JPH0719769B2 - ストップエッチング方法 - Google Patents
ストップエッチング方法Info
- Publication number
- JPH0719769B2 JPH0719769B2 JP11010188A JP11010188A JPH0719769B2 JP H0719769 B2 JPH0719769 B2 JP H0719769B2 JP 11010188 A JP11010188 A JP 11010188A JP 11010188 A JP11010188 A JP 11010188A JP H0719769 B2 JPH0719769 B2 JP H0719769B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- junction
- etching
- layer
- etching method
- diaphragm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体基板中に形成されたPN接合に電圧を印
加し、電気化学的にエッチングしてPN接合部でエッチン
グを止める、例えば半導体圧力センサのダイヤフラム形
成に利用されるストップエッチング方法に関する。
加し、電気化学的にエッチングしてPN接合部でエッチン
グを止める、例えば半導体圧力センサのダイヤフラム形
成に利用されるストップエッチング方法に関する。
〔従来の技術〕 半導体圧力センサは、薄い半導体ダイヤフラムにひずみ
ゲージを形成し、圧力によってダイヤフラムの変形した
場合のひずみゲージ抵抗変化を利用して圧力を検出す
る。このためには半導体基板を局部的に所定の深さまで
エッチングして均一な厚さのダイヤフラム部を形成する
必要がある。このために半導体基板にエピタキシャル法
あるいは不純物拡散により板面に平行なPN接合を形成
し、Ｎ層側を正としエッチング液中の電極を負として電
気化学的にエッチングすることにより、エッチングをPN
接合部で停止させるストップエッチング方法が採用され
る。この方法は、半導体基板の上記の圧力のセンサのダ
イヤフラム形成のような局部的な加工に限らず全面的な
加工にも用いられる。
ゲージを形成し、圧力によってダイヤフラムの変形した
場合のひずみゲージ抵抗変化を利用して圧力を検出す
る。このためには半導体基板を局部的に所定の深さまで
エッチングして均一な厚さのダイヤフラム部を形成する
必要がある。このために半導体基板にエピタキシャル法
あるいは不純物拡散により板面に平行なPN接合を形成
し、Ｎ層側を正としエッチング液中の電極を負として電
気化学的にエッチングすることにより、エッチングをPN
接合部で停止させるストップエッチング方法が採用され
る。この方法は、半導体基板の上記の圧力のセンサのダ
イヤフラム形成のような局部的な加工に限らず全面的な
加工にも用いられる。
ストップエッチング方法によりPN接合まで正確にエッチ
ングするには、そのPN接合への逆印加電圧に対する逆も
れ電流が小さな値を持たなければならない。しかし、例
えば圧力センサ製造の際には、ダイヤフラム部の周囲に
ひずみゲージの出力信号処理回路を集積してからストッ
プエッチングを行うため、第２図（ａ）に示すように、
n+シリコン基板１の一面に積層されてPN接合12を介する
ｐ形エピタキシャル層２への回路素子形成工程でシリコ
ン細片などの導電性物質21,22が表面あるいは側面に付
着することが多い。このような付着物を除去するため、
第２図（ｂ）に示すようにレジスト膜３で被覆したのち
付着物21,22の上の部分のレジスト膜３を現像液で除去
してエッチングしようとする。しかし、実際には第２図
（ｃ）に示すようにレジスト膜３の除去し切れない部分
34が生ずる。従ってエッチングしても付着物22が第２図
（ｄ）のように残る。このように付着物22がPN接合12の
側面の露出部に残っていると、このPN接合12への逆電圧
印加時の逆もれ電流は、第３図に線31で示すような初期
の値より線32で示すように若干改善されるもののまだか
なり大きい。従って、そのまま第２図（ｅ）に示すよう
にエッチングすべき部分を残したマスク材４で被覆し、
予備エッチングで粗仕上げ凹部51を形成後、第３図のVE
程度の大きさの逆電圧を印加して電気化学エッチングを
行うと、第２図（ｆ）に示すように付着物22などによる
もれ電流によりエッチングがPN接合12で停止しないで破
線52まで達する凹部５が形成されてしまう。
ングするには、そのPN接合への逆印加電圧に対する逆も
れ電流が小さな値を持たなければならない。しかし、例
えば圧力センサ製造の際には、ダイヤフラム部の周囲に
ひずみゲージの出力信号処理回路を集積してからストッ
プエッチングを行うため、第２図（ａ）に示すように、
n+シリコン基板１の一面に積層されてPN接合12を介する
ｐ形エピタキシャル層２への回路素子形成工程でシリコ
ン細片などの導電性物質21,22が表面あるいは側面に付
着することが多い。このような付着物を除去するため、
第２図（ｂ）に示すようにレジスト膜３で被覆したのち
付着物21,22の上の部分のレジスト膜３を現像液で除去
してエッチングしようとする。しかし、実際には第２図
（ｃ）に示すようにレジスト膜３の除去し切れない部分
34が生ずる。従ってエッチングしても付着物22が第２図
（ｄ）のように残る。このように付着物22がPN接合12の
側面の露出部に残っていると、このPN接合12への逆電圧
印加時の逆もれ電流は、第３図に線31で示すような初期
の値より線32で示すように若干改善されるもののまだか
なり大きい。従って、そのまま第２図（ｅ）に示すよう
にエッチングすべき部分を残したマスク材４で被覆し、
予備エッチングで粗仕上げ凹部51を形成後、第３図のVE
程度の大きさの逆電圧を印加して電気化学エッチングを
行うと、第２図（ｆ）に示すように付着物22などによる
もれ電流によりエッチングがPN接合12で停止しないで破
線52まで達する凹部５が形成されてしまう。
本発明の課題は、上記の問題を解決し、PN接合部で確実
にエッチングが停止するストップエッチング方法を提供
することにある。
にエッチングが停止するストップエッチング方法を提供
することにある。
上記の課題の解決のために、本発明は、PN接合を形成し
た半導体基板をエッチング液中にてＮ層にエッチング液
に対して正の電圧を印加してＮ層の表面の露出部からPN
接合部まで電気化学的にエッチングするストップエッチ
ング方法において、Ｐ層表面のＮ層の露出部に対向する
領域を囲んでＰ層表面からPN接合より深いＮ層部分に達
する環状溝を形成したのちエッチングを行うものとす
る。
た半導体基板をエッチング液中にてＮ層にエッチング液
に対して正の電圧を印加してＮ層の表面の露出部からPN
接合部まで電気化学的にエッチングするストップエッチ
ング方法において、Ｐ層表面のＮ層の露出部に対向する
領域を囲んでＰ層表面からPN接合より深いＮ層部分に達
する環状溝を形成したのちエッチングを行うものとす
る。
Ｐ層側からPN接合より深い溝を形成することにより、基
板の周縁のPN接合の露出部を短絡する付着物あるいは欠
陥を流れる逆もれ電流は、PN接合の溝の内面での露出部
で阻止されるため、逆もれ電流は減少し、第３図の線33
に示すような逆方向特性が得られるので、PN接合へ逆電
圧VEを加えることによる電気化学的エッチングをPN接合
部で確実に停止させることができる。
板の周縁のPN接合の露出部を短絡する付着物あるいは欠
陥を流れる逆もれ電流は、PN接合の溝の内面での露出部
で阻止されるため、逆もれ電流は減少し、第３図の線33
に示すような逆方向特性が得られるので、PN接合へ逆電
圧VEを加えることによる電気化学的エッチングをPN接合
部で確実に停止させることができる。
第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例を示し、第２
図と共通の部分には同一の符号が付されている。この場
合、第２図と同様に周縁部に導電性物質21,22が付着し
たn+シリコン基板１（図ａ）のｐ層２側に、レジスト膜
３を塗布機を用いて塗布する（図ｂ）。次いで凹部形成
部より外側でレジスト膜３に環状の開口部30を形成し
（図ｃ）、レジスト膜３をマスクとして適当なエッチン
グ方法で凹溝６をPN接合12を越える深さまで掘り下げる
（図ｄ）。これにより耐圧劣化の原因となる箇所、例え
ば導電性付着物22の付着したPN接合12の基板側面の露出
部と凹部形成部のPN接合12とは完全に隔離され、第３図
の線33に示すように耐圧が向上する。このあと、凹部形
成部のみに開口部を有するマスク４により溝６の中を含
めて被覆したのち適当なエッチング方法で粗仕上げ凹部
51を形成し（図ｅ）、エッチング槽内でN+基板１を陽
極、エッチング液すなわち、対向配置された電極を陰極
としてPN接合12に逆電圧を印加しながらエッチングすれ
ば、PN接合部でエッチングを確実に停止し、ｐ層２の厚
さのダイヤフラム部を残す凹部５が形成される（図
ｆ）。
図と共通の部分には同一の符号が付されている。この場
合、第２図と同様に周縁部に導電性物質21,22が付着し
たn+シリコン基板１（図ａ）のｐ層２側に、レジスト膜
３を塗布機を用いて塗布する（図ｂ）。次いで凹部形成
部より外側でレジスト膜３に環状の開口部30を形成し
（図ｃ）、レジスト膜３をマスクとして適当なエッチン
グ方法で凹溝６をPN接合12を越える深さまで掘り下げる
（図ｄ）。これにより耐圧劣化の原因となる箇所、例え
ば導電性付着物22の付着したPN接合12の基板側面の露出
部と凹部形成部のPN接合12とは完全に隔離され、第３図
の線33に示すように耐圧が向上する。このあと、凹部形
成部のみに開口部を有するマスク４により溝６の中を含
めて被覆したのち適当なエッチング方法で粗仕上げ凹部
51を形成し（図ｅ）、エッチング槽内でN+基板１を陽
極、エッチング液すなわち、対向配置された電極を陰極
としてPN接合12に逆電圧を印加しながらエッチングすれ
ば、PN接合部でエッチングを確実に停止し、ｐ層２の厚
さのダイヤフラム部を残す凹部５が形成される（図
ｆ）。
第４図（ａ）〜（ｆ）は増幅回路部をダイヤフラム部を
有するシリコン基板に集積した圧力センサのダイヤフラ
ム部を本発明に基づくストップエッチング方法で形成し
た工程を示す。第１図，第２図と共通の部分には同一の
符号が付されている。第４図（ａ）は増幅回路部を形成
したシリコン基板の状態を示し、n+基板上１にp,nのエ
ピタキシャル層2,11を埋込層13を介して積層し、このｎ
層11にｐ形ゲージ拡散抵抗層14,増幅回路のNPNトランジ
スタ15などを分離層16を介して形成した後、Al蒸着膜７
により配線を行い、さらにこの上にSi3N4膜８を被覆し
ている。この状態では基板周縁部でPN接合12はAl膜７に
より完全に短絡されており、第３図の線31のエッチング
電圧VEでのもれ電流値は数アンペアに達する。次に第１
図（ｂ）〜（ｄ）と同様にして周端部のSi3N4膜８上に
レジスト膜３の開口部30をあけ（図b,c）、この部分を
弗酸および弗硝酸系のエッチング液でPN接合12を十分に
越える深さまでエッチングして凹溝６を形成し、Al膜７
またはその他の導電性物質で短絡されていた周端部のPN
接合12をゲージ抵抗，増幅回路下のPN接合12と隔離する
（図ｄ）。この状態で、第３図の線33のエッチング電圧
VEでのもれ電流は10ミリアンペア以下となり、初期状態
に比較してもれ電流は100分の１以下になる。第４図
（ｅ）は、第１図（ｅ）と同様にシリコン基板の表，裏
面に適当なマスク４を形成した後、ドライエッチングで
ダイヤフラム部の裏面から粗仕上げ凹部51を形成したも
のである。次いで、弗酸系のエッチング液中に浸漬して
n+基板１を陽極，エッチング液を陰極として電圧を印加
し、ストップエッチングを行ってPN接合12までの深さの
溝５を形成すると、その上のダイヤフラム部にゲージ抵
抗層14が存在する（図ｆ）。もちろんこのような凹部５
は１枚のシリコン板に多数同時に形成される。
有するシリコン基板に集積した圧力センサのダイヤフラ
ム部を本発明に基づくストップエッチング方法で形成し
た工程を示す。第１図，第２図と共通の部分には同一の
符号が付されている。第４図（ａ）は増幅回路部を形成
したシリコン基板の状態を示し、n+基板上１にp,nのエ
ピタキシャル層2,11を埋込層13を介して積層し、このｎ
層11にｐ形ゲージ拡散抵抗層14,増幅回路のNPNトランジ
スタ15などを分離層16を介して形成した後、Al蒸着膜７
により配線を行い、さらにこの上にSi3N4膜８を被覆し
ている。この状態では基板周縁部でPN接合12はAl膜７に
より完全に短絡されており、第３図の線31のエッチング
電圧VEでのもれ電流値は数アンペアに達する。次に第１
図（ｂ）〜（ｄ）と同様にして周端部のSi3N4膜８上に
レジスト膜３の開口部30をあけ（図b,c）、この部分を
弗酸および弗硝酸系のエッチング液でPN接合12を十分に
越える深さまでエッチングして凹溝６を形成し、Al膜７
またはその他の導電性物質で短絡されていた周端部のPN
接合12をゲージ抵抗，増幅回路下のPN接合12と隔離する
（図ｄ）。この状態で、第３図の線33のエッチング電圧
VEでのもれ電流は10ミリアンペア以下となり、初期状態
に比較してもれ電流は100分の１以下になる。第４図
（ｅ）は、第１図（ｅ）と同様にシリコン基板の表，裏
面に適当なマスク４を形成した後、ドライエッチングで
ダイヤフラム部の裏面から粗仕上げ凹部51を形成したも
のである。次いで、弗酸系のエッチング液中に浸漬して
n+基板１を陽極，エッチング液を陰極として電圧を印加
し、ストップエッチングを行ってPN接合12までの深さの
溝５を形成すると、その上のダイヤフラム部にゲージ抵
抗層14が存在する（図ｆ）。もちろんこのような凹部５
は１枚のシリコン板に多数同時に形成される。
第５図，第６図，第７図は、第４図に示した工程を経て
製造された半導体圧力センサのダイヤフラム部厚さ，ス
パン（ブリッジ出力）および出力非直線性をそれぞれ従
来の方式で製造したセンサと比較して示した頻度分布図
で、いずれも線９が従来方式による場合、線10が本発明
に基づく方式による場合である。なお出力非直線性はフ
ルスケールに対する％で比較した。これらより、本発明
の方式によれば従来方式に比べてダイヤフラム部厚さの
ばらつきが非常に小さくなり、それに伴ってスパン，非
直線性のばらつきも非常に小さくなっていることがわか
る。また、それ以外にも温度特性等もかなり改善され
た。
製造された半導体圧力センサのダイヤフラム部厚さ，ス
パン（ブリッジ出力）および出力非直線性をそれぞれ従
来の方式で製造したセンサと比較して示した頻度分布図
で、いずれも線９が従来方式による場合、線10が本発明
に基づく方式による場合である。なお出力非直線性はフ
ルスケールに対する％で比較した。これらより、本発明
の方式によれば従来方式に比べてダイヤフラム部厚さの
ばらつきが非常に小さくなり、それに伴ってスパン，非
直線性のばらつきも非常に小さくなっていることがわか
る。また、それ以外にも温度特性等もかなり改善され
た。
本発明によれば、半導体基板のPN接合への逆電圧印加に
よりＮ層のみを電気化学的にエッチングするストップエ
ッチングにおいて、基板周縁部での接合露出部での短絡
によるもれ電流増加を、周縁部とエッチング部の間にエ
ッチングされないＰ層側よりPN接合を越える溝を形成す
ることにより短絡部を分離して防止することができる。
その結果、エッチングはPN接合部で確実に停止でき、所
定の厚さの部分の形成ができるので、特に半導体圧力セ
ンサの製造に有効に適用できる。
よりＮ層のみを電気化学的にエッチングするストップエ
ッチングにおいて、基板周縁部での接合露出部での短絡
によるもれ電流増加を、周縁部とエッチング部の間にエ
ッチングされないＰ層側よりPN接合を越える溝を形成す
ることにより短絡部を分離して防止することができる。
その結果、エッチングはPN接合部で確実に停止でき、所
定の厚さの部分の形成ができるので、特に半導体圧力セ
ンサの製造に有効に適用できる。
第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例の経過を順次
示す断面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は従来のストップエ
ッチング方法の一例の経過を順次示す断面図、第３図は
露出部短絡の影響を示すPN接合特性線図、第４図（ａ）
〜（ｆ）は本発明によるストップエッチング方法を用い
た半導体圧力センサの製造工程の一部を順次示す断面
図、第５図は従来方式と本発明の一実施例を用いた圧力
センサダイヤフラム部厚さ、第６図は同じく圧力センサ
スパン、第７図は同じく出力非直線性の比較をそれぞれ
示す頻度分布図である。 1:n+シリコン基板、2:pエピタキシャル層、3:レジスト
膜、4:マスク、5:凹部、6:凹溝。
示す断面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は従来のストップエ
ッチング方法の一例の経過を順次示す断面図、第３図は
露出部短絡の影響を示すPN接合特性線図、第４図（ａ）
〜（ｆ）は本発明によるストップエッチング方法を用い
た半導体圧力センサの製造工程の一部を順次示す断面
図、第５図は従来方式と本発明の一実施例を用いた圧力
センサダイヤフラム部厚さ、第６図は同じく圧力センサ
スパン、第７図は同じく出力非直線性の比較をそれぞれ
示す頻度分布図である。 1:n+シリコン基板、2:pエピタキシャル層、3:レジスト
膜、4:マスク、5:凹部、6:凹溝。
Claims (1)
- 【請求項１】PN接合を形成した半導体基板をエッチング
液中にてＮ層にエッチング液に対して正の電圧を印加し
てＮ層の表面への露出部からPN接合部まで電気化学的に
エッチングする方法において、Ｐ層表面のＮ層露出部に
対向する領域を囲んでＰ層表面からPN接合より深いＮ層
部分に達する環状溝を形成したのちエッチングを行うこ
とを特徴とするストップエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11010188A JPH0719769B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | ストップエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11010188A JPH0719769B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | ストップエッチング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01280319A JPH01280319A (ja) | 1989-11-10 |
| JPH0719769B2 true JPH0719769B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=14527063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11010188A Expired - Lifetime JPH0719769B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | ストップエッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719769B2 (ja) |
-
1988
- 1988-05-06 JP JP11010188A patent/JPH0719769B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01280319A (ja) | 1989-11-10 |
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