JPH06104240A - Method of etching semiconductor device - Google Patents

Method of etching semiconductor device

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Publication number
JPH06104240A
JPH06104240A JP25145592A JP25145592A JPH06104240A JP H06104240 A JPH06104240 A JP H06104240A JP 25145592 A JP25145592 A JP 25145592A JP 25145592 A JP25145592 A JP 25145592A JP H06104240 A JPH06104240 A JP H06104240A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
substrate
thickness
semiconductor
junction
Prior art date
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Pending
Application number
JP25145592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Fukada
毅 深田
Yasunari Sugito
泰成 杉戸
Mineichi Sakai
峰一 酒井
Yoshi Yoshino
好 吉野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US08/122,164 priority patent/US5643803A/en
Priority to DE69327556T priority patent/DE69327556T2/en
Priority to EP93115120A priority patent/EP0588371B1/en
Publication of JPH06104240A publication Critical patent/JPH06104240A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a method of etching a semiconductor device, wherein the depth of an etching operation or the thickness of a thin part can be controlled accurately. CONSTITUTION:According to an experimental result, it is confirmed that the distance up to an etching stop position from a P-N junction face is nearly equal to the width of a depletion layer on the substrate side of the P-N junction part when a P-type substrate (a second-conductivity-type semiconductor part) on which an N-type epitaxial layer (a first-conductivity-type semiconductor part) has been formed is immersed in an etching liquid such as KOH or the like, a voltage which reverse-biases the P-N junction is applied across an electrode plate faced with the substrate and the epitaxial layer so as to perform an electrochemical etching operation. That is to say, the etching operation is finished at the tip of the depletion layer. Consequently, since the width of the depletion layer on the substrate side has been controlled to be a magnitude obtained by subtracting the depth required for the etching operation from the thickness of the semiconductor substrate excluding the semiconductor layer, it is possible to accurately control the depth of the etching operation or the thickness of a thin part left by the etching operation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体加速度センサ又
は半導体圧力センサ(以下、半導体力学センサと総称す
る)のエッチング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for etching a semiconductor acceleration sensor or a semiconductor pressure sensor (hereinafter collectively referred to as a semiconductor dynamic sensor).

【0002】[0002]

【従来の技術】特開昭62ー61374号公報は、N型
層をもつP型基板をエッチング液に浸漬して電極板と対
向させ、N型層と電極板との間に電圧を印加してP型基
板を異方性エッチングして、半導体力学センサの起歪部
や分離溝を形成するシリコン基板の電気化学エッチング
方法を開示する。
In Japanese Patent Laid-Open No. 62-61374, a P-type substrate having an N-type layer is immersed in an etching solution to face an electrode plate and a voltage is applied between the N-type layer and the electrode plate. Disclosed is an electrochemical etching method for a silicon substrate, in which a P-type substrate is anisotropically etched to form a strain generating portion and a separation groove of a semiconductor dynamic sensor.

【0003】また前記公報は、エッチングがN型層に達
すると自動的に停止することを開示している。
The aforementioned publication also discloses that the etching is automatically stopped when it reaches the N-type layer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら本発明者
の実験によれば、上記エッチングはPN接合面よりもP
型基板側で終了し、しかも接合面からエッチング終了位
置までの距離は、N型層及P型基板の各不純物濃度や印
加電圧の変動に応じてばらつくことがわかった。したが
って、例えば半導体力学センサの起歪部(たとえばダイ
ヤフラム部)の厚さは従来N型層の厚さにより設定して
いたが、実際の起歪部の厚さはそれ以上となっており、
その結果、起歪部の実際に得られる歪量は理論計算値よ
り小さい値であり、センサ設計精度を低下させていた。
However, according to the experiments by the present inventor, the etching is performed on the P
It was found that the distance from the bonding surface to the etching end position ends on the mold substrate side, and varies depending on the impurity concentration of the N-type layer and the P-type substrate and the variation of the applied voltage. Therefore, for example, the thickness of the strain generating portion (for example, the diaphragm portion) of the semiconductor dynamic sensor is conventionally set by the thickness of the N-type layer, but the actual thickness of the strain generating portion is more than that.
As a result, the amount of strain actually obtained in the strain-flexing part is smaller than the theoretically calculated value, which deteriorates the sensor design accuracy.

【0005】特に従来では、上記電気化学エッチングに
より薄肉化される半導体力学センサの起歪部の厚さが例
えば数十μmと比較的厚く、そのために上記したエッチ
ング終了位置のばらつきによる起歪部の厚さのばらつき
による感度変動が小さかったが、起歪部を例えば数μm
といった薄肉として高感度化を図る場合、上記したばら
つきは大幅な感度ばらつきを生じさせる。
Particularly, conventionally, the thickness of the strain generating portion of the semiconductor dynamic sensor thinned by the electrochemical etching is relatively large, for example, several tens of μm, so that the strain generating portion due to the variation in the etching end position is generated. Sensitivity fluctuation due to thickness variation was small, but the strain-generating part is, for example, several μm.
In the case of achieving high sensitivity as a thin wall, the above variation causes a great variation in sensitivity.

【0006】また、エッチング深さ又は起歪部の厚さを
正確に予見できないという不具合もあった。本発明は、
上記問題点に鑑みなされたものであり、エッチング深さ
又はエッチングにより形成される薄肉部の肉厚を正確に
制御可能な半導体装置のエッチング方法を提供すること
をその目的としている。
There is also a problem that the etching depth or the thickness of the strained portion cannot be accurately predicted. The present invention is
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an etching method of a semiconductor device capable of accurately controlling the etching depth or the thickness of a thin portion formed by etching.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置のエ
ッチンング方法は、第1導電型の単結晶半導体部と第2
導電型の単結晶半導体部とがPN接合を形成する半導体
部材をエッチング液に浸漬して前記第2導電型の単結晶
半導体部を電極と対向させ、前記第1導電型の単結晶半
導体部及び前記電極間に電圧を印加して前記第2導電型
の半導体部を電気化学エッチングし、前記PN接合部で
前記エッチングをストップする半導体装置のエッチング
方法において、前記第2導電型の単結晶半導体部側に伸
びる前記PN接合部の空乏層幅を、前記第2導電型の単
結晶半導体部の厚さから前記エッチングの必要深さを引
いた大きさに制御することを特徴としている。
A method of etching a semiconductor device according to the present invention comprises a first conductivity type single crystal semiconductor portion and a second conductivity type single crystal semiconductor portion.
A semiconductor member that forms a PN junction with the conductivity type single crystal semiconductor portion is immersed in an etching solution so that the second conductivity type single crystal semiconductor portion faces an electrode, and the first conductivity type single crystal semiconductor portion and A method for etching a semiconductor device, wherein a voltage is applied between the electrodes to electrochemically etch the second conductivity type semiconductor portion, and the etching is stopped at the PN junction portion. The width of the depletion layer of the PN junction extending to the side is controlled to be a size obtained by subtracting the required depth of the etching from the thickness of the second conductivity type single crystal semiconductor portion.

【0008】[0008]

【発明の効果】本発明者の実験結果によれば、PN接合
面からエッチング停止位置までの距離は、PN接合部の
第2導電型の半導体部(被エッチング側の半導体部)の
空乏層幅にほぼ等しいことがわかった。すなわち、エッ
チングは空乏層の先端で終了する。
According to the experimental results of the present inventor, the distance from the PN junction surface to the etching stop position is determined by the width of the depletion layer of the second conductivity type semiconductor portion of the PN junction portion (the semiconductor portion on the etched side). It turned out to be almost equal to. That is, the etching ends at the tip of the depletion layer.

【0009】したがって本発明の半導体装置のエッチン
グ方法では、エッチング終期における第2導電型の半導
体部の接合空乏層幅を、第2導電型の半導体部の厚さか
らエッチングの必要深さを引いた大きさに制御している
ので、エッチング深さ又はエッチングで残る薄肉部の肉
厚を正確に制御することができる。
Therefore, in the method for etching a semiconductor device according to the present invention, the width of the junction depletion layer of the second conductivity type semiconductor portion at the end of etching is obtained by subtracting the required etching depth from the thickness of the second conductivity type semiconductor portion. Since the size is controlled, it is possible to accurately control the etching depth or the thickness of the thin portion left by etching.

【0010】[0010]

【実施例】以下、この発明を適用した半導体加速度セン
サの一実施例を図面に従って説明する。図1にこの半導
体加速度センサの斜視図を示し、図2に半導体加速度セ
ンサの平面図を示し、図3に図2のAーA断面を示す。
本センサは自動車のABSシステムに用いられるもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a semiconductor acceleration sensor to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a perspective view of this semiconductor acceleration sensor, FIG. 2 shows a plan view of the semiconductor acceleration sensor, and FIG. 3 shows a cross section taken along the line AA of FIG.
This sensor is used in the ABS system of an automobile.

【0011】パイレックスガラスよりなる四角板状の台
座1の上には四角板状のシリコンチップ2が接合されて
いる。シリコンチップ2はその裏主面が台座1と接合す
る四角枠状の第1支持部3を有し、第1支持部3はシリ
コンチップ2の4辺を用いて形成されている。シリコン
チップ2における第1支持部3の内側には上部分離溝4
a,4b,4c,4d及び下部分離溝10が凹設されて
おり、上部分離溝4a,4b,4c,4d及び下部分離
溝10は連通して、チップ2を貫通する貫通溝となって
いる。四角枠状の第1支持部3内に形成されたC形の上
部分離溝4d及び上部分離溝4d下部の下部分離溝10
により厚肉コ字状の第2支持部11及び厚肉の連結部1
2が区画、形成され、第2支持部11は連結部12によ
り第1支持部3に連結されている。更に、第2支持部1
1の内側面から薄肉の薄肉起歪部5,6,7,8が延設
されており、薄肉起歪部5,6,7,8の先端には厚肉
四角形状の重り部9が連結されている。
A square plate-shaped silicon chip 2 is bonded onto a square plate-shaped base 1 made of Pyrex glass. The silicon chip 2 has a rectangular frame-shaped first supporting portion 3 whose back main surface is joined to the pedestal 1, and the first supporting portion 3 is formed by using four sides of the silicon chip 2. The upper separation groove 4 is formed inside the first support portion 3 of the silicon chip 2.
a, 4b, 4c, 4d and the lower separation groove 10 are provided as recesses, and the upper separation grooves 4a, 4b, 4c, 4d and the lower separation groove 10 communicate with each other to form a through groove penetrating the chip 2. . A C-shaped upper separation groove 4d formed in the rectangular frame-shaped first supporting portion 3 and a lower separation groove 10 below the upper separation groove 4d.
The thick-walled U-shaped second support portion 11 and the thick-walled connecting portion 1
2 is divided and formed, and the second support portion 11 is connected to the first support portion 3 by the connection portion 12. Furthermore, the second support portion 1
A thin thin strain element 5, 6, 7, 8 is extended from the inner side surface of 1, and a thick square weight portion 9 is connected to the tip of the thin strain element 5, 6, 7, 8. Has been done.

【0012】つまり、台座1と接合する厚肉の第1支持
部3に連結部12を介して第2支持部11が連結され、
第2支持部11から薄肉起歪部5〜8を介して重り部9
が両端支持されている。下部分離溝10は、上部分離溝
4a,4b,4c,4dと薄肉起歪部5〜8の下方に形
成され、上部分離溝4a,4b,4c,4dと下部分離
溝10とは連通して、チップ2を貫通する貫通溝を構成
している。
That is, the second support portion 11 is connected to the thick first support portion 3 joined to the pedestal 1 through the connecting portion 12,
The weight portion 9 is provided from the second support portion 11 through the thin wall strain generating portions 5 to 8.
Is supported at both ends. The lower separation groove 10 is formed below the upper separation grooves 4a, 4b, 4c, 4d and the thin-walled strain generating portions 5-8, and the upper separation grooves 4a, 4b, 4c, 4d and the lower separation groove 10 communicate with each other. , A through groove penetrating the chip 2 is formed.

【0013】薄肉起歪部5〜8の表面部には各2個のピ
エゾ抵抗領域13a,13b,14a,14b,15
a,15b,16a,16bが形成されている。更に図
3に示すように、台座1の上面中央部には凹部17が形
成され、加速度が加わり重り部9が変位したときに接触
しないようになっている。シリコンチップ2の表面のア
ルミ配線パタ−ンを図2に示す。
Two thin piezoresistive regions 13a, 13b, 14a, 14b, 15 are provided on the surface of each of the thin-walled strained portions 5-8.
a, 15b, 16a, 16b are formed. Further, as shown in FIG. 3, a concave portion 17 is formed in the central portion of the upper surface of the pedestal 1 so that the concave portion 17 does not come into contact when the weight portion 9 is displaced due to acceleration. The aluminum wiring pattern on the surface of the silicon chip 2 is shown in FIG.

【0014】アース用の配線18と、電源電圧Vcc印
加用の配線19と、加速度に応じた電位差を取り出すた
めの出力用の配線20、21とが布設されている。又、
これら配線に対しもう1組の4つの配線が用意されてい
る。つまり、アース用の配線22と、電源電圧印加用の
配線23と、加速度に応じた電位差を取り出すための出
力用の配線24,25とが形成されている。電源電圧印
加用の配線19の途中にはシリコンチップ2の不純物拡
散層26が介在され、その不純物拡散層26の上をシリ
コン酸化膜を介してアース用の配線18が交差してい
る。同様に、電源電圧印加用の配線23は不純物拡散層
27を介して電源電圧印加用の配線19と接続され、ア
ース用の配線22は不純物拡散層28を介してアース用
の配線18と接続され、さらに、出力用の配線24は不
純物拡散層29を介して出力用の配線20と接続されて
いる。又、出力用の配線21と25とは抵抗調整のため
の不純物拡散層30を介して接続されている。なお本実
施例では、配線18〜21を用いた結線がなされてい
る。
A wiring 18 for grounding, a wiring 19 for applying a power supply voltage Vcc, and wirings 20 and 21 for output for taking out a potential difference according to acceleration are laid. or,
Another set of four wires is prepared for these wires. That is, the wiring 22 for grounding, the wiring 23 for applying the power supply voltage, and the wirings 24, 25 for outputting for extracting the potential difference according to the acceleration are formed. The impurity diffusion layer 26 of the silicon chip 2 is interposed in the middle of the wiring 19 for applying the power supply voltage, and the wiring 18 for grounding intersects with the impurity diffusion layer 26 via the silicon oxide film. Similarly, the wiring 23 for applying the power supply voltage is connected to the wiring 19 for applying the power supply voltage via the impurity diffusion layer 27, and the wiring 22 for grounding is connected to the wiring 18 for grounding via the impurity diffusion layer 28. Further, the output wiring 24 is connected to the output wiring 20 via the impurity diffusion layer 29. The output wirings 21 and 25 are connected via an impurity diffusion layer 30 for resistance adjustment. In this embodiment, the wirings 18 to 21 are used for connection.

【0015】各ピエゾ抵抗領域13a,13b,14
a,14b,15a,15b,16a,16bは図4に
示すようにホイートストーンブリッジ回路を構成してお
り、端子31はアース用端子であり、端子32は電源電
圧印加用端子であり、端子33及び34は加速度に応じ
た電位差を取り出すための出力端子である。次に、この
センサの製造方法を図5〜図9に基づいて説明する。た
だし、図5〜図9は図2のA−A断面を示す。
Each piezoresistive region 13a, 13b, 14
a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b constitute a Wheatstone bridge circuit as shown in FIG. 4, a terminal 31 is a ground terminal, a terminal 32 is a power supply voltage applying terminal, and a terminal 33 and 34 are output terminals for extracting the potential difference according to the acceleration. Next, a method of manufacturing this sensor will be described with reference to FIGS. However, FIGS. 5 to 9 show AA cross sections of FIG.

【0016】まず図5に示すように、面方位が(10
0)のp型基板(本発明でいう第2導電型の半導体部)
41上にn型のエピタキシャル層(本発明でいう第1導
電型の半導体部)42をもつウエハ(本発明でいう半導
体部材)40を用意し、ピエゾ抵抗領域13a,13
b,14a,14b,15a,15b,16a,16b
としてp+ 拡散層43を、電気化学エッチング時の電極
コンタクトとして上部分離溝4a,4b,4c,4dを
エッチングする予定領域の表面部にn+ 拡散層44を形
成する。その後、エピタキシャル層42上に形成したシ
リコン酸化膜(図示せず)を選択開口し、その上にアル
ミ配線18〜25(図2参照、図5〜図8では図示省
略)を形成して、アルミ配線18〜25をp+ 拡散層4
3の所定位置にコンタクトさせ、その後、シリコン酸化
膜などからなるパッシベーション絶縁膜(図示せず)を
堆積し、このパッシベーション絶縁膜を選択開口してワ
イヤボンディング用のコンタクトホールを形成し、続い
て、このパッシベーション絶縁膜を開口してn+ 拡散層
44にコンタクトする通電用アルミコンタクト部(図示
せず)を設ける。
First, as shown in FIG. 5, the plane orientation is (10
0) p-type substrate (second conductivity type semiconductor part in the present invention)
A wafer (semiconductor member according to the present invention) 40 having an n-type epitaxial layer (first-conductivity-type semiconductor portion according to the present invention) 42 on 41 is prepared, and piezoresistive regions 13a and 13 are provided.
b, 14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b
As a result, the p + diffusion layer 43 is formed, and the n + diffusion layer 44 is formed on the surface portion of the region where the upper isolation trenches 4a, 4b, 4c, 4d are to be etched as electrode contacts during electrochemical etching. Then, a silicon oxide film (not shown) formed on the epitaxial layer 42 is selectively opened, and aluminum wirings 18 to 25 (see FIG. 2, not shown in FIGS. 5 to 8) are formed on the silicon oxide film to form an aluminum film. Wiring 18 to 25 is p + diffusion layer 4
3, and then a passivation insulating film (not shown) made of a silicon oxide film or the like is deposited, and the passivation insulating film is selectively opened to form a contact hole for wire bonding. This passivation insulating film is opened to provide an aluminum contact portion (not shown) for conduction that contacts the n + diffusion layer 44.

【0017】次に、ウエハ40の裏面、すなわち下部分
離溝10のエッチング予定領域を除く基板41の表面
(本発明でいう裏主面)にプラズマ窒化膜(PーSi
N)45を形成するとともに図示しないレジスト膜(図
示せず)を用いてプラズマ窒化膜45をホトパターニン
グする。次に、ウエハ40の表主面、すなわち上部分離
溝4a,4b,4c,4dのエッチング予定領域となる
エピタキシャル層42の表面にレジスト膜(本発明でい
うレジスト膜)49をスピンニング塗布し、ホトパター
ニングする。なお、この上部分離溝4a,4b,4c,
4dのエッチング予定領域上の上記シリコン酸化膜やパ
ッシベーション絶縁膜は予め除去されており、更にレジ
スト膜49のホトパターニングにより露出したエピタキ
シャル層42の表面には上記した通電用アルミコンタク
ト部が露出している。なお、レジスト膜49はPIQ
(商品名、ポリイミド)膜とされる。
Next, a plasma nitride film (P-Si) is formed on the back surface of the wafer 40, that is, the front surface (back main surface in the present invention) of the substrate 41 excluding the etching planned region of the lower isolation trench 10.
N) 45 is formed, and the plasma nitride film 45 is photopatterned using a resist film (not shown) not shown. Next, a resist film (resist film in the present invention) 49 is spin-coated on the front main surface of the wafer 40, that is, on the surface of the epitaxial layer 42, which will be the regions to be etched in the upper isolation trenches 4a, 4b, 4c, 4d. Photo-pattern. The upper separation grooves 4a, 4b, 4c,
The silicon oxide film and the passivation insulating film on the region to be etched 4d have been removed in advance, and the above-mentioned aluminum contact portion for conduction is exposed on the surface of the epitaxial layer 42 exposed by the photo-patterning of the resist film 49. There is. The resist film 49 is PIQ.
(Product name, polyimide) film.

【0018】次に図6に示すように、ウエハ40の電気
化学エッチングを行って下部分離溝10を形成する。以
下、この電気化学エッチングについて図10及び図11
を参照して詳しく説明する。まず、支持基板46の裏面
に熱板(200℃、図示せず)を接合し、この支持基板
46上に樹脂ワックスWを載せて軟化させ、更にその上
に白金リボン59を挟んでウエハ40の表主面を載せて
接着させ、その後、支持基板46及びウエハ40を熱板
から下ろして樹脂ワックスWを硬化させる。白金リボン
59の先端部は波状に形成され、上記樹脂ワックスWの
硬化状態において白金リボン59の先端部は上記アルミ
コンタクト部に自己の弾性により押圧され、アルミコン
タクト部に良好な電気的接触が取られる。なお、樹脂ワ
ックスWはウエハ40の側面を被覆している。 この状
態でウエハ40及び支持基板46はエッチング槽61内
に垂下され、エッチング液(例えば、33wt%KOH溶
液,82℃)に浸漬される。ウエハ40の裏主面に対向
して白金電極板62が垂下されており、ウエハ40側を
正として白金リボン59と白金電極板62との間に所定
の電圧(少なくとも0.6V、ここでは2V)を印加
し、電気化学エッチングを行う。このようにすると、白
金リボン59からアルミコンタクト部、n+ 拡散層4
4、エピタキシャル層42を通じてP型基板41に両者
間の接合を逆バイアスする電界が形成されるとともに、
基板41の電気化学エッチング(異方性エッチング)が
行われ、基板41に下部分離溝10が形成される。エッ
チングが基板41とエピタキシャル層42との接合部近
傍に達すると陽極酸化膜(図示せず)が形成され、エッ
チング速度が格段に減速するので、この接合部近傍でエ
ッチングを停止する。
Next, as shown in FIG. 6, the wafer 40 is electrochemically etched to form the lower isolation trench 10. Hereinafter, this electrochemical etching will be described with reference to FIGS.
Will be described in detail with reference to. First, a hot plate (200 ° C., not shown) is bonded to the back surface of the support substrate 46, a resin wax W is placed on the support substrate 46 to soften it, and a platinum ribbon 59 is sandwiched on the resin wax W to hold the wafer 40. The front main surface is placed and adhered, and then the support substrate 46 and the wafer 40 are removed from the hot plate to cure the resin wax W. The tip of the platinum ribbon 59 is formed in a wavy shape, and in the cured state of the resin wax W, the tip of the platinum ribbon 59 is pressed by the aluminum contact portion by its own elasticity to make good electrical contact with the aluminum contact portion. To be The resin wax W covers the side surface of the wafer 40. In this state, the wafer 40 and the supporting substrate 46 are suspended in the etching bath 61 and immersed in an etching solution (for example, 33 wt% KOH solution, 82 ° C.). A platinum electrode plate 62 is hung so as to face the back main surface of the wafer 40, and a predetermined voltage (at least 0.6 V, here 2 V) is applied between the platinum ribbon 59 and the platinum electrode plate 62 with the wafer 40 side as positive. ) Is applied and electrochemical etching is performed. By doing this, from the platinum ribbon 59 to the aluminum contact portion, to the n + diffusion layer 4
4. An electric field for reverse biasing the junction between the two is formed on the P-type substrate 41 through the epitaxial layer 42, and
Electrochemical etching (anisotropic etching) of the substrate 41 is performed to form the lower isolation trench 10 in the substrate 41. When the etching reaches the vicinity of the junction between the substrate 41 and the epitaxial layer 42, an anodic oxide film (not shown) is formed and the etching rate is remarkably reduced, so the etching is stopped near the junction.

【0019】次に図7に示すように、フッ酸により窒化
膜45を除去した後、支持基板46を熱板に載せて樹脂
ワックスWを軟化させ、ウエハ40を支持基板46から
分離し、分離したウエハ40を有機溶剤(例えば、トリ
クロロエタン)中に浸漬し、樹脂ワックスWを溶解、洗
浄してウェハ40を取り出し、その後、ウエハ40の裏
主面にレジスト50を全面塗布する。
Next, as shown in FIG. 7, after removing the nitride film 45 with hydrofluoric acid, the support substrate 46 is placed on a hot plate to soften the resin wax W, and the wafer 40 is separated from the support substrate 46. The wafer 40 is immersed in an organic solvent (for example, trichloroethane), the resin wax W is dissolved and washed to take out the wafer 40, and then the resist 50 is applied to the entire back main surface of the wafer 40.

【0020】なお、このレジスト50はホトパターニン
グのためではないので、レジスト液を流下させるだけで
よく、ホトパターニングのためのレジスト塗布(例えば
第2レジスト膜49)の場合のように、スピンニング装
置のスピンニングテーブルにウエハ40を真空チャック
する必要はない。次に図8に示すように、第2レジスト
膜49の開口からエピタキシャル層42をドライエッチ
ングして上部分離溝4a,4b,4c,4dを形成す
る。
Since the resist 50 is not used for photo patterning, it is only necessary to allow the resist solution to flow down. As in the case of resist application for photo patterning (for example, the second resist film 49), a spinning device is used. It is not necessary to vacuum chuck the wafer 40 on the spinning table. Next, as shown in FIG. 8, the epitaxial layer 42 is dry-etched from the opening of the second resist film 49 to form upper isolation trenches 4a, 4b, 4c and 4d.

【0021】次に図9に示すように、レジスト膜49を
酸素アッシングにより除去し、レジスト50を除去して
上部分離溝4a,4b,4c,4dを完成し、この上部
分離溝4a,4b,4c,4dと下部分離溝10とを連
通させて、貫通溝を形成する。続いてウエハ40を台座
1の上に接合し、最後にダイシングしてチップ化する。
Next, as shown in FIG. 9, the resist film 49 is removed by oxygen ashing and the resist 50 is removed to complete the upper isolation trenches 4a, 4b, 4c, 4d. 4c, 4d and the lower separation groove 10 are communicated with each other to form a through groove. Subsequently, the wafer 40 is bonded onto the pedestal 1 and finally diced into chips.

【0022】以下、本実施例の要部である薄肉起歪部5
〜8の肉厚設定方法を以下に説明する。本実施例では、
基板41の不純物濃度を1×1015原子/cm3 、エピ
タキシャル層42の不純物濃度を7×1015原子/cm
3 、印加電圧Vcを2Vとした。この印加電圧Vcはほ
ぼ基板41とエピタキシャル層42との間のPN接合層
に印加されるものとしてよい。したがって、この場合の
接合空乏層の基板41側に延びる部分の幅(基板41側
の空乏層幅)wpは単結晶シリコンでは次式から1.7
μmとなる。 wp2 =2KεVt/(qNa(1+Na/Nd)) なお、Kはシリコンの比誘電率、εは真空誘電率、Vt
は印加電圧Vcと0バイアス時の障壁電圧との和、qは
電子の電荷量、NaはP型基板41の不純物濃度、Nd
はN型エピタキシャル層42の不純物濃度である。
Hereinafter, the thin-walled strain generating portion 5 which is an essential part of this embodiment.
The wall thickness setting methods of ~ 8 will be described below. In this embodiment,
The impurity concentration of the substrate 41 is 1 × 10 15 atoms / cm 3 , and the impurity concentration of the epitaxial layer 42 is 7 × 10 15 atoms / cm 3.
3 , the applied voltage Vc was 2V. This applied voltage Vc may be applied to the PN junction layer between the substrate 41 and the epitaxial layer 42. Therefore, the width (width of the depletion layer on the side of the substrate 41) wp of the portion of the junction depletion layer extending to the side of the substrate 41 in this case is 1.7 for the single crystal silicon from the following equation.
μm. wp 2 = 2KεVt / (qNa (1 + Na / Nd)) where K is the relative permittivity of silicon, ε is the vacuum permittivity, and Vt
Is the sum of the applied voltage Vc and the barrier voltage at 0 bias, q is the charge amount of electrons, Na is the impurity concentration of the P-type substrate 41, and Nd is
Is the impurity concentration of the N-type epitaxial layer 42.

【0023】いま、この実施例のセンサのブリッジ感度
を0.7mV/Gとする。図12に示すブリッジ感度と
薄肉起歪部5〜8の肉厚との関係から、薄肉起歪部5〜
8の肉厚を5.3μmとすればよい。後述する実験によ
り、エッチング後の薄肉起歪部5〜8の肉厚はエピタキ
シャル層42の厚さtと、基板41側の空乏層幅wpと
の和に等しいという事実が判明したため、エピタキシャ
ル層42の厚さtを3.6μmに設定すればよいことが
わかる。 (実験例1)上記実施例において、実験に際しエピタキ
シャル層42の厚さtは6μmとし、印加電圧Vcを変
えた場合の薄肉起歪部5〜8の厚さの変化を図13に示
す。また、基板41側の空乏層幅wpとエピタキシャル
層42の厚さtとの和を特性線として図示する。
Now, assume that the bridge sensitivity of the sensor of this embodiment is 0.7 mV / G. From the relation between the bridge sensitivity shown in FIG.
The thickness of No. 8 may be 5.3 μm. It was found from an experiment described later that the thickness of the thin strained portions 5 to 8 after etching was equal to the sum of the thickness t of the epitaxial layer 42 and the depletion layer width wp on the substrate 41 side. It can be seen that the thickness t of the above can be set to 3.6 μm. (Experimental Example 1) FIG. 13 shows the changes in the thickness of the thin strained portions 5 to 8 when the thickness t of the epitaxial layer 42 was set to 6 μm and the applied voltage Vc was changed in the above-described embodiment. Further, the sum of the depletion layer width wp on the substrate 41 side and the thickness t of the epitaxial layer 42 is shown as a characteristic line.

【0024】図13から薄肉起歪部5〜8の厚さはwp
+tに一致することがわかる。 (実験例2)上記実施例において、エピタキシャル層4
2の厚さtは6μmとし、印加電圧Vcを2V、エピタ
キシャル層42の不純物濃度を7×1015原子/cm3
とし、基板41の不純物濃度を変えた場合の薄肉起歪部
5〜8の厚さの変化を図14に示す。また、基板41側
の空乏層幅wpとエピタキシャル層42の厚さtとの和
を特性線として図示する。
From FIG. 13, the thickness of the thin-walled strain generating portions 5 to 8 is wp.
It can be seen that it matches + t. (Experimental Example 2) In the above-described example, the epitaxial layer 4 was used.
The thickness t of 2 is 6 μm, the applied voltage Vc is 2 V, and the impurity concentration of the epitaxial layer 42 is 7 × 10 15 atoms / cm 3.
FIG. 14 shows changes in the thicknesses of the thin strained portions 5 to 8 when the impurity concentration of the substrate 41 is changed. Further, the sum of the depletion layer width wp on the substrate 41 side and the thickness t of the epitaxial layer 42 is shown as a characteristic line.

【0025】図14から薄肉起歪部5〜8の厚さはwp
+tに一致することがわかる。以上の実験結果から、薄
肉起歪部5〜8の肉厚Tを設計肉厚にするには、 T=t+wpとすればよいことがわかる。またこの式か
ら、上記電気化学エッチングにより所定の深さdの凹溝
を正確に形成することもできる。すなわち、基板41の
厚さをt’とすれば、d=t’−wpとなる。
From FIG. 14, the thicknesses of the thin-walled strain generating portions 5 to 8 are wp.
It can be seen that it matches + t. From the above experimental results, it can be understood that T = t + wp can be set in order to make the wall thickness T of the thin wall strain generating portions 5 to 8 the designed wall thickness. Further, from this equation, it is possible to accurately form a groove having a predetermined depth d by the electrochemical etching. That is, if the thickness of the substrate 41 is t ', then d = t'-wp.

【0026】ただし、上記電気化学エッチングが接合空
乏層の端部に達しても、印加電圧が0.6V以下の場合
には、エッチング面に陽極酸化膜が良好に形成されない
ため、エッチングが停止しないので、この最小電圧以上
の電圧を印加することが必要である。更に上記実施例で
は単結晶シリコン基板において説明したが、他の半導体
材料にも適用できることは当然である。
However, even if the above-mentioned electrochemical etching reaches the end of the junction depletion layer, if the applied voltage is 0.6 V or less, the anodic oxide film is not well formed on the etched surface, so the etching does not stop. Therefore, it is necessary to apply a voltage higher than this minimum voltage. Further, in the above embodiment, the single crystal silicon substrate has been described, but it goes without saying that it can be applied to other semiconductor materials.

【0027】(変形態様)上述の実施例では、P型の基
板41の不純物濃度を一定とし、空乏層幅wpを考慮し
てエピタキシャル層42の厚さを設定したが、その代わ
りに、エピタキシャル層42に接するP型の基板41の
接合面にP+ 層(例えば1018原子cm3以上)を設け
ることも好ましい。
(Modification) In the above-described embodiment, the impurity concentration of the P-type substrate 41 is set to be constant and the thickness of the epitaxial layer 42 is set in consideration of the depletion layer width wp. It is also preferable to provide a P + layer (for example, 10 18 atoms cm 3 or more) on the bonding surface of the P-type substrate 41 in contact with 42.

【0028】このようにすれば、エピタキシャル層42
とこのP+ 層との接合面からP+ 層側に伸びる接合空乏
層の伸び量は極めて小さくなり、その結果、エッチング
はほぼ上記接合面で停止するとみなすことができ、した
がって基板41(本発明でいう第2導電型の単結晶半導
体部)の肉厚をエッチングの必要深さとみなすことがで
き、作業が簡単となる。更に、印加電圧を小さくした
り、P型の基板41の不純物濃度を濃くしたりしても基
板41側に伸びる接合空乏層の幅を減少でき、上記と同
様の効果を奏し得る。
By doing so, the epitaxial layer 42 is formed.
The amount of extension of the junction depletion layer extending from the junction surface between the P + layer and the P + layer to the P + layer side becomes extremely small, and as a result, it can be considered that the etching almost stops at the above-mentioned junction surface. The thickness of the second conductivity type single crystal semiconductor portion) can be regarded as the required etching depth, and the work is simplified. Further, the width of the junction depletion layer extending to the substrate 41 side can be reduced even if the applied voltage is reduced or the impurity concentration of the P-type substrate 41 is increased, and the same effect as described above can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例の半導体加速度センサの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor acceleration sensor according to an embodiment.

【図2】半導体加速度センサの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a semiconductor acceleration sensor.

【図3】図2のAーA断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図4】このセンサのブリッジ回路図である。FIG. 4 is a bridge circuit diagram of this sensor.

【図5】図1のセンサの製造工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG.

【図6】図1のセンサの製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG.

【図7】図1のセンサの製造工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG.

【図8】図1のセンサの製造工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG.

【図9】図1のセンサの製造工程を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the sensor of FIG.

【図10】電気化学エッチング方法を示す断面図であ
る。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an electrochemical etching method.

【図11】図10のウエハ及び支持基板の平面図であ
る。
11 is a plan view of the wafer and supporting substrate of FIG.

【図12】図1のセンサの薄肉起歪部(ビ−ム)厚とブ
リッジ感度との関係を示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the thin flexure portion (beam) thickness and the bridge sensitivity of the sensor of FIG.

【図13】図10のエッチングにおける印加電圧と薄肉
起歪部の厚さとの関係を示す特性図である。
13 is a characteristic diagram showing the relationship between the applied voltage and the thickness of the thin strained portion in the etching of FIG.

【図14】図10のエッチングにおける基板の不純物濃
度と薄肉起歪部の厚さとの関係を示す特性図である。
14 is a characteristic diagram showing the relationship between the impurity concentration of the substrate and the thickness of the thin strained portion in the etching of FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 好 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshi Yoshino, 1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi Prefecture, Nihon Denso Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の単結晶半導体部と第2導電
型の単結晶半導体部とがPN接合を形成する半導体部材
をエッチング液に浸漬して前記第2導電型の単結晶半導
体部を電極と対向させ、前記第1導電型の単結晶半導体
部及び前記電極間に電圧を印加して前記第2導電型の半
導体部を電気化学エッチングし、前記PN接合部で前記
エッチングをストップする半導体装置のエッチング方法
において、 前記第2導電型の単結晶半導体部側に伸びる前記PN接
合部の空乏層幅を、前記第2導電型の単結晶半導体部の
厚さから前記エッチングの必要深さを引いた大きさに制
御する半導体装置のエッチング方法。
1. A second conductivity type single crystal semiconductor part is formed by immersing a semiconductor member in which a first conductivity type single crystal semiconductor part and a second conductivity type single crystal semiconductor part form a PN junction in an etching solution. Facing the electrode, a voltage is applied between the first conductivity type single crystal semiconductor part and the electrode to electrochemically etch the second conductivity type semiconductor part, and the etching is stopped at the PN junction part. In a method of etching a semiconductor device, a width of a depletion layer of the PN junction portion extending toward a side of the second conductivity type single crystal semiconductor portion is determined from a thickness of the second conductivity type single crystal semiconductor portion to a required depth of the etching. A method for etching a semiconductor device in which the size is controlled to a value less than.
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