(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と該シリコン基板上の電極が形成される部位に対応させて予めスルーホールが形成された所定の厚さの絶縁板とを接合する工程と、少なくとも前記絶縁板の表面及び前記スルーホール内における電極が形成される部位に金属薄膜を形成し、該金属薄膜の表面上にレジストを、その表面が略平坦となるようにスルーホール内に厚く塗布する工程と、前記スルーホール内を除いて前記金属薄膜が露出するように、前記スルーホール内の底部に残る程度に前記レジストを溶解すべく、溶液に所定時間浸漬する工程と、露出している前記金属薄膜を除去した後、前記スルーホール内に残ったレジストを除去する工程とを有し、前記スルーホール内における前記シリコン基板上に金属薄膜電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
シリコン基板と該シリコン基板上の電極が形成される部位に対応させて予めスルーホールが形成された所定の厚さの絶縁板とを接合する工程と、少なくとも前記絶縁板の表面及び前記スルーホール内における電極が形成される部位に金属薄膜を形成し、該金属薄膜の表面上にレジストを、その表面が略平坦となるようにスルーホール内に厚く塗布する工程と、塗布された前記レジストをプリベークする工程と、前記スルーホール内を除いて前記金属薄膜が露出するように、前記スルーホール内の底部に残る程度に前記レジストを溶解すべく、溶液に所定時間浸漬する工程と、露出している前記金属薄膜を除去した後、前記スルーホール内に残ったレジストを除去する工程とを有し、前記スルーホール内における前記シリコン基板上に金属薄膜電極を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法において、絶縁板として、３μｍ以上の厚さのものを準備する工程を少なくとも有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シリコン基板の両面に絶縁板を接合した半導体装置に関し、特に、絶縁板に設けたスルーホールを介して金属薄膜電極を形成した半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置としての半導体加速度センサは、電気機械式加速度センシング部（以下、加速度センシング部と記す）をシリコン基板内に形成し、該シリコン基板を比較的厚いガラス基板でサンドイッチ状に挟み込んだ構造を為し、一方のガラス基板にはスルーホールが形成され、このスルーホール内における前記シリコン基板上に外部との電気的接続のために金属薄膜電極が形成されている。
【０００３】
図２は従来の半導体加速度センサにおける加速度センシング部の製造工程説明図である。図２Ａにおいて、シリコン基板１にガラス基板２を接合し、図２Ｂにおいて、シリコン基板１の酸化膜５における電極形成を必要とする部位５ａ及びエッチングを必要とする部位５ｂ、５ｃを写真製版により開口した後、この開口部を含む酸化膜５の全表面にホトレジスト６を塗布し、ガラスマスク７により選択的にマスクして、電極を形成する開口部５ａ及びその周縁部のホトレジスト６だけを露光する。
【０００４】
次に、図２Ｃにおいて、現像により露光部分、即ち、酸化膜５の開口部５ａ及びその周縁部のホトレジスト６を除去し、図２Ｄにおいて、ホトレジスト６を除去した酸化膜５の開口部５ａ及びその周縁部を含め、ホトレジスト６の全面を金属薄膜４で被覆する。金属薄膜４として、エッチング剤である加熱した水酸化カリウム溶液（以下、ＫＯＨ溶液と記す）に耐えるクロム／金（以下、Ｃｒ／Ａｕと記す）多層薄膜を用いる。
【０００５】
次に、図２Ｅにおいて、レジスト除去液を用いてホトレジスト６を除去するが、その際、ホトレジスト６上に被覆された金属薄膜４も除去される。この結果、酸化膜５の開口部５ａにおいて、シリコン基板１に密着した金属薄膜だけが金属薄膜電極４ａとして残る。上記のごとく、写真製版法によるリフトオフ法によりＣｒ／Ａｕの金属薄膜電極４ａを形成する。
【０００６】
次に、図２Ｆにおいて、シリコンエッチングにより間隙１ｇ、空隙１ｈを形成し、固定電極部１ａ〜外枠１ｃからなる加速度センシング部を形成し、図２Ｇにおいて、シリコン基板１上の酸化膜５を除去し、シリコン基板１の表面に、予め、スルーホール３ａ及びザグリ３ｂが形成されたガラス基板３を、スルーホール３ａが電極４ａと一致するように位置合わせを行って接合することにより、シリコン基板１の両面をガラス基板２、３でサンドイッチ状に挟持した加速度センシング部が完成する。
【０００７】
上記、従来の半導体装置としての半導体加速度センサにおける加速度センシング部の製造方法は、金属薄膜電極４ａの製造工程におけるホトレジスト６の露光工程において、写真製版法を用いるため、高価なガラスマスク７や精密マスクアライナ（図示せず）が必要であり、製造設備コストがその分高くなる。又、シリコン基板１の酸化膜５における電極形成を必要とする部位５ａ及びエッチングを必要とする部位５ｂ、５ｃを写真製版により開口するための位置合わせ作業が必要だが、この作業は極めて煩雑である。
【０００８】
又、金属薄膜電極４ａが形成された後のシリコン基板１に対して、スルーホール３ａが形成されたガラス基板３を接合するための位置合わせを必要とし、金属薄膜電極４ａを損傷しないように作業する必要がある。更に、ＫＯＨ溶液でシリコンエッチングを行う前に、金属薄膜電極４ａを形成するため、耐食性に優れたＣｒ／Ａｕ等の高価な金属を用いる必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置の製造方法は、以上の製造工程からなり、金属薄膜電極４ａの製造工程におけるホトレジスト６の露光工程において、写真製版法を用いるため、高価なガラスマスクや精密マスクアライナが必要であり、又、写真製版のための位置合わせ作業が煩雑であり、製造コストの引下げが困難であるなどの問題点があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、金属薄膜電極を絶縁板に設けたスルーホールに形成する際に、写真製版法によらずに形成することにより、製造コストの引下げの可能な半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る半導体装置の製造方法は、シリコン基板と該シリコン基板上の電極が形成される部位に対応させて予めスルーホールが形成された所定の厚さの絶縁板とを接合する工程と、少なくとも前記絶縁板の表面及び前記スルーホール内における電極が形成される部位に金属薄膜を形成し、該金属薄膜の表面上にレジストを、その表面が略平坦となるようにスルーホール内に厚く塗布する工程と、前記スルーホール内を除いて前記金属薄膜が露出するように、前記スルーホール内の底部に残る程度に前記レジストを溶解すべく、溶液に所定時間浸漬する工程と、露出している前記金属薄膜を除去した後、前記スルーホール内に残ったレジストを除去する工程とを有し、前記スルーホール内における前記シリコン基板上に金属薄膜電極を形成する方法である。
【００１２】
第２の発明に係る半導体装置の製造方法は、第１の発明に係る半導体装置の製造方法における、金属薄膜の表面上にレジストを塗布する工程の後段に、塗布された前記レジストをプリベークする工程を有し、スルーホール内におけるシリコン基板上に金属薄膜電極を形成する方法である。
【００１３】
第３の発明に係る半導体装置の製造方法は、第１又は第２の発明に係る半導体装置の製造方法において、絶縁板として、３μｍ以上の厚さのものを準備する工程を少なくとも有する方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１を図１に基づき説明する。図１は実施の形態１における半導体装置としての半導体加速度センサーの製造工程説明図である。図中、従来例と同じ符号で示されたものは従来例のそれと同一若しくは同等なものを示す。
【００１５】
図１Ａにおいて、両面が鏡面研磨された厚さ約２００μｍのウエハ状のシリコン基板１の一方の面に、シリコンエッチングにより深さ約１００μｍの空隙１ｆを形成し、この面側に絶縁板としての厚さ約４００μｍのガラス基板２を陽極接合する。陽極接合は、シリコンウエハとガラス基板とを数百度の高温環境下でシリコンウエハに約１０００Ｖ近くの高電圧を印加することにより直接接合する技術として知られている。
【００１６】
次に、図１Ｂにおいて、シリコン基板１とガラス基板２との一体物におけるシリコン基板１に、シリコン異方性エッチングにより間隙１ｇ、空隙１ｈを形成することにより、固定電極部１ａ〜外枠１ｃからなる加速度センシング部を形成する。
【００１７】
次に、前記加速度センシング部を保護するために、シリコン基板１の表面に、予めスルーホール３ａ及びザグリ３ｂが形成された絶縁板としての厚さ約４００μｍのガラス基板３を陽極接合する。この結果として、シリコン基板１の両側を絶縁板としてのガラス基板２、３でサンドイッチ状に挟持した構造となる。尚、前記、ガラス基板２、３には、熱膨張係数がシリコン基板１とほぼ等しい耐熱ガラス材を用いる。
【００１８】
次に、図１Ｃにおいて、スルーホール３ａを含めたガラス基板３の表面の全面に金属薄膜４を被覆する。尚、金属薄膜電極材料としてはシリコン半導体の配線材料として広範に用いられている厚さ数μｍのアルミニウム薄膜、又はアルミニユムを主成分とする合金薄膜を用い、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ蒸着などの方法により被覆する。
【００１９】
次に、金属薄膜４で電気的に短絡されている個々のスルーホール３ａにおける電極を分離するために、スルーホール３ａを含めたガラス表面全面に被覆された金属薄膜４上にホトレジスト６をスピン塗布する。ガラス基板３のスルーホール３ａの深さはガラス基板３の厚みと同じく約４００μｍであるため、ホトレジスト６は平坦なガラス基板３の表面よりもスルーホール３ａ内において厚く塗布される。次に、塗布されたホトレジスト６をプリベークして半固化させる。
【００２０】
次に、図１Ｄにおいて、溶剤としての現像液に所定時間、浸漬して現像することにより半固化されたホトレジスト６を溶解するが、その際、ガラス基板３における平坦部のホトレジスト６は完全に溶解するが、厚く塗布されたスルーホール３ａのレジストは溶解し切らずに残る程度に溶解する。この状態でスルーホール３ａに残ったホトレジスト６ａをポストベークし、完全固化させる。
【００２１】
実施の形態１においては、プリベーク後のホトレジスト６に対して露光する工程が不要である。即ち、平坦部のホトレジスト６の厚さは数μｍ程度であり、スルーホール３ａにおけるレジストの厚さに比較して極めて薄いので、ホトレジスト６に対する露光工程を省いても、プリベークによる半固化後、現像液に所定時間浸漬し、金属薄膜４の平面上に塗布されたホトレジスト６が完全に除去された時点において、スルーホール３ａ内には必要十分な厚さのホトレジスト６を残すことができる。
【００２２】
次に、図１Ｅにおいて、金属薄膜４を選択エッチングしてホトレジスト６ａで保護されたスルーホール３ａ内にのみ金属薄膜４を残し、図１Ｆにおいて、ホトレジスト６ａを除去液で除去し、最後にシンタリングしてシリコン表面と金属薄膜の密着力を高めることにより金属薄膜電極４ａの形成を完了する。
【００２３】
以上のように、実施の形態１においては、ガラス基板３のスルーホール３ａの深さが約４００μｍもあり、ホトレジスト６が平坦なガラス基板３の表面よりもスルーホール３ａ内において厚く塗布されることに着目し、プリベーク後のホトレジスト６の露光工程を省略した。即ち、金属薄膜４上にホトレジスト６をスピン塗布し、プリベークして半固化させた後、ガラス基板３における平坦部のホトレジスト６は溶解するが、厚く塗布されたスルーホール３ａでは溶解しきれずに残る程度に溶解し、スルーホール３ａに残ったホトレジスト６ａをポストベークした。
【００２４】
上記のごとく、プリベーク後のホトレジスト６に対して露光する工程を不要としたので、ガラスマスクを使った写真製版が不要となり、レジスト塗布の不均一性を考慮する必要がなく、かつ、自己整合的となり、マスクが不要であるからマスクの位置合わせ等の作業も不要であり、マスクずれなどの心配も皆無である。即ち、従来例と比較して、高価な精密マスクアライナやガラスマスクが不要となり、更に、溶液としての現像液に所定時間浸漬することによりホトレジスト６を除去するようにしたので、プラズマアッシャー等の高価な設備が不要であり、製造工程が省力化されるだけでなく、設備コストを低減でき、半導体装置としての半導体加速度センサーをより安価に製造できる。
【００２５】
尚、実施の形態１においては、金属薄膜４の表面上に塗布するレジストとしてホトレジスト６を用いたが、露光工程を省略したので、ネガホトレジスト、ポジホトレジスト等の感光レジストを必ずしも必要とせず、より安価なレジストを利用できる。従って、レジストの除去には必ずしも現像液を必要とはせず、より安価なレジスト溶剤を用いることができる。
【００２６】
又、実施の形態１においては、金属薄膜４の表面上に塗布したレジスト６を現像液に所定時間浸漬する工程の前段に、ホトレジスト６をプリベイクする工程を有する。レジスト材料の選択によりプリベイクを省略することも可能ではあるが、プリベイクすることにより、塗布直後のレジストが半固化し、その後のハンドリング作業、溶液への浸漬時間管理等が極めて容易かつ確実となる。
【００２７】
又、実施の形態１においては、加速度センシング部を形成したシリコン基板１にガラス基板３を陽極接合後、スルーホール３ａを含めたガラス基板３の表面に金属薄膜４を被覆するようにしたので、後工程にシリコンエッチング工程がなく、従って、電極となる金属薄膜４としては、従来例に示した、Ｃｒ／Ａｕのごとき高価な電極材料は不要であり、シリコン半導体の配線材料として広範に用いられている厚さ数μｍのアルミニウム薄膜、又はアルミニユムを主成分とする合金薄膜を、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタ蒸着などの方法により被覆することができ、又、シリコン基板１に金属薄膜電極を形成する前に、シリコン基板１とガラス基板３とを陽極接合したので、このシリコン基板１とガラス基板３との位置合わせ作業が容易であり、製造コストを大幅に下げることができる。
【００２８】
尚、実施の形態１においては、絶縁板として、厚さ約４００μｍのガラス基板２、３を用いたが、必ずしも約４００μｍのガラス厚さを必要とするものではなく、ハンドリング上、問題なければ、即ち、金属薄膜４の表面上に塗布したレジストの剥離に写真製版（露光）を省略するだけの目的のためには、３μｍ以上の厚さがあればよい。
【００２９】
又、実施の形態１においては、絶縁板として、熱膨張係数がシリコン基板１とほぼ等しい耐熱性のガラス基板２、３を用いたが、耐熱性のガラス材に限定されるものではなく、シリコン基板１に形成された加速度センシング部を機械的に保護すると共に電気的に絶縁する、無機若しくは有機の絶縁材であってもよく、ガラス基板２に関しては、シリコン基板１との接合面が絶縁された金属板であってもよい。
【００３０】
尚、実施の形態１においては、半導体加速度センサにおける加速度センシング部の製造方法を例として説明したが、本発明は上記半導体加速度センサにおける加速度センシング部の製造方法に限定されるものではなく、シリコン基板に所定の厚さを有し、予めスルーホールが形成された絶縁板が接合され、該スルーホール内に前記シリコン基板と外部との接続用電極を形成するタイプの半導体装置の製造方法全般に適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
第１の発明によれば、絶縁板の表面におけるスルーホール内に金属薄膜電極を形成する工程において、前記スルーホールを含む絶縁板の表面に形成された前記金属薄膜の表面上に塗布したレジストの露光工程を省略し、溶液に所定時間浸漬することにより前記スルーホール内の底部を除いて前記レジストを除去するようにしたので、ガラスマスク等が不要であると共に、マスクの位置合わせ等の作業も不要であり、かつ、感光レジストを必要とせず、製造プロセスが簡略化されると共に設備投資の削減や材料費用の節減が可能な半導体装置の製造方法が得られる効果がある。
【００３２】
又、第２の発明によれば、第１の発明における、金属薄膜の表面上にレジストを塗布する工程の後段に、塗布された前記レジストをプリベークする工程を加えたので、塗布レジストが半固化し、その後のハンドリング作業、溶液への浸漬時間管理等が極めて容易かつ確実となる効果が得られる。
【００３３】
又、第３の発明によれば、第１又は第２の発明における半導体装置の製造方法において、スルーホールが形成され絶縁板の厚さを３μｍ以上の厚さとすることにより前記スルーホール内における前記レジストの厚さを絶縁板の厚さ相当分厚くしたので、前記スルーホール内だけを残して前記レジストを除去する作業が更に容易かつ確実となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１〜第３の発明の実施の形態１としての半導体加速度センサにおける電気機械式加速度センシング部の製造工程説明図である。
【図２】従来の半導体加速度センサにおける電気機械式加速度センシング部の製造工程説明図である。
【符号の説明】
１  シリコン基板、１ａ  固定電極部、１ｂ  質量体、１ｃ  外枠、１ｆ  空隙、１ｇ  間隙、１ｈ  空隙、２、３  ガラス基板、３ａ  スルーホール、３ｂ  ザグリ、４  金属薄膜、４ａ  金属薄膜電極、６  ホトレジスト
【図１】
0003570183.tif 000002
【図２】
0003570183.tif 000003