(57)【要約】【課題】エッチング対象層をパターニングするためのマスクの設計にかかる手間を軽減することができる、半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】エッチング対象層であるシリコン基板２１上に、エッチング液に対する耐性を有するシリコン酸化膜２２が形成される。その後、シリコン基板２１およびシリコン酸化膜２２に、これらを貫通する複数の貫通孔２３が形成される。そして、シリコン酸化膜２２側から各貫通孔２３内に、シリコン基板２１をエッチングするためのエッチング液が供給される。これにより、各貫通孔２３の側面からシリコン酸化膜２２と平行な方向にシリコン基板２１のエッチングが進行し、各貫通孔２３間が連通することにより、シリコン基板２１が所望の形状にパターニングされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング対象層上に、エッチング液に対する耐性を有するマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記エッチング対象層および前記マスク層に、これらを積層方向に貫通する複数の貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記マスク層側から前記貫通孔内に前記エッチング液を供給して、前記貫通孔から積層方向と交差する方向にエッチングを進行させることにより、前記エッチング対象層をパターニングするエッチング工程とを含む、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を応用したセンサ（ＭＥＭＳセンサ）の携帯電話機への搭載が開始されたことから、ＭＥＭＳセンサの注目度が高まっている。ＭＥＭＳセンサの代表的なものとして、物体の加速度を検出するための加速度センサが知られている。
図３は、従来の加速度センサの構成を模式的に示す断面図である。
【０００３】
この加速度センサは、センサ本体１０１と、センサ本体１０１に保持された錘１０２と、センサ本体１０１を支持する環状の台座１０３とを備えている。
センサ本体１０１は、メンブレン１０４と、メンブレン１０４の一方面（下面）の周縁部に接続された環状の支持部１０５と、メンブレン１０４の一方面の中央部に接続された錘固定部１０６とを一体的に備えている。メンブレン１０４の他方面（上面）には、ピエゾ抵抗素子（図示せず）が形成されている。支持部１０５と錘固定部１０６とは、メンブレン１０４に近づくほど狭まる断面等脚台形状の環状溝１０７により、互いに分離されている。
【０００４】
錘１０２は、たとえば、円板状に形成されている。この錘１０２は、錘固定部１０６の下方に配置されて、その上面の中央部が錘固定部１０６に固定されている。
台座１０３は、センサ本体１０１の支持部１０５の下面とほぼ同じ内径および外径を有する環状に形成されている。この台座１０３上に支持部１０５が載置されることにより、センサ本体１０１が台座１０３に支持されている。そして、錘１０２は、センサ本体１０１と台座１０３が設置される面との間において、台座１０３および支持部１０５と非接触状態に設けられている。
【０００５】
この加速度センサに加速度が作用し、錘１０２が振れると、メンブレン１０４が変形し、メンブレン１０４上に設けられたピエゾ抵抗素子に応力が作用する。ピエゾ抵抗素子は、これに作用する応力に比例して抵抗率が変化する。そのため、ピエゾ抵抗素子の抵抗率変化量に基づいて、加速度センサに作用した加速度を求めることができる。
【特許文献１】特開２００５−３５１７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
センサ本体１０１は、シリコンチップを、その表面（デバイスが形成されている側の面）と反対側の裏面側からウエットエッチングすることにより形成される。
ところが、ウエットエッチングでは、シリコンチップの裏面と平行な方向のエッチング、いわゆるサイドエッチを生じる。したがって、シリコンチップを所望の形状にパターニングするためには、シリコンチップの裏面と垂直な方向のエッチレートおよびサイドエッチのレートの双方を考慮して、シリコンチップの裏面上に形成するマスク（レジストパターン）の形状を決定しなければならない。そのため、マスクの設計に手間がかかってしまう。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、エッチング対象層をパターニングするためのマスクの設計にかかる手間を軽減することができる、半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、エッチング対象層上に、エッチング液に対する耐性を有するマスク層を形成するマスク層形成工程と、前記エッチング対象層および前記マスク層に、これらを積層方向に貫通する複数の貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記マスク層側から前記貫通孔内に前記エッチング液を供給して、前記貫通孔から積層方向と交差する方向にエッチングを進行させることにより、前記エッチング対象層をパターニングするエッチング工程とを含む、半導体装置の製造方法である。
【０００９】
この方法では、エッチング対象層上に、エッチング液に対する耐性を有するマスク層が形成される。その後、エッチング対象層およびマスク層に、これらを貫通する複数の貫通孔が形成される。そして、マスク層側から複数の貫通孔内に、エッチング対象層をエッチングするためのエッチング液が供給される。これにより、複数の貫通孔を有するマスク層をマスクとして、エッチング対象層がエッチングされる。このエッチングは、各貫通孔の側面からエッチング対象層とマスク層との積層方向と交差する方向に進行する。そのため、その積層方向と交差する方向へのエッチレートのみを考慮して、貫通孔のピッチ（貫通孔間の間隔）および位置を決定すれば、エッチング対象層において複数の貫通孔を連通させて、エッチング対象層を所望の形状にパターニングすることができる。よって、従来の手法と比較して、エッチング対象層をパターニングするためのマスクの設計にかかる手間を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法により製造される半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。
この半導体装置１は、物体の加速度を検出するための加速度センサとして用いられるものである。半導体装置１は、メンブレン１１と、メンブレン１１の下面に設けられ、メンブレン１１の周縁部を支持する支持部１２と、メンブレン１１の下面に設けられ、メンブレン１１の中央部に保持された錘部１３とを備えている。
【００１１】
メンブレン１１は、たとえば、ＳｉＯ２（酸化シリコン）からなり、厚さが１〜１０μｍの平面視略矩形状に形成されている。メンブレン１１上には、図示しないが、複数個（たとえば、１６個）のピエゾ抵抗素子が形成されている。また、メンブレン１１の周縁部と中央部との間の四角環状領域には、多数の開口１４が形成されている。
支持部１２および錘部１３は、Ｓｉ（シリコン）からなり、断面形状が矩形状である平面視四角環状の溝部１５によって互いに分離して形成されている。
【００１２】
支持部１２は、メンブレン１１に対して直交する外側面および内側面を有する平面視四角環状に形成されている。
錘部１３は、支持部１２と同じ高さを有する四角柱状に形成されている。
この半導体装置１に加速度が作用し、錘部１３が振れると、メンブレン１１が変形し、メンブレン１１に設けられた各ピエゾ抵抗素子に応力が作用する。ピエゾ抵抗素子は、これに作用する応力に比例して抵抗率が変化する。そのため、各ピエゾ抵抗素子の抵抗率変化量を信号として取り出せば、その信号に基づいて、錘部１３（半導体装置１）に作用した加速度の方向（３軸方向）および大きさを求めることができる。
【００１３】
図２（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置１の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
半導体装置１の製造には、シリコン基板２１が用いられる。まず、図２（ａ）に示すように、プラズマ処理によって、シリコン基板２１の表面に、シリコン基板２１をエッチング可能なエッチング液に対する耐性を有する、マスク層としてのシリコン酸化膜２２が形成される（マスク層形成工程）。
【００１４】
次いで、図２（ｂ）に示すように、ドライエッチングにより、シリコン基板２１およびシリコン酸化膜２２の周縁部と中央部との間の平面視四角環状領域（図１に示す溝部１５に対応する領域）に、これらを積層方向に貫通する多数の貫通孔２３が形成される（貫通孔形成工程）。
つづいて、シリコン酸化膜２２側から各貫通孔２３内に、シリコン基板２１をエッチング可能なエッチング液が供給される（エッチング工程）。このようなエッチング液としては、たとえば、ＴＭＡＨ（Tetra methyl ammonium hydroxide：テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）の濃度５０％の水溶液を８０℃に加熱したものを用いることができる。各貫通孔２３は、シリコン基板２１を貫通しているので、各貫通孔２３にエッチング液が供給されると、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板２１では、シリコン基板２１のエッチングが各貫通孔２３の側面からシリコン酸化膜２２と平行な方向に進行する。そして、このエッチングが進むと、シリコン基板２１における周縁部と中央部との間の四角環状領域が厚さ方向にわたって残さず除去され、シリコン基板２１に、図１に示す平面視四角環状の溝部１５が形成される。その結果、シリコン酸化膜２２は、メンブレン１１となり、シリコン基板２１は、その溝部１５によって、メンブレン１１の周縁部を支持する支持部１２と、メンブレン１１の中央部に保持された錘部１３とに分断される。これにより、図１に示す半導体装置１が得られる。
【００１５】
以上のように、この製造方法では、エッチング対象層であるシリコン基板２１上に、エッチング液に対する耐性を有するシリコン酸化膜２２が形成される。その後、シリコン基板２１およびシリコン酸化膜２２に、これらを貫通する複数の貫通孔２３が形成される。そして、シリコン酸化膜２２側から各貫通孔２３内に、シリコン基板２１をエッチングするためのエッチング液が供給される。これにより、複数の貫通孔２３を有するシリコン酸化膜２２をマスクとして、シリコン基板２１がエッチングされる。このエッチングは、各貫通孔２３の側面からシリコン酸化膜２２と平行な方向（シリコン基板２１とシリコン酸化膜２２との積層方向と交差する方向）に進行する。そのため、そのシリコン酸化膜２２と平行な方向へのエッチレートのみを考慮して、貫通孔２３のピッチ（貫通孔２３間の間隔）および位置を決定すれば、シリコン基板２１において複数の貫通孔２３を連通させて、シリコン基板２１を所望の形状（溝部１５の形状。この実施形態では平面視四角環状）にパターニングすることができる。よって、従来の手法と比較して、シリコン基板２１をパターニングするためのマスクの設計にかかる手間を軽減することができる。
【００１６】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、シリコン基板２１の表面にシリコン酸化膜２２が形成されるとしたが、シリコン酸化膜２２に代えて、プラズマ処理により、シリコン窒化膜が形成されてもよい。この場合、メンブレン１１の材質は、ＳｉＮ（窒化シリコン）となる。
また、溝部１５の形状は、平面視四角環状に限らず、たとえば、平面視円環状であってもよい。
【００１７】
さらにまた、前述の実施形態に係る製造方法は、加速度センサに限らず、たとえば、気体の圧力などを検出するためのピエゾ抵抗型の半導体圧力センサの製造方法など、各種の半導体装置の製造方法に適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る製造方法により製造される半導体装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図３】従来の加速度センサの構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    半導体装置
２１  シリコン基板
２２  シリコン酸化膜
２３  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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