JP3508547B2 - Si wafer etching method - Google Patents

Si wafer etching method

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JP3508547B2 JP15791798A JP15791798A JP3508547B2 JP 3508547 B2 JP3508547 B2 JP 3508547B2 JP 15791798 A JP15791798 A JP 15791798A JP 15791798 A JP15791798 A JP 15791798A JP 3508547 B2 JP3508547 B2 JP 3508547B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体圧力センサ
や半導体加速度センサ等のSiダイヤフラムを形成する
ときに好適するSiウエハのエッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Si wafer etching method suitable for forming a Si diaphragm such as a semiconductor pressure sensor or a semiconductor acceleration sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体圧力センサや半導体加速度センサ
等のSiダイヤフラムを形成する方法の一例を、図42
及び図43に従って説明する。この方法の場合、まず図
42に示すように、Siウエハ1の下面に所定形状のゲ
ージ(ひずみゲージ)2を形成すると共に、Siウエハ
1の上面にSiOやSiN膜からなるエッチングマス
ク3を形成する。続いて、図43に示すように、上記S
iウエハ1の下面側をワックス等の保護材4を介してセ
ラミック基板5に貼り付ける。これにより、Siウエハ
1の下面側が保護される。
2. Description of the Related Art An example of a method for forming a Si diaphragm such as a semiconductor pressure sensor or a semiconductor acceleration sensor is shown in FIG.
And FIG. 43. In the case of this method, first, as shown in FIG. 42, a gauge (strain gauge) 2 having a predetermined shape is formed on the lower surface of the Si wafer 1, and an etching mask 3 made of SiO 2 or SiN film is formed on the upper surface of the Si wafer 1. Form. Then, as shown in FIG.
The lower surface side of the i-wafer 1 is attached to the ceramic substrate 5 via a protective material 4 such as wax. As a result, the lower surface side of the Si wafer 1 is protected.

【0003】そして、このようなSiウエハ1及びセラ
ミック基板5を、図43に示すように、容器6に貯留さ
れた例えばKOH水溶液からなる異方性エッチング液7
中に浸漬させて、ケミカルエッチングを実行するように
構成されている。この場合、複数枚のSiウエハ1(及
びセラミック基板5)をキャリア8にセットしてから、
キャリア8ごと異方性エッチング液7中に浸漬させてい
る。
Then, as shown in FIG. 43, the Si wafer 1 and the ceramic substrate 5 are stored in a container 6 and an anisotropic etching liquid 7 made of, for example, an aqueous KOH solution is used.
It is soaked in and configured to perform chemical etching. In this case, after setting a plurality of Si wafers 1 (and the ceramic substrate 5) in the carrier 8,
The entire carrier 8 is immersed in the anisotropic etching liquid 7.

【0004】上記Siウエハ1は、異方性エッチング液
7中に浸漬されると、図42に2点鎖線で示すように、
エッチングマスク3の開口部3aに対応するエッチング
面が溶解されて、凹部9が形成される。そして、この凹
部9の底部部分がダイヤフラム9aとなる。ここで、異
方性エッチング液7によるエッチングは異方性エッチン
グであるため、ダイヤフラム9aの端部9b、9bが角
部となってしまう。そして、このようにダイヤフラム9
aの端部9b、9bが角部であると、ダイヤフラム9a
の耐圧強度が低くなるという欠点がある。
When the Si wafer 1 is dipped in the anisotropic etching solution 7, as shown by a chain double-dashed line in FIG.
The etching surface corresponding to the opening 3a of the etching mask 3 is melted to form the recess 9. The bottom portion of the recess 9 becomes the diaphragm 9a. Here, since the etching with the anisotropic etching solution 7 is anisotropic etching, the end portions 9b and 9b of the diaphragm 9a become corner portions. And thus, the diaphragm 9
If the end portions 9b and 9b of a are corner portions, the diaphragm 9a
However, there is a drawback in that the pressure resistance of is low.

【0005】そこで、従来構成においては、上記凹部9
を形成したSiウエハ1を例えば酸系エッチング液から
なる等方性エッチング液中に浸漬させて凹部9の内面を
等方性エッチングすることにより、ダイヤフラム9aの
端部を丸める処理を実行していた。
Therefore, in the conventional structure, the recess 9 is formed.
The Si wafer 1 on which is formed is dipped in an isotropic etching solution composed of, for example, an acid-based etching solution to perform isotropic etching on the inner surface of the recess 9 to round the end of the diaphragm 9a. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成で実行する等方性エッチング処理は拡散律速反応
であるため、反応制御が困難であった。また、酸系の等
方性エッチング液は組成の経時変化が大きかった。この
ため、Siウエハ1に形成される凹部9の深さ寸法、即
ち、形成されたSiダイヤフラム9aの厚さ寸法がかな
りばらつくという問題点があった。更に、上記従来構成
では、凹部9の内底面、即ち、Siダイヤフラム9aの
表面がかなり荒れてしまうという不具合や図17に示す
ダイヤフラムの寸法D1が変動するという不具合もあっ
た。これは、Siウエハ1の結晶方位が(110)の面
(以下、(110)面と称す)を異方性エッチング液7
によりエッチングするときに、異方性エッチング液に微
量含まれている金属イオン(例えばPb)等の不純物が
Siウエハ1のエッチング面に吸着してマスキング作用
によりエッチレートが変動するためであった。
However, since the isotropic etching process executed in the above conventional structure is a diffusion-controlled reaction, it is difficult to control the reaction. Further, the acid-based isotropic etching solution had a large change with time in composition. Therefore, there is a problem in that the depth dimension of the recess 9 formed in the Si wafer 1, that is, the thickness dimension of the formed Si diaphragm 9a varies considerably. Further, in the above-described conventional configuration, there are problems that the inner bottom surface of the recess 9, that is, the surface of the Si diaphragm 9a is considerably roughened, and that the dimension D1 of the diaphragm shown in FIG. 17 varies. This is because the surface of the Si wafer 1 whose crystal orientation is (110) (hereinafter, referred to as (110) surface) is anisotropic etching liquid 7
This is because the impurities such as metal ions (for example, Pb) contained in the anisotropic etching solution in a trace amount are adsorbed on the etching surface of the Si wafer 1 and the etching rate is changed by the masking action during the etching by.

【0007】そこで、本発明の目的は、Siウエハを異
方性エッチングしたときに形成される凹部の内底部の端
部を丸め処理可能でありながら、凹部の深さ寸法の精度
を向上させることができるSiウエハのエッチング方法
を提供するにある。また、本発明の他の目的は、Siウ
エハをエッチングしたときに形成される凹部の内底面の
平滑性及び凹部寸法の精度を向上させることができるS
iウエハのエッチング方法を提供するにある。
Therefore, an object of the present invention is to improve the accuracy of the depth dimension of the recess while allowing the end portion of the inner bottom of the recess formed when the Si wafer is anisotropically etched to be rounded. A method of etching a Si wafer is provided. Another object of the present invention is to improve the smoothness of the inner bottom surface of the recess formed when the Si wafer is etched and the accuracy of the recess size.
An i-wafer etching method is provided.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明において
は、Siウエハを所定の深さまで異方性エッチングする
第1の工程を実行した後、Siウエハに陽極酸化用の正
電圧を印加して、前記第1の工程にて現れたエッチング
面を陽極酸化しながら等方性エッチングする第2の工程
を実行するようにした。この場合、第1の工程の異方性
エッチングにより生じたSiウエハの凹部の内底部の端
部の角部は、第2の工程の陽極酸化、即ち、等方性エッ
チングによって丸められる。そして、陽極酸化による等
方性エッチング反応は、拡散律速でなく、反応律速であ
る。また、第1の工程の異方性エッチングに比べて非常
にゆっくり進行するから、即ち、エッチレートが非常に
小さいから、エッチング制御が容易である。このため、
ダイヤフラムの厚さがばらつくことを極力防止できる。
According to a first aspect of the present invention, after performing the first step of anisotropically etching a Si wafer to a predetermined depth, a positive voltage for anodizing is applied to the Si wafer. Then, the second step of performing isotropic etching while anodizing the etching surface that appeared in the first step is performed. In this case, the corners of the inner bottom edge of the recess of the Si wafer produced by the anisotropic etching in the first step are rounded by the anodic oxidation in the second step, that is, isotropic etching. Then, the isotropic etching reaction by anodic oxidation is reaction-controlled, not diffusion-controlled. In addition, since etching proceeds very slowly as compared with the anisotropic etching of the first step, that is, the etching rate is very small, etching control is easy. For this reason,
It is possible to prevent variations in the thickness of the diaphragm as much as possible.

【0009】請求項2の発明においては、第1の工程に
おいて、Siウエハに異方性エッチング可能な程度の電
圧を印加しながら、Siウエハを異方性エッチングする
ようにした。この方法によれば、Siウエハのエッチン
グ面の電位が正の方向へシフトし、Siより貴な金属イ
オンとの電位差が小さくなるから、エッチング面に金属
イオン等の不純物が吸着しにくくなる。このため、エッ
チング面が(110)面であっても、エッチング面が滑
らかになり、凹部の内底面の平滑性が向上すると同時
に、ダイヤフラムの寸法ばらつきも抑制できる。
According to the second aspect of the present invention, in the first step, the Si wafer is anisotropically etched while applying a voltage to the Si wafer such that anisotropic etching is possible. According to this method, the potential of the etching surface of the Si wafer is shifted in the positive direction, and the potential difference from the metal ions that are more noble than Si is reduced, so that impurities such as metal ions are less likely to be adsorbed on the etching surface. Therefore, even if the etching surface is the (110) surface, the etching surface becomes smooth, the smoothness of the inner bottom surface of the recess is improved, and at the same time, the dimensional variation of the diaphragm can be suppressed.

【0010】請求項3の発明によれば、異方性エッチン
グ液をKOHとすると共に、第2の工程において、異方
性エッチング液の温度を80℃以上の高温に設定したの
で、Siウエハに陽極酸化用の正電圧を印加してSiウ
エハを陽極酸化しながら等方性エッチングするときのエ
ッチレートが高くなる。この結果、凹部の内底部の端部
の丸め処理に要する時間を短縮することができる。
According to the third aspect of the present invention, the anisotropic etching solution is KOH, and the temperature of the anisotropic etching solution is set to a high temperature of 80 ° C. or higher in the second step. When a positive voltage for anodic oxidation is applied and the Si wafer is anodized and isotropically etched, the etching rate becomes high. As a result, it is possible to reduce the time required for rounding the inner bottom end of the recess.

【0011】請求項4の発明によれば、第1の工程で、
PN接合したSiウエハのP層に異方性エッチング可能
な程度の正電圧を印加しながら、Siウエハを異方性エ
ッチングするので、エッチング面が滑らかになり、凹部
の内底面の平滑性が向上すると同時に、ダイヤフラムの
寸法ばらつきも抑制できる。そして、この場合、第1の
工程を実行した後、SiウエハのP層に前記正電圧を印
加することを止めると共にSiウエハのN層に陽極酸化
用の正電圧を印加してPN接合層近傍でSiウエハを陽
極酸化する陽極酸化工程を実行するようにした。この方
法によれば、上記陽極酸化によりPN接合層近傍でSi
ウエハのエッチングが自動的に停止するので、ダイヤフ
ラムの厚さの精度を高くし得る。また、上記方法の場
合、陽極酸化工程を実行した後、第2の工程で、Siウ
エハのN層に正電圧を印加することを止めると共にSi
ウエハのP層に陽極酸化用の正電圧を印加してSiウエ
ハを等方性エッチングするようにした。これにより、第
1の工程の異方性エッチングにより生じたSiウエハの
凹部の内底部の端部の角部を丸めることができ、しか
も、ダイヤフラムの厚さがばらつくことを極力防止でき
る。尚、第2の工程にてPN接合に電圧を印加して陽極
酸化させる場合にもSiウエハ凹部の内底部の端部に現
れる角部を丸める効果があるが、この場合は角部のPN
接合近傍付近しか丸められず、十分に丸めることができ
ない。そこでP層に陽極酸化用の電圧を印加する工程を
行うことにより、請求項1と同様に角部を十分に丸める
ことができる。
According to the invention of claim 4, in the first step,
Since the Si wafer is anisotropically etched while applying a positive voltage to the P layer of the PN-bonded Si wafer so as to be anisotropically etched, the etching surface becomes smooth and the inner bottom surface of the recess is improved in smoothness. At the same time, dimensional variations of the diaphragm can be suppressed. Then, in this case, after performing the first step, the application of the positive voltage to the P layer of the Si wafer is stopped, and the positive voltage for anodization is applied to the N layer of the Si wafer to cause the vicinity of the PN junction layer. Then, the anodizing step of anodizing the Si wafer was performed. According to this method, Si is formed near the PN junction layer by the anodization.
Since the etching of the wafer is automatically stopped, the accuracy of the diaphragm thickness can be increased. Further, in the case of the above method, after performing the anodizing step, in the second step, the application of the positive voltage to the N layer of the Si wafer is stopped and
A positive voltage for anodic oxidation was applied to the P layer of the wafer so that the Si wafer was isotropically etched. As a result, it is possible to round the corners of the inner bottom end of the recess of the Si wafer caused by the anisotropic etching in the first step, and to prevent variations in the thickness of the diaphragm as much as possible. Even when a voltage is applied to the PN junction in the second step for anodic oxidation, it has the effect of rounding the corners appearing at the ends of the inner bottom of the Si wafer recess.
Only the vicinity of the joint can be rounded, and it cannot be sufficiently rounded. Therefore, by performing a step of applying a voltage for anodic oxidation to the P layer, the corners can be sufficiently rounded as in the first aspect.

【0012】また、請求項5においても請求項4と同様
にPN接合に陽極酸化用の電圧を印加することによりダ
イヤフラム厚を精度よく制御できるとともに、P層に陽
極酸化用の電圧を印加することによってSiウエハ凹部
の内底部の端部に現れる角部を十分に丸めることができ
る。
Also in the fifth aspect, similarly to the fourth aspect, the diaphragm thickness can be accurately controlled by applying the voltage for anodic oxidation to the PN junction, and the voltage for anodic oxidation is applied to the P layer. Thus, the corners appearing at the inner bottom edge of the Si wafer recess can be sufficiently rounded.

【0013】請求項6の発明によれば、Siウエハに抵
抗体を直列接続して電圧を印加するように構成したの
で、Siウエハに異方性エッチング可能な程度の電圧を
印加する際、印加する電圧の範囲が広くなり、電圧制御
が容易になる。この構成の場合、請求項7の発明のよう
に、Siウエハの種類やエッチング工程に応じて、抵抗
体の抵抗値を変えるように構成すると、電圧制御をより
一層容易に行うことができる。
According to the sixth aspect of the invention, since the resistors are connected in series to the Si wafer to apply the voltage, the voltage applied when the anisotropic wafer is anisotropically etched is applied to the Si wafer. The range of the applied voltage is widened and the voltage control becomes easy. In the case of this configuration, when the resistance value of the resistor is changed according to the type of the Si wafer and the etching process as in the invention of claim 7, the voltage control can be more easily performed.

【0014】また、請求項8の発明においては、Siウ
エハに電圧を印加するときに、Siウエハに流れる電流
が所定値となるように、Siウエハに印加する電圧を調
整する構成とした。これにより、電圧制御が容易になる
と共に、必要な電圧を正確に印加することができる。
Further, in the invention of claim 8, when the voltage is applied to the Si wafer, the voltage applied to the Si wafer is adjusted so that the current flowing through the Si wafer has a predetermined value. As a result, voltage control becomes easy and the required voltage can be applied accurately.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を半導体圧力センサ
や半導体加速度センサ等のSiダイヤフラムを形成する
構成に適用した第1の実施例について、図1ないし図1
1を参照しながら説明する。まず、本実施例で用いるS
iウエハについて、図10に従って簡単に説明する。図
10において、Siウエハ11は、P型シリコンウエハ
(例えば比抵抗が10〜20Ω・cmのもの)から構成
されており、その一方の面である下面には、例えばCV
DによりN型Si層(Nエピ層)61が形成されてい
る。そして、N型Si層61には、Pからなる所定形
状のゲージ62が形成されていると共に、Pアイソレ
ーション層63が形成されている。Pアイソレーショ
ン層63の下面には、例えば全体としてほぼ格子状をな
すAl製の給電用電極64が形成されている。この電極
64からPアイソレーション層63を通してエッチン
グ面であるP型Si層へ給電される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment in which the present invention is applied to a structure for forming a Si diaphragm such as a semiconductor pressure sensor or a semiconductor acceleration sensor will be described below with reference to FIGS.
This will be described with reference to 1. First, S used in this embodiment
The i-wafer will be briefly described with reference to FIG. In FIG. 10, the Si wafer 11 is composed of a P-type silicon wafer (for example, having a specific resistance of 10 to 20 Ω · cm), and the lower surface, which is one surface of the Si wafer 11, is, for example, CV.
An N-type Si layer (N epi layer) 61 is formed by D. Then, the N-type Si layer 61 is formed with a gauge 62 made of P + in a predetermined shape, and a P + isolation layer 63 is formed. On the lower surface of the P + isolation layer 63, for example, an Al-made power feeding electrode 64 that is substantially in a lattice shape as a whole is formed. Power is supplied from the electrode 64 to the P-type Si layer which is the etching surface through the P + isolation layer 63.

【0016】また、Siウエハ11の他方の面である上
面には、例えばSiOやSiN膜等からなるエッチン
グマスク12が形成されている。尚、上記Siウエハ1
1としては、上記P型シリコンウエハ(N層有り)の他
に、N型シリコンウエハ、P型シリコンウエハ(N層無
し)を用いることが可能である。これらウエハを元厚か
ら所定深さエッチングして、ダイヤフラムを形成する。
On the upper surface, which is the other surface of the Si wafer 11, an etching mask 12 made of, for example, SiO 2 or SiN film is formed. The Si wafer 1
As 1, the N-type silicon wafer and the P-type silicon wafer (without the N layer) can be used in addition to the P-type silicon wafer (with the N layer). These wafers are etched to a predetermined depth from the original thickness to form a diaphragm.

【0017】続いて、従来構成(図43参照)と同様に
して、上記Siウエハ11の右側面をワックス等の保護
材を介して例えばセラミック基板に貼り付ける。尚、上
記保護材及びセラミック基板は、図10に図示すること
を省略した。これにより、Siウエハ11の右側面が保
護される。
Then, similarly to the conventional structure (see FIG. 43), the right side surface of the Si wafer 11 is attached to, for example, a ceramic substrate via a protective material such as wax. The protective material and the ceramic substrate are not shown in FIG. As a result, the right side surface of the Si wafer 11 is protected.

【0018】そして、このようなSiウエハ11(及び
セラミック基板)を、図2に示すように、容器13内に
貯留された例えばKOHからなる異方性エッチング液1
4中に浸漬させて、エッチングを実行する。この場合、
Siウエハ11(の給電用電極64)を、可変電源回路
15の正側端子15aに電流検知器16を介して予め接
続しておく。また、上記可変電源回路15の負側端子1
5bを接続したPt電極17を、予め容器13内の異方
性エッチング液14中に浸漬させておく。上記可変電源
回路15は、例えば0〜0.2V程度の微小直流電圧V
1 と、例えば0.6V以上の直流電圧V2 とを出力する
ことが可能なように構成されている。
Then, as shown in FIG. 2, the Si wafer 11 (and the ceramic substrate) thus formed is stored in a container 13, and an anisotropic etching solution 1 made of, for example, KOH is used.
Etching is carried out by immersing in 4. in this case,
The Si wafer 11 (the power supply electrode 64 thereof) is connected in advance to the positive terminal 15 a of the variable power supply circuit 15 via the current detector 16. In addition, the negative terminal 1 of the variable power supply circuit 15
The Pt electrode 17 connected to 5b is previously immersed in the anisotropic etching liquid 14 in the container 13. The variable power supply circuit 15 is, for example, a minute DC voltage V of about 0 to 0.2V.
1 and a DC voltage V2 of, for example, 0.6 V or more can be output.

【0019】また、可変電源回路15とSiウエハ11
との間に設けられた電流検知器16は、Siウエハ1
1、異方性エッチング液14及びPt電極16からなる
回路に流れる電流の大きさを検知し、この検知信号を制
御装置18に与えるように構成されている。この制御装
置18は、エッチング処理全般を制御する機能を有して
おり、上記可変電源回路15に指令信号を与えることに
より、可変電源回路15から出力される直流電圧の値を
変更すると共に、該直流電圧の出力を停止する(断電す
る)ことが可能なように構成されている。
Further, the variable power supply circuit 15 and the Si wafer 11
The current detector 16 provided between the Si wafer 1 and the
1. Detecting the magnitude of the current flowing in the circuit composed of the anisotropic etching liquid 14 and the Pt electrode 16, the detection signal is given to the control device 18. The control device 18 has a function of controlling the etching process as a whole, and changes the value of the DC voltage output from the variable power supply circuit 15 by giving a command signal to the variable power supply circuit 15, and The output of the DC voltage can be stopped (disconnected).

【0020】更に、制御装置18は、容器13内の異方
性エッチング液14の温度を制御できるように構成され
ている。具体的には、オイルバスの中に上記容器13を
収納した状態で、制御装置18はオイルバスのヒータを
通電制御すると共に、オイルバスの中に貯留されたシリ
コンオイルの温度(または容器13内の異方性エッチン
グ液14の温度)を検出するように構成されている。こ
れにより、制御装置18は、容器13内の異方性エッチ
ング液14の温度を、例えば±2〜3℃ぐらいの精度で
70〜120℃程度の温度範囲内の所望の温度に設定す
る温度制御が可能になっている。
Further, the controller 18 is constructed so as to control the temperature of the anisotropic etching liquid 14 in the container 13. Specifically, while the container 13 is housed in the oil bath, the control device 18 controls the energization of the heater of the oil bath and the temperature of the silicon oil stored in the oil bath (or the inside of the container 13). The temperature of the anisotropic etching liquid 14) is detected. Thereby, the control device 18 sets the temperature of the anisotropic etching liquid 14 in the container 13 to a desired temperature within a temperature range of about 70 to 120 ° C. with an accuracy of about ± 2 to 3 ° C., for example. Is possible.

【0021】次に、図1、図3ないし図9も参照して、
上記Siウエハ11をエッチングするエッチング方法に
ついて具体的に説明する。まず、図2に示すように、例
えばP型のSiウエハ11を、液温が例えば110℃で
濃度が32wt%のKOH水溶液からなる異方性エッチ
ング液14中に浸漬させると共に、制御装置13のエッ
チング制御動作を開始させる。すると、制御装置13
は、可変電源回路15に指令信号を与えて、可変電源回
路15から微小直流電圧V1 を出力させる。これによ
り、上記微小直流電圧V1 がSiウエハ11に印加され
るようになり、この印加状態で、Siウエハ11を異方
性エッチングする処理が進行する。即ち、Siウエハ1
1のうちのエッチングマスク12の開口部12aに対応
するエッチング面が異方性エッチング液14により溶解
していき、凹部19が形成される。
Next, referring also to FIGS. 1 and 3 to 9,
An etching method for etching the Si wafer 11 will be specifically described. First, as shown in FIG. 2, for example, a P-type Si wafer 11 is dipped in an anisotropic etching liquid 14 made of a KOH aqueous solution having a liquid temperature of, for example, 110 ° C. and a concentration of 32 wt%, and the controller 13 The etching control operation is started. Then, the control device 13
Gives a command signal to the variable power supply circuit 15 to cause the variable power supply circuit 15 to output a minute DC voltage V1. As a result, the minute DC voltage V1 is applied to the Si wafer 11, and in this applied state, the process of anisotropically etching the Si wafer 11 proceeds. That is, the Si wafer 1
The etching surface corresponding to the opening 12a of the etching mask 12 of No. 1 is dissolved by the anisotropic etching liquid 14 to form the recess 19.

【0022】ここで、Siウエハ11に印加した微小直
流電圧V1 は、異方性エッチング可能な程度の正電圧、
例えば0.1Vであり、これについては詳しくは後述す
る。そして、上述したようにSiウエハ11を異方性エ
ッチングする工程(以下、第1の工程と称する)は、制
御装置18により所定時間例えば約30分間実行される
ように構成されている。尚、この第1の工程を実行する
所定時間の長さは、形成する凹部19の深さ寸法及び異
方性エッチング液14のエッチレートに基づいて適宜設
定すれば良い。
Here, the minute DC voltage V1 applied to the Si wafer 11 is a positive voltage that allows anisotropic etching,
For example, it is 0.1 V, which will be described later in detail. Then, as described above, the step of anisotropically etching the Si wafer 11 (hereinafter referred to as the first step) is configured to be executed by the control device 18 for a predetermined time, for example, about 30 minutes. The length of the predetermined time for performing the first step may be appropriately set based on the depth dimension of the recess 19 to be formed and the etching rate of the anisotropic etching liquid 14.

【0023】ここで、上記異方性エッチング液14のエ
ッチレートは、液の種類や液の温度や液の濃度やSiウ
エハ11に印加される正電圧の大きさに応じて変化す
る。具体的には、異方性エッチング液14がKOHであ
り、その液温が例えば110℃で、濃度が32wt%で
ある場合、異方性エッチング液14のエッチレートは、
Siウエハ11に印加される正電圧に応じて、図7に示
すように変化する。この図7から、印加される正電圧が
0〜0.2V程度の微小直流電圧であれば、エッチレー
トが十分大きく、異方性エッチングがすみやかに進行す
ることがわかる。一方、図7から、印加される正電圧が
0.6V以上の直流電圧になると、エッチレートが非常
に小さくなり、エッチングがほとんど停止することがわ
かる。このようにエッチレートが非常に小さくなる理由
は、上記0.6V以上の直流電圧の印加によりSiウエ
ハ11のエッチング面が陽極酸化したためである。
Here, the etch rate of the anisotropic etching liquid 14 changes depending on the type of liquid, the temperature of the liquid, the concentration of the liquid, and the magnitude of the positive voltage applied to the Si wafer 11. Specifically, when the anisotropic etching liquid 14 is KOH, the liquid temperature is 110 ° C., and the concentration is 32 wt%, the etching rate of the anisotropic etching liquid 14 is
It changes as shown in FIG. 7 according to the positive voltage applied to the Si wafer 11. It can be seen from FIG. 7 that if the applied positive voltage is a minute DC voltage of about 0 to 0.2 V, the etching rate is sufficiently high and the anisotropic etching proceeds promptly. On the other hand, it can be seen from FIG. 7 that when the applied positive voltage is a DC voltage of 0.6 V or more, the etching rate becomes very small and the etching almost stops. The reason why the etching rate becomes very small is that the etched surface of the Si wafer 11 is anodized by the application of the DC voltage of 0.6 V or more.

【0024】さて、上記第1の工程の実行により、図3
に示すように、Siウエハ11に凹部19が形成され
る。この場合、凹部19が異方性エッチングにより形成
されたため、凹部19の内底部19aの端部19bの形
状は角部となっている。尚、上記凹部19の内底部19
aがダイヤフラム20となる。
By the execution of the first step, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the recess 19 is formed in the Si wafer 11. In this case, since the concave portion 19 is formed by anisotropic etching, the shape of the end portion 19b of the inner bottom portion 19a of the concave portion 19 is a corner portion. The inner bottom portion 19 of the recess 19 is
The a becomes the diaphragm 20.

【0025】この後、制御装置18は可変電源回路15
に指令信号を与えて、可変電源回路15から例えば3.
0Vの直流電圧V2 を出力させる。これにより、上記直
流電圧V2 がSiウエハ11に印加されるようになり、
Siウエハ11のエッチング面が陽極酸化する。この場
合、上記直流電圧V2 が陽極酸化用の正電圧に相当して
いる。
After that, the controller 18 controls the variable power supply circuit 15
To the variable power supply circuit 15, for example, 3.
A DC voltage V2 of 0 V is output. As a result, the DC voltage V2 is applied to the Si wafer 11,
The etched surface of the Si wafer 11 is anodized. In this case, the DC voltage V2 corresponds to a positive voltage for anodic oxidation.

【0026】ここで、上記直流電圧V2 の印加により、
Siウエハ11のエッチング面が陽極酸化すると、エッ
チングがほとんど停止するような状態となるが、実際に
は、図7に示すように、エッチレートが非常に小さい
(第1の工程時のエッチレートの約1/50ぐらい)だ
けでエッチングは進行する。このようにエッチングが進
行する理由は、図6(a)、(b)、(c)に示すよう
に、Siウエハ11のエッチング面が陽極酸化する動作
と、陽極酸化した酸化膜(SiO)11aが溶解する
動作が同時に進行していくため、結果的にSiウエハ1
1の表面(エッチング面)がかなりゆっくりであるがエ
ッチングされるのである。
Here, by applying the DC voltage V2,
When the etching surface of the Si wafer 11 is anodized, the etching is almost stopped, but in reality, as shown in FIG. 7, the etching rate is very small (the etching rate of the first step is less than the etching rate). Etching proceeds only about 1/50). The reason why the etching progresses in this way is, as shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, the operation of anodizing the etched surface of the Si wafer 11 and the anodized oxide film (SiO 2 ). Since the operation of melting 11a progresses at the same time, as a result, the Si wafer 1
The surface of 1 (etching surface) is etched at a fairly slow rate.

【0027】そして、上記エッチングは、異方性エッチ
ング液14にSiウエハ11を浸漬しているのでありな
がら、等方性エッチングである。というのは、酸化膜
(SiO)11aの溶解は、Siウエハ11の面方位
に全く依存しないためである。尚、酸化膜11aの厚み
寸法は、例えば20〜30オングストロームである。
The above etching is isotropic etching while the Si wafer 11 is immersed in the anisotropic etching liquid 14. This is because the dissolution of the oxide film (SiO 2 ) 11a does not depend on the plane orientation of the Si wafer 11. The thickness of the oxide film 11a is, for example, 20 to 30 Å.

【0028】また、本実施例では、上述したようにSi
ウエハ11のエッチング面を陽極酸化しながら等方性エ
ッチングする工程(以下、第2の工程と称す)を、例え
ば約10分間実行するように構成されている。これによ
り、図4に斜線領域で示すように、凹部19の内面部が
等方性エッチングされる処理が進行し、図5に示すよう
に、該凹部19の内底部19aの端部19bの形状が丸
められる。この場合、上記等方性エッチングのエッチレ
ートがかなり小さい値であっても、約10分間実行すれ
ば、凹部19の内底部19aの端部19bの形状を丸め
るのに十分である。
Further, in this embodiment, as described above, Si
The process of performing isotropic etching while the anodized surface of the wafer 11 is anodized (hereinafter referred to as the second process) is performed for, for example, about 10 minutes. As a result, as shown by the hatched area in FIG. 4, the process of isotropic etching of the inner surface of the recess 19 progresses, and as shown in FIG. 5, the shape of the end 19b of the inner bottom 19a of the recess 19 is increased. Is rounded. In this case, even if the etching rate of the isotropic etching is a considerably small value, it is sufficient to round the shape of the end portion 19b of the inner bottom portion 19a of the recess 19 for about 10 minutes.

【0029】ここで、第2の工程を実行する時間は、上
記10分間に限られるものではなく、異方性エッチング
液14の液の種類や液の温度やSiウエハ11に印加す
る正電圧V2 の値等に応じて適宜設定すれば良い。具体
的には、Siウエハ11がP型であり、異方性エッチン
グ液14がKOH水溶液であり、その液温が例えば11
0℃であり、濃度が32wt%である場合、凹部19の
内底部19aの端部19bの丸め量と、Siウエハ11
に印加する正電圧V2 の印加時間(即ち、陽極酸化時
間)と、Siウエハ11に印加する正電圧V2 の値との
関係は、図8に示すようになることが実験で確認され
た。
The time for performing the second step is not limited to the above 10 minutes, but the type of anisotropic etching solution 14, the temperature of the solution, the positive voltage V2 applied to the Si wafer 11, and the like. It may be set appropriately according to the value of Specifically, the Si wafer 11 is a P type, the anisotropic etching liquid 14 is a KOH aqueous solution, and the liquid temperature thereof is, for example, 11.
When the temperature is 0 ° C. and the concentration is 32 wt%, the rounding amount of the end portion 19 b of the inner bottom portion 19 a of the recess 19 and the Si wafer 11
It has been confirmed by an experiment that the relationship between the application time of the positive voltage V2 applied to the Si wafer 11 (that is, the anodic oxidation time) and the value of the positive voltage V2 applied to the Si wafer 11 is as shown in FIG.

【0030】この図8において、直線A1は正電圧V2
が1.0Vの場合であり、直線A2は正電圧V2 が2.
0Vの場合であり、直線A3は正電圧V2 が3.0Vの
場合である。尚、Siウエハ11がN型である場合は、
正電圧V2 で変動することがほとんどなくなり、ほぼ直
線A1だけとなる。
In FIG. 8, the straight line A1 is the positive voltage V2.
Is 1.0 V, and the straight line A2 has a positive voltage V2 of 2.
This is the case of 0V, and the straight line A3 is the case where the positive voltage V2 is 3.0V. If the Si wafer 11 is of N type,
It hardly changes with the positive voltage V2, and becomes almost only the straight line A1.

【0031】また、Siウエハ11に印加する正電圧V
2 が例えば3.0Vである場合、凹部19の内底部19
aの端部19bの丸め量と、異方性エッチング液14の
液温と、正電圧V2 の印加時間(即ち、陽極酸化時間)
との関係は、図9に示すようになることが実験で確認さ
れた。この図9において、直線B1は液の温度が80℃
の場合であり、直線B2は液の温度が100℃の場合で
あり、直線B3は液の温度が110℃の場合である。
Further, the positive voltage V applied to the Si wafer 11
When 2 is 3.0 V, for example, the inner bottom portion 19 of the recess 19 is
The amount of rounding of the end portion 19b of a, the temperature of the anisotropic etching liquid 14, and the application time of the positive voltage V2 (that is, anodization time)
It was confirmed by an experiment that the relationship with the relationship between and is as shown in FIG. In FIG. 9, the straight line B1 indicates that the liquid temperature is 80 ° C.
The straight line B2 is the case where the liquid temperature is 100 ° C., and the straight line B3 is the case where the liquid temperature is 110 ° C.

【0032】この後、上記第2の工程の実行が完了した
ら、Siウエハ11に正電圧V2 を印加したままで、S
iウエハ11を異方性エッチング液14中から引き上げ
て、該Siウエハ11を水洗いする。これにより、Si
ウエハ11に凹部19、即ち、ダイヤフラム20を形成
する処理が完了する。
After that, when the execution of the second step is completed, the Si wafer 11 is subjected to S
The i-wafer 11 is pulled out of the anisotropic etching solution 14 and the Si wafer 11 is washed with water. This allows Si
The process of forming the concave portion 19, that is, the diaphragm 20 on the wafer 11 is completed.

【0033】このような構成の本実施例によれば、第1
の工程においてSiウエハ11を異方性エッチングする
ことにより凹部19を形成したときに、凹部19の内底
部19aの端部19bに角部が発生するが、この角部
は、第2の工程の陽極酸化、即ち、等方性エッチングを
実行することにより丸められる。この丸め処理により、
製造されたSiウエハ11のダイヤフラム20の耐圧強
度が十分に高くなる。そして、第2の工程の陽極酸化に
よる等方性エッチングは、第1の工程の異方性エッチン
グに比べて非常にゆっくり進行するから、エッチング制
御が容易である。このため、凹部19の深さ寸法、即
ち、ダイヤフラム20の厚み寸法がばらつくことを極力
防止できる。
According to this embodiment having such a configuration, the first
When the concave portion 19 is formed by anisotropically etching the Si wafer 11 in the step of 1., a corner portion is generated at the end portion 19b of the inner bottom portion 19a of the concave portion 19. This corner portion is different from that of the second step. It is rounded by performing anodization, i.e. isotropic etching. By this rounding process,
The pressure resistance strength of the diaphragm 20 of the manufactured Si wafer 11 becomes sufficiently high. The isotropic etching by the anodic oxidation in the second step proceeds much more slowly than the anisotropic etching in the first step, so that the etching control is easy. Therefore, it is possible to prevent variations in the depth dimension of the recess 19, that is, the thickness dimension of the diaphragm 20, as much as possible.

【0034】また、上記実施例では、Siウエハ11を
所定の深さまで異方性エッチングする第1の工程におい
て、Siウエハ11に異方性エッチング可能な程度の微
小な正電圧V1 を印加しながら、Siウエハ11を異方
性エッチングするようにした。この場合、Siウエハ1
1のエッチング面の電位が正の方向へシフトし、Siよ
り貴な金属イオンとの電位差が小さくなるから、エッチ
ング面に金属(例えばPb)等の不純物が吸着し難くな
る。このため、上記実施例によれば、Siウエハ11の
エッチング面が(110)面であっても、エッチング面
が滑らかになり、凹部19の内底面19aの平滑性がよ
り一層向上する。また、寸法のばらつきも低減する。
Further, in the above embodiment, in the first step of anisotropically etching the Si wafer 11 to a predetermined depth, while applying a minute positive voltage V1 to the Si wafer 11 that is anisotropically etchable. , The Si wafer 11 is anisotropically etched. In this case, the Si wafer 1
Since the potential of the etched surface of No. 1 shifts to the positive direction and the potential difference with the metal ion which is more noble than Si becomes smaller, it becomes difficult to adsorb impurities such as metal (for example, Pb) on the etched surface. Therefore, according to the above embodiment, even if the etching surface of the Si wafer 11 is the (110) surface, the etching surface becomes smooth, and the smoothness of the inner bottom surface 19a of the recess 19 is further improved. In addition, variations in dimensions are reduced.

【0035】ここで、上記実施例においては、電流検知
器17によりSiウエハ11に流れる電流を検出し、エ
ッチング面の初期電流密度、即ち、エッチング初期の電
流を被エッチング面積で割った値が0.10〜0.15
mA/mm程度になるように、制御装置18及び可変
電源回路15によってSiウエハ11に印加する電圧V
1 の大きさを調整している。ここで、P型のSiウエハ
11に正電圧を印加したときの、電圧と、エッチング面
の初期電流密度との関係を図11に示す。そして、上記
実施例の場合、上述したように、Siウエハ11に印加
する電圧V1 の大きさを調整すると、凹部19の内底部
19aの表面の平滑(凹凸)の程度を示すRzが約0.
2μm以下になった。尚、エッチング面に電圧を印加し
ない通常の異方性エッチングを行う場合は、凹部19の
内底面19aの平滑の程度、即ち、面の粗度を示すRz
は約1.0μm程度であり、本実施例の方が平滑性がか
なり向上したことがわかる。
In the above embodiment, the current flowing through the Si wafer 11 is detected by the current detector 17, and the initial current density of the etching surface, that is, the value obtained by dividing the initial etching current by the area to be etched is 0. .10 to 0.15
The voltage V applied to the Si wafer 11 by the controller 18 and the variable power supply circuit 15 so as to be about mA / mm 2.
The size of 1 is adjusted. Here, FIG. 11 shows the relationship between the voltage and the initial current density of the etching surface when a positive voltage is applied to the P-type Si wafer 11. In the case of the above-described embodiment, as described above, when the magnitude of the voltage V1 applied to the Si wafer 11 is adjusted, Rz indicating the degree of smoothness (unevenness) of the surface of the inner bottom portion 19a of the recess 19 is about 0.
It became 2 μm or less. In the case of performing normal anisotropic etching in which a voltage is not applied to the etching surface, the degree of smoothness of the inner bottom surface 19a of the concave portion 19, that is, Rz indicating the surface roughness.
Is about 1.0 μm, and it can be seen that the smoothness is considerably improved in this example.

【0036】更に、上記実施例では、異方性エッチング
液14をKOHとすると共に、第2の工程において、異
方性エッチング液14の温度を高く、例えば110℃に
設定したので、Siウエハ11に陽極酸化用の正電圧V
2 を印加してSiウエハ11を陽極酸化しながら等方性
エッチングするときのエッチレートが高くなる。この結
果、凹部19の内底部19aの端部19bの丸め処理に
要する時間を短縮することができる。
Furthermore, in the above embodiment, the anisotropic etching liquid 14 was KOH, and the temperature of the anisotropic etching liquid 14 was set high, for example, 110 ° C. in the second step. Positive voltage V for anodic oxidation
When 2 is applied and the Si wafer 11 is anodically etched while being isotropically etched, the etching rate becomes high. As a result, it is possible to shorten the time required for rounding the end portion 19b of the inner bottom portion 19a of the recess 19.

【0037】尚、上記実施例では、第1の工程におい
て、Siウエハ11に異方性エッチング可能な程度の微
小な正電圧V1 を印加するように構成したが、これに代
えて、上記微小な正電圧V1 を印加しないで、即ち、全
く電圧を印加しないで異方性エッチングするように構成
しても良い。この構成の場合、凹部19の内底部の表面
の平滑性が多少悪くなるが、丸め処理については十分実
行される。
Incidentally, in the above-mentioned embodiment, in the first step, the minute positive voltage V1 is applied to the Si wafer 11 such that anisotropic etching is possible. However, instead of this, a minute positive voltage V1 is applied. The anisotropic etching may be performed without applying the positive voltage V1, that is, without applying any voltage. In the case of this configuration, the smoothness of the inner bottom surface of the recess 19 is somewhat deteriorated, but the rounding process is sufficiently performed.

【0038】また、上記実施例の場合、第1の工程の初
期においては、異方性エッチング液14の液温が不安定
であることがある。このような場合、エッチングを精度
良くコントロールできないおそれがある。そこで、第1
の工程の初期においては、Siウエハ11に例えば1.
0V以上の正電圧を印加してエッチング面を陽極酸化し
てエッチングを停止させておき、この後、異方性エッチ
ング液14の液温が安定したら、上記正電圧を印加する
のを止めると共に、異方性エッチング可能な程度の微小
な正電圧を印加するように構成することが好ましい。
Further, in the case of the above embodiment, the liquid temperature of the anisotropic etching liquid 14 may be unstable at the initial stage of the first step. In such a case, the etching may not be controlled accurately. So the first
In the initial stage of the process of 1.
A positive voltage of 0 V or more is applied to anodize the etching surface to stop the etching. After that, when the liquid temperature of the anisotropic etching solution 14 becomes stable, the application of the positive voltage is stopped and It is preferable to apply a minute positive voltage that allows anisotropic etching.

【0039】図12は、本発明の第2の実施例を示すも
のである。尚、第1の実施例と同一部分には同一符号を
付している。この第2の実施例では、Siウエハ11を
エッチングするに際して、図12に示すエッチング装置
21を使用するように構成した。上記エッチング装置2
1は、基台22と筒状の枠体23と蓋体24とを備えて
おり、これら部材は例えば4フッ化エチレン樹脂等の高
絶縁性で断熱性及び耐蝕性に優れた材料で形成されてい
る。上記基台22と枠体23との間及び枠体23と蓋体
24との間は、Oリング25及び26により液密に封止
されており、もって基台22と枠体23と蓋体24とか
ら密閉容器が構成されている。この密閉容器内に、異方
性エッチング液14が貯留可能になっている。
FIG. 12 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals. In the second embodiment, when etching the Si wafer 11, the etching device 21 shown in FIG. 12 is used. The etching device 2
1 includes a base 22, a cylindrical frame 23, and a lid 24, and these members are made of a material having a high insulating property, such as tetrafluoroethylene resin, and having excellent heat insulation and corrosion resistance. ing. The space between the base 22 and the frame body 23 and the space between the frame body 23 and the lid body 24 are liquid-tightly sealed by O-rings 25 and 26. Therefore, the base body 22, the frame body 23 and the lid body are sealed. An airtight container is composed of 24. The anisotropic etching liquid 14 can be stored in this closed container.

【0040】また、基台22の上面22aにSiウエハ
11を配置するように構成されており、該Siウエハ1
1の上面(エッチング面)が上記異方性エッチング液1
4と接触するように構成されている。基台22の上面2
2aの外周部には、環状の負圧室形成用凹部27が設け
られている。この負圧室形成用凹部27は、リング状の
パッキン28により塞がれている。このパッキン28
は、Siウエハ11の外周縁部を挟んで固定している。
上記負圧室形成用凹部27の内部を真空ポンプにより真
空引きすることにより、パッキン28を吸引し、Siウ
エハ11を固定している。
The Si wafer 11 is arranged on the upper surface 22a of the base 22.
The upper surface (etching surface) of 1 is the anisotropic etching liquid 1
4 is configured to contact. Upper surface 2 of base 22
An annular negative pressure chamber forming recess 27 is provided on the outer peripheral portion of 2a. The recess 27 for forming the negative pressure chamber is closed by a ring-shaped packing 28. This packing 28
Are fixed by sandwiching the outer peripheral edge of the Si wafer 11.
The inside of the negative pressure chamber forming recess 27 is evacuated by a vacuum pump to suck the packing 28 and fix the Si wafer 11.

【0041】上記負圧室形成用凹部27内には、例えば
2個の陽極電極29、30が配設されている。これら陽
極電極29、30の先端部はSiウエハ11に接触して
接続されている。上記陽極電極29、30の基端部は、
可変電源回路15の正側端子15aに接続されている。
In the negative pressure chamber forming recess 27, for example, two anode electrodes 29 and 30 are provided. The tip portions of these anode electrodes 29, 30 are in contact with and connected to the Si wafer 11. The base ends of the anode electrodes 29 and 30 are
It is connected to the positive terminal 15a of the variable power supply circuit 15.

【0042】また、蓋体24には、供給通路31が形成
されており、異方性エッチング液14はバルブ32及び
上記供給通路31を通して枠体23(密閉容器)内へ供
給されるように構成されている。更に、純水はバルブ3
3及び上記供給通路31を通して枠体23内へ供給さ
れ、窒素ガスはバルブ34及び上記供給通路31を通し
て枠体23内へ供給されるように構成されている。尚、
枠体23(密閉容器)内のエッチング液14等は、ポン
プ等によりパイプ35及び蓋体24に形成された排出通
路36を通して外部へ排出されるように構成されてい
る。
A supply passage 31 is formed in the lid 24, and the anisotropic etching liquid 14 is supplied into the frame 23 (closed container) through the valve 32 and the supply passage 31. Has been done. Furthermore, pure water is used for valve 3
3 and the supply passage 31 into the frame 23, and the nitrogen gas is supplied into the frame 23 through the valve 34 and the supply passage 31. still,
The etching liquid 14 and the like in the frame 23 (closed container) is configured to be discharged to the outside through a discharge passage 36 formed in the pipe 35 and the lid 24 by a pump or the like.

【0043】一方、棒状の陰極電極37は、蓋体24を
貫通して上記密閉容器内の底部近くまで延びるように配
設されている。この陰極電極37の基端部は、電流検出
器16を介して可変電源回路15の負側端子15bに接
続されている。また、上記密閉容器内には、エッチング
液等を加熱するヒータ38及びエッチング液等の温度を
検知する温度センサ39が配設されている。上記ヒータ
38は、温度コントローラ40により通電制御されるよ
うに構成されており、この温度コントローラ40は上記
温度センサ39から出力される温度検知信号を受けるよ
うに構成されている。これにより、温度コントローラ4
0は、密閉容器内のエッチング液等の温度を所望の温度
(例えば110℃)に設定可能な構成となっている。
On the other hand, the rod-shaped cathode electrode 37 is arranged so as to penetrate the lid body 24 and extend to the vicinity of the bottom in the closed container. The base end of the cathode electrode 37 is connected to the negative terminal 15b of the variable power supply circuit 15 via the current detector 16. Further, a heater 38 for heating the etching liquid and the like and a temperature sensor 39 for detecting the temperature of the etching liquid and the like are arranged in the closed container. The heater 38 is configured to be energized by a temperature controller 40, and the temperature controller 40 is configured to receive a temperature detection signal output from the temperature sensor 39. This allows the temperature controller 4
0 has a configuration in which the temperature of the etching liquid or the like in the closed container can be set to a desired temperature (for example, 110 ° C.).

【0044】また、上記密閉容器内には、エッチング液
等を撹拌する撹拌翼41が配設されており、この撹拌翼
41は蓋体24の上部に配設されたモータ42により回
転駆動されるように構成されている。更に、制御装置1
8は、可変電源回路15、バルブ32、33、34、温
度コントローラ40及びモータ42を駆動制御するよう
に構成されている。
A stirring blade 41 for stirring the etching liquid and the like is arranged in the closed container, and the stirring blade 41 is driven to rotate by a motor 42 arranged above the lid 24. Is configured. Furthermore, the control device 1
8 is configured to drive and control the variable power supply circuit 15, the valves 32, 33, 34, the temperature controller 40, and the motor 42.

【0045】そして、このような構成のエッチング装置
21を用いてSiウエハ11をエッチングする場合、前
記第1の実施例で説明した第1の工程及び第2の工程を
順次実行するように構成されている。従って、上記第2
の実施例においても、第1の実施例と同じ作用効果を得
ることができる。特に、第2の実施例によれば、エッチ
ング液の温度を精度良く制御可能できると共に、エッチ
ング液の排出やSiウエハ11の水洗いを速やかに実行
できるから、エッチング制御をより一層安定的且つ高精
度に実行することができる。
Then, when the Si wafer 11 is etched by using the etching apparatus 21 having such a structure, the first step and the second step described in the first embodiment are sequentially executed. ing. Therefore, the second
Also in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment. In particular, according to the second embodiment, the temperature of the etching solution can be controlled with high accuracy, and the etching solution can be discharged and the Si wafer 11 can be washed with water quickly, so that the etching control can be made more stable and highly accurate. Can be run to.

【0046】また、第2の実施例では、Siウエハ11
をエッチング装置21の基台22の上面に載置すると共
に、リング部材28によりSiウエハ11の外周縁部を
挟んで固定するように構成したので、第1の実施例とは
異なり、Siウエハ11をセラミック基板等に貼り付け
る作業を不要にすることができる。
Further, in the second embodiment, the Si wafer 11
Is mounted on the upper surface of the base 22 of the etching apparatus 21 and is fixed by sandwiching the outer peripheral edge portion of the Si wafer 11 by the ring member 28, unlike the first embodiment. It is possible to eliminate the work of attaching the to the ceramic substrate or the like.

【0047】図13ないし図28は本発明の第3の実施
例を示す図である。尚、第1の実施例と同一部分には同
一符号を付している。この第3の実施例は、図13に示
すように、PN接合を有するSiウエハ43を電気化学
エッチングする場合の実施例である。このSiウエハ4
3は、図16に示すように、P型シリコン基板(以下、
P層と称す)44の下面に例えばCVDによりN型Si
層(以下、N層と称す)45を形成し、熱拡散によりP
層65をドープして複数のN層45に分離して構成さ
れている。上記Siウエハ43の下面には、P層44に
通じるP層電極46が形成されていると共に、N層45
に通じるN層電極47が形成されている。尚、N層電極
47とP層65との間には、例えば酸化膜からなる絶
縁層66が形成されている。更に、Siウエハ43(の
N層45)の下面には、所定形状のゲージ62が形成さ
れている。
13 to 28 are views showing a third embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals. The third embodiment is an embodiment in which the Si wafer 43 having a PN junction is electrochemically etched as shown in FIG. This Si wafer 4
3 is a P-type silicon substrate (hereinafter,
N-type Si is formed on the lower surface of the P layer 44 by, for example, CVD.
A layer (hereinafter referred to as N layer) 45 is formed, and P is formed by thermal diffusion.
The + layer 65 is doped and separated into a plurality of N layers 45. A P layer electrode 46 communicating with the P layer 44 is formed on the lower surface of the Si wafer 43, and an N layer 45 is formed.
An N-layer electrode 47 that communicates with is formed. An insulating layer 66 made of, for example, an oxide film is formed between the N layer electrode 47 and the P + layer 65. Further, a gauge 62 having a predetermined shape is formed on the lower surface of (the N layer 45 of) the Si wafer 43.

【0048】そして、このような構成のSiウエハ43
の上面に、例えばSiN膜等からなるエッチングマスク
12を形成する。また、Siウエハ43の下面をワック
ス等の保護材を介して例えばセラミック基板に貼り付
け、Siウエハ43の右側面を保護する。
Then, the Si wafer 43 having such a configuration is used.
An etching mask 12 made of, for example, a SiN film is formed on the upper surface of the. Further, the lower surface of the Si wafer 43 is attached to, for example, a ceramic substrate via a protective material such as wax to protect the right side surface of the Si wafer 43.

【0049】更に、このようなSiウエハ43(及びセ
ラミック基板)を、図13に示すように、容器13内に
貯留された例えばKOHからなる異方性エッチング液1
4中に浸漬させて、エッチングを実行する。この場合、
Siウエハ43のP層44(のP層電極46)を可変電
源回路15の正側端子15aにリレー48を介して接続
しておくと共に、Siウエハ43のN層45(のN層電
極47)を可変電源回路15の正側端子15aにリレー
49を介して接続しておく。また、上記可変電源回路1
5の負側端子15bを接続したPt電極17を容器13
内の異方性エッチング液14中に浸漬させておく。上記
2個のリレー48、49は、前記制御装置18によりオ
ンオフ制御されるように構成されている。
Further, as shown in FIG. 13, the anisotropic etching solution 1 made of, for example, KOH stored in the container 13 is used for the Si wafer 43 (and the ceramic substrate).
Etching is carried out by immersing in 4. in this case,
The P layer 44 (of the P layer electrode 46) of the Si wafer 43 is connected to the positive terminal 15a of the variable power supply circuit 15 via the relay 48, and the N layer 45 (of the N layer electrode 47) of the Si wafer 43 is connected. Is connected to the positive terminal 15a of the variable power supply circuit 15 via the relay 49. In addition, the variable power supply circuit 1
5 is connected to the negative terminal 15b of the Pt electrode 17 in the container 13
It is immersed in the anisotropic etching liquid 14 therein. The two relays 48 and 49 are configured to be on / off controlled by the control device 18.

【0050】また、制御装置18は、第1の実施例と同
様にして、容器13内の異方性エッチング液14の温度
を制御できるように構成されている。即ち、オイルバス
の中に上記容器13を収納し、そして、制御装置18
は、オイルバスのヒータを通電制御すると共に、オイル
バス内のシリコンオイルの温度(ひいては容器13内の
異方性エッチング液14の温度)を検出するように構成
されている。
Further, the control device 18 is constructed so as to control the temperature of the anisotropic etching liquid 14 in the container 13 as in the first embodiment. That is, the container 13 is stored in the oil bath, and the control device 18
Controls the energization of the heater of the oil bath and detects the temperature of silicon oil in the oil bath (and thus the temperature of the anisotropic etching liquid 14 in the container 13).

【0051】次に、図14、図15、図17ないし図2
8も参照して、上記PN接合を有するSiウエハ43を
エッチングするエッチング方法について具体的に説明す
る。まず、図13に示すように、Siウエハ43を容器
13内の液温が例えば110℃の32wt%KOH水溶
液からなる異方性エッチング液14中に浸漬させると共
に、制御装置13のエッチング制御動作を開始させる。
すると、制御装置13は、P層電極46側のリレー48
をオンすると共に、N層電極47側のリレー49をオフ
し、更に、可変電源回路15に指令信号を与えて、可変
電源回路15から微小直流電圧V1 (例えば0.15
V)を出力させるようにする。
Next, FIGS. 14, 15, and 17 to 2
8, an etching method for etching the Si wafer 43 having the PN junction will be specifically described. First, as shown in FIG. 13, the Si wafer 43 is immersed in the anisotropic etching liquid 14 composed of a 32 wt% KOH aqueous solution having a liquid temperature of 110 ° C. in the container 13, and the etching control operation of the control device 13 is performed. Let it start.
Then, the control device 13 causes the relay 48 on the P layer electrode 46 side.
Is turned on, the relay 49 on the N-layer electrode 47 side is turned off, and a command signal is given to the variable power supply circuit 15 so that the variable power supply circuit 15 outputs a small DC voltage V1 (for example, 0.15).
V) is output.

【0052】これにより、上記微小直流電圧V1 がSi
ウエハ43のP層44に印加されるようになり、この印
加状態で、Siウエハ43のP層44の図13中左面
(エッチング面)を異方性エッチングする処理が進行す
る。この場合、Siウエハ43のP層44のうちのエッ
チングマスク12の開口部12aに対応するエッチング
面が異方性エッチング液14により溶解していき、凹部
50が形成される。
As a result, the minute DC voltage V1 is
The voltage is applied to the P layer 44 of the wafer 43, and in this applied state, the process of anisotropically etching the left surface (etching surface) of the P layer 44 of the Si wafer 43 in FIG. 13 proceeds. In this case, the etching surface of the P layer 44 of the Si wafer 43 corresponding to the opening 12 a of the etching mask 12 is dissolved by the anisotropic etching liquid 14 to form the recess 50.

【0053】ここで、Siウエハ43のP層44に印加
した微小直流電圧V1 は、異方性エッチング可能な程度
の正電圧である。そして、上述したようにSiウエハ4
3を異方性エッチングする工程(以下、第1の工程と称
する)は、制御装置18により所定時間例えば約30分
間実行されるように構成されている。尚、この第1の工
程を実行する時間の長さは、形成する凹部50の深さ寸
法及び異方性エッチング液14のエッチレートに基づい
て適宜設定すれば良い。
Here, the minute DC voltage V1 applied to the P layer 44 of the Si wafer 43 is a positive voltage that allows anisotropic etching. Then, as described above, the Si wafer 4
The step of anisotropically etching 3 (hereinafter referred to as the first step) is configured to be executed by the control device 18 for a predetermined time, for example, about 30 minutes. The length of time for performing the first step may be appropriately set based on the depth dimension of the recess 50 to be formed and the etch rate of the anisotropic etching liquid 14.

【0054】さて、上記第1の工程の実行により、図1
3及び図18に示すように、Siウエハ43のP層44
に凹部50が形成される。この場合、凹部50が異方性
エッチングにより形成されたため、凹部50の内底部5
0aの端部50bの形状は角部となっている。尚、上記
凹部50の内底部50aがダイヤフラム20となる。ま
た、上記第1の工程における微小正電圧V1 の印加状態
を図14の時刻T0から時刻T1までのグラフで示し、
Siウエハ43のP層44に流れる電流(電流検知器1
6による電流検知値)を図15の時刻T0から時刻T1
までのグラフで示す。
By the execution of the first step, as shown in FIG.
3 and FIG. 18, the P layer 44 of the Si wafer 43
A recess 50 is formed in the. In this case, since the recess 50 is formed by anisotropic etching, the inner bottom portion 5 of the recess 50 is
The shape of the end portion 50b of 0a is a corner portion. The inner bottom portion 50a of the recess 50 serves as the diaphragm 20. The application state of the minute positive voltage V1 in the first step is shown in the graph from time T0 to time T1 in FIG.
Current flowing in the P layer 44 of the Si wafer 43 (current detector 1
(Current detection value by 6) from time T0 to time T1 in FIG.
Shown in the graph up to.

【0055】この後、第1の工程が完了した時点T1、
即ち、Siウエハ43のPN接合層の近くまでエッチン
グが進んだ時点で、制御装置18は、P層電極46側の
リレー48をオフすると共に、N層電極47側のリレー
49をオンし、更に、可変電源回路15に指令信号を与
えて、可変電源回路15から陽極酸化用の正電圧として
直流電圧V2 (例えば3.0V)を出力させるようにす
る。これにより、上記直流電圧V2 がSiウエハ43の
N層45に印加されるようになる。この電圧印加によっ
て、通常(従来周知)の電気化学エッチングと同様にし
て、エッチングがSiウエハ43のPN接合層近傍まで
進行すると共に、そのエッチング面が陽極酸化し、そこ
でエッチングが停止する。
After this, at the time T1 when the first step is completed,
That is, when the etching progresses to the vicinity of the PN junction layer of the Si wafer 43, the control device 18 turns off the relay 48 on the P layer electrode 46 side and turns on the relay 49 on the N layer electrode 47 side. A command signal is given to the variable power supply circuit 15 so that the variable power supply circuit 15 outputs a DC voltage V2 (for example, 3.0 V) as a positive voltage for anodic oxidation. As a result, the DC voltage V2 is applied to the N layer 45 of the Si wafer 43. By this voltage application, the etching progresses to the vicinity of the PN junction layer of the Si wafer 43, and the etching surface is anodized in the same manner as in the normal (well-known) electrochemical etching, and the etching is stopped there.

【0056】この場合、上記直流電圧V2 の印加によ
り、Siウエハ43のエッチング面(ダイヤフラム面)
が陽極酸化すると、エッチングがほとんど停止するよう
な状態となるが、実際には、エッチレートが非常に小さ
いだけである。しかし、本実施例の場合、上記直流電圧
V2 を印加する工程の時間は、約5分間(図14及び図
15の時刻T1から時刻T2までの時間t2)であるか
ら、エッチングはほとんど停止している。この時、N層
45に電圧を印加しているため、N層45とP層44と
の間のPN接合近傍となるエッチング面(ダイヤフラム
面)は陽極酸化されるが、エッチング面の側面は陽極酸
化されない。従って、エッチングにより形成された凹部
の角部は十分に陽極酸化されない。従って、この処理だ
けでは凹部の端部(ダイヤフラムの端部)全体を丸める
ことは十分できない。尚、上記Siウエハ43のエッチ
ング面を陽極酸化する工程を、以下、陽極酸化工程と称
する。
In this case, the etching surface (diaphragm surface) of the Si wafer 43 is applied by applying the DC voltage V2.
Is anodized, the etching is almost stopped, but in reality, the etching rate is very small. However, in the case of the present embodiment, the time of the step of applying the DC voltage V2 is about 5 minutes (time t2 from time T1 to time T2 in FIGS. 14 and 15), so etching is almost stopped. There is. At this time, since a voltage is applied to the N layer 45, the etching surface (diaphragm surface) in the vicinity of the PN junction between the N layer 45 and the P layer 44 is anodized, but the side surface of the etching surface is the anode. Not oxidized. Therefore, the corners of the recess formed by etching are not sufficiently anodized. Therefore, this process alone cannot sufficiently round the entire end of the recess (end of the diaphragm). The process of anodizing the etched surface of the Si wafer 43 is hereinafter referred to as an anodizing process.

【0057】次に、上記陽極酸化工程が完了した時点T
2で、制御装置18は、P層電極46側のリレー48を
オンすると共に、N層電極47側のリレー49をオフ
し、更に、可変電源回路15に指令信号を与えて、可変
電源回路15から陽極酸化用の正電圧として直流電圧V
3 (例えば3.5V)を出力させるようにする。これに
より、上記直流電圧V3 がSiウエハ43のP層44に
印加されるようになる。この電圧印加によって、第1の
実施例の第2の工程と同様にして、Siウエハ43のエ
ッチング面(ダイヤフラム面および側壁部)が陽極酸化
すると共に、等方性エッチングが非常にゆっくり(第1
の工程時のエッチレートの約1/50ぐらい)ではある
が進行するようになる。
Next, at the time point T when the anodizing step is completed,
At 2, the control device 18 turns on the relay 48 on the side of the P layer electrode 46, turns off the relay 49 on the side of the N layer electrode 47, and further gives a command signal to the variable power supply circuit 15 so that the variable power supply circuit 15 DC voltage V as a positive voltage for anodic oxidation
3 (for example, 3.5V) is output. As a result, the DC voltage V3 is applied to the P layer 44 of the Si wafer 43. By this voltage application, similarly to the second step of the first embodiment, the etching surface (diaphragm surface and side wall portion) of the Si wafer 43 is anodized, and the isotropic etching is very slow (first step).
Although it is about 1/50 of the etch rate at the time of the process), it progresses.

【0058】そして、本実施例では、上述したようにS
iウエハ43のエッチング面を陽極酸化しながら等方性
エッチングする工程(以下、第2の工程と称す)を、例
えば約5分間実行するように構成されている。これによ
り、Siウエハ43の凹部50の内面部が等方性エッチ
ングされる処理が進行し、該凹部50の内底部50aの
端部50bの形状が丸められる。この場合、上記等方性
エッチングのエッチレートがかなり小さい値であって
も、約5分間実行すれば、凹部50の内底部50aの端
部50bの形状を丸めるのに十分である。ここで、第2
の工程を実行する時間は、上記5分間に限られるもので
はなく、異方性エッチング液14の液の種類や液の温度
やSiウエハ43に印加する正電圧V3 の値等に応じて
適宜設定すれば良い。
In this embodiment, as described above, S
The step of performing isotropic etching while the anodized surface of the i-wafer 43 is anodized (hereinafter referred to as the second step) is performed for about 5 minutes, for example. As a result, the process of isotropically etching the inner surface of the recess 50 of the Si wafer 43 progresses, and the shape of the end 50b of the inner bottom 50a of the recess 50 is rounded. In this case, even if the etching rate of the isotropic etching is a considerably small value, it is sufficient to round the end 50b of the inner bottom 50a of the recess 50 for about 5 minutes. Where the second
The time for executing the step is not limited to the above 5 minutes, and is set appropriately according to the type of the anisotropic etching solution 14, the temperature of the solution, the value of the positive voltage V3 applied to the Si wafer 43, and the like. Just do it.

【0059】この後、上記第2の工程の実行が完了した
ら(時点T3で)、Siウエハ43に正電圧V3 を印加
したままで、Siウエハ43を異方性エッチング液14
中から引き上げて、該Siウエハ43を水洗いする。こ
れにより、Siウエハ43に凹部50、即ち、ダイヤフ
ラム20を形成する処理が完了する。
After that, when the execution of the second step is completed (at time T3), the Si wafer 43 is subjected to the anisotropic etching liquid 14 with the positive voltage V3 being applied.
The Si wafer 43 is pulled up from the inside and washed with water. This completes the process of forming the recess 50, that is, the diaphragm 20, on the Si wafer 43.

【0060】このような構成の第3の実施例によれば、
PN接合を有するSiウエハ43を所定の深さまで異方
性エッチングする第1の工程において、Siウエハ43
に異方性エッチング可能な程度の微小な正電圧V1 を印
加しながら、Siウエハ43を異方性エッチングするよ
うに構成した。この構成の場合、Siウエハ43のエッ
チング面の電位が貴方向にシフトし、Siよりも貴な金
属イオンとの電位差が小さくなるから、エッチング面に
金属(例えばPb)等の不純物が吸着しにくくなる。こ
のため、Siウエハ43のエッチング面が(110)面
であっても、エッチング面が滑らかになり、凹部19の
内底面19aの平滑性をより一層向上することができ
る。
According to the third embodiment having such a configuration,
In the first step of anisotropically etching the Si wafer 43 having a PN junction to a predetermined depth, the Si wafer 43
The Si wafer 43 is configured to be anisotropically etched while applying a small positive voltage V1 to the extent that anisotropic etching is possible. In this structure, the potential of the etching surface of the Si wafer 43 shifts in the noble direction, and the potential difference with the metal ions more noble than Si becomes smaller, so that impurities such as metal (for example, Pb) are less likely to be adsorbed to the etching surface. Become. Therefore, even if the etching surface of the Si wafer 43 is the (110) surface, the etching surface becomes smooth, and the smoothness of the inner bottom surface 19a of the recess 19 can be further improved.

【0061】ここで、Siウエハ43に流す初期電流密
度と、エッチング面の平滑性(面の粗度)を表すRzと
の関係を測定したグラフを図24に示す。この図24に
おいて、黒丸の点が面粗度Rzの実測点を示し、これら
黒丸の点を結ぶ曲線が初期電流密度と面粗度Rzとの関
係を示すグラフである。尚、上記図24において、白丸
の点はマイクロピラミッドの発生頻度の実測点を示し、
これら白丸の点を結ぶ曲線が初期電流密度とマイクロピ
ラミッドの発生頻度との関係を示すグラフである。
FIG. 24 shows a graph obtained by measuring the relationship between the initial current density flowing through the Si wafer 43 and Rz representing the smoothness of the etched surface (surface roughness). In FIG. 24, black dots represent measured points of the surface roughness Rz, and a curve connecting the black dots represents a relationship between the initial current density and the surface roughness Rz. In addition, in FIG. 24, the white circles indicate the actual measurement points of the occurrence frequency of the micropyramid,
A curve connecting these white circles is a graph showing the relationship between the initial current density and the occurrence frequency of micropyramids.

【0062】そして、上記第3の実施例では、初期電流
密度を0.13mA/mmとして、エッチング面の面
粗度Rzが約0.1μmになった。ここで、エッチング
面(P層44)に電圧を印加しない従来構成の電気化学
エッチングを行う場合は、エッチング面の面粗度Rzが
約1.0μmであり、第3の実施例の方が平滑性がかな
り向上した。尚、上記図24のグラフは、異方性エッチ
ング液14として例えば110℃の32wt%KOH水
溶液を使用した場合の実験例である。
In the third embodiment, the initial current density was 0.13 mA / mm 2 , and the surface roughness Rz of the etched surface was about 0.1 μm. Here, in the case of performing the conventional electrochemical etching in which the voltage is not applied to the etching surface (P layer 44), the surface roughness Rz of the etching surface is about 1.0 μm, and the third embodiment is smoother. The sex has improved considerably. Note that the graph of FIG. 24 is an experimental example when a 32 wt% KOH aqueous solution at 110 ° C. is used as the anisotropic etching liquid 14.

【0063】また、図24におけるA点、即ち、初期電
流密度が0の場合(電圧を印加しない場合)のエッチン
グ面の様子を図25に示す。更に、図24におけるB
点、即ち、初期電流密度が0.10mA/mmの場合
のエッチング面の様子を図26に示す。更にまた、図2
4におけるC点、即ち、初期電流密度がほぼ0.15m
A/mmの場合のエッチング面の様子を図27に示
す。そして、図24におけるD点、即ち、初期電流密度
がほぼ0.24mA/mmの場合のエッチング面の様
子を図28に示す。尚、これら図25、図26、図2
7、図28は、エッチング面を撮影した写真を模写した
図である。
FIG. 25 shows the state of point A in FIG. 24, that is, the etching surface when the initial current density is 0 (when no voltage is applied). Further, B in FIG.
FIG. 26 shows the points, that is, the state of the etched surface when the initial current density is 0.10 mA / mm 2 . Furthermore, FIG.
Point C in 4, that is, the initial current density is approximately 0.15 m
The state of the etched surface in the case of A / mm 2 is shown in FIG. FIG. 28 shows the state of the etched surface at point D in FIG. 24, that is, when the initial current density is approximately 0.24 mA / mm 2 . Incidentally, these FIG. 25, FIG. 26 and FIG.
FIG. 7 and FIG. 28 are diagrams showing a photograph of the etched surface.

【0064】図24のグラフと、上記図25、図26、
図27から、初期電流密度を0.10mA/mmより
も大きくすると、エッチング面の平滑性が良くなること
が明確にわかる。一方、初期電流密度を0.18mA/
mmぐらいよりも大きくすると、図28に示すよう
に、エッチング面に、横断面形状がひし形のマイクロピ
ラミッド67が発生し始め、初期電流密度が0.20m
A/mm以上からマイクロピラミッド67が頻繁に発
生するようになる。これらマイクロピラミッド67のう
ちの大きさ(例えばひし形の長い方の対角線の長さ)が
20μm以上のものの1mm当たりの個数を、マイク
ロピラミッド67の発生頻度と定義し、この発生頻度を
測定して図24のグラフを得た。この図24のグラフか
ら、初期電流密度を大きくすると、マイクロピラミッド
67が発生するため、品質が悪化することがよくわか
る。従って、初期電流密度を0.10mA/mm
0.20mA/mm程度、好ましくは、0.12mA
/mm〜0.18mA/mmに設定すると、最も品
質が良くなることがわかる。尚、マイクロピラミッド6
7が発生する場合のエッチング面の面粗度Rzは、エッ
チング面のうちのマイクロピラミッド67がない部分の
面粗度を示す。尚、マイクロピラミッドが発生するよう
なエッチングを行った場合、その後に、マイクロピラミ
ッドが発生しない条件でエッチングすることでマイクロ
ピラミッドを消失させることができる。
The graph of FIG. 24 and the graphs of FIGS.
From FIG. 27, it is clearly seen that when the initial current density is higher than 0.10 mA / mm 2 , the smoothness of the etching surface is improved. On the other hand, the initial current density is 0.18 mA /
When it is larger than about mm 2 , as shown in FIG. 28, a micropyramid 67 having a rhombus cross-sectional shape starts to be generated on the etching surface, and the initial current density is 0.20 m.
From A / mm 2 or more, micropyramids 67 are frequently generated. The number of micropyramids 67 having a size (for example, the length of the longer diagonal of the rhombus) of 20 μm or more per 1 mm 2 is defined as the occurrence frequency of the micropyramids 67, and the occurrence frequency is measured. The graph of FIG. 24 was obtained. From the graph of FIG. 24, it is well understood that when the initial current density is increased, the micropyramids 67 are generated and the quality is deteriorated. Therefore, the initial current density is 0.10 mA / mm 2 ~
About 0.20 mA / mm 2 , preferably 0.12 mA
/ Mm When 2 is set to ~0.18MA / mm 2, it is found that the most quality is improved. Micro Pyramid 6
The surface roughness Rz of the etching surface when 7 occurs indicates the surface roughness of the portion of the etching surface where the micro pyramid 67 is not present. When etching is performed so that micropyramids are generated, the micropyramids can be eliminated by performing etching thereafter under the condition that micropyramids are not generated.

【0065】一方、上記第3の実施例では、Siウエハ
43に異方性エッチング可能な程度の微小な正電圧V1
を印加したので、製造されたダイヤフラム20の寸法
(図17中D1にて示す寸法)のばらつきを大幅に低減
することができた。具体的には、従来構成の電気化学エ
ッチングにより製造されたダイヤフラムの寸法のばらつ
きは±30μm程度であるのに対して、上記第3の実施
例により製造されたダイヤフラム20の寸法のばらつき
は±10μm程度となった。ここで、ダイヤフラムの寸
法D1のばらつきが小さくなる理由について簡単に説明
する。
On the other hand, in the third embodiment, the Si wafer 43 has a small positive voltage V1 that is anisotropically etched.
As a result, the variation in the dimensions of the manufactured diaphragm 20 (dimensions indicated by D1 in FIG. 17) could be significantly reduced. Specifically, the dimensional variation of the diaphragm manufactured by the electrochemical etching of the conventional configuration is about ± 30 μm, while the dimensional variation of the diaphragm 20 manufactured by the third embodiment is ± 10 μm. It became a degree. Here, the reason why the variation in the dimension D1 of the diaphragm is reduced will be briefly described.

【0066】まず、Siウエハ43に形成される凹部5
0の正面図を図17に示し、凹部50の図17中a−a
線に沿う断面図を図18に示す。上記図17及び図18
において、凹部50の底面部50aが(110)面であ
り、上下端部側の斜面50c、50cが(100)面で
あり、左右端部側の斜面50d、50dが(111)面
である。
First, the recess 5 formed in the Si wafer 43.
17 is a front view of the concave portion 50, and FIG.
A sectional view taken along the line is shown in FIG. 17 and 18 above
In, the bottom surface portion 50a of the recess 50 is the (110) surface, the upper and lower end side slopes 50c, 50c are the (100) surfaces, and the left and right end side slopes 50d, 50d are the (111) surfaces.

【0067】さて、従来構成の電気化学エッチングの場
合、Siウエハ43のN層45に例えば1.0V以上の
正電圧を印加するだけであるから、PN接合に逆バイア
スした状態となり、P層44には実質的には電圧が印加
されない状態で異方性エッチングが進行する。この場
合、Siウエハ43のエッチング面の電位がシフトしな
いから、該エッチング面に金属(例えばPb)等の不純
物が吸着し易く、エッチレートが変動することがある。
このエッチレートの変動は、異方性エッチング液14中
のPbの濃度や、エッチング面の面方位や、異方性エッ
チング液14中の液温等によって変化する。
In the case of the conventional electrochemical etching, only a positive voltage of, for example, 1.0 V or more is applied to the N layer 45 of the Si wafer 43, so that the PN junction is reverse biased and the P layer 44 is formed. Anisotropy etching proceeds with no voltage applied to the substrate. In this case, since the potential of the etching surface of the Si wafer 43 does not shift, impurities such as metal (for example, Pb) are likely to be adsorbed on the etching surface, and the etching rate may change.
This change in the etching rate changes depending on the concentration of Pb in the anisotropic etching liquid 14, the plane orientation of the etching surface, the liquid temperature in the anisotropic etching liquid 14, and the like.

【0068】具体的には、エッチレートは、異方性エッ
チング液14中のPbの濃度に応じて図19に示すよう
に変動する。この図19において、曲線P1は面方位が
(110)面の場合を示し、曲線P2は面方位が(10
0)面の場合を示している。尚、この場合、異方性エッ
チング液14は、例えば110℃の32wt%KOH水
溶液である。
Specifically, the etching rate changes as shown in FIG. 19 depending on the concentration of Pb in the anisotropic etching liquid 14. In FIG. 19, a curve P1 shows the case where the plane orientation is the (110) plane, and a curve P2 has the plane orientation (10).
The case of the (0) plane is shown. In this case, the anisotropic etching solution 14 is a 32 wt% KOH aqueous solution at 110 ° C., for example.

【0069】そして、上記(100)面のエッチレート
と上記(110)面のエッチレートとの比を求めると、
図20のグラフのようになる。即ち、上記2つの面のエ
ッチレートの比が、異方性エッチング液14中のPbの
濃度に応じてかなり変動することがわかる。そして、上
記2つの面のエッチレートの比が変動すると、図18に
示すように、(100)面と(110)面のエッチング
の進行量がかなり変化する。(110)面のエッチング
はPN接合界面近傍(実際にはPN接合界面より2〜5
μm程度手前の位置)で停止し、そのエッチング深さは
ほぼ一定である。このため、形成されたダイヤフラム2
0の寸法D1が±30μm程度ばらついてしまうという
欠点があった。
Then, when the ratio of the etch rate of the (100) plane to the etch rate of the (110) plane is calculated,
It becomes like the graph of FIG. That is, it can be seen that the ratio of the etching rates of the above two surfaces varies considerably depending on the concentration of Pb in the anisotropic etching liquid 14. Then, when the ratio of the etch rates of the two surfaces changes, as shown in FIG. 18, the amount of progress of etching of the (100) surface and the (110) surface changes considerably. Etching of the (110) plane is performed near the PN junction interface (actually, 2 to 5
The etching depth is almost constant, and the etching depth is almost constant. Therefore, the formed diaphragm 2
There is a drawback that the dimension D1 of 0 varies about ± 30 μm.

【0070】特に、異方性エッチング液14中のPbの
濃度によって変動する上記2つの面のエッチレートの比
は、異方性エッチング液14の液温の影響を強く受ける
ことがわかった。この液温による変動の一例を図21に
示す。この図21において、曲線Q1はPbの濃度が1
5ppbの場合を示し、曲線Q2はPbの濃度が130
ppbの場合を示している。上記図21から、異方性エ
ッチング液14の液温が高くなるほど、異方性エッチン
グ液14中のPbの濃度に起因する上記2つの面のエッ
チレートの比の変動が大きくなることがわかる。従っ
て、従来構成の場合、異方性エッチング液14の液温を
高くすると、ダイヤフラムの寸法D1のばらつきが一層
大きくなってしまうという欠点があった。
In particular, it was found that the ratio of the etch rates of the above two surfaces, which varies depending on the concentration of Pb in the anisotropic etching solution 14, is strongly influenced by the temperature of the anisotropic etching solution 14. FIG. 21 shows an example of the fluctuation due to the liquid temperature. In FIG. 21, the curve Q1 has a Pb concentration of 1
The curve Q2 shows the case of 5 ppb and the concentration of Pb is 130.
The case of ppb is shown. It can be seen from FIG. 21 that the higher the liquid temperature of the anisotropic etching liquid 14, the greater the variation in the ratio of the etch rates of the two surfaces due to the Pb concentration in the anisotropic etching liquid 14. Therefore, in the case of the conventional configuration, when the temperature of the anisotropic etching liquid 14 is increased, there is a drawback that the variation of the dimension D1 of the diaphragm is further increased.

【0071】尚、上記従来構成の電気化学エッチングに
よれば、エッチングがPN接合層近傍まで達すると、エ
ッチング面が陽極酸化してエッチングが自動停止するか
ら、凹部の深さ寸法、即ち、ダイヤフラムの厚さ寸法に
ついては高精度に形成することができる。
According to the above-described conventional electrochemical etching, when the etching reaches the vicinity of the PN junction layer, the etching surface is anodized and the etching is automatically stopped. Therefore, the depth of the concave portion, that is, the diaphragm. The thickness dimension can be formed with high precision.

【0072】さて、上記した従来構成の電気化学エッチ
ングに対して、第3の実施例においては、Siウエハ4
3のP層を所定の深さ(PN接合界面から10〜20μ
m程度P層寄りの領域)まで異方性エッチングする第1
の工程において、Siウエハ43に異方性エッチング可
能な程度の微小な正電圧V1 をP層に印加しながら、S
iウエハ43を異方性エッチングするように構成した。
この構成の場合、Siウエハ43のエッチング面の電位
が正の方向にシフトするから、エッチング面に金属(例
えばPb)等の不純物が吸着しにくくなる。このため、
Siウエハ43の(100)面のエッチレートと(11
0)面のエッチレートとの比は、図22のグラフに示す
ように、異方性エッチング液14中のPbの濃度に関係
なくほとんど一定になる。この結果、上記第3の実施例
により製造されたダイヤフラム20の寸法D1のばらつ
きは±10μm程度に小さくなるのである。また、面精
度も向上する。尚、上記図22のグラフは、異方性エッ
チング液14として例えば110℃の32wt%KOH
水溶液を使用し、P層44への印加電圧を例えば0.1
Vとし、Siウエハ43に流れる電流の電流密度を0.
13mA/mmとした。
In contrast to the above-described conventional electrochemical etching, the Si wafer 4 is used in the third embodiment.
The P layer of 3 has a predetermined depth (10 to 20 μ from the PN junction interface).
Anisotropic etching is performed up to a region near the P layer by about m.
In the process of S, while applying a minute positive voltage V1 to the P layer to the extent that anisotropic etching can be performed on the Si wafer 43, S
The i-wafer 43 was configured to be anisotropically etched.
In this case, the potential of the etching surface of the Si wafer 43 shifts in the positive direction, so that impurities such as metal (for example, Pb) are less likely to be adsorbed on the etching surface. For this reason,
The etch rate of the (100) surface of the Si wafer 43 and (11
As shown in the graph of FIG. 22, the ratio of the (0) plane to the etch rate is almost constant regardless of the concentration of Pb in the anisotropic etching liquid 14. As a result, the variation in the dimension D1 of the diaphragm 20 manufactured according to the third embodiment is reduced to about ± 10 μm. Also, the surface accuracy is improved. The graph of FIG. 22 shows that the anisotropic etching liquid 14 is, for example, 32 wt% KOH at 110 ° C.
The voltage applied to the P layer 44 is set to, for example, 0.1 by using an aqueous solution.
V, and the current density of the current flowing through the Si wafer 43 is 0.
It was set to 13 mA / mm 2 .

【0073】ここで、上記110℃の32wt%KOH
水溶液からなる異方性エッチング液14を使用した場合
について、(100)面のエッチレートと(110)面
のエッチレートとの比と、Siウエハ43に流れる電流
の電流密度との関係を測定したグラフを図23に示す。
この図23において、曲線R1はPb濃度が130pp
bである場合を示し、R2はPb濃度が15ppbであ
る場合を示している。この図23から、初期電流密度が
0mA/mmである場合(電圧を印加しない場合)、
上記エッチレートの比が大きくなってしまうことがわか
る。また、初期電流密度が0.18mA/mmよりも
大きい場合は、エッチング面にマイクロピラミッドが発
生するという問題がある。このため、上記第3の実施例
では、初期電流密度が0.10mA/mm以上0.1
8mA/mm以下となるように、制御装置18及び可
変電源回路15によってSiウエハ43のP層44に印
加する電圧V1 の大きさを調整している。
Here, the above 32 wt% KOH at 110 ° C.
The relationship between the ratio of the etch rate of the (100) plane to the etch rate of the (110) plane and the current density of the current flowing through the Si wafer 43 was measured in the case where the anisotropic etching solution 14 made of an aqueous solution was used. The graph is shown in FIG.
In FIG. 23, the curve R1 has a Pb concentration of 130 pp.
b, and R2 shows the case where the Pb concentration is 15 ppb. From FIG. 23, when the initial current density is 0 mA / mm 2 (when no voltage is applied),
It can be seen that the ratio of the above etching rates becomes large. Further, when the initial current density is higher than 0.18 mA / mm 2 , there is a problem that micropyramids are generated on the etching surface. Therefore, in the third embodiment, the initial current density is 0.10 mA / mm 2 or more and 0.1 or more.
The magnitude of the voltage V1 applied to the P layer 44 of the Si wafer 43 is adjusted by the controller 18 and the variable power supply circuit 15 so as to be 8 mA / mm 2 or less.

【0074】また、上記第3の実施例では、第1の工程
が完了した時点T1、即ち、Siウエハ43のPN接合
層の近く(PN接合界面から10〜20μm程度P層寄
りの領域)までエッチングが進んだ時点で、P層44へ
の電圧印加を止めてN層45へ陽極酸化用の正電圧とし
て直流電圧V2 を印加するように構成した。この電圧V
2 の印加によって、通常の電気化学エッチングと同様に
して、エッチングがSiウエハ43のエッチングPN接
合層近傍まで進行すると共に、そのエッチング面(ダイ
ヤフラム面)が陽極酸化して、エッチングが自動的に停
止する。このため、凹部50の深さ寸法、即ち、ダイヤ
フラム20の厚さ寸法を高精度に形成することができ
る。
In the third embodiment, the time T1 at which the first process is completed, that is, near the PN junction layer of the Si wafer 43 (a region near the P layer from the PN junction interface by about 10 to 20 μm). When the etching progressed, the voltage application to the P layer 44 was stopped and the DC voltage V2 was applied to the N layer 45 as a positive voltage for anodic oxidation. This voltage V
By applying 2, the etching proceeds to the vicinity of the etching PN junction layer of the Si wafer 43, and the etching surface (diaphragm surface) is anodized in the same manner as normal electrochemical etching, and the etching stops automatically. To do. Therefore, the depth dimension of the recess 50, that is, the thickness dimension of the diaphragm 20 can be formed with high accuracy.

【0075】更に、上記第3の実施例では、陽極酸化工
程が完了した時点T2で、N層45への電圧印加を止め
てP層44に陽極酸化用の正電圧として直流電圧V3
(例えば3.5V)を印加するように構成した。この電
圧V3 の印加によって、第1の実施例の第2の工程と同
様にして、Siウエハ43のエッチング面(ダイヤフラ
ム面および側壁部)が陽極酸化すると共に、等方性エッ
チングがゆっくりではあるが進行するようになる。これ
によって、Siウエハ43の凹部50の内底部50aが
等方性エッチングされる処理が進行し、上記凹部50の
内底部50aの端部50bの形状が丸められる。この結
果、ダイヤフラム20の耐圧強度が高くなる。
Further, in the third embodiment, at the time T2 when the anodizing process is completed, the voltage application to the N layer 45 is stopped and the DC voltage V3 is applied to the P layer 44 as a positive voltage for anodizing.
(For example, 3.5 V) is applied. By applying this voltage V3, the etching surface (diaphragm surface and side wall portion) of the Si wafer 43 is anodized in the same manner as in the second step of the first embodiment, and isotropic etching is slow. It will progress. As a result, the process of isotropically etching the inner bottom portion 50a of the recess 50 of the Si wafer 43 progresses, and the shape of the end 50b of the inner bottom portion 50a of the recess 50 is rounded. As a result, the pressure resistance of the diaphragm 20 increases.

【0076】図29は本発明の第4の実施例を示すもの
である。尚、第2及び第3の実施例と同一部分には同一
符号を付している。この第4の実施例は、PN接合を有
するSiウエハ43をエッチングするに際して、図29
に示すエッチング装置21を使用するように構成した。
上記エッチング装置21は、図12に示すエッチング装
置とほぼ同じ装置であり、異なるところは次の点であ
る。
FIG. 29 shows a fourth embodiment of the present invention. The same parts as those in the second and third embodiments are designated by the same reference numerals. In the fourth embodiment, when etching the Si wafer 43 having the PN junction, the process shown in FIG.
The etching device 21 shown in FIG.
The etching apparatus 21 is substantially the same as the etching apparatus shown in FIG. 12, except for the following points.

【0077】即ち、2個の陽極電極29、30のうちの
一方の陽極電極29の先端部をSiウエハ43のP層4
4に接続し、他方の陽極電極30の先端部をSiウエハ
43のN層45に接続している。そして、上記一方の陽
極電極29の基端部をリレー48を介して可変電源回路
15の正側端子15aに接続し、上記他方の陽極電極3
0の基端部をリレー49を介して可変電源回路15の正
側端子15aに接続している。
That is, the tip portion of one of the two anode electrodes 29, 30 is connected to the P layer 4 of the Si wafer 43.
4 and the tip of the other anode electrode 30 is connected to the N layer 45 of the Si wafer 43. The base end of the one anode electrode 29 is connected to the positive terminal 15a of the variable power supply circuit 15 via the relay 48, and the other anode electrode 3 is connected.
The base end of 0 is connected to the positive terminal 15a of the variable power supply circuit 15 via the relay 49.

【0078】尚、上述した以外の第4の実施例の構成
は、第2または第3の実施例と同じ構成となっている。
従って、上記第4の実施例においても、第2または第3
の実施例とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
The structure of the fourth embodiment other than the above is the same as that of the second or third embodiment.
Therefore, also in the above-mentioned fourth embodiment, the second or third
It is possible to obtain substantially the same effect as that of the embodiment.

【0079】図30ないし図41は本発明の第5の実施
例を示すものである。尚、第1ないし第4の実施例と同
一部分には同一符号を付している。まず、第5の実施例
によって解決する課題について説明する。前述した第1
の実施例においては、Siウエハ11を所定の深さまで
異方性エッチングする第1の工程において、Siウエハ
11に異方性エッチング可能な程度の微小な正電圧V1
を印加しながら、Siウエハ11を異方性エッチングす
るようにした。これにより、エッチング液中に含まれる
金属(例えばPb)等の不純物がエッチング面に吸着し
にくくなるから、Siウエハ11のエッチング面が(1
10)面であっても、エッチング面が滑らかになり、凹
部19の内底面19aの平滑性が向上すると共に、寸法
のばらつきも低減する。
30 to 41 show a fifth embodiment of the present invention. The same parts as those in the first to fourth embodiments are designated by the same reference numerals. First, the problem solved by the fifth embodiment will be described. First mentioned above
In the first embodiment, in the first step of anisotropically etching the Si wafer 11 to a predetermined depth, a small positive voltage V1 that is anisotropically etchable to the Si wafer 11 is used.
Is applied, the Si wafer 11 is anisotropically etched. As a result, impurities such as a metal (for example, Pb) contained in the etching liquid are less likely to be adsorbed on the etching surface, so that the etching surface of the Si wafer 11 becomes (1
Even with the 10) surface, the etched surface becomes smooth, the inner bottom surface 19a of the recess 19 is improved in smoothness, and the dimensional variation is reduced.

【0080】ここで、Siウエハ11に印加する電圧V
1 の大きさは、Siウエハ11がP型Siである場合、
0〜0.2V程度の小さな電圧であり、この小さな電圧
範囲で印加電圧をコントロールしなければならなかっ
た。このため、第1の実施例の場合、異方性エッチング
可能な程度の微小な正電圧V1 を印加するための電圧制
御を精密に行うシステムが必要であった。
Here, the voltage V applied to the Si wafer 11 is
If the Si wafer 11 is P-type Si, the size of 1 is
The voltage was as small as 0 to 0.2 V, and the applied voltage had to be controlled within this small voltage range. For this reason, in the case of the first embodiment, a system for precisely controlling the voltage for applying the minute positive voltage V1 to the extent that anisotropic etching is possible is required.

【0081】また、Siウエハ11がN型Siである場
合には、Siウエハ11に印加する電圧V1 が負電圧と
なると共に、−0.2〜−0.05V程度の狭い電圧範
囲となることがわかった。ここで、N型Siウエハにつ
いての印加電圧に対するエッチング特性を実験により求
めた実験結果を図31(a)及び(b)に示す。この図
31(a)は印加電圧と電流密度との関係を示す特性図
であり、図31(b)は印加電圧とエッチレートとの関
係を示す特性図である。従って、Siウエハ11がN型
Siである場合、電圧制御の精度を更に高めなければな
らないという問題点があった。
When the Si wafer 11 is N-type Si, the voltage V1 applied to the Si wafer 11 is a negative voltage and the voltage range is about -0.2 to -0.05V. I understood. Here, the experimental results of the etching characteristics of the N-type Si wafer with respect to the applied voltage are shown in FIGS. 31 (a) and 31 (b). 31A is a characteristic diagram showing the relationship between the applied voltage and the current density, and FIG. 31B is a characteristic diagram showing the relationship between the applied voltage and the etch rate. Therefore, when the Si wafer 11 is N-type Si, there is a problem that the accuracy of voltage control must be further improved.

【0082】このような問題点を解消するために、本発
明者は、第5の実施例のように構成するエッチング方法
を発明した。第5の実施例では、Siウエハに抵抗体を
直列接続して電圧を印加するように構成した。具体的に
は、図33に示すようなエッチング装置21を使用し
た。このエッチング装置21は、図12に示す第2の実
施例のエッチング装置21と基本的構成がほぼ同じ装置
であり、異なるところは次の点である。
In order to solve such a problem, the inventor of the present invention invented an etching method constituted as in the fifth embodiment. In the fifth embodiment, a resistor is connected in series to the Si wafer to apply a voltage. Specifically, the etching device 21 as shown in FIG. 33 was used. This etching device 21 has substantially the same basic configuration as the etching device 21 of the second embodiment shown in FIG. 12, except for the following points.

【0083】即ち、陽極電極29、30の基端部と可変
電源回路15の正側端子15aとの間に、抵抗接続切換
回路71を設けた点と、可変電源回路15の両端子15
a及び15bと抵抗接続切換回路71及び陰極電極37
との間に電圧極性切換回路72を設けた点とである。ま
ず、抵抗接続切換回路71は、トランジスタやリレー等
からなるスイッチング素子73と抵抗体74を直列接続
した直列回路と、トランジスタやリレー等からなるスイ
ッチング素子75とを並列接続して構成されている。上
記2個のスイッチング素子73、75は、前記制御装置
18によりオンオフ制御されるように構成されている。
上記抵抗体74は、例えば20Ωの抵抗である。
That is, a resistance connection switching circuit 71 is provided between the base ends of the anode electrodes 29 and 30 and the positive terminal 15a of the variable power supply circuit 15, and both terminals 15 of the variable power supply circuit 15 are provided.
a and 15b, resistance connection switching circuit 71, and cathode electrode 37
And a voltage polarity switching circuit 72 is provided between and. First, the resistance connection switching circuit 71 is configured by connecting in parallel a series circuit in which a switching element 73 including a transistor and a relay and a resistor 74 are connected in series, and a switching element 75 including a transistor and a relay. The two switching elements 73 and 75 are configured to be on / off controlled by the control device 18.
The resistor 74 has a resistance of 20Ω, for example.

【0084】この構成の場合、スイッチング素子73を
オンすると共に、スイッチング素子75をオフすると、
Siウエハ11に抵抗体74が直列接続されるように構
成されている。また、スイッチング素子73をオフする
と共に、スイッチング素子75をオンすると、Siウエ
ハ11に抵抗体74が接続されない構成となるように構
成されている。
In the case of this structure, when the switching element 73 is turned on and the switching element 75 is turned off,
The resistor 74 is configured to be connected in series to the Si wafer 11. Further, when the switching element 73 is turned off and the switching element 75 is turned on, the resistor 74 is not connected to the Si wafer 11.

【0085】一方、電圧極性切換回路72は、トランジ
スタやリレー等からなる4個のスイッチング素子76、
77、78、79を、図33に示すように接続して構成
されている。この構成の場合、スイッチング素子76及
び79をオンすると共に、スイッチング素子77及び7
8をオフすると、Siウエハ11に正電圧が印加され
る。また、スイッチング素子76及び79をオフすると
共に、スイッチング素子77及び78をオンすると、S
iウエハ11に負電圧が印加されるように構成されてい
る。
On the other hand, the voltage polarity switching circuit 72 is composed of four switching elements 76 including transistors and relays,
77, 78, 79 are connected as shown in FIG. In the case of this configuration, the switching elements 76 and 79 are turned on and the switching elements 77 and 7 are turned on.
When 8 is turned off, a positive voltage is applied to the Si wafer 11. When the switching elements 76 and 79 are turned off and the switching elements 77 and 78 are turned on, S
A negative voltage is applied to the i-wafer 11.

【0086】上記した構成のエッチング装置21を使用
して、N型のSiウエハ11をエッチングするのである
が、ここで、N型のSiウエハ11について図30を参
照して簡単に説明する。図30に示すように、N型のS
iウエハ11の下面には、所定形状のゲージ62が形成
されていると共に、例えば全体としてほぼ格子状をなす
Al製の給電用電極64が形成されている。そして、N
型のSiウエハ11の他方の面である上面には、例えば
SiOやSiN膜等からなるエッチングマスク12が
形成されている。
The N-type Si wafer 11 is etched by using the etching apparatus 21 having the above-described structure. Here, the N-type Si wafer 11 will be briefly described with reference to FIG. As shown in FIG. 30, N-type S
On the lower surface of the i-wafer 11, a gauge 62 having a predetermined shape is formed, and for example, an Al-made power supply electrode 64 which is substantially in a lattice shape as a whole is formed. And N
An etching mask 12 made of, for example, SiO 2 or SiN film is formed on the other surface of the mold Si wafer 11.

【0087】さて、上記N型のSiウエハ11を図33
に示すエッチング装置21を使用してエッチングする場
合のエッチング動作について説明する。Siウエハ11
をPt電極と対向させてアルカリエッチング液中に浸漬
し、電圧を印加した場合、電圧が所定値以下の場合に
は、異方性のエッチングが進行し、電圧が所定値以上の
場合には、Siが陽極酸化される。ここで、Siが陽極
酸化される場合、Si上に酸化膜が形成され、アルカリ
によって酸化膜がすこしずつエッチングされるため、非
常に穏やかな等方性のエッチングが進行する。
Now, the N-type Si wafer 11 is shown in FIG.
The etching operation when etching is performed using the etching apparatus 21 shown in FIG. Si wafer 11
Is immersed in an alkaline etching solution facing the Pt electrode, and when a voltage is applied, anisotropic etching proceeds when the voltage is a predetermined value or less, and when the voltage is a predetermined value or more, Si is anodized. Here, when Si is anodized, an oxide film is formed on Si and the oxide film is slightly etched by alkali, so that a very gentle isotropic etching proceeds.

【0088】一方、非常に小さい電圧を印加する場合、
基本的には異方性のエッチングが進行するが、電圧を印
加しない場合に比べ、エッチング面が平滑化されると共
に、各面のエッチレート比が変化する。また、所定電圧
を印加した場合、エッチング液中の微量金属不純物(P
b等)による(100)面と(110)面のエッチレー
ト変動を無くすことができる。しかし、印加電圧が大き
くなると、エッチング面上にマイクロピラミッドが発生
し易くなり、ついには異方性が消失し、Siが陽極酸化
されるようになる。
On the other hand, when a very small voltage is applied,
Although anisotropic etching basically progresses, the etching surface is smoothed and the etching rate ratio of each surface changes as compared with the case where no voltage is applied. Further, when a predetermined voltage is applied, a trace amount of metal impurities (P
It is possible to eliminate the variation in the etch rate of the (100) plane and the (110) plane due to (b) or the like. However, when the applied voltage increases, micropyramids are likely to occur on the etched surface, and finally the anisotropy disappears and Si is anodized.

【0089】ここで、液温が例えば110℃で濃度が3
2wt%のKOH水溶液からなる異方性エッチング液1
4を使用し、抵抗体74を接続せずに、即ち、スイッチ
ング素子73をオフし且つスイッチング素子75をオン
した状態で、N型のSiウエハ11に電圧を印加したと
きに、エッチング面である(110)面の初期電流密度
及びエッチレートを測定すると、図31に示すようなエ
ッチング特性図が得られた。尚、N型のSiウエハ11
としては、比抵抗が0.6〜1.2Ω・cmのものを用
いた。
Here, the liquid temperature is 110 ° C. and the concentration is 3
Anisotropic etching solution 1 consisting of 2 wt% KOH aqueous solution
4 is an etching surface when a voltage is applied to the N-type Si wafer 11 without using the resistor 74, that is, with the switching element 73 turned off and the switching element 75 turned on. When the initial current density and the etch rate of the (110) plane were measured, the etching characteristic diagram as shown in FIG. 31 was obtained. The N-type Si wafer 11
The specific resistance was 0.6 to 1.2 Ω · cm.

【0090】上記エッチング特性は、エッチングの条
件、ウエハの種類(不純物種及び濃度)の他、各種接触
抵抗等も含めた給電回路系内の抵抗等により変動する。
この場合において、例えば、同種類のウエハを用い、同
じエッチングマスクパターンの場合には、エッチング特
性の変動要因は、給電回路内の抵抗に依存するようにな
る。しかし、抵抗無しと抵抗20Ωの場合の同一初期電
流密度下においては、エッチレート等のエッチング特性
は一定になる。
The etching characteristics vary depending on the etching conditions, the type of the wafer (impurity species and concentration), and the resistance in the power supply circuit system including various contact resistances.
In this case, for example, when the same type of wafer is used and the same etching mask pattern is used, the variation factor of the etching characteristics depends on the resistance in the power feeding circuit. However, under the same initial current density when there is no resistance and when the resistance is 20Ω, the etching characteristics such as the etching rate become constant.

【0091】従って、電圧と電流がほぼリニアに変化す
る電圧領域におけるエッチング特性は、エッチング面の
初期電流(密度)によってきまるといえ、エッチング初
期の電流を制御すれば、エッチングの繰り返し性を確保
することができる。このため、エッチング初期電流密
度、即ち、電流値を被エッチング面積で割った値を制御
する必要がある。
Therefore, it can be said that the etching characteristics in the voltage region where the voltage and the current change substantially linearly depend on the initial current (density) of the etching surface, but if the current at the initial etching is controlled, the repeatability of etching is secured. be able to. Therefore, it is necessary to control the initial etching current density, that is, a value obtained by dividing the current value by the area to be etched.

【0092】ここで、初期電流密度に対するエッチング
面の粗度、即ち、(110)面の粗度は、図34に示す
グラフのようになる。尚、図34におけるA点、即ち、
初期電流密度が0の場合(電圧を印加しない場合)のエ
ッチング面の様子を図35に示す。そして、図34にお
けるB点、即ち、初期電流密度がほぼ0.07mA/m
の場合のエッチング面の様子を図36に示す。ま
た、図34におけるC点、即ち、初期電流密度がほぼ
0.14mA/mmの場合のエッチング面の様子を図
37に示す。更に、図34におけるD点、即ち、初期電
流密度がほぼ0.24mA/mmの場合のエッチング
面の様子を図38に示す。これら図35、図36、図3
7、図38は、エッチング面を撮影した写真を模写した
図である。
Here, the roughness of the etched surface with respect to the initial current density, that is, the roughness of the (110) surface is as shown in the graph of FIG. Incidentally, point A in FIG. 34, that is,
FIG. 35 shows the state of the etched surface when the initial current density is 0 (when no voltage is applied). Then, at point B in FIG. 34, that is, the initial current density is approximately 0.07 mA / m.
The state of the etched surface in the case of m 2 is shown in FIG. Further, FIG. 37 shows the state of the etching surface at point C in FIG. 34, that is, when the initial current density is approximately 0.14 mA / mm 2 . Further, FIG. 38 shows the state of the etched surface at point D in FIG. 34, that is, when the initial current density is approximately 0.24 mA / mm 2 . These FIG. 35, FIG. 36, and FIG.
FIG. 7 and FIG. 38 are diagrams showing a photograph of the etched surface.

【0093】また、初期電流密度に対するエッチング面
上のマイクロピラミッド発生頻度は、図39に示すグラ
フのようになる。更に、初期電流密度に対する(10
0)面と(110)面のエッチレート比は、図40に示
すグラフのようになる。
The frequency of occurrence of micropyramids on the etched surface with respect to the initial current density is as shown in the graph of FIG. Furthermore, for the initial current density (10
The etch rate ratio between the (0) plane and the (110) plane is as shown in the graph of FIG.

【0094】そして、上記図34、図39及び図40か
ら、エッチング液中に含まれるPb等の微量金属不純物
の影響による寸法変動が少なくなり、且つ、平滑なダイ
ヤフラムを形成するには、エッチング面の初期電流密度
を0.07〜0.17mA/mmの範囲内に設定する
ように制御すれば良いことがわかる。そして、給電回路
抵抗の少ない状態、即ち、抵抗体74を接続しない状態
でエッチングする場合において、上記した範囲の電流密
度を得るには、図31(a)に示すように、(−0.
2)〜(−0.05)Vの負電圧を印加する必要があ
る。
From FIG. 34, FIG. 39 and FIG. 40 described above, in order to form a smooth diaphragm in which dimensional variation due to the influence of trace metal impurities such as Pb contained in the etching solution is reduced, It can be seen that the initial current density of 1 may be controlled so as to be set within the range of 0.07 to 0.17 mA / mm 2 . Then, in the case where etching is performed in a state where the resistance of the power feeding circuit is small, that is, in a state where the resistor 74 is not connected, in order to obtain the current density in the above range, as shown in FIG.
It is necessary to apply a negative voltage of 2) to (-0.05) V.

【0095】しかし、他のエッチング工程においては、
上記したかなり小さい負電圧に比べて大きい正電圧を印
加しなければならない場合がある。例えば、エッチング
初期においてエッチング液の温度が安定するまでエッチ
ングを停止させたり、エッチング後にダイヤフラム端部
を丸めたりするために、シリコンを陽極酸化する場合に
は、例えば1〜3V程度の正電圧を印加させる必要があ
る。このような場合には、電圧の極性を切り換えると共
に、負電圧を印加する場合に上記した範囲のかなり小さ
い値の負電圧を印加しなければならないので、各場合に
電流密度を一定に制御することは、かなり困難な電圧制
御となる。
However, in other etching steps,
In some cases, it is necessary to apply a large positive voltage as compared with the above-mentioned considerably small negative voltage. For example, when the silicon is anodized to stop the etching until the temperature of the etching solution stabilizes at the initial stage of etching or to round the diaphragm end after etching, a positive voltage of, for example, about 1 to 3 V is applied. Need to let. In such a case, it is necessary to switch the polarity of the voltage and to apply a negative voltage of a considerably small value within the above range when applying a negative voltage. Therefore, control the current density to be constant in each case. Causes a fairly difficult voltage control.

【0096】そこで、給電回路内に20Ωの抵抗体74
を設けることにより、正電圧だけで電圧制御できるよう
に構成したのである。ここで、液温が例えば110℃で
濃度が32wt%のKOH水溶液からなる異方性エッチ
ング液14を使用し、抵抗体74を接続し、即ち、スイ
ッチング素子73をオンし且つスイッチング素子75を
オフした状態で、N型のSiウエハ11に電圧を印加し
たときに、エッチング面である(110)面の初期電流
密度及びエッチレートを測定すると、図32において黒
丸及び黒丸を結ぶ曲線で示すようなエッチング特性図が
得られた。尚、N型のSiウエハ11としては、比抵抗
が0.6〜1.2Ω・cmのものを用いた。また、図3
2において、白丸及び白丸を結ぶ曲線で示すエッチング
特性は、抵抗体74を接続しない場合である。
Therefore, a resistor 74 of 20Ω is provided in the feeding circuit.
By providing the above, the voltage can be controlled only by the positive voltage. Here, the anisotropic etching solution 14 composed of a KOH aqueous solution having a liquid temperature of, for example, 110 ° C. and a concentration of 32 wt% is used to connect the resistor 74, that is, the switching element 73 is turned on and the switching element 75 is turned off. In this state, when a voltage is applied to the N-type Si wafer 11, the initial current density and the etch rate of the (110) plane, which is the etching plane, are measured. As shown in FIG. An etching characteristic diagram was obtained. As the N-type Si wafer 11, one having a specific resistance of 0.6 to 1.2 Ω · cm was used. Also, FIG.
In FIG. 2, the etching characteristic indicated by the white circles and the curve connecting the white circles is the case where the resistor 74 is not connected.

【0097】上記図32(a)から、抵抗体74を接続
した場合には、エッチング面の初期電流密度を0.07
〜0.17mA/mmの適性範囲内に設定するための
印加電圧範囲は、正電位側へシフトするとともに拡が
り、0.2〜1.0Vとなる。従って、この印加電圧範
囲は、陽極酸化する場合の印加電圧と同じ正電圧である
と共に、比較的電圧制御が容易な広い電圧範囲である。
From FIG. 32 (a), when the resistor 74 is connected, the initial current density of the etching surface is 0.07.
The applied voltage range for setting within an appropriate range of 0.17 mA / mm 2 is 0.2 to 1.0 V as it shifts to the positive potential side and widens. Therefore, this applied voltage range is the same positive voltage as the applied voltage in the case of anodic oxidation, and is a wide voltage range in which voltage control is relatively easy.

【0098】これに対して、エッチング初期においてエ
ッチング液の温度が安定化するまでエッチングを停止さ
せたり、エッチング後にダイヤフラム端部を丸めたりす
るために、シリコンを陽極酸化する場合には、抵抗体7
4の抵抗値が小さい方が、印加する電圧を小さくするこ
とができる。従って、このような場合には、接続する抵
抗体74の抵抗値を小さくするように、または、抵抗体
74を接続しないように回路を切り換えると、総合的な
印加電圧範囲を小さくすることが可能となり、それだけ
電圧制御性が向上する。
On the other hand, when silicon is anodized in order to stop the etching until the temperature of the etching solution is stabilized at the initial stage of etching or to round the end of the diaphragm after etching, the resistor 7 is used.
The smaller the resistance value of 4 is, the smaller the applied voltage can be. Therefore, in such a case, the total applied voltage range can be reduced by switching the circuit so that the resistance value of the resistor 74 to be connected is reduced or the resistor 74 is not connected. Therefore, the voltage controllability is improved accordingly.

【0099】次に、初期電流密度の制御方法について説
明する。微小電圧を印加してエッチングする場合、エッ
チング時の電流(密度)は、エッチングの進行によりダ
イヤフラム形状が変化するのに伴い徐々に変化する。エ
ッチング初期には、対象となるのが(110)面のみで
あるため、電流は印加電圧に依存してほぼ一定になる。
しかし、接触抵抗及びシリコン基板の不純物濃度等によ
っても、電流にばらつきが生ずるので、初期電流密度
(実際には電流値)が所定値になるように印加電圧を調
整すれば良い。
Next, a method of controlling the initial current density will be described. When etching is performed by applying a minute voltage, the current (density) at the time of etching gradually changes as the shape of the diaphragm changes as the etching progresses. At the initial stage of etching, only the (110) plane is of interest, so the current becomes almost constant depending on the applied voltage.
However, since the current also varies depending on the contact resistance and the impurity concentration of the silicon substrate, the applied voltage may be adjusted so that the initial current density (actually, the current value) becomes a predetermined value.

【0100】例えば、図33に示すエッチング装置21
を使用する場合、加熱したエッチング液を処理槽である
枠体23内に入れ、エッチングを開始してから液温が目
標値(例えば110℃)になるまでに数分間を要する。
この間は、エッチングが進行しないように、例えば抵抗
を接続しない(抵抗無しの)場合、1V程度の電圧を印
加しておく。そして、液温が目標値に達して安定化した
時点で、20Ωの抵抗体74を接続し、印加電圧を0.
2〜1Vとして、給電回路に流れる電流をモニターし
(検出し)、電流密度が所定値である適性範囲(0.0
7〜0.17mA/mm)になるように、電圧を調整
するように制御するのである。
For example, the etching apparatus 21 shown in FIG.
When using, the heated etching solution is put in the frame body 23 which is a processing tank, and it takes several minutes after the etching is started until the solution temperature reaches a target value (for example, 110 ° C.).
During this period, for example, when a resistor is not connected (without a resistor), a voltage of about 1 V is applied so that the etching does not proceed. Then, when the liquid temperature reaches the target value and stabilizes, the resistor 74 of 20Ω is connected and the applied voltage is set to 0.
The current flowing in the power feeding circuit is monitored (detected) at 2 to 1 V, and the current density is within a suitable range (0.0).
The voltage is controlled so as to be 7 to 0.17 mA / mm 2 ).

【0101】尚、上記エッチング装置21を用いる場
合、Siウエハ11自身の抵抗率(比抵抗)や、Siウ
エハ11と給電電極29、30との接触抵抗等の制御し
得ない変動要因がある。このため、上述したように、エ
ッチング初期に電圧を印加し、電流を測定した後、この
電流が所定値(適性範囲)となるように、印加電圧を微
調整すると、制御性が高くなる。
When the etching apparatus 21 is used, there are uncontrollable fluctuation factors such as the resistivity (specific resistance) of the Si wafer 11 itself and the contact resistance between the Si wafer 11 and the power supply electrodes 29 and 30. Therefore, as described above, when the voltage is applied at the initial stage of etching, the current is measured, and then the applied voltage is finely adjusted so that the current becomes a predetermined value (appropriate range), the controllability becomes high.

【0102】次に、元厚が300μmのN型のSiウエ
ハ11を用いて、厚みが30μmのダイヤフラムを形成
する場合のエッチング条件について説明する。まず、抵
抗体74を接続しない状態で、例えば1Vの第1の電圧
を例えば10分間印加し、エッチング液の温度が安定す
るまで、Siウエハ11を陽極酸化する。この後、抵抗
接続切換回路71を切換作動させて抵抗体74を接続
し、例えば1Vの電圧を印加して、Siウエハ11に流
れる電流値をモニターすると共に、電流密度が例えば
0.14mA/mmとなるように印加電圧を微調整す
る。そして、この電圧にて例えば29分間エッチングを
続ける。
Next, etching conditions for forming a diaphragm having a thickness of 30 μm using an N-type Si wafer 11 having an original thickness of 300 μm will be described. First, without connecting the resistor 74, a first voltage of 1 V, for example, is applied for 10 minutes, and the Si wafer 11 is anodized until the temperature of the etching solution becomes stable. Thereafter, the resistance connection switching circuit 71 is switched to connect the resistor 74, and a voltage of, for example, 1 V is applied to monitor the value of the current flowing through the Si wafer 11, and the current density is, for example, 0.14 mA / mm. The applied voltage is finely adjusted to be 2 . Then, etching is continued at this voltage for 29 minutes, for example.

【0103】この後、エッチング槽である枠体23内に
水を注入し、エッチング液を希釈、冷却してエッチング
を終了する。ここで、ダイヤフラム端部を丸めるため
に、水を注入する前に抵抗体74を接続しないように
(抵抗無しに)して、再び上記第1の電圧(例えば1
V)を印加しても良い。このような条件でエッチングを
行うと、エッチング面が平滑(面粗度Rzが0.2以
下)であると共に、寸法変動が少ない(±10μm以
下)ダイヤフラムを安定的に形成(製造)することがで
きる。
After that, water is injected into the frame body 23 which is an etching tank to dilute and cool the etching solution to complete the etching. Here, in order to round the diaphragm end portion, the resistor 74 is not connected (without resistance) before water is injected, and the first voltage (for example, 1
V) may be applied. When etching is performed under such conditions, the etched surface is smooth (surface roughness Rz is 0.2 or less), and a diaphragm having a small dimensional variation (± 10 μm or less) can be stably formed (manufactured). it can.

【0104】一方、P型のSiウエハ11をエッチング
する場合には、第1の工程においてSiウエハ11を異
方性エッチングする際に抵抗体74を接続しなくても良
い。というのは、比抵抗が10〜20Ω・cmのP型S
iウエハ11の場合、抵抗無しの条件で、印加電圧に対
するエッチング特性を実験により求めると、図41
(a)、(b)に示すようなグラフとなる。従って、抵
抗無しであっても、適性な印加電圧は、−0.1〜0.
2Vとなるから、この電圧範囲には正電圧領域が十分含
まれている。このため、負電圧を印加しなくても済む、
即ち、電圧極性を切り換える必要がないから、抵抗体7
4を接続しなくても、電圧制御が可能である。
On the other hand, when the P-type Si wafer 11 is etched, the resistor 74 need not be connected when anisotropically etching the Si wafer 11 in the first step. This is because the P-type S has a specific resistance of 10 to 20 Ω · cm.
In the case of the i-wafer 11, when the etching characteristic with respect to the applied voltage is experimentally obtained under the condition of no resistance, FIG.
The graphs are as shown in (a) and (b). Therefore, even if there is no resistance, a suitable applied voltage is -0.1 to 0.
Since it is 2V, the positive voltage region is sufficiently included in this voltage range. Therefore, it is not necessary to apply a negative voltage,
That is, since it is not necessary to switch the voltage polarity, the resistor 7
It is possible to control the voltage even if 4 is not connected.

【0105】尚、P型Siウエハの場合も、N型Siウ
エハの場合と同様にして、第1の工程においてSiウエ
ハ11を異方性エッチングする際に、抵抗体74を接続
するようにエッチング制御しても良い。この構成におい
ても、抵抗体74を接続すると、適性電圧範囲が広くな
る(正電圧側へシフトするとともに広がる)から、それ
だけ制御性が向上する。
Even in the case of the P-type Si wafer, as in the case of the N-type Si wafer, when the Si wafer 11 is anisotropically etched in the first step, etching is performed so as to connect the resistor 74. You may control. Also in this configuration, when the resistor 74 is connected, the appropriate voltage range is widened (shifts to the positive voltage side and widens), and thus the controllability is improved accordingly.

【0106】尚、上記実施例では、抵抗接続切換回路7
1において抵抗体74を接続するかしないかを切り換え
るように構成したが、これに限られるものではなく、複
数の抵抗体を切換接続可能に構成しても良い。そして、
Siウエハ11に直列接続する抵抗体の抵抗値を所望の
値に可変させるように構成することも好ましい構成であ
る。
In the above embodiment, the resistance connection switching circuit 7
Although it is configured to switch whether or not the resistor 74 is connected in the first example, the present invention is not limited to this, and a plurality of resistors may be switchably connectable. And
It is also a preferable configuration to change the resistance value of the resistor connected in series to the Si wafer 11 to a desired value.

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

【図1】本発明の第1の実施例を示すものであり、Si
ウエハへ印加する電圧のタイムチャート
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, in which Si
Time chart of voltage applied to wafer

【図2】エッチング装置の縦断側面図FIG. 2 is a vertical sectional side view of the etching apparatus.

【図3】Siウエハの部分縦断側面図FIG. 3 is a partial vertical sectional side view of a Si wafer.

【図4】Siウエハの部分縦断側面図FIG. 4 is a partial vertical sectional side view of a Si wafer.

【図5】Siウエハの部分縦断側面図FIG. 5 is a partial vertical sectional side view of a Si wafer.

【図6】陽極酸化による等方性エッチングを説明するS
iウエハの部分縦断側面図
FIG. 6 illustrates S for explaining isotropic etching by anodic oxidation.
Side view of a partial vertical section of an i-wafer

【図7】エッチレートと印加電圧との関係を示す図FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an etch rate and an applied voltage.

【図8】ダイヤフラムの端部の丸め量と陽極酸化時間と
印加電圧との関係を示す図
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rounding amount of the end of the diaphragm, the anodic oxidation time, and the applied voltage.

【図9】ダイヤフラムの端部の丸め量と陽極酸化時間と
液温との関係を示す図
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the rounding amount of the end of the diaphragm, the anodizing time, and the liquid temperature.

【図10】Siウエハの縦断側面図FIG. 10 is a vertical sectional side view of a Si wafer.

【図11】P型Siウエハに正電圧を印加したときの電
圧とエッチング面の初期電流密度との関係を示す特性図
FIG. 11 is a characteristic diagram showing the relationship between the voltage when a positive voltage is applied to a P-type Si wafer and the initial current density of the etched surface.

【図12】本発明の第2の実施例を示すエッチング装置
の縦断側面図
FIG. 12 is a vertical sectional side view of an etching apparatus showing a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3の実施例を示す図2相当図FIG. 13 is a view corresponding to FIG. 2 showing a third embodiment of the present invention.

【図14】図1相当図FIG. 14 is a view equivalent to FIG.

【図15】検知電流の変化を示すタイムチャートFIG. 15 is a time chart showing changes in detected current.

【図16】Siウエハの縦断側面図FIG. 16 is a vertical sectional side view of a Si wafer.

【図17】凹部(ダイヤフラム)の正面図FIG. 17 is a front view of a recess (diaphragm).

【図18】凹部(ダイヤフラム)の縦断側面図FIG. 18 is a vertical sectional side view of a recess (diaphragm).

【図19】エッチレートとPbの濃度とSiウエハの面
方位との関係を示すグラフ
FIG. 19 is a graph showing the relationship between the etch rate, the Pb concentration, and the surface orientation of the Si wafer.

【図20】エッチレートの比とPbの濃度との関係を示
すグラフ
FIG. 20 is a graph showing the relationship between the etch rate ratio and the Pb concentration.

【図21】エッチレートの比と液温とPbの濃度との関
係を示すグラフ
FIG. 21 is a graph showing the relationship between the etch rate ratio, the liquid temperature, and the Pb concentration.

【図22】エッチレートの比とPbの濃度との関係を示
すグラフ
FIG. 22 is a graph showing the relationship between the etch rate ratio and the Pb concentration.

【図23】エッチレートの比と電流密度との関係を示す
グラフ
FIG. 23 is a graph showing the relationship between the etch rate ratio and the current density.

【図24】エッチング面の粗度と初期電流密度との関
係、並びに、マイクロピラミッド発生頻度と初期電流密
度との関係を示すグラフ
FIG. 24 is a graph showing the relationship between the roughness of the etched surface and the initial current density, and the relationship between the micropyramid generation frequency and the initial current density.

【図25】エッチング面の様子を示す図FIG. 25 is a diagram showing a state of an etched surface.

【図26】エッチング面の様子を示す図FIG. 26 is a diagram showing a state of an etching surface.

【図27】エッチング面の様子を示す図FIG. 27 is a diagram showing a state of an etched surface.

【図28】エッチング面の様子を示す図FIG. 28 is a diagram showing a state of an etched surface.

【図29】本発明の第4の実施例を示す図12相当図FIG. 29 is a view corresponding to FIG. 12, showing a fourth embodiment of the present invention.

【図30】本発明の第5の実施例を示すSiウエハの縦
断側面図
FIG. 30 is a vertical sectional side view of a Si wafer showing a fifth embodiment of the present invention.

【図31】N型Siウエハのエッチング特性を示す特性
図であり、(a)は印加電圧と電流密度との関係を示す
特性図、(b)は印加電圧とエッチレートとの関係を示
す特性図
FIG. 31 is a characteristic diagram showing an etching characteristic of an N-type Si wafer, (a) is a characteristic diagram showing a relationship between an applied voltage and a current density, and (b) is a characteristic showing a relationship between an applied voltage and an etch rate. Figure

【図32】抵抗の有無に応じたN型Siウエハのエッチ
ング特性を示す特性図
FIG. 32 is a characteristic diagram showing etching characteristics of an N-type Si wafer depending on the presence or absence of resistance.

【図33】図12相当図FIG. 33 is a view corresponding to FIG. 12.

【図34】N型Siウエハのエッチング面の粗度と初期
電流密度との関係を示すグラフ
FIG. 34 is a graph showing the relationship between the roughness of the etched surface of an N-type Si wafer and the initial current density.

【図35】エッチング面の様子を示す図FIG. 35 is a diagram showing a state of an etching surface.

【図36】エッチング面の様子を示す図FIG. 36 is a diagram showing a state of an etching surface.

【図37】エッチング面の様子を示す図FIG. 37 is a diagram showing a state of an etched surface.

【図38】エッチング面の様子を示す図FIG. 38 is a diagram showing a state of an etched surface.

【図39】N型Siウエハのマイクロピラミッド発生頻
度と初期電流密度との関係を示すグラフ
FIG. 39 is a graph showing the relationship between the occurrence frequency of micropyramids of an N-type Si wafer and the initial current density.

【図40】N型Siウエハの初期電流密度とエッチレー
ト比との関係を示すグラフ
FIG. 40 is a graph showing the relationship between the initial current density of an N-type Si wafer and the etch rate ratio.

【図41】P型Siウエハのエッチング特性を示す特性
FIG. 41 is a characteristic diagram showing etching characteristics of a P-type Si wafer.

【図42】従来構成を示す図16相当図42 is a view corresponding to FIG. 16 showing the conventional configuration.

【図43】エッチング装置の縦断側面図FIG. 43 is a vertical sectional side view of the etching apparatus.

【符号の説明】 11はSiウエハ、12はエッチングマスク、14は異
方性エッチング液、15は可変電源回路、16はPt電
極、17は電流検知器、18は制御装置、19は凹部、
20はダイヤフラム、21はエッチング装置、22は基
台、23は枠体、24は蓋体、29、30は陽極電極、
37は陰極電極、42はモータ、43はSiウエハ、4
4はP層、45N層は、46はP層電極、47はN層電
極、48、49はリレー、50は凹部、74は抵抗体を
示す。
[Explanation of reference numerals] 11 is a Si wafer, 12 is an etching mask, 14 is an anisotropic etching solution, 15 is a variable power supply circuit, 16 is a Pt electrode, 17 is a current detector, 18 is a controller, 19 is a recess,
20 is a diaphragm, 21 is an etching device, 22 is a base, 23 is a frame, 24 is a lid, 29 and 30 are anode electrodes,
37 is a cathode electrode, 42 is a motor, 43 is a Si wafer, 4
Reference numeral 4 is a P layer, 45 N layer, 46 is a P layer electrode, 47 is an N layer electrode, 48 and 49 are relays, 50 is a recess, and 74 is a resistor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 敏尚 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式 会社デンソー内 (72)発明者 深田 毅 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式 会社デンソー内 (72)発明者 伊藤 基樹 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式 会社デンソー内 (56)参考文献 特開 平1−291429(JP,A) 特開 昭61−30038(JP,A) 特開 昭60−154575(JP,A) 特開 昭61−137330(JP,A) 特開 平4−132224(JP,A) 特開 平9−153479(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 (72) Inventor Toshinao Taniguchi, 1-1, Showamachi, Kariya city, Aichi Prefecture, Denso Co., Ltd. (72) Inventor, Takeshi Fukada, 1-1, Showamachi, Kariya city, Aichi prefecture, Denso company ( 72) Inventor Motoki Ito 1-1, Showa-cho, Kariya City, Aichi Prefecture DENSO CORPORATION (56) References JP-A 1-291429 (JP, A) JP-A 61-30038 (JP, A) JP-A Sho 60-154575 (JP, A) JP 61-137330 (JP, A) JP 4-132224 (JP, A) JP 9-153479 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/306 H01L 21/3063 H01L 21/308

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Siウエハを異方性エッチング液中に浸
漬させて前記Siウエハの所望部をエッチングするエッ
チング方法において、 前記Siウエハを所定の深さまで異方性エッチングする
第1の工程と、 この第1の工程を実行した後、第1の工程にて現れたエ
ッチング面全体に陽極酸化用の電圧が印加されるように
前記Siウエハに電圧を印加して前記エッチング面を等
方性エッチングする第2の工程とを備えたことを特徴と
するSiウエハのエッチング方法。
1. An etching method in which a Si wafer is immersed in an anisotropic etching solution to etch a desired portion of the Si wafer, the first step of anisotropically etching the Si wafer to a predetermined depth, After performing the first step, a voltage is applied to the Si wafer so that the voltage for anodic oxidation is applied to the entire etched surface appearing in the first step, and the etched surface is isotropically etched. And a second step of:
【請求項2】 前記第1の工程において、前記Siウエ
ハに異方性エッチング可能な程度の電圧を印加しなが
ら、前記Siウエハを異方性エッチングすることを特徴
とする請求項1記載のSiウエハのエッチング方法。
2. The Si wafer according to claim 1, wherein in the first step, the Si wafer is anisotropically etched while applying a voltage to the Si wafer such that anisotropic etching is possible. Wafer etching method.
【請求項3】 前記異方性エッチング液をKOHとする
と共に、 前記第2の工程において、前記異方性エッチング液の温
度を80℃以上の高温に設定したことを特徴とする請求
項1または2記載のSiウエハのエッチング方法。
3. The anisotropic etching solution is KOH, and the temperature of the anisotropic etching solution is set to a high temperature of 80 ° C. or higher in the second step. 2. The method for etching a Si wafer according to 2.
【請求項4】 前記SiウエハとしてPN接合したSi
ウエハを用いる構成において、 前記第1の工程で、前記SiウエハのP層に異方性エッ
チング可能な程度の正電圧を印加しながら、前記Siウ
エハを異方性エッチングし、 この第1の工程を実行した後、前記SiウエハのP層に
前記正電圧を印加することを止めると共に前記Siウエ
ハのN層に陽極酸化用の正電圧を印加して前記PN接合
層近傍で前記Siウエハを陽極酸化する陽極酸化工程を
実行し、 この陽極酸化工程を実行した後、前記第2の工程で、前
記SiウエハのN層に前記正電圧を印加することを止め
ると共に前記SiウエハのP層に陽極酸化用の正電圧を
印加して前記Siウエハを等方性エッチングすることを
特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のSiウ
エハのエッチング方法。
4. The PN-bonded Si as the Si wafer
In a configuration using a wafer, in the first step, the Si wafer is anisotropically etched while applying a positive voltage to the P layer of the Si wafer such that anisotropic etching is possible. Then, the application of the positive voltage to the P layer of the Si wafer is stopped and a positive voltage for anodizing is applied to the N layer of the Si wafer to anodize the Si wafer in the vicinity of the PN junction layer. An anodic oxidation step of oxidizing is performed, and after performing the anodization step, in the second step, the application of the positive voltage to the N layer of the Si wafer is stopped and the P layer of the Si wafer is anodized. 4. The method for etching a Si wafer according to claim 1, wherein the Si wafer is isotropically etched by applying a positive voltage for oxidation.
【請求項5】 PN接合したSiウエハを異方性エッチ
ング液中に浸漬させて前記Siウエハの所望部をエッチ
ングするエッチング方法において、 前記P層をPN接合層近傍まで異方性エッチングする工
程と、 この工程を実行した後、前記SiウエハのN層に陽極酸
化用の正電圧を印加して前記PN接合層近傍で前記Si
ウエハを陽極酸化する工程と、 この工程を実行した後、前記SiウエハのN層に前記正
電圧を印加することを止めると共に前記SiウエハのP
層に陽極酸化用の正電圧を印加して前記異方性エッチン
グする工程と、前記陽極酸化する工程とにより現れたエ
ッチング面を等方性エッチングする工程とを備えたこと
を特徴とするSiウエハのエッチング方法。
5. An etching method for immersing a PN-bonded Si wafer in an anisotropic etching solution to etch a desired portion of the Si wafer, wherein the P layer is anisotropically etched to near the PN junction layer. After performing this step, a positive voltage for anodic oxidation is applied to the N layer of the Si wafer so that the Si layer nears the PN junction layer.
A step of anodizing the wafer, and after performing this step, stopping the application of the positive voltage to the N layer of the Si wafer and the P of the Si wafer.
A Si wafer comprising: a step of applying a positive voltage for anodizing to the layer to perform the anisotropic etching; and a step of isotropically etching the etching surface exposed by the step of anodizing. Etching method.
【請求項6】 前記Siウエハに抵抗体を直列接続して
電圧を印加することを特徴とする請求項2記載のSiウ
エハのエッチング方法。
6. The method of etching a Si wafer according to claim 2, wherein a resistor is connected in series to the Si wafer to apply a voltage.
【請求項7】 前記Siウエハの種類やエッチング工程
に応じて、前記抵抗体の抵抗値を変えることを特徴とす
る請求項6記載のSiウエハのエッチング方法。
7. The method of etching a Si wafer according to claim 6, wherein the resistance value of the resistor is changed according to the type of the Si wafer and the etching process.
【請求項8】 前記Siウエハに電圧を印加するとき
に、前記Siウエハに流れる電流が所定値となるよう
に、前記Siウエハに印加する電圧を調整することを特
徴とする請求項6または7記載のSiウエハのエッチン
グ方法。
8. The voltage applied to the Si wafer is adjusted so that the current flowing through the Si wafer has a predetermined value when the voltage is applied to the Si wafer. A method for etching a Si wafer as described above.
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