JPH07302915A - 半導体センサの製造方法 - Google Patents

半導体センサの製造方法

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JPH07302915A
JPH07302915A JP9407894A JP9407894A JPH07302915A JP H07302915 A JPH07302915 A JP H07302915A JP 9407894 A JP9407894 A JP 9407894A JP 9407894 A JP9407894 A JP 9407894A JP H07302915 A JPH07302915 A JP H07302915A
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JP
Japan
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semiconductor
etching
thin film
light
manufacturing
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JP9407894A
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English (en)
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Kazumasa Kobayashi
一雅 小林
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出感度にバラツキの少ない半導体センサを
製造する方法を提案する。 【構成】 一方の面に半導体薄膜が形成された半導体基
板から成る半導体ウエハの半導体基板の一部をエッチン
グにより除去し、残された半導体基板を半導体薄膜(ヒ
ンジ2A〜2D)によって支持し、ヒンジの変形量から
荷重或いは加速度を検出する構造の半導体センサの製造
方法の中のヒンジとなる半導体薄膜だけを残すように半
導体基板をエッチング除去する工程において、エッチン
グ装置の全体を遮光するか、エッチングすべき半導体ウ
エハWの向きを一方に揃え光の照射量を均一化した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は例えば加速度センサの
ようなセンサを半導体によって製造する場合に用いる半
導体センサの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に加速度センサは例えばバネ材で形
成したヒンジによって重りを支持し、加速度が与えられ
ることにより重りの慣性に応じてヒンジが変形し、この
ヒンジの変形量を例えば圧電素子のような歪み検出素子
等により電気信号に変換して加速度を検出する構造が採
られる。
【0003】微小な加速度を検出できる高感度の加速度
センサを作るには微小な加速度で変形するヒンジを必要
とする。樹脂等のシートによってヒンジを形成した場
合、樹脂シートは熱膨張率が比較的大きいからゼロ点変
動が大きく実用的でない。このため従来より半導体基板
に例えば気相成長法等により、半導体基板とは逆の導電
形式を採る半導体薄膜を成長形成し、この半導体薄膜に
よってヒンジを形成するように構成した半導体センサが
実用されている。
【0004】図3乃至図5を用いてこの半導体センサの
製造方法を概略説明する。図3に示すように、例えばP
型の導電形式を採る半導体基板1の一方の面に、この半
導体基板1の導電形式とは逆の導電形式を採る、つまり
N型の導電形式の薄膜2を被着形成する。この薄膜2は
例えば気相成長法によって成長形成され、例えば10μ
m 程度の厚みに形成される。
【0005】次にP型の半導体基板1の露出した面にマ
スクを施してエッチングにより図4に示すようにP型半
導体基板1に環状に凹溝3を形成する。この凹溝3の底
面にはN型半導体薄膜2が露出するようにする。つまり
N型の半導体薄膜2を残して環状に半導体基板1を除去
する。次に図5に示すように凹溝3の内側に残された半
導体基板の部分1Aと外側の枠状に残された部分1Bと
の間を連結する部分2A,2B,2C,2Dを残して他
の部分のN型半導体薄膜2を例えばエッチングにより除
去する。
【0006】この構造とすることにより、P型の半導体
基板1の中央に残された部分1Aが重りとなり、外側に
残された部分1Bが支持枠となる。以下では部分1Aを
重り、部分1Bを支持枠と称することにする。また部分
2A〜2Dは重り1Aを支持するヒンジとして作用す
る。ヒンジ2A〜2Dには図6に示すように、例えばイ
オン打ち込み等の方法によりP型層を形成し、このP型
層により歪み検出素子R11,R12,R13,R14
及びR21,R22,R23,R24を形成し、これら
歪み検出素子R11〜R14及びR21〜R24により
ブリッジ回路を構成し、ヒンジ2A,2B,2C,2D
が重り1Aに掛かる荷重に応じて変形するとき、その変
形量に応じて歪み検出素子R11〜R14及びR21〜
R24の抵抗値が変化してブリッジ回路からその変形量
に対応した電気出力を得ることができる。電気出力の大
小によって重り1Aに掛かる荷重或いは加速度と、電気
出力の極性によって荷重の向き或いは加速度の向きを測
定することができる。
【0007】ここで図4に示した環状の凹溝3を形成す
るためのエッチング工程を図7に示す。図中4はエッチ
ング装置を構成するエッチング用容器、エッチング用容
器4には例えばKOH水溶液のようなエッチング液5が
満たされ、エッチング液5にエッチングすべき半導体ウ
エハWが挿入される。半導体ウエハWはエッチング用治
具6A〜6Dに保持されてエッチング液5に浸されてい
る。エッチング用治具6A〜6Dはエッチングすべき半
導体基板1の面を露出させるための窓を有し、この窓に
半導体基板1の面を圧接させてエッチング用治具6A〜
6Dの内部にエッチング液が侵入しない構造とされる。
従って半導体基板1の反対側の面に形成したN型半導体
薄膜2にはエッチング液5は触れない状態とされる。こ
のようなエッチング用治具6A〜6Dを複数並設し、各
エッチング用治具6A〜6D内のP型の半導体基板1に
ポテンショスタッドと呼ばれる電圧源7から負電圧を与
え、N型の半導体薄膜2には正電圧を印加する。この極
性の電圧印加により半導体基板1と半導体薄膜2との間
は逆バイアスされ、半導体基板1と半導体薄膜2との間
には電流が流れない状態に維持される。半導体基板1に
与えた負電圧と、電極8に与えた中間電圧(半導体基板
1と半導体薄膜2との間の中間の電圧)とにより電解エ
ッチングが行われる。なお電極9は半導体基板1が除去
されて半導体薄膜2がエッチング面に露出したことを検
出するための電極である。つまり、半導体薄膜2がエッ
チング液5に触れる状態に露出すると正電位がエッチン
グ液5に接触することになり、電極9に電流が流れ始ま
る。この電流の流れ始めを検出してエッチングを終了す
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した構造の半導体
センサによればヒンジ2A〜2Dの膜厚によって荷重乃
至加速度の検出感度が決定されることは容易に理解でき
よう。ヒンジ2A〜2Dの膜厚は主にN型の半導体薄膜
2の膜厚によって決まる。N型の半導体薄膜2の膜厚は
比較的容易に均一に作ることができる。しかしながら、
図7に示したエッチング工程を経てヒンジ2A〜2Dを
形成し、半導体センサを完成させると各センサごとに感
度に大きくバラツキを持つことが解った。この原因を追
求した結果凹溝3を形成するエッチング工程に問題があ
ることが解明された。
【0009】エッチング工程においてヒンジ2A〜2D
となる部分の膜厚にバラツキが生じる原因としてはエッ
チング面に照射される光量の差であることが考えられ
る。つまり図7に示したエッチング工程において、容器
4の上部に光源Pが存在したとすると、エッチング用治
具6A及び6Cに収納した半導体ウエハWに照射される
光の量は少なく、エッチング用治具6Bと6Dに収納し
たウエハに照射される光の量は多い。この光量差からヒ
ンジ2A〜2Dの部分の膜厚が異なることが判明した。
つまり、光の照射量が多い場合はヒンジ2A〜2Dの膜
厚が薄く、照射量が少ない場合はヒンジ2A〜2Dの膜
厚が厚くなることが解った。
【0010】その理由としてはP型の半導体基板1に負
電圧を印加し、N型の半導体薄膜2に正電圧を印加した
状態でエッチングを行うから、PN接合部は逆バイアス
が掛けられている。この状態でエッチング面に光が照射
されると、PN接合界面で電子−ホール対の発生が起こ
り、逆バイアス電流の増加が引き起こされ、P型の半導
体基板1及びN型の半導体薄膜2間に印加している電圧
が低下する。このためPN界面の空乏層幅が減少し、結
果的に光の照射量の多いウエハはヒンジが薄く、光の照
射量の少ないウエハとヒンジが厚くなるものと考えられ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明ではヒンジ構造
を持つ半導体センサの製造方法の中の半導体基板を環状
に除去するエッチングを複数の半導体ウエハに対して同
時に施す工程において複数の半導体ウエハに当たる光の
照射量を各半導体ウエハごとに等しくすることにより、
各半導体ウエハに形成するヒンジの厚みのバラツキを低
減させる製造方法を提案するものである。
【0012】複数の半導体ウエハに当たる光の照射量を
各半導体ウエハごとに等しくする具体的な方法として
は、エッチング装置の全体に遮光性の覆いを被せ、半導
体ウエハに当たる光を遮光する方法と、エッチング装置
に装着する複数の導体ウエハの向きを一方向に揃え、各
半導体ウエハに当たる光の照射量を均一化する方法、或
いはこれら二つの方法を併用する方法とがある。
【0013】
【作 用】この発明の製造方法によれば、複数の半導体
ウエハを一度にエッチング処理する場合において、各半
導体ウエハに照射される光の照射量が均一化されるので
ヒンジとして残される半導体薄膜の膜厚のバラツキを小
さく抑えることができる。よって均一な検出感度を持つ
半導体センサを量産することができる利点が得られる。
【0014】
【実施例】図1にこの発明の一実施例を示す。この発明
ではエッチング装置の全体を遮光体11で覆い、光源P
からの光をエッチング装置を構成するエッチング用容器
4の内部に侵入させない構造とした場合を示す。この構
造とすることにより、半導体ウエハWの向きがどの方向
に向いていても、エッチング面には光が照射されないか
ら、各半導体ウエハWに照射される光の量をほぼゼロ
に、つまり均一化することができる。この結果、エッチ
ングにより凹溝3(図4参照)を形成する工程において
残される半導体薄膜2の厚みを各半導体ウエハごとに均
一化することができる。これによりヒンジ2A〜2Dの
厚みを均一化することができるから、検出感度のバラツ
キの少ない半導体センサを得ることができる。
【0015】図2はこの発明の他の実施例を示す。この
例ではエッチング装置に装着した半導体ウエハWの向き
を一方向に揃え、これにより光源Pから照射される光の
照射量を均一化するように構成した場合を示す。このよ
うに構成した場合も各半導体ウエハに形成されるヒンジ
2A〜2Dの厚みを均一化することができるから、検出
感度のバラツキの少ない半導体センサを容易に作ること
ができる。
【0016】なお、図1に示した遮光構造と、図2に示
した半導体ウエハWの向きを一方向に揃える方法の双方
を併用することもできる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
簡単な方法によって各半導体ウエハWに形成されるヒン
ジ2A〜2Dの厚みを均一化することができる。この結
果、検出感度のバラツキの少ない半導体センサを容易に
作ることができる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す図。
【図2】この発明の他の実施例を示す図。
【図3】ヒンジ構造を持つ半導体センサの製造方法を説
明するための斜視図。
【図4】図3と同様の斜視図。
【図5】図3と同様の斜視図。
【図6】ヒンジ構造を持つ半導体センサの構造を説明す
るための平面図。
【図7】従来の製造方法を説明するための断面図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 半導体薄膜 2A〜2D ヒンジ W 半導体ウエハ 3 凹溝 4 エッチング用容器 5 エッチング液 6A〜6D エッチング用治具 7 電圧源 8 電極 9 電流検出用電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の導電形式を採る半導体基板の一方
    の面に他方の導電形式の半導体薄膜を成長形成して半導
    体ウエハを形成すると共に、上記半導体ウエハを構成す
    る半導体基板の一部を選択的にエッチング除去して上記
    半導体薄膜だけが残された部分を環状に形成し、環状に
    残された薄膜を更に一部を残して除去し残された半導体
    薄膜によってヒンジを形成し、このヒンジによって内側
    に残された半導体基板を重りとして支持し、この重りを
    支持する半導体薄膜の部分に応力検出素子を形成し、重
    りに掛かる荷重を検出する構造の半導体センサの製造方
    法の中の上記半導体基板を環状に除去するエッチングを
    複数の半導体ウエハに対して同時に施す工程において、 複数の半導体ウエハに当たる光の照射量を各半導体ウエ
    ハごとに等しくすることにより、各半導体ウエハに形成
    するヒンジの厚みのバラツキを低減させることを特徴と
    する半導体センサの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体センサの製造方法
    において、エッチング装置の全体を遮光し、この遮光に
    よって各半導体ウエハに対する光の照射量を等しくする
    ようにしたことを特徴とする半導体センサの製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体センサの製造方法
    において、エッチング液内の各半導体ウエハの向きを一
    方向に揃えることにより、各半導体ウエハに対する光の
    照射量を等しくするようにしたことを特徴とする半導体
    センサの製造方法。
JP9407894A 1994-05-06 1994-05-06 半導体センサの製造方法 Pending JPH07302915A (ja)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4985966A (ja) * 1972-12-22 1974-08-17
JPS63148641A (ja) * 1986-12-12 1988-06-21 Nec Corp エツチング方法
JPH0414223A (ja) * 1990-05-07 1992-01-20 Nec Corp シリコン薄膜の形成方法
JPH04181781A (ja) * 1990-11-16 1992-06-29 Fujikura Ltd 半導体加速度センサの製造方法

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980804