JP2000349065A - Semiconductor device having movable part and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体の微細加工に
より作成される、支持基板と、少なくとも一端が支持基
板に固定された可動部を有する半導体装置及びその処理
方法に関する。本発明は、シリコン基板上に作成され
た、加速度、角速度又は角加速度検出器として使用可能
な振動式検出器に特に有効である。また、本発明は、い
わゆるＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハを用いて
作製される振動式検出器に特に有効である。ＳＯＩ（Si
licon On Insulator）ウエハは、支持基板上に絶縁層(I
nsulator)を有し、絶縁層の上にシリコン層を有するも
のである。支持基板をシリコン(Si)、絶縁層を酸化珪素
(SiO2)とし、シリコン(Si)−酸化珪素(SiO2)−シリコン
(Si)の３層構造としたものが一般的である。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device having a support substrate, a movable portion having at least one end fixed to the support substrate, and a processing method for the semiconductor device, which is formed by fine processing of a semiconductor. The present invention is particularly effective for a vibration type detector formed on a silicon substrate and usable as an acceleration, angular velocity or angular acceleration detector. The present invention is particularly effective for a vibrating detector manufactured using a so-called SOI (Silicon On Insulator) wafer. SOI (Si
licon On Insulator) Wafer has an insulating layer (I
nsulator) and a silicon layer on the insulating layer. Support substrate is silicon (Si), insulating layer is silicon oxide
(SiO 2 ), silicon (Si)-silicon oxide (SiO 2 )-silicon
Generally, a three-layer structure of (Si) is used.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＳＯＩウエハを用いた検出器としての半
導体装置は、製造工程に標準的なＣＭＯＳプロセス装置
を用いることができ、信号処理回路との集積化も容易で
ある。図７は、加速度、角速度又は角加速度等の物理量
の検出器として使用可能な振動式検出器９００の概略を
示した平面図である。図７の振動式検出器９００は、紙
面に平行な基板上に、アンカー部９５１、９５２、９５
３、９５４にて基板に固定され、その他の部分は基板か
ら浮いた形で形成される。即ち、可動部は、マス部９１
と、そこからｘ軸方向に延伸される第１ビーム９２１、
９２２、９２３及び９２４と、第１ビーム９２１他端及
び９２２他端をつなぐｙ軸に平行な連結部９３１、第１
ビーム９２３他端及び９２４他端をつなぐｙ軸に平行な
連結部９３２、連結部９３１、９３２からｙ軸方向に延
伸される第２ビーム９４１、９４２、９４３及び９４４
である。第２ビーム９４１、９４２、９４３及び９４４
がｘ軸方向に湾曲することにより、マス部９１、第１ビ
ーム９２１、９２２、９２３及び９２４並びに連結部９
３１及び９３２が一体となってｘ軸方向に変位可能とな
っている。また、第１ビーム９２１、９２２、９２３及
び９２４がｙ軸方向に湾曲することによりマス部９１が
ｙ軸方向に変位可能となっている。2. Description of the Related Art A semiconductor device as a detector using an SOI wafer can use a standard CMOS process device in a manufacturing process and can be easily integrated with a signal processing circuit. FIG. 7 is a plan view schematically showing a vibration type detector 900 that can be used as a detector for a physical quantity such as acceleration, angular velocity, or angular acceleration. The vibration-type detector 900 shown in FIG. 7 includes anchor portions 951, 952, and 95 on a substrate parallel to the paper surface.
At 3,954, it is fixed to the substrate, and the other parts are formed floating from the substrate. That is, the movable portion is the mass portion 91
And a first beam 921 extending in the x-axis direction therefrom,
A connecting portion 931 parallel to the y-axis connecting the other ends of the first beam 921 and the other end of the first beam 922, 922, 923, and 924;
A connecting portion 932 connecting the other ends of the beams 923 and 924 parallel to the y-axis, and second beams 941, 942, 943, and 944 extending from the connecting portions 931 and 932 in the y-axis direction.
It is. Second beams 941, 942, 943 and 944
Are curved in the x-axis direction, so that the mass section 91, the first beams 921, 922, 923 and 924 and the connecting section 9
31 and 932 are integrally displaceable in the x-axis direction. In addition, the first beam 921, 922, 923, and 924 bends in the y-axis direction, so that the mass portion 91 can be displaced in the y-axis direction.
【０００３】図７の振動式検出器９００は上記のような
構成に加えて、可動部と、基板に仮定された電極双方か
ら櫛歯電極が形成されている。即ち、ｙ軸に平行な連結
部９３１及び９３２からｘ軸方向に櫛歯電極９６１及び
９６２が形成され、これとかみ合うように、電極９８１
及び９８２から櫛歯電極９７１及び９７２が形成されて
いる。電極９８１及び９８２、即ち櫛歯電極９７１及び
９７２に所定の交流電圧を印加することにより、連結部
９３１及び９３２を介してマス部９１のｘ軸方向の振動
が励起される。[0003] In addition to the above configuration, the vibration type detector 900 shown in FIG. 7 has a comb-shaped electrode formed by both a movable portion and an electrode assumed on a substrate. That is, the comb-shaped electrodes 961 and 962 are formed in the x-axis direction from the connecting portions 931 and 932 parallel to the y-axis, and the electrodes 981 are engaged with the comb-shaped electrodes 961 and 962.
And 982, comb-tooth electrodes 971 and 972 are formed. By applying a predetermined AC voltage to the electrodes 981 and 982, ie, the comb electrodes 971 and 972, the vibration of the mass portion 91 in the x-axis direction is excited via the connecting portions 931 and 932.
【０００４】一方、マス部９１のｙ軸方向の変位を静電
容量の変化として検出するため、マス部９１からｘ軸方
向に延びた支持部を介してｙ軸方向に櫛歯９６３及び９
６４が形成され、これとかみ合うように、電極９８３及
び９８４から櫛歯電極９７３及び９７４が形成されてい
る。そして、紙面に平行で互いに垂直なｘ軸方向に振動
させ、ｚ軸回りの角速度によりｙ軸方向に励起される振
動を、櫛歯９６３及び９７３により形成される静電容量
の変化並びに櫛歯９６４及び９７４により形成される静
電容量の変化により検出するものである。On the other hand, in order to detect the displacement of the mass portion 91 in the y-axis direction as a change in capacitance, the comb teeth 963 and 963 are moved in the y-axis direction from a support portion extending in the x-axis direction from the mass portion 91.
64 are formed, and comb electrodes 973 and 974 are formed from the electrodes 983 and 984 so as to mesh therewith. Then, it is vibrated in the x-axis direction which is parallel to the plane of the paper and perpendicular to each other, and the vibration excited in the y-axis direction by the angular velocity about the z-axis is caused by the change in the capacitance formed by the comb teeth 963 and 973 and the comb tooth 964 And 974 are detected by the change in the capacitance formed.
【０００５】図８は、振動式検出器９００の、作製工程
の概略を示した概念図である。振動式検出器９００は、
いわゆるＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハを用い
て製造することができる。即ち、支持基板１と、可動
部、電極を形成する活性層３とを酸化シリコン(SiO2)膜
から成る犠牲層２を介して形成する。支持基板１はシリ
コン基板、活性層３と犠牲層２は１枚のシリコン基板か
ら形成し、これらを張り合わせ、一体の基板とする（図
８の（ａ））。次に、プラズマＣＶＤによりアンドープ
トシリケートグラス(Undoped Silicate Glass, USG)層
４を形成し（図８の（ｂ））、これをマスクとして反応
性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりトレンチエッチン
グを行う（図８の（ｃ））。こうして可動部３００や電
極を所望の形状に形成する。次にフッ酸（フッ化水素(H
F)水溶液）により犠牲層２をエッチし、可動部３００を
支持基板１から分離する（図８の（ｄ））。この時、可
動部３００と支持基板１の間には、犠牲層２がエッチさ
れてできた空隙２０が存在する。尚、酸化シリコン(SiO
2)膜から成る犠牲層２の膜厚は2〜4μm程度であるの
で、空隙２０の厚さも同様である。即ち、可動部３００
と支持基板１との間隔は2〜4μm程度と極めて小さい。FIG. 8 is a conceptual diagram schematically showing a manufacturing process of the vibration type detector 900. The vibration type detector 900 is
It can be manufactured using a so-called SOI (Silicon On Insulator) wafer. That is, the support substrate 1 and the active layer 3 forming the movable portion and the electrode are formed via the sacrificial layer 2 made of a silicon oxide (SiO 2 ) film. The support substrate 1 is formed from a silicon substrate, and the active layer 3 and the sacrificial layer 2 are formed from a single silicon substrate, and these are laminated to form an integrated substrate (FIG. 8A). Next, an undoped silicate glass (Undoped Silicate Glass, USG) layer 4 is formed by plasma CVD (FIG. 8B), and trench etching is performed by reactive ion etching (RIE) using this as a mask (FIG. 8). (C)). Thus, the movable portion 300 and the electrodes are formed in desired shapes. Next, hydrofluoric acid (hydrogen fluoride (H
The sacrificial layer 2 is etched by (F) aqueous solution), and the movable part 300 is separated from the support substrate 1 (FIG. 8D). At this time, a space 20 formed by etching the sacrificial layer 2 exists between the movable part 300 and the support substrate 1. In addition, silicon oxide (SiO
2 ) Since the thickness of the sacrificial layer 2 made of a film is about 2 to 4 μm, the thickness of the gap 20 is the same. That is, the movable part 300
The distance between the substrate and the supporting substrate 1 is extremely small, about 2 to 4 μm.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】さて、犠牲層２のエッ
チングにより空隙２０が形成されるが、ここにエッチン
グ液が残存すると、その表面張力により可動部３００が
対向する基板面１０に固着（スティッキング）する。ま
た、エッチング液の残存しない状態で作製完了したとし
ても、検出器として使用中にやはり可動部３００が対向
する基板面１０に固着（スティッキング）する可能性が
ある（図８の（ｅ））。図８の（ｄ）に示すシリコン(S
i)から成る支持基板１の基板面１０と、同じくシリコン
(Si)から成る可動部３００の表面３０はどちらも極めて
平滑度が高く、支持基板１と可動部３００が接触した場
合その接触面積は大きい。よって、可動部３００が対向
する基板面１０に固着した場合、その固着力は非常に強
く、分離が極めて困難となり、製造時の歩留まりが悪
く、製造後の信頼性及び長期安定性の低いものとなる。A gap 20 is formed by etching the sacrificial layer 2. If an etchant remains in the gap 20, the movable portion 300 sticks to the opposing substrate surface 10 due to the surface tension (sticking). ). Further, even if the fabrication is completed in a state where the etchant does not remain, there is a possibility that the movable portion 300 is also stuck to the opposing substrate surface 10 during use as a detector (FIG. 8E). The silicon (S) shown in FIG.
i) and the substrate surface 10 of the support substrate 1 made of silicon
Both surfaces 30 of the movable portion 300 made of (Si) have extremely high smoothness, and the contact area between the support substrate 1 and the movable portion 300 is large. Therefore, when the movable portion 300 is fixed to the opposing substrate surface 10, the fixing force is very strong, separation becomes extremely difficult, the yield at the time of manufacture is low, and the reliability and long-term stability after manufacture are low. Become.
【０００７】そこで近年、エッチング液を完全に除去す
る方法として、ジクロロベンゼン(C 6H4Cl2)或いはｔ−
ブチルアルコール(t-C4H9OH)を使用して洗浄したのちそ
れらを昇華させる昇華法、超臨界二酸化炭素(CO2)によ
る洗浄及び乾燥が開発された。また、フッ化水素(HF)蒸
気による犠牲層のドライエッチングも研究されていた。
一方、作製後の構造体（可動部及び対向する基板面）の
表面エネルギーを下げるために、長鎖アルキル基（CnH
2n-1-，ｎ＝4〜20）を有するクロロシラン或いはシラザ
ンによるシリル化(Silylation)処理、プラズマ重合によ
るフッ素系ポリマー膜の形成などが研究されている。Therefore, in recent years, the etchant has been completely removed.
Dichlorobenzene (C 6HFourClTwo) Or t-
Butyl alcohol (t-CFourH9OH)
Sublimation method to sublime them, supercritical carbon dioxide (COTwoBy)
Washing and drying have been developed. In addition, hydrogen fluoride (HF)
Dry etching of sacrificial layers by air has also been studied.
On the other hand, the structure (movable part and opposing substrate surface)
To reduce the surface energy, use long-chain alkyl groups (CnH
2n-1-, Chlorosilane or silaza having n = 4 to 20)
(Silylation) treatment, plasma polymerization
For example, formation of a fluorine-based polymer film has been studied.
【０００８】しかし、上記のエッチング液の除去方法
は、いずれも特殊装置による処理であり、振動式検出器
の加工工程が複雑になる上、エッチング終了後の、組み
立て時や使用時の固着（スティッキング）防止策とは成
り得なかった。このことは、上記フッ化水素(HF)蒸気に
よる犠牲層のドライエッチングについても同様に言え
る。また、上記の構造体の表面エネルギーを下げる方法
は、特殊装置による処理である上、振動式検出器の全体
に低表面エネルギー膜を形成することとなり、低表面エ
ネルギー膜形成による検出器の特性変化や長期信頼性に
課題が残っていた。However, any of the above-described methods of removing the etching solution is a process using a special device, which complicates the processing steps of the vibration type detector, and also causes sticking (sticking) at the time of assembling or use after completion of etching. ) It could not be a preventive measure. The same can be said for the dry etching of the sacrificial layer by the hydrogen fluoride (HF) vapor. In addition, the above method of lowering the surface energy of the structure is a process using a special device, and also forms a low surface energy film on the entire vibration type detector, and the characteristic change of the detector due to the formation of the low surface energy film. And long-term reliability remained issues.
【０００９】本発明はこれらの問題点に鑑み、簡易な処
理方法により振動式検出器の基板面への固着を防止する
ものである。また、その簡易な処理方法により得られる
振動式検出器を提供するものである。In view of these problems, the present invention is to prevent the vibration type detector from sticking to the substrate surface by a simple processing method. Another object of the present invention is to provide a vibration type detector obtained by the simple processing method.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め請求項１に記載の手段によれば、その一部が犠牲層を
介して支持基板に支持され、且つその主要部が支持基板
と空隙を介して対向し、支持基板に対して可動である可
動部を有する半導体装置において、支持基板の表面の可
動部と対向する部分がエッチングされて平滑度が悪化し
ており、可動部が、それと対向する支持基板の表面に固
着しにくいことを特徴とする。支持基板に対して可動で
ある可動部と対向する、支持基板の表面部分が平滑でな
いので、可動部が支持基板に固着することが無い。According to the first aspect of the present invention, a part is supported by a supporting substrate via a sacrificial layer, and a main part of the supporting member is connected to the supporting substrate. In a semiconductor device having a movable portion opposed to the air gap and movable with respect to the support substrate, a portion of the surface of the support substrate opposed to the movable portion is etched to deteriorate the smoothness. It is characterized in that it is difficult to be fixed to the surface of the supporting substrate facing it. Since the surface portion of the support substrate facing the movable portion movable with respect to the support substrate is not smooth, the movable portion does not adhere to the support substrate.
【００１１】請求項２に記載の手段によれば、その一部
が犠牲層を介して支持基板に支持され、且つその主要部
が支持基板と空隙を介して対向し、支持基板に対して可
動である可動部を有する半導体装置の処理方法におい
て、支持基板の表面の可動部と対向する部分をエッチン
グすることで、支持基板表面の平滑度を悪化させること
を特徴とする。このような処理により、支持基板の表面
部分が平滑でなくなるので、可動部が支持基板に固着す
ることが無い。According to the second aspect of the present invention, a part thereof is supported by the supporting substrate via the sacrificial layer, and a main part thereof is opposed to the supporting substrate via a gap and is movable with respect to the supporting substrate. In the method for processing a semiconductor device having a movable portion, the smoothness of the surface of the support substrate is deteriorated by etching a portion of the surface of the support substrate facing the movable portion. By such processing, the surface portion of the support substrate is not smooth, so that the movable portion does not adhere to the support substrate.
【００１２】また、請求項３に記載の手段によれば、そ
の一部が犠牲層を介して支持基板に支持され、且つその
主要部が支持基板と空隙を介して対向し、支持基板に対
して可動である可動部を有する半導体装置の処理方法に
おいて、支持基板がシリコン(Si)から成り、シリコン(S
i)基板の表面の少なくとも可動部と対向する部分はｐ型
であり、フッ化物イオン(F-)を含むエッチング液を用い
て電解エッチングすることにより、シリコン(Si)基板の
表面の可動部と対向するｐ型部分の平滑度を悪化させる
ことを特徴とする。シリコン(Si)基板のエッチャントと
してフッ化物イオン(F-)は強力であり、シリコン(Si)基
板の表面を陽極に接続して電解エッチングすることによ
り、効率良くシリコン(Si)基板の表面の平滑度を悪化さ
せることができる。エッチングにより平滑度を悪化させ
たい部分がｐ型シリコン(Si)であるので、電解エッチン
グの際にｐ型シリコン(Si)を陽極とすれば、ｐ型シリコ
ン(Si)の酸化及びフッ化珪素(SiF4)或いはフルオロ珪酸
イオン(SiF6 2-)への化学変化を容易に進行させることが
できる。According to the third aspect of the present invention, a part of the supporting member is supported by the supporting substrate via the sacrificial layer, and a main portion of the supporting member is opposed to the supporting substrate via a gap. In the method for processing a semiconductor device having a movable portion that is movable, the supporting substrate is made of silicon (Si), and the silicon (S
i) at least a portion of the surface of the substrate facing the movable portion is a p-type, and is subjected to electrolytic etching using an etching solution containing fluoride ions (F − ) to form a movable portion on the surface of the silicon (Si) substrate. The smoothness of the opposing p-type portion is deteriorated. Silicon (Si) fluoride ions as an etchant of the substrate (F -) is a potent, by electrolytic etching by connecting a silicon (Si) surface of the substrate to the anode, efficiently silicon (Si) surface of the substrate smooth Degree can be worse. Since the portion where smoothness is to be deteriorated by etching is p-type silicon (Si), if p-type silicon (Si) is used as an anode during electrolytic etching, oxidation of p-type silicon (Si) and silicon fluoride ( SiF 4) or a chemical change to fluorosilicate ions (SiF 6 2-) it can easily be advanced.
【００１３】請求項４に記載の手段によれば、その一部
が犠牲層を介して支持基板に支持され、且つその主要部
が支持基板と空隙を介して対向し、支持基板に対して可
動である可動部を有する半導体装置の処理方法におい
て、支持基板がシリコン(Si)から成り、硝酸(HNO3)及び
フッ化水素(HF)を含み、水及び酢酸(CH3COOH)を溶媒と
するエッチング液であって、エッチング液中の酢酸の濃
度が40重量%以上且つ硝酸(HNO3)分のフッ化水素(HF)分
に対する重量比が2以上20以下であるものによりエッチ
ングすることにより、シリコン(Si)基板の表面の可動部
と対向する部分の平滑度を悪化させることを特徴とす
る。シリコン(Si)基板のエッチャントとして硝酸(HNO3)
及びフッ化水素(HF)を含むエッチング液は極めて強力で
あり、これにより容易にシリコン(Si)基板の表面のの平
滑度を悪化させることができる。この際、エッチング液
が水及び酢酸(CH3COOH)を溶媒とし、エッチング液中の
酢酸の濃度を40重量%以上とし、硝酸(HNO3)分のフッ化
水素(HF)分に対する重量比が2以上20以下であるので、
強度を容易に調整することができる上、エッチングする
シリコンの選択性を上げることができる。また、シリコ
ン(Si)基板表面がほぼ平滑であっても面荒れを起こすこ
とができる。According to the fourth aspect of the present invention, a part thereof is supported by the supporting substrate via the sacrificial layer, and a main part thereof is opposed to the supporting substrate via a gap and is movable with respect to the supporting substrate. In the method for processing a semiconductor device having a movable portion, the supporting substrate is made of silicon (Si), contains nitric acid (HNO 3 ) and hydrogen fluoride (HF), and uses water and acetic acid (CH 3 COOH) as a solvent. By etching with an etchant having a concentration of acetic acid in the etchant of 40% by weight or more and a weight ratio of nitric acid (HNO 3 ) to hydrogen fluoride (HF) of 2 or more and 20 or less, It is characterized in that the smoothness of a portion of the surface of the silicon (Si) substrate facing the movable portion is deteriorated. Nitric acid (HNO 3 ) as an etchant for silicon (Si) substrate
The etching solution containing hydrogen fluoride and hydrogen fluoride (HF) is extremely powerful, which can easily deteriorate the smoothness of the surface of the silicon (Si) substrate. At this time, the etching solution uses water and acetic acid (CH 3 COOH) as a solvent, the concentration of acetic acid in the etching solution is 40% by weight or more, and the weight ratio of nitric acid (HNO 3 ) to hydrogen fluoride (HF) is Since it is 2 or more and 20 or less,
The strength can be easily adjusted, and the selectivity of silicon to be etched can be increased. Further, even if the surface of the silicon (Si) substrate is almost smooth, surface roughness can be caused.
【００１４】請求項５に記載の手段によれば、請求項３
又は請求項４に記載の可動部を有する半導体装置の処理
方法において、シリコン(Si)基板の不純物濃度は1×10
18個/cm3以下であり、シリコン(Si)基板の表面の可動部
と対向する部分の不純物濃度は5×1018個/cm3以上であ
ることを特徴とする。エッチング方法が不純物濃度によ
る選択性を有しているので、エッチングすべきでないシ
リコン(Si)基板の不純物濃度をエッチングすべき可動部
と対向する部分の不純物濃度より小さくすることで、可
動部と対向する部分のみエッチングを促進させることが
できる。According to the means described in claim 5, according to claim 3,
Alternatively, in the method for processing a semiconductor device having a movable part according to claim 4, the impurity concentration of the silicon (Si) substrate is 1 × 10
18 / cm 3 or less, and a portion of the surface of the silicon (Si) substrate opposed to the movable portion has an impurity concentration of 5 × 10 18 / cm 3 or more. Since the etching method has selectivity depending on the impurity concentration, the impurity concentration of the silicon (Si) substrate that should not be etched is made smaller than the impurity concentration of the portion facing the movable portion to be etched, so that it is opposed to the movable portion. The etching can be promoted only in the portion where the etching is performed.
【００１５】請求項６に記載の手段によれば、その一部
が犠牲層を介して支持基板に支持され、且つその主要部
が支持基板と空隙を介して対向し、支持基板に対して可
動である可動部を有する半導体装置の処理方法におい
て、支持基板がシリコン(Si)から成り、シリコン(Si)基
板の可動部と対向する部分が第１の不純物でドープさ
れ、可動部を有する半導体装置の他の部分が第２の不純
物でドープされており、塩基性エッチング液を用い、シ
リコン(Si)基板を陽極に接続して電圧を印加しながらエ
ッチングすることにより、シリコン(Si)基板の表面の可
動部と対向する部分の平滑度を悪化させることを特徴と
する。According to the sixth aspect of the present invention, a part thereof is supported by the supporting substrate via the sacrificial layer, and a main part thereof is opposed to the supporting substrate via a gap and is movable with respect to the supporting substrate. Wherein the supporting substrate is made of silicon (Si), and a portion of the silicon (Si) substrate facing the movable portion is doped with a first impurity, and the semiconductor device has a movable portion. The other part is doped with a second impurity, and the surface of the silicon (Si) substrate is etched by applying a voltage while connecting the silicon (Si) substrate to the anode using a basic etching solution. Is characterized in that the smoothness of a portion facing the movable portion is deteriorated.
【００１６】請求項７に記載の手段によれば、請求項６
に記載の可動部を有する半導体装置の処理方法におい
て、塩基性エッチング液が、水酸化カリウム(KOH)を含
み、溶媒が水及び炭素数５以下のアルコールの少なくと
も１つから成ることを特徴とする。また、請求項８に記
載の手段によれば、塩基性エッチング液が、アンモニア
(NH3)、エチレンジアミン(H2NC2H4NH2)及びテトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシド((CH3)4NOH)のうち少なく
とも１つを含むことを特徴とする。According to the means of claim 7, according to claim 6,
The method for treating a semiconductor device having a movable portion according to the above, wherein the basic etching solution contains potassium hydroxide (KOH), and the solvent comprises at least one of water and an alcohol having 5 or less carbon atoms. . Further, according to the means of the eighth aspect, the basic etching solution is ammonia.
(NH 3 ), ethylenediamine (H 2 NC 2 H 4 NH 2 ) and tetramethylammonium hydroxide ((CH 3 ) 4 NOH).
【００１７】[0017]
【作用及び発明の効果】図１に、本願発明の要部である
可動部を有する半導体装置の処理過程を製造過程と共に
示す。図１の（ａ）乃至（ｄ）は、可動部を有する半導
体装置の製造過程であり、図８の（ａ）乃至（ｄ）と同
一の工程である。図１の（ｄ）のように、支持基板１
と、犠牲層２と、活性層３とから成る半導体から可動部
３００を有し、可動部３００の支持基板１と対向する表
面３０と、支持基板１の可動部３００と対向する表面１
０との間の空隙２０を形成された半導体装置１０００を
製造する。可動部３００の支持基板１と対向する表面３
０と、支持基板１の可動部３００と対向する表面１０と
がどちらも平滑であるならば、図８の（ｅ）に示したと
おり可動部３００が支持基板１に固着することを避けら
れなかった。そこで本願発明においては、支持基板１の
可動部３００と対向する表面１０を面荒れさせ、平滑で
ない表面１００とすることを要部とする（請求項１、請
求項２）。FIG. 1 shows a process of manufacturing a semiconductor device having a movable part, which is a main part of the present invention, together with a manufacturing process. FIGS. 1A to 1D show a manufacturing process of a semiconductor device having a movable portion, which is the same process as FIGS. 8A to 8D. As shown in FIG. 1D, the support substrate 1
And a movable portion 300 made of a semiconductor including a sacrifice layer 2 and an active layer 3. A surface 30 of the movable portion 300 facing the support substrate 1 and a surface 1 of the support substrate 1 facing the movable portion 300.
The semiconductor device 1000 in which the gap 20 between 0 and 0 is formed is manufactured. Surface 3 of movable section 300 facing support substrate 1
If both the reference numeral 0 and the surface 10 of the support substrate 1 facing the movable portion 300 are smooth, it is inevitable that the movable portion 300 is fixed to the support substrate 1 as shown in FIG. Was. Therefore, in the present invention, the main part is to make the surface 10 of the support substrate 1 facing the movable part 300 rough, and to make the surface 100 non-smooth (claims 1 and 2).
【００１８】支持基板１がシリコン(Si)の場合、フッ酸
（フッ化水素(HF)水溶液）、或いはフッ化アンモニウム
(NH4F)又は二フッ化水素アンモニウム(NH4HF2)の水溶液
ように、フッ化物イオン(F-)或いは二フッ化水素イオン
(HF2 -)を含むエッチング液中で電解エッチングすれば、
容易にシリコン(Si)から成る支持基板１の表面をエッチ
ングできる。この場合、エッチングすべき部分にのみ電
解電流を流せば良い。エッチングすべきでない部分は適
宜接地するか、負電圧をかけておく。When the support substrate 1 is made of silicon (Si), hydrofluoric acid (aqueous solution of hydrogen fluoride (HF)) or ammonium fluoride
(NH 4 F) or ammonium hydrogen difluoride (NH 4 HF 2 ), such as an aqueous solution of fluoride ion (F − ) or hydrogen difluoride ion
(HF 2 -) if electrolytic etching in an etching solution containing,
The surface of the support substrate 1 made of silicon (Si) can be easily etched. In this case, an electrolytic current may be applied only to a portion to be etched. A portion not to be etched is appropriately grounded or a negative voltage is applied.
【００１９】エッチングすべき、可動部３００と対向す
る表面１０を含む近傍をｐ型にドープしてここを陽極に
接続すれば、ｎ型の部分をエッチングすることなく可動
部３００と対向する表面１０のみをエッチングできる
（請求項３）。これはｎ型シリコン(Si)の部分に電解電
流が流れないためである。また、不純物濃度を可動部３
００と対向する表面１０のみ高くすれば、やはり他の部
分をエッチングすることなく可動部３００と対向する表
面１０のみをエッチングできる。シリコン(Si)基板の不
純物濃度は1×1018個/cm3以下であり、シリコン(Si)基
板の表面の、可動部と対向する部分の不純物濃度は5×1
018個/cm3以上であることが好ましい（請求項５）。さ
らにはシリコン(Si)基板の不純物濃度は1×1017個/cm3
以下であり、シリコン(Si)基板の表面の、可動部と対向
する部分の不純物濃度は1×1019個/cm3以上であること
がより好ましい。If the vicinity including the surface 10 facing the movable portion 300 to be etched is doped with p-type and connected to the anode, the surface 10 facing the movable portion 300 can be etched without etching the n-type portion. Only etching can be performed (claim 3). This is because no electrolytic current flows through the n-type silicon (Si) portion. In addition, the impurity concentration is set
If only the surface 10 facing 00 is raised, only the surface 10 facing the movable portion 300 can be etched without etching other parts. The impurity concentration of the silicon (Si) substrate is 1 × 10 18 / cm 3 or less, and the impurity concentration of the surface of the silicon (Si) substrate facing the movable portion is 5 × 1
It is preferably at least 18 / cm 3 (claim 5). Furthermore, the impurity concentration of the silicon (Si) substrate is 1 × 10 17 / cm 3
It is more preferable that the impurity concentration of the portion of the surface of the silicon (Si) substrate facing the movable portion is 1 × 10 19 / cm 3 or more.
【００２０】支持基板１がシリコン(Si)の場合、硝酸(H
NO3)及びフッ化水素(HF)を含むエッチング液も有効であ
る。このエッチング液は、溶媒として水或いは酢酸(CH3
COOH)を用いることでエッチングスピードを調整するこ
とができ、且つ硝酸(HNO3)及びフッ化水素(HF)の比率の
調整でエッチングの様態をも調整できることは良く知ら
れている。そこでエッチング液中の酢酸(CH3COOH)の重
量比を40%以上とすれば、不純物濃度差によるいわゆる
選択性エッチングが可能となる（請求項４）。また、硝
酸(HNO3)分のフッ化水素(HF)分に対する重量比を2以上2
0以下とすることでその選択性を高めることができる。
選択性エッチングのためのシリコン(Si)基板の不純物濃
度は、シリコン(Si)基板の表面の可動部と対向する部分
の不純物濃度の１０分の１以下であることが好ましく、
さらには１００分の１以下であることがより好ましい。
シリコン(Si)基板の不純物濃度は1×1018個/cm3以下で
あり、シリコン(Si)基板の表面の、可動部と対向する部
分の不純物濃度は5×1018個/cm3以上であることが好ま
しい（請求項５）。さらにはシリコン(Si)基板の不純物
濃度は1×1017個/cm3以下であり、シリコン(Si)基板の
表面の、可動部と対向する部分の不純物濃度は1×1019
個/cm3以上であることがより好ましい。When the supporting substrate 1 is made of silicon (Si), nitric acid (H
An etching solution containing NO 3 ) and hydrogen fluoride (HF) is also effective. The etching solution is water or acetic acid (CH 3
It is well known that the etching speed can be adjusted by using (COOH), and the etching mode can also be adjusted by adjusting the ratio of nitric acid (HNO 3 ) and hydrogen fluoride (HF). Therefore, when the weight ratio of acetic acid (CH 3 COOH) in the etching solution is set to 40% or more, so-called selective etching by the difference in impurity concentration becomes possible (claim 4). In addition, the weight ratio of nitric acid (HNO 3 ) to hydrogen fluoride (HF)
By setting it to 0 or less, the selectivity can be increased.
The impurity concentration of the silicon (Si) substrate for the selective etching is preferably 1/10 or less of the impurity concentration of a portion of the surface of the silicon (Si) substrate facing the movable portion,
More preferably, it is 1/100 or less.
The impurity concentration of the silicon (Si) substrate is 1 × 10 18 / cm 3 or less, and the impurity concentration of the surface of the silicon (Si) substrate facing the movable portion is 5 × 10 18 / cm 3 or more. It is preferably present (claim 5). Further, the impurity concentration of the silicon (Si) substrate is 1 × 10 17 / cm 3 or less, and the impurity concentration of the surface of the silicon (Si) substrate facing the movable portion is 1 × 10 19
It is more preferable that the number is not less than pcs / cm 3 .
【００２１】支持基板１がシリコン(Si)の場合、塩基性
溶液によるエッチングも有用である（請求項６）。この
際、電圧を印加しない場合は結晶異方性エッチングとな
るため、例えばシリコン(Si)基板がｎ型であり、シリコ
ン(Si)基板の表面の可動部と対向する部分がｐ型である
場合は、弱い直流正電圧をシリコン(Si)基板のｐ型表面
以外の部分に印加する。これにより、シリコン(Si)基板
のｐ型表面以外の部分には薄い酸化膜が形成されてエッ
チングが進行しない。また、例えばシリコン(Si)基板が
ｐ型であり、シリコン(Si)基板の表面の可動部と対向す
る部分がｎ型である場合は、強いパルス直流正電圧をシ
リコン(Si)基板に印加する。これにより、直流電圧が印
加された瞬間シリコン(Si)基板の表面には薄い酸化膜が
形成されるが、直流電圧が消滅したときもｎ型部分は不
純物によりエッチング液の酸化を容易に受け、エッチン
グが進行する。このように、陽極の電圧あるいは電流の
印加を変えることで、シリコン(Si)基板と可動部と対向
する部分とがキャリアが違うならば、可動部と対向する
部分のみをエッチングし、面荒れを起こすことが可能と
なる。When the supporting substrate 1 is made of silicon (Si), etching with a basic solution is also useful (claim 6). At this time, when no voltage is applied, the crystal anisotropic etching is performed. For example, when the silicon (Si) substrate is n-type and the portion of the surface of the silicon (Si) substrate facing the movable portion is p-type. Applies a weak DC positive voltage to portions other than the p-type surface of the silicon (Si) substrate. As a result, a thin oxide film is formed on portions other than the p-type surface of the silicon (Si) substrate, and the etching does not proceed. Further, for example, when the silicon (Si) substrate is p-type and the portion of the surface of the silicon (Si) substrate facing the movable portion is n-type, a strong pulsed DC positive voltage is applied to the silicon (Si) substrate. . As a result, a thin oxide film is formed on the surface of the silicon (Si) substrate at the moment when the DC voltage is applied, but even when the DC voltage disappears, the n-type portion is easily oxidized by the impurity due to impurities, Etching proceeds. In this way, by changing the voltage or current application of the anode, if the silicon (Si) substrate and the part facing the movable part have different carriers, only the part facing the movable part is etched to reduce surface roughness. It is possible to wake up.
【００２２】塩基性エッチング液としては水酸化カリウ
ム(KOH)の他、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、ルビジ
ウム(Rb)或いはセシウム(Cs)など任意のアルカリ金属の
水酸化物の、水、或いはエタノール(C2H5OH)、イソプロ
ピルアルコール(i-C3H7OH)その他低分子アルコールを溶
媒とする溶液をエッチング液として使用できる（請求項
７）。また、アンモニア(NH3)その他塩基性窒素化合
物、或いはエチレンジアミン(H2NC2H4NH2)及びテトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド((CH3)4NOH)その他有機
アミン類の溶液をエッチング液として使用できる（請求
項８）。有機アミン類の溶液をエッチング液とする際、
カテコール(ピロカテコール、C6H4(OH)2)のようなフェ
ノール類、アルコール類などを添加した水溶液、低分子
アルコール溶液が使用できる。Examples of the basic etchant include potassium hydroxide (KOH), hydroxide of any alkali metal such as lithium (Li), sodium (Na), rubidium (Rb) or cesium (Cs), water, Alternatively, a solution using ethanol (C 2 H 5 OH), isopropyl alcohol (iC 3 H 7 OH) or other low molecular weight alcohol as a solvent can be used as the etching solution. Also, a solution of ammonia (NH 3 ) or other basic nitrogen compound, or a solution of ethylenediamine (H 2 NC 2 H 4 NH 2 ) and tetramethylammonium hydroxide ((CH 3 ) 4 NOH) or other organic amines is used as an etching solution. (Claim 8). When using a solution of organic amines as an etchant,
An aqueous solution to which phenols such as catechol (pyrocatechol, C 6 H 4 (OH) 2 ) or alcohols are added, or a low-molecular alcohol solution can be used.
【００２３】このような処理方法は、ＳＯＩ(Silicon O
n Insulator)ウエハより作製した可動部を有する半導体
装置に適しており、これによりシリコン(Si)から成る可
動部がシリコン(Si)基板に固着しにくい半導体装置とす
ることができる。ＳＯＩ(Silicon On Insulator)ウエハ
より作製した可動部を有する半導体装置に請求項２乃至
請求項８の手段を適用する際、適宜可動部その他支持基
板以外のエッチングすべきでないシリコン(Si)から成る
部分について、不純物濃度、印加電圧を調整することが
必要であることは自明のことである。Such a processing method is based on SOI (Silicon O
n Insulator) is suitable for a semiconductor device having a movable portion manufactured from a wafer, whereby a semiconductor device in which a movable portion made of silicon (Si) is hardly fixed to a silicon (Si) substrate can be obtained. 9. When the means of claim 2 to claim 8 is applied to a semiconductor device having a movable part manufactured from an SOI (Silicon On Insulator) wafer, a part made of silicon (Si) not to be etched other than the movable part as appropriate, other than the supporting substrate. It is obvious that it is necessary to adjust the impurity concentration and the applied voltage.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態を図を用いて説明する。尚、各実施例における各エッ
チング液の組成は代表例を挙げたものであり、本願発明
を限定するものではない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the composition of each etching solution in each example is a typical example, and does not limit the present invention.
【００２５】〔第１実施例〕図２は、本願発明の第１の
実施例に係る、振動式検出器の処理方法を示した工程図
である。本実施例は、支持基板１１をｐ型シリコン、可
動部及び電極を形成する活性層３１をｎ型シリコンとし
たものである。[First Embodiment] FIG. 2 is a process diagram showing a processing method of a vibration type detector according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the support substrate 11 is made of p-type silicon, and the active layer 31 for forming the movable portion and the electrode is made of n-type silicon.
【００２６】図２の通り、可動部及び電極形成したの
ち、フッ化水素(HF)を含むエッチング液により酸化シリ
コン(SiO2)から成る犠牲層２をウェットエッチングする
（図２の（ａ）、（ｂ））。次に、ｐ型シリコンから成
る支持基板１１を陽極とし、陰極に白金電極を用い、フ
ッ酸(5%水溶液)中で電解エッチングを行なう。ｐ型シリ
コンから成る支持基板１１には5Vの直流電圧をかける
（図２の（ｃ））。これにより、ｐ型シリコンから成る
支持基板１１の表面を数nm〜数百nmエッチングすること
で、可動部３１０に対向する支持基板面１１０はその表
面の平滑度が悪化する。これにより、可動部３１０が支
持基板面１１０に接触してもその接触面積は極めて小さ
くなるので、可動部３１０が支持基板面１１０に固着し
にくい振動式検出器が製造できる。As shown in FIG. 2, after the movable portion and the electrodes are formed, the sacrificial layer 2 made of silicon oxide (SiO 2 ) is wet-etched with an etching solution containing hydrogen fluoride (HF) (FIG. 2A, (B)). Next, electrolytic etching is performed in hydrofluoric acid (5% aqueous solution) using the support substrate 11 made of p-type silicon as an anode and a platinum electrode as a cathode. A DC voltage of 5 V is applied to the support substrate 11 made of p-type silicon (FIG. 2C). Thereby, the surface of the support substrate 11 made of p-type silicon is etched by several nm to several hundred nm, so that the smoothness of the surface of the support substrate 110 facing the movable portion 310 is deteriorated. As a result, even if the movable portion 310 contacts the support substrate surface 110, the contact area becomes extremely small, so that a vibration type detector in which the movable portion 310 is hardly fixed to the support substrate surface 110 can be manufactured.
【００２７】〔第２実施例〕図３は、本願発明の第２の
実施例に係る、振動式検出器の処理方法を示した工程図
である。本実施例は、支持基板１２をｎ+型シリコン、
可動部及び電極を形成する活性層３２をｎ型シリコンと
したものである。支持基板１２の不純物（ドナー）濃度
は、活性層３２の不純物（ドナー）濃度の10倍とした。[Second Embodiment] FIG. 3 is a process chart showing a processing method of a vibration type detector according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the support substrate 12 is made of n + type silicon,
The active layer 32 forming the movable part and the electrode is made of n-type silicon. The impurity (donor) concentration of the support substrate 12 was set to 10 times the impurity (donor) concentration of the active layer 32.
【００２８】図３の通り、可動部及び電極形成したの
ち、フッ化水素(HF)を含むエッチング液により酸化シリ
コン(SiO2)から成る犠牲層２をウェットエッチングする
（図３の（ａ）、（ｂ））。次に、ｎ+型シリコンから
成る支持基板１２を陽極とし、陰極に白金電極を用い、
フッ酸(5%水溶液)中で電解エッチングを行なう。ｎ+型
シリコンから成る支持基板１２には5Vの直流電圧をかけ
る（図３の（ｃ））。これにより、ｎ+型シリコンから
成る支持基板１２の表面を数nm〜数百nmエッチングする
ことで、可動部３２０に対向する支持基板面１２０はそ
の表面の平滑度が悪化する。これにより、可動部３２０
が支持基板面１２０に接触してもその接触面積は極めて
小さくなるので、可動部３２０が支持基板面１２０に固
着しにくい振動式検出器が製造できる。As shown in FIG. 3, after the movable portion and the electrodes are formed, the sacrificial layer 2 made of silicon oxide (SiO 2 ) is wet-etched with an etching solution containing hydrogen fluoride (HF) (FIG. 3A, (B)). Next, the support substrate 12 made of n + type silicon is used as an anode, and a platinum electrode is used as a cathode.
Perform electrolytic etching in hydrofluoric acid (5% aqueous solution). A DC voltage of 5 V is applied to the support substrate 12 made of n + -type silicon (FIG. 3C). Accordingly, the surface of the support substrate 12 made of n + -type silicon is etched by several nm to several hundred nm, so that the smoothness of the surface of the support substrate 120 facing the movable part 320 is deteriorated. Thereby, the movable part 320
Since the contact area becomes extremely small even if the substrate comes into contact with the support substrate surface 120, it is possible to manufacture a vibration type detector in which the movable portion 320 is hardly fixed to the support substrate surface 120.
【００２９】〔第３実施例〕図４は、本願発明の第３の
実施例に係る、振動式検出器の処理方法を示した工程図
である。本実施例は、支持基板１３をｎ+型シリコン、
可動部及び電極を形成する活性層３３をｎ型シリコンと
したものである。支持基板１３の不純物（ドナー）濃度
は、活性層３３の不純物（ドナー）濃度の10倍とした。[Third Embodiment] FIG. 4 is a process diagram showing a processing method of a vibration type detector according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the support substrate 13 is made of n + type silicon,
The active layer 33 forming the movable part and the electrode is made of n-type silicon. The impurity (donor) concentration of the support substrate 13 was set to 10 times the impurity (donor) concentration of the active layer 33.
【００３０】図４の通り、可動部及び電極形成したの
ち、フッ化水素(HF)を含むエッチング液により酸化シリ
コン(SiO2)から成る犠牲層２をウェットエッチングする
（図４の（ａ）、（ｂ））。次に、フッ酸／硝酸／酢酸
の混合エッチング液により、選択的エッチングを行なう
（図４の（ｃ））。フッ酸／硝酸／酢酸の混合比は、例
えば49%フッ酸（水溶液）：〜70%濃硝酸（水溶液）：純
酢酸（氷酢酸）で、体積比１：３：８とする。これは重
量比でフッ化水素(HF)約4%、硝酸(HNO3)約21%、酢酸(CH
3COOH)約60%、残部水15%となっている。これにより、ｎ
+型シリコンから成る支持基板１３は数nm〜数百nmの深
さで選択エッチングされ、可動部３３０に対向する支持
基板面１３０はその表面の平滑度が悪化する。これによ
り、可動部３３０が支持基板面１３０に接触してもその
接触面積は極めて小さくなるので、可動部３３０が支持
基板面１３０に固着しにくい振動式検出器が製造でき
る。As shown in FIG. 4, after the movable portion and the electrodes are formed, the sacrificial layer 2 made of silicon oxide (SiO 2 ) is wet-etched with an etching solution containing hydrogen fluoride (HF) (FIG. 4A, (B)). Next, selective etching is performed using a mixed etching solution of hydrofluoric acid / nitric acid / acetic acid (FIG. 4C). The mixing ratio of hydrofluoric acid / nitric acid / acetic acid is, for example, 49% hydrofluoric acid (aqueous solution): to 70% concentrated nitric acid (aqueous solution): pure acetic acid (glacial acetic acid), and the volume ratio is 1: 3: 8. This is about 4% by weight of hydrogen fluoride (HF), about 21% of nitric acid (HNO 3 ), acetic acid (CH
3 COOH) is about 60%, and the remaining water is 15%. This gives n
The support substrate 13 made of + -type silicon is selectively etched at a depth of several nm to several hundreds nm, and the smoothness of the surface of the support substrate 130 facing the movable part 330 is deteriorated. Thereby, even if the movable part 330 contacts the support substrate surface 130, the contact area becomes extremely small, so that a vibration type detector in which the movable part 330 is hardly fixed to the support substrate surface 130 can be manufactured.
【００３１】〔第４実施例〕図５は、本願発明の第４の
実施例に係る、振動式検出器の処理方法を示した工程図
である。本実施例は、支持基板１４及び可動部及び電極
を形成する活性層３４をｎ型シリコンとし、犠牲層２の
下部となる支持基板表面付近の層１４１をｐ型としたも
のである。[Fourth Embodiment] FIG. 5 is a process chart showing a processing method of a vibration type detector according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the active layer 34 forming the support substrate 14 and the movable portion and the electrode is made of n-type silicon, and the layer 141 near the surface of the support substrate, which is the lower part of the sacrificial layer 2, is made of p-type.
【００３２】図５の通り、可動部及び電極形成したの
ち、フッ化水素(HF)を含むエッチング液により酸化シリ
コン(SiO2)から成る犠牲層２をウェットエッチングする
（図５の（ａ）、（ｂ））。次に、支持基板１４、可動
部３４０及び電極（図５の（ｃ）では３４）を陽極と
し、陰極に白金電極を用い、水酸化カリウム(KOH)水溶
液中でエッチングを行なう。ｎ型シリコンから成る支持
基板１４、可動部３４０及び電極（図５の（ｃ）では３
４）には0.6Vの直流電圧をかけ、表面に薄い酸化膜を形
成することでアルカリによるエッチングがされないよう
にする。これにより、ｐ型シリコンから成る支持基板表
面付近の層１４１は数nm〜数百nmの深さでエッチングさ
れ、可動部３４０に対向する支持基板面はその表面の平
滑度が悪化する。これにより、可動部３４０が支持基板
１４に接触してもその接触面積は極めて小さくなるの
で、可動部３４０が支持基板１４に固着しにくい振動式
検出器が製造できる。As shown in FIG. 5, after the movable portion and the electrodes are formed, the sacrificial layer 2 made of silicon oxide (SiO 2 ) is wet-etched with an etching solution containing hydrogen fluoride (HF) (FIG. 5A, (B)). Next, etching is performed in an aqueous potassium hydroxide (KOH) solution using the support substrate 14, the movable portion 340, and the electrode (34 in FIG. 5C) as an anode and a platinum electrode as a cathode. The support substrate 14 made of n-type silicon, the movable portion 340, and the electrode (in FIG.
In step 4), a DC voltage of 0.6 V is applied, and a thin oxide film is formed on the surface to prevent etching by alkali. As a result, the layer 141 near the surface of the support substrate made of p-type silicon is etched at a depth of several nm to several hundreds of nm, and the smoothness of the surface of the support substrate facing the movable part 340 deteriorates. Thereby, even if the movable section 340 contacts the support substrate 14, the contact area becomes extremely small, so that a vibration-type detector in which the movable section 340 is hardly fixed to the support substrate 14 can be manufactured.
【００３３】〔第５実施例〕図６は、本願発明の第５の
実施例に係る、振動式検出器の処理方法を示した工程図
である。本実施例は、支持基板１５及び可動部及び電極
を形成する活性層３５をｐ型シリコンとし、犠牲層２の
下部となる支持基板表面付近の層１５１をｎ型としたも
のである。[Fifth Embodiment] FIG. 6 is a process diagram showing a processing method of a vibration type detector according to a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the active layer 35 forming the support substrate 15 and the movable portion and the electrodes is made of p-type silicon, and the layer 151 near the surface of the support substrate, which is the lower part of the sacrificial layer 2, is made of n-type.
【００３４】図６の通り、可動部及び電極形成したの
ち、フッ化水素(HF)を含むエッチング液により酸化シリ
コン(SiO2)から成る犠牲層２をウェットエッチングする
（図６の（ａ）、（ｂ））。次に、支持基板１５、可動
部３５０及び電極（図５の（ｃ）では３５）を陽極と
し、陰極に白金電極を用い、水酸化カリウム(KOH)水溶
液中でエッチングを行なう。これによりｎ型シリコンか
ら成る支持基板面にも電圧が印加されることとなる。こ
こでパルス電流を通じ、表面に形成される薄い酸化膜を
破壊しながらアルカリによるエッチングを行なう。これ
により、ｎ型シリコンから成る支持基板面付近の層１５
１はエッチングされ、可動部３５０に対向する支持基板
面はその表面の平滑度が悪化する。これにより、可動部
３５が支持基板１５に接触してもその接触面積は極めて
小さくなるので、可動部３５０が支持基板１５に固着し
にくい振動式検出器が製造できる。As shown in FIG. 6, after the movable portion and the electrodes are formed, the sacrificial layer 2 made of silicon oxide (SiO 2 ) is wet-etched with an etching solution containing hydrogen fluoride (HF) (FIG. 6A, (B)). Next, etching is performed in a potassium hydroxide (KOH) aqueous solution using the support substrate 15, the movable portion 350, and the electrode (35 in FIG. 5C) as an anode and a platinum electrode as a cathode. As a result, a voltage is also applied to the support substrate surface made of n-type silicon. Here, alkali etching is performed while a thin oxide film formed on the surface is broken through a pulse current. Thereby, the layer 15 near the support substrate surface made of n-type silicon is formed.
1 is etched, and the smoothness of the surface of the support substrate facing the movable portion 350 is deteriorated. As a result, even if the movable section 35 contacts the support substrate 15, the contact area becomes extremely small, so that a vibration-type detector in which the movable section 350 is hardly fixed to the support substrate 15 can be manufactured.
【００３５】上記いずれの実施例においても、可動部及
び電極はエッチングされないようにし、支持基板面の平
滑度が悪化するようエッチングすれば良く、その他の層
は本願発明の要部ではない。よって、第１乃至第３実施
例において、支持基板を均一に不純物ドープされたｐ
型、ｎ型のシリコン基板としたが、可動部３１０、３２
０又は３３０に対向する支持基板面１１０、１２０又は
１３０近傍の上層のみを上記第４又は第５実施例のよう
に不純物ドープしても良い。逆に、第４又は第５実施例
において、支持基板全体を上記実施例の支持基板面と同
一に不純物ドープしても良い。In any of the above embodiments, the movable portion and the electrode may be etched so as not to be etched, and the etching may be performed so as to deteriorate the smoothness of the surface of the support substrate. Other layers are not essential parts of the present invention. Therefore, in the first to third embodiments, the supporting substrate is uniformly doped with p.
And n-type silicon substrates.
Only the upper layer in the vicinity of the support substrate surface 110, 120 or 130 opposed to 0 or 330 may be doped with impurities as in the fourth or fifth embodiment. Conversely, in the fourth or fifth embodiment, the entire support substrate may be doped with the same impurities as the support substrate surface in the above embodiment.
【００３６】また、本願発明は、数nm〜数百nmの表面荒
さを達成すれば良いので、そのエッチング時間は短いも
ので良い。In the present invention, the etching time may be short, since the surface roughness of several nm to several hundred nm may be achieved.
【図１】本発明に係る半導体装置の処理方法の概念を示
した工程図。FIG. 1 is a process chart showing the concept of a method for processing a semiconductor device according to the present invention.
【図２】本発明の第１の実施例に係る半導体装置の処理
方法を示した工程図。FIG. 2 is a process chart showing a processing method of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施例に係る半導体装置の処理
方法を示した工程図。FIG. 3 is a process chart showing a method for processing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施例に係る半導体装置の処理
方法を示した工程図。FIG. 4 is a process chart showing a method for processing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第４の実施例に係る半導体装置の処理
方法を示した工程図。FIG. 5 is a process chart showing a method for processing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第５の実施例に係る半導体装置の処理
方法を示した工程図。FIG. 6 is a process chart showing a method for processing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図７】振動式検出器の具体例を示す平面図。FIG. 7 is a plan view showing a specific example of a vibration type detector.
【図８】固着防止処理工程の無い、半導体装置の製造工
程図。FIG. 8 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device without a sticking prevention process.
１及び１１〜１５ シリコン基板 １０及び１１０〜１３０ シリコン基板表面の、可動部
と対向する部分 １４１、１５１ シリコン基板１４及び１５の表面層 ２ 酸化シリコン(SiO2)犠牲層 ３及び３１〜３５ シリコン活性層 ３０ 可動部表面の、シリコン基板と対向する部分 ３００及び３１０〜３５０ 可動部 ４ アンドープトシリケートグラス、ＵＳＧ ５１ フッ化水素(HF)水溶液（フッ酸） ５２ フッ酸／濃硝酸／酢酸混液 ５３ 水酸化カリウム(KOH)水溶液 ６０ 白金電極（陰極） ６１ 定電圧直流電源 ６２ 直流パルス電圧電源1 and 11 to 15 Silicon substrate 10 and 110 to 130 A portion of the silicon substrate surface facing the movable portion 141, 151 Surface layer of silicon substrate 14 and 15 2 Silicon oxide (SiO 2 ) sacrifice layer 3 and 31 to 35 Silicon activation Layer 30 The portion of the surface of the movable part facing the silicon substrate 300 and 310 to 350 The movable part 4 Andoptosilicate glass, USG 51 Hydrogen fluoride (HF) aqueous solution (hydrofluoric acid) 52 Hydrofluoric acid / concentrated nitric acid / acetic acid mixed liquid 53 Water Potassium oxide (KOH) aqueous solution 60 Platinum electrode (cathode) 61 Constant voltage DC power supply 62 DC pulse voltage power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤吉 基弘 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 大村 義輝 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 野々村 裕 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 水野 健太朗 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 4K057 WA05 WA20 WB06 WD10 WE02 WE07 WE12 WE21 WE23 WG04 WN01 4M112 AA02 BA07 CA36 DA04 EA02 EA06 EA13 EA18 FA06 5F043 AA02 AA31 BB02 BB22 DD14 DD30 EE14 FF10 GG10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Motohiro Fujiyoshi 41-cho, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture Inside Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. 41, Yokomichi, Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Nonomura 41, Yoji, Chukuji-cho, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture 1-Toyota Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. (72) Kentaro Mizuno Aichi 1F, 41, Yokomichi, Nagakute-cho, Nagakute-cho, Aichi-gun F-term in Toyota Central Research Laboratory, Inc. 4K057 WA05 WA20 WB06 WD10 WE02 WE07 WE12 WE21 WE23 WG04 WN01 4M112 AA02 BA07 CA36 DA04 EA02 EA06 EA13 EA18 A02A03 BB22 DD14 DD30 EE14 FF10 GG10
Claims (8)
支持され、且つその主要部が、前記支持基板と空隙を介
して対向し、前記支持基板に対して可動である可動部を
有する半導体装置において、 前記支持基板の表面の前記可動部と対向する部分がエッ
チングされて平滑度が悪化しており、前記可動部が、そ
れと対向する前記支持基板の表面に固着しにくいことを
特徴とする可動部を有する半導体装置。1. A movable part, a part of which is supported by a supporting substrate via a sacrificial layer, and a main part of which is opposed to the supporting substrate via a gap and is movable with respect to the supporting substrate. In the semiconductor device having, the portion of the surface of the support substrate facing the movable portion is etched to deteriorate the smoothness, and the movable portion is less likely to adhere to the surface of the support substrate facing the movable portion. A semiconductor device having a movable portion.
支持され、且つその主要部が、前記支持基板と空隙を介
して対向し、前記支持基板に対して可動である可動部を
有する半導体装置の処理方法において、 前記支持基板の表面の前記可動部と対向する部分をエッ
チングすることで、前記支持基板表面の平滑度を悪化さ
せることを特徴とする可動部を有する半導体装置の処理
方法。2. A movable part, a part of which is supported by a support substrate via a sacrificial layer, and a main part of which is opposed to the support substrate via a gap and is movable with respect to the support substrate. In the method of processing a semiconductor device having a movable part, the smoothness of the surface of the support substrate is deteriorated by etching a part of the surface of the support substrate facing the movable part. Method.
支持され、且つその主要部が、前記支持基板と空隙を介
して対向し、前記支持基板に対して可動である可動部を
有する半導体装置の処理方法において、 前記支持基板がシリコン(Si)から成り、 前記シリコン(Si)基板の表面の、少なくとも前記可動部
と対向する部分はｐ型であり、 フッ化物イオン(F-)を含むエッチング液を用いて電解エ
ッチングすることにより、前記シリコン(Si)基板の表面
の前記可動部と対向するｐ型部分の平滑度を悪化させる
ことを特徴とする可動部を有する半導体装置の処理方
法。3. A movable part, a part of which is supported by a support substrate via a sacrificial layer, and a main part of which is opposed to the support substrate via a gap and is movable with respect to the support substrate. In the method for processing a semiconductor device, the support substrate is made of silicon (Si), and at least a portion of the surface of the silicon (Si) substrate facing the movable portion is a p-type, and a fluoride ion (F − ) Processing of a semiconductor device having a movable part, wherein the smoothness of a p-type part facing the movable part on the surface of the silicon (Si) substrate is deteriorated by electrolytic etching using an etching solution containing Method.
支持され、且つその主要部が、前記支持基板と空隙を介
して対向し、前記支持基板に対して可動である可動部を
有する半導体装置の処理方法において、 前記支持基板がシリコン(Si)から成り、 硝酸(HNO3)及びフッ化水素(HF)を含み、水及び酢酸(CH3
COOH)を溶媒とするエッチング液であって、エッチング
液中の酢酸の濃度が40重量%以上且つ硝酸(HNO3)分のフ
ッ化水素(HF)分に対する重量比が2以上20以下であるも
のによりエッチングすることにより、前記シリコン(Si)
基板の表面の前記可動部と対向する部分の平滑度を悪化
させることを特徴とする可動部を有する半導体装置の処
理方法。4. A movable part, a part of which is supported by a support substrate via a sacrificial layer, and a main part of which is opposed to the support substrate via a gap and is movable with respect to the support substrate. In the method for processing a semiconductor device, the supporting substrate is made of silicon (Si), and includes nitric acid (HNO 3 ) and hydrogen fluoride (HF), and water and acetic acid (CH 3
(COOH) as a solvent, wherein the concentration of acetic acid in the etchant is 40% by weight or more and the weight ratio of nitric acid (HNO 3 ) to hydrogen fluoride (HF) is 2 or more and 20 or less. By etching with, the silicon (Si)
A method of processing a semiconductor device having a movable part, the method comprising: deteriorating smoothness of a part of the surface of the substrate facing the movable part.
×1018個/cm3以下であり、前記シリコン(Si)基板の表面
の、前記可動部と対向する部分の不純物濃度は5×1018
個/cm3以上であることを特徴とする請求項３又は請求項
４に記載の可動部を有する半導体装置の処理方法。5. The silicon (Si) substrate has an impurity concentration of 1
× 10 18 / cm 3 or less, the impurity concentration of the surface of the silicon (Si) substrate, the portion facing the movable portion is 5 × 10 18
The method for processing a semiconductor device having a movable part according to claim 3, wherein the number is equal to or more than the number of pieces / cm 3 .
支持され、且つその主要部が、前記支持基板と空隙を介
して対向し、前記支持基板に対して可動である可動部を
有する半導体装置の処理方法において、 前記支持基板がシリコン(Si)から成り、 前記シリコン(Si)基板の前記可動部と対向する部分が第
１の不純物でドープされ、前記可動部を有する半導体装
置の他の部分が第２の不純物でドープされており、 塩基性エッチング液を用い、 前記シリコン(Si)基板を陽極に接続して電圧を印加しな
がらエッチングすることにより、前記シリコン(Si)基板
の表面の前記可動部と対向する部分の平滑度を悪化させ
ることを特徴とする可動部を有する半導体装置の処理方
法。6. A movable part, a part of which is supported by a support substrate via a sacrificial layer, and a main part of which is opposed to the support substrate via a gap and is movable with respect to the support substrate. In the method for processing a semiconductor device, the supporting substrate is made of silicon (Si), and a portion of the silicon (Si) substrate facing the movable portion is doped with a first impurity, and the semiconductor device has the movable portion. The other part is doped with a second impurity, and the silicon (Si) substrate is connected to an anode and etched while applying a voltage by using a basic etching solution, thereby etching the silicon (Si) substrate. A method of processing a semiconductor device having a movable portion, wherein the smoothness of a portion of the surface facing the movable portion is deteriorated.
ウム(KOH)を含み、溶媒が水及び炭素数５以下のアルコ
ールの少なくとも１つから成ることを特徴とする請求項
６に記載の可動部を有する半導体装置の処理方法。7. The movable part according to claim 6, wherein the basic etching solution contains potassium hydroxide (KOH), and the solvent comprises at least one of water and an alcohol having 5 or less carbon atoms. A method for processing a semiconductor device, comprising:
(NH3)、エチレンジアミン(H2NC2H4NH2)及びテトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシド((CH3)4NOH)のうち少なく
とも１つを含むことを特徴とする請求項６に記載の可動
部を有する半導体装置の処理方法。8. The method according to claim 1, wherein the basic etching solution is ammonia.
(NH 3), ethylenediamine (H 2 NC 2 H 4 NH 2) and a movable portion according to claim 6, characterized in that it comprises at least one of tetramethylammonium hydroxide ((CH 3) 4 NOH) A method for processing a semiconductor device, comprising:
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