JP2006332359A - Method of etching substrate - Google Patents

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浩 田中
Atsusuke Sakaida
敦資 坂井田
Toshihisa Taniguchi
敏尚 谷口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of etching a film to be etched which is formed on a substrate wherein the roughness of substrate surface is restrained, selectivity is excellent, and cost is low. <P>SOLUTION: In a process tub 201 into which a mist 30 of a fluoric acid water solution serving as an etchant is introduced, an SOI substrate 10 is placed on which a silicon oxide film 13 and a silicon nitride film 20 serving as a film to be etched are formed, and the SOI substrate 10 is exposed to the mist 30 of the fluoric acid water solution, whereby after the silicon nitride film 20 is reformed to a water-soluble material 21 composed of ammonium fluoride salt of silicon, a substrate 10 is cleaned with water 41 to remove the water-soluble material 21, resulting in etching the silicon nitride film 20. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板に形成された被エッチング膜のエッチング方法に関し、特に所望の被エッチング膜を選択的にエッチングする方法に関する。   The present invention relates to a method for etching a film to be etched formed on a substrate, and more particularly to a method for selectively etching a desired film to be etched.

図7は、従来のこの種の基板を用いてなる構造体としての容量式センサの製造方法を示す概略断面図である。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a capacitive sensor as a structure using this type of substrate.

このものは、基板10において互いに解放されている可動電極(可動部)16と固定電極(固定部)17とからなる一対の電極部を形成し、加速度などの力学量の印加によって可動電極16を変位させるようにした容量式センサである。   In this substrate, a pair of electrode parts composed of a movable electrode (movable part) 16 and a fixed electrode (fixed part) 17 which are released from each other on the substrate 10 is formed, and the movable electrode 16 is formed by applying a mechanical quantity such as acceleration. This is a capacitive sensor that is displaced.

ここでは、図7(a)に示されるように、基板10としては、埋め込み酸化膜13を介して二つのシリコン基板、第1のシリコン基板11および第2のシリコン基板12が貼り合わされた貼り合わされてなるSOI(シリコン−オン−インシュレータ)基板10が示されている。   Here, as shown in FIG. 7A, the substrate 10 is bonded by bonding two silicon substrates, the first silicon substrate 11 and the second silicon substrate 12 with a buried oxide film 13 interposed therebetween. An SOI (silicon-on-insulator) substrate 10 is shown.

次に、図7(b)に示されるように、この基板10に対して、その一面側すなわち第2のシリコン基板12側から、可動電極16および固定電極17を画定するための溝15をエッチングにて形成する。この溝15は、第2のシリコン基板12の表面から埋め込み酸化膜13まで到達する溝である。   Next, as shown in FIG. 7B, the groove 15 for defining the movable electrode 16 and the fixed electrode 17 is etched from one side of the substrate 10, that is, the second silicon substrate 12 side. Form with. This groove 15 is a groove that reaches the buried oxide film 13 from the surface of the second silicon substrate 12.

次に、図7(c)に示されるように、基板10の他面側すなわち第1のシリコン基板11側からシリコンエッチングを行ってキャビティ14を形成する。このキャビティエッチングの後、さらに、リリースエッチングを行ってキャビティ14内の電極部16、17の下部にある埋め込み酸化膜13を除去する。   Next, as shown in FIG. 7C, the cavity 14 is formed by performing silicon etching from the other surface side of the substrate 10, that is, the first silicon substrate 11 side. After this cavity etching, release etching is further performed to remove the buried oxide film 13 below the electrode portions 16 and 17 in the cavity 14.

それにより、可動部である可動電極16が、溝15およびキャビティ14を介して支持部である第1のシリコン基板11から切り離されて開放された状態すなわちリリース状態となる。   As a result, the movable electrode 16 that is the movable portion is separated from the first silicon substrate 11 that is the support portion via the groove 15 and the cavity 14 and is in a released state, that is, a released state.

ここで、キャビティ14のエッチングは、従来では、図8に示されるように行われている。図8は、図7に示される基板10におけるキャビティ14のエッチング方法を示す概略断面図である。   Here, the etching of the cavity 14 is conventionally performed as shown in FIG. FIG. 8 is a schematic sectional view showing a method for etching the cavity 14 in the substrate 10 shown in FIG.

図8(a)に示されるように、基板10の他面すなわち第1のシリコン基板11の表面におけるキャビティ14を形成しない部位に、シリコン窒化膜などからなるマスク20を形成する。   As shown in FIG. 8A, a mask 20 made of a silicon nitride film or the like is formed on the other surface of the substrate 10, that is, on the surface of the first silicon substrate 11 where the cavity 14 is not formed.

次に、図8(b)に示されるように、エッチング剤としてKOH(水酸化カリウム)やTMAH(Tetramethyl ammonium hydoroxide、水酸化テトラメチルアンモニウム)などのアルカリ液を用いた異方性エッチングを行い、基板10の他面側にて第1のシリコン基板11にキャビティ14を形成する。   Next, as shown in FIG. 8B, anisotropic etching using an alkaline solution such as KOH (potassium hydroxide) or TMAH (tetramethyl ammonium hydroxide) as an etchant is performed, A cavity 14 is formed in the first silicon substrate 11 on the other surface side of the substrate 10.

ここまでの状態において、マスク20が被エッチング膜であり、この図8(b)の状態が、被エッチング膜20が形成された基板10の状態を示している。その後、図8(c)に示されるように、マスク20をフッ酸(HF)などを用いたドライエッチングにより除去する。そして、上述したように、さらに埋め込み酸化膜13のリリースエッチングを行う。   In the state so far, the mask 20 is the film to be etched, and the state of FIG. 8B shows the state of the substrate 10 on which the film to be etched 20 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 8C, the mask 20 is removed by dry etching using hydrofluoric acid (HF) or the like. Then, as described above, release etching of the buried oxide film 13 is further performed.

ところで、上記図8に示されるキャビティエッチングにおけるマスク20の除去は、従来ではドライエッチングで行っているが、このドライエッチングは、微細加工に適してはいるものの、物理的な衝撃を伴うため、マスク20の除去後における基板10の表面が荒れてしまう(図8(c)参照)。また、ドライエッチングは真空チャンバなどの真空設備が必要であり、高コストである。   By the way, the removal of the mask 20 in the cavity etching shown in FIG. 8 is conventionally performed by dry etching. Although this dry etching is suitable for microfabrication, it involves a physical impact, so the mask is removed. The surface of the substrate 10 after the removal of 20 becomes rough (see FIG. 8C). Also, dry etching requires a vacuum facility such as a vacuum chamber, and is expensive.

ここで、このキャビティエッチングにおけるマスク20の除去を、ドライエッチングではなく、フッ酸を用いたウェットエッチングにより行うことが考えられる。このウェットエッチングはドライエッチングに比べて安価な方法である。   Here, it is conceivable to remove the mask 20 in the cavity etching by wet etching using hydrofluoric acid instead of dry etching. This wet etching is a cheaper method than dry etching.

しかし、このウェットエッチングは、マスク20を構成するシリコン窒化膜と埋め込み酸化膜13を構成するシリコン酸化膜とのうち、シリコン窒化膜の方を選択的にエッチングすることができないため、マスク20の除去に適用することは困難である。また、ウェットエッチングでは、微細部へエッチング液が回り込みにくく、ドライエッチングに比べて微細加工が困難である。   However, since this wet etching cannot selectively etch the silicon nitride film of the silicon nitride film constituting the mask 20 and the silicon oxide film constituting the buried oxide film 13, the removal of the mask 20 is not possible. It is difficult to apply to. In addition, in wet etching, an etching solution does not easily enter a fine portion, and fine processing is difficult as compared with dry etching.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基板に形成された被エッチング膜のエッチング方法であって、基板表面の荒れを抑制し選択性に優れた安価なエッチング方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an etching method for a film to be etched formed on a substrate, which provides an inexpensive etching method that suppresses surface roughness of the substrate and has excellent selectivity. With the goal.

上記目的を達成するため、鋭意検討を行った結果、ミストエッチングを行うことに着目した。このミストエッチングは、フッ酸(HF)などのエッチング剤の水溶液を液滴(ミスト)として処理槽中に導入するものである。このミストエッチングのメカニズムは次のように推定される。   As a result of intensive studies in order to achieve the above object, attention was focused on performing mist etching. In this mist etching, an aqueous solution of an etching agent such as hydrofluoric acid (HF) is introduced as droplets (mist) into a treatment tank. The mechanism of this mist etching is estimated as follows.

図9は、ミストエッチングの推定エッチングメカニズムを示す図である。ここでは、上記SOI基板における第2のシリコン基板12の下の埋め込み酸化膜13をエッチングする犠牲層エッチングの例を示している。   FIG. 9 is a diagram showing an estimated etching mechanism of mist etching. Here, an example of sacrificial layer etching for etching the buried oxide film 13 under the second silicon substrate 12 in the SOI substrate is shown.

エッチング剤であるHFを水に溶かした水溶液を用意し、ノズルから噴霧することで水溶液のミスト30を発生させ、このミスト30を処理槽内に導入する。このミスト30は、たとえば数μmオーダーの径を有するものであり、シリコン基板12の溝15などの微細部に入り込む。そのため、ミストエッチングは、ドライエッチングと同様に微細加工に優れている。   An aqueous solution in which HF as an etching agent is dissolved in water is prepared and sprayed from a nozzle to generate a mist 30 of the aqueous solution, and the mist 30 is introduced into the treatment tank. The mist 30 has a diameter on the order of several μm, for example, and enters a fine portion such as the groove 15 of the silicon substrate 12. Therefore, mist etching is excellent in microfabrication like dry etching.

また、図9に示されるように、ミスト30においては、その界面にてミスト30中のHFが蒸気31となって存在しており、この蒸気31が、被エッチング膜としての埋め込み酸化膜13を構成するSiO2と反応(図中、エッチング反応部として図示)し、当該埋め込み酸化膜13をエッチングする。   Further, as shown in FIG. 9, in the mist 30, HF in the mist 30 exists as a vapor 31 at the interface, and this vapor 31 forms the buried oxide film 13 as a film to be etched. The buried oxide film 13 is etched by reacting with the constituent SiO 2 (illustrated as an etching reaction portion in the figure).

このようにミストエッチングは微細加工に優れるとともに、ドライエッチングのような物理的な衝撃を伴わないエッチングメカニズムであるため、エッチング後の基板の表面荒れを抑制することができる。   Thus, mist etching is excellent in microfabrication and has an etching mechanism that does not involve physical impact like dry etching, so that surface roughness of the substrate after etching can be suppressed.

また、ミストエッチングは、ドライエッチングのような真空設備が不要であり、エッチング剤の水溶液を噴霧するだけであるので、ウェットエッチングと同程度のコストで済む。さらに、エッチング剤の使用量がウェットエッチングに比べて大幅に少ないというメリットもある。   In addition, mist etching does not require vacuum equipment such as dry etching, and only sprays an aqueous solution of an etching agent, so that the cost is comparable to that of wet etching. Furthermore, there is an advantage that the amount of the etching agent used is significantly less than that of wet etching.

このミストエッチングについて、さらに検討すすめたところ、加熱などによる温度制御や噴霧によるミスト径の制御などにより、ミスト30の水分量をコントロールできることがわかった。   Further examination of this mist etching has revealed that the water content of the mist 30 can be controlled by controlling the temperature by heating or the like, or by controlling the mist diameter by spraying.

また、基板に形成された被エッチング膜においては、その材質によっては、エッチング雰囲気中の水分量を変えることにより、エッチングの選択性を持つことが知られている。つまり、被エッチング膜の材質によっては、当該水分量の多少により、エッチング剤と反応したり、反応しなかったりすることが知られている。また、被エッチング膜とエッチング剤との組み合わせによっては、両者の反応により水溶性物質が生成されることが知られている。   Further, it is known that a film to be etched formed on a substrate has etching selectivity by changing the amount of moisture in the etching atmosphere depending on the material. That is, depending on the material of the film to be etched, it is known that it reacts with the etching agent or does not react depending on the amount of moisture. In addition, depending on the combination of the film to be etched and the etching agent, it is known that a water-soluble substance is generated by the reaction between the two.

そのため、ミストエッチングにおいては、ミストの水分量をコントロールすれば、異なる種類の被エッチング膜を選択的にエッチングすることが可能になると考えた。本発明は、このような検討結果に基づいて創出されたものである。   For this reason, in mist etching, it was considered that different types of films to be etched can be selectively etched by controlling the amount of moisture in the mist. The present invention has been created based on such examination results.

すなわち、請求項1に記載の発明では、エッチング剤の水溶液がミスト状態で導入された処理槽(201)内に、被エッチング膜(20)が形成された基板(10)を設置し、被エッチング膜(20)を前記ミスト状態の水溶液にさらすことにより、被エッチング膜(20)を水溶性物質(21)に改質した後、基板(10)を水で洗浄することにより、被エッチング膜(20)をエッチングすることを特徴としている。   That is, in the invention according to claim 1, the substrate (10) on which the film to be etched (20) is formed is placed in the treatment tank (201) into which the aqueous solution of the etching agent is introduced in a mist state, The film (20) is exposed to the aqueous solution in the mist state to modify the film to be etched (20) into a water-soluble substance (21), and then the substrate (10) is washed with water to thereby form the film to be etched ( 20) is etched.

本発明によれば、ミストエッチングを採用しているため、ミスト(30)の水分量のコントロールが容易であり、この水分量をコントロールすることによって、所望の被エッチング膜(20)のみを選択的にエッチング剤と反応させ、水溶性物質(21)に改質することができる。   According to the present invention, since mist etching is employed, it is easy to control the moisture content of the mist (30). By controlling this moisture content, only a desired film (20) to be etched is selectively selected. It can be modified with a water-soluble substance (21) by reacting with an etching agent.

そして、被エッチング膜(20)のうち水溶性物質(21)となったものが、水による洗浄によって基板(10)から除去されるため、被エッチング膜(20)の選択的なエッチングが適切になされる。   And since the water-soluble substance (21) of the film to be etched (20) is removed from the substrate (10) by washing with water, the selective etching of the film to be etched (20) is appropriately performed. Made.

また、ミストエッチングの採用により、上述したように、従来のドライエッチングと同様に微細加工に優れるとともに、より安価なものにでき、また、エッチング後の基板(10)の表面の荒れを極力抑制することができる。   In addition, by employing mist etching, as described above, it is excellent in microfabrication as in the case of conventional dry etching, and can be made cheaper, and also suppresses surface roughness of the substrate (10) after etching as much as possible. be able to.

したがって、本発明によれば、基板(10)に形成された被エッチング膜(20)のエッチング方法であって、基板表面の荒れを抑制し選択性に優れた安価なエッチング方法を提供することができる。   Therefore, according to the present invention, it is an etching method for the etching target film (20) formed on the substrate (10), and it is possible to provide an inexpensive etching method that suppresses the roughness of the substrate surface and has excellent selectivity. it can.

また、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の基板のエッチング方法において、前記ミスト状態の水溶液を気体と混合して、処理槽(201)内に導入することを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the substrate etching method according to the first aspect, the mist aqueous solution is mixed with a gas and introduced into the treatment tank (201).

それによれば、気体を加熱するなどにより気体の温度をコントロールすることにより、ミストの水分量をコントロールすることができる。   According to this, the moisture content of the mist can be controlled by controlling the temperature of the gas by heating the gas or the like.

さらに、請求項3に記載の発明のように、請求項2に記載の基板のエッチング方法においては、基板(10)は、シリコン窒化膜(20)とシリコン酸化膜(13)とが形成されたものであり、前記エッチング剤はフッ酸であり、前記気体は加熱された窒素であり、シリコン窒化膜(20)を前記被エッチング膜として選択的にエッチングするものにできる。   Furthermore, as in the invention described in claim 3, in the substrate etching method according to claim 2, the silicon nitride film (20) and the silicon oxide film (13) are formed on the substrate (10). The etching agent is hydrofluoric acid, the gas is heated nitrogen, and the silicon nitride film (20) can be selectively etched as the film to be etched.

本発明者の検討によれば、シリコン窒化膜(20)はミストの水分量の多少に関わらず、エッチング剤としてのフッ酸によって水溶性物質に改質され、その後の水洗によりエッチングされるが、一方、シリコン酸化膜(13)は、水分の存在がフッ酸との反応に不可欠であるため、ミストの水分量が少ないと水溶性物質にならず、ミストの水分量が多い場合に水溶性物質となってエッチングが可能であることがわかった。   According to the inventor's study, the silicon nitride film (20) is modified into a water-soluble substance by hydrofluoric acid as an etchant regardless of the amount of moisture in the mist, and is etched by subsequent water washing. On the other hand, since the presence of moisture is indispensable for the reaction with hydrofluoric acid, the silicon oxide film (13) does not become a water-soluble material when the amount of moisture in the mist is small, and the water-soluble material when the amount of moisture in the mist is large. It was found that etching is possible.

そのため、本発明のように、エッチング剤としてフッ酸を用い、気体として加熱された窒素を用いれば、フッ酸水溶液からなるミストの水分量を極力少ないものにでき、実質的にシリコン窒化膜(20)のみを水溶性物質に改質することができるため、シリコン酸化膜(13)はほとんどエッチングされず、シリコン窒化膜(20)を被エッチング膜として選択的にエッチングすることができる。   Therefore, if hydrofluoric acid is used as an etching agent and heated nitrogen is used as a gas as in the present invention, the amount of water in the mist made of hydrofluoric acid aqueous solution can be reduced as much as possible, and the silicon nitride film (20 Since the silicon oxide film (13) is hardly etched, the silicon nitride film (20) can be selectively etched as a film to be etched.

また、請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の基板のエッチング方法において、シリコン窒化膜(20)は低温プラズマCVD法により形成されたものであることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the substrate etching method according to the third aspect, the silicon nitride film (20) is formed by a low temperature plasma CVD method.

それによれば、シリコン窒化膜(20)の水溶性物質への改質を、より容易に行うことができ、好ましい。   According to this, the modification of the silicon nitride film (20) to a water-soluble substance can be performed more easily, which is preferable.

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一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings for the sake of simplicity.

本実施形態では、基板に形成された被エッチング膜のエッチング方法によって製造された製造物として、容量式加速度センサを例にとって説明するが、本発明のエッチング方法の適用例は、これに限定されるものではない。   In this embodiment, a capacitive acceleration sensor will be described as an example of a product manufactured by an etching method for a film to be etched formed on a substrate. However, application examples of the etching method of the present invention are limited to this. It is not a thing.

[容量式加速度センサの構成等]
図1は、本発明の実施形態に係る容量式加速度センサ100の概略断面図である。まず、センサ構成の概略を述べておく。
[Configuration of capacitive acceleration sensor, etc.]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a capacitive acceleration sensor 100 according to an embodiment of the present invention. First, the outline of the sensor configuration will be described.

本センサ100は、本発明でいう基板としてのSOI(シリコン−オン−インシュレータ)基板10を備えている。このSOI基板10は、第1のシリコン基板11と第2のシリコン基板12とが、シリコン酸化膜(SiO2)からなる埋め込み酸化膜13を介して積層されたものである。   The sensor 100 includes an SOI (silicon-on-insulator) substrate 10 as a substrate in the present invention. The SOI substrate 10 is formed by laminating a first silicon substrate 11 and a second silicon substrate 12 via a buried oxide film 13 made of a silicon oxide film (SiO 2).

SOI基板10の中央部では、埋め込み酸化膜13および第1のシリコン基板11が除去されてなるキャビティ14が形成されている。このキャビティ14に対応した第2のシリコン基板12には、その上面からキャビティ14へと厚み方向に貫通する溝15が形成されている。   In the central portion of the SOI substrate 10, a cavity 14 is formed by removing the buried oxide film 13 and the first silicon substrate 11. The second silicon substrate 12 corresponding to the cavity 14 is formed with a groove 15 penetrating from the upper surface to the cavity 14 in the thickness direction.

この溝15により、第2のシリコン基板12は、加速度の印加により変位する可動部としての可動電極16と、固定部としての固定電極17とに区画されている。   By this groove 15, the second silicon substrate 12 is partitioned into a movable electrode 16 as a movable part that is displaced by application of acceleration, and a fixed electrode 17 as a fixed part.

図1に示される例では、可動電極16と固定電極17とは交互に配置され、溝15を介して互いに隣り合っている。そして、可動電極16は、キャビティ14を介してSOI基板10の支持部である第1のシリコン基板11からリリースされた状態となり、第1のシリコン基板11に対して可動状態となっている。   In the example shown in FIG. 1, the movable electrodes 16 and the fixed electrodes 17 are alternately arranged and are adjacent to each other through the grooves 15. The movable electrode 16 is released from the first silicon substrate 11 that is the support portion of the SOI substrate 10 via the cavity 14, and is movable with respect to the first silicon substrate 11.

図示しないが、具体的には、固定電極17は、埋め込み酸化膜13を介して第1のシリコン基板11に支持固定されており、可動電極16は、第1のシリコン基板11に対して梁などを介して弾性的に支持される等により可動となっている。   Although not shown, specifically, the fixed electrode 17 is supported and fixed to the first silicon substrate 11 via the buried oxide film 13, and the movable electrode 16 is a beam or the like with respect to the first silicon substrate 11. It is movable because it is elastically supported via, for example.

これら、可動および固定電極16、17は、たとえば、よく知られている櫛歯状の梁構造体にすることができる。この場合、たとえば、図1中の左右方向に沿った加速度の印加に伴い、可動電極16が同方向に沿って変位し、それによって、溝15を隔てて対向する可動電極16と固定電極17との間の距離が変化する。   These movable and fixed electrodes 16, 17 can be, for example, a well-known comb-like beam structure. In this case, for example, with the application of acceleration along the left-right direction in FIG. 1, the movable electrode 16 is displaced along the same direction, whereby the movable electrode 16 and the fixed electrode 17 that are opposed to each other with the groove 15 therebetween. The distance between changes.

そして、たとえば、この距離変化に基づく両電極16、17間の容量変化を検出することで、印加加速度を求めることができる。このように、本実施形態では、容量式加速度センサ100が構成されている。   For example, the applied acceleration can be obtained by detecting a change in capacitance between the electrodes 16 and 17 based on this change in distance. Thus, in the present embodiment, the capacitive acceleration sensor 100 is configured.

[製造方法等]
次に、本実施形態の加速度センサ100の製造方法について、図2、図3を参照して説明する。なお、図2、図3では、電極部16、17の数など、一部を上記図1からアレンジしてあるが、実質的に上記図1のセンサ100と同様である。
[Manufacturing method]
Next, the manufacturing method of the acceleration sensor 100 of this embodiment is demonstrated with reference to FIG. 2, FIG. 2 and 3, some of the electrode portions 16 and 17 are arranged from FIG. 1, but are substantially the same as the sensor 100 of FIG. 1.

図2(a)〜(d)、図3(a)〜(d)は、本実施形態に係る容量式加速度センサ100の製造方法を示す概略断面図である。特に、図3は、本実施形態に係る基板のエッチング方法を示す概略断面図である。本製造方法を経て、最終的に上記図1に示されるセンサ100が製造される。   2A to 2D and FIGS. 3A to 3D are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the capacitive acceleration sensor 100 according to the present embodiment. In particular, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a substrate etching method according to the present embodiment. Through this manufacturing method, the sensor 100 shown in FIG. 1 is finally manufactured.

まず、図2(a)、(b)に示されるように、上記SOI基板10を用意し、この基板10に対して、その上面すなわち第2のシリコン基板12の上面側から可動電極(可動部)16を画定するための上記溝15を、エッチングにより形成する(トレンチ溝形成工程)。ここでは、溝15は、第2のシリコン基板12の上面から埋め込み酸化膜13まで到達する溝である。   First, as shown in FIGS. 2A and 2B, the SOI substrate 10 is prepared, and a movable electrode (movable part) is formed on the substrate 10 from the upper surface thereof, that is, the upper surface side of the second silicon substrate 12. ) The groove 15 for defining 16 is formed by etching (trench groove forming step). Here, the groove 15 is a groove that reaches the buried oxide film 13 from the upper surface of the second silicon substrate 12.

このトレンチ溝形成工程は、通常のホト、エッチング工程で行うことができる。具体的には、電極部16、17を形成するために、ホトレジストにより形成したパターンを用いたドライエッチング等を行う。   This trench groove forming step can be performed by a normal photo etching process. Specifically, in order to form the electrode portions 16 and 17, dry etching or the like using a pattern formed by a photoresist is performed.

このドライエッチングは、たとえばSF6ガスなどのエッチングガスを用いて行うことができる。そして、このエッチングによって残された部分が電極部16、17として形成される。その後、ホトレジストを通常の方法で除去する。SOI基板10を用いた本例では、埋め込み酸化膜13でエッチングをストップさせることにより、制御性に優れたものになる。 This dry etching can be performed using an etching gas such as SF 6 gas. The portions left by this etching are formed as electrode portions 16 and 17. Thereafter, the photoresist is removed by a usual method. In this example using the SOI substrate 10, the etching is stopped by the buried oxide film 13, so that the controllability is excellent.

次に、図2(c)、(d)に示されるように、さらにSOI基板10の下面すなわち第1のシリコン基板11の下面側から、シリコンエッチングを行ってキャビティ14を形成する(キャビティ形成工程)。   Next, as shown in FIGS. 2C and 2D, the cavity 14 is formed by further performing silicon etching from the lower surface of the SOI substrate 10, that is, the lower surface side of the first silicon substrate 11 (cavity forming step). ).

具体的には、図2(c)に示されるように、第1のシリコン基板11の下面におけるキャビティ14を形成しない部位に、被エッチング膜であるシリコン窒化膜などからなるマスク20を形成する。本例では、マスク20はCVD法などにより形成されたシリコン窒化膜20である。なお、このシリコン窒化膜20は、低温プラズマCVDにより成膜されたものとすることが好ましい。   Specifically, as shown in FIG. 2C, a mask 20 made of a silicon nitride film, which is a film to be etched, is formed on the lower surface of the first silicon substrate 11 where the cavity 14 is not formed. In this example, the mask 20 is a silicon nitride film 20 formed by a CVD method or the like. The silicon nitride film 20 is preferably formed by low temperature plasma CVD.

その後、図2(d)に示されるように、SOI基板10の下面側から、所定の領域をアルカリ液等を用いた異方性ウェットエッチングによりシリコンエッチングを行って除去し、第1のシリコン基板11にキャビティ14を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 2D, a predetermined region is removed from the lower surface side of the SOI substrate 10 by anisotropic wet etching using an alkaline solution or the like to remove the first silicon substrate. A cavity 14 is formed in 11.

ここで、上記アルカリ液としては、KOH(水酸化カリウム)やTMAH(Tetramethyl ammonium hydoroxide、水酸化テトラメチルアンモニウム)などが用いられる。このキャビティエッチングの場合も、SOI基板10を用いた本例では、埋め込み酸化膜13でエッチングをストップさせることによって制御性に優れる。   Here, as the alkali solution, KOH (potassium hydroxide), TMAH (tetramethyl ammonium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide), or the like is used. Also in the case of this cavity etching, in this example using the SOI substrate 10, the controllability is excellent by stopping the etching with the buried oxide film 13.

なお、このキャビティエッチングの実行前には、上記マスク20以外にも、SOI基板10の上面側をレジストなどにより覆っておくものであり、このレジストは、たとえばキャビティエッチング終了後に除去する。   Before the cavity etching is performed, the upper surface side of the SOI substrate 10 is covered with a resist or the like other than the mask 20, and the resist is removed after the cavity etching is completed, for example.

この図2(d)に示される状態において、マスク20が被エッチング膜であり、被エッチング膜20が形成された基板10が示されている。さらに言うならば、本例では、基板10は、マスクであるシリコン窒化膜20と埋め込み酸化膜であるシリコン酸化膜13とが形成されたSOI基板10である。   In the state shown in FIG. 2D, the mask 20 is a film to be etched, and the substrate 10 on which the film to be etched 20 is formed is shown. More specifically, in this example, the substrate 10 is an SOI substrate 10 on which a silicon nitride film 20 as a mask and a silicon oxide film 13 as a buried oxide film are formed.

次に、本製造方法においては、図3に示されるように、ミストエッチングを用いて、被エッチング膜としてのシリコン窒化膜からなるマスク20を選択的にエッチングして除去する。   Next, in this manufacturing method, as shown in FIG. 3, the mask 20 made of a silicon nitride film as an etching target film is selectively etched and removed using mist etching.

ここで、このミストエッチングに用いられるミストエッチング装置200について、図4を参照して説明しておく。図4は、当該ミストエッチング装置200の概略構成を示す図である。   Here, the mist etching apparatus 200 used for this mist etching is demonstrated with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the mist etching apparatus 200.

この装置200は、被エッチング膜20を有する基板10を収納し、その内部でエッチングが行われる処理槽201を備えている。この処理槽201は、その内部に外部とは区画された空間を形成するものではあるが、ドライエッチング装置のチャンバのように真空容器として機能するものでなくてもよい。   The apparatus 200 includes a processing tank 201 that accommodates the substrate 10 having the film to be etched 20 and in which etching is performed. The processing tank 201 forms a space partitioned from the outside inside, but does not have to function as a vacuum vessel like a chamber of a dry etching apparatus.

処理槽201の内部には、保持部材202が設けられており、この保持部材202によってSOI基板10が保持固定されている。処理槽201の外部には、ミスト発生室203が設けられている。   A holding member 202 is provided inside the processing bath 201, and the SOI substrate 10 is held and fixed by the holding member 202. A mist generating chamber 203 is provided outside the processing tank 201.

ミスト発生室203の下部には、このエッチング剤の水溶液32が貯留されている。本例では、エッチング剤である薬品としてフッ酸(HF)を用いる。このフッ酸水溶液32を以下、エッチング液32ということにする。   In the lower part of the mist generating chamber 203, an aqueous solution 32 of this etching agent is stored. In this example, hydrofluoric acid (HF) is used as a chemical which is an etching agent. Hereinafter, the hydrofluoric acid aqueous solution 32 is referred to as an etching solution 32.

そして、ミスト発生室203内には、ミスト発生器204が設けられている。このミスト発生器204は、エッチング液32をミスト状態とし、このミスト30を処理槽201へ導入するためのものである。ミスト発生器204は、たとえば、エッチング液32を吸い上げるとともに、噴霧用の窒素(N2)ガスを用いてエッチング液32を噴霧し、ミスト30を発生させるものである。   A mist generator 204 is provided in the mist generation chamber 203. The mist generator 204 is for making the etching solution 32 into a mist state and introducing the mist 30 into the processing tank 201. For example, the mist generator 204 sucks up the etching solution 32 and sprays the etching solution 32 using a spraying nitrogen (N 2) gas to generate the mist 30.

また、ミスト発生室203と処理槽201の内部とを連通するミスト導入菅205が設けられている。そして、ミスト発生室203内の上部において、ミスト発生器204から噴霧されたミスト30は、気体である上記噴霧用窒素と混合された状態で、このミスト導入菅205内に入り込み、ミスト導入菅205の先端から処理槽201内へ放出されるようになっている。   In addition, a mist introduction rod 205 that communicates the mist generation chamber 203 and the inside of the processing tank 201 is provided. In the upper part of the mist generating chamber 203, the mist 30 sprayed from the mist generator 204 enters the mist introducing rod 205 in a state of being mixed with the above-mentioned atomizing nitrogen that is a gas, and the mist introducing rod 205 The liquid is discharged from the tip of the liquid into the treatment tank 201.

ここにおいて、このミスト導入菅205の途中部には、ミスト30を加熱するためのミスト加熱装置206が設けられている。このミスト加熱装置206は、本例では、ヒータを通過して加熱された窒素ガスをミスト導入菅205へ導入することにより、ミスト30を加熱するものである。   Here, a mist heating device 206 for heating the mist 30 is provided in the middle of the mist introduction rod 205. In this example, the mist heating device 206 heats the mist 30 by introducing the nitrogen gas heated through the heater into the mist introduction rod 205.

なお、このミスト加熱装置206から供給される加熱窒素の流量は常時一定としており、処理槽201内へ導入されるミスト30の供給量を決定するのは、上記ミスト発生器204による噴霧用窒素の流量である。つまり、この噴霧用窒素の流量を多くすれば、ミスト供給量も多くなる。   Note that the flow rate of the heated nitrogen supplied from the mist heating device 206 is always constant, and the supply amount of the mist 30 introduced into the treatment tank 201 is determined by the amount of nitrogen for spraying by the mist generator 204. Flow rate. That is, if the flow rate of the atomizing nitrogen is increased, the mist supply amount is also increased.

そして、このミストエッチング装置200においては、噴霧用窒素の流量によってミスト供給量を制御しながら、ミスト発生器204から発生したミスト30を、ミスト加熱装置206にて加熱し、処理槽201に導入するようになっている。そして、導入されたミスト30により、処理槽201内の基板10における被エッチング膜20が加工されるようになっている。   In the mist etching apparatus 200, the mist 30 generated from the mist generator 204 is heated by the mist heating apparatus 206 and introduced into the processing tank 201 while controlling the mist supply amount by the flow rate of the nitrogen for spraying. It is like that. And the to-be-etched film | membrane 20 in the board | substrate 10 in the processing tank 201 is processed by the introduce | transduced mist 30. FIG.

かかるミストエッチング装置200を用いて、被エッチング膜20のエッチングを行う。まず、図3(a)に示されるように、処理槽201内に、マスク20およびキャビティ14が形成されたSOI基板10を設置するとともに、処理槽201内にエッチング液のミスト30を導入する。   Using the mist etching apparatus 200, the etching target film 20 is etched. First, as shown in FIG. 3A, the SOI substrate 10 on which the mask 20 and the cavity 14 are formed is installed in the processing tank 201, and an etching solution mist 30 is introduced into the processing tank 201.

たとえば、ミスト加熱装置206からミスト導入菅205へ導入される加熱窒素の温度は、数十℃程度であり、ミスト導入菅205の先端から放出されるミスト30と窒素との比率は約1:2程度であり、ミスト30は、その径が1〜5μm程度のマイクロミスト(微粒子)である。   For example, the temperature of the heated nitrogen introduced from the mist heating device 206 into the mist introduction rod 205 is about several tens of degrees Celsius, and the ratio of mist 30 and nitrogen released from the tip of the mist introduction rod 205 is about 1: 2. The mist 30 is a micro mist (fine particle) having a diameter of about 1 to 5 μm.

数十℃(たとえば40℃)程度の加熱窒素と混合したミスト30は、ミスト30中の水分量が大幅に少なくなる。このようなミスト30中にさらされたSOI基板10においては、被エッチング膜であるマスク20としてのシリコン窒化膜20は水溶性物質21に改質されるが、埋め込み酸化膜としてのシリコン酸化膜13は改質されない(被エッチング膜改質工程)。   Mist 30 mixed with heated nitrogen of about several tens of degrees Celsius (for example, 40 ° C.) has a significantly reduced amount of water in mist 30. In the SOI substrate 10 exposed in such a mist 30, the silicon nitride film 20 as the mask 20 that is a film to be etched is modified to a water-soluble substance 21, but the silicon oxide film 13 as a buried oxide film is formed. Is not modified (etching target film modification step).

これは、フッ酸(HF)との反応において、シリコン窒化膜20は水の存在に関係なく反応が進行するのに対し、シリコン酸化膜13は水の存在が不可欠であるためである。このシリコン窒化膜20とシリコン酸化膜13とにおいて水溶性物質21に改質される、されないことの理由やそのメカニズムの詳細などについては、後述する。   This is because in the reaction with hydrofluoric acid (HF), the silicon nitride film 20 proceeds regardless of the presence of water, whereas the silicon oxide film 13 requires the presence of water. The reason why the silicon nitride film 20 and the silicon oxide film 13 are not modified into the water-soluble substance 21 and the details of the mechanism will be described later.

このように、本例のエッチング方法によれば、水分量の少ないミスト30にさらすことにより、実質的に、被エッチング膜であるシリコン窒化膜20のみを水溶性物質21に改質することができる。   As described above, according to the etching method of this example, only the silicon nitride film 20 that is the film to be etched can be substantially modified into the water-soluble substance 21 by exposing it to the mist 30 having a small amount of water. .

続いて、SOI基板10を処理槽201から取り出し、図3(c)に示されるように、水41が入った水槽40に入れるなどの方法により、基板10に対して水による洗浄を行う(水洗工程)。   Subsequently, the SOI substrate 10 is taken out from the processing tank 201 and, as shown in FIG. 3 (c), the substrate 10 is washed with water by a method such as putting in the water tank 40 containing water 41 (water washing). Process).

それにより、図3(d)に示されるように、水溶性物質21がエッチングされ基板10から除去される。つまり、本エッチング方法は上記被エッチング膜改質工程と水洗工程を有するものであり、このような方法によれば、シリコン酸化膜13とシリコン窒化膜20とで、マスク20であるシリコン窒化膜20を被エッチング膜として選択的にエッチングすることができる。   Thereby, the water-soluble substance 21 is etched and removed from the substrate 10 as shown in FIG. That is, the present etching method includes the etching target film modification step and the water washing step, and according to such a method, the silicon nitride film 20 that is the mask 20 is composed of the silicon oxide film 13 and the silicon nitride film 20. Can be selectively etched as a film to be etched.

その後、キャビティ14を介して露出する電極部16、17の下部にある埋め込み酸化膜13をドライエッチングによって除去する。それにより、可動電極16が第1のシリコン基板11から切り離されリリースされる(可動部リリース工程)。   Thereafter, the buried oxide film 13 under the electrode portions 16 and 17 exposed through the cavity 14 is removed by dry etching. Thereby, the movable electrode 16 is separated and released from the first silicon substrate 11 (movable part releasing step).

こうして、埋め込み酸化膜13のエッチングを行って可動電極16を第1のシリコン基板11から切り離すことにより、可動電極16を可動状態とする、すなわち印加加速度によって変位し容量変化可能な状態とすることができ、上記した容量式加速度センサ100ができあがる。   In this way, by etching the buried oxide film 13 and separating the movable electrode 16 from the first silicon substrate 11, the movable electrode 16 can be moved, that is, can be displaced by applied acceleration and change its capacitance. Thus, the capacitive acceleration sensor 100 described above is completed.

[エッチング選択性の発現について]
水分量の少ないミスト30にさらすことにより、シリコン窒化膜20は水溶性物質21に改質されるが、シリコン酸化膜13は改質されないことの理由や、そのメカニズムなどについて述べる。
[About the expression of etching selectivity]
The reason why the silicon nitride film 13 is not modified, the mechanism thereof, and the like will be described by exposing the silicon nitride film 20 to the water-soluble substance 21 by exposure to the mist 30 having a small amount of moisture.

上述したように、被エッチング膜の材質によっては、水分量の多少により、エッチング剤と反応して水溶性物質となったり、ならなかったりする。シリコン酸化膜(SiO2)、シリコン窒化膜(SixNyHz)について、フッ酸(HF)によるエッチング反応は、それぞれ次の化学式に示される。 As described above, depending on the material of the film to be etched, depending on the amount of moisture, it may or may not become a water-soluble substance by reacting with the etching agent. The etching reaction with hydrofluoric acid (HF) for the silicon oxide film (SiO 2 ) and the silicon nitride film (SixNyHz) is represented by the following chemical formulas.

(シリコン酸化膜の反応)
SiO2 +2HF2 - + 2H+ + H2O ⇒ SiF4 +3H2
(シリコン窒化膜の反応)
SixNyHz + aHF ⇒ bH2SiF6 + c(NH42SiF6
上記反応式から、シリコン酸化膜のフッ酸によるエッチング反応は、水分(H2O)が存在しないと開始しないが、シリコン窒化膜のフッ酸によるエッチング反応は、水分が存在しても存在しなくても開始すると考えられる。
(Reaction of silicon oxide film)
SiO 2 + 2HF 2 + 2H + + H 2 O ⇒ SiF 4 + 3H 2 O
(Reaction of silicon nitride film)
SixNyHz + aHF ⇒ bH 2 SiF 6 + c (NH 4) 2 SiF 6
From the above reaction equation, the etching reaction of the silicon oxide film with hydrofluoric acid does not start unless moisture (H 2 O) is present, but the etching reaction of the silicon nitride film with hydrofluoric acid does not exist even if moisture exists. I think it will start.

つまり、シリコン窒化膜20はミスト30の水分量の多少に関わらず、フッ酸によって水溶性物質21に改質され、その後の水洗によりエッチングされるが、一方のシリコン酸化膜13は、水分の存在がフッ酸との反応に不可欠であるため、ミスト30の水分量が少ないと水溶性物質にならず、ミスト30の水分量が多い場合に水溶性物質となってエッチングが可能である。   That is, the silicon nitride film 20 is modified into a water-soluble substance 21 by hydrofluoric acid and etched by subsequent water washing regardless of the amount of moisture in the mist 30. Is indispensable for the reaction with hydrofluoric acid. Therefore, when the water content of the mist 30 is small, it does not become a water-soluble material.

また、シリコン窒化膜のエッチング反応の生成物であるシリコンのフッ化アンモニウム塩((NH42SiF6)は、水溶性物質である。本発明者が、EDX分析やイオンクロマトグラフ分析を行った結果、上記図3に示されるエッチングにおいて、シリコン窒化膜をミスト30にさらすことで改質した水溶性物質21は、シリコンのフッ化アンモニウム塩であることを確認した。 Further, silicon fluoride ammonium salt ((NH 4 ) 2 SiF 6 ), which is a product of the etching reaction of the silicon nitride film, is a water-soluble substance. As a result of the inventor's EDX analysis and ion chromatographic analysis, the water-soluble substance 21 modified by exposing the silicon nitride film to the mist 30 in the etching shown in FIG. It was confirmed to be a salt.

そして、本例では、上述したように、基板10はシリコン窒化膜20とシリコン酸化膜13とが形成されたものであるが、エッチング剤としてフッ酸を用い、そのフッ酸のエッチング液のミスト30を用い、さらに、ミスト30と混合される気体として加熱された窒素を用いている。   In this example, as described above, the substrate 10 has the silicon nitride film 20 and the silicon oxide film 13 formed thereon. However, hydrofluoric acid is used as the etchant, and the mist 30 of the hydrofluoric acid etching solution is used. Further, heated nitrogen is used as a gas mixed with the mist 30.

それにより、上記被エッチング膜改質工程では、フッ酸水溶液からなるミスト30の水分量を極力少ないものにでき、実質的にシリコン窒化膜20のみを水溶性物質に改質することができる。   Accordingly, in the film to be etched modification step, the water content of the mist 30 made of the hydrofluoric acid aqueous solution can be made as small as possible, and only the silicon nitride film 20 can be substantially modified into a water-soluble substance.

そのため、上記水洗工程によって、水溶性ではないシリコン酸化膜13はほとんどエッチングされず、シリコン窒化膜20の改質物である水溶性物質21を選択的に除去してエッチングできる。   Therefore, the water washing step hardly etches the silicon oxide film 13 that is not water-soluble, and the water-soluble substance 21 that is a modified product of the silicon nitride film 20 can be selectively removed and etched.

図5、図6を用いて、上記各膜13、20の具体的なエッチングの様子を示す。本発明者は、ミスト30中の水分量を変えるべく、ミスト30の加熱を行った場合と行わなかった場合とについて、上記各膜13、20のエッチング速度を調査した。   A specific etching state of each of the films 13 and 20 will be described with reference to FIGS. The inventor investigated the etching rates of the films 13 and 20 when the mist 30 was heated and when the mist 30 was not heated in order to change the amount of water in the mist 30.

図5は、シリコン酸化膜13におけるミストの導入量とエッチング速度との関係を示す図であり、図6は、シリコン窒化膜20におけるミストの導入量とエッチング速度との関係を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amount of mist introduced into the silicon oxide film 13 and the etching rate, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the amount of mist introduced into the silicon nitride film 20 and the etching rate.

これら図5、図6において、「ミスト室温」は、上記ミストエッチング装置200において、ミスト加熱装置206による加熱を行わず、当該加熱装置206から室温の窒素を供給することによって、処理槽201に導入されるミスト30を室温とした場合を示すものである。   In FIG. 5 and FIG. 6, “mist room temperature” is introduced into the processing tank 201 by supplying room temperature nitrogen from the heating device 206 without heating by the mist heating device 206 in the mist etching device 200. The case where the mist 30 to be made is room temperature is shown.

「ミスト加熱有」は、上記したエッチング例と同様、ミスト加熱装置206からミスト導入菅205へ導入される加熱窒素の温度を40℃とすることにより、ミスト30を加熱して、処理槽201へ導入した場合を示すものである。   “With mist heating” means that the temperature of the heated nitrogen introduced from the mist heating device 206 to the mist introduction rod 205 is 40 ° C. to heat the mist 30 to the treatment tank 201 as in the etching example described above. The case where it introduces is shown.

また、「ミスト発生N2流量」は、上記ミスト発生器204による噴霧用窒素の流量であり、単位はリットル/分(L/min)である。処理槽201へ導入されるミスト30の導入量は、この「ミスト発生N2流量」にほぼ比例する。 The “mist generation N 2 flow rate” is a flow rate of atomizing nitrogen by the mist generator 204, and its unit is liter / minute (L / min). The amount of mist 30 introduced into the processing tank 201 is substantially proportional to this “mist generation N 2 flow rate”.

また、図5におけるシリコン酸化膜のエッチング速度の単位はnm/minであり、1分間当たりにミストエッチングによって除去されたシリコン酸化膜13の厚さ分を示すものである。   Further, the unit of the etching rate of the silicon oxide film in FIG. 5 is nm / min, which indicates the thickness of the silicon oxide film 13 removed by mist etching per minute.

また、図6におけるシリコン窒化膜のエッチング速度も、その単位はnm/minである。これは、エッチング前のシリコン窒化膜20の厚さから上記水洗工程後において薄くなったシリコン窒化膜20の厚さを差し引くことにより、求められたものであり、実質的には、1分間当たりにミストエッチングによって生成された水溶性物質21の厚さに相当する。   Also, the unit of the etching rate of the silicon nitride film in FIG. 6 is nm / min. This is obtained by subtracting the thickness of the silicon nitride film 20 thinned after the water washing step from the thickness of the silicon nitride film 20 before etching, and substantially per minute. This corresponds to the thickness of the water-soluble substance 21 generated by mist etching.

図5に示されるように、シリコン酸化膜13の場合には、「ミスト室温(白丸プロット)」では「ミスト発生N2流量」すなわちミスト導入量の増加に伴ってエッチング速度が速くなっているが、「ミスト加熱有(白四角プロット)」ではミスト導入量を増加させても、ほとんどエッチング速度は0に近い。 As shown in FIG. 5, in the case of the silicon oxide film 13, the etching rate increases at the “mist room temperature (white circle plot)” as the “mist generation N 2 flow rate”, that is, the mist introduction amount increases. In the case of “With mist heating (white square plot)”, the etching rate is almost zero even if the mist introduction amount is increased.

それに対して、図6に示されるように、シリコン窒化膜20の場合には、「ミスト室温(白丸プロット)」および「ミスト加熱有(白四角プロット)」の両方において、ほぼ同じように「ミスト発生N2流量」の増加に伴ってエッチング速度が速くなっている。 On the other hand, as shown in FIG. 6, in the case of the silicon nitride film 20, “mist” is almost the same in both “mist room temperature (white circle plot)” and “with mist heating (white square plot)”. The etching rate increases as the “generated N 2 flow rate” increases.

つまり、シリコン酸化膜13の場合、ミスト30の加熱によりミスト30の水分をコントロールして少なくしてやれば、エッチングを抑制することができるが、シリコン窒化膜20の場合、エッチング剤であるフッ酸さえ存在すれば、ミスト30の水分量に関係なく、エッチングを行うことができる。このことは、上記したエッチング反応式にかなうものである。   That is, in the case of the silicon oxide film 13, the etching can be suppressed if the moisture of the mist 30 is controlled and reduced by heating the mist 30, but in the case of the silicon nitride film 20, even hydrofluoric acid as an etching agent exists. Then, etching can be performed regardless of the moisture content of the mist 30. This is in accordance with the etching reaction equation described above.

そして、上記図3に示されるエッチングの例では、シリコン酸化膜13およびシリコン窒化膜20ともに、図5および図6における「ミスト加熱有」の場合を適用しているため、シリコン酸化膜13はエッチングされず、シリコン窒化膜20を選択的にエッチングできる。   In the example of etching shown in FIG. 3, since the case of “with mist heating” in FIGS. 5 and 6 is applied to both the silicon oxide film 13 and the silicon nitride film 20, the silicon oxide film 13 is etched. However, the silicon nitride film 20 can be selectively etched.

なお、上記現象を利用すれば、選択エッチングが不要であり、シリコン酸化膜およびシリコン窒化膜の両方をエッチングしてもよい場合には、室温にて水分量の多いミスト30を導入することにより、両方の膜をエッチングすることができる。   If the above phenomenon is used, selective etching is unnecessary, and when both the silicon oxide film and the silicon nitride film may be etched, by introducing a mist 30 having a large amount of water at room temperature, Both films can be etched.

[効果等]
ところで、本実施形態によれば、フッ酸などのエッチング剤の水溶液であるエッチング液32がミスト30の状態で導入された処理槽201内に、シリコン窒化膜などの被エッチング膜20が形成された基板10を設置し、被エッチング膜20をミスト状態のエッチング液32すなわち上記ミスト30にさらすことにより、被エッチング膜20を水溶性物質21に改質した後、基板10を水41で洗浄して水溶性物質21を除去することにより、被エッチング膜20をエッチングすることを特徴とする基板のエッチング方法が提供される。
[Effects]
By the way, according to the present embodiment, the etching target film 20 such as a silicon nitride film is formed in the processing bath 201 into which the etching solution 32 that is an aqueous solution of an etching agent such as hydrofluoric acid is introduced in the state of the mist 30. After the substrate 10 is installed and the etching target film 20 is exposed to the mist etching solution 32, that is, the mist 30, the etching target film 20 is modified to a water-soluble substance 21, and then the substrate 10 is washed with water 41. There is provided a substrate etching method characterized by etching the film to be etched 20 by removing the water-soluble substance 21.

本エッチング方法によれば、ミストエッチングを採用しているため、加熱などによる温度制御や噴霧によるミスト径の制御などにより、ミスト30の水分量のコントロールが容易である。   According to this etching method, since the mist etching is adopted, the moisture amount of the mist 30 can be easily controlled by controlling the temperature by heating or the like and controlling the mist diameter by spraying.

そして、被エッチング膜の材質によっては、当該水分量の多少により、エッチング剤と反応して水溶性物質となったり、ならなかったりするため、この水分量をコントロールすることによって、所望の被エッチング膜20のみを選択的にエッチング剤と反応させ、水溶性物質21に改質することができる。   Depending on the material of the film to be etched, depending on the amount of the moisture, it may or may not become a water-soluble substance by reacting with the etching agent. Only 20 can be selectively reacted with the etching agent to be modified into the water-soluble substance 21.

そして、被エッチング膜20のうち水溶性物質21となったものが、水41による洗浄によって基板10から除去されるため、被エッチング膜の選択的なエッチングが適切になされる。   Then, since the water-soluble substance 21 in the film to be etched 20 is removed from the substrate 10 by washing with water 41, the film to be etched is selectively etched.

上記例では、本エッチング方法において、エッチング液のミスト30を窒素などの気体と混合して、処理槽201内に導入している。それによれば、混合される気体を加熱するなどによって当該気体の温度をコントロールすることにより、ミスト30の水分量をコントロールすることができる。   In the above example, in this etching method, the mist 30 of the etching solution is mixed with a gas such as nitrogen and introduced into the processing bath 201. According to this, the moisture content of the mist 30 can be controlled by controlling the temperature of the gas by heating the gas to be mixed.

特に、上記例では、本エッチング方法において、基板10をシリコン酸化膜13と被エッチング膜であるシリコン窒化膜20とが形成されたものとし、エッチング剤はフッ酸とし、気体は加熱された窒素としている。   In particular, in the above example, in this etching method, it is assumed that the substrate 10 is formed with the silicon oxide film 13 and the silicon nitride film 20 to be etched, the etching agent is hydrofluoric acid, and the gas is heated nitrogen. Yes.

上述したように、シリコン窒化膜20はミスト30の水分量の多少に関わらず、フッ酸によって水溶性物質21に改質され、その後の水洗によりエッチングされるが、シリコン酸化膜13は、ミスト30の水分量が少ないとフッ酸による反応が進行せず水溶性物質にならない。   As described above, the silicon nitride film 20 is modified into the water-soluble substance 21 by hydrofluoric acid regardless of the amount of water in the mist 30 and etched by subsequent water washing. If the amount of water is small, the reaction with hydrofluoric acid does not proceed and the water does not become a water-soluble substance.

そのため、エッチング剤としてフッ酸を用い、気体として加熱された窒素を用いれば、フッ酸水溶液からなるミスト30の水分量を極力少ないものにでき、実質的にシリコン窒化膜20のみをフッ酸と反応させて水溶性物質21に改質することができるため、シリコン窒化膜20を被エッチング膜として選択的にエッチングすることができる。   Therefore, if hydrofluoric acid is used as the etching agent and heated nitrogen is used as the gas, the amount of water in the mist 30 made of the hydrofluoric acid aqueous solution can be made as small as possible, and substantially only the silicon nitride film 20 reacts with hydrofluoric acid. Therefore, the silicon nitride film 20 can be selectively etched as a film to be etched.

また、本実施形態のエッチング方法は、ミストエッチングを採用することにより、上述したように、従来のドライエッチングと同様に微細加工に優れたものにできるため、本エッチング方法は、本容量式加速度センサ100のようなマイクロ構造体の加工に対して、好適である。   In addition, as described above, the etching method of this embodiment can be made excellent in microfabrication as in the case of the conventional dry etching by using mist etching. It is suitable for processing a microstructure such as 100.

さらに、本エッチング方法は、上記図9にも示したように、ドライエッチングのような物理的な衝撃を伴わないエッチングメカニズムであるため、エッチング後のSOI基板10の表面荒れを極力抑制することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 9 above, this etching method is an etching mechanism that does not involve a physical impact as in dry etching, so that surface roughness of the SOI substrate 10 after etching can be suppressed as much as possible. it can.

また、本実施形態では、ミストエッチングを採用することで、ドライエッチングのような真空設備が不要となり、エッチング剤の使用量をウェットエッチングに比べて大幅に少なくできるため、より安価なエッチング方法にできるというメリットもある。   Further, in this embodiment, by employing mist etching, vacuum equipment such as dry etching is not required, and the amount of etching agent used can be significantly reduced compared to wet etching, so that a cheaper etching method can be achieved. There is also a merit.

このように、本実施形態によれば、基板10に形成された被エッチング膜20のエッチング方法であって、基板表面の荒れを抑制し選択性に優れた安価なエッチング方法を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an etching method for the etching target film 20 formed on the substrate 10 and an inexpensive etching method that suppresses the roughness of the substrate surface and has excellent selectivity. .

また、上述したが、本実施形態のエッチング方法においては、シリコン窒化膜20は低温プラズマCVD法により形成されたものが好ましいとしている。   As described above, in the etching method of the present embodiment, the silicon nitride film 20 is preferably formed by a low temperature plasma CVD method.

本発明者の実験検討によれば、シリコン窒化膜20の成膜を、低温プラズマCVD(たとえば成膜温度350℃程度)と高温熱CVD(たとえば成膜温度800℃程度)とで行ったところ、低温プラズマCVDによるシリコン窒化膜20の方が、水溶性物質21が生成しやすくエッチング速度が速かった。   According to the inventor's experimental study, when the silicon nitride film 20 was formed by low temperature plasma CVD (for example, a film formation temperature of about 350 ° C.) and high temperature thermal CVD (for example, a film formation temperature of about 800 ° C.), The silicon nitride film 20 formed by low-temperature plasma CVD is more likely to produce the water-soluble substance 21 and has a higher etching rate.

このことについて、詳細は不明であるが、形成されたシリコン窒化膜中の水素(H)の量が異なることが関係していると考えられる。具体的には低温プラズマCVDの方が膜中の水素量が多いことから、シリコン窒化膜20の水溶性物質21への改質が行われやすくなっているのではないかと考えられる。   Although details are unknown about this, it is considered that the amount of hydrogen (H) in the formed silicon nitride film is different. Specifically, since the amount of hydrogen in the film is higher in the low temperature plasma CVD, it is considered that the silicon nitride film 20 is easily modified to the water-soluble substance 21.

(他の実施形態)
なお、上記実施形態では、処理槽201にて被エッチング膜の改質を行った後、基板10を処理槽201から取り出して、水槽40にて水洗を行ったが、この水洗はミストエッチング装置200の処理槽201内で行ってもよい。たとえば、処理槽201内に、水供給用のノズルを設ければ、改質工程後において基板10を保持部材202に保持したまま、処理槽201内にて水洗を行える。
(Other embodiments)
In the above embodiment, after the film to be etched is modified in the processing tank 201, the substrate 10 is taken out of the processing tank 201 and washed in the water tank 40. This water washing is performed by the mist etching apparatus 200. You may perform in the processing tank 201 of. For example, if a nozzle for supplying water is provided in the processing tank 201, the substrate 10 can be washed in the processing tank 201 while being held by the holding member 202 after the reforming step.

また、エッチング液のミスト30と混合されて処理槽201へ導入される気体としては、上記の窒素以外にもヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスなどでもよい。   Further, the gas introduced into the processing bath 201 after being mixed with the mist 30 of the etching solution may be an inert gas such as helium or argon in addition to the above nitrogen.

また、被エッチング膜としては、エッチング液のミストにさらされて水溶性物質になるものであれば、上記したシリコン窒化膜以外のものでもよい。また、選択エッチングの例として、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜との組み合わせを述べたが、これ以外の組み合わせでもよい。   The film to be etched may be other than the above silicon nitride film as long as it becomes a water-soluble substance when exposed to the mist of the etching solution. Further, as an example of selective etching, a combination of a silicon nitride film and a silicon oxide film has been described, but other combinations may be used.

また、基板としては、上記したSOI基板に限定されるものではなく、それ以外のシリコン基板などの半導体基板、さらには、たとえばセラミック、金属、樹脂などの基板でもよい。また、基板としては、単なる板状でなくてもよく、たとえばブロック状など任意の形状でもよい。   Further, the substrate is not limited to the above-described SOI substrate, and may be a semiconductor substrate such as a silicon substrate other than that, or a substrate made of ceramic, metal, resin, or the like. Further, the substrate may not be a simple plate, but may be an arbitrary shape such as a block.

また、本発明は、上記の容量式加速度センサへの適用に限定されるものではなく、基板に形成された被エッチング膜をエッチングする工程を有する構造体であるならば、適用可能である。たとえば、本発明は、角速度センサや圧力センサなど、上記加速度センサと同様のキャビティ加工を行う種々のセンサ装置、さらには、各種の半導体装置などに対して広く適用することができる。   The present invention is not limited to application to the capacitive acceleration sensor described above, and can be applied to any structure having a step of etching a film to be etched formed on a substrate. For example, the present invention can be widely applied to various sensor devices that perform cavity processing similar to the acceleration sensor, such as an angular velocity sensor and a pressure sensor, and various semiconductor devices.

要するに、本発明は、エッチング剤の水溶液がミスト状態で導入された処理槽内に、被エッチング膜が形成された基板を設置し、被エッチング膜をミスト状態の水溶液にさらして被エッチング膜を水溶性物質に改質した後、基板を水で洗浄することにより、被エッチング膜をエッチングすることを要部としたものであり、その他の部分については、適宜変更が可能である。   In short, in the present invention, a substrate on which an etching target film is formed is placed in a processing tank into which an aqueous solution of an etching agent is introduced in a mist state, and the etching target film is exposed to a mist state aqueous solution to make the etching target film water-soluble. The main part is that the film to be etched is etched by washing the substrate with water after the modification to the active substance, and other parts can be appropriately changed.

本発明の実施形態に係る容量式加速度センサの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the capacitive acceleration sensor which concerns on embodiment of this invention. 上記実施形態に係る容量式加速度センサの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the capacitive acceleration sensor which concerns on the said embodiment. 図2に続く製造方法を示す工程図である。FIG. 3 is a process diagram illustrating a manufacturing method subsequent to FIG. 2. ミストエッチング装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a mist etching apparatus. シリコン酸化膜におけるミストの導入量とエッチング速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the amount of mist introduction | transduction in a silicon oxide film, and an etching rate. シリコン窒化膜におけるミストの導入量とエッチング速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the amount of mist introduction | transduction in a silicon nitride film, and an etching rate. 従来の基板としての容量式センサの製造方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the capacitive sensor as a conventional board | substrate. 図7に示される基板におけるキャビティのエッチング方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the etching method of the cavity in the board | substrate shown by FIG. ミストエッチングの推定エッチングメカニズムを示す図である。It is a figure which shows the presumed etching mechanism of mist etching.

符号の説明Explanation of symbols

10…基板としてのSOI基板、13…埋め込み酸化膜としてのシリコン酸化膜、
20…被エッチング膜でありマスクであるシリコン窒化膜、21…水溶性物質、
201…処理槽。
10 ... SOI substrate as substrate, 13 ... Silicon oxide film as buried oxide film,
20 ... Silicon nitride film which is a film to be etched and is a mask, 21 ... Water-soluble substance,
201 ... treatment tank.

Claims (4)

エッチング剤の水溶液がミスト状態で導入された処理槽(201)内に、被エッチング膜(20)が形成された基板(10)を設置し、前記被エッチング膜(20)を前記ミスト状態の水溶液にさらすことにより、前記被エッチング膜(20)を水溶性物質(21)に改質した後、
前記基板(10)を水で洗浄することにより、前記被エッチング膜(20)をエッチングすることを特徴とする基板のエッチング方法。
A substrate (10) on which an etching target film (20) is formed is placed in a treatment tank (201) into which an aqueous solution of an etching agent is introduced in a mist state, and the etching target film (20) is placed in the mist state aqueous solution. After the film to be etched (20) is modified to a water-soluble substance (21) by exposing to water,
A method for etching a substrate, comprising: etching the film to be etched (20) by washing the substrate (10) with water.
前記ミスト状態の水溶液を気体と混合して、前記処理槽(201)内に導入することを特徴とする請求項1に記載の基板のエッチング方法。 The method for etching a substrate according to claim 1, wherein the aqueous solution in the mist state is mixed with a gas and introduced into the treatment tank (201). 前記基板(10)は、シリコン窒化膜(20)とシリコン酸化膜(13)とが形成されたものであり、
前記エッチング剤はフッ酸であり、
前記気体は加熱された窒素であり、
前記シリコン窒化膜(20)を前記被エッチング膜として選択的にエッチングすることを特徴とする請求項2に記載の基板のエッチング方法。
The substrate (10) has a silicon nitride film (20) and a silicon oxide film (13) formed thereon,
The etchant is hydrofluoric acid,
The gas is heated nitrogen;
The method for etching a substrate according to claim 2, wherein the silicon nitride film (20) is selectively etched as the film to be etched.
前記シリコン窒化膜(20)は低温プラズマCVD法により形成されたものであることを特徴とする請求項3に記載の基板のエッチング方法。
The method for etching a substrate according to claim 3, wherein the silicon nitride film (20) is formed by a low temperature plasma CVD method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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