JPH11103074A - シリコン基板の陽極化成方法及びそれを利用した加速度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設計領域を確実にかつ選択的にポーラス化す
ることが可能であってしかも処理効率のよいシリコン基
板の陽極化成方法を提供すること。 【解決手段】 この陽極化成方法では、ｐ型シリコンよ
りもホールの少ないｎ型シリコンからなるｎ型シリコン
埋込層２１を、ｐ型単結晶シリコン基板２とｎ型シリコ
ン層４との界面付近に形成する。その際、ｎ型シリコン
埋込層２１はｐ型不純物を高濃度で含むシリコン拡散層
５と部分的に接触させておく。ｎ型シリコン埋込層２１
の所定領域には開口部２１ａを形成しておく。その結
果、ｐ型単結晶シリコン基板２において開口部２１ａに
対応する領域に直流電流が集中的に流れ、その領域に選
択的にポーラス化が進行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板の陽
極化成方法及びそれを利用した加速度センサの製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車におけるＡＢＳ（アンチロ
ックブレーキシステム）、エアバッグシステム、サスペ
ンションコントロールシステム等に加速度センサが利用
されている。このような加速度センサの一種としては、
シリコン基板の表面側にマス部が変位可能に形成され、
そのマス部の上面に歪みゲージが形成された表面型の加
速度センサが知られている。特に最近では、マス部を形
成する方法として陽極化成技術が利用されている。ここ
で、陽極化成を使用した従来の表面型の加速度センサ４
１の製造手順の一例を、図９〜図１１に基づき簡単に説
明する。

【０００３】図９には、陽極化成に供されるｐ型単結晶
シリコン基板４２が示されている。ｐ型単結晶シリコン
基板４２の表面側における所定領域には、ｐ⁺ シリコン
埋込層４３が形成されている。ｐ型単結晶シリコン基板
４２上には、ｎ型シリコンからなる第１のエピタキシャ
ル成長層４４が全体的に積層されている。第１のエピタ
キシャル成長層４４の所定領域には、ｐ⁺ シリコン拡散
層４５が埋め込まれるようにして形成されている。第１
のエピタキシャル成長層４４上には、ｎ型シリコンから
なる第２のエピタキシャル成長層４６が全体的に積層さ
れている。第２のエピタキシャル成長層４６の所定領域
には、ｐ⁺ シリコン拡散層４７が形成されている。第２
のエピタキシャル成長層４６上には、酸化膜４８、配線
パターン４９、パッシベーション膜５０及び金属保護膜
５１が形成されている。図示しない歪みゲージも、第２
のエピタキシャル成長層４６内に既に形成されている。
なお、ｐ⁺ シリコン拡散層４７は外部に露出されてい
る。ｐ型単結晶シリコン基板４２の裏面側には全体的に
酸化膜５２が形成されている。酸化膜５２上には電極層
５３が形成されていて、その電極層５３とｐ型単結晶シ
リコン基板４２上とは接続用開口部５４を介して電気的
に接続されている。

【０００４】陽極化成においては、直流電源５５の陽極
側に前記電極層５３を接続するとともに、陰極側に図示
しない対向電極を接続する。この状態でｐ型単結晶シリ
コン基板４２及び対向電極をふっ酸溶液中に浸漬する。
すると、基板裏面側から表面側に向かう方向に直流電流
が流れ、それと反対方向にポーラス化が選択的に進行す
るようなっている（図９参照）。同図においてＩは電流
の流れを示している。そして、このような陽極化成を経
ると、主としてｐ⁺ シリコン埋込層４３、ｐ⁺シリコン
拡散層４５及びｐ⁺ シリコン拡散層４７の部分が多孔質
シリコン層５６に改質される（図１０参照）。

【０００５】この後、多孔質シリコン層５６をアルカリ
でエッチングすることにより、多孔質シリコン層５６が
ある部分を選択的に溶解除去して空洞化する。その結
果、両エピタキシャル成長層４４，４６にマス部５７が
形成され、図１１のような加速度センサ４１を得ること
ができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来方法で
は陽極化成されるべき領域（設計領域）とは無関係の領
域にまで直流電流が流れてしまい、それが原因となって
化成速度が遅くなるという問題があった。ゆえに、処理
効率のよい陽極化成方法が望まれていた。

【０００７】また、従来方法ではポーラス化される範囲
が設計領域よりも広がってしまうため、アルカリで溶解
除去される無駄な分が増える反面、大きなマス部５７の
形成が困難であった。そのため、この陽極化成方法を利
用しても感度の高い表面型の加速度センサを得ることは
難しいと考えられていた。

【０００８】さらに、従来方法ではポーラス化が基板外
周部にまで広がって側壁に孔を開けてしまうおそれがあ
った。従って、これを未然に回避するためには、基板サ
イズを大型化せざるを得なかった。

【０００９】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、設計領域を確実にかつ選択的にポ
ーラス化することが可能であってしかも処理効率のよい
シリコン基板の陽極化成方法を提供することにある。

【００１０】本発明の別の目的は、小型かつ高感度であ
る表面型の加速度センサを確実に得ることができる製造
方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、ｐ型単結晶シリコン
基板の表面側に積層されたｎ型シリコン層の所定領域
に、ｐ型不純物を高濃度で含むシリコン拡散層を形成
し、前記ｐ型単結晶シリコン基板の裏面側に電極層を形
成し、ふっ酸溶液中で前記電極層を直流電源の陽極側に
接続することにより、前記ｐ型単結晶シリコン基板の裏
面側から表面側に向かう方向に直流電流を流してそれと
反対方向にポーラス化を選択的に進行させる陽極化成方
法において、ｐ型シリコンよりもホールの少ないｎ型シ
リコンからなるｎ型シリコン埋込層を、前記ｐ型単結晶
シリコン基板と前記ｎ型シリコン層との界面付近におい
て前記シリコン拡散層と部分的に接触するように形成す
るとともに、そのｎ型シリコン埋込層の所定領域に開口
部を形成しておくことにより、前記ｐ型単結晶シリコン
基板において前記開口部に対応する領域に前記直流電流
が集中的に流れるようにしたことを特徴とするシリコン
基板の陽極化成方法をその要旨とする。

【００１２】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、前記電極層は絶縁層を介して前記ｐ型単結晶シリ
コン基板の裏面側に形成され、前記電極層と前記ｐ型単
結晶シリコン基板とは前記絶縁層に形成された接続用開
口部を介して電気的に接続され、前記接続用開口部は前
記ｎ型シリコン埋込層の開口部に対応する位置に設けら
れているとした。

【００１３】請求項３に記載の発明では、請求項２にお
いて、前記ｐ型単結晶シリコン基板の裏面側において前
記接続用開口部に対応する箇所には、同接続用開口部と
電気的に接続するようにｐ型不純物を高濃度で含むシリ
コン拡散層が形成されているとした。

【００１４】請求項４に記載の発明では、シリコン基板
の表面側にマス部が変位可能に形成され、そのマス部の
上面に歪みゲージが形成された表面型の加速度センサを
製造する方法において、前記歪みゲージ及びそれに接続
する配線パターンを形成する工程を経たシリコン基板に
対して請求項１乃至３のいずれか１項に記載の陽極化成
方法を実施することにより、その一部を選択的に多孔質
シリコン層に改質する工程と、前記多孔質シリコン層を
アルカリエッチングで溶解除去することによって同多孔
質シリコン層がある部分を空洞化することにより、前記
マス部を形成する工程とを含むことを特徴とするシリコ
ン基板の陽極化成方法を利用した加速度センサの製造方
法をその要旨としている。

【００１５】以下、本発明の「作用」を説明する。請求
項１〜３に記載の発明によると、所定領域に開口部を有
するｎ型シリコン埋込層を形成しておくことにより、ｐ
型単結晶シリコン基板において開口部に対応する領域に
直流電流を集中的に流すことができる。従って、設計領
域とは無関係の領域に直流電流が流れにくくなり、その
分だけ化成速度が速くなる。よって、設計領域のみを効
率よくポーラス化することができる。また、この方法で
あると、ポーラス化が基板外周部にまで広がって側壁に
孔を開けてしまう心配もないので、基板サイズを大型化
することも不要になる。

【００１６】請求項２に記載の発明によると、接続用開
口部を設けたことによって、ｎ型シリコン埋込層の開口
部に対応する領域に直流電流を確実に集中させることが
できる。ゆえに、基板外周部への直流電流の広がりが確
実に抑制される。

【００１７】請求項３に記載の発明の作用は次のとおり
である。ｐ型不純物を高濃度で含むシリコン拡散層は、
陽極化成に寄与するホールを多く有している。従って、
同シリコン拡散層には陽極化成時に直流電流が優先的に
流れやすい。このため、接続用開口部と電気的に接続す
るようにシリコン拡散層を形成しておけば、接続用開口
部に直流電流を確実に集中させることができる。ゆえ
に、基板外周部への直流電流の広がりがより確実に抑制
される。

【００１８】請求項４に記載の発明によると、上記の優
れた陽極化成方法を利用していることから、設計領域の
みを確実にポーラス化することができる。従って、アル
カリで溶解除去される無駄な分が確実に減り、基板サイ
ズが小さくても大きなマス部を比較的容易に形成するこ
とが可能となる。ゆえに、小型かつ高感度である表面型
の加速度センサを確実に得ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を表面型加速度セン
サ１の製造方法に具体化した一実施の形態を図１〜図７
に基づき詳細に説明する。

【００２０】図１には、本実施形態の陽極化成に供され
るｐ型単結晶シリコン基板２が示されている。本実施形
態では、直方体状をした面方位（１１０）のｐ型単結晶
シリコン基板２を使用している。その厚さは５００μm
〜６００μm 程度である。ｐ型単結晶シリコン基板２上
には、ｎ型単結晶シリコンからなる第１のエピタキシャ
ル成長層４が全体的に積層されている。第１のエピタキ
シャル成長層４の所定領域には、ｐ⁺ シリコン拡散層５
が埋め込まれるようにして形成されている。本実施形態
においては、ｐ⁺ シリコン拡散層５の深さはｐ型単結晶
シリコン基板２までには到っていない。第１のエピタキ
シャル成長層４上には、ｎ型単結晶シリコンからなる第
２のエピタキシャル成長層６が全体的に積層されてい
る。第２のエピタキシャル成長層６の所定領域には、ｐ
⁺ シリコン拡散層７が形成されている。なお、ｐ⁺ シリ
コン拡散層７の形成位置はｐ⁺ シリコン拡散層５の形成
位置に対応しており、両層７，５は互いに接している。

【００２１】第２のエピタキシャル成長層６の表層に
は、図示しない拡散歪みゲージが複数箇所に形成されて
いる。また、第２のエピタキシャル成長層６の上面に
は、層間絶縁層としての薄いシリコンの酸化膜（ＳｉＯ
₂ 膜）８が形成されている。この酸化膜８の上面には、
スパッタリングや真空蒸着等の物理的成膜法によって、
アルミニウム製の配線パターン９及び図示しないボンデ
ィングパッドが形成されている。また、酸化膜８の所定
部分、即ち拡散歪みゲージに対応する部分には、層間接
続用のコンタクトホール（図示略）が形成されている。
コンタクトホールは、配線パターン９とその下層にある
拡散歪みゲージとを電気的に接続している。そして、こ
れらの配線パターン９はボンディングパッドにそれぞれ
電気的に接続されている。配線パターン９等の導体層及
び酸化膜８は、表層における絶縁を図るためのパッシベ
ーション膜（ＳｉＮ膜）１０によって全体的に覆われて
いる。さらにパッシベーション膜１０は金属保護膜１１
によって全体的に覆われている。パッシベーション膜１
０や金属保護膜１１は、上記と同様の物理的成膜法によ
って形成される。なお、パッシベーション膜１０や金属
保護膜１１にはそれぞれ開口部１０ａ，１１ａが設けら
れており、そこからはｐ⁺ シリコン拡散層７が外部に露
出している。

【００２２】ｐ型単結晶シリコン基板２は、ｎ型シリコ
ンからなるｎシリコン埋込層２１を備えている。なお、
ｎ型シリコンはｐ型シリコンよりも陽極化成に寄与する
ホールが少ないという特徴を有する。ｎ型シリコン埋込
層２１は、ｐ型単結晶シリコン基板２と第１のエピタキ
シャル成長層４との界面付近に存在する。不純物の打込
み・拡散により形成されるｎ型シリコン埋込層２１は、
いわゆる這い上がり現象によって第１のエピタキシャル
成長層４の領域にまでいくぶん及んでいる。よって、ｎ
型シリコン埋込層２１はｐ⁺ シリコン拡散層５の底部と
部分的に接触した状態となっている。図７では、両者
５，２１の接触部位がＰ1 で表わされている。また、ｎ
型シリコン埋込層２１の所定領域には、Ｐ型単結晶シリ
コン基板２の所定領域に直流電流を集中的に流すように
するために開口部２１ａが形成されている。本実施形態
ではかかる開口部２１ａは、ｐ⁺ シリコン拡散層７及び
ｐ⁺シリコン拡散層５によって包囲された領域に対応す
る位置に存在する。

【００２３】一方、ｐ型単結晶シリコン基板２の裏面側
には、絶縁層としての酸化膜１２が全体的に形成されて
いる。酸化膜１２上には電極層１３が形成されている。
ここで用いられる電極層１３としては、Ｔｉ薄膜やＣｒ
薄膜等が挙げられる。その電極層１３とｐ型単結晶シリ
コン基板２上とは、接続用開口部１４を介して電気的に
接続されている。接続用開口部１４はちょうどｎ型シリ
コン埋込層２１の開口部２１ａに対応する位置に設けら
れている。ｐ型単結晶シリコン基板２の裏面側において
接続用開口部１４に対応する箇所には、同接続用開口部
１４と電気的に接続するようにｐ⁺ シリコン拡散層２２
が形成されている。なお、このようなｐ ⁺ シリコン拡散
層２２は、開口部２１ａと同程度の小領域に形成される
ことがよい。ｐ型不純物濃度の高いものを選択する理由
は、ｐ型シリコンよりも陽極化成に寄与するホールを多
く含むため、陽極化成時に直流電流が優先的に流れやす
くなるからである。

【００２４】次に、加速度センサ１の製造手順を図２〜
図６に基づいて説明する。陽極化成を実施する前にあら
かじめ図１の状態のｐ型単結晶シリコン基板２を作製す
る。

【００２５】直方体状をした面方位（１１０）のｐ型単
結晶シリコン基板２を用意し、その表面に図示しないマ
スクを形成する。次いで、前記ｐ型単結晶シリコン基板
２に対してイオン注入等によってリンなどのｎ型不純物
を打ち込み、さらにそのｎ型不純物を熱拡散させる。そ
の結果、ｐ型単結晶シリコン基板２にｎ型シリコン埋込
層２１が形成される。開口部２１ａは後に形成されるべ
きマス部１７の底部に対応する位置、具体的には基板略
中央部に形成される。

【００２６】次に、ｎ型シリコン埋込層２１が形成され
たｐ型単結晶シリコン基板２の上面全体に、気相成長に
よってｎ型単結晶シリコンからなる第１のエピタキシャ
ル成長層４を形成する。その結果、第１のエピタキシャ
ル成長層４内にｎ型シリコン拡散層２１が埋め込まれた
状態となる。この後、第１のエピタキシャル成長層４上
に図示しないマスクを形成し、フォトエッチングによっ
て同マスクの所定領域に開口部を形成する。ここでイオ
ン注入等によってほう素などのｐ型不純物を打ち込み、
さらにそのｐ型不純物を熱拡散させる。その結果、第１
のエピタキシャル成長層４にｐ⁺ シリコン拡散層５が形
成される。このｐ⁺ シリコン拡散層５は、ｐ型単結晶シ
リコン基板２の表面に到らない程度の深さに設定されて
いる。従って、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面とｐ⁺
シリコン拡散層５の下部との間には一定のギャップＧ1
が確保される。ただし、ｐ⁺ シリコン拡散層５とｎ型シ
リコン層２１とは互いに接触した状態となる。

【００２７】次に、第１のエピタキシャル成長４の上面
全体に、気相成長によってｎ型単結晶シリコンからなる
第２のエピタキシャル成長層６を形成する。その結果、
第２のエピタキシャル成長層６内にｐ⁺ シリコン拡散層
５が埋め込まれた状態となる。この後、第２のエピタキ
シャル成長層６上に図示しないマスクを形成し、フォト
エッチングによって同マスクの所定領域に開口部を形成
する。ここでｐ型不純物の打ち込み・熱拡散を行い、ｐ
⁺ シリコン拡散層５の深さにまで及ぶｐ⁺ シリコン拡散
層７を第２のエピタキシャル成長層６に形成する。これ
らのｐ⁺ シリコン拡散層５，７は、ともに後に形成され
るべきマス部１７の側面に対応する位置に形成される。

【００２８】次に、第２のエピタキシャル成長層６の上
面に図示しないマスクを配置した状態で、ｐ型不純物の
打ち込み・熱拡散を行う。その結果、後にマス部１７に
おいて変位が起こりやすい箇所に拡散歪みゲージを複数
形成する。次に、歪みゲージ形成工程を経たｐ型単結晶
シリコン基板２を酸素中または空気中で加熱することに
より、その上下両面に酸化膜８，１２を形成する。次い
で、フォトエッチングを行うことによって、表面側の酸
化膜８の所定部分にコンタクトホールを形成する。

【００２９】次に、Ａｌのスパッタリングまたは真空蒸
着を行った後、フォトリソグラフィを行うことによっ
て、酸化膜８の上面に配線パターン９及びボンディング
パッドを形成する。さらに、ＣＶＤ等によってＳｉＮや
Ｓｉ₃ Ｎ₄ などを堆積させることにより、開口部１０ａ
を有するパッシベーション膜１０を形成する。パッシベ
ーション工程の後、さらにＷやＭｏ等のスパッタリング
または真空蒸着を行いかつフォトリソグラフィを行うこ
とによって、開口部１１ａを有する金属保護膜１１をパ
ッシベーション膜１０上に形成する。この後、開口部１
０ａ，１１ａに位置する部分の酸化膜８を除去すること
によって、その下に隠れていたｐ⁺ シリコン拡散層７の
上面を露出させる。なお、ＷやＭｏを選択したのは、こ
れらの金属は耐ふっ酸性を有するからである。

【００３０】ところで、ｐ型単結晶シリコン基板２の裏
面側については、酸化膜１２上に図示しないマスクを配
置した状態でｐ型不純物の打ち込み・熱拡散を行う。そ
の結果、ｐ型単結晶シリコン基板２において接続用開口
部１４に対応する位置に、ｐ ⁺ シリコン拡散層２２を形
成する。その後、ＴｉやＣｒ等のスパッタリングまたは
真空蒸着を行うことより、酸化膜１２上に電極層１３を
全体的に形成する。このとき、電極層１３は接続用開口
部１４を介して前記ｐ⁺ シリコン拡散層２２と接続す
る。なお、このような工程は、パッシベーション工程の
後に行われてもよく、同工程の前に行われてもよい。ま
た、金属保護膜１１を物理的に成膜する際に、同じ金属
材料を用いて同時に電極層１３を形成することも可能で
ある。

【００３１】歪みゲージや配線パターン９等を形成する
工程を経たｐ型単結晶シリコン基板２は、続いて下記の
ようにして陽極化成される。図２に示されるように、陽
極化成用の処理タンク２５内には、陽極化成用酸性溶液
としての高濃度のふっ酸溶液２４が満たされている。ふ
っ酸溶液２４中には、白金等からなる対向電極２３と、
前記ｐ型単結晶シリコン基板２とが対向するような位置
関係で浸漬されている。電極層１３は直流電源１５の陽
極側に電気的に接続され、対向電極２３は直流電源１５
の陰極側に電気的に接続される。従って、直流電流は、
ｐ型単結晶シリコン基板２の裏面側から表面側に向かっ
て流れる。なお、図３，図４において電流の流れる経路
はＩで示されている。電子の流れは電流の流れる方向と
は反対の方向となり、従ってホールに電子が供給される
ことによる選択的ポーラス化もこの電子の流れに沿って
進行する。

【００３２】図３は陽極化成初期の様子を概略的に示
し、図４は陽極化成中期の様子を概略的に示している。
陽極化成の初期においては、もっとも表面側に位置する
ｐ⁺ シリコン拡散層７がまず最初にポーラス化し、次い
でそのすぐ下層に位置するｐ⁺シリコン拡散層５がポー
ラス化する。このとき、電流はギャップＧ1 の部分を超
えて流れるというよりはむしろ、比抵抗の小さい（ｐｎ
接合において空乏層の狭い）ｎ型シリコン埋込層２１の
側を迂回するようにして流れる。よって、ｐ⁺ シリコン
拡散層７のポーラス化が完了した後には、ギャップＧ1
の部分ではなくｎ型シリコン埋込層２１のほうにポーラ
ス化が進行する。これはｎ型シリコン埋込層２１のホー
ルへの電子の注入が支配的となるからである。

【００３３】なお、この様子は図７において概略的に示
されている。ポーラス化は接触部位Ｐ1 を基点として等
方的に進行する。そして、ポーラス化がやがてｐ型単結
晶シリコン基板２にまで波及するようになると、今度は
薄いギャップＧ1 の部分を突き抜けるようにして電流が
流れるようになる（図４参照）。ｐ型シリコンはｎ型シ
リコンよりもホールが多いため、ｐ型単結晶シリコン基
板２のホールへの電子の注入のほうが支配的となるから
である。ゆえに、この時点を境としてｎ型シリコン埋込
層２１のポーラス化はストップする。

【００３４】また、ｐ型単結晶シリコン基板２の内部に
おいて、電子は基板中心方向に集中しつつ裏面側に向か
って流れている。従って、ポーラス化はそれに沿うよう
なかたちで、つまり開口部２１ａがある部分に起こる。

【００３５】以上のような陽極化成が完了すると、図５
に示されるように、ｐ⁺ シリコン拡散層５，７の全部、
ｐ型単結晶シリコン基板２において開口部２１ａの周
囲、ｎ型シリコン埋込層２１における接触部位Ｐ1 の周
囲が多孔質シリコン層１６に改質される。

【００３６】陽極化成工程を経た後、金属保護膜１１を
剥離したうえでアルカリエッチングを行う。ここでは、
エッチャントとして例えばＴＭＡＨ（テトラメチルアン
モニウムハイドロオキサイド）等が使用される。その結
果、多孔質シリコン層１６が異方性エッチングされるこ
とで溶解除去される。多孔質シリコン層１６は緻密なシ
リコン層に比較してアルカリに溶解しやすいため、当該
部分には空洞部１８が容易に形成される。そして、空洞
部１８内には主としてエピタキシャル成長層４，６から
なるマス部１７が形成され、図６の加速度センサ１が完
成する。なお、前記マス部１７は加速度印加時に変位す
ることが可能となっている。マス部１７は片持ちタイプ
であっても両持ちタイプであってもよい。

【００３７】さて、以下に本実施形態において特徴的な
作用効果を列挙する。 （イ）この実施形態の陽極化成方法では、ｐ型シリコン
よりもホールの少ないｎ型シリコンからなるｎ型シリコ
ン埋込層２１が、ｐ型単結晶シリコン基板２と第１のエ
ピタキシャル成長層４との界面付近においてｐ⁺ シリコ
ン拡散層５と部分的に接触するようにあらかじめ形成さ
れる。また、ｎ型シリコン埋込層２１の所定領域には開
口部２１ａがあらかじめ形成される。そのため、ｐ型単
結晶シリコン基板２において開口部２１ａに対応する領
域に、直流電流を集中的に流すことができる。従って、
設計領域とは無関係の領域に直流電流が流れにくくな
り、その分だけ化成速度が速くなる。よって、設計領域
のみを効率よくポーラス化することができる。また、こ
の方法であると、ポーラス化が基板外周部にまで広がっ
て側壁に孔を開けてしまう心配もないので、基板サイズ
を大型化することも不要になる。

【００３８】（ロ）この実施形態の陽極化成方法では、
電極膜１３とｐ型単結晶シリコン基板２とを接続用開口
部１４を介して電気的に接続し、かつ接続用開口部１４
を開口部２１ａに対応する位置に設けることを特徴とす
る。従って、開口部２１ａに対応する領域に直流電流を
確実に集中させることができる（図３，図４参照）。ゆ
えに、基板外周部への直流電流の広がりが確実に抑制さ
れ、設計領域のみを確実にかつ効率よくポーラス化する
ことができる。このことは選択的ポーラス化及び処理効
率の向上に貢献している。

【００３９】（ハ）この実施形態の陽極化成方法では、
ｐ型単結晶シリコン基板２の裏面側において接続用開口
部１４に対応する箇所にｐ⁺ シリコン拡散層２２をあら
かじめ形成しておくことを特徴とする。ｐ⁺ シリコン拡
散層２２には陽極化成時に直流電流が優先的に流れやす
いため、同層２２があると接続用開口部１４に直流電流
を確実に集中させることができる。ゆえに、基板外周部
への直流電流の広がりがより確実に抑制され、設計領域
のみを確実にかつ効率よくポーラス化することができ
る。このことも選択的ポーラス化及び処理効率の向上に
貢献している。

【００４０】（ニ）本実施形態では、上記の優れた陽極
化成方法を利用して加速度センサ１の製造を行なってい
る。このため、アルカリで溶解除去される無駄な分が確
実に減り、基板サイズが小さくても大きなマス部１７を
比較的容易に形成することが可能となる。ゆえに、小型
かつ高感度である表面型の加速度センサ１を確実にかつ
効率よく得ることができる。ここで、従来方法に比較し
て大きなマス部１７が得られる理由としては次のことも
考えられる。即ち、図９に示される従来方法では、マス
部１７の底面が形成されるべき部分の下側にｐ⁺ シリコ
ン埋込層を設けている。しかし、このようなｐ⁺ シリコ
ン埋込層は第１のエピタキシャル成長層４側へ這い上が
るため、それが原因となってポーラス化される領域が上
方向に広がってしまうからである。一方、当該部分にｐ
⁺ シリコン埋込層の形成を行わない本実施形態ではその
ような問題が起こらず、第１のエピタキシャル成長層４
が肉薄になることはないからである。

【００４１】（ホ）また、本実施形態の加速度センサ１
の製造方法には、さらに次のようないくつかの利点があ
る。第１に、所定領域にあらかじめｐ⁺ シリコン拡散層
５，７を形成した後、同層５，７を陽極化成する方法で
あるため、ｐ型単結晶シリコン基板２の表面を直接的に
陽極化成する方法と比較して陽極化成部の形状や深さに
ばらつきが生じにくい。第２に、アルカリエッチングが
パッシベーション工程の完了後に行なわれるため、配線
パターン９やボンディングパッド等がエッチャントで汚
染される心配もない。第３に、多孔質シリコン層１６を
溶解除去する方法であるため、ｐ型単結晶シリコン基板
２の面方位に特に制約を受けることがない。第４に、こ
の製造方法は基本的にはバイポーラＩＣの製造プロセス
に近いものであるため、加速度センサ１とバイポーラＩ
Ｃとを一体化することもできる。

【００４２】なお、本発明は上記の実施形態のみに限定
されることはなく、例えば次のように変更することが可
能である。 ◎ 図８に示される別例のようにしてもよい。ここでは
第１のエピタキシャル成長層４に埋込形成されるｐ⁺ シ
リコン拡散層３１の深さが、実施形態のそれとは異なっ
ている。即ち、実施形態のｐ⁺ シリコン拡散層５はｐ型
単結晶シリコン基板２にまで及んでいないのに対し、別
例のｐ⁺ シリコン拡散層３１はｐ型単結晶シリコン基板
２にまで及んでいる。その他の点については実施形態と
全く同じである。この状態で陽極化成を行うと、その初
期から図８のような経路を経て電流が流れ、それと反対
方向にポーラス化が進行する。

【００４３】◎ 実施形態においてｐ⁺ シリコン拡散層
２２を省略した状態で陽極化成を行うこととしてもよ
い。 ◎ ｐ型単結晶シリコン基板２として面方位（１１０）
以外の基板、例えば（１１１）基板や（１００）基板等
を使用してもよい。なお、実施形態において（１００）
基板を使用すれば、より高感度にすることができる。

【００４４】◎ ＴＭＡＨ以外のアルカリ系エッチャン
トとして、例えばＫＯＨ、ヒドラジン、ＥＰＷ（エチレ
ンジアミン−ピロカテコール−水）等を使用してもよ
い。◎ 配線パターン９及びボンディングパッドを形成
する金属材料として、Ａｌのほかに例えばＡｕ等を選択
してもよい。

【００４５】◎ 加速度センサ１を製造する場合、ｎ型
単結晶シリコンのエピタキシャル成長層に代えて、例え
ばｎ型の多結晶シリコン層やアモルファスシリコン層等
を形成してもよい。

【００４６】◎ 実施形態において例示した拡散型の歪
みゲージに代えて、例えばＣｒや多結晶シリコン等から
なる薄膜歪みゲージを形成してもよい。 ◎ ｐ型単結晶シリコン基板２の表面におけるマス部１
７の周囲のスペースに、信号論理回路等として機能する
バイポーラＩＣを形成してもよい。

【００４７】◎ 本発明の陽極化成方法は加速度センサ
１の製造に利用されるのみならず、加速度以外のセンサ
の製造に利用されてもよく、さらにはセンサ以外の半導
体製品の製造に利用されても勿論よい。

【００４８】ここで、特許請求の範囲に記載された技術
的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される
技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。 （１） 請求項１乃至３のいずれか１項において、前記
ｐ型単結晶シリコン基板の表面側に積層されたｎ型シリ
コン層は、ｎ型シリコンからなる第１のエピタキシャル
成長層及び第２のエピタキシャル成長層という二層構造
を成し、前記ｐ型不純物を高濃度で含むシリコン拡散層
は、下層側に位置する前記第１のエピタキシャル成長層
に形成されたｐ⁺ シリコン拡散層であることを特徴とす
るシリコン基板の陽極化成方法。この方法であると、エ
ピタキシャル成長層が一層である場合に比べて、形状が
複雑であってしかも大きなマス部を形成することができ
る。

【００４９】なお、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。「陽極化成： 電解液中で基
板を陽極として電流を流すことにより、その基板に多孔
質層を形成する一括改質加工をいう。」

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３に記
載の発明によれば、設計領域を確実にかつ選択的にポー
ラス化することが可能であってしかも処理効率のよいシ
リコン基板の陽極化成方法を提供することができる。

【００５１】請求項２に記載の発明によれば、選択的ポ
ーラス化及び処理効率の向上を確実に達成することがで
きる。請求項３に記載の発明によれば、選択的ポーラス
化及び処理効率の向上をよりいっそう確実に達成するこ
とができる。

【００５２】請求項４に記載の発明によれば、上記の優
れた陽極化成方法を取り入れた製造方法であるため、小
型かつ高感度である表面型の加速度センサを確実に得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の加速度センサの製造方法において、
陽極化成に供されるシリコン基板の概略断面図。

【図２】同じく陽極化成時において電源との接続方法を
説明するための概略図。

【図３】陽極化成初期の様子を示すシリコン基板の概略
断面図。

【図４】陽極化成中期の様子を示すシリコン基板の概略
断面図。

【図５】陽極化成を経てポーラス化したシリコン基板の
概略断面図。

【図６】アルカリエッチングを経て完成した加速度セン
サの概略断面図。

【図７】陽極化成時におけるシリコン基板の要部拡大
図。

【図８】別例の陽極化成方法を説明するためのシリコン
基板の概略説明図。

【図９】従来技術において、陽極化成方法に供されるシ
リコン基板の概略断面図。

【図１０】従来技術において、陽極化成を経てポーラス
化したシリコン基板の概略断面図。

【図１１】従来技術において、アルカリエッチングを経
て完成した加速度センサの概略断面図。

【符号の説明】

１…表面型の加速度センサ、２…（ｐ型単結晶）シリコ
ン基板、４，６…ｎ型シリコン層としてのエピタキシャ
ル成長層、５，３１…シリコン拡散層としてのｐ⁺ シリ
コン拡散層、９…配線パターン、１２…絶縁層としての
酸化膜、１３…電極層、１４…接続用開口部、１５…直
流電源、１６…多孔質シリコン層、１７…マス部、２１
…ｎ型シリコン埋込層、２１ａ…開口部、２２…シリコ
ン拡散層としてのｐ⁺ シリコン拡散層、２４…ふっ酸溶
液。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｐ型単結晶シリコン基板の表面側に積層さ
   れたｎ型シリコン層の所定領域に、ｐ型不純物を高濃度
   で含むシリコン拡散層を形成し、前記ｐ型単結晶シリコ
   ン基板の裏面側に電極層を形成し、ふっ酸溶液中で前記
   電極層を直流電源の陽極側に接続することにより、前記
   ｐ型単結晶シリコン基板の裏面側から表面側に向かう方
   向に直流電流を流してそれと反対方向にポーラス化を選
   択的に進行させる陽極化成方法において、 ｐ型シリコンよりもホールの少ないｎ型シリコンからな
   るｎ型シリコン埋込層を、前記ｐ型単結晶シリコン基板
   と前記ｎ型シリコン層との界面付近において前記シリコ
   ン拡散層と部分的に接触するように形成するとともに、
   そのｎ型シリコン埋込層の所定領域に開口部を形成して
   おくことにより、前記ｐ型単結晶シリコン基板において
   前記開口部に対応する領域に前記直流電流が集中的に流
   れるようにしたことを特徴とするシリコン基板の陽極化
   成方法。
2. 【請求項２】前記電極層は絶縁層を介して前記ｐ型単結
   晶シリコン基板の裏面側に形成され、前記電極層と前記
   ｐ型単結晶シリコン基板とは前記絶縁層に形成された接
   続用開口部を介して電気的に接続され、前記接続用開口
   部は前記ｎ型シリコン埋込層の開口部に対応する位置に
   設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシリ
   コン基板の陽極化成方法。
3. 【請求項３】前記ｐ型単結晶シリコン基板の裏面側にお
   いて前記接続用開口部に対応する箇所には、同接続用開
   口部と電気的に接続するようにｐ型不純物を高濃度で含
   むシリコン拡散層が形成されていることを特徴とする請
   求項２に記載のシリコン基板の陽極化成方法。
4. 【請求項４】シリコン基板の表面側にマス部が変位可能
   に形成され、そのマス部の上面に歪みゲージが形成され
   た表面型の加速度センサを製造する方法において、 前記歪みゲージ及びそれに接続する配線パターンを形成
   する工程を経たシリコン基板に対して請求項１乃至３の
   いずれか１項に記載の陽極化成方法を実施することによ
   り、その一部を選択的に多孔質シリコン層に改質する工
   程と、 前記多孔質シリコン層をアルカリエッチングで溶解除去
   することによって同多孔質シリコン層がある部分を空洞
   化することにより、前記マス部を形成する工程とを含む
   ことを特徴とするシリコン基板の陽極化成方法を利用し
   た加速度センサの製造方法。