JPH10335305A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エッチング面の角部を均一に面取りすることが
できる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】Ｐ型（１００）面方位のシリコン基板２に
はその一面にＮ型エピタキシャル層３が形成されてい
る。ＰＮ接合を有するシリコンウェハ１の一方の面から
ＫＯＨ水溶液１４を用いて電気化学エッチングを行い、
シリコンウェハ１の一部領域にＰＮ接合部を底面とする
凹部２１を形成する。シリコン酸化膜のみを選択的にエ
ッチングできるフッ酸水溶液２２を用いた電気化学エッ
チングを行って凹部２１の底面２１ａのエッジ部を面取
りする。この時、エッチング面の角部が均一に面取りさ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に係り、例えば、半導体圧力センサにおけるダイ
ヤフラムを形成する際に使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開昭６２−６０２７０号公報に
示されているように、シリコン基板に異方性エッチング
によりダイヤフラムを形成した後、等方性エッチングに
よりダイヤフラムのエッジ部に面取りを施すことにより
応力集中を回避できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、面取りを施
す部位、つまり、ダイヤフラムの周囲においてアール
（曲率半径）にバラツキが生じたり、同一ウェハ内での
各ダイヤフラム毎にアール（曲率半径）にバラツキが生
じてしまう。つまり、等方性エッチング液として（ＨＮ
Ｏ₃ ＋ＨＦ＋Ｈ₂ Ｏ）を用いた場合において、エッチン
グ反応はエッチング液の供給が律速となることと発熱反
応であることから、均一なる供給環境や均一なる温度分
布を作ることができず、仮にバブリングやスターラ等に
よる攪拌を行ったとしても未だ不十分でありアールがば
らついてしまう。

【０００４】そこで、この発明の目的は、エッチング面
の角部を均一に面取りすることができる半導体装置の製
造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、第１工程により、ＰＮ接合を有する半導体基板
の一方の面から異方性エッチング液を用いた電気化学エ
ッチングが行われ、半導体基板の一部領域にＰＮ接合部
を底面とする凹部が形成される。そして、第２工程によ
り、等方性エッチング液を用いた電気化学エッチングが
行われ、凹部の底面のエッジ部が面取りされる。

【０００６】つまり、第１工程での電気化学エッチング
により形成される凹部の底面において第２工程での通電
により酸化膜（陽極酸化膜）が形成されるとともに酸化
膜が溶解される。このエッチング反応はエッチング液の
供給が律速となっておらず、又、発熱反応でもないこと
から、均一なる膜厚の酸化膜（陽極酸化膜）が形成され
エッチング面の角部が均一に面取りされる。

【０００７】ここで、請求項２に記載のように、半導体
基板としてシリコン基板を用い、前記第２工程に用いる
エッチング液としてフッ酸水溶液を用いると、実用上好
ましいものとなる。

【０００８】また、請求項３に記載のように、前記半導
体基板の表面における、前記凹部の底面に対応する領域
の少なくとも一部に電極を配置した状態で、前記第２工
程での電気化学エッチングを行うようにすると、凹部の
底面のエッジ部において電流が集中することが回避され
る。つまり、電気化学エッチングのための電極を素子形
成領域の周辺部にのみ延設した場合には半導体基板の横
方向（基板の面方向）に電流が流れ凹部の底面のエッジ
部において電流が集中してしまうが、凹部の底面に対応
する領域の少なくとも一部に電極を配置することにより
半導体基板の縦方向（基板の厚さ方向）に電流が流れ凹
部の底面のエッジ部での電流集中が起こりにくくするこ
とができる。

【０００９】このように電流集中が回避できるので、エ
ッジ部の面取りをより均一化できることとなる。また、
請求項４に記載の発明によれば、第１工程により、ＰＮ
接合を有する半導体基板の一方の面から異方性エッチン
グ液を用いた電気化学エッチングが行われ、半導体基板
の一部領域にＰＮ接合部を底面とする凹部が形成され
る。そして、第２工程により、異方性エッチング液を用
い、凹部の内壁面の電位を反応ストップ電位以上とした
状態で電気化学エッチングが行われ、凹部の底面のエッ
ジ部が面取りされる。

【００１０】このようにすると請求項１に記載の発明の
作用・効果に加え、エッジ部の面取りを行う際に第１工
程でエッチングされるＰ型領域の角部が削られことが防
止できる。

【００１１】ここで、請求項５に記載のように、前記第
２工程において、半導体基板のＰ型領域とＮ型領域の両
方に所定の電圧を印加することにより、前記凹部の内壁
面の電位を反応ストップ電位以上にしてもよい。

【００１２】あるいは、請求項６に記載のように、前記
第１工程において半導体基板のＮ型領域に電圧を印加
し、前記第２工程において、第１工程では印加しなかっ
た半導体基板のＰ型領域のみに所定の電圧を印加するこ
とにより、前記凹部の内壁面の電位を反応ストップ電位
以上にしてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、この発明の第１の実施の形
態を図面に従って説明する。

【００１４】本実施の形態はピエゾ抵抗層を用いた半導
体圧力センサに具体化したものである。図１には、半導
体基板としてのシリコンウェハ１にダイヤフラムを形成
するための電気化学エッチング装置の概略図を示す。

【００１５】まず、シリコンウェハ１について説明す
る。Ｐ型（１００）面方位のシリコン基板２にはその一
面にＮ型エピタキシャル層３が形成されている。Ｎ型エ
ピタキシャル層３にはＰ⁺ 型不純物拡散層４が形成さ
れ、このＰ⁺ 型不純物拡散層４が歪みを感知するための
ピエゾ抵抗となる。又、Ｎ型エピタキシャル層３にはＮ
⁺型不純物拡散層５が形成され、このＮ⁺ 型不純物拡散
層５によりＮ型エピタキシャル層３にオーミックコンタ
クトがとられる。さらに、Ｎ型エピタキシャル層３の表
面にはシリコン酸化膜６が形成されている。Ｐ⁺ 型不純
物拡散層４およびＮ ⁺ 型不純物拡散層５がアルミ電極
７，８にてシリコン酸化膜６の表面側に電気的に引き出
されている。

【００１６】又、シリコン基板２におけるＮ型エピタキ
シャル層３の無い面において、ダイヤフラムを形成しな
い領域にマスク材９が形成されている。このようなシリ
コンウェハ１が用意されている。そして、このシリコン
ウェハ１は白金電極１０を挟んだ状態にてセラミックス
製支持基板１１に固定されている。シリコンウェハ１の
エッチングを行わない面（Ｎ型エピタキシャル層３形成
面）は樹脂ワックス１２にて保護されている。又、白金
電極１０はアルミ電極８と接触している。即ち、白金電
極１０はアルミ電極８およびＮ⁺ 型不純物拡散層５を介
してＮ型エピタキシャル層３と電気的接触がとられ、電
気化学ストップエッチングが行われるようになってい
る。

【００１７】一方、容器１３の内部には３本のパイプＰ
１，Ｐ２，Ｐ３によりＫＯＨ水溶液、純水、フッ酸水溶
液が供給できるようになっている。つまり、バルブＶ
１，Ｖ２，Ｖ３の操作によりＫＯＨ水溶液、純水、フッ
酸水溶液が供給できる。又、容器１３には排出パイプＰ
４が設けられ、バルブＶ４の操作により容器１３内の液
を排出できるようになっている。

【００１８】図１においては容器１３内には異方性エッ
チング液としてのＫＯＨ水溶液（３３ｗｔ％，８２℃）
１４が満たされている。容器１３内のＫＯＨ水溶液１４
には、前述したシリコンウェハ１が浸漬されるととも
に、このシリコンウェハ１と対向するように白金電極板
１５が配置されている。

【００１９】そして、シリコンウェハ１の白金電極１０
と白金電極板１５との間に、定電圧電源１６と電流計１
７と押しボタンスイッチ（開閉接点）１８とが直列接続
されている。そして、押しボタンスイッチ１８の接点の
閉路により定電圧電源１６にてシリコンウェハ１と白金
電極板１５とに電位差が加えられる。このとき、電流計
１７によりシリコンウェハ１から白金電極板１５へ流れ
る電流が検出される。

【００２０】このような装置を用いて以下の電気化学エ
ッチングが行われる。まず、ＫＯＨ水溶液１４を用いた
電気化学エッチングを行う。即ち、同エッチングを行う
べく、容器１３内にＫＯＨ水溶液１４を満たした状態に
おいて押しボタンスイッチ１８の接点を閉路する。これ
により、定電圧電源１６にてシリコンウェハ１と白金電
極板１５とに電位差が加えられ、通電が開始される。

【００２１】以後、所定時間、押しボタンスイッチ１８
の接点が閉路状態に保持される。このとき、ＫＯＨとシ
リコンとの化学反応によりＰ型シリコン基板２のエッチ
ングが進行する。そして、シリコン基板２がエッチング
され、ＰＮ空乏層がＫＯＨ水溶液１４に接触すると電流
が流れてシリコンが酸化される。このようにＰ型シリコ
ン基板２の電気化学反応により陽極酸化が進行する。

【００２２】このようにして図１の凹部２１が形成され
るとともにその底面２１ａがダイヤフラム形成部とな
る。その後、図１のバルブＶ４を開けＫＯＨ水溶液１４
を容器１３から排出し、さらに、バルブＶ２を開け容器
１３内に純水を供給してシリコンウェハ１を水洗する。
そして、押しボタンスイッチ１８の接点を開けて通電を
終了させる。

【００２３】この状態では凹部２１の底面２１ａのエッ
ジ部は尖った状態となっている。引き続き、フッ酸水溶
液を用いた電気化学エッチングを行う。まず、図１のバ
ルブＶ４を開け純水を容器１３から排出し、さらに、バ
ルブＶ３を開け容器１３内にフッ酸水溶液を供給する。
このようにして、図１の電気化学エッチング装置におけ
る容器１３内にフッ酸水溶液２２を満たす。その結果、
フッ酸水溶液２２に前述したシリコンウェハ１が浸漬さ
れるとともに、このシリコンウェハ１と対向するように
白金電極板１５が配置される。

【００２４】そして、容器１３内にフッ酸水溶液２２を
満たした状態において押しボタンスイッチ１８の接点を
閉路する。これにより、定電圧電源１６にてシリコンウ
ェハ１と白金電極板１５とに電位差が加えられ、通電が
開始される。

【００２５】以後、所定時間、押しボタンスイッチ１８
の接点が閉路状態に保持され電気化学エッチングが行わ
れる。このときの印加電圧はパッシベーション電圧（反
応ストップ電位）よりも高い電圧、即ち、シリコンに陽
極酸化膜が形成できる電圧とする。このシリコン酸化膜
のみを選択的にエッチングできるフッ酸水溶液２２を用
いた電気化学エッチングにより凹部２１の底面２１ａの
エッジ部が均一に面取りされる。

【００２６】これは、次に述べる現象（メカニズム）に
よるものと考えられる。図２に示すように、シリコンウ
ェハ１に対しＫＯＨ水溶液を用いた電気化学エッチング
を行い、シリコンウェハ１の一部領域にＰＮ接合部を底
面２１ａとする凹部２１が形成される。そして、ＫＯＨ
水溶液を用いた電気化学エッチングが終了した時におい
ては図３に示すように凹部２１の底面にはシリコン酸化
膜２３が形成されている。ここで、シリコン酸化膜２３
の上面レベル（上面位置）をＬ１とし、シリコン酸化膜
２３の下面レベル（下面位置）をＬ２とする。

【００２７】この状態からフッ酸水溶液２２にシリコン
ウェハ１を浸漬すると、図４に示すように、シリコン酸
化膜２３が溶解し凹部２１の底面が露出する。そして、
フッ酸水溶液２２の浸漬下で通電を行うと、図５に示す
ように、凹部２１の底面にシリコンの酸化膜（陽極酸化
膜）２４が形成される。さらに、図６に示すように、シ
リコン酸化膜２４がフッ酸水溶液２２により溶解され
る。この陽極酸化と溶解とが繰り返される。

【００２８】そして、所定時間での通電を終了すると、
図７に示すように、凹部２１の底面２１ａのエッジ部が
面取りされ角部が丸くなっている。このとき、シリコン
酸化膜２４の形成量（厚さ）ｔに比例して面取り部にお
ける曲率半径Ｒも大きくなる。

【００２９】よって、特開昭６２−６０２７０号公報の
ようにシリコン基板に異方性エッチングによりダイヤフ
ラムを形成した後、等方性エッチング液として（ＨＮＯ
₃ ＋ＨＦ＋Ｈ₂ Ｏ）を用いてダイヤフラムのエッジ部に
面取りを施すと、エッチング反応はエッチング液の供給
が律速となることと発熱反応であることから、均一なる
供給環境や均一なる温度分布を作ることができずダイヤ
フラムの周囲においてアール（曲率半径）にバラツキが
生じたり、同一ウェハ内での各ダイヤフラム毎にアール
（曲率半径）にバラツキが生じてしまう。これに対し本
実施の形態では、フッ酸水溶液２２を用いた電気化学エ
ッチングを行うことにより、反応はエッチング液の供給
が律速とならず、かつ、発熱反応でもないので、通電に
より均一な膜厚の酸化膜の生成および溶解が行われ、エ
ッチング面の角部を均一に面取りすることができる。

【００３０】このように本実施の形態は、下記の特徴を
有する。 （イ）ＰＮ接合を有するシリコンウェハ１の一方の面か
ら異方性エッチング液を用いた電気化学エッチングを行
い、シリコンウェハ１の一部領域にＰＮ接合部を底面と
する凹部２１を形成し（第１工程）、シリコン酸化膜の
みを選択的にエッチングできるフッ酸水溶液を用いた電
気化学エッチングを行って凹部２１の底面２１ａのエッ
ジ部を面取りした（第２工程）。この第２工程におい
て、凹部２１の底面２１ａにおいて酸化膜（陽極酸化
膜）２４が形成されるとともに酸化膜２４が溶解され、
このエッチング反応はエッチング液の供給が律速となっ
ておらず、又、発熱反応でもないことから、均一なる膜
厚の酸化膜（陽極酸化膜）が形成されエッチング面の角
部を均一に面取りすることができる。

【００３１】本実施の形態においては、異方性エッチン
グ液としてＫＯＨ水溶液を用いたが、水酸化テトラメチ
ルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ：（ＣＨ₃ ）₄ ＮＯ
Ｈ）やエチレンジアミン等の他の異方性エッチング液を
用いてもよい。

【００３２】又、ＳｉＯ₂ のみを選択的にエッチングす
るエッチング液は、上記実施の形態においてはフッ酸水
溶液を用いたが、フッ酸水溶液の代わりに、（ＨＦ＋Ｈ
₂ Ｏ＋アルコール）の混合液を用いてもよい。この場合
には水の濡れ性の向上が図られる。

【００３３】さらに、上記実施の形態では容器１３にＫ
ＯＨ水溶液を入れて電気化学エッチングを行った後に容
器１３にフッ酸水溶液を入れ換えて電気化学エッチング
を行ったが、ＫＯＨ水溶液を入れた容器とフッ酸水溶液
を入れた容器とを用意し、ＫＯＨ水溶液を用いた電気化
学エッチングを行った後にシリコンウェハ１を容器から
取り出してフッ酸水溶液を入れた容器にセットし面取り
のための電気化学エッチングを行ってもよい。

【００３４】又、シリコンウェハ１は（１００）面のも
のを用いたが、これに限るものではなく、（１１０）面
等であってもよい。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００３５】本実施の形態は、梁構造を有する半導体加
速度センサに具体化したものである。図８には、半導体
加速度センサの平面図を示す。図９には、図８でのＡ−
Ａ断面図を示し、図１０には図８でのＢ−Ｂ断面図を示
す。

【００３６】四角板状の単結晶シリコン基板（シリコン
チップ）３０は、Ｐ型シリコン基板３１と、その上面に
形成されたＮ型エピタキシャル層３２とからなる。シリ
コン基板３０には、上下に貫通する貫通溝３３が形成さ
れ、その貫通溝３３の外側に四角環状の枠部（厚肉部）
３４が形成されている。又、貫通溝３３の内側には、四
角形状の重り部（厚肉部）３５が形成されている。重り
部３５は長方形をなし、薄肉の梁部（薄肉部）３６，３
７，３８，３９により枠部３４と重り部３５とが連結さ
れている。

【００３７】梁部３６，３７，３８，３９はＮ型エピタ
キシャル層３２からなり、梁部３６，３７，３８，３９
の表層部には歪みゲージ４０，４１，４２，４３が形成
されている。歪みゲージ４０，４１，４２，４３はＰ⁺
型不純物拡散層（ピエゾ抵抗層）よりなり、梁部３６，
３７，３８，３９に加わる歪みの大きさに応じて抵抗値
が変化する。このように本センサは、シリコン基板３０
の一部に、加速度検出用歪みゲージ４０，４１，４２，
４３が配置された梁部３６，３７，３８，３９を有す
る。

【００３８】そして、図９において、シリコン基板３０
の表面に垂直な方向（Ｘにて示す）に加速度が加わる
と、この方向に重り部３５が変位し、梁部３６，３７，
３８，３９に歪みが生じる。この歪み量に応じて歪みゲ
ージ４０，４１，４２，４３の抵抗値が変化して図９
中、Ｘ方向の加速度が検出される。

【００３９】ここで、本実施の形態での半導体加速度セ
ンサは、第１の実施形態でのダイヤフラム式半導体圧力
センサに比べ、敏感な梁部３６〜３９を有するものであ
る。次に、半導体加速度センサの製造方法を図１１を用
いて説明する。

【００４０】まず、図１１（ａ）に示すように、Ｐ型シ
リコンウェハ４４の上にＮ型エピタキシャル層４５を形
成して半導体基板としてのシリコンウェハ４６とする。
そして、シリコンウェハ４６の表面（上面）での酸化、
ホトエッチ、イオン打ち込み、拡散等を行って、歪みゲ
ージとなるＰ⁺ 型不純物拡散層４７と素子形成領域の周
辺部のＮ⁺ 型不純物拡散層４８とを形成する。さらに、
シリコンウェハ４６の表面における素子形成領域の周辺
部にアルミ電極４９を延設するとともに貫通溝３３の形
成領域にアルミ電極５０を形成する。アルミ電極４９，
５０により不純物拡散層４７，４８がシリコンウェハ４
６の表面側に引き出される。より詳しくは、図１２，１
３，１４に示すように、素子形成領域における周辺部に
アルミ電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄを延設する
とともに、貫通溝３３の形成領域の上にも電気化学エッ
チング用のアルミ電極５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ
を配置し、配線部４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈにて
連結する。

【００４１】このように、アルミ電極５０（５０ａ，５
０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）が、シリコンウェハ４６の表面
における、凹部の底面（図１１の符号５３ａで示す部
位）となる領域に対応する領域の一部に配置される。

【００４２】又、図１１（ａ）に示すように、シリコン
ウェハ４６の上面（表面）での所定領域を表面マスク材
５１で覆うとともに、シリコンウェハ４６の下面（裏
面）での所定領域を裏面マスク材５２で覆う。

【００４３】次に、図１１（ｂ）に示すように、第１工
程として、電気化学エッチングによる異方性エッチング
を行う。詳しくは、図１５に示すように、このウェハ４
６が前述のＫＯＨ水溶液１４に漬浸するとともにウェハ
４６と対向するように白金電極板１５を配置する。異方
性エッチングは、第１の実施の形態と同様に、ウェハ４
６と白金電極１５に電位差を印加し通電させることによ
り行う。これにより凹部５３が形成される。

【００４４】異方性エッチングの後、図１１（ｃ）に示
すように、第２工程として、等方性エッチングを行う。
ウェハ４６に電圧印加を行うと、素子形成領域の周辺部
に延びるアルミ電極４９から等方性エッチング液２２へ
電流が流れる。このとき、貫通溝３３の形成領域にアル
ミ電極５０が無い場合においては、図１６に示すよう
に、Ｐ型シリコンウェハ４４とＮ型エピタキシャル層４
５との間の空乏層の存在により、電流はＮ型エピタキシ
ャル層４５を横方向（エピタキシャル層４５の面方向）
に流れ、凹部５３の底面５３ａのエッジ部から等方性エ
ッチング液２２、さらに白金電極板１５へと流れる。そ
の結果、アルミ電極５０が無い場合においては、長時間
エッチングを行うと、凹部５３の底面５３ａのエッジ部
が集中的にエッチングされて、微小な溝が形成される。
この溝ができるとあまり強度は向上しない。

【００４５】これに対し、本実施形態においては、図１
７に示すように、凹部５３の底面５３ａに対応する領域
にも電気化学エッチング用アルミ電極５０が配置されて
おり、アルミ電極５０により、凹部５３の底面５３ａの
エッジ部への電流集中が防止される。つまり、電流をエ
ピタキシャル層４５の抵抗の小さい縦方向（エピタキシ
ャル層４５の厚さ方向）に流すことにより凹部５３の底
面５３ａでのエッジ部の電流集中を防ぎ、図１１（ｃ）
に示すように、凹部５３の底面５３ａのエッジ部が均一
に面取りされる。

【００４６】また、本実施の形態においては、第２工程
のエッチング液はフッ酸に加え、硝酸および酢酸の混合
液を用いている。つまり、図１５に示すように、硝酸、
酢酸の供給用のパイプＰ１１，Ｐ１２およびバルブＶ１
１，Ｖ１２を用い、フッ硝酸酢酸水溶液中で凹部５３の
底面５３ａのエッジ部を均一に面取りしている。具体的
には、約１〜７％のフッ酸と約２〜１３％の硝酸を含む
低濃度のフッ硝酸酢酸水溶液中で、光照射しながら約２
〜１０ボルトの電圧を印加する。すると、シリコンとフ
ッ酸および硝酸が化学反応して酸化膜２４（図５参照）
が形成される。この反応と同時にフッ酸により酸化膜２
４がエッチングされる。このエッチング反応によりエッ
ジ部の面取りができる。ただし、このエッチング液はウ
ェハ４６を漬浸しただけではエッチングされないほど濃
度が低い。また、ＣＨ₃ ＣＯＯＨの代わりにＨ₂ Ｏを用
いてもよい。そして、エッチング液、印加電圧及びエッ
チング時間を調整することにより所望の曲率半径Ｒを得
ることができる。

【００４７】この電気化学エッチングの後、図１１
（ｄ）に示すように、裏面マスク材５２を除去し、さら
に、アルミ電極５０をウェットまたはドライエッチング
によって除去する。そして、図１１（ｅ）に示すよう
に、貫通溝３３の形成部分のシリコンを選択的にドライ
エッチングして貫通溝３３を形成する。最後に、表面マ
スク材５１を除去する。

【００４８】このように本実施の形態は、下記の特徴を
有する。 （イ）シリコンウェハ（半導体基板）４６の表面におけ
る、凹部５３の底面５３ａに対応する領域の少なくとも
一部にアルミ電極５０を配置した状態で、第２工程での
電気化学エッチングを行ったので、凹部５３の底面５３
ａのエッジ部において電流が集中することが回避され
る。つまり、電気化学エッチングのための電極（４９）
をシリコンウェハ４６での素子形成領域の周辺部にのみ
延設した場合にはシリコンウェハ４６の横方向に電流が
流れ凹部５３の底面５３ａのエッジ部において電流が集
中してしまうが、凹部５３の底面５３ａに対応する領域
の少なくとも一部にアルミ電極５０を配置することによ
りシリコンウェハ４６の縦方向に電流が流れ凹部５３の
底面５３ａでのエッジ部において電流集中が起こりにく
くすることができる。その結果、エッジ部の面取りをよ
り均一化できることとなる。

【００４９】なお、素子形成領域の周辺部にアルミ電極
４９を配置するのみならず素子形成領域の内部領域にア
ルミ電極５０を配置する手法は、前述した半導体加速度
センサを製造する際に特に有効ではあるが、半導体圧力
センサを製造する際に用いてもよい。特に、ダイヤフラ
ムに大きな力が加わる圧力センサ、例えば、油圧センサ
等において当該手法を用いることは有益である。また、
低圧用の圧力センサにも用いることができることは言う
までもない。 （第３の実施の形態）次に、第３の実施の形態を、第２
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００５０】本実施形態は、第２の実施形態と同様、梁
構造を有する半導体加速度センサに具体化したものであ
る。図１８には、その半導体加速度センサの平面図を示
す。図１９には、図１８でのＥ−Ｅ断面図を示し、図２
０には図１８でのＦ−Ｆ断面図を示す。

【００５１】本実施形態での半導体加速度センサの製造
方法は、Ｐ型シリコン基板３１にも電圧を印加しつつＫ
ＯＨ等の異方性エッチング液を用いて面取り用電気化学
エッチングを行うものであり、図１８に示す如く電圧印
加用拡散層６０，６１，６２，６３を具備している。そ
の他の構成については図８〜図１０と同じであり、同一
符号を付すことによりその説明は省略する。

【００５２】図２１を用いて詳細に説明する。図２１
（ａ）〜（ｅ）は図１８でのＧ−Ｇ断面での製造工程説
明図である。まず、図２１（ａ）に示すように、Ｐ型シ
リコンウェハ４４の上にＮ型エピタキシャル層４５を形
成して半導体基板としてのシリコンウェハ４６とする。
そして、シリコンウェハ４６の表面（上面）での酸化、
ホトエッチ、イオン打ち込み、拡散等を行って、歪みゲ
ージとなるＰ⁺ 型不純物拡散層４７と導通用Ｐ⁺ 型不純
物拡散層６０を形成する。導通用Ｐ⁺ 型不純物拡散層６
０は、図２２に示すように、帯状をなし、重り部形成領
域Ｚ１と四角枠部形成領域Ｚ２とを連結するように延設
されている。また、図２１（ａ）に示すように、シリコ
ンウェハ４６の表面（上面）での酸化、ホトエッチ、イ
オン打ち込み、拡散等を行って、深いＰ ⁺ 型不純物拡散
層６１，６２，６３を形成する。Ｐ⁺ 型不純物拡散層６
１，６２は、図２２に示すように、四角枠部形成領域Ｚ
２に形成され、かつ、Ｐ⁺ 型不純物拡散層６２は導通用
Ｐ⁺ 型不純物拡散層６０の一端部に形成されている。
又、Ｐ⁺ 型不純物拡散層６３は重り部形成領域Ｚ１にお
いて導通用Ｐ⁺ 型不純物拡散層６０の他端部に形成され
ている。さらに、Ｐ⁺ 型不純物拡散層６１，６２，６３
は図２１（ａ）に示すようにＰ型シリコンウェハ４４に
達している。

【００５３】その後、図２１（ａ）に示すように、Ｐ⁺
型不純物拡散層６１の上にアルミ配線６４を配置する。
又、シリコンウェハ４６の上面（表面）での所定領域を
表面マスク材５１で覆うとともに、シリコンウェハ４６
の下面（裏面）での所定領域を裏面マスク材５２で覆
う。

【００５４】次に、図２１（ｂ）に示すように、第１工
程として、電気化学エッチングによる異方性エッチング
を行う。詳しくは、図１５を用いて説明したように、ウ
ェハ４６をＫＯＨ水溶液１４に漬浸するとともにウェハ
４６と対向するように白金電極板１５を配置する。異方
性エッチングは、第１の実施の形態と同様に、ウェハ４
６と白金電極板１５に電位差を印加し通電させることに
より行う。これにより凹部５３が形成される。

【００５５】異方性エッチングの後、図２１（ｃ）に示
すように、第２工程として、等方性エッチングを行う。
詳しくは、図２３に示すように、このウェハ４６をセラ
ミック板６５に止着するとともにウェハ４６での側面等
をワックス６６にて覆い、これを異方性エッチング液６
７に漬浸するとともにウェハ４６と対向するように白金
電極板１５を配置する。また、Ｎ型エピタキシャル層４
５と白金電極板１５との間に電源６８を接続するととも
に、アルミ配線６４（Ｐ⁺ 型不純物拡散層６１）と白金
電極板１５との間に電源６９を接続する。そして、電源
６８にてＮ型エピタキシャル層４５に電圧を印加すると
ともに、電源６９にてＰ⁺ 型不純物拡散層６１〜Ｐ型シ
リコンウェハ４４〜Ｐ⁺ 型不純物拡散層６２〜導通用Ｐ
⁺ 型不純物拡散層６０〜Ｐ⁺ 型不純物拡散層６３を通し
て重り部形成領域でのＰ型シリコンウェハ４４に電圧を
印加する。つまり、重り部形成領域および四角枠部形成
領域におけるＰ型シリコンウェハ４４に閾値電圧以上
（反応ストップ電位以上）の電圧を印加する。即ち、凹
部５３の内壁面の電位を反応ストップ電位以上にする。

【００５６】具体例を例示すると、白金電極板１５に対
し、Ｎ型エピタキシャル層４５に電圧印加する電源６８
での電圧値を「２．０ボルト」、また、Ｐ型シリコンウ
ェハ４４に電圧印加する電源６９での電圧値を、「２．
０ボルト」とする。つまり、凹部５３の底面に約２ボル
トを印加し、凹部５３の側面に約２．０ボルトを印加す
る。これらの電圧値は反応ストップ電位以上である。

【００５７】このようにＮ型エピタキシャル層４５およ
びＰ型シリコンウェハ４４に電圧を印加すると、陽極酸
化膜形成とエッチング反応が起こり、丸めエッチングが
でき、かつ、重り部形成領域にも電圧が印加されている
ので重り部形成領域のＰ型シリコンウェハ４４の表面が
エッチングされず重り部３５の角落ちが防止される。つ
まり、異方性エッチング液でＮ型エピタキシャル層４５
のみに電圧を印加した場合には、重り部の角部にエッチ
ングレートの速い面方位が存在するため重り部が削られ
てしまい所望の形状を維持することが困難となる場合に
おいても、Ｐ型シリコンウェハ４４にも電圧を印加する
ことにより重り部が削られることなく所望の形状を維持
することができる。

【００５８】なお、図示しなかったが、図２３のＮ型エ
ピタキシャル層４５もアルミ配線にて電源６８と電気的
に接続される。この電気化学エッチングの後、図２１
（ｄ）に示すように、裏面マスク材５２を除去し、さら
に、不要となったアルミ配線材をウェットまたはドライ
エッチングによって除去する。そして、図２１（ｅ）に
示すように、貫通溝３３の形成部分のシリコンを選択的
にドライエッチングして貫通溝３３を形成する。最後
に、表面マスク材５１を除去する。

【００５９】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 （イ）ＰＮ接合を有するシリコンウェハ（半導体基板）
４６の一方の面から異方性エッチング液を用いた電気化
学エッチングを行い、シリコンウェハ４６の一部領域に
ＰＮ接合部を底面とする凹部５３を形成する（第１工
程）。そして、異方性エッチング液を用い、凹部５３の
内壁面の電位を反応ストップ電位以上とした状態で電気
化学エッチングを行って凹部５３の底面のエッジ部を面
取りする（第２工程）。つまり、シリコンウェハ４６の
Ｐ型領域４４とＮ型領域４５の両方に所定の電圧を印加
することにより、凹部５３の内壁面の電位を反応ストッ
プ電位以上にする。

【００６０】このようにすると、第１，第２の実施形態
において述べたように第２工程での通電により酸化膜
（陽極酸化膜）が形成されるとともに酸化膜が溶解さ
れ、エッチング面の角部が均一に面取りされることに加
え、エッジ部の面取りを行う際において第１工程のエッ
チングにて形成される重り部３５（Ｐ型シリコンウェハ
４４）が削られることが防止できる。

【００６１】本実施形態の応用例としては、前述した場
合にはシリコンウェハ４６のＰ型シリコンウェハ４４と
Ｎ型エピタキシャル層４５の両方に所定の電圧を印加す
ることにより凹部５３の内壁面の電位を反応ストップ電
位以上にしたが、第１工程においてシリコンウェハ４６
のＮ型エピタキシャル層４５のみを印加し、第２工程に
おいて、第１工程では印加しなかったＰ型シリコンウェ
ハ４４のみに所定の電圧を印加することにより、凹部５
３の内壁面の電位を反応ストップ電位以上にしてもよ
い。つまり、第１工程においてシリコンウェハ４６のＰ
型領域に電圧を印加し、第２工程において、第１工程で
は印加しなかったシリコンウェハ４４の領域のみに所定
の電圧を印加することにより、凹部５３の内壁面の電位
を反応ストップ電位以上にしてもよい。

【００６２】具体例を例示すると、図２３の白金電極板
１５に対し、Ｐ型シリコンウェハ４４に電圧印加する電
源６９での電圧値を、「２．６ボルト」とし、Ｎ型エピ
タキシャル層４５には電圧を印加しない。このようにし
ても、凹部５３の底面に約２ボルトが印加され、凹部５
３の側面に約２．６ボルトが印加され、これらの電圧値
は反応ストップ電位以上である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における電気化学エッチング
装置の概略図。

【図２】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作
を説明するための断面図。

【図３】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作
を説明するための断面図。

【図４】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作
を説明するための断面図。

【図５】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作
を説明するための断面図。

【図６】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作
を説明するための断面図。

【図７】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作
を説明するための断面図。

【図８】第２の実施の形態における半導体加速度センサ
の平面図。

【図９】図８でのＡ−Ａ断面図。

【図１０】図８でのＢ−Ｂ断面図。

【図１１】製造工程を説明するための断面図。

【図１２】第２の実施の形態における製造工程を説明す
るための平面図。

【図１３】図１２でのＣ−Ｃ断面図。

【図１４】図１２でのＤ−Ｄ断面図。

【図１５】製造工程を説明するための説明図。

【図１６】製造工程を説明するための断面図。

【図１７】製造工程を説明するための断面図。

【図１８】第３の実施の形態における半導体加速度セン
サの平面図。

【図１９】図１８でのＥ−Ｅ断面図。

【図２０】図１８でのＦ−Ｆ断面図。

【図２１】第３の実施の形態における製造工程を説明す
るための断面図。

【図２２】製造工程を説明するための平面図。

【図２３】製造工程を説明するための断面図。

【符号の説明】

１…半導体基板としてのシリコンウェハ、２…Ｐ型シリ
コン基板、３…Ｎ型エピタキシャル層、１４…異方性エ
ッチング液としてのＫＯＨ水溶液、２１…凹部、２１ａ
…底面、２２…フッ酸水溶液、４４…Ｐ型シリコンウェ
ハ、４５…Ｎ型エピタキシャル層、４６…半導体基板と
してのシリコンウェハ、５３…凹部、５３ａ…底面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 彼末 将和 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＮ接合を有する半導体基板の一方の面
   から異方性エッチング液を用いた電気化学エッチングを
   行い、前記半導体基板の一部領域にＰＮ接合部を底面と
   する凹部を形成する第１工程と、 前記半導体基板を構成する半導体の酸化物のみを選択的
   にエッチングできるエッチング液を用いた電気化学エッ
   チングを行って前記凹部の底面のエッジ部を面取りする
   第２工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造
   方法。
2. 【請求項２】 前記半導体基板はシリコン基板であり、
   前記第２工程に用いるエッチング液は、フッ酸水溶液で
   ある請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記半導体基板の表面における、前記凹
   部の底面に対応する領域の少なくとも一部に電極を配置
   した状態で、前記第２工程での電気化学エッチングを行
   うようにした請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 ＰＮ接合を有する半導体基板の一方の面
   から異方性エッチング液を用いた電気化学エッチングを
   行い、前記半導体基板の一部領域にＰＮ接合部を底面と
   する凹部を形成する第１工程と、 異方性エッチング液を用い、前記凹部の内壁面の電位を
   反応ストップ電位以上とした状態で電気化学エッチング
   を行って前記凹部の底面のエッジ部を面取りする第２工
   程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第２工程において、半導体基板のＰ
   型領域とＮ型領域の両方に所定の電圧を印加することに
   より、前記凹部の内壁面の電位を反応ストップ電位以上
   にする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第１工程において半導体基板のＮ型
   領域に電圧を印加し、前記第２工程において、第１工程
   では印加しなかった半導体基板のＰ型領域のみに所定の
   電圧を印加することにより、前記凹部の内壁面の電位を
   反応ストップ電位以上にする請求項４に記載の半導体装
   置の製造方法。