理方式への
依存性が極端に高いことが証明されている。しばしば、
センサを製造するための最良のプロセスが、IC素子を
製造するためのプロセスとは全く矛盾することがある。
例えば、フィールド酸化またはソース/ドレイン駆動の
ような、高温(900℃以上)のICプロセスは、表面
微細加工構造(SMS)に必要とされる比較的厚い(1
ないし2ミクロン)ポリシリコン層に、応力を生じる可
能性がある。繰り返される高温プロセスのためにかかる
応力が蓄積されると、その結果、センサ構造が変形する
可能性がある。
【0005】最近、1995年5月23日に発行され
た、米国特許第5,417,111 号、"MONOLITHIC CHIP CONTA
INING INTEGRATED CIRCUITRY AND SUSPENDED MICROSTRU
CTURE"において、Steven J. Sherman, et al. は、この
一体化問題に対する解決案として、バイポーラ回路素子
または金属酸化物半導体(MOS:metal oxide semicon
doctor) 回路素子、あるいは双方のタイプの素子を組み
合わせたBiMOSのいずれかを含む構造を示唆してい
る。具体的に説明すると、Sherman et al.は、SMSの
前にバイポーラおよび/またはMOS回路素子を作成す
ることによって、前述の高温問題を回避するプロセスを
提案した。しかしながら、この処理シーケンスは、種々
の層の厚さの能力を制限する等、SMSのプロセスの最
適化に対して制限を強いるものである。即ち、既に形成
されているIC回路素子があるために、最適なSMSを
形成するための熱アニールやドーピング・サイクルの使
用が制限されることになる。このような熱アニールの熱
およびドーピング・サイクルは、かかる回路素子の性能
を低下させる可能性がある。
【0006】したがって、最適化されたICおよびSM
S素子を有する、集積化表面微細加工構造を有するモノ
リシック半導体素子を製造する新規なプロセスを考案す
れば、有益であろう。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、最適化されたICおよびSMS素子双方を有す
るモノリシック半導体素子を製造するための、新規なプ
ロセスを提供することである。
【0008】本発明の他の目的は、信頼性向上およびコ
スト削減を図った素子を得ることができる、集積化表面
微細加工構造を有するモノリシック半導体素子を製造す
るための新規なプロセスを提供することである。
【0009】本発明の更に他の目的は、感度および精度
の向上を図り、サイド・エフェクトの補償およびデータ
獲得を改善する素子を得ることができる、集積化表面微
細加工構造を有するモノリシック半導体素子を製造する
ための新規で改良された方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、表面微
細加工構造を集積化したモノリシック半導体素子の製造
方法によって達成される。まず、半導体基板を用意し、
基板を覆う相互接続層と第1犠牲層とを堆積する。第1
犠牲層にパターニングを行うことにより、センサ領域と
IC領域とを形成する。センサ領域内にパターニングさ
れたセンサ構造層を形成し、第2犠牲層および密閉層に
よって保護する。一方IC領域内にIC素子を形成す
る。IC処理に続いて、RTAアニールを行い、センサ
層内の応力を緩和する。センサ領域をIC領域に電気的
に結合し、犠牲層を除去し、センサ領域内のセンサ素子
を解放する。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明は、表面微細加工センサ構
造と、かかるセンサ構造によって発生された信号を処理
する回路との双方を内蔵した、モノリシック半導体素子
を製造する新規な方法に関するものである。説明および
理解を容易にするために、図1の集積化表面微細加工構
造を有するモノリシック半導体素子およびそれ以降の図
は、表面微細加工片持ちばりビーム(cantilever beam)
を描いたものとする。しかしながら、これより図示し説
明する本発明は、ダイアフラム、ブリッジ、およびトラ
ンポリン構造のような、他のタイプの表面微細加工構造
を作成するためにも採用可能であることは理解されよ
う。例えば、1994年8月16日に発行され、Motoro
la.Inc. に譲渡された、米国特許第5,337,606 号、"LAT
ERALLY SENSITIVE ACCELEROMETER AND METHOD OF MAKIN
G"において、Bennett et al.は、本発明の方法でも作成
し得る微細加工コンデンサ構造について記載している。
【0012】ここで図1を参照すると、本発明の一実施
例を用いて製造した素子の一部をかなり簡略化した断面
図が示されている。半導体基板10は、センサ領域30
と、集積回路領域40とを有する。センサ領域30内で
は、ポリシリコン微細構造、即ち、型持ちばりビーム3
2が示されており、下地の相互接続層14と結合されて
いる。相互接続層14は絶縁層12を覆うものとして示
されている。集積回路領域40は、ソースおよびドレイ
ン領域42、酸化物層44、金属接点46、ゲート電極
47およびゲート酸化物層48から成る、非常に簡略化
されたMOS素子を有するものとして示されている。
【0013】半導体基板10は、細部を最小限に止めて
示されているが、基板10は、集積回路領域40内に形
成される半導体回路の歩留りおよび性能を最高に高める
ように、調整されることは理解されよう。したがって、
基板10は、図1に示したようなシリコン半導体ウエハ
で構成することができ、あるいは、基板10は、エピタ
キシャル・シリコン層が上に配されている半導体ウエハ
で構成することもできる。加えて、基板10は、シリコ
ン接合ウエハ構造(silicon bonded wafer structure)、
または半導体素子製造に相応しい、当業者には既知のい
ずれかの他の構造を含むこともできる。半導体基板10
は、その中にいかなる数のドープ領域でも形成すること
ができ、単一MOS、相補形MOS(CMOS)、Bi
MOSおよびバイポーラ回路を含むがこれらには限定さ
れない、広範囲の半導体素子をここに作成し収容するこ
とができる。本発明は、殆どのタイプの半導体素子の、
殆どの表面微細加工センサ構造との集積化を可能にする
ものである。
【0014】図2は、本発明の一実施例であるプロセス
の主要工程を示すフロー・チャートである。堆積工程1
00は、基板10上での絶縁層12の堆積、ならびに相
互接続層14の堆積およびパターニングから成る。絶縁
層12は任意の層である。即ち、用途によっては絶縁層
12の堆積は必要でない。しかしながら、絶縁層12は
センサ素子を基板10から絶縁すると共に、センサ領域
30の処理の間IC領域40を保護する役割を果たすこ
とができるので、殆どの用途では、絶縁層12を用いる
ことによって利点が得られる。この二重の目的を達成す
るために、通常、層12は、例えば、低圧化学蒸着(L
PCVD:low pressure chemical vapordeposition )
によって堆積された窒化シリコン(Si3N4) である。ある
いは、絶縁層12は、二酸化シリコン(SiO2)とその上に
配されたSi3N4 層との結合層とすることもできる。
【0015】相互接続層14は、少なくとも部分的に
は、センサ領域30内の素子をIC領域40内の素子に
電気的に結合する役割を果たす。通常、相互接続層14
は、ドープ・ポリシリコンで作成されるが、一般的に用
いられている耐熱金属シリサイドまたはサリサイド(sal
icides) を用いてもよい。ドープ・ポリシリコン、シリ
サイドまたはサリサイドを形成するために一般的に用い
られる技術のいずれかを用いて相互接続層14を形成可
能であることは、理解されよう。形成の後、標準的フォ
トリソグラフィおよびエッチング技法を用いることによ
って、相互接続層14にパターニングを行う。 工程1
10は、第1犠牲層16の堆積およびパターニングから
成る。層16は、典型的に、厚さ約1ないし2ミクロン
(μ)に堆積された、燐ケイ酸ガラス(PSG:phospos
ilicate glass)である。PSG犠牲層16の堆積には、
例えば、化学蒸着(CVD)のような一般的に用いられ
ている技法のいずれかを用いることができる。PSGが
選択されたのは、そのエッチング速度が速く、ポリシリ
コンに対するエッチング選択性が高く、かつ物質が検出
用構造の形成に通常用いられているからである。ここで
図3を参照すると、堆積およびパターニング工程110
が完了し、マスキング層(図示せず)を全て除去した後
の、モノリシック半導体素子の一部をかなり簡略化した
断面図が示されている。標準的なフォトリソグラフィお
よびエッチング・プロセスによって層16にパターニン
グを行い、アンカー開口(anchor opening)18を規定す
る。ドライ・エッチング技法を用いて層16のパターニ
ングを行うことができるが、通常、第1犠牲層16のエ
ッチングには、アンカー開口18の底面に露出されて示
されている下地の相互接続層14に対して選択性が高い
バッファ酸化物エッチャント(BOE:buffer oxide ec
hant) を用いる。
【0016】再び図2に戻って、マスキング層(図示せ
ず)の除去後、工程120において、構造層32を堆積
し、ドープし、かつこれにパターニングを行う。通常、
構造層32にはポリシリコンを用い、例えば、LPCV
Dによってコンフォーマルに形成することにより、アン
カー開口18を完全に充填し、相互接続14に結合す
る。構造層32の厚さは、形成されるセンサ構造素子の
タイプの関数であるが、図示のポリシリコン片持ちばり
ビームに対しては、1ないし2ミクロンが通常の厚さで
ある。
【0017】センサ構造素子には通常ポリシリコンが用
いられるが、タングステン(W)のような他の半導体ま
たは導電性物質を用いてセンサ構造素子を形成すること
も可能である。しかしながら、ポリシリコンを用いる場
合、現場でドープされたポリシリコンよりもむしろ、ド
ープされないポリシリコンを堆積した場合に最高の堆積
速度が得られる。したがって、通常、ドープされないポ
リシリコン膜(層32)を堆積し、続いて、例えば、イ
オン注入のような、ポリシリコンにドープするためのい
くつかの既知で一般的に用いられている方法の1つを用
いて、これをドープする。ドーピングの後、構造層32
にパターニングを行い、必要とされる特定センサ構造素
子を形成する。構造層32のドーピングは、とりわけ、
層32のアンカー開口18を通じての相互接続層14へ
の電気的結合を強化する役割を果たすことも理解されよ
う。
【0018】次に図4を参照すると、工程120が完了
し、マスキング層(図示せず)を除去した後のモノリシ
ック半導体素子の一部を、かなり簡略化した断面図が示
されている。図示の構造層32は、アンカー開口18が
充填されており、これによって物理的および電気的に相
互接続層14に結合されている状態である。各センサ素
子32には、いかなる数のアンカー開口18を形成して
もよい。例えば、ブリッジ型センサ素子が必要な場合、
2つのアンカー開口18が形成される。更に、多数のセ
ンサ素子32を単一基板10上に形成可能である。
【0019】再び図2に戻り、構造層32のパターニン
グの後、工程130において、まず第2犠牲層34の堆
積およびパターニングを行い、パターニングされた構造
層32を完全に被覆する。第2犠牲層34は通常PSG
で構成される。図5を参照すると、層34にパターニン
グを行った結果、層34および層16がIC領域40か
ら除去され、相互接続層14が露出されたままとなって
いる。図2の工程130では、次に熱アニールを行う。
通常、約900℃のアニール温度が用いられる。このア
ニールは、パターニングされた構造層32において応力
を緩和し、第1および第2犠牲層双方16,34からの
燐の拡散により、層32をドープする役割を果たす。こ
のようにパターニングされた層32にドーピングを行う
と、犠牲層16,34から層32により効率的にドーパ
ントが拡散することがわかっている。次に図5を参照す
ると、層32が、それぞれ第1および第2犠牲層16,
34間に完全に閉じ込められている様子を見ることがで
きる。こうして、パターニングされた構造層32の全表
面を、PSG層およびドーパント源と接触した状態にす
る。
【0020】再び図2を参照する。工程140では、ま
ず、密閉層36の堆積およびパターニングを行い、IC
領域40における回路素子製造の間、センサ領域30の
ための保護を設ける。ここに開示する方法は本質的に層
32内の全SMS構造を規定するが、センサ領域30内
のこれらセンサ構造素子32は、それぞれ第1および第
2犠牲層16,34間に閉じ込められ、かつこれらによ
って保護されていることは理解されよう。したがって、
高温処理を利用して図1に示したソース/ドレイン領域
42のようなIC素子の構成要素が形成される間、セン
サ構造素子32は、IC処理において利用される高温に
よって生じる応力の蓄積および損傷から保護された状態
を保つ。更に、密閉層36によって、IC処理の間、セ
ンサ領域30および内部のSMS構造に対する付加的な
保護も設ける。次に、図6を参照すると、通常Si3N4
ら成る密閉層36にパターニングを行い、IC領域40
内の基板10を露出させ、センサ領域30にほぼ密閉構
造を形成し、相互接続領域15およびIC領域40を密
閉せずに残した状態が示されている。
【0021】図2の工程140では、更に、IC領域4
0に回路を形成する。採用する具体的なプロセス工程
は、所望の最終構造、およびそうして形成されたIC回
路の機能性(functionality) によって異なることは理解
されよう。また、かかるプロセス工程は、本発明におい
て利用することを意図したものであることも理解されよ
う。次に図7を参照すると、ソース/ドレイン領域42
のようなほぼ全てのIC回路素子が形成され、酸化物層
44に覆われている状態が図示されている。採用された
特定のIC処理に対して、高速熱アニール(RTA:rap
id thermal aneal) を調整し、センサ層32を第1およ
び第2犠牲層16,34間に閉じ込めた状態で、IC処
理の間に調整した高速熱アニールを行った場合、パター
ニングされた構造層32に生じる応力を効果的に軽減で
きることが分かっている。かかる調整は、通常のMOS
プロセスでは、RTAを約900℃で約30秒とすれば
有効であることが証明されている。尚、異なるRTA条
件が必要となる可能性もあり、これは、製造するセンサ
素子のタイプ、および実行される特定IC処理工程の関
数であることは、理解されよう。更に、これら異なるR
TA条件は、検査用構造の評価を通して、容易に実験的
に決定可能であることも理解されよう。最後に、熱アニ
ールの前または後に、密閉層36を除去してもよいこと
も理解されよう。図7は、工程140の完了時に、本発
明方法の一実施例によって製造された構造を示す。ここ
では、密閉層36はRTAの前に既に除去されている。
【0022】再び図2を参照する。工程150におい
て、相互接続領域15を用いて、センサ領域30をIC
領域40に電気的に結合する。図8に示すように、酸化
物層44に、接点開口49が形成されている。金属接点
層46の堆積およびパターニングが行われて金属接点4
6が形成されており、これによって、センサ領域30を
IC領域40に電気的に結合すると共に、図示の種々の
IC回路素子に対する電気的結合も行う。続いて、工程
150では、パシベーション層50の堆積およびパター
ニングが行われる。パシベーション層50をパターニン
グして、センサ領域30を露出させ、更にIC領域40
内の接合領域(図示せず)を露出させ、チップ外部用電
気結合部(off chip electraical coupling) を設ける。
パシベーション層50は、通常Si3N4 から成り、少なく
とも最上層として含むことは理解されよう。Si3N4 また
はPSGに対して高い選択性を有するその他のいずれか
の誘電体物質の選択は、後に犠牲層を除去する間、IC
領域40を完全に保護するために重要である。最後に、
第1および第2犠牲層16,34それぞれにエッチング
を行い、パターニングされている構造層32を解放す
る。通常、犠牲層のエッチングにはBOE溶液を用い
る。これは、構造素子32およびパシベーション層5
0、ならびにあらゆる露出金属層に対する選択性を与え
るのを助ける。図8は、工程150の完了時における、
本発明の一実施例によって製造された構造を示す。
【0023】以上、表面微細加工構造を集積化したモノ
リシック半導体素子を製造するための新規な方法を開示
した。本方法は、IC領域40内にIC素子の構成要素
を形成する前に、センサ領域30内に全構造をほぼ形成
しようとするものである。また、本方法は、第1に全て
のセンサ構造素子32を第1および第2犠牲層16,3
4間に閉じ込めることによって、熱処理の影響からこれ
らセンサ構造素子32を全て保護しようとするものであ
る。第2に、センサ領域30を覆う密閉層36を設ける
ことによって、密閉層36内のセンサ領域30を完全に
密閉する。最後に、RTAプロセスを調整し、最適化I
Cプロセスの間に素子32に蓄積されるあらゆる応力を
緩和する。加えて、本方法では、センサ領域30および
IC領域40の処理はそれぞれ互いに独立しているの
で、センサ領域30内のセンサ素子およびIC領域40
内のIC素子を、あらゆるタイプのものとすることもで
きる。
【0024】ここに提供した方法は、従来技術の方法に
対して、センサ素子およびIC素子を独立して最適化が
可能であるという利点があることは、理解されよう。当
業者は知っているように、製造プロセスを最適化するこ
とにより、その結果、信頼性向上およびコスト削減を図
った素子を得ることができる。加えて、最適化は、サイ
ド・エフェクト自体の減少、および性能が向上した最適
化素子の製造の双方により、サイド・エフェクトの補償
も改善することができる。最後に、かかる最適化素子
は、センサおよびIC双方の機能性の最適化により、デ
ータ獲得の改善も可能とする。
【0025】以上本発明の具体的な実施例について示し
かつ説明したが、更に他の変更や改善も当業者には想起
されよう。したがって、本発明はここに示した特定形態
には限定されないと理解されることを望み、本発明の精
神および範囲から逸脱しない全ての変更は、特許請求の
範囲に含まれることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を用いて製造した、処理終了間際の素子
の一部を示す、非常に簡略化した断面図。
【図2】本発明の一実施例の主要プロセス工程を表わす
フロー・チャート。
【図3】図2の主要プロセス工程に相関付けて、本発明
を用いて製造する素子の部分を示す、非常に簡略化した
断面図。
【図4】図2の主要プロセス工程に相関付けて、本発明
を用いて製造する素子の部分を示す、非常に簡略化した
断面図。
【図5】図2の主要プロセス工程に相関付けて、本発明
を用いて製造する素子の部分を示す、非常に簡略化した
断面図。
【図6】図2の主要プロセス工程に相関付けて、本発明
を用いて製造する素子の部分を示す、非常に簡略化した
断面図。
【図7】図2の主要プロセス工程に相関付けて、本発明
を用いて製造する素子の部分を示す、非常に簡略化した
断面図。
【図8】図2の主要プロセス工程に相関付けて、本発明
を用いて製造する素子の部分を示す、非常に簡略化した
断面図。
【符号の説明】
10 半導体基板 12 絶縁層 14 相互接続層 18 アンカー開口 30 センサ領域 32 構造層 34 第2犠牲層 36 密閉層 40 集積回路領域 42 ソースおよびドレイン領域 44 酸化物層 46 金属接点 47 ゲート電極 48 ゲート酸化物層 49 接点開口 50 パシベーション層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランク・エー・シェマンスカイ,ジュニ ア アメリカ合衆国アリゾナ州フェニックス、 イースト・マウンテン・スカイ・アベニュ ー1905

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面微細加工構造を集積化したモノリシッ
    ク半導体素子の製造方法であって:半導体基板(10)
    を用意する段階;センサ領域(30)内で前記半導体基
    板を覆う、少なくとも1つの導電性微細構造(32)を
    形成し、前記少なくとも1つの導電性微小構造を密閉す
    る段階;前記少なくとも1つの導電性微小構造を形成す
    る段階に続いて、少なくとも1つの半導体素子を形成す
    る段階であって、導電性ドープ領域を含む前記少なくと
    も1つの半導体素子を、集積回路領域(40)内に形成
    する段階;前記少なくとも1つの半導体素子を形成する
    段階に続いて、熱アニールを行う段階;前記少なくとも
    1つの導電性微小構造の密閉を解き、前記少なくとも1
    つの導電性微細構造を懸垂させる段階;および前記少な
    くとも1つの導電性微細構造を前記少なくとも1つの半
    導体素子に、電気的に結合する段階;から成ることを特
    徴とする方法。
  2. 【請求項2】表面微細加工センサ構造を集積化したモノ
    リシック半導体素子の製造方法であって:上面を有する
    半導体基板(10)を用意する段階;前記上面を覆う相
    互接続層(14)を形成する段階;前記相互接続層(1
    4)を覆う第1犠牲層(16)を形成する段階;前記第
    1犠牲層にパターニングを行い、集積回路領域(40)
    とセンサ領域(30)とを規定し、前記センサ領域にお
    いて前記第1犠牲層の選択部分を除去して、前記相互接
    続層を露出させる少なくとも1つのアンカー開口(1
    8)を形成する段階;前記第1犠牲層を覆う構造層(3
    2)を形成し、前記少なくとも1つのアンカー開口を通
    じて前記相互接続層に前記構造層を結合する段階;前記
    構造層にパターニングを行い、前記センサ領域内に少な
    くとも1つのセンサ構造素子を形成する段階;前記セン
    サ領域を覆う第2犠牲層(34)を形成する段階;前記
    センサ領域を覆う密閉層(36)を形成する段階;次
    に、前記集積回路領域内において、導電性ドープ領域を
    含む、半導体素子構造を形成する段階;高速熱アニール
    を行う段階;前記集積回路領域を覆うパシベーション層
    (50)を形成する段階;前記密閉層、第1犠牲層およ
    び第2犠牲層を除去し、前記少なくとも1つのセンサ構
    造素子を懸垂させる段階;および前記少なくとも1つの
    センサ構造素子と前記半導体素子構造とを電気的に結合
    する段階;から成ることを特徴とする方法。
JP24722496A 1995-09-05 1996-08-28 表面微細加工構造を集積化したモノリシック半導体素子の製造方法 Expired - Fee Related JP4138036B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/523,581 US5550090A (en) 1995-09-05 1995-09-05 Method for fabricating a monolithic semiconductor device with integrated surface micromachined structures
US523581 1995-09-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09129896A true JPH09129896A (ja) 1997-05-16
JP4138036B2 JP4138036B2 (ja) 2008-08-20

Family

ID=24085580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24722496A Expired - Fee Related JP4138036B2 (ja) 1995-09-05 1996-08-28 表面微細加工構造を集積化したモノリシック半導体素子の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5550090A (ja)
EP (1) EP0762510B1 (ja)
JP (1) JP4138036B2 (ja)
KR (1) KR100440651B1 (ja)
DE (1) DE69624645T2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11345986A (ja) * 1998-04-30 1999-12-14 Robert Bosch Gmbh マイクロマシンの構成要素の製造方法
JPWO2003010828A1 (ja) * 2001-07-23 2004-11-18 三菱電機株式会社 薄膜構造体の製造方法
JPWO2003012859A1 (ja) * 2001-07-30 2004-11-25 三菱電機株式会社 電極構造、薄膜構造体の製造方法
JP2007001004A (ja) * 2005-05-27 2007-01-11 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置、およびその作製方法
JP2007152554A (ja) * 2005-05-27 2007-06-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
JP2007175862A (ja) * 2005-11-30 2007-07-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 微小構造体及びその作製方法並びに微小電気機械式装置
JP2007283480A (ja) * 2006-03-20 2007-11-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd マイクロマシン、およびその作製方法
JP2010074173A (ja) * 2009-10-08 2010-04-02 Mitsubishi Electric Corp 電極構造
US8008737B2 (en) 2005-05-27 2011-08-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US8470695B2 (en) 2006-03-20 2013-06-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing micromachine having spatial portion within

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4341271B4 (de) * 1993-12-03 2005-11-03 Robert Bosch Gmbh Beschleunigungssensor aus kristallinem Material und Verfahren zur Herstellung dieses Beschleunigungssensors
US6012336A (en) * 1995-09-06 2000-01-11 Sandia Corporation Capacitance pressure sensor
US5963788A (en) * 1995-09-06 1999-10-05 Sandia Corporation Method for integrating microelectromechanical devices with electronic circuitry
US5798283A (en) * 1995-09-06 1998-08-25 Sandia Corporation Method for integrating microelectromechanical devices with electronic circuitry
US6281560B1 (en) 1995-10-10 2001-08-28 Georgia Tech Research Corp. Microfabricated electromagnetic system and method for forming electromagnets in microfabricated devices
US6377155B1 (en) 1995-10-10 2002-04-23 Georgia Tech Research Corp. Microfabricated electromagnetic system and method for forming electromagnets in microfabricated devices
US5847631A (en) * 1995-10-10 1998-12-08 Georgia Tech Research Corporation Magnetic relay system and method capable of microfabrication production
DE19537814B4 (de) * 1995-10-11 2009-11-19 Robert Bosch Gmbh Sensor und Verfahren zur Herstellung eines Sensors
US5867302A (en) * 1997-08-07 1999-02-02 Sandia Corporation Bistable microelectromechanical actuator
US6136677A (en) * 1997-09-25 2000-10-24 Siemens Aktiengesellschaft Method of fabricating semiconductor chips with silicide and implanted junctions
US6028343A (en) * 1997-10-24 2000-02-22 Stmicroelectronics, Inc. Integrated released beam sensor for sensing acceleration and associated methods
KR100271138B1 (ko) * 1998-01-22 2001-03-02 윤덕용 잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조 방법
DE19820816B4 (de) * 1998-05-09 2006-05-11 Robert Bosch Gmbh Bondpadstruktur und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE19960094A1 (de) 1999-12-14 2001-07-05 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur mikromechanischen Herstellung eines Halbleiterelements, insbesondere Beschleunigungssensors
EP1370877A4 (en) * 2001-02-23 2007-01-03 Water Corp VIBRATION MEASURING DEVICE
US6756317B2 (en) * 2001-04-23 2004-06-29 Memx, Inc. Method for making a microstructure by surface micromachining
US6600587B2 (en) 2001-04-23 2003-07-29 Memx, Inc. Surface micromachined optical system with reinforced mirror microstructure
WO2002103808A1 (fr) * 2001-06-13 2002-12-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Structure de films minces et son procede de fabrication et accelerometre et son procede de fabrication
JPWO2003001608A1 (ja) * 2001-06-21 2004-10-14 三菱電機株式会社 薄膜構造体の製造方法
JPWO2003015183A1 (ja) * 2001-08-01 2004-12-02 三菱電機株式会社 薄膜構造体の製造方法
TWI220423B (en) * 2001-08-30 2004-08-21 Hrl Lab Llc A method of fabrication of a sensor
US6792804B2 (en) 2001-10-19 2004-09-21 Kionix, Inc. Sensor for measuring out-of-plane acceleration
US6747340B2 (en) * 2002-03-15 2004-06-08 Memx, Inc. Multi-level shielded multi-conductor interconnect bus for MEMS
US7265429B2 (en) * 2002-08-07 2007-09-04 Chang-Feng Wan System and method of fabricating micro cavities
US7429495B2 (en) * 2002-08-07 2008-09-30 Chang-Feng Wan System and method of fabricating micro cavities
US7265477B2 (en) * 2004-01-05 2007-09-04 Chang-Feng Wan Stepping actuator and method of manufacture therefore
US7651758B2 (en) * 2005-10-18 2010-01-26 Endres Machining Innovations Llc System for improving the wearability of a surface and related method
US20100289065A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Pixart Imaging Incorporation Mems integrated chip with cross-area interconnection
RU2511614C2 (ru) * 2012-07-17 2014-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Электронная схема и/или микроэлектромеханическая система с радиационным источником подвижных носителей заряда
US9340412B2 (en) * 2014-07-28 2016-05-17 Ams International Ag Suspended membrane for capacitive pressure sensor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5938621A (ja) * 1982-08-27 1984-03-02 Nissan Motor Co Ltd 振動分析装置
JPS6055655A (ja) * 1983-09-07 1985-03-30 Nissan Motor Co Ltd 梁構造体を有する半導体装置
US5343064A (en) * 1988-03-18 1994-08-30 Spangler Leland J Fully integrated single-crystal silicon-on-insulator process, sensors and circuits
US5326726A (en) * 1990-08-17 1994-07-05 Analog Devices, Inc. Method for fabricating monolithic chip containing integrated circuitry and suspended microstructure
US5417111A (en) * 1990-08-17 1995-05-23 Analog Devices, Inc. Monolithic chip containing integrated circuitry and suspended microstructure
US5337606A (en) * 1992-08-10 1994-08-16 Motorola, Inc. Laterally sensitive accelerometer and method for making
US5369544A (en) * 1993-04-05 1994-11-29 Ford Motor Company Silicon-on-insulator capacitive surface micromachined absolute pressure sensor
US5504026A (en) * 1995-04-14 1996-04-02 Analog Devices, Inc. Methods for planarization and encapsulation of micromechanical devices in semiconductor processes

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4603641B2 (ja) * 1998-04-30 2010-12-22 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング マイクロマシンの構成要素の製造方法
JPH11345986A (ja) * 1998-04-30 1999-12-14 Robert Bosch Gmbh マイクロマシンの構成要素の製造方法
JPWO2003010828A1 (ja) * 2001-07-23 2004-11-18 三菱電機株式会社 薄膜構造体の製造方法
JP4558315B2 (ja) * 2001-07-23 2010-10-06 三菱電機株式会社 薄膜構造体の製造方法
JP4540983B2 (ja) * 2001-07-30 2010-09-08 三菱電機株式会社 電極構造、薄膜構造体の製造方法
JPWO2003012859A1 (ja) * 2001-07-30 2004-11-25 三菱電機株式会社 電極構造、薄膜構造体の製造方法
JP2007152554A (ja) * 2005-05-27 2007-06-21 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
JP2007001004A (ja) * 2005-05-27 2007-01-11 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置、およびその作製方法
US8008737B2 (en) 2005-05-27 2011-08-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US8455287B2 (en) 2005-05-27 2013-06-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device including microstructure
JP2007175862A (ja) * 2005-11-30 2007-07-12 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 微小構造体及びその作製方法並びに微小電気機械式装置
JP2007283480A (ja) * 2006-03-20 2007-11-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd マイクロマシン、およびその作製方法
US8470695B2 (en) 2006-03-20 2013-06-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing micromachine having spatial portion within
US8884384B2 (en) 2006-03-20 2014-11-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Micromachine and method for manufacturing the same
US9487390B2 (en) 2006-03-20 2016-11-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Micromachine and method for manufacturing the same
JP2010074173A (ja) * 2009-10-08 2010-04-02 Mitsubishi Electric Corp 電極構造

Also Published As

Publication number Publication date
EP0762510A3 (en) 1997-07-30
JP4138036B2 (ja) 2008-08-20
KR970017990A (ko) 1997-04-30
EP0762510A2 (en) 1997-03-12
EP0762510B1 (en) 2002-11-06
DE69624645T2 (de) 2003-04-24
DE69624645D1 (de) 2002-12-12
KR100440651B1 (ko) 2004-10-22
US5550090A (en) 1996-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4138036B2 (ja) 表面微細加工構造を集積化したモノリシック半導体素子の製造方法
US5963788A (en) Method for integrating microelectromechanical devices with electronic circuitry
US6012336A (en) Capacitance pressure sensor
US5798283A (en) Method for integrating microelectromechanical devices with electronic circuitry
JP3778128B2 (ja) メンブレンを有する半導体装置の製造方法
US6913941B2 (en) SOI polysilicon trench refill perimeter oxide anchor scheme
US7671430B2 (en) MEMS resonator and manufacturing method of the same
US7342263B2 (en) Circuit device
US6109113A (en) Silicon micromachined capacitive pressure sensor and method of manufacture
JP4970662B2 (ja) 半導体材料の第2の本体が重ねて置かれた半導体材料の第1の本体を電気的に接続するための構造、電気的接続構造を使用する複合構造、および、それらの製造方法
US5929497A (en) Batch processed multi-lead vacuum packaging for integrated sensors and circuits
EP1333503B1 (en) Process for a monolithically-integrated micromachined sensor and circuit
US7678601B2 (en) Method of forming an acceleration sensor
JPH10148624A (ja) 化学抵抗ガスマイクロセンサを含む半導体集積回路装置及びその製造方法
US20040053435A1 (en) Electronic device and method for fabricating the electronic device
US20030118076A1 (en) Sensor for a contact-free temperature measurement
JPH0897439A (ja) ワン・チップ集積センサ
US6392158B1 (en) Structure equipped with electric contacts formed through said structure substrate and method for obtaining said structure
JPH10300705A (ja) 化学抵抗性ガスマイクロセンサを有する半導体集積装置およびその製造プロセス
US5939722A (en) Semiconductor detector for infrared radiation and method for manufacturing same
JPH0797643B2 (ja) 圧力変換装置の製造方法
JPH06213747A (ja) 容量型半導体センサ
JPH10300603A (ja) 半導体式変位検出装置の製造方法
JP3055508B2 (ja) 圧力検出器の製造方法
US6720635B1 (en) Electronic component

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20040927

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061212

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070904

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080513

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080605

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120613

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130613

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees