(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持Ｓｉ基板上に活性Ｓｉ層がボンディング酸化膜を介して結合されたＳＯＩ基板の活性Ｓｉ層内にカンチレバー領域および前記カンチレバー領域に隣接し、電極を支持する電極支持領域を画定し、
前記カンチレバー領域において前記活性Ｓｉ層を貫通する複数の貫通孔を形成し、
前記貫通孔を介して、前記カンチレバー領域下の前記ボンディング酸化膜をエッチング除去して、キャビティを形成し、
前記カンチレバー領域上に可動電極を形成し、
前記カンチレバー領域および前記電極支持領域を画定するスリットパターンで、複数のスリットが合流する位置においては、スリット間を分離する前記活性Ｓｉ層の分離壁を残して、前記活性Ｓｉ層を貫通してスリットを形成し、
前記スリットを埋め込んで前記活性Ｓｉ層上に犠牲膜を形成し、
前記犠牲膜を選択的にエッチングし、前記電極支持領域の一部を露出する立体電極の底面構造をパターニングし、
前記パターニングした犠牲膜上、露出した前記電極支持領域上にメッキ下地層を形成し、
前記メッキ下地層上に立体電極の平面形状を規定するレジストパターンを形成し、
前記メッキ下地層上に電解メッキを行って、前記電極支持領域に支持され、前記可動電極上方にオーバーハングする部分を有する固定電極を形成し、
前記レジストパターン、前記犠牲膜を除去し、
不要な前記活性Ｓｉ層の前記分離壁を除去する、
ＭＥＭＳスイッチの製造方法。
【請求項２】
前記分離壁を含んで画定されるスリットは一定の幅を有する請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
【請求項３】
前記複数のスリットが同一の幅を有する請求項１又は２に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
【請求項４】
前記分離壁が、前記カンチレバー領域の前記活性Ｓｉ層と、前記電極支持領域の前記活性Ｓｉ層とを接続する形状を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
【請求項５】
前記分離壁が、第１の幅の分離壁と、前記第１の幅より大きな第２の幅の分離壁を含み、複数種類の幅を有し、前記カンチレバー領域の前記活性Ｓｉ層と、前記電極支持領域の前記活性Ｓｉ層とを接続する分離壁は前記第１の幅を有し、前記電極支持領域と前記カンチレバー領域以外の領域を接続する分離壁が前記第２の幅を有する請求項４に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
【請求項６】
前記スリットを形成する際、さらに、前記カンチレバー領域の前記活性Ｓｉ層と、前記電極支持領域の前記活性Ｓｉ層とを接続するサポートビームを残す請求項１記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（micro electromechanical system）スイッチの製造方法に関する。ｍｍオーダより短い寸法の構成部分を有する電気機械的部材をＭＥＭＳと呼ぶ。
【背景技術】
【０００２】
シリコン加工技術は、集積回路の進歩と共に高度に発達し、ＭＥＭＳ作製に適している。支持Ｓｉ基板上に、酸化シリコン膜を接着膜（ボンディング酸化膜ＢＯＸ膜）として、活性Ｓｉ層を貼り付けたＳＯＩ基板は、活性Ｓｉ層を薄くでき、誘電体分離の高性能Ｓｉ素子を形成できるのみでなく、酸化シリコン膜は希弗酸等で選択的に除去でき、可動部を有するＭＥＭＳ作製に利用できる。ＳＯＩ基板は、一般的には、１対のＳｉ基板の少なくとも一方を熱酸化し、酸化シリコン膜を介して１対のＳｉ基板を熱圧着することで作製される。
【０００３】
携帯電話等の高周波（ＲＦ）部品に対する小型化、高性能化の要求に応えるため、ＭＥＭＳ技術を用いたＲＦ信号切り替えスイッチの研究、開発が盛んに行われている。ＭＥＭＳスイッチは機械的なスイッチであって、寄生容量を小さくでき、半導体素子を用いたスイッチに比べ、損失が少なく、絶縁性が高く、信号に対する歪み特性がよい。
【０００４】
ＳＯＩ基板の活性シリコン層をカンチレバー形状にパターニングし、カンチレバー下方のＢＯＸ膜をエッチング除去して、可動カンチレバーを形成することができる。カンチレバー上に可動電極、その上方に延在する固定電極を形成し、カンチレバーを上方に変形可能とすればスイッチを形成することができる。カンチレバーを上方に変形する手段としては、圧電部材を用いる方法、静電駆動電極を用いる方法等が知られている。
【０００５】
特開２００６−２６１５１５号は、カンチレバーの先端に可動コンタクト電極を形成し、両側の固定部から可動コンタクト電極上方に延在する１対の固定コンタクト電極を形成してスイッチを形成すると共に、カンチレバーの根元部から中間位置までの領域に、１対の駆動電極に挟まれた圧電材料層を含む圧電駆動部を形成し、圧電駆動部の周囲のカンチレバー（活性Ｓｉ層）に溝部を形成することを提案する。
【０００６】
固定コンタクト電極は、下部に空隙を有する構造であり、下方の可動コンタクト電極と対向する。同様の構造で対向電極間に電圧を印加すると静電引力により駆動力を得ることができる。
【０００７】
対向する電極により静電駆動構造を形成し、静電駆動によりカンチレバーを駆動する構造が知られている。例えば、カンチレバーの上に形成した可動接点とそれを跨ぐように形成したブリッジ状の固定電極でＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを形成できる。
【０００８】
特開２００７−１９６３０３号は、カンチレバー先端にスイッチ用可動電極、カンチレバーの中間部に可動静電駆動電極を設け、スイッチ用可動電極上方に１対の固定スイッチ電極、可動静電駆動電極上方にブリッジ状固定静電駆動電極を形成し、対向する静電駆動電極に適当な駆動電圧を与えると、可動静電駆動電極とブリッジ状固定静電駆動電極との間に発生する静電引力により、カンチレバーが上方に引き寄せられ、１対の固定スイッチ電極間をスイッチ用可動電極が閉じ、駆動電圧を切ると、弾性によりカンチレバーが元の状態に戻り、接点が離れた状態に戻る、マイクロスイッチを開示している。以下、公報の図面を復元して説明する。
【０００９】
図１２ＡはＳＯＩ基板の表面に下部電極を形成した状態を示す平面図、図１２Ｂは下部電極上方にオーバーハングする上部電極構造を形成した状態を示す平面図であり、図１２Ｃは図１２ＢのＺＣ−ＺＣ線に沿う断面図である。図示の都合上、図１２Ｃは左右が反転している。
【００１０】
図１２Ｃに示すように、ＳＯＩ基板は、支持シリコン基板ＳＳ上にボンディング酸化（酸化シリコン）膜ＢＯＸを介して活性シリコン層ＡＬを結合した構造を有する。活性シリコン層ＡＬは、１０００Ω・ｃｍ以上の高い抵抗率を有する。活性シリコン層ＡＬの厚さは例えば５μｍ〜２０μｍ、ボンディング酸化膜ＢＯＸの厚さは例えば２μｍ〜４μｍである。支持シリコン基板ＳＳの厚さは４００μｍ〜６００μｍで供給される。支持シリコン基板ＳＳは物理的支持を与えるための部材であり、必要に応じて、支持シリコン基板ＳＳを薄く加工する。
【００１１】
図１２Ａに示すように、活性シリコン層ＡＬ上に可動コンタクト電極ＭＣＥ、可動駆動電極ＭＤＥを含む下部電極が形成される。活性シリコン層ＡＬを貫通するスリットＳによって片持ち梁（カンチレバー）ＣＬの可動部が画定される。この状態では、可動部下部のボンディング酸化膜ＢＯＸは、未だ除去されていない。
【００１２】
なお、スリットＳの幅は例えば１．５μｍ〜２．５μｍ、カンチレバーＣＬの長さは例えば７００μｍ〜１０００μｍである。カンチレバーＣＬの先端部および中間部が幅広にパターニングされ、それぞれの上に可動コンタクト電極ＭＣＥ、可動駆動電極ＭＤＥが形成されている。カンチレバー先端の幅は、１００μｍ〜２００μｍである。可動駆動電極ＭＤＥは、図中下方に引き出されて接続領域を画定している。これらの可動電極ＭＣＥ，ＭＤＥは、例えば厚さ５０ｎｍのＣｒ層と厚さ５００ｎｍのＡｕ層の積層で形成する。電極のパターニングはレジストパターンを用いたリフトオフまたはエッチング（ミリング）で行える。
【００１３】
上部電極構造は、可動部外側の固定部に支持され、可動部の下部電極上方に延在する形状を有する固定電極である。スリットＳ形成後、可動電極を覆って活性シリコン層ＡＬ上に犠牲膜を形成し、犠牲膜をパターニングして、メッキ底面構造を形成する。メッキ底面構造の上にメッキ下地膜を形成し、その上にレジストパターンを形成し、メッキ層を形成する領域を画定した後、露出しているメッキ下地膜上に電解メッキを行う。メッキ底面構造、レジストパターンによって画定された固定電極が形成される。なお、犠牲膜は例えば酸化シリコン膜で形成できる。メッキ下地膜は例えば厚さ５０ｎｍのＣｒ膜、と厚さ５００ｎｍのＡｕ層の積層で形成する。メッキ層は例えば金を電解メッキする。
【００１４】
メッキ終了後、レジストパターンを除去し、露出したメッキ下地膜を除去し、犠牲膜を除去する。犠牲膜除去により露出するメッキ下地Ｃｒ膜をさらに除去する。カンチレバー下のボンディング酸化膜ＢＯＸをエッチング除去する。
【００１５】
図１２Ｂに示すように、可動コンタクト電極ＭＣＥ上方に張出す１対の固定コンタクト電極ＦＣＥ，可動駆動電極ＭＤＥ上方にブリッジ型の固定駆動電極ＦＤＥが形成される。１対の固定コンタクト電極ＦＣＥは高周波ＲＦ信号線路に接続され、高周波信号をＯＮ／ＯＦＦする高周波スイッチを構成する。
【００１６】
図１２Ｃは、図１２ＢにおけるＺＣ−ＺＣ線に沿う断面を示し、可動電極と固定電極の離隔対向関係を示している。固定駆動電極ＦＤＥを例えば接地し、可動駆動電極ＭＤＥに所定電位を与えると、静電引力が生じ、カンチレバーＣＬが上方に変位する。カンチレバーＣＬと共に、可動コンタクト電極ＭＣＥも上方に変位し、１対の固定コンタクト電極ＦＣＥ間を接続する。
【００１７】
なお、可動部が支持部に張り付いてしまうスティッキング現象も知られている。特開２００７−１９６３０３号は、片持ち梁構造のスティッキング現象を回避するため、当初はスリットを分断して片持ち梁の複数個所を固定部に接続する支持梁（サポートビーム）を残した形状とし、ＢＯＸ膜除去工程中のカンチレバーＣＬを支持し、その後、ＳＦ６ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で支持梁を除去することを提案する。支持梁は、０．３μｍ〜５０μｍの幅を有する。
【００１８】
上述の構造においては、高周波可動電極ＦＣＥと所定電位を与えられる駆動電極ＭＤＥ、接地電極ＦＤＥとが、活性シリコン層ＡＬ上に配置されている。活性シリコン層ＡＬが高抵抗率であっても、高周波電極ＦＣＥと駆動電極ＦＤＥ，ＭＤＥ間に多少なりともクロストークないしリークが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００６−２６１５１５号公報
【特許文献２】特開２００７−１９６３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
カンチレバーを利用したマイクロスイッチに新たな構造を採用しようと試みたところ、新たな問題が生じた。ＳＯＩ基板を用い、電極領域を分離するスリットを活性Ｓｉ層に形成し、その後メッキ用の犠牲膜を堆積してスリットを埋め戻そうとすると、スリットの合流部は犠牲膜で塞がれにくく、その後の工程で支障を生じる。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
１実施例によれば、ＭＥＭＳスイッチの製造方法は、
支持Ｓｉ基板上に活性Ｓｉ層がボンディング酸化膜を介して結合されたＳＯＩ基板の活性Ｓｉ層内にカンチレバー領域および前記カンチレバー領域に隣接し、電極を支持する電極支持領域を画定し、
前記カンチレバー領域において前記活性Ｓｉ層を貫通する複数の貫通孔を形成し、
前記貫通孔を介して、前記カンチレバー領域下の前記ボンディング酸化膜をエッチング除去して、キャビティを形成し、
前記カンチレバー領域上に可動電極を形成し、
前記カンチレバー領域および前記電極支持領域を画定するスリットパターンで、複数のスリットが合流する位置においては、スリット間を分離する前記活性Ｓｉ層の分離壁を残して、前記活性Ｓｉ層を貫通してスリットを形成し、
前記スリットを埋め込んで前記活性Ｓｉ層上に犠牲膜を形成し、
前記犠牲膜を選択的にエッチングし、前記電極支持領域の一部を露出する立体電極の底面構造をパターニングし、
前記パターニングした犠牲膜上、露出した前記電極支持領域上にメッキ下地層を形成し、
前記メッキ下地層上に立体電極の平面形状を規定するレジストパターンを形成し、
前記メッキ下地層上に電解メッキを行って、前記電極支持領域に支持され、前記可動電極上方にオーバーハングする部分を有する固定電極を形成し、
前記レジストパターン、前記犠牲膜を除去し、
不要な前記活性Ｓｉ層の前記分離壁を除去する。
【発明の効果】
【００２２】
スリット合流部に分離壁を残して、スリットを形成し、犠牲膜を形成することにより、犠牲膜でスリットを確実に塞ぐことが可能になる。不要な分離壁を除去して所望の構成を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１Ａは、新たな構成のマイクロスイッチを概略的に示す平面図、図１Ｂはボンディング酸化膜除去工程を示す断面図である。
【図２】図２Ａはチップ内の平面配置を示す平面図、図２Ｂ，２Ｃは製造工程を示す断面図である。
【図３】図３Ａは下部電極のパターンを示す平面図、図３Ｂ，３Ｃはスリットエッチング工程、犠牲膜形成工程を概略的に示す断面図である。
【図４】スリットの合流部における犠牲膜堆積を示す、図４Ａ，４Ｂ，４Ｃは平面図、図４Ｄ，４Ｅは断面図である。
【図５】図５Ａ，５Ｂは、実施例によるスリットパターンを示す平面図、その拡大図である。
【図６】図６Ａ、６Ｂはメッキ工程を示す平面図、断面図である。
【図７】図７Ａ，７Ｂ，７Ｃはメッキ工程終了後の平面図及び断面図である。
【図８】実施例の変形例によるスリット合流部の、図８Ａ，８Ｂ，８Ｃは平面図、図８Ｄ，８Ｅは断面図である。
【図９】図９は、実施例の変形例によるスリットパターンの平面図である。
【図１０】図１０は、実施例の変形例によるスリットパターンの平面図である。
【図１１】図１１は、実施例の変形例を示す平面図である。
【図１２】図１２Ａ、１２Ｂ，１２Ｃは、公知技術のＳＯＩ基板の表面に電極を形成した状態を示す平面図、ＳＯＩ基板表面に立体的電極構造を形成した状態を示す平面図、図１２ＢのＺＣ−ＺＣ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１Ａは、本発明者らが検討した、新たな構成のマイクロスイッチを概略的に示す平面図である。カンチレバーＣＬは、基本的に横長であり、横方向両端の２本の可撓性ビームＦＢで支持される。動作の安定性を増加できることが期待される。
【００２５】
カンチレバーＣＬ上に、駆動電極とスイッチ電極が横方向に並び、基本的に同一量変位する。変位量の増幅作用は得られないが、動作の安定性は増加することが期待される。マイクロスイッチは、単一の可動接点ＭＣＥと単一の固定接点ＦＣＥとが接触、離隔する構造である。接点数の減少により、故障発生率の減少が期待される。
【００２６】
図１Ａに示すマイクロスイッチにおいては、斜線部のボンディング酸化膜ＢＯＸを除去する為に、図１Ｂに示すように、カンチレバー領域の活性半導体（Ｓｉ）層に、貫通孔ＴＨを分布形成し、ボンディング酸化膜を予めエッチング除去しておく。貫通孔ＴＨを分布形成することにより、カンチレバー下のＢＯＸ膜を除去するためのサイドエッチング量が減少し、カンチレバー領域以外でのボンディング酸化膜ＢＯＸのサイドエッチング量を抑制できる。長時間希弗酸などによるエッチングを行なうと、電極剥離等の事故が生じ得るが、エッチング時間を短縮することにより、このような事故発生確率を抑制できる。活性Ｓｉ層の利用可能領域の増大も期待される。
【００２７】
カンチレバーを形成すると共に、各メッキ電極を支持する領域（メッキ電極領域と呼ぶ）を周囲の活性半導体層から電気的に分離するスリットＳを、活性半導体（Ｓｉ）層を貫通して形成する。各電極間の電気的分離が向上し、ＲＦ信号のリークが減少することが期待される。なお、各メッキ電極領域を囲むようにスリットＳを形成すると、スリットＳの合流部Ｊが発生する。
【００２８】
まず、上記着想に基づき、本発明者らが行なった予備的実験に沿って説明する。図２Ａに示すように、ＳＯＩチップ内の平面配置を設定する。図１Ａに示すような機能素子を実現する為、カンチレバー領域ＣＬ及び他の電極領域を画定するスリットＳ、合流部Ｊの位置を決める。ＳＯＩ基板は、例えば抵抗率１０００Ωｃｍ以上、厚さ１５μｍの（１００）Ｓｉ層が、厚さ４μｍの熱酸化膜を介して、厚さ３００μｍ〜６００μｍ、例えば５２５μｍ、のＳｉ支持基板上に結合されたものである。ＳＯＩチップの寸法は、例えば５００〜８００μｍ×６００〜９００μｍ程度、カンチレバーの矩形領域の寸法は、例えば１２０μｍ×４５０μｍ程度、矩形短辺を延長した可撓ビームの寸法は４０μｍ×１２０μｍ程度である。  
【００２９】
図２Ｂに示すように、カンチレバー領域ＣＬのボンディング酸化膜ＢＯＸを除去する為、カンチレバー領域ＣＬ内に分布した開口を有するレジストパターンＰＲ１を形成し、開口内の活性Ｓｉ層ＡＬをエッチングして貫通孔ＴＨを形成する。各開口は例えば約２μｍ×約６μｍの寸法を有する。エッチングは例えばＳＦ６をエッチングガス、Ｃ４Ｆ８を堆積ガスとするdeep RIE（深堀り反応性イオンエッチング）（ボッシュプロセス）によって行う。
【００３０】
開口内に露出したボンディング酸化膜ＢＯＸを例えばバッファード弗酸でエッチングする。開口間の距離により、必要なサイドエッチング量が求まる。カンチレバー領域ＣＬのボンディング酸化膜ＢＯＸが除去され、カンチレバー領域ＣＬの活性半導体（Ｓｉ）層ＡＬと支持基板ＳＳとの間に空隙（キャビティ）ＣＶが形成される。キャビティＣＶに隣接する固定部においても、例えばスリット位置から幅２０μｍ程度のボンディング酸化膜ＢＯＸが除去される。
【００３１】
その後、レジストパターンを除去し、図２Ｃに示すように、下部電極層ＬＥを堆積し、下部電極層ＬＥ上にレジストパターンＰＲ２を形成し、露出部の下部電極層ＬＥをエッチングしてパタ−ニングを行なう。下部電極ＬＥは、例えば厚さ５０ｎｍのＣｒ層と厚さ５００ｎｍのＡｕ層とをスパッタリングで積層して形成する。開口内への下部電極層の形成はできなくても、各開口の面積は狭く、開口の周囲でパターニングした電極層は連続し、問題は生じない。その後レジストパターンＰＲ２は除去する。以下、活性Ｓｉ層ＡＬ，下部電極層ＬＥ中の開口ＴＨは図示を省略する。
【００３２】
図３Ａは、下部電極層をパターニングした状態の上面図である。図３Ｂ，３Ｃの断面図の位置を一点破線で示す。カンチレバーＣＬ領域の図中上部にスイッチ用の可動コンタクト電極ＭＣＥ，図中中間部から下部に可動駆動電極ＭＤＥが形成される。両電極ともカンチレバー領域ＣＬの可撓性ビームＦＢを通り、外部の固定部に延在する。可動駆動電極ＭＤＥと対向する固定駆動電極ＦＤＥ領域にも下部電極を形成する。スリットＳの位置を破線で示す。
【００３３】
図３Ｂに示すように、スリットＳ形成領域に開口を有するレジストパターンＰＲ３を形成し、開口内に露出した活性Ｓｉ層ＡＬをエッチングして活性Ｓｉ層ＡＬを貫通するスリットＳを形成する。スリット幅は、例えば約２μｍである。エッチングは例えばＳＦ６をエッチングガス、Ｃ４Ｆ８を堆積ガスとするdeep RIEによって行う。カンチレバーＣＬの活性Ｓｉ層ＡＬ下のボンディング酸化膜ＢＯＸは既に除去されている。カンチレバーＣＬが可撓性ビームＦＢの可撓性により、上下変位可能になる。その後、レジストパターンＰＲ３を除去する。
【００３４】
固定電極は、固定部に支持され、スリットＳ上方を横断し、下部電極上方にオーバーハングする部分を有する。従って、固定電極形成前に下部電極、スリットを形成しておく必要がある。カンチレバーＣＬの活性Ｓｉ層ＡＬ下方にキャビティＣＶを形成し、カンチレバーＣＬの周囲のスリットＳを形成した後、スリットＳ上方を横断する固定電極を形成するため、一旦スリットＳを塞ぐことが好ましい。
【００３５】
図３Ｃに示すように、活性Ｓｉ層ＡＬ上に犠牲膜ＳＦを化学気相堆積（ＣＶＤ）で堆積する。スリットＳにおいても側壁に堆積した膜が次第に張り出し、やがてスリットＳは塞がれる。例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）をＳｉソースガスとし、酸化シリコン膜をプラズマＣＶＤで厚さ約４μｍ堆積する。
【００３６】
図４ＤはスリットＳへの犠牲膜ＳＦの堆積を示す概略断面図である。犠牲膜ＳＦは活性Ｓｉ層ＡＬ表面上に堆積するのみでなく、活性Ｓｉ層ＡＬに形成したスリットＳの側壁上にも堆積する。ここで、スリットＳの側壁上に堆積する犠牲膜の厚さに着目すると、上部においては上面上と同等程度に厚く堆積するが、下方に向かうに従って堆積膜厚は薄くなる。
【００３７】
図４Ａは、スリットの合流部Ｊの平面図である。図中横方向に直線状のスリットＳ１が形成され、図中下方から垂直に上昇し、合流部ＪにおいてスリットＳ１に合流するスリットＳ２がある。この合流部Ｊにおける犠牲膜ＳＦの堆積状態を説明する。
【００３８】
図４Ｂに示すように、犠牲膜ＳＦは活性Ｓｉ層ＡＬ上面に堆積すると共に、スリットＳにおいては、側壁上にも堆積し、スリットＳの両側から次第にスリットを塞ぐように堆積する。但し、スリットＳ１，Ｓ２の合流部Ｊにおいては、対向する側壁がない領域があり、塞がれにくい。
【００３９】
図４Ｃに示すように、合流部Ｊ以外ではスリットＳの両側から成長する犠牲膜が互いに接し、連続する犠牲膜が成長するようになっても、合流部Ｊにおいては開口ＡＰが残る。さらに犠牲膜ＳＦを堆積することにより、開口ＡＰは次第に小さくなり、やがて消滅する。
【００４０】
図４Ｅは、両側から成長した犠牲膜ＳＦが互いに接し、さらに成長していく状態を示す断面図である。犠牲膜ＳＦは、エッチングでパターニングし、メッキ用の型を作るための層として機能する。開口ＡＰが消滅した後も成膜を続けることで十分な厚さの犠牲膜を成長する。
【００４１】
開口ＡＰが残っている状態や、開口ＡＰは消滅したが開口のあった箇所の犠牲膜の厚さが不十分な状態で、犠牲膜ＳＦの堆積を終了させると、続いて行われるエッチング工程で開口ＡＰがスリット下部の空隙と外部とを連絡することになる。特に、カンチレバーＣＬに接する位置の合流部Ｊでは外部空間と活性Ｓｉ層ＡＬ下方のキャビティＣＶを狭い開口ＡＰが接続してしまうような形態が生じうる。
【００４２】
このような状態でフォトリソグラフィ工程を行うと、開口からスリットＳやキャビティＣＶ内部にレジストが入り込む。スリットやキャビティに入り込んだレジストは、除去できず最後まで残ってしまうこともある。デバイス動作不良の原因となる。そのため、スリットの犠牲膜による封止を完全に行うため、犠牲膜の膜厚を厚く設計していた。犠牲膜を厚くすると、膜応力により、ウエハが反り、露光において焦点深度不足となり、不具合を生じることもあった。このようにスリットの合流部を形成すると、スリットを塞ぐ犠牲膜堆積に課題が生じる。
【００４３】
図５Ａは、改良されたスリットパターンを示す平面図である。主に、図１Ａに示すスリットＳと異なる点を説明する。図５ＡのスリットＳにおいては、合流部Ｊにおけるスリット形状が変更されている。合流部Ｊにおいて、合流すべき２つのスリット間に分離壁を残す。
【００４４】
図５Ｂに示すように、横方向のスリットＳ１に下側から縦方向のスリットＳ２が合流するとする。例えばスリットＳ１，Ｓ２は一定の幅ｗを有するとする。スリットＳ１をスリットＳ２で２つの部分に分割し、スリットＳ２から所定幅の分離壁ＰＷを介して、両側にスリットＳ１を配置する。スリットＳ１もＳ２も一定の幅ｗを有し、当初は互いに分離され、合流しない。一定幅のスリットは、所定膜厚の犠牲膜の堆積により確実に塞ぐことができる。
【００４５】
図５Ａのスリットパターンを用いて、図３Ｂに示すスリットＳ形成のエッチング工程を行う。形成されるスリットＳのパターンには、図５Ａに示すように、２つ以上のスリットが直接接続される合流部はない。
【００４６】
図３Ｃに示すように、活性Ｓｉ層ＡＬ上に酸化シリコンの犠牲膜ＳＦを化学気相堆積（ＣＶＤ）で堆積する。例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）をＳｉソースガスとし、酸化シリコン膜をプラズマＣＶＤで厚さ約４μｍ堆積する。スリットＳは２μｍの一定幅を有するので、側壁に堆積した膜が次第に張り出し、スリットＳは確実に塞がれる。谷形状の部分では、両側から成膜が進み、谷が埋め戻される。
【００４７】
その後、３枚のレジストマスクを用い、厚さ４μｍの犠牲膜ＳＦに対して、それぞれ深さ３μｍのエッチング、深さ０．５μｍのエッチング、深さ０．５μｍのエッチングを選択的に行なう。３回のエッチングで計４μｍのエッチングを受けた領域は、活性Ｓｉ層ＡＬが露出する。３μｍと０．５μのエッチングで、深さ約３．５μｍの孔が可動コンタクト電極ＭＣＥ上方の犠牲膜ＳＦ中に形成され、固定コンタクト電極ＦＣＥの接点を画定する。３μｍのエッチングで深さ約３．０μｍの凹部が可動駆動電極ＭＤＥ上方の犠牲膜ＳＦ中に形成され、固定駆動電極ＭＤＥのブリッジ部分を画定する。可動コンタクト電極ＭＣＥが固定コンタクト電極ＦＣＥの接点に接しても、駆動電極対ＭＤＥ，ＦＤＥの間には約０．５μｍのギャップが残る配置となる。メッキにより、可動電極上方に延在する部分を有する固定電極ＦＣＥ，ＦＤＥを形成する。
【００４８】
図６Ａ，６Ｂに示すように、まず、犠牲膜ＳＦを覆って、活性Ｓｉ層ＡＬ全面上にシード層ＳＤを形成する。例えば、厚さ５０ｎｍのＭｏ層と厚さ５００ｎｍのＡｕ層をスパッタリングで積層してシード層ＳＤとする。シード層ＳＤ上に、メッキしない領域を覆うレジストパターンＰＲ５を形成する。レジストパターンＰＲ５の領域を図６Ａ中斜線部で示す。電解メッキによりシード層ＳＤ上にＡｕメッキ層ＰＬを、例えば厚さ１５μｍ、形成する。その後、レジストパターンＰＲ５を除去し、露出したシード層ＳＤはＡｒイオンを用いたミリングで除去し、露出した犠牲膜ＳＦはバッファード弗酸等のエッチングで除去する。犠牲膜ＳＦ除去により露出したメッキ層ＰＬ下面のＭｏ層はエッチングで除去する。図５Ａ，６Ａに示した、分離壁ＰＷを備えたスリットＳが露出する。
【００４９】
ＳＦ６ガスを用いたＲＩＥにより、合流部Ｊにおいてスリット間を隔離してきた分離壁ＰＷを除去する。分離壁ＰＷが除去されることにより、合流すべきスリットが実際に合流する。このエッチングにより活性Ｓｉ層ＡＬ全体もエッチング対象となるが、エッチング量に対して活性Ｓｉ層ＡＬの厚さは十分厚く、問題は生じない。
【００５０】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃは得られる構造を示す。図７Ａが平面図、図７ＢがＢ−Ｂ線に沿う断面図、図７ＣがＢ−Ｃ線に沿う断面図である。スリット間の分離壁ＰＷが除去され、スリットが図１Ａに示したような連続した形状となり、カンチレバーＣＬが上下に変位可能となる。固定コンタクト電極ＦＣＥの下方に可動コンタクト電極ＭＣＥが配置され、ブリッジ状固定駆動電極ＦＤＥ下方に可動駆動電極ＭＤＥが配置される。駆動電極ＭＤＥ，ＦＤＥ間に静電引力が生じると、１対の可撓性ビームＦＢで支持されたカンチレバーＣＬ先端が上方に変位し、可動電極ＭＤＥ，ＭＣＥを同一高さ分上方に変位させる。可動コンタクト電極ＭＣＥが固定コンタクト電極ＦＣＥに当接すると、スイッチがオンになる。この時、可動駆動電極ＭＤＥは未だ固定駆動電極から離れた位置にある。
【００５１】
高周波の通過する電極が形成されたメッキ電極領域は、（カンチレバー領域ＣＬを除いて）周囲をスリットＳで囲まれ、周囲から電気的に分離されている。従って、高周波信号のリークは抑制される。スリットＳの合流部Ｊに分離壁ＰＷを残した状態で、犠牲膜堆積、メッキ層形成を行い、犠牲膜除去後、等方性を強めたＲＩＥにより、分離壁をエッチング除去することにより、キャビティ部における事故がほぼ消滅した。
【００５２】
なお、フォトリソグラフィ、エッチングの工程において、角部の丸め込みが生じることがある。スリットＳ１とＳ２を分離壁ＰＷで分離した状態で形成した時、丸め込みが生じると分離壁ＰＷの幅が一定でなくなる。
【００５３】
図８Ａは、丸め込みが生じても影響を抑制できるスリットパターンを示す。横方向のスリットＳ１に縦方向のスリットＳ２を合流する場合、縦方向のスリットＳ２が横方向のスリットＳ１を突き抜けて逆側に突出するように配置し、縦方向のスリットＳ２と横方向のスリットＳ１との間に分離壁ＰＷを配置する。言い換えれば、Ｔ形の合流部の代わりに、＋形の合流部を設定するとも言えよう。
【００５４】
図８Ｂは、リソグラフィ、エッチングにおいて丸め込みが生じ、角部が丸められた形状を示す。スリットＳ２がスリットＳ１を突き抜けるように配置しているので、スリットＳ２の幅が狭い部分は主にスリットＳ１より上の部分に配置され、スリットＳ１の中心線上でスリットＳ２は本来の幅を有し、スリットＳ２とスリットＳ１の間の間隔も本来の値を保つ。
【００５５】
図８Ｃは、図８Ｂの形状のＳｉ活性層にＲＩＥによるエッチングを行ない、分離壁ＰＷを除去した状態を示す。所定量のエッチングで分離壁ＰＷは切断され、カンチレバー構造を実現することができる。
【００５６】
図８Ｄは、図８Ａ，８Ｂの状態のスリットＳ２中心線上に沿う断面図である。スリットＳ１はキャビティＣＶ周囲のスリットであり、ボンディング酸化膜ＢＯＸは既に除去されている。分離壁ＰＷは、キャビティＣＶ上方で、カンチレバーＣＬと周囲のＳｉ活性層を接続するように残っている。
【００５７】
図８Ｅは、図８Ｃに示すＲＩＥエッチング後の断面図である。ＲＩＥにより所定幅の分離壁ＰＷは消滅する。Ｓｉのエッチングにより、Ｓｉ支持基板ＳＳもエッチングされ、分離壁ＰＷの下方に、影となってエッチング量の少なかった部分が凸部となって残る。
【００５８】
なお、合流部に分離壁を残して、スリットの幅を一定に保つスリット形状は上述のものに限らない。
【００５９】
図９は、分離壁ＰＷを備えたスリット形状の他の例である。キャビティＣＶ周囲のスリットＳ１は、合流点では分割せず、合流するスリットＳ２に分離壁ＰＷを形成する。この場合、スリットＳ１のエッチング終了後は、カンチレバーＣＬが変位可能となってしまう。加工工程中はカンチレバーＣＬは固定されていることが好ましく、カンチレバーＣＬと周囲のＳｉ活性層ＡＬとの間を接続する支持ビームＳＢを形成する。支持ビームＳＢも分離壁ＰＷ除去のエッチングで除去される。
【００６０】
カンチレバーＣＬの変位自由度を確保する為、カンチレバーＣＬ下方のボンディング酸化膜ＢＯＸ除去は余裕をもって行なわれる。ボンディング酸化膜ＢＯＸを除去したキャビティＣＶは、例えば幅２０μｍ程度外側の固定部に入り込む。メッキ層が圧縮応力を示すとＳｉ活性層がＳｉ支持基板から剥離することもある。電極支持領域のＳｉ活性層をスリットＳで完全に分離せず、スリットを介して対向する他のＳｉ活性層領域に一部連続するようにすると剥離を抑制するのに有効である。
【００６１】
図１０は、スリットＳ１とスリットＳ２の合流部において、スリットＳ１の片側には上述の実施例同様の分離壁ＰＷを形成し、逆側（対向する側）には分離壁ＰＷより幅が広く、ＲＩＥで除去されない結合ビームＴＢを形成する形態を示す。例えば分離壁の幅は２μｍとし、結合ビームＴＢの幅は５μｍとする。２μｍ幅以上のエッチングで、分離壁ＰＷは除去されてカンチレバーＣＬの変位自由度を確保した状態で、結合ビームＴＢは一部が残り、スリットで囲まれた電極支持領域を外側の固定領域に接続する。
【００６２】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、カンチレバーの形状は長方形の短辺に沿って２本の可撓性ビームＦＢが形成されたものに限らない。キャビティに隣接する電極領域を囲むように、活性Ｓｉ層を貫通するスリットを形成する構造を有するものであれば、結合領域は有効であろう。
【００６３】
図１１は、変形例の１例を示す。スリットＳが１本の可撓性ビームＦＢに支持された横長矩形のカンチレバーＣＬを画定し、斜線部にキャビティが形成される。カンチレバーＣＬの長さ方向に可動駆動電極ＭＤＥと可動コンタクト電極ＭＣＥが形成される。固定駆動電極ＦＤＥと固定コンタクト電極ＦＣＥのメッキ電極領域を取り囲むように、活性Ｓｉ層を貫通するスリットＳが形成される。スリットＳの合流部に分離壁ＰＷを残して犠牲膜堆積、メッキ、犠牲膜除去の工程を行ない、その後分離壁ＰＷ除去のエッチングを行う点は、上述の実施例同様である。
【００６４】
その他、例示した材料、数値は、制限的意味を有さない。種々の変形、置換、改良、組み合わせ等が可能なことは、当業者に自明であろう。
【００６５】
以下、実施例の特徴を付記する。
（付記１）
支持Ｓｉ基板上に活性Ｓｉ層がボンディング酸化膜を介して結合されたＳＯＩ基板と、
前記活性Ｓｉ層を貫通する第１のスリットで画定され、可撓性ビームを介して固定部に支持されたカンチレバーと、
前記カンチレバーと前記支持Ｓｉ基板との間のボンディング酸化膜を除去して形成され、前記カンチレバーを変位可能とするキャビティと、
前記カンチレバーから固定部に延在する可動電極と、
前記固定部に支持され、前記可動電極上方に固定接点を有する固定電極と、
前記固定電極の支持部を囲んで、前記活性Ｓｉ層を貫通して形成され、前記第１のスリットと合流する第２のスリットと、
前記第１のスリット下方で、前記支持Ｓｉ基板に形成された溝であって、前記合流部下方で突起を有する溝と、
を有するＭＥＭＳスイッチ。
（付記２）
前記第１のスリットに連続する前記第２のスリットを横断する結合ビームをさらに有する付記１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
（付記３）
前記溝が前記合流部以外でも突起を有する付記１又は２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
（付記４）
前記カンチレバーが、矩形領域と前記矩形の両短辺に沿って配置された可撓性ビームとを有する付記１〜３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳスイッチ。
（付記５）
前記可動電極が可動接点電極と可動駆動電極とを含み、前記固定電極が固定接点電極と固定駆動電極とを含む付記１〜４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳスイッチ。
（付記６）  
支持Ｓｉ基板上に活性Ｓｉ層がボンディング酸化膜を介して結合されたＳＯＩ基板の活性Ｓｉ層内にカンチレバー領域および前記カンチレバー領域に隣接し、電極を支持する電極支持領域を画定し、
前記カンチレバー領域において前記活性Ｓｉ層を貫通する複数の貫通孔を形成し、
前記貫通孔を介して、前記カンチレバー領域下の前記ボンディング酸化膜をエッチング除去して、キャビティを形成し、
前記カンチレバー領域上に可動電極を形成し、
前記カンチレバー領域および前記電極支持領域を画定するスリットパターンで、複数のスリットが合流する位置においては、スリット間を分離する前記活性Ｓｉ層の分離壁を残して、前記活性Ｓｉ層を貫通してスリットを形成し、
前記スリットを埋め込んで前記活性Ｓｉ層上に犠牲膜を形成し、
前記犠牲膜を選択的にエッチングし、前記電極支持領域の一部を露出する立体電極の底面構造をパターニングし、
前記パターニングした犠牲膜上、露出した前記電極支持領域上にメッキ下地層を形成し、
前記メッキ下地層上に立体電極の平面形状を規定するレジストパターンを形成し、
前記メッキ下地層上に電解メッキを行って、前記電極支持領域に支持され、前記可動電極上方にオーバーハングする部分を有する固定電極を形成し、
前記レジストパターン、前記犠牲膜を除去し、
不要な前記活性Ｓｉ層の前記分離壁を除去する、
ＭＥＭＳスイッチの製造方法。
（付記７）  
前記分離壁を含んで画定されるスリットは一定の幅を有する付記６請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
（付記８）  
前記複数のスリットが同一の幅を有する付記６又は７請求項１又は２に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
（付記９）  
前記分離壁が、前記カンチレバー領域の前記活性Ｓｉ層と、前記電極支持領域の前記活性Ｓｉ層とを接続する形状を有する付記６〜８請求項１〜３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
（付記１０）  
前記分離壁が、第１の幅の分離壁と、前記第１の幅より大きな第２の幅の分離壁を含み、複数種類の幅を有し、前記カンチレバー領域の前記活性Ｓｉ層と、前記電極支持領域の前記活性Ｓｉ層とを接続する分離壁は前記第１の幅を有し、前記電極支持領域と前記カンチレバー領域以外の領域を接続する分離壁が前記第２の幅を有する付記９請求項４に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
（付記１１）  
前記スリットを形成する際、さらに、前記カンチレバー領域の前記活性Ｓｉ層と、前記電極支持領域の前記活性Ｓｉ層とを接続するサポートビームを残す付記６請求項１記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
【符号の説明】
【００６６】
ＳＳ    支持シリコン基板、
ＢＯＸ    ボンディング酸化（酸化シリコン）膜、
ＡＬ    活性シリコン層、
ＭＣＥ    可動コンタクト電極、
ＭＤＥ    可動駆動電極、
ＦＤＥ    固定駆動電極、
ＦＣＥ    固定コンタクト電極、
Ｓ    スリット、
ＰＷ    分離壁、
ＣＬ    カンチレバー、
ＬＥ    下部電極、
ＦＢ    可撓性ビーム、
ＴＨ    貫通孔、
ＣＶ    キャビティ、
ＰＲ    フォトレジスト、
ＳＦ    犠牲膜、
ＳＤ    シード層、
ＰＬ    メッキ層、
ＧＮＤ    接地、
ＳＢ    サポートビーム、
ＴＢ    結合ビーム。
【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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