JPH10312987A - マイクロマシーニング用ウエファ加工方法 - Google Patents

マイクロマシーニング用ウエファ加工方法

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JPH10312987A
JPH10312987A JP12098997A JP12098997A JPH10312987A JP H10312987 A JPH10312987 A JP H10312987A JP 12098997 A JP12098997 A JP 12098997A JP 12098997 A JP12098997 A JP 12098997A JP H10312987 A JPH10312987 A JP H10312987A
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JP
Japan
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wafer
etching
passivation film
micromachining
film
Prior art date
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Application number
JP12098997A
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English (en)
Inventor
Yoshiharu Yoshii
義治 芳井
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Motorola Solutions Japan Ltd
Original Assignee
Nippon Motorola Ltd
Motorola Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィクスチャを用いることなくウエファのエ
ッチング処理を行ないしかも金属配線材の侵食を防止す
ることができるマイクロマシーニング用ウエファ加工方
法を提供する。 【解決手段】 ウエファの一方の面の回路を含む表面に
第1パッシベーション膜を付着させ、第1パッシベーシ
ョン膜の表面を平坦化させ、平坦化させた第1パッシベ
ーション膜の表面に第2パッシベーション膜を付着さ
せ、第1及び第2パッシベーション膜をエッチング除去
する部分を設定するために第2パッシベーション膜の表
面に第1マスク膜を付着させ、ウエファのエッチング除
去させる部分を設定するためにウエファに第2マスク膜
を付着させ、第1及び第2マスクを付着した後のウエフ
ァを第2パッシベーション膜に対して非侵食性の第1エ
ッチング液に浸し、第1エッチング液によるエッチング
後のウエファをウエファに対して非侵食性の第2エッチ
ング液に浸す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエファにマイク
ロマシーニング用の機械的加工を施すマイクロマシーニ
ング用ウエファ加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】加速度センサ、圧力センサ等のセンサを
LSI技術を用いてシリコンウエファ(silicon wafe
r)上に形成するという技術であるマイクロマシーニン
グ(micromachining)が知られている。マイクロマシー
ニングにおいては、シリコンウエファの一方の面に回路
を形成した後、その回路形成面とは反対面にエッチング
を施して例えば、ピエゾ効果を利用するセンサのダイア
フラムを形成することが行なわれる。そのエッチング工
程では回路形成面をフィクスチャ(fixture)と呼ばれる
治具を用いて保護しつつKOH、TMAH(テトラメチ
ルアンモニアハイドライド)等のエッチング液によりシ
リコンの異方性エッチングが施される。
【0003】図1(a)〜(e)はかかる従来のウエフ
ァ加工方法を順に示している。図1(a)に示した工程
では、単結晶のシリコンウエファ1の一方の面側には拡
散層2,3が形成され、その面にSiO2(酸化シリコ
ン)からなる保護膜4が付着される。拡散層2,3部分
の保護膜4は除去されてアルミニウムからなる電極端子
5,6が拡散層2,3と結合されている。電極端子5,
6はワイヤボンディング用の電極端子である。電極端子
5,6を含んで保護膜4には更にPSG(リンガラス)
からなるパッシベーション膜である保護膜7が付着され
る。図1(b)では電極端子5上の保護膜7に穴8が開
けられボンディングワイヤが接続されるパッドが形成さ
れる。図1(c)の工程ではシリコンウエファ1の他方
の面にはマスク膜9が付着され、マスク膜9が付着され
ない4角形部分が次の図1(d)の工程でエッチングを
施される。このエッチングの際にはフィクスチャ10に
よってシリコンウエファ1の一方の面側が覆われる。フ
ィクスチャ10はシリコンウエファ1の一方の面、すな
わち回路形成面がエッチングされることを防止するため
のものであり、例えば、図2に示すように凹状の円盤形
状である。エッチングでは断面が図のように台形の穴1
1が形成され、図1(e)のように拡散層2,3の間に
おいてシリコンウエファ1の薄い部分をダイアフラムと
し得る状態でウエファ加工は終了する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来のマイクロ
マシーニング用ウエファ加工方法においては、フィクス
チャを用いるので長時間を要するエッチング処理におい
て一度に処理可能なウエファの枚数が制限されてしま
い、それによりマイクロマシーニングを用いるセンサ等
の装置のコスト低減の障害となっていた。また、フィク
スチャの装着及びその取り外しが必要であるので、工程
を複雑にする原因になっていた。
【0005】このフィクスチャを用いることなくエッチ
ング処理を行なうとすると、シリコンウエファの回路形
成側の表面にもエッチング液が侵入することになる。図
3に示すように、シリコンウエファ13に設けられた電
極端子14を覆うように付着された保護膜15には段差
部A,B,Cが生じるので、このような段差部があると
その段差部から長時間のエッチングによりエッチング液
が保護膜を介して侵入し、電極端子等の金属配線材を侵
食してしまう。よって、従来のマイクロマシーニング用
ウエファ加工方法ではフィクスチャを用いないで済ます
ことはできなかった。
【0006】更に、シリコンウエファのエッチングを先
に行なってからシリコンウエファの一方の面に回路を形
成する等の他の処理を行なうことも考えられるが、先に
シリコンウエファを成形してしまうと、ウエファの機械
的強度の低下により他の処理中において多大な制限を与
えることになるという別の問題がある。そこで、本発明
の目的は、フィクスチャを用いることなくウエファのエ
ッチング処理を行ないしかも金属配線材の侵食を防止す
ることができるマイクロマシーニング用ウエファ加工方
法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロマシー
ニング用ウエファ加工方法は、ウエファにマイクロマシ
ーニング用の加工を施す加工方法であって、ウエファの
一方の面側に回路を形成した後、ウエファの一方の面の
回路を含む表面に第1パッシベーション膜を付着させる
工程と、第1パッシベーション膜の表面を平坦化させる
工程と、平坦化させた第1パッシベーション膜の表面に
第2パッシベーション膜を付着させる工程と、第1及び
第2パッシベーション膜をエッチング除去する部分を設
定するために第2パッシベーション膜の表面に第1マス
ク膜を付着させる工程と、ウエファのエッチング除去さ
せる部分を設定するためにウエファに第2マスク膜を付
着させる工程と、第1及び第2マスクを付着した後のウ
エファを第2パッシベーション膜に対して非侵食性の第
1エッチング液に浸す第1エッチング工程と、第1エッ
チング工程後のウエファをウエファに対して非侵食性の
第2エッチング液に浸す第2エッチング工程と、からな
ることを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しつつ詳細に説明する。図4(a)〜(g)は本発明
によるマイクロマシーニング用ウエファ加工方法の手順
を示している。先ず、図4(a)に示した工程では、例
えば、400〜600ミクロンの厚さの単結晶のシリコ
ンウエファ21の一方の面側に必要な配線及び素子の形
成が行なわれ、その形成後にパッシベーション膜が付着
される。すなわち、シリコンウエファ21の一方の面側
には拡散層22,23が形成され、その面にSiO2
らなる保護膜24が付着されている。拡散層22,23
部分の保護膜4は除去されてアルミニウムからなる電極
端子25,26が拡散層22,23と結合されている。
電極端子25,26はワイヤボンディング用の電極端子
である。電極端子25,26を含んで保護膜24には更
にパッシベーション膜27が付着されている。パッシベ
ーション膜27はCVD(Chemical Vapour Depositio
n)法を用いてTEOS(テトラ・エトキシ・シラン)
の熱分割でSiO 2膜を形成することにより得られてい
る。
【0009】図4(b)に示した工程ではパッシベーシ
ョン膜27の表面が平坦化される。パッシベーション膜
27を単に付着した工程では図3に示したように段差が
大きいので、その段差を少なくするために平坦化が行な
われる。その平坦化の方法としては、パッシベーション
膜27の表面をフォトレジストでエッチングするエッチ
バック(Etch Back)法、パッシベーション膜27の表
面を化学機械的に研磨するCMP(Chemical mechanica
l polishing)法、及び液体ガラスの塗布によりSiO2
層を形成するSOG法がある。その平坦化後の図4
(c)に示した工程では、平坦化されたパッシベーショ
ン膜27の表面に更にパッシベーション膜28がCVD
法を用いて付着される。これにより、表面がより平坦化
される。パッシベーション膜27,28はSiO2等の
耐アルカリ性の膜である。
【0010】図4(d)に示した工程では電極端子25
の部分にパッドパターンを形成するためのマスク膜29
がパッシベーション膜28表面に形成される。マスク膜
29は耐アルカリ性の材料であり、例えば、シリコン・
ナイトライドやタングステンからなる。図4(e)に示
した工程ではシリコンウエファ21の他方の面にはセン
サのダイアフラムを形成するためのマスク膜30が付着
される。マスク膜30が付着されない部分が次の図4
(f)の工程でKOH、TMAH、ヒドラジン、EPP
(エチレンジアミンピロカチコール)等のアルカリ性の
エッチング液でエッチングを施される。このエッチング
ではシリコンウエファ21全体がエッチング液(第1エ
ッチング液)中に浸されるが、シリコンウエファ21の
回路形成側のマスク膜29から露出したパッシベーショ
ン膜28は耐アルカリ性の膜であるので、エッチングさ
れることはない。このエッチングによりシリコンウエフ
ァ21の他方の面側に形成される穴31は、図4(f)
に示した断面は台形状であるが、シリコンウエファ21
の他方の面を見ると図5に示すような四角形状であり、
シリコンウエファ21の薄い部分がピエゾ効果を利用す
るセンサのダイアフラムとなる。
【0011】シリコンウエファ21の他方の面のエッチ
ングが終了すると、次の図4(g)に示す工程では酢酸
とフッ酸との混合液をエッチング液(第2エッチング
液)としてシリコンウエファ21の一方の面のエッチン
グが行なわれる。これにより、シリコンウエファ21を
エッチングすることなくマスク膜29から露出したパッ
シベーション膜28部分及びその下のパッシベーション
膜27部分がエッチングされて穴32となり、ワイヤボ
ンディング用のパッドが形成される。
【0012】なお、上記した実施例においては、ウエフ
ァとしてシリコンを用いた例を示したが、ゲルマニウム
等の他の材料からなるウエファのマイクロマシーニング
用加工にも本発明を適用することができる。また、上記
した実施例においては、シリコンウエファ21の他方の
面にセンサのダイアフラム用の穴を形成するためにエッ
チングを行なったが、シリコンウエファ21の一方の面
にもダイアフラム等のマイクロマシーニング用の機械的
加工のためにエッチングを行なっても良い。更に、アク
チュエータ等の他のマイクロマシーニング技術を用いた
装置にも本発明は適用することができる。
【0013】また、上記した実施例においては、第2エ
ッチング液としては酢酸とフッ酸との混合液としたが、
パッシベーション膜を侵食してウエファを侵食しないエ
ッチング液であれば良い。
【0014】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、フィクス
チャを用いることなくウエファのエッチング処理を行な
いしかも回路の金属配線材の侵食を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のマイクロマシーニング用ウエファ加工方
法の手順を示すウエファ断面図である。
【図2】フィクスチャの外観を示す図である。
【図3】保護膜の段差部を示す図である。
【図4】本発明の実施例を示すマイクロマシーニング用
ウエファ加工方法の手順を示すウエファ断面図である。
【図5】ダイアフラム用の穴をシリコンウエファの他方
の面を見た図である。
【主要部分の符号の説明】
1,21 シリコンウエファ 2,3,22,23 拡散層 5,6,25,26 電極端子 9,29,30 マスク膜 10 フィクスチャ 27,28 パッシベーション膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエファにマイクロマシーニング用の加
    工を施す加工方法であって、 前記ウエファの一方の面側に回路を形成した後、前記ウ
    エファの一方の面の前記回路を含む表面に第1パッシベ
    ーション膜を付着させる工程と、 前記第1パッシベーション膜の表面を平坦化させる工程
    と、 平坦化させた前記第1パッシベーション膜の表面に第2
    パッシベーション膜を付着させる工程と、 前記第1及び第2パッシベーション膜をエッチング除去
    する部分を設定するために前記第2パッシベーション膜
    の表面に第1マスク膜を付着させる工程と、 前記ウエファのエッチング除去させる部分を設定するた
    めに前記ウエファに第2マスク膜を付着させる工程と、 前記第1及び第2マスクを付着した後の前記ウエファを
    前記第2パッシベーション膜に対して非侵食性の第1エ
    ッチング液に浸す第1エッチング工程と、 前記第1エッチング工程後の前記ウエファを前記ウエフ
    ァに対して非侵食性の第2エッチング液に浸す第2エッ
    チング工程と、からなることを特徴とするマイクロマシ
    ーニング用ウエファ加工方法。
  2. 【請求項2】 前記第1エッチング液はKOH又はTM
    AHであり、前記第2エッチング液は酢酸とフッ酸との
    混合液であることを特徴とする請求項1記載のマイクロ
    マシーニング用ウエファ加工方法。
  3. 【請求項3】 前記第1エッチング工程ではピエゾ効果
    を利用するセンサのダイアフラムを形成することを特徴
    とする請求項1記載のマイクロマシーニング用ウエファ
    加工方法。
  4. 【請求項4】 前記第2エッチング工程ではワイヤボン
    ディング用のパット穴を前記第1及び第2パッシベーシ
    ョン膜に形成することを特徴とする請求項1記載のマイ
    クロマシーニング用ウエファ加工方法。
JP12098997A 1997-05-12 1997-05-12 マイクロマシーニング用ウエファ加工方法 Pending JPH10312987A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017003365A (ja) * 2015-06-08 2017-01-05 セイコーNpc株式会社 圧力センサ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017003365A (ja) * 2015-06-08 2017-01-05 セイコーNpc株式会社 圧力センサ

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