JPH11103075A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacture thereofInfo
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- JPH11103075A JPH11103075A JP9264516A JP26451697A JPH11103075A JP H11103075 A JPH11103075 A JP H11103075A JP 9264516 A JP9264516 A JP 9264516A JP 26451697 A JP26451697 A JP 26451697A JP H11103075 A JPH11103075 A JP H11103075A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、食刻技術によりシ
リコンに代表される半導体材料を用い構造体を作製する
分野に係わる。たとえば、圧力センサ、加速度センサ、
カンチレバーなどである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of manufacturing a structure using a semiconductor material represented by silicon by an etching technique. For example, pressure sensors, acceleration sensors,
Such as cantilevers.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２は、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉ
ｏｎ ＥＤ―２６に示す。加速度センサの製造方法を示
す図である。このプロセスは、代表的なマイクロマシニ
ングプロセスを示す図である。マイクロマシニングは、
エッチング技術を用い材料を溶かし構造体を作製する手
法であるが、溶かす部分とそうでない部分を作製するた
め、エッチングされないための保護膜を形成し、フォト
リソグラフィにより開口部を形成してある。この開口部
をエッチング液により材料を溶かすことにより構造体を
作製する。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows an IEEE Transaction.
on ED-26. It is a figure showing the manufacturing method of an acceleration sensor. This process is a diagram showing a typical micromachining process. Micromachining is
This is a method of manufacturing a structure by melting a material using an etching technique. In order to manufacture a portion to be melted and a portion not to be melted, a protective film for preventing etching is formed, and an opening is formed by photolithography. A structure is manufactured by dissolving the material in the opening with an etchant.
【０００３】このプロセスについて図２をもちいて説明
する。まず、シリコン基板１上に、機能素子を作製し
（拡散抵抗など）、その後シリコン基板１の両面に保護
膜２を形成する。つぎに、その基板１上にレジストを塗
布、開口部を形成するため、マスクを用い露光現像によ
り、レジストに開口部を形成し、窒化膜をエッチングに
より取り除く。〔図２（ａ）〕その開口部よりエッチン
グ液により材料を溶かし、凹部を形成する。〔図２
（ｂ）〕さらに上面の窒化膜の一部に開口部を形成す
る。〔図２（ｃ）〕さらに、エッチングすることにより
貫通部、凹部を形成し、片持ち梁２０の加速度センサを
作製する。〔図２（ｄ）〕[0003] This process will be described with reference to FIG. First, a functional element is formed on a silicon substrate 1 (diffusion resistance or the like), and then protective films 2 are formed on both surfaces of the silicon substrate 1. Next, in order to apply a resist on the substrate 1 and form an opening, an opening is formed in the resist by exposure and development using a mask, and the nitride film is removed by etching. [FIG. 2 (a)] The material is dissolved from the opening with an etchant to form a recess. [Figure 2
(B) Further, an opening is formed in a part of the nitride film on the upper surface. [FIG. 2C] Further, a penetrating portion and a concave portion are formed by etching, and an acceleration sensor of the cantilever 20 is manufactured. [FIG. 2 (d)]
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、開口部を作製するために、保護膜２を成膜したのち
フォトリソグラフィ技術により、開口部を作製する。フ
ォトリソグラフィにおいては、露光工程にマスクが必要
であり、露光後現像するプロセスが必要である。そこで
従来の技術においては、マスクを作製する手間、費用の
問題、露光現像工程を必要とするための工程増の問題が
あった。また、レジスト材料が必要になる問題が生じて
いた。In the prior art, an opening is formed by photolithography after forming a protective film 2 to form the opening. In photolithography, a mask is required in an exposure step, and a process of developing after exposure is required. Therefore, in the prior art, there are problems of labor and cost for manufacturing a mask, and an increase in the number of steps required for an exposure and development step. In addition, there has been a problem that a resist material is required.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明では保護膜２を光の吸収のある材料を選
択し、光を照射し保護膜２の化学結合を光のエネルギに
より切断することにより剥離し開口部を形成する。この
開口部よりエッチング液を用い材料を溶かすことにより
構造体を形成するものである。また、ビーム形成手段を
用いることにより、容易に所望の開口部を形成すること
により構造体を形成するというものである。In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a material having light absorption is selected for the protective film 2, and the protective film 2 is irradiated with light to change the chemical bond of the protective film 2 into light energy. To form an opening. The structure is formed by dissolving the material from the opening using an etchant. In addition, the structure is formed by easily forming a desired opening by using the beam forming means.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】本発明を図１に示す。図１は、半
導体加速度センサの形成を本発明を使用し作製した時の
工程を示す図である。まず、シリコン基板１上に、検出
部となる拡散抵抗を不純物注入により作製した。検出回
路は、フォイストンブリッジ回路で形成されている。こ
の半導体基板１上にエッチングの保護膜２となる窒化膜
（Ｓｉ３Ｎ４）を成膜する。〔図１（ａ）〕ここでは、
ＬＰ−ＣＶＤにより成膜した。次に、ＫｒＦエキシマレ
ーザを用い光を成形し、保護膜２上に照射する。なお、
ＫｒＦエキシマレーザ波長２４８ｎｍである。保護膜２
に照射された光４は、保護膜２に吸収され、Ｓｉ−Ｎの
化学結合が切れ、照射された部分の膜が飛散する。いわ
ゆるレーザアブレーションが起こる。レーザ光４を成形
しておけば所望の開口部３を、フォトリソグラフィの技
術を必要とせず作製することができる。〔図１（ｂ）〕
この開口部３から、エッチング液を侵入させることによ
り、材料を溶かし所望のパターンを形成する。〔図１
（ｃ）〕ここでは、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用い、
エッチングを行った。次に、プロセスの途中で、保護膜
２に上部よりレーザ光４を照射することにより、開口部
３を形成する。〔図１（ｄ）（ｅ）〕このプロセスによ
り、貫通部が形成する工程に進む。また、エッチング工
程を行い貫通部を作製し、片持ち梁２０構造の加速度セ
ンサの完成となる。この加速度センサの拡散抵抗の支持
部を１０ミクロンメートル程度に薄くした本実施例の加
速度センサにおいて基本特性である加速度に対する出力
を測定したところ、重力加速度（１Ｇ）において５ｍＶ
の出力をえることができ、十分加速度センサとして使用
できる特性を得た。また周波数特性においても、カット
オフ周波数１００Ｈｚという良好な特性を得ることがで
きた。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is shown in FIG. FIG. 1 is a diagram showing steps when a semiconductor acceleration sensor is formed using the present invention. First, a diffusion resistor serving as a detection unit was formed on a silicon substrate 1 by impurity implantation. The detection circuit is formed by a Fostone bridge circuit. On this semiconductor substrate 1, a nitride film (Si3N4) to be a protective film 2 for etching is formed. [FIG. 1 (a)] Here,
The film was formed by LP-CVD. Next, light is formed using a KrF excimer laser, and is irradiated onto the protective film 2. In addition,
The KrF excimer laser wavelength is 248 nm. Protective film 2
Is absorbed by the protective film 2, the chemical bond of Si—N is broken, and the irradiated film is scattered. So-called laser ablation occurs. If the laser beam 4 is formed, a desired opening 3 can be formed without the need for a photolithography technique. [FIG. 1 (b)]
By injecting an etching solution through the opening 3, the material is dissolved to form a desired pattern. [Figure 1
(C)] Here, potassium hydroxide (KOH) is used,
Etching was performed. Next, during the process, the opening 3 is formed by irradiating the protective film 2 with the laser beam 4 from above. [FIGS. 1D and 1E] By this process, the process proceeds to the step of forming a penetrating portion. In addition, an etching process is performed to form a penetrating portion, and an acceleration sensor having a cantilever 20 structure is completed. When the output of the acceleration sensor according to the present embodiment in which the supporting portion of the diffusion resistance of the acceleration sensor was thinned to about 10 μm was measured with respect to acceleration, which is a basic characteristic, 5 mV was obtained at a gravitational acceleration (1 G).
And obtained characteristics that can be used as an acceleration sensor. As for the frequency characteristics, a good characteristic of a cutoff frequency of 100 Hz could be obtained.
【０００７】次に、本発明をカンチレバーの形成に応用
した。カンチレバーとは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に
もちいるためのデバイスである。カンチレバーは、片持
ち梁２０構造と先端に突起を有する構造である。製造方
法は、シリコンの両面にＬＰ−ＣＶＤにより窒化膜（Ｓ
ｉ３Ｎ４）を基板１両面に成膜する。〔図３（ａ）〕上
面の窒化膜にフォトリソグラフィにより開口部３を形成
する。〔図３（ｂ）〕次にシリコンを異方性エッチング
することによりピラミッド１０構造の凹部をシリコン内
に作製する。〔図３（ｃ）〕このあと、窒化膜を成膜し
〔図３（ｄ）〕このあとカンチレバー状にパターンを形
成するものである。支持部となるガラス１５を接合し、
〔図３（ｅ）（ｆ）のシリコンをＫＯＨ（水酸化カリウ
ム）によりエッチングしカンチレバーを作製するもので
ある。〔図３（ｇ〕本方法によるカンチレバー作製方法
を図４用いて説明する。まず、シリコン基板１に前面窒
化膜をＬＰＣＶＤで成膜する。次に、エキシマレーザを
用い、光４を成形しながら照射する。ここでひかりの成
形方法は、レーザ光４の出口からのビームをマスクを介
することにより成形する。マスクは、誘電体マスクを用
いることがレーザ光４に対しては、発熱を抑えられるこ
とにより破損しなくなる。このような方法により、窒化
膜上に照射するこよにより開口部３を形成し、ＫＯＨ等
のエッチング液によりピラミッド１０構造の凹部を形成
する。次に、窒化膜をフォトリソグラフィによりカンチ
レバー形状にパターンを形成する。次に陽極接合によ
り、支持部を形成したのち、シリコンをエッチングによ
り取り除く。この方法によれば、先端にピラミッド１０
構造のカンチレバを作製することができる。このカンチ
レバーを原子間力顕微鏡にもちいたところ、充分使用を
満足した。Next, the present invention was applied to the formation of a cantilever. A cantilever is a device for use in an atomic force microscope (AFM). The cantilever has a cantilever 20 structure and a structure having a projection at the tip. The manufacturing method is such that a nitride film (S
i3N4) is formed on both surfaces of the substrate 1. [FIG. 3 (a)] An opening 3 is formed in the nitride film on the upper surface by photolithography. [FIG. 3 (b)] Next, a recess having a pyramid 10 structure is formed in the silicon by anisotropically etching the silicon. [FIG. 3 (c)] Thereafter, a nitride film is formed [FIG. 3 (d)] and thereafter a pattern is formed in a cantilever shape. The glass 15 serving as a support portion is joined,
[The cantilever is manufactured by etching the silicon shown in FIGS. 3E and 3F with KOH (potassium hydroxide). [FIG. 3 (g)] A method of fabricating a cantilever according to the present method will be described with reference to Fig. 4. First, a front nitride film is formed by LPCVD on a silicon substrate 1. Then, light 4 is formed using an excimer laser Here, the light is formed by forming a beam from the exit of the laser beam 4 through a mask by using a dielectric mask, which can suppress heat generation with respect to the laser beam 4. According to such a method, the opening 3 is formed by irradiating the nitride film, and the concave portion of the pyramid 10 structure is formed by an etching solution such as KOH. Then, a pattern is formed in a cantilever shape, and a supporting portion is formed by anodic bonding, and then silicon is removed by etching. If, pyramid 10 to tip
A cantilever having a structure can be produced. When this cantilever was used for an atomic force microscope, it was satisfactory for use.
【０００８】[0008]
【発明の効果】この発明は、以上説明したような構成に
より下記の効果を有する。 光により開口部３を容易に形成できることにより、マ
スクを有するフォトリソグラフィ工程を簡略化できる。
たとえば、レジスト塗布、露光、現像の工程が不要とな
る。 マスクを不要とするため、短期間でデバイスを作製
できる。 低価格で提供できるデバイスを作製できる。The present invention has the following effects by the configuration described above. Since the opening 3 can be easily formed by light, a photolithography process having a mask can be simplified.
For example, the steps of resist application, exposure, and development become unnecessary. Since a mask is not required, a device can be manufactured in a short time. A device that can be provided at a low price can be manufactured.
【図１】本発明の加速度センサの工程を説明するための
工程図。FIG. 1 is a process diagram for explaining a process of an acceleration sensor according to the present invention.
【図２】従来の加速度センサの工程を説明するための工
程図。FIG. 2 is a process chart for explaining a process of a conventional acceleration sensor.
【図３】従来のカンチレバの工程を説明するための工程
図。FIG. 3 is a process chart for explaining a conventional cantilever process.
【図４】本発明のカンチレバの工程を説明するための工
程図。FIG. 4 is a process chart for explaining a process of the cantilever of the present invention.
１ 基板 ２ 保護膜 ３ 開口部 ４ 光 ５ 粒子 １０ ピラミッド １５ ガラス（支持部） ２０ 片持ち梁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Protective film 3 Opening 4 Light 5 Particle 10 Pyramid 15 Glass (support part) 20 Cantilever
Claims (9)
部より食刻することにより構造体を形成することを特徴
とする半導体装置。1. A semiconductor device, wherein an opening is formed in a protective film by light, and a structure is formed by etching from the opening.
を形成することにおいて、保護膜の光吸収領域内の光を
用いることを特徴とする半導体装置。2. A semiconductor device according to claim 1, wherein in forming the opening in the protective film with the light, light in a light absorption region of the protective film is used.
特徴とする半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the light is ultraviolet light.
とを特徴とする半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the protective film is a nitride film.
であることを特徴とする半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the ultraviolet light has a wavelength of 248 nm or less.
成形したのち保護膜に照射することにより開口部を形成
することを特徴とする半導体装置。6. A semiconductor device according to claim 1, wherein said opening is formed by irradiating the protective film with said light having a light shaping function.
り開口部を形成する工程、開口部を食刻する工程よりな
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。7. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a protective film, a step of forming an opening in the protective film by light, and a step of etching the opening.
り開口部を形成する工程、開口部を食刻する工程よりな
り、さらに、工程の途中で、保護膜を光により開口部を
形成する工程、開口部を食刻する工程よりなることを特
徴とする半導体装置の製造方法。8. A step of forming a protective film, a step of forming an opening in the protective film by light, and a step of etching the opening. Further, in the middle of the process, an opening is formed in the protective film by light. And a step of etching the opening.
する機能、開口部からエッチングする工程より構成され
る半導体装置製造のための製造装置。9. A manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a function of shaping light; a function of irradiating light onto a protective film; and a step of etching from an opening.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9264516A JPH11103075A (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9264516A JPH11103075A (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11103075A true JPH11103075A (en) | 1999-04-13 |
Family
ID=17404341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9264516A Pending JPH11103075A (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11103075A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102642805A (en) * | 2012-04-09 | 2012-08-22 | 北京大学 | Method for preparing silicon carbide (SiC) micro-nano needle tips |
| CN110482484A (en) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 浙江大学 | A kind of preparation method of the micro-cantilever based on stress lift-off technology of low cost |
-
1997
- 1997-09-29 JP JP9264516A patent/JPH11103075A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102642805A (en) * | 2012-04-09 | 2012-08-22 | 北京大学 | Method for preparing silicon carbide (SiC) micro-nano needle tips |
| CN110482484A (en) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 浙江大学 | A kind of preparation method of the micro-cantilever based on stress lift-off technology of low cost |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
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