JPH11168084A - Etching of silicon substrate - Google Patents

Etching of silicon substrate

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JPH11168084A
JPH11168084A JP26025698A JP26025698A JPH11168084A JP H11168084 A JPH11168084 A JP H11168084A JP 26025698 A JP26025698 A JP 26025698A JP 26025698 A JP26025698 A JP 26025698A JP H11168084 A JPH11168084 A JP H11168084A
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JP
Japan
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etching
silicon
current
silicon substrate
voltage
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JP26025698A
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Japanese (ja)
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Yoshiji Abe
▲よし▼次 阿部
Hiroshi Tanaka
浩 田中
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for etching a silicon substrate by which a desired etch depth can be obtained through successive processes. SOLUTION: When forming a recess 4 in a part of a silicon substrate 3 by etching the substrate from one face using an anisotropic etchant, positive voltage is applied to the etching face of the silicon substrate 3 in the middle of etching and current allowed to flow accompanying the anodic oxidation of silicon is detected. Based on the detected result, the etching time which remains until a desired etching quantity is obtained is calculated. Then, etching is conducted only for the etching time calculated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、シリコン基板の
エッチング方法に関し、より詳しくは、例えば、半導体
圧力センサや半導体加速度センサにおける薄肉部を形成
するためのエッチング方法として用いると好適なもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for etching a silicon substrate, and more particularly to a method for etching a silicon substrate, which is suitable for forming a thin portion in a semiconductor pressure sensor or a semiconductor acceleration sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体圧力センサや半導体加速度センサ
のシリコンダイヤフラムを形成する場合、図24に示す
ように、シリコンウエハ100をKOH等のアルカリエ
ッチング液101に浸漬し対向電極102を配置した状
態でシリコンウエハ100に電圧を印加し、所定時間ケ
ミカルエッチングする方法が用いられる。より詳しく
は、図25に示すように、シリコンウエハ100にゲー
ジ層103を形成した後に、マスク材105を形成した
のちエッチングを行い、凹部106を形成する。
2. Description of the Related Art When forming a silicon diaphragm for a semiconductor pressure sensor or a semiconductor acceleration sensor, as shown in FIG. 24, a silicon wafer 100 is immersed in an alkaline etching solution 101 such as KOH and a silicon A method of applying a voltage to the wafer 100 and performing chemical etching for a predetermined time is used. More specifically, as shown in FIG. 25, after the gauge layer 103 is formed on the silicon wafer 100, the mask material 105 is formed, and then etching is performed to form the concave portion 106.

【0003】この場合、エッチング液の濃度・液温等に
より、エッチレートが変動し、一回のエッチングで所望
のダイヤフラム厚を得るのは困難であったので、ウエハ
をエッチング液に浸漬してエッチングし、その後、水洗
用純水に浸漬する工程を、2回に分け、1回目のエッチ
ング後にウエハを取り出してダイヤフラム厚を測定し、
2回目のエッチングで必要量を追加エッチングするとい
うプロセスを踏むようにしている。しかし、このように
すると、作業工数がアップしてしまう。
In this case, the etch rate fluctuates depending on the concentration and temperature of the etching solution, and it was difficult to obtain a desired diaphragm thickness by one etching. Then, the step of immersing in pure water for washing is divided into two steps, the wafer is taken out after the first etching, and the thickness of the diaphragm is measured.
In the second etching, a necessary amount is additionally etched. However, this increases the number of man-hours.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、連続する工程にて所望のエッチング深さを得るこ
とができるシリコン基板のエッチング方法を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for etching a silicon substrate which can obtain a desired etching depth in a continuous process.

【0005】[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、エッチング途中にシリコン基板の被エッチング
面に対し正電圧が印加されてシリコンの陽極酸化に伴い
流れる電流が検出される。そして、この電流の検出結果
に基づき所望のエッチング量となるまでの残りエッチン
グ時間が算出され、前記算出したエッチング時間だけエ
ッチングが行われる。
According to the first aspect of the present invention, a positive voltage is applied to the surface to be etched of the silicon substrate during etching, and a current flowing along with the anodic oxidation of silicon is detected. Then, based on the detection result of the current, the remaining etching time until the desired etching amount is calculated, and the etching is performed for the calculated etching time.

【0006】つまり、図24に示す如くアルカリエッチ
ング液中でシリコンウエハ100に正電圧を印加した場
合、低電圧側ではシリコンの溶解、高電圧側では陽極酸
化が起こる。このとき流れる電流Iはシリコンの露出面
積(凹部106の底面と側壁の和)Aによって変化し、
又、この面積Aはエッチングにより経時変化する。その
ため、陽極酸化時の電流Iはシリコンのエッチング量d
(図25参照)に比例したものとなる。そこで、例えば
図2の如くエッチング量と現在および初期の陽極酸化電
流の比との関係から、残りの必要エッチング量を間接的
に把握することができる。
That is, when a positive voltage is applied to the silicon wafer 100 in an alkaline etching solution as shown in FIG. 24, dissolution of silicon occurs on the low voltage side, and anodic oxidation occurs on the high voltage side. The current I flowing at this time varies depending on the exposed area A of the silicon (the sum of the bottom surface and the side wall of the concave portion 106) A,
The area A changes with time due to etching. Therefore, the current I during anodic oxidation is equal to the etching amount d of silicon.
(See FIG. 25). Thus, for example, as shown in FIG. 2, the remaining required etching amount can be indirectly grasped from the relationship between the etching amount and the current and initial anodic oxidation current ratios.

【0007】このようにしてエッチング液の濃度・液温
等によりエッチレートが変動しても、エッチング中のエ
ッチング量を表す代替パラメータである電流値をモニタ
リングすることにより連続する工程にて所望のエッチン
グ深さ(例えば、所望の厚さの薄肉部)を得ることがで
きることとなる。
In this way, even if the etch rate fluctuates due to the concentration and temperature of the etching solution, the current value, which is an alternative parameter representing the amount of etching during etching, is monitored, so that the desired etching can be performed in a continuous process. A depth (for example, a thin portion having a desired thickness) can be obtained.

【0008】ここで、請求項2に記載のように、シリコ
ンの陽極酸化に伴い流れる初期の電流値と、エッチング
途中での電流値とから残りのエッチング時間を算出する
ことができる。
Here, the remaining etching time can be calculated from the initial current value flowing during the anodic oxidation of silicon and the current value during the etching, as described in claim 2.

【0009】より具体的には、請求項3に記載のよう
に、シリコンの陽極酸化に伴い流れる初期の電流値をI
O とし、エッチング途中での電流値をI1 としたとき、 I1 /IO =−c(d1 −a)2 +b ただし、a,b,cは定数にて、エッチング途中でのエ
ッチング量d1 を算出し、それまでのエッチング時間を
Tとし、目標のエッチング量をd2 とするとき、 Te ={(d2 −d1 )/d1 }・T にて残りのエッチング時間Te を算出する。
More specifically, the initial current value flowing with the anodic oxidation of silicon is I
And O, when the current value in the middle of the etching was I 1, I 1 / I O = -c (d 1 -a) 2 + b However, a, b, c at a constant, the amount of etching in the course etching calculating a d 1, and the etching time until it is T, when the etching amount of the target and d 2, T e = {( d 2 -d 1) / d 1} · remaining etch time at T T Calculate e .

【0010】請求項4の記載によれば、エッチング途中
においてシリコン基板の被エッチング面に対しシリコン
の陽極酸化電圧よりも低い電圧を印加した時のシリコン
の溶解に伴い流れる電流の変化をモニタリングすること
により、エッチング終点を検出する。
According to a fourth aspect of the present invention, a change in the current flowing with the dissolution of silicon when a voltage lower than the anodic oxidation voltage of silicon is applied to the surface to be etched of the silicon substrate during the etching is monitored. , The etching end point is detected.

【0011】つまり、エッチング中にシリコン基板の被
エッチング面に対し微小正電圧を印加しながらエッチン
グすると、シリコン基板と対向電極との間に流れる電流
がエッチング部の形状変化に伴い経時的に変化する。こ
れは、図12に示すようにシリコンに微小正電圧を印加
した時に流れる電流がエッチングが進行しやすい結晶方
位(100)面や(110)面においては大きく、エッ
チングの進行しにくい結晶方位(111)面では非常に
小さいことによる。例えば、図8に示すように、結晶方
位(100)のシリコン基板にて、四角形のダイヤフラ
ムを形成する場合、当初、(100)面のみが露出して
いるが、エッチングの進行に伴い(100)面の露出面
積が小さくなるとともに(111)面の露出面積が大き
くなる。このため、微小正電圧を印加した際の電流は図
11に示すようにエッチングの進行に伴って低減する。
この低減度合いをモニタリングすることにより、エッチ
ング量を把握することができる。
That is, when etching is performed while applying a small positive voltage to the surface to be etched of the silicon substrate during the etching, the current flowing between the silicon substrate and the counter electrode changes with time due to the change in the shape of the etched portion. . This is because, as shown in FIG. 12, the current flowing when a small positive voltage is applied to silicon is large in the crystal orientation (100) and (110) planes where etching proceeds easily, and the crystal orientation (111) where etching does not easily proceed. ) In terms of being very small. For example, as shown in FIG. 8, when a square diaphragm is formed on a silicon substrate having a crystal orientation of (100), only the (100) plane is exposed at first, but as the etching proceeds, the (100) plane is exposed. The exposed area of the (111) plane increases as the exposed area of the plane decreases. Therefore, the current when a small positive voltage is applied decreases as the etching proceeds, as shown in FIG.
By monitoring the degree of reduction, the amount of etching can be grasped.

【0012】このようにしてエッチング液の濃度・液温
等によりエッチレートが変動しても、エッチング中のエ
ッチング量を表す代替パラメータである電流値をモニタ
リングすることにより連続する工程にて所望のエッチン
グ深さ(例えば、所望の厚さの薄肉部)を得ることがで
きることとなる。
In this way, even if the etch rate fluctuates due to the concentration and temperature of the etching solution, the current value, which is an alternative parameter representing the amount of etching during etching, is monitored, so that the desired etching can be performed in a continuous process. A depth (for example, a thin portion having a desired thickness) can be obtained.

【0013】なお、前述の請求項1〜3のようにシリコ
ンが陽極酸化される場合には、結晶面方位による電流差
異は無く、電流は総エッチング面積(エッチング液に晒
されている露出面積)に依存する。
When silicon is anodized as in claims 1 to 3, there is no difference in current depending on the crystal plane orientation, and the current is the total etching area (the exposed area exposed to the etching solution). Depends on.

【0014】ここで、請求項5に記載のように、エッチ
ング初期におけるシリコンの陽極酸化電圧よりも低い電
圧の印加に伴い流れる電流値から、エッチング終点での
シリコンの陽極酸化電圧よりも低い電圧の印加に伴い流
れる電流値を算出することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the value of the current flowing with the application of the voltage lower than the silicon anodic oxidation voltage at the initial stage of the etching is determined from the value of the current lower than the silicon anodic oxidation voltage at the end point of the etching. The value of the current flowing with the application can be calculated.

【0015】より具体的には、請求項6に記載のよう
に、エッチング初期におけるシリコンの陽極酸化電圧よ
りも低い電圧の印加に伴い流れる電流値I11から I12/I11=p(d−q)2 +r ただし、dは目標のエッチング量、p,q,rは定数に
て、エッチング終点でのシリコンの陽極酸化電圧よりも
低い電圧の印加に伴い流れる電流値12を算出する。
[0015] More specifically, as described in claim 6, the current value I 11 flowing due to application of a voltage lower than the anode oxidation voltage of the silicon in the etching initial I 12 / I 11 = p ( d- q) 2 + r Here, d is a target etching amount, p, q, and r are constants, and a current value 12 flowing with application of a voltage lower than the anodic oxidation voltage of silicon at the etching end point is calculated.

【0016】つまり、請求項7に記載のように、凹部の
底面をなすシリコン面と側壁をなすシリコン面とは、図
12に示すように、電圧・電流特性が異なるものである
場合には、シリコンの各面方位の電圧・電流特性の差異
を利用することにより上記電流のモニタリングを有用に
使用できる。
That is, when the silicon surface forming the bottom surface of the concave portion and the silicon surface forming the side wall have different voltage / current characteristics as shown in FIG. The above-described current monitoring can be effectively used by utilizing the difference between the voltage and current characteristics of each plane orientation of silicon.

【0017】また、請求項8に記載のように、請求項4
に記載のシリコン基板のエッチング方法において、シリ
コンの溶解に伴い流れる電流の変化が所定値よりも小さ
くなったときをエッチング終点とすることができる。
Further, as described in claim 8, claim 4
In the method of etching a silicon substrate described in the above, the point at which the change in current flowing with the dissolution of silicon becomes smaller than a predetermined value can be regarded as the etching end point.

【0018】特に、請求項9に記載のように、凹部はそ
の底面が絶縁膜よりなる場合(例えば図16)、あるい
は、請求項10に記載のように、凹部は角錐をなすもの
である場合(例えば図20)に有用である。
In particular, when the concave portion has a bottom surface made of an insulating film (for example, FIG. 16), or when the concave portion has a pyramid as described in claim 10, (Eg, FIG. 20).

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、この
発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】本実施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には半導体圧
力センサの断面を示す。
This embodiment is embodied in a semiconductor pressure sensor using a piezoresistive layer. FIG. 1 shows a cross section of a semiconductor pressure sensor.

【0021】(100)面方位のP型シリコン基板1に
はその一面に厚さ10μmのN型エピタキシャル層2が
形成され、この積層体により半導体基板(シリコン基
板)3が構成されている。P型シリコン基板1には一面
に開口する凹部4が形成され、この凹部4の底面4aに
て薄肉部5が構成されている。薄肉部5がセンサダイヤ
フラムとなっている。又、この凹部4はウェットエッチ
ングにより形成したものである。
On a P-type silicon substrate 1 having a (100) plane orientation, an N-type epitaxial layer 2 having a thickness of 10 μm is formed on one surface thereof, and a semiconductor substrate (silicon substrate) 3 is constituted by this laminated body. The P-type silicon substrate 1 is formed with a concave portion 4 that is open on one surface, and a thin portion 5 is formed on the bottom surface 4 a of the concave portion 4. The thin portion 5 is a sensor diaphragm. The recess 4 is formed by wet etching.

【0022】図1においてN型エピタキシャル層2には
+ 型不純物拡散層6が形成され、このP+ 型不純物拡
散層6が歪みを感知するためのピエゾ抵抗となる。N型
エピタキシャル層2の表面にはシリコン酸化膜7が形成
されている。P+ 型不純物拡散層6がアルミ配線8にて
シリコン酸化膜7の表面側に電気的に引き出されてい
る。
In FIG. 1, a P + -type impurity diffusion layer 6 is formed in the N-type epitaxial layer 2, and this P + -type impurity diffusion layer 6 becomes a piezo resistor for sensing a strain. A silicon oxide film 7 is formed on the surface of N-type epitaxial layer 2. P + -type impurity diffusion layer 6 is electrically led out to the surface side of silicon oxide film 7 by aluminum wiring 8.

【0023】次に、このように構成した半導体圧力セン
サの製造方法を説明していく。まず、図1の(100)
面のP型シリコン基板1の一面にN型エピタキシャル層
2を成長させ、さらに、N型エピタキシャル層2の表面
に金属膜8を形成し、P型シリコン基板1の表面におけ
る所定領域にマスク材10を配置する。マスク材10と
してはシリコン窒化膜(SiN)が用いられる。このよ
うにして、エッチング前のシリコンウエハ状態の半導体
基板3を用意する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor pressure sensor thus configured will be described. First, (100) in FIG.
An N-type epitaxial layer 2 is grown on one surface of a P-type silicon substrate 1, and a metal film 8 is formed on the surface of the N-type epitaxial layer 2. Place. As the mask material 10, a silicon nitride film (SiN) is used. Thus, the semiconductor substrate 3 in a silicon wafer state before etching is prepared.

【0024】図3には、半導体基板3に薄肉部(ダイヤ
フラム)5を形成するためのエッチング装置の概略図を
示す。エッチング装置は、基台14と筒状の枠体15と
蓋体16とを備え、これら部材は4フッ化エチレン樹脂
等が用いられ、高絶縁性で、かつ断熱性と耐蝕性に優れ
ている。基台14の上には枠体15の下面開口端がOリ
ング17により液密状態で保持可能な状態で配置される
とともに、枠体15の上面開口端は蓋体16がOリング
18により液密状態で取り付けられている。この基台1
4と枠体15と蓋体16とにより密閉容器が構成され、
この容器内に異方性エッチング液としての38wt%K
OH水溶液19が配置できるようになっている。
FIG. 3 is a schematic view of an etching apparatus for forming a thin portion (diaphragm) 5 on the semiconductor substrate 3. The etching apparatus has a base 14, a cylindrical frame 15, and a lid 16, and these members are made of tetrafluoroethylene resin or the like, and have high insulation properties and excellent heat insulation and corrosion resistance. . On the base 14, the lower opening end of the frame 15 is disposed in a state that it can be held in a liquid-tight state by an O-ring 17. Installed in a dense state. This base 1
4, a frame 15 and a lid 16 constitute a closed container,
38 wt% K as an anisotropic etching solution in this container
An OH aqueous solution 19 can be arranged.

【0025】基台14の上面14aは平滑なる基板載置
面となっており、この上面14aにエッチングを行おう
とする半導体基板(ウエハ)3が配置される。このと
き、半導体基板3の裏面(被エッチング面)が上を向き
38wt%KOH水溶液19と接している。又、半導体
基板3の表面(回路面)上の金属膜9(図25参照)が
基台14の上面14aと密接している。
The upper surface 14a of the base 14 is a smooth substrate mounting surface, and the semiconductor substrate (wafer) 3 to be etched is disposed on the upper surface 14a. At this time, the back surface (etched surface) of the semiconductor substrate 3 faces upward and is in contact with the 38 wt% KOH aqueous solution 19. The metal film 9 (see FIG. 25) on the surface (circuit surface) of the semiconductor substrate 3 is in close contact with the upper surface 14a of the base 14.

【0026】基台14における上面(基板載置面)14
aの外周部には負圧室形成用凹部20が環状に設けられ
ている。枠体15の下面にはリング状のパッキン21が
固着され、このパッキン21は半導体基板3の外周縁を
挟んだ状態で負圧室形成用凹部20の開口部を塞いでい
る。そして、図示しない真空ポンプ等により負圧室形成
用凹部20内を真空引きすることにより、パッキン21
が吸引されて半導体基板3が移動不能に固定されるよう
になっている。このように、半導体基板3の外周縁での
エッチング面に対するマスキングはパッキン21により
行われる。又、この真空引きにより基台14と枠体15
とが吸引固定される。
Upper surface (substrate mounting surface) 14 of base 14
A concave portion 20 for forming a negative pressure chamber is provided in an annular shape on the outer peripheral portion of a. A ring-shaped packing 21 is fixed to the lower surface of the frame 15, and the packing 21 covers the opening of the negative pressure chamber forming recess 20 with the outer peripheral edge of the semiconductor substrate 3 interposed therebetween. Then, the inside of the negative pressure chamber forming recess 20 is evacuated by a vacuum pump or the like (not shown), so that the packing 21 is removed.
Is sucked, and the semiconductor substrate 3 is immovably fixed. As described above, masking of the etched surface at the outer peripheral edge of the semiconductor substrate 3 is performed by the packing 21. Also, the base 14 and the frame 15
Are fixed by suction.

【0027】図4に示すように、基台14にはその上面
(基板載置面)14aと負圧室形成用凹部20とを連通
する通路23が形成され、この通路23には陽極電極2
4が配置されている。陽極電極24の一端は負圧室形成
用凹部20においてナット25によりピン26と連結さ
れている。ピン26は連通孔27により基台14の外部
に露出し、かつ、Oリング28により気密が保持されて
いる。陽極電極24の先端は、半導体基板3の無い状態
においては基台14の上面14aから距離Lだけ突出
し、半導体基板3を基台14の上面14aに配置した状
態においては陽極電極24は図4に二点鎖線で示すよう
に撓む。このように、陽極電極24は半導体基板3の金
属膜9(図25に示す)に一定の接触圧をもって接触し
て半導体基板3に電圧が印加可能となる。
As shown in FIG. 4, a passage 23 is formed in the base 14 so as to communicate an upper surface (substrate mounting surface) 14a thereof with the concave portion 20 for forming a negative pressure chamber.
4 are arranged. One end of the anode electrode 24 is connected to a pin 26 by a nut 25 in the negative pressure chamber forming recess 20. The pin 26 is exposed to the outside of the base 14 by the communication hole 27, and hermetically sealed by an O-ring 28. The tip of the anode electrode 24 protrudes from the upper surface 14a of the base 14 by a distance L when there is no semiconductor substrate 3, and when the semiconductor substrate 3 is arranged on the upper surface 14a of the base 14, the anode electrode 24 is shown in FIG. It bends as shown by the two-dot chain line. As described above, the anode electrode 24 comes into contact with the metal film 9 (shown in FIG. 25) of the semiconductor substrate 3 with a constant contact pressure, so that a voltage can be applied to the semiconductor substrate 3.

【0028】図3において、蓋体16には枠体15内に
至る供給通路29が設けられ、この供給通路29にてバ
ルブ30を通して38wt%KOH水溶液が、バルブ3
1を通して純水が、バルブ32を通して窒素ガスが、そ
れぞれ供給できるようになっている。又、蓋体16には
内部と外部を連通する排出通路33が設けられ、この排
出通路33の一端はパイプ34にて枠体15内の底部に
開口している。そして、このパイプ34および排出通路
33を通して枠体15内のKOH水溶液19や純水等が
排出できるようになっている。
Referring to FIG. 3, the lid 16 is provided with a supply passage 29 extending into the frame 15, and a 38 wt% KOH aqueous solution is passed through the valve 30 through the supply passage 29.
Pure water can be supplied through 1 and nitrogen gas can be supplied through a valve 32. The lid 16 is provided with a discharge passage 33 communicating between the inside and the outside. One end of the discharge passage 33 is opened by a pipe 34 at the bottom in the frame 15. The KOH aqueous solution 19, pure water and the like in the frame 15 can be discharged through the pipe 34 and the discharge passage 33.

【0029】棒状の陰極電極35が蓋体16を貫通する
状態で配置され、かつ、Oリング36にて気密が保持さ
れている。この陰極電極35は枠体15内の38wt%
KOH水溶液19に対し所定深さまで延びている。陰極
電極35と陽極電極24との間に、直流電源37と電流
計38と接点39とが直列接続されている。そして、接
点39の閉路により直流電源37にて陰極電極35と陽
極電極24に電圧が加えられる。このとき、電流計38
により半導体基板3から陰極電極35へ流れる電流が検
出される。
A bar-shaped cathode electrode 35 is disposed so as to penetrate the lid 16, and the O-ring 36 maintains airtightness. This cathode electrode 35 is 38 wt% in the frame 15.
The KOH aqueous solution 19 extends to a predetermined depth. Between the cathode electrode 35 and the anode electrode 24, a DC power supply 37, an ammeter 38, and a contact 39 are connected in series. Then, a voltage is applied to the cathode electrode 35 and the anode electrode 24 by the DC power supply 37 by closing the contact 39. At this time, the ammeter 38
As a result, a current flowing from the semiconductor substrate 3 to the cathode electrode 35 is detected.

【0030】ヒータ40が蓋体16を貫通する状態で配
置され、かつ、Oリング41にて気密が保持されてい
る。このヒータ40を通電することによりヒータ40が
発熱して38wt%KOH水溶液19を昇温することが
できる。温度センサ42が蓋体16を貫通する状態で配
置され、かつ、Oリング43にて気密が保持されてい
る。この温度センサ42によりKOH水溶液19の温度
が検出される。温度コントローラ44は温度センサ42
によるKOH水溶液19の温度を監視しつつヒータ40
を通電制御してKOH水溶液19の温度を110℃に保
持する。
The heater 40 is disposed so as to penetrate the lid 16, and the O-ring 41 keeps airtight. When the heater 40 is energized, the heater 40 generates heat and the temperature of the 38 wt% KOH aqueous solution 19 can be raised. The temperature sensor 42 is arranged so as to penetrate the lid 16, and the O-ring 43 keeps airtight. The temperature of the KOH aqueous solution 19 is detected by the temperature sensor 42. The temperature controller 44 is a temperature sensor 42
Monitoring the temperature of the KOH aqueous solution 19 by the heater 40
Is controlled to keep the temperature of the KOH aqueous solution 19 at 110 ° C.

【0031】枠体15内には攪拌翼45が配置され、蓋
体16に取り付けられたモータ46によりカップリング
47を介して攪拌翼45が回転してKOH水溶液19を
攪拌する。攪拌翼45はOリング48にて気密が保持さ
れている。
A stirring blade 45 is arranged in the frame 15, and the stirring blade 45 rotates via a coupling 47 by a motor 46 attached to the lid 16 to stir the KOH aqueous solution 19. The stirring blade 45 is kept airtight by an O-ring 48.

【0032】メインコントローラ49は開始スイッチ5
0からの信号によりエッチングの開始を検知するととと
もに電流計38からの信号により通電電流を検知する。
さらに、メインコントローラ49は接点39、モータ4
6、温度コントローラ44、バルブ30,31,32を
駆動制御するようになっている。メインコントローラ4
9はマイコンを中心に構成されている。
The main controller 49 has a start switch 5
The start of etching is detected by a signal from 0, and the energizing current is detected by a signal from the ammeter 38.
Further, the main controller 49 includes a contact 39, a motor 4
6. The drive of the temperature controller 44 and the valves 30, 31, and 32 is controlled. Main controller 4
Reference numeral 9 mainly includes a microcomputer.

【0033】エッチングの際には、エッチングを行う前
にシリコンウエハの元厚を計測し、所望ダイヤフラム厚
との差分に相当する必要エッチング量d2 を算出する。
そして、図3に示すように、半導体基板3(シリコンウ
エハ)を基台14の上面14aに配置し、負圧室形成用
凹部20内を真空引きしてパッキン21にて半導体基板
3を固定する。
At the time of etching, the original thickness of the silicon wafer is measured before etching, and a required etching amount d 2 corresponding to a difference from a desired diaphragm thickness is calculated.
Then, as shown in FIG. 3, the semiconductor substrate 3 (silicon wafer) is disposed on the upper surface 14 a of the base 14, the inside of the negative pressure chamber forming recess 20 is evacuated, and the semiconductor substrate 3 is fixed by the packing 21. .

【0034】そして、メインコントローラ49は、図
5,6の処理を実行する。この処理を図7のタイムチャ
ートに基づき説明する。尚、図7の縦軸は印加電圧値お
よび通電電流値をとっている。
Then, the main controller 49 executes the processing shown in FIGS. This processing will be described with reference to the time chart of FIG. The vertical axis in FIG. 7 indicates the applied voltage value and the current value.

【0035】まず、メインコントローラ49は、開始ス
イッチ50からエッチング開始信号を入力すると、図5
の処理を起動する。メインコントローラ49は、バルブ
30を開け、38wt%KOH水溶液19を所定量入れ
る。さらに、攪拌翼45によりKOH水溶液19を攪拌
しつつ、温度コントローラ44によりヒータ40を通電
制御してKOH水溶液19の温度を110℃に保持す
る。
First, when the main controller 49 inputs an etching start signal from the start switch 50, the main controller 49 shown in FIG.
Start processing. The main controller 49 opens the valve 30 and inputs a predetermined amount of the 38 wt% KOH aqueous solution 19. Further, while the KOH aqueous solution 19 is stirred by the stirring blade 45, the heater 40 is energized and controlled by the temperature controller 44 to maintain the temperature of the KOH aqueous solution 19 at 110 ° C.

【0036】この状態から、メインコントローラ49
は、ステップ101で電源用接点39を閉じ、電源によ
る電圧をウエハ(半導体基板3)のP型シリコン基板1
に印加する。そして、メインコントローラ49は、ステ
ップ102で所定時間TO が経過し電流が安定すると、
ステップ103で電流計38による初期電流値IO を読
み込む。つまり、液温が安定した状態で、エッチング面
にシリコンが陽極酸化するような正電圧を印加した状態
で流れる電流IO を測定する。
From this state, the main controller 49
In step 101, the power supply contact 39 is closed in step 101, and the voltage from the power supply is applied to the P-type silicon substrate 1 of the wafer (semiconductor substrate 3).
Is applied. Then, when the predetermined time T O has passed and the current has stabilized in step 102, the main controller 49
In step 103, the initial current value I O by the ammeter 38 is read. That is, the current I O flowing while the liquid temperature is stable and a positive voltage such that silicon is anodically oxidized on the etched surface is applied is measured.

【0037】この後、メインコントローラ49は、ステ
ップ104で所定時間T1 が経過したか否か判定し、所
定時間T1 が経過すると(図7のt1 のタイミング)、
ステップ105で接点39を開ける。接点39の開路に
より電圧印加が終了してKOH水溶液19によるエッチ
ングが行われる。
[0037] Thereafter, the main controller 49, the predetermined time T 1 is determined whether elapsed in step 104, the predetermined time T 1 is elapsed (timing t 1 in FIG. 7),
In step 105, the contact 39 is opened. When the contact 39 is opened, the voltage application ends, and the etching with the KOH aqueous solution 19 is performed.

【0038】尚、この場合、電圧印加を止めるのではな
く、シリコンが溶解されてエッチングされるよう微小電
圧を印加してもよい。その後、メインコントローラ49
は、ステップ106で所定時間T2 が経過したか否か判
定し、所定時間T2 が経過すると(図7のt2 のタイミ
ング)、ステップ107で接点39を閉じて電圧を印加
する。そして、メインコントローラ49は、ステップ1
08で所定時間TOOが経過し電流が安定すると、図6の
ステップ109で電流計38による電流値(陽極酸化電
流)I1 を読み込み、ステップ110において、この陽
極酸化電流値I1 と初期陽極酸化電流値IO から、次式
を解くことにより現時点でのエッチング量(厚さ)d1
を算出する。 そして、メインコントローラ49は、ステップ111に
おいて、それまでのエッチング時間T2 と目標のエッチ
ング量d2 から、次式により、残りのエッチング時間T
e を算出する。
In this case, instead of stopping the voltage application, a minute voltage may be applied so that silicon is dissolved and etched. Then, the main controller 49
A predetermined time T 2 is determined whether or not elapsed in step 106, the predetermined time T 2 has elapsed (timing t 2 in FIG. 7), a voltage is applied to close the contacts 39 at step 107. Then, the main controller 49 executes step 1
When the predetermined time T OO elapses at 08 and the current stabilizes, the current value (anodizing current) I 1 by the ammeter 38 is read at step 109 in FIG. 6, and at step 110, this anodizing current value I 1 and the initial anode current are read. By solving the following equation from the oxidation current value I O , the current etching amount (thickness) d 1 is obtained.
Is calculated. Then, in step 111, the main controller 49 calculates the remaining etching time T 2 from the etching time T 2 thus far and the target etching amount d 2 by the following equation.
Calculate e .

【0039】[0039]

【数1】 つまり、エッチング時のエッチング量d1 、その時点の
陽極酸化電流I1 、初期陽極酸化電流IO の関係を示す
関係式として、図2に示すように、エッチング時間と電
流比I/IO の関係について求めておき、現在の陽極酸
化電流I1 とエッチング時間T2 から残りのエッチング
時間Te を算出する。以後の処理においてこの時間Te
だけエッチングを行うことになる。
(Equation 1) In other words, the etching amount d 1 of the etching, anodization current I 1 at that time, as a relational expression showing a relation of the initial anodization current I O, as shown in FIG. 2, the etching time and current ratio I / I O of to previously obtain the relationship, and calculates the remaining etch time T e from the current anodization current I 1 and the etching time T 2. In the subsequent processing, this time T e
Only the etching is performed.

【0040】引き続き、メインコントローラ49は、図
6のステップ112で所定時間T3が経過したか否か判
定し、所定時間T3 が経過すると(図7のt3 のタイミ
ング)、ステップ113で接点39を開け電圧印加を終
了する。
Subsequently, the main controller 49 determines whether or not the predetermined time T 3 has elapsed in step 112 of FIG. 6, and when the predetermined time T 3 has elapsed (timing of t 3 in FIG. 7), in step 113, the contact 39 is opened to terminate the voltage application.

【0041】さらに、メインコントローラ49は、ステ
ップ114で所定時間T4 (=Te)が経過したか否か
判定し、所定時間T4 (=Te )が経過すると(図7の
4のタイミング)、ステップ115で接点39を閉じ
る。このように、ステップ111で算出した残りのエッ
チング時間Te である時間T4 だけ電圧印加を停止し、
残りの必要量のシリコンをエッチングする。
[0041] Further, the main controller 49, the predetermined time T 4 (= T e) is determined whether or not elapsed in step 114, the predetermined time T 4 (= T e) has elapsed (in t 4 in FIG. 7 Timing), at step 115, the contact 39 is closed. Thus, to stop the remaining time T 4 by the voltage applying an etching time T e calculated in step 111,
Etch the remaining required amount of silicon.

【0042】尚、この場合、電圧印加を止めるのではな
く、シリコンが溶解されてエッチングされるよう微小電
圧を印加してもよい。さらに、メインコントローラ49
は、ステップ116で所定時間T5 が経過したか否か判
定し、所定時間T5 が経過すると(図7のt5 のタイミ
ング)、ステップ117で水洗を開始し、水注入により
電流が低下して電流I=0となると(図7のt6 のタイ
ミング)接点39を開ける。つまり、安定的にエッチン
グを終了するため、再度正電圧を印加し、この状態でメ
インコントローラ49は、水洗を行う。
In this case, instead of stopping the voltage application, a minute voltage may be applied so that the silicon is dissolved and etched. Further, the main controller 49
A predetermined time T 5 is determined whether elapsed in step 116, the predetermined time T 5 has elapsed (timing t 5 in FIG. 7), starts the washing in step 117, the current is reduced by water injection opening the current I = 0 and becomes the (timing t 6 in FIG. 7) contact 39 Te. That is, in order to end the etching stably, a positive voltage is applied again, and in this state, the main controller 49 performs water washing.

【0043】その結果、目的の厚さを有するダイヤフラ
ム(薄肉部)が形成される。その後、エッチング装置か
らシリコン基板3(ウエハ)が取り出される。これまで
の処理をまとめて説明すると、以下のようになる。
As a result, a diaphragm (thin portion) having a desired thickness is formed. Thereafter, the silicon substrate 3 (wafer) is taken out of the etching apparatus. The processing up to this point will be summarized as follows.

【0044】エッチング初期および終了直前にエッチン
グ面に正電圧を印加して陽極酸化し、その電流変化によ
りエッチング量(ダイヤフラム厚)を算出し、その後、
電圧印加を停止(又は0〜0.3ボルト程度の低電圧を
印加)し、必要量エッチングすることにより所望のエッ
チング量(ダイヤフラム厚)を得る。
Immediately before and immediately after the etching, a positive voltage is applied to the etched surface to perform anodic oxidation, and the amount of etching (diaphragm thickness) is calculated from the change in the current.
The application of the voltage is stopped (or a low voltage of about 0 to 0.3 volt is applied), and the required amount of etching (diaphragm thickness) is obtained by etching the required amount.

【0045】即ち、シリコン基板のエッチング面に正電
圧を印加した状態でシリコン基板をエッチング液に浸漬
するとシリコンが陽極酸化されエッチングが進行しな
い。この段階で初期陽極酸化電流Io を測定し、次に、
正電圧の印加を停止又はシリコンが陽極酸化しない低電
圧(0〜0.3ボルト程度)を印加し、所定時間エッチ
ングした後、再度正電圧を印加し陽極酸化電流I1 を測
定する。そして、事前に測定(検量)しておいたIO
前述のI1 の比、とエッチング量(厚さ)の関係式から
現時点でのエッチング量(厚さ)d1 を求め、残りの必
要エッチング量de およびそのエッチング時間Te を算
出し、所定時間Te だけ電圧印加を停止又は低電圧(0
〜0.3ボルト程度)を印加し、不足分をエッチングす
る。
That is, when a silicon substrate is immersed in an etching solution while a positive voltage is applied to the etching surface of the silicon substrate, silicon is anodized and etching does not proceed. At this stage, the initial anodic oxidation current Io is measured, and then
The application of a positive voltage stop or silicon by applying a low voltage that does not anodized (about 0 to 0.3 volts), after a predetermined time etched, to measure the anodic oxidation current I 1 by applying a positive voltage again. Then, the etching amount (thickness) d 1 at the present time is obtained from the relational expression between the ratio of I O measured in advance (calibration) to the above-mentioned I 1 and the etching amount (thickness). It calculates the amount of etching de and etch time T e, stop or low voltage a voltage applied for a predetermined time T e (0
(Approximately 0.3 volts) to etch the shortage.

【0046】尚、シリコンを陽極酸化した場合、エッチ
レートは溶解時の1/50以下になるため、この間のエ
ッチング進行はほとんど無く、電流変動もほとんどな
い。以下、より具体的な説明として、数値を挙げて説明
する。
When silicon is anodically oxidized, the etching rate becomes 1/50 or less of that at the time of melting, so that the etching hardly progresses during this period, and the current does not substantially fluctuate. Hereinafter, numerical values will be described as more specific descriptions.

【0047】縦横が1000μmの四角形ダイヤフラム
マスクを用いて30μm厚のダイヤフラムをウエハ内に
515個形成する場合について述べる。尚、エッチング
液として38wt%KOHを用い、液温を110℃とし
た。
A case in which 515 diaphragms having a thickness of 30 μm are formed in a wafer using a rectangular diaphragm mask having a length and width of 1000 μm will be described. Here, 38 wt% KOH was used as an etching solution, and the solution temperature was 110 ° C.

【0048】図7のT2 =3300secとし、エッチ
ングの制御をより高めるため図3に示した装置を用い、
シリコンウエハの元厚が300μm、初期陽極酸化電流
Ioが131.350mAのとき、前述の式(1)は、 I1 /IO=−0.93082×10-6(d1 −160
8.1)2 +3.4072 となる。
By setting T 2 = 3300 sec in FIG. 7 and using the apparatus shown in FIG.
When the original thickness of the silicon wafer is 300 μm and the initial anodic oxidation current Io is 131.350 mA, the above-mentioned equation (1) is expressed as follows: I 1 / I O = −0.93082 × 10 −6 (d 1 −160)
8.1) 2 +3.4072.

【0049】ここで、図7のT2 =3300sec時点
でのI1 が215.675mAであった。よって、上式
にIO =131.350mA、I1 =215.675m
Aを代入して、この時点でのエッチング量(厚さ)d1
を算出すると、d1 =231.0μmとなる。
Here, I 1 at the time of T 2 = 3300 sec in FIG. 7 was 215.675 mA. Therefore, I O = 131.350 mA and I 1 = 215.675 m in the above equation.
Substituting A, the etching amount (thickness) d 1 at this point
Is calculated, d 1 = 231.0 μm.

【0050】残りの必要エッチング量(厚さ)de は、
300μm−231.0μm−30μm=39.0μm
であるから、必要なエッチング時間は、前述の式(2)
より、 Te ={(d2 −d1 )/d1 }・T2 =(39.0/231.0)・3300 =557 となり、Te =557secとなる。
The remaining required etching amount (thickness) de is
300 μm−231.0 μm−30 μm = 39.0 μm
Therefore, the required etching time is determined by the above-mentioned equation (2).
Therefore, T e = {(d 2 −d 1 ) / d 1 } · T 2 = (39.0 / 231.0) · 3300 = 557, and T e = 557 sec.

【0051】このようにして算出した時間Te だけエッ
チングを行ったところ(実際にエッチング終了後のダイ
ヤフラム厚を測定したところ)、30.5μmであっ
た。つまり、目標厚さ30μmに対し30.5μmの厚
さとすることができた。
When etching was performed for the time T e calculated in this manner (when the diaphragm thickness after the etching was actually measured) was 30.5 μm. That is, the thickness was 30.5 μm with respect to the target thickness of 30 μm.

【0052】尚、式(1)はダイヤフラムの形状・寸法
によって定数a,b,cが異なるが、基本的には、異方
性エッチングにて形成されるダイヤフラムの場合はすべ
て、この式で表される。
In equation (1), constants a, b, and c are different depending on the shape and size of the diaphragm. Basically, in the case of a diaphragm formed by anisotropic etching, all equations are expressed by this equation. Is done.

【0053】又、この方法の場合、とりわけ、ダイヤフ
ラムの小さい場合には、初期に対するエッチング面の面
積比が大きくなり、厚さの検出感度が高くなる。このよ
うに本実施形態は、下記の特徴を有する。 (イ)エッチング途中にシリコン基板3の被エッチング
面に対し正電圧を印加してシリコンの陽極酸化に伴い流
れる電流I1 を検出し、この電流I1 の検出結果に基づ
き所望のエッチング量となるまでの残りエッチング時間
e を算出して、算出したエッチング時間Te だけエッ
チングを行うようにした。つまり、シリコンの陽極酸化
に伴い流れる初期の電流値をIO とし、エッチング途中
での電流値をI1 としたとき、 I1 /IO =−c(d1 −a)2 +b ただし、a,b,cは定数にて、エッチング途中でのエ
ッチング量d1 を算出し、それまでのエッチング時間を
2 とし、目標のエッチング量をd2 とするとき、 Te ={(d2 −d1 )/d1 }・T2 にて残りのエッチング時間Te を算出する。
Also, in the case of this method, especially when the diaphragm is small, the area ratio of the etched surface to the initial one becomes large, and the sensitivity of detecting the thickness becomes high. As described above, this embodiment has the following features. (A) During etching, a positive voltage is applied to the surface to be etched of the silicon substrate 3 to detect a current I 1 flowing along with the anodic oxidation of silicon, and a desired etching amount is obtained based on the detection result of the current I 1. It calculates the remaining etching time T e of up, only the calculated etching time T e has to perform the etching. That is, assuming that the initial current value flowing along with the anodic oxidation of silicon is I O and the current value during etching is I 1 , I 1 / I O = −c (d 1 −a) 2 + b where a , b, c at a constant, when calculating the amount of etching d 1 in the middle etching, the etching time until it was a T 2, the etching amount of target and d 2, T e = {( d 2 - The remaining etching time Te is calculated by d 1 ) / d 1 } · T 2 .

【0054】よって、異方性エッチングにおいて、エッ
チング液の濃度・液温等により、エッチレートが変動し
ても、この影響を受けることなく、エッチング中のダイ
ヤフラム厚を表す代替パラメータ(電流値)をモニタリ
ングすることにより、一回のエッチングで所望のダイヤ
フラム厚を得ることができる。
Therefore, in the anisotropic etching, even if the etch rate fluctuates due to the concentration and temperature of the etching solution, the substitute parameter (current value) representing the diaphragm thickness during the etching can be set without being affected by this. By monitoring, a desired diaphragm thickness can be obtained by one etching.

【0055】その結果、エッチング液の濃度・液温等に
よりエッチレートが変動し一回のエッチングで所望のダ
イヤフラム厚を得るのは困難である場合、従来では、所
定量エッチングした後、水洗・乾燥してダイヤフラム厚
を測定した後、再度、所定量追加エッチングを行うと、
作業工数がアップしてしまう。これに対し、本実施形態
においては、連続する工程にて所望の厚さの薄肉部を得
ることができる。
As a result, if the etching rate fluctuates due to the concentration and temperature of the etching solution and it is difficult to obtain a desired diaphragm thickness by one etching, conventionally, a predetermined amount of etching is performed, followed by washing and drying. After measuring the diaphragm thickness and then again performing a predetermined amount of additional etching,
Work man-hours increase. On the other hand, in the present embodiment, a thin portion having a desired thickness can be obtained in a continuous process.

【0056】尚、図7における時間T1 ,T3 は、少な
くとも陽極酸化電流を測定するための最低限の時間が確
保されていればよい。これまでの説明においては半導体
圧力センサのダイヤフラムを形成する場合について説明
したが、半導体加速度センサの薄肉部(梁部)を形成す
る場合等に用いることができる。
It should be noted that the times T 1 and T 3 in FIG. 7 only need to secure at least the minimum time for measuring the anodic oxidation current. In the above description, the case where the diaphragm of the semiconductor pressure sensor is formed has been described. However, the present invention can be used for forming the thin portion (beam portion) of the semiconductor acceleration sensor.

【0057】又、これまでの説明においてはPN接合を
有するシリコンウエハでのP層をエッチングする場合で
あったが、PN接合の無いシリコンウエハ上(例えばP
型SiやN型Si)に被エッチング面に通じる電極を設
け当該電極を通じてシリコンウエハのエッチング面に正
電圧を印加することによりエッチングを行う場合に適用
してもよい。 (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。
In the above description, the P layer is etched on a silicon wafer having a PN junction.
The present invention may be applied to a case where an electrode is provided to a surface to be etched on a silicon type (N-type Si or N-type Si) and etching is performed by applying a positive voltage to the etching surface of the silicon wafer through the electrode. (Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to the first embodiment.
The following description focuses on the differences from this embodiment.

【0058】本例においては、図8に示すように、表面
の面方位が(100)面であるシリコン基板60に凹部
61を形成する場合を想定している。対象ウエハは、前
述したのと同様、PN接合を有するシリコンウエハの
他、P型シリコン基板やN型シリコン基板でもよい。凹
部61の底面は(100)面であり、4つの側壁は(1
11)面よりなる。凹部61の底面と側壁とでなす角度
は54.7°である。凹部61の底面にてダイヤフラム
となる薄肉部を構成している。この凹部61はシリコン
基板60の表面にエッチングマスクを配した状態でのウ
ェットエッチングにより作成したものである。
In this example, as shown in FIG. 8, it is assumed that a recess 61 is formed in a silicon substrate 60 having a surface orientation of (100). The target wafer may be a P-type silicon substrate or an N-type silicon substrate in addition to a silicon wafer having a PN junction as described above. The bottom surface of the recess 61 is a (100) plane, and the four side walls are (1).
11) Consists of planes. The angle formed between the bottom surface and the side wall of the concave portion 61 is 54.7 °. The bottom of the concave portion 61 constitutes a thin portion that becomes a diaphragm. The recess 61 is formed by wet etching with an etching mask provided on the surface of the silicon substrate 60.

【0059】このウェットエッチングにおいては、エッ
チング時に微小なる正電圧を印加することにより終点を
決定している。つまり、前述の第1の実施形態において
は、陽極酸化しつつエッチング電流の変化をモニタリン
グして終点を決定したが、第2の実施の形態においては
微小なる正電圧を印加しつつエッチング電流の変化をモ
ニタリングして終点を決定している。
In this wet etching, the end point is determined by applying a very small positive voltage during the etching. That is, in the above-described first embodiment, the end point is determined by monitoring the change in the etching current while performing anodic oxidation. In the second embodiment, the change in the etching current is performed while applying a very small positive voltage. Is monitored to determine the end point.

【0060】詳しくは、図8に示すような四角形ダイヤ
フラムを形成する場合、エッチング開始時は対象となる
エッチング面が(100)面だけであるが、エッチング
の進行に伴い(100)面の面積が減少し、4つの側壁
部、つまり、(111)面の面積が増加する。このと
き、図12に示すように、例えば0〜0.3ボルトの電
圧を印加してエッチングする場合、単位面積当たりに流
れる電流は、(100)面では(111)面より大幅に
大きくなる。このため、エッチングによる形状変化によ
り、トータルの電流は徐々に低下していく。
More specifically, when a square diaphragm as shown in FIG. 8 is formed, the target etching surface is only the (100) surface at the start of etching, but as the etching proceeds, the area of the (100) surface decreases. The area of the four side walls, that is, the area of the (111) plane increases. At this time, as shown in FIG. 12, when a voltage of, for example, 0 to 0.3 volt is applied for etching, the current flowing per unit area is much larger in the (100) plane than in the (111) plane. Therefore, the total current gradually decreases due to the shape change due to the etching.

【0061】このときの電流Iは、次のように各面の面
積S100 ,S111 により決まる。 I=(m・S100 +n・S111 )k ただし、S100 はエッチング中の(100)面に流れる
電流であり、S111 は(111)面に流れる電流であ
り、m,n,kは定数である。
The current I at this time is determined by the areas S 100 and S 111 of each surface as follows. I = (m · S 100 + n · S 111 ) k where S 100 is a current flowing in the (100) plane during etching, S 111 is a current flowing in the (111) plane, and m, n, k are Is a constant.

【0062】また、エッチング中の電流Iと、(10
0)面のエッチング量(厚さ)dと、エッチング初期の
電流I11の関係は、 I/I11=p(d−q)2 +r で表される。ただし、p、q、rは定数である。
The current I during etching and (10
0) etching of surfaces (thickness) and d, the relationship of etching the initial current I 11 is represented by I / I 11 = p (d -q) 2 + r. Here, p, q, and r are constants.

【0063】ここで、m≫nであり、詳しくはm/n=
20〜30程度であり、(100)面の面積の影響が大
きい。初期のエッチング電流I11に対する所定量エッチ
ング時の電流Iの比を図11の如く事前に求めておき、
その時点のエッチング量が分かり、元厚との関係で必要
エッチング量を求めておけば、エッチング終了点を求め
ることができる。
Here, m≫n, specifically, m / n =
It is about 20 to 30, and the influence of the area of the (100) plane is large. Leave previously determined as shown in FIG. 11 the ratio of the current I during a predetermined etching amount for the initial etching current I 11,
If the etching amount at that time is known and the required etching amount is determined in relation to the original thickness, the etching end point can be determined.

【0064】以下、詳しいエッチング方法について説明
していく。エッチングを行う前にシリコンウエハの元厚
を計測し、所望ダイヤフラム厚との差分に相当する必要
エッチング量d1 を算出する。そして、図3に示すよう
に、半導体基板60(シリコンウエハ)を基台14の上
面14aに配置し、負圧室形成用凹部20内を真空引き
してパッキン21にて半導体基板60を固定する。
Hereinafter, a detailed etching method will be described. The original thickness of the silicon wafer is measured prior to performing etching, to calculate the required etching amount d 1 corresponding to the difference between the desired diaphragm thickness Prefecture. Then, as shown in FIG. 3, the semiconductor substrate 60 (silicon wafer) is arranged on the upper surface 14 a of the base 14, the inside of the negative pressure chamber forming recess 20 is evacuated, and the semiconductor substrate 60 is fixed by the packing 21. .

【0065】そして、メインコントローラ49は、図9
の処理を実行する。この処理を図10のタイムチャート
に基づき説明する。尚、図10の縦軸は印加電圧値およ
び通電電流値をとっている。
The main controller 49 operates as shown in FIG.
Execute the processing of This processing will be described with reference to the time chart of FIG. The vertical axis in FIG. 10 indicates the applied voltage value and the energized current value.

【0066】まず、メインコントローラ49は、開始ス
イッチ50からエッチング開始信号を入力すると、図9
の処理を起動する。メインコントローラ49は、バルブ
30を開け、38wt%KOH水溶液19を所定量入れ
る。さらに、攪拌翼45によりKOH水溶液19を攪拌
しつつ、温度コントローラ44によりヒータ40を通電
制御してKOH水溶液19の温度を110℃に保持す
る。
First, the main controller 49 receives an etching start signal from the start switch 50, and
Start processing. The main controller 49 opens the valve 30 and inputs a predetermined amount of the 38 wt% KOH aqueous solution 19. Further, while the KOH aqueous solution 19 is stirred by the stirring blade 45, the heater 40 is energized and controlled by the temperature controller 44 to maintain the temperature of the KOH aqueous solution 19 at 110 ° C.

【0067】この状態から、メインコントローラ49
は、ステップ201で電源用接点39を閉じ、電源によ
る陽極酸化電圧VO をウエハ(半導体基板60)に印加
する。そして、メインコントローラ49は、ステップ2
02で所定時間T0 が経過し液温が安定した後(図10
のt11のタイミング)、ステップ203で所定の微小電
圧V1 を印加し、ステップ204で所定時間TOOが経過
したか否か判定する。つまり、電圧をVO からV1 に切
り替えた後に電流が安定した状態になったか否か判定す
る。なお、本例では二種類の電圧VO とV1 とを印加で
きるように二種類の電源が用意されている。
From this state, the main controller 49
Closes the power supply contact 39 in step 201 and applies an anodic oxidation voltage V O by the power supply to the wafer (semiconductor substrate 60). Then, the main controller 49 executes step 2
After the predetermined time T 0 has elapsed at 02 and the liquid temperature has stabilized (FIG. 10
Timing t 11) of a predetermined minute voltages V 1 is applied at step 203, determines whether a predetermined time T OO has elapsed in step 204. That is, it is determined whether or not the current has stabilized after switching the voltage from V O to V 1 . In this example, two types of power supplies are prepared so that two types of voltages V O and V 1 can be applied.

【0068】そして、メインコントローラ49は、所定
時間TOOが経過すると(図10のt 12のタイミング)、
ステップ205で電流計38による電流I11を測定し、
終了電流I12を次式にて算出する。 I12/I11=p(d−q)2 +r ただし、p、q、rは定数であり、また、d値は予め求
めておいた値d1 であり、既知である。
Then, the main controller 49
Time TOOElapses (t in FIG. 10). 12Timing),
In step 205, the current I measured by the ammeter 3811Measure
End current I12Is calculated by the following equation. I12/ I11= P (dq)Two+ R where p, q, and r are constants, and the d value is determined in advance.
Reserved value d1And is known.

【0069】そして、メインコントローラ49は、ステ
ップ206で所定時間T1 が経過したか否か判定し、所
定時間T1 が経過すると(図10のt13のタイミン
グ)、ステップ207で電流計38による電流Iを測定
し、ステップ208で測定電流値Iが終了電流I12以下
か否か判定する。測定電流値Iが終了電流I12以下でな
いと、ステップ206に戻る。つまり、T1 は電流Iの
計測間隔(サンプリング間隔)である。
Then, the main controller 49 determines whether or not the predetermined time T 1 has elapsed in step 206, and when the predetermined time T 1 has elapsed (timing of t 13 in FIG. 10), the main controller 49 uses the ammeter 38 in step 207. the current I is measured to determine the measured current value I is whether termination current I 12 following step 208. If the measured current value I is not ended current I 12 below, the flow returns to step 206. That, T 1 is the measurement interval of the current I (sampling interval).

【0070】メインコントローラ49は、ステップ20
6〜208を繰り返すことにより所定時間T1 毎の電流
サンプリングを行い測定電流値Iが終了電流I12以下で
ないか判定する。そして、メインコントローラ49は、
ステップ208において測定電流値Iが終了電流I12
下となると(図10のt20のタイミング)、ステップ2
09で所定の陽極酸化電圧V0 を印加する。
The main controller 49 determines in step 20
It determines whether not the measured current value I perform current sampling every first predetermined time T has ended current I 12 less by repeating 6-208. Then, the main controller 49
When the measured current value I becomes equal to or smaller than the end current I 12 in step 208 (timing at t 20 in FIG. 10), step 2
At 09, a predetermined anodic oxidation voltage V 0 is applied.

【0071】そして、メインコントローラ49はステッ
プ210で所定の時間T3 が経過したことを確認した後
(図10のt21のタイミング)、ステップ211で水洗
を開始し、水注入により電流Iが低下してI≒0となる
と(図10のt22のタイミング)、接点39を開ける。
その結果、目的の厚さを有するダイヤフラム(薄肉部)
が形成される。その後、エッチング装置からシリコン基
板60(ウエハ)が取り出される。
After confirming that the predetermined time T 3 has elapsed at step 210 (timing at t 21 in FIG. 10), the main controller 49 starts washing with water at step 211, and the current I decreases due to water injection. When the I ≒ 0 and (timing t 22 in FIG. 10), open the contacts 39.
As a result, a diaphragm having a desired thickness (thin portion)
Is formed. Thereafter, the silicon substrate 60 (wafer) is taken out of the etching apparatus.

【0072】以下、より具体的な説明として、数値を挙
げて説明する。縦横が600μmの四角形ダイヤフラム
マスクを用いて30μm厚のダイヤフラムをウエハ内に
1408個形成する場合について述べる。
Hereinafter, a more specific description will be given with numerical values. A case in which 1408 30 μm-thick diaphragms are formed in a wafer using a quadrangular diaphragm mask having a length and width of 600 μm will be described.

【0073】尚、エッチング液として38wt%KOH
を用い、液温を110℃とし、エッチング電圧を0.0
1ボルト、シリコンの元の厚さを220μmとした。エ
ッチング量dと電流Iおよび初期電流I11の関係式 I/I11=4.2679×10-6(d−458.83)
2 +0.10137 を満足している。
The etching solution was 38 wt% KOH.
, The liquid temperature was 110 ° C., and the etching voltage was 0.0
1 volt, the original thickness of silicon was 220 μm. Relational expression of etching amount d, current I and initial current I 11 I / I 11 = 4.2679 × 10 -6 (d-458.83)
2 +0.10137 is satisfied.

【0074】そして、I11=55.800mAの場合、
必要エッチング量(厚さ)d=190μmであり、上式
より、この時の電流はI=22.867mAとなる。エ
ッチング開始時点から電流値が低下するのをモニタリン
グし、I=22.867mA以下となった時点で電圧を
印加しエッチングを終了した。
When I 11 = 55.800 mA,
The required etching amount (thickness) d = 190 μm, and from the above equation, the current at this time is I = 22.867 mA. The decrease in the current value was monitored from the start of the etching. When I = 22.867 mA or less, a voltage was applied to terminate the etching.

【0075】このようにして得られたダイヤフラム厚を
測定したところ、29.8μmであった。つまり、目標
厚さ30μmに対し29.8μmの厚さとすることがで
きた。
The thickness of the thus obtained diaphragm was measured and found to be 29.8 μm. That is, the thickness was 29.8 μm with respect to the target thickness of 30 μm.

【0076】ここで、第1の実施形態の方法(陽極酸化
電流モニタ方式)を使用するか、あるいは、第2の実施
形態の方法(溶解電流モニタ方式)を使用するかの選択
について述べる。
Here, selection of whether to use the method of the first embodiment (anodizing current monitoring method) or the method of the second embodiment (dissolution current monitoring method) will be described.

【0077】原則として、陽極酸化電流モニタ方式はト
ータル面積の変化率が大きい場合に有効であり、溶解電
流モニタ方式はエッチング後の(111)面の面積が大
きい場合に有効であり、凹部の形状、面方位、表面積を
考慮し、より検出感度の高い方を選べばよい。図13,
14,15を例にとって選択してみる。図13〜15に
おいて、各図の(a)はエッチング前の状態を示し、
(b)はエッチング後の状態を示す。
In principle, the anodizing current monitoring method is effective when the rate of change of the total area is large, and the dissolving current monitoring method is effective when the area of the (111) plane after etching is large. Considering the surface orientation and surface area, the one with higher detection sensitivity may be selected. FIG.
Let's select 14, 15 as an example. 13 to 15, (a) of each figure shows a state before etching,
(B) shows the state after etching.

【0078】終了時および初期の陽極酸化電流の比I2
/IO 、および溶解電流の比I12/I11により選択す
る。つまり、 (i) I2 /IO に比べI12/I11が大きいならば、溶
解電流モニタ方式に適しており、例えば、図13に示す
如く、結晶方位(100)シリコンにて小型の四角形ダ
イヤフラムを作製する場合に適する。つまり、側壁が全
て溶解電流の小さい(111)シリコン面のため、(1
00)面の面積変化率が大きく溶解電流の変化率が大き
く、溶解電流モニタ方式に適する。 (ii) I2 /IO とI12/I11とがほぼ等しいなら
ば、陽極酸化電流モニタ方式と溶解電流モニタ方式のい
ずれでもよく、例えば、図14に示す如く、結晶方位
(100)シリコンにて大きい四角形ダイヤフラムを作
製する場合がこれに当たる。 (iii) I12/I11に比べI2 /IO が大きいならば、
陽極酸化電流モニタ方式に適しており、例えば、図15
に示す如く、結晶方位(110)シリコンにて八角形ダ
イヤフラムを作製する場合に適する。つまり、側壁の一
部に溶解電流の大きい(100)シリコン面が出現する
ため、溶解電流の変化率が小さく、陽極酸化電流モニタ
方式が適する。
The ratio of the anodizing current at the end and at the initial stage I 2
/ I O and the ratio of the dissolution currents I 12 / I 11 . In other words, (i) if I 12 / I 11 is larger than I 2 / I O , it is suitable for the dissolution current monitoring method. For example, as shown in FIG. Suitable for making a diaphragm. That is, since all the side walls are (111) silicon surfaces having a small melting current, (1
The rate of change in the area of the (00) plane is large, and the rate of change in the dissolution current is large. (Ii) If I 2 / I O and I 12 / I 11 are approximately equal, either anodizing current monitoring method or dissolution current monitoring method may be used. For example, as shown in FIG. This corresponds to the case where a large square diaphragm is manufactured by the above method. (Iii) If I 2 / I O is larger than I 12 / I 11 ,
It is suitable for the anodizing current monitoring method.
As shown in the figure, it is suitable for manufacturing an octagonal diaphragm with (110) silicon. That is, since a (100) silicon surface having a large dissolution current appears on a part of the side wall, the rate of change of the dissolution current is small, and the anodic oxidation current monitoring method is suitable.

【0079】このように終了時および初期の陽極酸化電
流の比I2 /IO 、および溶解電流の比I12/I11によ
り選択すると、検出感度を向上させることができ有利で
ある。
As described above, when the selection is made based on the anodic oxidation current ratio I 2 / I O and the dissolution current ratio I 12 / I 11 at the end and in the initial stage, the detection sensitivity can be advantageously improved.

【0080】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 (イ)図8に示すように、凹部61の底面をなすシリコ
ン面と側壁をなすシリコン面とは、図12に示すように
電圧・電流特性が異なるものである場合において、エッ
チング途中においてシリコン基板60の被エッチング面
に対しシリコンの陽極酸化電圧よりも低い電圧を印加し
た時のシリコンの溶解に伴い流れる電流の変化をモニタ
リングすることにより、エッチング終点を検出する。つ
まり、エッチング初期におけるシリコンの陽極酸化電圧
よりも低い電圧の印加に伴い流れる電流値I11から I12/I11=p(d−q)2 +r ただし、dは目標のエッチング量、p,q,rは定数に
て、エッチング終点でのシリコンの陽極酸化電圧よりも
低い電圧の印加に伴い流れる電流値12を算出する。そし
て、終了電流12になったときにエッチングを終了させ
る。
As described above, this embodiment has the following features. (A) As shown in FIG. 8, the silicon surface forming the bottom surface of the recess 61 and the silicon surface forming the side wall have different voltage / current characteristics as shown in FIG. The end point of the etching is detected by monitoring the change in the current flowing with the dissolution of silicon when a voltage lower than the anodic oxidation voltage of silicon is applied to the surface to be etched 60. That, I 12 / I 11 = p (d-q) 2 + r However the current value I 11 flowing due to application of a voltage lower than the anode oxidation voltage of the silicon in the etching initial, d is the amount of etching of the target, p, q , R are constants, and calculate the current value 12 flowing with the application of a voltage lower than the anodic oxidation voltage of silicon at the end point of etching. Then, when the end current 12 is reached, the etching is ended.

【0081】このように図12に示すシリコンの各面方
位の電圧・電流特性の差異を利用して電流のモニタリン
グを行い、一回のエッチングにて所望のダイヤフラム厚
を得ることができる。その結果、エッチング液の濃度・
液温等によりエッチレートが変動しても、エッチング中
のエッチング量を表す代替パラメータである電流値をモ
ニタリングすることにより連続する工程にて所望の厚さ
の薄肉部を得ることができることとなる。 (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。
As described above, the current is monitored by utilizing the difference between the voltage and current characteristics of each plane orientation of silicon shown in FIG. 12, and a desired diaphragm thickness can be obtained by one etching. As a result, the concentration of the etchant
Even if the etch rate fluctuates due to the liquid temperature or the like, a thin portion having a desired thickness can be obtained in a continuous process by monitoring a current value which is an alternative parameter indicating an etching amount during etching. (Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to a second embodiment.
The following description focuses on the differences from this embodiment.

【0082】本例においては、図16に示すように、シ
リコン基板70の上にシリコン酸化膜71を介して表面
の面方位が(100)面であるシリコン基板72を形成
した場合において、シリコン基板72に凹部73を形成
する場合を想定している。凹部73の底面はシリコン酸
化膜71であり、4つの側壁は(111)シリコン面よ
りなる。凹部73の底面にてダイヤフラムとなる薄肉部
を構成している。この凹部73はシリコン基板72の表
面にエッチングマスクを配した状態でのウェットエッチ
ングにより作成したものである。
In this example, as shown in FIG. 16, when a silicon substrate 72 having a surface orientation of (100) is formed on a silicon substrate 70 via a silicon oxide film 71, It is assumed that a concave portion 73 is formed in 72. The bottom surface of the concave portion 73 is a silicon oxide film 71, and the four side walls are made of a (111) silicon surface. The bottom of the concave portion 73 constitutes a thin portion that becomes a diaphragm. The recess 73 is formed by wet etching with an etching mask disposed on the surface of the silicon substrate 72.

【0083】このように、結晶方位(100)のシリコ
ン基板にて、図16に示す四角形ダイヤフラムを形成し
酸化膜71でエッチングを終了させる場合において、エ
ッチングの進行度合いをモニタリングし、終点を検出す
ることができる。エッチングが酸化膜71の近傍まで進
むと、図19に示すように、ダイヤフラム面に流れる電
流が急減し、全てのダイヤフラムが酸化膜71に達した
時点で安定する。このため、電流のモニタリングにより
エッチングの進行度合いを把握できる。このとき電流は
当初の1/10以下の所定値にて安定する。この電流が
安定した時点がエッチングの終了点となる。なお、図1
8においてエッチング初期には液温や電流が不安定とな
る領域が存在するが、図19ではその影響は割愛した。
As described above, when the square diaphragm shown in FIG. 16 is formed on the silicon substrate having the crystal orientation (100) and the etching is completed by the oxide film 71, the progress of the etching is monitored and the end point is detected. be able to. As the etching proceeds to the vicinity of the oxide film 71, the current flowing through the diaphragm surface decreases rapidly as shown in FIG. 19, and is stabilized when all the diaphragms reach the oxide film 71. Therefore, the progress of the etching can be grasped by monitoring the current. At this time, the current is stabilized at a predetermined value of 1/10 or less of the initial value. The point at which the current is stabilized is the end point of the etching. FIG.
In FIG. 8, there is a region where the liquid temperature and the current become unstable in the initial stage of the etching, but the effect is omitted in FIG.

【0084】以下、詳しいエッチング方法について説明
していく。図3に示すように、半導体基板72(シリコ
ンウエハ)を基台14の上面14aに配置し、負圧室形
成用凹部20内を真空引きしてパッキン21にて半導体
基板72を固定する。
Hereinafter, a detailed etching method will be described. As shown in FIG. 3, the semiconductor substrate 72 (silicon wafer) is placed on the upper surface 14 a of the base 14, the inside of the negative pressure chamber forming recess 20 is evacuated, and the semiconductor substrate 72 is fixed by the packing 21.

【0085】そして、メインコントローラ49は、図1
7の処理を実行する。この処理を図18のタイムチャー
トに基づき説明する。尚、図18の縦軸は印加電圧値お
よび通電電流値をとっている。
The main controller 49 operates as shown in FIG.
7 is executed. This processing will be described with reference to the time chart of FIG. The vertical axis in FIG. 18 indicates the applied voltage value and the current value.

【0086】まず、メインコントローラ49は、開始ス
イッチ50からエッチング開始信号を入力すると、図1
7の処理を起動する。メインコントローラ49は、バル
ブ30を開け、38wt%KOH水溶液19を所定量入
れる。さらに、攪拌翼45によりKOH水溶液19を攪
拌しつつ、温度コントローラ44によりヒータ40を通
電制御してKOH水溶液19の温度を110℃に保持す
る。
First, when the main controller 49 inputs an etching start signal from the start switch 50, the main controller 49 shown in FIG.
7 is started. The main controller 49 opens the valve 30 and inputs a predetermined amount of the 38 wt% KOH aqueous solution 19. Further, while the KOH aqueous solution 19 is stirred by the stirring blade 45, the heater 40 is energized and controlled by the temperature controller 44 to maintain the temperature of the KOH aqueous solution 19 at 110 ° C.

【0087】この状態から、メインコントローラ49
は、ステップ301で電源用接点39を閉じ、電源によ
る所定の微小電圧をウエハ(半導体基板72)に印加す
る。なお、本例では微小電圧を印加するための電源が接
点39に接続されている。そして、メインコントローラ
49は、ステップ302で所定時間T0 が経過したこと
を確認した後(図18のt30のタイミング)、ステップ
303で電流計38による電流Iを測定する。所定の時
間間隔での電流サンプリング処理を行いつつ、ステップ
304において、前回のサンプリングでの電流値Ii-1
と今回のサンプリングでの電流値Ii との差ΔIが3回
連続して所定の微小範囲に入っているか(ほぼ「0」に
なったか)否か判定する。
In this state, the main controller 49
In step 301, the power supply contact 39 is closed, and a predetermined minute voltage from the power supply is applied to the wafer (semiconductor substrate 72). In this example, a power supply for applying a minute voltage is connected to the contact 39. Then, the main controller 49, after a predetermined time T 0 has confirmed that has elapsed in step 302 (timing t 30 in FIG. 18), to measure the current I by the current meter 38 at step 303. While performing the current sampling process at predetermined time intervals, in step 304, the current value I i−1
When the difference ΔI between the current value I i at the current sampling (or becomes almost "0") is either entered three consecutive times in a predetermined small range not determined whether.

【0088】そして、メインコントローラ49は、ΔI
が3回連続して所定の微小範囲に入っていると(図18
のt31のタイミング)、ステップ305で水洗を行うと
ともに接点39を開ける。
Then, the main controller 49 sets ΔI
Are within a predetermined minute range three consecutive times (FIG. 18).
T timing 31) of opening the contact 39 performs washing in step 305.

【0089】その結果、目的の厚さを有するダイヤフラ
ム(薄肉部)が形成される。その後、エッチング装置か
らシリコン基板72(ウエハ)が取り出される。このよ
うに、酸化膜でエッチングを終了させる場合、0〜0.
3ボルトの電圧を印加しておくと、図16においてエッ
チング進行に伴うエッチングポイントはA→B→C→D
→Eと移行していくが、電流比I/I11は図19に示す
ように変化する。この図16,19のエッチング進行ポ
イントA→B→C→Dで示すように、エッチング面が酸
化膜71に近づくと、溶解電流比I/I11が急に減る。
そして、図16,19のエッチング進行ポイントEで示
すように、全てのダイヤフラムが酸化膜71に到達する
と、電流比I/I11がほとんど変化しなくなり、所定値
にて安定する。凹部73の形成終点は、電流変化がほぼ
「0」になった時点であり、この変化点をモニタするこ
とにより、オーバーエッチングすることなく正確にエッ
チングできる。この変化点は図17のステップ304に
おいて、連続する2点間の電流値ΔIが3回連続してほ
ぼ「0」となった点である。
As a result, a diaphragm (thin portion) having a desired thickness is formed. Thereafter, the silicon substrate 72 (wafer) is taken out of the etching apparatus. As described above, when the etching is completed by using the oxide film, 0 to 0.
When a voltage of 3 volts is applied, the etching point along the progress of the etching is A → B → C → D in FIG.
→ The current ratio I / I 11 changes as shown in FIG. As shown by the etching progress points A → B → C → D in FIGS. 16 and 19, when the etched surface approaches oxide film 71, the dissolution current ratio I / I 11 rapidly decreases.
Then, as indicated by etching progress point E in FIG. 16 and 19, when all of the diaphragm reaches the oxide film 71, no longer little change current ratio I / I 11, stabilized at a predetermined value. The end point of the formation of the concave portion 73 is when the current change becomes substantially “0”. By monitoring this change point, accurate etching can be performed without over-etching. This change point is a point at which the current value ΔI between two consecutive points becomes substantially “0” three consecutive times in step 304 of FIG.

【0090】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 (イ)図16に示すように凹部73はその底面がシリコ
ン酸化膜(絶縁膜)71よりなる場合において、シリコ
ンの溶解に伴い流れる電流の変化が所定値よりも小さく
なったときをエッチング終点としたので、酸化膜ストッ
プエッチングを最適時期にて終了させてオーバーエッチ
ングすることなく高精度に凹部73を製作することがで
きる。 (第4の実施の形態)次に、第4の実施の形態を、第3
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
As described above, this embodiment has the following features. (A) As shown in FIG. 16, when the concave portion 73 has a bottom surface made of a silicon oxide film (insulating film) 71, the etching end point is defined as the time when the change in current flowing with the dissolution of silicon becomes smaller than a predetermined value. Thus, the concave portion 73 can be manufactured with high accuracy without over-etching by terminating the oxide film stop etching at the optimal time. (Fourth Embodiment) Next, the fourth embodiment will be described in the third embodiment.
The following description focuses on the differences from this embodiment.

【0091】本例においては、図20に示すように、表
面の面方位が(100)面であるシリコン基板80にV
字型の凹部81を形成する場合を想定している。凹部8
1の4つの側壁は(111)面よりなる。この凹部81
はシリコン基板80の表面にエッチングマスクを配した
状態でのウェットエッチングにより作成したものであ
る。
In this example, as shown in FIG. 20, a silicon substrate 80 having a surface orientation of (100) is
It is assumed that a U-shaped concave portion 81 is formed. Recess 8
The four side walls 1 are (111) planes. This recess 81
Are formed by wet etching with an etching mask disposed on the surface of the silicon substrate 80.

【0092】この4つの(111)面で囲まれた凹部8
1を形成する場合にも、エッチングの進行度合いをモニ
タリングし、終点を検出することができる。エッチング
の進行に伴い、(111)面の露出面積が増加し、最終
的には(100)面が消失し、(111)面のみが露出
した構造体となる。このとき電流は、図23に示すよう
に、当初の1/10前後の所定値にて安定する。この電
流が安定した時点がエッチングの終了点となる。
The recess 8 surrounded by the four (111) planes
Also in the case of forming 1, the end point can be detected by monitoring the progress of the etching. As the etching progresses, the exposed area of the (111) plane increases, and finally the (100) plane disappears, leaving a structure in which only the (111) plane is exposed. At this time, the current is stabilized at a predetermined value of about 1/10 of the initial value, as shown in FIG. The point at which the current is stabilized is the end point of the etching.

【0093】以下、詳しいエッチング方法について説明
していく。図3に示すように、半導体基板80(シリコ
ンウエハ)を基台14の上面14aに配置し、負圧室形
成用凹部20内を真空引きしてパッキン21にて半導体
基板80を固定する。
Hereinafter, a detailed etching method will be described. As shown in FIG. 3, the semiconductor substrate 80 (silicon wafer) is arranged on the upper surface 14 a of the base 14, the inside of the negative pressure chamber forming recess 20 is evacuated, and the semiconductor substrate 80 is fixed by the packing 21.

【0094】そして、メインコントローラ49は、図2
1の処理を実行する。この処理を図22のタイムチャー
トに基づき説明する。尚、図22の縦軸は印加電圧値お
よび通電電流値をとっている。
The main controller 49 is connected to the main controller 49 shown in FIG.
1 is performed. This processing will be described with reference to the time chart of FIG. The vertical axis in FIG. 22 indicates the applied voltage value and the energized current value.

【0095】まず、メインコントローラ49は、開始ス
イッチ50からエッチング開始信号を入力すると、図2
1の処理を起動する。メインコントローラ49は、バル
ブ30を開け、38wt%KOH水溶液19を所定量入
れる。さらに、攪拌翼45によりKOH水溶液19を攪
拌しつつ、温度コントローラ44によりヒータ40を通
電制御してKOH水溶液19の温度を110℃に保持す
る。
First, when the main controller 49 inputs an etching start signal from the start switch 50, the main controller 49 shown in FIG.
1 is started. The main controller 49 opens the valve 30 and inputs a predetermined amount of the 38 wt% KOH aqueous solution 19. Further, while the KOH aqueous solution 19 is stirred by the stirring blade 45, the heater 40 is energized and controlled by the temperature controller 44 to maintain the temperature of the KOH aqueous solution 19 at 110 ° C.

【0096】この状態から、メインコントローラ49
は、ステップ401で電源用接点39を閉じ、電源によ
る所定の微小電圧をウエハ(半導体基板80)に印加す
る。なお、本例でも微小電圧を印加するための電源が接
点39に接続されている。そして、メインコントローラ
49は、ステップ402で所定時間T0 が経過したこと
を確認した後(図22のt40のタイミング)、ステップ
403で電流計38による電流Iを測定する。所定の時
間間隔での電流サンプリング処理を行いつつ、ステップ
404において、前回のサンプリングでの電流値Ii-1
と今回のサンプリングでの電流値Ii との差ΔIが3回
連続して所定の微小範囲に入っているか(ほぼ「0」に
なったか)否か判定する。
From this state, the main controller 49
Closes the power supply contact 39 in step 401 and applies a predetermined minute voltage from the power supply to the wafer (semiconductor substrate 80). In this example, a power supply for applying a minute voltage is also connected to the contact 39. Then, the main controller 49, after a predetermined time T 0 has confirmed that has elapsed in step 402 (timing t 40 in FIG. 22), to measure the current I by the current meter 38 at step 403. While performing the current sampling process at a predetermined time interval, in step 404, the current value I i-1 in the previous sampling is obtained.
When the difference ΔI between the current value I i at the current sampling (or becomes almost "0") is either entered three consecutive times in a predetermined small range not determined whether.

【0097】そして、メインコントローラ49は、ΔI
が3回連続して所定の微小範囲に入っていると(図22
のt41のタイミング)、ステップ405で水洗を行うと
ともに接点39を開ける。
Then, the main controller 49 sets ΔI
Are within a predetermined minute range three times in a row (FIG. 22).
T timing 41) of opening the contact 39 performs washing in step 405.

【0098】その結果、目的の寸法を有するV字型の凹
部が形成される。その後、エッチング装置からシリコン
基板80(ウエハ)が取り出される。このように、4つ
の(111)面で囲まれたV字型の凹部(V字溝)81
を形成する場合、0〜0.3ボルトの電圧を印加してお
くと、図20においてエッチング進行に伴うエッチング
ポイントはA→B→C→D→Eと移行していくが、電流
比I/I11は図23に示すように変化する。この図2
0,23のエッチング進行ポイントA→B→C→Dで示
すように、(100)面の面積が小さくなるにつれ、電
流比I/I11が減少する。そして、図20,23のエッ
チング進行ポイントEで示すように、全ての(100)
面が消滅しV字型凹部81が形成されると、図21のス
テップ404において、2点間の電流差ΔIはほぼ
「0」となり、その後、僅かに増加する。この電流差Δ
Iが「0」になった点をエッチング終点とする。なお、
図22においてエッチング初期には液温や電流が不安定
な領域が存在するが、図23ではその影響は割愛した。
As a result, a V-shaped concave portion having a desired dimension is formed. Thereafter, the silicon substrate 80 (wafer) is taken out of the etching apparatus. Thus, a V-shaped concave portion (V-shaped groove) 81 surrounded by four (111) planes
When a voltage of 0 to 0.3 volts is applied in advance, the etching point changes from A to B to C to D to E in FIG. 20, but the current ratio I / I 11 changes as shown in FIG. 23. This figure 2
As indicated by the 0, 23 etching progress points A → B → C → D, the current ratio I / I 11 decreases as the area of the (100) plane decreases. Then, as shown by the etching progress point E in FIGS.
When the surface disappears and the V-shaped concave portion 81 is formed, the current difference ΔI between the two points becomes substantially “0” in step 404 in FIG. 21 and then slightly increases. This current difference Δ
The point at which I becomes "0" is defined as the etching end point. In addition,
In FIG. 22, there are regions where the liquid temperature and the current are unstable in the initial stage of the etching, but the effects thereof are omitted in FIG.

【0099】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 (イ)図20に示すように凹部81は4つの(111)
シリコン面で囲まれた四角錐をなすものである場合にお
いて、シリコンの溶解に伴い流れる電流の変化が所定値
よりも小さくなったときをエッチング終点としたので、
エッチングを最適時期にて終了させてオーバーエッチン
グすることなく高精度にV字溝(V字凹部)81を製作
することができる。
As described above, this embodiment has the following features. (A) As shown in FIG. 20, the concave portion 81 has four (111)
In the case of forming a quadrangular pyramid surrounded by a silicon surface, when the change in the current flowing with the dissolution of silicon became smaller than a predetermined value, the etching end point,
The V-groove (V-shaped recess) 81 can be manufactured with high accuracy without over-etching by terminating the etching at an optimum time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態における半導体圧力センサの
断面図。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor pressure sensor according to a first embodiment.

【図2】エッチング時間と電流比の関係を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an etching time and a current ratio.

【図3】実施の形態のエッチング装置の概略図。FIG. 3 is a schematic view of an etching apparatus according to the embodiment.

【図4】エッチング装置の一部拡大図。FIG. 4 is a partially enlarged view of an etching apparatus.

【図5】エッチング動作を説明するためのフローチャー
ト。
FIG. 5 is a flowchart for explaining an etching operation.

【図6】エッチング動作を説明するためのフローチャー
ト。
FIG. 6 is a flowchart for explaining an etching operation.

【図7】エッチング動作を説明するためのタイムチャー
ト。
FIG. 7 is a time chart for explaining an etching operation.

【図8】第2の実施の形態における半導体圧力センサの
ダイヤフラムエッチング過程を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a diaphragm etching process of the semiconductor pressure sensor according to the second embodiment.

【図9】エッチング動作を説明するためのフローチャー
ト。
FIG. 9 is a flowchart for explaining an etching operation.

【図10】エッチング動作を説明するためのタイムチャ
ート。
FIG. 10 is a time chart for explaining an etching operation.

【図11】微小正電圧印加時のエッチング電流変化を示
す図。
FIG. 11 is a diagram showing a change in etching current when a minute positive voltage is applied.

【図12】シリコンの結晶方位によるエッチング電圧・
電流特性変化を示す図。
FIG. 12 shows an etching voltage according to a crystal orientation of silicon.
The figure which shows a current characteristic change.

【図13】エッチング動作を説明するための説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an etching operation.

【図14】エッチング動作を説明するための説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining an etching operation.

【図15】エッチング動作を説明するための説明図。FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining an etching operation.

【図16】第3の実施の形態における半導体圧力センサ
のダイヤフラムエッチング過程を説明するための図。
FIG. 16 is a diagram for explaining a diaphragm etching process of the semiconductor pressure sensor according to the third embodiment.

【図17】エッチング動作を説明するためのフローチャ
ート。
FIG. 17 is a flowchart illustrating an etching operation.

【図18】エッチング動作を説明するためのタイムチャ
ート。
FIG. 18 is a time chart illustrating an etching operation.

【図19】酸化膜でエッチングを停止する場合の電流変
化を示す図。
FIG. 19 is a diagram showing a current change when etching is stopped by an oxide film.

【図20】第4の実施の形態における半導体装置を説明
するための図。
FIG. 20 is a diagram illustrating a semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図21】エッチング動作を説明するためのフローチャ
ート。
FIG. 21 is a flowchart illustrating an etching operation.

【図22】エッチング動作を説明するためのタイムチャ
ート。
FIG. 22 is a time chart illustrating an etching operation.

【図23】4つの(111)面で囲まれる凹部を形成す
る場合の電流変化を示す図。
FIG. 23 is a diagram showing a change in current when a concave portion surrounded by four (111) planes is formed.

【図24】一般的なエッチング動作を説明するための断
面図。
FIG. 24 is a cross-sectional view for explaining a general etching operation.

【図25】一般的なエッチング動作を説明するための断
面図。
FIG. 25 is a cross-sectional view for explaining a general etching operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…P型シリコン基板、2…N型エピタキシャル層、3
…半導体基板、4…凹部、19…KOH水溶液、60…
シリコン基板、61…凹部、71…シリコン酸化膜、7
2…シリコン基板、73…凹部、80…シリコン基板、
81…凹部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... P type silicon substrate, 2 ... N type epitaxial layer, 3
... Semiconductor substrate, 4 ... Recess, 19 ... KOH aqueous solution, 60 ...
Silicon substrate, 61 ... recess, 71 ... silicon oxide film, 7
2 ... silicon substrate, 73 ... recess, 80 ... silicon substrate,
81: recess.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板の一方の面から異方性エッ
チング液を用いてエッチングを行い、シリコン基板の一
部領域に凹部を形成するエッチング方法であって、 エッチング途中にシリコン基板の被エッチング面に対し
正電圧を印加してシリコンの陽極酸化に伴い流れる電流
を検出する工程と、 この電流の検出結果に基づき所望のエッチング量となる
までの残りエッチング時間を算出する工程と、 前記算出したエッチング時間だけエッチングを行う工程
と、を備えたことを特徴とするシリコン基板のエッチン
グ方法。
1. An etching method in which a concave portion is formed in a partial region of a silicon substrate by performing etching from one surface of the silicon substrate using an anisotropic etching solution, and the surface of the silicon substrate to be etched during the etching. Detecting a current flowing along with the anodic oxidation of silicon by applying a positive voltage to the silicon; calculating a remaining etching time until a desired etching amount is obtained based on a result of the detection of the current; Etching a silicon substrate for a time.
【請求項2】 シリコンの陽極酸化に伴い流れる初期の
電流値と、エッチング途中での電流値とから残りのエッ
チング時間を算出する請求項1に記載のシリコン基板の
エッチング方法。
2. The method for etching a silicon substrate according to claim 1, wherein the remaining etching time is calculated from an initial current value flowing during the anodic oxidation of silicon and a current value during the etching.
【請求項3】 シリコンの陽極酸化に伴い流れる初期の
電流値をIO とし、エッチング途中での電流値をI1
したとき、 I1 /IO =−c(d1 −a)2 +b ただし、a,b,cは定数にて、エッチング途中でのエ
ッチング量d1 を算出し、 それまでのエッチング時間をTとし、目標のエッチング
量をd2 とするとき、 Te ={(d2 −d1 )/d1 }・T にて残りのエッチング時間Te を算出するようにしたこ
とを特徴とする請求項1に記載のシリコン基板のエッチ
ング方法。
3. An initial current value flowing along with the anodic oxidation of silicon is defined as I O, and a current value during etching is defined as I 1 , where I 1 / I O = −c (d 1 −a) 2 + b Here, a, b, and c are constants, and the etching amount d 1 during the etching is calculated. When the etching time up to that time is T and the target etching amount is d 2 , T e = {(d 2 -d 1) / d 1} · silicon substrate etching method according to claim 1, characterized in that to calculate the remaining etch time T e at T.
【請求項4】 シリコン基板の一方の面から異方性エッ
チング液を用いてエッチングを行い、シリコン基板の一
部領域に凹部を形成するエッチング方法であって、 エッチング途中においてシリコン基板の被エッチング面
に対しシリコンの陽極酸化電圧よりも低い電圧を印加し
た時のシリコンの溶解に伴い流れる電流の変化をモニタ
リングすることにより、エッチング終点を検出するよう
にしたことを特徴とするシリコン基板のエッチング方
法。
4. An etching method in which a concave portion is formed in a partial region of a silicon substrate by performing etching from one surface of the silicon substrate using an anisotropic etching solution, wherein the surface to be etched of the silicon substrate is in the middle of etching. A method of etching a silicon substrate, wherein an end point of etching is detected by monitoring a change in a current flowing with the dissolution of silicon when a voltage lower than the anodic oxidation voltage of silicon is applied.
【請求項5】 エッチング初期におけるシリコンの陽極
酸化電圧よりも低い電圧の印加に伴い流れる電流値か
ら、エッチング終点でのシリコンの陽極酸化電圧よりも
低い電圧の印加に伴い流れる電流値を算出するようにし
たことを特徴とする請求項4に記載のシリコン基板のエ
ッチング方法。
5. The method according to claim 1, wherein a current value flowing with application of a voltage lower than the silicon anodic oxidation voltage at the end point of etching is calculated from a current value flowing with application of a voltage lower than the silicon anodic oxidation voltage at the beginning of etching. The method for etching a silicon substrate according to claim 4, wherein
【請求項6】 エッチング初期におけるシリコンの陽極
酸化電圧よりも低い電圧の印加に伴い流れる電流値I11
から I12/I11=p(d−q)2 +r ただし、dは目標のエッチング量、p,q,rは定数に
て、エッチング終点でのシリコンの陽極酸化電圧よりも
低い電圧の印加に伴い流れる電流値12を算出するように
したことを特徴とする請求項4に記載のシリコン基板の
エッチング方法。
6. A current value I 11 flowing with application of a voltage lower than the anodic oxidation voltage of silicon at the beginning of etching.
From I 12 / I 11 = p (d−q) 2 + r, where d is a target etching amount, p, q, and r are constants, and are applied to a voltage lower than the anodic oxidation voltage of silicon at the end point of etching. 5. The method for etching a silicon substrate according to claim 4, wherein a current value of 12 is calculated.
【請求項7】 凹部の底面をなすシリコン面と側壁をな
すシリコン面とは電圧・電流特性が異なるものである請
求項4に記載のシリコンウエハのエッチング方法。
7. The method for etching a silicon wafer according to claim 4, wherein the silicon surface forming the bottom surface of the concave portion and the silicon surface forming the side wall have different voltage / current characteristics.
【請求項8】 前記シリコンの溶解に伴い流れる電流の
変化が所定値よりも小さくなったときをエッチング終点
としたことを特徴とする請求項4に記載のシリコン基板
のエッチング方法。
8. The method for etching a silicon substrate according to claim 4, wherein the time when the change in the current flowing with the dissolution of the silicon becomes smaller than a predetermined value is set as the etching end point.
【請求項9】 凹部はその底面が絶縁膜よりなる請求項
8に記載のシリコン基板のエッチング方法。
9. The method for etching a silicon substrate according to claim 8, wherein the bottom surface of the recess is formed of an insulating film.
【請求項10】 凹部は角錐をなすものである請求項8
に記載のシリコン基板のエッチング方法。
10. The concave portion forms a pyramid.
3. The method for etching a silicon substrate according to item 2.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10338291B4 (en) * 2003-02-04 2007-06-21 Renesas Technology Corp. A method of manufacturing a semiconductor device with penetrating electrodes by anodic oxidation
WO2015097765A1 (en) * 2013-12-25 2015-07-02 株式会社日立製作所 Hole forming method, measuring apparatus, and chip set
JP2015141107A (en) * 2014-01-29 2015-08-03 セイコーエプソン株式会社 Physical quantity sensor, manufacturing method of the same, pressure sensor, altimeter, electronic apparatus and movable body
JP2015537373A (en) * 2012-10-12 2015-12-24 サントル ナショナル デ ラ ルシェルシュ シィアンティフィク (セ.エヌ.エール.エス.)Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S.) Alkali metal vapor cell, especially for atomic clocks, and manufacturing method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10338291B4 (en) * 2003-02-04 2007-06-21 Renesas Technology Corp. A method of manufacturing a semiconductor device with penetrating electrodes by anodic oxidation
JP2015537373A (en) * 2012-10-12 2015-12-24 サントル ナショナル デ ラ ルシェルシュ シィアンティフィク (セ.エヌ.エール.エス.)Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S.) Alkali metal vapor cell, especially for atomic clocks, and manufacturing method
WO2015097765A1 (en) * 2013-12-25 2015-07-02 株式会社日立製作所 Hole forming method, measuring apparatus, and chip set
JPWO2015097765A1 (en) * 2013-12-25 2017-03-23 株式会社日立製作所 Hole forming method, measuring apparatus and chip set
JP2015141107A (en) * 2014-01-29 2015-08-03 セイコーエプソン株式会社 Physical quantity sensor, manufacturing method of the same, pressure sensor, altimeter, electronic apparatus and movable body

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