JP5109261B2 - シリコン微細加工に用いるシリコン異方性エッチング剤組成物 - Google Patents
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佐藤、「シリコンエッチング技術」、表面技術、Vol.51、No.8、2000、P754〜759 江刺、「2003マイクロマシン/MEMS技術大全」、p.109〜114
一方、従来シリコン半導体等における電極や配線材料はアルミニウムやアルミニウム合金が多用されている。これらのアルミニウムやアルミニウム合金はアルカリ性水溶液に侵されやすいため、これらを電極や配線材料としアルカリ性のエッチング液を使用する場合はアルミニウムやアルミニウム合金を保護するために何らかの対策を施していた。その対策としては、アルカリ性エッチング液使用後にアルミニウムやアルミニウム合金の形成を行なう方法や、アルカリ性エッチング液に.耐性を有する保護膜をアルミニウムやアルミニウム合金上に形成し保護する方法や、電極や配線材料をアルミニウムやアルミニウム合金からアルカリ性エッチング液に耐性を有する金属に変更する方法や、特許文献7や8のようにアルカリ性エッチング液にシリコンや更に酸化剤を添加してアルミニウムやアルミニウム合金へのエッチング程度を低下させる方法が用いられる。
防食剤の濃度はエッチング剤組成物中の水等への溶解度並びに添加されるアルカリ化合物並びに還元性化合物の濃度によって適宜決定されるが、好ましくは0.001〜35重量%の範囲で使用される。0.001重量%より低い濃度では、所望の電極や配線材料として用いられるアルミニウムやアルミニウム合金へのエッチングを抑制する効果を得られ難く、35重量%より高い濃度ではエッチング剤組成物中での結晶の析出や固化などが生じ取り扱いが容易ではなくなり好ましくない。
本発明におけるシリコンエッチング方法は、主に異方性エッチングを利用した深いシリコンエッチング工程を有するMEMS製造に適用されるが、半導体集積回路や平板表示装置等の製造にも適用出来る。本発明におけるエッチング方法を用いて加工されたシリコン基板を有する電子機器としては、加速度センサー、角速度センサー、半導体圧力センサー、流量センサー、インクジェットプリンターヘッドなどが挙げられる。
10%水酸化テトラメチルアンモニウムと10%ヒドロキシルアミンと5%ソルビトールを含む水溶液に上述のシリコンのエッチング量測定用サンプルを2時間浸漬し、シリコン単結晶の面(100)方向、面(111)方向へのエッチング量を測定したところ、面(100)方向のエッチング量は約165μm、面(111)方向へのエッチングは約9μmであった。また、同組成の水溶液を中に上述のアルミニウム合金を成膜したサンプルを用いてアルミニウム合金のエッチング量を測定したところアルミニウム合金のエッチング速度は15nm/minであった。
10%水酸化テトラメチルアンモニウムと10%ヒドロキシルアミンと5%キシリトールを含む水溶液にて実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチング量は約167μm、面(111)方向へのエッチングは約9μmであった。また、アルミニウム合金のエッチング速度は11nm/minであった。
10%水酸化テトラメチルアンモニウムと10%硫酸ヒドロキシルアミンと5%果糖を含む水溶液にて実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチング量は約161μm、面(111)方向へのエッチングは約8μmであった。また、アルミニウム合金のエッチング速度は21nm/minであった。
10%水酸化テトラメチルアンモニウムと10%ヒドラジンと5%リボースを含む水溶液にて実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチング量は約145μm、面(111)方向へのエッチングは約8μmであった。また、アルミニウム合金のエッチング速度は30nm/minであった。
10%水酸化カリウムと10%マルトースと5%アラビノースを含む水溶液にて実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチング量は約188μm、面(111)方向へのエッチングは約4μmであった。また、アルミニウム合金のエッチング速度は80nm/minであった。
10%水酸化カリウムと10%アスコルビン酸と5%グルコースを含む水溶液にて実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチング量は約177μm、面(111)方向へのエッチングは約3μmであった。また、アルミニウム合金のエッチング速度は70nm/minであった。
10%水酸化テトラメチルアンモニウムと10%ヒドロキシルアミンと20%グリセリンと3%ソルビトールを含む水溶液にて実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチング量は約147μm、面(111)方向へのエッチングは約4μmであった。また、アルミニウム合金のエッチング速度は10nm/minであった。
10%水酸化テトラメチルアンモニウムを含む水溶液にて実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチング量は約88μm、面(111)方向へのエッチングは約3μmであった。また、アルミニウム合金のエッチング速度は100nm/min以上であった。
10%水酸化カリウムを含む水溶液にて実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチング量は約116μm、面(111)方向へのエッチングは約2μmであった。また、アルミニウム合金のエッチング速度は100nm/min以上であった。
10%水酸化テトラメチルアンモニウムと1%次亜リン酸アンモニウムを含む水溶液にて実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチング量は約79μm、面(111)方向へのエッチングは約2μmであった。また、アルミニウム合金のエッチング速度は100nm/min以上であった。
10%フッ化水素酸水溶液にて実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチングは1μm以下、面(111)方向へのエッチング量も1μm以下であった。また、また、アルミニウム合金のエッチング速度は100nm/min以上であった。
10%水酸化テトラメチルアンモニウムと5%アスパラギン酸を含む水溶液にて実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチング量は約84μm、面(111)方向へのエッチングは約3μmであった。また、アルミニウム合金のエッチング速度は100nm/min以上であった。
20%水酸化テトラメチルアンモニウムと10%グリセリンを含む水溶液をエッチング剤とし、実施例1と同様の測定を行ったところ、シリコン面(100)方向のエッチング量は約76μm、面(111)方向へのエッチングは約3μmであった。アルミニウム合金のエッチング速度は100nm/min以上であった。
Claims (2)
- 第4級水酸化アンモニウム、水酸化カリウムおよびアンモニアから選択される1種以上のアルカリ化合物、ヒドロキシルアミン、硫酸ヒドロキシルアミン、ヒドラジン、マルトースおよびアスコルビン酸から選択される1種以上の還元性化合物、及びアラビノース、キシリトール、ソルビトール、グルコース、リボースおよび果糖から選択される1種以上の防食剤を含有することを特徴とするシリコン微細加工に用いる異方性エッチング剤組成物。
- さらにアルコール、グリセリンおよびグリセリン誘導体の少なくとも1種を含有する請求項1記載のシリコン微細加工に用いる異方性エッチング剤組成物。
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