JPS61220335A - エツチングの方法 - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はシリコンのエツチング方法に関する。
シリコンをエツチングしてダイアフラムやカンチレバー
や溝構造を形成して利用するマイクロ・メカニカル・デ
バイスが多数開発されている。
や溝構造を形成して利用するマイクロ・メカニカル・デ
バイスが多数開発されている。
シリコンダイアフラムはシリコン圧力センナやサーモパ
イル赤外センサやｘａｇ元マスク台座等に使われている
。従来シリコンダイアフラムは化学エツチングや放電加
工により形成されていた。
イル赤外センサやｘａｇ元マスク台座等に使われている
。従来シリコンダイアフラムは化学エツチングや放電加
工により形成されていた。
しかしながら化学エツチングや放電加工ではダイアフラ
ム厚を正確に制御するのは困難であった。
ム厚を正確に制御するのは困難であった。
近年、所定のダイアフラム厚に達した時に自動的にエツ
チングが停止する電気化学エツチング法が報告された（
アイイーイーイー・エレクトロン・デバイス・レターズ
（ＩＥＥＥ ｋ、ＬＢＣＴＲｊＯＮＤＥＶＩＣＥＩＪ’
ｌ’ＴＥＲ８，ＶＯＬ、 ＥＤＬ−２，Ｎｎ２． ＦＥ
Ｂ、 、 １９８１ 。
チングが停止する電気化学エツチング法が報告された（
アイイーイーイー・エレクトロン・デバイス・レターズ
（ＩＥＥＥ ｋ、ＬＢＣＴＲｊＯＮＤＥＶＩＣＥＩＪ’
ｌ’ＴＥＲ８，ＶＯＬ、 ＥＤＬ−２，Ｎｎ２． ＦＥ
Ｂ、 、 １９８１ 。
４４〜４５））。
第４図忙従来の電気化学エツチングの方法を示す。
Ｐ型層ｌとＮｆｉ層２とから構成でれているシリコン基
板３の両面は酸化膜４で被覆されている。
板３の両面は酸化膜４で被覆されている。
Ｐ型層ｌの表面の酸化膜４はダイアフラム薄膜部となる
所をエツチングによシ除去しである。Ｎ屋層２の表面は
電極接続部以外は酸化１ｘ４で被覆している。電極接続
後、シリコン樹脂等の絶縁剤で封止して、電流が漏洩し
ない様にする。Ｎ型層２に直流定電圧電源５の陽極を接
続し、白金電極６を直流定電圧電源５の陰極に接続する
。エツチング液７は異方性を有する水酸化カリウム（Ｋ
ＯＨ）やエチレン・ジアミン（ＥＤＡ）やヒドラジンが
使われている。電源電圧はＮ型層２の厚さに無関係が良
い。またエツチング速度を上げるにはエツチング液を加
熱した方が良い。
所をエツチングによシ除去しである。Ｎ屋層２の表面は
電極接続部以外は酸化１ｘ４で被覆している。電極接続
後、シリコン樹脂等の絶縁剤で封止して、電流が漏洩し
ない様にする。Ｎ型層２に直流定電圧電源５の陽極を接
続し、白金電極６を直流定電圧電源５の陰極に接続する
。エツチング液７は異方性を有する水酸化カリウム（Ｋ
ＯＨ）やエチレン・ジアミン（ＥＤＡ）やヒドラジンが
使われている。電源電圧はＮ型層２の厚さに無関係が良
い。またエツチング速度を上げるにはエツチング液を加
熱した方が良い。
エツチングは初めＰ型層１の酸化膜４で被覆されてない
領域が通常の化学エツチングで異方性エツチングされ進
む。
領域が通常の化学エツチングで異方性エツチングされ進
む。
但しＥＤＡやヒドラジンに対しては酸化膜４／Ｉｉマス
ク材として働くが、ＫＯＨの場合は窒化膜や金属膜によ
る被覆が必要である。
ク材として働くが、ＫＯＨの場合は窒化膜や金属膜によ
る被覆が必要である。
Ｐ型層ｌが除去されＮ型層２が露出するとエツチングが
自動的に停止し、Ｎ型層２のみが残り、ダイアフラムが
形成される。エツチングが停止するのは正確にけＰＮ接
合の冶金学的な境界面ではなくＰ型層側の空乏層端であ
る。即ちＰＮ接合のＮ型１側に陽極電圧を印加するので
、ＰＮ接合は逆バイアスされたことになシ空乏層が広が
っている。
自動的に停止し、Ｎ型層２のみが残り、ダイアフラムが
形成される。エツチングが停止するのは正確にけＰＮ接
合の冶金学的な境界面ではなくＰ型層側の空乏層端であ
る。即ちＰＮ接合のＮ型１側に陽極電圧を印加するので
、ＰＮ接合は逆バイアスされたことになシ空乏層が広が
っている。
Ｎ型層は一般にエピタキシャル技術で製造されるが、ダ
イアフラムの厚さを変えるにはエピタキシャル層の厚さ
を変えていた。
イアフラムの厚さを変えるにはエピタキシャル層の厚さ
を変えていた。
あるｂは拡散によ５Ｎ型層を形成することも可能である
。
。
上述した様に従来の電気化学エツチングではシリコンの
厚さを屑線の厚さとするにはエピタキシャル層あるいは
拡散層の厚さを変えなくてはならなかった。しかしなが
らエピタキシャル層あるいは拡散層の厚さを自由に変え
ることは困難で、あらかじめ厚さの異なるエピタキシャ
ル基板等ヲ何種類も用意しなくてはならなかった。
厚さを屑線の厚さとするにはエピタキシャル層あるいは
拡散層の厚さを変えなくてはならなかった。しかしなが
らエピタキシャル層あるいは拡散層の厚さを自由に変え
ることは困難で、あらかじめ厚さの異なるエピタキシャ
ル基板等ヲ何種類も用意しなくてはならなかった。
あるいは、Ｎ型エピタキシャル層の厚さばらつきがその
ままシリコン膜厚のばらつきとなり、圧力センサでは感
度ばらつきの主要因となっていた。
ままシリコン膜厚のばらつきとなり、圧力センサでは感
度ばらつきの主要因となっていた。
本発明はＮ８！！導゛電層とＰ型導′ＦＪＬｒｉｉとか
らなるシリコン基板の前記Ｎ型導電層に正極性電圧を印
加して前記Ｐａ導電層をエツチングする電気化学エツチ
ング法に於て、前記正極性電圧の値を調節することＫよ
り、前記Ｐ塁導電層のエツチング量を所望の値に調整す
ることを特徴とするエツチングの方法である。
らなるシリコン基板の前記Ｎ型導電層に正極性電圧を印
加して前記Ｐａ導電層をエツチングする電気化学エツチ
ング法に於て、前記正極性電圧の値を調節することＫよ
り、前記Ｐ塁導電層のエツチング量を所望の値に調整す
ることを特徴とするエツチングの方法である。
次に本発明について口面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例を示すシリコンダイアフ
ラムを形成するためのエツチング装置の構成図である。
ラムを形成するためのエツチング装置の構成図である。
Ｐ型層１は厚いシリコン基板で２００〜５００μｍ程度
である。
である。
Ｎ１５１層２は薄いエピタキシャル層で１０〜３０μｍ
程度である。Ｐ型層１とへ型層２とから構成されるシリ
コン基板３の両面は酸化膜４で被覆されている。酸化膜
は熱酸化膜でもＣＶＤ （Ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） 酸化膜であってもよく約
１００Å以上の厚さがあれば良い。Ｐ型層側の酸化膜４
はダイアフラム薄膜部となる領域をフォトリングラフィ
技術により除去する。Ｎ型ａＩＩＩＩの酸化膜」は陽極
電極の接続部を除去した後、陽極′１極を接続し、シリ
コン樹脂等で封止する。直流定電圧電源５′の陽極はシ
リコン基板３のへ型層に接続し％陰極は白金電極６に接
続する。エツチング液７は異方性を有するＫＯＨ，ＥＤ
Ａ、ヒドラジン等を用いる。
程度である。Ｐ型層１とへ型層２とから構成されるシリ
コン基板３の両面は酸化膜４で被覆されている。酸化膜
は熱酸化膜でもＣＶＤ （Ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） 酸化膜であってもよく約
１００Å以上の厚さがあれば良い。Ｐ型層側の酸化膜４
はダイアフラム薄膜部となる領域をフォトリングラフィ
技術により除去する。Ｎ型ａＩＩＩＩの酸化膜」は陽極
電極の接続部を除去した後、陽極′１極を接続し、シリ
コン樹脂等で封止する。直流定電圧電源５′の陽極はシ
リコン基板３のへ型層に接続し％陰極は白金電極６に接
続する。エツチング液７は異方性を有するＫＯＨ，ＥＤ
Ａ、ヒドラジン等を用いる。
但しＫＯＨを用−る場合は、酸化膜４はエツチングされ
るので窒化膜あるい金属被覆を使わなくてはならない。
るので窒化膜あるい金属被覆を使わなくてはならない。
ｔｅエツチング液は、通常エツチング速度を速める為に
加熱する。
加熱する。
例えばＢＤＡの場合、沸点（１１８℃）でのエツチング
速度は約１μｍ／ ｔｒｉｍである。２インチウェーハ
の場合、約３ｖの直流定電圧を印加するとＰ型層のみが
工、チングされＮ型層が残る。印加電圧の大きさはエツ
チング中は一定である。エツチングはＰ型層の空乏層端
で停止するのでダイアフラムの厚さはＮ型層の厚さとＰ
型層の空乏層の厚さとの和である。Ｎ型層の厚さはエピ
タキシャル成長の時に決まるので変えられない。
速度は約１μｍ／ ｔｒｉｍである。２インチウェーハ
の場合、約３ｖの直流定電圧を印加するとＰ型層のみが
工、チングされＮ型層が残る。印加電圧の大きさはエツ
チング中は一定である。エツチングはＰ型層の空乏層端
で停止するのでダイアフラムの厚さはＮ型層の厚さとＰ
型層の空乏層の厚さとの和である。Ｎ型層の厚さはエピ
タキシャル成長の時に決まるので変えられない。
従ってダイアフラムの厚さを変えるには空乏層の厚さを
変えれば良い。印加電圧ＦｉＰＮ接合に対して逆方向バ
イアスとなっているので、印加電圧を大きくする程、空
乏層が広がり、エツチングが停止した後のダイアフラム
厚が厚くなる。従って一定の厚さのＮ型エピメキシャル
基板を用いても印加電圧を適当に設定することにより任
意の厚さのシリコンダイアフラムが得られる。但し最初
のＮ型層の厚さより薄くすることはできない。
変えれば良い。印加電圧ＦｉＰＮ接合に対して逆方向バ
イアスとなっているので、印加電圧を大きくする程、空
乏層が広がり、エツチングが停止した後のダイアフラム
厚が厚くなる。従って一定の厚さのＮ型エピメキシャル
基板を用いても印加電圧を適当に設定することにより任
意の厚さのシリコンダイアフラムが得られる。但し最初
のＮ型層の厚さより薄くすることはできない。
あるいは、Ｎ型エピタキシャル層の厚さをウェーハ毎に
測定しておき一定のダイアフラム厚となる様に１ ウェ
ーハ毎に印加電圧の大きさを設定することによジ、ダイ
アフラム厚のばらつきを小さくすることができる。ダイ
アフラム型シリコン圧力センナの感度ばらつきはダイア
フラム厚のばらつきが主要因でちるので、これにより感
度ばらつきを低減できる。即ち、Ｎ型層の薄いウェーハ
は印加電圧を大きくシ、空乏層を広げ、ダイアフラムの
厚さ全意図的に厚くし、逆にＮ型層の厚いウェーハ＃′
ｉ印７７１１Ｉ′ｇＬ圧を小さくして空乏層幅を狭くし
てダイアフラムを薄くすることＫより、Ｎｆｉ層にばら
つきがあっても一定のダイアフラム厚管得ることができ
る。
測定しておき一定のダイアフラム厚となる様に１ ウェ
ーハ毎に印加電圧の大きさを設定することによジ、ダイ
アフラム厚のばらつきを小さくすることができる。ダイ
アフラム型シリコン圧力センナの感度ばらつきはダイア
フラム厚のばらつきが主要因でちるので、これにより感
度ばらつきを低減できる。即ち、Ｎ型層の薄いウェーハ
は印加電圧を大きくシ、空乏層を広げ、ダイアフラムの
厚さ全意図的に厚くし、逆にＮ型層の厚いウェーハ＃′
ｉ印７７１１Ｉ′ｇＬ圧を小さくして空乏層幅を狭くし
てダイアフラムを薄くすることＫより、Ｎｆｉ層にばら
つきがあっても一定のダイアフラム厚管得ることができ
る。
上記説明でＮ型層はエピタキシャル層としたが拡散層で
あっても良い。
あっても良い。
Ｍ２図は本発明の第２の実施例であるシリコンカンチレ
バーの構造断面図である。シリコンカンチレバーは超音
波振動子や超音波センナあるいは力（ちからノセンサ等
に使われている構造である。
バーの構造断面図である。シリコンカンチレバーは超音
波振動子や超音波センナあるいは力（ちからノセンサ等
に使われている構造である。
力センサを例に取って説明するとビーム８はＮ型シリコ
ン層で加圧ピン９で押すことによ夕変形する。変形によ
る応力変化を５図には示していないがボロンの拡散によ
夕形成したピエゾ抵抗素子の抵抗値変化で検出する素子
である。台座１０はＰ型シリコン基板でビーム８の台座
となる。本カンチレバーの製造方法は第１図に示した＠
１の実施例のシリコンダイアフラムと同じ電気化学エツ
チングである。力センサの感度はビーム８の厚さにより
決まるが、電気化学エツチングに於て印加電圧の値を変
えることによシビーム８の厚さを正確に制御できるので
感度ばらつきの少ない力センサが得られる。
ン層で加圧ピン９で押すことによ夕変形する。変形によ
る応力変化を５図には示していないがボロンの拡散によ
夕形成したピエゾ抵抗素子の抵抗値変化で検出する素子
である。台座１０はＰ型シリコン基板でビーム８の台座
となる。本カンチレバーの製造方法は第１図に示した＠
１の実施例のシリコンダイアフラムと同じ電気化学エツ
チングである。力センサの感度はビーム８の厚さにより
決まるが、電気化学エツチングに於て印加電圧の値を変
えることによシビーム８の厚さを正確に制御できるので
感度ばらつきの少ない力センサが得られる。
超音波振励子や超音波センサは第２図に示したシリコン
カンチレバーに圧電材料である酸化亜鉛（ＺｎＯ）
を積層して構成されるが、ビーム８の厚さを正確に制御
することにより正確な発車振動数が得られる。
カンチレバーに圧電材料である酸化亜鉛（ＺｎＯ）
を積層して構成されるが、ビーム８の厚さを正確に制御
することにより正確な発車振動数が得られる。
次に第３図は本発明の第３の実施例であるインク・ジェ
ット・ノズルの構造断面図である。インク・ジェット・
ノズルはプリンタ装置の印字ヘッドに使われる部品で２
Ｍ１シリコン１１中に形成された溝１２に充填したイン
クを圧電素子１３で加圧し吐き出すものである。蓋１４
は例えばパイレックスガラス等で靜を接着により接合さ
せる。溝１２の形成方法は電気化学エツチングで、Ｐ屋
シリコンの一部を表面よりエツチングしてＮ型シリコン
との界面で自動的にエツチング停止させる。印加電圧の
大きさによりエツチング深さを正確に制御し、インク吐
出量を精密に制御できる。溝形状を有するシリコン構造
体はインク・ジェットｅノズル以外にシリコン・ガスク
ロマトグラフィー等にも使われており同様の効果が得ら
れる。
ット・ノズルの構造断面図である。インク・ジェット・
ノズルはプリンタ装置の印字ヘッドに使われる部品で２
Ｍ１シリコン１１中に形成された溝１２に充填したイン
クを圧電素子１３で加圧し吐き出すものである。蓋１４
は例えばパイレックスガラス等で靜を接着により接合さ
せる。溝１２の形成方法は電気化学エツチングで、Ｐ屋
シリコンの一部を表面よりエツチングしてＮ型シリコン
との界面で自動的にエツチング停止させる。印加電圧の
大きさによりエツチング深さを正確に制御し、インク吐
出量を精密に制御できる。溝形状を有するシリコン構造
体はインク・ジェットｅノズル以外にシリコン・ガスク
ロマトグラフィー等にも使われており同様の効果が得ら
れる。
上記説明に於てダイアフラムやカンチレバーや溝形状は
台形としているが、これは例えば面方位（１００）のシ
リコン基板を用いると傾斜部は（１１１）面となシ約５
５ の角度となる。しかしシリコン基板の面方位はこれ
に限定されるものではなく他の面方位であって屯良い。
台形としているが、これは例えば面方位（１００）のシ
リコン基板を用いると傾斜部は（１１１）面となシ約５
５ の角度となる。しかしシリコン基板の面方位はこれ
に限定されるものではなく他の面方位であって屯良い。
例えば（１１０）面を用いると傾斜部は９０°の壁とな
る。
る。
以上説明した様に本発明はＰＮ接合シリコンウェーハを
用いる電気化学エツチングに於て、印加電圧の値を変え
ることによりシリコンの膜厚や溝の深さを制御して、一
種類の厚さのＮｆｉエピタキシャル基板を用いて任意の
厚さのシリコン薄膜や任意の深さの＃Ｉを得たり、Ｎ型
層の厚さにばらつきがあっても一定のシリコン膜厚やシ
リコン溝深さを得たシすることができる効果がある。
用いる電気化学エツチングに於て、印加電圧の値を変え
ることによりシリコンの膜厚や溝の深さを制御して、一
種類の厚さのＮｆｉエピタキシャル基板を用いて任意の
厚さのシリコン薄膜や任意の深さの＃Ｉを得たり、Ｎ型
層の厚さにばらつきがあっても一定のシリコン膜厚やシ
リコン溝深さを得たシすることができる効果がある。
本発明の効果はシリコンダイア７５ム、シリコンカンチ
レバー、溝形成等に限定されるものではなく、シリコン
の３次元加工に於ても得られるものである。
レバー、溝形成等に限定されるものではなく、シリコン
の３次元加工に於ても得られるものである。
第１図は本発明の実施例を示すエツチング装置の構成図
である。 第２因は本発明の第２の実施例であるシリコンカンチレ
バーの構造断面図である。 第３図は本発明の第３の実施例であるインク・ジェット
・ノズルの構造断面図である。 第４図は従来の電気化学エツチングの方法を示す構成図
である。 １・・・・・・Ｐ屋膚、２・・・・・・Ｎ型層、３・・
・・・・シリコン基板、４・・・・・・酸化膜、５．５
′・・・・・・直流定電圧Ｋｍ、６・・・・・・白金電
極％ ７・・・・・・エツチング液、８・・・・・・ビ
ーム、９・・・・・・加圧ピン％１０・・・・・・台座
、１１・・・・・・ＰＭ１シリコン、１２・・・・・・
溝、１３・・・・・・圧電素子、１４・・・・・・蓋、
１５・・・・・・Ｎ型シリコン。
である。 第２因は本発明の第２の実施例であるシリコンカンチレ
バーの構造断面図である。 第３図は本発明の第３の実施例であるインク・ジェット
・ノズルの構造断面図である。 第４図は従来の電気化学エツチングの方法を示す構成図
である。 １・・・・・・Ｐ屋膚、２・・・・・・Ｎ型層、３・・
・・・・シリコン基板、４・・・・・・酸化膜、５．５
′・・・・・・直流定電圧Ｋｍ、６・・・・・・白金電
極％ ７・・・・・・エツチング液、８・・・・・・ビ
ーム、９・・・・・・加圧ピン％１０・・・・・・台座
、１１・・・・・・ＰＭ１シリコン、１２・・・・・・
溝、１３・・・・・・圧電素子、１４・・・・・・蓋、
１５・・・・・・Ｎ型シリコン。
Claims (1)
- Ｎ型導電層とＰ型導電層とからなるシリコン基板の前記
Ｎ型導電層に正極性電圧を印加して前記Ｐ型導電層をエ
ッチングする電気化学エッチング法に於て、前記正極性
電圧の値を調節することにより前記Ｐ型導電層のエッチ
ング量を所望の値に調整することを特徴とするエッチン
グの方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6133885A JPS61220335A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | エツチングの方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6133885A JPS61220335A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | エツチングの方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61220335A true JPS61220335A (ja) | 1986-09-30 |
| JPH0566728B2 JPH0566728B2 (ja) | 1993-09-22 |
Family
ID=13168247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6133885A Granted JPS61220335A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | エツチングの方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61220335A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63100780A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-02 | Fuji Electric Co Ltd | 圧力センサの製造方法 |
| US5451299A (en) * | 1992-12-23 | 1995-09-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method for reducing hydrogen absorption during chemical milling |
-
1985
- 1985-03-26 JP JP6133885A patent/JPS61220335A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63100780A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-02 | Fuji Electric Co Ltd | 圧力センサの製造方法 |
| JPH0573276B2 (ja) * | 1986-10-17 | 1993-10-14 | Fuji Electric Co Ltd | |
| US5451299A (en) * | 1992-12-23 | 1995-09-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method for reducing hydrogen absorption during chemical milling |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0566728B2 (ja) | 1993-09-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |