JP3506036B2 - Silicon wafer etching method - Google Patents

Silicon wafer etching method

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JP3506036B2
JP3506036B2 JP07666999A JP7666999A JP3506036B2 JP 3506036 B2 JP3506036 B2 JP 3506036B2 JP 07666999 A JP07666999 A JP 07666999A JP 7666999 A JP7666999 A JP 7666999A JP 3506036 B2 JP3506036 B2 JP 3506036B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は,半導体圧力センサ,加速度セン
サ等に利用されるダイヤフラム等を作製するシリコンウ
エハのエッチング方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for etching a silicon wafer for producing a diaphragm or the like used in a semiconductor pressure sensor, an acceleration sensor, or the like.

【0002】[0002]

【従来技術】後述する図3に示すごとき半導体圧力セン
サ10のダイヤフラム15は,後述する図1,図2に示
すごとく,シリコンウエハ1をエッチングして作製する
ことができる。後述する図1に示すごとく,PN接合に
より一体となったP層11とN層12とよりなり,該P
層11側の一部領域にエッチングマスク110が施され
たシリコンウエハ1を準備し,該シリコンウエハ1を後
述する図2に示すごとくエッチング液19に浸した状態
でN層12側に正電圧を印加する。
2. Description of the Related Art A diaphragm 15 of a semiconductor pressure sensor 10 as shown in FIG. 3 described later can be produced by etching a silicon wafer 1 as shown in FIGS. 1 and 2 described later. As will be described later with reference to FIG. 1, the P layer 11 and the N layer 12 are integrated by a PN junction.
A silicon wafer 1 in which a partial region on the layer 11 side is provided with an etching mask 110 is prepared, and a positive voltage is applied to the N layer 12 side while the silicon wafer 1 is immersed in an etching solution 19 as shown in FIG. Apply.

【0003】これにより,P層11でエッチングマスク
110のない領域が溶解除去され,最終的にPN接合の
近傍で陽極酸化が発生し,酸化シリコンの膜が形成され
P層11の溶解がほぼ停止する。この時点でエッチング
液19に水を投入してエッチングを停止させる。その
後,シリコンウエハ1をエッチング液19より取り出
し,水洗する。
As a result, the region of the P layer 11 without the etching mask 110 is dissolved and removed, and finally anodic oxidation occurs near the PN junction, a silicon oxide film is formed, and the dissolution of the P layer 11 is almost stopped. To do. At this point, water is added to the etching solution 19 to stop the etching. Then, the silicon wafer 1 is taken out from the etching solution 19 and washed with water.

【0004】以上により,後述する図3に示すごとく,
シリコンウエハ1のP層11のエッチングマスク110
のない領域をN層12近傍まで除去して,凹部を形成す
ることができる。この凹部がダイヤフラム15となる。
このエッチング方法によれば,所望の形状,所望の厚み
を持ったダイヤフラムを精度高く容易に作製することが
できる。
From the above, as shown in FIG. 3 described later,
Etching mask 110 for P layer 11 of silicon wafer 1
It is possible to form a recess by removing a region without a gap up to the vicinity of the N layer 12. This recess becomes the diaphragm 15.
According to this etching method, a diaphragm having a desired shape and a desired thickness can be easily manufactured with high accuracy.

【0005】[0005]

【解決しようとする課題】しかしながら,従来のエッチ
ング方法において,図35に示すごとく,N層12に加
えた電圧がP層11側にリークし,リーク電流9が発生
し,P層11の表面近傍が陽極酸化されることがある。
このようなリーク電流9は,例えばホト欠陥によりN層
へ通じるAl配線が集積回路のP層へ通じるAl配線と
ショートすること等により発生する。この場合,特にリ
ーク電流9の発生部(上述の例でいえばショートが発生
したチップやその近傍のチップ)でエッチングが遅れた
り,エッチングが進行しないという問題が生じていた。
However, in the conventional etching method, as shown in FIG. 35, the voltage applied to the N layer 12 leaks to the P layer 11 side, a leak current 9 is generated, and the vicinity of the surface of the P layer 11 is generated. May be anodized.
Such a leak current 9 is generated, for example, when the Al wiring leading to the N layer is short-circuited with the Al wiring leading to the P layer of the integrated circuit due to a photo defect. In this case, there is a problem that the etching is delayed or the etching does not proceed particularly in the portion where the leak current 9 is generated (in the above-described example, the chip in which the short circuit has occurred or the chip in the vicinity thereof).

【0006】エッチングの遅れが部分的に生じること
で,例えばダイヤフラム作製の際には,厚みや大きさが
ばらつき,例えば上述したごとき半導体圧力センサのダ
イヤフラムに従来のエッチング加工を適用した場合に
は,エッチング加工の精度が低下したり,エッチング加
工による生産の歩留まりが低下するという問題が生じて
いた。この不具合は慢性的に数%程度発生する。また,
上述したダイヤフラムの作製を例に挙げると,エッチン
グ不足によるダイヤフラムの厚さ不良が,シリコンウエ
ハによっては全ダイヤフラムの50%程度にも達するこ
とがあり,コスト高の要因ともなっていた。
Due to a partial etching delay, for example, when manufacturing a diaphragm, the thickness and size vary. For example, when the conventional etching process is applied to the diaphragm of the semiconductor pressure sensor as described above, There have been problems that the precision of the etching process is reduced and the production yield due to the etching process is reduced. This problem chronically occurs for several percent. Also,
Taking the above-mentioned production of the diaphragm as an example, the defective thickness of the diaphragm due to insufficient etching may reach about 50% of the total diaphragm depending on the silicon wafer, which is also a factor of high cost.

【0007】この問題の対策として,エッチング前にシ
リコンウエハに電圧を印加してリーク電流の有無や大き
さを計測し,不具合が発生する可能性のあるシリコンウ
エハを不良品として除いたり(特開平3−20977
8),リーク電流の発生部を特定し,ここへの給電を停
止する(特開平8−181278)方法が従来考案され
ていた。
As a measure against this problem, a voltage is applied to the silicon wafer before etching to measure the presence or absence and the magnitude of the leak current, and the silicon wafer in which a defect may occur may be excluded as a defective product (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10 (1999) -242242). 3-20977
8), a method of identifying a leak current generating portion and stopping power supply thereto (Japanese Patent Laid-Open No. 8-181278) has been conventionally devised.

【0008】しかしながら,これらの方法はエッチング
前のシリコンウエハに対する事前検査を必要とするた
め,工数が増えたり,コストが増大したりするおそれが
ある。また,後者の場合,リーク電流の発生部へ電圧が
印加されないため,他の部分が陽極酸化されてエッチン
グが停止した間にもエッチングが進行し,N層の溶解等
が発生し,N層が薄膜である場合等はN層に穴あきが生
じる懸念がある。
However, these methods require a pre-inspection of the silicon wafer before etching, which may increase the number of steps and the cost. In the latter case, since no voltage is applied to the leak current generating portion, the etching proceeds even while the other portions are anodized and the etching is stopped, and the N layer is dissolved and the N layer is removed. When it is a thin film, there is a concern that the N layer may have holes.

【0009】本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので,シリコンウエハの事前検査を省略するこ
とができ,リーク電流を原因とするエッチングのばらつ
きが生じ難く,加工コストが安価である,シリコンウエ
ハのエッチング方法を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and it is possible to omit the preliminary inspection of the silicon wafer, it is difficult to cause etching variations due to the leak current, and the processing cost is low. There is an object to provide a method for etching a silicon wafer.

【0010】[0010]

【課題の解決手段】請求項1に記載の発明は,PN接合
により一体となったP層とN層とよりなり,該P層側の
一部領域にはエッチングマスクが施されたシリコンウエ
ハを準備し,該シリコンウエハをエッチング液に浸した
状態でN層側に正電圧を印加し,シリコンウエハのP層
のエッチングマスクのない領域を所定量除去するシリコ
ンウエハのエッチング方法において,エッチング初期
,上記シリコンウエハをエッチング液に浸した状態
で,上記N層に正電圧を印加して,N層からP層へ流れ
る初期電流を測定することから,N層からP層へのリー
ク電流の有無を判定し,予め用意されたエッチングシー
ケンスのうちの1つを上記初期電流の値に基づいて選択
し,上記選択されたエッチングシーケンスに基づいて上
記シリコンウエハに対するエッチング処理を開始するこ
とを特徴とするシリコンウエハのエッチング方法にあ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a silicon wafer comprising a P layer and an N layer which are integrated by a PN junction, and an etching mask is applied to a partial region of the P layer side. In a method of etching a silicon wafer, which is prepared, a positive voltage is applied to the N layer side in a state where the silicon wafer is immersed in an etching solution to remove a predetermined amount of a region of the P layer of the silicon wafer without an etching mask. , The above silicon wafer is immersed in the etching solution
Then, a positive voltage is applied to the N layer to flow from the N layer to the P layer.
Since the initial current is measured, the presence / absence of leakage current from the N layer to the P layer is determined, and an etching sheet prepared in advance is
Select one of the cans based on the initial current value
Then, based on the etching sequence selected above,
It is possible to start the etching process on the silicon wafer.
And a method for etching a silicon wafer.

【0011】 本発明の作用につき説明する。本発明に
かかるエッチング方法では,エッチングの初期にリーク
電流の有無を判定し,判定結果でその後のエッチングシ
ーケンスを変更している。よって,シリコンウエハに対
するエッチング前の事前検査を省略することができる。
上記リーク電流の有無は,上記N層に正電圧を印加して
エッチングの開始時に流れる初期電流により判定する。
また,エッチングシーケンスの変更を行っているため,
リーク電流の状態にかかわらず,シリコンウエハを確実
にエッチングすることができるため,リーク電流を原因
とするエッチング不足による加工精度のばらつきが生じ
難い。
The operation of the present invention will be described. In the etching method according to the present invention, the presence or absence of a leak current is determined at the beginning of etching, and the subsequent etching sequence is changed according to the determination result. Therefore, the preliminary inspection before etching the silicon wafer can be omitted.
The presence or absence of the leak current is determined by applying a positive voltage to the N layer.
It is judged by the initial current flowing at the start of etching.
Also, because the etching sequence is changed,
Since the silicon wafer can be reliably etched regardless of the state of the leak current, variations in processing accuracy due to insufficient etching due to the leak current are unlikely to occur.

【0012】また,シリコンウエハの状態に応じたエッ
チングシーケンスを施すことができるため,不良品とし
て除外するシリコンウエハの数が減少し,経済的で歩留
まり高く,よってコストが安価なシリコンウエハのエッ
チング方法を実現できる。
Further, since the etching sequence according to the state of the silicon wafer can be performed, the number of silicon wafers to be excluded as defective products is reduced, which is economical and has a high yield, and thus the cost is low. Can be realized.

【0013】以上,本発明によれば,シリコンウエハの
事前検査を省略することができ,リーク電流を原因とす
るエッチングのばらつきが生じ難く,加工コストが安価
である,シリコンウエハの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 invention, there is provided a method for etching a silicon wafer, in which a preliminary inspection of the silicon wafer can be omitted, variation in etching caused by a leak current is unlikely to occur, and the processing cost is low. can do.

【0014】また,本発明にかかるエッチング方法を利
用することで,半導体圧力センサ(実施形態例1参
照),加速度センサ等に利用するシリコンダイヤグラム
を作製することができる。また,その他,シリコンを用
いた三次元構造体等の製造に本発明にかかるエッチング
方法を適用することができる。
Further, by using the etching method according to the present invention, a silicon diagram used for a semiconductor pressure sensor (see Embodiment 1), an acceleration sensor, etc. can be manufactured. In addition, the etching method according to the present invention can be applied to the manufacture of a three-dimensional structure using silicon.

【0015】また,上記エッチングは,シリコンウエハ
をエッチング液に浸した状態でN層側に正電圧を印加す
ることで発生する。よって,エッチング初期とは,エッ
チング開始からの短い期間で,エッチング液によるシリ
コンの溶解が殆ど発生しない期間である。
Further, the etching is generated by applying a positive voltage to the N layer side while the silicon wafer is immersed in the etching solution. Therefore, the initial etching is a short period from the start of etching, and is a period in which the silicon is hardly dissolved by the etching solution.

【0016】例えば,シリコンウエハに正電圧が印加さ
れ,電流が流れ始めた後の1〜2秒間が好ましい(後述
する実施形態例1にかかるT0)。リーク電流の判定を
1秒未満の時間で行なった場合には,電流が不安定で,
測定誤差が大きくなるおそれがある。2秒より後に行な
った場合には,リーク発生部と未リーク部とでエッチン
グ量に差が発生し,エッチング不均一となるおそれがあ
る。
For example, 1 to 2 seconds after the positive voltage is applied to the silicon wafer and the current starts to flow is preferable (T0 according to the first embodiment described later). If the leak current is judged in less than 1 second, the current is unstable,
Measurement error may increase. If the etching is performed after 2 seconds, a difference in etching amount may occur between the leaked portion and the non-leaked portion, resulting in non-uniform etching.

【0017】また,本発明では通常のPN接合ウエハで
あれば,いかなるウエハのエッチングも可能である。ま
た,使用できるエッチング液としては,KOH,水酸化
テトラメチルアンモニウム,ヒドラジン等の水溶液を用
いることができる。
Further, according to the present invention, any ordinary PN junction wafer can be etched. As the usable etching solution, an aqueous solution of KOH, tetramethylammonium hydroxide, hydrazine or the like can be used.

【0018】 本発明で,上記リーク電流の有無は,上
記N層に正電圧を印加してエッチングの開始時に流れる
初期電流により判定する。ところで,リーク電流の発生
部ではP層に対しても正電圧が加わるため,エッチング
開始後,速やかに陽極酸化が発生する。リーク電流の発
生部がなければPN接合が逆バイアスされているため,
シリコンウエハに対し殆ど電流が流れない。そして,陽
極酸化時に流れる電流はシリコンウエハの面積に依存す
るため,初期電流からリーク電流の有無を判定すること
ができる。
[0018] In the present invention, the presence or absence of the leakage current, it determines the initial current flowing at the start of etching by applying a positive voltage to the N layer. By the way, since a positive voltage is also applied to the P layer at the leak current generation portion, anodic oxidation occurs immediately after the start of etching. If there is no leak current, the PN junction is reverse-biased.
Almost no current flows to the silicon wafer. Since the current that flows during anodization depends on the area of the silicon wafer, the presence or absence of leak current can be determined from the initial current.

【0019】また,陽極酸化されたリーク電流の発生部
のシリコンウエハであっても,電圧印加をすぐに停止す
ればエッチングが進行する。このため,初期電流による
判定はエッチングの出来映えに影響することはない。以
上により,以降のエッチングシーケンスに悪影響を及ぼ
すことなくリーク電流の有無を判定することができる。
Further, even in the case of the anodized silicon wafer of the leak current generating portion, if the voltage application is immediately stopped, the etching proceeds. Therefore, the judgment based on the initial current does not affect the etching quality. As described above, the presence / absence of a leak current can be determined without adversely affecting the subsequent etching sequence.

【0020】 次に,請求項に記載の発明のように,
上記初期電流が所定値未満であった場合のエッチングシ
ーケンスは,そのままN層側に正電圧を印加し続け,電
流のピーク点を検知した後,所定時間の経過を待ってエ
ッチング液に水を注入し,エッチングを終了させること
が好ましい。初期電流が所定値未満であるシリコンウエ
ハはリーク電流がないため,従来技術と同様のエッチン
グシーケンスを施すことで,エッチングを完了させるこ
とができる。
Next, as in the invention described in claim 2 ,
In the etching sequence when the initial current is less than the predetermined value, the positive voltage is continuously applied to the N layer side as it is, the peak point of the current is detected, and then water is injected into the etching solution after the elapse of a predetermined time. However, it is preferable to terminate the etching. Since a silicon wafer whose initial current is less than a predetermined value has no leak current, etching can be completed by performing the same etching sequence as in the conventional technique.

【0021】ところで,エッチング液中でPN接合を有
するシリコンウエハのN層側に正電圧を印加し,P層を
エッチングする時は,PN逆バイアスによる電圧降下の
ため,エッチング面となるP層には電圧が加わらず,よ
ってエッチングが進行(シリコンウエハが溶解)する。
このとき殆ど電流は流れない。
By the way, when a positive voltage is applied to the N layer side of a silicon wafer having a PN junction in an etching solution to etch the P layer, a voltage drop due to the PN reverse bias causes a drop in the P layer, which is the etching surface. No voltage is applied, so etching progresses (silicon wafer melts).
At this time, almost no current flows.

【0022】その後,エッチングがPN接合の近傍(よ
り詳しく記述するとPN空乏層のP層側の端部)まで進
行すると,この部分では電圧降下がなくなるため,シリ
コンの陽極酸化が発生する。この陽極酸化により,電流
が急増しピークに達した後,安定する。このような状態
が発生するまで待った後(これが上記「所定時間の経過
を待って」である),上述したごとく,水を加えてエッ
チングを終了させる。なお,水を加えるとエッチング液
が希釈,冷却されるため,これ以上エッチングを進行さ
せることなく,確実にエッチングを停止できる。
After that, when the etching progresses to the vicinity of the PN junction (more specifically, the end portion of the PN depletion layer on the P layer side), the voltage drop disappears at this portion, and anodic oxidation of silicon occurs. Due to this anodic oxidation, the current suddenly increases and reaches a peak and then stabilizes. After waiting until such a state occurs (this is "waiting for the lapse of a predetermined time" above), water is added to terminate the etching as described above. Since the etching liquid is diluted and cooled when water is added, the etching can be surely stopped without further progressing the etching.

【0023】また,上記初期電流を判定する際の判断基
準となる所定値であるが,この値は,リーク電流の発生
のないシリコンウエハを従来のエッチング方法でエッチ
ングし,その際に発生した電流のピーク値の1/20以
下とすることが好ましい。この値が上記範囲より逸脱し
た場合には,リーク電流の影響により,エッチングが不
均一となり,エッチング加工の品質が低下するおそれが
ある。例えば,ダイヤフラムの加工に利用した場合に
は,厚さが不均一なダイヤフラムが製造されるおそれが
ある。
A predetermined value, which is a reference for determining the initial current, is a value generated when a silicon wafer having no leak current is etched by a conventional etching method. It is preferable to set the peak value to 1/20 or less. If this value deviates from the above range, there is a possibility that the etching becomes non-uniform due to the influence of the leak current and the quality of the etching process deteriorates. For example, when it is used for processing a diaphragm, a diaphragm having an uneven thickness may be manufactured.

【0024】また,「所定時間の経過を待って」とある
が,この時間はエッチング液の種類や温度等によって変
わるため,一概に規定することができない。例えば,K
OHを用い,温度110℃でエッチングする場合には,
2〜6分とすることが好ましい。これにより確実に均一
なエッチングを行なうことができる。この値が2分未満
である場合には,エッチングが不均一となるおそれがあ
る。また,6分を越えた場合には,過剰エッチングが発
生するおそれがある。後述するダイヤフラムの加工を例
にとると,エッチングが不均一になることでダイヤフラ
ムの厚みのばらつきが大きくなり,過剰エッチングが発
生することで凹部の側壁等が過剰にエッチングされ,所
望の形状が得難くなるおそれがある。
Further, "Wait for a lapse of a predetermined time" is mentioned, but this time cannot be unconditionally specified because it changes depending on the type of etching solution, temperature and the like. For example, K
When using OH and etching at a temperature of 110 ° C,
It is preferably 2 to 6 minutes. As a result, uniform etching can be reliably performed. If this value is less than 2 minutes, the etching may be non-uniform. Further, if it exceeds 6 minutes, excessive etching may occur. Taking the processing of the diaphragm described later as an example, the unevenness of the etching causes a large variation in the thickness of the diaphragm, and excessive etching causes the sidewalls of the recesses to be excessively etched to obtain the desired shape. It can be difficult.

【0025】 次に,請求項の発明のように,上記初
期電流が所定値以上であった場合のエッチングシーケン
スは,N層側への正電圧印加を停止して,またはリーク
電流が発生するリーク発生部においてP層が陽極酸化し
ない程度の大きさにN層側へ正電圧を印加して,P層を
エッチングする工程と,シリコンウエハにおけるリーク
が発生していない部位で,最もエッチングが速い部位の
エッチングが終了し,エッチングがPN界面近傍に到達
した時点で,N層側に正電圧を所定時間印加した後エッ
チング液に水を注入し,エッチングを終了させることが
好ましい。
Next, as in the invention of claim 3, the etching sequence when the initial current is not less than the predetermined value, stop the application of positive voltage to the N-layer side, or leakage current is generated The etching is the fastest in the step of etching the P layer by applying a positive voltage to the N layer side to a size that does not cause anodic oxidation of the P layer in the leak generation portion, and in the portion of the silicon wafer where no leak has occurred. When the etching of the portion is completed and the etching reaches the vicinity of the PN interface, it is preferable to apply a positive voltage to the N layer side for a predetermined time and then inject water into the etching solution to complete the etching.

【0026】初期電流が所定値以上であったシリコンウ
エハに対しN層側への正電圧印加を停止することでP層
側に電圧が加わらなくなるため,P層のエッチングを進
行させることができる。またはN層側への正電圧印加の
大きさをP層が陽極酸化しない程度とすることで,P層
でのエッチングを進行させることができる。
By stopping the application of the positive voltage to the N layer side with respect to the silicon wafer whose initial current is equal to or more than the predetermined value, no voltage is applied to the P layer side, so that the etching of the P layer can proceed. Alternatively, by setting the magnitude of the positive voltage applied to the N layer side to such an extent that the P layer does not undergo anodic oxidation, etching in the P layer can proceed.

【0027】仮にN層への正電圧の印加をその後行なわ
なかった場合には,エッチングがN層まで進行し,シリ
コンウエハに厚みのばらつきが発生したり,エッチング
によりN層が貫通されてしまう。この現象の防止にはN
層側に正電圧を所定時間印加して,P層のエッチングを
停止させる。以上により,N層に印加する正電圧を制御
することでリーク電流が発生するようなシリコンウエハ
に対しても,均一なエッチングを施すことができる。
If a positive voltage is not applied to the N layer after that, the etching progresses to the N layer, the thickness of the silicon wafer varies, and the N layer is penetrated by the etching. To prevent this phenomenon, N
A positive voltage is applied to the layer side for a predetermined time to stop the etching of the P layer. As described above, by controlling the positive voltage applied to the N layer, uniform etching can be performed even on a silicon wafer in which a leak current is generated.

【0028】初期電流の所定値については,前述した請
求項4と同様である。また,本請求項でのエッチングシ
ーケンスでは,最もエッチングの速度の速い部位のエッ
チングの先端がPN界面(P層とN層との界面,PN接
合と略同義)近傍に達した後,N層に正電圧を印加する
が,この印加のタイミングはN層に電圧を印加し続けた
場合に未リーク部の最もエッチングの速い部分がPN界
面に達し,電流が急増し始める点とするのが好ましい。
また,「N層側に正電圧を所定時間印加した後」とある
が,この場合の所定時間のタイミングについては後述す
る。
The predetermined value of the initial current is the same as in claim 4 described above. Further, in the etching sequence according to the present invention, after the etching tip at the portion with the highest etching rate reaches the vicinity of the PN interface (the interface between the P layer and the N layer, which is substantially synonymous with the PN junction), the N layer is reached. A positive voltage is applied, but it is preferable that the timing of this application is such that, when the voltage is continuously applied to the N layer, the portion of the unleaked portion with the fastest etching reaches the PN interface and the current starts to rapidly increase.
Further, although “after applying a positive voltage to the N layer side for a predetermined time” is mentioned, the timing of the predetermined time in this case will be described later.

【0029】 請求項の発明のように,上記N層側へ
の正電圧の所定時間印加のタイミングは,定時間毎に電
圧をパルス印加し,リーク電流が生じない未リーク部の
陽極酸化による電流急増点をモニタリングすることによ
って検知することが好ましい。正電圧をオン・オフ,つ
まりパルス印加した場合,陽極酸化が可能となったり,
不可能となったりする。つまり,エッチングと陽極酸化
とがパルス印加の周期に応じて瞬時に切り替わる。
According to the invention of claim 4 , the positive voltage is applied to the N layer side for a predetermined period of time by applying a pulse voltage at regular time intervals and by anodic oxidation of an unleaked portion where no leak current occurs. It is preferable to detect by monitoring the current surge point. When positive voltage is turned on / off, that is, pulsed, anodic oxidation becomes possible,
It becomes impossible. That is, etching and anodic oxidation are switched instantaneously according to the pulse application cycle.

【0030】陽極酸化が発生すればこれに伴い電流も増
加する。また,未リーク部のエッチングの先端がPN界
面の近傍に到達すると,陽極酸化が発生するため,これ
をモニタし,電流急増点を検出し,このタイミングで電
圧を切り替えることで,リーク電流が発生する部分にお
いてエッチングが完全停止しないようにし,かつ未リー
ク部のエッチングの先端がPN界面近傍にきたことを検
知して,エッチングを停止することができる。
If anodic oxidation occurs, the current also increases accordingly. Further, when the etching tip of the unleaked portion reaches the vicinity of the PN interface, anodic oxidation occurs. Therefore, by monitoring this, the current sudden increase point is detected, and the voltage is switched at this timing to generate the leakage current. It is possible to prevent the etching from completely stopping at the portion to be etched, and to stop the etching by detecting that the etching tip of the non-leak portion has come near the PN interface.

【0031】 次に,請求項の発明のように,上記リ
ーク電流の判定と,判定結果に対応するエッチングシー
ケンスとは同一装置内で実施されることが好ましい。こ
れにより,エッチングにかかるコストを低減することが
できる。
Next, as in the fifth aspect of the invention, it is preferable that the determination of the leak current and the etching sequence corresponding to the determination result are performed in the same apparatus. As a result, the cost for etching can be reduced.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】実施形態例1 本発明の実施形態例にかかるエッチング方法につき,図
1〜図17を用いて説明する。本例の概略について説明
すると,本例は図1に示すごとく,PN接合により一体
となったP層11とN層12とよりなり,該P層11側
の一部領域にはエッチングマスク110が施されたシリ
コンウエハ1を準備し,図2に示すごとく,該シリコン
ウエハ1をエッチング液19に浸した状態でN層12側
に正電圧を印加し,シリコンウエハ1のP層11のエッ
チングマスク110のない領域を所定量除去するにあた
り,エッチング初期にN層12からP層11へのリーク
電流の有無を判定し,この判定に基づいてシリコンウエ
ハ1を2種類の異なるエッチングシーケンスにて処理し
て,エッチングを行なう。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1 An etching method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. To explain the outline of this example, as shown in FIG. 1, this example is composed of a P layer 11 and an N layer 12 which are integrated by a PN junction, and an etching mask 110 is provided in a partial region on the P layer 11 side. The processed silicon wafer 1 is prepared, and as shown in FIG. 2, a positive voltage is applied to the N layer 12 side while the silicon wafer 1 is immersed in the etching solution 19 to etch the P layer 11 of the silicon wafer 1. In removing a predetermined amount of the region without 110, the presence or absence of a leak current from the N layer 12 to the P layer 11 is determined at the initial stage of etching, and the silicon wafer 1 is processed by two different etching sequences based on this determination. And perform etching.

【0033】このリーク電流の有無の判定は,N層12
に正電圧を印加してエッチングの開始時に流れる初期電
流により判定する。上記初期電流が所定値未満であった
場合,つまりリーク電流がない場合のエッチングシーケ
ンスでは,そのままN層12側に正電圧を印加し続け,
電流のピーク点を検知した後,所定時間の経過を待っ
て,エッチング液19に水を注入し,エッチングを終了
させる。
The presence or absence of this leak current is determined by the N layer 12
Judgment is made by applying a positive voltage to the initial current flowing at the start of etching. In the etching sequence when the initial current is less than the predetermined value, that is, when there is no leakage current, the positive voltage is continuously applied to the N layer 12 side,
After detecting the peak point of the electric current, water is injected into the etching solution 19 after waiting a predetermined time, and the etching is finished.

【0034】また,上記初期電流が所定値以上であった
場合のエッチングシーケンスでは,N層12側への正電
圧印加を停止,またはP層11が陽極酸化しない程度の
正電圧をN層12側へ印加して,P層11をエッチング
する工程と,シリコンウエハ1におけるリークが発生し
ていない部位での最もエッチングの速い部位のエッチン
グの先端がPN界面近傍に到達した時点で,N層12側
に正電圧を所定時間印加した後,エッチング液19に水
を注入し,エッチングを終了させる。
Further, in the etching sequence when the initial current is equal to or higher than the predetermined value, the positive voltage application to the N layer 12 side is stopped, or the positive voltage to the extent that the P layer 11 is not anodized is applied to the N layer 12 side. Applied to the N layer 12 side at the step of etching the P layer 11 and at the time when the etching tip of the fastest etching portion of the silicon wafer 1 where no leak occurs reaches the PN interface. After applying a positive voltage to the etching solution for a predetermined time, water is injected into the etching solution 19 to terminate the etching.

【0035】以下,詳細に説明する。まず,本例にかか
るエッチング方法では次のようなピエゾ抵抗層を用いた
半導体圧力センサ10のダイヤフラム15を作製する。
図3に示すごとく,P層11であるP型シリコン基板の
一面にN層12であるN型エピタキシャル層が積層さ
れ,P層11には凹部151が形成され,この凹部15
1の底面150に形成された薄肉部がダイヤフラム15
となる。上記N層の厚さは10.5μmで,同図に示す
ごとくダイヤフラム15の厚みDと略一致する。なお,
シリコンウエハ1全体の厚みは300μmである。ま
た,上記P型シリコン基板としては結晶方位(110)
であるシリコンを用いた(なお,結晶方位が(100)
であるシリコンを使用することもできる)。
The details will be described below. First, in the etching method according to this example, the diaphragm 15 of the semiconductor pressure sensor 10 using the following piezoresistive layer is manufactured.
As shown in FIG. 3, an N type epitaxial layer which is the N layer 12 is laminated on one surface of the P type silicon substrate which is the P layer 11, and a recess 151 is formed in the P layer 11.
The thin portion formed on the bottom surface 150 of the diaphragm 1 is the diaphragm 15
Becomes The thickness of the N layer is 10.5 μm, which is substantially the same as the thickness D of the diaphragm 15 as shown in FIG. In addition,
The thickness of the entire silicon wafer 1 is 300 μm. The P-type silicon substrate has a crystal orientation (110)
Was used (the crystal orientation is (100)
It is also possible to use silicon).

【0036】図3に示すごとく,N層12にはP+型不
純物層163が部分的に積層されており,これが歪みを
感知するためのピエゾ抵抗となる。N層12の表面には
シリコン酸化膜161が積層されている。P+型不純物
層163がアルミ配線162にてシリコン酸化膜161
の表面側に電気的に引き出されている。また,P層の表
面の一部にはSiNよりなるエッチングマスク110が
設けてある。また,シリコンウエハ1には,図示を略し
たが,N層12に通じる金属膜(アルミ)が形成され,
正電圧が印加できるよう構成されている。
As shown in FIG. 3, a P + type impurity layer 163 is partially laminated on the N layer 12, and this serves as a piezoresistor for sensing strain. A silicon oxide film 161 is laminated on the surface of the N layer 12. The P + type impurity layer 163 is formed on the aluminum wiring 162 by the silicon oxide film 161.
Is electrically drawn to the surface side of. An etching mask 110 made of SiN is provided on a part of the surface of the P layer. Although not shown, a metal film (aluminum) communicating with the N layer 12 is formed on the silicon wafer 1,
It is configured so that a positive voltage can be applied.

【0037】この半導体圧力センサ10は以下のごとく
製造される。図1に示すごとく,まず,P層11の一面
にN層12をCVD(chemical vapor deposition,気
相成長法)により成長させ,P+型不純物層163,シ
リコン酸化膜161,アルミ配線162を形成する。次
いで,P層11の表面に得ようとするダイヤフラム15
の形状に応じて,シリコン窒化膜よりなるエッチングマ
スク110を形成する。このようなシリコンウエハ1を
図2に示すごとく,エッチング液19(KOH)中で正
電圧を印加して,異方性エッチングすることで,ダイヤ
フラム15を持った半導体圧力センサ10を得ることが
できる。
The semiconductor pressure sensor 10 is manufactured as follows. As shown in FIG. 1, first, an N layer 12 is grown on one surface of the P layer 11 by CVD (chemical vapor deposition) to form a P + type impurity layer 163, a silicon oxide film 161, and an aluminum wiring 162. . Next, the diaphragm 15 to be obtained on the surface of the P layer 11
An etching mask 110 made of a silicon nitride film is formed in accordance with the shape of. A semiconductor pressure sensor 10 having a diaphragm 15 can be obtained by anisotropically etching such a silicon wafer 1 by applying a positive voltage in an etching solution 19 (KOH) as shown in FIG. .

【0038】次に,本例で使用するエッチング装置3の
概要を図4を用いて説明する。エッチング装置3は4フ
ッ化エチレン樹脂等の高絶縁性でかつ断熱性・耐食性に
優れた材料によりなる基台314と筒状の枠体315と
蓋体316とよりなる。基台314の上には枠体315
の下面開口端がOリング317により液密状態で配置さ
れる。枠体315の上面開口端は蓋体316がOリング
318により液密状態で配置される。この基台314,
枠体315,蓋体316により処理槽31が構成され,
この処理槽31内にアルカリ異方性エッチング用のエッ
チング液19とシリコンウエハ1が導入される。
Next, the outline of the etching apparatus 3 used in this example will be described with reference to FIG. The etching apparatus 3 is composed of a base 314 made of a material having a high insulating property, such as tetrafluoroethylene resin, and having excellent heat insulation and corrosion resistance, a cylindrical frame 315, and a lid 316. A frame 315 is provided on the base 314.
The open end of the lower surface of O is arranged in a liquid-tight state by the O-ring 317. The lid 316 is arranged in a liquid-tight state by an O-ring 318 at the open end of the upper surface of the frame 315. This base 314,
The processing tank 31 is configured by the frame body 315 and the lid body 316,
The etching solution 19 for anisotropic etching of the alkali and the silicon wafer 1 are introduced into the processing bath 31.

【0039】また,上記シリコンウエハ1は,上記基台
314の処理槽に面した上面にアルミ配線162等を設
けた面を下として,ダイヤフラム15が形成される面を
上として,セットする。N層12への正電圧の印加は端
子361,シリコンウエハ1と対向するよう配設された
Pt電極372,回路360を介して接続された電源装
置36にて行われる。また,回路360には電流計36
3と接点365が接続されている。また,Pt電極37
2の先端が処理槽31内のエッチング液19中に配置さ
れている。
The silicon wafer 1 is set with the surface on which the aluminum wiring 162 and the like are provided on the upper surface of the base 314 facing the processing tank as the bottom and the surface on which the diaphragm 15 is formed as the top. The positive voltage is applied to the N layer 12 by the power supply device 36 connected via the terminal 361, the Pt electrode 372 arranged so as to face the silicon wafer 1, and the circuit 360. In addition, the circuit 360 has an ammeter 36
3 and the contact 365 are connected. In addition, the Pt electrode 37
The tip of No. 2 is placed in the etching liquid 19 in the processing bath 31.

【0040】また,基台314,枠体315,蓋体31
6の外部には窒素ガスタンク376,純水タンク37
4,エッチング液タンク372が設けてあり,各バルブ
371,372,373により処理槽31に対する導入
/停止が制御可能となるよう構成されている。また,処
理槽31には温度コントローラー37に接続された温度
センサ370,ヒータ371が配置されている。また,
処理槽31にはモータ38に接続された撹拌翼381が
配置されている。そして,上記電源装置36,温度コン
トローラー37,モータ38等の制御装置39が設けて
ある。
Further, the base 314, the frame 315, the lid 31
Outside of 6, a nitrogen gas tank 376 and a pure water tank 37
4. An etching liquid tank 372 is provided, and the introduction / stop of the processing bath 31 can be controlled by the valves 371, 372 and 373. A temperature sensor 370 connected to a temperature controller 37 and a heater 371 are arranged in the processing bath 31. Also,
A stirring blade 381 connected to a motor 38 is arranged in the processing tank 31. A control device 39 such as the power supply device 36, the temperature controller 37, and the motor 38 is provided.

【0041】本例のエッチング方法を図5〜図7にかか
るフローチャート,図8〜図15にかかる線図等を用い
て説明する。ここでは印加する正電圧を一定とし,正電
圧をオン・オフするエッチングシーケンスについて説明
する。ここに図8,図12はエッチング開始からの経過
時間と電源装置36よりシリコンウエハ1に印加された
正電圧との関係を示す線図,図9,図13は経過時間と
電流計363にて測定した回路360に流れる電流との
関係を示す線図である。
The etching method of this embodiment will be described with reference to the flow charts of FIGS. 5 to 7 and the diagrams of FIGS. 8 to 15. Here, an etching sequence in which the positive voltage applied is constant and the positive voltage is turned on and off will be described. 8 and 12 are diagrams showing the relationship between the elapsed time from the start of etching and the positive voltage applied to the silicon wafer 1 from the power supply device 36, and FIGS. 9 and 13 show the elapsed time and the ammeter 363. It is a diagram which shows the relationship with the electric current which flows into the measured circuit 360.

【0042】32%のKOH水溶液,250ミリリット
ルをエッチング液タンク372よりシリコンウエハ1枚
をエッチングするのに必要な量だけ汲み上げて図示を略
した予備槽に導入し,ここにおいて温度110℃に温調
する。
250 ml of a 32% KOH aqueous solution was pumped up from the etching liquid tank 372 in an amount necessary for etching one silicon wafer and introduced into a preliminary tank (not shown), where the temperature was adjusted to 110 ° C. To do.

【0043】次に,図5のステップ411に示すごと
く,電源装置36を作動させ,接点365を閉じて,シ
リコンウエハ1に正電圧を印加する。この状態でバルブ
371を作動させ,シリコンウエハ1をセットした処理
糟31に対しエッチング液19を導入し,エッチングを
開始する。 (初期電流モニタ)次いで,ステップ412に示すごと
く,エッチング開始より時間T0の経過を待ち,その後
ステップ413に示すごとく,初期電流I0を測定し,
リーク電流の有無の判定値I’との差を計算する。
Next, as shown in step 411 of FIG. 5, the power supply device 36 is operated, the contact 365 is closed, and a positive voltage is applied to the silicon wafer 1. In this state, the valve 371 is operated, the etching liquid 19 is introduced into the processing tank 31 in which the silicon wafer 1 is set, and etching is started. (Initial current monitor) Next, as shown in step 412, waiting for the lapse of time T0 from the start of etching, after that, as shown in step 413, the initial current I0 is measured,
The difference from the judgment value I ′ of the presence / absence of leakage current is calculated.

【0044】(1)リーク電流なしの場合 差が正の場合はリーク電流なしと見なし,図7にかかる
ステップ441以降に示すごとき,従来と同様のエッチ
ングシーケンスを実施する。この場合の正電圧の変化,
電流の変化が図8,図9である。 (エッチング)すなわち,そのままN層12側に正電圧
を印加し続ける。ステップ441に示すごとく,時間T
1経過後,電流Inを測定する。その後,ステップ44
3に示すごとく,時間T21おきに電流In+1,In
+2等を測定する。図9に示すごとく,徐々に電流は増
大する。 (陽極酸化)しかし,電流はあるところでピーク点(図
9ではIn+3に相当する)に達し,その後,急激な電
流の低下が非常に短い時間発生し,その後は再び電流が
増大するが,こんどの増大の様子はなだらかである。ス
テップ444に示すごとく,時間T21おきに測定した
電流値の差が負になった直前の測定点を電流ピーク点と
みなし(図9ではIn+3に相当する),ステップ44
5に示すごとく,電流ピーク点から時間T3が経過する
のを待つ。 (水洗)その後,ステップ446に示すごとく,バルブ
373を開いて処理槽31に純水を注入する。これによ
りエッチング液19が冷却され,濃度が薄まり,よって
電流が急激に減少してエッチングが停止される。ステッ
プ447に示すごとく,時間T4の経過を待ち,その
後,純水の注入を停止して,ステップ448に示すごと
く,処理槽31よりエッチングの終了したシリコンウエ
ハを取り出す。これによりダイヤフラム15を持った半
導体圧力センサ10を得る。
(1) In the case of no leak current If the difference is positive, it is considered that there is no leak current, and the same etching sequence as the conventional one is carried out as shown in step 441 and subsequent steps in FIG. Change of positive voltage in this case,
Changes in current are shown in FIGS. (Etching) That is, the positive voltage is continuously applied to the N layer 12 side as it is. As shown in step 441, the time T
After 1 lapse of time, the current In is measured. Then, step 44
As shown in FIG. 3, the currents In + 1 and In are obtained every time T21.
Measure +2 etc. As shown in FIG. 9, the current gradually increases. (Anodic oxidation) However, the current reaches a peak point (corresponding to In + 3 in Fig. 9) at some point, and then a rapid current drop occurs for a very short time, and then the current increases again. The situation of the increase is gentle. As shown in step 444, the measurement point immediately before the difference between the current values measured every time T21 becomes negative is regarded as the current peak point (corresponding to In + 3 in FIG. 9), and step 44
As shown in 5, wait for the time T3 to elapse from the current peak point. (Washing) After that, as shown in step 446, the valve 373 is opened and pure water is injected into the processing bath 31. As a result, the etching solution 19 is cooled and the concentration thereof is reduced, so that the current is rapidly reduced and the etching is stopped. As shown in step 447, the elapse of time T4 is waited, then the injection of pure water is stopped, and the etched silicon wafer is taken out from the processing bath 31 as shown in step 448. Thereby, the semiconductor pressure sensor 10 having the diaphragm 15 is obtained.

【0045】得られた半導体圧力センサ10における横
方向のダイヤフラム厚Dの分布を評価した。図11に示
すごとくシリコンウエハ1の両端を結ぶ線分L中におけ
るA−B間で測定した。この測定方法について説明す
る。後述する図34に示すごとく,シリコンウエハ1の
N層側に赤外光照射器5を設け,ここから赤外光をダイ
ヤフラム15に向かって照射する。そして,N層側の表
面51にて反射される反射光と,N層を透過して表面5
2にて反射される反射光の干渉状況を測定した。この測
定結果よりダイヤフラム厚Dを得て,図10に記載し
た。
The distribution of the diaphragm thickness D in the lateral direction of the obtained semiconductor pressure sensor 10 was evaluated. As shown in FIG. 11, measurement was performed between A and B in a line segment L connecting both ends of the silicon wafer 1. This measuring method will be described. As shown in FIG. 34, which will be described later, an infrared light irradiator 5 is provided on the N layer side of the silicon wafer 1, and infrared light is irradiated toward the diaphragm 15 from here. The reflected light reflected by the surface 51 on the N layer side and the surface 5 transmitted through the N layer
The interference situation of the reflected light reflected at 2 was measured. The diaphragm thickness D was obtained from this measurement result and is shown in FIG.

【0046】同図におけるダイヤフラム位置の1とは図
11における点Aであり,線L上の左端のダイヤフラム
を示し,位置29とは線L上の右端のダイヤフラム点B
を指している。同図より知れるごとく,シリコンウエハ
1上のダイヤフラム厚DはA−B間のいずれにおいても
略同一であった。つまり均一な厚みをもったダイヤフラ
ムが得られたことが分かった。
In the figure, the diaphragm position 1 is the point A in FIG. 11, which is the leftmost diaphragm on the line L, and the position 29 is the rightmost diaphragm point B on the line L.
Pointing to. As can be seen from the figure, the diaphragm thickness D on the silicon wafer 1 was substantially the same between A and B. That is, it was found that a diaphragm having a uniform thickness was obtained.

【0047】(2)リーク電流ありの場合 I0とI’との差が0以上の場合はリーク電流ありと見
なす。この場合の正電圧の変化,電流の変化が図12,
図13である。そして,図5,図6に示すごときエッチ
ングシーケンスを実施する。 (エッチング)図5のステップ414に示すごとく,接
点365を開き,N層12側に印加する正電圧をオフと
して,ステップ415に示すごとく,時間T1が経過す
るのを待つ。
(2) When there is a leakage current When the difference between I0 and I'is 0 or more, it is considered that there is a leakage current. Changes in positive voltage and current in this case are shown in FIG.
It is FIG. Then, the etching sequence as shown in FIGS. 5 and 6 is performed. (Etching) As shown in step 414 in FIG. 5, the contact 365 is opened, the positive voltage applied to the N layer 12 side is turned off, and the time T1 elapses as shown in step 415.

【0048】(電流変化モニタ)ステップ416に示す
ごとく接点365を閉じる。ステップ417に示すごと
く,T200経過後,ステップ418に示すごとく回路
360に流れる電流Inを測定する。図6のステップ4
19に示すごとく,測定完了後,すぐに接点365を開
く。
(Current Change Monitor) The contact 365 is closed as shown in step 416. As shown in step 417, after T200, the current In flowing through the circuit 360 is measured as shown in step 418. Step 4 of FIG.
As shown in FIG. 19, the contact 365 is opened immediately after the measurement is completed.

【0049】次いで,ステップ420に示すごとく時間
T20経過後,ステップ421に示すごとく,再び接点
365を閉じる。ステップ422に示すごとく,時間T
200経過後,ステップ423に示すごとく,電流In
+1を測定する。この操作を繰り返し,In+1とIn
との差がIkより大となった時点で,次のステップ42
4以降に移る。
Next, after the time T20 has elapsed as shown in step 420, the contact 365 is closed again as shown in step 421. As shown in step 422, the time T
After 200 hours, as shown in step 423, the current In
Measure +1. Repeat this operation for In + 1 and In
When the difference between and is greater than Ik, the next step 42
Move to 4 or later.

【0050】電圧を印加しつづけ,時間T21の経過ご
とにステップ424〜427に示すごとく電流Im,I
m+1を測定する。そして,前の電流値との差を求め
(Im+1−Im),これが負となった時点を電流ピー
ク点(図13ではIm+2が電流ピーク点となる。)と
みなし,この点からステップ428に示すごとく,時間
T3の経過を待つ。
The voltage is continuously applied, and as the time T21 elapses, the current Im, I is impressed as shown in steps 424 to 427.
Measure m + 1. Then, the difference from the previous current value is obtained (Im + 1-Im), and the time when this becomes negative is regarded as the current peak point (Im + 2 is the current peak point in FIG. 13), and from this point, step 428 is shown. As shown in FIG.

【0051】(水洗)ステップ429に示すごとく,バ
ルブ373を開いて処理槽31に純水を注入する。これ
により電流は急激に減少する。ステップ430に示すご
とく,時間T4の経過を待ち,ステップ431に示すご
とく,純水の注入を停止し,接点365を開き,エッチ
ングを停止する。このようにしてダイヤフラム15を持
った半導体圧力センサ10が得られた。
(Washing) As shown in step 429, the valve 373 is opened and pure water is injected into the processing bath 31. This causes the current to decrease sharply. As shown in step 430, the elapse of time T4 is waited, and as shown in step 431, the injection of pure water is stopped, the contact 365 is opened, and the etching is stopped. Thus, the semiconductor pressure sensor 10 having the diaphragm 15 was obtained.

【0052】この半導体圧力センサ10におけるダイヤ
フラム15の厚みDの分布を上記と同様に測定し,図1
4に記載した。これを後述する図17に示す従来のエッ
チングで同一ロットのシリコンウエハ(同一箇所でリー
ク電流が発生している。リーク発生部は図11にかかる
符号C。)と比較したところ,リーク電流の影響を大幅
に緩和し,均一な厚みをもったダイヤフラムが得られた
ことが分かった。なお,本例では,初期電流の測定後,
時間T1の間,正電圧をオフにしたが,電圧オフと同様
のエッチングレートが得られる正電圧(例えば0〜0.
1V)を印加しても同様の結果を得ることができた。
The distribution of the thickness D of the diaphragm 15 in this semiconductor pressure sensor 10 was measured in the same manner as described above, and FIG.
It was described in 4. When this is compared with a silicon wafer of the same lot (leakage current is generated at the same location. The leak generation portion is reference numeral C in FIG. 11) in the conventional etching shown in FIG. It was found that a diaphragm with a uniform thickness was obtained by significantly reducing In this example, after measuring the initial current,
Although the positive voltage was turned off during the time T1, the positive voltage (for example, 0 to 0.
Similar results could be obtained by applying 1 V).

【0053】ここで,上述したエッチングシーケンスに
おける各パラメーターの設定値の目安について説明す
る。時間T0は電流が流れ始めた後の1〜2秒間,時間
T1はP層のエッチングレートばらつきも考慮し,最も
レートが速い場合に電流がピークに達する時間を15等
分した14点目の時間(例えば,最も早いピーク到達時
間が33分の場合,30.8分)とする。これは未リー
ク部でのエッチングの最も速い部位がPN界面近傍に到
達するタイミングを検出するものである。
Here, a guideline for setting values of the respective parameters in the above-mentioned etching sequence will be described. The time T0 is 1 to 2 seconds after the current starts to flow, and the time T1 is the 14th time obtained by dividing the time at which the current reaches the peak when the rate is the fastest into 15 equal parts, taking into consideration variations in the etching rate of the P layer. (For example, if the earliest peak arrival time is 33 minutes, 30.8 minutes). This is to detect the timing at which the fastest etching portion in the unleaked portion reaches the vicinity of the PN interface.

【0054】I’は陽極酸化時の電流の1/20以下を
目安とする。これがリーク電流の有無を判定するしきい
値となる初期電流である。Ikは用いるシリコンウエハ
等に依存するため,一概には決めかねる。しかし,リー
ク電流のないシリコンウエハにおける陽極酸化のピーク
電流Ipを適用し,0.001×Ip(mA/秒)を目
安とする。Ikについては,この目安を参考に,電流の
変化とダイヤフラムの厚みとの関係を実際に調べて決定
するのが好ましい。
I'is set to 1/20 or less of the current during anodic oxidation as a standard. This is the initial current that becomes the threshold value for determining the presence or absence of leakage current. Since Ik depends on the silicon wafer or the like used, it cannot be determined in a general way. However, the peak current Ip of anodic oxidation in a silicon wafer having no leak current is applied, and 0.001 × Ip (mA / sec) is used as a standard. It is preferable to determine Ik by actually examining the relationship between the change in current and the thickness of the diaphragm with reference to this standard.

【0055】時間T20は4〜20秒程度と時間T20
0(1〜2秒)の4倍以上とするのが好ましい。ただ
し,エッチングレートが大きい場合,時間T20を大き
くすると未リーク部のエッチングがPN界面近傍へ到達
するタイミングの検出が遅れ,厚さの補正が充分にでき
ずに,エッチングの精度が下がるので注意が必要であ
る。また,時間T21は2〜10秒程度,時間T3は2
〜6分程度,時間T4は2〜5分程度を目安とする。
Time T20 is about 4 to 20 seconds and time T20
It is preferably 4 times or more than 0 (1 to 2 seconds). However, if the etching rate is large, note that if the time T20 is increased, the detection of the timing at which the etching of the non-leakage portion reaches the vicinity of the PN interface is delayed, the thickness cannot be corrected sufficiently, and the etching accuracy decreases. is necessary. Further, the time T21 is about 2 to 10 seconds, and the time T3 is 2
Approximately 6 minutes and time T4 is approximately 2-5 minutes.

【0056】そして,本例にかかるエッチング方法での
各設定値は,印加した正電圧が4V,時間T0が2秒,
I’が1.5mA,時間T1が30.8分,時間T20
0が1秒,時間T20が8秒,時間T21が2秒,Ik
が0.035mA/秒とした。また,リーク電流ありと
みなされた時のI0は15mAであった。
Then, each set value in the etching method according to this example is as follows: the applied positive voltage is 4 V, the time T0 is 2 seconds,
I'is 1.5 mA, time T1 is 30.8 minutes, time T20
0 is 1 second, time T20 is 8 seconds, time T21 is 2 seconds, Ik
Was 0.035 mA / sec. Further, I0 when it was considered that there was a leak current was 15 mA.

【0057】ここに,比較として,リーク電流ありとみ
なされたシリコンウエハ(前述と同一ロットで同一箇所
にリーク発生部を持つシリコンウエハ)について,
(1)に記載したリーク電流なしの際のエッチングシー
ケンスを適用して,得られた半導体圧力センサのダイヤ
フラム厚について測定し,図17に記載した。なお,図
15,図16はこの場合の印加された正電圧と経過時間
との関係,電流と経過時間との関係である。図17より
知れるごとく,左端Aから5〜10番目付近のダイヤフ
ラム厚が非常に大きく,また,上述したごとくこの例に
おいても使用したシリコンウエハの厚みが300μmで
あることから,この部分(図11に示した符号Cの部
分)でリーク電流が発生し,エッチングが殆ど停止して
いたことがわかった。
For comparison, a silicon wafer considered to have a leak current (a silicon wafer having a leak generating portion at the same location in the same lot as described above) is
Applying the etching sequence without leak current described in (1), the diaphragm thickness of the obtained semiconductor pressure sensor was measured and described in FIG. 15 and 16 show the relationship between the applied positive voltage and the elapsed time and the relationship between the current and the elapsed time in this case. As is known from FIG. 17, the diaphragm thickness near the 5th to 10th positions from the left end A is very large, and as described above, the thickness of the silicon wafer used in this example is 300 μm. It was found that a leak current was generated at the indicated portion C) and etching was almost stopped.

【0058】本例の作用効果について説明する。本例の
エッチング方法では,リーク電流の有無によって,エッ
チングシーケンスを違えている。具体的には,リーク電
流がない場合には従来方法と同様に正電圧をN層12に
印加し,エッチングを進行させる。リーク電流がある場
合には,正電圧の印加を停止させて,エッチングを進行
させる。これにより,上述した図10,図14に示すご
とく,リーク電流の有無にかかわらず,均一な厚みのダ
イヤフラム15を持った半導体圧力センサ10を得るこ
とができる。また,リーク電流を原因としたエッチング
不足による加工精度のばらつきを最小限に抑えることが
できる。
The function and effect of this example will be described. In the etching method of this example, the etching sequence is different depending on the presence or absence of leak current. Specifically, when there is no leak current, a positive voltage is applied to the N layer 12 as in the conventional method, and etching is advanced. If there is a leak current, the application of the positive voltage is stopped and the etching proceeds. As a result, as shown in FIGS. 10 and 14, the semiconductor pressure sensor 10 having the diaphragm 15 having a uniform thickness can be obtained regardless of the presence or absence of leak current. In addition, it is possible to minimize variations in processing accuracy due to insufficient etching caused by leak current.

【0059】また,本例のエッチング方法はリーク電流
の有無の判定をエッチング開始後に初期電流の測定によ
り行なっているため,別途事前検査を設ける必要がな
い。また,事前検査でリーク電流ありとなったシリコン
ウエハ1は従来は不良品扱いされていたが,本例にかか
る方法によれば半導体圧力センサ10として加工するこ
とができるため,歩留まりを高めることができる。これ
によりエッチングにかかるコストを安価とすることがで
きる。
Further, in the etching method of this example, the presence / absence of a leak current is determined by measuring the initial current after the start of etching, so that it is not necessary to separately provide a preliminary inspection. Further, the silicon wafer 1 having a leak current in the preliminary inspection was conventionally treated as a defective product, but the method according to this example can be processed as the semiconductor pressure sensor 10, so that the yield can be increased. it can. As a result, the cost for etching can be reduced.

【0060】また,本例のエッチング方法は一台のエッ
チング装置で従来の事前検査に相当する工程と(リーク
電流の有無の判定),リーク電流のあるシリコンウエ
ハ,リーク電流のないシリコンウエハ1のエッチングシ
ーケンスを実行することができる。このため,製造工程
数を減らすことができ,コスト削減を図ることができ
る。
In addition, the etching method of this example uses a single etching apparatus to perform a process corresponding to a conventional pre-inspection (determination of presence / absence of leak current), a silicon wafer having a leak current, and a silicon wafer 1 having no leak current. An etching sequence can be performed. Therefore, the number of manufacturing steps can be reduced, and the cost can be reduced.

【0061】以上,本例によれば,シリコンウエハの事
前検査を省略することができ,リーク電流を原因とする
エッチングのばらつきが生じ難く,加工コストが安価で
ある,シリコンウエハの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, the silicon wafer etching method can be provided in which the preliminary inspection of the silicon wafer can be omitted, the variation of the etching caused by the leak current hardly occurs, and the processing cost is low. can do.

【0062】実施形態例2 実施形態例1の図6のステップ421〜430に示すご
とく,シリコンウエハにおけるリークが発生していない
部位で,最もエッチングの速い部分のエッチングが終了
し,エッチングがPN界面近傍に到達した時点で,N層
側に正電圧を所定時間印加するが,本例では,N層に正
電圧を印加するタイミングの妥当性を検証するために,
次のような試験を行なった。
Embodiment 2 As shown in Steps 421 to 430 of FIG. 6 of Embodiment 1, etching is completed at the fastest etching portion in the silicon wafer where no leak occurs, and etching is performed at the PN interface. When reaching the vicinity, a positive voltage is applied to the N layer side for a predetermined time. In this example, in order to verify the validity of the timing of applying the positive voltage to the N layer,
The following test was conducted.

【0063】実施形態例1と同様のシリコンウエハ(ウ
エハ上の同一箇所にリーク発生部がある。)とエッチン
グ装置とを準備し,これに対して次のようなエッチング
を施した。実施形態例1と同様に,図18に示すごと
く,N層側への正電圧の印加をオフとしてエッチングを
開始し,エッチング開始30分後より再び正電圧を印加
した。この時の電流の状態が図19である。正電圧の印
加と同時に電流が発生し,急激に上昇しピークに達す
る。一度ピークから低減し,その後はなだらかに上昇,
そして純水の投入とともにエッチングが停止するため,
電流は急激に0となる。
A silicon wafer (leakage generating portion at the same position on the wafer) and an etching apparatus similar to those of the first embodiment were prepared, and the following etching was performed on them. As in the first embodiment, as shown in FIG. 18, the application of the positive voltage to the N layer side was turned off to start etching, and 30 minutes after the start of etching, the positive voltage was applied again. The state of the current at this time is shown in FIG. A current is generated at the same time as the positive voltage is applied, and it rises sharply and reaches its peak. Once decreased from the peak, then gradually increased,
And as the etching stops with the addition of pure water,
The current suddenly drops to zero.

【0064】このようにして得られたダイヤフラムの厚
みを実施形態例1と同様に測定し(図11参照),図2
0に記載した。これによれば,リーク電流の発生した部
分の厚みが他の部分より大きかった。これにより,この
部位の厚みを他の部位の厚みにより近づけるにはエッチ
ング開始からの正電圧の未印加時間を30分より更に大
きくする必要があることが確認できた。
The thickness of the diaphragm thus obtained was measured in the same manner as in Embodiment 1 (see FIG. 11), and FIG.
0. According to this, the thickness of the portion where the leakage current occurred was larger than the other portions. From this, it was confirmed that it is necessary to further increase the non-application time of the positive voltage from the start of etching to more than 30 minutes in order to bring the thickness of this portion closer to the thickness of other portions.

【0065】また,実施形態例1と同様のシリコンウエ
ハ(ウエハ上の同一箇所にリーク発生部がある。)とエ
ッチング装置とを準備し,これに対して次のようなエッ
チングを施した。実施形態例1と同様に,図21に示す
ごとく,N層側への正電圧の印加をオフとしてエッチン
グを開始し,エッチング開始後,33分後に再び正電圧
を印加した。
Further, the same silicon wafer as that of the first embodiment (the leak generating portion is located at the same position on the wafer) and the etching apparatus were prepared, and the following etching was performed on the same. As in the first embodiment, as shown in FIG. 21, the application of the positive voltage to the N layer side was turned off to start the etching, and 33 minutes after the etching was started, the positive voltage was applied again.

【0066】この時の電流の状態が図22である。正電
圧の印加に伴い電流が急増するが,急増手前点,つまり
エッチング開始33分後,電流の急増点,電流のピーク
と急増点との中間点(1/2),ピークにおけるダイヤ
フラム厚について,各時点で処理槽に水を投入し,エッ
チング液を希釈し,冷却した後,シリコンウエハを取り
出し,水洗・乾燥して,実施形態例1や図34に示すご
とき方法で測定した。その結果を図23に記載した。
The state of the current at this time is shown in FIG. The current rapidly increases with the application of a positive voltage, but before the sudden increase, that is, 33 minutes after the start of etching, the rapid increase point of the current, the midpoint (1/2) between the peak and the rapid increase point of the current, and the diaphragm thickness at the peak, At each point of time, water was poured into the treatment tank to dilute the etching solution, and after cooling, the silicon wafer was taken out, washed with water and dried, and the measurement was carried out by the method as shown in Embodiment 1 and FIG. The results are shown in FIG.

【0067】ところで,用いたシリコンウエハのN層の
厚みが10.5μmであることから,仮にダイヤフラム
厚が10.5μmであれば丁度PN接合の界面にエッチ
ングが到達したことになる。また,通常PN接合された
半導体に逆電圧を印加した場合,PN接合を中心とし
て,キャリアの少ない空乏層が形成されている。本例で
用いたシリコンウエハの空乏層は同図に記載した斜線で
示す範囲である。
By the way, since the thickness of the N layer of the silicon wafer used is 10.5 μm, if the diaphragm thickness is 10.5 μm, the etching has just reached the interface of the PN junction. Moreover, when a reverse voltage is applied to a semiconductor having a PN junction, a depletion layer with few carriers is formed around the PN junction. The depletion layer of the silicon wafer used in this example is in the range shown by the diagonal lines in the figure.

【0068】これにより,空乏層のP層側の端部にエッ
チングの進行の最も速い部分のエッチングの先端が到達
した段階で電流が急増し始めることが分かった。よっ
て,N層に正電圧を印加するタイミングは,N層に電圧
を印加し続けた時,電流が急増し始める点が望ましいこ
とが分かった。
As a result, it was found that the current started to increase rapidly when the etching tip of the fastest progressing portion reached the end portion on the P layer side of the depletion layer. Therefore, it was found that the positive voltage is preferably applied to the N layer at a point where the current starts to increase rapidly when the voltage is continuously applied to the N layer.

【0069】実施形態例3 実施形態例1の図6のステップ421〜430に示すご
とく,シリコンウエハにおけるリークが発生していない
部位での最もエッチング進行の速い部位のエッチングが
終了し,エッチングがPN界面近傍に到達した時点で,
N層側に正電圧を所定時間印加するが,本例では,N層
に印加する正電圧の適正化について検証するために,次
のような試験を行なった。
Embodiment 3 As shown in Steps 421 to 430 in FIG. 6 of Embodiment 1, the etching of the portion of the silicon wafer where the leak has not occurred and the etching progresses the fastest is completed, and the etching is PN. When it reaches near the interface,
A positive voltage is applied to the N layer side for a predetermined time, but in this example, the following test was performed in order to verify the optimization of the positive voltage applied to the N layer.

【0070】実施形態例1にかかるシリコンウエハにお
いて,P層はP型シリコン基板で構成され,N層はN型
エピタキシャル層(シリコン)にて構成されている。こ
れらの材料について,エッチングレートと印加電圧との
関係を以下に示すごとく求めた。同じ不純物濃度のP型
及びN型のシリコン基板ウエハを準備し,給電用のAl
配線を設けた。これらに対し,−0.5〜1.0Vの電
圧を印加した時のシリコンの溶解量及びエッチング時間
からエッチングレートを求め,結果を図24,図23に
記載した。
In the silicon wafer according to the first embodiment, the P layer is composed of a P type silicon substrate and the N layer is composed of an N type epitaxial layer (silicon). For these materials, the relationship between the etching rate and applied voltage was determined as shown below. Prepare P-type and N-type silicon substrate wafers with the same impurity concentration and use Al for power supply.
Wiring is provided. On the other hand, the etching rate was determined from the amount of silicon dissolved and the etching time when a voltage of -0.5 to 1.0 V was applied, and the results are shown in FIGS. 24 and 23.

【0071】同図より,P型シリコンでは0.5V近
傍,N型では0.3V近傍を境として,シリコンのエッ
チングレートが大幅に変化する。N型シリコンを陽極酸
化するには0.3V以上の正電圧を,またP型シリコン
を陽極酸化するには0.5V以上の正電圧を,またP型
シリコンのエッチングレートを電圧未印加時(図22の
−0.5Vに相当)と同レベルにするため,0〜0.1
Vの正電圧を印加すればいいことが分かった。
From the figure, the etching rate of silicon changes drastically at a boundary of around 0.5 V for P-type silicon and around 0.3 V for N-type silicon. A positive voltage of 0.3 V or more is used to anodize N-type silicon, a positive voltage of 0.5 V or more is used to anodize P-type silicon, and the etching rate of P-type silicon is not applied ( (Corresponding to −0.5 V in FIG. 22), the level is 0 to 0.1.
It was found that a positive voltage of V should be applied.

【0072】実施形態例4 本例は,実施形態例1の図5のステップ416に示すご
とき,N層側への正電圧の所定時間印加のタイミング検
出の妥当性を確認するために,次のような試験を行なっ
た。実施形態例1と同様のシリコンウエハ(ウエハ上の
同一箇所にリーク発生部がある。)とエッチング装置と
を準備し,これに対して次のような3種のエッチングを
施した。
Embodiment 4 This embodiment will be described below in order to confirm the validity of timing detection of applying a positive voltage to the N layer side for a predetermined time, as shown in step 416 of FIG. 5 of Embodiment 1. Such a test was conducted. The same silicon wafer as that of the first embodiment (the leak generating portion is located at the same position on the wafer) and an etching apparatus were prepared, and the following three types of etching were performed on the same.

【0073】実施形態例1と同様のエッチングにおい
て,エッチング開始後,N層側への正電圧の印加を継続
して(常時印加)エッチングを行なった。また,エッチ
ング開始30分後にN層側への正電圧の印加を行なっ
た。また,実施形態例1に記載した方法の通りに最もエ
ッチングの速い部位のエッチングの先端がPN界面近傍
へ達した時点で正電圧の印加を行なった。
In the same etching as in Embodiment 1, after the etching was started, the positive voltage was continuously applied to the N layer side (always applied). Further, 30 minutes after the start of etching, a positive voltage was applied to the N layer side. Further, as in the method described in Embodiment 1, a positive voltage was applied when the etching tip of the fastest etching portion reached near the PN interface.

【0074】このようにして得られた各ダイヤフラムの
厚みを実施形態例1と同様に測定し(図11参照),図
26に記載した。これによれば,リーク電流の発生した
部分の厚みは正電圧の印加が遅れるほど薄くなり,他の
部分の厚みと変わらなくなることが分かった。これによ
り,リーク電流のあるシリコンウエハにおいても,実施
形態例1にかかる方法でエッチングすれば従来に比べて
厚さの歩留まり高いダイヤフラムの製造が可能となるこ
とが分かった。
The thickness of each diaphragm thus obtained was measured in the same manner as in Embodiment 1 (see FIG. 11) and is shown in FIG. According to this, it was found that the thickness of the portion where the leakage current occurred becomes thinner as the application of the positive voltage is delayed, and is the same as the thickness of other portions. As a result, it has been found that even in the case of a silicon wafer having a leak current, if the method according to the first embodiment is used for etching, it is possible to manufacture a diaphragm having a higher yield than the conventional one.

【0075】実施形態例5 本例は,実施形態例1の図5のステップ413に示すご
とき,エッチング初期にN層からP層へのリーク電流の
有無を判定に使用する初期電流のしきい値について次の
ような試験を行なった。
Embodiment 5 In this embodiment, as shown in step 413 in FIG. 5 of Embodiment 1, the threshold value of the initial current used for determining the presence / absence of a leak current from the N layer to the P layer at the initial etching stage. The following test was performed on the.

【0076】実施形態例1と同様のシリコンウエハ(リ
ークの有無及びリーク発生部不明のシリコンウエハ)と
エッチング装置とを準備し,これに対して次のような試
験を行なった。実施形態例1と同様にエッチングを開始
するが,図27(リーク電流ありの場合,ない場合のシ
リコンウエハの代表例について記載した。)に示すごと
く,シリコンウエハのN層側への正電圧の印加は継続し
ておこなった。そして,正電圧の印加による初期電流を
測定し,その後,電流はエッチングが進行する間は図2
8より知れるごとく変化しない。
A silicon wafer (a silicon wafer with or without leak and a leak generation part unknown) and an etching apparatus similar to those of the first embodiment were prepared, and the following test was performed on this. Etching is started in the same manner as in Embodiment 1, but as shown in FIG. 27 (a typical example of a silicon wafer with and without leak current is described), a positive voltage to the N layer side of the silicon wafer is applied. The application was continued. Then, the initial current due to the application of the positive voltage is measured, and thereafter, the current is as shown in FIG.
As known from 8, it does not change.

【0077】その後,急激に上昇しピークに達する。一
度ピークから低減し,その後はなだらかに上昇,そして
純水の投入とともにエッチングが停止するため,電流は
急激に0となる。このようなエッチングにおいて,リー
ク電流がない場合のピークの電流の大きさに対する各シ
リコンウエハ(リーク電流の有無)の初期電流の比と各
シリコンウエハのダイヤフラム厚さ,NG率との関係を
求めた。
After that, it rises sharply and reaches a peak. The current once decreases from the peak, then gradually rises, and etching stops with the addition of pure water, so that the current rapidly becomes zero. In such etching, the relationship between the ratio of the initial current of each silicon wafer (with or without leak current) to the magnitude of the peak current when there is no leak current, the diaphragm thickness of each silicon wafer, and the NG ratio were obtained. .

【0078】ここにおいて,上記初期電流とピークにお
ける電流との比を横軸に,ダイアフラム厚を縦軸にとっ
て,図29に示すごとくプロットした。なお,初期電流
とピークにおける電流との比が0である場合とは,初期
電流が極僅かしか流れない(比が1/200未満)こと
を意味する。
Here, the ratio of the initial current to the current at the peak is plotted on the horizontal axis and the diaphragm thickness is plotted on the vertical axis, as shown in FIG. The case where the ratio of the initial current and the current at the peak is 0 means that the initial current flows very little (the ratio is less than 1/200).

【0079】同図より知れるごとく,電流の比が大きく
なるほど,ダイヤフラムの厚さNG率が高くなることが
分かった。ここに厚さNG率とは,ダイヤフラム厚が1
3+−2μmの範囲を越えたものの発生率である。以上
により,従来の電圧を印加しつづける方法の場合,電流
比が大きくなることにより,NG率が増えることが分か
った。
As is known from the figure, the larger the current ratio, the higher the thickness NG ratio of the diaphragm. Here, the thickness NG ratio means that the diaphragm thickness is 1
It is the occurrence rate of those exceeding the range of 3 + -2 μm. From the above, it was found that in the case of the conventional method of continuously applying the voltage, the NG ratio increases as the current ratio increases.

【0080】実施形態例6 本例は,実施形態例1の図5のステップ416〜423
に示すごとく,N層側への正電圧の印加をパルス印加で
行なう場合,その妥当性について次のような試験を行な
った。実施形態例1と同様のシリコンウエハ(ウエハ上
の同一箇所にリーク発生部がある。)とエッチング装置
とを準備し,シリコンウエハのリーク発生部のダイヤフ
ラム厚の印加電圧による変化をリアルタイムに計測し
た。
Example 6 of the Embodiment In this example, steps 416 to 423 of FIG.
When the positive voltage is applied to the N layer side by pulse application as shown in FIG. 5, the following test was conducted for its validity. The same silicon wafer as that of the first embodiment (the leak generating portion is located at the same position on the wafer) and the etching apparatus were prepared, and the change in the diaphragm thickness of the leak generating portion of the silicon wafer due to the applied voltage was measured in real time. .

【0081】N層に電圧を印加せず,P層をエッチング
し,シリコンの厚みが16.0μmとなった時点で図3
0に示すごとく4Vの電圧を5秒間印加し,電圧をオフ
とし,10秒間エッチングした。その後,再び5秒間,
4Vの電圧を印加したときの電圧に対応するダイヤフラ
ム厚の経時変化を図31に記載した。
When the P layer was etched without applying a voltage to the N layer and the thickness of the silicon became 16.0 μm, as shown in FIG.
As shown in 0, a voltage of 4 V was applied for 5 seconds, the voltage was turned off, and etching was performed for 10 seconds. After that, again for 5 seconds,
FIG. 31 shows the change over time in the diaphragm thickness corresponding to the voltage when a voltage of 4 V was applied.

【0082】図32に示すごとく,同様にシリコンの厚
みが24.5μmとなった時点で4Vの電圧を15秒間
印加し,0.1Vの電圧を10秒間印加し,シリコンを
エッチングし,再び,5秒間4Vの電圧を印加し,シリ
コンを陽極酸化した時の電圧と対応するダイヤフラム厚
の経時変化を図33に記載した。
Similarly, as shown in FIG. 32, when the thickness of silicon reaches 24.5 μm, a voltage of 4 V is applied for 15 seconds, a voltage of 0.1 V is applied for 10 seconds, the silicon is etched, and again, FIG. 33 shows the changes over time in the diaphragm thickness corresponding to the voltage when a voltage of 4 V was applied for 5 seconds and the silicon was anodized.

【0083】また,ダイヤフラム厚の測定は,図34に
示すごとく,シリコンウエハ1のN層側に赤外光照射器
5を設け,ここから赤外光をダイヤフラム15に向かっ
て照射する。そして,N層側の表面51にて反射される
反射光と,N層を透過して表面52にて反射される反射
光の干渉状況を測定した。この結果より51と52との
間,つまりダイヤフラム厚を求めることができた。
As shown in FIG. 34, the diaphragm thickness is measured by providing an infrared light irradiator 5 on the N layer side of the silicon wafer 1 and irradiating the diaphragm 15 with infrared light. Then, the interference state of the reflected light reflected by the surface 51 on the N layer side and the reflected light transmitted by the N layer and reflected by the surface 52 was measured. From this result, the diaphragm thickness between 51 and 52, that is, the diaphragm thickness could be obtained.

【0084】上記測定結果より,正電圧のオン・オフま
たは切替えにより陽極酸化と溶解とが瞬時に繰り返され
ることが分かった。つまり,正電圧をオン・オフするこ
とで,シリコンウエハのエッチングをコンコントロール
できることが分かった。
From the above measurement results, it was found that anodic oxidation and dissolution were instantaneously repeated by turning on / off or switching the positive voltage. In other words, it was found that the silicon wafer etching can be controlled by turning on and off the positive voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施形態例1における,シリコンウエハの断面
説明図。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a silicon wafer according to a first embodiment.

【図2】実施形態例1における,シリコンウエハのエッ
チング方法の説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a silicon wafer etching method according to the first embodiment.

【図3】実施形態例1における,半導体圧力センサの断
面説明図。
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of a semiconductor pressure sensor according to the first embodiment.

【図4】実施形態例1における,エッチング装置の構造
を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a structure of an etching apparatus according to the first embodiment.

【図5】実施形態例1における,エッチングシーケンス
のフローチャートを示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a flowchart of an etching sequence in the first embodiment.

【図6】実施形態例1における,エッチングシーケンス
の図5の続きのフローチャートを示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a continuation of the flowchart of FIG. 5 of the etching sequence in the first embodiment.

【図7】実施形態例1における,エッチングシーケンス
の図5の続きのフローチャートを示す説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a continuation of the flowchart of FIG. 5 of the etching sequence in the first embodiment.

【図8】実施形態例1における,リーク電流なしのシリ
コンウエハに対するエッチングシーケンスでの正電圧と
経過時間との関係を示す線図。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a positive voltage and an elapsed time in an etching sequence for a silicon wafer having no leak current in the first embodiment.

【図9】実施形態例1における,リーク電流なしのシリ
コンウエハに対するエッチングシーケンスでの電流と経
過時間との関係を示す線図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between current and elapsed time in an etching sequence for a silicon wafer having no leakage current according to the first embodiment.

【図10】図8,図9にかかるエッチングシーケンスに
よるダイヤフラム厚とダイヤフラム位置との関係を示す
線図。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between diaphragm thickness and diaphragm position according to the etching sequences shown in FIGS. 8 and 9.

【図11】実施形態例1における,ダイヤフラム厚の測
定位置を示す平面図。
FIG. 11 is a plan view showing measurement positions of the diaphragm thickness in the first embodiment.

【図12】実施形態例1における,リーク電流ありのシ
リコンウエハに対するエッチングシーケンスでの正電圧
と経過時間との関係を示す線図。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a positive voltage and an elapsed time in an etching sequence for a silicon wafer having a leak current according to the first embodiment.

【図13】実施形態例1における,リーク電流ありのシ
リコンウエハに対するエッチングシーケンスでの電流と
経過時間との関係を示す線図。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between current and elapsed time in an etching sequence for a silicon wafer having a leak current according to the first embodiment.

【図14】図12,図13にかかるエッチングシーケン
スによるダイヤフラム厚とダイヤフラム位置との関係を
示す線図。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between diaphragm thickness and diaphragm position according to the etching sequences shown in FIGS. 12 and 13;

【図15】実施形態例1における,比較例としてのリー
ク電流ありのシリコンウエハに対するエッチングシーケ
ンスでの正電圧と経過時間との関係を示す線図。
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between a positive voltage and an elapsed time in an etching sequence for a silicon wafer having a leak current as a comparative example in the first embodiment.

【図16】実施形態例1における,比較例としてのリー
ク電流ありのシリコンウエハに対するエッチングシーケ
ンスでの電流と経過時間との関係を示す線図。
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a current and an elapsed time in an etching sequence for a silicon wafer having a leakage current as a comparative example in the first embodiment.

【図17】図15,図16にかかるエッチングシーケン
スによるダイヤフラム厚とダイヤフラム位置との関係を
示す線図。
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between diaphragm thickness and diaphragm position according to the etching sequences shown in FIGS. 15 and 16.

【図18】実施形態例2にかかる,シリコンウエハに印
加した正電圧と時間との関係を示す線図。
FIG. 18 is a diagram showing a relationship between a positive voltage applied to a silicon wafer and time according to the second embodiment.

【図19】実施形態例2にかかる,図18にかかるエッ
チングにおいて電流と時間との関係を示す線図。
FIG. 19 is a diagram showing a relationship between current and time in the etching according to FIG. 18 according to the second embodiment.

【図20】実施形態例2にかかる,図18,図19にか
かるエッチングシーケンスによるダイヤフラム厚とダイ
ヤフラム位置との関係を示す線図。
FIG. 20 is a diagram showing the relationship between diaphragm thickness and diaphragm position according to the etching sequence of FIGS. 18 and 19 according to the second embodiment.

【図21】実施形態例2にかかる,シリコンウエハに印
加した正電圧と時間との関係を示す線図。
FIG. 21 is a diagram showing a relationship between a positive voltage applied to a silicon wafer and time according to the second embodiment.

【図22】実施形態例2にかかる,図21にかかるエッ
チングにおいて電流と時間との関係を示す線図。
FIG. 22 is a diagram showing a relation between current and time in the etching according to FIG. 21 according to the second embodiment.

【図23】実施形態例2にかかる,図21,図22にか
かるエッチングシーケンスによる電流の変化,ダイヤフ
ラム厚,ダイヤフラム位置及び空乏層の位置との関係を
示す線図。
FIG. 23 is a diagrammatic view showing the relationship between the change in current, the diaphragm thickness, the diaphragm position, and the position of the depletion layer according to the etching sequence of FIGS. 21 and 22, according to the second embodiment.

【図24】実施形態例3にかかる,P型シリコンに対す
る印加電圧とエッチングレートとの関係を示す線図。
FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the applied voltage and the etching rate for P-type silicon according to the third embodiment.

【図25】実施形態例3にかかる,N型シリコンに対す
る印加電圧とエッチングレートとの関係を示す線図。
FIG. 25 is a diagram showing a relationship between an applied voltage and an etching rate for N-type silicon according to the third embodiment.

【図26】実施形態例4にかかる,正電圧の印加のタイ
ミングとダイヤフラム厚とダイヤフラム位置との関係を
示す線図。
FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the positive voltage application timing, diaphragm thickness, and diaphragm position according to the fourth embodiment.

【図27】実施形態例5にかかる,シリコンウエハに印
加した正電圧と時間との関係を示す線図。
FIG. 27 is a diagram showing a relationship between a positive voltage applied to a silicon wafer and time according to the fifth embodiment.

【図28】実施形態例5にかかる,図27にかかるエッ
チングにおいて電流と時間との関係を示す線図。
FIG. 28 is a diagram showing a relationship between current and time in the etching according to FIG. 27 according to the fifth embodiment.

【図29】実施形態例5にかかる,電流比と厚さNG率
との関係を示す線図。
FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the current ratio and the thickness NG ratio according to the fifth embodiment.

【図30】実施形態例6にかかる,正電圧と時間との関
係を示す線図。
FIG. 30 is a diagram showing a relationship between positive voltage and time according to the sixth embodiment.

【図31】実施形態例6にかかる,図30にかかる電圧
を加えてエッチングした際のダイヤフラム厚と時間との
関係を示す線図。
FIG. 31 is a diagram showing the relationship between the diaphragm thickness and time when etching is performed by applying the voltage applied to FIG. 30 according to the sixth embodiment.

【図32】実施形態例6にかかる,正電圧と時間との関
係を示す線図。
FIG. 32 is a diagram showing a relationship between positive voltage and time according to the sixth embodiment.

【図33】実施形態例6にかかる,図32にかかる電圧
を加えてエッチングした際のダイヤフラム厚と時間との
関係を示す線図。
FIG. 33 is a diagram showing the relationship between the diaphragm thickness and time when etching is performed by applying the voltage applied to FIG. 32 according to the sixth embodiment.

【図34】実施形態例6にかかる,ダイヤフラム厚の測
定方法を示す説明図。
FIG. 34 is an explanatory view showing a method for measuring the diaphragm thickness according to the sixth embodiment.

【図35】従来のシリコンウエハのエッチング方法にお
いてリーク電流が発生した際の状態を示す説明図。
FIG. 35 is an explanatory diagram showing a state when a leak current is generated in the conventional silicon wafer etching method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...シリコンウエハ, 11...P層, 12...N層, 110...エッチングマスク, 1. . . Silicon wafer, 11. . . P layer, 12. . . N layer, 110. . . Etching mask,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−209778(JP,A) 特開 平6−104244(JP,A) 特開 平9−92843(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/306 H01L 21/3063 H01L 21/308 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-3-209778 (JP, A) JP-A-6-104244 (JP, A) JP-A-9-92843 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/306 H01L 21/3063 H01L 21/308

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 PN接合により一体となったP層とN層
とよりなり,該P層側の一部領域にはエッチングマスク
が施されたシリコンウエハを準備し, 該シリコンウエハをエッチング液に浸した状態でN層側
に正電圧を印加し,シリコンウエハのP層のエッチング
マスクのない領域を所定量除去するシリコンウエハのエ
ッチング方法において, エッチング初期に,上記シリコンウエハをエッチング液
に浸した状態で,上記N層に正電圧を印加して,N層か
らP層へ流れる初期電流を測定することから,N層から
P層へのリーク電流の有無を判定し,予め用意されたエッチングシーケンスのうちの1つを上
記初期電流の値に基づいて選択し, 上記選択されたエッチングシーケンスに基づいて上記シ
リコンウエハに対するエッチング処理を開始することを
特徴とするシリコンウエハのエッチング方法。
1. A silicon wafer comprising a P layer and an N layer integrated by a PN junction and having an etching mask in a partial region on the P layer side is prepared, and the silicon wafer is used as an etching solution. a positive voltage is applied to the N layer side in a state dipped in the etching method for a silicon wafer to remove a predetermined amount of area without etching mask P layer of the silicon wafer, the etching initial etching solution the silicon wafer
Immerse in the N layer, apply a positive voltage to the N layer, and
From measuring the initial current flowing to Luo P layer, and determining the presence or absence of leakage current to the P layer from the N layer, one of the previously prepared etch sequence Tsuoue
The selection is made based on the initial current value, and the system is selected based on the selected etching sequence.
A method for etching a silicon wafer, which comprises starting an etching process for a recon wafer.
【請求項2】 請求項において,上記初期電流が所定
値未満であった場合のエッチングシーケンスは,そのま
まN層側に正電圧を印加し続け,電流のピーク点を検知
した後,所定時間の経過を待ってエッチング液に水を注
入し,エッチングを終了させることを特徴とするシリコ
ンウエハのエッチング方法。
2. The etching sequence according to claim 1, wherein when the initial current is less than a predetermined value, a positive voltage is continuously applied to the N layer side as it is, and a predetermined time after the peak point of the current is detected. A method for etching a silicon wafer, characterized in that water is injected into an etching solution after a certain period of time to finish the etching.
【請求項3】 請求項において,上記初期電流が所定
値以上であった場合のエッチングシーケンスは,N層側
への正電圧印加を停止して,またはリーク電流が発生す
るリーク発生部においてP層が陽極酸化しない程度の大
きさにN層側へ正電圧を印加して,P層をエッチングす
る工程と, シリコンウエハにおけるリークが発生していない部位
で,最もエッチングが速い部位のエッチングが終了し,
エッチングがPN界面近傍に到達した時点で,N層側に
正電圧を所定時間印加した後エッチング液に水を注入
し,エッチングを終了させることを特徴とするシリコン
ウエハのエッチング方法。
3. The etching sequence according to claim 1, wherein the initial current is equal to or more than a predetermined value, the positive voltage application to the N layer side is stopped, or P is generated at a leak generating portion where a leak current is generated. The process of applying a positive voltage to the N layer side so that the layer does not anodize and etching the P layer, and the etching of the fastest etching part in the silicon wafer where no leak occurs Then
A method for etching a silicon wafer, characterized in that, when the etching reaches the vicinity of the PN interface, a positive voltage is applied to the N layer side for a predetermined time and then water is injected into the etching solution to terminate the etching.
【請求項4】 請求項において,上記N層側への正電
圧の所定時間印加のタイミングは,定時間毎に電圧をパ
ルス印加し,リーク電流が生じない未リーク部の陽極酸
化による電流急増点をモニタリングすることによって検
知することを特徴とするシリコンウエハのエッチング方
法。
4. The positive voltage is applied to the N layer side for a predetermined period of time according to claim 3, wherein a voltage is pulsed at regular time intervals, and a rapid current increase due to anodic oxidation of a non-leak portion where no leak current occurs. A method for etching a silicon wafer, characterized by detecting by monitoring points.
【請求項5】 請求項1〜のいずれか一項において,
上記リーク電流の判定と,判定結果に対応するエッチン
グシーケンスとは同一装置内で実施されることを特徴と
するシリコンウエハのエッチング方法。
5. The method according to any one of claims 1 to 4 ,
The method for etching a silicon wafer, wherein the determination of the leak current and the etching sequence corresponding to the determination result are performed in the same apparatus.
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