JP2001023950A - 半導体センサの製造方法 - Google Patents
半導体センサの製造方法Info
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- JP2001023950A JP2001023950A JP11194291A JP19429199A JP2001023950A JP 2001023950 A JP2001023950 A JP 2001023950A JP 11194291 A JP11194291 A JP 11194291A JP 19429199 A JP19429199 A JP 19429199A JP 2001023950 A JP2001023950 A JP 2001023950A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属酸化物膜を有する半導体センサの製造に
異方性エッチング液を用いても、保護膜の下の金属酸化
物膜が溶解されてしまうことのない半導体センサの製造
方法を提供すること。 【構成】 金属酸化物膜を含むシリコン基板の保護部分
を覆うようにＣｒからなる保護膜を形成する。異方性エ
ッチング液に対する耐性に優れるＣｒを用いることで、
非常に緻密な保護膜が形成できる。したがって、通常保
護膜として用いるパッシベーション膜とは異なり、異方
性エッチング液の保護膜への浸透による金属酸化物膜の
溶解を効果的に防止できる。
異方性エッチング液を用いても、保護膜の下の金属酸化
物膜が溶解されてしまうことのない半導体センサの製造
方法を提供すること。 【構成】 金属酸化物膜を含むシリコン基板の保護部分
を覆うようにＣｒからなる保護膜を形成する。異方性エ
ッチング液に対する耐性に優れるＣｒを用いることで、
非常に緻密な保護膜が形成できる。したがって、通常保
護膜として用いるパッシベーション膜とは異なり、異方
性エッチング液の保護膜への浸透による金属酸化物膜の
溶解を効果的に防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属酸化物膜を備えた
半導体センサの製造方法に関するものである。特には、
金属酸化物膜を備えるとともに、異方性エッチング液を
用いてシリコンダイヤフラムを形成する半導体センサの
製造方法に関する。
半導体センサの製造方法に関するものである。特には、
金属酸化物膜を備えるとともに、異方性エッチング液を
用いてシリコンダイヤフラムを形成する半導体センサの
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、シリコン基板上にフォトリソグラ
フィを用いて微細加工を施す、いわゆるマイクロマシニ
ング技術を用いた半導体センサの需要が高まっている。
半導体センサの中でも、シリコンダイヤフラムを用いた
タイプが小型化、高性能化を実現できるものとして期待
されている。主な用途としては、圧力センサ、ガスセン
サ、流量センサ等がある。これらの半導体センサには、
種々の機能を付加するために、酸化物半導体膜や強誘電
体膜等の金属酸化物からなる機能膜（以下、「金属酸化
物膜」という。）が形成されているものが多々見受けら
れる。
フィを用いて微細加工を施す、いわゆるマイクロマシニ
ング技術を用いた半導体センサの需要が高まっている。
半導体センサの中でも、シリコンダイヤフラムを用いた
タイプが小型化、高性能化を実現できるものとして期待
されている。主な用途としては、圧力センサ、ガスセン
サ、流量センサ等がある。これらの半導体センサには、
種々の機能を付加するために、酸化物半導体膜や強誘電
体膜等の金属酸化物からなる機能膜（以下、「金属酸化
物膜」という。）が形成されているものが多々見受けら
れる。
【０００３】半導体センサのダイヤフラムは、シリコン
のエッチングによって形成される。ＨＦ、ＨＮＯ3等を
主成分とする、いわゆる等方性エッチング液を用いた場
合、エッチング速度がはやいため加工時間は短縮できる
が、オーバーエッチングによりダイヤフラムの形状精度
が悪化する問題がある。そこで、ダイヤフラムの加工精
度を上げるために、ＫＯＨ（濃度；２０〜５０重慮
％）、ＥＰＷ、ヒドラジン、ＴＭＡＨ等の、いわゆる異
方性エッチング液を用いるのが一般的である。しかし、
これら異方性エッチング液を用いた場合、エッチング速
度が遅いため加工時間が長くなり、保護層に存在する微
細なピット等の欠陥部にエッチング液が浸透して被保護
膜を溶解してしまう問題がある。
のエッチングによって形成される。ＨＦ、ＨＮＯ3等を
主成分とする、いわゆる等方性エッチング液を用いた場
合、エッチング速度がはやいため加工時間は短縮できる
が、オーバーエッチングによりダイヤフラムの形状精度
が悪化する問題がある。そこで、ダイヤフラムの加工精
度を上げるために、ＫＯＨ（濃度；２０〜５０重慮
％）、ＥＰＷ、ヒドラジン、ＴＭＡＨ等の、いわゆる異
方性エッチング液を用いるのが一般的である。しかし、
これら異方性エッチング液を用いた場合、エッチング速
度が遅いため加工時間が長くなり、保護層に存在する微
細なピット等の欠陥部にエッチング液が浸透して被保護
膜を溶解してしまう問題がある。
【０００４】ダイヤフラム形成時の過剰エッチングを防
止するためには、異方性エッチングに対して耐性のある
パッシベーション膜をエッチング停止層に用いるのが一
般的である。パッシベーション膜としては、Ｓｉ3Ｎ4、
ＳｉＯ2等が用いられる。異方性エッチング液を用いて
シリコン基板上にダイヤフラムを形成した半導体センサ
の製造方法が、特開昭５９−１７２７７８号公報、特開
昭６０−２１８８７７号公報、特開平６−１５１８８６
号公報等に開示されている。
止するためには、異方性エッチングに対して耐性のある
パッシベーション膜をエッチング停止層に用いるのが一
般的である。パッシベーション膜としては、Ｓｉ3Ｎ4、
ＳｉＯ2等が用いられる。異方性エッチング液を用いて
シリコン基板上にダイヤフラムを形成した半導体センサ
の製造方法が、特開昭５９−１７２７７８号公報、特開
昭６０−２１８８７７号公報、特開平６−１５１８８６
号公報等に開示されている。
【０００５】ところで、金属酸化物膜を有する半導体セ
ンサの場合、エッチング加工時に金属酸化物膜を何らか
の方法で保護しないと、異方性エッチング液によって金
属酸化物膜が溶解されてしまう。そこで、金属酸化物膜
の保護膜として、前記のパッシベーション膜を利用する
方法が考えられる。しかし、異方性エッチング液を用い
ると加工時間が長くなるため、パッシベーション膜から
なる保護膜に異方性エッチング液が浸透して、金属酸化
物膜が溶解されてしまう問題がある。パッシベーション
膜は、異方性エッチング液の浸透を防ぐほど緻密な膜で
はないからである。
ンサの場合、エッチング加工時に金属酸化物膜を何らか
の方法で保護しないと、異方性エッチング液によって金
属酸化物膜が溶解されてしまう。そこで、金属酸化物膜
の保護膜として、前記のパッシベーション膜を利用する
方法が考えられる。しかし、異方性エッチング液を用い
ると加工時間が長くなるため、パッシベーション膜から
なる保護膜に異方性エッチング液が浸透して、金属酸化
物膜が溶解されてしまう問題がある。パッシベーション
膜は、異方性エッチング液の浸透を防ぐほど緻密な膜で
はないからである。
【０００６】したがって、金属酸化物膜を有する半導体
センサの製造に異方性エッチング液を用いる場合には、
異方性エッチング液に対して耐性があるのみならず、異
方性エッチング液が浸透しない緻密質な保護膜を用いる
必要がある。しかし、従来の半導体センサの製造方法に
おいては、パッシベーション膜に代わる有用性のある保
護膜は見出されていなかった。
センサの製造に異方性エッチング液を用いる場合には、
異方性エッチング液に対して耐性があるのみならず、異
方性エッチング液が浸透しない緻密質な保護膜を用いる
必要がある。しかし、従来の半導体センサの製造方法に
おいては、パッシベーション膜に代わる有用性のある保
護膜は見出されていなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属酸化物
膜を有する半導体センサの製造に異方性エッチング液を
用いても、保護膜の下の金属酸化物膜が溶解されてしま
うことのない半導体センサの製造方法を提供することを
目的とする。
膜を有する半導体センサの製造に異方性エッチング液を
用いても、保護膜の下の金属酸化物膜が溶解されてしま
うことのない半導体センサの製造方法を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、シリ
コン基板上に、金属酸化物膜を形成する工程と、該金属
酸化物膜を含む前記シリコン基板の保護部分を覆うよう
にクロム（Ｃｒ）からなる保護膜を形成する工程と、前
記シリコン基板の非保護部分を異方性エッチング液によ
りエッチングする工程と、前記金属酸化物膜上の前記保
護膜を除去する工程とを具備する半導体センサの製造方
法を要旨とする。保護膜にＣｒを用いることで、保護膜
への異方性エッチング液の浸透を効果的に防止して、金
属酸化物膜を十分に保護することが可能となる。以下に
各工程毎に発明の構成を説明する。
コン基板上に、金属酸化物膜を形成する工程と、該金属
酸化物膜を含む前記シリコン基板の保護部分を覆うよう
にクロム（Ｃｒ）からなる保護膜を形成する工程と、前
記シリコン基板の非保護部分を異方性エッチング液によ
りエッチングする工程と、前記金属酸化物膜上の前記保
護膜を除去する工程とを具備する半導体センサの製造方
法を要旨とする。保護膜にＣｒを用いることで、保護膜
への異方性エッチング液の浸透を効果的に防止して、金
属酸化物膜を十分に保護することが可能となる。以下に
各工程毎に発明の構成を説明する。
【０００９】（１）シリコン基板上に、金属酸化物膜を
形成する工程を具備すること。ここにいう金属酸化物膜
は、広義には「金属酸化物からなる機能膜」をいう。こ
こにいう「機能膜」とは、半導体膜、誘電体膜等の金属
酸化物自体が有する固有の特性を利用した膜のみなら
ず、他元素の拡散防止層、通電による発熱体層等の金属
酸化物膜が発揮する固有の効果を利用した膜をも含める
概念である。
形成する工程を具備すること。ここにいう金属酸化物膜
は、広義には「金属酸化物からなる機能膜」をいう。こ
こにいう「機能膜」とは、半導体膜、誘電体膜等の金属
酸化物自体が有する固有の特性を利用した膜のみなら
ず、他元素の拡散防止層、通電による発熱体層等の金属
酸化物膜が発揮する固有の効果を利用した膜をも含める
概念である。
【００１０】金属酸化物膜は、シリコン基板上に、いわ
ゆる薄膜として形成されるのが好ましい。シリコン基板
上への金属酸化物膜の形成方法としては、スパッタ法、
真空蒸着法、イオンプレーティング法、クラスターイオ
ンビーム法等の物理的な方法や、プラズマＣＶＤ法、ゾ
ルゲル法、メッキ法等の化学的な方法を用いることがで
きる。酸化物半導体膜等の単成分系の膜を短時間で容易
に形成するには、スパッタ法を用いるのが好ましい。強
誘電体膜等の多成分系の膜を、組成ズレを最小限に抑え
て形成するには、ゾルゲル法を用いるのが好ましい。
ゆる薄膜として形成されるのが好ましい。シリコン基板
上への金属酸化物膜の形成方法としては、スパッタ法、
真空蒸着法、イオンプレーティング法、クラスターイオ
ンビーム法等の物理的な方法や、プラズマＣＶＤ法、ゾ
ルゲル法、メッキ法等の化学的な方法を用いることがで
きる。酸化物半導体膜等の単成分系の膜を短時間で容易
に形成するには、スパッタ法を用いるのが好ましい。強
誘電体膜等の多成分系の膜を、組成ズレを最小限に抑え
て形成するには、ゾルゲル法を用いるのが好ましい。
【００１１】（２）金属酸化物膜を含むシリコン基板の
保護部分を覆うようにＣｒからなる保護膜を形成する工
程を具備すること。金属酸化物膜の保護膜には、Ｃｒか
らなる膜を用いるのが好ましい。Ｃｒは異方性エッチン
グ液に対する耐性に優れるからである。また、通常保護
膜として用いるパッシベーション膜とは異なり、非常に
緻密な保護膜が形成できる。したがって、異方性エッチ
ング液の浸透による金属酸化物膜の溶解を効果的に防止
できる。
保護部分を覆うようにＣｒからなる保護膜を形成する工
程を具備すること。金属酸化物膜の保護膜には、Ｃｒか
らなる膜を用いるのが好ましい。Ｃｒは異方性エッチン
グ液に対する耐性に優れるからである。また、通常保護
膜として用いるパッシベーション膜とは異なり、非常に
緻密な保護膜が形成できる。したがって、異方性エッチ
ング液の浸透による金属酸化物膜の溶解を効果的に防止
できる。
【００１２】Ｃｒ膜の形成方法としては、スパッタ法、
真空蒸着法、イオンプレーティング法、クラスターイオ
ンビーム法等の物理的な方法や、プラズマＣＶＤ法、ゾ
ルゲル法、メッキ法等の化学的な方法を用いることがで
きる。より緻密で異方性エッチング液の浸透の無い保護
膜を形成するには、スパッタ法を用いるのが好ましい。
真空蒸着法、イオンプレーティング法、クラスターイオ
ンビーム法等の物理的な方法や、プラズマＣＶＤ法、ゾ
ルゲル法、メッキ法等の化学的な方法を用いることがで
きる。より緻密で異方性エッチング液の浸透の無い保護
膜を形成するには、スパッタ法を用いるのが好ましい。
【００１３】（３）シリコン基板の非保護部分を異方性
エッチング液によりエッチングする工程を具備するこ
と。ＫＯＨ（濃度；２０〜５０重量％）、ＥＰＷ、ヒド
ラジン、ＴＭＡＨ等の、いわゆる異方性エッチング液を
用いて、シリコン基板の非保護部分を異方性エッチング
加工する。これら異方性エッチング液に溶解されにく
く、かつ、浸透しない緻密質なＣｒ膜で金属酸化物膜を
保護してあるので、異方性エッチング液に長時間晒され
ても下地の金属酸化物膜が溶解されることはない。した
がって、シリコン基板の被加工部分を形状精度良く異方
性エッチング加工できる。
エッチング液によりエッチングする工程を具備するこ
と。ＫＯＨ（濃度；２０〜５０重量％）、ＥＰＷ、ヒド
ラジン、ＴＭＡＨ等の、いわゆる異方性エッチング液を
用いて、シリコン基板の非保護部分を異方性エッチング
加工する。これら異方性エッチング液に溶解されにく
く、かつ、浸透しない緻密質なＣｒ膜で金属酸化物膜を
保護してあるので、異方性エッチング液に長時間晒され
ても下地の金属酸化物膜が溶解されることはない。した
がって、シリコン基板の被加工部分を形状精度良く異方
性エッチング加工できる。
【００１４】（４）金属酸化物膜上の保護膜を除去する
工程を具備すること。異方性エッチング加工が完了した
後、Ｃｒからなる保護膜を除去する必要がある。この場
合、Ｃｒからなる保護膜を選択的に溶解除去するが、被
保護膜たる金属酸化物膜は積極的には溶解除去しない薬
液を剥離液として用いるのが好ましい。そのような目的
に合致する剥離液としては、硝酸第二セリウムアンモニ
ウム溶液が最も好適である。
工程を具備すること。異方性エッチング加工が完了した
後、Ｃｒからなる保護膜を除去する必要がある。この場
合、Ｃｒからなる保護膜を選択的に溶解除去するが、被
保護膜たる金属酸化物膜は積極的には溶解除去しない薬
液を剥離液として用いるのが好ましい。そのような目的
に合致する剥離液としては、硝酸第二セリウムアンモニ
ウム溶液が最も好適である。
【００１５】以上の（１）から（４）の工程を具備した
半導体センサの製造方法によれば、金属酸化物膜を有す
る半導体センサの異方性エッチング加工が容易に行える
ようになり、製造歩留まりの向上を図ることができる。
本製造方法は、酸化物半導体膜や強誘電体膜等の機能膜
を有する半導体センサの製造方法に好適である。
半導体センサの製造方法によれば、金属酸化物膜を有す
る半導体センサの異方性エッチング加工が容易に行える
ようになり、製造歩留まりの向上を図ることができる。
本製造方法は、酸化物半導体膜や強誘電体膜等の機能膜
を有する半導体センサの製造方法に好適である。
【００１６】請求項２の発明は、Ｃｒからなる保護膜の
好ましい膜厚を５０ｎｍ以上とすることを要旨とし、請
求項１に記載の半導体センサの製造方法のより好ましい
構成を例示したものである。保護膜の膜厚をかかる範囲
に限定することで、保護膜の緻密性をより確実に向上さ
せることができるため、エッチング加工時間が長時間に
及んでも、異方性エッチング液の保護膜への浸透をより
効果的に防止できる。
好ましい膜厚を５０ｎｍ以上とすることを要旨とし、請
求項１に記載の半導体センサの製造方法のより好ましい
構成を例示したものである。保護膜の膜厚をかかる範囲
に限定することで、保護膜の緻密性をより確実に向上さ
せることができるため、エッチング加工時間が長時間に
及んでも、異方性エッチング液の保護膜への浸透をより
効果的に防止できる。
【００１７】保護膜の膜厚の下限値を５０ｎｍ以上に限
定した理由は、膜厚が５０ｎｍ未満では被保護膜たる金
属酸化物膜へのダメージを完全には防止できないからで
ある。これは、シリコンウエハ上の場所によって保護膜
の膜厚にバラツキが発生しやすいという成膜工程上の問
題が関与しているものと推察される。保護膜の膜厚の下
限値のより好ましい範囲は１００ｎｍ以上、更に好まし
くは２００ｎｍ以上である。かかる範囲であれば、シリ
コンウエハ上の場所によって発生しやすい保護膜の膜厚
のバラツキに起因する金属酸化物膜へのダメージをより
効果的に防止できる。
定した理由は、膜厚が５０ｎｍ未満では被保護膜たる金
属酸化物膜へのダメージを完全には防止できないからで
ある。これは、シリコンウエハ上の場所によって保護膜
の膜厚にバラツキが発生しやすいという成膜工程上の問
題が関与しているものと推察される。保護膜の膜厚の下
限値のより好ましい範囲は１００ｎｍ以上、更に好まし
くは２００ｎｍ以上である。かかる範囲であれば、シリ
コンウエハ上の場所によって発生しやすい保護膜の膜厚
のバラツキに起因する金属酸化物膜へのダメージをより
効果的に防止できる。
【００１８】一方、保護膜の膜厚の上限値は特には限定
されない。基本的には、所望の特性を得ることができる
範囲の膜厚を選択すればよい。しかし、エッチング加工
時間をできるだけ短縮して量産性を向上するためには、
以下のような所定の上限値を設けるのが好ましい。保護
膜の膜厚の上限値としては、好ましくは５００ｎｍ以
下、より好ましくは４００ｎｍ以下である。この範囲内
であれば、緻密質な保護膜により異方性エッチング液の
浸透を効果的に防止できるとともに、エッチング加工時
間を短縮して量産性をも向上することが可能となる。
されない。基本的には、所望の特性を得ることができる
範囲の膜厚を選択すればよい。しかし、エッチング加工
時間をできるだけ短縮して量産性を向上するためには、
以下のような所定の上限値を設けるのが好ましい。保護
膜の膜厚の上限値としては、好ましくは５００ｎｍ以
下、より好ましくは４００ｎｍ以下である。この範囲内
であれば、緻密質な保護膜により異方性エッチング液の
浸透を効果的に防止できるとともに、エッチング加工時
間を短縮して量産性をも向上することが可能となる。
【００１９】請求項３の発明は、Ｃｒからなる保護膜の
より好ましい成膜条件を規定したものであり、請求項１
又は請求項２に記載の半導体センサの製造方法のより好
ましい構成を例示したものである。具体的には、保護膜
の成膜時のシリコン基板側の温度を１５０〜５５０℃に
規定するとともに、保護膜をスパッタ法を用いて形成す
るをことを要旨とする。
より好ましい成膜条件を規定したものであり、請求項１
又は請求項２に記載の半導体センサの製造方法のより好
ましい構成を例示したものである。具体的には、保護膜
の成膜時のシリコン基板側の温度を１５０〜５５０℃に
規定するとともに、保護膜をスパッタ法を用いて形成す
るをことを要旨とする。
【００２０】保護膜の成膜時のシリコン基板の加熱温度
のより好ましい範囲は、１８０〜４００℃である。かか
る範囲であれば、異方性エッチング加工時の金属酸化物
膜へのダメージを効果的に防止できる。更に好ましい範
囲は、２００〜３００℃である。かかる範囲であれば、
保護膜の緻密性をより一層向上できるため、異方性エッ
チング液の浸透をより効果的に防止できる。
のより好ましい範囲は、１８０〜４００℃である。かか
る範囲であれば、異方性エッチング加工時の金属酸化物
膜へのダメージを効果的に防止できる。更に好ましい範
囲は、２００〜３００℃である。かかる範囲であれば、
保護膜の緻密性をより一層向上できるため、異方性エッ
チング液の浸透をより効果的に防止できる。
【００２１】保護膜の成膜時のシリコン基板側の温度を
規定することで保護膜の性能が向上する理由の詳細は不
明であるが、成膜時に所定の温度範囲に加熱すること
で、保護膜に一種のアニール効果がかかり、保護膜の緻
密性と密着性の向上に寄与するからと推察される。すな
わち換言すれば、保護膜が１５０〜５５０℃に加熱した
シリコン基板上に、該加熱により得られるアニール効果
による緻密性と密着性の向上を伴いながら、スパッタに
より形成される、ということができる。
規定することで保護膜の性能が向上する理由の詳細は不
明であるが、成膜時に所定の温度範囲に加熱すること
で、保護膜に一種のアニール効果がかかり、保護膜の緻
密性と密着性の向上に寄与するからと推察される。すな
わち換言すれば、保護膜が１５０〜５５０℃に加熱した
シリコン基板上に、該加熱により得られるアニール効果
による緻密性と密着性の向上を伴いながら、スパッタに
より形成される、ということができる。
【００２２】請求項４の発明は、金属酸化物膜を構成す
る金属成分を具体的に例示したものである。金属酸化物
膜を構成する金属成分が、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂａ、Ｓ
ｒ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、
Ｓｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｃｕ、Ａ
ｓ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｒ、Ｙ
ｂ、Ｙ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、
Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、Ｒｂ、Ｇｄ、Ｅｕのうちか
ら選ばれる少なくとも１種であることを要旨とする。か
かる金属成分を組み合わせて、様々な組成の金属酸化物
膜を形成できる。金属酸化物膜としては、例えば、酸化
物半導体膜、ペロブスカイト型、層状ペロブスカイト
型、ルチル型等に代表される種々の膜が得られる。
る金属成分を具体的に例示したものである。金属酸化物
膜を構成する金属成分が、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂａ、Ｓ
ｒ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、
Ｓｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｃｕ、Ａ
ｓ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｒ、Ｙ
ｂ、Ｙ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、
Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ、Ｂ、Ｒｂ、Ｇｄ、Ｅｕのうちか
ら選ばれる少なくとも１種であることを要旨とする。か
かる金属成分を組み合わせて、様々な組成の金属酸化物
膜を形成できる。金属酸化物膜としては、例えば、酸化
物半導体膜、ペロブスカイト型、層状ペロブスカイト
型、ルチル型等に代表される種々の膜が得られる。
【００２３】具体的には、ＳｉＯ2、ＷＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、
Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ5、ＰＺＴ、ＰＴ、ＢＴＯ
（ＢａＴｉＯ3）、ＢＳＴ（ＢａＳｒＴｉＯｘ）、ＰＬ
ＺＴ（ＰｂＬａＺｒＴｉＯｘ）、ＳＴＯ（ＳｒＴｉ
Ｏｘ）、Ｔａ2Ｏ5、ＷＮ、ＳｉＷＮ、ＴａＳｉＮ、Ｃｏ
Ｓｉ2、ＴａＳｉ2、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ
3）、ＩｒＯ2、ＲｕＯ2、Ｖ2Ｏ3、Ｃｒ添加Ｖ2Ｏ3、Ｖ
Ｏ2、Ｔｉ2Ｏ3、Ｋ0.3ＭｏＯ 3、ＥｕＯ、Ｓｒ3Ｔｉ
2Ｏ7、Ｓｒ2Ｔａ2Ｏ7、ＫＬａＮｂ2Ｏ7、ＲｂＮｄＮｂ2
Ｏ 7、ＲｂＢｉＮｂ2Ｏ7、ＫＣａ2Ｎｂ3Ｏ10、Ｎａ2Ｇｄ
2Ｔｉ3Ｏ10、Ｋ2Ｌａ2Ｔｉ 3Ｏ10、Ｋ4Ｎｂ6Ｏ17、ＫＴ
ｉＮｂＯ5、Ｎａ2Ｔｉ3Ｏ7、ＬａＣｏＯ3、Ｆｅ3Ｏ4、
ＮｉＯ、Ｌａ1.85Ｓｒ0.15ＣｕＯ4、ＥｕＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-x、Ｅｕ2ＢａＣｕＯ5、Ｃａ3Ｔｉ2Ｏ7、Ｓｒ2Ｎｂ2Ｏ
7、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7、Ｋ4Ｎｂ6Ｏ17、ＫＣａ2ＮａＮｂ4Ｏ
13、等を挙げることができる。
Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ5、ＰＺＴ、ＰＴ、ＢＴＯ
（ＢａＴｉＯ3）、ＢＳＴ（ＢａＳｒＴｉＯｘ）、ＰＬ
ＺＴ（ＰｂＬａＺｒＴｉＯｘ）、ＳＴＯ（ＳｒＴｉ
Ｏｘ）、Ｔａ2Ｏ5、ＷＮ、ＳｉＷＮ、ＴａＳｉＮ、Ｃｏ
Ｓｉ2、ＴａＳｉ2、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ
3）、ＩｒＯ2、ＲｕＯ2、Ｖ2Ｏ3、Ｃｒ添加Ｖ2Ｏ3、Ｖ
Ｏ2、Ｔｉ2Ｏ3、Ｋ0.3ＭｏＯ 3、ＥｕＯ、Ｓｒ3Ｔｉ
2Ｏ7、Ｓｒ2Ｔａ2Ｏ7、ＫＬａＮｂ2Ｏ7、ＲｂＮｄＮｂ2
Ｏ 7、ＲｂＢｉＮｂ2Ｏ7、ＫＣａ2Ｎｂ3Ｏ10、Ｎａ2Ｇｄ
2Ｔｉ3Ｏ10、Ｋ2Ｌａ2Ｔｉ 3Ｏ10、Ｋ4Ｎｂ6Ｏ17、ＫＴ
ｉＮｂＯ5、Ｎａ2Ｔｉ3Ｏ7、ＬａＣｏＯ3、Ｆｅ3Ｏ4、
ＮｉＯ、Ｌａ1.85Ｓｒ0.15ＣｕＯ4、ＥｕＢａ2Ｃｕ3Ｏ
7-x、Ｅｕ2ＢａＣｕＯ5、Ｃａ3Ｔｉ2Ｏ7、Ｓｒ2Ｎｂ2Ｏ
7、Ｃａ2Ｎｂ2Ｏ7、Ｋ4Ｎｂ6Ｏ17、ＫＣａ2ＮａＮｂ4Ｏ
13、等を挙げることができる。
【００２４】請求項５の発明は、得られる金属酸化物膜
が酸化物半導体、ペロブスカイト構造、層状ペロブスカ
イト構造、ルチル構造から選ばれる少なくとも１種であ
ることを要旨とする。金属酸化物膜を所定の機能膜で構
成することで、金属酸化物膜を有する半導体センサの高
機能化を促進することができる。
が酸化物半導体、ペロブスカイト構造、層状ペロブスカ
イト構造、ルチル構造から選ばれる少なくとも１種であ
ることを要旨とする。金属酸化物膜を所定の機能膜で構
成することで、金属酸化物膜を有する半導体センサの高
機能化を促進することができる。
【００２５】酸化物半導体を用いた半導体センサのみな
らず、ペロブスカイト型酸化物や層状ペロブスカイト型
酸化物を用いた強誘電体膜を用いることで、半導体セン
サに圧電振動膜を用いた半導体センサや、誘電体フィル
タ、強誘電体メモリ等の他の機能を内蔵することも可能
である。ルチル型酸化物を用いた膜を強誘電体膜と組み
合わせて積層すれば、強誘電体層からの鉛成分の拡散防
止層として作用させることもできる。
らず、ペロブスカイト型酸化物や層状ペロブスカイト型
酸化物を用いた強誘電体膜を用いることで、半導体セン
サに圧電振動膜を用いた半導体センサや、誘電体フィル
タ、強誘電体メモリ等の他の機能を内蔵することも可能
である。ルチル型酸化物を用いた膜を強誘電体膜と組み
合わせて積層すれば、強誘電体層からの鉛成分の拡散防
止層として作用させることもできる。
【００２６】以上のように、金属酸化物膜を酸化物半導
体、ペロブスカイト型酸化物、層状ペロブスカイト型酸
化物、ルチル型酸化物のうちから選ばれる少なくとも１
種から形成することで、単独の機能のみならず、組み合
わせの機能をも有するより高機能な金属酸化物膜を構成
できる。
体、ペロブスカイト型酸化物、層状ペロブスカイト型酸
化物、ルチル型酸化物のうちから選ばれる少なくとも１
種から形成することで、単独の機能のみならず、組み合
わせの機能をも有するより高機能な金属酸化物膜を構成
できる。
【００２７】
【実施例】本発明の金属酸化物膜を有する半導体センサ
の製造方法を、以下に実施例を示して説明する。
の製造方法を、以下に実施例を示して説明する。
【００２８】洗浄、乾燥したφ４インチのシリコンウエ
ハ（２）上にプラズマＣＶＤ法を用いて膜厚５００ｎｍ
の窒化珪素薄膜（１）を形成する（図１を参照）。次い
で、公知のリフトオフ法を用いて、上記窒化珪素薄膜
（１）上にＰｔ／Ｔｉ（膜厚；２５０ｎｍ／２５ｎｍ）
からなるマイクロヒーター配線（３）を形成する（図２
を参照）。
ハ（２）上にプラズマＣＶＤ法を用いて膜厚５００ｎｍ
の窒化珪素薄膜（１）を形成する（図１を参照）。次い
で、公知のリフトオフ法を用いて、上記窒化珪素薄膜
（１）上にＰｔ／Ｔｉ（膜厚；２５０ｎｍ／２５ｎｍ）
からなるマイクロヒーター配線（３）を形成する（図２
を参照）。
【００２９】更に、プラズマＣＶＤ法を用いて膜厚５０
０ｎｍの窒化珪素薄膜（４）を形成した後、公知のリフ
トオフ法を用いて、上記窒化珪素薄膜（４）上にＰｔ／
Ｔｉ（膜厚；４０ｎｍ／２０ｎｍ）からなる検知電極
（５）を形成する（図３を参照）。次いで、フォトリソ
グラフィを用いて上記窒化珪素薄膜（４）の不要部分を
ドライエッチングにより除去する（図４を参照）。
０ｎｍの窒化珪素薄膜（４）を形成した後、公知のリフ
トオフ法を用いて、上記窒化珪素薄膜（４）上にＰｔ／
Ｔｉ（膜厚；４０ｎｍ／２０ｎｍ）からなる検知電極
（５）を形成する（図３を参照）。次いで、フォトリソ
グラフィを用いて上記窒化珪素薄膜（４）の不要部分を
ドライエッチングにより除去する（図４を参照）。
【００３０】次いで、フォトリソグラフィによりレジス
ト層（６）に金属酸化物膜を形成するための開口部を設
けた後、ＲＦスパッタ装置により全面に金属酸化物膜
（７）を形成する（図５を参照）。スパッタ条件は、Ａ
ｒ／Ｏ2ガス雰囲気下（流量４５ｓｃｃｍ）、真空度
２．０Ｐａ、パワー３５０Ｗとする。基板温度は表１に
示す組み合わせとする。金属酸化物膜（７）の膜厚は１
００ｎｍとする。金属酸化物膜の材質は、表１に示すＳ
ｎＯ2膜、ＷＯ3膜、Ｎｂ2Ｏ5膜の３種類とする。残りの
レジスト層を剥離除去して、必要箇所のみ金属酸化物膜
（７）を残す（図６を参照）。
ト層（６）に金属酸化物膜を形成するための開口部を設
けた後、ＲＦスパッタ装置により全面に金属酸化物膜
（７）を形成する（図５を参照）。スパッタ条件は、Ａ
ｒ／Ｏ2ガス雰囲気下（流量４５ｓｃｃｍ）、真空度
２．０Ｐａ、パワー３５０Ｗとする。基板温度は表１に
示す組み合わせとする。金属酸化物膜（７）の膜厚は１
００ｎｍとする。金属酸化物膜の材質は、表１に示すＳ
ｎＯ2膜、ＷＯ3膜、Ｎｂ2Ｏ5膜の３種類とする。残りの
レジスト層を剥離除去して、必要箇所のみ金属酸化物膜
（７）を残す（図６を参照）。
【００３１】次いで、ＲＦスパッタ装置を用いて、表１
に示す６種類の膜厚にて保護膜（８）を形成する（図７
を参照）。スパッタ条件は、Ａｒガス雰囲気下（流量４
５ｓｃｃｍ）真空度２．０Ｐａ、パワー３５０Ｗとす
る。保護膜（８）の材質は、表１に示すＣｒ、Ｐｔ／Ｔ
ｉの２種類とする。基板温度は表１に示す７種類とす
る。
に示す６種類の膜厚にて保護膜（８）を形成する（図７
を参照）。スパッタ条件は、Ａｒガス雰囲気下（流量４
５ｓｃｃｍ）真空度２．０Ｐａ、パワー３５０Ｗとす
る。保護膜（８）の材質は、表１に示すＣｒ、Ｐｔ／Ｔ
ｉの２種類とする。基板温度は表１に示す７種類とす
る。
【００３２】次いで、ＲＦスパッタ装置を用いてＡｕ膜
（膜厚；４００ｎｍ）を形成した後、フォトリソグラフ
ィを用いてＡｕ配線（９）を形成する（図８を参照）。
（膜厚；４００ｎｍ）を形成した後、フォトリソグラフ
ィを用いてＡｕ配線（９）を形成する（図８を参照）。
【００３３】次いで、フォトリソグラフィにより窒化珪
素膜の不要部分をドライエッチングにて除去した後、液
温８５℃、２２％ＴＭＡＨ溶液に上記シリコンウエハを
１０時間浸漬し、シリコンの異方性エッチングを行い、
ダイヤフラム（１０）を形成する（図９を参照）。シリ
コンの異方性エッチングは、窒化珪素薄膜（１）が現れ
るまで行う。
素膜の不要部分をドライエッチングにて除去した後、液
温８５℃、２２％ＴＭＡＨ溶液に上記シリコンウエハを
１０時間浸漬し、シリコンの異方性エッチングを行い、
ダイヤフラム（１０）を形成する（図９を参照）。シリ
コンの異方性エッチングは、窒化珪素薄膜（１）が現れ
るまで行う。
【００３４】保護膜の不要部分を硝酸第二セリウムアン
モニウム液を用いてエッチング除去して、金属酸化物膜
を有する半導体センサを完成する（図１０を参照）。保
護膜除去後の金属酸化物膜の外観をＳＥＭ写真により確
認する。結果を表１、図１１〜図２２に示す。
モニウム液を用いてエッチング除去して、金属酸化物膜
を有する半導体センサを完成する（図１０を参照）。保
護膜除去後の金属酸化物膜の外観をＳＥＭ写真により確
認する。結果を表１、図１１〜図２２に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】表１の結果より、本発明によれば、金属酸
化物膜が良好に保護されることがわかる。例えば、実施
例である試料番号４（図１１、図１２）、試料番号７
（図１３、図１４）、試料番号５（図１５、図１６）、
試料番号６（図１７、図１８）の結果を見ると、保護膜
除去後の各種金属酸化物の表面状態が極めて良好である
ことがわかる。
化物膜が良好に保護されることがわかる。例えば、実施
例である試料番号４（図１１、図１２）、試料番号７
（図１３、図１４）、試料番号５（図１５、図１６）、
試料番号６（図１７、図１８）の結果を見ると、保護膜
除去後の各種金属酸化物の表面状態が極めて良好である
ことがわかる。
【００３７】一方、本発明の範囲外では、金属酸化物膜
の保護が図れないことがわかる。例えば、比較例である
試料番号１（図１９、図２０）、試料番号９（図２１、
図２２）の結果を見ると、保護膜除去後の金属酸化物の
表面に多数のクレーターが発生しており、保護が不十分
であることがわかる。また、Ｃｒ以外のＰｔ／Ｔｉを保
護膜に用いた比較例である試料番号１５では、Ｐｔ／Ｔ
ｉ膜自体にクラックが生じており、成膜時点から既に保
護機能が失われていることがわかった。
の保護が図れないことがわかる。例えば、比較例である
試料番号１（図１９、図２０）、試料番号９（図２１、
図２２）の結果を見ると、保護膜除去後の金属酸化物の
表面に多数のクレーターが発生しており、保護が不十分
であることがわかる。また、Ｃｒ以外のＰｔ／Ｔｉを保
護膜に用いた比較例である試料番号１５では、Ｐｔ／Ｔ
ｉ膜自体にクラックが生じており、成膜時点から既に保
護機能が失われていることがわかった。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、金属酸化物膜を有する
半導体センサの製造に異方性エッチング液を用いても、
保護膜の下の金属酸化物膜が溶解されてしまうことのな
い半導体センサの製造方法を提供することができる。
半導体センサの製造に異方性エッチング液を用いても、
保護膜の下の金属酸化物膜が溶解されてしまうことのな
い半導体センサの製造方法を提供することができる。
【図１】本発明の実施例に係る金属酸化物膜を有する半
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
【図２】本発明の実施例に係る金属酸化物膜を有する半
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
【図３】本発明の実施例に係る金属酸化物膜を有する半
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
【図４】本発明の実施例に係る金属酸化物膜を有する半
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
【図５】本発明の実施例に係る金属酸化物膜を有する半
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
【図６】本発明の実施例に係る金属酸化物膜を有する半
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
【図７】本発明の実施例に係る金属酸化物膜を有する半
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
【図８】本発明の実施例に係る金属酸化物膜を有する半
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
【図９】本発明の実施例に係る金属酸化物膜を有する半
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
【図１０】本発明の実施例に係る金属酸化物膜を有する
半導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
半導体センサの製造方法を示す説明図（断面図）。
【図１１】本発明の実施例である試料番号４の保護膜除
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
【図１２】本発明の実施例である試料番号４の保護膜除
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００
倍）。
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００
倍）。
【図１３】本発明の実施例である試料番号７の保護膜除
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
【図１４】本発明の実施例である試料番号７の保護膜除
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００
倍）。
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００
倍）。
【図１５】本発明の実施例である試料番号５の保護膜除
去後のＷＯ3膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
去後のＷＯ3膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
【図１６】本発明の実施例である試料番号５の保護膜除
去後のＷＯ3膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００倍）。
去後のＷＯ3膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００倍）。
【図１７】本発明の実施例である試料番号６の保護膜除
去後のＮｂ2Ｏ5膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
去後のＮｂ2Ｏ5膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
【図１８】本発明の実施例である試料番号６の保護膜除
去後のＮｂ2Ｏ5膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００
倍）。
去後のＮｂ2Ｏ5膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００
倍）。
【図１９】本発明の比較例である試料番号１の保護膜除
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
【図２０】本発明の比較例である試料番号１の保護膜除
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００
倍）。
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００
倍）。
【図２１】本発明の比較例である試料番号９の保護膜除
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；３０００倍）。
【図２２】本発明の比較例である試料番号９の保護膜除
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００
倍）。
去後のＳｎＯ2膜のＳＥＭ写真（倍率；２００００
倍）。
１ 窒化珪素薄膜 ２ シリコンウエハ ３ マイクロヒーター配線 ４ 窒化珪素薄膜（４） ５ 検知電極（５） ６ レジスト層（６） ７ 金属酸化物膜（７） ８ 保護膜（８） ９ Ａｕ配線 １０ ダイヤフラム（１０）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE13 FF43 GG01 4M112 AA01 BA10 CA14 DA03 DA04 DA06 DA09 EA02 EA07 EA11 EA12 5F043 AA02 AA26 AA30 AA35 AA38 BB02 BB18 DD07 DD10 DD15 DD18 FF01 FF10 GG02 GG04 GG10
Claims (5)
- 【請求項１】 シリコン基板上に、金属酸化物膜を形成
する工程と、 該金属酸化物膜を含む前記シリコン基板の保護部分を覆
うようにクロム（Ｃｒ）からなる保護膜を形成する工程
と、 前記シリコン基板の非保護部分を異方性エッチング液に
よりエッチングする工程と、 前記金属酸化物膜上の前記保護膜を除去する工程とを具
備することを特徴とする半導体センサの製造方法。 - 【請求項２】 前記保護膜の膜厚が５０ｎｍ以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体センサの製造
方法。 - 【請求項３】 前記保護膜が１５０〜５５０℃に加熱し
たシリコン基板上にスパッタにより形成されることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体センサの
製造方法。 - 【請求項４】 前記金属酸化物膜を構成する金属成分
が、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｍ
ｎ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｆ
ｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｓ
ｍ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｙ、Ｈｆ、Ｔａ、
Ｂｉ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｂ、Ｒｂ、Ｇｄ、Ｅｕのうちから選ばれる少なくと
も１種であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
いずれかに記載の半導体センサの製造方法。 - 【請求項５】 前記金属酸化物膜が酸化物半導体、ペロ
ブスカイト型酸化物、層状ペロブスカイト型酸化物、ル
チル型酸化物のうちから選ばれる少なくとも１種から形
成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいず
れかに記載の半導体センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11194291A JP2001023950A (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 半導体センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11194291A JP2001023950A (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 半導体センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001023950A true JP2001023950A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=16322161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11194291A Pending JP2001023950A (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 半導体センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001023950A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001105399A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-04-17 | Robert Bosch Gmbh | マイクロメカニックな構造エレメントを製作する方法 |
| KR100881581B1 (ko) * | 2001-11-05 | 2009-02-03 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | 막 센서 유닛 및 그 제조 방법 |
-
1999
- 1999-07-08 JP JP11194291A patent/JP2001023950A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001105399A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-04-17 | Robert Bosch Gmbh | マイクロメカニックな構造エレメントを製作する方法 |
| KR100881581B1 (ko) * | 2001-11-05 | 2009-02-03 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | 막 센서 유닛 및 그 제조 방법 |
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