JPH04194635A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に
例えば自動車等に使用するＳＯＩ構造の半導体圧力セン
サ等に用いて好適な半導体装置及びその製造方法に関す
るものである。

［従来の技術〕 第１４図は従来の半導体装置例えばＳＯＩ構造の半導体
圧力センサを示す断面図である。図において、（３）は
シリコン基板、（２）はシリコン基板（３）中に形成さ
れた第１のシリコン酸化膜、（５）は第１のシリコン酸
化膜（２）上に形成されたゲージ拡散抵抗領域で、ダイ
ヤフラム（１０）の端部に対向するように設けられる。

（６）はシリコン基板（３）、第１のシリコン酸化膜（
２）及びゲージ拡散抵抗領域（５）を覆うように設けら
れた第２のシリコン酸化膜、（７）はこの第２のシリコ
ン酸化膜（６）を一部除去してゲージ拡散抵抗領域（５
）に接続された金属電極、（８）はこの金属電極（７）
の一部を露出するようにして第２のシリコン酸化膜（６
）の上を覆う絶縁膜としてのガラスコート、（９）はダ
イヤフラム（１０）を形成する際に使用されるエツチン
グマスクである。

次に、第１４図に示した従来の半導体圧力センサの動作
について説明する。圧力が変化すると、シリコン薄膜部
のダイヤフラム（１０）が歪む。

ダイヤフラム（１０）の端部に対向するようにブリッジ
に組んだゲージ拡散抵抗領域（５）は、ダイヤフラム（
１０）が歪むとピエゾ抵抗効果により抵抗率が変化する
。ゲージ拡散抵抗領域（５）の抵抗率が変化すると、ゲ
ージ拡散抵抗のブリッジのバランスが崩れて電圧を出力
する。出力電圧は歪みの大きさに比例し、歪みの大きさ
は圧力の大きさに比例するので、圧力の変化を電圧の変
化で検出できる。又、ゲージ拡散抵抗領域（５）の周辺
を第１のシリコン酸化膜（２）、第２のシリコン酸化膜
（６）、ガラスコート（８）で覆うＳ０１構造にするこ
とで、高温で使用可能な半導体圧力センサとしている。

次に、この従来の半導体圧力センサの製造方法を第１５
図〜第２７図を参照して説明する。尚、第１４図の断面
図の左半分の図と対比しながら説明する。第１５図にお
いて、シリコン基板（３）を準備し、第１６図において
、シリコン基板（３）の所定部分をエツチングする。第
１７図において、シリコン基板（３）のエツチングしな
かった部分にシリコン酸化Ｍ（１１）、シリコン望化膜
（１２）を形成する。第１８図において、第１のシリコ
ン酸化膜（２）を形成する（ＬＯＣＯ３酸化）。

第１９図において第１のシリコン酸化膜（２）の全面を
エツチングし、平坦化する。第２０図において、ポリシ
リコン（３）を被着し、反射板としてシリコン窒化ＩＩ
Ｉ（１２）をシリコン酸化膜（２）に合わして形成する
。

次に、第２１図において、Ａｒレーザーを照射する。ビ
ームを５０μｍφに集光し、１０〜１００　ｃ　ｍ　／
　ｓ程度の速度でウェハ表面上で走査し、ポリシリコン
（１３）を再結晶化し、第２２図のように、単結晶シリ
コン（１４）とする、これでＳＯＩ構造が得られる。第
２３図において、第１のシリコン酸化膜（２）上のゲー
ジ拡散抵抗領域（５）を形成する場所のシリコン単結晶
だけ残す。

第２４図において、必要な大きさにしたシリコン単結晶
に必要な比抵抗が得られるようにボロン等の不純物を注
入又はデボし、アニール又はドライブの熱処理によりゲ
ージ拡散抵抗領域を形成する。

第２５図において、ウェハ表面を第２のシリコン酸化膜
（６）で覆う、第２６図において、第２のシリコン酸化
膜（６）の窓開けをし、金属電極（７）の配線を行う。

そして、ガラスコート（８）で表面を覆う、又、裏面に
エツチングマスク（９）を形成する。第２７図において
、裏面よりエツチングしてダイヤフラム（１ｏ）を必要
な厚さに制御する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の半導体装置及びその製造方法は以上のように構成
されでいるので、シリコン酸化膜上に単結晶シリコン即
ちＳＯＩ構造を形成する工程が複雑であり、愛な、表面
パターン形成後のグイヤフラム厚の制御が難しく、ウェ
ハ厚のバラツキ、エツチングレイトのバラツキのため高
精度の半導体装置を得ることが困難であるという問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、簡単にＳＯＩ構造が形成できると共にダイヤ
フラムエツチングの制御を自動的にストップして簡単に
高精度の半導体装置及びその製造方法を得ることを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る半導体装置は、第１のシリコン酸化膜を
介して貼り合わされた第１及び第２のシリコン基板と、
上記第１のシリコン基板の一部に形成されたゲージ拡散
抵抗領域と、該ゲージ拡散抵抗領域を覆う第２のシリコ
ン酸化膜と、該第２のシリコン酸化膜の一部を除去して
上記ゲージ拡散抵抗領域に接続された金属電極と、該金
属電極を一部露出して上記第２のシリコン酸化膜を覆う
絶縁膜とを備え、上記ゲージ拡散抵抗領域は上記第２の
シリコン酸化膜をエツチングして形成されたダイヤフラ
ムの端部に対向するように形成されているものである。

［作用コ この発明においては、シリコン酸化膜を介して貼り合わ
したシリコン基板を使用することにより、簡単にゲージ
拡散抵抗領域をＳ○工槽構造すると共に界面シリコン酸
化膜をダイヤフラムエツチングストッパとしたことによ
り、表面側シリコン基板の研削加工によりダイヤフラム
厚を制御できる。

［実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、第１４図
と対応する部分には同一符号を付して説明する。第１図
において、（１）は第１のシリコン基板、（２）は第１
のシリコン基板（１）に熱酸化によって形成された貼り
合わせ界面第１のシリコン酸化膜、（３）は第１のシリ
コン基板（１）と第１のシリコン酸化膜を介して貼り合
わせた第２のシリコン基板、（４）はゲージ拡散抵抗領
域（５）を囲むためのゲージ周辺シリコン酸化膜である
。このゲージ拡散抵抗（５）はダイヤフラム（１０）の
端部にブリッジに組んで形成され、圧力を検出する。（
６）は第２のシリコン酸化膜、（７）はゲージ拡散抵抗
領域（５）を配線するための金属電極、（８）は絶縁膜
としてのガラスコート、（９）は第１のシリコン基板（
１）をエツチングし、ダイヤフラム（１０）を形成する
ためのエツチングマスクである。尚、ダイヤフラム（１
０）は圧力が加わった場合に歪みを発生するためシリコ
ン薄膜部とされている。＜１１）は第３のシリコン酸化
膜である。

第１図に示したこの発明の一実施例の動作は第１４図と
全く同様であるので省略する。

次に、本実施例の製造方法を第２図〜第１３図を参照し
ながら説明する。尚、第１図の断面図の左半分の図と対
比しながら説明する。第２図及び第３図にそれぞれ示す
ように第１のシリコン基板（１）と第２のシリコン基板
（３）を準備する。

第４図において、第１のシリコン基板を熱酸化によって
処理し、少なくともその主表面に貼り合わせ界面第１の
シリコン酸化膜（２）を形成する。

第５図において、シリコン酸化１１！（２）を形成した
第１のシリコン基板（１）とシリコン単結晶の第２のシ
リコン基板（３）を貼り合わせる。貼り合わせ方法を以
下に説明する。パーティクルなく両基板を洗浄し、貼り
合わせ面に親水性処理をし、水酸基を付着させる。両基
板の結晶軸を揃えて重ね合わせる。この状態で両基板は
水素結合により密着している。重ね合わせ後熱処理を行
う。５００〜１０００°Ｃで脱水縮合反応を起こさせる
。

更に１０００°Ｃ以上で熱処理して貼り合わせ界面の酸
素を拡散させる。これにより一枚のウェハと同様の接合
強度を得る。

第６図において、第２のシリコン基板（３）を必要なダ
イヤフラム厚に研削により加工する。第７図において、
第２のシリコン基板（３）の周辺をエツチングしてゲー
ジ拡散抵抗形成箇所を設ける。第８図において、エツチ
ングした部分にゲージ周辺シリコン酸化膜（４）を形成
すると共に全面に第２のシリコン酸化膜（６）を形成す
る。第９図において、第２のシリコン酸化膜（６）に窓
を開け、この窓を介してボロン等の不純物を注入又はデ
ボすることにより、シリコン酸化Ｍ（２）、（４）で囲
んだゲージ拡散抵抗領域（５）を形成する。第１０図に
おいて、アニール又はドライブと同時に酸化を行いゲー
ジ拡散抵抗領域（５）上に第３のシリコン酸化膜（１１
）を形成する。第１１図において、第３のシリコン酸化
膜（１１）を窓開けする。第１２図において、窓を介し
てゲージ拡散抵抗領域（５）を配線するための金属電ｆ
！（７）を形成し、この金属電極（７）の一部を露出す
るようにして表面全面をガラスコート（８）で覆う、そ
して、第１のシリコン基板（１）の裏面に必要なダイヤ
フラム面積に合わせてエツチングマスク〈９ンを形成す
る。第１３図において、第１のシリコン基板（１）の裏
面よりエツチングし、ダイヤスラム（１０）を形成する
。この場合ウェハ全面バッチ内すべてのダイヤフラム（
１０）が貼り合わせ界面第１のシリコン酸化Ｍ（２）が
出るまでエツチングする。つまり、貼り合わせ界面第１
のシリコン酸化Ｍ（２）はダイヤフラムエツチングスト
ッパとして働く。

尚、上記実施例ではＳＯＴ構造の半導体圧力センサにつ
いて説明したが、これに限定されず、例えばダイヤフラ
ムを形成し、ブリッジに組んだ拡散抵抗のピエゾ抵抗効
果を利用したＳＯＩ構造の半導体加速度センサ等すべて
の半導体に適用可能である。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、第１のシリコン酸化膜
を介して貼り合わされた第１及び第２の　　　−シリコ
ン基板と、上記第１のシリコン基板の一部に形成された
ゲージ拡散抵抗領域と、該ゲージ拡散抵抗領域を覆う第
２のシリコン酸化膜と、該第２のシリコン酸化膜の一部
を除去して上記ゲージ拡散抵抗領域に接続された金属電
極と、該金属電極を一部露出して上記第２のシリコン酸
化膜を覆う絶縁膜とを備え、上記ゲージ拡散抵抗領域は
上記第２のシリコン酸化膜をエツチングして形成された
ダイヤフラムの端部に対向するように形成されているの
で、Ｓｏｌ構造のゲージ拡散抵抗領域が簡単にでき、又
、貼り合わせ界面シリコン酸化膜をダイヤフラムエツチ
ングストッパとし、ダイヤフラム厚を研削による加工に
よって制御しているので、高精度、高性能の半導体装！
例えばｓＯＩ構造の半導体圧力センサが得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図〜第
１３図はその製造方法を示す工程図、第１４図は従来の
半導体圧力センサを示す断面図、第１５図〜第２７図は
その製造方法を示す工程図である。 図において、（１）は第１のシリコン基板、（２）は貼
り合わせ界面第１のシリコン酸化膜、（３）は第２のシ
リコン基板、（５）はゲージ拡散抵抗領域、（６）は第
２のシリコン酸化膜、（７）は金属電極、（８）はガラ
スコート、（１ｏ）はダイヤフラム、（１１）は第３の
シリコン酸化膜である。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１のシリコン酸化膜を介して貼り合わされた第
   １及び第２のシリコン基板と、 上記第１のシリコン基板の一部に形成されたゲージ拡散
   抵抗領域と、 該ゲージ拡散抵抗領域を覆う第２のシリコン酸化膜と、 該第２のシリコン酸化膜の一部を除去して上記ゲージ拡
   散抵抗領域に接続された金属電極と、該金属電極を一部
   露出して上記第２のシリコン酸化膜を覆う絶縁膜と を備え、上記ゲージ拡散抵抗領域は上記第２のシリコン
   酸化膜をエッチングして形成されたダイヤフラムの端部
   に対向するように形成されていることを特徴とする半導
   体装置。
2. （２）第１のシリコン基板の少なくとも一主表面に第１
   のシリコン酸化膜を形成する工程と、上記第１のシリコ
   ン酸化膜を介して上記第１のシリコン基板に第２のシリ
   コン基板を貼り合わせる工程と、 上記第１のシリコン基板を所定の厚さに加工し、周辺を
   エッチングしてゲージ拡散抵抗形成箇所を設ける工程と
   、 上記ゲージ拡散抵抗形成箇所を含む上記シリコン基板上
   に第２のシリコン酸化膜を形成する工程と、 該第２のシリコン酸化膜の一部に窓を開けて上記ゲージ
   拡散抵抗形成箇所に不純物を注入してゲージ拡散抵抗領
   域を形成する工程と、 上記ゲージ拡散抵抗領域に第３のシリコン酸化膜を形成
   し、これを一部除去して上記ゲージ拡散抵抗領域と接続
   される金属電極を形成する工程と、上記第２のシリコン
   基板を上記第１のシリコン酸化膜をストッパとして所定
   量エッチングし、その端部が上記ゲージ拡散抵抗領域に
   対向するようなダイヤフラムを形成する工程と 含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。