JP4366853B2 - Membrane manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メンブレンの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来、メンブレン(薄膜構造)の製造方法として、シリコン基板に酸化膜などからなる薄膜を形成し、シリコン基板をKOH(水酸化カリウム)やTMAH(テトラメルチアンモニウムハイドロオキサイド)などのアルカリ溶液を用いてエッチングを行うことにより、薄膜の下のシリコン基板を除去して、シリコン基板表面にメンブレンを製造するという技術がある。
【0003】
上記の従来技術において、シリコン基板上の電気接続をするためのアルミパッド及びアルミ配線と、アルミ配線を保護するためのアルミ配線保護膜を形成する必要があるが、外部と電気的接続を行うために、アルミパッド上のアルミ配線保護膜を開口しなければならない。
【0004】
ところが、アルミ配線保護膜を開口した後に、シリコン基板のエッチングを行うと、アルミのシリコンに対するエッチング選択比が約1と全く無いので、エッチングによりアルミ配線保護膜開口領域のアルミパッドが侵食されてしまう。
【0005】
そのため、特開平10−312987号公報では、シリコン基板をエッチングする際にはアルミパッド開口領域上を含め全面をエッチング保護膜で保護し、シリコンのエッチング後に、アルミパッド開口領域上のみのエッチング保護膜を除去するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、メンブレン部は膜応力の制御が重要であり、そのため、シリコン基板のエッチングの後に、アルミパッド開口領域上のみのエッチング保護膜を除去する場合には、メンブレンの膜応力のバランスが崩れ、座屈する可能性があるという問題がある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、アルミパッド上にエッチング保護膜を形成するものにおいて、メンブレンの膜応力のバランスを保ち、座屈のない膜構造を形成することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のメンブレンの製造方法は、第1膜の下の基板をエッチングしメンブレン部を形成した後に、第2膜及び電極端子開口領域上の、第3膜を全面除去することを特徴としている。
【0009】
このようなメンブレンの製造方法により、第3膜を電極端子開口領域上のみでなく全面除去するため、メンブレンの膜応力のバランスを保ち、座屈のない膜構造を形成することができる。
【0010】
請求項2に記載のメンブレンの製造方法は、第1膜と第2膜との間に第4膜を備えたことを特徴としている。
【0011】
このようなメンブレンの製造方法により、膜が第4膜/第2膜の2層構造となるため、第3膜を除去する際に、第2膜にピンホールがあっても、第1膜がエッチングされることを防ぐことができる。
【0012】
請求項3に記載のメンブレンの製造方法は、トータルの膜応力が引っ張りとなるように、第4膜の膜厚を規定することを特徴としている。
【0013】
膜応力は膜厚に比例するため、膜応力が圧縮とならない必要最小限の膜厚の第4膜を形成することで、メンブレンの膜応力のバランスを保ち、座屈のない膜構造を形成することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
【0018】
<第1の実施形態>
図1には、本実施形態の赤外線検出装置の断面図を示す。又、図2と図3には、本実施形態の赤外線検出装置の製造工程を示す。
【0019】
本実施形態では、図1に示されるように、シリコン基板1の表面よりエッチングされ、空洞2が形成されている。また、シリコン基板1上には、順に、層間絶縁膜3a、温度の変化によって生じた起電力変化を計測するためのポリシリコン4、層間絶縁膜3b、アルミ配線5a、アルミパッド5bが形成され、アルミ配線5aを保護するためのシリコン窒化膜6がアルミ配線5a上に形成されている。
【0020】
また、アルミパッド5b上には、ワイヤボンディングなどにより外部と電気接続を行うために、シリコン窒化膜6が開口され、アルミパッド開口領域8が形成されている。
【0021】
以下、本実施形態の製造工程について説明する。
【0022】
まず、図2(a)に示されるように、シリコン基板1上に、酸化膜からなる層間絶縁膜3aを堆積し、所望のパターンにポリシリコン4を形成する。そして、酸化膜からなる層間絶縁膜3bを堆積しコンタクトホールを形成後、アルミ配線5a、アルミパッド5bを形成する。
【0023】
次に、図2(b)に示されるように、層間絶縁膜3b及びアルミ配線5a、アルミパッド5b上に、アルミ配線5aを保護するためのシリコン窒化膜6を堆積し、外部と電気接続を行うために、アルミパッド5b上のシリコン窒化膜6を除去し、アルミパッド開口領域8を形成する。
【0024】
次に、図3(a)に示されるように、シリコン窒化膜6と選択比の異なるシリコン酸化膜7を、シリコン窒化膜6及びアルミパッド5b上に堆積する。
【0025】
次に、図3(b)に示されるように、層間絶縁膜3a、3b、シリコン窒化膜6、シリコン酸化膜7からなる膜構造の所望の位置に開口部を設ける。
【0026】
その後、シリコン酸化膜7をアルミパッド開口領域8の保護膜にして、シリコン基板1の表面より、KOHなどのアルカリ溶液を用いて異方性エッチングを実施すると、シリコン基板1には空洞2が開口されるとともにメンブレン10が形成される。
【0027】
ここで、エッチング工程後にアルミパッド開口領域8を形成すると、エッチング工程によって形成された空洞2に、アルミパッド開口領域8を形成する際に使用するレジスト液が浸入してしまうので、エッチング工程の前にアルミパッド開口領域8を形成する必要がある。
【0028】
次に、図1に示されるように、メンブレン10を形成した後に、フッ化アンモニウムとフッ酸と酢酸からなるシリコン酸化膜エッチング液によりシリコン酸化膜7を全面除去する。
【0029】
その結果、アルミパッド開口領域8上の、みの保護膜を除去する場合に比べて、シリコン窒化膜6及びアルミパッド開口領域8上のシリコン酸化膜7を全面除去することにより、メンブレン10の膜応力のバランスを保ち、座屈のない膜構造を形成することができる。
【0030】
<第2の実施形態>
第2実施形態は、第1実施形態とほぼ同等の構成を有しているため、第1実施形態と同等な構成については同様の符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【0031】
図4には、本実施形態の赤外線検出装置の製造工程を示す。
【0032】
本実施形態では、図4(b)に示されるように、層間絶縁膜3bとシリコン窒化膜6との間に、シリコン酸化膜9を形成したことを特徴としている。
【0033】
第1実施形態において、シリコン窒化膜6にピンホールが多い場合、シリコン酸化膜7を除去する際に、ピンホールからシリコン酸化膜エッチング液が浸入することにより、シリコン窒化膜6の下の層間絶縁膜3bまでもエッチングしてしまうという問題がある。
【0034】
そこで、図4(a)に示されるように、膜応力が圧縮とならない必要最小限の膜厚のシリコン酸化膜9を堆積後、シリコン窒化膜6を堆積する。
【0035】
そして、図4(b)に示されるように、メンブレン10を形成した後に、シリコン酸化膜エッチング液により、シリコン酸化膜7を全面除去する。
【0036】
この際に、シリコン酸化膜9が存在することにより、シリコン窒化膜6にピンホールがあってもシリコン窒化膜6の下の層間絶縁膜3bをすぐにエッチングすることはない。
【0037】
このように、保護膜をシリコン酸化膜9/シリコン窒化膜6の2層構造とすることにより、層間絶縁膜3bはシリコン酸化膜7のエッチングに対して余裕がある。
【0038】
なおかつ、メンブレン10を形成した後は、最表面のシリコン酸化膜7を全面除去するので、メンブレン10の膜応力のバランスを保ち、座屈のない膜構造を形成することができる。
【0039】
<参考例>
参考例ついて、第1実施形態と異なる部分について説明する。
【0040】
図5には、参考例の赤外線検出装置の断面図を示す。
【0041】
第1、2実施形態では、シリコン基板1の表面よりメンブレン10を形成していたが、本参考例では、裏面よりメンブレン10を形成することを特徴としている。
【0042】
裏面よりメンブレン10を形成する際において、エッチング工程後にアルミパッド開口領域8を形成すると、アルミパッド開口領域8を形成する際に形成されるレジストによって、エッチング工程によって形成されたメンブレン10が破壊されるため、エッチング工程の前にアルミパッド開口領域8を形成する必要がある。
【0043】
よって、本参考例のように裏面よりメンブレン10を形成する場合においても、本発明を適用すると効果的である。
【0045】
尚、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な態様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の赤外線検出装置の断面図を示す図である。
【図2】(a)、(b)は第1実施形態の赤外線検出装置の製造工程を示す図である。
【図3】(a)、(b)は第1実施形態の赤外線検出装置の製造工程を示す図である。
【図4】(a)、(b)は第2実施形態の赤外線検出装置の製造工程を示す図である。
【図5】参考例の赤外線検出装置の断面図を示す図である。
【符号の説明】
1…シリコン基板、2…空洞、3a、3b…層間絶縁膜、4…ポリシリコン、5a…アルミ配線、5b…アルミパッド、6…シリコン窒化膜、7…シリコン酸化膜、8…アルミパッド開口領域、9…シリコン酸化膜、10…メンブレン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a membrane.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of manufacturing a membrane (thin film structure), a thin film made of an oxide film or the like is formed on a silicon substrate, and the silicon substrate is used using an alkaline solution such as KOH (potassium hydroxide) or TMAH (tetramerthiammonium hydroxide). There is a technique of manufacturing a membrane on the surface of a silicon substrate by removing the silicon substrate under the thin film by performing etching.
[0003]
In the above prior art, it is necessary to form an aluminum pad and aluminum wiring for electrical connection on the silicon substrate and an aluminum wiring protective film for protecting the aluminum wiring. In addition, an aluminum wiring protective film on the aluminum pad must be opened.
[0004]
However, if the silicon substrate is etched after the aluminum wiring protective film is opened, the etching selectivity of aluminum to silicon is not about 1 at all, so that the aluminum pad in the aluminum wiring protective film opening region is eroded by the etching. .
[0005]
For this reason, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-312987, when etching a silicon substrate, the entire surface including the aluminum pad opening region is protected with an etching protective film, and after etching of silicon, the etching protective film only on the aluminum pad opening region is protected. To be removed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is important to control the membrane stress in the membrane part. Therefore, when the etching protective film only on the aluminum pad opening region is removed after the etching of the silicon substrate, the membrane stress balance of the membrane is lost and the seat There is a problem that it may bend.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to form an etching protective film on an aluminum pad, and to form a film structure that does not buckle while maintaining the balance of film stress of the membrane.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a membrane according to
[0009]
By such a membrane manufacturing method, the third film is removed not only on the electrode terminal opening region but also on the entire surface, so that the membrane stress balance of the membrane can be maintained and a film structure without buckling can be formed.
[0010]
The method for manufacturing a membrane according to
[0011]
With such a membrane manufacturing method, the film has a four-layer / second-film structure. Therefore, when the third film is removed, even if there is a pinhole in the second film, the first film Etching can be prevented.
[0012]
The membrane manufacturing method according to claim 3 is characterized in that the film thickness of the fourth film is defined so that the total film stress is pulled.
[0013]
Since the film stress is proportional to the film thickness, by forming the fourth film with the minimum necessary film thickness that does not compress the film stress, the film stress balance of the membrane is maintained and a film structure without buckling is formed. be able to.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the infrared detection device of the present embodiment. 2 and 3 show the manufacturing process of the infrared detecting device of this embodiment.
[0019]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the
[0020]
On the
[0021]
Hereinafter, the manufacturing process of this embodiment will be described.
[0022]
First, as shown in FIG. 2A, an interlayer
[0023]
Next, as shown in FIG. 2B, a
[0024]
Next, as shown in FIG. 3A, a
[0025]
Next, as shown in FIG. 3B, an opening is provided at a desired position in the film structure including the
[0026]
Thereafter, when
[0027]
Here, if the aluminum
[0028]
Next, as shown in FIG. 1, after the
[0029]
As a result, the film of the
[0030]
<Second Embodiment>
Since the second embodiment has substantially the same configuration as the first embodiment, the same reference numerals are given to the same configuration as the first embodiment, and only different parts will be described.
[0031]
In FIG. 4, the manufacturing process of the infrared rays detection apparatus of this embodiment is shown.
[0032]
This embodiment is characterized in that a
[0033]
In the first embodiment, when the
[0034]
Therefore, as shown in FIG. 4A, a
[0035]
Then, as shown in FIG. 4B, after the
[0036]
At this time, since the
[0037]
Thus, the
[0038]
In addition, since the outermost
[0039]
< Reference example >
For Example, to explain about the parts different from the first embodiment.
[0040]
FIG. 5 shows a cross-sectional view of an infrared detection device of a reference example .
[0041]
In the first and second embodiments, the
[0042]
When the
[0043]
Therefore, even when the
[0045]
In addition, this invention is not restricted to the said embodiment, It can apply to various aspects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an infrared detection device according to a first embodiment.
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating manufacturing steps of the infrared detection device according to the first embodiment. FIGS.
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating manufacturing steps of the infrared detection device according to the first embodiment; FIGS.
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating manufacturing steps of the infrared detection device according to the second embodiment. FIGS.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an infrared detection device according to a reference example .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1膜上に配線部及び電極端子を形成する第2工程と、
前記第1膜上に形成され前記配線部を覆うとともに前記電極端子上に開口領域を有する第2膜を形成する第3工程と、
前記開口領域及び前記第2膜上に第3膜を形成する第4工程と、
前記第1膜、前記第2膜、及び前記第3膜から成る膜構造体の所望の位置に開口部を形成した後に、当該開口部を通じてエッチング処理液により前記基板を異方性エッチングして、前記基板に空洞を形成することにより、当該空洞に対応した、前記第1膜及び第2膜を構成要素としたメンブレン部を形成する第5工程と、
前記第5工程の後に前記第3膜を全面除去する第6工程とを備えることを特徴とするメンブレンの製造方法。A first step of forming a first film on the substrate;
A second step of forming a wiring portion and an electrode terminal on the first film;
A third step of forming a second film formed on the first film and covering the wiring portion and having an opening region on the electrode terminal;
A fourth step of forming a third film on the opening region and the second film;
After forming an opening at a desired position of the film structure composed of the first film , the second film, and the third film, the substrate is anisotropically etched with an etching treatment liquid through the opening, A fifth step of forming a membrane portion having the first film and the second film as constituent elements corresponding to the cavity by forming a cavity in the substrate ;
And a sixth step of removing the entire surface of the third film after the fifth step.
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