JPH0650255B2 - シリコンマイクロセンサの製造方法 - Google Patents
シリコンマイクロセンサの製造方法Info
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- JPH0650255B2 JPH0650255B2 JP62079243A JP7924387A JPH0650255B2 JP H0650255 B2 JPH0650255 B2 JP H0650255B2 JP 62079243 A JP62079243 A JP 62079243A JP 7924387 A JP7924387 A JP 7924387A JP H0650255 B2 JPH0650255 B2 JP H0650255B2
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はシリコンの異方性エッチングを利用したシリコ
ンマイクロセンサに関し、特に支持体部の製造方法に関
する。
ンマイクロセンサに関し、特に支持体部の製造方法に関
する。
〈発明の背景〉 赤外線センサ，フローセンサ，ガスセンサなど熱収支を
利用するセンサでは、発熱部や検出部を微小化・薄膜化
することによって高感度化，高速応答化，低消費電力化
が可能となる。また、圧力センサ，振動センサ，加速度
センサなど可動部を有するセンサでは、可動部とその支
持部を薄膜化することによって、高感度化，微小化が図
られる。以上のように、センサ部を非常に薄い支持体で
形成することによってセンサの高感度化，低消費電力
化，センサチップの微小化、さらには各種センサの複合
化，集積化も可能になる。このような理由から、シリコ
ン基板のごく表面層の酸化膜や、高濃度ボロンドープ層
を残し、下層のシリコンをエッチングで除去して、支持
体及びセンサ部を形成するいわゆるシリコンマイクロセ
ンサの開発が盛んである。その支持体の形状は、ブリッ
ジ，カンチレバー，ダイヤフラムなど様々である。支持
体の概略図を第５図(A)(B)(C)に示す。つぎに上述の薄
い支持体を形成する方法について説明する。
利用するセンサでは、発熱部や検出部を微小化・薄膜化
することによって高感度化，高速応答化，低消費電力化
が可能となる。また、圧力センサ，振動センサ，加速度
センサなど可動部を有するセンサでは、可動部とその支
持部を薄膜化することによって、高感度化，微小化が図
られる。以上のように、センサ部を非常に薄い支持体で
形成することによってセンサの高感度化，低消費電力
化，センサチップの微小化、さらには各種センサの複合
化，集積化も可能になる。このような理由から、シリコ
ン基板のごく表面層の酸化膜や、高濃度ボロンドープ層
を残し、下層のシリコンをエッチングで除去して、支持
体及びセンサ部を形成するいわゆるシリコンマイクロセ
ンサの開発が盛んである。その支持体の形状は、ブリッ
ジ，カンチレバー，ダイヤフラムなど様々である。支持
体の概略図を第５図(A)(B)(C)に示す。つぎに上述の薄
い支持体を形成する方法について説明する。
シリコン単結晶をＥＰＷ液（エチレンジアミン・ピロカ
テコール・水の混合液）NaOH,KOHなどのアルカリ液でエ
ッチングすると、結晶軸によってエッチング速度が大き
く異なる結晶軸異方性がある。すなわち〈１１１〉方向
のエッチング速度が、他の〈１００〉や〈１１０〉等の
方向に比べて極端に遅い。この性質のために、例えば
（１００）ウェハーに、SiO2をマスクとしてエッチング
で穴を開けると、ウェハー面と54.7°の角度をなす４つ
の（１１１）面で囲まれた逆ピラミッド形の穴が開く。
また（１１０）ウェハーの場合には、ウェハー面と垂直
な穴が開く。（１００）ウェハーを用いて、熱酸化膜を
形成したのち、パターン化してマスクとし、シリコンの
エッチングを行なった例が第５図である。この際に支持
体として残るのは、熱酸化膜のみである。熱酸化膜の代
わりに、ＣＶＤ（Chemica Vapour Deposition）法等
で形成したSiO2膜や、Si3N4膜を用いた例もある。
テコール・水の混合液）NaOH,KOHなどのアルカリ液でエ
ッチングすると、結晶軸によってエッチング速度が大き
く異なる結晶軸異方性がある。すなわち〈１１１〉方向
のエッチング速度が、他の〈１００〉や〈１１０〉等の
方向に比べて極端に遅い。この性質のために、例えば
（１００）ウェハーに、SiO2をマスクとしてエッチング
で穴を開けると、ウェハー面と54.7°の角度をなす４つ
の（１１１）面で囲まれた逆ピラミッド形の穴が開く。
また（１１０）ウェハーの場合には、ウェハー面と垂直
な穴が開く。（１００）ウェハーを用いて、熱酸化膜を
形成したのち、パターン化してマスクとし、シリコンの
エッチングを行なった例が第５図である。この際に支持
体として残るのは、熱酸化膜のみである。熱酸化膜の代
わりに、ＣＶＤ（Chemica Vapour Deposition）法等
で形成したSiO2膜や、Si3N4膜を用いた例もある。
その他の薄い支持体を形成する方法として、シリコンエ
ッチングの際の不純物濃度依存性を利用する方法があ
る。前述のエッチング液では、ボロンを高濃度に拡散し
たシリコン層は、エッチング速度が遅くなり、エッチン
グ停止層として働く。従って、シリコンウェハーの片面
にボロンを高濃度に拡散した層を形成し、裏面よりSiO2
Si3N4などをマスクとしてエッチングすると、第５図
(C)のダイヤフラムが形成される。ただし、この際支持
体として残るのは、高濃度ボロンドープ層である。
ッチングの際の不純物濃度依存性を利用する方法があ
る。前述のエッチング液では、ボロンを高濃度に拡散し
たシリコン層は、エッチング速度が遅くなり、エッチン
グ停止層として働く。従って、シリコンウェハーの片面
にボロンを高濃度に拡散した層を形成し、裏面よりSiO2
Si3N4などをマスクとしてエッチングすると、第５図
(C)のダイヤフラムが形成される。ただし、この際支持
体として残るのは、高濃度ボロンドープ層である。
〈発明が解決しようとする問題点〉 酸化膜を用いて、薄い支持体を形成した場合、膜厚が１
ミクロン以下のように薄くなると、支持体の湾曲が起こ
ったり、機械的強度が弱くなる。逆に厚くなると、シリ
コンと酸化膜との熱膨張率の差によって歪が加わり、支
持体にヒビ割れや、破損が起こる。また厚い熱酸化膜は
作製に時間を要し、生産性が悪く、得られる膜厚はせい
ぜい２〜３ミクロン以下である。
ミクロン以下のように薄くなると、支持体の湾曲が起こ
ったり、機械的強度が弱くなる。逆に厚くなると、シリ
コンと酸化膜との熱膨張率の差によって歪が加わり、支
持体にヒビ割れや、破損が起こる。また厚い熱酸化膜は
作製に時間を要し、生産性が悪く、得られる膜厚はせい
ぜい２〜３ミクロン以下である。
一方、高濃度ボロンドープ層で薄い支持体を形成した場
合ボロンドープの深さは、約１０ミクロン程度まで深く
できるので支持体を厚くでき、また、熱膨張率はシリコ
ン基板と等しいので、歪みがなく、平坦で機械的強度の
強い支持体が得られる。しかし、高濃度ボロンドープ層
の電気抵抗は低いので、この支持体上に、センサ材料を
形成しようとする際には、高濃度ボロンドープ層とセン
サ材料の間を電気的に絶縁する必要がある。
合ボロンドープの深さは、約１０ミクロン程度まで深く
できるので支持体を厚くでき、また、熱膨張率はシリコ
ン基板と等しいので、歪みがなく、平坦で機械的強度の
強い支持体が得られる。しかし、高濃度ボロンドープ層
の電気抵抗は低いので、この支持体上に、センサ材料を
形成しようとする際には、高濃度ボロンドープ層とセン
サ材料の間を電気的に絶縁する必要がある。
〈問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するために、本発明の製造方法ではシ
リコン基板上にボロン拡散マスクを形成し該ボロン拡散
マスクをブリッジ部及び該ブリッジ部の支持体を形成す
るように所定の上記ボロン拡散マスクを除去して上記シ
リコン基板を露出して被拡散領域を形成する工程と、上
記被拡散領域に上記ボロン拡散マスクをマスクとしてボ
ロン拡散層を形成する工程と、上記ボロン拡散マスクを
除去してから上記ボロン拡散層をエッチング停止層とし
て上記シリコン基板の表面からエッチングにより上記シ
リコン基板に凹部を形成すると共に上記ボロン拡散層か
らなるブリッジ部を形成する工程と、少なくとも上記ボ
ロン拡散層上に絶縁膜を形成する工程と、上記絶縁膜上
にセンサ材料及び必要な電極を形成する工程とを特徴と
する。酸化膜等の絶縁膜の熱膨張率は、シリコンとは異
なるが、膜厚が薄いため、支持体全体としての熱膨張率
はボロンドープ層によって定まり、従って支持体部の熱
膨張率はシリコンと等しくなるので作製時の熱的歪みが
少なく、機械的強度，熱的強度が強く、しかも湾曲のな
い平坦な支持体が得られる。
リコン基板上にボロン拡散マスクを形成し該ボロン拡散
マスクをブリッジ部及び該ブリッジ部の支持体を形成す
るように所定の上記ボロン拡散マスクを除去して上記シ
リコン基板を露出して被拡散領域を形成する工程と、上
記被拡散領域に上記ボロン拡散マスクをマスクとしてボ
ロン拡散層を形成する工程と、上記ボロン拡散マスクを
除去してから上記ボロン拡散層をエッチング停止層とし
て上記シリコン基板の表面からエッチングにより上記シ
リコン基板に凹部を形成すると共に上記ボロン拡散層か
らなるブリッジ部を形成する工程と、少なくとも上記ボ
ロン拡散層上に絶縁膜を形成する工程と、上記絶縁膜上
にセンサ材料及び必要な電極を形成する工程とを特徴と
する。酸化膜等の絶縁膜の熱膨張率は、シリコンとは異
なるが、膜厚が薄いため、支持体全体としての熱膨張率
はボロンドープ層によって定まり、従って支持体部の熱
膨張率はシリコンと等しくなるので作製時の熱的歪みが
少なく、機械的強度，熱的強度が強く、しかも湾曲のな
い平坦な支持体が得られる。
ボロンドープ層を被覆する薄い絶縁膜は、熱酸化膜に限
定されない。ＣＶＤ法，スパッタリング法，その他の方
法で形成したSiO2膜でも良いし、Si3N4膜，Ａ２Ｏ３
膜も良好である。作製プロセスの点からは、ボロンドー
ピングと同じ装置（拡散装置）を使用できる熱酸化膜が
適するが、熱膨張率の点からは、Si3N4膜，Ａ２Ｏ３
膜の方が良い。
定されない。ＣＶＤ法，スパッタリング法，その他の方
法で形成したSiO2膜でも良いし、Si3N4膜，Ａ２Ｏ３
膜も良好である。作製プロセスの点からは、ボロンドー
ピングと同じ装置（拡散装置）を使用できる熱酸化膜が
適するが、熱膨張率の点からは、Si3N4膜，Ａ２Ｏ３
膜の方が良い。
〈実施例１〉 第１図に本発明の１実施例であるシリコンマイクロセン
サの断面図及び平面図を、第２図に、その製作工程毎の
断面図を示す。
サの断面図及び平面図を、第２図に、その製作工程毎の
断面図を示す。
ｎ型シリコンウェハー３表面を熱酸化し、フォトエッチ
ングで熱酸化膜４をパターン化する（第２図(A)）。こ
のパターン化した熱酸化膜４をマスクとして、ボロンを
拡散しボロンドープ層５を形成する（第２図(B)）。こ
の際ボロン濃度は、できるだけ高濃度に（１×１０２０
／cm3以上が好ましい）、また接合深さはかなり深く
（約５μｍ）する。つぎに、マスクの熱酸化膜４をフッ
酸緩衝液で除去した後（第２図(C)）、沸点近くまで昇
温したEPWエッチング液中に浸漬し、ボロンドープ層５
によりブリッジが形成されるまでエッチングを行なう
（第２図(D)）。さらに、熱酸化によって、ボロンドー
プ層５の厚さに比較して十分薄い酸化膜６（約３０００
Å）を形成する（第２図(E)）。最後に、得られたブリ
ッジ部にセンサ材料となる薄膜７および電極８を形成し
て、第１図のセンサが完成する。
ングで熱酸化膜４をパターン化する（第２図(A)）。こ
のパターン化した熱酸化膜４をマスクとして、ボロンを
拡散しボロンドープ層５を形成する（第２図(B)）。こ
の際ボロン濃度は、できるだけ高濃度に（１×１０２０
／cm3以上が好ましい）、また接合深さはかなり深く
（約５μｍ）する。つぎに、マスクの熱酸化膜４をフッ
酸緩衝液で除去した後（第２図(C)）、沸点近くまで昇
温したEPWエッチング液中に浸漬し、ボロンドープ層５
によりブリッジが形成されるまでエッチングを行なう
（第２図(D)）。さらに、熱酸化によって、ボロンドー
プ層５の厚さに比較して十分薄い酸化膜６（約３０００
Å）を形成する（第２図(E)）。最後に、得られたブリ
ッジ部にセンサ材料となる薄膜７および電極８を形成し
て、第１図のセンサが完成する。
〈実施例２〉 第３図に本発明の他の実施例であるシリコンマイクロセ
ンサの断面図及び平面図を、第４図にその製作工程毎の
断面図を示す。
ンサの断面図及び平面図を、第４図にその製作工程毎の
断面図を示す。
ｎ型シリコンウェハー３を熱酸化し、フォトエッチング
で熱酸化膜４をパターン化し、シリコンエッチング部の
み熱酸化膜４を残す（第４図(A)）。このパターン化し
た熱酸化膜４をマスクとしてボロンを拡散し、ボロンド
ープ層５を形成する。同時にボロンドープ層５の表面に
熱酸化膜６を薄く形成する（第４図(B)）。ボロンドー
プ層５は数μｍ〜１０μｍ，熱酸化膜６は１０００〜５
０００Å程度が好ましい。つぎにマスクの酸化膜４のみ
を、フォトエッチングで除去した後（第４図(C)）、沸
点近くまで昇温したＥＰＷエッチング液中に浸漬し、シ
リコンのエッチングを行なう。ボロンドープ層５と酸化
膜はエッチングされないので、これら２層からなるダイ
ヤフラムが形成される（第４図(D)）。最後に得られた
ダイヤフラム部に、センサ材料となる薄膜７および電極
８を形成して、第３図のセンサが完成する。
で熱酸化膜４をパターン化し、シリコンエッチング部の
み熱酸化膜４を残す（第４図(A)）。このパターン化し
た熱酸化膜４をマスクとしてボロンを拡散し、ボロンド
ープ層５を形成する。同時にボロンドープ層５の表面に
熱酸化膜６を薄く形成する（第４図(B)）。ボロンドー
プ層５は数μｍ〜１０μｍ，熱酸化膜６は１０００〜５
０００Å程度が好ましい。つぎにマスクの酸化膜４のみ
を、フォトエッチングで除去した後（第４図(C)）、沸
点近くまで昇温したＥＰＷエッチング液中に浸漬し、シ
リコンのエッチングを行なう。ボロンドープ層５と酸化
膜はエッチングされないので、これら２層からなるダイ
ヤフラムが形成される（第４図(D)）。最後に得られた
ダイヤフラム部に、センサ材料となる薄膜７および電極
８を形成して、第３図のセンサが完成する。
〈発明の効果〉 本発明の支持体上にセンサ材料を形成することにより、
機械的強度，熱的強度が強く、信頼性の高いシリコンマ
イクロセンサが得られる。
機械的強度，熱的強度が強く、信頼性の高いシリコンマ
イクロセンサが得られる。
そして、このシリコンマイクロセンサは、赤外線セン
サ，フローセンサ，ガスセンサ等の熱収支を利用するセ
ンサに応用でき、高感度化，低消費電力化に役立つ。ま
た、圧力センサ，振動センサ，加速度センサ等可動部を
有するセンサへの応用も可能である。さらに、センサの
微小化，複合化，集積化にも寄与する。
サ，フローセンサ，ガスセンサ等の熱収支を利用するセ
ンサに応用でき、高感度化，低消費電力化に役立つ。ま
た、圧力センサ，振動センサ，加速度センサ等可動部を
有するセンサへの応用も可能である。さらに、センサの
微小化，複合化，集積化にも寄与する。
第１図は本発明の１実施例を示すシリコンマイクロセン
サの断面図及び平面図である。 第２図は第１図に示すシリコンマイクロセンサの製造工
程図である。 第３図は本発明の他の実施例を示すシリコンマイクロセ
ンサの断面図及び平面図である。 第４図は第３図に示すシリコンマイクロセンサの製造工
程図である。 第５図は従来のシリコンマイクロセンサの支持体形状を
示す構成図である。 ３……シリコン基板、４……熱酸化膜、５……ボロンド
ープ層、６……熱酸化膜、７……センサ膜、８……電
極。
サの断面図及び平面図である。 第２図は第１図に示すシリコンマイクロセンサの製造工
程図である。 第３図は本発明の他の実施例を示すシリコンマイクロセ
ンサの断面図及び平面図である。 第４図は第３図に示すシリコンマイクロセンサの製造工
程図である。 第５図は従来のシリコンマイクロセンサの支持体形状を
示す構成図である。 ３……シリコン基板、４……熱酸化膜、５……ボロンド
ープ層、６……熱酸化膜、７……センサ膜、８……電
極。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/0248
Claims (2)
- 【請求項１】シリコン基板上にボロン拡散マスクを形成
し該ボロン拡散マスクをブリッジ部及び該ブリッジ部の
支持体を形成するように所定の上記ボロン拡散マスクを
除去して上記シリコン基板を露出して被拡散領域を形成
する工程と、 上記被拡散領域に上記ボロン拡散マスクをマスクとして
ボロン拡散層を形成する工程と、 上記ボロン拡散マスクを除去してから上記ボロン拡散層
をエッチング停止層として上記シリコン基板の表面から
エッチングにより上記シリコン基板に凹部を形成すると
共に上記ボロン拡散層からなるブリッジ部を形成する工
程と、 少なくとも上記ボロン拡散層上に絶縁膜を形成する工程
と、 上記絶縁膜上にセンサ材料及び必要な電極を形成する工
程とを特徴とするシリコンマイクロセンサの製造方法。 - 【請求項２】上記絶縁膜が、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，Ａ
ｌ２Ｏ３の少なくとも１種類からなる特許請求の範囲第
１項に記載のシリコンマイクロセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62079243A JPH0650255B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | シリコンマイクロセンサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62079243A JPH0650255B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | シリコンマイクロセンサの製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7229049A Division JP2617287B2 (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | シリコンマイクロセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63243817A JPS63243817A (ja) | 1988-10-11 |
| JPH0650255B2 true JPH0650255B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=13684417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62079243A Expired - Fee Related JPH0650255B2 (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | シリコンマイクロセンサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650255B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68928739T2 (de) * | 1988-12-29 | 1999-02-11 | Sharp Kk | Detecteur d'humidite |
| JP2582343B2 (ja) * | 1993-12-04 | 1997-02-19 | エルジー電子株式会社 | 低消費電力型薄膜ガスセンサ及びその製造方法 |
| JP2002344036A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-29 | Seiko Instruments Inc | メンブレンの製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58121815A (ja) * | 1982-01-14 | 1983-07-20 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電共振子 |
| JPS6122899A (ja) * | 1984-07-12 | 1986-01-31 | 松下電器産業株式会社 | アイロン |
| JPS61191953A (ja) * | 1985-02-20 | 1986-08-26 | Richo Seiki Kk | ガス検出装置 |
| JPS6249251A (ja) * | 1985-08-28 | 1987-03-03 | Yamatake Honeywell Co Ltd | ガスセンサ |
-
1987
- 1987-03-31 JP JP62079243A patent/JPH0650255B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63243817A (ja) | 1988-10-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |