JPH06163511A - エッチングマスクパターンとこのエッチングマスクパターンを用いた微細装置の製造方法 - Google Patents

エッチングマスクパターンとこのエッチングマスクパターンを用いた微細装置の製造方法

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JPH06163511A
JPH06163511A JP33525492A JP33525492A JPH06163511A JP H06163511 A JPH06163511 A JP H06163511A JP 33525492 A JP33525492 A JP 33525492A JP 33525492 A JP33525492 A JP 33525492A JP H06163511 A JPH06163511 A JP H06163511A
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mask pattern
etching
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plane
basic
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Katsuhiro Shimanoe
克博 島ノ江
Atsuko Yokoyama
敦子 横山
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチング溶液による基本マスクパターンと
補償マスクパターンを用いた微細装置のエッチングにお
いて、補償マスクパターンを小さくすること。 【構成】 エッチング溶液による基板1の{100}面
11のエッチングにおいて、基端部分31を構成する辺
が基板1の{111}面内に形成されたT字形を含む補
償マスクパターン3の前記基端部分31を基本マスクパ
ターン2のコーナー21に連結しているので、前記補償
マスクパターン3の先端部分32から前記基端部分31
までがサイドエッチングによって消滅しにくくなる。こ
のため前記基本マスクパターン2に忠実な形状を前記基
板1の{100}面11のエッチングによって形成する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エッチングマスクパタ
ーンとこのエッチングマスクパターンを用いた微細装置
の製造方法に関し、特に補償マスクパターンを改良した
エッチングマスクパターンとこのエッチングマスクパタ
ーンを用いた微細装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、エッチング溶液により基板をエッ
チングする際に、基本マスクパターンに忠実な形状にエ
ッチングするために、補償マスクパターンが用いられて
いた。例えば単結晶シリコンを材料とする加速度センサ
の錘部の形成には、アルカリ性エッチング溶液中による
異方性エッチング技術が一般的に利用されていた。この
場合、錘部の重さが加速度センサの特性を決定するた
め、錘部を目標形状に加工することが必要である。しか
し、この錘部の目標形状と同じ形状のエッチングマスク
を用いてエッチングすると、この錘部のエッチングマス
クの凸状コーナーにサイドエッチング現象が生じるの
で、この錘部の最終形状が前記目標形状よりも小さくな
ってしまう。このため前記凸状コーナーに、補償マスク
パターンを連結することにより、この錘部を目標形状に
加工する方法が用いられていた。
【0003】図8は、従来の補償マスクパターンを示し
ている。図8において、シリコン基板6の{100}表
面61上に、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜に
より基本マスクパターン71、補償マスクパターン72
及び側縁マスクパターン73が形成されている。なお一
般的に{100}面は(100)面及びこの面に立方対
称な面を含む。また基本マスクパターン71は、上述の
加速度センサの錘部を形成するためのものである。補償
マスクパターン72の先端部721は、〈210〉方向
のライン723を利用して鋭角状に形成されている。な
お一般的に〈210〉方向は、〔210〕方向及びこの
方向と等価な8方向全ての方向を含む。一方補償マスク
パターン72の基底部722は基本マスクパターン71
の4ヶ所のコーナー711に連結されている。図9〜図
12は、前記図8に示された補償マスクパターン72を
使用してエッチング溶液によりエッチングする工程を示
す。図9に示すように、エッチング工程の初期において
は、補償マスクパターン72はほぼ原型のままである。
つぎに図10に示すように、エッチングが少し進むと、
補償マスクパターン72の先端部721がサイドエッチ
ングによって消滅する。更に図11に示すように、エッ
チングが更に進むと、補償マスクパターン72は、{2
11}面724に直交する軸方向にサイドエッチングさ
れて、その基底部722が残るのみとなる。なお一般的
に{211}面は、(211)面及びこの面と立方対称
の面を含む。図12は、エッチングが所定の深さまで達
した状態を示す。この状態では、補償マスクパターン7
2が完全に消滅し、更に基本マスクパターン71もその
コーナー711に近い部分が大きく削られている。この
ため基本マスクパターン71に忠実な形状を半導体基板
6の{100}表面61上に形成することができなかっ
た。なおエッチング深さは、梁部64の表面641まで
である。このため貫通孔になっている溝部63を形成す
るために、半導体基板6の裏面からもエッチングしてい
る。
【0004】他の従来例が特開平2−280325号公
報に開示されている。図13はこの他の従来例を示す。
図13においては、エッチング溶液により半導体基板の
{110}面をエッチングする場合に、基本マスクパタ
ーン81の4ヶ所のコーナー811に、{111}面に
平行に伸びる辺を有する帯状補償マスクパターン82が
連結されている。なお一般的には{110}面は(11
0)面及びこの面と立方対称の面を含み、{111}面
は(111)面及びこの面と立方対称な面を含む。この
場合のシリコン異方性エッチング液として水酸化カリウ
ム(KOH)溶液がよく用いられていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このKOH溶液は、サ
イドエッチングが小さいため、前記補償マスクパターン
を小さくできた。しかし、このKOH溶液は、半導体装
置の特性を劣化させるアルカリ金属イオンの一種のカリ
ウムイオン(K+ )を含むため、半導体集積回路と一体
化したセンサには不利であった。アルカリ金属イオンを
含まないエッチング液として、テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド(TMAH)溶液があった。しか
しこのTMAH溶液は、サイドエッチングが大きいた
め、前記補償マスクパターンが大きなものになるという
欠点があった。このため上述の加速度センサの錘部65
を形成する場合には、この錘部65の幅651あるいは
前記錘部65の周囲の溝部63(この溝部63に相当す
る部分に前記補償マスクパターン72を形成する。)の
幅631が小さいときには、前記TMAH溶液を使用で
きないという欠点があった。また上述の他の従来例は、
半導体基板の{110}面をエッチングする場合である
が、この場合においても、限られた半導体基板の{11
0}表面上のスペース内に必要なエッチング時間に対応
した補償マスクパターンを形成できず、補償マスクパタ
ーンを大きくすると、微細装置(例えば加速度センサ
ー)自体を大きくしなければならないという欠点があっ
た。したがって本発明の課題は、上述の従来例の欠点を
なくし、前記補償マスクパターンを小さくすることがで
きるエッチングマスクパターンとこのエッチングマスク
パターンを用いた微細装置の製造方法を提供することで
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の構成の第1のものは、基本マスクパターン
及び補償マスクパターンからなり、エッチング溶液を用
いて基板の{100}面を所望の形状にエッチングする
際に用いられるエッチングマスクパターンにおいて、前
記補償マスクパターンをT字形を含む形状とし、このT
字形を含む補償マスクパターンの基端部分を構成する辺
を前記基板の{111}面内に形成し、この基端部分を
前記基本マスクパターンのコーナーに連結したことであ
る。更に本発明の構成の第2のものは、基板の{10
0}面上に、目標形状の基本マスクパターン及び、基端
部分を構成する辺が前記基板の{111}面内に形成さ
れかつ前記基端部分が前記基本マスクパターンのコーナ
ーに連結されたT字形を含む補償マスクパターンを形成
する第1工程と、前記基本マスクパターン及び補償マス
クパターンをエッチングマスクパターンとして前記基板
の{100}面をエッチング溶液によりエッチングして
前記基本マスクパターンに忠実な形状を形成する第2工
程とを具備するエッチングマスクパターンを用いた微細
装置の製造方法である。
【0007】
【作用】本発明のエッチングマスクパターンでは、基本
マスクパターンのコーナーから補償マスクパターンが伸
びている。ここで、補償マスクパターンの基端部分であ
って基本マスクパターンのコーナーに連結されている部
分は、{111}面内に伸びる辺で構成され、更にこの
補償マスクパターンの先端部分はT字状に分岐してい
る。なおこのT字状の分岐は1つ以上あればよい。この
ように補償マスクパターンをT字形ないしT字形の連鎖
とすると、限られたスペースの中にサイドエッチングが
進行していく距離を確保できる。また基端部分の辺を
{111}面内に形成し、この基端部分からT字状に分
岐させていくと、全部の辺がエッチング速度の遅い{1
11}面内に形成される。このため補償マスクパターン
は、先端側からサイドエッチングされることになり、側
方からサイドエッチングされることがない。更に補償マ
スクパターンがT字形又はその連鎖とすると、補償マス
クパターンの途中に凸状コーナーが形成されないので、
補償マスクパターンの途中からサイドエッチングが進行
することもない。このようにして本発明によると、限ら
れたスペースのなかで、サイドエッチングを遅らせるた
めの距離を確保することが可能となり、サイドエッチン
グを起こしやすいTMAH溶液等を用いても、微細な形
状を忠実に形成できる。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は本発明に係わるエッチングマスクパタ
ーンの第1実施例の全体を示し、図2〜図6はこの第1
実施例を用いた微細装置の製造方法を示す。図1におい
て、単結晶半導体基板(例えば単結晶シリコン基板)1
の{100}面11上に、エッチング溶液を用いたエッ
チング用のマスクパターンとして基本マスクパターン
2、4個の補償マスクパターン3及び側縁マスクパター
ン4が形成されている。なお一般的に{100}面は、
立方対称の(100)面、(010)面、(001)面
等を含んでいる。また前記エッチングマスクパターン
2,3,4は、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜
等で形成される。基本マスクパターン2は、後述する加
速度センサのほぼ長方形の錘部22に相当するものであ
り、基本マスクパターン2の四隅に凸状コーナー21が
形成されている。各補償マスクパターン3はT字状に形
成されている。前記基本マスクパターン2の各凸状コー
ナー21に各補償マスクパターン3の基端部分31が連
結されている。この基端部分31の辺は{111}面内
に伸びている。なお一般的には{111}面は(11
1)面及びこの面に立方対称の面を含む。また補償マス
クパターン3の一対の先端部分32も、T字状に分岐し
ているために、{111}面内の辺を有する。なお33
は補償マスクパターン3のT字の分岐部分である。この
ようにすると、後述する図3に示すように補償マスクパ
ターン3の基端部分31と先端部分32の側面にエッチ
ング速度の遅い{111}面34が現れる。このためサ
イドエッチングが補償マスクパターン3の側方から進行
することがない。またT字状の両先端部分32を除いて
凸状コーナーがないために、サイドエッチングは両方の
先端部分32から下端部分31へと進行することにな
る。側縁マスクパターン4は前記半導体基板1の{10
0}面11の側縁部分をマスクするものである。前記
{100}面11の内前記基本マスクパターン2及び側
縁マスクパターン4にて覆われていない部分がエッチン
グ部分12となる。この場合、補償マスクパターン3で
覆われている部分はエッチング工程において、後述する
ようにサイドエッチングによってエッチングされること
になる。
【0009】図2〜図6は、前記第1実施例に係わるエ
ッチングマスクパターンを用いて半導体基板1の{10
0}面11をエッチングする方法を示している。この場
合エッチング液として、TMAH溶液、KOH溶液、ヒ
ドラジン(N2 4 )溶液、エチレンジアミン・ピロカ
テコール(EDP)溶液、水酸化アンモニウム(NH4
OH)溶液等を使用できる。まず図2に示すように、エ
ッチング工程の初期においては、エッチング部分12は
各マスクパターン2,3,4で覆われていない部分であ
る。次に図3に示すように、エッチングが少し進むと、
補償マスクパターン3の内一対の先端部分32がサイド
エッチングにより消滅する。このため補償マスクパター
ン3の内消滅した部分で覆われていた部分も、エッチン
グ部分12に含まれることになる。図4に示すように、
エッチングが進むと、補償マスクパターン3の内サイド
エッチングによって消滅する部分が増加し、それだけエ
ッチング部分12の面積が増加する。図5に示すよう
に、エッチングが更に進むと、補償マスクパターン3の
内サイドエッチングによって消滅する部分が更に増加
し、下端部分31のみがわずかに残っていることにな
る。図6はエッチング工程が終了した状態を示してい
る。この状態では、補償マスクパターン3は完全に消滅
しているので、基本マスクパターン2と側縁マスクパタ
ーン4で覆われていない部分がエッチング部分12にな
っている。このように一対の先端部分32を起点として
補償マスクパターン3で覆われた部分のサイドエッチン
グが進行するため、このサイドエッチング経路を長くす
ることができる。このため半導体基板1の{100}面
11に、加速度センサの島状錘部22の形状が基本マス
クパターン2の形状に忠実に形成されることになる。な
おこの場合、エッチング深さは梁部23の表面231ま
でである。このため錘部22の周囲の溝部13を貫通孔
状に形成するために、半導体基板1の裏面からもエッチ
ングしている。なお221は錘部22の幅、131は溝
部13の幅である。
【0010】図7は、本発明に係わるエッチングマスク
パターンの第2実施例の全体を示している。図2におい
ては、上述の第1実施例における補償マスクパターン3
の代わりに補償マスクパターン5が用いられている。こ
の補償マスクパターン5は、補償マスクパターン3を改
良したものである。その他の部分は、上述の第1実施例
と同じである。補償マスクパターン5においては、帯状
下端部分51を構成する辺が、半導体基板1の{11
1}面内に形成されている。更に帯状部分52を構成す
る辺が{111}面内に形成され、この帯状部分52が
この下端部分51の先端に直交するように連結されてい
る。更に帯状部分53を構成する辺及び帯状部分54を
構成する辺が{111}面内に形成され、この帯状部分
53が前記帯状部分52の一端に直交するように連結さ
れ、一方この帯状部分52の他端に、前記帯状部分54
が直交するように連結されている。このようにして、帯
状下端部分51と帯状部分52とで第1のT字状部分を
形成し、帯状部分52と帯状部分53とで第2のT字状
部分を形成し、更に帯状部分52と帯状部分54とで第
3のT字状部分を形成している。即ちT字形の連鎖を形
成している。また前記下端部分51は、基本マスクパタ
ーン2の4ヶ所のコーナー21に連結されている。
【0011】以上の構成により、第1のT字状部分の先
端に第2及び第3のT字状部分が連結されていることに
なる。このため、上述の第1実施例よりも補償マスクパ
ターン5がサイドエッチングによって消滅しにくくなる
ので、基本マスクパターン2に忠実な形状を半導体基板
1の{100}面11に形成することができる。このた
め上述の第1実施例よりも補償マスクパターン5の下端
部分51を短くできるので、加速度センサの溝部13
(エッチング部分12に相当する。)の幅131を狭く
できる。なお本発明は、上述の加速度センサ以外のシリ
コン基板をメサ状に形成する必要があるセンサもしくは
アクチュエータに適用可能である。
【0012】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のエ
ッチングマスクパターンとこのエッチングマスクパター
ンを用いた半導体装置の製造方法によれば、小さな補償
マスクパターンによって基本マスクパターンに忠実な形
状を半導体基板の{100}表面に形成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエッチングマスクパターンの第1実施
例の斜視図である。
【図2】前記第1実施例を用いた半導体装置の製造方法
の説明図である。
【図3】前記第1実施例を用いた半導体装置の製造方法
の説明図であって、図2の続きを示すものである。
【図4】前記第1実施例を用いた半導体装置の製造方法
の説明図であって、図3の続きを示すものである。
【図5】前記第1実施例を用いた半導体装置の製造方法
の説明図であって、図4の続きを示すものである。
【図6】前記第1実施例を用いた半導体装置の製造方法
の説明図であって、図5の続きを示すものである。
【図7】本発明のエッチングマスクパターンの第2実施
例の斜視図である。
【図8】従来例の斜視図である。
【図9】従来例の製造方法の説明図である。
【図10】前記従来例の製造方法の説明図であつて、図
9の続きを示すものである。
【図11】前記従来例の製造方法の説明図であつて、図
10の続きを示すものである。
【図12】前記従来例の製造方法の説明図であつて、図
11の続きを示すものである。
【図13】他の従来例の斜視図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 11 半導体基板の{100}面 12 エッチング部分 2 基本マスクパターン 21 基本マスクパターンのコーナー 3 補償マスクパターン 31 補償マスクパターンの下端部分

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基本マスクパターン及び補償マスクパタ
    ーンからなり、エッチング溶液を用いて基板の{10
    0}面を所望の形状にエッチングする際に用いられるエ
    ッチングマスクパターンにおいて、 前記補償マスクパターンをT字形を含む形状とし、この
    T字形を含む補償マスクパターンの基端部分を構成する
    辺を前記基板の{111}面内に形成し、この基端部分
    を前記基本マスクパターンのコーナーに連結したことを
    特徴とするエッチングマスクパターン。
  2. 【請求項2】 基板の{100}面上に、目標形状の基
    本マスクパターン及び、基端部分を構成する辺が前記基
    板の{111}面内に形成されかつ前記基端部分が前記
    基本マスクパターンのコーナーに連結されたT字形を含
    む補償マスクパターンを形成する第1工程と、 前記基本マスクパターン及び補償マスクパターンをエッ
    チングマスクパターンとして前記基板の{100}面を
    エッチング溶液によりエッチングして前記基本マスクパ
    ターンに忠実な形状を形成する第2工程とを具備するこ
    とを特徴とするエッチングマスクパターンを用いた微細
    装置の製造方法。
JP33525492A 1992-11-19 1992-11-19 エッチングマスクパターンとこのエッチングマスクパターンを用いた微細装置の製造方法 Pending JPH06163511A (ja)

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