JPH07240395A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、加速度センサ、圧力セ
ンサ、超音波センサ等の検出部に用いられるカンチレバ
ーを備えた半導体装置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 method of manufacturing a semiconductor device having a cantilever used as a detecting portion such as an acceleration sensor, a pressure sensor and an ultrasonic sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体センサ、例えば、半導体加速度セ
ンサは、加速度によって生じる力を何らかの方法で、例
えば、シリコン薄板により構成されたカンチレバーに印
加し、その加速度により生じるカンチレバーのたわみを
検知することによって加速度を検知する。この微小なカ
ンチレバーの製造には、半導体デバイスのために開発さ
れたプロセス技術が応用されており、薄板材料としては
シリコンが多用されている。フォトリソグラフィー及び
エッチングといった半導体デバイスプロセス技術によ
り、シリコンウエハ上にカンチレバーを備えた半導体セ
ンサを同時に大量に製造することが可能となっている。2. Description of the Related Art A semiconductor sensor, for example, a semiconductor acceleration sensor, applies a force generated by acceleration to a cantilever made of, for example, a silicon thin plate by some method, and detects the deflection of the cantilever caused by the acceleration. To detect. The process technology developed for semiconductor devices is applied to the manufacture of this minute cantilever, and silicon is often used as a thin plate material. Semiconductor device process technologies such as photolithography and etching enable simultaneous mass production of semiconductor sensors with cantilevers on a silicon wafer.
【0003】図3(b)及び図3(c)にカンチレバー
を備えた半導体装置の一例を示す。(b)はシリコン基
板1の斜視図、(c)は(b)に示したシリコン基板1
の断面図である。図3(b)及び図3(c)で、1はシ
リコン基板、2はカンチレバー、1aはカンチレバー2
の下方に形成された空洞部である。実際にセンサ素子と
して用いるためには、ウエハ上にシリコン基板1を多数
形成した後、分離してパッケージ等に取り付けるが、可
動部分であるカンチレバー2が大変壊れやすいため、そ
の後のダイシング等による分離工程またはパッケージに
取り付ける組み立て工程または配線のためのボンディン
グ工程で破損してしまうことが多く、カンチレバー内蔵
型のセンサ素子は小型化に大きく寄与する反面、壊れや
すいために価格的に高価になってしまうという問題点が
あった。FIGS. 3B and 3C show an example of a semiconductor device having a cantilever. (B) is a perspective view of the silicon substrate 1, and (c) is the silicon substrate 1 shown in (b).
FIG. In FIGS. 3B and 3C, 1 is a silicon substrate, 2 is a cantilever, 1 a is a cantilever 2.
Is a cavity formed below. In order to actually use it as a sensor element, a large number of silicon substrates 1 are formed on a wafer and then separated and attached to a package or the like. However, since the cantilever 2 that is a movable part is very fragile, a separation process by a subsequent dicing or the like is performed. In addition, it is often damaged during the assembly process of attaching to the package or the bonding process for wiring, and while the sensor element with a built-in cantilever greatly contributes to downsizing, it is fragile and costly. There was a problem.
【0004】そこで、図3(a)に示すように、シリコ
ン基板1に形成したカンチレバー2を支持構造3により
支え機械的に補強しておき、ダイシングによる分離工程
またはパッケージに取り付ける組み立て工程または配線
のためのボンディング工程等のカンチレバーに衝撃がか
かる工程を完了した後、NF3 のような反応ガス雰囲気中
において、集束したアルゴンイオンレーザをセンサ素子
の支持構造3に照射して、レーザ照射による加熱によっ
て反応ガスとシリコンの熱化学反応を誘起して、図3
(b)及び図3(c)に示すような支持構造3を除去し
た構造にする方法が提唱されている(Proc. IEEE MEMS,
pp.53-59(1993 Feb)) 。この製造方法により、機械的衝
撃などにより破損しやすいカンチレバー2を機械的な補
強が不要となるまで支持構造3で補強しておき、補強が
不要となった段階で、支持構造3に集束したアルゴンレ
ーザ光を反応ガス中で照射してエッチングで除去するこ
とにより、カンチレバー2をフリーにすることができ
る。このように、カンチレバー2を製造工程で発生する
機械的な衝撃から守ることが可能となった。Therefore, as shown in FIG. 3 (a), the cantilever 2 formed on the silicon substrate 1 is supported and mechanically reinforced by the support structure 3, and the separation process by dicing or the assembly process or wiring for attaching to the package is performed. After the process of impacting the cantilever such as the bonding process for irradiating the supporting structure 3 of the sensor element with a focused argon ion laser in a reaction gas atmosphere such as NF 3 , the laser irradiation causes heating. By inducing a thermochemical reaction between the reaction gas and silicon, as shown in FIG.
A method has been proposed in which the supporting structure 3 is removed as shown in (b) and FIG. 3 (c) (Proc. IEEE MEMS,
pp.53-59 (1993 Feb)). According to this manufacturing method, the cantilever 2 which is easily damaged by mechanical impact is reinforced with the support structure 3 until mechanical reinforcement is unnecessary, and when the reinforcement is no longer needed, the argon that is focused on the support structure 3 is collected. The cantilever 2 can be freed by irradiating it with laser light in a reaction gas and removing it by etching. In this way, it becomes possible to protect the cantilever 2 from the mechanical shock generated in the manufacturing process.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、シリコ
ンのカンチレバー2を備えたセンサ素子では、カンチレ
バー2に機械的な衝撃を与える工程が完了するまで支持
構造3を設けておき、それらの工程が完了した後に、反
応ガス雰囲気中で集束したレーザをセンサ素子に照射す
ることによって、ダイシング工程または組み立て工程ま
たはボンディング工程中の破損を防ぐことができる。し
かし、組み立てが完了したセンサ素子に対し、それぞれ
の支持構造3に位置合わせを行ってレーザ照射を行う必
要があるため、多くの時間が必要となってしまうという
問題点があった。As described above, in the sensor element having the silicon cantilever 2, the support structure 3 is provided until the step of mechanically impacting the cantilever 2 is completed, and those steps are performed. After completion of the above, by irradiating the sensor element with a laser focused in a reaction gas atmosphere, damage during the dicing process, the assembly process or the bonding process can be prevented. However, there is a problem that a lot of time is required because it is necessary to align the respective support structures 3 with each other and perform laser irradiation with respect to the assembled sensor element.
【0006】本発明は上記課題に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、支持構造の除去を容易に、ま
た、短時間に行うことができるカンチレバーを備えた半
導体装置の製造方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems,
An object of the invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a cantilever, which can easily remove a supporting structure and in a short time.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の半導体装置の製造方法は、カンチレ
バーを備えた半導体装置の製造方法であって、製造工程
でのみ前記カンチレバーを機械的に補強する支持構造を
設け、不要となった時点で前記支持構造を除去する工程
を含む半導体装置の製造方法において、n型の半導体基
板を用い、少なくとも前記支持構造形成位置を除く半導
体基板の表面部分にp型不純物を拡散する工程と、所定
の反応ガス中で所定の光を照射して前記支持構造をエッ
チングにより除去する工程とを含むことを特徴とするも
のである。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 is a method of manufacturing a semiconductor device having a cantilever, wherein the cantilever is mechanically formed only in the manufacturing process. In a method of manufacturing a semiconductor device, including a step of providing a supporting structure for reinforcement to and removing the supporting structure when it is no longer needed, an n-type semiconductor substrate is used, and at least the surface of the semiconductor substrate excluding the supporting structure forming position. The method is characterized by including a step of diffusing a p-type impurity in a portion and a step of irradiating a predetermined light in a predetermined reaction gas to remove the support structure by etching.
【0008】また、請求項2記載の半導体装置の製造方
法は、カンチレバーを備えた半導体装置の製造方法であ
って、製造工程でのみ前記カンチレバーを機械的に補強
する支持構造を設け、不要となった時点で前記支持構造
を除去する工程を含む半導体装置の製造方法において、
p型の半導体基板を用い、前記半導体基板の前記支持構
造となる部分にn型不純物を拡散する工程と、所定の反
応ガス中で所定の光を照射して前記支持構造をエッチン
グにより除去する工程とを含むことを特徴とするもので
ある。A method of manufacturing a semiconductor device according to a second aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a cantilever, in which a supporting structure for mechanically reinforcing the cantilever is provided only in the manufacturing process, which is unnecessary. In a method of manufacturing a semiconductor device, including the step of removing the support structure at
Using a p-type semiconductor substrate, diffusing n-type impurities in a portion of the semiconductor substrate that will be the support structure, and irradiating predetermined light in a predetermined reaction gas to remove the support structure by etching. It is characterized by including and.
【0009】また、請求項3記載の半導体装置の製造方
法は、カンチレバーを備えた半導体装置の製造方法であ
って、製造工程でのみ前記カンチレバーを機械的に補強
する支持構造を設け、不要となった時点で前記支持構造
を除去する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記支持構造を形成する部分の導電型をn型とし、前記
半導体基板の前記支持構造を形成する部分以外の表面部
分をアモルファス化する工程と、所定の反応ガス中で所
定の光を照射して前記支持構造をエッチングにより除去
する工程とを含むことを特徴とするものである。A method of manufacturing a semiconductor device according to a third aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a cantilever, wherein a supporting structure for mechanically reinforcing the cantilever is provided only in the manufacturing process, which is unnecessary. In a method of manufacturing a semiconductor device, including the step of removing the support structure at
The conductive type of the portion forming the support structure is n-type, and a step of amorphizing the surface portion of the semiconductor substrate other than the portion forming the support structure is performed, and a predetermined light is irradiated in a predetermined reaction gas. A step of removing the support structure by etching.
【0010】さらに、請求項4記載の半導体装置の製造
方法は、カンチレバーを備えた半導体装置の製造方法で
あって、製造工程でのみ前記カンチレバーを機械的に補
強する支持構造を設け、不要となった時点で前記支持構
造を除去する工程を含む半導体装置の製造方法におい
て、前記支持構造を形成する部分の導電型をn型とし、
前記半導体基板の表面をアモルファス化する工程と、前
記支持構造を形成する前記半導体基板の表面部分のみを
局所アニールにより再結晶化させる工程と、所定の反応
ガス中で所定の光を照射して前記支持構造をエッチング
により除去する工程とを含むことを特徴とするものであ
る。Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth aspect is a method of manufacturing a semiconductor device having a cantilever, wherein a supporting structure for mechanically reinforcing the cantilever is provided only in the manufacturing process, and it is not necessary. In a method of manufacturing a semiconductor device including a step of removing the support structure at a point of time, a conductivity type of a portion forming the support structure is n-type,
Amorphizing the surface of the semiconductor substrate, recrystallizing only the surface portion of the semiconductor substrate forming the support structure by local annealing, irradiating a predetermined light in a predetermined reaction gas, and And a step of removing the support structure by etching.
【0011】[0011]
【作用】請求項1記載の半導体装置の製造方法は、n型
の半導体基板に形成された支持構造をエッチング除去す
る際にエッチング除去しない部分の半導体基板表面にp
型の層を形成しておくことにより、光照射により電子が
半導体基板の表面で生成され反応ガスとエッチング反応
を起こすことを防止して支持構造のみを選択的にエッチ
ング除去するものである。また、反応ガス中でセンサ素
子に所定の光を照射することで支持構造のみをエッチン
グ除去することができるので、一度に大量のセンサ素子
を製造することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, when the support structure formed on the n-type semiconductor substrate is removed by etching, p is formed on the surface of the semiconductor substrate which is not removed by etching.
By forming the mold layer, it is possible to prevent electrons from being generated on the surface of the semiconductor substrate by light irradiation and to cause an etching reaction with the reaction gas, and selectively remove only the support structure by etching. Further, since only the support structure can be removed by etching by irradiating the sensor element with predetermined light in the reaction gas, a large number of sensor elements can be manufactured at one time.
【0012】請求項2記載の半導体装置の製造方法は、
p型の半導体基板に形成された支持構造の部分にn型の
不純物を導入して、支持構造の部分を予めn型領域とし
ておき、反応ガス中で光を照射し、光照射によりn型領
域である支持構造の表面に生成された電子と反応ガスを
反応させて支持構造の部分のみを選択的にエッチング除
去するものである。また、反応ガス中でセンサ素子に所
定の光を照射することで支持構造のみをエッチング除去
することができるので、一度に大量のセンサ素子を製造
することができる。A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 is
An n-type impurity is introduced into a portion of a support structure formed on a p-type semiconductor substrate, the portion of the support structure is previously set as an n-type region, light is irradiated in a reaction gas, and the n-type region is irradiated by light irradiation. The reaction gas reacts with the electrons generated on the surface of the support structure to selectively etch and remove only the part of the support structure. Further, since only the support structure can be removed by etching by irradiating the sensor element with predetermined light in the reaction gas, a large number of sensor elements can be manufactured at one time.
【0013】請求項3記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板の支持構造を形成する部分以外の表面部分を
予めアモルファス化しておくことにより、光照射により
電子が半導体基板のエッチング除去しない部分の表面に
生成され反応ガスとエッチング反応することを防止し
て、支持構造のみを選択的にエッチング除去するもので
ある。また、反応ガス中でセンサ素子に所定の光を照射
することで支持構造のみをエッチング除去することがで
きるので、一度に大量のセンサ素子を製造することがで
きる。A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3 is
By amorphizing the surface portion other than the portion forming the support structure of the semiconductor substrate in advance, it is possible to prevent electrons from being generated by light irradiation on the surface of the portion of the semiconductor substrate which is not removed by etching and reacting with the reaction gas by etching. , Only the support structure is selectively removed by etching. Further, since only the support structure can be removed by etching by irradiating the sensor element with predetermined light in the reaction gas, a large number of sensor elements can be manufactured at one time.
【0014】請求項4記載の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上を予めアモルファス化しておき、支持構造
を形成する部分の表面部分のみを光エネルギーまたは電
子ビームを用いて局所アニールして再結晶化させ、光照
射により支持構造の表面にのみ電子を生成させて反応ガ
スとエッチング反応させ、支持構造の部分のみを選択的
にエッチング除去するものである。この場合、支持構造
の部分のみに光エネルギーまたは電子ビームを照射して
おく必要があるが、光を照射して局所アニールする工程
をウエハ状態で行うことができるので、従来のように、
個々のセンサ素子を位置決めして、支持構造にレーザを
照射する方法に比べれば、容易に実施することができ
る。また、反応ガス中でセンサ素子に所定の光を照射す
ることで支持構造のみをエッチング除去することができ
るので、一度に大量のセンサ素子を製造することができ
る。A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 is
The semiconductor substrate is made amorphous beforehand, and only the surface of the part that forms the support structure is locally annealed using light energy or electron beam to recrystallize, and electrons are generated only on the surface of the support structure by light irradiation. Then, an etching reaction with the reaction gas is carried out, and only the portion of the support structure is selectively removed by etching. In this case, it is necessary to irradiate only the support structure portion with light energy or an electron beam, but since the step of irradiating light and performing local annealing can be performed in a wafer state, as in the conventional case,
This can be easily performed as compared with the method of positioning individual sensor elements and irradiating the support structure with a laser. Further, since only the support structure can be removed by etching by irradiating the sensor element with predetermined light in the reaction gas, a large number of sensor elements can be manufactured at one time.
【0015】以上に説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法は、支持構造以外の部分の少なくとも表面
に耐エッチング性をもたせ、所定の反応ガス中で所定の
光照射を行って支持構造のみを一括してエッチング除去
することを特徴とするものである。As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, at least the surface of the portion other than the support structure is provided with etching resistance, and predetermined light irradiation is performed in a predetermined reaction gas to perform the support structure. It is characterized in that only this is collectively removed by etching.
【0016】[0016]
【実施例】図1に基づいて、本発明の半導体装置の製造
方法の一実施例について説明する。図1の工程図では、
簡略化のため、ウエハ(シリコン基板1)上で多数配置
されているセンサ素子の1個を示すこととする。また、
従来の構成と同等構成については同符号を付すこととす
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG. In the process diagram of FIG.
For simplification, one of the sensor elements arranged in large numbers on the wafer (silicon substrate 1) is shown. Also,
The same components as those of the conventional configuration will be designated by the same reference numerals.
【0017】以下、製造方法を説明する。まず、図1
(a)に示すように、導電型がn型で結晶面が(100) の
シリコン基板1を用意し、カンチレバー2が完成した状
態では空隙となる空隙部4のシリコン基板1の表面に酸
化膜(図示省略)をフォトリソグラフィー技術により形
成する。次に、この酸化膜をマスクとして空隙部4以外
の領域にp型の不純物であるリンを拡散することにより
表面から 1μm 程度のp型層5を形成する。The manufacturing method will be described below. First, Fig. 1
As shown in (a), a silicon substrate 1 having an n-type conductivity and a (100) crystal plane is prepared, and an oxide film is formed on the surface of the silicon substrate 1 in the void portion 4 which becomes a void when the cantilever 2 is completed. (Not shown) is formed by a photolithography technique. Then, using this oxide film as a mask, phosphorus, which is a p-type impurity, is diffused into regions other than the voids 4 to form a p-type layer 5 of about 1 μm from the surface.
【0018】次に、図3(c)に示した空洞部1aを形
成するために、シリコン基板1の裏面に酸化膜または窒
化膜を形成し、フォトリソグラフィー技術により空洞部
1aを形成する箇所に開口を設け、 KOH等のアルカリ異
方性エッチングによりシリコン基板1の裏面のエッチン
グを行う。この時、カンチレバー2の厚さを残してエッ
チングを終了させる。この後、シリコン基板1を充分に
純水または有機溶剤により洗浄する。再びフォトリソグ
ラフィー技術により、支持構造3となる部分が開口する
ようにレジストを形成し、CHF3ガス及び酸素ガスを用い
た反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RI
E)を行って、(b)に示すように、カンチレバー2と
周囲の枠部分とを支持構造3でつないだ構造を形成す
る。Next, in order to form the cavity 1a shown in FIG. 3 (c), an oxide film or a nitride film is formed on the back surface of the silicon substrate 1, and the cavity 1a is formed by the photolithography technique. An opening is provided, and the back surface of the silicon substrate 1 is etched by alkali anisotropic etching such as KOH. At this time, the etching is finished while leaving the thickness of the cantilever 2. After that, the silicon substrate 1 is thoroughly washed with pure water or an organic solvent. By using photolithography technology again, a resist is formed so that the portion to be the support structure 3 is opened, and reactive ion etching (Reactive Ion Etching: RI) using CHF 3 gas and oxygen gas is performed.
By performing E), as shown in (b), a structure in which the cantilever 2 and the surrounding frame portion are connected by the support structure 3 is formed.
【0019】この状態では、シリコン基板1の表面にお
いて、支持構造3の部分のみが導電型がn型で、その他
の部分はp型となっている。この状態で、ダイシング工
程、パッケージへの実装工程、ボンディング工程を行
う。但し、以下に説明する図では、パッケージ、ボンデ
ィングワイヤ等の構成については図示を省略することと
する。以上の工程を経てもカンチレバー2は支持構造3
によって機械的に補強されているので、切削用の水圧等
で破損したりすることもない。また、マウンティングま
たはボンディング時の機械的衝撃に対してもカンチレバ
ー2が破損することがない。In this state, on the surface of the silicon substrate 1, only the portion of the support structure 3 has n type conductivity, and the other portions have p type conductivity. In this state, a dicing process, a package mounting process, and a bonding process are performed. However, in the drawings described below, the configurations of the package, the bonding wire, and the like are omitted. Even after the above steps, the cantilever 2 has the support structure 3
Since it is mechanically reinforced by, it will not be damaged by water pressure for cutting. In addition, the cantilever 2 is not damaged even by a mechanical shock during mounting or bonding.
【0020】次に、以上の工程を経たシリコン基板1を
チャンバ内に配置し、シリコン(100) 面に対して垂直方
向から光を照射する。シリコン基板1を約 150℃に加熱
してNF3 ガス中で水銀ランプを照射する。支持構造3以
外の部分の表面はp型層5が形成されているので光を照
射しても電子が生成されないために、反応ガスであるNF
3 ガスとの反応は誘起されないが、n型となっている支
持構造3には光照射により電子が生成されるために、NF
3 ガスと反応してエッチング反応が起こる。この反応に
より、n型である支持構造3の部分のみが光照射による
エッチングで除去され、それ以外の部分はそのまま残る
ことになるので、(c)に示すように、選択的に支持構
造3を一括してエチング除去することができる。このよ
うに、本発明の半導体装置の製造方法は、従来の方法と
比較して、エッチング除去する際の位置合わせ及び光を
集束したり走査する光学系が不要で、カンチレバー2を
備えたセンサ素子を一括して大量に処理することが可能
となる。Next, the silicon substrate 1 which has undergone the above steps is placed in a chamber, and light is irradiated from a direction perpendicular to the silicon (100) surface. The silicon substrate 1 is heated to about 150 ° C. and irradiated with a mercury lamp in NF 3 gas. Since the p-type layer 5 is formed on the surface of the portion other than the support structure 3, electrons are not generated even when irradiated with light, so that the reaction gas NF
3 Reaction with gas is not induced, but electrons are generated by light irradiation in the n-type support structure 3, so NF
Etching reaction occurs by reacting with 3 gas. By this reaction, only the portion of the n-type support structure 3 is removed by etching by light irradiation, and the other portions are left as they are. Therefore, as shown in (c), the support structure 3 is selectively removed. Etching can be removed collectively. As described above, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention does not require alignment at the time of etching removal and an optical system for converging or scanning light, as compared with the conventional method, and the sensor element having the cantilever 2 is unnecessary. It is possible to collectively process a large amount of.
【0021】以上に説明した実施例の場合は、n型のシ
リコン基板1を用いた例であったが、p型のシリコン基
板1を用いて、支持構造3の部分のみにn型不純物を拡
散してn型層とすることにより、以後全く上記に説明し
た工程と同様にカンチレバー2を形成して、組立終了後
に支持構造3の部分のみを反応ガス中で光を照射してエ
ッチング除去することが可能である。In the embodiment described above, the n-type silicon substrate 1 is used, but the p-type silicon substrate 1 is used to diffuse the n-type impurities only in the support structure 3. Then, the cantilever 2 is formed in the same manner as the steps described above by forming the n-type layer, and after the assembly is completed, only the portion of the supporting structure 3 is irradiated with light in a reaction gas to be removed by etching. Is possible.
【0022】本発明の異なる実施例を図2に基づき説明
する。図2は結晶面が(100) のn型のシリコン基板1を
用いて圧力センサを形成する場合の工程図で、(a)は
斜視図、(b)は(a)のシリコン基板1の断面図、
(c)は支持構造3を除去した状態を示す斜視図であ
る。まず、(a)及び(b)に示すように、形成しよう
とするカンチレバー2の根元部分の表面に抵抗領域6を
形成する。その後、支持構造3となる部分のみをフォト
リソグラフィー技術により形成したレジストパターンで
マスクして、Heイオンを 200keV で1015/cm2注入する
と、表面に薄いアモルファス層7が形成される。A different embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2A and 2B are process diagrams for forming a pressure sensor using an n-type silicon substrate 1 having a crystal plane of (100). FIG. 2A is a perspective view, and FIG. 2B is a cross section of the silicon substrate 1 of FIG. Figure,
(C) is a perspective view showing a state in which the support structure 3 is removed. First, as shown in (a) and (b), the resistance region 6 is formed on the surface of the root portion of the cantilever 2 to be formed. Then, only a portion to be the support structure 3 is masked with a resist pattern formed by a photolithography technique, and He ions are implanted at 1015 / cm 2 at 200 keV to form a thin amorphous layer 7 on the surface.
【0023】次に、カンチレバー下方の空洞部1aを形
成するために、シリコン基板1の裏面に酸化膜または窒
化膜を形成し、フォトリソグラフィー技術により空洞部
1aを形成する箇所に開口を設け、 KOH等のアルカリ異
方性エッチングによりシリコン基板1の裏面のエッチン
グを行う。この時、カンチレバー2の厚さを残してエッ
チングを終了させる。この後、シリコン基板1を充分に
純水または有機溶剤により洗浄する。再び、フォトリソ
グラフィー技術及び反応性エッチングにより、支持構造
3となる部分のみが残るようにエッチングする。これに
より、支持構造3の部分のみ導電型がn型で、その他の
部分の表面はアモルファス化された構造が形成される。Next, in order to form the cavity 1a below the cantilever, an oxide film or a nitride film is formed on the back surface of the silicon substrate 1, and an opening is provided at the location where the cavity 1a is formed by photolithography, and KOH Etching of the back surface of the silicon substrate 1 is performed by alkali anisotropic etching such as. At this time, the etching is finished while leaving the thickness of the cantilever 2. After that, the silicon substrate 1 is thoroughly washed with pure water or an organic solvent. Again, the photolithography technique and the reactive etching are performed so that only the portion to be the support structure 3 remains. As a result, a structure is formed in which only the portion of the support structure 3 has the n-type conductivity and the surface of the other portions is made amorphous.
【0024】次に、このシリコン基板1上に形成された
センサ素子ををダイシングにより分離するが、カンチレ
バー2が支持構造3で機械的に補強されているので切削
用の水圧等で破損したり、マウンティングまたはボンデ
ィング時の機械的衝撃によって破損したりすることがな
い。Next, the sensor element formed on the silicon substrate 1 is separated by dicing. Since the cantilever 2 is mechanically reinforced by the support structure 3, it is damaged by water pressure for cutting or the like. It will not be damaged by mechanical shock during mounting or bonding.
【0025】シリコン基板1をリードフレームまたはヘ
ッダ等に取付けて、シリコン(100)面に対して垂直方向
から光を照射することができるチャンバ内に設置する。
シリコン基板1を約 150℃に加熱して NF3ガス中で水銀
ランプを照射する。支持構造3以外の部分は、表面がア
モルファス化されているために導電型にかかわらず表面
には電子が生成されない。そのために NF3ガスとのエッ
チング反応は誘起されないが、n型となっている支持構
造3の部分には光照射により電子が生成されるために、
NF3ガスと反応してエッチング反応が起こる。以上の反
応により、n型となった支持構造3の部分のみが光照射
によるエッチングで除去され、それ以外の部分は残るこ
とになる。The silicon substrate 1 is attached to a lead frame, a header or the like, and placed in a chamber that can irradiate light from a direction perpendicular to the silicon (100) surface.
The silicon substrate 1 is heated to about 150 ° C and irradiated with a mercury lamp in NF 3 gas. Electrons are not generated on the surface of the portion other than the support structure 3 regardless of the conductivity type because the surface is made amorphous. Therefore, the etching reaction with NF 3 gas is not induced, but electrons are generated by the light irradiation in the part of the support structure 3 which is n-type,
An etching reaction occurs by reacting with NF 3 gas. By the above reaction, only the n-type support structure 3 is removed by etching by light irradiation, and the other parts are left.
【0026】さらに、本発明の異なる実施例について説
明する。まず、図2に示した抵抗層6を形成した後、シ
リコン基板1全体にイオン注入して表面をアモルファス
化する。次に、支持構造3となる部分の表面のみをレー
ザ等の光エネルギーまたは電子ビームを用いて局所アニ
ールすることによって再結晶化させる。以後は、図2に
示した工程と同様にしてセンサ素子を組み立てた後、反
応ガス中で光照射を行うと支持構造3のみがエッチング
除去される。これは、再結晶化した部分には光照射によ
る電子が生成されエッチング反応が誘起されるが、表面
が再結晶化していない部分(アモルファス化した部分)
にはエッチング反応が誘起されないからである。Further, a different embodiment of the present invention will be described. First, after forming the resistance layer 6 shown in FIG. 2, ions are implanted into the entire silicon substrate 1 to make the surface amorphous. Then, only the surface of the portion to be the support structure 3 is locally crystallized by using light energy of a laser or the like or an electron beam to recrystallize. After that, after assembling the sensor element in the same manner as the process shown in FIG. 2 and performing light irradiation in the reaction gas, only the support structure 3 is removed by etching. This is a part where electrons are generated by light irradiation in the recrystallized part and an etching reaction is induced, but the surface is not recrystallized (amorphized part).
This is because the etching reaction is not induced in.
【0027】なお、図1及び図2に示した実施例を通じ
て、例えば、反応ガスとして NF3を示したが、このガス
に限定されるものではなく、他にもSF6 、Cl2 、CF4 等
を用いることができる。また、エッチング反応を誘起さ
せる光源として水銀ランプを示したが、他の光源とし
て、 KrFエキシマレーザ、 ArFエキシマレーザ等が利用
可能である。また、シリコン基板上に支持構造3を除去
する際のエッチングに耐性のない配線等が形成されてい
る場合でも、それらの配線等の表面にSiO2、Si3N 4 等の
保護膜を付加しておくことにより同様の工程を行うこと
ができる。In addition, through the embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
For example, as reaction gas NF3Showed that this gas
The SF is not limited to6, Cl2, CFFouretc
Can be used. It also induces an etching reaction.
Although the mercury lamp is shown as the light source to
Used by KrF excimer laser, ArF excimer laser, etc.
It is possible. Also, the support structure 3 is removed on the silicon substrate.
Wiring that is not resistant to etching is formed.
Even on the surface of the wiring, etc.2, Si3N FourEtc.
Perform a similar process by adding a protective film.
You can
【0028】さらに、図2に示した実施例において、シ
リコン基板の表面をアモルファス化するために注入する
イオンの例としてHeをあげたがAr等の不活性原子のみな
らず、イオン注入してもキャリアとして活性化しないも
のであれば他のイオンを用いることも可能で、軽いイオ
ンを用いる場合でも注入量及びイオン注入するエネルギ
ーを考慮すれば使用可能である。Further, in the embodiment shown in FIG. 2, He is given as an example of ions to be implanted to make the surface of the silicon substrate amorphous, but not only inert atoms such as Ar but also ions are implanted. Other ions can be used as long as they are not activated as carriers, and even if light ions are used, they can be used if the implantation amount and the energy for ion implantation are taken into consideration.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上のように、請求項1乃至請求項4記
載の半導体装置の製造方法によれば、製造工程でカンチ
レバーを機械的に補強する支持構造を半導体プロセスに
て一括して容易に除去することができるので工程時間を
短縮することができカンチレバーを備えた半導体装置を
安価に製造することができる。As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the first to fourth aspects, the supporting structure for mechanically reinforcing the cantilever in the manufacturing process can be easily collectively formed in the semiconductor process. Since it can be removed, the process time can be shortened and the semiconductor device having the cantilever can be manufactured at low cost.
【0030】また、請求項3または請求項4記載の半導
体装置の製造方法を用いる場合は、表面をアモルファス
化することにより、その部分に支持構造を除去するエッ
チングに対して耐性をもたせることができるので、表面
をアモルファス化する部分にn型の導電型の領域を含ん
でいてもよい。Further, when the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3 or 4 is used, by amorphizing the surface, the portion can be made resistant to etching for removing the support structure. Therefore, a portion of which the surface is made amorphous may include an n-type conductivity type region.
【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施例
を示す工程図である。FIG. 1 is a process drawing showing an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図2】本発明に係る半導体装置の製造方法の異なる実
施例を示す工程図である。FIG. 2 is a process drawing showing a different embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
【図3】従来の半導体装置の製造方法の一例を示す工程
図である。FIG. 3 is a process chart showing an example of a conventional method for manufacturing a semiconductor device.
1 シリコン基板(半導体基板) 2 カンチレバー 3 支持構造 1 Silicon substrate (semiconductor substrate) 2 Cantilever 3 Support structure
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/302 29/84 A 8932−4M H01L 21/302 Z Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location H01L 21/302 29/84 A 8932-4M H01L 21/302 Z
Claims (4)
方法であって、製造工程でのみ前記カンチレバーを機械
的に補強する支持構造を設け、不要となった時点で前記
支持構造を除去する工程を含む半導体装置の製造方法に
おいて、n型の半導体基板を用い、少なくとも前記支持
構造形成位置を除く半導体基板の表面部分にp型不純物
を拡散する工程と、所定の反応ガス中で所定の光を照射
して前記支持構造をエッチングにより除去する工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device having a cantilever, comprising a step of providing a support structure for mechanically reinforcing the cantilever only in the manufacturing step, and removing the support structure when no longer needed. In the method of manufacturing a semiconductor device, an n-type semiconductor substrate is used, and a step of diffusing p-type impurities in at least a surface portion of the semiconductor substrate except the support structure formation position, and irradiating a predetermined light in a predetermined reaction gas And removing the supporting structure by etching.
方法であって、製造工程でのみ前記カンチレバーを機械
的に補強する支持構造を設け、不要となった時点で前記
支持構造を除去する工程を含む半導体装置の製造方法に
おいて、p型の半導体基板を用い、前記半導体基板の前
記支持構造となる部分にn型不純物を拡散する工程と、
所定の反応ガス中で所定の光を照射して前記支持構造を
エッチングにより除去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 method of manufacturing a semiconductor device having a cantilever, comprising a step of providing a support structure for mechanically reinforcing the cantilever only in the manufacturing step, and removing the support structure when no longer needed. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a p-type semiconductor substrate is used, and an n-type impurity is diffused into a portion of the semiconductor substrate that becomes the support structure;
A step of irradiating a predetermined light in a predetermined reaction gas to remove the support structure by etching, and a method for manufacturing a semiconductor device.
方法であって、製造工程でのみ前記カンチレバーを機械
的に補強する支持構造を設け、不要となった時点で前記
支持構造を除去する工程を含む半導体装置の製造方法に
おいて、前記支持構造を形成する部分の導電型をn型と
し、前記半導体基板の前記支持構造を形成する部分以外
の表面部分をアモルファス化する工程と、所定の反応ガ
ス中で所定の光を照射して前記支持構造をエッチングに
より除去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 method of manufacturing a semiconductor device having a cantilever, comprising a step of providing a support structure for mechanically reinforcing the cantilever only in the manufacturing step, and removing the support structure when no longer needed. In a method of manufacturing a semiconductor device, a conductivity type of a portion forming the support structure is n-type, and a surface portion of the semiconductor substrate other than the portion forming the support structure is made amorphous, and in a predetermined reaction gas. A step of irradiating a predetermined light to remove the support structure by etching, and a method of manufacturing a semiconductor device.
方法であって、製造工程でのみ前記カンチレバーを機械
的に補強する支持構造を設け、不要となった時点で前記
支持構造を除去する工程を含む半導体装置の製造方法に
おいて、前記支持構造を形成する部分の導電型をn型と
し、前記半導体基板の表面をアモルファス化する工程
と、前記支持構造を形成する前記半導体基板の表面部分
のみを局所アニールにより再結晶化させる工程と、所定
の反応ガス中で所定の光を照射して前記支持構造をエッ
チングにより除去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 method of manufacturing a semiconductor device having a cantilever, comprising a step of providing a support structure for mechanically reinforcing the cantilever only in the manufacturing step, and removing the support structure when no longer needed. In a method of manufacturing a semiconductor device, a step of making a conductivity type of a portion forming the support structure n-type and amorphizing a surface of the semiconductor substrate, and locally annealing only a surface portion of the semiconductor substrate forming the support structure. And a step of irradiating a predetermined light in a predetermined reaction gas to remove the support structure by etching, the method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6028628A JPH07240395A (en) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6028628A JPH07240395A (en) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07240395A true JPH07240395A (en) | 1995-09-12 |
Family
ID=12253826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6028628A Withdrawn JPH07240395A (en) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07240395A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003510194A (en) * | 1999-09-27 | 2003-03-18 | インプット/アウトプット,インコーポレーテッド | Temporary bridge for micromachined structure |
US8603920B2 (en) | 2009-08-07 | 2013-12-10 | Denso Corporation | Manufacturing method of semiconductor device including etching step |
US9206037B2 (en) | 2014-03-04 | 2015-12-08 | Disco Corporation | MEMS device chip manufacturing method |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP6028628A patent/JPH07240395A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003510194A (en) * | 1999-09-27 | 2003-03-18 | インプット/アウトプット,インコーポレーテッド | Temporary bridge for micromachined structure |
US8603920B2 (en) | 2009-08-07 | 2013-12-10 | Denso Corporation | Manufacturing method of semiconductor device including etching step |
US9206037B2 (en) | 2014-03-04 | 2015-12-08 | Disco Corporation | MEMS device chip manufacturing method |
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---|---|---|---|
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