JPH06140641A - シリコン基板のエッチング方法 - Google Patents

シリコン基板のエッチング方法

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JPH06140641A JP4309406A JP30940692A JPH06140641A JP H06140641 A JPH06140641 A JP H06140641A JP 4309406 A JP4309406 A JP 4309406A JP 30940692 A JP30940692 A JP 30940692A JP H06140641 A JPH06140641 A JP H06140641A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エアブリッジパターンを含むレイアウトの自
由度を向上させ，汎用性を向上させる。 【構成】 面方位（１００）のシリコン基板上１０１に
エアブリッジパターンを含むマスク層１０２を形成し，
エアブリッジパターンの下部のアンダーカットされた周
辺曲面の接線の交点がエアブリッジパターン面より下方
になるまで等方性エッチングを行った後，異方性エッチ
ングによってエアブリッジ１０３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，シリコンの結晶軸異方
性を利用してエアブリッジを形成するシリコン基板のエ
ッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，シリコン基板上にエアブリッジを
形成する場合，シリコンの結晶軸異方性を利用してエア
ブリッジを形成する方法が一般的である。シリコンの結
晶軸異方性とは，シリコン単結晶を所定のエッチング液
（ＥＰＷ液）でエッチングすると，結晶軸によってエッ
チング速度が大きく異なり，或る方向（１１１方向）の
エッチング速度が他の方向（１００方向及び１１０方
向）のエッチング速度に比べて極端に遅くなる現象のこ
とである。例えば，図９（ａ），（ｂ）に示すように，
両方位（１００）のシリコン基板９０１上にマスク層９
０２を形成し，これをエッチング液でエッチングする
と，４つの（１１１）面で囲まれた窪みが形成される。
換言すれば，シリコン基板９０１のエッチング液に対す
る暴露面が全て（１１１）面になるまでエッチングが進
行する。また，このようなエッチングを異方性エッチン
グという。
【０００３】このシリコンの結晶軸異方性を利用してエ
アブリッジを形成する方法では，図１０（ａ）或いは図
１１（ａ）に示すようなエアブリッジパターンのマスク
層９０２をシリコン基板９０１上に形成し，異方性エッ
チングを行うことにより，図１０（ｂ）或いは図１１
（ｂ）に示すようにエアブリッジ９０３を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
シリコン基板のエッチング方法によれば，図１０及び図
１１に示したようにエアブリッジを形成することができ
るものの，異方性エッチングの特性によってエアブリッ
ジを形成するためのエアブリッジパターンに種々の制約
があるため，汎用性が低いという問題点や，シリコン基
板上のパターンレイアウトの自由度を低下させるという
問題点があった。
【０００５】例えば，図１２（ａ）に示すような大きな
面積を有したエアブリッジパターン１２０１（図中点線
部分）を作成した場合でも，同図（ｂ），（ｃ）に示す
ように状態で異方性エッチングが完了するため，エアブ
リッジは形成されない。
【０００６】一方，図１０（ａ）のように片持はり形式
でエアブリッジ９０３を大きくすることもできるが，エ
アブリッジの強度及び安定度が悪くなる。また，図１１
（ａ）のように約４５度でエアブリッジ９０３を大きく
することもできるが，同様にエアブリッジの強度及び安
定度が悪くなる。また，何れの場合も，シリコン基板上
のパターンレイアウトの自由度が極めて低い。
【０００７】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て，エアブリッジパターンを含むレイアウトの自由度を
向上させ，汎用性を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために，シリコンの結晶軸異方性を利用してエア
ブリッジを形成するシリコン基板のエッチング方法にお
いて，両方位（１００）のシリコン基板上にエアブリッ
ジパターンを含むマスク層を形成し，エアブリッジパタ
ーン下部のアンダーカットされた周辺局面の接線の交点
がエアブリッジパターン面より下方になるまで等方性エ
ッチングを行った後，異方性エッチングによってエアブ
リッジを形成するシリコン基板のエッチング方法を提供
するものである。
【０００９】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，シリコンの結晶軸異方性を利用してエアブリッジを
形成するシリコン基板のエッチング方法において，両方
位（１００）のシリコン基板上にエアブリッジパターン
を含むマスク層を形成し，マスク層のないシリコン基板
部分の結晶構造に欠陥を発生させた後，異方性エッチン
グによってエアブリッジを形成するシリコン基板のエッ
チング方法を提供するものである。
【００１０】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，シリコンの結晶軸異方性を利用してエアブリッジを
形成するシリコン基板のエッチング方法において，両方
位（１００）のシリコン基板上にエアブリッジパターン
を含むマスク層を形成し，Ｓｉより重い不活性元素のイ
オンを電気的に照射してシリコン基板の結晶構造に等方
的な欠陥を発生させた後，異方性エッチングによってエ
アブリッジを形成するシリコン基板のエッチング方法を
提供するものである。
【００１１】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，シリコンの結晶軸異方性を利用してエアブリッジを
形成するシリコン基板のエッチング方法において，両方
位（１００）のシリコン基板上にエアブリッジパターン
を含むマスク層を形成し，Ｓｉより重い不活性元素のイ
オンをスパッターエッチングのプロセスを用いて照射し
てシリコン基板の結晶構造に等方的な欠陥を発生させた
後，異方性エッチングによってエアブリッジを形成する
シリコン基板のエッチング方法を提供するものである。
【００１２】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，シリコンの結晶軸異方性を利用してエアブリッジを
形成するシリコン基板のエッチング方法において，両方
位（１００）のシリコン基板上にエアブリッジパターン
を含むマスク層を形成し，プラズマエッチングのプロセ
スを用いてシリコン基板に垂直溝（トレンチ）を形成し
た後，異方性エッチングによってエアブリッジを形成す
るシリコン基板のエッチング方法を提供するものであ
る。
【００１３】
【作用】本発明のシリコン基板のエッチング方法（請求
項１）は，等方性エッチングを行った後，異方性エッチ
ングを行ってエアブリッジを形成する。
【００１４】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法（請求項２）は，マスク層のないシリコン基板部分
の結晶構造に欠陥を発生させた後，異方性エッチングに
よってエアブリッジを形成する。
【００１５】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法（請求項３）は，Ｓｉより重い不活性元素のイオン
を電気的に照射してシリコン基板の結晶構造に等方的な
欠陥を発生させた後，異方性エッチングによってエアブ
リッジを形成する。
【００１６】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法（請求項４）は，Ｓｉより重い不活性元素のイオン
をスパッターエッチングのプロセスを用いて照射してシ
リコン基板の結晶構造に等方的な欠陥を発生させた後，
異方性エッチングによってエアブリッジを形成する。
【００１７】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法（請求項５）は，プラズマエッチングのプロセスを
用いてシリコン基板に垂直溝（トレンチ）を形成した
後，異方性エッチングによってエアブリッジを形成す
る。
【００１８】
【実施例】以下，本発明のシリコン基板のエッチング方
法について，〔実施例１〕，〔実施例２〕，〔実施例
３〕，〔実施例４〕の順に図面を参照して詳細に説明す
る。
【００１９】〔実施例１〕実施例１のシリコン基板のエ
ッチング方法は，両方位（１００）のシリコン基板上に
エアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，エアブ
リッジパターン下部のアンダーカットされた周辺局面の
接線の交点がエアブリッジパターン面より下方になるま
で等方性エッチングを行った後，異方性エッチングによ
ってエアブリッジを形成するものである。
【００２０】図１（ａ），（ｂ）は，実施例１のシリコ
ン基板１０１上にエアブリッジパターンを含むマスク層
１０２を形成した状態を示し，換言すれば，エッチング
を開始する前の状態を示している。ここで，マスク層は
ＳｉＯ2 層である。
【００２１】以上の構成において，図２（ａ）〜（ｅ）
を参照してエッチングの工程について説明する。尚，図
２（ａ）〜（ｅ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図の処理過
程における状態を示している。先ず，同図（ａ）のよう
にマスク層１０２が形成されたシリコン基板１０１にシ
リコンのみ選択的な等方性エッチングを行う。等方性エ
ッチングによって同図（ｂ）のようにエッチングが進
み，マスク層１０２の下部もアンダーカットされる。同
図（ｃ）に示すように，エアブリッジパターン１０３の
下部のアンダーカットされた周辺局面の接線の交点がエ
アブリッジパターン１０３面より下方になるまで等方性
エッチングを行う。
【００２２】同図（ｃ）の状態から，更に異方性エッチ
ングを進めると，同図（ｄ）を経て同図（ｅ）に至り，
エアブリッジパターン１０３の下部に空洞が形成され，
エアブリッジパターン１０３がエアブリッジとなる。こ
こで，同図（ｄ）の間隙ｔが同図（ｃ）における接線の
交点とエアブリッジパターン１０３面との間隙に相当す
る。この間隙ｔはｔ＞０．１μｍであることが望まし
い。また，同図（ｅ）のアンダーカットの幅ｈはｈ＞
０．１μｍとなる。
【００２３】図３（ａ），（ｂ）は，図１（ａ），
（ｂ）が上記の工程を経て処理された後の最終的な状態
を示す。図から明らかなように面積の大きさエアブリッ
ジパターン１０３がエアブリッジとして完成している。
また，エアブリッジを四隅で架橋しているので安定性が
良い。図４は，このようにして作成したエアブリッジを
用いてフローセンサを形成した例を示す。エアブリッジ
１０３上にヒータ４０１を効率良く配線することができ
る。
【００２４】図５（ａ）は他のエアブリッジパターンを
マスク層として，実施例１のシリコン基板のエッチング
方法を施し例を示し，図５（ｂ）は従来の方法で処理し
た比較例を示す。同図（ｂ）のように異方性エッチング
のみではエアブリッジを形成することはできないが，同
図（ａ）に示すように等方性エッチング後，異方性エッ
チングを行うことにより，（１１１）面に対して０°ま
たは９０°に囲まれたパターンでも下部に空洞を形成
し，エアブリッジを形成することができる。
【００２５】〔実施例２〕実施例２のシリコン基板のエ
ッチング方法は，両方位（１００）のシリコン基板上に
エアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，Ｓｉよ
り重い不活性元素のイオンを電気的に照射してシリコン
基板の結晶構造に等方的な欠陥を発生させた後，異方性
エッチングによってエアブリッジを形成するものであ
る。尚，実施例２においても図１（ａ），（ｂ）と同様
のエアブリッジパターンを用いるものとする。
【００２６】図６（ａ）〜（ｃ）は，図１（ａ）のＡ−
Ａ断面図の実施例２における処理過程の状態を示す説明
図である。先ず，シリコン基板１０１にマイナス印加電
圧をかけて，マスク層１０２を介してＡｒ+ イオンを照
射すると，同図（ａ）に示すように，シリコン基板１０
１上の結晶構造に乱れを生じて等方的に欠陥６０１を発
生する。
【００２７】次に，この欠陥６０１の周辺局面の接線の
交点がエアブリッジパターン面より下方になる程度まで
Ａｒ+ イオンを照射して，欠陥６０１を広げる。同図
（ｂ）の状態になったら，Ａｒ+ イオンを照射をやめて
異方性エッチングを開始する。異方性エッチングによっ
て最終的に同図（ｃ）の状態に至り，エアブリッジが形
成される。従って，実施例２でも実施例１と同様の効果
を得ることができる。
【００２８】〔実施例３〕実施例３のシリコン基板１０
１は，両方位（１００）のシリコン基板上にエアブリッ
ジパターンを含むマスク層を形成し，Ｓｉより重い不活
性元素のイオンをスパッターエッチングのプロセスを用
いて照射してシリコン基板の結晶構造に等方的な欠陥を
発生させた後，異方性エッチングによってエアブリッジ
を形成するものである。尚，実施例３においても図１
（ａ），（ｂ）と同様のエアブリッジパターンを用いる
ものとする。
【００２９】図７（ａ）〜（ｃ）は，図１（ａ）のＡ−
Ａ断面図の実施例３における処理過程の状態を示す説明
図である。先ず，シリコン基板１０１上にＡｒ+ イオン
をスパッターエッチングのプロセスを用いて照射する
と，同図（ａ）に示すように，シリコン基板１０１（及
びマスク層の一部）が削られて，同時にシリコン基板１
０１上の結晶構造に乱れを生じて等方的に欠陥７０１を
発生する。
【００３０】次に，この欠陥７０１の周辺局面の接線の
交点がエアブリッジパターン面より下方になる程度まで
Ａｒ+ イオンを照射して，欠陥７０１を広げる。同図
（ｂ）の状態になったら，Ａｒ+ イオンを照射をやめて
異方性エッチングを開始する。異方性エッチングによっ
て最終的に同図（ｃ）の状態に至り，エアブリッジが形
成される。従って，実施例３でも実施例１と同様の効果
を得ることができる。
【００３１】〔実施例４〕実施例４のシリコン基板のエ
ッチング方法は，両方位（１００）のシリコン基板上に
エアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，プラズ
マエッチングのプロセスを用いてシリコン基板に垂直溝
（トレンチ）を形成した後，異方性エッチングによって
エアブリッジを形成するものである。尚，実施例３にお
いても図１（ａ），（ｂ）と同様のエアブリッジパター
ンを用いるものとする。
【００３２】図８（ａ）〜（ｃ）は，図１（ａ）のＡ−
Ａ断面図の実施例４における処理過程の状態を示す説明
図である。先ず，同図（ａ）に示すように，シリコン基
板１０１上に異方的にプラズマエッチングで垂直溝（ト
レンチ）８０１の形成を開始し，垂直溝８０１の底部頂
点の接線の交点がエアブリッジパターン面より下方にな
る程度まで垂直溝８０１を掘り下げる。同図（ｂ）の状
態になったら，プラズマエッチングをやめて異方性エッ
チングを開始する。異方性エッチングによって最終的に
同図（ｃ）の状態に至り，エアブリッジが形成される。
従って，実施例４でも実施例１と同様の効果を得ること
ができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明のシリコン基
板のエッチング方法は，両方位（１００）のシリコン基
板上にエアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，
エアブリッジパターン下部のアンダーカットされた周辺
局面の接線の交点がエアブリッジパターン面より下方に
なるまで等方性エッチングを行った後，異方性エッチン
グによってエアブリッジを形成するため，エアブリッジ
パターンを含むレイアウトの自由度を向上させ，汎用性
を向上させることができる。
【００３４】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法は，両方位（１００）のシリコン基板上にエアブリ
ッジパターンを含むマスク層を形成し，マスク層のない
シリコン基板部分の結晶構造に欠陥を発生させた後，異
方性エッチングによってエアブリッジを形成するため，
エアブリッジパターンを含むレイアウトの自由度を向上
させ，汎用性を向上させることができる。
【００３５】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法は，両方位（１００）のシリコン基板上にエアブリ
ッジパターンを含むマスク層を形成し，Ｓｉより重い不
活性元素のイオンを電気的に照射してシリコン基板の結
晶構造に等方的な欠陥を発生させた後，異方性エッチン
グによってエアブリッジを形成するため，エアブリッジ
パターンを含むレイアウトの自由度を向上させ，汎用性
を向上させることができる。
【００３６】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法は，両方位（１００）のシリコン基板上にエアブリ
ッジパターンを含むマスク層を形成し，Ｓｉより重い不
活性元素のイオンをスパッターエッチングのプロセスを
用いて照射してシリコン基板の結晶構造に等方的な欠陥
を発生させた後，異方性エッチングによってエアブリッ
ジを形成するため，エアブリッジパターンを含むレイア
ウトの自由度を向上させ，汎用性を向上させることがで
きる。
【００３７】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法は，両方位（１００）のシリコン基板上にエアブリ
ッジパターンを含むマスク層を形成し，プラズマエッチ
ングのプロセスを用いてシリコン基板に垂直溝（トレン
チ）を形成した後，異方性エッチングによってエアブリ
ッジを形成するため，エアブリッジパターンを含むレイ
アウトの自由度を向上させ，汎用性を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のシリコン基板上にエアブリッジパタ
ーンを含むマスク層を形成した状態を示す説明図であ
る。
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ断面図の実施例１における
処理過程の状態を示す説明図である。
【図３】図１（ａ），（ｂ）に対して実施例１の処理を
施した後の最終的な状態を示す説明図である。
【図４】実施例１で作成したエアブリッジを用いてフロ
ーセンサを形成した例を示す説明図である。
【図５】同図（ａ）は他のエアブリッジパターンをマス
ク層として実施例１のシリコン基板のエッチング方法を
施し例を示し，同図（ｂ）は従来の方法で処理した比較
例を示す説明図である。
【図６】図１（ａ）のＡ−Ａ断面図の実施例２における
処理過程の状態を示す説明図である。
【図７】図１（ａ）のＡ−Ａ断面図の実施例３における
処理過程の状態を示す説明図である。
【図８】図１（ａ）のＡ−Ａ断面図の実施例４における
処理過程の状態を示す説明図である。
【図９】シリコンの結晶軸異方性を示す説明図である。
【図１０】従来のシリコン基板のエッチング方法を示す
説明図である。
【図１１】従来のシリコン基板のエッチング方法を示す
説明図である。
【図１２】従来のシリコン基板のエッチング方法を示す
説明図である。
【符号の説明】
１０１ シリコン基板 １０２ マスク層 １０３ エアブリッジパターン（または，エアブリッ
ジ）
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１０月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，シリコンの結晶面に対
するエッチングスピードの違いを利用してエアブリッジ
を形成するシリコン基板のエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，シリコン基板上にエアブリッジを
形成する場合，シリコンの結晶面に対するエッチングス
ピードの違いを利用してエアブリッジを形成する方法が
一般的である。シリコンの結晶面に対するエッチングス
ピードの違いとは，シリコン単結晶を所定のエッチング
液（ＥＰＷ液）でエッチングすると，結晶軸によってエ
ッチング速度が大きく異なり，或る方向（１１１方向）
のエッチング速度が他の方向（１００方向及び１１０方
向）のエッチング速度に比べて極端に遅くなる現象のこ
とである。例えば，図９（ａ），（ｂ）に示すように，
面方位（１００）のシリコン基板９０１上にマスク層９
０２を形成し，これをエッチング液でエッチングする
と，４つの（１１１）面で囲まれた窪みが形成される。
換言すれば，シリコン基板９０１のエッチング液に対す
る暴露面が全て（１１１）面になるまでエッチングが進
行する。また，このようなエッチングを異方性エッチン
グという。
【０００３】このシリコンの結晶面に対するエッチング
スピードの違いを利用してエアブリッジを形成する方法
では，図１０（ａ）或いは図１１（ａ）に示すようなエ
アブリッジパターンのマスク層９０２をシリコン基板９
０１上に形成し，異方性エッチングを行うことにより，
図１０（ｂ）或いは図１１（ｂ）に示すようにエアブリ
ッジ９０３を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
シリコン基板のエッチング方法によれば，図１０及び図
１１に示したようにエアブリッジを形成することができ
るものの，異方性エッチングの特性によってエアブリッ
ジを形成するためのエアブリッジパターンに種々の制約
があるため，汎用性が低いという問題点や，シリコン基
板上のパターンレイアウトの自由度を低下させるという
問題点があった。
【０００５】例えば，図１２（ａ）に示すような大きな
面積を有したエアブリッジパターン１２０１（図中点線
部分）を作成した場合でも，同図（ｂ），（ｃ）に示す
ように状態で異方性エッチングが完了するため，エアブ
リッジは形成されない。
【０００６】一方，図１０（ａ）のように片持はり形式
でエアブリッジ９０３を大きくすることもできるが，エ
アブリッジの強度及び安定度が悪くなる。また，図１１
（ａ）のように約４５度でエアブリッジ９０３を大きく
することもできるが，同様にエアブリッジの強度及び安
定度が悪くなる。また，何れの場合も，シリコン基板上
のパターンレイアウトの自由度が極めて低い。
【０００７】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て，エアブリッジパターンを含むレイアウトの自由度を
向上させ，汎用性を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために，シリコンの結晶面に対するエッチングス
ピードの違いを利用してエアブリッジを形成するシリコ
ン基板のエッチング方法において，面方位（１００）の
シリコン基板上にエアブリッジパターンを含むマスク層
を形成し，エアブリッジパターン下部のアンダーカット
された周辺曲面の接線の交点がエアブリッジパターン面
より下方になるまで等方性エッチングを行った後，異方
性エッチングによってエアブリッジを形成するシリコン
基板のエッチング方法を提供するものである。
【０００９】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，シリコンの結晶面に対するエッチングスピードの違
いを利用してエアブリッジを形成するシリコン基板のエ
ッチング方法において，面方位（１００）のシリコン基
板上にエアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，
マスク層のないシリコン基板部分の結晶構造に欠陥を発
生させた後，異方性エッチングによってエアブリッジを
形成するシリコン基板のエッチング方法を提供するもの
である。
【００１０】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，シリコンの結晶面に対するエッチングスピードの違
いを利用してエアブリッジを形成するシリコン基板のエ
ッチング方法において，面方位（１００）のシリコン基
板上にエアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，
Ｓｉより重い不活性元素のイオンを電気的に照射してシ
リコン基板の結晶構造に等方的な欠陥を発生させた後，
異方性エッチングによってエアブリッジを形成するシリ
コン基板のエッチング方法を提供するものである。
【００１１】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，シリコンの結晶面に対するエッチングスピードの違
いを利用してエアブリッジを形成するシリコン基板のエ
ッチング方法において，面方位（１００）のシリコン基
板上にエアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，
Ｓｉより重い不活性元素のイオンをスパッターエッチン
グのプロセスを用いて照射してシリコン基板の結晶構造
に等方的な欠陥を発生させた後，異方性エッチングによ
ってエアブリッジを形成するシリコン基板のエッチング
方法を提供するものである。
【００１２】また，本発明は上記の目的を達成するため
に，シリコンの結晶面に対するエッチングスピードの違
いを利用してエアブリッジを形成するシリコン基板のエ
ッチング方法において，面方位（１００）のシリコン基
板上にエアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，
プラズマエッチングのプロセスを用いてシリコン基板に
垂直溝（トレンチ）を形成した後，異方性エッチングに
よってエアブリッジを形成するシリコン基板のエッチン
グ方法を提供するものである。
【００１３】
【作用】本発明のシリコン基板のエッチング方法（請求
項１）は，等方性エッチングを行った後，異方性エッチ
ングを行ってエアブリッジを形成する。
【００１４】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法（請求項２）は，マスク層のないシリコン基板部分
の結晶構造に欠陥を発生させた後，異方性エッチングに
よってエアブリッジを形成する。
【００１５】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法（請求項３）は，Ｓｉより重い不活性元素のイオン
を電気的に照射してシリコン基板の結晶構造に等方的な
欠陥を発生させた後，異方性エッチングによってエアブ
リッジを形成する。
【００１６】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法（請求項４）は，Ｓｉより重い不活性元素のイオン
をスパッターエッチングのプロセスを用いて照射してシ
リコン基板の結晶構造に等方的な欠陥を発生させた後，
異方性エッチングによってエアブリッジを形成する。
【００１７】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法（請求項５）は，プラズマエッチングのプロセスを
用いてシリコン基板に垂直溝（トレンチ）を形成した
後，異方性エッチングによってエアブリッジを形成す
る。
【００１８】
【実施例】以下，本発明のシリコン基板のエッチング方
法について，〔実施例１〕，〔実施例２〕，〔実施例
３〕，〔実施例４〕の順に図面を参照して詳細に説明す
る。
【００１９】〔実施例１〕実施例１のシリコン基板のエ
ッチング方法は，面方位（１００）のシリコン基板上に
エアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，エアブ
リッジパターン下部のアンダーカットされた周辺曲面の
接線の交点がエアブリッジパターン面より下方になるま
で等方性エッチングを行った後，異方性エッチングによ
ってエアブリッジを形成するものである。
【００２０】図１（ａ），（ｂ）は，実施例１のシリコ
ン基板１０１上にエアブリッジパターンを含むマスク層
１０２を形成した状態を示し，換言すれば，エッチング
を開始する前の状態を示している。ここで，マスク層は
ＳｉＯ2 層である。
【００２１】以上の構成において，図２（ａ）〜（ｅ）
を参照してエッチングの工程について説明する。尚，図
２（ａ）〜（ｅ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図の処理過
程における状態を示している。先ず，同図（ａ）のよう
にマスク層１０２が形成されたシリコン基板１０１にシ
リコンのみ選択的な等方性エッチングを行う。等方性エ
ッチングによって同図（ｂ）のようにエッチングが進
み，マスク層１０２の下部もアンダーカットされる。同
図（ｃ）に示すように，エアブリッジパターン１０３の
下部のアンダーカットされた周辺曲面の接線の交点がエ
アブリッジパターン１０３面より下方になるまで等方性
エッチングを行う。
【００２２】同図（ｃ）の状態から，更に異方性エッチ
ングを進めると，同図（ｄ）を経て同図（ｅ）に至り，
エアブリッジパターン１０３の下部に空洞が形成され，
エアブリッジパターン１０３がエアブリッジとなる。こ
こで，同図（ｄ）の間隙ｔが同図（ｃ）における接線の
交点とエアブリッジパターン１０３面との間隙に相当す
る。この間隙ｔはｔ＞０．１μｍであることが望まし
い。また，同図（ｅ）のアンダーカットの幅ｈはｈ＞
０．１μｍとなる。
【００２３】図３（ａ），（ｂ）は，図１（ａ），
（ｂ）が上記の工程を経て処理された後の最終的な状態
を示す。図から明らかなように面積の大きさエアブリッ
ジパターン１０３がエアブリッジとして完成している。
また，エアブリッジを四隅で架橋しているので安定性が
良い。図４は，このようにして作成したエアブリッジを
用いてフローセンサを形成した例を示す。エアブリッジ
１０３上にヒータ４０１を効率良く配線することができ
る。
【００２４】図５（ａ）は他のエアブリッジパターンを
マスク層として，実施例１のシリコン基板のエッチング
方法を施し例を示し，図５（ｂ）は従来の方法で処理し
た比較例を示す。同図（ｂ）のように異方性エッチング
のみではエアブリッジを形成することはできないが，同
図（ａ）に示すように等方性エッチング後，異方性エッ
チングを行うことにより，（１１１）面に対して０°ま
たは９０°に囲まれたパターンでも下部に空洞を形成
し，エアブリッジを形成することができる。
【００２５】〔実施例２〕実施例２のシリコン基板のエ
ッチング方法は，面方位（１００）のシリコン基板上に
エアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，Ｓｉよ
り重い不活性元素のイオンを電気的に照射してシリコン
基板の結晶構造に等方的な欠陥を発生させた後，異方性
エッチングによってエアブリッジを形成するものであ
る。尚，実施例２においても図１（ａ），（ｂ）と同様
のエアブリッジパターンを用いるものとする。
【００２６】図６（ａ）〜（ｃ）は，図１（ａ）のＡ−
Ａ断面図の実施例２における処理過程の状態を示す説明
図である。先ず，シリコン基板１０１にマイナス印加電
圧をかけて，マスク層１０２を介してＡｒ+ イオンを照
射すると，同図（ａ）に示すように，シリコン基板１０
１上の結晶構造に乱れを生じて等方的に欠陥６０１を発
生する。
【００２７】次に，この欠陥６０１の周辺曲面の接線の
交点がエアブリッジパターン面より下方になる程度まで
Ａｒ+ イオンを照射して，欠陥６０１を広げる。同図
（ｂ）の状態になったら，Ａｒ+ イオンを照射をやめて
異方性エッチングを開始する。異方性エッチングによっ
て最終的に同図（ｃ）の状態に至り，エアブリッジが形
成される。従って，実施例２でも実施例１と同様の効果
を得ることができる。
【００２８】〔実施例３〕実施例３のシリコン基板１０
１は，面方位（１００）のシリコン基板上にエアブリッ
ジパターンを含むマスク層を形成し，Ｓｉより重い不活
性元素のイオンをスパッターエッチングのプロセスを用
いて照射してシリコン基板の結晶構造に等方的な欠陥を
発生させた後，異方性エッチングによってエアブリッジ
を形成するものである。尚，実施例３においても図１
（ａ），（ｂ）と同様のエアブリッジパターンを用いる
ものとする。
【００２９】図７（ａ）〜（ｃ）は，図１（ａ）のＡ−
Ａ断面図の実施例３における処理過程の状態を示す説明
図である。先ず，シリコン基板１０１上にＡｒ+ イオン
をスパッターエッチングのプロセスを用いて照射する
と，同図（ａ）に示すように，シリコン基板１０１（及
びマスク層の一部）が削られて，同時にシリコン基板１
０１上の結晶構造に乱れを生じて等方的に欠陥７０１を
発生する。
【００３０】次に，この欠陥７０１の周辺曲面の接線の
交点がエアブリッジパターン面より下方になる程度まで
Ａｒ+ イオンを照射して，欠陥７０１を広げる。同図
（ｂ）の状態になったら，Ａｒ+ イオンを照射をやめて
異方性エッチングを開始する。異方性エッチングによっ
て最終的に同図（ｃ）の状態に至り，エアブリッジが形
成される。従って，実施例３でも実施例１と同様の効果
を得ることができる。
【００３１】〔実施例４〕実施例４のシリコン基板のエ
ッチング方法は，面方位（１００）のシリコン基板上に
エアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，プラズ
マエッチングのプロセスを用いてシリコン基板に垂直溝
（トレンチ）を形成した後，異方性エッチングによって
エアブリッジを形成するものである。尚，実施例３にお
いても図１（ａ），（ｂ）と同様のエアブリッジパター
ンを用いるものとする。
【００３２】図８（ａ）〜（ｃ）は，図１（ａ）のＡ−
Ａ断面図の実施例４における処理過程の状態を示す説明
図である。先ず，同図（ａ）に示すように，シリコン基
板１０１上に異方的にプラズマエッチングで垂直溝（ト
レンチ）８０１の形成を開始し，垂直溝８０１の底部頂
点の接線の交点がエアブリッジパターン面より下方にな
る程度まで垂直溝８０１を掘り下げる。同図（ｂ）の状
態になったら，プラズマエッチングをやめて異方性エッ
チングを開始する。異方性エッチングによって最終的に
同図（ｃ）の状態に至り，エアブリッジが形成される。
従って，実施例４でも実施例１と同様の効果を得ること
ができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明のシリコン基
板のエッチング方法は，面方位（１００）のシリコン基
板上にエアブリッジパターンを含むマスク層を形成し，
エアブリッジパターン下部のアンダーカットされた周辺
曲面の接線の交点がエアブリッジパターン面より下方に
なるまで等方性エッチングを行った後，異方性エッチン
グによってエアブリッジを形成するため，エアブリッジ
パターンを含むレイアウトの自由度を向上させ，汎用性
を向上させることができる。
【００３４】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法は，面方位（１００）のシリコン基板上にエアブリ
ッジパターンを含むマスク層を形成し，マスク層のない
シリコン基板部分の結晶構造に欠陥を発生させた後，異
方性エッチングによってエアブリッジを形成するため，
エアブリッジパターンを含むレイアウトの自由度を向上
させ，汎用性を向上させることができる。
【００３５】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法は，面方位（１００）のシリコン基板上にエアブリ
ッジパターンを含むマスク層を形成し，Ｓｉより重い不
活性元素のイオンを電気的に照射してシリコン基板の結
晶構造に等方的な欠陥を発生させた後，異方性エッチン
グによってエアブリッジを形成するため，エアブリッジ
パターンを含むレイアウトの自由度を向上させ，汎用性
を向上させることができる。
【００３６】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法は，面方位（１００）のシリコン基板上にエアブリ
ッジパターンを含むマスク層を形成し，Ｓｉより重い不
活性元素のイオンをスパッターエッチングのプロセスを
用いて照射してシリコン基板の結晶構造に等方的な欠陥
を発生させた後，異方性エッチングによってエアブリッ
ジを形成するため，エアブリッジパターンを含むレイア
ウトの自由度を向上させ，汎用性を向上させることがで
きる。
【００３７】また，本発明のシリコン基板のエッチング
方法は，面方位（１００）のシリコン基板上にエアブリ
ッジパターンを含むマスク層を形成し，プラズマエッチ
ングのプロセスを用いてシリコン基板に垂直溝（トレン
チ）を形成した後，異方性エッチングによってエアブリ
ッジを形成するため，エアブリッジパターンを含むレイ
アウトの自由度を向上させ，汎用性を向上させることが
できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】シリコンの結晶面に対するエッチングスピード
の違いを示す説明図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリコンの結晶軸異方性を利用してエア
    ブリッジを形成するシリコン基板のエッチング方法にお
    いて，両方位（１００）のシリコン基板上にエアブリッ
    ジパターンを含むマスク層を形成し，エアブリッジパタ
    ーン下部のアンダーカットされた周辺局面の接線の交点
    がエアブリッジパターン面より下方になるまで等方性エ
    ッチングを行った後，異方性エッチングによってエアブ
    リッジを形成することを特徴とするシリコン基板のエッ
    チング方法。
  2. 【請求項２】 シリコンの結晶軸異方性を利用してエア
    ブリッジを形成するシリコン基板のエッチング方法にお
    いて，両方位（１００）のシリコン基板上にエアブリッ
    ジパターンを含むマスク層を形成し，マスク層のないシ
    リコン基板部分の結晶構造に欠陥を発生させた後，異方
    性エッチングによってエアブリッジを形成することを特
    徴とするシリコン基板のエッチング方法。
  3. 【請求項３】 シリコンの結晶軸異方性を利用してエア
    ブリッジを形成するシリコン基板のエッチング方法にお
    いて，両方位（１００）のシリコン基板上にエアブリッ
    ジパターンを含むマスク層を形成し，Ｓｉより重い不活
    性元素のイオンを電気的に照射してシリコン基板の結晶
    構造に等方的な欠陥を発生させた後，異方性エッチング
    によってエアブリッジを形成することを特徴とするシリ
    コン基板のエッチング方法。
  4. 【請求項４】 シリコンの結晶軸異方性を利用してエア
    ブリッジを形成するシリコン基板のエッチング方法にお
    いて，両方位（１００）のシリコン基板上にエアブリッ
    ジパターンを含むマスク層を形成し，Ｓｉより重い不活
    性元素のイオンをスパッターエッチングのプロセスを用
    いて照射してシリコン基板の結晶構造に等方的な欠陥を
    発生させた後，異方性エッチングによってエアブリッジ
    を形成することを特徴とするシリコン基板のエッチング
    方法。
  5. 【請求項５】 シリコンの結晶軸異方性を利用してエア
    ブリッジを形成するシリコン基板のエッチング方法にお
    いて，両方位（１００）のシリコン基板上にエアブリッ
    ジパターンを含むマスク層を形成し，プラズマエッチン
    グのプロセスを用いてシリコン基板に垂直溝（トレン
    チ）を形成した後，異方性エッチングによってエアブリ
    ッジを形成することを特徴とするシリコン基板のエッチ
    ング方法。
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