(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に満たした異方性エッチング液に、ＰＮ接合を有する半導体基板を浸漬した状態で、ＰＮ接合を有する半導体基板の一方の面から異方性エッチング液を用いた電気化学エッチングを行い、前記半導体基板の一部領域にＰＮ接合部を底面とする凹部上に酸化膜を形成する第１工程と、
前記容器内の前記異方性エッチング液を容器から排出し、さらに、容器内に純水を供給して前記半導体基板を水洗するとともに前記純水を容器から排出後に、前記容器内に前記半導体基板を構成する半導体の酸化物のみを選択的にエッチングできるエッチング液を供給して当該容器内において当該エッチング液に前記半導体基板を浸漬した状態で、前記半導体基板を構成する半導体の酸化物のみを選択的にエッチングできるエッチング液を用いた電気化学エッチングを行って前記凹部の底面のエッジ部を面取りする第２工程と
を備え、前記第２工程は、
前記第１工程で形成された前記凹部上の酸化膜を、前記半導体基板を構成する半導体の酸化物のみを選択的にエッチングできるエッチング液で除去する工程と、
前記半導体基板と対向するように前記半導体基板を構成する半導体の酸化物のみを選択的にエッチングできるエッチング液内に浸漬された電極と、前記半導体基板との間で電位差を生じさせる通電を行いつつ電気化学エッチングを行うことで、前記凹部の底面に酸化膜を形成する過程と、
前記凹部の底面に形成された酸化物を、前記半導体基板を構成する半導体の酸化物のみを選択的にエッチングできるエッチング液により電気化学エッチングで溶解させて前記凹部の底面を露出させることで前記凹部の底面のエッジ部を面取りする過程と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板はシリコン基板であり、前記第２工程に用いるエッチング液は、フッ酸水溶液である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板の表面における、前記凹部の底面に対応する領域の少なくとも一部に電極を配置した状態で、前記第２工程での電気化学エッチングを行うようにした請求項１に記載の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、半導体装置の製造方法に係り、例えば、半導体圧力センサにおけるダイヤフラムを形成する際に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開昭６２−６０２７０号公報に示されているように、シリコン基板に異方性エッチングによりダイヤフラムを形成した後、等方性エッチングによりダイヤフラムのエッジ部に面取りを施すことにより応力集中を回避できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、面取りを施す部位、つまり、ダイヤフラムの周囲においてアール（曲率半径）にバラツキが生じたり、同一ウェハ内での各ダイヤフラム毎にアール（曲率半径）にバラツキが生じてしまう。つまり、等方性エッチング液として（ＨＮＯ3 ＋ＨＦ＋Ｈ2 Ｏ）を用いた場合において、エッチング反応はエッチング液の供給が律速となることと発熱反応であることから、均一なる供給環境や均一なる温度分布を作ることができず、仮にバブリングやスターラ等による攪拌を行ったとしても未だ不十分でありアールがばらついてしまう。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、エッチング面の角部を均一に面取り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にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、第１工程により、容器内に満たした異方性エッチング液に、ＰＮ接合を有する半導体基板を浸漬した状態で、ＰＮ接合を有する半導体基板の一方の面から異方性エッチング液を用いた電気化学エッチングが行われ、半導体基板の一部領域にＰＮ接合部を底面とする凹部上に酸化膜が形成される。そして、第２工程により、前記容器内の前記異方性エッチング液が容器から排出され、さらに、容器内に純水が供給されて前記半導体基板が水洗されるとともに前記純水を容器から排出後に、前記容器内に前記半導体基板を構成する半導体の酸化物のみを選択的にエッチングできるエッチング液が供給されて当該容器内において当該エッチング液に前記半導体基板を浸漬した状態で、前記半導体基板を構成する半導体の酸化物のみを選択的にエッチングできるエッチング液を用いた電気化学エッチングが行われ、凹部の底面のエッジ部が面取りされる。
【０００６】
つまり、第１工程での電気化学エッチングにより形成される凹部の底面において第２工程での通電により酸化膜（陽極酸化膜）が形成されるとともに酸化膜が溶解される。このエッチング反応はエッチング液の供給が律速となっておらず、又、発熱反応でもないことから、均一なる膜厚の酸化膜（陽極酸化膜）が形成されエッチング面の角部が均一に面取りされる。
【０００７】
ここで、請求項２に記載のように、半導体基板としてシリコン基板を用い、前記第２工程に用いるエッチング液としてフッ酸水溶液を用いると、実用上好ましいものとなる。
【０００８】
また、請求項３に記載のように、前記半導体基板の表面における、前記凹部の底面に対応する領域の少なくとも一部に電極を配置した状態で、前記第２工程での電気化学エッチングを行うようにすると、凹部の底面のエッジ部において電流が集中することが回避される。つまり、電気化学エッチングのための電極を素子形成領域の周辺部にのみ延設した場合には半導体基板の横方向（基板の面方向）に電流が流れ凹部の底面のエッジ部において電流が集中してしまうが、凹部の底面に対応する領域の少なくとも一部に電極を配置することにより半導体基板の縦方向（基板の厚さ方向）に電流が流れ凹部の底面のエッジ部での電流集中が起こりにくくすることができる。
【０００９】
このように電流集中が回避できるので、エッジ部の面取りをより均一化できることとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明の第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】
本実施の形態はピエゾ抵抗層を用いた半導体圧力センサに具体化したものである。
図１には、半導体基板としてのシリコンウェハ１にダイヤフラムを形成するための電気化学エッチング装置の概略図を示す。
【００１５】
まず、シリコンウェハ１について説明する。Ｐ型（１００）面方位のシリコン基板２にはその一面にＮ型エピタキシャル層３が形成されている。Ｎ型エピタキシャル層３にはＰ+ 型不純物拡散層４が形成され、このＰ+ 型不純物拡散層４が歪みを感知するためのピエゾ抵抗となる。又、Ｎ型エピタキシャル層３にはＮ+ 型不純物拡散層５が形成され、このＮ+ 型不純物拡散層５によりＮ型エピタキシャル層３にオーミックコンタクトがとられる。さらに、Ｎ型エピタキシャル層３の表面にはシリコン酸化膜６が形成されている。Ｐ+ 型不純物拡散層４およびＮ+ 型不純物拡散層５がアルミ電極７，８にてシリコン酸化膜６の表面側に電気的に引き出されている。
【００１６】
又、シリコン基板２におけるＮ型エピタキシャル層３の無い面において、ダイヤフラムを形成しない領域にマスク材９が形成されている。
このようなシリコンウェハ１が用意されている。そして、このシリコンウェハ１は白金電極１０を挟んだ状態にてセラミックス製支持基板１１に固定されている。シリコンウェハ１のエッチングを行わない面（Ｎ型エピタキシャル層３形成面）は樹脂ワックス１２にて保護されている。又、白金電極１０はアルミ電極８と接触している。即ち、白金電極１０はアルミ電極８およびＮ+ 型不純物拡散層５を介してＮ型エピタキシャル層３と電気的接触がとられ、電気化学ストップエッチングが行われるようになっている。
【００１７】
一方、容器１３の内部には３本のパイプＰ１，Ｐ２，Ｐ３によりＫＯＨ水溶液、純水、フッ酸水溶液が供給できるようになっている。つまり、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３の操作によりＫＯＨ水溶液、純水、フッ酸水溶液が供給できる。又、容器１３には排出パイプＰ４が設けられ、バルブＶ４の操作により容器１３内の液を排出できるようになっている。
【００１８】
図１においては容器１３内には異方性エッチング液としてのＫＯＨ水溶液（３３ｗｔ％，８２℃）１４が満たされている。容器１３内のＫＯＨ水溶液１４には、前述したシリコンウェハ１が浸漬されるとともに、このシリコンウェハ１と対向するように白金電極板１５が配置されている。
【００１９】
そして、シリコンウェハ１の白金電極１０と白金電極板１５との間に、定電圧電源１６と電流計１７と押しボタンスイッチ（開閉接点）１８とが直列接続されている。そして、押しボタンスイッチ１８の接点の閉路により定電圧電源１６にてシリコンウェハ１と白金電極板１５とに電位差が加えられる。このとき、電流計１７によりシリコンウェハ１から白金電極板１５へ流れる電流が検出される。
【００２０】
このような装置を用いて以下の電気化学エッチングが行われる。
まず、ＫＯＨ水溶液１４を用いた電気化学エッチングを行う。即ち、同エッチングを行うべく、容器１３内にＫＯＨ水溶液１４を満たした状態において押しボタンスイッチ１８の接点を閉路する。これにより、定電圧電源１６にてシリコンウェハ１と白金電極板１５とに電位差が加えられ、通電が開始される。
【００２１】
以後、所定時間、押しボタンスイッチ１８の接点が閉路状態に保持される。このとき、ＫＯＨとシリコンとの化学反応によりＰ型シリコン基板２のエッチングが進行する。そして、シリコン基板２がエッチングされ、ＰＮ空乏層がＫＯＨ水溶液１４に接触すると電流が流れてシリコンが酸化される。このようにＰ型シリコン基板２の電気化学反応により陽極酸化が進行する。
【００２２】
このようにして図１の凹部２１が形成されるとともにその底面２１ａがダイヤフラム形成部となる。
その後、図１のバルブＶ４を開けＫＯＨ水溶液１４を容器１３から排出し、さらに、バルブＶ２を開け容器１３内に純水を供給してシリコンウェハ１を水洗する。そして、押しボタンスイッチ１８の接点を開けて通電を終了させる。
【００２３】
この状態では凹部２１の底面２１ａのエッジ部は尖った状態となっている。
引き続き、フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチングを行う。まず、図１のバルブＶ４を開け純水を容器１３から排出し、さらに、バルブＶ３を開け容器１３内にフッ酸水溶液を供給する。このようにして、図１の電気化学エッチング装置における容器１３内にフッ酸水溶液２２を満たす。その結果、フッ酸水溶液２２に前述したシリコンウェハ１が浸漬されるとともに、このシリコンウェハ１と対向するように白金電極板１５が配置される。
【００２４】
そして、容器１３内にフッ酸水溶液２２を満たした状態において押しボタンスイッチ１８の接点を閉路する。これにより、定電圧電源１６にてシリコンウェハ１と白金電極板１５とに電位差が加えられ、通電が開始される。
【００２５】
以後、所定時間、押しボタンスイッチ１８の接点が閉路状態に保持され電気化学エッチングが行われる。このときの印加電圧はパッシベーション電圧（反応ストップ電位）よりも高い電圧、即ち、シリコンに陽極酸化膜が形成できる電圧とする。このシリコン酸化膜のみを選択的にエッチングできるフッ酸水溶液２２を用いた電気化学エッチングにより凹部２１の底面２１ａのエッジ部が均一に面取りされる。
【００２６】
これは、次に述べる現象（メカニズム）によるものと考えられる。
図２に示すように、シリコンウェハ１に対しＫＯＨ水溶液を用いた電気化学エッチングを行い、シリコンウェハ１の一部領域にＰＮ接合部を底面２１ａとする凹部２１が形成される。そして、ＫＯＨ水溶液を用いた電気化学エッチングが終了した時においては図３に示すように凹部２１の底面にはシリコン酸化膜２３が形成されている。ここで、シリコン酸化膜２３の上面レベル（上面位置）をＬ１とし、シリコン酸化膜２３の下面レベル（下面位置）をＬ２とする。
【００２７】
この状態からフッ酸水溶液２２にシリコンウェハ１を浸漬すると、図４に示すように、シリコン酸化膜２３が溶解し凹部２１の底面が露出する。そして、フッ酸水溶液２２の浸漬下で通電を行うと、図５に示すように、凹部２１の底面にシリコンの酸化膜（陽極酸化膜）２４が形成される。さらに、図６に示すように、シリコン酸化膜２４がフッ酸水溶液２２により溶解される。この陽極酸化と溶解とが繰り返される。
【００２８】
そして、所定時間での通電を終了すると、図７に示すように、凹部２１の底面２１ａのエッジ部が面取りされ角部が丸くなっている。このとき、シリコン酸化膜２４の形成量（厚さ）ｔに比例して面取り部における曲率半径Ｒも大きくなる。
【００２９】
よって、特開昭６２−６０２７０号公報のようにシリコン基板に異方性エッチングによりダイヤフラムを形成した後、等方性エッチング液として（ＨＮＯ3 ＋ＨＦ＋Ｈ2 Ｏ）を用いてダイヤフラムのエッジ部に面取りを施すと、エッチング反応はエッチング液の供給が律速となることと発熱反応であることから、均一なる供給環境や均一なる温度分布を作ることができずダイヤフラムの周囲においてアール（曲率半径）にバラツキが生じたり、同一ウェハ内での各ダイヤフラム毎にアール（曲率半径）にバラツキが生じてしまう。これに対し本実施の形態では、フッ酸水溶液２２を用いた電気化学エッチングを行うことにより、反応はエッチング液の供給が律速とならず、かつ、発熱反応でもないので、通電により均一な膜厚の酸化膜の生成および溶解が行われ、エッチング面の角部を均一に面取りすることができる。
【００３０】
このように本実施の形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ＰＮ接合を有するシリコンウェハ１の一方の面から異方性エッチング液を用いた電気化学エッチングを行い、シリコンウェハ１の一部領域にＰＮ接合部を底面とする凹部２１を形成し（第１工程）、シリコン酸化膜のみを選択的にエッチングできるフッ酸水溶液を用いた電気化学エッチングを行って凹部２１の底面２１ａのエッジ部を面取りした（第２工程）。この第２工程において、凹部２１の底面２１ａにおいて酸化膜（陽極酸化膜）２４が形成されるとともに酸化膜２４が溶解され、このエッチング反応はエッチング液の供給が律速となっておらず、又、発熱反応でもないことから、均一なる膜厚の酸化膜（陽極酸化膜）が形成されエッチング面の角部を均一に面取りすることができる。
【００３１】
本実施の形態においては、異方性エッチング液としてＫＯＨ水溶液を用いたが、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ：（ＣＨ3 ）4 ＮＯＨ）やエチレンジアミン等の他の異方性エッチング液を用いてもよい。
【００３２】
又、ＳｉＯ2 のみを選択的にエッチングするエッチング液は、上記実施の形態においてはフッ酸水溶液を用いたが、フッ酸水溶液の代わりに、（ＨＦ＋Ｈ2 Ｏ＋アルコール）の混合液を用いてもよい。この場合には水の濡れ性の向上が図られる。
【００３３】
さらに、上記実施の形態では容器１３にＫＯＨ水溶液を入れて電気化学エッチングを行った後に容器１３にフッ酸水溶液を入れ換えて電気化学エッチングを行ったが、ＫＯＨ水溶液を入れた容器とフッ酸水溶液を入れた容器とを用意し、ＫＯＨ水溶液を用いた電気化学エッチングを行った後にシリコンウェハ１を容器から取り出してフッ酸水溶液を入れた容器にセットし面取りのための電気化学エッチングを行ってもよい。
【００３４】
又、シリコンウェハ１は（１００）面のものを用いたが、これに限るものではなく、（１１０）面等であってもよい。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００３５】
本実施の形態は、梁構造を有する半導体加速度センサに具体化したものである。
図８には、半導体加速度センサの平面図を示す。図９には、図８でのＡ−Ａ断面図を示し、図１０には図８でのＢ−Ｂ断面図を示す。
【００３６】
四角板状の単結晶シリコン基板（シリコンチップ）３０は、Ｐ型シリコン基板３１と、その上面に形成されたＮ型エピタキシャル層３２とからなる。シリコン基板３０には、上下に貫通する貫通溝３３が形成され、その貫通溝３３の外側に四角環状の枠部（厚肉部）３４が形成されている。又、貫通溝３３の内側には、四角形状の重り部（厚肉部）３５が形成されている。重り部３５は長方形をなし、薄肉の梁部（薄肉部）３６，３７，３８，３９により枠部３４と重り部３５とが連結されている。
【００３７】
梁部３６，３７，３８，３９はＮ型エピタキシャル層３２からなり、梁部３６，３７，３８，３９の表層部には歪みゲージ４０，４１，４２，４３が形成されている。歪みゲージ４０，４１，４２，４３はＰ+ 型不純物拡散層（ピエゾ抵抗層）よりなり、梁部３６，３７，３８，３９に加わる歪みの大きさに応じて抵抗値が変化する。このように本センサは、シリコン基板３０の一部に、加速度検出用歪みゲージ４０，４１，４２，４３が配置された梁部３６，３７，３８，３９を有する。
【００３８】
そして、図９において、シリコン基板３０の表面に垂直な方向（Ｘにて示す）に加速度が加わると、この方向に重り部３５が変位し、梁部３６，３７，３８，３９に歪みが生じる。この歪み量に応じて歪みゲージ４０，４１，４２，４３の抵抗値が変化して図９中、Ｘ方向の加速度が検出される。
【００３９】
ここで、本実施の形態での半導体加速度センサは、第１の実施形態でのダイヤフラム式半導体圧力センサに比べ、敏感な梁部３６〜３９を有するものである。
次に、半導体加速度センサの製造方法を図１１を用いて説明する。
【００４０】
まず、図１１（ａ）に示すように、Ｐ型シリコンウェハ４４の上にＮ型エピタキシャル層４５を形成して半導体基板としてのシリコンウェハ４６とする。そして、シリコンウェハ４６の表面（上面）での酸化、ホトエッチ、イオン打ち込み、拡散等を行って、歪みゲージとなるＰ+ 型不純物拡散層４７と素子形成領域の周辺部のＮ+ 型不純物拡散層４８とを形成する。さらに、シリコンウェハ４６の表面における素子形成領域の周辺部にアルミ電極４９を延設するとともに貫通溝３３の形成領域にアルミ電極５０を形成する。アルミ電極４９，５０により不純物拡散層４７，４８がシリコンウェハ４６の表面側に引き出される。より詳しくは、図１２，１３，１４に示すように、素子形成領域における周辺部にアルミ電極４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄを延設するとともに、貫通溝３３の形成領域の上にも電気化学エッチング用のアルミ電極５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを配置し、配線部４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈにて連結する。
【００４１】
このように、アルミ電極５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ）が、シリコンウェハ４６の表面における、凹部の底面（図１１の符号５３ａで示す部位）となる領域に対応する領域の一部に配置される。
【００４２】
又、図１１（ａ）に示すように、シリコンウェハ４６の上面（表面）での所定領域を表面マスク材５１で覆うとともに、シリコンウェハ４６の下面（裏面）での所定領域を裏面マスク材５２で覆う。
【００４３】
次に、図１１（ｂ）に示すように、第１工程として、電気化学エッチングによる異方性エッチングを行う。詳しくは、図１５に示すように、このウェハ４６が前述のＫＯＨ水溶液１４に漬浸するとともにウェハ４６と対向するように白金電極板１５を配置する。異方性エッチングは、第１の実施の形態と同様に、ウェハ４６と白金電極１５に電位差を印加し通電させることにより行う。これにより凹部５３が形成される。
【００４４】
異方性エッチングの後、図１１（ｃ）に示すように、第２工程として、等方性エッチングを行う。
ウェハ４６に電圧印加を行うと、素子形成領域の周辺部に延びるアルミ電極４９から等方性エッチング液２２へ電流が流れる。このとき、貫通溝３３の形成領域にアルミ電極５０が無い場合においては、図１６に示すように、Ｐ型シリコンウェハ４４とＮ型エピタキシャル層４５との間の空乏層の存在により、電流はＮ型エピタキシャル層４５を横方向（エピタキシャル層４５の面方向）に流れ、凹部５３の底面５３ａのエッジ部から等方性エッチング液２２、さらに白金電極板１５へと流れる。その結果、アルミ電極５０が無い場合においては、長時間エッチングを行うと、凹部５３の底面５３ａのエッジ部が集中的にエッチングされて、微小な溝が形成される。この溝ができるとあまり強度は向上しない。
【００４５】
これに対し、本実施形態においては、図１７に示すように、凹部５３の底面５３ａに対応する領域にも電気化学エッチング用アルミ電極５０が配置されており、アルミ電極５０により、凹部５３の底面５３ａのエッジ部への電流集中が防止される。つまり、電流をエピタキシャル層４５の抵抗の小さい縦方向（エピタキシャル層４５の厚さ方向）に流すことにより凹部５３の底面５３ａでのエッジ部の電流集中を防ぎ、図１１（ｃ）に示すように、凹部５３の底面５３ａのエッジ部が均一に面取りされる。
【００４６】
また、本実施の形態においては、第２工程のエッチング液はフッ酸に加え、硝酸および酢酸の混合液を用いている。つまり、図１５に示すように、硝酸、酢酸の供給用のパイプＰ１１，Ｐ１２およびバルブＶ１１，Ｖ１２を用い、フッ硝酸酢酸水溶液中で凹部５３の底面５３ａのエッジ部を均一に面取りしている。具体的には、約１〜７％のフッ酸と約２〜１３％の硝酸を含む低濃度のフッ硝酸酢酸水溶液中で、光照射しながら約２〜１０ボルトの電圧を印加する。すると、シリコンとフッ酸および硝酸が化学反応して酸化膜２４（図５参照）が形成される。この反応と同時にフッ酸により酸化膜２４がエッチングされる。このエッチング反応によりエッジ部の面取りができる。ただし、このエッチング液はウェハ４６を漬浸しただけではエッチングされないほど濃度が低い。また、ＣＨ3 ＣＯＯＨの代わりにＨ2 Ｏを用いてもよい。そして、エッチング液、印加電圧及びエッチング時間を調整することにより所望の曲率半径Ｒを得ることができる。
【００４７】
この電気化学エッチングの後、図１１（ｄ）に示すように、裏面マスク材５２を除去し、さらに、アルミ電極５０をウェットまたはドライエッチングによって除去する。そして、図１１（ｅ）に示すように、貫通溝３３の形成部分のシリコンを選択的にドライエッチングして貫通溝３３を形成する。最後に、表面マスク材５１を除去する。
【００４８】
このように本実施の形態は、下記の特徴を有する。
（イ）シリコンウェハ（半導体基板）４６の表面における、凹部５３の底面５３ａに対応する領域の少なくとも一部にアルミ電極５０を配置した状態で、第２工程での電気化学エッチングを行ったので、凹部５３の底面５３ａのエッジ部において電流が集中することが回避される。つまり、電気化学エッチングのための電極（４９）をシリコンウェハ４６での素子形成領域の周辺部にのみ延設した場合にはシリコンウェハ４６の横方向に電流が流れ凹部５３の底面５３ａのエッジ部において電流が集中してしまうが、凹部５３の底面５３ａに対応する領域の少なくとも一部にアルミ電極５０を配置することによりシリコンウェハ４６の縦方向に電流が流れ凹部５３の底面５３ａでのエッジ部において電流集中が起こりにくくすることができる。その結果、エッジ部の面取りをより均一化できることとなる。
【００４９】
なお、素子形成領域の周辺部にアルミ電極４９を配置するのみならず素子形成領域の内部領域にアルミ電極５０を配置する手法は、前述した半導体加速度センサを製造する際に特に有効ではあるが、半導体圧力センサを製造する際に用いてもよい。特に、ダイヤフラムに大きな力が加わる圧力センサ、例えば、油圧センサ等において当該手法を用いることは有益である。また、低圧用の圧力センサにも用いることができることは言うまでもない。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５０】
本実施形態は、第２の実施形態と同様、梁構造を有する半導体加速度センサに具体化したものである。図１８には、その半導体加速度センサの平面図を示す。図１９には、図１８でのＥ−Ｅ断面図を示し、図２０には図１８でのＦ−Ｆ断面図を示す。
【００５１】
本実施形態での半導体加速度センサの製造方法は、Ｐ型シリコン基板３１にも電圧を印加しつつＫＯＨ等の異方性エッチング液を用いて面取り用電気化学エッチングを行うものであり、図１８に示す如く電圧印加用拡散層６０，６１，６２，６３を具備している。その他の構成については図８〜図１０と同じであり、同一符号を付すことによりその説明は省略する。
【００５２】
図２１を用いて詳細に説明する。図２１（ａ）〜（ｅ）は図１８でのＧ−Ｇ断面での製造工程説明図である。
まず、図２１（ａ）に示すように、Ｐ型シリコンウェハ４４の上にＮ型エピタキシャル層４５を形成して半導体基板としてのシリコンウェハ４６とする。そして、シリコンウェハ４６の表面（上面）での酸化、ホトエッチ、イオン打ち込み、拡散等を行って、歪みゲージとなるＰ+ 型不純物拡散層４７と導通用Ｐ+ 型不純物拡散層６０を形成する。導通用Ｐ+ 型不純物拡散層６０は、図２２に示すように、帯状をなし、重り部形成領域Ｚ１と四角枠部形成領域Ｚ２とを連結するように延設されている。また、図２１（ａ）に示すように、シリコンウェハ４６の表面（上面）での酸化、ホトエッチ、イオン打ち込み、拡散等を行って、深いＰ+ 型不純物拡散層６１，６２，６３を形成する。Ｐ+ 型不純物拡散層６１，６２は、図２２に示すように、四角枠部形成領域Ｚ２に形成され、かつ、Ｐ+ 型不純物拡散層６２は導通用Ｐ+ 型不純物拡散層６０の一端部に形成されている。又、Ｐ+ 型不純物拡散層６３は重り部形成領域Ｚ１において導通用Ｐ+ 型不純物拡散層６０の他端部に形成されている。さらに、Ｐ+ 型不純物拡散層６１，６２，６３は図２１（ａ）に示すようにＰ型シリコンウェハ４４に達している。
【００５３】
その後、図２１（ａ）に示すように、Ｐ+ 型不純物拡散層６１の上にアルミ配線６４を配置する。又、シリコンウェハ４６の上面（表面）での所定領域を表面マスク材５１で覆うとともに、シリコンウェハ４６の下面（裏面）での所定領域を裏面マスク材５２で覆う。
【００５４】
次に、図２１（ｂ）に示すように、第１工程として、電気化学エッチングによる異方性エッチングを行う。詳しくは、図１５を用いて説明したように、ウェハ４６をＫＯＨ水溶液１４に漬浸するとともにウェハ４６と対向するように白金電極板１５を配置する。異方性エッチングは、第１の実施の形態と同様に、ウェハ４６と白金電極板１５に電位差を印加し通電させることにより行う。これにより凹部５３が形成される。
【００５５】
異方性エッチングの後、図２１（ｃ）に示すように、第２工程として、等方性エッチングを行う。詳しくは、図２３に示すように、このウェハ４６をセラミック板６５に止着するとともにウェハ４６での側面等をワックス６６にて覆い、これを異方性エッチング液６７に漬浸するとともにウェハ４６と対向するように白金電極板１５を配置する。また、Ｎ型エピタキシャル層４５と白金電極板１５との間に電源６８を接続するとともに、アルミ配線６４（Ｐ+ 型不純物拡散層６１）と白金電極板１５との間に電源６９を接続する。そして、電源６８にてＮ型エピタキシャル層４５に電圧を印加するとともに、電源６９にてＰ+ 型不純物拡散層６１〜Ｐ型シリコンウェハ４４〜Ｐ+ 型不純物拡散層６２〜導通用Ｐ+ 型不純物拡散層６０〜Ｐ+ 型不純物拡散層６３を通して重り部形成領域でのＰ型シリコンウェハ４４に電圧を印加する。つまり、重り部形成領域および四角枠部形成領域におけるＰ型シリコンウェハ４４に閾値電圧以上（反応ストップ電位以上）の電圧を印加する。即ち、凹部５３の内壁面の電位を反応ストップ電位以上にする。
【００５６】
具体例を例示すると、白金電極板１５に対し、Ｎ型エピタキシャル層４５に電圧印加する電源６８での電圧値を「２．０ボルト」、また、Ｐ型シリコンウェハ４４に電圧印加する電源６９での電圧値を、「２．０ボルト」とする。つまり、凹部５３の底面に約２ボルトを印加し、凹部５３の側面に約２．０ボルトを印加する。これらの電圧値は反応ストップ電位以上である。
【００５７】
このようにＮ型エピタキシャル層４５およびＰ型シリコンウェハ４４に電圧を印加すると、陽極酸化膜形成とエッチング反応が起こり、丸めエッチングができ、かつ、重り部形成領域にも電圧が印加されているので重り部形成領域のＰ型シリコンウェハ４４の表面がエッチングされず重り部３５の角落ちが防止される。つまり、異方性エッチング液でＮ型エピタキシャル層４５のみに電圧を印加した場合には、重り部の角部にエッチングレートの速い面方位が存在するため重り部が削られてしまい所望の形状を維持することが困難となる場合においても、Ｐ型シリコンウェハ４４にも電圧を印加することにより重り部が削られることなく所望の形状を維持することができる。
【００５８】
なお、図示しなかったが、図２３のＮ型エピタキシャル層４５もアルミ配線にて電源６８と電気的に接続される。
この電気化学エッチングの後、図２１（ｄ）に示すように、裏面マスク材５２を除去し、さらに、不要となったアルミ配線材をウェットまたはドライエッチングによって除去する。そして、図２１（ｅ）に示すように、貫通溝３３の形成部分のシリコンを選択的にドライエッチングして貫通溝３３を形成する。最後に、表面マスク材５１を除去する。
【００５９】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ＰＮ接合を有するシリコンウェハ（半導体基板）４６の一方の面から異方性エッチング液を用いた電気化学エッチングを行い、シリコンウェハ４６の一部領域にＰＮ接合部を底面とする凹部５３を形成する（第１工程）。そして、異方性エッチング液を用い、凹部５３の内壁面の電位を反応ストップ電位以上とした状態で電気化学エッチングを行って凹部５３の底面のエッジ部を面取りする（第２工程）。つまり、シリコンウェハ４６のＰ型領域４４とＮ型領域４５の両方に所定の電圧を印加することにより、凹部５３の内壁面の電位を反応ストップ電位以上にする。
【００６０】
このようにすると、第１，第２の実施形態において述べたように第２工程での通電により酸化膜（陽極酸化膜）が形成されるとともに酸化膜が溶解され、エッチング面の角部が均一に面取りされることに加え、エッジ部の面取りを行う際において第１工程のエッチングにて形成される重り部３５（Ｐ型シリコンウェハ４４）が削られることが防止できる。
【００６１】
本実施形態の応用例としては、前述した場合にはシリコンウェハ４６のＰ型シリコンウェハ４４とＮ型エピタキシャル層４５の両方に所定の電圧を印加することにより凹部５３の内壁面の電位を反応ストップ電位以上にしたが、第１工程においてシリコンウェハ４６のＮ型エピタキシャル層４５のみを印加し、第２工程において、第１工程では印加しなかったＰ型シリコンウェハ４４のみに所定の電圧を印加することにより、凹部５３の内壁面の電位を反応ストップ電位以上にしてもよい。つまり、第１工程においてシリコンウェハ４６のＰ型領域に電圧を印加し、第２工程において、第１工程では印加しなかったシリコンウェハ４４の領域のみに所定の電圧を印加することにより、凹部５３の内壁面の電位を反応ストップ電位以上にしてもよい。
【００６２】
具体例を例示すると、図２３の白金電極板１５に対し、Ｐ型シリコンウェハ４４に電圧印加する電源６９での電圧値を、「２．６ボルト」とし、Ｎ型エピタキシャル層４５には電圧を印加しない。このようにしても、凹部５３の底面に約２ボルトが印加され、凹部５３の側面に約２．６ボルトが印加され、これらの電圧値は反応ストップ電位以上である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における電気化学エッチング装置の概略図。
【図２】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作を説明するための断面図。
【図３】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作を説明するための断面図。
【図４】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作を説明するための断面図。
【図５】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作を説明するための断面図。
【図６】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作を説明するための断面図。
【図７】フッ酸水溶液を用いた電気化学エッチング動作を説明するための断面図。
【図８】第２の実施の形態における半導体加速度センサの平面図。
【図９】図８でのＡ−Ａ断面図。
【図１０】図８でのＢ−Ｂ断面図。
【図１１】製造工程を説明するための断面図。
【図１２】第２の実施の形態における製造工程を説明するための平面図。
【図１３】図１２でのＣ−Ｃ断面図。
【図１４】図１２でのＤ−Ｄ断面図。
【図１５】製造工程を説明するための説明図。
【図１６】製造工程を説明するための断面図。
【図１７】製造工程を説明するための断面図。
【図１８】第３の実施の形態における半導体加速度センサの平面図。
【図１９】図１８でのＥ−Ｅ断面図。
【図２０】図１８でのＦ−Ｆ断面図。
【図２１】第３の実施の形態における製造工程を説明するための断面図。
【図２２】製造工程を説明するための平面図。
【図２３】製造工程を説明するための断面図。
【符号の説明】
１…半導体基板としてのシリコンウェハ、２…Ｐ型シリコン基板、３…Ｎ型エピタキシャル層、１４…異方性エッチング液としてのＫＯＨ水溶液、２１…凹部、２１ａ…底面、２２…フッ酸水溶液、４４…Ｐ型シリコンウェハ、４５…Ｎ型エピタキシャル層、４６…半導体基板としてのシリコンウェハ、５３…凹部、５３ａ…底面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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