JP4288599B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
このような構成の製造方法としては、支持部11や梁13等を含む所定部を保護マスクで保護してエッチングする選択エッチングが用いられ、エッチング液を用いるウェットエッチングおよびプラズマエッチング等のドライエッチングのいずれもが採用されている。
この製造工程は、上記の説明からも明らかなように、シリコン基板10の両面に保護マスク2および3を形成する両面パターニング工程と両面からのエッチング工程とが必要である。両面パターニング工程のためには、両面露光装置や両面マスクアライメント装置が必要であって、高額の設備投資が必要であり、且つ裏面の汚染等による良品率の低下防止対策にも課題がある。
特許文献1に開示されている方法は、トレンチを形成するためのエッチング工程(以下では「トレンチ形成工程」という)の後に等方性エッチング工程を用いて、隣り合うトレンチの底と底とを連通させるものである。
特許文献2に開示されている方法は、シリコン基板の内部にエッチング速度の高い高濃度拡散層を埋め込んでおくことによって、表面からのエッチングがこの層に到達すると、この層を高速にエッチングさせることで、所望の形状とするものである。
下記の特許文献3および特許文献4は「課題を解決するための手段」の項で引用する。
また、従来技術によれば、梁13は重り12の上面側には製作できるが、重り12の下面側には製作できない。しかし、梁13が上面側だけに形成されている状態では、重り12の上下面に垂直に力が働く場合には問題にはならないけれども、それ以外の方向に力が働くと、重り12にモーメントが働いて重り12を傾かせ、所望の信号ではない誤差出力を発生させる。
この発明の課題は、両面パターニングのための設備や両面からのエッチング工程を用いることなく、加工開始面側に元の厚さより薄い梁を有する構造を形成することができ、必要に応じて反対側の面にも加工開始面側と同様の梁構造を形成することができる半導体装置の製造方法を提供することである。
アスペクト比の高いトレンチの製造方法としては、例えば特許文献3および特許文献4に開示されている方法がある。これらの文献に開示されている製造方法は、反応性イオンエッチングによってトレンチを形成していくトレンチ形成工程と、形成されたトレンチの内壁にエッチング保護膜を生成させる保護膜生成工程と、を繰返し、各トレンチ形成工程においては、その前段でトレンチの底部に生成された保護膜をエッチングして除去し、その後段でトレンチの底部をエッチングして幅をほとんど広げることなくトレンチを深めていく。特許文献3の場合には、導入ガスを切り換えることによって両工程を切り換えており、特許文献4の場合には、励起電力および基板バイアスの切換によって両工程を切り換えている。
以下に実施例を用いて、この発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1はその製造工程を示し、(a)は片面パターニング工程を示す断面図、(b)はエッチング工程を示す断面図である。図2は、この実施例で製造した加速度センサの構造を示し、(a)は平面図、(b)はそのAA部の断面図である。
まず、片面パターニング工程によって、上面側に支持部11と重り12と梁13aとを形成するためのエッチングマスク(上面マスク)2を形成し、
次に、下記の処理条件による上面からのエッチング工程によって、シリコン基板10を選択エッチングし、支持部11と重り12と梁13aとを形成した。処理条件は、エッチングガスにSF6、デポガスにC4F8を使い、SF6の流量を400cc/min、C4F8の流量を150cc/minとし、デポガスによる保護膜生成工程の時間を2秒に、エッチングガスによるトレンチ形成工程の時間を13秒にし、両工程を交互に繰返し、シリコン基板10の下面までエッチングさせた。その結果、上面マスク2の梁13aに相当する部分においては、上面マスク2の直下を除いてシリコンがエッチングされ、梁13aが形成された。この条件は、図6から明らかなように、エッチングの中太り量が5μmを超えているので、梁13aに相当する部分においては、ある程度までエッチングが進行した状態において、隣り合うエッチング領域の間が互いに連通し、梁13aを形成させたのである。
以上の2つの実施例においては、シリコン基板の厚さの選定よって、上面側だけの梁形成と両面の梁形成とが使い分けられている。しかし、ガスの種類やプラズマ発生条件等の他の処理条件を変えることによっても、エッチングの中太りの状況が変わるので、これらを選定することによっても、梁の形状や片面の梁か両面の梁かを選定することが可能である。また、エッチングの始めから終わりまで、同じ条件を繰り返すのではなく、途中で条件を切り換えることによって、形成される形状等の可能性の幅が大幅に広がる。
10 シリコン基板
11 支持部
12 重り
13、13a (上側の)梁
13b 下側の梁
14 上面凹部
15 エッチング領域
2 上面マスク
3 下面マスク
Claims (1)
- エッチングマスクを形成された半導体基板にプラズマエッチングによって元の厚さより薄い梁を有する構造を形成する半導体装置の製造方法であって、
プラズマエッチングプロセスを、エッチングガスを導入しながら半導体基板をプラズマ処理して半導体基板をエッチングするエッチング工程と、デポガスを導入しながら半導体基板をプラズマ処理して半導体基板表面に保護膜を生成させる保護膜生成工程と、を交互に繰り返すプロセスで構成し、当該プロセスにより半導体基板の下面までエッチングし、
エッチング工程の処理条件および保護膜生成工程の処理条件を、保護膜生成工程で生成された保護膜の内の、エッチングされた部分の底部に生成された保護膜およびエッチングされた部分の側壁に生成された保護膜の少なくとも下部を、次のエッチング工程で除去しきらせて、この部分の半導体をエッチングする条件に設定し、それによって、半導体基板表面に形成された保護膜の開口部を下方へエッチングしていくと同時に、保護膜の直下の半導体を残しながらエッチングされる部分を保護膜の下方に回り込ませる、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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