JP2000091307A - Etching method for semiconductor - Google Patents

Etching method for semiconductor

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JP2000091307A
JP2000091307A JP10261623A JP26162398A JP2000091307A JP 2000091307 A JP2000091307 A JP 2000091307A JP 10261623 A JP10261623 A JP 10261623A JP 26162398 A JP26162398 A JP 26162398A JP 2000091307 A JP2000091307 A JP 2000091307A
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etching
potential
semiconductor
etching process
silicon substrate
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Hiroshi Tanaka
浩 田中
Kingo Itaya
謹悟 板谷
Kichiji Abe
▲吉▼次 阿部
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Denso Corp
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Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make etching treatment where semiconductor such as silicon is dipped in etching liquid a process superior in controllability. SOLUTION: In etching equipment 1, TMAH aqueous solution 3 of 22 wt.% is kept at 80 deg.C in an etching bath 2, and a silicon wafer 6 is dipped and treated by etching. At this time, in smoothing etching treatment, a specified potential Va to a reference electrode 7c is applied to a silicon where 6 via a potential applying electrode 7a by using a potentiostat 7. When Miller indices of the silicon wafer 6 are (110), by setting the applying potential Va at a negative side from a rest potential Vr, etching restraining generation of micropyramids is enabled, and an etching surface is smoothed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体をエッチン
グ液中に浸すことによりエッチング処理を行なうように
した半導体のエッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor etching method for performing an etching process by immersing a semiconductor in an etchant.

【0002】[0002]

【発明が解決しようとする課題】従来、半導体としての
シリコンのエッチング方法のうちで、特に異方性エッチ
ングを行なう方法としては、例えば、特開平3−201
533号公報で示されるものがある。これは、異方性エ
ッチング液として、半導体製造工程に適合するようにア
ルカリ金属イオンを含まない材料を採用しており、具体
的には水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)の
水溶液を用いて行なうものである。
Among the conventional methods for etching silicon as a semiconductor, a method for performing anisotropic etching is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-201.
No. 533 is disclosed. This uses a material that does not contain alkali metal ions as an anisotropic etchant so as to be compatible with the semiconductor manufacturing process. Specifically, an anisotropic etchant using an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is used. It is.

【0003】TMAH水溶液は、温度や濃度が調整され
た状態で使用するもので、特に、その濃度は20〜50
wt%の範囲が適正であることがわかっている。この場
合、低濃度側ではエッチング速度が速くなる傾向にあ
り、例えば、この範囲内における安定した条件が得られ
る濃度として22wt%の水溶液がシリコンの異方性エ
ッチング液として採用されることがある。
The TMAH aqueous solution is used in a state where the temperature and the concentration are adjusted, and particularly, the concentration is 20 to 50%.
It has been found that the range of wt% is appropriate. In this case, the etching rate tends to increase on the low concentration side. For example, an aqueous solution of 22 wt% as a concentration that can achieve stable conditions within this range may be used as the silicon anisotropic etching solution.

【0004】しかし、このように低濃度側のTMAH水
溶液を用いたシリコンの異方性エッチング処理において
は、設定条件の状態のままであればエッチング表面に荒
れが生じないプロセスであった場合でも、そのエッチン
グ条件としての温度や、エッチングの進行に伴うTMA
H水溶液の濃度変動などに起因して、エッチング後にシ
リコン基板のエッチング面にマイクロピラミッドが生じ
たり、あるいは筋状の凹凸をなす模様が形成されたりす
る場合がある。
[0004] However, in the anisotropic etching of silicon using the TMAH aqueous solution on the low concentration side, even if the etching surface is not roughened under the set conditions, Temperature as the etching condition and TMA with progress of etching
Due to fluctuations in the concentration of the H aqueous solution, micro-pyramids may be formed on the etched surface of the silicon substrate after etching, or a pattern having streaky irregularities may be formed after etching.

【0005】したがって、生産ラインなどにおけるよう
に、エッチング処理の進行と共に多少のエッチング条件
の変動が生じた場合でも、エッチング面の平滑度を再現
性良く安定的に得る必要がある場合に、その要件を満た
すことが難しくなる不具合があり、全体としてプロセス
制御性に乏しくなる面がある。
Therefore, even when a slight change in etching conditions occurs with the progress of the etching process as in a production line, if the smoothness of the etched surface needs to be stably obtained with good reproducibility, the requirement is satisfied. There is a problem that it is difficult to satisfy the above, and there is a surface that process controllability is poor as a whole.

【0006】このような不具合は、例えば、半導体圧力
センサなどのダイヤフラムを形成するための異方性エッ
チングを行なう場合において重要な問題となる。すなわ
ち、ダイヤフラムは、シリコン基板の厚さ寸法に対して
その大部分をエッチングにより除去して所望の厚さとな
るように形成されるが、圧力に対する感度特性を精度良
く得るためには、ダイヤフラムのエッチング面が平滑に
形成されている必要がある。このエッチング面にマイク
ロピラミッドなどの凹凸が形成されると、ダイヤフラム
の厚さ寸法が規格通りに形成されていたとしても圧力検
出の精度の点でばらつきが発生するなどの不具合が生ず
るからである。
Such a problem becomes an important problem when performing anisotropic etching for forming a diaphragm such as a semiconductor pressure sensor. That is, the diaphragm is formed so as to have a desired thickness by removing most of the thickness of the silicon substrate by etching, but in order to obtain sensitivity characteristics with respect to pressure accurately, etching of the diaphragm is performed. The surface must be formed smoothly. This is because if irregularities such as micro pyramids are formed on the etched surface, a problem such as a variation in accuracy of pressure detection occurs even if the thickness of the diaphragm is formed as specified.

【0007】一方、エッチング表面の荒れの発生をなく
し、平滑なエッチング面に仕上げる方法としては、例え
ば、特開平8−13165号公報に示されるものがあ
る。これは、フッ化アンモニウム(NHF)溶液中に
シリコン基板を浸漬し、そのシリコン基板に電位を印加
しながらエッチング処理を行なうもので、その印加電位
を例えばレストポテンシャル以下となるように制御して
原子レベルの平坦度が得られるようにした微細加工技術
である。
On the other hand, as a method of eliminating the occurrence of roughness on the etching surface and finishing the surface with a smooth etching surface, there is a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-13165, for example. In this method, a silicon substrate is immersed in an ammonium fluoride (NH 4 F) solution, and an etching process is performed while applying a potential to the silicon substrate. The applied potential is controlled to, for example, a rest potential or less. This is a microfabrication technology that achieves atomic level flatness.

【0008】しかしながら、上述の方法において使用す
るエッチング液としてのフッ化アンモニウム水溶液は、
本来、エッチング速度が小さいものであり、しかも、フ
ッ素イオンを含むことから、半導体製造工程においては
安全性の点で加熱処理をすることが難しくなることや、
作業性が良好でないなどの面がある。
However, an aqueous solution of ammonium fluoride as an etching solution used in the above method is
Originally, the etching rate is low, and furthermore, because it contains fluorine ions, it becomes difficult to perform heat treatment in terms of safety in the semiconductor manufacturing process,
There are aspects such as poor workability.

【0009】また、上述した圧力センサのダイヤフラム
形成のエッチング処理と異なり、TMAH水溶液を用い
たエッチング処理によりシリコン基板の表面に発生する
マイクロピラミッドを積極的に利用することが考えられ
る。すなわち、シリコン基板の表面に、例えばオーミッ
クコンタクトを形成する領域にマイクロピラミッドのよ
うな微小な凹凸を形成して接触面積を増加させたり、あ
るいは接着面部分に微小な凹凸を形成して接着剤による
接触面積を増加させて接着強度を高めるなど、粗面化処
理を行なうことが考えられる。
Also, unlike the above-described etching process for forming a diaphragm of a pressure sensor, it is conceivable to actively use a micropyramid generated on the surface of a silicon substrate by an etching process using a TMAH aqueous solution. In other words, on the surface of the silicon substrate, for example, microscopic irregularities such as micropyramids are formed in a region where an ohmic contact is formed to increase a contact area, or fine irregularities are formed in an adhesive surface portion and an adhesive is used. Roughening treatment, such as increasing the contact area to increase the adhesive strength, may be considered.

【0010】しかしながら、このような場合において
も、前述同様の理由により、製造プロセスとして安定的
にマイクロピラミッドを発生させるようなエッチング処
理を行なうことができず、場合によってはマイクロピラ
ミッドが発生せず、比較的平滑な面が形成されてしまっ
たり、マイクロピラミッドの形成状態を制御することが
困難となる不具合があった。
However, even in such a case, for the same reason as described above, an etching process for stably generating a micropyramid cannot be performed as a manufacturing process, and in some cases, a micropyramid does not occur. There are problems that a relatively smooth surface is formed and that it is difficult to control the formation state of the micropyramid.

【0011】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、シリコンウエハなどの半導体のエッチ
ング処理をする場合に、そのエッチング面の仕上げ状態
を平滑化したりあるいは粗面化したりすることを制御性
良く行なうことができ、プロセス制御性の向上を図れる
半導体のエッチング方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to smooth or roughen a finished state of an etched surface when etching a semiconductor such as a silicon wafer. It is an object of the present invention to provide a method of etching a semiconductor, which can perform the process with good controllability and improve the process controllability.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、エッチング液として水酸化第4アンモニウム水溶液
を用い、半導体に所定電位を与えた状態でエッチング処
理を行なうので、エッチング速度をある程度確保しつつ
エッチング表面の仕上がりを制御しながらエッチング処
理を行なうことができ、しかも、エッチング液中にアル
カリ金属イオンを含んでいないので、半導体製造工程に
適しており、また、エッチング液の取り扱いおよびエッ
チング条件としての温度設定などに支障を来すことのな
い条件で行なうことができるようになる。
According to the first aspect of the present invention, since the etching process is performed while a predetermined potential is applied to the semiconductor by using a quaternary ammonium hydroxide aqueous solution as an etching solution, the etching rate is secured to some extent. The etching process can be performed while controlling the finish of the etching surface while the etching solution does not contain alkali metal ions. Therefore, it is suitable for the semiconductor manufacturing process. It can be performed under conditions that do not hinder temperature setting and the like.

【0013】請求項2の発明によれば、平滑化エッチン
グ処理工程の実施に際して、主表面の面方位指数が(1
10)のシリコン基板を半導体として使用する場合に
は、エッチング処理時にシリコン基板に与える電位をレ
ストポテンシャルよりも負側の電位に設定することによ
り行なうので、上述した効果に加えて、エッチング面の
凹凸を解消するようにエッチングが進行するようになる
と共に、エッチング中にマイクロピラミッドが発生する
のを極力抑制することができ、これによってエッチング
面を平滑な面に形成するようにプロセス制御を行なうこ
とができるようになる。
According to the second aspect of the present invention, when the smoothing etching process is performed, the plane orientation index of the main surface is (1).
When the silicon substrate of 10) is used as a semiconductor, the potential is given to the silicon substrate during the etching process by setting the potential to a negative side with respect to the rest potential. The etching proceeds so as to solve the problem, and the occurrence of micro-pyramids during the etching can be suppressed as much as possible, whereby process control can be performed so that the etched surface is formed to be a smooth surface. become able to.

【0014】請求項3の発明によれば、平滑化エッチン
グ処理工程の実施に際して、主表面の面方位指数が(1
00)のシリコン基板を半導体として使用する場合に
は、エッチング処理時にシリコン基板に与える電位をパ
ッシベーションポテンシャルとレストポテンシャルとの
間の電位に設定することにより行なうので、前述した効
果に加えて、酸化膜が形成されない条件を満たしつつ、
エッチング面の凹凸を解消するようにエッチングが進行
するようになると共に、エッチング中にマイクロピラミ
ッドが発生するのを極力抑制することができ、これによ
ってエッチング面を平滑な面に形成するようにプロセス
制御を行なうことができるようになる。
According to the third aspect of the present invention, when the smoothing etching process is performed, the plane orientation index of the main surface is (1).
When the silicon substrate of (00) is used as a semiconductor, it is performed by setting the potential applied to the silicon substrate during the etching process to a potential between the passivation potential and the rest potential. While satisfying the condition that is not formed,
As the etching progresses to eliminate the unevenness of the etched surface, the generation of micro-pyramids during the etching can be suppressed as much as possible, thereby controlling the process so that the etched surface is formed as a smooth surface Can be performed.

【0015】請求項4の発明によれば、上述したそれぞ
れの平滑化エッチング処理工程を実施することに先だっ
て、シリコン基板を電位を与えない状態でエッチング処
理するので、平滑化エッチング処理工程にて行なうエッ
チング処理に比べてエッチング速度を高めたエッチング
を行なうことができ、この場合にシリコン基板のエッチ
ング面に発生することが予測される比較的少量のマイク
ロピラミッドや筋状の凹凸は、上述した平滑化エッチン
グ処理工程にて解消させることができるので、エッチン
グ処理に要する時間を短縮しつつ、仕上がりのエッチン
グ面を平滑化した良好なものとして形成することができ
るようになる。
According to the fourth aspect of the present invention, prior to performing each of the above-described smoothing etching processing steps, the silicon substrate is etched without applying a potential, so that the silicon substrate is etched in the smoothing etching processing step. Etching can be performed at an increased etching rate compared to the etching process. In this case, a relatively small amount of micropyramids and streaks that are expected to occur on the etched surface of the silicon substrate are smoothed as described above. Since the problem can be solved by the etching process, the time required for the etching process can be shortened and the finished etched surface can be formed as a smooth and good one.

【0016】請求項5ないし7の発明によれば、エッチ
ング液として、水酸化テトラメチルアンモニウム(TM
AH)水溶液を用い、これを20〜50wt%の範囲の
濃度に調整し、さらには、22wt%の濃度に調整して
用いるので、シリコン基板のエッチング処理時にエッチ
ング面のダメージを比較的少なくした状態としながら、
エッチング速度を比較的高めることができ、しかも、ア
ルカリ金属イオンなどを含まない処理が可能となり、半
導体製造工程上で取り扱いも簡単となり、加熱などで制
約を受けることなく条件設定を行なうことができるよう
になる。
According to the present invention, tetramethyl ammonium hydroxide (TM) is used as an etching solution.
AH) Since an aqueous solution is used and adjusted to a concentration in the range of 20 to 50% by weight, and further adjusted to a concentration of 22% by weight, damage to the etched surface during etching of the silicon substrate is relatively reduced. While
The etching rate can be relatively increased, and a process that does not include an alkali metal ion or the like can be performed, handling can be simplified in a semiconductor manufacturing process, and conditions can be set without being restricted by heating or the like. become.

【0017】請求項8の発明によれば、粗面化エッチン
グ処理工程の実施に際して、主表面の面方位指数が(1
10)のシリコン基板を半導体として使用する場合に
は、エッチング処理時にシリコン基板に与える電位をパ
ッシベーションポテンシャルとレストポテンシャルとの
間の電位に設定することにより行なうので、シリコン基
板の主表面にマイクロピラミッドを積極的に形成するこ
とができるようになり、これによって、エッチング面を
粗面化するようにプロセス制御を行なうことができるよ
うになる。
According to the invention of claim 8, when the roughening etching process is performed, the plane orientation index of the main surface is (1).
When the silicon substrate of 10) is used as a semiconductor, it is performed by setting the potential applied to the silicon substrate during the etching process to a potential between the passivation potential and the rest potential, so that a micro pyramid is formed on the main surface of the silicon substrate. It is possible to form positively, and thereby, it is possible to perform process control so as to roughen the etched surface.

【0018】請求項9の発明によれば、粗面化エッチン
グ処理工程の実施に際して、主表面の面方位指数が(1
00)のシリコン基板を半導体として使用する場合に
は、エッチング処理時にシリコン基板に与える電位をレ
ストポテンシャルよりも負側の電位に設定することによ
り行なうので、シリコン基板の主表面にマイクロピラミ
ッドを積極的に形成することができるようになり、これ
によって、エッチング面を粗面化するようにプロセス制
御を行なうことができるようになる。
According to the ninth aspect of the present invention, when the roughening etching step is performed, the plane orientation index of the main surface is (1).
When the silicon substrate of (00) is used as a semiconductor, the potential is given to the silicon substrate during the etching process by setting the potential to a negative side of the rest potential, so that the micro-pyramid is actively formed on the main surface of the silicon substrate. , Whereby process control can be performed to roughen the etched surface.

【0019】請求項10および11の発明によれば、エ
ッチング処理時に、異なる面方位指数の面に対するエッ
チングの速度比を設定する電位を半導体であるシリコン
基板に与えた状態で行なうので、使用するシリコン基板
の面方位指数と形成しようとするエッチング面の面方位
指数とのエッチング進行速度比を選んで行なうことがで
き、これによって所望の形状にエッチングするための自
由度が高くなり、エッチングのプロセス制御性の向上を
図ることができるようになる。
According to the tenth and eleventh aspects of the present invention, the etching is performed in a state where a potential for setting the etching rate ratio with respect to the planes having different plane orientation indices is applied to the silicon substrate which is a semiconductor. The etching progress rate ratio between the plane orientation index of the substrate and the plane orientation index of the etched surface to be formed can be selected, thereby increasing the degree of freedom for etching into a desired shape, and controlling the etching process. The performance can be improved.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の第1の実施形態について図1ないし図5を参照しなが
ら説明する。本実施形態においては、半導体としてのシ
リコン基板を、その主表面の面方位指数が(110)の
ものと(100)のものとを用いた場合の両者につい
て、平滑化したエッチング表面を得るためのエッチング
処理について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, a silicon substrate as a semiconductor is used to obtain a smooth etched surface in both cases where the main surface has a plane orientation index of (110) and (100). The etching process will be described.

【0021】まず、本実施形態においてい用いるエッチ
ング液としては、水酸化第4アンモニウムとして水酸化
テトラメチルアンモニウム(以下TMAHと称する)を
用いており、これは、メチル基(−CH)の代わりに
エチル基(−C)やプロピル基(−C)あ
るいはブチル基(−C)などのアルキル基(C
2n+1)に置き換えた材質のものを用いることもで
きる。
First, tetramethylammonium hydroxide (hereinafter referred to as TMAH) is used as the quaternary ammonium hydroxide as an etching solution used in the present embodiment, and this is used in place of the methyl group (-CH 3 ). An alkyl group (C n ) such as an ethyl group (—C 2 H 5 ), a propyl group (—C 3 H 7 ), or a butyl group (—C 4 H 9 ).
H 2n + 1 ) may be used.

【0022】図1は、本実施形態におけるエッチング装
置1の原理的な構成を示すもので、エッチング槽2内に
はエッチング液としてTMAH水溶液3が収容されてい
る。このTMAH水溶液3は、濃度が20〜50wt%
の範囲で、例えば22wt%に濃度調整されたものであ
る。そして、TMAH水溶液3は、温度調整器4により
所定温度である例えば80℃に液温が保持されるように
加熱冷却の温度制御がなされ、さらにエッチング槽2内
での温度分布が一様となるようにスターラー5が槽内底
部に配置され、回転磁界が与えられて回転することによ
りTMAH水溶液3を撹拌する。
FIG. 1 shows a principle configuration of an etching apparatus 1 according to the present embodiment. An etching tank 2 contains a TMAH aqueous solution 3 as an etching solution. This TMAH aqueous solution 3 has a concentration of 20 to 50 wt%.
, And the concentration is adjusted to, for example, 22 wt%. The temperature of the TMAH aqueous solution 3 is controlled by heating and cooling by the temperature controller 4 so as to maintain the liquid temperature at a predetermined temperature, for example, 80 ° C., and the temperature distribution in the etching bath 2 becomes uniform. As described above, the stirrer 5 is arranged at the bottom in the tank, and the TMAH aqueous solution 3 is stirred by being rotated by the application of the rotating magnetic field.

【0023】エッチング対象である半導体としてのシリ
コン基板は、主表面の面方位指数を(110)あるいは
(100)としたn形のシリコンウエハ6を用いてお
り、エッチング槽2内のTMAH水溶液3内に浸漬され
た状態でエッチング処理されるようになっている。な
お、図示では、1枚のシリコンウエハ6のみを示した概
略図としているが、製造工程で使用する場合には複数枚
を同時に処理する構成を採用することができることは勿
論である。
As a silicon substrate as a semiconductor to be etched, an n-type silicon wafer 6 having a main surface with a plane orientation index of (110) or (100) is used, and a TMAH aqueous solution 3 in an etching bath 2 is used. Etching is performed in a state of being immersed in the substrate. Although only a single silicon wafer 6 is shown in the drawing, it is needless to say that a configuration in which a plurality of wafers are simultaneously processed can be employed when used in a manufacturing process.

【0024】平滑化エッチング処理工程では、ポテンシ
ョスタット7の電位印加用電極7aがシリコンウエハ6
に接続され、後述するようにして所定電位Va(V v
s.Pt)が与えられる。ポテンショスタット7には、
他に白金(Pt)製の対極7bおよび基準電極7cが設
けられており、これらもTMAH水溶液3中に浸漬さ
れ、基準電極7cの電位に対して設定される所定電位V
aが電位印加用電極7aに与えられ、対極7bにより電
流を流す構成となっている。
In the smoothing etching process, the potential application electrode 7a of the potentiostat 7 is
And a predetermined potential Va (V v
s. Pt). In potentiostat 7,
In addition, a counter electrode 7b and a reference electrode 7c made of platinum (Pt) are provided. These are also immersed in the TMAH aqueous solution 3 and have a predetermined potential V set with respect to the potential of the reference electrode 7c.
a is applied to the potential application electrode 7a, and a current flows through the counter electrode 7b.

【0025】次に、本エッチング装置1を用いてエッチ
ング処理を行なう場合について、次の3つの態様を例に
とって説明する。すなわち、(1)1ステップで行なう
面方位指数(110)のn形シリコンウエハ6のエッチ
ング処理、(2)2ステップで行なう面方位指数(11
0)のn形シリコンウエハ6のエッチング処理、およ
び、(3)面方位指数(100)のn形シリコンウエハ
6のエッチング処理の3つの態様である。
Next, a case where an etching process is performed using the present etching apparatus 1 will be described with reference to the following three embodiments. That is, (1) the etching process of the n-type silicon wafer 6 with the plane orientation index (110) performed in one step, and (2) the plane orientation index (11) performed in two steps.
There are three modes, ie, 0) the etching process for the n-type silicon wafer 6 and (3) the etching process for the n-type silicon wafer 6 with the plane orientation index of (100).

【0026】(1)1ステップで行なう面方位指数(1
10)のn形シリコンウエハ6の平滑化エッチング処理 これは、エッチング液としてのTMAH水溶液3(22
wt%,80℃に保持して使用)を用い、面方位指数が
(110)のn形シリコンウエハ6の異方性エッチング
を行なうものである。このとき、シリコンウエハ6に
は、ポテンショスタット7の電位印加電極7aを介して
所定電位Va(V vs.Pt)を印加した状態で、エ
ッチング表面が平滑化された状態でエッチングを進行さ
せる。
(1) Plane orientation index (1)
10) Smoothing etching of n-type silicon wafer 6 This is a TMAH aqueous solution 3 (22
wt.% and used at 80 ° C.), and anisotropically etching the n-type silicon wafer 6 having a plane orientation index of (110). At this time, the etching is performed on the silicon wafer 6 with the etching surface being smoothed, with the predetermined potential Va (V vs. Pt) being applied via the potential application electrode 7 a of the potentiostat 7.

【0027】まず、この場合のシリコンウエハ6(面方
位指数(110)のもの)には、後述するようにしてあ
らかじめ測定されたレストポテンシャルVrである−
1.38(V vs.Pt)に対して、これよりも負側
の電位である例えば−1.8(V vs.Pt)が所定
電位Vaとして印加される。この状態で、例えば60分
間エッチング処理を継続した場合でも、エッチング面に
はマイクロピラミッドのない平滑な状態の面を得ること
ができる。なお、このときのエッチング速度は、図2
(c)にも示すように、0.15〜0.18μm/mi
n程度である。
First, in the silicon wafer 6 (of the plane orientation index (110)) in this case, the rest potential Vr measured in advance as described later is −
With respect to 1.38 (V vs. Pt), for example, -1.8 (V vs. Pt), which is a potential on the negative side, is applied as the predetermined potential Va. In this state, even if the etching process is continued for, for example, 60 minutes, it is possible to obtain a smooth surface without a micro pyramid on the etched surface. The etching rate at this time is as shown in FIG.
As shown in (c), 0.15 to 0.18 μm / mi
about n.

【0028】上述の印加電位Vaの条件は、後述する発
明者らによる実験結果から得られたものである。この場
合、レストポテンシャルVrよりも負側に設定してエッ
チングを行なう上述の場合には、エッチング速度は多少
低下するが、エッチング表面はマイクロピラミッドのな
い平滑化された状態のものが得られる。また、シリコン
ウエハ6に印加する電位VaをレストポテンシャルVr
よりも正側の電位として、例えば−1.2(V vs.
Pt)を与えた場合には、エッチング速度は大きくなる
が、60分のエッチング処理の後のエッチング表面には
マイクロピラミッドが発生する。
The above-described conditions of the applied potential Va are obtained from experimental results by the inventors described later. In this case, in the above-described case in which the etching is performed with the setting being made on the negative side of the rest potential Vr, the etching rate is slightly reduced, but the etching surface can be obtained in a smooth state without micro-pyramids. Further, the potential Va applied to the silicon wafer 6 is changed to the rest potential Vr.
For example, as a potential on the more positive side, for example, -1.2 (V vs.
When Pt) is applied, the etching rate increases, but micro-pyramids are generated on the etched surface after the etching process for 60 minutes.

【0029】そして、レストポテンシャルVrの近傍で
の電位Vaを印加した場合には、同図(b)にはマイク
ロピラミッド発生と筋模様発生との区別を明確にした状
態で示しているが、実際には、これらが多少混在した状
態となりつつも、マイクロピラミッドの発生は極少量で
あり、エッチング条件の多少の変動によってマイクロピ
ラミッドが発生しなくなって筋模様のみの発生となる場
合もある。
When a potential Va near the rest potential Vr is applied, FIG. 2B shows a state in which the distinction between the occurrence of the micropyramid and the occurrence of the streak pattern is clearly shown. However, the occurrence of micropyramids is extremely small even though these are mixed in a small amount, and the micropyramids may not be generated due to a slight change in etching conditions, and only streaks may be generated.

【0030】このように、シリコンウエハ6に印加する
電位Vaを、レストポテンシャルVrよりも負側に設定
することにより(図2(b)に示した筋模様が形成され
る領域の電位に設定することにより)、エッチング表面
には図4に模式的に示すような多少の筋模様(島状の筋
は、幅が数十〜百数十μmの範囲で、凹凸は各筋模様の
単位毎に形成されている)が形成されるものの、実際に
はマイクロピラミッドのような凸部とは異なり、支障の
ない略平滑面として得ることができ、所望のエッチング
深さまでのエッチング処理過程として、プロセス制御性
の高いエッチング処理を行なうことができるようにな
る。
As described above, by setting the potential Va applied to the silicon wafer 6 on the negative side of the rest potential Vr, the potential Va is set to the potential of the area where the stripe pattern shown in FIG. 2B is formed. 4) on the etched surface, some streak patterns as schematically shown in FIG. 4 (the island-like streaks have a width in the range of several tens to one hundred and several tens μm, and the irregularities are in units of each streak pattern). However, unlike a convex part such as a micro-pyramid, it can be obtained as a substantially smooth surface without any hindrance, and process control is performed as an etching process up to a desired etching depth. This makes it possible to perform highly efficient etching.

【0031】(2)2ステップで行なう面方位指数(1
10)のn形シリコンウエハ6のエッチング処理 次に、上述の平滑化エッチング処理に先だって、シリコ
ンウエハ6に対する電位印加を行なわない状態でTMA
H水溶液3中でエッチング処理を行ない、続いて、シリ
コンウエハ6をそのままTMAH水溶液3中に浸漬した
状態で上述の条件で電位Vaを印加して平滑化エッチン
グ処理を行なうものである。
(2) Plane orientation index (1)
10) Etching process of n-type silicon wafer 6 Next, prior to the above-described smoothing etching process, TMA was performed without applying a potential to the silicon wafer 6.
The etching process is performed in an H aqueous solution 3, and subsequently, the silicon wafer 6 is immersed in the TMAH aqueous solution 3 as it is, and the potential Va is applied under the above conditions to perform the smoothing etching process.

【0032】まず、電位印加を行なわない状態とは、シ
リコンウエハ6の電位がゼロということではなく、電流
が流れない状態つまりレストポテンシャルVrが印加さ
れている状態と等価である。したがって、エッチングさ
れる条件としては、図2(b)に示しているように、マ
イクロピラミッドが発生する電位の領域と筋模様(図4
参照)が形成される電位の領域との境界部分である。
First, the state in which no potential is applied does not mean that the potential of the silicon wafer 6 is zero, but is equivalent to a state in which no current flows, that is, a state in which the rest potential Vr is applied. Therefore, as the etching conditions, as shown in FIG. 2B, the potential region where the micro pyramid occurs and the streak pattern (FIG.
) Is a boundary portion with the potential region where the potential is formed.

【0033】このエッチング条件では、前述したよう
に、場合によってはマイクロピラミッドの発生は極少な
く、全体としては筋模様が発生する状態である。この場
合、例えば、60分のエッチング時間を経てエッチング
面の観察をすると、面粗さは0.8μmRz(Rzは1
0点平均粗さを示す)であった。また、このエッチング
条件においては、電位Vaを印加する前述のエッチング
条件に比べてエッチング速度を大きくとることができる
(同図(c)参照)。したがって、シリコンのエッチン
グ深さ(エッチング量)寸法が大きい場合にはエッチン
グ時間を短縮することができる。
Under these etching conditions, as described above, the occurrence of micro-pyramids is extremely small in some cases, and streaks are generated as a whole. In this case, for example, when the etched surface is observed after an etching time of 60 minutes, the surface roughness is 0.8 μm Rz (Rz is 1
0 point average roughness). Further, under these etching conditions, the etching rate can be increased as compared with the above-mentioned etching conditions in which the potential Va is applied (see FIG. 3C). Therefore, when the etching depth (etching amount) dimension of silicon is large, the etching time can be shortened.

【0034】さて、上述の電位印加を行なわないエッチ
ング処理を行なう際には、シリコンウエハ6に、あらか
じめ電位印加電極7aを接続した状態としておき、電位
を印加しないことで上述のエッチング処理を行ない、続
いて、そのままの状態、つまりシリコンウエハ6をTM
AH水溶液3中に浸漬した状態のままで、印加電位Va
を−1.8(V vs.Pt)に設定して平滑化エッチ
ング処理を行なう。
When performing the above-described etching without applying the potential, the potential applying electrode 7a is connected to the silicon wafer 6 in advance, and the above-described etching is performed by applying no potential. Then, the silicon wafer 6 is left as it is,
In the state of being immersed in the AH aqueous solution 3, the applied potential Va
Is set to −1.8 (V vs. Pt) to perform a smoothing etching process.

【0035】これにより、シリコンウエハ6のエッチン
グ面に発生していた筋模様などの凹凸が解消されるよう
になり、60分のエッチング時間の経過後においては、
面粗さが0.1〜0.2μmRz程度まで改善された。
なお、この場合においては、エッチング速度は、前述し
たように遅くなるが、エッチング面の平滑化度は高ま
り、途中発生していた凹凸も略実用レベルで支障のない
程度まで改善することができるようになる。
As a result, irregularities such as stripes generated on the etched surface of the silicon wafer 6 can be eliminated, and after the lapse of the etching time of 60 minutes,
The surface roughness was improved to about 0.1 to 0.2 μm Rz.
In this case, the etching rate is reduced as described above, but the degree of smoothness of the etched surface is increased, and irregularities that have occurred in the middle can be improved to a level that does not cause a problem at a practical level. become.

【0036】また、平滑化エッチング処理では、エッチ
ング面の平滑度を高めることに代えてエッチング速度が
低下することを述べたが、この場合においては、エッチ
ング速度が低下することが逆にエッチングをストップさ
せる方向に制御することにもつながり、所望のエッチン
グ深さに近付いたら平滑化エッチング処理に切り換える
ことにより、さらにプロセス制御性も高めることができ
るようになる。
In the smoothing etching process, the etching rate is reduced instead of increasing the smoothness of the etched surface. In this case, however, the etching rate is reduced by stopping the etching. This leads to control in the direction in which the etching is performed, and when the etching depth approaches a desired etching depth, switching to the smoothing etching process can further enhance the process controllability.

【0037】(3)面方位指数(100)のn形シリコ
ンウエハ6のエッチング処理 これは、(1)と同様に、面方位指数が(100)のシ
リコンウエハ6の平滑化エッチング処理を行なうための
エッチング条件を見出だしたもので、この場合には、面
方位指数が(110)のシリコンウエハ6の場合とは逆
の関係となることがわかった。
(3) Etching process of n-type silicon wafer 6 having plane orientation index (100) This is because, similar to (1), silicon wafer 6 having plane orientation index of (100) is subjected to smoothing etching processing. In this case, it was found that the relationship was opposite to that of the silicon wafer 6 having the plane orientation index of (110).

【0038】すなわち、マイクロピラミッドを発生させ
ないようにするためには、シリコンウエハ6に与える電
位VaをレストポテンシャルVr(=−1.25V v
s.Pt)よりも正側の電位に設定する。また、その設
定する電位Vaは、エッチング処理で酸化膜が形成され
ないように、パッシベーションポテンシャルVp(=−
1.0V vs.Pt)よりも負側の範囲の電位となる
ように、例えば、−1.1(V vs.Pt)程度に設
定する。これにより、60分程度のエッチング時間でエ
ッチング処理を実施した後においても、エッチング面
を、マイクロピラミッドが発生しない平滑面として得る
ことができる。
That is, in order to prevent the micro pyramid from being generated, the potential Va applied to the silicon wafer 6 is changed to the rest potential Vr (= −1.25 V v
s. Pt) is set to a positive potential. Further, the set potential Va is set to a passivation potential Vp (= −−) so that an oxide film is not formed by the etching process.
1.0V vs. For example, the potential is set to about -1.1 (V vs. Pt) so that the potential is on the negative side of Pt). Thus, even after the etching process is performed for an etching time of about 60 minutes, the etched surface can be obtained as a smooth surface in which micro pyramids do not occur.

【0039】次に、上述のようなエッチング条件を見出
だすために発明者らが行なった実験結果について説明す
る。まず、シリコンウエハ6に対して設定する電位Va
(V vs.Pt)の値について概略的に説明する。ま
ず、一般的には、シリコンウエハ6をTMAH水溶液3
中に浸漬した状態で、負電位側から正電位側に向けて所
定のスキャン速度(例えば50mV/sec)で変化さ
せるようにして走査電位V(V vs.Pt)を印加す
ると、ある電位VrまではTMAH水溶液3側から流れ
込む方向への電流つまりカソード電流が流れ、その電位
Vrよりも正電位側になると今度は対極7b側に向けて
電流を流すようにアノード電流が流れるようになる。こ
のとき、カソード電流もアノード電流も流れない電位V
rをレストポテンシャルと定義付けしている。
Next, the results of experiments conducted by the inventors to find out the above etching conditions will be described. First, the potential Va set for the silicon wafer 6
The value of (V vs. Pt) will be schematically described. First, generally, the silicon wafer 6 is placed in the TMAH aqueous solution 3.
When the scanning potential V (V vs. Pt) is applied by changing the scanning potential from a negative potential side to a positive potential side at a predetermined scanning speed (for example, 50 mV / sec) in a state of being immersed in the inside, the potential reaches a certain potential Vr. The current flows in the direction flowing from the TMAH aqueous solution 3 side, that is, the cathode current, and when the potential becomes more positive than the potential Vr, the anode current flows so that the current flows toward the counter electrode 7b. At this time, the potential V at which neither the cathode current nor the anode current flows
r is defined as a rest potential.

【0040】なお、レストポテンシャルは、電位の値と
してはここでは負の値が得られているが、これは基準電
極7cに対して得られる電位Va(V vs.Pt)の
値であり、前述したように、シリコンウエハ6に電位を
与えない状態でエッチング液中に浸漬したときの状態と
等価となり、つまり、電位印加をしない場合の状態はす
なわちレストポテンシャルVrが与えられているのと同
じ条件に設定したことになる。
Although the negative value of the rest potential is obtained here as the value of the potential, this is the value of the potential Va (V vs. Pt) obtained with respect to the reference electrode 7c. As described above, the state when the silicon wafer 6 is immersed in the etching solution without applying a potential is equivalent to the state when the potential is not applied, that is, the state when the potential is not applied is the same as that when the rest potential Vr is given. Will be set to.

【0041】そして、アノード電流が流れる状態は、シ
リコンウエハ6が溶解あるいは酸化することに起因して
発生するもので、あるピークとなる電流値に達するまで
は主としてシリコンの溶解による電流が支配的であり、
ピーク値を取る電位Vpよりもプラス側の電位になると
酸化現象が支配的となり、これによってアノード電流は
減少する傾向となる。そして、酸化現象が進行すると生
成される酸化膜によって抵抗が高くなり、電流が阻止さ
れるようになるので電流値はゼロに近付いて行くように
なる。なお、アノード電流がピーク値となるときの電位
Vpをパッシベーションポテンシャルと定義付けしてい
る。
The state in which the anode current flows is caused by the dissolution or oxidation of the silicon wafer 6, and until the current reaches a certain peak, the current mainly due to the dissolution of silicon is dominant. Yes,
The oxidation phenomenon becomes dominant when the potential becomes higher than the potential Vp at which the peak value is obtained, and the anode current tends to decrease. Then, as the oxidation phenomenon progresses, the resistance is increased by the oxide film generated, and the current is stopped, so that the current value approaches zero. Note that the potential Vp when the anode current reaches a peak value is defined as a passivation potential.

【0042】さて、上述のように基準電極7cを設けて
電位印加用電極7aの電位を設定することにより、設定
されたシリコンウエハ6の電位Va(V vs.Pt)
は、試料としてのシリコンウエハ6の大きさやTMAH
水溶液3の温度変動などによる変動を受けることなく設
定することができるようになる。また、レストポテンシ
ャルVrやパッシベーションポテンシャルVpについて
も同様である。
By setting the potential of the potential application electrode 7a by providing the reference electrode 7c as described above, the potential Va (V vs. Pt) of the silicon wafer 6 is set.
Is the size of the silicon wafer 6 as a sample and the TMAH
The setting can be performed without being affected by the temperature variation of the aqueous solution 3 or the like. The same applies to the rest potential Vr and the passivation potential Vp.

【0043】図2(a)および図3(a)は、実際にシ
リコンウエハ6を用いて電位と電流との関係をプロット
した結果(ボルタモグラム)を示すもので、これは、図
2(a)がシリコンウエハ6が面方位指数(110)の
ものについて得られたもので、図3(a)が面方位指数
(100)のものについて得られたものの結果を示して
いる。つまり、同じシリコンウエハ6でも、エッチング
液としてのTMAH水溶液3内に晒される主表面の面方
位指数によって異なる結果が得られるのである。
FIGS. 2 (a) and 3 (a) show the results (voltammograms) of plotting the relationship between the potential and the current actually using the silicon wafer 6, which is shown in FIG. 2 (a). Fig. 3 (a) shows the results obtained for the silicon wafer 6 having the plane orientation index (110), and Fig. 3 (a) shows the results obtained for the silicon wafer 6 having the plane orientation index (100). In other words, even with the same silicon wafer 6, different results can be obtained depending on the plane orientation index of the main surface exposed to the TMAH aqueous solution 3 as an etchant.

【0044】すなわち、面方位指数(110)のシリコ
ンウエハ6では、レストポテンシャルVrは−1.38
(V vs.Pt)であり、パッシベーションポテンシ
ャルVpは−0.95(V vs.Pt)となってい
る。面方位指数(100)のシリコンウエハ6では、レ
ストポテンシャルVrは−1.25(V vs.Pt)
であり、パッシベーションポテンシャルVpは−1.0
(V vs.Pt)となっている。
That is, in the silicon wafer 6 having the plane orientation index (110), the rest potential Vr is -1.38.
(V vs. Pt), and the passivation potential Vp is −0.95 (V vs. Pt). In the silicon wafer 6 having the plane orientation index (100), the rest potential Vr is -1.25 (V vs. Pt).
And the passivation potential Vp is -1.0
(V vs. Pt).

【0045】次に、それぞれの面方位指数のシリコンウ
エハ6について、印加電位Vaを様々な値に設定してエ
ッチング処理を行なった場合におけるエッチング面の様
相とエッチング速度とについて得られた結果を図2
(b),(c),図3(b),(c)に示す。これによ
り、面方位指数が(110)のものと(100)のもの
とでは、マイクロピラミッドが発生するときの条件がレ
ストポテンシャルVrを挟んでほぼ反対の特性があるこ
とがわかった。
Next, with respect to the silicon wafer 6 having the respective plane orientation indices, the results obtained with respect to the state of the etched surface and the etching rate when the etching process is performed with the applied potential Va set to various values are shown. 2
(B), (c) and FIGS. 3 (b), (c). Thus, it was found that the conditions when the micro-pyramid was generated had almost the opposite characteristics with respect to those having the plane orientation index of (110) and (100) with respect to the rest potential Vr.

【0046】すなわち、面方位指数(110)のシリコ
ンウエハ6では、レストポテンシャルVrよりも負側の
電位を与えたときにはマイクロピラミッドの発生は抑制
され略平滑なエッチング面となり、正側の電位を与えた
ときにはマイクロピラミッドが発生する結果となる。ま
た、面方位(100)面のシリコンウエハ6では、レス
トポテンシャルVrを中心とした近傍の電位からそれよ
りも負側の電位を与えたときにはマイクロピラミッドが
発生し、正側の電位を与えたときにはマイクロピラミッ
ドの発生は抑制され略平滑なエッチング面を得ることが
できる。
That is, when a potential on the negative side of the rest potential Vr is applied to the silicon wafer 6 having a plane orientation index (110), the occurrence of micro-pyramids is suppressed and the surface becomes a substantially smooth etched surface, and a positive potential is applied. This results in the occurrence of a micropyramid. On the other hand, in the silicon wafer 6 having the (100) plane orientation, a micro-pyramid is generated when a negative potential is applied from a potential near the rest potential Vr, and when a positive potential is applied. The generation of micro pyramids is suppressed, and a substantially smooth etched surface can be obtained.

【0047】さらに、エッチング速度については、面方
位(110)面のシリコンウエハ6については、レスト
ポテンシャルVrの電位あたりを境界として大きく変動
する要素となっており、この事実は、逆にエッチング速
度についても電位の設定によって制御することが可能で
あることを示している。
Further, with respect to the etching rate, the silicon wafer 6 having the (110) plane orientation is a factor that largely fluctuates around the potential of the rest potential Vr. Also indicates that control can be performed by setting the potential.

【0048】(第2の実施形態)次に、図5を参照して
本発明の第2の実施形態について説明する。これは、エ
ッチングしようとするシリコンウエハ6の表面を粗面化
する場合のエッチングつまり粗面化エッチング処理を行
なう場合である。すなわち、シリコンウエハ6の表面に
荒れた面を形成して表面積を広くすることにより、オー
ミックコンタクトを形成する場合や、形成した素子を接
着する場合などに有効となるエッチング面を形成しよう
とするものである。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This is a case where etching for roughening the surface of the silicon wafer 6 to be etched, that is, a roughening etching process is performed. That is, by forming a rough surface on the surface of the silicon wafer 6 to increase the surface area, it is intended to form an etched surface that is effective in forming an ohmic contact or bonding formed elements. It is.

【0049】これにより、例えば、オーミックコンタク
ト形成の場合においては、接触面積を増大させること
で、その部分での接触抵抗を小さくして電気的特性の向
上を図ることができるようになり、素子の接着面を形成
する場合においては、接触面積を増大させることで、そ
の部分での接着強度の向上を図ることができるようにな
る。
Thus, for example, in the case of forming an ohmic contact, by increasing the contact area, it is possible to reduce the contact resistance at that portion and to improve the electrical characteristics, and to improve the electrical characteristics of the element. In the case of forming the bonding surface, by increasing the contact area, the bonding strength at that portion can be improved.

【0050】エッチング条件としては、第1の実施形態
で説明したように、図2および図3で示される電位の各
領域のうちで、面方位指数が(110)のシリコンウエ
ハ6の場合には、図2(b)に示すように、印加する電
位Vaをマイクロピラミッドが発生する領域(−1.5
〜−0.95V vs.Pt)の電位である例えば−
1.2(V vs.Pt)に設定してエッチング処理を
行なう。すると、シリコンウエハ6のエッチング面には
図5に示すようなマイクロピラミッドが多数形成される
ようになる。このとき、形成されるマイクロピラミッド
の程度を、印加する電位の値を適当に選定することによ
り制御することができる。
As described in the first embodiment, the etching conditions for the silicon wafer 6 having a plane orientation index of (110) among the potential regions shown in FIGS. 2 and 3 are as described in the first embodiment. As shown in FIG. 2B, the potential Va to be applied is changed to a region (-1.5
~ -0.95V vs. Pt), for example, −
The etching process is performed at 1.2 (V vs. Pt). Then, a large number of micro pyramids as shown in FIG. 5 are formed on the etched surface of the silicon wafer 6. At this time, the degree of the formed micropyramid can be controlled by appropriately selecting the value of the applied potential.

【0051】また、面方位指数が(100)のシリコン
ウエハ6の場合には、印加する電位Vaをマイクロピラ
ミッドが発生する領域(−1.45V vs.Ptより
も負側の電位領域)の電位である例えば−1.55(V
vs.Pt)に設定してエッチング処理を行なう。す
ると、シリコンウエハ6のエッチング面には、同様に図
5に示すようなマイクロピラミッドが多数形成されるよ
うになる。このとき、形成されるマイクロピラミッドの
発生頻度などの程度を、印加する電位Vaの値を適当に
選定することにより制御することができる。
In the case of the silicon wafer 6 having a plane orientation index of (100), the potential Va to be applied is set to the potential of the region where the micropyramid is generated (the potential region on the negative side of -1.45 V vs. Pt). For example, -1.55 (V
vs. (Pt) and perform the etching process. Then, a large number of micro pyramids as shown in FIG. 5 are formed on the etched surface of the silicon wafer 6. At this time, the degree of occurrence frequency of the formed micro-pyramid can be controlled by appropriately selecting the value of the potential Va to be applied.

【0052】なお、マイクロピラミッドの大きさは、一
辺が数μmから10μm程度のもので、面方位指数(1
00)の面では底面が正方形のピラミッド状に形成され
るが、面方位指数(110)の面では、底面が菱形状の
ピラミッド状に形成されることがわかっている。
The size of the micropyramid is about several μm to 10 μm on one side, and the plane orientation index (1
It is known that the bottom surface is formed in a square pyramid shape on the (00) plane, whereas the bottom surface is formed in a rhombic pyramid shape on the plane with the plane orientation index (110).

【0053】(第3の実施形態)図6および図7は、本
発明の第3の実施形態を示すもので、例えば、圧力セン
サのダイヤフラムなどを形成する場合において、面方位
指数が(110)を有するシリコンウエハ6に印加する
電位Vaを調整することにより、その寸法を制御するエ
ッチング処理を行なうものである。
Third Embodiment FIGS. 6 and 7 show a third embodiment of the present invention. For example, when a diaphragm or the like of a pressure sensor is formed, the plane orientation index is (110). By adjusting the potential Va applied to the silicon wafer 6 having the above, an etching process for controlling the size is performed.

【0054】図6は、エッチング処理を行なうシリコン
ウエハ6の圧力センサを形成するためのシリコン基板8
部分の断面を示すもので、所望の厚さ寸法tのダイヤフ
ラム9の部分を形成するために、裏面(図示では上方)
側から異方性エッチングを行なって深さ寸法Dの凹部1
0を形成する(同図(a)参照)。このとき、ダイヤフ
ラム9の寸法(厚さtを有する部分の幅寸法)Lを所望
の大きさに形成するために、同図(b)に示すように、
主表面の面方位指数(110)に対して、凹部10の周
壁部分をなす斜面部が面方位指数(100)で露出する
ように、この斜面部分を考慮してエッチングマスク11
を形成する。
FIG. 6 shows a silicon substrate 8 for forming a pressure sensor of a silicon wafer 6 to be subjected to an etching process.
This shows a cross section of a portion, and a rear surface (upward in the figure) is formed to form a portion of the diaphragm 9 having a desired thickness t.
A concave portion 1 having a depth D by performing anisotropic etching from the side
0 is formed (see FIG. 3A). At this time, in order to form the dimension L (the width dimension of the portion having the thickness t) L of the diaphragm 9 to a desired size, as shown in FIG.
The etching mask 11 is taken into consideration so that the slope portion forming the peripheral wall portion of the concave portion 10 is exposed with the plane orientation index (100) with respect to the plane orientation index (110) of the main surface.
To form

【0055】本実施形態においては、シリコンウエハ6
の面方位指数(110)の面のエッチング速度と、エッ
チング処理の進行に伴って凹部10に露出する面方位指
数(100)の面の部分のエッチング速度との比をシリ
コンウエハ6への印加電位Vaを調整することにより制
御しようとするものである。
In this embodiment, the silicon wafer 6
The ratio of the etching rate of the plane with the plane orientation index (110) to the etching rate of the plane with the plane orientation index (100) exposed in the concave portion 10 as the etching process proceeds is defined as the potential applied to the silicon wafer 6. It is intended to control by adjusting Va.

【0056】図7は、エッチング液を22wt%のTM
AH水溶液3を用い、80℃に保持した状態でn形シリ
コンウエハ6への印加電位Vaを変化させて(110)
面および(100)面のエッチング速度を測定し、その
比の値を示したものである。この結果、エッチング速度
比は、印加電圧Vaの依存性が高く、これを制御するこ
とにより所望のエッチング速度比でエッチング加工処理
を行なうことができるようになる。
FIG. 7 shows that the etching solution is a 22 wt% TM
The potential Va applied to the n-type silicon wafer 6 is changed while maintaining the temperature at 80 ° C. using the AH aqueous solution 3 (110).
In the figure, the etching rates of the plane and the (100) plane were measured, and the ratio values were shown. As a result, the etching rate ratio is highly dependent on the applied voltage Va, and by controlling this, the etching processing can be performed at a desired etching rate ratio.

【0057】本発明は、上記実施形態にのみ限定される
ものではなく、次のように変形また拡張できる。上記各
実施形態においては、シリコンウエハ6としてn形のも
のを使用した場合について説明したが、これに限らず、
p形のシリコンウエハについても同様のエッチング処理
が成立する。なお、エッチング条件を決める印加電圧V
aの値や極性については、n形あるいはp形の如何によ
らず、同様の特性を示すものとして扱うことができる
が、レストポテンシャルVrの値やパッシベーションポ
テンシャルVpの値そのものについては異なることが一
般的である。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified or expanded as follows. In the above embodiments, the case where the n-type silicon wafer 6 is used has been described.
The same etching process is performed for a p-type silicon wafer. The applied voltage V that determines the etching conditions
The value of a and the polarity can be treated as having the same characteristics regardless of the n-type or p-type, but the values of the rest potential Vr and the value of the passivation potential Vp are generally different. It is a target.

【0058】エッチング液として使用するTMAH水溶
液3は、22wt%のものに限らず、20〜50wt%
の範囲内であれば使用することができる。なお、濃度に
ついては、低濃度側の方がエッチング速度は高くなり、
エッチング面は荒れやすくなる傾向にある。また、濃度
変動が制御できる状態であれば、20wt%の濃度で使
用することは十分に可能である。同様にして、エッチン
グ液の温度は80℃に設定してエッチング処理を行なっ
ているが、これも適宜の条件に設定することができる。
The TMAH aqueous solution 3 used as the etching solution is not limited to 22 wt% but may be 20 to 50 wt%.
Can be used as long as it is within the range. Regarding the concentration, the etching rate is higher on the lower concentration side,
The etched surface tends to be rough. In addition, if the concentration fluctuation can be controlled, it is possible to use a concentration of 20 wt%. Similarly, the temperature of the etching solution is set to 80 ° C. to perform the etching process, but this can be set to an appropriate condition.

【0059】また、TMAH水溶液3に限らず、水酸化
第4アンモニウムとして、水酸化テトラエチルアンモニ
ウム(TEAH),水酸化テトラプロピルアンモニウム
(TPAH)あるいは水酸化テトラブチルアンモニウム
(TBAH)など、種々のアルキル基のものを採用する
ことができる。
Not only the TMAH aqueous solution 3 but also various alkyl groups such as tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAH) or tetrabutylammonium hydroxide (TBAH) as the quaternary ammonium hydroxide. Can be adopted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態を示すエッチング槽の
概略的な構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an etching tank showing a first embodiment of the present invention.

【図2】面方位指数(110)のシリコンウエハに対す
るエッチング条件を説明するための図
FIG. 2 is a view for explaining etching conditions for a silicon wafer having a plane orientation index (110).

【図3】面方位指数(100)のシリコンウエハに対す
る図2相当図
FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 2 for a silicon wafer having a plane orientation index (100).

【図4】エッチング面に形成された筋模様の模式図FIG. 4 is a schematic view of a streak pattern formed on an etched surface.

【図5】本発明の第2の実施形態を示すエッチング面に
形成されたマイクロピラミッドの模式図
FIG. 5 is a schematic diagram of a micro pyramid formed on an etched surface according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施形態を示すシリコン基板に
おけるダイヤフラムの形状と面方位指数とを示す図
FIG. 6 is a diagram showing a shape of a diaphragm and a plane orientation index on a silicon substrate according to a third embodiment of the present invention.

【図7】印加電位に対する異なる面方位指数の間のエッ
チング速度比の関係を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an etching rate ratio between different plane orientation indices with respect to an applied potential.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1はエッチング装置、2はエッチング槽、3はTMAH
水溶液(水酸化第四アンモニウム水溶液)、4は温度調
整器、5はスターラー、6はシリコンウエハ、7はポテ
ンショスタット、7aは電位印加電極、7cは基準電
極、8はシリコン基板、9はダイヤフラム、10は凹
部、11はエッチングマスクである。
1 is an etching device, 2 is an etching tank, 3 is TMAH
Aqueous solution (quaternary ammonium hydroxide aqueous solution), 4 is a temperature controller, 5 is a stirrer, 6 is a silicon wafer, 7 is a potentiostat, 7a is a potential application electrode, 7c is a reference electrode, 8 is a silicon substrate, 9 is a diaphragm, Reference numeral 10 denotes a concave portion, and 11 denotes an etching mask.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F043 AA02 BB02 DD12 DD14 EE10 EE14 FF04 FF07 FF10 GG04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F043 AA02 BB02 DD12 DD14 EE10 EE14 FF04 FF07 FF10 GG04

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体をエッチング液中に浸すことによ
りエッチング処理を行なう半導体のエッチング方法にお
いて、 前記エッチング液は、水酸化第4アンモニウム(TAA
H(Tetra Arkyl Ammonium Hydroxide);[R
N]OH,ただしR〜Rはアルキル基を
示す)水溶液を所定濃度に調整したものを用い、 前記半導体に所定電位を与えた状態で前記エッチング処
理を行なうことを特徴とする半導体のエッチング方法。
1. A semiconductor etching method for performing an etching process by immersing a semiconductor in an etching solution, wherein the etching solution is quaternary ammonium hydroxide (TAA).
H (Tetra Arkyl Ammonium Hydroxide); [R 1 R 2 R
3 R 4 N] + OH , wherein R 1 to R 4 each represent an alkyl group) An aqueous solution adjusted to a predetermined concentration is used, and the etching process is performed while a predetermined potential is applied to the semiconductor. Semiconductor etching method.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体のエッチング方
法において、 前記半導体が、主表面の面方位指数が(110)のシリ
コン基板である場合に、 前記エッチング処理時に前記半導体に与える電位を前記
エッチング液に浸漬される基準電極の電位に対してその
シリコン基板に電流が流れない状態として規定されるレ
ストポテンシャルよりも負側の電位に設定することによ
り行なう平滑化エッチング処理工程を設けたことを特徴
とする半導体のエッチング方法。
2. The method of etching a semiconductor according to claim 1, wherein, when the semiconductor is a silicon substrate having a main surface having a plane orientation index of (110), the potential given to the semiconductor during the etching process is set to the potential. A smoothing etching process step is provided in which the potential of the reference electrode immersed in the etchant is set to a potential on the negative side of a rest potential defined as a state in which no current flows through the silicon substrate. Characteristic semiconductor etching method.
【請求項3】 請求項1に記載の半導体のエッチング方
法において、 前記半導体が、主表面の面方位指数が(100)のシリ
コン基板である場合に、 前記エッチング処理時に前記半導体に与える電位を前記
エッチング液に浸漬される基準電極の電位に対してその
シリコン基板に流れるアノード電流が最大となる電位と
して規定されるパッシベーションポテンシャルと前記レ
ストポテンシャルとの間の電位に設定することにより行
なう平滑化エッチング処理工程を設けたことを特徴とす
る半導体のエッチング方法。
3. The semiconductor etching method according to claim 1, wherein, when the semiconductor is a silicon substrate having a main surface having a plane orientation index of (100), the potential applied to the semiconductor during the etching process is set to the potential. A smoothing etching process performed by setting a potential between a passivation potential and a rest potential defined as a potential at which an anode current flowing through a silicon substrate becomes maximum with respect to a potential of a reference electrode immersed in an etching solution. A method for etching a semiconductor, comprising a step.
【請求項4】 請求項2あるいは3に記載の半導体のエ
ッチング方法において、 前記平滑化エッチング処理工程は、前記半導体に電位を
与えない状態で行なうエッチング処理工程の後工程とし
て実施されることを特徴とする半導体のエッチング方
法。
4. The method for etching a semiconductor according to claim 2, wherein the smoothing etching process is performed as a process after the etching process performed without applying a potential to the semiconductor. Semiconductor etching method.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の半
導体のエッチング方法において、 前記エッチング液は、水酸化第四アンモニウムとしての
水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH(Tetra Me
thyl Ammonium Hydoroxide);[(CHN]
;以下TMAHと称す)水溶液を用いることを特徴
とする半導体のエッチング方法。
5. The method for etching a semiconductor according to claim 1, wherein the etching solution is tetramethylammonium hydroxide (TMAH).
thyl Ammonium Hydoroxide); [(CH 3 ) 4 N] + O
H ; hereinafter referred to as TMAH) an etching method for a semiconductor, characterized by using an aqueous solution.
【請求項6】 請求項5に記載の半導体のエッチング方
法において、 前記TMAH水溶液は、20〜50wt%の範囲の濃度
に調整されていることを特徴とする半導体のエッチング
方法。
6. The method for etching a semiconductor according to claim 5, wherein the TMAH aqueous solution is adjusted to a concentration in a range of 20 to 50 wt%.
【請求項7】 請求項6に記載の半導体のエッチング方
法において、 前記TMAH水溶液は、22wt%の濃度に調整されて
いることを特徴とする半導体のエッチング方法。
7. The method of etching a semiconductor according to claim 6, wherein the TMAH aqueous solution is adjusted to a concentration of 22 wt%.
【請求項8】 請求項1に記載の半導体のエッチング方
法において、 前記半導体が、主表面の面方位指数が(110)のシリ
コン基板である場合に、 前記エッチング処理時に前記半導体に与える電位を前記
パッシベーションポテンシャルと前記レストポテンシャ
ルとの間の電位に設定することにより行なう粗面化エッ
チング処理工程を設けたことを特徴とする半導体のエッ
チング方法。
8. The method for etching a semiconductor according to claim 1, wherein when the semiconductor is a silicon substrate having a main surface having a plane orientation index of (110), the potential applied to the semiconductor during the etching process is set to the potential. A method of etching a semiconductor, comprising a roughening etching step performed by setting a potential between a passivation potential and the rest potential.
【請求項9】 請求項1に記載の半導体のエッチング方
法において、 前記半導体が、主表面の面方位指数が(100)のシリ
コン基板である場合に、 前記エッチング処理時に前記半導体に与える電位を前記
レストポテンシャルよりも負側の電位に設定することに
より行なう粗面化エッチング処理工程を設けたことを特
徴とする半導体のエッチング方法。
9. The method for etching a semiconductor according to claim 1, wherein, when the semiconductor is a silicon substrate having a main surface having a plane orientation index of (100), the potential applied to the semiconductor during the etching process is set to the potential. A method for etching a semiconductor, comprising a roughening etching step performed by setting the potential to a negative side of a rest potential.
【請求項10】 請求項1ないし3のいずれかに記載の
半導体のエッチング方法において、 前記エッチング処理により前記半導体のエッチング面に
現れる異なる面方位についてそれらの面方位に対するエ
ッチングの進行速度比を前記半導体に与える所定電位の
レベルを調整することにより設定することを特徴とする
半導体のエッチング方法。
10. The method for etching a semiconductor according to claim 1, wherein, for different plane orientations appearing on the etched surface of the semiconductor due to the etching process, the etching progress rate ratio with respect to those plane orientations is determined. A method for adjusting the level of a predetermined potential applied to a semiconductor device.
【請求項11】 請求項10に記載の半導体のエッチン
グ方法において、 前記半導体としてのシリコン基板に対して面方位指数が
(100)および(110)のエッチングの進行速度比
を設定するようにシリコン基板に電位を与えることを特
徴とする半導体のエッチング方法。
11. The method for etching a semiconductor according to claim 10, wherein the silicon substrate as the semiconductor has an etching progress rate ratio of (100) and (110) with respect to a plane orientation index of (100). Applying a potential to the semiconductor.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7148125B2 (en) 2001-12-12 2006-12-12 Denso Corporation Method for manufacturing semiconductor power device
JP2018011080A (en) * 2017-09-26 2018-01-18 日亜化学工業株式会社 Method for manufacturing optical member, method for manufacturing semiconductor laser device, and semiconductor laser device
US10581219B2 (en) 2015-07-29 2020-03-03 Nichia Corporation Semiconductor laser device

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