JPH0527246B2 - - Google Patents
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- JPH0527246B2 JPH0527246B2 JP59068497A JP6849784A JPH0527246B2 JP H0527246 B2 JPH0527246 B2 JP H0527246B2 JP 59068497 A JP59068497 A JP 59068497A JP 6849784 A JP6849784 A JP 6849784A JP H0527246 B2 JPH0527246 B2 JP H0527246B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive layer
- layer
- type conductive
- silicon
- engraving
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Weting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はシリコン基板の薄膜化に関し、特に電
気化学触刻法によりシリコン薄膜を形成する方法
に関する。
気化学触刻法によりシリコン薄膜を形成する方法
に関する。
（従来技術とその問題点）
シリコン基板を触刻溶液により触刻し薄膜化す
る技術はダイアフラム型シリコン圧力センサや加
速度センサやサーモパイル赤外線センサの製造に
使われている。例えばダイアフラム型シリコン圧
力センサは第１図に示す様にシリコン薄膜部１に
拡散抵抗２が形成された構造となつてる。拡散抵
抗２はイオン注入や熱拡散等によりシリコン基板
３と反対導電型の不純物を導入して形成される。
シリコン薄膜部１は被測定圧力が印加された時に
大きく変形し、大きな応力が発生する様に薄膜化
されている。応力の発生により拡散抵抗２の抵抗
値が変化して圧力が検出される。シリコン薄膜部
１は放電加工や化学触刻液により形成される。例
えば水酸化カリウムKOHやエチレン・ジアミ
ン・ピロカテコールEDPやヒドラジンを用いれ
ばシリコンは異方性触刻され第１図に示す傾斜部
４が形成される。（100）面シリコンウエーハを用
いれば傾斜部４は54.7°の角度を成す（111）面と
なる。あるいは硝酸HNO3やフツ酸HFを用いれ
ば等方性触刻され傾斜部は垂直となる。第１図に
示すダイアフラム型シリコン圧力センサの圧力−
電気信号返換の出力は応力に比例するが、応力が
シリコン薄膜部１の圧さの２乗に反比例する為、
小さな膜厚ばらつきでも大きな感度ばらつきを発
生する。感度ばらつかを低減する為には正確に膜
厚を制御する必要がある。従来、膜厚の制御は触
刻時間により行なわれていたがシリコン基板自身
に厚さばらつきがある為、正確な膜厚制御は困難
であつた。この為、均一な感度を有するダイアフ
ラム型圧力センサを安価にかつ大量生産すること
は困難であつた。
る技術はダイアフラム型シリコン圧力センサや加
速度センサやサーモパイル赤外線センサの製造に
使われている。例えばダイアフラム型シリコン圧
力センサは第１図に示す様にシリコン薄膜部１に
拡散抵抗２が形成された構造となつてる。拡散抵
抗２はイオン注入や熱拡散等によりシリコン基板
３と反対導電型の不純物を導入して形成される。
シリコン薄膜部１は被測定圧力が印加された時に
大きく変形し、大きな応力が発生する様に薄膜化
されている。応力の発生により拡散抵抗２の抵抗
値が変化して圧力が検出される。シリコン薄膜部
１は放電加工や化学触刻液により形成される。例
えば水酸化カリウムKOHやエチレン・ジアミ
ン・ピロカテコールEDPやヒドラジンを用いれ
ばシリコンは異方性触刻され第１図に示す傾斜部
４が形成される。（100）面シリコンウエーハを用
いれば傾斜部４は54.7°の角度を成す（111）面と
なる。あるいは硝酸HNO3やフツ酸HFを用いれ
ば等方性触刻され傾斜部は垂直となる。第１図に
示すダイアフラム型シリコン圧力センサの圧力−
電気信号返換の出力は応力に比例するが、応力が
シリコン薄膜部１の圧さの２乗に反比例する為、
小さな膜厚ばらつきでも大きな感度ばらつきを発
生する。感度ばらつかを低減する為には正確に膜
厚を制御する必要がある。従来、膜厚の制御は触
刻時間により行なわれていたがシリコン基板自身
に厚さばらつきがある為、正確な膜厚制御は困難
であつた。この為、均一な感度を有するダイアフ
ラム型圧力センサを安価にかつ大量生産すること
は困難であつた。
膜厚を正確に制御する為に様々な方法が提案さ
れているが性能や生産性や価格の点で問題があ
る。先ず高濃度ボロン層を用いる方法を第２図に
示す。シリコン基板３の表面に５×1019cm-3以上
の高濃度ボロン層５をエピタキシヤル成長あるい
は熱拡散により数μｍの厚さに形成する。更にそ
の上に低濃度エピタキシヤル層６を成長させ拡散
抵抗２を形成する。低濃度エピタキシシヤル層６
を成長させるのは高濃度ボロン層５の不純物濃度
が極度に高く、この中に中濃度（約３×1018cm
-3）の拡散抵抗２を形成するのが不可能な為であ
る。触刻液は前述したKOH、EDP、ヒドラジン
である。この方法の欠点は高濃度ボロン層と低濃
度エピタキシヤル層より構成されるシリコン基板
の価格が高いことと、熱工程中に高濃度ボロン層
５のボロンが再分布し、拡散抵抗２と接触しない
様、低濃度エピタキシヤル層６の厚さを充分厚く
しなくてはならないことである。次にPN接合シ
リコン基板を電気化学触刻し薄膜を形成する方法
を第３図に示す。Ｐ型導電層７とＮ型導電層８と
から成る２層シリコン基板の例えばＮ型導電層８
の表面を保護膜９で被覆するとともに電極配線を
施す。陰極電極１０は白金Ptである。触刻溶液
１１中に２層シリコン基板及び陰極電極１０を浸
して触刻する。触刻溶液はフツ酸HFでＮ型導電
層８に約0.5Vの正極性直流電圧を印加するとＰ
導電層７が触刻される。Ｐ型導電層７がすべて除
去されると触刻が停止し、２層シリコン基板はＮ
型導電層８のみが残る。この電気化学触刻法によ
り、窒化膜あるいは金属蒸着膜をマスク材として
ダイアフラム型シリコン圧力センサの薄膜を形成
することが可能である。しかし触刻溶液としてフ
ツ酸HFを用いるので等方性触刻され、第１図及
び第２図で示した傾斜部４は垂直となり薄膜端部
に応力が集中し破壊強度が弱い。
れているが性能や生産性や価格の点で問題があ
る。先ず高濃度ボロン層を用いる方法を第２図に
示す。シリコン基板３の表面に５×1019cm-3以上
の高濃度ボロン層５をエピタキシヤル成長あるい
は熱拡散により数μｍの厚さに形成する。更にそ
の上に低濃度エピタキシヤル層６を成長させ拡散
抵抗２を形成する。低濃度エピタキシシヤル層６
を成長させるのは高濃度ボロン層５の不純物濃度
が極度に高く、この中に中濃度（約３×1018cm
-3）の拡散抵抗２を形成するのが不可能な為であ
る。触刻液は前述したKOH、EDP、ヒドラジン
である。この方法の欠点は高濃度ボロン層と低濃
度エピタキシヤル層より構成されるシリコン基板
の価格が高いことと、熱工程中に高濃度ボロン層
５のボロンが再分布し、拡散抵抗２と接触しない
様、低濃度エピタキシヤル層６の厚さを充分厚く
しなくてはならないことである。次にPN接合シ
リコン基板を電気化学触刻し薄膜を形成する方法
を第３図に示す。Ｐ型導電層７とＮ型導電層８と
から成る２層シリコン基板の例えばＮ型導電層８
の表面を保護膜９で被覆するとともに電極配線を
施す。陰極電極１０は白金Ptである。触刻溶液
１１中に２層シリコン基板及び陰極電極１０を浸
して触刻する。触刻溶液はフツ酸HFでＮ型導電
層８に約0.5Vの正極性直流電圧を印加するとＰ
導電層７が触刻される。Ｐ型導電層７がすべて除
去されると触刻が停止し、２層シリコン基板はＮ
型導電層８のみが残る。この電気化学触刻法によ
り、窒化膜あるいは金属蒸着膜をマスク材として
ダイアフラム型シリコン圧力センサの薄膜を形成
することが可能である。しかし触刻溶液としてフ
ツ酸HFを用いるので等方性触刻され、第１図及
び第２図で示した傾斜部４は垂直となり薄膜端部
に応力が集中し破壊強度が弱い。
（発明の目的）
本発明の目的は前記欠点を除去し正確に薄膜の
制御できる薄膜形成の方法を提供することにあ
る。
制御できる薄膜形成の方法を提供することにあ
る。
（発明の構成）
本発明によればＰ型導電層とＮ型導電層とより
成る２層シリコン基板の非触刻部をシリコン酸化
膜で覆い一方の導電層に直流正極性電圧を印加し
ながら他方の導電層をヒドラジンからなる触刻溶
液により触刻することを特徴とする薄膜形成の方
法が得られる。
成る２層シリコン基板の非触刻部をシリコン酸化
膜で覆い一方の導電層に直流正極性電圧を印加し
ながら他方の導電層をヒドラジンからなる触刻溶
液により触刻することを特徴とする薄膜形成の方
法が得られる。
（実施例）
次に本発明について実施例を示す図面を参照し
て説明する。第４図は本発明の一実施例を示す触
刻装置の構成図である。特にダイアフラム型シリ
コン圧力センサの薄膜形成法を示す。２層シリコ
ン基板１２はＰ型導電層１３とＮ型導電層１４と
から構成されている。Ｐ型導電層１３の厚さは、
例えば、350μｍで比抵抗は10〜15Ω−cmであり、
Ｎ型導電層１４の厚さは、例えば、20μｍで比抵
抗は３〜5Ω−cmである。この様な２層シリコン
基板はＰ型シリコン基板に燐Ｐあるいは砒素As
を熱拡散することにより得られるし、あるいはエ
ピタキシヤル成長技術によりＰ型シリコン基板上
Ｎ型シリコン層を積層して容易に形成できる。当
刻２層シリコン基板の表面の熱酸化あるいは
CVD（Chemical Vapeur Deposition）法により
シリコン酸化膜１５を形成する。シリコン酸化膜
１５は２層シリコン基板１２の両面に形成するが
Ｎ型導電層１４側のシリコン酸化膜の一部を除去
しＮ型導電層に電極を接続する。Ｐ型導電層１３
側のシリコン酸化膜はＰ型導電層を触刻しない領
域のみを残して他は除去する。容器１６に触刻溶
液１７としてヒドラジンを満たしたヒータ１８に
より加熱し液温を約90℃とする。白金Ptを陰極
電極１９としてＮ型導電層１４が陽極となる様に
約3Vの直流電圧源２０を接続すると、Ｐ型導電
層１３のシリコン酸化膜に被覆されてない部分が
触刻される。今Ｐ型導電層１３の結晶面方位を
（100）面とするとヒドラジンには異方性があるの
で傾斜部には（111）面が現われ54.7°の角度とな
る。シリコン酸化膜に被覆されていない部分の開
口がＰ型導電層１３の厚さに比べ充分大きいと触
刻はＮ型導電層１４に達するまで進む。Ｐ型導電
層が除去されＮ型導電層が触刻溶液１７と接触す
ると触刻が停止する。これは陽極酸化によりＮ型
導電層の表面に薄いシリコン酸化膜が形成される
為と考えられる。Ｐ型導電層１３が触刻されるの
は印加電圧がPN接合に対して逆方向電圧となつ
ているのでＰ型導電層には電流が流れず酸化現象
が起こらない為であろう。印加電圧の大きさは
2V以上で上限は接合破壊電圧までである。
て説明する。第４図は本発明の一実施例を示す触
刻装置の構成図である。特にダイアフラム型シリ
コン圧力センサの薄膜形成法を示す。２層シリコ
ン基板１２はＰ型導電層１３とＮ型導電層１４と
から構成されている。Ｐ型導電層１３の厚さは、
例えば、350μｍで比抵抗は10〜15Ω−cmであり、
Ｎ型導電層１４の厚さは、例えば、20μｍで比抵
抗は３〜5Ω−cmである。この様な２層シリコン
基板はＰ型シリコン基板に燐Ｐあるいは砒素As
を熱拡散することにより得られるし、あるいはエ
ピタキシヤル成長技術によりＰ型シリコン基板上
Ｎ型シリコン層を積層して容易に形成できる。当
刻２層シリコン基板の表面の熱酸化あるいは
CVD（Chemical Vapeur Deposition）法により
シリコン酸化膜１５を形成する。シリコン酸化膜
１５は２層シリコン基板１２の両面に形成するが
Ｎ型導電層１４側のシリコン酸化膜の一部を除去
しＮ型導電層に電極を接続する。Ｐ型導電層１３
側のシリコン酸化膜はＰ型導電層を触刻しない領
域のみを残して他は除去する。容器１６に触刻溶
液１７としてヒドラジンを満たしたヒータ１８に
より加熱し液温を約90℃とする。白金Ptを陰極
電極１９としてＮ型導電層１４が陽極となる様に
約3Vの直流電圧源２０を接続すると、Ｐ型導電
層１３のシリコン酸化膜に被覆されてない部分が
触刻される。今Ｐ型導電層１３の結晶面方位を
（100）面とするとヒドラジンには異方性があるの
で傾斜部には（111）面が現われ54.7°の角度とな
る。シリコン酸化膜に被覆されていない部分の開
口がＰ型導電層１３の厚さに比べ充分大きいと触
刻はＮ型導電層１４に達するまで進む。Ｐ型導電
層が除去されＮ型導電層が触刻溶液１７と接触す
ると触刻が停止する。これは陽極酸化によりＮ型
導電層の表面に薄いシリコン酸化膜が形成される
為と考えられる。Ｐ型導電層１３が触刻されるの
は印加電圧がPN接合に対して逆方向電圧となつ
ているのでＰ型導電層には電流が流れず酸化現象
が起こらない為であろう。印加電圧の大きさは
2V以上で上限は接合破壊電圧までである。
第４図は本発明の概念を示す簡単な構成図であ
り、実際には触刻溶液１７が蒸発して濃度が変化
しない様還流装置を用い、また触刻が均一に進行
する様触溶液をスターラ等で撹拌することが望ま
しい。また図には明示されていないが２層シリコ
ン基板１２は両面とも鏡面研摩されており、Ｎ型
導電層１４の表面にはＰ型不純物が拡散され感圧
抵抗が形成されている。また電極接続部はＮ型高
濃度不純物が拡散されオーム性接触が成されてい
る。
り、実際には触刻溶液１７が蒸発して濃度が変化
しない様還流装置を用い、また触刻が均一に進行
する様触溶液をスターラ等で撹拌することが望ま
しい。また図には明示されていないが２層シリコ
ン基板１２は両面とも鏡面研摩されており、Ｎ型
導電層１４の表面にはＰ型不純物が拡散され感圧
抵抗が形成されている。また電極接続部はＮ型高
濃度不純物が拡散されオーム性接触が成されてい
る。
上記説明は（100）面２層シリコン基板を例に
とつてなされたが勿論面方位は（100）面に限定
されるものではなく他の方位であつても良い。ま
たＰ型導電層及びＮ型導電層の厚さと比抵抗も上
述の値に限定されるものではない。更に印加電圧
の極性についても逆方向として説明したが、順方
向極性で触刻することも可能と考えられる。この
場合Ｐ型導電層に電極を接続しＮ型導電層を触刻
することになる。但しＮ型導電層もバイアスされ
順方向電流が流されるので印加電圧の大きさには
制限があり、Ｎ型導電層が陽極酸化されることな
く触刻されＰ型導電層のみが陽極酸化されるよう
な値となる。
とつてなされたが勿論面方位は（100）面に限定
されるものではなく他の方位であつても良い。ま
たＰ型導電層及びＮ型導電層の厚さと比抵抗も上
述の値に限定されるものではない。更に印加電圧
の極性についても逆方向として説明したが、順方
向極性で触刻することも可能と考えられる。この
場合Ｐ型導電層に電極を接続しＮ型導電層を触刻
することになる。但しＮ型導電層もバイアスされ
順方向電流が流されるので印加電圧の大きさには
制限があり、Ｎ型導電層が陽極酸化されることな
く触刻されＰ型導電層のみが陽極酸化されるよう
な値となる。
（発明の効果）
本発明の薄膜形成の方法を用いてダイアフラム
型シリコン圧力センサを製造すれば薄膜部の厚さ
は触刻時間に関係なくエピタキシヤル層の厚さ精
度あるいは拡散層の深さ精度により決まる。エピ
タキシヤル層の厚さ及び拡散層の深さは現在の集
積回路技術で高精度にかつ均一に制御することが
可能で従来の触刻時間制御法では得られない高精
度、均一な薄膜が得られ、高精度なダイアフラム
型シリコン圧力センサを大量に安価に提供でき
る。
型シリコン圧力センサを製造すれば薄膜部の厚さ
は触刻時間に関係なくエピタキシヤル層の厚さ精
度あるいは拡散層の深さ精度により決まる。エピ
タキシヤル層の厚さ及び拡散層の深さは現在の集
積回路技術で高精度にかつ均一に制御することが
可能で従来の触刻時間制御法では得られない高精
度、均一な薄膜が得られ、高精度なダイアフラム
型シリコン圧力センサを大量に安価に提供でき
る。
本発明の薄膜形成の方法はダイアフラム型シリ
コン圧力センサだけに適用されるものではなく、
シリコン加速度センサやサーモパイル赤外線セン
サの薄膜形成に応用することが可能である。更に
センサデパイズだけでなく他の薄膜機能デバイス
への応用も可能である。
コン圧力センサだけに適用されるものではなく、
シリコン加速度センサやサーモパイル赤外線セン
サの薄膜形成に応用することが可能である。更に
センサデパイズだけでなく他の薄膜機能デバイス
への応用も可能である。
第１図は通常のダイアフラム型シリコン圧力セ
ンサの構造断面図である。第２図は高濃度ボロン
層により膜厚制御したダイアフラム型シリコン圧
力センサの構造断面図である。第３図は従来の電
気化学触刻法の構成図である。第４図は本発明の
一実施例を示す薄膜形成法の構成図である。 １……シリコン薄膜部、２……拡散抵抗、３…
…シリコン基板、４……傾斜部、５……高濃度ボ
ロン層、６……低濃度エピタキシヤル層、７……
Ｐ型導電層、８……Ｎ型導電層、９……保護膜、
１０……陰極電極、１１……触刻溶液、１２……
２層シリコン基板、１３……Ｐ型導電層、１４…
…Ｎ型導電層、１５……シリコン酸化膜、１６…
…容器、１７……触刻溶液、１８……ヒータ、１
９……陰極電極、２０……直流電圧源。
ンサの構造断面図である。第２図は高濃度ボロン
層により膜厚制御したダイアフラム型シリコン圧
力センサの構造断面図である。第３図は従来の電
気化学触刻法の構成図である。第４図は本発明の
一実施例を示す薄膜形成法の構成図である。 １……シリコン薄膜部、２……拡散抵抗、３…
…シリコン基板、４……傾斜部、５……高濃度ボ
ロン層、６……低濃度エピタキシヤル層、７……
Ｐ型導電層、８……Ｎ型導電層、９……保護膜、
１０……陰極電極、１１……触刻溶液、１２……
２層シリコン基板、１３……Ｐ型導電層、１４…
…Ｎ型導電層、１５……シリコン酸化膜、１６…
…容器、１７……触刻溶液、１８……ヒータ、１
９……陰極電極、２０……直流電圧源。
Claims (1)
- １ Ｐ型導電層とＮ型導電層とより成る２層シリ
コン基板の非触刻部をシリコン酸化膜で覆い一方
の導電層に直流正極性電圧を印加しながら他方の
導電層をヒドラジンからなる触刻溶液により触刻
することを特徴とする薄膜形成の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59068497A JPS60211945A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 薄膜形成の方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59068497A JPS60211945A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 薄膜形成の方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211945A JPS60211945A (ja) | 1985-10-24 |
| JPH0527246B2 true JPH0527246B2 (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=13375388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59068497A Granted JPS60211945A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 薄膜形成の方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60211945A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6376440A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Nec Corp | エツチング方法 |
-
1984
- 1984-04-06 JP JP59068497A patent/JPS60211945A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60211945A (ja) | 1985-10-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |