JPH04302175A - Manufacture of semiconductor acceleration sensor - Google Patents
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Classifications
-
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Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、半導体加速度センサの
構造およびその製造方法に係わり、特に、半導体基板を
一方の面からエッチングして形成される半導体加速度セ
ンサの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a semiconductor acceleration sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor formed by etching a semiconductor substrate from one side.
【0002】0002
【従来の技術】図33および図34に基づいて、従来の
加速度センサについて説明する。図33は加速度センサ
の平面図であり、図34は図33のXP−XP断面図で
ある。図33および図34において、1はシリコンウェ
ハであり、ガラス板2およびガラス板3によって挟まれ
ている。シリコンウェハ1には、エッチングによって溝
8が形成されている。そして、エッチングされなかった
部分により錘7、片持ち梁4および支持部材9が一体的
に形成される。また、片持ち梁4の表面にはピエゾ抵抗
素子5が形成されている。2. Description of the Related Art A conventional acceleration sensor will be explained based on FIGS. 33 and 34. FIG. 33 is a plan view of the acceleration sensor, and FIG. 34 is a cross-sectional view taken along the line XP-XP in FIG. 33. In FIGS. 33 and 34, 1 is a silicon wafer, which is sandwiched between glass plates 2 and 3. A groove 8 is formed in the silicon wafer 1 by etching. Then, the weight 7, the cantilever beam 4, and the support member 9 are integrally formed by the portions that were not etched. Furthermore, a piezoresistive element 5 is formed on the surface of the cantilever beam 4.
【0003】錘7および支持部材9はシリコンウェハ1
の厚みをそのまま利用している。そのため、錘7が動け
るように、ガラス板2およびガラス板3の錘7および片
持ち梁4に対向する面には凹部102,103が形成さ
れている。6はピエゾ抵抗素子5とブリッジ回路(図示
省略)を構成する抵抗である。[0003] The weight 7 and the support member 9 are made of a silicon wafer 1.
The thickness of the material is used as is. Therefore, recesses 102 and 103 are formed on the surfaces of the glass plates 2 and 3 facing the weight 7 and the cantilever beam 4 so that the weight 7 can move. A resistor 6 constitutes a bridge circuit (not shown) together with the piezoresistive element 5.
【0004】次に作用を説明する。上記の装置に対して
矢印A方向の加速度が加わった場合、錘7は加速度によ
って下側に変位する。その結果、片持ち梁4が歪み、ピ
エゾ抵抗素子5も歪む。ピエゾ抵抗素子5は歪んだとき
に抵抗値が変化するため、上記のブリッジ回路に電位差
が発生する。この電位差により抵抗値の変化を求め、そ
の結果より加速度を検出することができる。Next, the operation will be explained. When acceleration in the direction of arrow A is applied to the above device, the weight 7 is displaced downward due to the acceleration. As a result, the cantilever beam 4 is distorted, and the piezoresistive element 5 is also distorted. Since the resistance value of the piezoresistive element 5 changes when it is distorted, a potential difference occurs in the bridge circuit described above. A change in resistance value is determined based on this potential difference, and acceleration can be detected from the result.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記の装置においては
、シリコンウェハ1を裏面からエッチングした後、表面
にピエゾ抵抗素子5を形成している。そのため、両面で
マスクを使用しなければならず、マスク合わせを正確に
行うことが困難であった。また、ガラス板2,3に凹部
102,103を形成する際にも位置合わせを行なわな
ければならなかった。したがって、精度よく装置を形成
することが困難であるという問題点があった。In the above-mentioned apparatus, after the silicon wafer 1 is etched from the back side, the piezoresistive element 5 is formed on the front side. Therefore, masks had to be used on both sides, making it difficult to align the masks accurately. Further, when forming the recesses 102 and 103 in the glass plates 2 and 3, alignment had to be performed. Therefore, there was a problem in that it was difficult to form the device with high precision.
【0006】また、シリコンウェハ1をエッチングした
後ストッパを装着するまでに、装置の移動によって過大
な加速度がかかった場合、梁4が破損してしまう恐れが
あった。さらに、シリコンウェハ1の厚さを錘7の厚さ
(約300[μm])として、そのまま利用しており、
また、錘4のストッパとしてガラス板2およびガラス板
3をシリコンウェハ1の両面に設置したため、装置が大
きくなり重量も増加してしまうという問題点があった。Furthermore, if excessive acceleration is applied due to movement of the apparatus after etching the silicon wafer 1 and before attaching the stopper, there is a risk that the beam 4 will be damaged. Furthermore, the thickness of the silicon wafer 1 is set to the thickness of the weight 7 (approximately 300 [μm]) and is used as is.
Further, since the glass plates 2 and 3 were installed on both sides of the silicon wafer 1 as stoppers for the weight 4, there was a problem in that the apparatus became large and the weight increased.
【0007】さらに、ガラス板2,3とシリコンウェハ
1とを接着している接着剤等の厚みのため、ガラス板2
,3と錘4とのギャップを狭く制御することが困難であ
り、エアダンピングが作用しにくく、検出値が安定しな
いという問題点があった。Furthermore, due to the thickness of the adhesive bonding the glass plates 2 and 3 and the silicon wafer 1, the glass plate 2
, 3 and the weight 4, it is difficult to control the gap between the weight 4, air damping is difficult to act, and the detected value is unstable.
【0008】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、一方の表面からのプロセスにより、
小型で軽量の半導体加速度センサを製造する方法を提供
することを目的とする。The present invention was made to solve the above problems, and by a process from one surface,
The present invention aims to provide a method for manufacturing a small and lightweight semiconductor acceleration sensor.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板内
部に第1の犠牲層を形成する第1の工程と、前記第1の
犠牲層の側部のうち所定領域を除いた領域に到達するよ
うに、前記半導体基板表面から第2の犠牲層を形成する
とともに、前記半導体基板表面より所定の深さの位置か
ら、前記所定領域に到達するように第2の犠牲層を形成
する第2の工程と、前記半導体基板表面上に第4の犠牲
層を形成する第3の工程と、前記第4の犠牲層表面にス
トッパ層を形成する第4の工程と、前記ストッパ層の所
定位置に開口部を形成する第5の工程と、前記開口部よ
り、前記第4の犠牲層、前記第3の犠牲層、前記第2の
犠牲層、および前記第1の犠牲層をエッチング除去する
第6の工程と、を備え、半導体基板の内部および表面に
形成された空洞により錘、梁、およびストッパを形成す
ることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] The present invention includes a first step of forming a first sacrificial layer inside a semiconductor substrate, and a step of forming a first sacrificial layer inside a semiconductor substrate, and reaching a region other than a predetermined region on the side of the first sacrificial layer. A second sacrificial layer is formed from the surface of the semiconductor substrate, and a second sacrificial layer is formed from a position at a predetermined depth from the surface of the semiconductor substrate so as to reach the predetermined region. a third step of forming a fourth sacrificial layer on the surface of the semiconductor substrate; a fourth step of forming a stopper layer on the surface of the fourth sacrificial layer; a fifth step of forming an opening; and a sixth step of etching away the fourth sacrificial layer, the third sacrificial layer, the second sacrificial layer, and the first sacrificial layer from the opening. The method is characterized in that a weight, a beam, and a stopper are formed by cavities formed inside and on the surface of the semiconductor substrate.
【0010】0010
【作用】本発明によると、第1・第2・第3・第4の犠
牲層をエッチング除去することにより、空洞が形成され
る。そして、エッチングされずに残った半導体基板のう
ち、空洞に囲まれた領域が錘および梁となり、空洞の周
囲の半導体基板およびストッパ層が錘のストッパとなる
。したがって、ガラス板等の設置によってストッパを構
成した場合に比べ、装置を軽量化することができる。According to the present invention, a cavity is formed by etching away the first, second, third, and fourth sacrificial layers. Then, of the semiconductor substrate remaining unetched, the region surrounded by the cavity becomes a weight and a beam, and the semiconductor substrate and the stopper layer around the cavity serve as a stopper for the weight. Therefore, the weight of the device can be reduced compared to the case where the stopper is configured by installing a glass plate or the like.
【0011】また、第1・第2・第3・第4の犠牲層、
およびストッパ層は、全て半導体基板の一方の表面側か
ら形成される。したがって、マスクは半導体基板の表面
側にのみ設置される。[0011] Also, first, second, third and fourth sacrificial layers,
and the stopper layer are all formed from one surface side of the semiconductor substrate. Therefore, the mask is placed only on the front side of the semiconductor substrate.
【0012】0012
【実施例】図1から図7に基づいて、本発明の第1の実
施例について説明する。図1は本実施例のセンサ部分を
示す平面図であり、図2は図1のXI−XI断面図であ
る。
図1および図2において、10は錘であり、11および
37は片持ち梁である。Embodiment A first embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 7. FIG. 1 is a plan view showing the sensor portion of this embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG. In FIGS. 1 and 2, 10 is a weight, and 11 and 37 are cantilevers.
【0013】片持ち梁11および37の表面にはP形拡
散層22およびP+形拡散層38,39,40からなる
ピエゾ抵抗素子13が形成されている。詳述すると、ピ
エゾ抵抗素子13の錘10上の領域には、高濃度P+形
拡散層38が形成されている。また、P+形拡散層39
,40はパッド部であり、P+形拡散層40は図示省略
のブリッジ回路に接続されている。A piezoresistive element 13 consisting of a P type diffusion layer 22 and P+ type diffusion layers 38, 39, and 40 is formed on the surfaces of the cantilevers 11 and 37. More specifically, a high concentration P+ type diffusion layer 38 is formed in a region of the piezoresistive element 13 above the weight 10. In addition, the P+ type diffusion layer 39
, 40 are pad portions, and the P+ type diffusion layer 40 is connected to a bridge circuit (not shown).
【0014】18はP形基板であり、P形基板18の表
面にはN形エピタキシャル成長層(以下、単にN形エピ
層と呼ぶ。)19が形成され、N形エピ層19の表面に
はさらにN形エピ層20が形成される。なお、P形基板
18、N形エピ層19およびN形エピ層20により半導
体基板が形成される。そして、N形エピ層20の表面に
は酸化膜71を介して窒化膜15が選択的に形成され、
窒化膜15上にはストッパ層としての窒化膜16が形成
されている。42は空洞12の周囲に形成された酸化膜
である。Reference numeral 18 denotes a P-type substrate. On the surface of the P-type substrate 18, an N-type epitaxial growth layer (hereinafter simply referred to as an N-type epitaxial layer) 19 is formed. An N-type epi layer 20 is formed. Note that a semiconductor substrate is formed by the P-type substrate 18, the N-type epitaxial layer 19, and the N-type epitaxial layer 20. Then, a nitride film 15 is selectively formed on the surface of the N-type epitaxial layer 20 with an oxide film 71 interposed therebetween.
A nitride film 16 is formed on the nitride film 15 as a stopper layer. 42 is an oxide film formed around the cavity 12.
【0015】12は空洞である。空洞12は、後述する
ように、半導体基板18、N形エピ層19、およびN形
エピ層20の内部およびエピ層20の表面に形成された
犠牲層をエッチング除去することにより形成される。そ
して、エッチングされずに残った部分が錘10および片
持ち梁11,37となる。また、窒化膜16および半導
体基板18によって錘10の上下のストッパが構成され
る。12 is a cavity. The cavity 12 is formed by etching away the sacrificial layer formed inside the semiconductor substrate 18, the N-type epitaxial layer 19, and the N-type epitaxial layer 20, and on the surface of the epitaxial layer 20, as will be described later. The remaining portions that are not etched become the weight 10 and the cantilever beams 11 and 37. Further, the nitride film 16 and the semiconductor substrate 18 constitute upper and lower stoppers for the weight 10.
【0016】次に、作用を説明する。上記の装置に図2
の上下方向の加速度がかかった場合、錘10が加速度に
応じて変位する。この変位により梁11,37が歪み、
ピエゾ抵抗素子13の抵抗値が変化する。したがって、
ピエゾ抵抗素子13の抵抗値を前述のブリッジ回路によ
って検出することにより、加速度が検出される。Next, the operation will be explained. Figure 2 for the above device
When an acceleration in the vertical direction is applied, the weight 10 is displaced in accordance with the acceleration. This displacement causes the beams 11 and 37 to become distorted.
The resistance value of the piezoresistive element 13 changes. therefore,
Acceleration is detected by detecting the resistance value of the piezoresistive element 13 using the aforementioned bridge circuit.
【0017】また、ピエゾ抵抗素子13のP+形拡散層
38は、錘10の表面に形成されているので、錘10の
変位によって歪むことがない。そのため、この領域の不
純物濃度を高くし、P+形拡散層38の抵抗値が出力に
与える影響を少なくすることができる。Furthermore, since the P+ type diffusion layer 38 of the piezoresistive element 13 is formed on the surface of the weight 10, it is not distorted by the displacement of the weight 10. Therefore, the impurity concentration in this region can be increased, and the influence of the resistance value of the P+ type diffusion layer 38 on the output can be reduced.
【0018】上記の装置に過大な加速度がかかった場合
、錘10は窒化膜16または半導体基板18に接触する
。そのため、大きな加速度がかかった場合でも、片持ち
梁11,37の歪が大きくなって破損してしまうことが
防止される。When excessive acceleration is applied to the above device, the weight 10 comes into contact with the nitride film 16 or the semiconductor substrate 18. Therefore, even if a large acceleration is applied, the cantilevers 11 and 37 are prevented from being damaged due to increased strain.
【0019】次に、図3から図7に基づいて、本実施例
の製造方法について説明する。まず、図3に示すように
、P形半導体基板18の表面に、第1の犠牲層としての
N+形埋め込み層17が形成される。そして、N+形埋
め込み層17および半導体基板18の表面にN形エピ層
19が形成される。その後、N形エピ層19の表面から
N+形埋め込み層17の周部にN+形拡散層41が形成
される。Next, the manufacturing method of this embodiment will be explained based on FIGS. 3 to 7. First, as shown in FIG. 3, an N+ type buried layer 17 as a first sacrificial layer is formed on the surface of a P type semiconductor substrate 18. Then, an N-type epitaxial layer 19 is formed on the surface of the N+-type buried layer 17 and the semiconductor substrate 18. Thereafter, an N+ type diffusion layer 41 is formed from the surface of the N type epitaxial layer 19 to the periphery of the N+ type buried layer 17.
【0020】次に、図4に示すように、N形エピ層19
の表面にN形エピ層20を形成する。そして、N+形拡
散層41上にN+形拡散層21を選択的に形成する。な
お、P形基板18、N形エピ層19およびN形エピ層2
0によって半導体基板が構成される。また、P形基板1
8、N+形拡散層21が形成されていないN形エピ層2
0の下側のN+形拡散層41によって第3の犠牲層が構
成され、N+形拡散層21の下側のN+形拡散層41お
よびN+形拡散層21によって第2の犠牲層が構成され
る。Next, as shown in FIG. 4, an N-type epitaxial layer 19 is formed.
An N-type epitaxial layer 20 is formed on the surface of the substrate. Then, the N+ type diffusion layer 21 is selectively formed on the N+ type diffusion layer 41. Note that the P-type substrate 18, the N-type epitaxial layer 19, and the N-type epitaxial layer 2
0 constitutes a semiconductor substrate. In addition, P type substrate 1
8. N type epitaxial layer 2 in which N+ type diffusion layer 21 is not formed
The N+ type diffusion layer 41 below the N+ type diffusion layer 21 constitutes a third sacrifice layer, and the N+ type diffusion layer 41 under the N+ type diffusion layer 21 and the N+ type diffusion layer 21 constitute a second sacrifice layer. .
【0021】図5に示すように、ピエゾ抵抗素子13を
形成するために、N+形拡散層41上の領域であって、
N+形拡散層21が形成されていないN形エピ層20の
表面にP形拡散層22を形成する。そして、P形拡散層
22の表面にP+形拡散層38,39および40を形成
する。その後、N形エピ層20、N+形拡散層21、P
形拡散層22、およびP+形拡散層38,39,40の
表面に薄い酸化膜71を形成する。その後、酸化膜71
の表面に膣化膜15を堆積させ、N+形埋め込み層17
が形成されている領域上の窒化膜15および酸化膜71
を選択的にエッチング除去する。As shown in FIG. 5, in order to form the piezoresistive element 13, a region on the N+ type diffusion layer 41,
A P-type diffusion layer 22 is formed on the surface of the N-type epitaxial layer 20 where the N+-type diffusion layer 21 is not formed. Then, P+ type diffusion layers 38, 39, and 40 are formed on the surface of the P type diffusion layer 22. After that, the N type epi layer 20, the N+ type diffusion layer 21, the P
A thin oxide film 71 is formed on the surfaces of the type diffusion layer 22 and the P+ type diffusion layers 38, 39, and 40. After that, the oxide film 71
A vaginalized membrane 15 is deposited on the surface of the N+ type buried layer 17.
Nitride film 15 and oxide film 71 on the region where
selectively etched away.
【0022】続いて、図6に示すように、N形エピ層2
0の表面に、窒化膜15をマスクとして、第4の犠牲層
としてのPSG膜23を堆積させる。その後、窒化膜1
5およびPSG膜23の表面に窒化膜16を形成する。Next, as shown in FIG. 6, an N-type epitaxial layer 2 is formed.
A PSG film 23 as a fourth sacrificial layer is deposited on the surface of the substrate 0 using the nitride film 15 as a mask. After that, nitride film 1
A nitride film 16 is formed on the surfaces of 5 and PSG film 23.
【0023】次に、図7に示すように、窒化膜16の所
定箇所に開口部130を設ける。そして、開口部130
を通じて、フッ化水素(HF)緩衝溶液により、PSG
膜23をエッチング除去する。次に、フッ化水素、硝酸
(HNO3)、および酢酸(CH3COOH)を1:3
:8の割合で混合した溶液により、開口部130を通じ
てエッチングを行う。このエッチングは不純物濃度に依
存するエッチングであり、N形エピ層19,20やP形
半導体基板18よりも不純物濃度の高いN+形拡散層4
1、N+形拡散層21、およびN+形埋め込み層17が
除去される。以上のエッチングにより空洞12が形成さ
れ、空洞12に囲まれたN形エピ層19,20が錘10
および片持ち梁11,37となる。そして、最後に、空
洞12内を熱酸化し、酸化膜42を形成する。Next, as shown in FIG. 7, openings 130 are provided at predetermined locations in the nitride film 16. And opening 130
PSG by hydrogen fluoride (HF) buffer solution through
The film 23 is removed by etching. Next, hydrogen fluoride, nitric acid (HNO3), and acetic acid (CH3COOH) were mixed in 1:3
Etching is performed through the opening 130 using a solution mixed at a ratio of: :8. This etching depends on the impurity concentration, and the N+ type diffusion layer 4 has a higher impurity concentration than the N type epitaxial layers 19 and 20 and the P type semiconductor substrate 18.
1, the N+ type diffusion layer 21, and the N+ type buried layer 17 are removed. Through the above etching, a cavity 12 is formed, and the N-type epitaxial layers 19 and 20 surrounded by the cavity 12 are attached to the weight 10.
and cantilever beams 11 and 37. Finally, the inside of the cavity 12 is thermally oxidized to form an oxide film 42.
【0024】以上説明したように、本実施例によれば、
P形基板18表面にN+形埋め込み層17を形成し、N
+形埋め込み層17およびP形基板18上にN形エピ層
19および20を形成し、N形エピ層19の所定領域に
N+形拡散層41を形成し、N形エピ層20の所定領域
にN+形拡散層21を形成し、N形エピ層20表面にピ
エゾ抵抗素子13を形成し、N形エピ層20上に窒化膜
15およびPSG膜23を形成し、窒化膜15およびP
SG膜23の表面に窒化膜16を形成し、窒化膜16に
設けた開口部130を通じてPSG膜23、N+形拡散
層21,41およびN+形埋め込み層17をエッチング
除去するようにした。As explained above, according to this embodiment,
An N+ type buried layer 17 is formed on the surface of the P type substrate 18, and an N+ type buried layer 17 is formed on the surface of the P type substrate 18.
N type epi layers 19 and 20 are formed on the + type buried layer 17 and the P type substrate 18 , an N + type diffusion layer 41 is formed in a predetermined region of the N type epi layer 19 , and an N + type diffusion layer 41 is formed in a predetermined region of the N type epi layer 20 . An N+ type diffusion layer 21 is formed, a piezoresistive element 13 is formed on the surface of the N type epi layer 20, a nitride film 15 and a PSG film 23 are formed on the N type epi layer 20, and the nitride film 15 and PSG film 23 are formed on the N type epi layer 20.
A nitride film 16 was formed on the surface of the SG film 23, and the PSG film 23, N+ type diffusion layers 21 and 41, and N+ type buried layer 17 were etched away through an opening 130 provided in the nitride film 16.
【0025】そのため、一方の表面からのプロセスで錘
10および片持ち梁11,37を構成することができ、
両面からマスク合わせを行なう必要がなくなり、装置を
精度よく製造することができる。また、上記のプロセス
によりストッパも構成することができるため、製造過程
で装置を移動させるときに過大加速によって装置が破損
することを防止することができるので、歩留まりが向上
するという効果が得られる。また、上記実施例の装置に
よれば、新たにストッパを取り付ける必要がないため、
装置を小型軽量化することができるという効果が得られ
る。さらに、ピエゾ抵抗素子13の領域39に高濃度の
拡散層38を形成したため、検出精度を向上することが
できるという効果が得られる。Therefore, the weight 10 and the cantilever beams 11, 37 can be formed by a process from one surface,
There is no need to perform mask alignment from both sides, and the device can be manufactured with high precision. Further, since a stopper can also be formed by the above process, it is possible to prevent damage to the device due to excessive acceleration when moving the device during the manufacturing process, resulting in an effect of improving yield. Further, according to the device of the above embodiment, there is no need to newly install a stopper.
The effect is that the device can be made smaller and lighter. Furthermore, since the highly concentrated diffusion layer 38 is formed in the region 39 of the piezoresistive element 13, the detection accuracy can be improved.
【0026】次に、図8から図13に基づいて、第2の
実施例について説明する。第1の実施例ではピエゾ抵抗
素子13を用いて錘10の変位量を検出したが、本実施
例は、静電容量の変化により錘の変位量を検出するもの
である。Next, a second embodiment will be explained based on FIGS. 8 to 13. In the first embodiment, the amount of displacement of the weight 10 was detected using the piezoresistive element 13, but in this embodiment, the amount of displacement of the weight is detected based on a change in capacitance.
【0027】図8は本実施例のセンサ部分を示す平面図
であり、図9は図8のXII−XII断面図である。図
8および図9において、24は錘であり、25は片持ち
梁である。31はP形基板であり、P形基板31表面に
はP+形埋め込み層26が形成される。P+形埋め込み
層26の表面にはN形エピ層32が形成される。33は
空洞の側壁を定めるためのP+形拡散層である。FIG. 8 is a plan view showing the sensor portion of this embodiment, and FIG. 9 is a sectional view taken along the line XII-XII in FIG. In FIGS. 8 and 9, 24 is a weight, and 25 is a cantilever beam. 31 is a P type substrate, and a P+ type buried layer 26 is formed on the surface of the P type substrate 31. An N-type epitaxial layer 32 is formed on the surface of the P+-type buried layer 26. 33 is a P+ type diffusion layer for defining the side wall of the cavity.
【0028】N形エピ層32およびP+形拡散層33の
表面には、酸化膜72を介して窒化膜35が選択的に形
成され、窒化膜35上には窒化膜28が形成されている
。窒化膜28上にはP+形ポリシリコン層29が形成さ
れ、P+形ポリシリコン層29上には窒化膜30が形成
されている。P+形ポリシリコン層29が一方の電極、
錘24が他方の電極となり、コンデンサを構成する。な
お、窒化膜28,30およびP+形ポリシリコン層29
によってストッパ層としての上部ストッパ27が構成さ
れる。A nitride film 35 is selectively formed on the surfaces of the N-type epitaxial layer 32 and the P+ type diffusion layer 33 via an oxide film 72, and a nitride film 28 is formed on the nitride film 35. A P+ type polysilicon layer 29 is formed on the nitride film 28, and a nitride film 30 is formed on the P+ type polysilicon layer 29. P+ type polysilicon layer 29 is one electrode,
The weight 24 becomes the other electrode and constitutes a capacitor. Note that the nitride films 28 and 30 and the P+ type polysilicon layer 29
The upper stopper 27 as a stopper layer is configured by this.
【0029】次に、作用を説明する。上記の装置に図9
の上下方向の加速度がかかった場合、錘24が加速度に
応じて変位する。この変位によりP+形ポリシリコン層
29と錘24との間の静電容量が変化する。したがって
、この静電容量を検出することにより、加速度が検出さ
れる。Next, the operation will be explained. Figure 9 for the above device
When an acceleration in the vertical direction is applied, the weight 24 is displaced in accordance with the acceleration. This displacement changes the capacitance between the P+ type polysilicon layer 29 and the weight 24. Therefore, acceleration is detected by detecting this capacitance.
【0030】また、上記の装置に過大な加速度がかかっ
た場合、錘24は上部ストッパ27に接触する。そのた
め、大きな加速度がかかった場合でも、片持ち梁24の
歪が大きくなって破損してしまうことが防止される。Further, if excessive acceleration is applied to the above device, the weight 24 comes into contact with the upper stopper 27. Therefore, even when a large acceleration is applied, the cantilever beam 24 is prevented from being damaged due to increased strain.
【0031】次に、図10から図13に基づいて、本実
施例の製造方法について説明する。まず、図10に示す
ように、P形半導体基板31の表面に、P+形埋め込み
層26が形成される。そして、P+形埋め込み層26の
表面にN形エピ層32が形成される。Next, the manufacturing method of this embodiment will be explained based on FIGS. 10 to 13. First, as shown in FIG. 10, a P+ type buried layer 26 is formed on the surface of a P type semiconductor substrate 31. Then, an N-type epitaxial layer 32 is formed on the surface of the P+-type buried layer 26.
【0032】次に、図11に示すように、N形エピ層3
2の表面からP+形埋め込み層26に到達するように環
状のP+形拡散層33が形成される。その後、P+形拡
散層33の内側に、P+形埋め込み層26に接しないよ
うにP+形拡散層24を形成する。そして、P+形拡散
層24とP+形拡散層33との間の所定の領域に、P+
形拡散層24よりも浅いP+形拡散層25を形成する。
なお、P形基板31、N形エピ層32およびP+形拡散
層24,25,33によって半導体基板が構成される。
また、P+形拡散層24,25,33によって囲まれる
N形エピ層32は第1、第2、第3の犠牲層としての犠
牲層32aとなる。Next, as shown in FIG. 11, the N-type epitaxial layer 3
An annular P+ type diffusion layer 33 is formed so as to reach the P+ type buried layer 26 from the surface of the substrate 2. Thereafter, the P+ type diffusion layer 24 is formed inside the P+ type diffusion layer 33 so as not to contact the P+ type buried layer 26. Then, in a predetermined region between the P+ type diffusion layer 24 and the P+ type diffusion layer 33,
A P+ type diffusion layer 25 shallower than the type diffusion layer 24 is formed. Note that the P type substrate 31, the N type epitaxial layer 32, and the P+ type diffusion layers 24, 25, and 33 constitute a semiconductor substrate. Further, the N type epitaxial layer 32 surrounded by the P+ type diffusion layers 24, 25, and 33 becomes a sacrificial layer 32a as the first, second, and third sacrificial layers.
【0033】次に、図12に示すように、N形エピ層3
2、およびP+形拡散層24,25,33の表面に薄い
酸化膜72を形成する。その後、酸化膜72の表面に膣
化膜35を形成し、犠牲層32a上の窒化膜35および
酸化膜72を選択的にエッチング除去する。続いて、P
+形拡散層24,25および犠牲層32a上に、窒化膜
35をマスクとして、第3の犠牲層としてのPSG膜3
6を堆積させる。その後、窒化膜35およびPSG膜3
6の表面に窒化膜28、P形ポリシリコン層29、およ
び窒化膜30を順次堆積させる。Next, as shown in FIG. 12, the N-type epitaxial layer 3
2, and a thin oxide film 72 is formed on the surfaces of the P+ type diffusion layers 24, 25, and 33. Thereafter, a vaporizing film 35 is formed on the surface of the oxide film 72, and the nitride film 35 and the oxide film 72 on the sacrificial layer 32a are selectively etched away. Next, P
A PSG film 3 as a third sacrificial layer is formed on the + type diffusion layers 24, 25 and the sacrificial layer 32a using the nitride film 35 as a mask.
Deposit 6. After that, the nitride film 35 and the PSG film 3
A nitride film 28, a P-type polysilicon layer 29, and a nitride film 30 are sequentially deposited on the surface of 6.
【0034】次に、図13に示すように、窒化膜28、
P形ポリシリコン層29、および窒化膜30からなる上
部ストッパ27の所定箇所に開口部131を設ける。そ
して、開口部131を通じて、フッ化水素緩衝溶液によ
り、PSG膜36をエッチング除去する。次に、開口部
131を通じて水酸化カリウムによりN形の犠牲層32
aをエッチング除去する。なお、このエッチングは、P
+形領域で停止する。そして、エッチングによって形成
された空洞の内部を酸化し、酸化膜73を形成する。上
記の製造過程により、本実施例の装置が得られる。Next, as shown in FIG. 13, the nitride film 28,
Openings 131 are provided at predetermined locations in upper stopper 27 made of P-type polysilicon layer 29 and nitride film 30. Then, the PSG film 36 is etched away using a hydrogen fluoride buffer solution through the opening 131. Then, potassium hydroxide is applied to the N-type sacrificial layer 32 through the opening 131.
Remove a by etching. Note that this etching is
Stops in +-shaped area. Then, the inside of the cavity formed by etching is oxidized to form an oxide film 73. Through the above manufacturing process, the device of this example is obtained.
【0035】以上説明したように、本実施例によれば、
P形基板31の表面にP+形埋め込み層26を形成し、
P+形埋め込み層26上にN形エピ層32を形成し、N
形エピ層32の所定領域にP+形拡散層24,25,3
3を形成し、N形エピ層32上に窒化膜35およびPS
G膜36を形成し、窒化膜35およびPSG膜36の表
面に窒化膜28、P形ポリシリコン層29、および窒化
膜30を形成し、開口部131を通じてPSG膜36お
よび犠牲層32aをエッチング除去するようにした。As explained above, according to this embodiment,
A P+ type buried layer 26 is formed on the surface of the P type substrate 31,
An N type epitaxial layer 32 is formed on the P+ type buried layer 26, and an N type epitaxial layer 32 is formed on the P+ type buried layer 26.
P+ type diffusion layers 24, 25, 3 are formed in predetermined regions of the type epitaxial layer 32.
3 is formed, and a nitride film 35 and PS
A G film 36 is formed, a nitride film 28, a P-type polysilicon layer 29, and a nitride film 30 are formed on the surfaces of the nitride film 35 and PSG film 36, and the PSG film 36 and sacrificial layer 32a are etched away through the opening 131. I decided to do so.
【0036】そのため、第1の実施例と同様の効果が得
られるとともに、静電容量を用いた半導体加速度センサ
を得ることができる。Therefore, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and a semiconductor acceleration sensor using capacitance can be obtained.
【0037】次に、図14から図21に基づいて、第3
の実施例について説明する。本実施例の構成は、上記第
2の実施例の構成とほぼ同様であるが、錘の中央に貫通
孔を形成するとともに、上下ストッパ間に支柱が形成さ
れている点で異なっている。図14は本実施例のセンサ
部分を示す平面図であり、図15は図14のXIII−
XIII断面図である。第2の実施例と同様の領域につ
いては同じ番号を付し、詳しい説明は省略する。図14
および図15において、76は錘であり、中央に貫通孔
44が形成されている。43は支柱であり、貫通孔44
を通じて上部ストッパ27と、P+形埋め込み層26と
の間に形成されている。Next, based on FIGS. 14 to 21, the third
An example will be described. The structure of this embodiment is almost the same as that of the second embodiment, but differs in that a through hole is formed in the center of the weight and a support is formed between the upper and lower stoppers. FIG. 14 is a plan view showing the sensor portion of this embodiment, and FIG. 15 is a
FIG. Areas similar to those in the second embodiment are given the same numbers and detailed explanations will be omitted. Figure 14
And in FIG. 15, 76 is a weight, and a through hole 44 is formed in the center. 43 is a support, and a through hole 44
It is formed between the upper stopper 27 and the P+ type buried layer 26 through it.
【0038】次に、作用を説明する。上記の装置に図1
5の上下方向の加速度がかかった場合、錘76が加速度
に応じて変位する。この変位によりP+形ポリシリコン
層29と錘76との間の静電容量が変化する。したがっ
て、この静電容量を検出することにより、加速度が検出
される。Next, the operation will be explained. Figure 1 for the above device
When an acceleration of 5 is applied in the vertical direction, the weight 76 is displaced in accordance with the acceleration. This displacement changes the capacitance between P+ type polysilicon layer 29 and weight 76. Therefore, acceleration is detected by detecting this capacitance.
【0039】また、支柱43によって上部ストッパ27
とP+形埋め込み層26とが支持されているため、装置
内部の空洞を大きく形成することができる。その結果、
錘76を大きくすることができ、錘76とP形ポリシリ
コン層29とで構成されるコンデンサの静電容量も大き
くなり、加速度検出の精度が向上する。Furthermore, the upper stopper 27 is
Since the P+ type buried layer 26 and the P+ type buried layer 26 are supported, it is possible to form a large cavity inside the device. the result,
The weight 76 can be made larger, and the capacitance of the capacitor composed of the weight 76 and the P-type polysilicon layer 29 can also be increased, improving the accuracy of acceleration detection.
【0040】さらに、上記の装置に対して、矢印Bまた
はCで示されるような図14の紙面に平行な向きの加速
度が加わった場合、錘76は支柱43によって支持され
る。そのため、上記のような向きの加速度により片持ち
梁25が損傷することが防止される。Furthermore, when acceleration in a direction parallel to the paper plane of FIG. 14 as shown by arrows B or C is applied to the above-mentioned device, the weight 76 is supported by the column 43. Therefore, damage to the cantilever beam 25 due to acceleration in the above direction is prevented.
【0041】次に、図16から図20に基づいて、本実
施例の製造方法について説明する。まず、図16に示す
ように、P形半導体基板31の表面に、P+形埋め込み
層26およびN形エピ層32を形成する。そして、N形
エピ層32にP+形拡散層33,24,25を順次形成
する。以上の工程は第2実施例に示した図10および図
11の工程と同様である。Next, the manufacturing method of this embodiment will be explained based on FIGS. 16 to 20. First, as shown in FIG. 16, a P+ type buried layer 26 and an N type epitaxial layer 32 are formed on the surface of a P type semiconductor substrate 31. Then, P+ type diffusion layers 33, 24, and 25 are sequentially formed in the N type epitaxial layer 32. The above steps are similar to the steps shown in FIGS. 10 and 11 in the second embodiment.
【0042】その後、図17に示すように、P+形拡散
層24の中央に、P+形埋め込み層26に接するような
P+形拡散層94を形成する。Thereafter, as shown in FIG. 17, a P+ type diffusion layer 94 is formed in the center of the P+ type diffusion layer 24 so as to be in contact with the P+ type buried layer 26.
【0043】次に、図18に示すように、P+形拡散層
94に環状部分を除いたマスクを施してドライエッチン
グを行ない、垂直な壁面を有する環状のトレンチを形成
する。そして、エッチングされた領域に酸化膜74を埋
め込む。Next, as shown in FIG. 18, a mask is applied to the P+ type diffusion layer 94 excluding the annular portion, and dry etching is performed to form an annular trench having vertical walls. Then, an oxide film 74 is buried in the etched region.
【0044】次に、図19に示すように、犠牲層32a
、およびP+形拡散層24,25,33の表面に薄い酸
化膜72を形成する。その後、犠牲層32aおよび酸化
膜74上の窒化膜35および酸化膜72を選択的に堆積
させ、支柱43上に窒化膜105を堆積させる。Next, as shown in FIG. 19, the sacrificial layer 32a
, and a thin oxide film 72 is formed on the surfaces of the P+ type diffusion layers 24, 25, and 33. Thereafter, the nitride film 35 and oxide film 72 are selectively deposited on the sacrificial layer 32a and the oxide film 74, and the nitride film 105 is deposited on the pillars 43.
【0045】続いて、図20に示すように、P+形拡散
層24,25および犠牲層32a上に、窒化膜35,1
05をマスクとして、PSG膜36を堆積させる。その
後、窒化膜35,95およびPSG膜36の表面に窒化
膜28、P形ポリシリコン層29、および窒化膜30を
順次堆積させる。Subsequently, as shown in FIG. 20, nitride films 35 and 1 are formed on the P+ type diffusion layers 24 and 25 and the sacrificial layer 32a.
05 as a mask, a PSG film 36 is deposited. Thereafter, a nitride film 28, a P-type polysilicon layer 29, and a nitride film 30 are sequentially deposited on the surfaces of the nitride films 35, 95 and the PSG film 36.
【0046】次に、図21に示すように、窒化膜28、
P形ポリシリコン層29、および窒化膜30からなる上
部ストッパ27の所定箇所に開口部131を設ける。そ
して、開口部131を通じて、フッ化水素緩衝溶液によ
り、PSG膜36をエッチング除去する。次に、開口部
131を通じて水酸化カリウム(KOH)によりN形の
犠牲層32aをエッチング除去する。なお、このエッチ
ングは、P+形領域で停止する。その後、エッチングで
形成された空洞内を酸化し、酸化膜79を形成する。上
記の製造過程により、本実施例の装置が得られる。Next, as shown in FIG. 21, the nitride film 28,
Openings 131 are provided at predetermined locations in upper stopper 27 made of P-type polysilicon layer 29 and nitride film 30. Then, the PSG film 36 is etched away using a hydrogen fluoride buffer solution through the opening 131. Next, the N-type sacrificial layer 32a is removed by etching with potassium hydroxide (KOH) through the opening 131. Note that this etching stops at the P+ type region. Thereafter, the inside of the cavity formed by etching is oxidized to form an oxide film 79. Through the above manufacturing process, the device of this example is obtained.
【0047】以上説明したように、本実施例によれば、
P形基板表面にP+形埋め込み層26、N形エピ層32
を形成し、N形エピ層32にP+形拡散層24,25,
33,94を形成し、ドライエッチングによりP+形拡
散層44を垂直にエッチングした後、酸化膜74を充填
し、N形エピ層上に膣化膜35、PSG膜36、上部ス
トッパ27を形成し、PSG36、犠牲層32a、酸化
膜74をエッチングして、錘76に貫通孔44および支
柱43を形成した。As explained above, according to this embodiment,
A P+ type buried layer 26 and an N type epitaxial layer 32 are formed on the surface of the P type substrate.
are formed, and P+ type diffusion layers 24, 25,
33 and 94 and vertically etching the P+ type diffusion layer 44 by dry etching, an oxide film 74 is filled, and a vaginalization film 35, a PSG film 36, and an upper stopper 27 are formed on the N type epitaxial layer. , the PSG 36, the sacrificial layer 32a, and the oxide film 74 were etched to form a through hole 44 and a pillar 43 in the weight 76.
【0048】そのため、第2の実施例と同様の効果が得
られるとともに、支柱43に垂直な加速度により、梁2
5が損傷することを防止でき、装置の耐久性が向上する
という効果が得られる。また、上部ストッパ27とP+
形埋め込み層26との間に支柱43が形成されているこ
とにより、錘24とP形ポリシリコン層29によって構
成されるコンデンサの面積を大きくすることができる。
その結果、上記コンデンサの静電容量が大きくなり、加
速度を検出する感度が向上するという効果が得られる。Therefore, the same effect as in the second embodiment can be obtained, and the acceleration perpendicular to the support column 43 causes the beam 2 to
5 can be prevented from being damaged, and the durability of the device can be improved. Moreover, the upper stopper 27 and P+
By forming the pillars 43 between the P-type polysilicon layer 26 and the P-type polysilicon layer 26, the area of the capacitor formed by the weight 24 and the P-type polysilicon layer 29 can be increased. As a result, the electrostatic capacitance of the capacitor increases, and the effect of improving the sensitivity for detecting acceleration can be obtained.
【0049】次に、図22から図32に基づいて、第4
の実施例について説明する。図22は本実施例の上部ス
トッパを除いた部分の斜視図であり、図23は図22の
XIV−XIV断面図である。図22および図23にお
いて、45は錘であり、46,47,48,49,50
,および51は片持ち梁である。Next, based on FIGS. 22 to 32, the fourth
An example will be described. FIG. 22 is a perspective view of a portion of this embodiment excluding the upper stopper, and FIG. 23 is a sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 22. 22 and 23, 45 is a weight, 46, 47, 48, 49, 50
, and 51 are cantilever beams.
【0050】片持ち梁46,47,50,および51は
P形エピ層60,69からなるピエゾ抵抗素子を形成し
ている。また、片持ち梁46,47,および48は錘4
5の内部で電気的に接続されている。そして、片持ち梁
49,50,および51も電気的に接続されている。ま
た、片持ち梁48,49は、電気的には後述のブリッジ
回路を構成するための配線領域である。Cantilevers 46, 47, 50, and 51 form a piezoresistive element consisting of P-type epilayers 60, 69. Also, cantilevers 46, 47, and 48 are weights 4
It is electrically connected inside 5. The cantilevers 49, 50, and 51 are also electrically connected. Moreover, the cantilevers 48 and 49 are wiring areas for electrically configuring a bridge circuit, which will be described later.
【0051】62,63,64,65,66および67
はP+形拡散層であり、パッドを構成する。片持ち梁4
6,47,48,49,50,および51は、後述する
ように、それぞれP+形拡散層64,67,63,66
,62,および65に接続されている。また、図示しな
い配線層により、P+形拡散層64とP+形拡散層65
とが電源電圧VCCに接続され、P+形拡散層62とP
+形拡散層67とがグランドに接続されている。そして
、P+形拡散層63,66が電圧検出部Vに接続されて
いる。したがって、片持ち梁46,47,48,49,
50,および51により、図24に示すようなブリッジ
回路が構成れる。62, 63, 64, 65, 66 and 67
is a P+ type diffusion layer and constitutes a pad. cantilever beam 4
6, 47, 48, 49, 50, and 51 are P+ type diffusion layers 64, 67, 63, 66, respectively, as described later.
, 62, and 65. In addition, a wiring layer (not shown) provides a P+ type diffusion layer 64 and a P+ type diffusion layer 65.
is connected to the power supply voltage VCC, and the P+ type diffusion layer 62 and P
+ type diffusion layer 67 is connected to ground. The P+ type diffusion layers 63 and 66 are connected to the voltage detection section V. Therefore, cantilevers 46, 47, 48, 49,
50 and 51 constitute a bridge circuit as shown in FIG.
【0052】図23において、54はN形基板であり、
N形基板54表面にはP形エピ層60が形成され、P形
エピ層60の表面にはさらにP形エピ層69が形成され
る。なお、N形基板54、P形エピ層60およびP形エ
ピ層69により半導体基板が形成される。そして、P形
エピ層69の表面には酸化膜88を介して窒化膜89が
選択的に形成され、窒化膜89上にはストッパ層として
の窒化膜91が形成されている。In FIG. 23, 54 is an N-type substrate;
A P-type epitaxial layer 60 is formed on the surface of the N-type substrate 54, and a P-type epitaxial layer 69 is further formed on the surface of the P-type epitaxial layer 60. Note that a semiconductor substrate is formed by the N-type substrate 54, the P-type epitaxial layer 60, and the P-type epitaxial layer 69. A nitride film 89 is selectively formed on the surface of the P-type epitaxial layer 69 via an oxide film 88, and a nitride film 91 as a stopper layer is formed on the nitride film 89.
【0053】93は空洞である。空洞93は、後述する
ように、N形基板54、P形エピ層60、およびP形エ
ピ層69の内部および表面に形成された犠牲層をエッチ
ング除去することにより形成される。そして、空洞93
に囲まれたP形エピ層60,69が錘45および片持ち
梁46,47,48,49,50,および51となる。
92は空洞93に接するP形エピ層60,69およびN
形基板54に形成された酸化膜である。また、窒化膜9
1およびN形基板54によって錘10のストッパが構成
される。[0053] 93 is a cavity. Cavity 93 is formed by etching away sacrificial layers formed inside and on the surface of N-type substrate 54, P-type epitaxial layer 60, and P-type epitaxial layer 69, as will be described later. And cavity 93
The P-type epitaxial layers 60 and 69 surrounded by the . 92 is the P-type epitaxial layer 60, 69 and N which are in contact with the cavity 93.
This is an oxide film formed on the shaped substrate 54. In addition, the nitride film 9
1 and the N-type substrate 54 constitute a stopper for the weight 10.
【0054】82,84は片持ち梁47,46を接続す
るためのP+形拡散層である。そして、N形拡散層96
,58,68,86,およびN+形拡散層77,80は
アイソレイションであり、P形エピ層60,69とP+
形拡散層82,84,59,64,67を電気的に分離
する。Reference numerals 82 and 84 are P+ type diffusion layers for connecting the cantilevers 47 and 46. And N type diffusion layer 96
, 58, 68, 86, and the N+ type diffusion layers 77, 80 are isolated, and the P type epitaxial layers 60, 69 and the P+
The shape diffusion layers 82, 84, 59, 64, and 67 are electrically isolated.
【0055】次に、作用を説明する。上記の装置に加速
度がかかり、錘45が下向き(図21の矢印D)に変位
した場合、片持ち梁46,48,50には引っ張り力が
加わり、片持ち梁47,49,51には圧縮力が加わる
。また、錘45が矢印Eで示される向きに変位した場合
、片持ち梁46,47には引っ張り力が加わり、片持ち
梁50,51には圧縮力が加わる。そのため、ピエゾ抵
抗素子としての片持ち梁46,47,50,51の抵抗
値が変化し、前述のブリッジ回路によって加速度が検出
される。Next, the operation will be explained. When acceleration is applied to the above device and the weight 45 is displaced downward (arrow D in FIG. Force is added. Further, when the weight 45 is displaced in the direction indicated by the arrow E, a tensile force is applied to the cantilevers 46 and 47, and a compressive force is applied to the cantilevers 50 and 51. Therefore, the resistance values of the cantilevers 46, 47, 50, and 51 as piezoresistive elements change, and the acceleration is detected by the aforementioned bridge circuit.
【0056】次に、図25から図32に基づいて、本実
施例装置の製造方法について説明する。まず、図25に
示すように、N形基板54の表面にN+形埋め込み層5
5(第1の犠牲層に相当)およびN+形埋め込み層53
を形成する。そして、N形基板54、N+形埋め込み層
55、およびN+形埋め込み層53の表面にP形エピ層
60が形成される。Next, a method of manufacturing the device of this embodiment will be explained based on FIGS. 25 to 32. First, as shown in FIG. 25, an N+ type buried layer 5 is formed on the surface of an N type substrate 54.
5 (corresponding to the first sacrificial layer) and N+ type buried layer 53
form. Then, a P-type epitaxial layer 60 is formed on the surfaces of the N-type substrate 54, the N+-type buried layer 55, and the N+-type buried layer 53.
【0057】次に、図26に示すように、P形エピ層6
0の表面からN+形埋め込み層55の周囲に接するよう
な深いN+形拡散層61および浅いN+形拡散層52(
第3の犠牲層に相当)を形成する。また、N+形埋め込
み層53に接するような深いN+形拡散層80を形成す
る。Next, as shown in FIG. 26, the P-type epitaxial layer 6
A deep N+ type diffusion layer 61 and a shallow N+ type diffusion layer 52 (
(equivalent to the third sacrificial layer) is formed. Further, a deep N+ type diffusion layer 80 is formed so as to be in contact with the N+ type buried layer 53.
【0058】図27に示すように、N+形拡散層61お
よびN+形拡散層52に隣接する位置に、濃度の低いN
形拡散層95および68を形成する。そして、N形拡散
層68の周囲にN形拡散層58を形成する。As shown in FIG. 27, a low concentration of N is located adjacent to the N+ type diffusion layer 61 and the N+ type diffusion layer 52.
Form diffusion layers 95 and 68 are formed. Then, an N-type diffusion layer 58 is formed around the N-type diffusion layer 68.
【0059】次に、図28に示すように、N+形拡散層
52に隣接して、P+形拡散層82,83を形成する。
また、N形拡散層68とN+形拡散層80との境界に深
いP+形拡散層56,57,59を形成する。Next, as shown in FIG. 28, P+ type diffusion layers 82 and 83 are formed adjacent to the N+ type diffusion layer 52. Further, deep P+ type diffusion layers 56, 57, and 59 are formed at the boundary between the N type diffusion layer 68 and the N+ type diffusion layer 80.
【0060】次に、図29に示すように、P形エピ層6
0の表面に、他のP形エピ層69を形成する。そして、
P+形拡散層82上のP形エピ層69にP+形拡散層8
4を形成する。また、同様に、P+形拡散層83,56
,57,59上に、それぞれP+形拡散層70,65,
66,67を形成する。さらに、N形拡散層68上の所
定の位置にパッド部となるP+形拡散層62,63,6
4を形成する。Next, as shown in FIG. 29, the P-type epitaxial layer 6
Another P-type epitaxial layer 69 is formed on the surface of 0. and,
A P+ type diffusion layer 8 is formed on the P type epi layer 69 on the P+ type diffusion layer 82.
form 4. Similarly, P+ type diffusion layers 83, 56
, 57, 59, P+ type diffusion layers 70, 65,
66 and 67 are formed. Furthermore, P+ type diffusion layers 62, 63, 6 which become pad portions are placed at predetermined positions on the N type diffusion layer 68.
form 4.
【0061】図30に示すように、N+形拡散層61上
のP形エピ層にN+形拡散層87を形成する。続いて、
P+形拡散層70,84の周囲にN形拡散層96を形成
し、P+形拡散層62,63,64,65,66,およ
び67の周囲にN形拡散層86およびN+形拡散層77
を形成する。なお、N+形拡散層61および87により
第2の犠牲層が構成される。As shown in FIG. 30, an N+ type diffusion layer 87 is formed in the P type epitaxial layer on the N+ type diffusion layer 61. continue,
An N-type diffusion layer 96 is formed around the P+-type diffusion layers 70 and 84, and an N-type diffusion layer 86 and an N+-type diffusion layer 77 are formed around the P+-type diffusion layers 62, 63, 64, 65, 66, and 67.
form. Note that the N+ type diffusion layers 61 and 87 constitute a second sacrificial layer.
【0062】次に、図31に示すように、P形エピ層6
9の表面に薄い酸化膜88を形成する。その後、酸化膜
88の表面であり、N+形埋め込み層55が形成されて
いない領域上に窒化膜89を選択的に堆積させる。そし
て、P形エピ層69の表面に、窒化膜89をマスクとし
て第4の犠牲層としてのPSG膜90を堆積させる。そ
の後、窒化膜89およびPSG膜90の表面に窒化膜9
1を形成する。Next, as shown in FIG. 31, the P-type epitaxial layer 6
A thin oxide film 88 is formed on the surface of 9. Thereafter, a nitride film 89 is selectively deposited on the surface of the oxide film 88 in a region where the N+ type buried layer 55 is not formed. Then, a PSG film 90 as a fourth sacrificial layer is deposited on the surface of the P-type epitaxial layer 69 using the nitride film 89 as a mask. After that, a nitride film 9 is formed on the surface of the nitride film 89 and the PSG film 90.
form 1.
【0063】次に、図32に示すように、窒化膜91の
所定箇所に開口部132を設ける。そして、開口部13
2を通じて、フッ化水素緩衝溶液により、PSG膜90
をエッチング除去する。次に、フッ化水素、硝酸、およ
び酢酸の混合液により、開口部132を通じてN+形拡
散層87,61,52、およびN+形埋め込み層55が
エッチング除去される。以上のエッチングで除去されず
に残った部分が錘45および片持ち梁46,47,48
,49,50,51となる。そして、最後に、空洞内を
酸化し、酸化膜92を形成する。Next, as shown in FIG. 32, openings 132 are provided at predetermined locations in the nitride film 91. And opening 13
2, the PSG film 90 is coated with a hydrogen fluoride buffer solution.
Remove by etching. Next, the N+ type diffusion layers 87, 61, 52 and the N+ type buried layer 55 are etched away through the opening 132 using a mixed solution of hydrogen fluoride, nitric acid, and acetic acid. The remaining portions that were not removed by the above etching are the weight 45 and the cantilever beams 46, 47, 48.
, 49, 50, 51. Finally, the inside of the cavity is oxidized to form an oxide film 92.
【0064】以上のように本実施例によれば、N形半導
体基板54の表面にP+形埋め込み層55を形成し、N
形半導体基板54およびP+形埋め込み層55,53の
表面にP形エピ層60を形成し、P形エピ層60の表面
にP形エピ層69を形成し、P形エピ層69の表面に膣
化膜89およびPSG膜90を形成し、膣化膜89およ
びPSG膜90の表面に膣化膜91を形成し、PSG膜
90およびP形エピ層60,69に形成したN+形拡散
層をエッチング除去することにより、錘45および片持
ち梁46,47,48,49,50,51を形成し、錘
45およびP形エピ層60,69に形成したP+形拡散
層により、ブリッジ回路を形成するようにした。As described above, according to this embodiment, the P+ type buried layer 55 is formed on the surface of the N type semiconductor substrate 54, and the N type
A P-type epitaxial layer 60 is formed on the surface of the P+-type semiconductor substrate 54 and the P+-type buried layers 55 and 53, a P-type epitaxial layer 69 is formed on the surface of the P-type epitaxial layer 60, and a p-type epitaxial layer 69 is formed on the surface of the P-type epitaxial layer 69. A vaporization film 89 and a PSG film 90 are formed, a vaporization film 91 is formed on the surfaces of the vaporization film 89 and the PSG film 90, and the N+ type diffusion layer formed on the PSG film 90 and the P-type epitaxial layers 60 and 69 is etched. By removing it, the weight 45 and the cantilever beams 46, 47, 48, 49, 50, 51 are formed, and a bridge circuit is formed by the weight 45 and the P+ type diffusion layer formed in the P type epitaxial layer 60, 69. I did it like that.
【0065】そのため、第1の実施例と同様の効果を得
ることができる。また、ピエゾ抵抗素子としての片持ち
梁46,47,50,51をそれぞれ四角形の頂点とな
るような位置に配置した。そのため、それぞれの梁に加
わる引っ張り力や圧縮力を検出することにより、2方向
の加速度を検出することができ、また、梁上に薄いピエ
ゾ抵抗素子を形成する必要がなく、装置を小型化するこ
とができる。さらに、6つの片持ち梁を互いに近接して
形成することにより、両方向の加速度に対して感度が向
上するという効果が得られる。Therefore, the same effects as in the first embodiment can be obtained. In addition, cantilevers 46, 47, 50, and 51 as piezoresistive elements were arranged at positions that correspond to the vertices of the rectangle, respectively. Therefore, by detecting the tensile force and compressive force applied to each beam, acceleration in two directions can be detected, and there is no need to form thin piezoresistive elements on the beams, making the device more compact. be able to. Further, by forming the six cantilevers close to each other, an effect of improving sensitivity to acceleration in both directions can be obtained.
【0066】[0066]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板の内部に第1の犠牲層を形成し、半導体基板に
第1の犠牲層に到達するように第2の犠牲層および第3
の犠牲基板を形成し、半導体基板表面に第4の犠牲層を
形成し、第4の犠牲層表面にストッパ層を形成し、スト
ッパ層に設けられた開口部を通して、第4、第3、第2
、第1の犠牲層をエッチング除去することにより、空洞
を形成し、空洞に囲まれた領域の半導体基板により錘お
よび梁を形成し、空洞周囲の半導体基板およびストッパ
層により、錘のストッパを形成するようにした。As explained above, according to the present invention, a first sacrificial layer is formed inside a semiconductor substrate, and a second sacrificial layer and a second sacrificial layer are formed on the semiconductor substrate so as to reach the first sacrificial layer. 3
A sacrificial substrate is formed, a fourth sacrificial layer is formed on the surface of the semiconductor substrate, a stopper layer is formed on the surface of the fourth sacrificial layer, and the fourth, third, and third sacrificial layers are formed through the opening provided in the stopper layer. 2
, a cavity is formed by etching and removing the first sacrificial layer, a weight and a beam are formed by the semiconductor substrate in the area surrounded by the cavity, and a stopper for the weight is formed by the semiconductor substrate and the stopper layer around the cavity. I decided to do so.
【0067】そのため、一方の表面からの半導体プロセ
スによって装置を形成することができ、装置を小型化・
軽量化することができるという効果が得られる。また、
上記のプロセスによりストッパも構成することができる
ため、製造過程における過大加速によって装置が破損す
ることを防止することができ、歩留まりが向上するとい
う効果が得られる。さらに、装置を精度よく形成するこ
とができるため、錘とストッパとのギャップを狭くする
ことができ、エアダンピングの作用により、検出値を安
定させることができるという効果が得られる。Therefore, the device can be formed by a semiconductor process from one surface, and the device can be miniaturized and
The effect of being able to reduce the weight can be obtained. Also,
Since the stopper can also be formed by the above process, it is possible to prevent the device from being damaged due to excessive acceleration during the manufacturing process, and the yield can be improved. Furthermore, since the device can be formed with high precision, the gap between the weight and the stopper can be narrowed, and the effect of stabilizing the detected value due to the effect of air damping can be obtained.
【図1】第1の実施例のセンサを示す平面図。FIG. 1 is a plan view showing a sensor of a first embodiment.
【図2】第1の実施例の断面図。FIG. 2 is a sectional view of the first embodiment.
【図3】第1の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment.
【図4】第1の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment.
【図5】第1の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment.
【図6】第1の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment.
【図7】第1の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment.
【図8】第2の実施例のセンサを示す平面図。FIG. 8 is a plan view showing a sensor of a second embodiment.
【図9】第2の実施例の断面図。FIG. 9 is a sectional view of the second embodiment.
【図10】第2の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment.
【図11】第2の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment.
【図12】第2の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment.
【図13】第2の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the second embodiment.
【図14】第3の実施例のセンサを示す平面図。FIG. 14 is a plan view showing a sensor of a third embodiment.
【図15】第3の実施例の断面図。FIG. 15 is a sectional view of the third embodiment.
【図16】第3の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 16 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the third embodiment.
【図17】第3の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the third embodiment.
【図18】第3の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 18 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the third embodiment.
【図19】第3の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 19 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the third embodiment.
【図20】第3の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 20 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the third embodiment.
【図21】第3の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 21 is a sectional view showing the manufacturing process of the third embodiment.
【図22】第4の実施例のセンサを示す斜視図。FIG. 22 is a perspective view showing a sensor of a fourth embodiment.
【図23】第4の実施例を示す断面図。FIG. 23 is a sectional view showing a fourth embodiment.
【図24】第4の実施例の回路図。FIG. 24 is a circuit diagram of a fourth embodiment.
【図25】第4の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 25 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fourth example.
【図26】第4の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 26 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fourth example.
【図27】第4の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 27 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fourth example.
【図28】第4の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 28 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fourth example.
【図29】第4の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 29 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fourth example.
【図30】第4の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 30 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fourth embodiment.
【図31】第4の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 31 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fourth example.
【図32】第4の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 32 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the fourth example.
【図33】従来例のセンサを示す平面図。FIG. 33 is a plan view showing a conventional sensor.
【図34】従来例の断面図。FIG. 34 is a sectional view of a conventional example.
10 錘 11 片持ち梁 12 空洞 37 片持ち梁 18 P形基板 19 N形エピ層 20 N形エピ層 16 膣化膜 17 N+形埋め込み層 21 N+形拡散層 41 N+形拡散層 23 PSG膜 10 Weight 11 Cantilever beam 12 Cavity 37 Cantilever beam 18 P type board 19 N type epi layer 20 N type epi layer 16 Vaginalized membrane 17 N+ type buried layer 21 N+ type diffusion layer 41 N+ type diffusion layer 23 PSG film
Claims (1)
第1の工程と、前記第1の犠牲層の側部のうち所定領域
を除いた領域に到達するように、前記半導体基板表面か
ら第2の犠牲層を形成するとともに、前記半導体基板表
面より所定の深さの位置から、前記所定領域に到達する
ように第2の犠牲層を形成する第2の工程と、前記半導
体基板表面上に第4の犠牲層を形成する第3の工程と、
前記第4の犠牲層表面にストッパ層を形成する第4の工
程と、前記ストッパ層の所定位置に開口部を形成する第
5の工程と、前記開口部より、前記第4の犠牲層、前記
第3の犠牲層、前記第2の犠牲層、および前記第1の犠
牲層をエッチング除去する第6の工程と、を備え、半導
体基板の内部および表面に形成された空洞により錘、梁
、およびストッパを形成することを特徴とする半導体加
速度センサの製造方法。1. A first step of forming a first sacrificial layer inside a semiconductor substrate; a second step of forming a second sacrificial layer from a position at a predetermined depth from the surface of the semiconductor substrate so as to reach the predetermined region; a third step of forming a fourth sacrificial layer thereon;
a fourth step of forming a stopper layer on the surface of the fourth sacrificial layer; a fifth step of forming an opening at a predetermined position of the stopper layer; a sixth step of etching away the third sacrificial layer, the second sacrificial layer, and the first sacrificial layer; A method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor, comprising forming a stopper.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6517691A JPH04302175A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Manufacture of semiconductor acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6517691A JPH04302175A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Manufacture of semiconductor acceleration sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04302175A true JPH04302175A (en) | 1992-10-26 |
Family
ID=13279334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6517691A Pending JPH04302175A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Manufacture of semiconductor acceleration sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04302175A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003156510A (en) * | 2001-11-22 | 2003-05-30 | Matsushita Electric Works Ltd | Method of manufacturing semiconductor accelerometer |
JP2007192621A (en) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Seiko Instruments Inc | Dynamic amount sensor |
JP2013525747A (en) * | 2010-03-18 | 2013-06-20 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Piezoresistive micromechanical sensor component and corresponding measurement method |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP6517691A patent/JPH04302175A/en active Pending
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US9110090B2 (en) | 2010-03-18 | 2015-08-18 | Robert Bosch Gmbh | Piezoresistive micromechanical sensor component and corresponding measuring method |
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