JP3669487B2 - 光励起電解研磨法による貫通孔形成方法 - Google Patents
光励起電解研磨法による貫通孔形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3669487B2 JP3669487B2 JP2001012502A JP2001012502A JP3669487B2 JP 3669487 B2 JP3669487 B2 JP 3669487B2 JP 2001012502 A JP2001012502 A JP 2001012502A JP 2001012502 A JP2001012502 A JP 2001012502A JP 3669487 B2 JP3669487 B2 JP 3669487B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recess
- silicon substrate
- hole
- forming
- photoexcited
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Weting (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
【発明に属する技術分野】
この発明は、光励起電解研磨法によってシリコン基板に例えば貫通電極のための貫通孔を形成する貫通孔形成方法に関し、特に、内壁面にサイドブランチ等の生じない品質のよい貫通孔を形成することを可能にする光励起電解研磨法による貫通孔形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリコン基板に高アスペクト比の貫通孔を形成する技術として光励起電解研磨法が知られている(J.Electrochem.Soc.,Vol.137,No.2,pp653-659参照)。この光励起電解研磨法による貫通孔形成方法を、図6に模式的示した光励起電解研磨装置1を参照して説明すると、表面2aに予め凹所を形成したn型のシリコン基板2をHF溶液からなる電解液3に浸漬し、このシリコン基板2の前記凹所に対応する裏面2bに光(光源を4で示す)を照射しつつ、陽極とした前記シリコン基板2と陰極電極5との間に電流(直流電源を6で示す)を流して、シリコン基板2の前記凹所位置を選択的にエッチングすることで、この凹所位置に貫通孔を形成するものである。7は赤外線吸収フィルタ、8は電解槽である。
【0003】
従来は、シリコン基板2の表面2aに予め形成する凹所として、図7、図8(イ)、(ロ)、(ハ)に示すように、先端(頂点)に向かう、シャープな角のついた4つの稜線9aを持つ四角錐状の凹所9を形成していた。なお、この四角錐状凹所9は、シリコン基板2の上面のマスク11に形成した四角形開口11a部分に、KOH等のエッチング液で異方性エッチングを施して形成する。なお、図示例では、酸化膜(シリコン酸化膜)11bと窒化膜(シリコン窒化膜)とからなる2層のマスク11が、シリコン基板2にKOHによるエッチングで四角錐状凹所9を形成する際のマスクとして機能し、かつ光励起電解研磨装置1で貫通孔を形成する際のマスクとして機能する。また、マスク11の四角形開口11aは、窒化膜11bの上面にフォトレジストによるマスクパターンを形成し、エッチングして形成する。
【0004】
光励起電解研磨法によりシリコン基板2の前記四角錐状凹所9部分に貫通孔を形成する原理を簡単に説明すると、図7に示すように、n型のシリコン基板2の裏面に光4aを照射すると、その光照射による励起でシリコン基板2の裏面で少数キャリア(正孔)が生成され、その少数キャリアが表面側の四角錐状凹所9の先端に集中することにより、四角錐状凹所9の先端のみが電気化学的にエッチングされ、そのエッチングが進行して貫通孔が形成される。
なお、シリコン基板2がHF溶液中で電気化学的にエッチングされるのは、次の(1)、(2)、(3)の反応で生じる最終生成物H2SiF6が水に可溶であることによる。
Si+2F−+2h+→SiF2 (1)
SiF2+2HF→SiF4+H2 (2)
SiF4+2HF→H2SiF6 (3)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように貫通孔をあける箇所に単なる四角錐状凹所9を形成する従来方法では、穿孔しようとする貫通孔の間隔の増大や貫通孔の分布密度の低下に伴って、図9に示すように、孔10の内壁面にサイドブランチ20や荒れが生じるという問題があった。すなわち、穿孔しようとする貫通孔の間隔が増大したり貫通孔の分布密度が低下すると、四角錐状凹所9に多量に集まる正孔(ホール)が、四角錐状凹所9の面に沿って均等に先端に向かうのでなく、シャープな角の稜線9aに集中しこの稜線9aに沿って四角錐状凹所9の先端に向かう移動が生じ易くなり、このため、稜線9a部分でエッチングが進行してサイドブランチ20や荒れが発生したり、また、正孔の稜線9aに沿う方向の移動の延長として、孔10の内壁面にもサイドブランチ20や荒れが発生して、品質のよい貫通孔が得られない場合があった。なお、サイドブランチ20の発生した貫通孔に金属を充填して貫通電極を形成した場合、設計通りの性能の貫通電極が得られない。
【0006】
本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、シリコン基板に貫通孔を形成する際に、孔内壁にサイドブランチ等が発生せず品質の良好な貫通孔をあけることが可能な光励起電解研磨法による貫通孔形成方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項1の発明の光励起電解研磨法による貫通孔形成方法は、表面に凹所を形成したシリコン基板を電解液に浸漬し、このシリコン基板の前記凹所に対応する裏面に光を照射しつつ、陽極とした前記シリコン基板と陰極電極との間に電流を流して、シリコン基板の前記凹所位置を選択的にエッチングして貫通孔を形成する光励起電解研磨法による貫通孔形成方法において、
前記凹所を形成するに際して、四角形開口を持つマスクを上面に設けたシリコン基板の前記四角形開口部分に異方性エッチングを施して四角錐状凹所を形成した後、この四角錐状凹所に等方性エッチングを施して当該四角錐状凹所の稜線部分に丸みを持たせることを特徴とする。
【0008】
請求項2の貫通孔形成方法は、シリコン基板に前記凹所を形成するに際して、四角形開口を持つマスクを上面に設けたシリコン基板の前記四角形開口部分に単に等方性のエッチング液によるエッチングを施して、稜線を持たずかつ前記四角形開口より広い凹所を形成することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1〜図6を参照して説明する。本発明の光励起電解研磨法による貫通孔形成方法は、基本的には図6で説明した方法で行なう。すなわち、表面2aに凹所を形成したn型のシリコン基板2を電解液3に浸漬し、このシリコン基板2の前記凹所に対応する裏面2bに光(光源を4で示す)を照射しつつ、陽極とした前記シリコン基板2と陰極電極5との間に電流(直流電源を6で示す)を流して、シリコン基板2の前記凹所位置を選択的にエッチングすることで、この凹所位置に貫通孔を形成する。7は赤外線吸収フィルタ、8は電解槽である。また、凹所の形状を除けば、図7で説明した原理と基本的に同じである。
前記電解液3としては、例えば2.5wt%程度のHF溶液を用いるとよい。
前記光源4としては、タングステンランプと水銀ランプとを組み合わせたものを用いることができる。
前記赤外線吸収フィルタ7は、シリコン基板2が加熱されないように、赤外成分をカットするために設けたもので、200〜1000nmの波長帯の光を透過させる。
【0010】
請求項1の貫通孔形成方法では、シリコン基板2の表面2aに、貫通孔形成に必要な初期状態としての凹所を形成するに際して、まず、図1(イ)、(ロ)、(ハ)に示すように、四角形開口11aを持つマスク11を上面に設けたシリコン基板2の前記四角形開口11a部分に、KOH等で異方性エッチングを施して四角錐状の凹所9を形成する。なお、図示例では、酸化膜(シリコン酸化膜)11bと窒化膜(シリコン窒化膜)とからなる2層のマスク11が、シリコン基板2にKOHによるエッチングで四角錐状凹所9を形成する際のマスクとして機能し、かつ光励起電解研磨装置1で貫通孔を形成する際のマスクとして機能する。また、マスク11の四角形開口11aは、窒化膜11bの上面にフォトレジストによるマスクパターンを形成し、エッチングして形成する。
この段階では従来方法の図8と同じである。
しかし、請求項1の貫通孔形成方法では、さらに、この四角錐状凹所9にHF(フッ酸)、HNO3(硝酸)、酢酸混合液などのエッチング液で等方性エッチングを施して、当該四角錐状凹所9の稜線部分9aに、図2(イ)、(ロ)、(ハ)に示すように丸みを持たせる。丸みを持たせた稜線部分を9’aで示し、その丸み稜線四角錐状凹所を9’で示す。
【0011】
上記の丸み稜線四角錐状凹所9’を持つシリコン基板2を図6の光励起電解研磨装置1により光励起電解研磨すると、図4に示すように、サイドブランチ等の生じない良質の貫通孔10Aを形成することができる。すなわち、図7で説明した通り、n型のシリコン基板2の裏面に光4aを照射すると、その光照射による励起でシリコン基板2の裏面で少数キャリア(正孔)が生成され、その正孔は丸み稜線四角錐状凹所9’の先端に向かうが、稜線9’aが角のある稜線でなく丸みの付いたものなので、貫通孔の間隔が増大したり貫通孔の分布密度が低下しても、凹所9’に集まる多量の正孔が稜線9’a部分に集中することなく、凹所9’の面に沿って均等に移動して先端に集中する。したがって、従来のように稜線部分でエッチングが進行してサイドブランチや荒れが発生したり、また、正孔の稜線に沿う方向の移動の延長として、孔10の内壁面にもサイドブランチや荒れが発生するという問題は発生せず、図3(ロ)のようにサイドブランチの生じない孔10が形成され、この孔が裏面まで達して図4のようにサイドブランチ等のない良質の貫通孔10Aが形成される。
また、無用な部分をエッチングすることがないので、正孔の移動が孔の形成に有効に利用され、効率よく孔の形成が行なわれ、孔形成の速度も向上する。
【0012】
上記のシリコン基板2の貫通孔10Aに溶融金属を充填する等して貫通電極とすると、サイドブランチに対応する突起部等のない良好な貫通電極を得ることができる。
【0013】
図5に請求項2の発明の貫通孔形成方法の一実施形態を示す。この貫通孔形成方法では、シリコン基板2に、貫通孔形成に必要な初期状態としての凹所を形成するに際して、四角形開口11aを持つマスク11を上面に設けたシリコン基板2の前記四角形開口11a部分に、例えばHF(フッ酸)、HNO3(硝酸)、酢酸混合液などのエッチング液で等方性エッチングを施すと、四角錐状凹所とはならず、図示のように、マスク11の下方にもエッチング(サイドエッチング)が及ぶとともに、稜線の生じない、四角形開口11aより広い凹所29が形成される。
【0014】
このような稜線のない底広凹所29を形成したシリコン基板2を図6の光励起電解研磨装置1でエッチングすると、元々稜線がないので稜線に正孔が集中する問題は発生しない。この場合、凹所29内での正孔集中の程度は緩やかなので、底面の中央付近のやや広い範囲でエッチングが始まるが、2点鎖線で示すように、やがてエッチングの範囲が徐々に狭まりかつ深まっていき、サイドブランチや荒れ等が発生しない孔10が形成され、良質の貫通孔が形成される。
【0015】
本発明は、半導体デバイスのシリコン基板に貫通電極のための貫通孔をあける場合に限らず、電子デバイスあるいは光デバイス等におけるシリコン基板に光励起電解研磨法により、サイドブランチ等の生じない良質の貫通孔をあける必要のある種々の場合に適用できる。
【0016】
【発明の効果】
請求項1の光励起電解研磨法による貫通孔形成方法によれば、初期状態として必要な凹所を形成するに際して、シリコン基板に異方性エッチングによる四角錐状凹所を形成した後、この四角錐状凹所に等方性エッチングを施して当該四角錐状凹所の稜線部分に丸みを持たせるので、光励起電解研磨装置でエッチングする際に正孔が稜線に集中することなく、均等に凹所の各面に沿って移動して先端に集中し、これによりサイドブランチ等の生じない貫通孔が形成される。
また、無用なエッチングが行なわれないので、効率的な孔加工が行なわれ、加工速度も向上する。
【0017】
請求項2の貫通孔形成方法によれば、初期状態として必要な凹所を形成するに際して、シリコン基板に単に等方性エッチングを施して、稜線を持たずかつ四角形開口より広い凹所を形成するので、光励起電解研磨装置でエッチングする際に稜線に正孔が集中する問題は発生せず、底面の中央付近のやや広い範囲でエッチングが始まり徐々に狭まりかつ深まって小さな孔となり、サイドブランチ等の生じない良質の貫通孔が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の一実施形態の貫通孔形成方法における最初の工程を説明するもので、(イ)はシリコン基板に異方性エッチングで形成した四角錐状の凹所の平面図、(ロ)は(イ)のA−A断面図、(ハ)は(ロ)のB−B断面図である。
【図2】上記貫通孔形成方法における図1に続く工程を説明するもので、(イ)はシリコン基板の前記四角錐状の凹所に異方性エッチングを施して稜線に丸みを付けた段階の凹所の平面図、(ロ)は(イ)のC−C断面図、(ハ)は(ロ)のD−D断面図である。
【図3】上記貫通孔形成方法における図2に続く工程を説明するもので、(イ)はシリコン基板の凹所に光励起電解研磨法により貫通孔を形成する途中段階の凹所の平面図、(ロ)は(イ)のE−E断面図である。
【図4】上記貫通孔形成方法における図3(ロ)の孔あけが進行して完了した段階を示す断面図である。
【図5】請求項2の発明の一実施形態を説明するもので、(イ)はシリコン基板に形成した等方性エッチングによる凹所近傍の平面図、(ロ)は(イ)のG−G断面図である。
【図6】光励起電解研磨法による貫通孔形成方法を実施する一般的な光励起電解研磨装置の構成を示す模式図である。
【図7】光励起電解研磨法により、シリコン基板に設けた四角錐状凹所部分に貫通孔が形成される原理を説明する図である。
【図8】従来の光励起電解研磨法による貫通孔形成方法を説明するもので、(イ)はシリコン基板に異方性エッチングで形成した四角錐状凹所部分の平面図、(ロ)は(イ)のH−H断面図、(ハ)は(ロ)のI−I断面図である。
【図9】従来の貫通孔形成方法における図8に続く工程を説明すると同時にその問題点を示す図であり、(イ)はシリコン基板の四角錐状凹所に光励起電解研磨法により貫通孔を形成する途中段階の凹所の平面図、(ロ)は(イ)のJ−J断面図である。
【符号の説明】
1 光励起電解研磨装置
2 シリコン基板
3 電解液
4 光源
5 陰極電極
6 直流電源
7 赤外線吸収フィルタ
8 電解槽
9 四角錐状凹所
9’ 丸み稜線四角錐状凹所
9a 稜線
9’a 丸みの付いた稜線
10 孔
10A 貫通孔
11 マスク
11a 四角形開口
29 凹所(無稜線底広凹所)
Claims (2)
- 表面に凹所を形成したシリコン基板を電解液に浸漬し、このシリコン基板の前記凹所に対応する裏面に光を照射しつつ、陽極とした前記シリコン基板と陰極電極との間に電流を流して、シリコン基板の前記凹所位置を選択的にエッチングして貫通孔を形成する光励起電解研磨法による貫通孔形成方法において、
シリコン基板に前記凹所を形成するに際して、四角形開口を持つマスクを上面に設けたシリコン基板の前記四角形開口部分に異方性エッチングを施して四角錐状凹所を形成した後、この四角錐状凹所に等方性エッチングを施して当該四角錐状凹所の稜線部分に丸みを持たせることを特徴とする光励起電解研磨法による貫通孔形成方法。 - 表面に凹所を形成したシリコン基板を電解液に浸漬し、このシリコン基板の前記凹所に対応する裏面に光を照射しつつ、陽極とした前記シリコン基板と陰極電極との間に電流を流して、シリコン基板の前記凹所位置を選択的にエッチングして貫通孔を形成する光励起電解研磨法による貫通孔形成方法において、
シリコン基板に前記凹所を形成するに際して、四角形開口を持つマスクを上面に設けたシリコン基板の前記四角形開口部分に単に等方性のエッチング液によるエッチングを施して、稜線を持たずかつ前記四角形開口より広い凹所を形成することを特徴とする光励起電解研磨法による貫通孔形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001012502A JP3669487B2 (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | 光励起電解研磨法による貫通孔形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001012502A JP3669487B2 (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | 光励起電解研磨法による貫通孔形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002210614A JP2002210614A (ja) | 2002-07-30 |
JP3669487B2 true JP3669487B2 (ja) | 2005-07-06 |
Family
ID=18879500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001012502A Expired - Fee Related JP3669487B2 (ja) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | 光励起電解研磨法による貫通孔形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3669487B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4955935B2 (ja) * | 2004-05-25 | 2012-06-20 | キヤノン株式会社 | 貫通孔形成方法および半導体装置の製造方法 |
JP6155885B2 (ja) * | 2013-06-19 | 2017-07-05 | セイコーエプソン株式会社 | 電子デバイスの製造方法 |
-
2001
- 2001-01-19 JP JP2001012502A patent/JP3669487B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002210614A (ja) | 2002-07-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Korotcenkov et al. | Silicon porosification: state of the art | |
Li et al. | Metal-assisted chemical etching in HF/H 2 O 2 produces porous silicon | |
JP2003258285A (ja) | 表面凹凸構造の作製方法及び太陽電池 | |
Asoh et al. | Formation of periodic microbump arrays by metal-assisted photodissolution of InP | |
TW201803824A (zh) | 玻璃之加工方法 | |
JP3669487B2 (ja) | 光励起電解研磨法による貫通孔形成方法 | |
JP6821948B2 (ja) | 炭化ケイ素(SiC)基板の光電気化学エッチングに用いるエッチング液、エッチング装置、およびエッチング方法 | |
Lee et al. | Metal-assisted chemical etching of Ge surface and its effect on photovoltaic devices | |
JP3343046B2 (ja) | シリコン基板の貫通孔形成方法 | |
JP3382925B2 (ja) | 光励起電解研磨法による貫通孔形成方法 | |
US8591716B2 (en) | Process of making a semiconductor optical lens and a semiconductor optical lens fabricated thereby | |
CN114150382B (zh) | 一种基于光刻蚀的n型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置 | |
JP3170679B2 (ja) | 電界放出素子のマイクロチップ製造方法 | |
JP3076783B2 (ja) | 窒化物材料のエッチング方法 | |
JP4717290B2 (ja) | 貫通電極の製造方法 | |
CN113774494A (zh) | 一种半绝缘型碳化硅单晶片剥离方法及剥离装置 | |
JP3979439B2 (ja) | 半導体光学レンズの製造方法 | |
US20200090941A1 (en) | Method for producing patterns in a substrate | |
US6602397B1 (en) | Method for producing a filter | |
Shi et al. | Backside ultraviolet illumination enhanced metal-assisted chemical etching for high-aspect-ratio silicon microstructures | |
JPH0689891A (ja) | 多孔質シリコン層の加工方法 | |
Kelly et al. | Porous‐etched Semiconductors: Formation and Characterization | |
TWI824662B (zh) | 碳化矽基板或基板處理方法 | |
KR0186100B1 (ko) | 필드 에미션 디스플레이의 마이크로팁 제조방법 | |
Khare et al. | Photoelectrochemical etching of high aspect ratio submillimeter waveguide filters from n+ GaAs wafers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050113 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050309 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050406 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050406 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080422 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090422 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090422 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100422 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |