JPH0845896A - 異方性エッチングにおけるアンダーエッチング補正方法 - Google Patents

異方性エッチングにおけるアンダーエッチング補正方法

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JPH0845896A
JPH0845896A JP17878594A JP17878594A JPH0845896A JP H0845896 A JPH0845896 A JP H0845896A JP 17878594 A JP17878594 A JP 17878594A JP 17878594 A JP17878594 A JP 17878594A JP H0845896 A JPH0845896 A JP H0845896A
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JP
Japan
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mask
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forming
rectangular
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JP17878594A
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English (en)
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Akihiro Tomioka
昭浩 富岡
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 異方性エッチングによって長方台形を形成す
る場合、長方台形部の角に生じるアンダーエッチング量
を形状の小さい補正マスクによって小さく抑えることが
できるアンダーエッチング補正方法を提案する。 【構成】 半導体基板1に長方台形部7を形成するため
の長方形のマスク2Bの各角から枠体を形成するための
マスク2Aに向って第1補正マスク2Dを、またこの第
1補正マスクの両側に枠体5を形成するためのマスク2
Aから延長形成した第2補正マスク2E,2Fを形成
し、第1補正マスクの先端と枠体を形成するためのマス
クとの間及び第2補正マスクの先端と長方台形部を形成
するマスクとの間に間隔R1,R2を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は例えば半導体によって
各種のセンサ等を製造する場合に利用することができる
異方性エッチングにおけるアンダーエッチング補正方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】はじめに図5及び図6を用いて[10
0]面を使用した異方性エッチングについて説明する。
先ず例えばシリコンのような半導体基板1の[100]
面上にエッチングマスク2により長方形のマスク穴3を
形成する。マスク穴3の各辺は半導体基板1の[11
0]面と平行になるように作成する。このエッチングマ
スク2を用いてエッチングすると、半導体基板1には図
6に示すように下向に突出した三角形状の穴4が形成さ
れる。穴4は各面が傾斜面4Aで囲まれ、各傾斜面4A
は[111]面とされる。その理由は[111]面のエ
ッチングレートが他の結晶面のエッチングレートと比較
して遅いことによるものである。
【0003】ここでマスク穴4の幅をX(図5参照)と
すると、 (X/2)/tan(90°−54.74°) の深さで穴4の周囲が[111]面となり、エッチング
は自動的に停止する。従ってエッチングによって貫通孔
を形成する場合にはマスク穴3の幅Xを図5の状態より
大きい値に選定しなければならない。半導体基板1の厚
みをt、貫通穴を形成するために必要なマスク穴3の幅
をXA とすると (XA /2)/tan(90°−54.74°)=t により、XA =2t・tan(90°−54.74°)
≒1.41t=√2t となる。
【0004】つまり、厚みtの半導体基板1に貫通穴を
形成する場合はマスク穴3の幅XAはXA ≧√2tに選
定する必要がある。ところで、センサの一つの例として
図7に示すような構造の加速度センサが考えられてい
る。この加速度センサは枠体5の中にバネ部材6A〜6
Dを介して重り7を支持し、バネ材6A〜6Dに歪みセ
ンサ8を被着形成した構造とされる。
【0005】重り7の面と直交する向に加速度が与えら
れることにより、バネ部材6A〜6Dがたわみ、そのた
わみ量を歪みセンサ8で検出することにより、与えられ
た加速度に対応した電気信号を発信させることができ
る。この構造の加速度センサを小形で、然も高感度に作
るために、枠体5と重り7及びバネ部材6A〜6Dを1
枚の半導体基板から形成することが行なわれている。
【0006】この構造を採る加速度センサを製造するた
めに先に説明した異方性エッチングが利用されている。
図8乃至図10を用いてその製法を説明する。半導体基
板1にエッチングマスク2を被せる。エッチングマスク
2を角形の環状に除去し、角形環状マスク穴9を形成す
る。角形環状マスク穴9の各辺は半導体基板1の[11
0]面と平行に形成する。角形環状マスク穴9を形成す
ることによってエッチングマスク2は枠体5を形成する
ためのマスク2Aと重り7を形成するためのマスク2B
に分離される。
【0007】この角形環状マスク穴9の形状によってエ
ッチングを行なうと、図9及び図10に示すような凹溝
11が形成される。凹溝11の両側には[111]面が
露出した傾斜面10が形成される。凹溝11の外側に枠
体5が形成され、内側に重り7(重り7の部分は長方形
で台形となることから以下この部分を長方台形部と呼ぶ
ことにする)が形成される。凹溝11の底面の厚みが所
望値に達した状態(図10の状態)でエッチングを一時
停止し、バネ部材6A〜6Dとして残すべき部分にマス
クを被せ、再びエッチングを施すことにより、バネ部材
6A〜6Dを残して他の部分を貫通させる。このように
エッチングによりバネ部材6A〜6Dを形成することに
より極めて薄いバネ部材6A〜6Dを形成することがで
き、長方台形部7に掛る加速度に対して大きくたわむこ
とができるバネ部材を得ることができる。この結果バネ
部材6A〜6Dに歪みセンサ8を形成することにより検
出感度が高い加速度センサを得ることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図8乃至図10に示し
た製造過程において、凹溝11を形成する工程で長方台
形部7の各角の部分において、図11に点線で示すよう
にマスク2Bの下側までエッチングが進行してしまう現
象が起きる。この現象を以下ではアンダーエッチングと
称することにする。このアンダーエッチングが起きるこ
とにより長方台形部7は四隅において角が削り取られて
しまうため、その削り取られてしまった分だけ重量が減
少し、加速度センサとしての検出感度が低下してしまう
不都合が生じる。ここで長方台形部7の重量を補充乃至
増強するために重りを付加することも考えられるが、枠
体5及び長方台形部7は半導体ウエハーに多数形成さ
れ、その形状も極めて小さいため、重りを貼付ける作業
は極めて面倒な作業となる。
【0009】このため従来より図12に示すように長方
台形部7を形成するためのマスク2Bの四隅に補正マス
ク2Cを形成し、この補正マスク2Cを形成することに
よってアンダーエッチングの発生を抑えている。補正マ
スク2Cの寸法はアンダーエッチングの進む量y(図1
1参照)によって決められる。つまり補正マスク2Cは
アンダーエッチングが進む量yの2倍2yを対角線の長
さとし、対角線の交点がマスク2Bの角に位置する形状
(図12参照)に設定する。
【0010】アンダーエッチング量yは[100]のエ
ッチング量と比較して約2.3倍程度となる。このため
に補正マスク2Cの突出量XB はXB ≒2.3tとな
る。この突出量XB は先に説明した貫通穴を形成するに
必要な溝幅XA に対してXA <XB の関係となる。この
結果貫通穴を形成するに必要な溝幅XA に対し、アンダ
ーエッチングを補正するに必要な突出量XB を持つ補正
マスク2Cを形成したとすると、図13に示す状態とな
る。この図13に示した状態でエッチングを行なって
も、凹溝11は環状に連続されないことになり補正マス
ク2Cは本来の補正マスクとして作用しないことにな
る。このため、従来は凹溝11の溝幅を本来必要な溝幅
A より大きく、然も補正マスク2Cの突出量XB より
も大きい溝幅X C に選定しなければならないことにな
る。
【0011】このように凹溝11の溝幅を本来必要な溝
幅XA より大きいXC (XA <XB<XC )に選定しな
ければならないことから、加速度センサを小形化する上
で障害になっている。また従来の補正マスク2Cの形状
によれば長方台形部7の形状を小形化のために長細の形
状に選定したとすると、図14に示すように、補正マス
ク2C同士が重なり合う状態となる。この場合には[1
00]のエッチング量が設定値に達したときに補正マス
ク2Cの下部に生じるアンダーエッチングが点線で示す
形状になってしまうため凹溝11が形成できなくなる不
都合が生じる。この場合、長方台形部7の幅aはアンダ
ーエッチングの発生量をyとした場合、a>√2yに選
定しなくてはならない。よってこの点でも加速度センサ
の形状を小形化できない不都合がある。
【0012】この発明の目的は、長方台形部7に対する
アンダーエッチングの発生を極力抑えることと、凹溝1
1の溝幅を貫通穴を形成するに必要な最小値に採ること
ができる異方性エッチングにおけるアンダーエッチング
補正方法を提案するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明では角形の環状
凹溝をエッチングによって形成し、この環状凹溝の形成
によって長方台形部を形成する場合において、この台形
を形成するためのマスクのそれぞれの角に、凹溝の溝幅
より短かい寸法の短冊状の第1補正マスクを形成し、こ
の第1補正マスクの両側に上記凹溝の外側に残されたマ
スクから上記凹溝の溝幅より短かい寸法の短冊状の第2
補正マスクを形成し、第2補正マスクの角の部分からア
ンダーエッチングを開始させ、そのアンダーエッチング
を第2補正マスクから第1補正マスクに引き継がせて行
わせることにより、長方台形部の角の部分にエッチング
が達する時間を遅らせ、この時間の遅延によって長方台
形部に発生するアンダーエッチッグの量を軽減できるよ
うにしたことを特徴とする異方性エッチングにおけるア
ンダーエッチング補正方法を提案する。
【0014】この発明のアンダーエッチング補正方法に
よれば第1補正マスク及び第2補正マスクは凹溝の溝幅
より単に短かい寸法に採ればよいから凹溝の溝幅は貫通
穴を形成するに必要な最小限度の寸法に選定すればよ
い。よって枠体を含めて形状を小さくすることができる
利点が得られる。
【0015】
【実施例】図1にこの発明による異方性エッチングにお
けるアンダーエッチング補正方法の実施例を示す。図中
2Aは図7に示した枠体5を形成するためのマスク、2
Bは図7に示した長方台形部7を形成するためのマスク
を示す。この発明では長方台形部7を形成するためのマ
スク2Bの各角、図の例ではマスク2Bの短辺12の両
端の角から枠体5を形成するためのマスク2Aに向って
短冊状の第1補正マスク2Dを突出形成する。更にこの
第1補正マスク2Dの両側にマスク2Aから突出して延
長した短冊状の第2補正マスク2E,2Fを形成する。
これら第1補正マスク2Dと第2補正マスク2E,2F
の突出長L1とL2は凹溝11の溝幅Lより小さい寸法
L<L1及びL<L2に形成する。この寸法の選定によ
って、第1補正マスク2Dとマスク2Aとの間及び第2
補正マスク2E,2Fとマスク2Bとの間に間隔R1と
R2が形成される。間隔R1とR2は可及的に小さくて
よく、半導体基板1の面がわずかでも露出すればよい。
【0016】この間隔R1及びR2を形成したことによ
って第2補正マスク2Eと2Fの角AとA′の下部から
アンダーエッチングが始まる。図2にエッチングの進行
過程を示す。A点及びA′点から始まったアンダーエッ
チングは頭初は図2に点線で示す形状でB点に向って
進行する。尚、A′,B′,C′点側のエッチング動作
は図2に示すA,B,C点側と中心線13を境に対称で
あるから、ここではA,B,C点側についてだけ説明す
ることにする。
【0017】エッチングの端部がB点に達すると、エッ
チングはの形状となり、C点に向って進行する。この
とき図2に示すX−X線上では図3に示すように[11
1]面が露出した傾斜面15が形成されようとしてい
る。エッチングがC点に達すると、一部はそのままC点
を通過してF点まで進む。これに対し、第1補正マスク
2Dの端部とマスク2Aとの間には間隔R1が形成され
ているから、この間隔R1によって半導体基板1はエッ
チングされ、穴14が形成されている。穴14は[11
1]面が露出した状態で自動的に停止している。この状
態でエッチングがC点に達すると、C点では[111]
面同士が凸に交わってできる綾線上では面が決まらない
ので速くエッチングが進行し、図2に示すの形状でD
点に向ってエッチングが進む。のエッチングがD点に
達すると、エッチングの形状はになっている。の形
状のエッチングは中心線13を線対称として同様に反対
側でも進む。この結果、図2に示すY−Y線の位置では
図4に示すような平面形状でエッチングが進行する。
【0018】エッチングが長方台形部7の部分に接する
と、A′,B′,C′点側のエッチングは[111]面
に突き当るため、長方台形部7の部分でエッチングは停
止するが、A,B,C点側のエッチングは長方台形部の
角の部分に突き当る。このためこの角の部分からアンダ
ーエッチングが始まる。このアンダーエッチング量Zは
Z=W1 /2となる。ここでW1 は第1補正マスク2D
の幅を示す。従って第1補正マスク2Dの幅W1 が狭い
程、最終のアンダーエッチング量Zを小さくすることが
できる。然し乍らそこには限界が有る。つまり、エッチ
ングがA点からC点に向う状態で[111]面が露出し
た傾斜面15が第2補正マスク2E及び2Fの下側に形
成されるが、この傾斜面15は[111]面が露出して
いるからエッチング量はわずかではあるがエッチングは
される。補正のためのエッチングを最後まで支障なく実
行させるためには所定の深さまでエッチングが進行する
間第1補正マスク2Dの裏面に接する部分が消失しては
いけないので、[111]面がエッチングされる量をJ
とすると、第1補正マスク2Dの幅W1 はW1 ≧2Jに
選定しなければならない。
【0019】エッチングが長方台形部の部分に達した状
態では第1補正マスク2Dの中心線13の下側では図4
に示した山状の頂点部分から下向にエッチングが始ま
り、第1補正マスク2D及び第2補正マスク2E,2F
の下側の部分は、これら補正マスク2D,2E,2Fが
存在しない場所と同じ形状の凹溝11が形成される。
尚、図1に示した実施例では、第1補正マスク2D及び
第2補正マスク2E,2Fを長方台形部7を形成するた
めのマスク2Bの短辺に形成した場合を説明したが、長
辺側の角に形成してもよい。また長辺の角と短辺の角に
交互に形成してもよく、また長辺と短辺の双方の角に形
成しても同等の作用、効果を得ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
第1補正マスク2D及び第2補正マスク2E,2Fは凹
溝11を形成すべきマスクの開口部分の幅Lより小さく
形成し、その端部に開口間隔R1とR2を形成すればよ
いから、凹溝11を形成すべきマスクの開口部分の幅L
は厚さtμmの半導体基板に貫通穴を形成するに必要な
寸法XA ≒√2tに採れば済むから、溝幅の寸法Lを最
小限に抑えることができる。よって図7に示したような
加速度センサの形状を小さくできる利点が得られる。
【0021】また、長方台形部7に喰い込むアンダーエ
ッチングの量Zは第1補正マスク2Dの幅W1 の値で制
御することができる。この結果、アンダーエッチングの
量Zを小さくすることができ、長方台形部7の部分の重
量が大きく減少することを阻止することができる。従っ
てこの点で感度の高い加速度センサを作ることができる
実益も得られる。
【0022】またアンダーエッチングの発生量をyとし
た場合に、長方台形部7の幅aをa<√2yに選定する
ことができ、長方台形部7の形状を細長形状に選定でき
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平面図。
【図2】この発明によるアンダーエッチング補正方法を
説明するための平面図。
【図3】図2に示したX−X線上の断面図。
【図4】図2に示したY−Y線上の平面図。
【図5】異方性エッチングについて説明するための平面
図。
【図6】図5に示したA−A線上の断面図。
【図7】異方性エッチングを利用して作られる加速度セ
ンサの構造を説明するための斜視図。
【図8】図7に示した加速度センサの製造方法を説明す
るための平面図。
【図9】図8の状態からエッチング処理後の状態を示す
平面図。
【図10】図9に示したB−B線上の断面図。
【図11】従来の技術の不都合を説明するための一部を
拡大して示した平面図。
【図12】従来のアンダーエッチング補正方法を説明す
るために一部を拡大して示した平面図。
【図13】従来のアンダーエッチング補正方法の不都合
を説明するために一部を拡大して示した断面図。
【図14】図13と同様の平面図。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 エッチングマスク 2A 枠体を形成するためのマスク 2B 長方台形を形成するためのマスク 2D 第1補正マスク 2E,2F 第2補正マスク 5 枠体 7 長方台形部 9 角形環状マスク穴 11 凹溝 12 短辺

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板に角形環状の凹溝を形成し、
    凹溝の外側に枠体を形成し、凹溝の内側に長方台形部を
    形成するための異方性エッチングにおいて、長方台形部
    を形成するための長方形のマスクの各角から上記枠体を
    形成するためのマスクに向って上記凹溝を形成するため
    のマスク開放面の溝幅より短かく形成した短冊状の第1
    補正マスクと、この第1補正マスクの両側に上記枠体を
    形成するためのマスクから上記長方台形部を形成するた
    めのマスクに向って上記溝幅より短かく形成した短冊状
    の第2補正マスクとを設けて上記長方台形部の各角に喰
    い込むアンダーエッチング量を抑えることを特徴とする
    異方性エッチングにおけるアンダーエッチング補正方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の角形環状の凹溝の各辺は
    半導体基板の[110]面と平行し、半導体基板の表面
    と平行する面が[100]面に選定したことを特徴とす
    る異方性エッチングにおけるアンダーエッチング補正方
    法。
JP17878594A 1994-07-29 1994-07-29 異方性エッチングにおけるアンダーエッチング補正方法 Withdrawn JPH0845896A (ja)

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