半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将MOS(Metal Oxide Semiconductor)构造与半导体压力传感器集成化的半导体装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]近几年，在以汽车为首的各个领域中使用半导体压力传感器。作为半导体压力传感器，存在集成于CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)电路的半导体压力传感器。提出了将小型、低成本、高精度化作为目的的CMOS集成化压力传感器(例如，参照专利文献I)。
[0003]在这种现有的半导体压力传感器中，在半导体衬底上限定出用于形成CMOS电路的区域(MOS区域)和用于形成压力传感器的区域(压力传感器区域)。在MOS区域中，形成有包含η沟道型的MOS晶体管和P沟道型的MOS晶体管的CMOS电路。在压力传感器区域中，形成有电容式压力传感器。在电容式的压力传感器中，形成固定电极和可动电极，在固定电极与可动电极之间设置有真空室。真空室通过封装膜进行封装。将可动电极与固定电极之间的距离的变化作为电容值的变化进行检测，从而测定出压力。
[0004]专利文献1:日本特许第4267322号公报
[0005]当前，形成压力传感器的工序独立于形成CMOS电路的工序。即，将形成用于形成真空室的牺牲膜的工序、形成可动电极的工序以及形成将真空室封装的封装膜的工序作为用于形成压力传感器的专用工序，而追加到CMOS工艺中。另外，当通过蚀刻将牺牲膜去除时，需要在其之前形成保护MOS区域的保护膜，在将牺牲膜去除之后，需要将该保护膜去除。因此，存在工艺工序变长、变复杂的问题。
[0006]并且，配置在可动电极之下的真空室在MOS区域的工艺完成之前形成。由此，需要通过湿处理等采取粘附措施，以使得可动电极不会被固定粘接。因此，存在需要对工艺中的传感器部的处理进行注意的问题。
【发明内容】
[0007]本发明就是为了解决如上所述的课题而提出的，其目的在于得到一种能够容易进行制造的半导体装置的制造方法。
[0008]本发明所涉及的半导体装置的制造方法的特征在于，具有:在半导体衬底11上同时形成第I阱区域和作为固定电极的第2阱区域的工序；在所述第I以及第2阱区域上同时分别形成第I栅极绝缘膜和固定电极保护膜的工序；在所述第I栅极绝缘膜和所述固定电极保护膜上同时分别形成浮动栅极电极和牺牲膜的工序；在所述浮动栅极电极和所述牺牲膜上同时分别形成第2栅极绝缘膜和可动电极保护膜的工序；在所述第2栅极绝缘膜和所述可动电极保护膜上同时分别形成栅极电极和可动电极的工序；以及将所述牺牲膜去除而形成空隙，并将所述空隙真空封装而形成真空室的工序。
[0009]发明的效果
[0010]在本发明中，能够将MOS构造的形成工艺与压力传感器的形成工艺共用化，从而容易进行制造。
【附图说明】
[0011]图1是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0012]图2是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0013]图3是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0014]图4是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0015]图5是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0016]图6是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0017]图7是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0018]图8是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0019]图9是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0020]图10是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0021]图11是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0022]图12是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0023]图13是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0024]图14是表示本发明的实施方式所涉及的检测用压力传感器的剖视图。
[0025]图15是表示本发明的实施方式所涉及的参照用压力传感器的剖视图。
[0026]图16是表示本发明的实施方式所涉及的参照用压力传感器的变形例的剖视图。
[0027]图17是表示本发明的实施方式所涉及的参照用压力传感器的变形例的剖视图。
[0028]图18是表示本发明的实施方式所涉及的压力传感器区域的俯视图。
[0029]图19是表示本发明的实施方式所涉及的压力传感器区域的放大剖视图。
[0030]图20是表示本发明的实施方式所涉及的压力传感器区域的变形例的放大剖视图。
[0031]图21是表示本发明的实施方式所涉及的压力传感器区域的变形例的俯视图。
[0032]图22是表示本发明的实施方式所涉及的压力传感器区域的变形例的俯视图。
[0033]图23是表示本发明的实施方式所涉及的压力传感器区域的变形例的俯视图。
[0034]图24是沿图23的B-B线的剖视图。
[0035]图25是表示本发明的实施方式所涉及的压力传感器区域的变形例的俯视图。
[0036]图26是沿图25的C-C线的剖视图。
[0037]图27是表示将可动电极阵列单体并联连接的第I例的俯视图。
[0038]图28是表示将可动电极阵列单体并联连接的第2例的俯视图。
[0039]图29是表示图28的I个可动电极阵列单体的俯视图。
[0040]图30是表示本发明的实施方式所涉及的参照用压力传感器的俯视图。
[0041]图31是表示本发明的实施方式所涉及的参照用压力传感器的变形例I的俯视图。
[0042]图32是表示本发明的实施方式所涉及的参照用压力传感器的变形例2的俯视图。
[0043]图33是表示本发明的实施方式所涉及的压力传感器区域的变形例的剖视图。
[0044]图34是表示本发明的实施方式所涉及的压力传感器区域的变形例的俯视图。
[0045]标号的说明
[0046]11半导体衬底，12、14阱区域，16a检测用压力传感器，16b参照用压力传感器，19场氧化膜，22a栅极绝缘膜，22b固定电极保护膜，23浮动栅极电极，23b牺牲膜，25a,27a栅极绝缘膜，25b、27b可动电极保护膜，30c栅极电极，30d可动电极，30e可动电极检测区域，30f可动电极补偿区域，30g牺牲膜保护膜，31a可动电极锚固部，31b参照电极锚固部，38绝缘膜，39屏蔽膜，40、45层间绝缘膜，46b蚀刻孔，48b第I封装膜，49封装区域，50空隙，51真空室，52b第2封装膜，54b可动电极开口部，54c封装区域开口部
【具体实施方式】
[0047]图1?13是表示本发明的实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的剖视图。如图1所示，半导体装置10的硅衬底11具有用于形成压力传感器的压力传感器区域16和用于形成 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)电路的 MOS 区域 17。在该娃衬底11的表面，在压力传感器区域16中形成η型的阱区域12，在MOS区域17中形成η型的阱区域13和P型的阱区域14。压力传感器区域16的阱区域12作为压力传感器的固定电极起作用。
[0048]具体地说，以覆盖P型的硅衬底11的方式，依次形成硅氧化膜和硅氮化膜(未图不)。然后，形成MOS区域中用于形成NMOS (Negative Channel Metal OxideSemiconductor)的区域被开口的抗蚀掩模(未图示)，通过将该抗蚀掩模作为蚀刻掩模并实施蚀刻处理，从而将用于形成NMOS的区域的硅氮化膜去除。将该抗蚀掩模作为注入掩模使用，而注入用于形成阱区域14的P型杂质(例如硼)。然后，将抗蚀掩模去除。
[0049]下面，通过实施热氧化处理，从而在去除掉硅氮化膜后的阱区域14的表面形成比较厚的硅氧化膜(未图示)。然后，将硅氮化膜去除。然后，将硅氧化膜作为注入掩模，注入用于形成压力传感器区域的阱区域12以及MOS区域的阱区域13的η型的杂质(例如磷)。
[0050]下面，通过基于规定的条件而实施退火处理，从而激活注入的P型杂质和η型杂质并使它们扩散。然后，将残留在硅衬底11的表面的硅氧化膜去除。
[0051]然后，如图2所示，使用L0C0S (Local Oxidat1n of Silicon)法在压力传感器区域16和MOS区域17形成场氧化膜19。场氧化膜19的膜厚是0.2?1.0 ym左右。在阱区域12、阱区域13以及阱区域14的表面形成衬垫氧化膜21。在由场氧化膜19规定出的区域内形成的MOS晶体管等半导体元件，通过场氧化膜19和在其正下方形成的场掺杂剂20进行电绝缘。
[0052]具体地说，在硅衬底11的表面依次形成衬垫氧化膜21、多晶硅膜(未图示)以及硅氮化膜(未图示)。然后，通过实施规定的照相制版处理，形成用于形成场氧化膜19的抗蚀掩模(未图示)。通过将该抗蚀掩模作为蚀刻掩模并进行蚀刻处理，从而将要形成场氧化膜19的部分处的硅氮化膜去除。然后，将抗蚀掩模去除。然后，再次通过照相制版处理，形成用于形成场掺杂剂的抗蚀掩模(未图示)。将该抗蚀掩模作为注入掩模，向要形成场掺杂剂的部分注入P型的杂质(例如硼)。然后，将抗蚀掩模去除。
[0053]下面，通过基于规定的条件而实施氧化处理，从而将去除掉硅氮化膜后的部分局部地氧化而形成场氧化膜19。此时，将所注入的P型的杂质激活而形成场掺杂剂20。然后，将残留的硅氮化膜去除。
[0054]下面，如图3所示，使用相同的材料同时形成压力传感器区域16中的牺牲膜23b和 MOS 区域 17 中的 EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)的浮动栅极电极23 ο具体地说，通过对去除掉衬垫氧化膜21后的硅衬底11实施热氧化处理，从而同时在MOS区域17中的露出的硅衬底11的表面形成第I栅极氧化膜22a (膜厚是5?30nm左右)，在压力传感器区域16中的露出的硅衬底11的表面形成固定电极保护膜22b。该固定电极保护膜22b是在将后述的牺牲膜蚀刻去除时针对作为固定电极的阱区域12的保护膜，第I栅极氧化膜22a是在MOS区域17中形成的EPROM的栅极氧化膜。
[0055]下面，以覆盖第I栅极氧化膜22a以及固定电极保护膜22b的方式，通过CVD(Chemical Vapor Deposit1n)法形成多晶娃膜(未图示)。在该多晶娃膜的形成期间或者刚刚形成之后，通过公知的方法导入磷，从而作为η型多晶硅膜而获得导电性。然后，通过实施照相制版处理，形成用于将