JP2002319684A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤフラム等の
ように凹部が形成される半導体装置の製造方法に関する
ものであり、特に圧力センサや加速度センサの製造方法
に用いて好適である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a concave portion such as a diaphragm, and is particularly suitable for a method for manufacturing a pressure sensor or an acceleration sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】シリコンを材料として製造される半導体
センサ(例えば、圧力センサや加速度センサ)の加工に
は、その検知部(例えばダイヤフラム)を形成するため
に、シリコンを数ミクロンの厚さに加工する必要があ
る。それには、例えばアルカリ性の溶液を用いたエッチ
ング方法が用いられる。2. Description of the Related Art In processing a semiconductor sensor (for example, a pressure sensor or an acceleration sensor) manufactured using silicon as a material, silicon is processed to a thickness of several microns in order to form a detection portion (for example, a diaphragm). There is a need to. For this purpose, for example, an etching method using an alkaline solution is used.
【0003】アルカリ性の溶液によるシリコンのエッチ
ングに関しては、シリコンの面方位によりエッチングレ
ートが異なるという異方性があることが知られている。
このため、この異方性を利用したエッチング技術を用い
ることで、平坦な面のダイヤフラム(凹部)形成が可能
となる。It is known that the etching rate of silicon with an alkaline solution varies depending on the plane orientation of silicon.
Therefore, by using an etching technique utilizing this anisotropy, it is possible to form a diaphragm (recess) on a flat surface.
【0004】しかし、アルカリによる異方性エッチング
は、シリコンの面方位に対して非常に感度が良いため、
図3に示すような断面形状となることが多く、シリコン
基板10のうちダイヤフラム11となる面と側壁面12
との成す角度が鋭敏となって形成される。そのため、こ
のような形状で圧力センサが形成されると、高い圧力が
ダイヤフラム11に当たった場合、ダイヤフラム11が
破壊され易い。However, anisotropic etching with alkali is very sensitive to the plane orientation of silicon,
In many cases, the cross-sectional shape is as shown in FIG.
Is formed sharply. Therefore, when the pressure sensor is formed in such a shape, when a high pressure is applied to the diaphragm 11, the diaphragm 11 is easily broken.
【0005】そこで、高圧力下で使用する圧力センサ等
を作成する場合には、最初アルカリ溶液で途中までエッ
チングしておき、仕上げに等方的にエッチングが進行す
る酸性の溶液を用いたエッチングを行うなどの方法によ
り、図4に示すように、ダイヤフラム11と側壁面12
との間の角度に丸みを形成する工夫が成されている。Therefore, when a pressure sensor or the like to be used under a high pressure is prepared, the etching is first performed halfway with an alkaline solution, and the etching is performed using an acidic solution in which the etching proceeds isotropically in finishing. As shown in FIG. 4, the diaphragm 11 and the side wall surface 12 are formed.
The device is designed to form a roundness at an angle between them.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た方法では、ダイヤフラム形成の工数が多くなること、
ウェハに対してアルカリ、酸両方に対応するための処理
を施さなければならないことなどの問題がある。However, in the above method, the number of steps for forming the diaphragm is increased,
There is a problem that the wafer must be treated to cope with both alkali and acid.
【0007】また、近年では、円形のダイヤフラム形状
も求められている。これに対しては、等方的にエッチン
グする酸のみの方法でダイヤフラムを形成することが考
えられるが、このような方法によると、図5に示すよう
に、ダイヤフラム11の内壁面の曲率が大きくなり過ぎ
て、ダイヤフラムとして用いることが困難となる。In recent years, a circular diaphragm shape has been required. On the other hand, it is conceivable to form the diaphragm by a method using only an acid which isotropically etches. However, according to such a method, as shown in FIG. 5, the curvature of the inner wall surface of the diaphragm 11 is large. It becomes too difficult to use as a diaphragm.
【0008】本発明は上記点に鑑みて成され、ダイヤフ
ラム等の凹部の形成のための工数を簡略化できると共
に、凹部形成のためのエッチングに対するウェハへの処
理の煩雑化を無くせ、かつ、凹部内壁面の曲率が大きく
なり過ぎないようにすることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and can simplify the man-hours for forming a concave portion such as a diaphragm, and can eliminate complicated processing of a wafer for etching for forming a concave portion. The purpose is to prevent the curvature of the inner wall surface from becoming too large.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべ
く、請求項1乃至8に記載の発明では、半導体材料
(1)の主表面に凹部(3)が形成される半導体装置の
製造方法において、半導体材料の主表面の任意の部位
に、物体(4)を押し当てることによって圧力を加え、
その後、主表面に対してエッチングを施すことで、主表
面のうち圧力を加えた部位に凹部を形成することを特徴
としている。In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device in which a concave portion (3) is formed in a main surface of a semiconductor material (1). Applying pressure by pressing an object (4) against an arbitrary portion of a main surface of a semiconductor material;
Thereafter, by etching the main surface, a concave portion is formed in a portion of the main surface to which pressure is applied.
【0010】このように、半導体材料のうち凹部を形成
する予定の領域に、予め物体を押し当てることによって
圧力を加え、その後、半導体材料に対してエッチングを
施すことで、圧力が加えられた部分に丸みのある凹部が
形成されるようにすることができる。このため、丸みの
ある凹部形成のための工数を簡略化でき、かつ、凹部形
成のためのエッチングに対するウェハへの処理の煩雑化
を無くすことができる。As described above, pressure is applied to a region of the semiconductor material in which a concave portion is to be formed by pressing an object in advance, and thereafter, the semiconductor material is etched to apply the pressure. In this case, a rounded concave portion can be formed. For this reason, the number of steps for forming a rounded concave portion can be simplified, and complicated processing of the wafer for etching for forming the concave portion can be eliminated.
【0011】請求項3に記載の発明では、半導体材料の
主表面にエッチング時のマスク材料となるマスク層
(2)を形成すると共に、このマスク層の所望領域を開
口させたのち、該開口した領域においてエッチングを行
うことを特徴とする。このように、マスク層を備えてお
くことで、マスク層に開口させた領域の形状によって凹
部を形成する領域の形状を制御することができる。According to the third aspect of the present invention, a mask layer (2) serving as a mask material at the time of etching is formed on the main surface of the semiconductor material, and a desired region of the mask layer is opened, and then the opening is performed. The etching is performed in the region. By providing the mask layer in this manner, the shape of the region where the concave portion is formed can be controlled by the shape of the region opened in the mask layer.
【0012】請求項4に記載の発明では、半導体材料の
表面にマスク層を形成することなくエッチングを施すこ
とを特徴としている。このようにマスク層を配置しない
状態でエッチングを施せば、半導体材料を全体的に薄形
化することができるため、微小な物理量検出用に適した
素子を形成することができる。According to a fourth aspect of the present invention, the surface of the semiconductor material is etched without forming a mask layer. When the etching is performed in such a state where the mask layer is not provided, the semiconductor material can be reduced in thickness as a whole, so that an element suitable for detecting minute physical quantities can be formed.
【0013】例えば、半導体材料としては、請求項5に
示すようなシリコンを用いることができる。特に、シリ
コンの場合、請求項6に示すように主表面の結晶方位を
<100>配向とすると、効果的に凹部の形成を行うこ
とができる。For example, silicon as described in claim 5 can be used as the semiconductor material. In particular, in the case of silicon, when the crystal orientation of the main surface is set to the <100> orientation, the concave portion can be effectively formed.
【0014】また、エッチング材料としては、例えば、
請求項7に示すようなアルカリ性薬液を用いることがで
きる。このアルカリ性の薬液としては、請求項8に示す
ようなアルカリ金属の水酸化物からなる水溶液、請求項
9に示すようなアンモニア水溶液、有機アルカリの水酸
化物を水に溶かしたもの、有機アルカリの水酸化物を有
機溶剤に溶かしたもの、若しくは有機アルカリの水酸化
物を水および有機溶剤に溶かしたもののいずれかを用い
ることが可能である。As an etching material, for example,
An alkaline chemical solution as described in claim 7 can be used. Examples of the alkaline chemical include an aqueous solution comprising an alkali metal hydroxide as described in claim 8, an aqueous ammonia solution as described in claim 9, a solution obtained by dissolving an organic alkali hydroxide in water, and an organic alkali solution. Either a solution in which a hydroxide is dissolved in an organic solvent or a solution in which a hydroxide of an organic alkali is dissolved in water or an organic solvent can be used.
【0015】請求項10に記載の発明では、半導体材料
(1)の主表面に微小な凹部(22)を形成することに
より、微小凹面鏡を作成する微小凹面鏡の製造方法にお
いて、半導体材料の主表面の任意の部位に、物体(2
1)を押し当てることによって圧力を加え、その後、主
表面に対してエッチングを施すことで、主表面のうち圧
力を加えた部位に凹部を形成することを特徴としてい
る。このように、請求項1に示した方法を用いて、凹面
鏡を製造することも可能である。According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a micro concave mirror for forming a micro concave mirror by forming a micro concave portion (22) on the main surface of the semiconductor material (1), An object (2)
The method is characterized in that a pressure is applied by pressing 1) and then the main surface is etched to form a concave portion in the main surface where the pressure is applied. Thus, it is also possible to manufacture a concave mirror using the method described in claim 1.
【0016】この場合、請求項11に示すように、前記
物体としてアレイ状に突起が形成された治具(21)を
用い、該治具の突起を半導体材料の主表面に押し当てる
ことで、凹部をアレイ状に形成することが可能である。In this case, a jig (21) having projections formed in an array is used as the object, and the projections of the jig are pressed against the main surface of the semiconductor material. The concave portions can be formed in an array.
【0017】一方、請求項12に示すように、凹部が形
成された半導体材料の主表面に、透明膜(23)を成膜
したのち、半導体材料を除去し、残った透明膜により微
小レンズ(24)を製造することも可能である。On the other hand, after forming a transparent film (23) on the main surface of the semiconductor material in which the concave portion is formed, the semiconductor material is removed, and the fine lens ( 24) can also be manufactured.
【0018】この場合も、請求項13に示すように、物
体としてアレイ状に突起が形成された治具(21)を用
い、該治具の突起を半導体材料の主表面に押し当てるこ
とで、凹部をアレイ状に形成すると共に、該アレイ状に
形成された凹部それぞれによって、微小レンズをアレイ
状に形成することができる。Also in this case, a jig (21) having projections formed in an array is used as an object, and the projections of the jig are pressed against the main surface of the semiconductor material. The concave portions are formed in an array, and the microlenses can be formed in an array by each of the concave portions formed in the array.
【0019】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。Note that the reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1は、本発明
の一実施形態を適用したダイヤフラムを有する半導体装
置の製造工程を示している。この図に基づいて半導体装
置の製造方法についての説明を行う。なお、図1(a)
〜(d)の各図において、紙面左側には半導体装置を上
面から見た時の様子が示してあり、紙面右側には半導体
装置の断面構成が示してある。(First Embodiment) FIG. 1 shows a manufacturing process of a semiconductor device having a diaphragm to which one embodiment of the present invention is applied. A method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIG. FIG. 1 (a)
In each of the drawings (a) to (d), the left side of the paper shows a state when the semiconductor device is viewed from above, and the right side of the paper shows a cross-sectional configuration of the semiconductor device.
【0021】まず、図1(a)に示すように、<100
>に配向したシリコン基板1を用意し、このシリコン基
板1に対して通常の半導体加工工程等を施すことで、ア
ルカリで侵食し難い材料(例えば、シリコン窒化膜やシ
リコン酸化膜等)で構成されたマスク層2を堆積させ
る。続いて、マスク層2に対してフォトリソグラフィ工
程を行い、シリコン基板1のうちエッチングによって加
工したい領域を露出させる。なお、シリコン基板1の露
出部分を分かりやすくするために、各上面図におけるマ
スク層2を斜線部で示してある。また、この図では、シ
リコン基板1に対して正方形状の露出部分を形成してい
るが、円形であっても多角形であっても良い。First, as shown in FIG.
Is prepared by subjecting the silicon substrate 1 to a normal orientation, such as a silicon nitride film or a silicon oxide film, by subjecting the silicon substrate 1 to a normal semiconductor processing step or the like. The deposited mask layer 2 is deposited. Subsequently, a photolithography process is performed on the mask layer 2 to expose a region of the silicon substrate 1 to be processed by etching. Note that the mask layer 2 in each of the top views is indicated by oblique lines in order to make the exposed portion of the silicon substrate 1 easy to understand. Further, in this figure, a square-shaped exposed portion is formed on the silicon substrate 1, but may be circular or polygonal.
【0022】その後、先端形状が三角錐や四角錐若しく
は球状等に構成された物体、つまり局所的に圧力が集中
させられる物体を用意し、この物体の先端部をシリコン
基板1の露出部分における略中央部に押し当て、シリコ
ン基板1の主表面に対して圧力を加える。これにより、
シリコン基板1のうち圧力を加えた部分に目視や顕微鏡
では確認できない何らかの欠陥が形成される。Thereafter, an object having a tip shape of a triangular pyramid, a quadrangular pyramid, a sphere, or the like, that is, an object on which pressure is locally concentrated is prepared. It is pressed against the central part, and pressure is applied to the main surface of the silicon substrate 1. This allows
Some defect which cannot be confirmed visually or with a microscope is formed in the portion of the silicon substrate 1 to which pressure is applied.
【0023】そして、アルカリ性の薬液により、シリコ
ン基板1に対してエッチングを施す。具体的には、アル
カリ性薬液として、約30wt%で70℃に加熱したK
OH水溶液を用い、数十分間エッチングを行う。このと
き使用するアルカリ性の薬液としては、アルカリ金属
(例えばKOH、NaOH、LiOH等)の水酸化物か
らなる水溶液を用いても良いが、アンモニア水溶液、有
機アルカリの水酸化物を水に溶かしたもの、有機アルカ
リの水酸化物を有機溶剤(例えばアルコール等)に溶か
したもの、若しくは有機アルカリの水酸化物を水および
有機溶剤に溶かしたもののいずれかを用いてもよい。な
お、有機アルカリとしては、例えば、TMAH(Tet
ramethylammoniumhydoroxid
e 水酸化テトラメチルアンモニウム)やTEAH(T
etraethylammoniumhydoroxi
de 水酸化テトラエチルアンモニウム)等が用いられ
る。Then, the silicon substrate 1 is etched with an alkaline chemical. Specifically, as an alkaline chemical, K was heated to 70 ° C. at about 30 wt%.
Etching is performed for several tens minutes using an OH aqueous solution. As the alkaline chemical used at this time, an aqueous solution comprising a hydroxide of an alkali metal (for example, KOH, NaOH, LiOH, etc.) may be used, but an aqueous ammonia solution or an organic alkali hydroxide dissolved in water may be used. Alternatively, any of a solution obtained by dissolving an organic alkali hydroxide in an organic solvent (for example, alcohol) or a solution obtained by dissolving an organic alkali hydroxide in water and an organic solvent may be used. As the organic alkali, for example, TMAH (Tet
ramethylammoniumhydroxide
e Tetramethylammonium hydroxide) or TEAH (T
ethraethylammoniumhydroxidi
de tetraethylammonium hydroxide) and the like.
【0024】これにより、上記した露出領域においてシ
リコン基板1が異方性エッチングされる。このとき、ま
ず、図1(b)に示すように、数ミクロンの深さまでエ
ッチングを進めると、圧力を加えた部分に上面形状がほ
ぼ正方形状を成す凹部3が形成される。続いて、図1
(c)に示すように、さらに数ミクロンの深さエッチン
グを続けても、凹部3の上面形状は各辺の長さが拡大す
るが、ほぼ正方形状が維持される。また、凹部3の底面
においてSi(100)面が表出してくると共に、凹部
3の側壁は圧力が加えられた位置を中心に丸みを帯びて
くる。そして、図1(d)に示すように、さらにエッチ
ングを続けると凹部3の上面形状が正方形状から崩れ、
円形状へと変化していく。また、凹部3の内壁面は丸み
を帯びた状態となる。この凹部3の内壁面の曲率は、ダ
イヤフラムを等方性エッチングのみで形成した場合と比
べて十分に小さいものとなる。Thus, the silicon substrate 1 is anisotropically etched in the above-described exposed region. At this time, first, as shown in FIG. 1B, when the etching is advanced to a depth of several microns, a concave portion 3 having a substantially square upper surface is formed in a portion where pressure is applied. Subsequently, FIG.
As shown in (c), even if etching is continued for a depth of several microns, the shape of the upper surface of the concave portion 3 is increased in the length of each side, but remains substantially square. In addition, the Si (100) surface is exposed on the bottom surface of the concave portion 3, and the side wall of the concave portion 3 is rounded around the position where the pressure is applied. Then, as shown in FIG. 1D, when the etching is further continued, the upper surface shape of the concave portion 3 collapses from a square shape,
It changes to a circular shape. In addition, the inner wall surface of the concave portion 3 is in a rounded state. The curvature of the inner wall surface of the concave portion 3 is sufficiently smaller than the case where the diaphragm is formed only by isotropic etching.
【0025】一方、凹部3の深さに関しては、エッチン
グ初期、具体的にはSi(100)面が表出したときの
深さDで確定され、円形状に変化しても深さDのままほ
とんど変化しない。これについて実験により調べたとこ
ろ、凹部3の深さは圧力を加える物体の形状や加えた圧
力にほぼ依存しており、圧力の加え方によって制御され
ることが確認された。On the other hand, the depth of the concave portion 3 is determined at the beginning of etching, specifically, the depth D when the Si (100) surface is exposed. Hardly change. When this was examined by experiments, it was confirmed that the depth of the concave portion 3 substantially depends on the shape of the object to which pressure is applied and the applied pressure, and is controlled by the manner in which the pressure is applied.
【0026】このような現象は、実験により、シリコン
基板1の主表面を様々な面方位とした場合に対して発生
するが確認されたが、特に、<100>の配向を有する
場合に顕著であった。Although such a phenomenon has been confirmed by experiments to occur when the main surface of the silicon substrate 1 has various plane orientations, it is particularly remarkable when the silicon substrate 1 has an orientation of <100>. there were.
【0027】従って、上記現象による凹部3の深さおよ
び上面形状に基づいて、ダイヤフラムの厚みが所望の値
となり、またダイヤフラムとして使用する領域の面積が
所望の値となるように時間制御等を行い、エッチングを
終了する。これにより、ダイヤフラムと側壁との間の角
度に丸みが形成された状態、すなわち、上述した図4に
示すようなダイヤフラム形状となる。Therefore, time control or the like is performed so that the thickness of the diaphragm becomes a desired value and the area of a region used as the diaphragm becomes a desired value based on the depth and the upper surface shape of the concave portion 3 due to the above phenomenon. Then, the etching is completed. Thereby, a state in which the angle between the diaphragm and the side wall is rounded, that is, a diaphragm shape as shown in FIG. 4 described above is obtained.
【0028】この後、マスク層2を除去する等の工程を
施すことでダイヤフラムを備えた半導体装置が完成す
る。Thereafter, steps such as removal of the mask layer 2 are performed to complete a semiconductor device having a diaphragm.
【0029】以上説明したように、シリコン基板1のう
ちダイヤフラムを形成する予定の領域に、予め物体を押
し当てることによって圧力を加え、その後、シリコン基
板1に対してエッチングを施すことで、圧力が加えられ
た部分に丸みのある凹部3が形成されるようにすること
ができる。As described above, the pressure is applied to the region of the silicon substrate 1 where the diaphragm is to be formed by pressing the object in advance, and then the silicon substrate 1 is subjected to etching so that the pressure is reduced. A rounded concave portion 3 can be formed in the added portion.
【0030】このため、丸みのあるダイヤフラム形成の
ための工数を簡略化できる。また、ダイヤフラム形成の
ためのエッチングをアルカリのみによって行えることか
ら、エッチングに対するウェハへの処理の煩雑化も無く
すことができる。さらに、等方性エッチングのみによっ
てダイヤフラムを形成する場合と比べて、ダイヤフラム
内壁面の曲率を小さくすることができ、十分なダイヤフ
ラム面積を確保することができる。Therefore, the number of steps for forming a round diaphragm can be simplified. Further, since etching for forming the diaphragm can be performed using only alkali, it is possible to eliminate complication of processing of the wafer for etching. Further, the curvature of the inner wall surface of the diaphragm can be reduced, and a sufficient diaphragm area can be secured, as compared with the case where the diaphragm is formed only by isotropic etching.
【0031】なお、上記説明のように、シリコン基板1
のうちエッチングによって薄肉化させた領域すべてをダ
イヤフラムとして用いるようにしてもよいが、図1
(d)の状態でエッチングを止め、凹部3の部分だけを
ダイヤフラムとして用いるようにしてもよい。この場
合、シリコン基板1のうち薄肉化した部分と側壁との間
の角度が鋭敏になるが、薄肉化した部分の厚みがダイヤ
フラムよりも厚くなっているため、高い圧力に対しても
高い耐久性を有することになる。As described above, the silicon substrate 1
1 may be used as a diaphragm in all regions thinned by etching.
The etching may be stopped in the state of (d), and only the concave portion 3 may be used as the diaphragm. In this case, the angle between the thinned portion and the side wall of the silicon substrate 1 becomes sharp, but since the thinned portion is thicker than the diaphragm, it has high durability even under high pressure. Will have.
【0032】(第2実施形態)図2に、本発明の第2実
施形態を適用した半導体装置の製造工程を示す。以下、
この図に基づき、本実施形態における半導体装置の製造
方法について説明する。ただし、本実施形態の製造方法
の概略は第1実施形態と同様であるため、同様である部
分については省略する。(Second Embodiment) FIG. 2 shows a manufacturing process of a semiconductor device to which a second embodiment of the present invention is applied. Less than,
The method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. However, since the outline of the manufacturing method of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, the same parts are omitted.
【0033】まず、図2(a)に示すように、例えば厚
さ100ミクロン程度とされ、主表面が<100>に配
向されたシリコン基板1を用意する。続いて、図2
(b)に示すように、先端形状が局所的に圧力が集中さ
せられるものとなっている物体4により、シリコン基板
1の主表面の所望位置に圧力を加える。これにより、シ
リコン基板1の内部に転位又は微小なクラック5が形成
される。この後、図2(c)に示すように、マスク層2
を配置すること無くアルカリ性の薬液6により、シリコ
ン基板1に対してエッチングを施す。First, as shown in FIG. 2A, a silicon substrate 1 having a thickness of, for example, about 100 μm and a main surface oriented to <100> is prepared. Subsequently, FIG.
As shown in (b), pressure is applied to a desired position on the main surface of the silicon substrate 1 by the object 4 whose tip shape is such that pressure is locally concentrated. As a result, dislocations or minute cracks 5 are formed inside the silicon substrate 1. Thereafter, as shown in FIG.
The silicon substrate 1 is etched with the alkaline chemical solution 6 without disposing.
【0034】これにより、図2(d)に示すように、シ
リコン基板1のうち圧力が加えられた部分が優先的にエ
ッチングされ、第1実施形態と同様に丸みを帯びた凹部
3が形成され、ダイヤフラムが形成される。このよう
に、マスク層2を備えないエッチング(マスクレスエッ
チング)加工によっても、内壁面が丸みを帯びたダイヤ
フラムを形成することができる。As a result, as shown in FIG. 2D, a portion of the silicon substrate 1 to which pressure is applied is preferentially etched, and a rounded concave portion 3 is formed as in the first embodiment. , A diaphragm is formed. In this manner, a diaphragm having a rounded inner wall surface can also be formed by etching (maskless etching) processing that does not include the mask layer 2.
【0035】またこのとき、シリコン基板1にマスク層
2を配置していないことから、圧力が加えられた部分以
外もシリコン基板1が全体的にエッチングされ、厚さが
薄くなる。このため、微小な物理量検出用素子の利用に
好適な構成とすることができる。At this time, since the mask layer 2 is not disposed on the silicon substrate 1, the silicon substrate 1 is entirely etched except for the portion to which pressure is applied, and the thickness is reduced. For this reason, it is possible to obtain a configuration suitable for using a minute physical quantity detecting element.
【0036】(他の実施形態)上記実施形態では、ダイ
ヤフラムとなる凹部3の上面形状が円形状となるまでエ
ッチングを施す例を示しているが、正方形状のままでエ
ッチングを止め、上面形状が正方形状のダイヤフラムと
してもよい。この場合、エッチング時間を第1実施形態
で示した時間(70分)の1/3程度とするのが好まし
い。(Other Embodiments) In the above embodiment, an example is shown in which etching is performed until the upper surface shape of the concave portion 3 serving as the diaphragm becomes circular. However, the etching is stopped while the square shape remains, and the upper surface shape is changed. It may be a square diaphragm. In this case, it is preferable that the etching time be about 程度 of the time (70 minutes) shown in the first embodiment.
【0037】また、上記実施形態では、シリコン基板1
に対して圧力を加える面積に関して特に説明していない
が、圧力を加える面積を大きくすれば、より大きな面積
のダイヤフラムを形成することが可能となる。In the above embodiment, the silicon substrate 1
Although the area for applying pressure is not specifically described, it is possible to form a diaphragm having a larger area by increasing the area for applying pressure.
【0038】また、上記実施形態では、凹部3をダイヤ
フラムに使用する半導体装置について説明しているが、
これに限らず、円形、四角形等の凹部3を必要とするマ
イクロマシンなどの構造体にも利用可能である。In the above embodiment, the semiconductor device using the concave portion 3 for the diaphragm has been described.
However, the present invention is not limited to this, and can be used for a structure such as a micromachine that requires the concave portion 3 such as a circle or a square.
【0039】さらに、上述のように丸みがある凹部3を
利用して、レンズの形成を行うことも可能である。例え
ば、第2実施形態における図2(d)の工程まで実施し
たのち、凹部3内を埋め込むように、例えばシリコン酸
化膜を堆積する。この後、シリコン酸化膜を平坦化する
ことで、凹部3内にのみシリコン酸化膜を残し、さら
に、シリコン基板1をエッチング等によって除去するこ
とで、シリコン酸化膜のみを残す。このようにすれば、
凹部3の丸みを利用したレンズの製造を行うことも可能
である。Further, it is possible to form a lens using the concave portion 3 having a round shape as described above. For example, after the process up to the step of FIG. 2D in the second embodiment, for example, a silicon oxide film is deposited so as to fill the recess 3. Thereafter, the silicon oxide film is flattened to leave the silicon oxide film only in the concave portion 3, and the silicon substrate 1 is removed by etching or the like to leave only the silicon oxide film. If you do this,
It is also possible to manufacture a lens using the roundness of the concave portion 3.
【0040】また、このようなレンズの形成を複数個同
時に行なうことも可能である。この様子を図6に示す。
図6(a)に示すようにアレイ状に突起を配置した治具
21、もしくは機械的にアレイ状に圧力を加えることが
できる装置により、シリコンウェハ1に圧力を加える。
その後、図6(b)に示すようにKOHエッチング液な
どによりエッチングを行う。すると、図6(c)に示す
ようにシリコンウェハ1上にアレイ状に微小凹面鏡22
が形成される。これをダイシング加工等することによ
り、微小凹面鏡チップなどが形成可能である。It is also possible to form a plurality of such lenses at the same time. This is shown in FIG.
As shown in FIG. 6A, pressure is applied to the silicon wafer 1 by a jig 21 in which projections are arranged in an array or by a device capable of mechanically applying pressure in an array.
Thereafter, as shown in FIG. 6B, etching is performed using a KOH etching solution or the like. Then, as shown in FIG. 6C, the minute concave mirrors 22 are arrayed on the silicon wafer 1 in an array.
Is formed. By dicing this or the like, a micro concave mirror chip or the like can be formed.
【0041】さらに、図6(d)に示すようにアレイ状
に形成された微小凹面鏡22上に透明膜23、例えばC
VDによるシリコン酸化膜やスピンナーなどで成膜可能
なSOG(Spin On Glass)膜、または有機材料の膜
等を成膜する。このとき、くぼみの中に透明膜23が完
全に埋まる状態となるように、数μmから数10μmの
膜厚とする。次に、必要に応じて透明膜23の表面をC
MPなどで平坦化処理し、その後、図6(e)に示すよ
うに微小凹面鏡22を形成しているシリコンを除去す
る。例えば、ウェットエッチング等でシリコンのみをエ
ッチングする。これにより、図6(f)に示すように透
明膜23のみが残るため、ダイシング加工等をすること
で微小レンズ24を形成することができる。このとき、
個々のレンズへのカットは、シリコン除去前に、ダイシ
ング装置にて行うと、より容易に加工できる。Further, as shown in FIG. 6D, a transparent film 23, for example, C
A silicon oxide film by VD, an SOG (Spin On Glass) film that can be formed by a spinner, or a film of an organic material is formed. At this time, the thickness is set to several μm to several tens μm so that the transparent film 23 is completely buried in the depression. Next, the surface of the transparent film 23 is
A flattening process is performed by MP or the like, and then the silicon forming the minute concave mirror 22 is removed as shown in FIG. For example, only silicon is etched by wet etching or the like. As a result, only the transparent film 23 remains as shown in FIG. 6F, so that the microlenses 24 can be formed by dicing or the like. At this time,
The individual lenses can be cut more easily by using a dicing device before removing the silicon.
【0042】なお、ここでは透明膜23を成膜すること
により微小レンズを作成することについて説明したが、
透明膜23に代えて、例えば銅、ニッケル、アルミニウ
ム等で構成される金属膜を用いれば、微小レンズではな
く点字ブロックを作成することも可能である。Here, the description has been given of the case where the minute lens is formed by forming the transparent film 23.
If a metal film made of, for example, copper, nickel, aluminum or the like is used instead of the transparent film 23, it is possible to form a Braille block instead of a microlens.
【図1】本発明の第1実施形態における半導体装置の製
造工程を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2実施形態における半導体装置の製
造工程を示す図である。FIG. 2 is a view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】従来の異方性エッチングによるダイヤフラムの
断面形状を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional shape of a conventional diaphragm formed by anisotropic etching.
【図4】従来の丸め処理が成されたダイヤフラムの断面
形状を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional shape of a diaphragm subjected to a conventional rounding process.
【図5】ダイヤフラムを等方性エッチングのみで形成し
た場合の断面形状を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional shape when a diaphragm is formed only by isotropic etching.
【図6】微小凹面鏡チップおよび微小レンズの形成工程
を示した図である。FIG. 6 is a view showing a process of forming a micro concave mirror chip and a micro lens.
1…シリコン基板、2…マスク層、3…凹部、4…物
体、5…転位又は微小なクラック、6…アルカリ性の薬
液。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 2 ... Mask layer, 3 ... Depression, 4 ... Object, 5 ... Dislocation or minute crack, 6 ... Alkaline chemical solution.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一雄 愛知県名古屋市千種区不老町 名古屋大学 内 (72)発明者 式田 光宏 愛知県名古屋市千種区不老町 名古屋大学 内 (72)発明者 千田 厚慈 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 2F055 AA40 BB16 CC02 DD05 EE40 FF38 GG01 4M112 AA01 AA02 CA03 CA05 DA04 DA06 EA03 EA06 EA07 EA11 EA13 FA20 5F043 AA02 BB02 DD02 FF01 GG10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kazuo Sato Nagoya University, Furo-cho, Chigusa-ku, Nagoya-shi, Aichi (72) Inventor Mitsuhiro Shikita Nagoya University, Furo-cho, Chigusa-ku, Nagoya-shi, Aichi (72) Inventor Chida Atsushi 1-1-1 Showa-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in DENSO Corporation (reference) 2F055 AA40 BB16 CC02 DD05 EE40 FF38 GG01 4M112 AA01 AA02 CA03 CA05 DA04 DA06 EA03 EA06 EA07 EA11 EA13 FA20 5F043 AA02 BB01
Claims (13)
が形成される半導体装置の製造方法において、 前記半導体材料の主表面の任意の部位に、物体(4)を
押し当てることによって圧力を加え、その後、前記主表
面に対してエッチングを施すことで、前記主表面のうち
圧力を加えた部位に前記凹部を形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。1. A recess (3) in a main surface of a semiconductor material (1).
In a method of manufacturing a semiconductor device, a pressure is applied by pressing an object (4) against an arbitrary portion of a main surface of the semiconductor material, and thereafter, the main surface is etched. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming the recess in a portion of the main surface to which pressure is applied.
前記物体として、前記半導体材料の主表面に対して局所
的に圧力が集中させられるものを用いることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置の製造方法。2. When applying pressure to the semiconductor material,
2. The method according to claim 1, wherein the object is configured such that pressure is locally concentrated on a main surface of the semiconductor material. 3.
グ時のマスク材料となるマスク層(2)を形成すると共
に、このマスク層の所望領域を開口させたのち、該開口
した領域において前記エッチングを行うことを特徴とす
る請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。3. A mask layer (2) serving as a mask material at the time of the etching is formed on the main surface of the semiconductor material, a desired region of the mask layer is opened, and the etching is performed in the opened region. The method according to claim 1, wherein the method is performed.
することなく前記エッチングを施すことを特徴とする請
求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the etching is performed without forming a mask layer on a surface of the semiconductor material.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載
の半導体装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein silicon is used as the semiconductor material.
方位を<100>配向とすることを特徴とする請求項5
に記載の半導体装置の製造方法。6. The silicon according to claim 5, wherein a crystal orientation of said main surface in said silicon is a <100> orientation.
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
(6)によって行うことを特徴とする請求項6に記載の
半導体装置の製造方法。7. The method according to claim 6, wherein the etching is performed with an alkaline chemical solution.
金属の水酸化物からなる水溶液を用いることを特徴とす
る請求項7に記載の半導体装置の製造方法。8. The method according to claim 7, wherein an aqueous solution comprising an alkali metal hydroxide is used as the alkaline chemical.
ア水溶液、有機アルカリの水酸化物を水に溶かしたも
の、有機アルカリの水酸化物を有機溶剤に溶かしたも
の、若しくは有機アルカリの水酸化物を水および有機溶
剤に溶かしたもののいずれか1つからなることを特徴と
する請求項7に記載の半導体装置の製造方法。9. The alkaline chemical solution may be an aqueous ammonia solution, a solution obtained by dissolving an organic alkali hydroxide in water, a solution obtained by dissolving an organic alkali hydroxide in an organic solvent, or a solution obtained by dissolving an organic alkali hydroxide in water. 8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the method comprises any one of a solution dissolved in an organic solvent.
部(22)を形成することにより、微小凹面鏡を作成す
る微小凹面鏡の製造方法において、 前記半導体材料の主表面の任意の部位に、物体(21)
を押し当てることによって圧力を加え、その後、前記主
表面に対してエッチングを施すことで、前記主表面のう
ち圧力を加えた部位に前記凹部を形成することを特徴と
する微小凹面鏡の製造方法。10. A manufacturing method of a micro concave mirror for forming a micro concave mirror by forming a micro concave portion (22) on a main surface of a semiconductor material (1); Object (21)
And applying a pressure by applying pressure, and thereafter, etching the main surface to form the concave portion in a portion of the main surface to which the pressure is applied.
れた治具(21)であり、該治具の突起を前記半導体材
料の主表面に押し当てることで、前記凹部をアレイ状に
形成することを特徴とする微小凹面鏡の製造方法。11. The object is a jig (21) having projections formed in an array, and the depressions are formed in an array by pressing the projections of the jig against a main surface of the semiconductor material. A method of manufacturing a micro concave mirror.
位に、物体(21)を押し当てることによって圧力を加
え、その後、前記主表面に対してエッチングを施すこと
で、前記主表面のうち圧力を加えた部位に凹部を形成す
る工程と、 前記凹部が形成された前記半導体材料の主表面に、透明
膜(23)を成膜したのち、前記半導体材料を除去し、
残った前記透明膜により微小レンズ(24)を製造する
工程とを有することを特徴とする微小レンズの製造方
法。12. A pressure is applied to an arbitrary portion of the main surface of the semiconductor material (1) by pressing an object (21), and thereafter, the main surface is etched to thereby apply a pressure to the main surface. Forming a concave portion in a portion to which pressure is applied, forming a transparent film (23) on a main surface of the semiconductor material in which the concave portion is formed, and removing the semiconductor material;
Producing a microlens (24) from the remaining transparent film.
れた治具(21)であり、該治具の突起を前記半導体材
料の主表面に押し当てることで、前記凹部をアレイ状に
形成すると共に、該アレイ状に形成された前記凹部それ
ぞれによって、前記微小レンズをアレイ状に形成するこ
とを特徴とする微小レンズの製造方法。13. The object is a jig (21) having projections formed in an array, and the depressions are formed in an array by pressing the projections of the jig against a main surface of the semiconductor material. And forming the microlenses in an array by each of the concave portions formed in the array.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005037383A (en) * | 2003-06-26 | 2005-02-10 | Kyocera Corp | Ceramic diaphragm, method of manufacture thereof and pressure sensor |
JP2006294716A (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-26 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2012099516A (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Denso Corp | Method for manufacturing semiconductor device |
US8703517B2 (en) | 2010-10-29 | 2014-04-22 | Denso Corporation | Method of Manufacturing a Semiconductor Device Including Removing a Reformed Layer |
JP2017108150A (en) * | 2011-04-21 | 2017-06-15 | サン ケミカル コーポレイション | Improved polycrystalline texturing composition and method |
-
2001
- 2001-10-12 JP JP2001315425A patent/JP2002319684A/en active Pending
-
2002
- 2002-02-14 DE DE2002106140 patent/DE10206140A1/en not_active Ceased
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005037383A (en) * | 2003-06-26 | 2005-02-10 | Kyocera Corp | Ceramic diaphragm, method of manufacture thereof and pressure sensor |
JP2006294716A (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-26 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2012099516A (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Denso Corp | Method for manufacturing semiconductor device |
US8703517B2 (en) | 2010-10-29 | 2014-04-22 | Denso Corporation | Method of Manufacturing a Semiconductor Device Including Removing a Reformed Layer |
JP2017108150A (en) * | 2011-04-21 | 2017-06-15 | サン ケミカル コーポレイション | Improved polycrystalline texturing composition and method |
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