JPH0982983A - Semiconductor device and manufacture of semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device and manufacture of semiconductor device

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JPH0982983A
JPH0982983A JP23970795A JP23970795A JPH0982983A JP H0982983 A JPH0982983 A JP H0982983A JP 23970795 A JP23970795 A JP 23970795A JP 23970795 A JP23970795 A JP 23970795A JP H0982983 A JPH0982983 A JP H0982983A
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JP
Japan
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semiconductor
insulating layer
silicon layer
single crystal
layer
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Application number
JP23970795A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Kuniyone
和夫 國米
Mamoru Miyawaki
守 宮脇
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a semiconductor device smaller than and make an integration degree higher than conventional devices by forming a cavity section under an insulating layer containing a section, to which a semiconductor element is formed, through etching from a surface, to which the insulating layer is shaped. SOLUTION: An opening section 7 is formed onto an oxide film 2 and a nitride film 3, a cavity section is formed just under a section, to which a single crystal silicon layer 4 is formed, and the cavity section functions as a diaphragm 8. Electronic circuits 9 and 10 are formed to sections, to which the oxide film 2 and the nitride film 3 are not shaped, and connected electrically through the single crystal silicon layer 4 and aluminum electrodes 5. The internal resistance value of the single crystal silicon layer 4 is changed by the physical displacement of the diaphragm 8 by pressure generated from the outside, the change is detected as the fluctuation of voltage and transmitted to the electronic circuits 9, 10, signal processing such as amplification, temperature compensation, dispersion correction, etc., is conducted, and a pressure value is output.

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】本発明は、半導体装置および
半導体装置の製造方法に関するものであり、特に自動
車、家電その他工業分野で用いられる半導体圧力センサ
や半導体加速度センサおよびそれらの製造方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a semiconductor pressure sensor and a semiconductor acceleration sensor used in automobiles, home appliances and other industrial fields, and a method for manufacturing them. .

【0002】[0002]

【従来の技術】圧力や加速度を電気信号に変換する圧力
センサや加速度センサは、従来より自動車分野で広く用
いられてきたが、自動車のエレクトロニクス化の進展に
伴ってその需要をさらに増大させてきた。1970年代
以降、排気ガス規制や低燃費を実現するために自動車エ
ンジンの電子制御化によって、例えばMAP(Manifold
Absolute Pressure)、大気圧、トランスミッションオ
イル圧、エンジンオイル圧などに多くの圧力センサが用
いられるようになってきた。さらに1990年代以降
は、自動車の安全性向上や環境保護などの観点から、走
行、駆動系の電子制御化や故障診断機能の装備などにこ
れらのセンサが用いられるようになってきた。例えばア
ンチロックブレーキシステムやアクティブサスペンショ
ンシステム、近年ではエアバッグシステムなどに加速度
センサが用いられるようになってきている。圧力センサ
はこの他、家電分野においては掃除機の吸塵制御、電子
血圧計の血圧および血管音検出、パッケージエアコンの
コンプレッサ制御や気圧計測、全自動洗濯機の水位制御
などに、水まわりの分野では全自動風呂の水位制御や水
道圧の測定などに、その他工業プラントのガス圧計測や
ダイバーズウォッチの水圧計測などにと、その応用範囲
はさらに広がってきている。加速度センサにおいても、
工業用設備の振動センサなどその用途を一層広げてきて
いる。
2. Description of the Related Art Pressure sensors and acceleration sensors for converting pressure and acceleration into electric signals have been widely used in the field of automobiles, but the demand for them has further increased with the progress of electronics in automobiles. . Since the 1970s, electronic control of automobile engines has been adopted to realize exhaust gas regulations and low fuel consumption, for example, MAP (Manifold
Absolute Pressure), atmospheric pressure, transmission oil pressure, engine oil pressure and many other pressure sensors have come to be used. Further, since the 1990's, these sensors have come to be used for traveling, electronic control of drive systems, equipment for failure diagnosis function, etc. from the viewpoint of improving vehicle safety and environmental protection. For example, acceleration sensors have come to be used in antilock brake systems, active suspension systems, and in recent years airbag systems. In addition to this, pressure sensors are used in home appliances, such as dust control for vacuum cleaners, blood pressure and blood vessel sound detection for electronic blood pressure monitors, compressor control and atmospheric pressure measurement for packaged air conditioners, and water level control for fully automatic washing machines. The range of applications is expanding, such as for water level control in fully automatic baths and water pressure measurement, as well as gas pressure measurement in other industrial plants and water pressure measurement in diver's watches. Also in the acceleration sensor,
Its applications such as vibration sensors for industrial equipment are being further expanded.

【0003】半導体を用いて作製された圧力センサや加
速度センサは、半導体基板上にシリコン微細加工技術に
よって形成された薄肉部(ダイヤフラム)を可動部とし
て、ダイヤフラムの変位によって発生する応力をピエゾ
抵抗効果を利用した歪ゲージ抵抗の抵抗値変化に変換
し、これを電圧として出力する方式をとるのが一般的で
ある。ダイヤフラムの変位を電気信号に変換する方法と
してはこの他に静電容量を利用する方法があるが、現在
は上記のようにピエゾ抵抗を利用する方法が主流であ
る。また出力電圧は微弱でばらつきが大きいため、ハイ
ブリッド集積回路などによって増幅やばらつき補正を行
っている。
A pressure sensor or an acceleration sensor made of a semiconductor uses a thin portion (diaphragm) formed by a silicon fine processing technique on a semiconductor substrate as a movable portion, and stress generated by displacement of the diaphragm is piezoresistive effect. It is common to use a method of converting the strain gauge resistance into a change in resistance value and outputting this as a voltage. As a method of converting the displacement of the diaphragm into an electric signal, there is a method of utilizing electrostatic capacity, but at present, the method of utilizing piezo resistance as described above is the mainstream. Since the output voltage is weak and has a large variation, amplification and variation correction are performed by a hybrid integrated circuit or the like.

【0004】半導体集積回路は、シリコンの微細加工技
術の発展により、高集積化、高性能化、低価格化を実現
してきた。このことはその他の半導体装置、例えば半導
体圧力センサや半導体加速度センサにおいても同様であ
る。
The semiconductor integrated circuit has realized high integration, high performance, and low cost due to the development of silicon fine processing technology. This also applies to other semiconductor devices such as a semiconductor pressure sensor and a semiconductor acceleration sensor.

【0005】図23に一般的なIC大気圧センサの断面
構造を示す。ここで、20はp型シリコン基板、21は
n+型埋込層、22はn型エピタキシャル層、23はp
+型素子分離領域、24はp型拡散層、25はベース領
域、26はコレクタ領域、27はエミッタ領域、28は
アルミニウム電極、29はシリコン酸化膜(以下酸化
膜)、30はシリコン窒化膜(以下窒化膜)、31は薄
肉部(ダイヤフラム)である。図23に示すIC大気圧
センサは、ダイヤフラム31の部分にセンサ部となるp
n接合を用いた歪ゲージ抵抗が形成され、その周辺部分
に歪ゲージ抵抗からの信号処理回路の形成された、セン
サ部と信号処理回路部とを同一基板上に集積化した構造
をとっている。ここでは簡単に、信号処理回路部はnp
nバイポーラ・トランジスタのみを示した。このような
IC大気圧センサは図24に示す方法で作製される。こ
こで、32はシリコン基板、33はセンサ部、34は信
号処理回路部、31はダイヤフラムである。図24にお
ける工程は以下の通りである。(a)シリコン基板32
上にセンサ部33および信号処理回路部34を形成す
る。(b)シリコン基板32を裏面側よりエッチングし
て薄層化を行って、センサ部33下にダイヤフラム31
を形成する。センサ部33および信号処理回路部34の
形成方法は通常の半導体集積回路の作製工程により形成
する。
FIG. 23 shows a sectional structure of a general IC atmospheric pressure sensor. Here, 20 is a p-type silicon substrate, 21 is an n + type buried layer, 22 is an n-type epitaxial layer, and 23 is p.
+ Type element isolation region, 24 is a p-type diffusion layer, 25 is a base region, 26 is a collector region, 27 is an emitter region, 28 is an aluminum electrode, 29 is a silicon oxide film (hereinafter referred to as an oxide film), 30 is a silicon nitride film ( Hereinafter, a nitride film) and 31 are thin portions (diaphragms). The IC atmospheric pressure sensor shown in FIG. 23 has a sensor portion p on the diaphragm 31.
A strain gauge resistor using an n-junction is formed, and a signal processing circuit from the strain gauge resistor is formed in the peripheral portion of the sensor portion and the signal processing circuit portion are integrated on the same substrate. . Here, the signal processing circuit unit is simply np.
Only n-bipolar transistors are shown. Such an IC atmospheric pressure sensor is manufactured by the method shown in FIG. Here, 32 is a silicon substrate, 33 is a sensor unit, 34 is a signal processing circuit unit, and 31 is a diaphragm. The steps in FIG. 24 are as follows. (A) Silicon substrate 32
The sensor unit 33 and the signal processing circuit unit 34 are formed on the top. (B) The silicon substrate 32 is thinned by etching from the back surface side, and the diaphragm 31 is formed under the sensor portion 33.
To form The sensor section 33 and the signal processing circuit section 34 are formed by a normal semiconductor integrated circuit manufacturing process.

【0006】ダイヤフラム31を形成する方法として
は、現在フッ硝酸系溶液などの酸性溶液を用いた等方性
エッチングと、TMAH(テトラメチルアンモニウムハ
イドロキサイド)、EDP(エチレンジアミンピロカテ
コール)、ヒドラジン水溶液、KOH溶液(KOH/イ
ソプロパノール、KOH/ヒドラジン混合溶液など)な
どのアルカリ性溶液を用いた異方性エッチングとが主流
となっている。
As a method for forming the diaphragm 31, isotropic etching using an acidic solution such as a hydrofluoric nitric acid solution, TMAH (tetramethylammonium hydroxide), EDP (ethylenediaminepyrocatechol), an aqueous hydrazine solution, Anisotropic etching using an alkaline solution such as a KOH solution (KOH / isopropanol, KOH / hydrazine mixed solution, etc.) is the mainstream.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体圧力センサや半導体加速度センサでは、上述した
ようにシリコン基板32の一方の主面側にセンサ部を形
成した後、他方の主面側からシリコン基板32をエッチ
ングによって薄層化してダイヤフラム31の形成を行っ
ていた。このため、半導体基板32の両面にマスクパタ
ーンの露光を行わなければならず、基板両面のマスクパ
ターン合わせマージンを確保するためには、ダイヤフラ
ム31の形成されるセンサ部33と信号処理回路部34
との間隔を大きくとらなければならない。
However, in the conventional semiconductor pressure sensor and semiconductor acceleration sensor, as described above, after the sensor portion is formed on one main surface side of the silicon substrate 32, the silicon is applied from the other main surface side. The substrate 31 is thinned by etching to form the diaphragm 31. For this reason, it is necessary to expose the mask patterns on both surfaces of the semiconductor substrate 32, and in order to secure a mask pattern alignment margin on both surfaces of the substrate, the sensor portion 33 where the diaphragm 31 is formed and the signal processing circuit portion 34 are formed.
The distance between and must be large.

【0008】また通常シリコンのエッチングでは開口部
の面積が底部の面積より大きくなるため、基板裏面に形
成するエッチングマスクは実際のセンサ部33より開口
部の面積を大きくしなければならない。このこともセン
サ部33と信号処理回路部34との間隔を大きくとらな
ければならない原因となる。
Further, since the area of the opening is usually larger than the area of the bottom in the etching of silicon, the area of the opening of the etching mask formed on the back surface of the substrate must be larger than that of the actual sensor 33. This also causes a large distance between the sensor unit 33 and the signal processing circuit unit 34.

【0009】この他、ダイヤフラム31の厚さは現状1
0〜100μm程度であるが、シリコンのエッチング時
間で、エッチング量およびダイヤフラム厚の制御を行う
ため、この方法でさらに均一な薄層化を行うことは困難
である。これらの問題点はセンサ全体の微細化、小型化
をはかる上での課題となっている。
In addition, the thickness of the diaphragm 31 is currently 1
Although it is about 0 to 100 μm, it is difficult to achieve a more uniform thin layer by this method because the etching amount and the diaphragm thickness are controlled by the etching time of silicon. These problems are problems in achieving miniaturization and miniaturization of the entire sensor.

【0010】この他、半導体基板1の両面にマスクパタ
ーンの露光を行うため、半導体基板32の表面は保護膜
で覆われるが、シリコンウエハの搬送時やハンドリング
の際などに保護膜へキズが生じる場合がある。このキズ
はセンサ部33や信号処理回路部34などのデバイス形
成面側に生じた場合、適切なデバイス作製が行えないこ
とから、形成された半導体素子および電子回路におい
て、絶縁不良などを生じる原因となることがある。
Besides, since the mask pattern is exposed on both sides of the semiconductor substrate 1, the surface of the semiconductor substrate 32 is covered with a protective film, but the protective film is scratched when the silicon wafer is transported or handled. There are cases. When these scratches are generated on the device formation surface side of the sensor unit 33, the signal processing circuit unit 34, etc., it is impossible to properly manufacture the device, and therefore, it may cause insulation failure in the formed semiconductor element and electronic circuit. May be.

【0011】また、ダイヤフラム31形成面側にキズな
どが生じた場合、エッチングマスク部にピンホールが生
じてダイヤフラム形成部31以外のシリコン層が薄層化
されたり、ダイヤフラム部31にクラックが発生して局
所的に弱い部分を生じることなどがある。これらは実際
の製造工程において製造歩留の低下などの課題となって
いる。
In addition, when a flaw or the like occurs on the surface where the diaphragm 31 is formed, pin holes are formed in the etching mask portion, the silicon layer other than the diaphragm forming portion 31 is thinned, and cracks occur in the diaphragm portion 31. May locally generate weak areas. These are problems such as a decrease in manufacturing yield in the actual manufacturing process.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は半導体基板上に
形成された絶縁層上に作製される半導体素子と、上記半
導体基板上もしくは上記絶縁層上に形成された電子回路
とが電気的に接続されており、上記半導体基板におい
て、上記絶縁層を形成した面よりエッチングを行って、
上記半導体素子の形成されている部分を含む上記絶縁層
下に空洞部を設けたことを特徴とする半導体装置を提供
するものである。また半導体基板上に絶縁層を形成する
工程と、上記絶縁層上に半導体素子を形成する工程と、
上記半導体基板上もしくは上記絶縁層上に電子回路を形
成する工程と、上記半導体素子と上記電子回路とを電気
的に接続する工程と、上記半導体基板において、上記絶
縁層を形成した面よりエッチングを行って、上記半導体
素子の形成されている部分を含む上記絶縁層下の上記半
導体基板の一部を除去して、上記半導体素子の形成され
ている部分を含む上記絶縁層下に空洞部を形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法をとる
ことで、上記の課題を解決しようとするものである。
According to the present invention, a semiconductor element formed on an insulating layer formed on a semiconductor substrate and an electronic circuit formed on the semiconductor substrate or on the insulating layer are electrically connected to each other. Are connected, in the semiconductor substrate, by performing etching from the surface on which the insulating layer is formed,
It is intended to provide a semiconductor device characterized in that a cavity is provided below the insulating layer including a portion where the semiconductor element is formed. Further, a step of forming an insulating layer on the semiconductor substrate, a step of forming a semiconductor element on the insulating layer,
A step of forming an electronic circuit on the semiconductor substrate or the insulating layer, a step of electrically connecting the semiconductor element and the electronic circuit, in the semiconductor substrate, etching from the surface on which the insulating layer is formed A part of the semiconductor substrate under the insulating layer including the portion where the semiconductor element is formed is removed to form a cavity under the insulating layer including the portion where the semiconductor element is formed. The present invention is intended to solve the above-mentioned problems by using a method for manufacturing a semiconductor device characterized by including the step of:

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、各実施例とともに図面を参照しつつ詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings together with each embodiment.

【0014】(実施例1)図1は本発明による半導体装
置の第1の実施例を示す断面図である。ここでシリコン
基板1上には酸化膜2および窒化膜3の積層された領域
がある。酸化膜2および窒化膜3上には単結晶シリコン
層4が形成されており、アルミニウム電極5が接続され
ている。単結晶シリコン層4とアルミニウム電極5とは
接続部分を除いて絶縁膜6で絶縁されている。酸化膜2
および窒化膜3上には開口部7が形成されており、酸化
膜2および窒化膜3において、単結晶シリコン層4の形
成されている部分の直下には空洞部が設けられており、
この部分がダイヤフラム8となる。シリコン基板1上の
酸化膜2および窒化膜3の形成されていない部分には電
子回路9および10が形成されており、この電子回路9
および10は単結晶シリコン層4とアルミニウム電極5
を通して電気的に接続されている。ここでは電子回路と
してpMOSトランジスタ9およびnMOSトランジス
タ10のみを示している。全体としてダイヤフラム8
と、電子回路9および10はパッシベーション膜11で
覆われている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention. Here, there is a region where the oxide film 2 and the nitride film 3 are stacked on the silicon substrate 1. A single crystal silicon layer 4 is formed on the oxide film 2 and the nitride film 3, and an aluminum electrode 5 is connected thereto. The single crystal silicon layer 4 and the aluminum electrode 5 are insulated by the insulating film 6 except for the connection portion. Oxide film 2
And an opening 7 is formed on the nitride film 3, and a cavity is provided in the oxide film 2 and the nitride film 3 immediately below the portion where the single crystal silicon layer 4 is formed.
This portion becomes the diaphragm 8. Electronic circuits 9 and 10 are formed on a portion of the silicon substrate 1 where the oxide film 2 and the nitride film 3 are not formed.
And 10 are single crystal silicon layer 4 and aluminum electrode 5.
Are electrically connected through. Here, only the pMOS transistor 9 and the nMOS transistor 10 are shown as electronic circuits. Diaphragm 8 as a whole
Then, the electronic circuits 9 and 10 are covered with the passivation film 11.

【0015】図2は本発明による半導体装置の第1の実
施例を示す平面図である。ここで符号1〜8は図1と同
一であり、13は単結晶シリコン層4とアルミニウム電
極5とのコンタクト部である。図2の破線A−A′での
断面模造図が図1である。なお、図2では電子回路部分
9,10は省略し、ダイヤフラム8部分を主に示してい
る。図1および図2に示す半導体装置はピエゾ抵抗式半
導体圧力センサである。上記構成において、外部から発
生した圧力によるダイヤフラム8の物理的変位により、
単結晶シリコン層4に応力が生じることで、単結晶シリ
コン層4の内部抵抗値が変化し、この内部抵抗値の変化
が電圧の変化として検出されて電子回路9,10へ送ら
れて、増幅、温度補償、ばらつき補正などの信号処理が
行われて、圧力値が出力される。この半導体装置はピエ
ゾ抵抗式半導体加速度センサとして用いることも可能で
ある。
FIG. 2 is a plan view showing a first embodiment of the semiconductor device according to the present invention. Here, reference numerals 1 to 8 are the same as those in FIG. 1, and 13 is a contact portion between the single crystal silicon layer 4 and the aluminum electrode 5. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view taken along the broken line AA 'in FIG. In FIG. 2, the electronic circuit parts 9 and 10 are omitted, and the diaphragm 8 part is mainly shown. The semiconductor device shown in FIGS. 1 and 2 is a piezoresistive semiconductor pressure sensor. In the above configuration, due to the physical displacement of the diaphragm 8 due to the pressure generated from the outside,
When stress is generated in the single crystal silicon layer 4, the internal resistance value of the single crystal silicon layer 4 changes, and this change in internal resistance value is detected as a change in voltage and sent to the electronic circuits 9 and 10 for amplification. Signal processing such as temperature compensation and variation correction is performed, and the pressure value is output. This semiconductor device can also be used as a piezoresistive semiconductor acceleration sensor.

【0016】図3は本実施例に示す半導体装置の製造方
法を表す工程図である。ここで符号1〜11は図1と同
一であり、12は非晶質シリコン層である。図3におけ
る工程は以下の通りである。(a)シリコン基板1上に
酸化膜2および窒化膜3を形成する。(b)酸化膜2お
よび窒化膜3のパターニングを行って、シリコン基板1
の一部を露出した後、非晶質シリコン層12を積層す
る。(c)シリコン基板1の露出部より非晶質シリコン
層12の再結晶化を行って、窒化膜3上に単結晶シリコ
ン層4を形成する。(d)絶縁膜6を形成して、パター
ニングを行った後、アルミニウム電極5を形成する。
(e)パッシベーション膜11を形成した後、開口部7
を形成してシリコン基板1の一部を露出する。(f)開
口部7より等方性エッチングを行って、シリコン基板1
の一部を除去し、ダイヤフラム8を形成する。なお、シ
リコン基板1上には単結晶シリコン層4の形成後に電子
回路9および10を形成するが、図3においてはこの部
分は省略している。以上の工程によって図1に示す半導
体装置を得ることができる。
FIG. 3 is a process chart showing a method of manufacturing the semiconductor device shown in this embodiment. Here, reference numerals 1 to 11 are the same as those in FIG. 1, and 12 is an amorphous silicon layer. The steps in FIG. 3 are as follows. (A) The oxide film 2 and the nitride film 3 are formed on the silicon substrate 1. (B) The silicon film 1 is formed by patterning the oxide film 2 and the nitride film 3.
After exposing a part of it, an amorphous silicon layer 12 is laminated. (C) The amorphous silicon layer 12 is recrystallized from the exposed portion of the silicon substrate 1 to form the single crystal silicon layer 4 on the nitride film 3. (D) After forming the insulating film 6 and performing patterning, the aluminum electrode 5 is formed.
(E) After forming the passivation film 11, the opening 7 is formed.
Is formed to expose a part of the silicon substrate 1. (F) Isotropic etching is performed from the opening 7 to form the silicon substrate 1.
Is removed to form the diaphragm 8. Although the electronic circuits 9 and 10 are formed on the silicon substrate 1 after the single crystal silicon layer 4 is formed, this portion is omitted in FIG. Through the above steps, the semiconductor device shown in FIG. 1 can be obtained.

【0017】図3に示す工程を用いて、具体的に上記の
半導体装置を作製した一例を以下に示す。面方位〈10
0〉、直径125mm、厚さ625μm、比抵抗0.1
Ωcmのp型シリコンウエハのシリコン基板上に、熱酸
化によって酸化膜を、減圧CVD法によって窒化膜を形
成する。ここで酸化膜の形成は酸素/水素混合気体(こ
こではO2 :H2 =4:6)中で温度1000℃、酸化
速度4.3nm/minの条件下で行って、厚さ0.8
μmの酸化膜を形成した。また窒化膜の形成は温度80
0℃、SiH4 流量5sccm、NH3 流量300sc
cm、SiH4分圧0.3Torr、堆積速度70nm
/minの条件下で行って、厚さ0.3μmの窒化膜を
堆積した。次にRIE(リアクティブイオンエッチン
グ)によって酸化膜および窒化膜のパターニングを行
う。
An example in which the above semiconductor device is specifically manufactured by using the process shown in FIG. 3 is shown below. Plane orientation <10
0>, diameter 125 mm, thickness 625 μm, specific resistance 0.1
On a silicon substrate of a p-type silicon wafer of Ωcm, an oxide film is formed by thermal oxidation and a nitride film is formed by a low pressure CVD method. Here, the oxide film is formed in an oxygen / hydrogen mixed gas (here, O 2 : H 2 = 4: 6) under conditions of a temperature of 1000 ° C. and an oxidation rate of 4.3 nm / min and a thickness of 0.8.
A μm oxide film was formed. The temperature of the nitride film is 80
0 ° C., SiH 4 flow rate 5 sccm, NH 3 flow rate 300 sc
cm, SiH 4 partial pressure 0.3 Torr, deposition rate 70 nm
/ Min condition to deposit a 0.3 μm thick nitride film. Next, the oxide film and the nitride film are patterned by RIE (reactive ion etching).

【0018】p型シリコンウエハのシリコン基板の一部
を露出した後、減圧CVD法によって非晶質シリコン層
を積層する。ここでは温度570℃、圧力18Tor
r、Si2 6 流量10sccm、H2 流量3slm、
堆積速度30nm/minの条件下で行って、厚さ0.
2μmの非晶質シリコン層を積層した。続いて非晶質シ
リコン層に直径50μmのアルゴンレーザのパルスビー
ムを照射して、p型シリコンウエハの露出部より非晶質
シリコン層を溶融した後、再結晶化を行って、窒化膜上
に厚さ0.2μmの単結晶シリコン層を形成する。さら
に厚さ1.0μmの酸化膜を減圧CVD法により積層し
て、RIEによってパターニングを行った後、アルミニ
ウム電極をスパッタ法により形成する。酸化膜の形成は
温度800℃、Si2 6 流量3sccm、N2 O流量
300sccm、Si2 6 分圧0.15Torr、堆
積速度45nm/minの条件下で行った。続いてパッ
シベーション膜として厚さ1.0μmのNSG膜(No
n Silicate Glass)を積層した後、R
IEによって開口部を形成してp型シリコンウエハの一
部を露出する。最後に開口部よりフッ硝酸系溶液による
等方性エッチングを行って、p型シリコンウエハの一部
を除去し、単結晶シリコン層の形成された部分に厚さ
3.3μmのダイヤフラムを形成する。ここではHF:
HNO3:CH3COOH=1:12:17の混合液を用
いた。
After exposing a part of the silicon substrate of the p-type silicon wafer, an amorphous silicon layer is laminated by a low pressure CVD method. Here, the temperature is 570 ° C and the pressure is 18 Tor.
r, Si 2 H 6 flow rate 10 sccm, H 2 flow rate 3 slm,
The deposition rate was 30 nm / min, and the thickness was 0.
A 2 μm amorphous silicon layer was laminated. Subsequently, the amorphous silicon layer is irradiated with a pulse beam of an argon laser having a diameter of 50 μm to melt the amorphous silicon layer from the exposed portion of the p-type silicon wafer, and then recrystallized to form a nitride film on the nitride film. A 0.2 μm thick single crystal silicon layer is formed. Further, an oxide film having a thickness of 1.0 μm is laminated by a low pressure CVD method, and after patterning by RIE, an aluminum electrode is formed by a sputtering method. The oxide film was formed at a temperature of 800 ° C., a Si 2 H 6 flow rate of 3 sccm, an N 2 O flow rate of 300 sccm, a Si 2 H 6 partial pressure of 0.15 Torr, and a deposition rate of 45 nm / min. Then, as a passivation film, an NSG film (No.
n Silicate Glass) and then R
An opening is formed by IE to expose a part of the p-type silicon wafer. Finally, isotropic etching is performed from the opening with a hydrofluoric nitric acid-based solution to remove a part of the p-type silicon wafer and form a diaphragm having a thickness of 3.3 μm in the portion where the single crystal silicon layer is formed. Here HF:
A mixed solution of HNO 3 : CH 3 COOH = 1: 12: 17 was used.

【0019】上記の第1の実施例に示すピエゾ抵抗式半
導体圧力センサは、従来より小型で、より集積度の高い
半導体圧力センサである。また第1の実施例に示す工程
で作製することで、素子の形成とダイヤフラムの形成と
を半導体基板上で同一の主面側より行うことから、上記
した半導体圧力センサを作製できるとともに、半導体圧
力センサの製造歩留を向上することが可能となる。
The piezoresistive semiconductor pressure sensor shown in the first embodiment is a semiconductor pressure sensor that is smaller and has a higher degree of integration than ever before. In addition, since the element and the diaphragm are formed from the same main surface side on the semiconductor substrate by manufacturing in the process shown in the first embodiment, the semiconductor pressure sensor described above can be manufactured and the semiconductor pressure sensor can be manufactured. It is possible to improve the manufacturing yield of the sensor.

【0020】本実施例に示す半導体圧力センサの平面レ
イアウトについては、図2に限定されることなく、さま
ざまな形態をとることが可能である。図5〜図7にその
一例を示す。ここで符号1〜13は図2と同一である。
またサイズについても、使用プロセスのルールに応じて
設定することが可能である。また本実施例では下から順
に酸化膜−窒化膜−単結晶シリコン層が形成されている
が、窒化膜−酸化膜−単結晶シリコン層の順に形成する
ことも可能である。
The planar layout of the semiconductor pressure sensor shown in this embodiment is not limited to that shown in FIG. 2 and can take various forms. 5 to 7 show one example thereof. Here, reference numerals 1 to 13 are the same as those in FIG.
The size can also be set according to the rules of the usage process. Further, in this embodiment, the oxide film-nitride film-single crystal silicon layer is formed in order from the bottom, but it is also possible to form the nitride film-oxide film-single crystal silicon layer in this order.

【0021】本実施例に示す半導体圧力センサの製造方
法については、上記した具体例に限定されることなく、
さまざまな方法、条件を適用することが可能である。例
えば、非晶質シリコン層は上記した減圧CVD法の他、
グロー放電法、アーク放電法、反応性スパッタ法、熱C
VD法、光CVD法、プラズマCVD法、蒸着法などを
用いて積層することが可能である。積層条件としては、
例えばグロー放電法ではSiH4 ,Si2 6 ,SiC
4 などを用いることが可能である。この場合、SiH
4 では圧力0.5〜2.0Torr、温度250〜35
0℃、グロー発振周波数50〜450Hzの範囲で非晶
質シリコン層を積層することが可能である。 また、非
晶質シリコンの他、多結晶シリコンを堆積した後、再結
晶化を行うことも可能である。積層方法としては、常圧
CVD法、減圧CVD法、プラズマCVD法などを用い
ることが可能である。この場合、例えば減圧CVD法で
は圧力0.1〜5.0Torr、温度500〜900℃
でSiH4 ,Si2 6 ,SiH2 Cl2 などを水素ま
たは窒素で希釈して行うことが可能である。SiH 4
窒素で希釈する場合、SiH4 濃度は20〜30%の範
囲で行うことが可能である。またSiH4 の熱分解を利
用して多結晶シリコン層を積層する場合は、SiH4
希釈する必要はない。
Method of manufacturing semiconductor pressure sensor shown in this embodiment
The method is not limited to the specific examples described above,
It is possible to apply various methods and conditions. An example
For example, the amorphous silicon layer may be formed by the low pressure CVD method described above,
Glow discharge method, arc discharge method, reactive sputtering method, thermal C
VD method, photo CVD method, plasma CVD method, vapor deposition method, etc.
It is possible to use and laminate. The lamination conditions are
For example, in the glow discharge method, SiHFour, Si2H6, SiC
lFourEtc. can be used. In this case, SiH
FourThen pressure 0.5-2.0 Torr, temperature 250-35
Amorphous at 0 ° C and in the range of 50 to 450 Hz
It is possible to stack quality silicon layers. Also, non
After depositing polycrystalline silicon in addition to crystalline silicon, re-crystallize
It is also possible to carry out crystallization. As a lamination method, normal pressure
CVD method, low pressure CVD method, plasma CVD method, etc.
It is possible to In this case, for example, the low pressure CVD method
Indicates a pressure of 0.1 to 5.0 Torr and a temperature of 500 to 900 ° C.
At SiHFour, Si2H6, SiH2Cl2Such as hydrogen
Alternatively, it can be diluted with nitrogen. SiH FourTo
When diluted with nitrogen, SiHFourThe concentration is in the range of 20-30%
It can be carried out in the enclosure. Also SiHFourThe thermal decomposition of
If a polycrystalline silicon layer is stacked forFourTo
No need to dilute.

【0022】単結晶シリコン層の形成は、本実施例では
アルゴンレーザのパルスビームを照射して行っている
が、CWレーザビーム、Qスイッチパルスレーザビー
ム、電子線ビーム、エキシマレーザビームなどを用いる
ことも可能である。これは多結晶シリコン層の単結晶化
を行う場合にも同様に適用することが可能である。また
上記したレーザアニール固相成長法の他、熱処理による
固相成長法で非晶質シリコン層または多結晶シリコン層
の単結晶化を行うことも可能である。この場合、非晶質
シリコン層は温度500〜1200℃の範囲で、多結晶
シリコン層は温度800〜1200℃の範囲で、水素中
または窒素中で赤外線ランプまたはストリップヒータに
より加熱して、単結晶化を行うことが可能である。
Although the single crystal silicon layer is formed by irradiating a pulse beam of an argon laser in this embodiment, a CW laser beam, a Q switch pulse laser beam, an electron beam beam, an excimer laser beam or the like is used. Is also possible. This can be similarly applied to the case where the polycrystalline silicon layer is single-crystallized. In addition to the laser annealing solid phase growth method described above, it is also possible to perform single crystallization of an amorphous silicon layer or a polycrystalline silicon layer by a solid phase growth method using heat treatment. In this case, the amorphous silicon layer is heated to a temperature of 500 to 1200 ° C., the polycrystalline silicon layer is heated to a temperature of 800 to 1200 ° C. in an atmosphere of hydrogen or nitrogen by an infrared lamp or a strip heater to obtain a single crystal. Can be converted.

【0023】酸化膜の形成は上記した熱酸化の他、常圧
CVD法、減圧CVD法、プラズマCVD法を用いるこ
とが可能であり、CVD法ではTEOS(tatrae
thoxysilane)を用いることも可能である。
また窒化膜の形成では熱窒化法、常圧CVD法、減圧C
VD法、プラズマCVD法を用いることが可能である。
Siの等方性エッチングを行う溶液については、フッ硝
酸系溶液としてはHF/HNO3 /H2 O,HF/HN
3 /CH3 COOH,HF/HNO3,HF/HNO
3 /H2 ,HF/NHO3 /NaClO2 ,HF/HN
3 /CH3 COOH/NaClO2 ,HF/HNO3
/HClO4 ,HF/HNO3 /CH3COOH/HC
lO4 ,HF/HNO3 /Na2 HPO4 ,HF/HN
3 /CH3 COOH/Na2 HPO4 などの混合液を
用いることが可能である。またフッ硝酸系溶液以外で
は、NH4 F/HF,NH4 F/H2 2 ,NH4 F/
22 /H2 Oなどの混合液を用いることが可能であ
る。この他円筒型プラズマエッチングによってもSiの
等方性エッチングを行うことが可能である。
In addition to the above-mentioned thermal oxidation, an atmospheric pressure CVD method, a low pressure CVD method, or a plasma CVD method can be used for forming the oxide film. In the CVD method, TEOS (tatrae) is used.
It is also possible to use a thoxysilane).
Further, in forming the nitride film, thermal nitriding method, atmospheric pressure CVD method, low pressure C
It is possible to use the VD method or the plasma CVD method.
For the solution for isotropic etching of Si, HF / HNO 3 / H 2 O and HF / HN are used as the hydrofluoric nitric acid-based solution.
O 3 / CH 3 COOH, HF / HNO 3 , HF / HNO
3 / H 2 , HF / NHO 3 / NaClO 2 , HF / HN
O 3 / CH 3 COOH / NaClO 2 , HF / HNO 3
/ HClO 4 , HF / HNO 3 / CH 3 COOH / HC
lO 4 , HF / HNO 3 / Na 2 HPO 4 , HF / HN
It is possible to use a mixture of O 3 / CH 3 COOH / Na 2 HPO 4, etc. In addition to the hydrofluoric nitric acid-based solution, NH 4 F / HF, NH 4 F / H 2 O 2 , NH 4 F /
It is possible to use a mixed liquid such as H 2 O 2 / H 2 O. In addition, isotropic etching of Si can be performed by cylindrical plasma etching.

【0024】この他、図4に示すように非晶質シリコン
層または多結晶シリコン層の単結晶化を行うために露出
したp型シリコン基板部分を等方性エッチングを行う開
口部と共通化することも可能である。
In addition, as shown in FIG. 4, the exposed p-type silicon substrate portion for single crystallization of the amorphous silicon layer or the polycrystalline silicon layer is commonly used as an opening for isotropic etching. It is also possible.

【0025】図4は本実施例に示す半導体装置の製造方
法を表す工程図の別の一例である。ここで符号1〜12
は図3と同一である。図4における工程は以下の通りで
ある。(a)シリコン基板1上に酸化膜2および窒化膜
3を形成する。(b)酸化膜2および窒化膜3のパター
ニングを行って、シリコン基板1の一部を露出した後、
非晶質シリコン層12を積層する。(c)シリコン基板
1の露出部より非晶質シリコン層12の再結晶化を行っ
て、窒化膜3上に単結晶シリコン層4を形成する。
(d)絶縁膜6を形成して、パターニングを行った後、
アルミニウム電極5を形成する。(e)パッシベーショ
ン膜11を形成した後、パターニングを行って、開口部
7を形成する。(d)〜(e)の工程において、非晶質
シリコン層12の再結晶化を行うために露出させたシリ
コン基板1の一部は単結晶シリコン層4と連続してお
り、この部分が開口部7となる。(f)開口部7より等
方性エッチングを行って、単結晶シリコン層4およびシ
リコン基板1の一部を除去し、ダイヤフラム8を形成す
る。なお、シリコン基板1上には単結晶シリコン層4の
形成後に電子回路9および10を形成するが、図4にお
いてはこの部分は省略している。また図4ではダイヤフ
ラム8を中心に示しており、電子回路9の形成される部
分は省略している。図4に示す工程によって図1に示す
半導体装置を得ることができる。この場合、開口部の形
成位置を除いて図3と同様の工程であることから、図3
に示す工程に適用できる同様の条件、方法を用いること
が可能である。
FIG. 4 is another example of a process chart showing the method of manufacturing the semiconductor device shown in this embodiment. Here, reference numerals 1 to 12
Are the same as in FIG. The steps in FIG. 4 are as follows. (A) The oxide film 2 and the nitride film 3 are formed on the silicon substrate 1. (B) After patterning the oxide film 2 and the nitride film 3 to expose a part of the silicon substrate 1,
The amorphous silicon layer 12 is laminated. (C) The amorphous silicon layer 12 is recrystallized from the exposed portion of the silicon substrate 1 to form the single crystal silicon layer 4 on the nitride film 3.
(D) After forming the insulating film 6 and performing patterning,
The aluminum electrode 5 is formed. (E) After forming the passivation film 11, patterning is performed to form the opening 7. In the steps (d) to (e), a part of the silicon substrate 1 exposed to recrystallize the amorphous silicon layer 12 is continuous with the single crystal silicon layer 4, and this part is opened. It will be Part 7. (F) Isotropic etching is performed through the opening 7 to remove the single crystal silicon layer 4 and a part of the silicon substrate 1 to form the diaphragm 8. Although the electronic circuits 9 and 10 are formed on the silicon substrate 1 after the single crystal silicon layer 4 is formed, this portion is omitted in FIG. Further, in FIG. 4, the diaphragm 8 is mainly shown, and the portion where the electronic circuit 9 is formed is omitted. The semiconductor device shown in FIG. 1 can be obtained by the steps shown in FIG. In this case, the process is the same as that of FIG. 3 except for the position where the opening is formed.
It is possible to use the same conditions and methods applicable to the step shown in FIG.

【0026】(実施例2)図8は本発明による半導体装
置の第2の実施例を示す平面図である。ここで符号1〜
13は図2と同一である。図2ではダイヤフラム1個に
対して開口部7を1個設けているが、図8ではダイヤフ
ラム1個に対して開口部7を複数個(図8では4個)設
けている。これによりダイヤフラム8形成時に開口部1
個あたりのシリコン基板のエッチング量を少なくするこ
とができるため、より短時間で大面積のダイヤフラム8
の形成が可能となる。またシリコン基板1のエッチング
時に開口部7の1個の場合に空洞部底のシリコン基板1
の厚さが薄くなりすぎて、センサ全体の力学的構造が不
安定になることを、開口部7を複数個とすることで抑制
することが可能となる。図8によれば、他に単結晶シリ
コン層4はダイヤフラム8の中央部に配置され、その中
央部を分割することなく所定の間隔でアルミニウム電極
5と接続されている。本実施例は開口部数を除いて第1
の実施例と同様の構造をとる。従って本実施例に示す半
導体装置の製造方法は第1の実施例に示す半導体装置の
製造方法と同様であり、第1の実施例に示す同様の条件
を適用することができる。例えば、平面レイアウトにつ
いては図8に限定されることなく、さまざまな形態をと
ることが可能である。図9にその一例を示す。ここで符
号1〜13は図8と同一である。図9によれば複数の開
口部7の中心側にLの字形状の単結晶シリコン層4を4
分割して配置し、アルミニウム電極5を接続し、各単結
晶シリコン層4の抵抗値を検出する構成としている。
(Embodiment 2) FIG. 8 is a plan view showing a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention. Here, reference numerals 1 to
13 is the same as FIG. In FIG. 2, one opening 7 is provided for one diaphragm, but in FIG. 8, a plurality of openings 7 (four in FIG. 8) are provided for one diaphragm. As a result, the opening 1 is formed when the diaphragm 8 is formed.
Since the etching amount of each silicon substrate can be reduced, the diaphragm 8 having a large area can be formed in a shorter time.
Can be formed. In addition, when the silicon substrate 1 is etched and only one opening 7 is formed, the silicon substrate 1 at the bottom of the cavity is
It is possible to suppress the instability of the mechanical structure of the entire sensor due to the excessively thin thickness by using a plurality of openings 7. According to FIG. 8, the single crystal silicon layer 4 is arranged in the center of the diaphragm 8 and is connected to the aluminum electrodes 5 at a predetermined interval without dividing the center. This embodiment is the first except for the number of openings.
The structure is similar to that of the above embodiment. Therefore, the method for manufacturing the semiconductor device shown in this embodiment is the same as the method for manufacturing the semiconductor device shown in the first embodiment, and the same conditions as those in the first embodiment can be applied. For example, the planar layout is not limited to that shown in FIG. 8 and can take various forms. FIG. 9 shows an example thereof. Here, reference numerals 1 to 13 are the same as those in FIG. According to FIG. 9, the L-shaped single crystal silicon layer 4 is formed on the center side of the plurality of openings 7.
The electrodes are divided and arranged, the aluminum electrodes 5 are connected, and the resistance value of each single crystal silicon layer 4 is detected.

【0027】(実施例3)図10は本発明による半導体
装置の第3の実施例を示す平面図である。ここで符号1
〜13は図2と同一である。図10によれば、ダイアフ
ラム8上にシリコン基板1とその周囲に配置された単結
晶シリコン層4とをコンタクト部13を介してアルミニ
ウム電極5で接続し、その周囲に開口部7を備えた構造
としている。
(Third Embodiment) FIG. 10 is a plan view showing a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention. Code 1 here
13 are the same as in FIG. According to FIG. 10, the structure is such that the silicon substrate 1 and the single crystal silicon layer 4 arranged on the periphery of the diaphragm 8 are connected by the aluminum electrode 5 via the contact portion 13, and the opening 7 is provided on the periphery thereof. I am trying.

【0028】図2では電子回路9,10の内側に開口部
7およびダイヤフラム8が設けられているが、図10で
は電子回路の周囲をエッチングで除去して、この部分を
ダイヤフラム8としている。これにより、例えばマトリ
ックス状にセンサを配置した場合、実施例1および2に
示す半導体装置と、本実施例3に示す半導体装置とでは
以下に示すような特徴の相違点がある。
Although the opening 7 and the diaphragm 8 are provided inside the electronic circuits 9 and 10 in FIG. 2, the periphery of the electronic circuit is removed by etching in FIG. 10 to form the diaphragm 8. Thus, for example, when the sensors are arranged in a matrix, the semiconductor device shown in the first and second embodiments and the semiconductor device shown in the third embodiment have the following characteristic differences.

【0029】同一面積のチップ上に半導体装置を配置し
た場合、実施例1および2に示す半導体装置では、本実
施例3に示す半導体装置に比べて、センサ部分の集積度
を向上することが可能となる。一方、同一集積度でチッ
プ上に配置した場合、実施例3に示す半導体装置では、
実施例1乃至2に示す半導体装置に比べて、センサ部分
がより広い面積を覆うことが可能となる。本実施例はダ
イヤフラム8の位置を除いて第1の実施例と同様の構造
をとる。従って本実施例に示す半導体装置の製造方法は
第1の実施例に示す半導体装置の製造方法と同様であ
り、第1の実施例に示す各工程での各条件を同様に適用
することができる。
When the semiconductor devices are arranged on a chip having the same area, the semiconductor device shown in the first and second embodiments can improve the integration degree of the sensor portion as compared with the semiconductor device shown in the third embodiment. Becomes On the other hand, when they are arranged on a chip with the same degree of integration, in the semiconductor device shown in Example 3,
The sensor portion can cover a wider area than the semiconductor devices shown in the first and second embodiments. This embodiment has the same structure as that of the first embodiment except the position of the diaphragm 8. Therefore, the method of manufacturing the semiconductor device shown in this embodiment is the same as the method of manufacturing the semiconductor device shown in the first embodiment, and each condition in each step shown in the first embodiment can be similarly applied. .

【0030】また平面レイアウトについても図10に限
定されることなく、さまざまな形態をとることが可能で
ある。図11にその一例を示す。ここで符号1〜13は
図8と同一である。図11の場合、ダイヤフラム8の内
側にシリコン基板1が露出され、そのダイヤフラム8の
周囲に単結晶シリコン層4を4分割して配置し、シリコ
ン基板1と単結晶シリコン層4とをアルミニウム電極5
で接続して、圧力センサを構成している。
Further, the planar layout is not limited to that shown in FIG. 10 and can take various forms. FIG. 11 shows an example. Here, reference numerals 1 to 13 are the same as those in FIG. In the case of FIG. 11, the silicon substrate 1 is exposed inside the diaphragm 8, the single crystal silicon layer 4 is divided into four parts around the diaphragm 8, and the silicon substrate 1 and the single crystal silicon layer 4 are connected to the aluminum electrode 5.
And connected to form a pressure sensor.

【0031】(実施例4)図12は本発明による半導体
装置の第4の実施例を示す断面図である。ここでシリコ
ン基板1上には窒化膜3および酸化膜2の積層された領
域がある。窒化膜3および酸化膜2上には単結晶シリコ
ン層4および電子回路9,10が形成されている。単結
晶シリコン層4と電子回路9および10とはアルミニウ
ム電極5を通して電気的に接続されている。ここでは電
子回路9,10としてpMOSトランジスタ9およびn
MOSトランジスタ10のみを示している。単結晶シリ
コン層4と電子回路9および10とは、アルミニウム電
極5との接続部分を除いて絶縁膜6で絶縁されている。
酸化膜2および窒化膜3上には開口部7が形成されてお
り、酸化膜2および窒化膜3において、単結晶シリコン
層4の形成されている部分の直下には空洞部が設けられ
ており、この部分がダイヤフラム8となる。全体として
ダイヤフラム8と、電子回路9および10はパッシベー
ション膜11で覆われている。
(Embodiment 4) FIG. 12 is a sectional view showing a fourth embodiment of the semiconductor device according to the present invention. Here, there is a region where the nitride film 3 and the oxide film 2 are laminated on the silicon substrate 1. A single crystal silicon layer 4 and electronic circuits 9 and 10 are formed on the nitride film 3 and the oxide film 2. The single crystal silicon layer 4 and the electronic circuits 9 and 10 are electrically connected through the aluminum electrode 5. Here, as the electronic circuits 9 and 10, the pMOS transistors 9 and n are used.
Only the MOS transistor 10 is shown. The single crystal silicon layer 4 and the electronic circuits 9 and 10 are insulated by the insulating film 6 except for the connection portion with the aluminum electrode 5.
An opening 7 is formed on the oxide film 2 and the nitride film 3, and a cavity is provided in the oxide film 2 and the nitride film 3 immediately below the portion where the single crystal silicon layer 4 is formed. This portion becomes the diaphragm 8. The diaphragm 8 and the electronic circuits 9 and 10 as a whole are covered with a passivation film 11.

【0032】図12に示す半導体装置は、ピエゾ抵抗式
半導体加速度センサである。上記構成において、外部か
らかかる加速度によるダイヤフラム8の物理的変位によ
り、単結晶シリコン層4に応力が生じることで、単結晶
シリコン層4の内部抵抗値が変化し、この内部抵抗値の
変化が電圧の変化として電子回路9,10へ送られて、
増幅、温度補償、ばらつき補正などの信号処理が行われ
て、加速度値が出力される。この半導体装置はピエゾ抵
抗式半導体圧力センサとして用いることも可能である。
The semiconductor device shown in FIG. 12 is a piezoresistive semiconductor acceleration sensor. In the above structure, stress is generated in the single crystal silicon layer 4 due to the physical displacement of the diaphragm 8 due to the acceleration applied from the outside, so that the internal resistance value of the single crystal silicon layer 4 is changed, and the change of the internal resistance value is caused by the voltage change. Is sent to the electronic circuits 9 and 10 as
Signal processing such as amplification, temperature compensation, and variation correction is performed, and the acceleration value is output. This semiconductor device can also be used as a piezoresistive semiconductor pressure sensor.

【0033】図13は本実施例に示す半導体装置の製造
方法を表す工程図である。ここで符号1〜11は図12
と同一であり、40はSOI(Silicon On Insulator)
基板、41は半導体素子、42は電子回路、43は開口
部、44はダイヤフラムである。図13による工程は以
下の通りである。(a)窒化膜3および酸化膜2上に単
結晶シリコン層4の形成されたSOI基板40におい
て、(b)単結晶シリコン層4上に半導体素子41、電
子回路42および開口部43を形成する。(c)窒化膜
3および酸化膜2上に開口部43を形成する。(d)開
口部43よりエッチングを行って半導体素子41の形成
された窒化膜3および酸化膜2下のシリコン基板1の一
部を除去し、ダイヤフラム44を形成する。以上の工程
によって図12に示す半導体装置を得ることができる。
なお、図示していないが、半導体素子41と電子回路4
2とは電気的に接続されている。
FIG. 13 is a process chart showing a method of manufacturing the semiconductor device shown in this embodiment. Reference numerals 1 to 11 in FIG.
40 is SOI (Silicon On Insulator)
A substrate, 41 is a semiconductor element, 42 is an electronic circuit, 43 is an opening, and 44 is a diaphragm. The process according to FIG. 13 is as follows. (A) In the SOI substrate 40 having the single crystal silicon layer 4 formed on the nitride film 3 and the oxide film 2, (b) the semiconductor element 41, the electronic circuit 42, and the opening 43 are formed on the single crystal silicon layer 4. . (C) An opening 43 is formed on the nitride film 3 and the oxide film 2. (D) A part of the silicon substrate 1 under the nitride film 3 and the oxide film 2 where the semiconductor element 41 is formed is removed by etching through the opening 43, and the diaphragm 44 is formed. Through the above steps, the semiconductor device shown in FIG. 12 can be obtained.
Although not shown, the semiconductor element 41 and the electronic circuit 4
2 is electrically connected.

【0034】図13に示す工程を用いて、具体的に上記
の半導体装置を作製した一例を以下に示す。窒化膜の厚
さ0.1μm、酸化膜の厚さ0.2μm、単結晶シリコ
ン層の厚さ0.2μmのSOI基板を用意する。このS
OI基板40は面方位〈100〉、直径125mm、厚
さ625μm、比抵抗10Ωcmのp型シリコン基板中
に窒素イオンおよび酸素イオンを注入して、窒化膜およ
び酸化膜をシリコン基板中に埋込形成して作製されたも
のである。このSOI基板において、単結晶シリコン層
上に厚さ0.8μmの酸化膜をプラズマCVD法により
積層して、RIEによってパターニングを行った後、ア
ルミニウム電極をスパッタ法により形成する。酸化膜の
形成は温度800℃、Si2 6 流量3sccm,N2
O流量300sccm,Si2 6 分圧0.15Tor
r、堆積速度45nm/minの条件下で行った。続い
てパッシベーション膜として厚さ1.0μmのBPSG
膜(Borono-Phospho Silicate Glass)を積層する。
An example in which the above semiconductor device is specifically manufactured by using the process shown in FIG. 13 is shown below. An SOI substrate having a nitride film thickness of 0.1 μm, an oxide film thickness of 0.2 μm, and a single crystal silicon layer thickness of 0.2 μm is prepared. This S
The OI substrate 40 is a p-type silicon substrate having a plane orientation of <100>, a diameter of 125 mm, a thickness of 625 μm, and a specific resistance of 10 Ωcm, and nitrogen ions and oxygen ions are implanted into the silicon substrate to form a nitride film and an oxide film. It was created by In this SOI substrate, an oxide film having a thickness of 0.8 μm is stacked on the single crystal silicon layer by a plasma CVD method, patterned by RIE, and then an aluminum electrode is formed by a sputtering method. The oxide film is formed at a temperature of 800 ° C., a Si 2 H 6 flow rate of 3 sccm, and N 2
O flow rate 300 sccm, Si 2 H 6 partial pressure 0.15 Tor
r and the deposition rate was 45 nm / min. Then, as a passivation film, BPSG having a thickness of 1.0 μm
Laminate films (Borono-Phospho Silicate Glass).

【0035】次に、酸化膜および窒化膜をRIEによっ
てパターニングを行って開口部を形成して、SOI基板
下のp型シリコン基板の一部を露出する。最後に開口部
よりフッ硝酸系溶液による等方性エッチングを行って、
シリコン基板の一部を除去し、単結晶シリコン層の形成
された部分に厚さ2.3μmのダイヤフラムを形成す
る。ここではHF:HNO3 :CH3 COOH=1:1
2:17の混合液を用いた。
Next, the oxide film and the nitride film are patterned by RIE to form openings to expose a part of the p-type silicon substrate under the SOI substrate. Finally, perform isotropic etching with a nitric acid-based solution from the opening,
A part of the silicon substrate is removed, and a diaphragm having a thickness of 2.3 μm is formed on the part where the single crystal silicon layer is formed. Here, HF: HNO 3 : CH 3 COOH = 1: 1
A 2:17 mixture was used.

【0036】第4の実施例に示すピエゾ抵抗式半導体加
速度センサは、従来より小型で、より集積度の高い半導
体加速度センサである。また第4の実施例に示す工程で
作製することで、素子の形成とダイヤフラムの形成とを
半導体基板上で同一の主面側より行うことから、上記し
た半導体加速度センサを作製できるとともに、半導体加
速度センサの製造歩留を向上することが可能となる。こ
の他、本実施例では電子回路が絶縁層上の単結晶半導体
層に形成されている。このSOI構造の電子回路を用い
ることで、電子回路の高速化、高集積化、小型化、信頼
性向上などが実現できる。
The piezoresistive semiconductor acceleration sensor shown in the fourth embodiment is a semiconductor acceleration sensor which is smaller in size and higher in integration than conventional ones. Further, since the element and the diaphragm are formed from the same main surface side on the semiconductor substrate by manufacturing in the process shown in the fourth embodiment, the semiconductor acceleration sensor described above can be manufactured and the semiconductor acceleration sensor can be manufactured. It is possible to improve the manufacturing yield of the sensor. In addition, in this embodiment, the electronic circuit is formed in the single crystal semiconductor layer on the insulating layer. By using the electronic circuit having the SOI structure, it is possible to realize high speed, high integration, small size, and improved reliability of the electronic circuit.

【0037】本実施例で用いたSOI基板はイオン注入
法によって作製しているが、直接貼合法によって作製す
ることも可能である。例えば、シリコン基板上に窒化膜
および酸化膜をこの順に積層した後、この酸化膜と別の
シリコン基板とを貼り合わせて作製することもできる。
この場合、後述の第7の実施例に示す同様の条件、方法
を用いることが可能である。
Although the SOI substrate used in this embodiment is manufactured by the ion implantation method, it may be manufactured by the direct bonding method. For example, a nitride film and an oxide film may be laminated in this order on a silicon substrate, and then the oxide film and another silicon substrate may be bonded together.
In this case, it is possible to use the same conditions and methods as shown in the seventh embodiment described later.

【0038】この他の本実施例の細部については、第1
の実施例に示す同様の条件、方法を適用することが可能
である。
Regarding other details of this embodiment,
It is possible to apply the same conditions and methods as those shown in the examples.

【0039】(実施例5)図14は本発明による半導体
装置の第5の実施例を示す断面図である。ここで14は
SOI基板であり、第1の酸化膜15上には第1の単結
晶シリコン層16が形成されており、第1の単結晶シリ
コン層16上には第2の酸化膜2および窒化膜3の積層
された領域がある。第2の酸化膜2および窒化膜3上に
は第2の単結晶シリコン層4が形成されており、アルミ
ニウム電極5が接続されている。第2の単結晶シリコン
層4とアルミニウム電極5とは接続部分を除いて絶縁膜
6で絶縁されている。第2の酸化膜2および窒化膜3上
には開口部7が形成されており、第2の単結晶シリコン
層4の形成されている部分の第2の酸化膜2および窒化
膜3の直下には空洞部が設けられており、この部分がダ
イヤフラム8となる。また、第1の単結晶シリコン層1
6には電子回路9および10が形成されており、この電
子回路9および10は第2の単結晶シリコン層4とアル
ミニウム電極5を通して電気的に接続されている。ここ
では電子回路としてpMOSトランジスタ9およびnM
OSトランジスタ10のみを示している。全体としてダ
イヤフラム8と、電子回路9および10はパッシベーシ
ョン膜11で覆われている。
(Embodiment 5) FIG. 14 is a sectional view showing a fifth embodiment of a semiconductor device according to the present invention. Here, 14 is an SOI substrate, a first single crystal silicon layer 16 is formed on the first oxide film 15, and a second oxide film 2 and a second oxide film 2 are formed on the first single crystal silicon layer 16. There is a region where the nitride film 3 is laminated. A second single crystal silicon layer 4 is formed on the second oxide film 2 and the nitride film 3, and an aluminum electrode 5 is connected to the second single crystal silicon layer 4. The second single crystal silicon layer 4 and the aluminum electrode 5 are insulated by the insulating film 6 except for the connection portion. An opening 7 is formed on the second oxide film 2 and the nitride film 3, and the opening 7 is formed immediately below the second oxide film 2 and the nitride film 3 in the portion where the second single crystal silicon layer 4 is formed. Is provided with a hollow portion, and this portion becomes the diaphragm 8. In addition, the first single crystal silicon layer 1
6, electronic circuits 9 and 10 are formed, and the electronic circuits 9 and 10 are electrically connected to each other through the second single crystal silicon layer 4 and the aluminum electrode 5. Here, as an electronic circuit, a pMOS transistor 9 and an nM are used.
Only the OS transistor 10 is shown. The diaphragm 8 and the electronic circuits 9 and 10 as a whole are covered with a passivation film 11.

【0040】図14に示す半導体装置はピエゾ抵抗式半
導体圧力センサであり、その動作は第1の実施例に示す
半導体圧力センサと同様である。なお、この半導体装置
はピエゾ抵抗式半導体加速度センサとして用いることも
可能である。
The semiconductor device shown in FIG. 14 is a piezoresistive semiconductor pressure sensor, and its operation is similar to that of the semiconductor pressure sensor shown in the first embodiment. This semiconductor device can also be used as a piezoresistive semiconductor acceleration sensor.

【0041】図15は本実施例に示す半導体装置の製造
方法を表す工程図である。ここで2は第2の酸化膜、3
は窒化膜、4は第2の単結晶シリコン層、12は非晶質
シリコン層、14はSOI基板、15は第1の酸化膜、
16は第1の単結晶シリコン層、41は半導体素子、4
2は電子回路、43は開口部、44はダイヤフラムであ
る。図15における工程は以下の通りである。(a)第
1の酸化膜15上に第1の単結晶シリコン層16の形成
されたSOI基板14において、(b)第1の単結晶シ
リコン層16上に窒化膜3および第2の酸化膜2を形成
する。(c)パターニングを行った後、第1の単結晶シ
リコン層16および第2の酸化膜2上に非晶質シリコン
層12を形成する。(d)非晶質シリコン層12にアル
ゴンレーザを照射して、第1の単結晶シリコン層16の
露出部より非晶質シリコン層12の再結晶化を行って、
第2の酸化膜2上に第2の単結晶シリコン層4を形成す
る。(e)第2の単結晶シリコン層4上に半導体素子4
1を、第1の単結晶シリコン層16上に電子回路42と
開口部43を形成する。(f)開口部43よりエッチン
グを行って半導体素子41の形成された窒化膜3および
第2の酸化膜2下の第1の単結晶シリコン層16の一部
を除去し、ダイヤフラム44を形成する。以上の工程に
よって図14に示す半導体装置を得ることができる。
FIG. 15 is a process chart showing a method of manufacturing the semiconductor device shown in this embodiment. Here, 2 is the second oxide film, 3
Is a nitride film, 4 is a second single crystal silicon layer, 12 is an amorphous silicon layer, 14 is an SOI substrate, 15 is a first oxide film,
16 is a first single crystal silicon layer, 41 is a semiconductor element, 4
2 is an electronic circuit, 43 is an opening, and 44 is a diaphragm. The steps in FIG. 15 are as follows. (A) In the SOI substrate 14 in which the first single crystal silicon layer 16 is formed on the first oxide film 15, (b) The nitride film 3 and the second oxide film are formed on the first single crystal silicon layer 16. Form 2. (C) After patterning, the amorphous silicon layer 12 is formed on the first single crystal silicon layer 16 and the second oxide film 2. (D) The amorphous silicon layer 12 is irradiated with an argon laser to recrystallize the amorphous silicon layer 12 from the exposed portion of the first single crystal silicon layer 16,
A second single crystal silicon layer 4 is formed on the second oxide film 2. (E) Semiconductor element 4 on second single crystal silicon layer 4
1, an electronic circuit 42 and an opening 43 are formed on the first single crystal silicon layer 16. (F) A portion of the first single crystal silicon layer 16 under the nitride film 3 and the second oxide film 2 where the semiconductor element 41 is formed is removed by etching through the opening 43 to form the diaphragm 44. . Through the above steps, the semiconductor device shown in FIG. 14 can be obtained.

【0042】図15に示す工程を用いて、具体的に上記
の半導体装置を作製した一例を以下に示す。面方位〈1
00〉、直径125mm、厚さ625μm、比抵抗0.
1Ωcm、酸化膜圧0.4μm、第1の単結晶シリコン
層厚1.0μmのSOI基板上に、プラズマCVD法に
よって窒化膜を、減圧CVD法によって第2の酸化膜を
形成する。ここで、窒化膜の形成は温度200℃、圧力
0.2Torr、RF周波数13.56MHz、SiH
4 流量5sccm、NH3 流量300sccm、堆積速
度30nm/minの条件下で行って、厚さ0.3μm
の窒化膜を堆積した。また酸化膜の形成は温度800
℃、SiH4 流量5sccm、N2O流量250scc
m、SiH4 分圧0.3Torr、堆積速度35nm/
minの条件下で行って、厚さ0.5μmの酸化膜を形
成した。次に酸化膜および窒化膜をRIEによってパタ
ーニングを行う。第1の単結晶シリコン層の一部を露出
した後、減圧CVD法によって非晶質シリコン層を積層
する。ここでは温度570℃、圧力18Torr、Si
2 6 流量10sccm、H2 流量3slm、堆積速度
30nm/minの条件下で行って、厚さ0.2μmの
非晶質シリコン層を積層した。続いて非晶質シリコン層
に直径30μmのアルゴンレーザのパルスビームを照射
して、第1の単結晶シリコン層の露出部より非晶質シリ
コン層を溶融した後、再結晶化を行って、酸化膜上に厚
さ0.2μmの第2の単結晶シリコン層を形成する。さ
らに厚さ1.0μmの酸化膜を減圧CVD法により積層
して、RIEによってパターニングを行った後、アルミ
ニウム電極をスパッタ法により形成する。酸化膜の形成
は800℃、Si2 6 流量3sccm、N2 O流量3
00scmm、Si2 6 分圧0.15Torr、堆積
速度45nm/minの条件下で行った。続いてパッシ
ベーション膜として厚さ1.5μmのNSG膜(Non-Si
licate Glass)を積層した後、RIEによって開口部を
形成して第1の単結晶シリコン層の一部を露出する。最
後に開口部よりフッ硝酸系溶液による等方性エッチング
を行って、第1の単結晶シリコン層の一部を除去し、第
2の単結晶シリコン層の形成された部分に厚さ3.5μ
mのダイヤフラムを形成する。ここではHF:HN
3 :CH3 COOH=1:14:20の混合液を用い
た。
An example in which the above semiconductor device is specifically manufactured by using the process shown in FIG. 15 is shown below. Plane orientation <1
00>, diameter 125 mm, thickness 625 μm, specific resistance 0.
A nitride film is formed by a plasma CVD method and a second oxide film is formed by a low pressure CVD method on an SOI substrate having 1 Ωcm, an oxide film pressure of 0.4 μm, and a first single crystal silicon layer thickness of 1.0 μm. Here, the nitride film is formed at a temperature of 200 ° C., a pressure of 0.2 Torr, an RF frequency of 13.56 MHz, and SiH.
4 flow rate 5 sccm, NH 3 flow rate 300 sccm, deposition rate 30 nm / min, thickness 0.3 μm
A nitride film was deposited. The temperature of the oxide film is 800
° C, SiH 4 flow rate 5 sccm, N 2 O flow rate 250 sccc
m, SiH 4 partial pressure 0.3 Torr, deposition rate 35 nm /
This was carried out under the condition of min to form an oxide film having a thickness of 0.5 μm. Next, the oxide film and the nitride film are patterned by RIE. After exposing a part of the first single crystal silicon layer, an amorphous silicon layer is stacked by a low pressure CVD method. Here, temperature 570 ° C., pressure 18 Torr, Si
A 2 H 6 flow rate of 10 sccm, a H 2 flow rate of 3 slm, and a deposition rate of 30 nm / min were performed to deposit an amorphous silicon layer having a thickness of 0.2 μm. Subsequently, the amorphous silicon layer is irradiated with a pulse beam of an argon laser having a diameter of 30 μm to melt the amorphous silicon layer from the exposed portion of the first single crystal silicon layer, and then recrystallized to be oxidized. A second single crystal silicon layer having a thickness of 0.2 μm is formed over the film. Further, an oxide film having a thickness of 1.0 μm is laminated by a low pressure CVD method, and after patterning by RIE, an aluminum electrode is formed by a sputtering method. The oxide film is formed at 800 ° C., the Si 2 H 6 flow rate is 3 sccm, and the N 2 O flow rate is 3
The conditions were 00 scmm, Si 2 H 6 partial pressure of 0.15 Torr, and deposition rate of 45 nm / min. Then, as a passivation film, an NSG film (Non-Si
After stacking the licate glass), an opening is formed by RIE to expose a part of the first single crystal silicon layer. Finally, isotropic etching with a hydrofluoric nitric acid-based solution is performed from the opening to remove a part of the first single crystal silicon layer, and a thickness of 3.5 μm is formed on a portion where the second single crystal silicon layer is formed.
a diaphragm of m. Here HF: HN
A mixture of O 3 : CH 3 COOH = 1: 14: 20 was used.

【0043】第5の実施例に示すピエゾ抵抗式半導体圧
力センサは、従来より小型で、より集積度の高い半導体
圧力センサである。また第5の実施例に示す工程で作製
することで、素子の形成とダイヤフラムの形成とを半導
体基板上で同一の主面側より行うことから、上記した半
導体圧力センサを作製できるとともに、半導体圧力セン
サの製造歩留を向上することが可能となる。さらに本実
施例ではSOI構造の電子回路を用いることで、電子回
路の高速化、高集積化、小型化、信頼性向上などが実現
できる。また第1の酸化膜をエッチングストッパとして
用いるため、シリコン基板エッチング時に空洞部底のシ
リコン基板厚が薄くなりすぎて、センサ全体の力学的構
造が不安定になることを抑制することが可能となる。
The piezoresistive semiconductor pressure sensor shown in the fifth embodiment is a semiconductor pressure sensor which is smaller in size and higher in integration than conventional ones. In addition, since the element and the diaphragm are formed from the same main surface side on the semiconductor substrate by manufacturing in the process shown in the fifth embodiment, the semiconductor pressure sensor described above can be manufactured and the semiconductor pressure sensor can be manufactured. It is possible to improve the manufacturing yield of the sensor. Further, in this embodiment, by using the electronic circuit having the SOI structure, it is possible to realize high speed, high integration, downsizing, reliability improvement of the electronic circuit. Further, since the first oxide film is used as the etching stopper, it is possible to prevent the mechanical structure of the entire sensor from becoming unstable due to the thickness of the silicon substrate at the bottom of the cavity becoming too thin during the etching of the silicon substrate. .

【0044】本実施例では第2の単結晶シリコン層4上
に半導体素子を、第1の単結晶シリコン層16上に電子
回路を形成しているが、図16に示すように、第2の単
結晶シリコン層4上に半導体素子および電子回路を形成
することも可能である。図16は本実施例に示す半導体
装置の断面図の別の一例である。ここで、1はシリコン
基板、2は第2の酸化膜、3は窒化膜、15は第1の酸
化膜、16は第1の単結晶シリコン層、41は半導体素
子、42は電子回路、43は開口部、44はダイヤフラ
ムである。図16では、シリコン基板1上に第1の酸化
膜15が形成されており、第1の酸化膜15上に第1の
単結晶シリコン層16が形成されている。第1の単結晶
シリコン層16上には第2の酸化膜2および窒化膜3が
形成されており、第2の酸化膜2上に半導体素子41お
よび電子回路42が形成されている。第2の酸化膜2お
よび窒化膜3上に設けられた開口部43より第1の単結
晶シリコン層16をエッチングして、ダイヤフラム44
が形成されているが、空洞部は電子回路42の直下には
設けず、半導体素子41の直下のみに設けている。この
他、図16で第1の単結晶シリコン層16に電子回路4
2を設けることも可能である。図16に示す工程は、電
子回路の形成位置を除いて図15と同様の工程であるこ
とから、図15に示す工程に適用できる同様の条件、方
法を用いることが可能である。
In this embodiment, the semiconductor element is formed on the second single crystal silicon layer 4 and the electronic circuit is formed on the first single crystal silicon layer 16. However, as shown in FIG. It is also possible to form a semiconductor element and an electronic circuit on the single crystal silicon layer 4. FIG. 16 is another example of a cross-sectional view of the semiconductor device shown in this embodiment. Here, 1 is a silicon substrate, 2 is a second oxide film, 3 is a nitride film, 15 is a first oxide film, 16 is a first single crystal silicon layer, 41 is a semiconductor element, 42 is an electronic circuit, and 43. Is an opening, and 44 is a diaphragm. In FIG. 16, the first oxide film 15 is formed on the silicon substrate 1, and the first single crystal silicon layer 16 is formed on the first oxide film 15. A second oxide film 2 and a nitride film 3 are formed on the first single crystal silicon layer 16, and a semiconductor element 41 and an electronic circuit 42 are formed on the second oxide film 2. The first single crystal silicon layer 16 is etched through the opening 43 provided on the second oxide film 2 and the nitride film 3 to form a diaphragm 44.
However, the cavity is not provided immediately below the electronic circuit 42, but is provided only below the semiconductor element 41. In addition, the electronic circuit 4 is formed on the first single crystal silicon layer 16 in FIG.
It is also possible to provide 2. The process shown in FIG. 16 is the same as the process shown in FIG. 15 except for the position where the electronic circuit is formed. Therefore, it is possible to use the same conditions and methods applicable to the process shown in FIG.

【0045】この他の本実施例の細部については、第
1、第4の実施例に示す同様の条件、方法を適用するこ
とが可能である。
For the other details of this embodiment, it is possible to apply the same conditions and methods as those shown in the first and fourth embodiments.

【0046】(実施例6)図17は本発明による半導体
装置の第6の実施例を示す断面図である。ここで14は
SOI基板であり、第1の酸化膜15上には第1の単結
晶シリコン層16が形成されており、第1の単結晶シリ
コン層16上には第2の酸化膜2および窒化膜3の積層
された領域がある。第2の酸化膜2および窒化膜3上に
は第2の単結晶シリコン層4が形成されており、アルミ
ニウム電極5が接続されている。第2の単結晶シリコン
層4とアルミニウム電極5とは接続部分を除いて絶縁膜
6で絶縁されている。第2の酸化膜2および窒化膜3上
には開口部7が形成されており、第2の酸化膜2および
窒化膜3において、第2の単結晶シリコン層4の形成さ
れている部分の直下には空洞部が設けられており、この
部分がダイヤフラム8となる。第1の単結晶シリコン層
16には電子回路9および10が形成されており、この
電子回路9および10は第2の単結晶シリコン層4とア
ルミニウム電極5を通して電気的に接続されている。電
子回路9および10とはダイヤフラム8と、第3の酸化
膜17によって素子分離されている。ここでは電子回路
としてpMOSトランジスタ9およびnMOSトランジ
スタ10のみを示している。全体としてダイヤフラム8
と、電子回路9および10はパッシベーション膜11で
覆われている。
(Embodiment 6) FIG. 17 is a sectional view showing a sixth embodiment of a semiconductor device according to the present invention. Here, 14 is an SOI substrate, a first single crystal silicon layer 16 is formed on the first oxide film 15, and a second oxide film 2 and a second oxide film 2 are formed on the first single crystal silicon layer 16. There is a region where the nitride film 3 is laminated. A second single crystal silicon layer 4 is formed on the second oxide film 2 and the nitride film 3, and an aluminum electrode 5 is connected to the second single crystal silicon layer 4. The second single crystal silicon layer 4 and the aluminum electrode 5 are insulated by the insulating film 6 except for the connection portion. An opening 7 is formed on the second oxide film 2 and the nitride film 3, and the second oxide film 2 and the nitride film 3 are directly under the portion where the second single crystal silicon layer 4 is formed. A cavity is provided in the diaphragm, and this portion becomes the diaphragm 8. Electronic circuits 9 and 10 are formed in the first single crystal silicon layer 16, and the electronic circuits 9 and 10 are electrically connected to the second single crystal silicon layer 4 through the aluminum electrode 5. The electronic circuits 9 and 10 are separated from each other by the diaphragm 8 and the third oxide film 17. Here, only the pMOS transistor 9 and the nMOS transistor 10 are shown as electronic circuits. Diaphragm 8 as a whole
Then, the electronic circuits 9 and 10 are covered with the passivation film 11.

【0047】図17に示す半導体装置はピエゾ抵抗式半
導体加速度センサであり、その動作は第4の実施例に示
す半導体加速度センサと同様である。なお、この半導体
装置はピエゾ抵抗式半導体圧力センサとして用いること
も可能である。
The semiconductor device shown in FIG. 17 is a piezoresistive semiconductor acceleration sensor, and its operation is the same as that of the semiconductor acceleration sensor shown in the fourth embodiment. The semiconductor device can also be used as a piezoresistive semiconductor pressure sensor.

【0048】図18は本実施例に示す半導体装置の製造
方法を表す工程図である。ここで符号2〜16は図15
と同一であり、17は厚い酸化膜、18は多結晶シリコ
ン層、19は第3の酸化膜である。図18による工程は
以下の通りである。(a)第1の酸化膜15上には第1
の単結晶シリコン層16の形成されたSOI基板14に
おいて、(b)第1の単結晶シリコン層16上に厚い酸
化膜17を形成して第1の単結晶シリコン層16の領域
を分離する。(c)平坦化を行って、厚い酸化膜17の
下部のみを残して、第3の酸化膜19とする。(d)第
1の単結晶シリコン層16上に第2の酸化膜2および窒
化膜3を形成する。(e)パターニングを行った後、第
1の単結晶シリコン層16および窒化膜3上に多結晶シ
リコン層18を形成する。(f)多結晶シリコン層18
にアルゴンレーザを照射して、第1の単結晶シリコン層
16の露出部より多結晶シリコン層18の再結晶化を行
って、窒化膜3上に第2の単結晶シリコン層4を形成す
る。(g)第2の単結晶シリコン層4上に半導体素子4
1を、第1の単結晶シリコン層16上に電子回路42と
開口部43を形成する。(h)開口部43よりエッチン
グを行って半導体素子41の形成された第2の酸化膜2
および窒化膜3下の第1の単結晶シリコン層16の一部
を除去し、ダイヤフラム44を形成する。以上の工程に
よって図17に示す半導体装置を得ることができる。
FIG. 18 is a process chart showing the method for manufacturing the semiconductor device shown in this embodiment. Reference numerals 2 to 16 in FIG.
17 is a thick oxide film, 18 is a polycrystalline silicon layer, and 19 is a third oxide film. The process according to FIG. 18 is as follows. (A) A first layer is formed on the first oxide film 15.
In the SOI substrate 14 on which the single crystal silicon layer 16 is formed, (b) a thick oxide film 17 is formed on the first single crystal silicon layer 16 to separate the region of the first single crystal silicon layer 16. (C) Planarization is performed to form a third oxide film 19 leaving only the lower part of the thick oxide film 17. (D) A second oxide film 2 and a nitride film 3 are formed on the first single crystal silicon layer 16. (E) After patterning, a polycrystalline silicon layer 18 is formed on the first single crystal silicon layer 16 and the nitride film 3. (F) Polycrystalline silicon layer 18
The polycrystalline silicon layer 18 is recrystallized from the exposed portion of the first single crystal silicon layer 16 by irradiating it with an argon laser to form the second single crystal silicon layer 4 on the nitride film 3. (G) The semiconductor element 4 is formed on the second single crystal silicon layer 4.
1, an electronic circuit 42 and an opening 43 are formed on the first single crystal silicon layer 16. (H) The second oxide film 2 having the semiconductor element 41 formed by etching through the opening 43
Then, a part of the first single crystal silicon layer 16 under the nitride film 3 is removed to form the diaphragm 44. Through the above steps, the semiconductor device shown in FIG. 17 can be obtained.

【0049】図18に示す工程を用いて、具体的に上記
の半導体装置を作製した一例を以下に示す。面方位〈1
00〉、直径125mm、厚さ625μm、比抵抗10
Ωcm、酸化膜の厚さ0.8μm、第1の単結晶シリコ
ン層の厚さ1.0μmのSOI基板上に、LOCOS熱
酸化法によって厚さ2.0μmの厚い酸化膜を形成する
とともに、第1の単結晶シリコン層を分離する。続いて
表面にSOG(Spin On Glass)を塗布した後、リフロ
ーを行って平坦化する。さらに酸化膜をRIEによって
エッチングして、シリコン/酸化膜界面が露出したとこ
ろでエッチングを終了する。これで厚い酸化膜の下部の
みを残して、厚さ1.0μmの第3の酸化膜を形成す
る。この後、減圧CVD法によって酸化膜および窒化膜
を形成する。ここで酸化膜の形成は温度800℃、Si
4 流量5sccm、N2 O流量250sccm、Si
4 分圧0.3Torr、堆積速度35nm/minの
条件下で行って、厚さ0.5μmの酸化膜を堆積した。
また窒化膜の形成は温度800℃、SiH4 流量5sc
cm、NH3 流量300sccm、SiH4 分圧0.3
Torr、堆積速度70nm/minの条件下で行っ
て、厚さ0.3μmの窒化膜を堆積した。
An example in which the above semiconductor device is specifically manufactured by using the process shown in FIG. 18 is shown below. Plane orientation <1
00>, diameter 125 mm, thickness 625 μm, specific resistance 10
A thick oxide film with a thickness of 2.0 μm is formed by the LOCOS thermal oxidation method on an SOI substrate with an Ωcm, an oxide film thickness of 0.8 μm, and a first single crystal silicon layer thickness of 1.0 μm. 1 single crystal silicon layer is separated. Subsequently, SOG (Spin On Glass) is applied to the surface, and then reflow is performed to flatten the surface. Further, the oxide film is etched by RIE, and the etching is finished when the silicon / oxide film interface is exposed. This forms a third oxide film having a thickness of 1.0 μm, leaving only the lower part of the thick oxide film. After that, an oxide film and a nitride film are formed by the low pressure CVD method. Here, the oxide film is formed at a temperature of 800 ° C. and Si
H 4 flow rate 5 sccm, N 2 O flow rate 250 sccm, Si
An H 4 partial pressure of 0.3 Torr and a deposition rate of 35 nm / min were performed to deposit an oxide film having a thickness of 0.5 μm.
The temperature of the nitride film is 800 ° C. and the SiH 4 flow rate is 5 sc.
cm, NH 3 flow rate 300 sccm, SiH 4 partial pressure 0.3
A nitride film having a thickness of 0.3 μm was deposited under conditions of Torr and a deposition rate of 70 nm / min.

【0050】次に、酸化膜および窒化膜のパターニング
をRIEによって行う。第1の単結晶シリコン層の一部
を露出した後、減圧CVD法によって単結晶シリコン層
を積層する。ここでは温度656℃、圧力0.25To
rr、SiH4 およびH2 の混合気体中で、SiH4
圧0.15Torr、堆積速度300nm/minの条
件下で行って、厚さ0.2μmの単結晶シリコン層を積
層した。続いて多結晶シリコン層に直径50μmのエキ
シマレーザのパルスビームを照射して、第1の単結晶シ
リコン層の露出部より多結晶シリコン層の再結晶化を行
って、酸化膜上に厚さ0.2μmの第2の単結晶シリコ
ン層を形成する。さらに厚さ1.0μmの酸化膜をプラ
ズマCVD法により積層して、RIEによってパターニ
ングを行った後、アルミニウム電極をスパッタ法により
形成する。酸化膜の形成は温度800℃、Si2 6
量3sccm、N2 O流量300sccm、Si2 6
分圧0.15Torr、堆積速度45nm/minの条
件下で行った。続いてパッシベーション膜として厚さ
1.0μmのBPSG膜(Borono-Phospho SilicateGla
ss)を積層した後、RIEによって開口部を形成して第
1の単結晶シリコン層の一部を露出する。最後に開口部
43よりフッ硝酸系溶液による等方性エッチングを行っ
て、第1の単結晶シリコン層の一部を除去し、第2の単
結晶シリコン層の形成された部分に厚さ3.0μmのダ
イヤフラムを形成する。ここではHF:HNO3 :CH
3 COOH=1:12:17の混合液を用いた。
Next, patterning of the oxide film and the nitride film is performed by RIE. After exposing a part of the first single crystal silicon layer, a single crystal silicon layer is stacked by a low pressure CVD method. Here, the temperature is 656 ° C and the pressure is 0.25To.
In a mixed gas of rr, SiH 4 and H 2 , a single-crystal silicon layer having a thickness of 0.2 μm was laminated under the conditions of SiH 4 partial pressure of 0.15 Torr and deposition rate of 300 nm / min. Then, the polycrystal silicon layer is irradiated with a pulse beam of an excimer laser having a diameter of 50 μm to recrystallize the polycrystal silicon layer from the exposed portion of the first single crystal silicon layer, so that the thickness of the oxide film on the oxide film becomes 0. A second single crystal silicon layer having a thickness of 0.2 μm is formed. Further, an oxide film having a thickness of 1.0 μm is stacked by the plasma CVD method, patterned by RIE, and then an aluminum electrode is formed by the sputtering method. The oxide film is formed at a temperature of 800 ° C., a Si 2 H 6 flow rate of 3 sccm, a N 2 O flow rate of 300 sccm, and Si 2 H 6
The partial pressure was 0.15 Torr and the deposition rate was 45 nm / min. Then, as a passivation film, a 1.0 μm-thick BPSG film (Borono-Phospho SilicateGla) is formed.
After ss) is stacked, an opening is formed by RIE to expose a part of the first single crystal silicon layer. Finally, isotropic etching is performed with a nitric acid-based solution from the opening 43 to remove a part of the first single crystal silicon layer, and a thickness of 3. is formed on a portion where the second single crystal silicon layer is formed. A 0 μm diaphragm is formed. Here HF: HNO 3 : CH
A mixed solution of 3 COOH = 1: 12: 17 was used.

【0051】第6の実施例に示すピエゾ抵抗式半導体加
速度センサは、従来より小型で、より集積度の高い半導
体加速度センサである。また第6の実施例に示す工程で
作製することで、素子の形成とダイヤフラムの形成とを
半導体基板上で同一の主面側より行うことから、上記し
た半導体加速度センサを作製できるとともに、半導体加
速度センサの製造歩留を向上することが可能となる。さ
らに本実施例ではSOI構造の電子回路を用いること
で、電子回路の高速化、高集積化、小型化、信頼性向上
などが実現できる。また第1の酸化膜および第3の酸化
膜をエッチングストッパとして用いるため、シリコン基
板のエッチング時に空洞部底のシリコン基板厚が薄くな
りすぎることを抑制するとともに、第1の単結晶シリコ
ン層の側壁部(電子回路の側壁部)を保護して、センサ
全体の力学的構造を安定化することが可能となる。
The piezo-resistive semiconductor acceleration sensor shown in the sixth embodiment is a semiconductor acceleration sensor which is smaller in size and higher in integration than ever before. In addition, since the element and the diaphragm are formed from the same main surface side on the semiconductor substrate by manufacturing in the process shown in the sixth embodiment, the semiconductor acceleration sensor described above can be manufactured and the semiconductor acceleration sensor can be manufactured. It is possible to improve the manufacturing yield of the sensor. Further, in this embodiment, by using the electronic circuit having the SOI structure, it is possible to realize high speed, high integration, downsizing, reliability improvement of the electronic circuit. Further, since the first oxide film and the third oxide film are used as the etching stopper, it is possible to prevent the thickness of the silicon substrate at the bottom of the cavity from becoming too thin during the etching of the silicon substrate, and to prevent the sidewall of the first single crystal silicon layer from becoming too thin. It is possible to protect the part (side wall part of the electronic circuit) and stabilize the mechanical structure of the entire sensor.

【0052】平坦化方法としては、本実施例ではSOG
のリフローを行って平坦化する方法を用いているが、こ
の他にCMP(Chemical Mechanical Polishing)など
を用いることが可能である。
As the flattening method, SOG is used in this embodiment.
Although the method of reflowing and flattening is used, other than this, CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like can be used.

【0053】本実施例では第2の単結晶シリコン層上に
半導体素子を、第1の単結晶シリコン層上に電子回路を
形成しているが、図19に示すように、窒化膜および酸
化膜上の第2の単結晶シリコン層に半導体素子および電
子回路を形成することも可能である。図19は本実施例
に示す半導体装置の断面図の別の一例である。ここで、
1はシリコン基板、2は第2の酸化膜、3は窒化膜、1
5は第1の酸化膜、16は第1の単結晶シリコン層、1
7は第3の酸化膜、41は半導体素子、42は電子回
路、43は開口部、44はダイヤフラムである。図19
では、シリコン基板1上に第1の酸化膜15が形成され
ており、第1の酸化膜15上に第1の単結晶シリコン層
16および第3の酸化膜17が形成されている。第1の
単結晶シリコン層16および第3の酸化膜17上には第
2の酸化膜2および窒化膜3が形成されており、第2の
酸化膜2上に半導体素子41および電子回路42が形成
されている。第2の酸化膜2および窒化膜3上に設けら
れた開口部43より第1の単結晶シリコン層16をエッ
チングして、ダイヤフラム44が形成されているが、電
子回路42の直下には第3の酸化膜17が形成されてい
るため、空洞部は半導体素子41の直下のみに設けられ
ている。この他、図19で第1の単結晶シリコン層16
に電子回路42を設けることも可能である。図19に示
す工程は、電子回路の形成位置を除いて図18と同様の
工程であることから、図18に示す工程に適用できる同
様の条件、方法を用いることが可能である。
In this embodiment, the semiconductor element is formed on the second single crystal silicon layer and the electronic circuit is formed on the first single crystal silicon layer. However, as shown in FIG. 19, a nitride film and an oxide film are formed. It is also possible to form a semiconductor element and an electronic circuit on the upper second single crystal silicon layer. FIG. 19 is another example of a cross-sectional view of the semiconductor device shown in this embodiment. here,
1 is a silicon substrate, 2 is a second oxide film, 3 is a nitride film, 1
5 is a first oxide film, 16 is a first single crystal silicon layer, 1
7 is a third oxide film, 41 is a semiconductor element, 42 is an electronic circuit, 43 is an opening, and 44 is a diaphragm. FIG.
In, the first oxide film 15 is formed on the silicon substrate 1, and the first single crystal silicon layer 16 and the third oxide film 17 are formed on the first oxide film 15. A second oxide film 2 and a nitride film 3 are formed on the first single crystal silicon layer 16 and the third oxide film 17, and a semiconductor element 41 and an electronic circuit 42 are formed on the second oxide film 2. Has been formed. The diaphragm 44 is formed by etching the first single-crystal silicon layer 16 through the opening 43 provided on the second oxide film 2 and the nitride film 3. However, the diaphragm 44 is formed immediately below the electronic circuit 42. Since the oxide film 17 is formed, the cavity is provided only directly below the semiconductor element 41. In addition, the first single crystal silicon layer 16 in FIG.
It is also possible to provide the electronic circuit 42 in. Since the process shown in FIG. 19 is the same process as that of FIG. 18 except for the position where the electronic circuit is formed, it is possible to use the same conditions and methods applicable to the process shown in FIG.

【0054】この他の本実施例の細部については、第
1、第4、第5の実施例に示す同様の条件、方法を適用
することが可能である。
For other details of this embodiment, the same conditions and methods as those shown in the first, fourth and fifth embodiments can be applied.

【0055】(実施例7)図20は本発明による半導体
装置の製造方法の第7の実施例を示す工程図である。こ
こで35は第1のシリコン基板、36は高濃度不純物
層、37は第2のシリコン基板、38は絶縁層、39は
単結晶シリコン層、40はSOI基板、41は半導体素
子、42は電子回路、43は開口部、44はダイヤフラ
ムである。図20による工程は以下の通りである。
(a)第1のシリコン基板35上に高濃度不純物層36
を形成する。(b)第1のシリコン基板35と第2のシ
リコン基板37上に形成した絶縁層38とを貼り合わせ
る。(c)熱処理を行って第1のシコン基板35と絶縁
層38とを完全に貼り合わせた後、第2のシリコン基板
37を薄層化して絶縁層38上に単結晶シリコン層39
の形成されたSOI基板40を作製する。(d)単結晶
シリコン層39をパターニングして半導体素子41およ
び電子回路42とを形成し、絶縁層38上に開口部43
を形成する。(e)開口部43よりエッチングを行って
高濃度不純物層36を除去し、ダイヤフラム44を形成
する。
(Embodiment 7) FIG. 20 is a process drawing showing a seventh embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. Here, 35 is a first silicon substrate, 36 is a high concentration impurity layer, 37 is a second silicon substrate, 38 is an insulating layer, 39 is a single crystal silicon layer, 40 is an SOI substrate, 41 is a semiconductor element, and 42 is an electron. A circuit, 43 is an opening, and 44 is a diaphragm. The process according to FIG. 20 is as follows.
(A) High concentration impurity layer 36 on the first silicon substrate 35
To form (B) The first silicon substrate 35 and the insulating layer 38 formed on the second silicon substrate 37 are bonded together. (C) After heat treatment is performed to completely bond the first silicon substrate 35 and the insulating layer 38 to each other, the second silicon substrate 37 is thinned to form the single crystal silicon layer 39 on the insulating layer 38.
The SOI substrate 40 having the above is formed. (D) The single crystal silicon layer 39 is patterned to form the semiconductor element 41 and the electronic circuit 42, and the opening 43 is formed on the insulating layer 38.
To form (E) The high-concentration impurity layer 36 is removed by etching through the opening 43 to form the diaphragm 44.

【0056】図20に示す工程を用いて、具体的に上記
の半導体装置を作製した具体的一例を以下に示す。面方
位〈100〉、直径125mm、厚さ625μm、比抵
抗0.5Ωcmの第1のp型シリコンウエハ上にイオン
注入法によってp+型高濃度不純物層を形成する。ここ
ではホウ素イオンをドーズ量6×1012cm-2、加速電
圧40keVの条件下で注入して、厚さ0.5μmのp
+型高濃度不純物を形成した。次にこのシリコンウエハ
のp+型高濃度不純物層を形成した面と、面方位〈10
0〉、直径125mm、厚さ625μm、比抵抗20Ω
cmの第2のシリコンウエハ上に熱酸化によって形成さ
れた厚さ400nmの酸化膜とを窒素中で貼り合わせ
る。この後、貼り合わせたシリコンウエハを、窒素/酸
素混合気体中で、温度1150℃、5分間の熱処理を行
って両者を完全に貼り合わせる。続いて第2のシリコン
ウエハを厚さ5μmまで研削した後、プラズマエッチン
グを行って第2のシリコンウエハを厚さ1.0μmまで
積層化する。これにより、厚さ400nmの酸化膜上に
厚さ1.0μmの単結晶シリコン層の形成されたSOI
基板が得られる。この後、通常のLSI製造プロセスを
用いて、単結晶シリコン層上に半導体素子および電子回
路を形成する。このとき半導体素子は酸化膜をはさん
で、p+型高濃度不純物層上に位置している。また酸化
膜上には開口部が形成されており、p+型高濃度不純物
層の一部を露出する。最後に開口部よりフッ硝酸系溶液
による等方性エッチングを行って、p+型高濃度不純物
層を除去して、半導体素子の形成された部分にダイヤフ
ラムを形成する。ここではHF:HNO3 :CH3 CO
OH=1:3:8の混合液を用いた。
A specific example in which the above semiconductor device is specifically manufactured by using the process shown in FIG. 20 is shown below. A p + -type high-concentration impurity layer is formed by ion implantation on a first p-type silicon wafer having a plane orientation of <100>, a diameter of 125 mm, a thickness of 625 μm, and a specific resistance of 0.5 Ωcm. Here, boron ions are implanted under the conditions of a dose amount of 6 × 10 12 cm −2 and an accelerating voltage of 40 keV, and a p of 0.5 μm thickness is obtained.
A + type high concentration impurity was formed. Next, the surface of the silicon wafer on which the p + -type high-concentration impurity layer was formed and the plane orientation <10
0>, diameter 125 mm, thickness 625 μm, specific resistance 20 Ω
A 400-nm-thick oxide film formed by thermal oxidation on the second silicon wafer having a thickness of 400 cm is bonded in nitrogen. Then, the bonded silicon wafers are heat-treated in a nitrogen / oxygen mixed gas at a temperature of 1150 ° C. for 5 minutes to completely bond the two. Subsequently, the second silicon wafer is ground to a thickness of 5 μm, and then plasma etching is performed to stack the second silicon wafer to a thickness of 1.0 μm. As a result, the SOI in which the single crystal silicon layer with a thickness of 1.0 μm is formed on the oxide film with a thickness of 400 nm is formed.
A substrate is obtained. After that, a semiconductor element and an electronic circuit are formed on the single crystal silicon layer by using a normal LSI manufacturing process. At this time, the semiconductor element is located on the p + -type high-concentration impurity layer with the oxide film interposed therebetween. Further, an opening is formed on the oxide film to expose a part of the p + -type high concentration impurity layer. Finally, isotropic etching is performed from the opening with a hydrofluoric nitric acid-based solution to remove the p + -type high-concentration impurity layer and form a diaphragm in the portion where the semiconductor element is formed. Here, HF: HNO 3 : CH 3 CO
A mixed solution of OH = 1: 3: 8 was used.

【0057】第7の実施例に示す工程を用いることで、
シリコン基板のエッチングを精度良く行うことができ
る。また電子回路をSOI構造とすることができるの
で、電子回路の高速化、高集積化、小型化、信頼性向上
などが実現することが可能である。
By using the process shown in the seventh embodiment,
The silicon substrate can be accurately etched. Further, since the electronic circuit can have the SOI structure, it is possible to realize high speed, high integration, downsizing, reliability improvement of the electronic circuit.

【0058】上述のSOI基板は直接貼合法により作製
されており、ここでは第2のシリコン基板の薄層化を研
削研磨によって行っているが、この工程をエッチングに
よって行うことも可能である。例えばp型シリコンウエ
ハ上に単結晶シリコン層をエピタキシャル成長させた
後、単結晶シリコン層上に絶縁層を形成して、この絶縁
層と第1のシリコンウエハとを貼り合わせ、p型シリコ
ンウエハをエッチングにより除去して、絶縁層上に単結
晶シリコン層を形成することも可能である。この場合、
エッチング液としてはKOH水溶液などを用いて行うこ
とが可能である。この他、シリコンウエハ上に形成され
たエッチストップ層上に単結晶シリコン層をエピタキシ
ャル成長させた後、単結晶シリコン層上に絶縁層を形成
して、この絶縁層と第1のシリコンウエハとを貼り合わ
せ、シリコンウエハおよびエッチストップ層をエッチン
グにより除去して、絶縁層上に単結晶シリコン層を形成
することも可能である。この場合、エッチストップ層と
してはホウ素イオン注入やエピタキシャル成長などで形
成した高濃度p型シリコン層、シリコーンゲルマニウム
エピタキシャル層、多孔質シリコン層などを用いること
が可能である。この方法については第6の実施例に示す
同様の方法及び条件を適用することが可能である。
The above-described SOI substrate is manufactured by the direct bonding method, and the thinning of the second silicon substrate is performed here by grinding and polishing, but this step can also be performed by etching. For example, after a single crystal silicon layer is epitaxially grown on a p-type silicon wafer, an insulating layer is formed on the single crystal silicon layer, the insulating layer and the first silicon wafer are bonded together, and the p-type silicon wafer is etched. And a single crystal silicon layer can be formed over the insulating layer. in this case,
It is possible to use a KOH aqueous solution or the like as the etching solution. In addition, after a single crystal silicon layer is epitaxially grown on the etch stop layer formed on the silicon wafer, an insulating layer is formed on the single crystal silicon layer and the insulating layer and the first silicon wafer are attached to each other. In addition, the silicon wafer and the etch stop layer can be removed by etching to form a single crystal silicon layer over the insulating layer. In this case, as the etch stop layer, a high-concentration p-type silicon layer formed by boron ion implantation or epitaxial growth, a silicon germanium epitaxial layer, a porous silicon layer, or the like can be used. For this method, the same method and conditions shown in the sixth embodiment can be applied.

【0059】この他の本実施例の細部については、第
1、第4〜第6の実施例に示す同様の条件、方法を適用
することが可能である。
For the other details of this embodiment, the same conditions and methods as those shown in the first and fourth to sixth embodiments can be applied.

【0060】(実施例8)図21は本発明による半導体
装置の製造方法の第8の実施例を示す工程図である。こ
こで符号35〜44は図20と同一であり、45は多孔
質シリコン層である。図21による工程は以下の通りで
ある。(a)第1のp型シリコン基板35上に多孔質シ
リコン層45を形成する。(b)第1のp型シリコン基
板35と第2のシリコン基板37上に形成した絶縁層3
8とを貼り合わせる。(c)熱処理を行って第1のシリ
コン基板35と絶縁層38とを完全に貼り合わせた後、
第2のシリコン基板37を薄層化して絶縁層38上に単
結晶シリコン層39の形成されたSOI基板40を作製
する。(d)単結晶シリコン層39上に半導体素子41
および電子回路42と開口部43とを形成する。(e)
開口部43よりエッチングを行って多孔質シリコン層4
5を除去し、ダイヤフラム44を形成する。
(Embodiment 8) FIG. 21 is a process drawing showing an eighth embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. Here, reference numerals 35 to 44 are the same as those in FIG. 20, and 45 is a porous silicon layer. The process according to FIG. 21 is as follows. (A) A porous silicon layer 45 is formed on the first p-type silicon substrate 35. (B) Insulating layer 3 formed on the first p-type silicon substrate 35 and the second silicon substrate 37
Attach 8 and. (C) After heat treatment is performed to completely bond the first silicon substrate 35 and the insulating layer 38,
The second silicon substrate 37 is thinned to form an SOI substrate 40 in which the single crystal silicon layer 39 is formed over the insulating layer 38. (D) Semiconductor element 41 on single crystal silicon layer 39
And the electronic circuit 42 and the opening 43 are formed. (E)
The porous silicon layer 4 is etched through the opening 43.
5 is removed and the diaphragm 44 is formed.

【0061】図21に示す工程を用いて、具体的に上記
の半導体装置を作製した一例を以下に示す。面方位〈1
00〉、直径125mm、厚さ625μm、比抵抗0.
01Ωcmの第1のp型シリコンウエハ上に陽極化成法
によって多孔質シリコン層を形成する。ここではHF:
2 5 OH:H2 O=1:1:1の化成液中で1.0
A/cm2 の直流電流を14分間流して、厚さ15μm
の多孔質シリコン層を形成した。次にこのシリコンウエ
ハ35の多孔質シリコン層を形成した面と、面方位〈1
00〉、直径125mm、厚さ625μm、比抵抗20
Ωcmの第2のシリコンウエハ上に熱酸化によって形成
された厚さ800nmの酸化膜とをアルゴン中で貼り合
わせる。この後、貼り合わせたシリコンウエハを酸素中
で、温度1100℃、2時間の熱処理を行って両者を完
全に貼り合わせる。続いて第2のシリコンウエハを厚さ
5μmまで研削した後、プラズマエッチングを行って第
2のp型シリコンウエハを厚さ1.0μmまで薄層化す
る。これにより、厚さ800nmの酸化膜上に厚さ1.
0μmの単結晶シリコン層の形成されたSOI基板0が
得られる。この後、通常のLSI製造プロセスを用い
て、単結晶シリコン層上に半導体素子および電子回路を
形成する。このとき半導体素子は酸化膜をはさんで、多
孔質シリコン層上に位置している。また酸化膜上には開
口部が形成されており、多孔質シリコン層の一部を露出
する。最後に開口部よりエッチングを行って、多孔質シ
リコン層を除去し、単結晶シリコン層の形成された部分
に厚さ3.0μmのダイヤフラムを形成する。ここで
は、HF:H2 2 =1:5のフッ酸過水を用いた。
An example in which the above semiconductor device is specifically manufactured by using the process shown in FIG. 21 is shown below. Plane orientation <1
00>, diameter 125 mm, thickness 625 μm, specific resistance 0.
A porous silicon layer is formed on the first p-type silicon wafer of 01 Ωcm by the anodization method. Here HF:
1.0 in a conversion solution of C 2 H 5 OH: H 2 O = 1: 1: 1
Apply a direct current of A / cm 2 for 14 minutes to obtain a thickness of 15 μm.
The porous silicon layer of was formed. Next, the surface of the silicon wafer 35 on which the porous silicon layer is formed and the plane orientation <1
00>, diameter 125 mm, thickness 625 μm, specific resistance 20
An oxide film having a thickness of 800 nm formed by thermal oxidation on the second silicon wafer of Ωcm is attached in argon. After that, the bonded silicon wafers are heat-treated in oxygen at a temperature of 1100 ° C. for 2 hours to completely bond the two. Then, after grinding the second silicon wafer to a thickness of 5 μm, plasma etching is performed to thin the second p-type silicon wafer to a thickness of 1.0 μm. As a result, a thickness of 1.
An SOI substrate 0 having a 0 μm single crystal silicon layer is obtained. After that, a semiconductor element and an electronic circuit are formed on the single crystal silicon layer by using a normal LSI manufacturing process. At this time, the semiconductor element is located on the porous silicon layer, sandwiching the oxide film. Further, an opening is formed on the oxide film to expose a part of the porous silicon layer. Finally, etching is performed from the opening to remove the porous silicon layer, and a diaphragm having a thickness of 3.0 μm is formed in the portion where the single crystal silicon layer is formed. Here, hydrofluoric acid / hydrogen peroxide mixture of HF: H 2 O 2 = 1: 5 was used.

【0062】第8の実施例に示す工程を用いることで、
シリコン基板のエッチングを精度良く行うことができ
る。また電子回路をSOI構造とすることができるの
で、電子回路の高速化、高集積化、小型化、信頼性向上
などが実現することが可能である。
By using the process shown in the eighth embodiment,
The silicon substrate can be accurately etched. Further, since the electronic circuit can have the SOI structure, it is possible to realize high speed, high integration, downsizing, reliability improvement of the electronic circuit.

【0063】SOI基板の作製は貼り合わせおよび研削
研磨によって行われているが、貼り合わせおよびエッチ
ングによって作製することも可能である。この方法につ
いては第7の実施例に示す同様の方法及び条件を適用す
ることが可能である。絶縁層としては窒化膜あるいは窒
化膜で覆われた酸化膜などを用いることが可能である。
多孔質シリコン層の選択エッチングについてはフッ酸過
水の他、フッ硝酸系溶液(例えばHF:HNO3 :CH
3 COOH=1:12:17など)を用いることが可能
である。この他、多孔質シリコン層を選択的に酸化し
て、フッ酸またはバッファードフッ酸などで除去するこ
とも可能である。
The SOI substrate is manufactured by bonding and grinding and polishing, but it can also be manufactured by bonding and etching. For this method, the same method and conditions as those shown in the seventh embodiment can be applied. As the insulating layer, a nitride film, an oxide film covered with a nitride film, or the like can be used.
For selective etching of the porous silicon layer, in addition to hydrofluoric acid / hydrogen peroxide, a hydrofluoric / nitric acid-based solution (for example, HF: HNO 3 : CH) is used.
3 COOH = 1: 12: 17) can be used. In addition, the porous silicon layer can be selectively oxidized and removed with hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid.

【0064】この他の本実施例の細部については、第
1、第4〜第7の実施例に示す同様の条件、方法を適用
することが可能である。
For the other details of this embodiment, it is possible to apply the same conditions and methods as those shown in the first and fourth to seventh embodiments.

【0065】(実施例9)図22は本発明による半導体
装置の製造方法の第9の実施例を示す工程図である。こ
こで符号35〜44は図20と同一であり、46は空洞
部となるトレンチ(Trench)である。図22による工程
は以下の通りである。(a)第2のシリコン基板37上
に半導体素子41および電子回路42を形成する。
(b)半導体素子41上および電子回路42上に絶縁層
38を形成した後、表面を平坦化する。(c)第1のシ
リコン基板35上にトレンチ46を形成する。(d)絶
縁層38と第1のシリコン基板35とを貼り合わせる。
このとき半導体素子41の形成されている部分の絶縁層
下にトレンチ46を配置する。(e)熱処理を行って絶
縁層38と第1のシリコン基板35とを完全に貼り合わ
せた後、第2のシリコン基板37を薄層化して絶縁層3
8上に半導体素子41および電子回路42を形成すると
ともに、トレンチ46上にダイヤフラム44を形成す
る。
(Embodiment 9) FIG. 22 is a process drawing showing a ninth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. Here, reference numerals 35 to 44 are the same as those in FIG. 20, and 46 is a trench that becomes a cavity. The process according to FIG. 22 is as follows. (A) The semiconductor element 41 and the electronic circuit 42 are formed on the second silicon substrate 37.
(B) After the insulating layer 38 is formed on the semiconductor element 41 and the electronic circuit 42, the surface is flattened. (C) A trench 46 is formed on the first silicon substrate 35. (D) The insulating layer 38 and the first silicon substrate 35 are bonded together.
At this time, the trench 46 is arranged under the insulating layer in the portion where the semiconductor element 41 is formed. (E) Heat treatment is performed to completely bond the insulating layer 38 and the first silicon substrate 35, and then the second silicon substrate 37 is thinned to form the insulating layer 3
The semiconductor element 41 and the electronic circuit 42 are formed on the semiconductor chip 8, and the diaphragm 44 is formed on the trench 46.

【0066】図22に示す工程を用いて、具体的に上記
の半導体装置を作製した一例を以下に示す。面方位〈1
00〉、直径125mm、厚さ625μm、比抵抗30
Ωcmの第2のシリコンウエハ上に通常のLSI製造プ
ロセスを用いて、半導体素子および電子回路を形成す
る。
An example in which the above semiconductor device is specifically manufactured by using the process shown in FIG. 22 is shown below. Plane orientation <1
00>, diameter 125 mm, thickness 625 μm, specific resistance 30
A semiconductor device and an electronic circuit are formed on the second silicon wafer of Ωcm by using a normal LSI manufacturing process.

【0067】次に、この半導体素子および電子回路上に
絶縁層を形成した後、表面を平坦化する。ここでは常圧
CVD法によって酸化膜を形成した後、リフローを行っ
て表面を平坦化し、さらにプラズマCVD法によって、
窒化膜および酸化膜を形成した。
Next, after forming an insulating layer on the semiconductor element and the electronic circuit, the surface is flattened. Here, after forming an oxide film by the atmospheric pressure CVD method, reflow is performed to flatten the surface, and further by the plasma CVD method,
A nitride film and an oxide film were formed.

【0068】常圧CVD法による酸化膜の形成は温度2
90℃、TEOS流量3slm、O 2 /O3 流量7.5
slm、O3 濃度4.6%、N2 流量18slm、堆積
速度350nm/minの条件下で行った。
The formation of an oxide film by the atmospheric pressure CVD method is performed at a temperature of 2
90 ° C, TEOS flow rate 3 slm, O 2/ OThreeFlow rate 7.5
slm, OThreeConcentration 4.6%, N2Flow rate 18 slm, deposition
It was performed under the condition of a speed of 350 nm / min.

【0069】また窒化膜の形成は温度200℃、圧力
0.2Torr、RF周波数13.56MHz、SiH
4 流量5sccm、NH3 流量300sccm、堆積速
度30nm/minの条件下で行って、厚さ0.3μm
の窒化膜を堆積した。
The nitride film is formed at a temperature of 200 ° C., a pressure of 0.2 Torr, an RF frequency of 13.56 MHz, and SiH.
4 flow rate 5 sccm, NH 3 flow rate 300 sccm, deposition rate 30 nm / min, thickness 0.3 μm
A nitride film was deposited.

【0070】プラズマCVD法による酸化膜形成は温度
290℃、圧力0.2Torr、SiH4 /N2 O混合
気体中で、RF周波数13.56MHzのプラズマ放電
を行って、厚さ0.3μmの酸化膜を堆積した。
The oxide film is formed by the plasma CVD method at a temperature of 290 ° C., a pressure of 0.2 Torr, and a plasma discharge of RF frequency 13.56 MHz is performed in a SiH 4 / N 2 O mixed gas to form an oxide film having a thickness of 0.3 μm. The film was deposited.

【0071】これにより半導体素子及び電子回路上に厚
さ0.8μmの絶縁層を形成した。
As a result, an insulating layer having a thickness of 0.8 μm was formed on the semiconductor element and the electronic circuit.

【0072】この後、面方位〈100〉、直径125m
m、厚さ625μm、比抵抗20Ωcmの第1のシリコ
ンウエハ上にRIEを用いて深さ1.0μmのトレンチ
46を形成する。
After this, the plane orientation <100> and the diameter 125 m.
A trench 46 having a depth of 1.0 μm is formed by RIE on a first silicon wafer having a thickness of m, a thickness of 625 μm, and a specific resistance of 20 Ωcm.

【0073】続いて第2のシリコンウエハ上に形成され
た絶縁層と、第1のシリコンウエハとを窒素/アルゴン
混合気体中で貼り合わせる。このとき半導体素子は絶縁
層をはさんで、トレンチ上に位置している。
Subsequently, the insulating layer formed on the second silicon wafer and the first silicon wafer are bonded together in a nitrogen / argon mixed gas. At this time, the semiconductor element is located on the trench with the insulating layer in between.

【0074】この後、貼り合わせたシリコンウエハを酸
素中で、温度1180℃、5分間の熱処理を行って両者
を完全に貼り合わせる。さらに第2のシリコンウエハを
研削研磨する。このとき絶縁層の半導体素子と電子回路
とを分離する部分を研磨ストッパとして、半導体素子お
よび電子回路を残す。これにより、厚さ800nmの酸
化膜上に厚さ1.0μmの単結晶シリコン層の形成され
たSOI基板が得られる。
After that, the bonded silicon wafers are heat-treated in oxygen at a temperature of 1180 ° C. for 5 minutes to completely bond them. Further, the second silicon wafer is ground and polished. At this time, the semiconductor element and the electronic circuit are left using the portion of the insulating layer that separates the semiconductor element and the electronic circuit as a polishing stopper. As a result, an SOI substrate in which a single crystal silicon layer having a thickness of 1.0 μm is formed on an oxide film having a thickness of 800 nm is obtained.

【0075】この後、通常のLSI製造プロセスを用い
て、単結晶シリコン層上に半導体素子および電子回路を
形成する。このとき半導体素子は酸化膜をはさんで、多
孔質シリコン層上に位置している。また酸化膜上には開
口部が形成されており、多孔質シリコン層の一部を露出
する。最後に開口部よりフッ硝酸系溶液による等方性エ
ッチングを行って、多孔質シリコン層を除去し、単結晶
シリコン層の形成された部分に厚さ3.0μmのダイヤ
フラムを形成する。ここではHF:H2 2 =1:5の
フッ酸過水を用いた。
Thereafter, a semiconductor element and an electronic circuit are formed on the single crystal silicon layer by using a normal LSI manufacturing process. At this time, the semiconductor element is located on the porous silicon layer, sandwiching the oxide film. Further, an opening is formed on the oxide film to expose a part of the porous silicon layer. Finally, isotropic etching is performed from the opening with a hydrofluoric nitric acid-based solution to remove the porous silicon layer and form a diaphragm having a thickness of 3.0 μm in the portion where the single crystal silicon layer is formed. Here, hydrofluoric acid / hydrogen peroxide mixture of HF: H 2 O 2 = 1: 5 was used.

【0076】第9の実施例に示す工程を用いることで、
絶縁層上に開口部を設ける必要がないので、センサ部お
よびセンサ全体を小型化できるとともに、センサ部およ
びセンサ全体のレイアウトをより自由に設計することが
可能となる。また電子回路をSOI構造とすることがで
きるので、電子回路の高速化、高集積化、小型化、信頼
性向上などが実現することが可能である。
By using the steps shown in the ninth embodiment,
Since it is not necessary to provide an opening on the insulating layer, the sensor unit and the entire sensor can be downsized, and the layout of the sensor unit and the entire sensor can be designed more freely. Further, since the electronic circuit can have the SOI structure, it is possible to realize high speed, high integration, downsizing, reliability improvement of the electronic circuit.

【0077】平坦化方法としては第6の実施例に示すよ
うに、SOGのリフローや、CMPなどを用いることが
可能である。
As a flattening method, as shown in the sixth embodiment, SOG reflow, CMP, or the like can be used.

【0078】この他の本実施例の細部については、第
1、第4〜第8の実施例に示す同様の条件、方法を適用
することが可能である。
For the other details of this embodiment, the same conditions and methods as those shown in the first and fourth to eighth embodiments can be applied.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上説明したように、半導体基板上に形
成された絶縁層上に作製される半導体素子と、半導体基
板上もしくは絶縁層上に形成された電子回路とが電気的
に接続されており、半導体基板において、絶縁層を形成
した面よりエッチングを行って、半導体素子の形成され
ている部分を含む絶縁層下に空洞部を設けることで、従
来より小型で、より集積度の高い半導体装置を提供する
ことが可能となる。この半導体装置により、圧力センサ
や加速度センサとして、感度の向上したセンサを得るこ
とができる。
As described above, the semiconductor element formed on the insulating layer formed on the semiconductor substrate and the electronic circuit formed on the semiconductor substrate or the insulating layer are electrically connected to each other. In the semiconductor substrate, etching is performed from the surface on which the insulating layer is formed, and a cavity is provided below the insulating layer including the portion where the semiconductor element is formed, so that the semiconductor is smaller than the conventional one and has a higher degree of integration. It becomes possible to provide a device. With this semiconductor device, a sensor with improved sensitivity can be obtained as a pressure sensor or an acceleration sensor.

【0080】また素子の形成とダイヤフラムの形成とを
半導体基板上で同一の主面側より行うことができるの
で、製造工程において裏面側の加工工程をなくすことが
でき、上記した効果を有する半導体装置を作製でき、半
導体装置の製造歩留を向上することが可能となる。これ
らのことは、半導体装置のさらなる小型化、高性能化、
低価格化を実現できる効果がある。
Further, since the element and the diaphragm can be formed from the same main surface side on the semiconductor substrate, the processing step on the back surface side can be eliminated in the manufacturing process, and the semiconductor device having the above effects can be eliminated. Can be manufactured, and the manufacturing yield of semiconductor devices can be improved. These are the further miniaturization and higher performance of semiconductor devices,
There is an effect that the price can be reduced.

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

【図1】本発明による半導体装置の第1の実施例を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】本発明による半導体装置の第1の実施例を示す
平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a first embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例に示す半導体装置の製造
方法を表す工程図である。
FIG. 3 is a process chart showing the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図4】本発明の第1の実施例に示す半導体装置の製造
方法を表す工程図の別の一例である。
FIG. 4 is another example of process chart showing the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明による半導体装置の第1の実施例を示す
平面図の別の一例である。
FIG. 5 is another example of a plan view showing the first embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図6】本発明による半導体装置の第1の実施例を示す
平面図の別の一例である。
FIG. 6 is another example of a plan view showing the first embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図7】本発明による半導体装置の第1の実施例を示す
平面図の別の一例である。
FIG. 7 is another example of a plan view showing the first embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図8】本発明による半導体装置の第2の実施例を示す
平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図9】本発明による半導体装置の第2の実施例を示す
平面図の別の一例である。
FIG. 9 is another example of a plan view showing a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図10】本発明による半導体装置の第3の実施例を示
す平面図である。
FIG. 10 is a plan view showing a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図11】本発明による半導体装置の第3の実施例を示
す平面図の別の一例である。
FIG. 11 is another example of a plan view showing a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図12】本発明による半導体装置の第4の実施例を示
す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a fourth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図13】本発明の第4の実施例に示す半導体装置の製
造方法を表す工程図である。
FIG. 13 is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device shown in the fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明による半導体装置の第5の実施例を示
す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing a fifth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図15】本発明の第5の実施例に示す半導体装置の製
造方法を表す工程図である。
FIG. 15 is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device shown in the fifth embodiment of the present invention.

【図16】本発明による半導体装置の第5の実施例を示
す断面図の別の一例である。
FIG. 16 is another example of a sectional view showing a fifth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図17】本発明による半導体装置の第6の実施例を示
す断面図である。
FIG. 17 is a sectional view showing a sixth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図18】本発明の第6の実施例に示す半導体装置の製
造方法を表す工程図である。
FIG. 18 is a process drawing showing the manufacturing method of the semiconductor device shown in the sixth embodiment of the present invention.

【図19】本発明による半導体装置の第6の実施例を示
す断面図の別の一例である。
FIG. 19 is another example of a sectional view showing a sixth embodiment of the semiconductor device according to the present invention.

【図20】本発明による半導体装置の製造方法の第7の
実施例を示す工程図である。
FIG. 20 is a process drawing showing a seventh embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図21】本発明による半導体装置の製造方法の第8の
実施例を示す工程図である。
FIG. 21 is a process drawing showing the eighth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図22】本発明による半導体装置の製造方法の第9の
実施例を示す工程図である。
FIG. 22 is a process drawing showing the ninth embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図23】一般的なIC大気圧センサの構造を示す断面
図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing the structure of a general IC atmospheric pressure sensor.

【図24】一般的なIC大気圧センサの構造を示す断面
図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing the structure of a general IC atmospheric pressure sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 (第2の)シリコン酸化膜 3 シリコン窒化膜 4 (第2の)単結晶シリコン層 5 アルミニウム電極 6 絶縁膜 7 開口部 8 ダイヤフラム 9 電子回路(pMOSトランジスタ) 10 電子回路(nMOSトランジスタ) 11 パッシベーション膜 12 非晶質シリコン層 13 コンタクト部 14 SOI基板 15 第1のシリコン酸化膜 16 第1の単結晶シリコン層 17 第3のシリコン酸化膜 18 多結晶シリコン層 20 p型シリコン基板 21 n+型埋込層 22 n型エピタキシャル層 23 p+型素子分離領域 24 p型拡散層 25 ベース領域 26 コレクタ領域 27 エミッタ領域 28 アルミニウム電極 29 シリコン酸化膜 30 シリコン窒化膜 31 ダイヤフラム 32 シリコン基板 33 センサ部 34 信号処理部 35 第1の(p型)シリコン基板 36 高濃度不純物層 37 第2のシリコン基板 38 絶縁層 39 単結晶シリコン層 40 SOI基板 41 半導体素子 42 電子回路 43 開口部 44 ダイヤフラム 45 多孔質シリコン層 46 トレンチ 1 Silicon Substrate 2 (Second) Silicon Oxide Film 3 Silicon Nitride Film 4 (Second) Single Crystal Silicon Layer 5 Aluminum Electrode 6 Insulating Film 7 Opening 8 Diaphragm 9 Electronic Circuit (pMOS Transistor) 10 Electronic Circuit (nMOS Transistor) ) 11 passivation film 12 amorphous silicon layer 13 contact part 14 SOI substrate 15 first silicon oxide film 16 first single crystal silicon layer 17 third silicon oxide film 18 polycrystalline silicon layer 20 p-type silicon substrate 21 n + Type buried layer 22 n type epitaxial layer 23 p + type element isolation region 24 p type diffusion layer 25 base region 26 collector region 27 emitter region 28 aluminum electrode 29 silicon oxide film 30 silicon nitride film 31 diaphragm 32 silicon substrate 33 sensor part 34 signal processing 35 first (p-type) silicon substrate 36 high concentration impurity layer 37 and the second silicon substrate 38 an insulating layer 39 single crystal silicon layer 40 SOI substrate 41 semiconductor device 42 electronic circuit 43 opening 44 a diaphragm 45 porous silicon layer 46 a trench

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された絶縁層上に作
製される半導体素子と、前記半導体基板上もしくは前記
絶縁層上に形成された電子回路とが電気的に接続された
半導体装置において、 前記半導体基板に、前記絶縁層を形成した面よりエッチ
ングを行って、前記半導体素子の形成されている部分を
含む前記絶縁層下に空洞部を設けたことを特徴とする半
導体装置。
1. A semiconductor device in which a semiconductor element formed on an insulating layer formed on a semiconductor substrate and an electronic circuit formed on the semiconductor substrate or on the insulating layer are electrically connected to each other, A semiconductor device characterized in that the semiconductor substrate is etched from a surface on which the insulating layer is formed to provide a cavity below the insulating layer including a portion where the semiconductor element is formed.
【請求項2】 半導体基板上に絶縁層を形成する工程
と、前記絶縁層上に半導体素子を形成する工程と、前記
半導体基板上もしくは前記絶縁層上に電子回路を形成す
る工程と、前記半導体素子と前記電子回路とを電気的に
接続する工程と、前記半導体基板に前記絶縁層を形成し
た面よりエッチングを行って、前記半導体素子の形成さ
れている部分を含む前記絶縁層下の前記半導体基板の一
部を除去して、前記半導体素子の形成されている部分を
含む前記絶縁層下に空洞部を形成する工程とを含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A step of forming an insulating layer on a semiconductor substrate, a step of forming a semiconductor element on the insulating layer, a step of forming an electronic circuit on the semiconductor substrate or on the insulating layer, and the semiconductor. The step of electrically connecting the element and the electronic circuit, and the semiconductor under the insulating layer including a portion where the semiconductor element is formed by performing etching from the surface of the semiconductor substrate on which the insulating layer is formed Removing a part of the substrate to form a cavity under the insulating layer including a portion where the semiconductor element is formed.
【請求項3】 半導体基板上に高濃度不純物層を形成す
る工程と、前記半導体基板上および前記高濃度不純物層
上に絶縁層を形成する工程と、前記高濃度不純物層上に
形成された前記絶縁層上に半導体素子を形成する工程
と、前記半導体基板上または前記絶縁層上に電子回路を
形成する工程と、前記電子回路と前記半導体素子とを電
気的に接続する工程と、前記半導体基板上および前記高
濃度不純物層上の前記絶縁層を形成した面よりエッチン
グを行って、前記高濃度不純物層を除去して、前記半導
体素子の形成されている部分を含む前記絶縁層下に空洞
部分を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
3. A step of forming a high-concentration impurity layer on a semiconductor substrate, a step of forming an insulating layer on the semiconductor substrate and the high-concentration impurity layer, and the step of forming an insulating layer on the high-concentration impurity layer. A step of forming a semiconductor element on an insulating layer; a step of forming an electronic circuit on the semiconductor substrate or the insulating layer; a step of electrically connecting the electronic circuit and the semiconductor element; Etching is performed from above and on the surface of the high-concentration impurity layer on which the insulating layer is formed to remove the high-concentration impurity layer, and a cavity portion is formed below the insulating layer including a portion where the semiconductor element is formed. And a step of forming a semiconductor device.
【請求項4】 半導体基板上に多孔質半導体層を形成す
る工程と、前記半導体基板上および前記多孔質半導体層
上に絶縁層を形成する工程と、前記多孔質半導体層上に
形成された前記絶縁層上に半導体素子を形成する工程
と、前記半導体基板上または前記絶縁層上に電子回路を
形成する工程と、前記電子回路と前記半導体素子とを電
気的に接続する工程と、前記半導体基板上および前記多
孔質半導体層上の前記絶縁層を形成した面よりエッチン
グを行って、前記多孔質半導体層を除去して、前記半導
体素子の形成されている部分を含む前記絶縁層下に空洞
部を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
4. A step of forming a porous semiconductor layer on a semiconductor substrate, a step of forming an insulating layer on the semiconductor substrate and on the porous semiconductor layer, and the step of forming the insulating layer on the porous semiconductor layer. A step of forming a semiconductor element on an insulating layer; a step of forming an electronic circuit on the semiconductor substrate or the insulating layer; a step of electrically connecting the electronic circuit and the semiconductor element; Etching is performed from above and on the surface of the porous semiconductor layer on which the insulating layer is formed to remove the porous semiconductor layer, and a cavity is formed below the insulating layer including a portion where the semiconductor element is formed. And a step of forming a semiconductor device.
【請求項5】 前記エッチングは前記絶縁層上に形成さ
れた開口部より行うことを特徴とする請求項2乃至4の
うちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the etching is performed through an opening formed on the insulating layer.
【請求項6】 第1の基板上に半導体素子および電子回
路を形成する工程と、前記半導体素子および前記電子回
路上に絶縁層を形成する工程と、第2の半導体基板上に
空洞部を形成する工程と、前記絶縁層と前記第2の半導
体基板とを貼り合わせて、前記半導体素子の形成されて
いる部分を含む前記絶縁層下に空洞部を設ける工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A step of forming a semiconductor element and an electronic circuit on a first substrate, a step of forming an insulating layer on the semiconductor element and the electronic circuit, and forming a cavity on a second semiconductor substrate. And a step of bonding the insulating layer and the second semiconductor substrate to each other to form a cavity below the insulating layer including a portion where the semiconductor element is formed. Device manufacturing method.
【請求項7】 前記空洞部を設けることで、前記半導体
基板上に厚さの異なる領域を形成することを特徴とする
請求項2乃至6のうちいずれか1項に記載の半導体装置
の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein regions having different thicknesses are formed on the semiconductor substrate by providing the hollow portion. .
【請求項8】 半導体基板上に絶縁層を形成し、前記絶
縁層上に半導体素子を形成し、前記半導体基板上もしく
は前記絶縁層上に電子回路を形成し、前記半導体素子と
前記電子回路とを電気的に接続した半導体装置におい
て、 前記半導体基板に前記絶縁層を形成した面よりエッチン
グを行って、前記半導体素子の形成されている部分を含
む前記絶縁層下の前記半導体基板の一部を除去して、前
記半導体素子の形成されている部分を含む前記絶縁層下
に空洞部を形成したことを特徴とする半導体装置。
8. An insulating layer is formed on a semiconductor substrate, a semiconductor element is formed on the insulating layer, an electronic circuit is formed on the semiconductor substrate or on the insulating layer, and the semiconductor element and the electronic circuit are formed. In a semiconductor device electrically connected to, by performing etching from the surface of the semiconductor substrate on which the insulating layer is formed, a part of the semiconductor substrate under the insulating layer including a portion where the semiconductor element is formed A semiconductor device, characterized in that a cavity is formed below the insulating layer including the portion where the semiconductor element is formed.
【請求項9】 半導体基板上に高濃度不純物層を形成
し、前記半導体基板上および前記高濃度不純物層上に絶
縁層を形成し、前記高濃度不純物層上に形成された前記
絶縁層上に半導体素子を形成し、前記半導体基板上また
は前記絶縁層上に電子回路を形成し、前記電子回路と前
記半導体素子とを電気的に接続した半導体装置におい
て、 前記半導体基板上および前記高濃度不純物層上の前記絶
縁層を形成した面よりエッチングを行って、前記高濃度
不純物層を除去して、前記半導体素子の形成されている
部分を含む前記絶縁層下に形成した空洞部を備えたこと
を特徴とする半導体装置。
9. A high-concentration impurity layer is formed on a semiconductor substrate, an insulating layer is formed on the semiconductor substrate and the high-concentration impurity layer, and the insulating layer is formed on the high-concentration impurity layer. In a semiconductor device in which a semiconductor element is formed, an electronic circuit is formed on the semiconductor substrate or on the insulating layer, and the electronic circuit and the semiconductor element are electrically connected, the semiconductor substrate and the high-concentration impurity layer Etching is performed from the upper surface on which the insulating layer is formed to remove the high-concentration impurity layer, and a cavity portion formed below the insulating layer including a portion where the semiconductor element is formed is provided. Characteristic semiconductor device.
【請求項10】 半導体基板上に形成した多孔質半導体
層と、前記半導体基板上および前記多孔質半導体層上に
形成した絶縁層と、前記多孔質半導体層上に形成された
前記絶縁層上に形成した半導体素子と、前記半導体基板
上または前記絶縁層上に形成した電子回路とを備え、前
記電子回路と前記半導体素子とを電気的に接続した半導
体装置において、 前記半導体基板上および前記多孔質半導体層上の前記絶
縁層を形成した面よりエッチングを行って、前記多孔質
半導体層を除去して、前記半導体素子の形成されている
部分を含む前記絶縁層下に形成した空洞部を備えたこと
を特徴とする半導体装置。
10. A porous semiconductor layer formed on a semiconductor substrate, an insulating layer formed on the semiconductor substrate and the porous semiconductor layer, and an insulating layer formed on the porous semiconductor layer. A semiconductor device comprising the formed semiconductor element and an electronic circuit formed on the semiconductor substrate or on the insulating layer, wherein the electronic circuit and the semiconductor element are electrically connected to each other, on the semiconductor substrate and the porous material. The surface of the semiconductor layer on which the insulating layer is formed is etched to remove the porous semiconductor layer, and a cavity portion is formed below the insulating layer including a portion where the semiconductor element is formed. A semiconductor device characterized by the above.
【請求項11】 基板上に形成した半導体素子および電
子回路と、前記半導体素子および前記電子回路上に形成
した絶縁層とを備えた第1の基板と、半導体基板上に形
成した空洞部を備えた第2の半導体基板とで、前記絶縁
層と前記第2の半導体基板とを貼り合わせた半導体装置
であって、 前記半導体素子の形成されている部分を含む前記絶縁層
下に前記空洞部を設けたことを特徴とする半導体装置。
11. A first substrate having a semiconductor element and an electronic circuit formed on a substrate, and an insulating layer formed on the semiconductor element and the electronic circuit, and a cavity formed on the semiconductor substrate. A second semiconductor substrate, wherein the insulating layer and the second semiconductor substrate are bonded together, and the cavity is formed under the insulating layer including a portion where the semiconductor element is formed. A semiconductor device characterized by being provided.
【請求項12】 前記エッチングは前記絶縁層上に形成
された開口部より行うことを特徴とする請求項1及び8
乃至10のうちいずれか1項に記載の半導体装置。
12. The etching according to claim 1, wherein the etching is performed through an opening formed on the insulating layer.
11. The semiconductor device according to claim 1.
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