半导体结构及其制造方法技术

本发明专利技术涉及半导体结构及其制造方法。目的在于不使用特殊工艺而能够防止粘附（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）现象，并实现高成品率、低价格及高可靠性。其方法是在制作具有与基板１００隔开并自由可动的检测构件１０３的半导体器件时，减少检测构件１０３的下表面与基板１００的表面之间的接触面积，减少由液体表面张力３００产生的从检测构件１０３下表面指向基板１００表面方向的吸引力Ｆ。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及力学量传感器等。下面根据图6～图8对已有的半导体结构制造方法加以说明。图6表示作为第1个现有例子的半导体结构制造方法。在图6(a)中，硅基板10表面上形成BPSG或PSG等绝缘层11，再生成作为可动电极及固定电极的多晶硅12。另外，根据不同情况，可使用将硅基板10、氧化膜绝缘层11、硅活性层12接合形成的SOI晶片。在图6(b)中，在多晶硅12(或SOI晶片)上使用抗蚀剂形成图形并进行刻蚀，利用多晶硅或硅活性层形成检测构件13。图6(c)表示对BPSG、PSG或氧化膜等绝缘层11使用BHF等刻蚀液20进行牺牲层刻蚀。借助于此，在基板的中央部制成多晶硅构件30，它是由具有Si梁结构的可变的检测构件13构成。该多晶硅构件形成的结构是在硅基板10的中央部分离，而由梁支持在硅基板10的周围。在图6(d)的工序中，利用纯水或IPA等液体置换刻蚀液，将包含作为多晶硅构件的检测构件13在内的区域加以清洗。在图6(e)的烘干工序中，检测构件13与硅基板10的间隙中，由于在清洗时液体产生表面张力21，使得刚性低的检测构件13吸附于基板10上。下面的图7表示第2个现有的例子(参照日本特开平7-505743号公报)。图7(a)中，硅基板10的上表面形成BPSG或PSG等绝缘层，生成作为可动电极及固定电极的多晶硅12。另外，根据不同情况，可使用将硅基板10、氧化膜绝缘层11、硅活性层12接合形成的SOI晶片。图7(b)表示使用抗蚀剂形成图形以及进行刻蚀，形成使用多晶硅或硅活性层的检测构件13。图7(c)表示使用刻蚀液20进行第1牺牲层刻蚀，使检测构件13没有完全分离。在图7(d)中，利用感光性聚合物(polymer)40形成图形支持检测构件13。在图7(e)中，利用第2牺牲层刻蚀并烘干检测构件13。这时由于利用感光性聚合物40的刚性支持着检测构件13，所以不会发生粘着(sticking)现象。在图7(f)中，采取用灰抛光(ashing)等方法的烘干工序除去感光性聚合物40。在图7(g)和图7(h)中，制成分离状态的可变的检测构件13。下面的图8表示第3个现有的例子(参照日本特开平7-209105号公报和特开平7-245414号公报)。在图8(a)中，硅基板10的上表面形成BPSG或PSG等绝缘层，生成作为可动电极及固定电极的多晶硅12。另外，根据不同情况，可使用将硅基板10、氧化膜绝缘层11、硅活性层12接合形成的SOI晶片。图8(b)表示使用抗蚀剂形成图形以及进行刻蚀，使用多晶硅或硅活性层形成检测构件13。图8(c)表示使用BHF等刻蚀液20对BPSG、PSG或氧化膜等绝缘层11进行牺牲层刻蚀。在图8(d)中，以保持液态的对二氯苯(paradichlorobenzene)或萘(naphthalene)等升华物质50取代洗净液，在检测构件13与硅基板10的间隙使升华物质50固化。在图8(e)和图8(f)中，使升华物质50升华，从而制成检测构件13。但是，在上述已有的例子中存在着下面所述的问题。在图6的第1个现有的例中，如图6(d)～(e)所示，多晶硅构件30与硅基板10的间隙中在洗净时洗净液产生表面张力21，因此发生了刚性低的检测构件13吸附在硅基板10上的粘结现象(下称粘附(sticking)现象)。图7的第2个现有的例子中，在对第1牺牲层进行刻蚀之后，留下高低差有数微米的凹凸，在这种状态下，使感光性聚合物40形成图形时很难提高图形精度，而且很难在晶片内将感光性聚合物40均匀地注入到牺牲层刻蚀的下表面。另外的问题是，注入牺牲层刻蚀下表面的感光性聚合物40很难利用采取灰抛光等方法的烘干工序完全除去，不仅会导致制造时成品率下降，而且可能无法可靠地形成检测构件13的可动范围，传感器的可靠性降低。又，将牺牲层刻蚀分为2个工序，还增加使感光性聚合物40形成图形的工序，这提高了工艺成本。在第3个现有的例子中的问题是，升华物质50没有完全去除，好不容易清洗干净的传感器表面常有残留异物，使传感器的可靠性降低。因此，本专利技术的目的是提供不使用特殊的工艺而又能够防止粘附现象、提高成品率的廉价而且高可靠性的。本专利技术是一种在基板上部具有可变梁结构的可动部的器件，所述可动部的下表面设置向所述基板的表面成凸状延伸、并且使与所述基板相对的前端部面积最小的凸部，使所述可动部的凸出前端部与所述基板表面之间相隔足够的距离以充分保证该可动部的可移动范围。在这里，可以在该可动部的变形最大的区域或变形比较大的多个区域形成所述可动部下表面设置的凸部。可以采用与所述基板相当的由作为第1层的硅基板、在该硅基板上叠层的作为第2层的绝缘层、以及在该绝缘层上叠层的作为第3层的硅层构成的三层构件，构成的可动部作为传感器构件具备在所述第3层上配线的元器件、设置贯穿所述第3层的多条槽的重量部、支持所述重量部且检测位移的传感器元件在所述第3层配线的梁、以及所述重量部下表面的具有凸出形状的前端部的凸部，所述凸部是通过所述重量部的所述多条槽刻蚀所述第2层而形成的。本专利技术是一种在基板上部作成可变梁结构的可动部的半导体结构制造方法，使用隔着绝缘层在所述基板上形成活性层的构件，具备在所述活性层上对功能元件进行配线的工序、在所述活性层形成多条贯穿到下方所述绝缘层表面的刻蚀槽的工序、将刻蚀液注入所述多条刻蚀槽对所述绝缘层进行刻蚀以使所述活性层脱离所述基板表面而形成所述可动部的工序、以及形成凸部的工序，所述形成凸部的工序是通过对刻蚀所述绝缘层时的刻蚀时间进行调整，以此在构成所述可动部的活性层的下表面形成向所述基板的表面成凸状延伸、并且使与所述基板相对的前端部面积最小的凸部，这样使所述可动部的凸出前端部与所述基板表面之间相隔足够距离以充分保证该可动部的可动范围。在这里，可以在该可动部的变形最大的区域或变形比较大的多个区域形成所述活性层下表面设置的凸部。所述构件具备作为第1层的硅基板、在该硅基板上叠层的作为第2层的绝缘层、以及在该绝缘层上叠层的作为第3层的硅层构成的三层构件，具备在所述硅层上对元器件进行配线的工序、在所述硅层形成贯穿到下方所述绝缘层表面的多条槽的形成工序、通过所述多条槽刻蚀所述绝缘层以作成由重量部与支持所述重量部并且检测位移的传感器元件配线的梁构成的可动部的工序、以及形成凸部的工序，所述形成凸部的工序是通过对刻蚀所述绝缘层时的刻蚀时间进行调整，以此在构成所述重量部的硅层下表面形成向着所述基板的表面成凸状延伸、并且使与所述硅基板相对的前端部面积最小的凸部，以此可以作成传感器构件形成的可动部。附图说明图1表示本专利技术第1实施形态的半导体结构制造方法工序图。图2是表示采用本专利技术的加速度传感器的结构平面图。图3(a)是加速度传感器的传感器构件的放大正面图。图3(b)是该传感器构件的侧面图。图4是表示传感器检测电路的电路图。图5表示本专利技术第2实施形态的半导体结构制造方法工序图。图6表示作为第1已有例的半导体结构制造方法工序图。图7是表示作为第2已有例的半导体结构制造方法的工序图。图8是表示作为第3已有例的半导体结构制造方法的工序图。下面参照附图对本专利技术的实施形态详细加以说明。首先对本专利技术的概要加以说明。下面对在本专利技术中利用三层结构SOI(silicon on Insu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构，在基板上部具有可变梁结构的可动部，其特征在于，所述可动部的下表面设置向所述基板的表面成凸状延伸、并且使与所述基板相对的前端部面积最小的凸部，使所述可动部的凸出前端部与所述基板表面之间相隔足够的距离以充分保证该可动部的可动范围。

【技术特征摘要】
JP 1999-9-30 280783/991．一种半导体结构，在基板上部具有可变梁结构的可动部，其特征在于，所述可动部的下表面设置向所述基板的表面成凸状延伸、并且使与所述基板相对的前端部面积最小的凸部，使所述可动部的凸出前端部与所述基板表面之间相隔足够的距离以充分保证该可动部的可动范围。2．根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，在该可动部的变形最大的区域或变形比较大的多个区域形成所述可动部下表面设置的凸部。3．一种半导体结构，其特征在于，采用与所述基板相当的由作为第1层的硅基板、在该硅基板上叠层的作为第2层的绝缘层、以及在该绝缘层上叠层的作为第3层的硅层构成的三层构件，构成的可动部作为传感器构件具备在所述第3层上配线的元器件、设置贯穿所述第3层的多条槽的重量部、支持所述重量部且检测位移的传感器元件在所述第3层配线的梁、以及所述重量部下表面的具有凸出形状的前端部的凸部，所述凸部是通过所述重量部的所述多条槽刻蚀所述第2层而形成的。4．一种半导体结构的制造方法，在基板上部作成可变梁结构的可动部，其特征在于，使用隔着绝缘层在所述基板上形成活性层的构件，具备在所述活性层上对功能元件配线的工序、在所述活性层形成多条贯穿到下方所述绝缘层表面的刻蚀槽的工序、将...

【专利技术属性】
技术研发人员：上柳胜道，佐佐木光夫，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]