JPH0526898A - 薄膜センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリコン基板上に形状する薄膜センサに関す
るものである。 【構成】 シリコン基板１上に形成される薄膜センサの
電極部３に於て歪ゲージの材料としてＮｉＣｒＳｉを使
用するもので、ＮｉＣｒＳｉの組成として特定の４点で
囲まれる領域よりなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は半導体よりなる薄膜セン
サに関するものである。

【０００３】

【従来の技術】本発明に係る従来技術としては特開昭６
４−３２１７５号の公報がある。このものは半導体の微
小な変化による抵抗変化を検出することによつて加速度
を検出する薄膜センサである。すなわち半導体基板上に
成形され、一端を支持された片持梁の支持部付近に拡散
抵抗を形成し、片持梁の変化に応じて拡散抵抗に生じる
抵抗値の変化を検出するもので、エピタキンヤル層のな
いシリコン基板を使用し、片持梁の厚み制御をエツチン
グマスクの酸化膜の段差付けを行つて製造するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記薄膜センサ
の製造方法は電極成形工程でアルミニウム配線で拡散ゲ
ージとの接続をはかり、最終保護膜形成工程で、窒化膜
を被覆し、パツド部とエツチング部に孔をあけ、耐薬品
性の強いワツクス等を表面全部に塗布するものである。

【０００５】このようにアルミニウムにて電極を形成
後、シリコンウエハの形状形成を行うが強いアルカリ溶
液にてエツチングするために、アルミニウム電極は腐蝕
しやすく、この腐蝕を防止するために窒化膜である窒化
シリコンで保護する方法が行われているが、この工程が
複雑で工数がかかるとういう問題点がある。

【０００６】そこで、本発明は薄膜センサの製造におい
てエツチング液の作用により電極が腐蝕することなく、
かつ窒化膜で保護する必要のない薄膜センサを提供する
ことをその技術的課題とする。

【０００７】

【発明の構成】

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するために講じた本発明の技術的手段は、シリコン基
板上に拡散抵抗と電極部を形成し、形状形成工程におい
てアルカリエツチング工程を要する薄膜センサにおい
て、電極部を構成する電極膜の歪ゲージの材料としてＮ
ｉＣｒＳｉを使用した薄膜センサでＮｉＣｒＳｉの組成
として（Ｎｉ₄₀Ｃｒ₆₀）₉₉Ｓｉ₁ ａｔ％、（Ｎｉ₄₀Ｃｒ
₆₀）₉₄Ｓｉ₆ ａｔ％、（Ｎｉ₉₀Ｃｒ₁₀）₉₉Ｓｉ₁ ａｔ
％、（Ｎｉ₉₀Ｃｒ₁₀）₈₅Ｓｉ₁₅ａｔ％の４点で囲まれる
領域よりなる薄膜センサである。

【０００９】

【作用】電極膜に耐アルカリ性の強いＮｉＣｒＳｉの材
料を使用することにより薄膜センサ製造工程においてエ
ツチング材のアルカリ性溶剤を使用しても電極薄膜の腐
蝕が全くないものであり、加速度センサおよび圧力セン
サの電極材料として使用される。

【００１０】

【実施例】以下、前述した技術的手段を具体化した第１
実施例について説明する。

【００１１】図１は薄膜センサである加速度センサの製
造工程を示す。

【００１２】（ａ）は酸化膜、ＮｉＣｒＳｉ膜の成膜工
程を示す。

【００１３】両面に熱酸化膜２がついた基板１（シリコ
ンウエハ）上に、歪ゲージ材である本発明のニツケルク
ロームシリコン３（ＮｉＣｒＳｉ）をスパッタ法により
成膜したものである。

【００１４】（ｂ）はＮｉＣｒＳｉ膜パターニング工程
を示す。

【００１５】次にＮｉＣｒＳｉ膜のパターニング工程で
塗布し露光、パターニング、ポストベーク後現像し、レ
ジスト膜のパターンが残り、ドライエツチングを行いＣ
ＶＤでレジスト灰化後、剥離液で除去し、図示するよう
にゲージを形成する。

【００１６】（ｃ）は保護膜の成膜工程を示す。

【００１７】次に保護膜４（ＳｉＯ₂ ）を成膜パターニ
ングするもので、保護膜であるＳｉＯ₂ （又はＳｉＮで
もよい）をスパッタ法により成膜するものでＮｉＣｒＳ
ｉ膜の電極となる部分には保護膜４を付けないためにレ
ジストを塗布したのち、露光、パターンニング、ポスト
ベーク、現像後、前記（ｂ）に示す方法と同様にドライ
エツチングを行い、ＣＶＤでレジスト灰化、剥離液でレ
ジストを除去すると（ｃ）に示すようにＳｉＯ₂ の保護
膜を形成する。

【００１８】（ｄ）は酸化膜エツチング工程を示す。

【００１９】次に形状成形を行うもので、（ｃ）の両面
にレジストを塗布し露光、パターング、現像後酸化膜
（ＳｉＯ₂ ）をエツチングしレジストを除去するもので
ある。

【００２０】（ｅ）はアルカリエツチング工程を示す。

【００２１】次にアルカリエツチングは強いアルカリ性
溶剤を使用するもので、エツチングされる部分は保護膜
４（ＳｉＯ又はＳｉＮ）と酸化膜２（ＳｉＯ₂ ）で被覆
されていない部分である。ＮｉＣｒＳｉ膜３の電極膜部
分は耐アルカリ性に優れているためにアルカリエツチン
グされずに残り、図示するように形成される。

【００２２】次に本発明の第２実施例について、図２に
基づいて説明する。

【００２３】図２は薄膜センサである圧力センサの製造
工程を示す。

【００２４】（ａ）は酸化膜、μｃ−Ｓｉ膜の成膜工程
を示す。

【００２５】ゲージ膜に微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）
を用いるもので、両面に酸化膜２がついた基板１（シリ
コンウエハ）上にμｃ−Ｓｉのゲージ膜５を成膜する。

【００２６】（ｂ）はパターニング工程を示す。

【００２７】次に、μｃ−Ｓｉ膜５のパターニング工程
で第１実施例と同様に行い、図示するようにゲージを形
成する。

【００２８】（ｃ）は保護膜の成膜工程を示す。

【００２９】次に保護膜６（ＳｉＯ₂ 又はＳｉＮ）をス
パツタ法により成膜し、ＮｉＣｒＳｉ膜の電極となる部
分には保護膜をつけないために第１実施例と同様な方法
で保護膜を形成する。

【００３０】（ｄ）は電極膜の成膜工程を示す。

【００３１】次に電極膜７としてＮｉＣｒＳｉをリフト
オフして形成する。

【００３２】（ｅ）は酸化膜エツチング工程を示す。

【００３３】次にＨＦでＳｉＯ₂ の窓あけを行う。

【００３４】（ｆ）アルカリエツチング工程を示す。

【００３５】次に強いアルカリ性溶剤を使用し、アルカ
リエツチングを行う。エツチングされる部分は保護膜Ｓ
ｉＯ₂ と酸化酸で覆われていない部分である。

【００３６】前記電極膜５のＮｉＣｒＳｉは耐アルカリ
性に優れているために、アルカリエツチングされない。

【００３７】この結果（ｇ）に示すように圧力センサが
形成できるものである。

【００３８】前記加速度センサ、及び圧力センサの電極
膜として使用されるＮｉＣｒＳｉの組成は状態図の（Ｎ
ｉ₄₀Ｃｒ₆₀）₉₉Ｓｉ₁ 、（Ｎｉ₄₀Ｃｒ₆₀）₉₄Ｓｉ₆ 、
（Ｎｉ₉₀Ｃｒ₁₀）₉₉Ｓｉ₁ 、（Ｎｉ₉₀Ｃｒ₁₀）₈₅Ｃｒ₁₅
の４点で囲まれた領域で、図３に示す固溶図に於て、Ｎ
ｉが多いと耐腐性が悪くなり、Ｃｒが多いとＣｒが酸化
しＣｒ₂ Ｏ₃ になりワイヤーボンデイングがつきにくく
なり、更にＳｉがないとターゲツトが作りにくいもので
ある。

【００３９】図３に示す領域の組成のＮｉＣｒＳｉはＴ
ｃＲが小さく温度特性に優れているために電極材料に適
しており、又ＮｉＣｒＳｉ膜にワイヤーボンデイングし
た場合高い強度が得られる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は次の効果を有する。すなわち、
（１）電極材料に耐アルカリ性に優れたＮｉＣｒＳｉを
用いることにより製造工程を簡略化できる。

【００４１】（２）ＮｉＣｒＳｉはアルカリ溶液により
腐蝕せず、ゲージ率も下がらない為、電極膜としてばか
りでなく、ゲージ膜としても使用できる。

【００４２】（３）ボンデイング性が良好なため、電極
膜に適している。

【００４３】（４）ＮｉＣｒＳｉの組成はＴｃＲが小さ
いために、センサの温度特性に影響しない。

【００４４】（５）ＮｉＣｒＳｉの抵抗値が組付的に安
定であるために電極が原因となるセンサの経時変化の異
常は見られない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の加速度センサの工程の説明図で
（ａ）〜（ｅ）は各工程を示すものである。

【図２】第２実施例の圧力センサの工程の説明図で
（ａ）〜（ｈ）は各工程を示すものである。

【図３】本実施例のＮｉＣｒＳｉの組成の状態図であ
る。

【符号の説明図】

１ シリコン基板 ２ 酸化膜 ３、５ ＮｉＣｒＳｉ膜（電極膜） ４、６、７ 保護膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン基板上に形状され、一端を支持
   した片持梁の支持部付近に拡散抵抗と電極部とを形成し
   てなる薄膜センサに於て、前記電極部を構成する電極膜
   の歪ゲージの材料として、ＮｉＣｒＳｉを使用した薄膜
   センサ。
2. 【請求項２】 前記ＮｉＳｉＣｒの組成として（Ｎｉ₄₀
   Ｃｒ₆₀）₉₉Ｓｉ₁ ａｔ％、（Ｎｉ₄₀Ｃｒ₆₀）₉₄Ｓｉ₆ ａ
   ｔ％、（Ｎｉ₉₀Ｃｒ₁₀）₉₉Ｓｉ₁ ａｔ％、（Ｎｉ₉₀Ｃｒ
   ₁₀）₈₅Ｓｉ₁₅ａｔ％、の４点で囲まれる領域よりなる特
   許請求の範囲第１項に示す薄膜センサ。