JP2879733B2 - シリコン微細機械素子の製造方法 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコン微細機械素
子の製造方法に係り、特にシリコン基板に不純物が高濃
度にドーピングされた拡散領域を電気化学的エッチング
方法で除去するシリコン微細機械素子の製造方法に関す
る。
子の製造方法に係り、特にシリコン基板に不純物が高濃
度にドーピングされた拡散領域を電気化学的エッチング
方法で除去するシリコン微細機械素子の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、シリコン微細機械素子として、圧
力、速度、振動、及び重さなどを感知できるシリコンセ
ンサの開発が行われている。このようなセンサは、シリ
コンの優れた機械的な特性と半導体加工技術とを用いる
ことにより、素子の小型化、軽量化及び低価格化が可能
である。また、センサの信号処理のための周辺回路を同
一のチップ上に集積することができるので、信頼性、感
度及び信号封雑音（signal-to-noise ）が優れ、システ
ムへの適用が容易である。
力、速度、振動、及び重さなどを感知できるシリコンセ
ンサの開発が行われている。このようなセンサは、シリ
コンの優れた機械的な特性と半導体加工技術とを用いる
ことにより、素子の小型化、軽量化及び低価格化が可能
である。また、センサの信号処理のための周辺回路を同
一のチップ上に集積することができるので、信頼性、感
度及び信号封雑音（signal-to-noise ）が優れ、システ
ムへの適用が容易である。
【０００３】シリコンを用いたセンサは、圧力、速度、
振動及び重さなどの物理的な力が印加される微細機械素
子構造部、印加される物理的な力を電気的信号に変化変
化させる変化素子部、及び定格出力を設ける信号処理部
で構成される。前記微細機械素子構造部はシリコンセン
サの核心部分であってシリコン微細加工技術によって製
造され、振動板(diaphragm) 、カンチレバー(cantileve
r)及びエアブリッジ(air- bridge) などの構造を有す
る。
振動及び重さなどの物理的な力が印加される微細機械素
子構造部、印加される物理的な力を電気的信号に変化変
化させる変化素子部、及び定格出力を設ける信号処理部
で構成される。前記微細機械素子構造部はシリコンセン
サの核心部分であってシリコン微細加工技術によって製
造され、振動板(diaphragm) 、カンチレバー(cantileve
r)及びエアブリッジ(air- bridge) などの構造を有す
る。
【０００４】以下、添付図面を参照して従来のシリコン
微細機械素子の製造方法を説明する。図３（Ａ）〜図３
（Ｃ）は従来の技術によるシリコン微細機械素子の製造
方法の工程を説明する斜視図である。図３（Ａ）に示す
ように、Ｐ形のシリコン基板１１上にＮ形のエピタキシ
ャル層(epitaxial layer) １３を形成する。そして、エ
ピタキシャル層１３上を熱酸化させて上部酸化膜１５を
形成し、シリコン基板１１が所定の厚さになるように背
面研磨(backgrinding)方法でその下部表面を研磨する。
次に、シリコン基板１１の下部表面を熱酸化することに
より、下部酸化膜１７を形成する。
微細機械素子の製造方法を説明する。図３（Ａ）〜図３
（Ｃ）は従来の技術によるシリコン微細機械素子の製造
方法の工程を説明する斜視図である。図３（Ａ）に示す
ように、Ｐ形のシリコン基板１１上にＮ形のエピタキシ
ャル層(epitaxial layer) １３を形成する。そして、エ
ピタキシャル層１３上を熱酸化させて上部酸化膜１５を
形成し、シリコン基板１１が所定の厚さになるように背
面研磨(backgrinding)方法でその下部表面を研磨する。
次に、シリコン基板１１の下部表面を熱酸化することに
より、下部酸化膜１７を形成する。
【０００５】次に、図３（Ｂ）に示すように、下部酸化
膜１７の外周の４つのエッジ（辺）の中で１つのエッジ
を含む端部及び中央部分をフォトリソグラフィ(photoli
thography)方法で除去してシリコン基板１１の下部表面
を露出させる。この時、下部酸化膜１７は略コの字形に
形成される。そして、Ｐ形のシリコン基板１１とＮ形の
エピタキシャル層１３との間に逆方向の電界を印加しな
がらＫＯＨ、ＥＰＭ(Ethilenediamine Pyrocatechol Wa
ter)或はヒドラジン(Hydrazine) などの非等方性エッチ
ング溶液で、シリコン基板１１の露出した下部表面をエ
ッチングする。この際、下部酸化膜１７はエッチングマ
スクとして作用し、シリコン基板１１は、３つの側壁１
２からなり、横断面が略コの字形の形状を有するように
エッチングされる。
膜１７の外周の４つのエッジ（辺）の中で１つのエッジ
を含む端部及び中央部分をフォトリソグラフィ(photoli
thography)方法で除去してシリコン基板１１の下部表面
を露出させる。この時、下部酸化膜１７は略コの字形に
形成される。そして、Ｐ形のシリコン基板１１とＮ形の
エピタキシャル層１３との間に逆方向の電界を印加しな
がらＫＯＨ、ＥＰＭ(Ethilenediamine Pyrocatechol Wa
ter)或はヒドラジン(Hydrazine) などの非等方性エッチ
ング溶液で、シリコン基板１１の露出した下部表面をエ
ッチングする。この際、下部酸化膜１７はエッチングマ
スクとして作用し、シリコン基板１１は、３つの側壁１
２からなり、横断面が略コの字形の形状を有するように
エッチングされる。
【０００６】前記エッチング溶液はシリコン基板１１を
非等方性にエッチングし、シリコン基板１１及びエピタ
キシャル層１３に印加される逆方向の電圧は、境界面で
空乏層が形成されることにより、エピタキシャル層１３
のエッチングを防止する。このため、エピタキシャル層
１３はエッチング停止層となり、シリコン基板１１のみ
が選択的にエッチングされる。シリコン基板１１は、６
０〜１２０℃程度の温度でエッチングするが、温度が高
ければ高いほどエッチング速度が速い。
非等方性にエッチングし、シリコン基板１１及びエピタ
キシャル層１３に印加される逆方向の電圧は、境界面で
空乏層が形成されることにより、エピタキシャル層１３
のエッチングを防止する。このため、エピタキシャル層
１３はエッチング停止層となり、シリコン基板１１のみ
が選択的にエッチングされる。シリコン基板１１は、６
０〜１２０℃程度の温度でエッチングするが、温度が高
ければ高いほどエッチング速度が速い。
【０００７】図３（Ｃ）に示すように、上部酸化膜１５
の、シリコン基板１１のエッチングされた部分に対応す
る箇所を、細長の切欠きを複数（図中３つ）並列に設け
た櫛型の形状にフォトリソグラフィ方法でパターニング
する。そして、この上部酸化膜１５をマスクとしてエピ
タキシャル層１３をパターニングして櫛型のカンチレバ
ー(cantilever)形態の複数のビーム(beam ) １９を形成
する。このビーム１９は、物理的な力を受けたときに、
シリコン基板１１のエッチングされた部分を含んだ空間
で曲がることができるように形成される。
の、シリコン基板１１のエッチングされた部分に対応す
る箇所を、細長の切欠きを複数（図中３つ）並列に設け
た櫛型の形状にフォトリソグラフィ方法でパターニング
する。そして、この上部酸化膜１５をマスクとしてエピ
タキシャル層１３をパターニングして櫛型のカンチレバ
ー(cantilever)形態の複数のビーム(beam ) １９を形成
する。このビーム１９は、物理的な力を受けたときに、
シリコン基板１１のエッチングされた部分を含んだ空間
で曲がることができるように形成される。
【０００８】最後に、上部酸化膜１５及び下部酸化膜１
７を除去して、シリコン微細機械素子としてのシリコン
センサが形成される。上述した方法によって形成される
シリコン微細機械素子（シリコンセンサ）は、圧力、速
度、振動及び重さなどの物理的な力により、ビーム１９
が曲がって応力が生じ、この発生した応力を変換素子部
で電気的な信号に変換することにより、ビーム１９に印
加される力の強度を感知する。
７を除去して、シリコン微細機械素子としてのシリコン
センサが形成される。上述した方法によって形成される
シリコン微細機械素子（シリコンセンサ）は、圧力、速
度、振動及び重さなどの物理的な力により、ビーム１９
が曲がって応力が生じ、この発生した応力を変換素子部
で電気的な信号に変換することにより、ビーム１９に印
加される力の強度を感知する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシリコン微細機械素子の製造方法では、シリ
コン基板の下部表面を研磨する時に発生するシリコン粒
子によって、シリコン微細機械素子が汚染されるという
問題点があった。また、シリコン基板の非等方性エッチ
ング時に、エッチング時間が長くかかるという問題点も
あった。
うな従来のシリコン微細機械素子の製造方法では、シリ
コン基板の下部表面を研磨する時に発生するシリコン粒
子によって、シリコン微細機械素子が汚染されるという
問題点があった。また、シリコン基板の非等方性エッチ
ング時に、エッチング時間が長くかかるという問題点も
あった。
【００１０】さらに、上部酸化膜１５にフォトリソグラ
フィでパターニングする際、前工程でシリコン基板１１
にエッチングで形成された形状を上面から見ることはで
きないため、上部酸化膜１５にパターニングする箇所を
正確に合わせるのが困難で、位置ずれが生じ易いという
問題点もあった。したがって、本発明はかかる従来の問
題点を解決するためのもので、エッチング時間が短く、
シリコン微細機械素子が汚染することを防止できるシリ
コン微細機械素子の製造方法を提供することを目的とす
る。
フィでパターニングする際、前工程でシリコン基板１１
にエッチングで形成された形状を上面から見ることはで
きないため、上部酸化膜１５にパターニングする箇所を
正確に合わせるのが困難で、位置ずれが生じ易いという
問題点もあった。したがって、本発明はかかる従来の問
題点を解決するためのもので、エッチング時間が短く、
シリコン微細機械素子が汚染することを防止できるシリ
コン微細機械素子の製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１１】また、素子形状に位置ずれによる誤差が生
じることを防止できるシリコン微細機械素子の製造方法
を提供することを別の目的とする。
じることを防止できるシリコン微細機械素子の製造方法
を提供することを別の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係るシリコン微細機械素子の製
造方法は、シリコン基板上の所定部分に不純物が高濃度
にドーピングされる拡散領域を形成する工程と、該拡散
領域を含むシリコン基板上にエピタキシャル層を形成
し、該エピタキシャル層上に酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の下部表面にオーム接触層を形成する
工程と、前記酸化膜を、前記拡散領域の所定部分に対応
させて複数の細長の切欠きを並列に設けた櫛型の形状に
パターニングして、前記エピタキシャル層の所定部分を
露出させる工程と、前記酸化膜をマスクとして前記エピ
タキシャル層の露出した部分をエッチングして、複数の
ビームを並列に有する櫛型の形状に形成し、前記酸化膜
を除去する工程と、前記拡散領域の所定部分を除去する
工程と、を備える。
に、本発明の請求項１に係るシリコン微細機械素子の製
造方法は、シリコン基板上の所定部分に不純物が高濃度
にドーピングされる拡散領域を形成する工程と、該拡散
領域を含むシリコン基板上にエピタキシャル層を形成
し、該エピタキシャル層上に酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の下部表面にオーム接触層を形成する
工程と、前記酸化膜を、前記拡散領域の所定部分に対応
させて複数の細長の切欠きを並列に設けた櫛型の形状に
パターニングして、前記エピタキシャル層の所定部分を
露出させる工程と、前記酸化膜をマスクとして前記エピ
タキシャル層の露出した部分をエッチングして、複数の
ビームを並列に有する櫛型の形状に形成し、前記酸化膜
を除去する工程と、前記拡散領域の所定部分を除去する
工程と、を備える。
【００１３】このような構成とすることにより、汚染の
原因となる研磨工程をなくすと共に、ビームの形成され
る位置と、ビームが曲がることのできる空間が形成され
る位置とを正確に合わせて形成することができる。請求
項２に係る発明では、前記シリコン基板はＮ形であるも
のとする。このとき、前記拡散領域及びエピタキシャル
層は、請求項３に係る発明のようにＮ形で形成してもよ
く、請求項４に係る発明のようにＰ形で形成してもよ
い。
原因となる研磨工程をなくすと共に、ビームの形成され
る位置と、ビームが曲がることのできる空間が形成され
る位置とを正確に合わせて形成することができる。請求
項２に係る発明では、前記シリコン基板はＮ形であるも
のとする。このとき、前記拡散領域及びエピタキシャル
層は、請求項３に係る発明のようにＮ形で形成してもよ
く、請求項４に係る発明のようにＰ形で形成してもよ
い。
【００１４】また、前記拡散領域は、請求項５に係る発
明のように、１〜１５μｍの深さに形成するのが好まし
く、請求項６に係る発明のように、シリコン基板上の所
定部分に選択的に形成してもよく、請求項７に係る発明
のように、シリコン基板上の全面に形成してもよい。拡
散領域をシリコン基板上の所定部分に選択的に形成した
場合には、請求項８に係る発明のように、後の工程で、
前記拡散領域の全体を電気化学的エッチング方法で選択
的に除去する。一方、拡散領域をシリコン基板上の全面
に形成した場合には、請求項９に係る発明のように、後
の工程で、前記拡散領域の所定部分を、電気化学的エッ
チング方法で除去する。
明のように、１〜１５μｍの深さに形成するのが好まし
く、請求項６に係る発明のように、シリコン基板上の所
定部分に選択的に形成してもよく、請求項７に係る発明
のように、シリコン基板上の全面に形成してもよい。拡
散領域をシリコン基板上の所定部分に選択的に形成した
場合には、請求項８に係る発明のように、後の工程で、
前記拡散領域の全体を電気化学的エッチング方法で選択
的に除去する。一方、拡散領域をシリコン基板上の全面
に形成した場合には、請求項９に係る発明のように、後
の工程で、前記拡散領域の所定部分を、電気化学的エッ
チング方法で除去する。
【００１５】この電気化学的エッチング方法は、請求項
１０に係る発明のように、ＨＦ水溶液で前記拡散領域と
オーム接触層との間に電界を印加しながら行うことがで
き、特に、請求項１１に係る発明のように、前記ＨＦ水
溶液の濃度が３〜５ｗｔ％、前記印加される電界の電流
密度が５０〜３００ｍＡ／cm2 の条件で良好なエッチン
グが可能である。
１０に係る発明のように、ＨＦ水溶液で前記拡散領域と
オーム接触層との間に電界を印加しながら行うことがで
き、特に、請求項１１に係る発明のように、前記ＨＦ水
溶液の濃度が３〜５ｗｔ％、前記印加される電界の電流
密度が５０〜３００ｍＡ／cm2 の条件で良好なエッチン
グが可能である。
【００１６】また、前記エピタキシャル層は、請求項１
２に係る発明のように、３〜５μｍの厚さに形成するの
が好ましい。また、前記酸化膜は、請求項１３に係る発
明のように、熱酸化方法で２０００〜３０００Åの厚さ
に形成するのが好ましい。また、前記オーム接触層は、
請求項１４に係る発明のように、Ｎ形の不純物をドーピ
ングして形成することができ、請求項１５に係る発明の
ように、導電性金属を蒸着して形成することもできる。
２に係る発明のように、３〜５μｍの厚さに形成するの
が好ましい。また、前記酸化膜は、請求項１３に係る発
明のように、熱酸化方法で２０００〜３０００Åの厚さ
に形成するのが好ましい。また、前記オーム接触層は、
請求項１４に係る発明のように、Ｎ形の不純物をドーピ
ングして形成することができ、請求項１５に係る発明の
ように、導電性金属を蒸着して形成することもできる。
【００１７】また、前記エピタキシャル層の露出した部
分をエッチングする工程は、請求項１６に係る発明のよ
うに、ＫＯＨの等方性エッチング溶液を用いてエッチン
グするようにしてもよく、請求項１７に係る発明のよう
に、ＨＮＯ3 ：ＨＦが９８：２の比率で混合された異邦
性エッチング溶液を用いてエッチングするようにしても
よい。
分をエッチングする工程は、請求項１６に係る発明のよ
うに、ＫＯＨの等方性エッチング溶液を用いてエッチン
グするようにしてもよく、請求項１７に係る発明のよう
に、ＨＮＯ3 ：ＨＦが９８：２の比率で混合された異邦
性エッチング溶液を用いてエッチングするようにしても
よい。
【００１８】また、請求項１８に係る発明では、シリコ
ン微細機械素子の製作後に不要になった前記オーム接触
層を除去する工程を備える。
ン微細機械素子の製作後に不要になった前記オーム接触
層を除去する工程を備える。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳しく説明する。図１（Ａ）〜図１
（Ｃ）は本発明の一実施例によるシリコン微細機械素子
の製造工程を説明する斜視図である。図１（Ａ）に示す
ように、結晶面が〈１００〉であり、抵抗率が２Ω・cm
のＮ形のシリコン基板２１上部の所定部分に燐(Phospho
rus)などのＮ形不純物を１０ 18／cm2 以上の高濃度で１
〜１５μｍ程度の厚さにドーピングすることにより、拡
散領域２３を形成する。そして、拡散領域２３を含むシ
リコン基板２１上に抵抗率が１０Ω・cmのＮ形のエピタ
キシャル層２５を３〜５μｍ程度の厚さに形成し、前記
エピタキシャル層２５の上部表面に熱酸化方法で２００
０〜３０００Ａ程度の厚さの酸化膜２７を形成する。こ
の例では、Ｎ形のシリコン基板２１上に拡散領域２３及
びエピタキシャル層２５をＮ形で形成したが、Ｐ形で形
成することもできる。
の実施の形態を詳しく説明する。図１（Ａ）〜図１
（Ｃ）は本発明の一実施例によるシリコン微細機械素子
の製造工程を説明する斜視図である。図１（Ａ）に示す
ように、結晶面が〈１００〉であり、抵抗率が２Ω・cm
のＮ形のシリコン基板２１上部の所定部分に燐(Phospho
rus)などのＮ形不純物を１０ 18／cm2 以上の高濃度で１
〜１５μｍ程度の厚さにドーピングすることにより、拡
散領域２３を形成する。そして、拡散領域２３を含むシ
リコン基板２１上に抵抗率が１０Ω・cmのＮ形のエピタ
キシャル層２５を３〜５μｍ程度の厚さに形成し、前記
エピタキシャル層２５の上部表面に熱酸化方法で２００
０〜３０００Ａ程度の厚さの酸化膜２７を形成する。こ
の例では、Ｎ形のシリコン基板２１上に拡散領域２３及
びエピタキシャル層２５をＮ形で形成したが、Ｐ形で形
成することもできる。
【００２０】次に、シリコン基板２１の下部表面に、陽
極反応時に電流を均一に分布させるためのオーム接触層
２９を形成する。前記オーム接触層２９は前記Ｎ形の不
純物を１０００〜１１００℃程度の温度で１５分〜２５
分間拡散して形成するか、或いはアルミニウム( Ａｌ)
などの導電性金属を蒸着して形成する。続いて、図１
（Ｂ）に示すように、酸化膜２７上に感光膜( 図示せ
ず) を塗布した後、露光及び現像することにより、感光
膜を、拡散領域２３の所定部分に対応させて複数の細長
の切欠きを並列に設けた櫛型の形状にパターニングす
る。そして、前記感光膜をマスクとして酸化膜２７の露
出した部分をウェットエッチング方法で除去することに
より、エピタキシャル層２５を露出させる。そして、前
記感光膜を除去する。
極反応時に電流を均一に分布させるためのオーム接触層
２９を形成する。前記オーム接触層２９は前記Ｎ形の不
純物を１０００〜１１００℃程度の温度で１５分〜２５
分間拡散して形成するか、或いはアルミニウム( Ａｌ)
などの導電性金属を蒸着して形成する。続いて、図１
（Ｂ）に示すように、酸化膜２７上に感光膜( 図示せ
ず) を塗布した後、露光及び現像することにより、感光
膜を、拡散領域２３の所定部分に対応させて複数の細長
の切欠きを並列に設けた櫛型の形状にパターニングす
る。そして、前記感光膜をマスクとして酸化膜２７の露
出した部分をウェットエッチング方法で除去することに
より、エピタキシャル層２５を露出させる。そして、前
記感光膜を除去する。
【００２１】その後、図１（Ｃ）に示すように、酸化膜
２７をマスクとしてエピタキシャル層２５の露出した部
分を、ＫＯＨなどの等方性エッチング溶液、もしくはＨ
ＮＯ 3 ：ＨＦが９８：２の比率で混合された異方性エッ
チング溶液で除去して、複数のビーム３１を並列に有す
る櫛型の形状に形成する。そして、エピタキシャル層２
５上に残留する酸化膜２７を除去した後、拡散領域２３
を電気化学的エッチング(electropolishing)方法で選択
的に除去することによって、ビーム３１が物理的な力を
受けた時に曲がることのできる空間を形成し、その後、
オーム接触層２９をエッチングして除去する。
２７をマスクとしてエピタキシャル層２５の露出した部
分を、ＫＯＨなどの等方性エッチング溶液、もしくはＨ
ＮＯ 3 ：ＨＦが９８：２の比率で混合された異方性エッ
チング溶液で除去して、複数のビーム３１を並列に有す
る櫛型の形状に形成する。そして、エピタキシャル層２
５上に残留する酸化膜２７を除去した後、拡散領域２３
を電気化学的エッチング(electropolishing)方法で選択
的に除去することによって、ビーム３１が物理的な力を
受けた時に曲がることのできる空間を形成し、その後、
オーム接触層２９をエッチングして除去する。
【００２２】前記電気化学的エッチング方法は、３〜５
ｗｔ％のＨＦ水溶液でＮ形の拡散領域２３とオーム接触
層２９との間に電界を印加して５０〜３００ｍＡ／cm2
の電流密度で行う。この際、拡散領域２３は不純物が高
濃度でドーピングされているので、ＨＦ水溶液の界面で
空乏領域の幅が小さくなって、小さい電圧を印加しても
高電界が形成される。したがって、空乏領域でツェナブ
レイクダウン(Zener breakdown) による電子−正孔対が
生成し、この生成した正孔によって拡散領域２３を選択
的に陽極反応させて除去する。このとき、シリコン基板
２１の拡散領域２３が形成されていない部分及びエピタ
キシャル層２５は、Ｎ形の不純物が低濃度でドーピング
されているので、印加される電圧によって表面障壁の高
さが高くなり、正孔もほとんど無い。このため、陽極反
応に必要な正孔が供給されず、陽極反応が生じないの
で、エッチングされない。したがって、シリコン基板２
１の拡散領域２３が形成されていない部分及びエピタキ
シャル層２５に対して拡散領域２３を選択的に除去する
ことができる。
ｗｔ％のＨＦ水溶液でＮ形の拡散領域２３とオーム接触
層２９との間に電界を印加して５０〜３００ｍＡ／cm2
の電流密度で行う。この際、拡散領域２３は不純物が高
濃度でドーピングされているので、ＨＦ水溶液の界面で
空乏領域の幅が小さくなって、小さい電圧を印加しても
高電界が形成される。したがって、空乏領域でツェナブ
レイクダウン(Zener breakdown) による電子−正孔対が
生成し、この生成した正孔によって拡散領域２３を選択
的に陽極反応させて除去する。このとき、シリコン基板
２１の拡散領域２３が形成されていない部分及びエピタ
キシャル層２５は、Ｎ形の不純物が低濃度でドーピング
されているので、印加される電圧によって表面障壁の高
さが高くなり、正孔もほとんど無い。このため、陽極反
応に必要な正孔が供給されず、陽極反応が生じないの
で、エッチングされない。したがって、シリコン基板２
１の拡散領域２３が形成されていない部分及びエピタキ
シャル層２５に対して拡散領域２３を選択的に除去する
ことができる。
【００２３】図２は本発明の別の実施例のよる製造方法
によって製造されたシリコン微細機械素子の斜視図であ
る。本発明の別の実施例によるシリコン微細機械素子の
製造方法は、拡散領域２３をシリコン基板２１上の全面
に形成する点を除いては、上述した実施例と同様であ
る。この実施例では、シリコン基板２１上の全面に拡散
領域２３が形成してあるため、これをすべてエッチング
して除去すると、複数のビーム３１の形成されたエピタ
キシャル層２５がシリコン基板２１から分離してしま
う。このため、電気化学的エッチング方法で拡散領域２
３を除去する際に、エッチング時間を調節しながら、拡
散領域２３のうち、エピタキシャル層２５の複数のビー
ム３１に対応した所定領域のみがエッチングされるよう
にする。
によって製造されたシリコン微細機械素子の斜視図であ
る。本発明の別の実施例によるシリコン微細機械素子の
製造方法は、拡散領域２３をシリコン基板２１上の全面
に形成する点を除いては、上述した実施例と同様であ
る。この実施例では、シリコン基板２１上の全面に拡散
領域２３が形成してあるため、これをすべてエッチング
して除去すると、複数のビーム３１の形成されたエピタ
キシャル層２５がシリコン基板２１から分離してしま
う。このため、電気化学的エッチング方法で拡散領域２
３を除去する際に、エッチング時間を調節しながら、拡
散領域２３のうち、エピタキシャル層２５の複数のビー
ム３１に対応した所定領域のみがエッチングされるよう
にする。
【００２４】このように、本発明によるシリコン微細機
械素子の製造方法は、シリコン基板上の所定部分に不純
物を高濃度でドーピングして拡散領域を形成し、この拡
散領域を含むシリコン基板上にエピタキシャル層を形成
した後、このエピタキシャル層の拡散領域に対応する部
分を、複数の細長の切欠きを並列に設けた櫛型の形状に
パターニングされた酸化膜をマスクとしてエッチング
し、複数のビームを並列に有する櫛型の形状に形成す
る。そして、拡散領域を、オーム接触層との間に電界を
印加しながらエッチングする電気化学的エッチング方法
によって選択的に除去することにより、物理的な力が加
えられたときにビームが曲がることのできる空間を形成
する。
械素子の製造方法は、シリコン基板上の所定部分に不純
物を高濃度でドーピングして拡散領域を形成し、この拡
散領域を含むシリコン基板上にエピタキシャル層を形成
した後、このエピタキシャル層の拡散領域に対応する部
分を、複数の細長の切欠きを並列に設けた櫛型の形状に
パターニングされた酸化膜をマスクとしてエッチング
し、複数のビームを並列に有する櫛型の形状に形成す
る。そして、拡散領域を、オーム接触層との間に電界を
印加しながらエッチングする電気化学的エッチング方法
によって選択的に除去することにより、物理的な力が加
えられたときにビームが曲がることのできる空間を形成
する。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるシリ
コン微細機械素子の製造方法では、シリコン基板上の所
定部分に不純物を高濃度でドーピングして拡散領域を形
成するし、電気化学的エッチング工程で、拡散領域を選
択的に除去することにより、ビームが曲がることのでき
る空間を形成する。
コン微細機械素子の製造方法では、シリコン基板上の所
定部分に不純物を高濃度でドーピングして拡散領域を形
成するし、電気化学的エッチング工程で、拡散領域を選
択的に除去することにより、ビームが曲がることのでき
る空間を形成する。
【００２６】このことにより、本発明によるシリコン微
細機械素子の製造方法は、シリコン基板のエッチングさ
れていない下層表面からの汚染を防止することができる
と共に、電気化学的エッチング工程において、拡散領域
のエッチングを短時間で行なうことができる。本発明に
よる他の効果は、エピタキシャル層の露出した部分のみ
にビームを形成するためのマスクの位置合わせが行わ
れ、しかも拡散領域はマスクなしでエッチングすること
が可能なので、マスク位置合わせの誤差の発生を防止す
ることができる。
細機械素子の製造方法は、シリコン基板のエッチングさ
れていない下層表面からの汚染を防止することができる
と共に、電気化学的エッチング工程において、拡散領域
のエッチングを短時間で行なうことができる。本発明に
よる他の効果は、エピタキシャル層の露出した部分のみ
にビームを形成するためのマスクの位置合わせが行わ
れ、しかも拡散領域はマスクなしでエッチングすること
が可能なので、マスク位置合わせの誤差の発生を防止す
ることができる。
【００２７】また、拡散領域は、１μｍ〜１５μｍの厚
さでシリコン基板の一部或いは全体の表面に形成され、
拡散領域のエッチングがコントロールされているため、
ビームが曲がることができる充分な空間を形成すること
ができる。更に、電気化学的エッチング工程は、ＨＦ水
溶液の濃度が３〜５wt％、印加される電界の電流密度が
５０〜３００ｍＡ／cm2 の条件下で行われるため、拡散
領域のエッチングは、低い濃度で且つ高い電流密度のＨ
Ｆ水溶液で、より速く行なうことができる。
さでシリコン基板の一部或いは全体の表面に形成され、
拡散領域のエッチングがコントロールされているため、
ビームが曲がることができる充分な空間を形成すること
ができる。更に、電気化学的エッチング工程は、ＨＦ水
溶液の濃度が３〜５wt％、印加される電界の電流密度が
５０〜３００ｍＡ／cm2 の条件下で行われるため、拡散
領域のエッチングは、低い濃度で且つ高い電流密度のＨ
Ｆ水溶液で、より速く行なうことができる。
【００２８】また、ビームを形成するエピタキシャル層
は、適正な機械的剛性を保つため、３μｍ〜５μｍの厚
さで形成されている。故に、ビームが破損しなで、且つ
曲がり易いようにビームの厚さが設定されているので、
精密測定をより行ない易いものとすることができる。
は、適正な機械的剛性を保つため、３μｍ〜５μｍの厚
さで形成されている。故に、ビームが破損しなで、且つ
曲がり易いようにビームの厚さが設定されているので、
精密測定をより行ない易いものとすることができる。
【図１】 本発明のシリコン微細機械素子の製造方法を
説明する斜視図
説明する斜視図
【図２】 本発明の別の実施例を説明する斜視図
【図３】 従来のシリコン微細機械素子の製造方法を説
明する斜視図
明する斜視図
２１ シリコン基板 ２３ 拡散領域 ２５ エピタキシャル層 ２７ 酸化膜 ２９ オーム接触層 ３１ ビーム
Claims (18)
- 【請求項１】シリコン基板上の所定部分に不純物が高濃
度にドーピングされる拡散領域を形成する工程と、 該拡散領域を含むシリコン基板上にエピタキシャル層を
形成し、該エピタキシャル層上に酸化膜を形成する工程
と、 前記シリコン基板の下部表面にオーム接触層を形成する
工程と、 前記酸化膜を、前記拡散領域の所定部分に対応させて複
数の細長の切欠きを並列に設けた櫛型の形状にパターニ
ングして、前記エピタキシャル層の所定部分を露出させ
る工程と、 前記酸化膜をマスクとして前記エピタキシャル層の露出
した部分をエッチングして、複数のビームを並列に有す
る櫛型の形状に形成し、前記酸化膜を除去する工程と、 前記拡散領域の所定部分を除去する工程と、 を備えるシリコン微細機械素子の製造方法。 - 【請求項２】前記シリコン基板がＮ形であることを特徴
とする請求項１に記載のシリコン微細機械素子の製造方
法。 - 【請求項３】前記拡散領域及びエピタキシャル層をＮ形
で形成することを特徴とする請求項１または請求項２に
記載のシリコン微細機械素子の製造方法。 - 【請求項４】前記拡散領域及びエピタキシャル層をＰ形
で形成することを特徴とする請求項１または請求項２に
記載のシリコン微細機械素子の製造方法。 - 【請求項５】前記拡散領域を１〜１５μｍの深さに形成
することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１
つに記載のシリコン微細機械素子の製造方法。 - 【請求項６】前記拡散領域をシリコン基板上の所定部分
に選択的に形成することを特徴とする請求項１〜請求項
５のいずれか１つに記載のシリコン微細機械素子の製造
方法。 - 【請求項７】前記拡散領域をシリコン基板上の全面に形
成することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか
１つに記載のシリコン微細機械素子の製造方法。 - 【請求項８】前記拡散領域を、電気化学的エッチング方
法で選択的に除去することを特徴とする請求項６に記載
のシリコン微細機械素子の製造方法。 - 【請求項９】前記拡散領域の所定部分を、電気化学的エ
ッチング方法で除去することを特徴とする請求項７に記
載のシリコン微細機械素子の製造方法。 - 【請求項１０】前記電気化学的エッチング方法は、ＨＦ
水溶液で前記拡散領域とオーム接触層との間に電界を印
加しながら行うことを特徴とする請求項８または請求項
９に記載の記載のシリコン微細機械素子の製造方法。 - 【請求項１１】前記ＨＦ水溶液の濃度は、３〜５ｗｔ％
であり、前記印加される電界の電流密度は、５０〜３０
０ｍＡ／cm2 であることを特徴とする請求項１０に記載
のシリコン微細機械素子の製造方法。 - 【請求項１２】前記エピタキシャル層を３〜５μｍの厚
さに形成することを特徴とする請求項１〜請求項１１の
いずれか１つに記載のシリコン微細機械素子の製造方
法。 - 【請求項１３】前記酸化膜を熱酸化方法で２０００〜３
０００Åの厚さに形成することを特徴とする請求項１〜
請求項１２のいずれか１つに記載のシリコン微細機械素
子の製造方法。 - 【請求項１４】前記オーム接触層を、Ｎ形の不純物をド
ーピングして形成することを特徴とする請求項１〜請求
項１３のいずれか１つに記載のシリコン微細機械素子の
製造方法。 - 【請求項１５】前記オーム接触層を、導電性金属を蒸着
して形成することを特徴とする請求項１〜請求項１３の
いずれか１つに記載のシリコン微細機械素子の製造方
法。 - 【請求項１６】前記エピタキシャル層の露出した部分を
エッチングする工程は、ＫＯＨの等方性エッチング溶液
を用いてエッチングすることを特徴とする請求項１〜請
求項１５のいずれか１つに記載のシリコン微細機械素子
の製造方法。 - 【請求項１７】前記エピタキシャル層の露出した部分を
エッチングする工程は、ＨＮＯ3 ：ＨＦが９８：２の比
率で混合された異邦性エッチング溶液を用いてエッチン
グすることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれ
か１つに記載のシリコン微細機械素子の製造方法。 - 【請求項１８】前記オーム接触層を除去する工程を備え
ることを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１
つに記載のシリコン微細機械素子の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR35539/1996 | 1996-08-26 | ||
| KR1019960035539A KR100210848B1 (ko) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 실리콘 미세 기계의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10117026A JPH10117026A (ja) | 1998-05-06 |
| JP2879733B2 true JP2879733B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=19470797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9229429A Expired - Fee Related JP2879733B2 (ja) | 1996-08-26 | 1997-08-26 | シリコン微細機械素子の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69831075D1 (de) * | 1998-10-21 | 2005-09-08 | St Microelectronics Srl | Herstellungsverfahren von integrierten Vorrichtungen, die Mikrostrukturen mit elektrischen schwebenden Zwischenverbindungen enthalten |
| DE10063991B4 (de) * | 2000-12-21 | 2005-06-02 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Bauelementen |
| US8576469B2 (en) | 2009-05-13 | 2013-11-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light screening apparatus including roll-up actuators |
| KR20120068569A (ko) | 2010-12-17 | 2012-06-27 | 삼성전자주식회사 | 광 차폐 장치 및 이를 구비한 전자 기기 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4809552A (en) * | 1987-11-23 | 1989-03-07 | Allied-Signal, Inc. | Multidirectional force-sensing transducer |
| CA2176052A1 (en) * | 1995-06-07 | 1996-12-08 | James D. Seefeldt | Transducer having a resonating silicon beam and method for forming same |
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- 1996-08-26 KR KR1019960035539A patent/KR100210848B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-07-03 US US08/887,927 patent/US5981308A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-26 JP JP9229429A patent/JP2879733B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| US5981308A (en) | 1999-11-09 |
| KR100210848B1 (ko) | 1999-07-15 |
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| JPH10117026A (ja) | 1998-05-06 |
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