JPS60211945A - 薄膜形成の方法 - Google Patents
薄膜形成の方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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、特に電気化学線
刻法によりシリコン薄膜を形成する方法に関する。
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）
シリコン基板全線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ｓｌに拡散抵抗２が形成された構造となっ
ている。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
。
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ｓｌに拡散抵抗２が形成された構造となっ
ている。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、ら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は放電加工や化学線刻
液によ層形成される。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ＦＤＰやヒドラジン
を用いればシリコンは異方性線刻され第１図に示す様な
傾斜部４が形成される。（ｉｏｏ）面シリコンウェーハ
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ＨＮＯ，やフッ酸ＨＦ’（（
−用いれば等方性線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
信号変換の出力は応力に比例するが、応力がシリコン薄
膜部１の厚さの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。感度ばらつきを
低減する為には正確に膜厚全制御する必要がある。従来
、膜厚の制御は前側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
困難であった。この為、均一な感度含有するダイアフラ
ム型圧力センサ全安洒にかつ大波生産することは困難で
めった。
変形し、大きな、ら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は放電加工や化学線刻
液によ層形成される。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ＦＤＰやヒドラジン
を用いればシリコンは異方性線刻され第１図に示す様な
傾斜部４が形成される。（ｉｏｏ）面シリコンウェーハ
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ＨＮＯ，やフッ酸ＨＦ’（（
−用いれば等方性線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
信号変換の出力は応力に比例するが、応力がシリコン薄
膜部１の厚さの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。感度ばらつきを
低減する為には正確に膜厚全制御する必要がある。従来
、膜厚の制御は前側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
困難であった。この為、均一な感度含有するダイアフラ
ム型圧力センサ全安洒にかつ大波生産することは困難で
めった。
膜厚全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。
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全第２図にボす。
シリコン基板３の表面に５ Ｘ １０１ｇｃｍ−”以上
の高濃度ボロン層５をエピタキシャ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
エピタキシャル層６を成長させ拡散抵抗２を形成する。
の高濃度ボロン層５をエピタキシャ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
エピタキシャル層６を成長させ拡散抵抗２を形成する。
低濃度エピタキシャル層６を成長式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 Ｘ １０”ｃｍ−” ）の拡散抵抗２を形成するの
が不可能な為である。線刻液は前述したＫＯＨ，ＦＤＰ
、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ャ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
ピタキシャル層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線刻
し薄膜全形成する方法を第３図に示す。ＰＭ導′屯層７
とＮ型導電層８とから底る２層シリコン基板の・りｌえ
ばＮ型導電層８の表面を保腹膜９で被覆するとともに電
極配線？施す。陰極電極１０は白金Ｐ、である。線刻溶
液１１中に２層シリコン基板及び陰極電極１０會浸し線
刻する。線刻溶液はフッ酸ＨＦでＮ型４′ｔｊＬ層８に
約０，５ｖの正極性直流電圧を印加するとＰ型導゛也層
７が線刻される。Ｐｆｆｌ導電層７がすべて除去される
と線刻が停止し、２層シリコン基板はＮ型導電層８のみ
が残る。この電気化学線刻法により、箪化膜あるいは金
属蒸着膜全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。しかし線刻
溶液としてフｙ酸Ｉ（Ｆｋ用するので等方性線刻ちれ、
第１図及び第２図で示した傾斜部４は垂直となジ薄膜端
邪に応力が集中し破壊強度が弱い。
ン層５の不純物濃度が極度に高く、この中に中濃度（約
３ Ｘ １０”ｃｍ−” ）の拡散抵抗２を形成するの
が不可能な為である。線刻液は前述したＫＯＨ，ＦＤＰ
、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ャ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
ピタキシャル層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線刻
し薄膜全形成する方法を第３図に示す。ＰＭ導′屯層７
とＮ型導電層８とから底る２層シリコン基板の・りｌえ
ばＮ型導電層８の表面を保腹膜９で被覆するとともに電
極配線？施す。陰極電極１０は白金Ｐ、である。線刻溶
液１１中に２層シリコン基板及び陰極電極１０會浸し線
刻する。線刻溶液はフッ酸ＨＦでＮ型４′ｔｊＬ層８に
約０，５ｖの正極性直流電圧を印加するとＰ型導゛也層
７が線刻される。Ｐｆｆｌ導電層７がすべて除去される
と線刻が停止し、２層シリコン基板はＮ型導電層８のみ
が残る。この電気化学線刻法により、箪化膜あるいは金
属蒸着膜全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。しかし線刻
溶液としてフｙ酸Ｉ（Ｆｋ用するので等方性線刻ちれ、
第１図及び第２図で示した傾斜部４は垂直となジ薄膜端
邪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全除去し正確に膜厚の制御でき
る薄膜形成の方法を提供することにある。
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型尋電Ｊ＠とＮ型導電層とより成る２
層シリコン基板の非線刻部全シリコン酸化膜で覆い一方
の導Ｆ４．Ｊ’ｇｉに直か［正極性電圧を印刀口しなが
ら他方の導電層をヒドラジンからなる線刻溶液により線
刻することを特徴とする薄ｊ換形成の方法が得られる。
層シリコン基板の非線刻部全シリコン酸化膜で覆い一方
の導Ｆ４．Ｊ’ｇｉに直か［正極性電圧を印刀口しなが
ら他方の導電層をヒドラジンからなる線刻溶液により線
刻することを特徴とする薄ｊ換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全参照して祝用す
る。第４図は本発明の一実施例金示す線刻装置の構成図
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）ｆｉシリコン基板工２はＰ塁導電層
１３とＮ型導電層１４とから構成されている。Ｐｍ、導
電層１３の厚さは、例えば、３５０μｍで比抵抗は１０
〜１５Ω−鋸であり、Ｎ型導電層１４の厚さは、例えば
、２０μｍで比抵抗は３〜５Ω−ｍ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あるいは砒累
Ａａ ′に熱拡散することにより得られるし、あるいは
エピタキシャル成長技術によりＰ型シリコン基板上にＮ
型シリコン層を核層して容易に形成できる。画側２層シ
リコン基板の表面に熱酸化あるいはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）法に
よジシリコン酸化膜１５を形成する。シリコン酸化膜１
５は２層シリコン基板１２の両面に形成するがＮ型４電
ＭＨ４側のシリコン酸化膜の一部全除去し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
Ｐｍ導電層を線刻しない領域のみを残して他は除去する
。容器１６（ハ）線刻溶液１７としてヒドラジンを満た
しヒータ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２０ｉ接続すると、Ｐ型厚電層
１３のシリコン酸化膜に被覆されてない部分が線刻され
る。今Ｐ型導電層１３の結晶面方位’ｒ（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（１
１１）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型溝電層１３の
厚さに比べ充分大きいと線刻はＮ型導電層１４に達する
葦で進む。Ｐ型溝電層が除去されＮ型４電層が線刻密液
１７と接触すると線刻が停止する。これは陽極酸化によ
ジＮ型４電層の底面に薄いシリコン酸化膜が形成される
為と考えられる。ｐ２１導電層１３が線刻されるのは印
加電圧がＰＮ接合に対して逆方向電圧となっているので
Ｐ型導電Ｉ藷には電流が流れず酸化現象が起こらない為
でろろう。
る。第４図は本発明の一実施例金示す線刻装置の構成図
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）ｆｉシリコン基板工２はＰ塁導電層
１３とＮ型導電層１４とから構成されている。Ｐｍ、導
電層１３の厚さは、例えば、３５０μｍで比抵抗は１０
〜１５Ω−鋸であり、Ｎ型導電層１４の厚さは、例えば
、２０μｍで比抵抗は３〜５Ω−ｍ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あるいは砒累
Ａａ ′に熱拡散することにより得られるし、あるいは
エピタキシャル成長技術によりＰ型シリコン基板上にＮ
型シリコン層を核層して容易に形成できる。画側２層シ
リコン基板の表面に熱酸化あるいはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）法に
よジシリコン酸化膜１５を形成する。シリコン酸化膜１
５は２層シリコン基板１２の両面に形成するがＮ型４電
ＭＨ４側のシリコン酸化膜の一部全除去し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
Ｐｍ導電層を線刻しない領域のみを残して他は除去する
。容器１６（ハ）線刻溶液１７としてヒドラジンを満た
しヒータ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２０ｉ接続すると、Ｐ型厚電層
１３のシリコン酸化膜に被覆されてない部分が線刻され
る。今Ｐ型導電層１３の結晶面方位’ｒ（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（１
１１）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型溝電層１３の
厚さに比べ充分大きいと線刻はＮ型導電層１４に達する
葦で進む。Ｐ型溝電層が除去されＮ型４電層が線刻密液
１７と接触すると線刻が停止する。これは陽極酸化によ
ジＮ型４電層の底面に薄いシリコン酸化膜が形成される
為と考えられる。ｐ２１導電層１３が線刻されるのは印
加電圧がＰＮ接合に対して逆方向電圧となっているので
Ｐ型導電Ｉ藷には電流が流れず酸化現象が起こらない為
でろろう。
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。
である。
第４図は本発明の概念會示す簡単な構成図でめシ、実除
には線刻浴液１７が蒸発して成度が変化しない様還流装
置を用い、また線刻が均一に進行する様線刻溶液をスタ
ー２等で攪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は両面とも鏡面研屋嘔
れており、Ｎｍ。
には線刻浴液１７が蒸発して成度が変化しない様還流装
置を用い、また線刻が均一に進行する様線刻溶液をスタ
ー２等で攪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は両面とも鏡面研屋嘔
れており、Ｎｍ。
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ｂる。
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ｂる。
上記説明は（１００）面２層シリコン基板を例にとって
なされたが勿論面方位は（１００）面に限定されるもの
ではなく他の面方位であっても良い。
なされたが勿論面方位は（１００）面に限定されるもの
ではなく他の面方位であっても良い。
またＰ型溝電層及び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、順方向極性で線刻する
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型導電層會線刻することになる。但しＮ型４電
層もバイアスされ順方向電流が流れるので印加電圧の大
きさには制限がるり、Ｎｍ導電層が陽極酸化でれること
なく線刻されＰＭ導電層のみが陽極酸化されるような値
となる。
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、順方向極性で線刻する
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型導電層會線刻することになる。但しＮ型４電
層もバイアスされ順方向電流が流れるので印加電圧の大
きさには制限がるり、Ｎｍ導電層が陽極酸化でれること
なく線刻されＰＭ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
ン圧力センサ全製造すれば薄膜部の厚さは線刻時間に関
係なくエピタキシャル層の厚さ精度あるいは拡散層の深
さ精度により決着りる。エピタキシャル層の厚さ及び拡
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線刻時間制両法では得られ
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。
ン圧力センサ全製造すれば薄膜部の厚さは線刻時間に関
係なくエピタキシャル層の厚さ精度あるいは拡散層の深
さ精度により決着りる。エピタキシャル層の厚さ及び拡
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線刻時間制両法では得られ
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。更にセンサデバイスだけでなく他
の薄膜機能デバイスへの応用も可能である。
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。更にセンサデバイスだけでなく他
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図は高濃度ポ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線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
濃度エピタキシャル層７・・・Ｐ型溝電層 ８・・・Ｎ
型導電層９・・保護膜 １０・偏極電極 １１・・線刻溶液 １２・２層シリコン基板１３・・Ｐ
型溝電層 １４・・・Ｎ型導電層１５・・・シリコン酸
化膜１６・・容 器１７・・・線刻溶液 １８・ヒータ
。 １９・・・陰極電極 ２０・・・直流電圧源７１図 第２図 第３図 ９ ８ ｒ １０ 第４図 ０ ＼ ８
造断面図である。第２図は高濃度ポ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線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
濃度エピタキシャル層７・・・Ｐ型溝電層 ８・・・Ｎ
型導電層９・・保護膜 １０・偏極電極 １１・・線刻溶液 １２・２層シリコン基板１３・・Ｐ
型溝電層 １４・・・Ｎ型導電層１５・・・シリコン酸
化膜１６・・容 器１７・・・線刻溶液 １８・ヒータ
。 １９・・・陰極電極 ２０・・・直流電圧源７１図 第２図 第３図 ９ ８ ｒ １０ 第４図 ０ ＼ ８
Claims (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
非線刻部全シリコン酸化膜で覆い一方の導電層に直流正
極性電圧全印加しながら他方の導電層をヒドラジンから
なる線刻溶液によシ線刻することｆｔ、％徴とする薄膜
形成の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6849784A 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 |
|---|---|---|---|
| JP6849784A JPS60211945A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 薄膜形成の方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211945A true JPS60211945A (ja) | 1985-10-24 |
| JPH0527246B2 JPH0527246B2 (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=13375388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6849784A 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) |
Cited By (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 JP6849784A patent/JPS60211945A/ja active Granted
Cited By (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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0527246B2 (ja) | 1993-04-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |