JP5016884B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態の半導体装置は、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いて製造された超音波送受信センサである。
図24は、本実施の形態の半導体装置の要部断面図(TRG領域TA1の要部断面図)であり、図25および図26は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部平面図である。図24は、上記実施の形態1の図5に対応し、図25および図26は、上記実施の形態1の図20および図21にそれぞれ対応するものである。
図27および図28は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部平面図であり、それぞれ上記実施の形態1の図20および図21に対応するものである。
図29および図30は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部平面図であり、それぞれ上記実施の形態1の図20および図21に対応するものである。
図31〜図34は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部平面図である。図31は、上記実施の形態1の図20の(a)に対応し、図32は、上記実施の形態1の図20の(b)に対応し、図33は、上記実施の形態1の図21の(a)に対応し、図34は、上記実施の形態1の図21の(b)に対応するものである。すなわち、図31と図33には、センサ領域SAの要部平面図が示され、図32と図34には、TEG領域TA1の要部平面図が示されている。また、図31と図32は、上記図20と同様、上記図14と同じ工程段階に対応し、図33と図34は、上記図21と同様、上記図15と同じ工程段階に対応する。
図35は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図(TEG領域TA1の要部断面図)であり、図36は、本実施の形態の半導体装置の要部断面図(TEG領域TA1の要部断面図)である。図36は、上記実施の形態1の図5に対応するものである。図35は、図36と同じ領域が示されているが、上記実施の形態1の図14に対応する工程段階の要部平面図である。
図37は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の要部断面図(TEG領域TA1の要部断面図)であり、図38は、本実施の形態の半導体装置の要部断面図(TEG領域TA1の要部断面図)である。図37は、上記実施の形態6の図35に対応するものであり、図38は、上記実施の形態6の図36に対応するものである。
1S 半導体基板
2 絶縁膜
3 積層膜
3a 窒化チタン膜
3b アルミニウム膜
3c 窒化チタン膜
5 絶縁膜
6,6a 犠牲パターン
6b 犠牲膜
7 絶縁膜
8 積層膜
8a 窒化チタン膜
8b アルミニウム膜
8c 窒化チタン膜
9 絶縁膜
10,10a 孔
11 絶縁膜
12a,12b 開口部
13 絶縁膜
14a,14b 開口部
20 振動子
20a ダミーの振動子
21 方向
30 プローブ
30a プローブケース
30b 音響レンズ
41 窓部
42,42a,42b,42c 位置
43 目盛用パターン
51,51a 犠牲パターン
52 空洞部パターン
52a ダミーの空洞部パターン
61 方向
BP1,BP2 ボンディングパッド
D1,D2,D3,D4,D5 距離
L1 長さ
M0 下部電極配線
M0E 下部電極
M0E2 ダミーの下部電極
M1 上部電極配線
M1C 連結部
M1E 上部電極
M1E2 ダミーの上部電極
SA 領域
SW サイドウォール
TA1 TEG領域
VR1 空洞部
VR2 ダミーの空洞部
Claims (22)
- 複数のセンサセルが形成されたセンサ領域を主面に有する半導体装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜と、
前記第2絶縁膜上に形成され、パターン化された第1導体層と、
前記第2絶縁膜上に前記第1導体層を覆うように形成された第3絶縁膜と、
前記第3絶縁膜上に形成された第4絶縁膜と、
を有し、
前記複数のセンサセルの各々は、前記センサ領域に、
前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間に形成された第1空洞部と、
前記第1導体層からなり、前記第1空洞部の上部に形成された第1電極と、
を有しており、
前記第2および第3絶縁膜には、前記第2および第3絶縁膜を貫通して前記第1空洞部に達する第1開口部が形成され、
前記第1開口部は前記第4絶縁膜によって塞がれており、
前記半導体装置の前記主面のうちの前記センサ領域以外の第1領域に、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間に形成された第2空洞部を有し、
前記第2および第3絶縁膜には、前記第2および第3絶縁膜を貫通して前記第2空洞部に達する第2開口部が形成され、
前記第2開口部は前記第4絶縁膜によって塞がれており、
前記第2空洞部のうち、前記第2開口部から最も離れた位置の上部には、前記第1導体層が形成されていないことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記半導体基板上に形成され、パターン化された第2導体層を更に有し、
前記第1絶縁膜は、前記半導体基板上に前記第2導体層を覆うように形成されており、
前記複数のセンサセルの各々は、前記センサ領域において、前記第2導体層からなり、前記第1空洞部の下部に形成された第2電極を更に有していることを特徴とする半導体装置。 - 請求項2記載の半導体装置において、
前記第2空洞部の下部に前記第2導体層が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第2空洞部の上部に前記第1導体層が形成されていないことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1空洞部と前記第2空洞部は、厚みが同じであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項2記載の半導体装置において、
前記複数のセンサセルの各々は、前記第1電極と、前記第2電極と、前記第1電極および前記第2電極間の前記第1絶縁膜、前記第1空洞部および前記第2絶縁膜により形成される可変容量センサであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第2空洞部は、センサとして使用しない空洞部であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1空洞部と前記第2空洞部は、平面形状が同じであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項8記載の半導体装置において、
前記第1空洞部に対する前記第1開口部の位置と、前記第2空洞部に対する前記第2開口部の位置とが、同じであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記第1空洞部における前記第1開口部から最も離れた第1の位置から、前記第1の位置に最も近い前記第1開口部までの第1の距離よりも、前記第2空洞部における前記第2開口部から最も離れた第2の位置から、前記第2の位置に最も近い前記第2開口部までの第2の距離の方が大きいことを特徴とする半導体装置。 - 請求項10記載の半導体装置において、
前記第1空洞部と前記第2空洞部は、平面形状が相似で、前記第1空洞部よりも前記第2空洞部が大きいことを特徴とする半導体装置。 - 請求項10記載の半導体装置において、
前記第2空洞部は、一方向に延在する平面形状を有しており、その端部近傍に前記第2開口部が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項12記載の半導体装置において、
前記第2空洞部の近傍に形成された目盛用パターンを更に有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項1記載の半導体装置において、
前記センサセルをそれぞれ形成する第1空洞部が複数連結された第1空洞部パターンが前記センサ領域に形成され、
前記第2空洞部が複数連結された第2空洞部パターンであって、前記第1空洞部パターンと同形状の前記第2空洞部パターンが前記第1領域に形成され、
前記第1空洞部パターンに対する前記第1開口部の位置と、前記第2空洞部パターンに対する前記第2開口部の位置とが、同じであることを特徴とする半導体装置。 - 複数のセンサセルが形成されたセンサ領域を主面に有する半導体装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、パターン化された第2導体層と、
前記半導体基板上に、前記第2導体層を覆うように形成された第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成された第2絶縁膜と、
前記第2絶縁膜上に形成され、パターン化された第1導体層と、
前記第2絶縁膜上に前記第1導体層を覆うように形成された第3絶縁膜と、
前記第3絶縁膜上に形成された第4絶縁膜と、
を有し、
前記複数のセンサセルの各々は、前記センサ領域に、
前記第2導体層により形成された第2電極と、
前記第1導体層により、前記第2電極に対向するように形成された第1電極と、
前記第1電極および前記第2電極の間で、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間に形成された第1空洞部と、
を有しており、
前記第2および第3絶縁膜には、前記第2および第3絶縁膜を貫通して前記第1空洞部に達する第1開口部が形成され、
前記第1開口部は前記第4絶縁膜によって塞がれており、
前記半導体装置の前記主面のうちの前記センサ領域以外の第1領域に、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間に形成された第2空洞部を有し、
前記第2および第3絶縁膜には、前記第2および第3絶縁膜を貫通して前記第2空洞部に達する第2開口部が形成され、
前記第2開口部は前記第4絶縁膜によって塞がれており、
前記第2空洞部のうち、前記第2開口部から最も離れた位置の下部には、前記第2導体層が形成されていないことを特徴とする半導体装置。 - 請求項15記載の半導体装置において、
前記第2空洞部の下部に前記第2導体層が形成されていないことを特徴とする半導体装置。 - 請求項16記載の半導体装置において、
前記半導体基板は、透光性を有することを特徴とする半導体装置。 - 複数のセンサセルが形成されたセンサ領域を主面に有する半導体装置の製造方法であって、
(a)半導体基板上に第1絶縁膜を形成する工程、
(b)前記第1絶縁膜上に、空洞部形成用の犠牲パターンを形成する工程、
(c)前記第1絶縁膜上に、前記犠牲パターンを覆うように第2絶縁膜を形成する工程、
(d)前記第2絶縁膜上に、パターン化された第1導体層を形成する工程、
(e)前記第2絶縁膜上に、前記第1導体層を覆うように第3絶縁膜を形成する工程、
(f)前記第2および第3絶縁膜に、前記犠牲パターンの一部を露出するような開口部を形成する工程、
(g)前記開口部を通じて、前記犠牲パターンを選択的にエッチングすることにより、前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜との間に空洞部を形成する工程、
(h)前記(g)工程後、前記第3絶縁膜上に、前記開口部を塞ぐように第4絶縁膜を形成する工程、
を有し、
前記複数のセンサセルの各々は、前記センサ領域に、
前記空洞部と、
前記第1導体層からなり、前記空洞部の上部に設けられた第1電極と、
を有しており、
前記(b)工程では、前記犠牲パターンのうちの第1犠牲パターンを前記センサ領域に、前記犠牲パターンのうちの第2犠牲パターンを前記センサ領域以外の第1領域に形成し、
前記(f)工程では、前記第2および第3絶縁膜に、前記第1犠牲パターンの一部を露出するような第1開口部と前記第2犠牲パターンの一部を露出するような第2開口部とを形成し、
前記(g)工程では、前記第1および第2開口部を通じて前記第1および第2犠牲パターンを選択的にエッチングした後、前記第1領域の前記第2犠牲パターンのエッチング状態を観察することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項18記載の半導体装置の製造方法において、
前記(d)工程では、前記第2犠牲パターンのうち、前記第2開口部から最も離れた位置の上部には、前記第1導体層が形成されないことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項18記載の半導体装置の製造方法において、
前記(d)工程では、前記第2犠牲パターンの上部には、前記第1導体層が形成されないことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項18記載の半導体装置の製造方法において、
前記空洞部のうち、前記第1犠牲パターンのエッチングにより形成された第1空洞部は、前記センサセルを構成し、前記第2犠牲パターンのエッチングにより形成された第2空洞部は、センサとして使用しない空洞部であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項18記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程では、光学式顕微鏡を用いて前記第1領域の前記第2犠牲パターンのエッチング状態を観察することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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