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JP2008264902A - Silicon structure and its manufacturing method - Google Patents

Silicon structure and its manufacturing method Download PDF

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JP2008264902A
JP2008264902A JP2007108545A JP2007108545A JP2008264902A JP 2008264902 A JP2008264902 A JP 2008264902A JP 2007108545 A JP2007108545 A JP 2007108545A JP 2007108545 A JP2007108545 A JP 2007108545A JP 2008264902 A JP2008264902 A JP 2008264902A
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JP
Japan
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layer
silicon
intermediate layer
upper layer
dicing
Prior art date
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Application number
JP2007108545A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoharu Ikeda
知治 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon structure and its manufacturing method, compatibly suppressing both occurrence of the sticking phenomenon and generation of waste etc. from dicing. <P>SOLUTION: The silicon structure 100 is configured so that its overlayer 30 is formed on a base layer 12 with an intermediate layer 14 interposed. The overlayer 30 has three sections, i.e. a movable part 18, a stationary part 16, and a dicing region 20. As an intermediate layer 14a in a projected shaped is formed on a substrate directly under the movable part, there is no risk of the movable part being stuck to the substrate. Because the intermediate layer in the dicing region 20 has been removed, laser dicing is conducted, and generation of the waste etc. is suppressed. Thus suppressing occurrence of the sticking phenomenon and suppressing the generation of the waste etc. from dicing are performed compatibly. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、加速度センサや角速度センサ等を構成するシリコン構造体と、シリコン構造体の製造方法に関する。   The present invention relates to a silicon structure constituting an acceleration sensor, an angular velocity sensor, and the like, and a method for manufacturing the silicon structure.

シリコン基板を加工して固定部と可動部を形成し、各種のセンサ等として機能するシリコン構造体を製造する技術が開発されている。この技術では、シリコンの上層と酸化シリコンの中間層とベース層が積層されているSOI基板を利用することが多い。シリコン構造体の製造過程では、可動部となる範囲の上層の直下に位置している中間層をウエットエッチングして除去することによって上層がベース層から遊離した可動部を製造する際に、薬液の表面張力によって上層とベース層が引き寄せられ、上層とベース層が貼り付いてしまうスティッキング現象が生じやすい。   A technique for manufacturing a silicon structure that functions as various sensors by processing a silicon substrate to form a fixed part and a movable part has been developed. This technology often uses an SOI substrate in which an upper layer of silicon, an intermediate layer of silicon oxide, and a base layer are stacked. In the manufacturing process of the silicon structure, the intermediate layer located immediately below the upper layer in the range to be the movable part is removed by wet etching to produce a movable part in which the upper layer is separated from the base layer. A sticking phenomenon in which the upper layer and the base layer are attracted by the surface tension and the upper layer and the base layer stick together is likely to occur.

スティッキング現象の発生を抑制するために、可動部の直下に可動部に向けて突出する突起状の酸化膜を残すことにより、可動部を形成する上層とベース層の貼り付きを抑制する方法が提案されている。これが特許文献1に開示されている。   In order to suppress the occurrence of the sticking phenomenon, a method for suppressing sticking between the upper layer and the base layer forming the movable part by leaving a protruding oxide film projecting toward the movable part immediately below the movable part is proposed. Has been. This is disclosed in Patent Document 1.

特開2001−102597号公報JP 2001-102597 A

シリコン構造体の製造過程では、1枚のSOI基板から複数個のシリコン構造体を製造することが多い。そのために、SOI基板をダイシングする工程が必要とされる。SOI基板をダイシングする工程でゴミが発生しやすい。ゴミが発生すると、発生したゴミがシリコン構造体の動作を阻害する要因となりやすい。
ベース層にレーザーを照射してダイシングする方法(レーザーを照射してベース層中に脆い改質層をベース層の垂直方向に成長させてベース層をダイシングする方法)を用いると、ゴミの発生を抑制することができる。しかしながら、レーザーダイシングを行う際にベース層の表面に酸化シリコンの中間層が残っていると、ベース層をレーザーでダイシングすることができない。レーザーダイシングするためには、ダイシングラインに沿った位置でベース層の表面から酸化シリコンの中間層を除去しておく必要がある。
しかしながら、スティッキング現象の発生を抑制するために可動部を構成する上層の直下に上層に向けて突出する酸化シリコンの突起を残すことと、ダイシングラインに沿った位置でベース層の表面から酸化シリコンの中間層を除去することを両立させることは困難である。
In the manufacturing process of a silicon structure, a plurality of silicon structures are often manufactured from one SOI substrate. Therefore, a process for dicing the SOI substrate is required. Dust is easily generated in the process of dicing the SOI substrate. When dust is generated, the generated dust tends to hinder the operation of the silicon structure.
If the method of dicing by irradiating the base layer with laser (method of dicing the base layer by irradiating the laser to grow a fragile modified layer in the base layer in the direction perpendicular to the base layer) Can be suppressed. However, if a silicon oxide intermediate layer remains on the surface of the base layer during laser dicing, the base layer cannot be diced with a laser. In order to perform laser dicing, it is necessary to remove the silicon oxide intermediate layer from the surface of the base layer at a position along the dicing line.
However, in order to suppress the occurrence of the sticking phenomenon, a silicon oxide protrusion protruding toward the upper layer is left immediately below the upper layer constituting the movable part, and the silicon oxide is exposed from the surface of the base layer at a position along the dicing line. It is difficult to achieve both removal of the intermediate layer.

図2にシリコン構造体の一例を示す。シリコン構造体は、シリコンの上層16,18と、酸化シリコンの中間層14と、ベース層12が積層されているSOI基板を利用して製造されている。図示22は、ダイシングラインであり、1枚のSOI基板をダイシングすることによって1枚のSOI基板から複数個のシリコン構造体を製造する。各々のシリコン構造体は、上層16が中間層14を介してベース層12に固定されている固定部と、直下の中間層が除去されてベース層12から遊離している可動部(遊離している上層)18を備えている。ベース層12から遊離している上層18は、図示しない位置において中間層14を介してベース層12に固定されている上層16に接続されて支持されており、ベース層12から遊離している位置関係に維持される。可動部を構成する上層18には複数の孔が形成されており、その孔からエッチング剤が侵入することによって、可動部を構成する上層18の直下の中間層14が除去されている。   FIG. 2 shows an example of a silicon structure. The silicon structure is manufactured using an SOI substrate in which the upper layers 16 and 18 of silicon, the intermediate layer 14 of silicon oxide, and the base layer 12 are stacked. FIG. 22 shows a dicing line, which manufactures a plurality of silicon structures from one SOI substrate by dicing one SOI substrate. Each silicon structure includes a fixed portion in which the upper layer 16 is fixed to the base layer 12 through the intermediate layer 14 and a movable portion (in which the intermediate layer immediately below is removed and free from the base layer 12). The upper layer) 18 is provided. The upper layer 18 separated from the base layer 12 is connected to and supported by the upper layer 16 fixed to the base layer 12 via the intermediate layer 14 at a position not shown, and is a position separated from the base layer 12. Maintained in relationship. A plurality of holes are formed in the upper layer 18 constituting the movable part, and the intermediate layer 14 immediately below the upper layer 18 constituting the movable part is removed by the entry of the etching agent from the holes.

図17の(A)は、従来のシリコン構造体200の断面を示す。シリコン構造体200は、ベース層12から遊離して可動部を構成する上層18の直下に、上層18に向けて突出する酸化シリコンの突起14aが残存した状態で中間層14のエッチングを終了することで製造されるシリコン構造体を示している。可動部となる上層18の直下に酸化シリコンの突起14aが形成されているため、上層18がベース層12に貼り付くことがない。しかしながら、酸化シリコンの突起14aが残存した状態で中間層14のエッチングを終了すると、ダイシングライン22に沿った範囲(ダイシング領域20)のベース層12の表面に酸化シリコンの中間層14が残ってしまうために、ベース層12をレーザーダイシンすることができない。
図17の(B)は、ダイシング領域20で酸化シリコンの中間層14が完全に除去されるまで中間層14をエッチングすることで製造されるシリコン構造体300の断面図を示している。ダイシング領域20で酸化シリコンの中間層14が完全に除去されるまで中間層14をエッチングすると、可動部となる上層18の直下の酸化シリコンの中間層まで完全に除去されてしまい、突起14aを残存させることができない。可動部を構成する上層18がベース層12に貼り付してしまうスティッキング現象の発生を防止することができない。
従来の技術では、突起14aを残存させてスティッキング現象の発生を抑制することと、ダイシング領域20では酸化シリコンの中間層14を完全に除去してレーザーでダイシング可能とすることを両立させることは困難である。
FIG. 17A shows a cross section of a conventional silicon structure 200. The silicon structure 200 finishes the etching of the intermediate layer 14 with the silicon oxide protrusions 14a protruding toward the upper layer 18 remaining immediately below the upper layer 18 that is separated from the base layer 12 and constitutes the movable portion. 1 shows a silicon structure manufactured in Since the silicon oxide protrusions 14 a are formed immediately below the upper layer 18 that becomes the movable portion, the upper layer 18 does not stick to the base layer 12. However, if the etching of the intermediate layer 14 is completed with the silicon oxide protrusions 14a remaining, the silicon oxide intermediate layer 14 remains on the surface of the base layer 12 in the range along the dicing line 22 (dicing region 20). Therefore, the base layer 12 cannot be laser diced.
FIG. 17B shows a cross-sectional view of a silicon structure 300 manufactured by etching the intermediate layer 14 until the silicon oxide intermediate layer 14 is completely removed in the dicing region 20. If the intermediate layer 14 is etched until the silicon oxide intermediate layer 14 is completely removed in the dicing region 20, the silicon oxide intermediate layer immediately below the upper layer 18 that becomes the movable portion is completely removed, and the protrusion 14 a remains. I can't let you. It is not possible to prevent the occurrence of a sticking phenomenon in which the upper layer 18 constituting the movable part sticks to the base layer 12.
In the conventional technique, it is difficult to achieve both the suppression of the occurrence of the sticking phenomenon by leaving the protrusions 14a and the dicing region 20 to completely remove the silicon oxide intermediate layer 14 and enable dicing with a laser. It is.

本発明では、スティッキング現象の発生を抑制するための突起14aを残存させ、その一方において、ダイシング領域20ではレーザーダイシングの邪魔となる中間層を完全に除去することが可能なシリコン構造体の製造方法を提供することを目的とする。またその方法で製造可能な構造のシリコン構造体を提供することをも目的とする。   In the present invention, the protrusion 14a for suppressing the occurrence of the sticking phenomenon remains, and on the other hand, in the dicing region 20, the intermediate structure that can interfere with laser dicing can be completely removed. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a silicon structure having a structure that can be manufactured by the method.

本発明のシリコン構造体の製造方法は、シリコンの上層と酸化シリコンの中間層とベース層が積層されている1枚のSOI基板をダイシングすることによって複数個のシリコン構造体を製造する方法に関する。本製造方法は、SOI基板をダイシングして複数個のシリコン構造体に分離するダイシングラインに沿って伸びる範囲において、上層を異方性エッチングして除去する第1エッチング工程を備えている。また、シリコン構造体を形成する固定部と可動部を分離する範囲と、可動部の輪郭内に分散配置されている微小範囲において、上層を異方性エッチングして除去するのと同時に、第1エッチング工程で露出した中間層を薄層化する第2エッチング工程を備えている。さらに、第1エッチング工程と第2エッチング工程で上層が除去された範囲から中間層を等方性エッチングし、第1エッチング工程で上層が除去された範囲の中間層と、固定部と可動部を分離する範囲の中間層を完全に除去するのと同時に、可動部の輪郭内では隣接する微小範囲の間に上層に向けて突出するとともに上層に達しない酸化シリコンの突起部が残存する状態に至るまで中間層を除去する第3エッチング工程を備えている。さらに、中間層が除去されたダイシングラインに沿ってベース層にレーザーを照射してベース層をダイシングする工程を備えている。
上層の材料はシリコンであり、中間層の材料は酸化シリコンである必要があるが、ベース層の材料は限定されない。
The method for manufacturing a silicon structure of the present invention relates to a method for manufacturing a plurality of silicon structures by dicing a single SOI substrate in which an upper layer of silicon, an intermediate layer of silicon oxide, and a base layer are stacked. The manufacturing method includes a first etching step in which an upper layer is removed by anisotropic etching within a range extending along a dicing line for dicing the SOI substrate into a plurality of silicon structures. In addition, the first layer is removed by anisotropic etching at the same time as removing the upper layer in the range in which the fixed portion and the movable portion forming the silicon structure are separated and in the minute range distributed in the contour of the movable portion. A second etching step is provided for thinning the intermediate layer exposed in the etching step. Further, the intermediate layer is isotropically etched from the range where the upper layer was removed in the first etching step and the second etching step, the intermediate layer in the range where the upper layer was removed in the first etching step, the fixed portion and the movable portion. At the same time as the intermediate layer in the range to be separated is completely removed, in the contour of the movable part, the silicon oxide protrusions that protrude toward the upper layer and remain below the upper layer remain between the adjacent minute ranges. A third etching step for removing the intermediate layer. Further, the method includes a step of dicing the base layer by irradiating the base layer with a laser along the dicing line from which the intermediate layer has been removed.
The upper layer material is silicon and the intermediate layer material is silicon oxide, but the base layer material is not limited.

本方法では、まず、ダイシングラインに沿って伸びる範囲(ダイシング領域)の上層をエッチングにより除去する。次に固定部と可動部を隔てている範囲と、可動部の輪郭内に分散配置されている微小範囲内の上層をエッチングにより除去する。後者のエッチングによって、ダイシング領域の中間層もエッチングされ、薄層化する。
次に中間層をエッチングする。中間層のエッチング工程は、可動部となる上層の直下に上層に向けて突出するものの上層には達しない突起部が残存する状態で終了する。中間層をエッチングするのに先立ってダイシング領域の中間層は薄層化されているために、可動部となる上層の直下に突起部が残存する状態で中間層のエッチング工程を終了しても、ダイシング領域の中間層を完全に除去することができる。
上記工程を経て製造されたシリコン構造体は、可動部を構成する上層の直下に、上層に向けて突出するものの上層には達しない突起部が残存しているため、上層がベース層に貼り付くことがない。また、ダイシング領域では酸化シリコンの中間層が完全に除去されているために、ダイシング領域でベース層をレーザーダイシングすることができる。スティッキング現象の発生を抑制し、ダイシングに伴うゴミ発生を抑制することができる。
In this method, first, the upper layer of a range (dicing region) extending along the dicing line is removed by etching. Next, the upper layer in the range where the fixed part and the movable part are separated and the minute range which is dispersedly arranged in the outline of the movable part is removed by etching. By the latter etching, the intermediate layer in the dicing region is also etched and thinned.
Next, the intermediate layer is etched. The intermediate layer etching step is completed in a state in which a protruding portion that protrudes toward the upper layer but does not reach the upper layer remains immediately below the upper layer serving as the movable portion. Since the intermediate layer of the dicing region is thinned prior to etching the intermediate layer, even if the intermediate layer etching step is finished with the protrusion remaining directly under the upper layer that becomes the movable part, The intermediate layer in the dicing area can be completely removed.
In the silicon structure manufactured through the above steps, the upper layer sticks to the base layer because there is a protruding portion that does not reach the upper layer but protrudes toward the upper layer immediately below the upper layer constituting the movable portion. There is nothing. Further, since the intermediate layer of silicon oxide is completely removed in the dicing region, the base layer can be laser-diced in the dicing region. The occurrence of the sticking phenomenon can be suppressed, and the generation of dust accompanying dicing can be suppressed.

本発明で実現されたシリコン構造体は、ベース層と、ベース層の表面に酸化シリコンの中間層を介して支持されているシリコン層で形成されている固定部と、固定部から伸びているとともにベース層から遊離しているシリコン層で形成されている可動部を備えている。本発明で実現されたシリコン構造体の場合、少なくともシリコン構造体の外周に沿っている範囲ではベース層が露出しており、可動部を構成しているシリコン層には表面から裏面に達する複数個の貫通孔が形成されており、そのシリコン層の裏面に、ベース層からシリコン層に向けて突出するとともにシリコン層に達しない酸化シリコンの突起部が残存している。   The silicon structure realized by the present invention includes a base layer, a fixed portion formed of a silicon layer supported on the surface of the base layer via an intermediate layer of silicon oxide, and extending from the fixed portion. The movable part is formed of a silicon layer free from the base layer. In the case of the silicon structure realized in the present invention, the base layer is exposed at least in the range along the outer periphery of the silicon structure, and a plurality of silicon layers constituting the movable part reach the back surface from the front surface. Through-holes are formed, and on the back surface of the silicon layer, a silicon oxide protrusion that protrudes from the base layer toward the silicon layer and does not reach the silicon layer remains.

固定部は中間層を介して基板に支持されている。可動部を構成するシリコン層はベース層から遊離しており、可動部を構成する上層はベース層に対して変位することができる。可動部を構成する上層は固定部から伸びており、固定部を介してベース層に支持されている。可動部を構成する上層とベース層の間には、シリコン層に達しない酸化シリコンの突起部が残存しているために、可動部を構成する上層とベース層が貼り付くことがない。本発明のシリコン構造体では、ダイシングして複数個のシリコン構造体に分離する領域ではベース層が露出しており、レーザーダイシングすることができる。   The fixing portion is supported on the substrate via the intermediate layer. The silicon layer constituting the movable part is separated from the base layer, and the upper layer constituting the movable part can be displaced with respect to the base layer. The upper layer constituting the movable part extends from the fixed part and is supported by the base layer via the fixed part. Since the silicon oxide protrusions that do not reach the silicon layer remain between the upper layer and the base layer that constitute the movable part, the upper layer and the base layer that constitute the movable part do not stick to each other. In the silicon structure of the present invention, the base layer is exposed in a region where dicing is performed to separate a plurality of silicon structures, and laser dicing can be performed.

本発明の一態様のシリコン構造体では、固定部に固定電極が形成されており、可動部に可動電極が形成されている。固定電極と可動電極を対向させておくと、両者によってコンデンサを形成することができ、その静電容量の変化を利用して可動部を移動させた物理量の大きさを検出することができる。   In the silicon structure of one embodiment of the present invention, the fixed electrode is formed in the fixed portion, and the movable electrode is formed in the movable portion. When the fixed electrode and the movable electrode are made to face each other, a capacitor can be formed by both of them, and the magnitude of the physical quantity by which the movable part is moved can be detected using the change in capacitance.

本発明によると、加速度センサやヨーレートセンサ等のシリコン構造体において、スティッキング現象の発生を抑制し、ダイシングに伴うゴミ発生を抑制することができる。そのようなシリコン構造体を製造することができる。   According to the present invention, in a silicon structure such as an acceleration sensor or a yaw rate sensor, it is possible to suppress the occurrence of a sticking phenomenon and suppress the generation of dust accompanying dicing. Such a silicon structure can be manufactured.

(第1実施例)
図2に、本実施例のシリコン構造体100の斜視図を示す。この斜視図は、図17に示した従来のシリコン構造200,300でも共通である。図1は、図2中のI−I線断面を示したものである。シリコン構造体100は、シリコンの上層16,18と、酸化シリコンの中間層14と、ベース層12が積層されているSOI基板を利用して製造されている。
固定部を構成する上層16は中間層14を介してベース層12に固定されている。可動部を構成する上層18は、図示しない位置で固定部を構成する上層16から伸びている。
可動部を構成する上層18には複数の孔18aが形成されており、メッシュ構造となっている。可動部を構成する上層18の直下の中間層14は、複数の孔18aから侵入したエッチング剤によって除去されている。可動部を構成する上層18は、ベース層12から遊離している。なお図1と図2中のI−I線断面では可動部18に形成されている孔18aの数が異なるが、図1ではわかりやすいよう孔の数を多く描いている。
ダイシングライン22に添って伸びているダイシング領域20では、酸化シリコンの中間層14が完全に除去されており、ダイシングライン22に添ってレーザーを照射することによってベース層12をダイシングすることができる。
シリコン構造体100はヨーレートセンサとして作動する。即ち、可動部を構成する上層18をX方向に振動させておくと、シリコン構造体100が図示Z軸の周りに回転したときに、上層18が図示Y方向に変位する。その変位量を検出することで、Z軸の周りの角速度を検出することができる。
(First embodiment)
FIG. 2 is a perspective view of the silicon structure 100 of this embodiment. This perspective view is common to the conventional silicon structures 200 and 300 shown in FIG. FIG. 1 shows a cross section taken along line II in FIG. The silicon structure 100 is manufactured using an SOI substrate on which upper layers 16 and 18 of silicon, an intermediate layer 14 of silicon oxide, and a base layer 12 are stacked.
The upper layer 16 constituting the fixing portion is fixed to the base layer 12 via the intermediate layer 14. The upper layer 18 constituting the movable part extends from the upper layer 16 constituting the fixed part at a position not shown.
A plurality of holes 18a are formed in the upper layer 18 constituting the movable part, and has a mesh structure. The intermediate layer 14 immediately below the upper layer 18 constituting the movable portion is removed by the etching agent that has entered through the plurality of holes 18a. The upper layer 18 constituting the movable part is separated from the base layer 12. 1 and FIG. 2, the number of holes 18a formed in the movable portion 18 is different, but in FIG. 1, a large number of holes are drawn for easy understanding.
In the dicing region 20 extending along the dicing line 22, the silicon oxide intermediate layer 14 is completely removed, and the base layer 12 can be diced by irradiating a laser along the dicing line 22.
The silicon structure 100 operates as a yaw rate sensor. That is, if the upper layer 18 constituting the movable part is vibrated in the X direction, the upper layer 18 is displaced in the Y direction in the figure when the silicon structure 100 rotates around the Z axis in the figure. By detecting the amount of displacement, the angular velocity around the Z axis can be detected.

図1に、シリコン構造体100の断面図を示す。シリコン構造体100は、シリコン単結晶のベース層12上に、酸化シリコンの中間層14を介して、シリコン単結晶の上層30が積層されているSOI基板から形成されている。図2に示したように、上層30は、可動部を構成する上層18と固定部を構成する上層16に分離されている。ダイシング領域20では、上層30が除去されている。可動部を構成する上層18と固定部を構成する16の間の領域でも上層30が除去されている。可動部18に形成されている孔18aでも上層30が除去されている。   FIG. 1 shows a cross-sectional view of the silicon structure 100. The silicon structure 100 is formed of an SOI substrate in which an upper layer 30 of a silicon single crystal is laminated on a silicon single crystal base layer 12 with an intermediate layer 14 of silicon oxide interposed therebetween. As shown in FIG. 2, the upper layer 30 is separated into an upper layer 18 that constitutes a movable portion and an upper layer 16 that constitutes a fixed portion. In the dicing region 20, the upper layer 30 is removed. The upper layer 30 is also removed in the region between the upper layer 18 constituting the movable part and 16 constituting the fixed part. The upper layer 30 is also removed from the hole 18 a formed in the movable portion 18.

固定部を構成する上層16の裏面は中間層14を介してベース層12に固定されている。可動部を構成する上層18の裏面では、突起14aが残存する状態で中間層14が除去されている。突起14aは上層18に達していない。上層18はベース層12から遊離しており、ベース層12に対して変位可能である。突起14aは、図2に示す貫通孔18aの間を十文字に伸びる梁形状の交点に形成されている。上層18がベース層12側に変位すると、梁形状の交点に突起14aが当接するために、上層18はベース層12が貼り付くことがない。ダイシング領域では、中間層14が完全に除去されている。固定部を構成する上層16と可動部を構成する上層18を分離している領域28でも、中間層14が完全に除去されている。ダイシング領域20では中間層14が完全に除去されているため、ベース層12レーザーダイシングすることができる。スティッキング現象の発生の抑制とゴミ発生の抑制を両立することができる。   The back surface of the upper layer 16 constituting the fixing portion is fixed to the base layer 12 via the intermediate layer 14. On the back surface of the upper layer 18 constituting the movable portion, the intermediate layer 14 is removed with the protrusions 14a remaining. The protrusion 14 a does not reach the upper layer 18. The upper layer 18 is free from the base layer 12 and can be displaced with respect to the base layer 12. The protrusions 14a are formed at beam-shaped intersections extending between the through holes 18a shown in FIG. When the upper layer 18 is displaced toward the base layer 12, the protrusion 14 a comes into contact with the intersection of the beam shape, so that the base layer 12 does not stick to the upper layer 18. In the dicing area, the intermediate layer 14 is completely removed. In the region 28 where the upper layer 16 constituting the fixed portion and the upper layer 18 constituting the movable portion are separated, the intermediate layer 14 is completely removed. Since the intermediate layer 14 is completely removed in the dicing region 20, the base layer 12 can be laser-diced. It is possible to achieve both suppression of the sticking phenomenon and generation of dust.

シリコン構造体100の製造方法を図3〜図16に示す。ベース層12の表面に中間層14を介して上層30が積層されているSOI基板を用意する(図3)。
次に、上層30上に、熱酸化やCVD法などを用いて酸化膜24を形成する(図4)。
次に、酸化膜24上に、フォトリソグラフィーにより、第1レジスト膜26のパターンを形成する(図5)。第1レジスト膜26は、上層30を残存させたい領域にのみ成形する。
次に、ドライエッチング法により第1レジスト膜26で覆われていない範囲の酸化膜24を除去する(図6)。
次に、残った第1レジスト膜26をアッシングや酸洗浄により除去する(図7)。
次に、第2レジスト膜36を塗布し、ダイシング領域20のみで開口しているパターンを形成する(図8)。
次に、第2レジスト膜36をマスクとして、ダイシング領域20の上層30をドライエッチングし、ダイシング領域20の中間層14を露出させる(図9)。ドライエッチングにはBosch法を用いることができる。ダイシング領域20は通常は大面積であるために、エッチングの際に酸素析出物等による針状残渣が上層30に発生しやすいが、本実施例では第2レジスト膜36をマスクとして使用することで、第2レジスト膜36からカーボンを供給するために、針状残渣発生を防止することができる。
次に、第2レジスト膜36をアッシングにより除去する(図10)。
次に、パターニングされた酸化膜24をマスクとして、上層30を再びエッチングする。このとき、固定部16と可動部18を隔てている範囲28、および可動部18に形成されている貫通孔18aの範囲内の上層30をエッチングする。このとき、ダイシング領域20中の中間層14もエッチングされ、薄膜化される。(図11)。図11では薄膜化した中間層を14bで示している。
次に、酸化膜24と中間層14を、HFなどの薬液によってウエットエッチングする。HFなどの薬液は貫通孔18a等から侵入して中間層14に到達する。このとき、ダイシング領域20での中間層14bは、図11の工程で薄膜化しているため、可動部18直下に貼り付き防止用の突起14aが残存している状態で中間層14のエッチング処理を終了しても、ダイシング領域20の中間層14を完全に除去することができる(図12)。
次に、図11の工程から図12の工程に至るまでの中間層の除去過程を図13〜図16に示す。図13〜図16では中間層14をわかりやすいよう拡大して図示している。
図13は、図11の工程の中間層14を拡大した図である。貫通孔18aの直下の中間層14はエッチングによって除去される。貫通孔18aの間を十文字に伸びる上層の裏面では、中間層が側方にエッチングされる。十文字に伸びている梁形状の交点の下方では、貫通孔に近い四方向の側面から中間層がエッチングされる。エッチングによって中間層はしだいに減少していき(図14〜図15)、ダイシング領域20の中間層は完全に除去される(図16)。このとき、十文字に伸びている梁形状の交点の下方では突起14aが残存している。
A method for manufacturing the silicon structure 100 is shown in FIGS. An SOI substrate is prepared in which the upper layer 30 is laminated on the surface of the base layer 12 via the intermediate layer 14 (FIG. 3).
Next, an oxide film 24 is formed on the upper layer 30 by using thermal oxidation or CVD (FIG. 4).
Next, a pattern of the first resist film 26 is formed on the oxide film 24 by photolithography (FIG. 5). The first resist film 26 is formed only in a region where the upper layer 30 is desired to remain.
Next, the oxide film 24 in a range not covered with the first resist film 26 is removed by dry etching (FIG. 6).
Next, the remaining first resist film 26 is removed by ashing or acid cleaning (FIG. 7).
Next, the 2nd resist film 36 is apply | coated and the pattern opened only by the dicing area | region 20 is formed (FIG. 8).
Next, using the second resist film 36 as a mask, the upper layer 30 of the dicing region 20 is dry-etched to expose the intermediate layer 14 in the dicing region 20 (FIG. 9). The Bosch method can be used for dry etching. Since the dicing region 20 is usually a large area, needle-like residues due to oxygen precipitates or the like are likely to be generated in the upper layer 30 during etching, but in this embodiment, the second resist film 36 is used as a mask. Since carbon is supplied from the second resist film 36, generation of needle-like residues can be prevented.
Next, the second resist film 36 is removed by ashing (FIG. 10).
Next, the upper layer 30 is etched again using the patterned oxide film 24 as a mask. At this time, the upper layer 30 in the range 28 separating the fixed portion 16 and the movable portion 18 and the range of the through hole 18 a formed in the movable portion 18 is etched. At this time, the intermediate layer 14 in the dicing region 20 is also etched and thinned. (FIG. 11). In FIG. 11, the thinned intermediate layer is indicated by 14b.
Next, the oxide film 24 and the intermediate layer 14 are wet-etched with a chemical solution such as HF. A chemical solution such as HF enters the through hole 18a and the like and reaches the intermediate layer. At this time, since the intermediate layer 14b in the dicing region 20 is thinned in the process of FIG. 11, the etching process of the intermediate layer 14 is performed in a state where the sticking prevention protrusion 14a remains immediately below the movable portion 18. Even when the process is completed, the intermediate layer 14 in the dicing region 20 can be completely removed (FIG. 12).
Next, the intermediate layer removal process from the step of FIG. 11 to the step of FIG. 12 is shown in FIGS. In FIGS. 13 to 16, the intermediate layer 14 is shown enlarged for easy understanding.
FIG. 13 is an enlarged view of the intermediate layer 14 in the process of FIG. The intermediate layer 14 immediately below the through hole 18a is removed by etching. On the back surface of the upper layer extending between the through holes 18a, the intermediate layer is etched laterally. Below the cross point of the beam shape extending in a cross shape, the intermediate layer is etched from the four side surfaces close to the through hole. The intermediate layer is gradually reduced by etching (FIGS. 14 to 15), and the intermediate layer in the dicing region 20 is completely removed (FIG. 16). At this time, the protrusion 14a remains below the intersection of the beam shape extending in a cross shape.

上記の製造方法により、可動部直下に貼り付き抑制の中間層を残した状態で、ダイシング領域の中間層を完全に除去することができる。シリコン構造体の製造過程において、スティッキング現象の発生を抑制し、ダイシングに伴うゴミ発生を抑制することができる。   By the manufacturing method described above, the intermediate layer in the dicing region can be completely removed with the intermediate layer for suppressing sticking left immediately below the movable part. In the manufacturing process of the silicon structure, it is possible to suppress the occurrence of the sticking phenomenon and suppress the generation of dust accompanying dicing.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

本発明のシリコン構造体100の断面図を示す。1 shows a cross-sectional view of a silicon structure 100 of the present invention. シリコン構造体100の斜視図を示す。A perspective view of a silicon structure 100 is shown. シリコン構造体100の製造方法を示す。A method for manufacturing the silicon structure 100 will be described. シリコン構造体100の製造方法を示す。A method for manufacturing the silicon structure 100 will be described. シリコン構造体100の製造方法を示す。A method for manufacturing the silicon structure 100 will be described. シリコン構造体100の製造方法を示す。A method for manufacturing the silicon structure 100 will be described. シリコン構造体100の製造方法を示す。A method for manufacturing the silicon structure 100 will be described. シリコン構造体100の製造方法を示す。A method for manufacturing the silicon structure 100 will be described. シリコン構造体100の製造方法を示す。A method for manufacturing the silicon structure 100 will be described. シリコン構造体100の製造方法を示す。A method for manufacturing the silicon structure 100 will be described. シリコン構造体100の製造方法を示す。A method for manufacturing the silicon structure 100 will be described. シリコン構造体100の製造方法を示す。A method for manufacturing the silicon structure 100 will be described. 中間層の除去過程を示す。The removal process of an intermediate | middle layer is shown. 中間層の除去過程を示す。The removal process of an intermediate | middle layer is shown. 中間層の除去過程を示す。The removal process of an intermediate | middle layer is shown. 中間層の除去過程を示す。The removal process of an intermediate | middle layer is shown. (A)及び(B)は従来技術のシリコン構造体を示す。(A) and (B) show a prior art silicon structure.

符号の説明Explanation of symbols

12:ベース層
14、14a、14b:中間層
16:固定部
18:可動部
18a:貫通孔、貫通孔形成位置
20:ダイシング領域
22:ダイシングライン
24:酸化膜
26:第1レジスト膜
28:固定部と可動部を隔てている範囲
30:上層、シリコン層
36:第2レジスト膜
100、200、300:シリコン構造体
12: base layer 14, 14a, 14b: intermediate layer 16: fixed part 18: movable part 18a: through hole, through hole forming position 20: dicing region 22: dicing line 24: oxide film 26: first resist film 28: fixed 30: upper layer, silicon layer 36: second resist film 100, 200, 300: silicon structure

Claims (3)

シリコンの上層と酸化シリコンの中間層とベース層が積層されている1枚のSOI基板をダイシングすることによって複数個のシリコン構造体を製造する方法であり、
前記SOI基板をダイシングして複数個のシリコン構造体に分離するダイシングラインに沿って伸びる範囲において、前記上層を異方性エッチングして除去する第1エッチング工程と、
前記シリコン構造体を形成する固定部と可動部を分離する範囲と、前記可動部の輪郭内に分散配置されている微小範囲において、前記上層を異方性エッチングして除去するのと同時に、前記第1エッチング工程で露出した前記中間層を薄層化する第2エッチング工程と、
前記第1エッチング工程と前記第2エッチング工程で前記上層が除去された範囲から前記中間層を等方性エッチングし、前記第1エッチング工程で前記上層が除去された範囲の前記中間層と、前記固定部と前記可動部を分離する範囲の前記中間層を完全に除去するのと同時に、前記可動部の輪郭内では隣接する微小範囲の間に前記上層に向けて突出するとともに前記上層に達しない酸化シリコンの突起部が残存する状態に至るまで前記中間層を除去する第3エッチング工程と、
前記中間層が除去されたダイシングラインに沿って前記ベース層にレーザーを照射して前記ベース層をダイシングする工程を備えていることを特徴とするシリコン構造体の製造方法。
A method of manufacturing a plurality of silicon structures by dicing a single SOI substrate in which an upper layer of silicon, an intermediate layer of silicon oxide, and a base layer are laminated,
A first etching step of removing the upper layer by anisotropic etching in a range extending along a dicing line for dicing the SOI substrate into a plurality of silicon structures;
At the same time that the upper layer is removed by anisotropic etching in a range in which the fixed portion and the movable portion forming the silicon structure are separated and in a minute range that is dispersedly arranged in the contour of the movable portion, A second etching step of thinning the intermediate layer exposed in the first etching step;
The intermediate layer isotropically etched from the range where the upper layer was removed in the first etching step and the second etching step, and the intermediate layer in the range where the upper layer was removed in the first etching step; The intermediate layer in a range separating the fixed part and the movable part is completely removed, and at the same time, it projects toward the upper layer and does not reach the upper layer between adjacent minute ranges in the outline of the movable part. A third etching step for removing the intermediate layer until the silicon oxide protrusion remains.
A method of manufacturing a silicon structure, comprising: a step of dicing the base layer by irradiating the base layer with a laser along a dicing line from which the intermediate layer has been removed.
シリコン構造体であり、
ベース層と、
前記ベース層の表面に酸化シリコンの中間層を介して支持されているシリコンの固定部と、
前記固定部から伸びているとともに前記ベース層から遊離しているシリコンの可動部を備えており、
少なくともシリコン構造体の外周に沿っている範囲では前記ベース層が露出しており、
前記可動部を構成するシリコン層には表面から裏面に達する複数個の貫通孔が形成されており、
前記可動部を構成するシリコン層の裏面に、前記ベース層から前記シリコン層に向けて突出するとともに前記シリコン層に達しない酸化シリコンの突起部が残存していることを特徴とするシリコン構造体。
A silicon structure,
The base layer,
A fixed portion of silicon supported on the surface of the base layer via an intermediate layer of silicon oxide;
A movable part of silicon extending from the fixed part and free from the base layer;
The base layer is exposed at least in the range along the outer periphery of the silicon structure,
A plurality of through holes reaching from the front surface to the back surface are formed in the silicon layer constituting the movable part,
2. A silicon structure according to claim 1, wherein a protruding portion of silicon oxide that protrudes from the base layer toward the silicon layer and does not reach the silicon layer remains on the back surface of the silicon layer constituting the movable portion.
前記固定部に、固定電極が形成されており、
前記可動部に、前記固定電極と対向する可動電極が形成されており、
前記固定電極と前記可動電極間の静電容量の変化を利用して前記可動部を移動させた物理量の大きさを検出することを特徴とする請求項2のシリコン構造体。
A fixed electrode is formed on the fixed part,
A movable electrode facing the fixed electrode is formed on the movable part,
3. The silicon structure according to claim 2, wherein a magnitude of a physical quantity by which the movable portion is moved is detected using a change in capacitance between the fixed electrode and the movable electrode.
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