JPH04121758U - 単結晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリコン基板上に形成した単結晶素子（例え
ばピエゾ抵抗素子）に配線を行う際の配線の段切れ防止
を図る。 【構成】 シリコン基板１上に絶縁膜２を介して形成さ
れた単結晶素子３において，前記抵抗素子はその表面が
（１００）の結晶方向を有し，その端面を＜１１０＞の
方向に配置するとともに端面にテ−パを設けて台形状に
形成したもの。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，シリコン基板上に形成された単結晶素子（例えばピエゾ抵抗素子） に配線を行う際の，配線の段切れ防止を図ったものである。

【０００２】

【従来の技術】

ｐｎ接合で絶縁分離されたピエゾ抵抗歪みゲ―ジは１５０〜２５０℃以上の高 温下で使用すると接合部のリ―ク電流が圧力センサとしての動作に支障がでるほ ど大きくなってしまう。そこで，歪みゲ―ジを誘電体で分離した様々なＳＯＩ（ Silicon on Insulator）構造の高温用圧力センサが提案されている。ＳＯＩ構造 のシリコン基板は直接接合やＳＩＭＯＸ技術，または溶融再結晶の技術等により 製造される。

【０００３】 ところで，ＳＯＩ構造の絶縁膜上の単結晶層はいずれの場合もその厚さが１〜 数μｍと比較的厚くなる傾向にある。 即ち，直接接合の場合は厚さを薄くする場合，機械的な精度や結晶がダメ―ジ を受けるという問題があり，ＳＩＭＯＸ技術により製造した場合は薄い単結晶を 形成可能であるが，その上に更にシリコンをエピタキシャル成長させて使用する 。更に溶融再結晶技術を用いた場合も単結晶層の膜厚が１〜数μｍの厚さとなる 。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで，例えばシリコン基板にダイアフラムを形成し，そのダイアフラム上 に形成したピエゾ抵抗素子に配線を行う場合，ピエゾ抵抗素子の厚さが厚いと段 切れを生じ易いという問題があった。

【０００５】 図５はＳｉ基板１上の絶縁層２の上に厚さ１〜数μｍの単結晶層（ピエゾ抵抗 素子）３が形成され，その単結晶層３に蒸着等によりＡｌ等の配線４を形成した 状態を示すものである。図に示すように単結晶層３の端部が急激に立上がってい るので矢印ａで示す部分が段切れを起し易いという問題がある。また，図６に示 すものは絶縁層２の上に平坦化層としての絶縁層５を形成し，その絶縁層５の上 に配線を施したものである。

【０００６】 しかしながら，いずれの方法も不必要にＡｌ膜や絶縁層が厚くなり，素子に悪 影響を与える可能性があった。

【０００７】 本考案は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので，素子の形成方 向とエッチングを用いて段切れのない単結晶素子の形成方法を提供することを目 的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決する為に本考案は，シリコン基板上に絶縁膜を介して形成され たシリコン単結晶素子において，前記単結晶素子は表面の結晶面が（１００）面 を有し，少なくとも配線が施される部分を＜１１０＞の方向に配置するとともに 稜線に勾配を形成したことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】

表面が（１００）面の単結晶層を異方性エッチング液でエッチングすると，（ １１１）面のエッチング速度が非常に遅いため，＜１１０＞方向の稜線は（１０ ０）面に対して５４．７゜の角度で除去される。

【００１０】

【実施例】

図１は本考案の一実施例を示す平面図，図２は図１のＡ−Ａ断面図である。こ れらの図において１は単結晶シリコン基板，２は絶縁層，３は絶縁層２上に形成 された厚さ１〜数μｍの単結晶層である。

【００１１】 図１，図２において，絶縁層２の上に単結晶層３を形成するまでは公知のＳＯ Ｉ技術を用いて作製する。図１のシリコン基板１においてｂで示す直線部分は面 方位が（１１０）のオリエンテ―ションフラット，×印で示す方向が＜１００＞ ，＋で示す方向が＜１１０＞となる。本考案では単結晶の端部を＜１１０＞に沿 って形成する。

【００１２】 即ち，図１において単結晶層３は長方形状とされ，その長辺Ｌおよび短面は＜ １１０＞の方向に沿って形成する（この場合，先に述べたように単結晶層３の厚 さは１〜数μｍとなっている）。

【００１３】 次に，下記の溶液のうち少なくとも一種類を含む溶液により単結晶層のエッチ ングを行う。 水酸化カリウム（ＫＯＨ），ヒドラジン（Ｎ2 Ｈ4 ），エチレンジアミンピロ カテコ―ル，４メチルアンモニウム水酸化物，３メチル−２酸化エチルアンモニ ウム水酸化物，Ｃｕ（ＮＯ 3）2

【００１４】 上記のエッチング液は単結晶シリコンに対しては異方性エッチング液として機 能する。その結果，単結晶層は第２図に示すように端面が（１００）面に対して ５４．７゜の角度で除去される。そして両面にテ―パを有する台形状の単結晶層 が形成された時点でエッチングを中止する。 なお，シリコン基板１上に単結晶層３を形成する場合，例えば図３に示す様に その端面を＜１００＞方向に形成した方が良い場合がある。その場合は図４に示 す様に素子としての機能を保ったまま＜１００＞に沿った端面を細かな＜１１０ ＞方向の組み合わせで形成することにより同等の性能を得ることができる。

【００１５】 上記の様に作製した単結晶層はその端面が（１００）面に対して台形状に形成 される。次に，基板全面に絶縁層２´を形成して配線すべき箇所のパタ―ニング を行い，この単結晶層３に蒸着等により配線を行うが，端部にテ―パが形成され ているので段切れのない配線を行うことができる。 なお，図４では全ての稜線を＜１１０＞方向に形成したが，絶縁膜２上から単 結晶層３上に配線が行われる部分のみに勾配が形成されれば良いので配線が行わ れる部分の単結晶部分の稜線のみを＜１１０＞方向に形成しても良い。

【００１６】

【考案の効果】

以上実施例とともに具体的に説明した様に，本考案によれば配線を行う際の， 配線の段切れのない単結晶素子を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の単結晶素子の一実施例を示す平面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。

【図３】単結晶素子が＜１００＞の方位に形成された一
例を示す図である。

【図４】図３の単結晶素子を＜１１０＞の方位に形成し
た一例を示す図である。

【図５】従来の単結晶素子に配線を行った状態を示す断
面図である。

【図６】従来の単結晶素子に配線を行った状態を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ シリコン基板 ２ 絶縁層 ３ 単結晶層

フロントページの続き (72)考案者 稲村 功 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)考案者 鈴木 良孝 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板上に絶縁膜を介して形成さ
   れたシリコン単結晶素子において，前記単結晶素子は表
   面の結晶面が（１００）面を有し，少なくとも配線が施
   される部分を＜１１０＞の方向に配置するとともに稜線
   に勾配を形成したことを特徴とする単結晶素子。