JPS61152022A - 丸形シリコンダイアフラムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、「発明の目的」 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電解加工により、丸形のシリコンダイアフラ
ムを製造する方法に関するものである。

（従来の技術） シリコンを用いたダイアフラムの動作例を第２図を用い
て説明する。第２図はシリコンダイアフラムの断面を示
した図であり、同図において、１は半導体のシリコンで
構成されたダイアフラムである。このダイアフラム１は
、同図のようにその一部が削られ、薄い躾のようになっ
ている部分１ａを有している。この薄い膜の部分がダイ
アフラムの本体部であり、以下、１ａを本体部と記す。

２はダイアフラム１を支持する基板であり、同図のよう
に貫通穴２ａを有している。

以上のような形状のダイアフラムにおいて、貫通穴２ａ
を介して、例えば、成る圧力を持った流体３が印加され
たとする。すると、この流体３の圧力により、薄い躾で
ある本体部１ａに歪みが生じる。

第２図では、描いていないが、本体部１ａには、例えば
、拡散等により（ｐ＋）の抵抗素子が形成されている。

そして、本体部１ａに歪みが生じると、この抵抗素子の
抵抗値が変化する。この変化量は、液体３の圧力に比例
するので、抵抗値を測定づることにより、液体３の圧力
を知ることができる。

ここで、第２図の基板２を除去し、ダイアフラム１を流
体３側から見た場合、第３図の形状と第４図の形状のも
のとに分類することができる。第３図の形状のものは、
角形ダイアフラムと言い、第４図の形状のものは、丸形
ダイアフラムと言う。

一般に、丸形ダイアフラムの方が特性が良いと知られて
いる。本発明は、この丸形ダイアフラムの製造方法に関
するものであるため、丸形ダイアフラムの従来の製造法
を述べる。

シリコン半導体の丸形ダイアフラムの製造方法には、幾
つかあるが１次の２種が代表的である。

（ａ）　　超音波加工 この製造法は、先端が円形をしたホーンを磨き粉を介し
てシリコン基板に当て、このホーンを例えば圧電振動子
等により振動させることで、シリコン基板を削る方法で
ある。

（ｂ）　　研削加工 この製造法は、ダイヤモンド砥石をモータで回転させな
がら、シリコン基板を円形に削る方法である。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかし、以上のような手段は次の問題点を有している。

■　超音波加工は、例えば１００μｍ以下にダイアフラ
ムの本体部の厚さを加工しようとすると、クラックが生
じ易く、また、加工歪みも生じる。

■　研削加工は、上記■と同様にダイアフラムの本体部
を薄く加工しようとすると、本体部に加工歪みが生じる
。

■　また、上記■と■に記載したように、超音波加工と
研削加工には、加工歪みが生じる。従って、この加工歪
み層を取除くため、ＨＦ−ＨＮＯ３（弗酸硝酸）系のエ
ツチング液でエツチングする必要があるが、このＨＦ　
−Ｎ　Ｏ３系のエツチング液は、経年変化があり、また
、エッチレートに再現性が乏しい。

本発明の目的は、加工歪みの生じない丸形シリコンダイ
アフラムの製造方法を提供することである。

口、「発明の構成」 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、ダイアフラムの本体部を形成する部分を除い
てマスクが設けられた半導体のシリコン基板と、　この
シリコン基板に対してマイナスの電位を与えられた電解
液と、　前記ダイアフラムの本体部を形成する部分に電
解液を注ぐ手段とを備え、シリコン基板を回転させなが
ら、本体部を形成する部分に電解液を注ぐか、又は電解
液を注〔実施例〕 以下、本発明を具体化した一実施例の説明を行なう。

第１図は、本発明に係る丸形シリコンダイアフラムの製
造方法の一実施例を示した図である。同図において、５
は加工対象の半導体のシリコン基板である。シリコンは
ｐ形でもｎ形でも良い。このシリコン基板５は図示して
いない手段により第１図の如く回転されている。この回
転は、後述する電解液が加工面を不均一に流れて、加工
面にうねり等を発生させないために必要である。

７は窒化シリコン（Ｓｊｉ　Ｎ４）のマスクであり、シ
リコン面の不必要なエツチングを防止する為に設けられ
ている。即ら、ダイアフラムの本１体部５ａｅ加工しよ
うとする部分を除いて、その他のシリコン面にマスク７
が形成される。

９は電極であり、例えば直径数ｍｍの白金（Ｐｔ）で構
成され、その一部に穴９ａが設けられている。この電極
９とシリコン基板５との間隔は実施例では０．２ｍ　ｍ
位である。電極９の材料として、電解液に侵されない白
金が最適である。白金以外だと、金（Ａｕ）があるが、
強度・加工上無理である。黄胴等の電極を使用すると、
電解液中に溶は出して金属イオンとなり、電極表面に析
出して加工Ｉｌａを悪くする。第１図では、電極９及び
穴９ａを非常に細いものとして描いたが、もつと太いも
のでも良い。

１０は電解液であり、例えば、希ＨＦ溶液（弗化水素酸
溶液）又はＨＦ＋ＮＨ４Ｆ　（弗化アンモニラム）溶液
が用いられる。電解液１０は穴９ａからマスク７がされ
ていないシリコン基板５の面に注がれる。

１２は電源であり、５〜１０ｖ位の電圧である。電源１
２はシリコン基板５をプラス、電極９をマイナスとする
極性に接続されている。これは、電極９の穴９ａを通過
する電解液１０の電位に対して、シリコン基板５の電位
を高く保つ為のものである。

以上のように配置し、穴９ａから電解液１０を、マスク
７がされていないシリコン基板５の部分に注ぐと、シリ
コン基板５は、エツチングされる。エツチングスピード
は、実験によると２２μｍ／ｍｉｎが得られ、このスピ
ード値を基にして、エツチング時間を制御することで、
所望の厚さにシリコン基板５を削り取ることができる。

実験では、この削り取る深さを約１５０μｍ位とした。

即ち、エツチングスピードは、一定であるから、エツチ
ング時間を制御することで所望の厚さにシリコンダイア
フラムの本体部５ａの加工を行なうことができる。また
、この加工は化学エツチングであるから、従来例のよう
に加工歪み層は生じない。

ここで、電解液流量Ｑ（ｃｃ／ｍ１ｎ）を制御すると本
体部５ａの加工精度を更に向上させることができる。こ
れを第５図に示す。同図において付した素子Ｉｔ＠は、
第１図と同様である。

Ｑ＝Ｏでは、第５図（１）のように加工される。この原
因は、マスフッ端部に電界が集中するために加工面が、
くら形になるのである。

Ｑを増していくと、成る流量値で、第５図（１１）のよ
うに加工され、精度良く加工することができる。

更にＱを増していくと、第５図（ｌｌＩ）のように加工
される。これは、電解液１０の良く当たる部分が深くエ
ツチングされ、エツチング而が凸凹になる。

なお、以上の説明では、シリコン基板５を回転させると
して説明したが、電極９を回転させても同様な効果が得
られる。

また、以上では電極９に穴９ａを設けて、この穴９ａを
介して電解液１０を注ぐ例で説明した。しかし、電解液
１０に電位を与える作用と、電解液を注ぐ機能とを電極
９に持たせず、別々の手段によっても良い。例えば、シ
リコン基板５に対して、マイナスの電位を与えられた電
解液を、電解液を注ぐ手段を・介して、シリコン基板に
注ぐようにしてもよい。

ハ、「本発明の効果」 以上述べたように、本発明によればシリコン半導体の丸
形ダイアフラムを加工歪みなく製造することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る丸形シリコンダイアフラムの製造
方法の一実施例を示した図、第２図は一般的なシリコン
ダイアフラムの断面を示した図、第３図は角形シリコン
ダイアフラムを示した図、第４図は丸形シリコンダイア
フラムを示した図、第５図は電解液の流量により加工精
度が影響されることを示した図である。 ５・・・シリコン基板、５ａ・・・ダイアフラム本体部
、７・・・マスク、９・・・電極、９ａ・・・穴、１０
・・・電解液、１２・・・電源。 第１図 第３図　　　　第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ダイアフラムの本体部を形成する部分を除いてマスクが
   設けられた半導体のシリコン基板と、このシリコン基板
   に対してマイナスの電位を与えられた電解液と、前記ダ
   イアフラムの本体部を形成する部分に電解液を注ぐ手段
   とを備え、以下の工程の少なくとも１つを用いて、丸形
   ダイアフラムを製造する方法。 （１）前記シリコン基板を回転させながら、本体部を形
   成する部分に電解液を注ぐ工程。 （２）前記電解液を注ぐ手段を回転させながら、本体部
   を形成する部分に電解液を注ぐ工程。