JPS582463B2 - 半導体ひずみ検出素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体ひずみ検出素子の製造方法に係り、特に
機械的強度を高めるように改良した素子の製造方法に関
する。

第１図は従来の半導体ひずみ検出素子の製作過程を示し
たものである。

第１図ａは検出素子の素材であるウエハの正断面図で、
バルクウエハ２の片面には一定の間隔を置いて不純物拡
散層３があり、その上に酸化膜４、保護膜５がある。

ウエハの裏面には酸化膜と保護膜だけがバルクウエハの
上に施してある。

このウエハ１の不純物を拡散させていない部分を切断線
６に添って、例えばダイヤモンド細粒を埋め込んだ回転
鋸等で切断する。

第１図ｂは上記ウエハが切断された状態を示す正断面図
である。

このように切断したままのものは、比較的僅少なひずみ
（約１０００マイクロストレン以下）が加わっても破壊
することがあるので機械的な強度を増さなければ半導体
ひずみ検出素子として使用できない。

第１図Ｃは第１図ｂの切断面を化学的にエッチングした
状態を示す正断面図である。

化学的エッチングは切断するときに生じた細い裂け目や
結晶性の乱れた部分を除去して素子の機械的強度を高め
るために行うものである。

酸化膜４はエッチングされにくい性質のものであるので
、エッチングされた切断端面は凹面状となる。

第１図ｄは上記のようにして作られた従来の半導体ひず
み検出素子の斜視図である。

上面の打点してある部分が不純物拡散層３が存在する部
分である。

この素子をピンセット等でつまむときは鋭角になってい
る稜に局部的に力が加わるので、その部分が破損し欠け
ることが多い。

このように一部切欠けた素子に測定時ひずみが加わると
その部分から素子は破壊してしまうという欠点があった
。

第２図ａは上記従来の半導体ひずみ検出素子の破壊強度
を示す棒グラフで、縦軸は度数を横軸は素子に加えたひ
ずみをμε（マイクロストレン）で示してある。

これに用いた試験片は８個で、その長手方向の両端を保
持して曲げ、素子が破壊したときの応力を測定すると、
１０００〜１５００μεの間ですべての素子が破壊した
。

この値は前記化学的エッチングを施こさない場合のもの
を同じ測定法で測定した値（約１０００με以下）とあ
まり変っていない。

本発明の目的は、上記欠点を除き機械的に強度が大きく
、素材より製品化される割合の高い半導体ひずみ検出素
子を提供するにある。

本発明の要点は、不純物濃度が高い部分が他の部分より
も化学的にエッチングされる速度が大きい性質を利用し
て、検出素子の側面を凸形に形成させることである。

第３図ｄは本発明の一実施例である半導体ひずみ検出素
子の斜視図である。

不純物拡散層１３の存在する面とその対面は平面である
が、それ以外のエッチング面１７は凸面となっているの
で各稜の角度は鈍角となっている。

このようにするには下記工程を経て製作される。

第３図ａはウエハの正断面図で、切断線１６の切断幅よ
りも広く高濃度不純物質１８をバルクウエハ１２の表裏
面に形成する。

ひずみ検出用の不純物拡散層１３は一定の間隔を置いて
図に示すごとくバルクウエハの片面だけに形成する。

次にその上に酸化膜１４を施すが、このとき上記高濃度
不純物層１８の部分の酸化膜は他の場所よりも薄くなる
。

保護膜１５は酸化膜の上に一様の厚さに施す。

第３図ｂは切断された状態を示すウエハの正断面図で、
第３図Ｃは第３図ｂを化学的にエッチングした状態を示
す正断面図である。

高濃度不純物層１８は速やかにエッチングされるので側
面は凸面となり各稜角は鈍角となる。

上記ウエハを切断するには、ウエハの裏面をベークライ
ト板等に仮に接着してダイヤモンド円板鋸等で切断する
。

このようにすれば素子切断を終る時の切欠き破損が少く
綺麗に切り離される。

なお、ベークライト板は切離す必要がなくそのままエッ
チング液に浸漬させエッチング終了後に離す。

化学的エッチング液は弗酸、硝酸等を適当な割合で混合
したもので、良く撹拌しながら第３図ｂ状態のウエハ片
をエッチングするのである。

ウエハ片の両表面は保護膜があるのでエッチングされな
いが、機械的に切断された側面は特に高濃度不純物層１
８が速やかにエッチングされて凸形の円筒面となる。

第４図はシリコンに不純物を拡散させたものの電気抵抗
率と化学的エッチング速度の関係を示す線図である。

縦軸はエッチング速度をμ／ｍｉｎで示し、横軸は電気
抵抗率をΩ／ｄ で示す。

シリコンに不純物を拡散させた場合、不純物濃度が増す
と電気抵抗率が減少することは周知のことであるが、第
４図は不純物濃度が或値以上になるとエッチング速度が
急増することを示すともいえる。

このようにエッチング速度が急増する不純物の濃度は、
例えばｎ型シリコン半導体では約４×１０１２ｃｍ−３
、ｐ型シリコン半導体は約１×１０１８ｃｍ−３である
。

上記高濃度不純物１８を第４図のエッチング速度が急増
する濃度より大きくしておけば、第３図Ｃのように凸形
の側面となる。

酸化膜１４はエッチングされる速度が比較的遅いが、そ
の下にある高濃度不純物管１８が消失してエッチング液
と接触する面積が増加するのでエッチングが進行しこの
部分だけが突出して残ることがない。

一方バルクウエハ１２の厚さの中央附近は基板のままで
あるのでエッチング速度が小である。

従って素子側面は滑らか凸形の円管面を形成することに
なる。

上記素子をピンセット等でつまむときは、当然円筒形側
面の凸出部をおさえることになるので素子の稜線部を破
損することがない。

従来の素子においてはエッチング速度が遅い酸化膜層が
凸出して残り稜角が鋭角となっていたので、この部分を
ピンセットでつまんだとき破損し易かったものである。

第２図ｂは上記本実施例の検出素子の破壊強度を示す棒
グラフであり、縦軸は度数を示し横軸はひずみをμεで
示している。

試験に用いた試料は１２個で測定法は第２図ａの場合と
同様であるが、３０００〜５０００μεの間に測定値は
存在しており３５００〜４０００μεのものが７個を示
し最も多かった。

即ち、第２図ａの従来の検出素子よりも３倍の強さを示
した。

以上本実施例の半導体ひずみ検出素子は、従来のものよ
り３倍の機械的強度を示すという顕著な効果がある。

上記第３図においては片面だけに不純物拡散層を具えた
半導体ひずみ検出素子を例に説明したが、両面に不純物
拡散層を具えた素子にも適用できる。

以上のようにして作られた素子はウエハより製品化され
る率が増すと共に品質の向上にも役立っている。

以上本発明は切断面を凸形に化学的エッチングすること
によって、半導体ひずみ検出素子の機械的強度を増し、
ウエハより製品化される割合を著しく向上させるという
効果をもっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体ひずみ検出素子の製作過程を示す
図、第２図は従来の半導体ひずみ検出素子と本発明の実
施例によるものとの破壊強度を比較した棒グラフ、第３
図は本発明の実施例である半導体ひずみ検出素子の製作
過程を示す図、第４図はシリコンに不純物を拡散させた
ものの電気抵抗率と化学的エッチング速度の関係を示す
線図である。 符号の説明、１，１１……ウエハ、２，１２……バルク
ウエハ、３，１３……不純物拡散層、４，１４……酸化
膜、５，１５……保護膜、６，１６……切断線、７，１
７……エッチング面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも一方の表面に間隔を置いて不純物を拡散
   させたウエハを機械的に切断した後、化学的エッチング
   を施して半導体ひずみ検出素子を製造する方法において
   、上記ウエハの切断によって除去される幅よりも広い範
   囲に不純物を高濃度に拡散させてそのｉｂ分を機械的に
   切断した後、化学的エッチングを施したことを特徴とす
   る半導体ひずみ検出素子の製造方法。