JP3533822B2 - 半導体力学量センサの製造方法 - Google Patents
半導体力学量センサの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体加速度セン
サ又は半導体圧力センサ等の半導体力学量センサの製造
方法に関する。 【０００２】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】特開
平２−２８１７６０号公報には、半導体圧力センサにお
いて、電気化学ストップエッチングを行った後、等方性
エッチングを行って薄肉部のエッジ部を丸め処理するも
のが開示されている。この公報に記載された半導体圧力
センサでは、重り部を有していないため、半導体加速度
センサのように貫通溝を形成して重り部を構成する場合
には、貫通溝を形成するための工程が別途必要となる。 【０００３】また、電気化学ストップエッチングを行っ
て半導体加速度センサを製造する方法として、特開昭６
１−９７５７２号公報に示すものがある。このもので
は、電気化学ストップエッチングのみで薄肉部および貫
通溝を形成しているが、電気化学ストップエッチングは
異方性エッチングであるため、薄肉部にエッジ部が存在
し、このエッジ部により破壊強度が低下するという問題
がある。 【０００４】本発明は上記問題に鑑みたもので、電気化
学ストップエッチングと等方性エッチングにより、薄肉
部を形成して破壊強度を向上させるとともに、その等方
性エッチング時に同時に貫通溝を形成して、貫通溝を形
成するための特別なエッチング工程を不要にすることを
目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、半導体基板と半
導体層の両方に跨がって埋め込み形成された埋め込み拡
散層を有するウェハを用意し、ウェハの裏面に裏面マス
ク材を形成し、ウェハの裏面側から裏面マスク材を用い
て、半導体基板および埋め込み拡散層を半導体層近傍ま
で電気化学ストップエッチングし、この後、ウェハの裏
面側から裏面マスク材を用いて等方性エッチングを行う
ことによって、薄肉部の丸め処理を行うとともに、埋め
込み拡散層が形成された領域における半導体層を貫通さ
せて貫通溝を形成することを特徴としている。 【０００６】従って、電気化学ストップエッチングと等
方性エッチングにより、薄肉部を形成して破壊強度を向
上させることができる。また、ウェハに、埋め込み拡散
層を形成しておくことにより、電気化学ストップエッチ
ング時に埋め込み拡散層までエッチングすることができ
るため、等方性エッチング時に上部の薄い半導体層をエ
ッチングして、貫通溝を同時に形成することができる。 【０００７】 【０００８】 【０００９】 【発明の実施の形態】 （第１実施形態）図１に、加速度センサにおけるセンサ
チップ１の斜視図を示す。この図１において、Ｓｉ基板
２上にエピタキシャル層３が形成されたウェハに、貫通
溝４が形成され、また４つのビームをなす薄肉部６〜９
が形成されて、薄肉部６〜９に支えられた重り部５が形
成されている。 【００１０】薄肉部６〜９には、重り部５の変位により
抵抗値が変化するピエゾ抵抗１０〜１３がそれぞれ形成
されており、これらピエゾ抵抗１０〜１３は、電気接続
されてブリッジ回路を構成している。このブリッジ回路
は、重り部５が加速度を受けて変位したとき、加速度に
応じた電気信号を出力する。上記した加速度センサの製
造方法を図２を用いて説明する。なお、この図２に示す
ものは、図１のＡ−Ａ断面を示している。 〔図２（ａ）に示す工程〕面方位（１００）のｐ型のＳ
ｉ基板２に、貫通溝４を形成する領域に対応してｐ+ 型
の拡散層２１を形成する。 〔図２（ｂ）に示す工程〕Ｓｉ基板２上にｎ型のエピタ
キシャル層３を形成し、その後、加熱して、拡散層２１
を上下に熱拡散させた埋め込み拡散層２１ａにする。 〔図２（ｃ）に示す工程〕上記した工程により形成され
たウェハに対し、酸化、ホトエッチング、イオン注入、
拡散を行って、ピエゾ抵抗をなすｐ+ 型の拡散層１２を
形成する。その後、コンタクト部分のホトエッチング、
Ａｌ電極および保護膜を形成する。なお、それらの工程
により形成される酸化膜、Ａｌ電極および保護膜は、図
において省略されている。さらに、Ｓｉ基板２の裏面
に、貫通溝および薄肉部を形成するための裏面マスク材
として、プラズマＳｉＮ膜２２をパターニング形成す
る。 〔図２（ｄ）に示す工程〕裏面を電気化学ストップエッ
チングする。この電気化学ストップエッチングとして
は、特開昭６１−９７５７２号公報に示される方法を用
いることができる。例えば、約１１０℃のＫＯＨ液中
で、液に対しエピタキシャル層３に約２〜３Ｖの電圧を
印加しながら電気化学ストップエッチングすると、Ｓｉ
基板２とエピタキシャル層３によるｐｎ接合の界面付近
でエッチングが停止する。また、埋め込み拡散層２１ａ
が形成された領域においては、埋め込み拡散層２１ａと
エピタキシャル層３によるｐｎ接合の界面付近でエッチ
ングが停止する。 【００１１】なお、その電気化学ストップエッチングを
行う場合には、ウェハの表面側は、図示しないワック
ス、あるいはレジスト等によりエッチング液から保護さ
れている。 〔図２（ｅ）に示す工程〕等方性ドライエッチングで表
側がエッチングされないように表面にレジスト２３を塗
布した後、裏面を等方性ドライエッチングする。この場
合、平行平板のエッチング装置で、ガス圧７０ｐａ、パ
ワー０．７ｋＷ、ガス流量としてＣＦ4 を３００ｓｃｃ
ｍ、Ｏ2 を３７．５ｓｃｃｍとし、時間約１０分以下の
条件でエッチングを行う。 【００１２】このエッチングにより、埋め込み拡散層２
１ａが形成された領域においては、エピタキシャル層３
を貫通した貫通溝４が形成され、薄肉部８においては丸
め処理されるとともに、所望の厚さに調整される。 〔図２（ｆ）に示す工程〕その後、裏面のＳｉＮ膜２２
を除去する。なお、このＳｉＮ膜２２の除去は等方性ド
ライエッチングの前に行うようにしてもよい。 【００１３】最後に、レジスト２３を除去し、ダイシン
グすることにより、図１に示す加速度センサチップ１が
構成される。なお、レジスト２３は、電気化学ストップ
エッチングを行う前に塗布してもよい。 （第２実施形態）加速度センサの他の製造方法を図３を
用いて説明する。なお、この図３に示すものも、図１の
Ａ−Ａ断面を示している。 〔図３（ａ）に示す工程〕面方位（１００）のｐ型のＳ
ｉ基板２上にｎ型のエピタキシャル層３が形成されたウ
ェハを用意し、酸化、ホトエッチング、イオン注入、拡
散の各工程を行って、ピエゾ抵抗をなすｐ+ 型の拡散層
１２を形成する。その後、第１実施形態と同様に、コン
タクト部分のホトエッチング、Ａｌ電極および保護膜を
形成する。 【００１４】この後、裏面にプラズマＳｉＮ膜３２をパ
ターニング形成し、表面にＰＩＱ等のマスク材３１をパ
ターニング形成する。なお、表面のマスク材３１は、貫
通溝を形成するための領域を除いて形成され、裏面マス
ク材としてのプラズマＳｉＮ膜３２は、貫通溝および薄
肉部を形成するための領域を除いて形成される。 〔図３（ｂ）に示す工程〕次に、第１実施形態と同じ条
件で電気化学ストップエッチングを行う。このエッチン
グにより、Ｓｉ基板２とエピタキシャル層３によるｐｎ
接合の界面付近までエッチングされる。 〔図３（ｃ）に示す工程〕等方性のＳｉドライエッチン
グを行う。この場合、円筒形アッシャーで、濃度５０％
のＣＦ4 ガスを使用し、ガス圧０．６Ｔｏｒｒ、パワー
約２００Ｗ、数１０分以下の条件でエッチングを行う。 【００１５】このエッチングにより、ウェハの表裏両面
からエッチングされて貫通溝４が形成され、同時に、薄
肉部８においては丸め処理されるとともに、所望の厚さ
に調整される。 〔図３（ｄ）に示す工程〕裏面のＳｉＮ膜３２および表
面のマスク材３１を除去し、ダイシングすることによ
り、加速度センサチップ１が構成される。 【００１６】なお、等方性エッチングとしては、上記し
たドライエッチング以外に、ウェットエッチングを用い
ることもできる。また、重り部５を両持ちで構成するも
のを示したが、片持ちで構成するようにしてもよい。さ
らに、本発明は、上記した半導体加速度センサに限ら
ず、重り部を有する半導体圧力センサにも適用すること
ができる。
サ又は半導体圧力センサ等の半導体力学量センサの製造
方法に関する。 【０００２】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】特開
平２−２８１７６０号公報には、半導体圧力センサにお
いて、電気化学ストップエッチングを行った後、等方性
エッチングを行って薄肉部のエッジ部を丸め処理するも
のが開示されている。この公報に記載された半導体圧力
センサでは、重り部を有していないため、半導体加速度
センサのように貫通溝を形成して重り部を構成する場合
には、貫通溝を形成するための工程が別途必要となる。 【０００３】また、電気化学ストップエッチングを行っ
て半導体加速度センサを製造する方法として、特開昭６
１−９７５７２号公報に示すものがある。このもので
は、電気化学ストップエッチングのみで薄肉部および貫
通溝を形成しているが、電気化学ストップエッチングは
異方性エッチングであるため、薄肉部にエッジ部が存在
し、このエッジ部により破壊強度が低下するという問題
がある。 【０００４】本発明は上記問題に鑑みたもので、電気化
学ストップエッチングと等方性エッチングにより、薄肉
部を形成して破壊強度を向上させるとともに、その等方
性エッチング時に同時に貫通溝を形成して、貫通溝を形
成するための特別なエッチング工程を不要にすることを
目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、半導体基板と半
導体層の両方に跨がって埋め込み形成された埋め込み拡
散層を有するウェハを用意し、ウェハの裏面に裏面マス
ク材を形成し、ウェハの裏面側から裏面マスク材を用い
て、半導体基板および埋め込み拡散層を半導体層近傍ま
で電気化学ストップエッチングし、この後、ウェハの裏
面側から裏面マスク材を用いて等方性エッチングを行う
ことによって、薄肉部の丸め処理を行うとともに、埋め
込み拡散層が形成された領域における半導体層を貫通さ
せて貫通溝を形成することを特徴としている。 【０００６】従って、電気化学ストップエッチングと等
方性エッチングにより、薄肉部を形成して破壊強度を向
上させることができる。また、ウェハに、埋め込み拡散
層を形成しておくことにより、電気化学ストップエッチ
ング時に埋め込み拡散層までエッチングすることができ
るため、等方性エッチング時に上部の薄い半導体層をエ
ッチングして、貫通溝を同時に形成することができる。 【０００７】 【０００８】 【０００９】 【発明の実施の形態】 （第１実施形態）図１に、加速度センサにおけるセンサ
チップ１の斜視図を示す。この図１において、Ｓｉ基板
２上にエピタキシャル層３が形成されたウェハに、貫通
溝４が形成され、また４つのビームをなす薄肉部６〜９
が形成されて、薄肉部６〜９に支えられた重り部５が形
成されている。 【００１０】薄肉部６〜９には、重り部５の変位により
抵抗値が変化するピエゾ抵抗１０〜１３がそれぞれ形成
されており、これらピエゾ抵抗１０〜１３は、電気接続
されてブリッジ回路を構成している。このブリッジ回路
は、重り部５が加速度を受けて変位したとき、加速度に
応じた電気信号を出力する。上記した加速度センサの製
造方法を図２を用いて説明する。なお、この図２に示す
ものは、図１のＡ−Ａ断面を示している。 〔図２（ａ）に示す工程〕面方位（１００）のｐ型のＳ
ｉ基板２に、貫通溝４を形成する領域に対応してｐ+ 型
の拡散層２１を形成する。 〔図２（ｂ）に示す工程〕Ｓｉ基板２上にｎ型のエピタ
キシャル層３を形成し、その後、加熱して、拡散層２１
を上下に熱拡散させた埋め込み拡散層２１ａにする。 〔図２（ｃ）に示す工程〕上記した工程により形成され
たウェハに対し、酸化、ホトエッチング、イオン注入、
拡散を行って、ピエゾ抵抗をなすｐ+ 型の拡散層１２を
形成する。その後、コンタクト部分のホトエッチング、
Ａｌ電極および保護膜を形成する。なお、それらの工程
により形成される酸化膜、Ａｌ電極および保護膜は、図
において省略されている。さらに、Ｓｉ基板２の裏面
に、貫通溝および薄肉部を形成するための裏面マスク材
として、プラズマＳｉＮ膜２２をパターニング形成す
る。 〔図２（ｄ）に示す工程〕裏面を電気化学ストップエッ
チングする。この電気化学ストップエッチングとして
は、特開昭６１−９７５７２号公報に示される方法を用
いることができる。例えば、約１１０℃のＫＯＨ液中
で、液に対しエピタキシャル層３に約２〜３Ｖの電圧を
印加しながら電気化学ストップエッチングすると、Ｓｉ
基板２とエピタキシャル層３によるｐｎ接合の界面付近
でエッチングが停止する。また、埋め込み拡散層２１ａ
が形成された領域においては、埋め込み拡散層２１ａと
エピタキシャル層３によるｐｎ接合の界面付近でエッチ
ングが停止する。 【００１１】なお、その電気化学ストップエッチングを
行う場合には、ウェハの表面側は、図示しないワック
ス、あるいはレジスト等によりエッチング液から保護さ
れている。 〔図２（ｅ）に示す工程〕等方性ドライエッチングで表
側がエッチングされないように表面にレジスト２３を塗
布した後、裏面を等方性ドライエッチングする。この場
合、平行平板のエッチング装置で、ガス圧７０ｐａ、パ
ワー０．７ｋＷ、ガス流量としてＣＦ4 を３００ｓｃｃ
ｍ、Ｏ2 を３７．５ｓｃｃｍとし、時間約１０分以下の
条件でエッチングを行う。 【００１２】このエッチングにより、埋め込み拡散層２
１ａが形成された領域においては、エピタキシャル層３
を貫通した貫通溝４が形成され、薄肉部８においては丸
め処理されるとともに、所望の厚さに調整される。 〔図２（ｆ）に示す工程〕その後、裏面のＳｉＮ膜２２
を除去する。なお、このＳｉＮ膜２２の除去は等方性ド
ライエッチングの前に行うようにしてもよい。 【００１３】最後に、レジスト２３を除去し、ダイシン
グすることにより、図１に示す加速度センサチップ１が
構成される。なお、レジスト２３は、電気化学ストップ
エッチングを行う前に塗布してもよい。 （第２実施形態）加速度センサの他の製造方法を図３を
用いて説明する。なお、この図３に示すものも、図１の
Ａ−Ａ断面を示している。 〔図３（ａ）に示す工程〕面方位（１００）のｐ型のＳ
ｉ基板２上にｎ型のエピタキシャル層３が形成されたウ
ェハを用意し、酸化、ホトエッチング、イオン注入、拡
散の各工程を行って、ピエゾ抵抗をなすｐ+ 型の拡散層
１２を形成する。その後、第１実施形態と同様に、コン
タクト部分のホトエッチング、Ａｌ電極および保護膜を
形成する。 【００１４】この後、裏面にプラズマＳｉＮ膜３２をパ
ターニング形成し、表面にＰＩＱ等のマスク材３１をパ
ターニング形成する。なお、表面のマスク材３１は、貫
通溝を形成するための領域を除いて形成され、裏面マス
ク材としてのプラズマＳｉＮ膜３２は、貫通溝および薄
肉部を形成するための領域を除いて形成される。 〔図３（ｂ）に示す工程〕次に、第１実施形態と同じ条
件で電気化学ストップエッチングを行う。このエッチン
グにより、Ｓｉ基板２とエピタキシャル層３によるｐｎ
接合の界面付近までエッチングされる。 〔図３（ｃ）に示す工程〕等方性のＳｉドライエッチン
グを行う。この場合、円筒形アッシャーで、濃度５０％
のＣＦ4 ガスを使用し、ガス圧０．６Ｔｏｒｒ、パワー
約２００Ｗ、数１０分以下の条件でエッチングを行う。 【００１５】このエッチングにより、ウェハの表裏両面
からエッチングされて貫通溝４が形成され、同時に、薄
肉部８においては丸め処理されるとともに、所望の厚さ
に調整される。 〔図３（ｄ）に示す工程〕裏面のＳｉＮ膜３２および表
面のマスク材３１を除去し、ダイシングすることによ
り、加速度センサチップ１が構成される。 【００１６】なお、等方性エッチングとしては、上記し
たドライエッチング以外に、ウェットエッチングを用い
ることもできる。また、重り部５を両持ちで構成するも
のを示したが、片持ちで構成するようにしてもよい。さ
らに、本発明は、上記した半導体加速度センサに限ら
ず、重り部を有する半導体圧力センサにも適用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体加速度センサにおけるセンサチップの斜
視図である。 【図２】本発明の第１実施形態を示す加速度センサの製
造方法を示す工程図である。 【図３】本発明の第２実施形態を示す加速度センサの製
造方法を示す工程図である。 【符号の説明】 １…センサチップ、２…Ｓｉ基板、３…エピタキシャル
層、４…貫通溝、５…重り部、６〜９…薄肉部、１０〜
１３…ピエゾ抵抗 ２１ａ…埋め込み拡散層、２２、３２…裏面マスク材、
３１…表面マスク材。
視図である。 【図２】本発明の第１実施形態を示す加速度センサの製
造方法を示す工程図である。 【図３】本発明の第２実施形態を示す加速度センサの製
造方法を示す工程図である。 【符号の説明】 １…センサチップ、２…Ｓｉ基板、３…エピタキシャル
層、４…貫通溝、５…重り部、６〜９…薄肉部、１０〜
１３…ピエゾ抵抗 ２１ａ…埋め込み拡散層、２２、３２…裏面マスク材、
３１…表面マスク材。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−18066（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−281760（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−102495（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−255369（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−249782（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−60270（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−97572（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 29/84
G01L 1/18
G01P 15/12
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 第１導電型の半導体基板（２）上に第２
導電型の半導体層（３）が形成され、前記半導体基板と
前記半導体層を貫通する貫通溝（４）および前記半導体
層による薄肉部（６〜９）が形成されて、薄肉部に支え
られた重り部（５）が形成され、前記重り部の変位に応
じて抵抗値が変化するピエゾ抵抗（１０〜１３）が前記
半導体層に形成されており、このピエゾ抵抗の抵抗値に
基づき前記重り部を変位させる力学量を検出するように
した半導体力学量センサの製造方法において、 前記半導体基板上に前記半導体層が形成され、前記半導
体基板と前記半導体層の両方に跨がって埋め込み形成さ
れた第１導電型の埋め込み拡散層（２１ａ）を有するウ
ェハ（２、２１ａ、３）を用意し、 前記ウェハの裏面に、前記貫通溝および前記薄肉部を形
成するための裏面マスク材（２２）を形成し、 前記ウェハの裏面側から前記裏面マスク材を用いて、前
記半導体基板および前記埋め込み拡散層を前記半導体層
近傍まで電気化学ストップエッチングし、 この後、前記ウェハの裏面側から前記裏面マスク材を用
いて等方性エッチングを行い、前記薄肉部が形成される
部分の丸め処理を行って前記薄肉部を形成するととも
に、前記埋め込み拡散層が形成された領域における前記
半導体層を貫通させて前記貫通溝を形成することを特徴
とする半導体力学量センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12366896A JP3533822B2 (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 半導体力学量センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12366896A JP3533822B2 (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 半導体力学量センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09307119A JPH09307119A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3533822B2 true JP3533822B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=14866347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12366896A Expired - Lifetime JP3533822B2 (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 半導体力学量センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3533822B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006294892A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Dainippon Printing Co Ltd | 一軸半導体加速度センサ |
| CN114544046B (zh) * | 2021-12-22 | 2023-12-19 | 浙江清华柔性电子技术研究院 | 压力传感器的制备方法 |
-
1996
- 1996-05-17 JP JP12366896A patent/JP3533822B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09307119A (ja) | 1997-11-28 |
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|---|---|---|---|
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