(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳ素子などの微細な構造体から構成された異なる形態の素子を、ＬＳＩなどが形成されている半導体基板の上にモノリシックに搭載できるようにする。【解決手段】平板可動電極１０５の側部に接続するばね梁１０７、ばね梁１０７を層間絶縁層１０２の上に固定するアンカー１０８、平板可動電極１０５の下面に固定された接点電極１０９、層間絶縁層１０２の上に配設された駆動電極部１１０、信号配線部１１１を備えたスイッチ構造を備え、スイッチ構造を取り囲む側壁枠１０３とこの上の天井壁１０４を備え、これらでスイッチ構造を取り囲む容器が構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上に形成された前記半導体基板の面に対向する天井壁とこの天井壁を前記半導体基板の上に支持する側壁枠とを備えた容器と、
前記容器の内部の前記半導体基板の上に形成されて前記容器の内部に封止された素子と
を少なくとも備え、
前記素子は、
支持部にバネ梁を介して前記半導体基板の上に空間を空けて支持された可動体と、
この可動体の前記半導体基板側の下面に配置された接点電極と、
前記可動体の下に配置された信号線と、
前記可動体の下に配置されて前記可動体を静電力により引きつける駆動電極と
から構成され、
前記接点電極と前記信号線との電気的導通状態によるスイッチ素子である
ことを特徴とする静電駆動スイッチ。
【請求項２】
請求項１記載の静電駆動スイッチにおいて、
前記半導体基板に形成されて前記素子に接続する半導体集積回路を備える
ことを特徴とする静電駆動スイッチ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の静電駆動スイッチにおいて、
前記側壁枠は、前記半導体基板の上面よりみた形状が、矩形，三角形，六角形の少なくとも１つである
ことを特徴とする静電駆動スイッチ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電駆動スイッチにおいて、
前記素子は、
前記半導体基板の面及び前記天井壁と同一の法線を有する平板状の可動体と、
この可動体の両面に接触して形成された絶縁層と、
前記可動体の側部に一方が連結して弾性変形する複数のバネ梁と、
このバネ梁の他方を前記半導体基板の上に支持するアンカーと、
前記可動体の下面に前記絶縁層を介して形成された接点電極と
を少なくとも備えることを特徴とする静電駆動スイッチ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電駆動スイッチにおいて、
前記素子は、
前記半導体基板の面及び前記天井壁と同一の法線を有する平板状の可動体と、
この可動体の両面に接触して形成された絶縁層と、
前記可動体の側部に一方が連結して他方が前記側壁枠の内側に連結し、弾性変形する複数のバネ梁と、
前記可動体の下面に前記絶縁層を介して形成された接点電極と
を少なくとも備えることを特徴とする静電駆動スイッチ。
【請求項６】
半導体基板の上に所定領域を囲うように側壁枠が形成された状態とする工程と、
前記側壁枠の内側の前記半導体基板上に素子を形成する工程と、
前記側壁枠の上に前記半導体基板の面に対向する天井壁が形成されて前記素子が前記側壁枠と前記天井壁とからなる容器に封止された状態とする工程と
を少なくとも備え、
前記素子は、
支持部にバネ梁を介して前記半導体基板の上に空間を空けて支持された可動体と、
この可動体の前記半導体基板側の下面に配置された接点電極と、
前記可動体の下に配置された信号線と、
前記可動体の下に配置されて前記可動体を静電力により引きつける駆動電極と
から構成され、
前記接点電極と前記信号線との電気的導通状態によるスイッチ素子である
ことを特徴とする静電駆動スイッチの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の静電駆動スイッチの製造方法において、
前記半導体基板上に第１シード層が形成された状態とする第１工程と、
メッキ法により第１金属パターンが前記第１シード層の上に形成された状態とした後、前記第１金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記シード層が選択的に除去された状態とする第２工程と、
前記第１金属パターンを覆うように前記半導体基板の上に層間絶縁膜が形成された状態とする第３工程と、
前記第１金属パターンの一部領域に当たる前記層間絶縁膜の所望の位置にコンタクトホールが開口された状態とする第４工程と、
前記コンタクトホールの内部を含めた前記層間絶縁膜の上に第２シード層が形成された状態とする第５工程と、
メッキ法により、第２金属パターン及びこれより厚い第３金属パターンが、前記第２シード層の上に形成された状態とした後、前記第２金属パターン及び前記第３金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記第２シード層が選択的に除去された状態とする第６工程と、
前記第３金属パターンの間を埋め込んで前記第２金属パターンが覆われた状態に、前記層間絶縁膜の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により前記感光性有機樹脂膜をパターニングし、前記第３金属パターンの一部が露出した状態で前記層間絶縁膜の上に第１犠牲層が形成された状態とする第７工程と、
露出した前記第３金属パターンの部分を含んで前記第１犠牲層の上に第３シード層が形成された状態とする第８工程と、
メッキ法により、前記第３シード層の上に接点電極と第４金属パターンとが形成された状態とした後、前記接点電極及び前記第４金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記第３シード層が選択的に除去された状態とする第９工程と、
前記接点電極及び前記第４金属パターンの間を埋め込んで、前記第１犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により前記感光性有機樹脂膜をパターニングし、前記接点電極及び前記第４金属パターンの一部が露出した状態で前記第１犠牲層の上に第２犠牲層が形成された状態とする第１０工程と、
前記接点電極を含む前記第２犠牲層の上の所定領域に第１無機絶縁層が形成された状態とする第１１工程と、
前記第１無機絶縁層を覆って前記第２犠牲層の上に第４シード層が形成された状態とする第１２工程と、
メッキ法により第５金属パターンが前記第４シード層の上に形成された状態とした後、前記第１無機絶縁層及び前記第５金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記第４シード層が選択的に除去された状態とする第１３工程と、
前記第１無機絶縁層及び前記第５金属パターンの間を埋め込んで、前記第２犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により前記感光性有機樹脂膜をパターニングし、前記第１無機絶縁層及び前記第５金属パターンの一部が露出した状態で前記第２犠牲層の上に第３犠牲層が形成された状態とする第１４工程と、
露出した前記第１無機絶縁層及び前記第５金属パターンの部分を含んで前記第３犠牲層の上に第５シード層が形成された状態とする第１５工程と、
メッキ法により、第６金属パターン及びこれより厚い第７金属パターンが、前記第５シード層の上に形成された状態とした後、前記第６金属パターン及び前記第７金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記第５シード層が選択的に除去された状態とする第１６工程と、
前記第１無機絶縁層の上部に当たる前記第６金属パターンの上の所定領域に第２無機絶縁層が形成された状態とする第１７工程と、
前記第７金属パターンの間を埋め込んで前記第３犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により前記感光性有機樹脂膜をパターニングし、前記第７金属パターンの一部が露出した状態で前記第３犠牲層の上に第４犠牲層が形成された状態とする第１８工程と、
露出した前記第７金属パターンの部分を含む前記第４犠牲層の上に第６シード層が形成された状態とする第１９工程と、
メッキ法により、複数の開口部を備えた第８金属パターンが前記第６シード層の上に形成された状態とし後、前記第８金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記第６シード層が選択的に除去された状態とする第２０工程と、
前記第８金属パターンの開口部を介したエッチングにより、前記第１犠牲層，前記第２犠牲層，前記第３犠牲層，及び前記第４犠牲層が除去された状態とする第２１工程と、
前記第８金属パターンの上に前記開口部を塞ぐように絶縁膜が形成された状態とする第２２工程と
を少なくとも備え、
前記第３金属パターンは、
前記第１金属パターンが形成された領域を囲う枠状の部分と、この枠状の部分の内側に配置された部分とから構成され、
前記第６金属パターンは、前記内側に配置された部分にかけて形成される
ことを特徴とする静電駆動スイッチの製造方法。
【請求項８】
請求項６記載の静電駆動スイッチの製造方法において、
前記半導体基板上に第１シード層が形成された状態とする第１工程と、
メッキ法により第１金属パターンが前記第１シード層の上に形成された状態とした後、前記第１金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記シード層が選択的に除去された状態とする第２工程と、
前記第１金属パターンを覆うように前記半導体基板の上に層間絶縁膜が形成された状態とする第３工程と、
前記第１金属パターンの一部領域に当たる前記層間絶縁膜の所望の位置にコンタクトホールが開口された状態とする第４工程と、
前記コンタクトホールの内部を含めた前記層間絶縁膜の上に第２シード層が形成された状態とする第５工程と、
メッキ法により、第２金属パターン及び前記第１金属パターンの上部を含む領域に配置されて前記第２金属パターンより厚い第３金属パターンが、前記第２シード層の上に形成された状態とした後、前記第２金属パターン及び前記第３金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記第２シード層が選択的に除去された状態とする第６工程と、
前記第３金属パターンの間を埋め込んで前記第２金属パターンが覆われた状態に、前記層間絶縁膜の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により前記感光性有機樹脂膜をパターニングし、前記第３金属パターンの一部が露出した状態で前記層間絶縁膜の上に第１犠牲層が形成された状態とする第７工程と、
露出した前記第３金属パターンの部分を含んで前記第１犠牲層の上に第３シード層が形成された状態とする第８工程と、
メッキ法により、接点電極及び前記第３金属パターンの上部に配置された第４金属パターンが、前記第３シード層の上に形成された状態とした後、前記接点電極及び前記第４金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記第３シード層が選択的に除去された状態とする第９工程と、
前記接点電極及び前記第４金属パターンの間を埋め込んで、前記第１犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により前記感光性有機樹脂膜をパターニングし、前記接点電極及び前記第４金属パターンの一部が露出した状態で前記第１犠牲層の上に第２犠牲層が形成された状態とする第１０工程と、
前記接点電極を含む前記第２犠牲層の上の所定領域に第１無機絶縁層が形成された状態とする第１１工程と、
前記第１無機絶縁層を覆って前記第２犠牲層の上に第４シード層が形成された状態とする第１２工程と、
前記第４金属パターンの上部に配置された第５金属パターンが、前記第４シード層の上にメッキ法により形成された状態とした後、前記第１無機絶縁層及び前記第５金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記第４シード層が選択的に除去された状態とする第１３工程と、
前記第１無機絶縁層及び前記第５金属パターンの間を埋め込んで、前記第２犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により前記感光性有機樹脂膜をパターニングし、前記第１無機絶縁層及び前記第５金属パターンの一部が露出した状態で前記第２犠牲層の上に第３犠牲層が形成された状態とする第１４工程と、
露出した前記第１無機絶縁層及び前記第５金属パターンの部分を含んで前記第３犠牲層の上に第５シード層が形成された状態とする第１５工程と、
メッキ法により、前記第５金属パターンの上部を含む領域の上に配置された第６金属パターンが、前記第５シード層の上に形成された状態とした後、前記第６金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記第５シード層が選択的に除去された状態とする第１６工程と、
前記第１無機絶縁層の上部に当たる前記第６金属パターンの上の所定領域に第２無機絶縁層が形成された状態とする第１７工程と、
前記第２無機絶縁層及び前記第６金属パターンの部分を含んで前記第３犠牲層の上に第６シード層が形成された状態とする第１８工程と、
メッキ法により、前記第５金属パターンの上部に配置された第７金属パターンが、前記第６シード層の上に形成された状態とした後、前記第７金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記第６シード層が選択的に除去された状態とする第１９工程と、
前記第７金属パターンの間を埋め込んで前記第２無機絶縁層が覆われた状態に、前記第３犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により前記感光性有機樹脂膜をパターニングし、前記第７金属パターンの一部が露出した状態で前記第３犠牲層の上に第４犠牲層が形成された状態とする第２０工程と、
露出した前記第７金属パターンの部分を含む前記第４犠牲層の上に第７シード層が形成された状態とする第２１工程と、
メッキ法により、複数の開口部を備えた第８金属パターンが前記第７シード層の上に形成された状態とし後、前記第８金属パターンをマスクとしたエッチングにより前記第７シード層が選択的に除去された状態とする第２２工程と、
前記第８金属パターンの開口部を介したエッチングにより、前記第１犠牲層，前記第２犠牲層，前記第３犠牲層，及び前記第４犠牲層が除去された状態とする第２３工程と、
前記第８金属パターンの上に前記開口部を塞ぐように絶縁膜が形成された状態とする第２４工程と
を少なくとも備え、
前記第３金属パターンは、
前記第１金属パターンが形成された領域を囲う枠状に形成され、
前記第６金属パターンは、前記第３金属パターンが配置された部分にかけて形成される
ことを特徴とする静電駆動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、マイクロマシン技術により半導体基板の上に形成された静電駆動スイッチ及びその製造方法に関するものであり、特に、半導体集積回路と一体で製造することが可能で、かつ封止するための構造をスイッチと一体化したスイッチ構造とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板上に作製された種々のマイクロマシンが、様々な応用分野において広く利用されている（非特許文献１参照）。シリコンは大量に安価に入手でき、また、ＬＳＩの製造技術を基本としたマイクロマシン加工技術により、非常に高い寸法精度や加工精度を維持した状態で小型化が容易であり、加えて、量産が可能であるため、シリコンを用いたマイクロマシンの開発が盛んに行われている。
【０００３】
近年では、ＭＥＭＳ（MicroElectro Mechanical System）技術と呼ばれる技術分野を作り上げるまでになり、非特許文献１に記載されている応用分野以外にも、各種センサー，医療，光通信，無線通信などの分野にも応用が広がっている。
【０００４】
中でも、無線信号などの高周波信号を処理するＭＥＭＳ（ＲＦＭＥＭＳと呼ばれている）は、幅広い研究開発が進められている（非特許文献２、３参照）。ＲＦＭＥＭＳ素子には、インダクタ，スイッチ，可変容量，共振子，フィルタ，伝送線路，アンテナなど非常に多くの種類がある。
【０００５】
ＲＦＭＥＭＳスイッチは、動作時の電力消費が非常に少なく、スイッチオフ時の高いアイソレーション（入出力端子間の高周波における信号分離）、スイッチオン時の低いスイッチ抵抗、高い線形性による低ひずみ特性、など、従来のＲＦスイッチと比べて多くの利点を有している（非特許文献４参照）。
しかしながら、非特許文献４でも指摘されているように、ＲＦＭＥＭＳスイッチは、構造に機械的な可動部を有するために、希ガス中や真空中などの高い清浄度を備えた状態で封止する必要がある。このため、ＲＦＭＥＭＳは、パッケージコストが高く、また大量生産が困難であるという製造上の問題がある。
【０００６】
従来のＭＥＭＳスイッチの例として、可動部分が１ヶ所で支持・固定されているスイッチ（特許文献１参照）と、可動部分が２ヶ所以上で支持・固定されているスイッチ（特許文献２，３参照）などがある。いずれのＭＥＭＳスイッチも、バネ構造に支えられた平板状の可動電極が静電力により吸引されることを利用し、スイッチ動作を実現している。特許文献１には、スイッチ構造に関してのみ記載されており、具体的な製造方法については記載されていない。
【０００７】
特許文献２には、信号線など電気的なパターンを作製した基板の上に、集積回路技術を応用したマイクロマシン技術によりスイッチ構造を作製することについて記載されている。特許文献３には、信号線など電気的なパターンを作製した基板に、可動部を作製した構造を貼り合わせてスイッチ構造を作製する技術につい記載されている。これらの従来技術では、スイッチの封止方法については考慮されていない。
【０００８】
従来のＭＥＭＳスイッチの封止方法には、シリコンウエハから個別のスイッチ素子を切り出した後に素子毎に封止する方法と、シリコンウエハの状態でスイッチ素子を一括で封止した後に個別のスイッチ素子を切り出す方法がある。
前者の素子毎に封止する方法には、公知の気密封止（ハーメチックシール）と類似の方法によりＭＥＭＳスイッチをパッケージに実装する方法がある。この技術では、ＭＥＭＳ素子をウエハ上に作製した後、実装のために素子を切り出す工程や、切り出した素子のハンドリングにおいて、スイッチ可動部に加わる振動などにより可動部が破損する危険性がある。
【０００９】
ＭＥＭＳスイッチの実装工程では、微細な可動部の破損が発生しないよう細心の取り扱いが必要である。また、ＭＥＭＳスイッチの実装後の検査工程では、各々のスイッチ素子について品質を保証することが必要となる。従って、従来の技術では、必然的に部品の寸法は大きくなり、また大量生産への適用を困難としていた。
【００１０】
次に、後者のウエハの状態で一括して封止する方法の従来技術について述べる。例えば、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子をパッケージングするために、ガラス基板に空間を作製し、作製した空間の中にＳＡＷチップを内蔵させ、最後に２枚のガラス基板を貼り合わせてＳＡＷチップを封止する方法が提案されている（非特許文献５参照）。
【００１１】
また、ウエハ上にＭＥＭＳ素子を作製した後に、封止するための別の基板（封止チップ）を用意し、封止チップの上にＭＥＭＳ素子の周囲を囲うような形状のＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）膜による枠パターンを形成し、ＭＥＭＳ素子を作製したウエハに封止チップをフリップチップで貼り付けることで封止する方法が提案されている（非特許文献６参照）。
【００１２】
また、ウエハ上に作製したＭＥＭＳ素子を素子サイズよりわずかに大きい程度の小型キャップで覆い、小型キャップの上からＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）と呼ばれる材料を堆積・固化させて封止する方法が提案されている（非特許文献７参照）。
【００１３】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】特開２０００−２９４１０４号公報
【特許文献２】特開平１１−２５０７９２号公報
【特許文献３】特開２００１−２６６７２７号公報
【非特許文献１】K.E.Petersen,“Silicon as a mechanical materia1", Proc. IEEE, Vol.70, No.5, pp.420-457, May 1982.
【非特許文献２】R.J.Richards and H.J.De Los Santos,"MEMS for RF/microwave wireless applications:the next wave",Microwave Journal,Vol.44, No.3, pp.20-41, Mar.2001.
【非特許文献３】H.J.De Los Santos and R.J.Richards,"MEMS for RF/microwave wireless applications:the next wave-PART II", Microwave Journal, Vol.44, No.7, pp.142-152, July 2001.
【非特許文献４】G.M.Rebeiz and J.B.Muldavin, “RF MEMS switches and switch circuits", IEEE Microwave Magazine, Vol.2, No.4, pp.59-70, Dec.2001.
【非特許文献５】D.Ando, K.Oishi, T.Nakamura, and S.Umeda,"Glass direct bonding technology for hermetic seal package", IEEE 10th Int. Wiorkshop on Micro Electro Mechanical Systems, pp.186-190, Jan.1997.
【非特許文献６】A.Jourdain, P.De Moor, S.Pamidighantam, and A.C.Tilmans, "Investigation of the hermeticity of BCB-sealed cavities for housing (RF-) MEMS devices", 15th IEEE Int.Conf. Micro Electro Mechanical Systems, pp.677-680, Jan.2002.
【非特許文献７】F.F.Faheem, K.C.Gupta, and Y.-C.Lee, "Flip-chip assembly and liquid crystal polymer encapsulation for variable MEMS capacitors", IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., Vol.51, No.12, pp.2562-2567, Dec.2003.
【非特許文献８】S.P.Pacheco, L.P.B.Katehi, and C.T.-C.Nguyen, "Design of low actuation voltage RFMEMS switch", 2000 IEEE MTT-S Int. Microwave Symp., Vol.1, pp.165-168, June 2000.
【非特許文献９】N.Sato, H.Ishii, S.Shigematu, H.Morimura, T.Kamei, K.Kudou, M.Yano, K.Machida, H.Kyuragi, "A sealing technique for stacking MEMS on LSI using spin-coating film transfer and hot pressing",Jpn.J.App1.Phys., Vol.42, Part 1, No.4B, pp.2462-2467, Apr.2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述したいずれの技術においても、ＭＥＭＳ素子を封止するために特殊な専用プロセスが必要となり、実装も含めたＭＥＭＳ素子の製造コストを下げることが非常に困難であった。更に、封止方法が特殊で汎用的ではないことから、ＭＥＭＳスイッチの構造を大きく変更することには困難が伴い、構造やサイズなどが異なるＭＥＭＳスイッチを同一チップ上に作製して実装することが困難であった。
【００１５】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ＭＥＭＳ素子などの微細な構造体から構成された異なる形態の素子を、ＬＳＩなどが形成されている半導体基板の上にモノリシックに搭載できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る静電駆動スイッチは、半導体基板の上に形成された半導体基板の面に対向する天井壁とこの天井壁を半導体基板の上に支持する側壁枠とを備えた容器と、容器の内部の半導体基板の上に形成されて容器の内部に封止された素子とを少なくとも備え、素子は、支持部にバネ梁を介して半導体基板の上に空間を空けて支持された可動体と、この可動体の半導体基板側の下面に配置された接点電極と、可動体の下に配置された信号線と、可動体の下に配置されて可動体を静電力により引きつける駆動電極とから構成され、接点電極と信号線との電気的導通状態によるスイッチ素子であるようにしたものである。
従って、半導体基板の上に形成されたスイッチ素子は、スイッチ素子と同様のプロセスにより形成可能な側壁枠と天井壁とによる容器により封止されるようになる。
【００１７】
上記静電駆動スイッチにおいて、半導体基板に形成されて素子に接続する半導体集積回路を備えるようにしてもよい。
上記静電駆動スイッチにおいて、側壁枠は、半導体基板の上面よりみた形状が、矩形，三角形，六角形の少なくとも１つであればよい。
また、上記静電駆動スイッチにおいて、素子は、半導体基板の面及び天井壁と同一の法線を有する平板状の可動体と、この可動体の両面に接触して形成された絶縁層と、可動体の側部に一方が連結して弾性変形する複数のバネ梁と、このバネ梁の他方を半導体基板の上に支持するアンカーと、可動体の下面に絶縁層を介して形成された接点電極とを少なくとも備えている。
【００１８】
また、素子は、半導体基板の面及び天井壁と同一の法線を有する平板状の可動体と、この可動体の両面に接触して形成された絶縁層と、可動体の側部に一方が連結して他方が側壁枠の内側に連結し、弾性変形する複数のバネ梁と、可動体の下面に絶縁層を介して形成された接点電極とを少なくとも備えるものであってもよい。
【００１９】
また、本発明に係る静電駆動スイッチの製造方法は、半導体基板の上に所定領域を囲うように側壁枠が形成された状態とする工程と、側壁枠の内側の半導体基板上に素子を形成する工程と、側壁枠の上に半導体基板の面に対向する天井壁が形成されて素子が側壁枠と天井壁とからなる容器に封止された状態とする工程とを少なくとも備え、素子は、支持部にバネ梁を介して半導体基板の上に空間を空けて支持された可動体と、この可動体の半導体基板側の下面に配置された接点電極と、可動体の下に配置された信号線と、可動体の下に配置されて可動体を静電力により引きつける駆動電極とから構成され、接点電極と信号線との電気的導通状態によるスイッチ素子であるようにしたものである。
【００２０】
上記静電駆動スイッチの製造方法において、半導体基板上に第１シード層が形成された状態とする第１工程と、メッキ法により第１金属パターンが第１シード層の上に形成された状態とした後、第１金属パターンをマスクとしたエッチングによりシード層が選択的に除去された状態とする第２工程と、第１金属パターンを覆うように半導体基板の上に層間絶縁膜が形成された状態とする第３工程と、第１金属パターンの一部領域に当たる層間絶縁膜の所望の位置にコンタクトホールが開口された状態とする第４工程と、コンタクトホールの内部を含めた層間絶縁膜の上に第２シード層が形成された状態とする第５工程と、メッキ法により、第２金属パターン及びこれより厚い第３金属パターンが、第２シード層の上に形成された状態とした後、第２金属パターン及び第３金属パターンをマスクとしたエッチングにより第２シード層が選択的に除去された状態とする第６工程と、第３金属パターンの間を埋め込んで第２金属パターンが覆われた状態に、層間絶縁膜の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により感光性有機樹脂膜をパターニングし、第３金属パターンの一部が露出した状態で層間絶縁膜の上に第１犠牲層が形成された状態とする第７工程と、露出した第３金属パターンの部分を含んで第１犠牲層の上に第３シード層が形成された状態とする第８工程と、メッキ法により、第３シード層の上に接点電極と第４金属パターンとが形成された状態とした後、接点電極及び第４金属パターンをマスクとしたエッチングにより第３シード層が選択的に除去された状態とする第９工程と、接点電極及び第４金属パターンの間を埋め込んで、第１犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により感光性有機樹脂膜をパターニングし、接点電極及び第４金属パターンの一部が露出した状態で第１犠牲層の上に第２犠牲層が形成された状態とする第１０工程と、接点電極を含む第２犠牲層の上の所定領域に第１無機絶縁層が形成された状態とする第１１工程と、第１無機絶縁層を覆って第２犠牲層の上に第４シード層が形成された状態とする第１２工程と、メッキ法により第５金属パターンが第４シード層の上に形成された状態とした後、第１無機絶縁層及び第５金属パターンをマスクとしたエッチングにより第４シード層が選択的に除去された状態とする第１３工程と、第１無機絶縁層及び第５金属パターンの間を埋め込んで、第２犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により感光性有機樹脂膜をパターニングし、第１無機絶縁層及び第５金属パターンの一部が露出した状態で第２犠牲層の上に第３犠牲層が形成された状態とする第１４工程と、露出した第１無機絶縁層及び第５金属パターンの部分を含んで第３犠牲層の上に第５シード層が形成された状態とする第１５工程と、メッキ法により、第６金属パターン及びこれより厚い第７金属パターンが、第５シード層の上に形成された状態とした後、第６金属パターン及び第７金属パターンをマスクとしたエッチングにより第５シード層が選択的に除去された状態とする第１６工程と、第１無機絶縁層の上部に当たる第６金属パターンの上の所定領域に第２無機絶縁層が形成された状態とする第１７工程と、第７金属パターンの間を埋め込んで第３犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により感光性有機樹脂膜をパターニングし、第７金属パターンの一部が露出した状態で第３犠牲層の上に第４犠牲層が形成された状態とする第１８工程と、露出した第７金属パターンの部分を含む第４犠牲層の上に第６シード層が形成された状態とする第１９工程と、メッキ法により、複数の開口部を備えた第８金属パターンが第６シード層の上に形成された状態とし後、第８金属パターンをマスクとしたエッチングにより第６シード層が選択的に除去された状態とする第２０工程と、第８金属パターンの開口部を介したエッチングにより、第１犠牲層，第２犠牲層，第３犠牲層，及び第４犠牲層が除去された状態とする第２１工程と、第８金属パターンの上に開口部を塞ぐように絶縁膜が形成された状態とする第２２工程とを少なくとも備え、第３金属パターンは、第１金属パターンが形成された領域を囲う枠状の部分と、この枠状の部分の内側に配置された部分とから構成され、第６金属パターンは、内側に配置された部分にかけて形成されるようにしてもよい。
【００２１】
また、上記静電駆動スイッチの製造方法において、半導体基板上に第１シード層が形成された状態とする第１工程と、メッキ法により第１金属パターンが第１シード層の上に形成された状態とした後、第１金属パターンをマスクとしたエッチングによりシード層が選択的に除去された状態とする第２工程と、第１金属パターンを覆うように半導体基板の上に層間絶縁膜が形成された状態とする第３工程と、第１金属パターンの一部領域に当たる層間絶縁膜の所望の位置にコンタクトホールが開口された状態とする第４工程と、コンタクトホールの内部を含めた層間絶縁膜の上に第２シード層が形成された状態とする第５工程と、メッキ法により、第２金属パターン及び第１金属パターンの上部を含む領域に配置されて第２金属パターンより厚い第３金属パターンが、第２シード層の上に形成された状態とした後、第２金属パターン及び第３金属パターンをマスクとしたエッチングにより第２シード層が選択的に除去された状態とする第６工程と、第３金属パターンの間を埋め込んで第２金属パターンが覆われた状態に、層間絶縁膜の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により感光性有機樹脂膜をパターニングし、第３金属パターンの一部が露出した状態で層間絶縁膜の上に第１犠牲層が形成された状態とする第７工程と、露出した第３金属パターンの部分を含んで第１犠牲層の上に第３シード層が形成された状態とする第８工程と、メッキ法により、接点電極及び第３金属パターンの上部に配置された第４金属パターンが、第３シード層の上に形成された状態とした後、接点電極及び第４金属パターンをマスクとしたエッチングにより第３シード層が選択的に除去された状態とする第９工程と、接点電極及び第４金属パターンの間を埋め込んで、第１犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により感光性有機樹脂膜をパターニングし、接点電極及び第４金属パターンの一部が露出した状態で第１犠牲層の上に第２犠牲層が形成された状態とする第１０工程と、接点電極を含む第２犠牲層の上の所定領域に第１無機絶縁層が形成された状態とする第１１工程と、第１無機絶縁層を覆って第２犠牲層の上に第４シード層が形成された状態とする第１２工程と、第４金属パターンの上部に配置された第５金属パターンが、第４シード層の上にメッキ法により形成された状態とした後、第１無機絶縁層及び第５金属パターンをマスクとしたエッチングにより第４シード層が選択的に除去された状態とする第１３工程と、第１無機絶縁層及び第５金属パターンの間を埋め込んで、第２犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により感光性有機樹脂膜をパターニングし、第１無機絶縁層及び第５金属パターンの一部が露出した状態で第２犠牲層の上に第３犠牲層が形成された状態とする第１４工程と、露出した第１無機絶縁層及び第５金属パターンの部分を含んで第３犠牲層の上に第５シード層が形成された状態とする第１５工程と、メッキ法により、第５金属パターンの上部を含む領域の上に配置された第６金属パターンが、第５シード層の上に形成された状態とした後、第６金属パターンをマスクとしたエッチングにより第５シード層が選択的に除去された状態とする第１６工程と、第１無機絶縁層の上部に当たる第６金属パターンの上の所定領域に第２無機絶縁層が形成された状態とする第１７工程と、第２無機絶縁層及び第６金属パターンの部分を含んで第３犠牲層の上に第６シード層が形成された状態とする第１８工程と、メッキ法により、第５金属パターンの上部に配置された第７金属パターンが、第６シード層の上に形成された状態とした後、第７金属パターンをマスクとしたエッチングにより第６シード層が選択的に除去された状態とする第１９工程と、第７金属パターンの間を埋め込んで第２無機絶縁層が覆われた状態に、第３犠牲層の上に感光性有機樹脂膜が形成された状態とした後、露光現像により感光性有機樹脂膜をパターニングし、第７金属パターンの一部が露出した状態で第３犠牲層の上に第４犠牲層が形成された状態とする第２０工程と、露出した第７金属パターンの部分を含む第４犠牲層の上に第７シード層が形成された状態とする第２１工程と、メッキ法により、複数の開口部を備えた第８金属パターンが第７シード層の上に形成された状態とし後、第８金属パターンをマスクとしたエッチングにより第７シード層が選択的に除去された状態とする第２２工程と、第８金属パターンの開口部を介したエッチングにより、第１犠牲層，第２犠牲層，第３犠牲層，及び第４犠牲層が除去された状態とする第２３工程と、第８金属パターンの上に開口部を塞ぐように絶縁膜が形成された状態とする第２４工程とを少なくとも備え、第３金属パターンは、第１金属パターンが形成された領域を囲う枠状に形成され、第６金属パターンは、第３金属パターンが配置された部分にかけて形成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明では、半導体基板の上に形成された半導体基板の面に対向する天井壁とこの天井壁を半導体基板の上に支持する側壁枠とを備えた容器により、半導体基板の上に形成されたスイッチ素子が封止されるようにした。この結果、本発明によれば、ＭＥＭＳ素子などの微細な構造体から構成された異なる形態の素子を、ＬＳＩなどが形成されている半導体基板の上に、例えば、一貫した製造プロセスなどにより、モノリシックに搭載できるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態における静電駆動スイッチの構成例を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。図１に示す静電駆動スイッチは、シリコンなどの半導体基板１０１の上に層間絶縁層１０２を備え、層間絶縁層１０２の上に、平板可動電極１０５，平板可動電極１０５の両面に形成された絶縁層１０６を備える。
【００２４】
また、図１に示す静電駆動スイッチは、平板可動電極１０５の側部に接続するバネ梁１０７、バネ梁１０７を層間絶縁層１０２の上に固定するアンカー１０８、平板可動電極１０５の下面に固定された接点電極１０９、層間絶縁層１０２の上に配設された駆動電極部１１０、信号配線部１１１を備えたスイッチ構造を備えている。平板可動電極１０５は、バネ梁１０７によりアンカー１０８の上部に連結され、半導体基板１０１の平面の法線方向に変位可能とされている。
【００２５】
加えて、図１に示す静電駆動スイッチは、スイッチ構造を取り囲むように側壁枠１０３を備える。また、側壁枠１０３の上に、天井壁１０４を備え、これらでスイッチ構造を取り囲む容器が構成されている。側壁枠１０３及び天井壁１０４は、例えば金属材料から構成されている。側壁１０３及び天井壁１０４は、酸化シリコンや窒化シリコンなどの材料から構成されていてもよい。なお、図１（ａ）では、スイッチの平面構造を見やすくするために、天井壁１０４を示していない。
【００２６】
図１に示す静電駆動スイッチでは、側壁枠１０３と天井壁１０４からなる容器により、スイッチ構造を希ガスなどの不活性ガス雰囲気中や真空中に封止すること可能となり、電気的には外部雑音などの影響や外部への不要放射を遮蔽することができる。なお、側壁枠１０３は、平面形状を矩形としているが、これに限るものではなく、三角形や六角形などの多角形であってもよく、凸部や凹部を備える多角形であってもよい。特に、矩形、三角形、六角形であれば、複数の容器（側壁枠１０３）を同一平面に隙間なく配列することができる。
【００２７】
次に、容器内部のスイッチ構造の動作について説明する。図１に示す静電駆動スイッチは、平板可動電極１０５と駆動電極１１０との間に電圧Ｖswを印加することにより、静電力によって平板可動電極１０５を駆動電極１１０に引きつけ、接点電極１０９と信号線１１１が接触することでスイッチ動作をする。このときのＶswは、平行平板のｐｕｌｌ−ｉｎ電圧として求めることができ、以下の（１）式で示すことができる。
【００２８】
【数１】
2006066178.tif 000003
【００２９】
上記（１）式において、ｋはバネ梁１０７のバネ定数、ｄは平板可動電極１０５と駆動電極部１１０との間のギャップ、εはギャップの誘電率、Ｓは平板可動電極１０５の面積である。
【００３０】
次に、図１に示す静電駆動スイッチにおいて、まず１本のバネ梁１０７について、バネ定数を計算で求めることを考える。計算例として、図２に示されるような寸法をもった蛇行したバネ梁が、一端が固定され他端に紙面に上下方向の力が加わることで弾性的に変形するとしたときのバネ定数を計算する。このような構造におけるバネ定数ｋを求める計算式が非特許文献８に示されており、以下の（２）式により求めることができる。
【００３１】
【数２】
2006066178.tif 000004
【００３２】
上記（２）式において、Ｎは蛇行するバネ梁の本数、ｗはバネ梁の幅、ｔはバネ梁の厚さ、ｌはバネ梁の短辺の長さ、Ｌはバネ梁の長辺の長さ、Ｅはヤング率、νはポアソン比である。
【００３３】
図１に示した静電駆動スイッチでは、平板可動電極１０５の四隅にＮ＝２のバネ梁が４本接続されているので、全体のバネ定数ｋ＿totalは、以下の（３）式により求めることができる。
【００３４】
【数３】
2006066178.tif 000005
【００３５】
具体的に、図１に示した静電駆動スイッチについて計算すると、バネ梁を厚さ０．５μｍの金とした場合には、Ｅ＝７８ＧＰａ、ν＝０．３１であり、構造定数をｗ＝５μｍ，ｔ＝０．５μｍ，１＝１０μｍ，Ｌ＝４０μｍ、とした場合には、式３よりバネ定数ｋ＿total＝１．４８Ｎ／ｍとなる。このバネ構造で、平板可動電極１０５の構造をｄ＝１．５μｍ、Ｓ＝１００００μｍ2とした場合のｐｕｌｌ−ｉｎ電圧は、式１よりＶsw＝４．１Ｖと求まる。
【００３６】
図１に示した静電駆動スイッチでは、平板可動電極１０５は長方形の形状を持ち、この四隅に４つのバネ梁１０７が連結した構造となっている。四隅にバネ梁１０７が配置されているので、ゆがみが少ないスイッチ構造とすることができ、スイッチ動作時に平板可動電極１０５が水平方向にずれる動きが抑圧できるようになる。更に、蛇行した構造のバネ梁１０７により、バネ定数が小さいバネ梁を小さな占有面積で実現することが可能となり、低いｐｕｌｌ−ｉｎ電圧で動作するスイッチ構造が実現できる。
【００３７】
また、平板可動電極１０５は、図１（ｂ）に示したように、平板状の金属製の平板可動電極１０５の上面及び下面に絶縁層１０６を備えているので、過大なスイッチ電圧の印加などにより平板可動電極１０５が大きく上下方向に動き、他の構造体に接触しても、電極のスティッキングやショートなどの問題が生じない。
【００３８】
更に、可動する電極の部分を絶縁膜／金属膜／絶縁膜という３層構造にすることで、平板可動電極１０５のそりが防止できるようになる。一般に、異なる種類の材料からなる薄膜を貼り合わせた構造では、材料によって薄膜の内部応力が異なることからそりが発生し易い。これに対し、平板可動電極１０５では、同じ絶縁膜１０６で挾むようにしているので、内部応力の効果が互いに打ち消され、そりの発生が抑制できる。
【００３９】
次に、本発明の他の静電駆動スイッチについて説明する。
図３は、発明の実施の形態における静電駆動スイッチの他の構成例を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。図３に示す静電駆動スイッチは、平板可動電極１０５が、バネ梁１３７により側壁枠１０３の内側に連結され、半導体基板１０１の平面の法線方向に変位可能とされている。図１に示す静電駆動スイッチが備えているアンカー１０８は、図３に示す静電駆動スイッチでは不要となる。他の構成は、図１に示す静電駆動スイッチと同様であり、説明は省略する。
【００４０】
図３に示す静電駆動スイッチによれば、前述したようにアンカーを必要としないので、アンカーのための領域が不要となり、この領域を利用して、より蛇行回数の多いバネ梁１３７を用いることが可能となる。蛇行回数の多いバネ梁を用いることで、スイッチの動作電圧を低下させることが可能となる。
【００４１】
図３の静電駆動スイッチについて、式１、式３によりスイッチの動作電圧を計算すると、Ｖsw＝２．９Ｖとなる。なお、計算結果は、蛇行回数はＮ＝４とし、これ以外の構造定数は、図１に示した静電駆動スイッチと同じ数値より求めている。図１の静電駆動スイッチの駆動電圧のシミュレーション結果は、４．１Ｖであるが、これに比較して、図３の静電駆動スイッチによれば、駆動電圧が低くなる。
【００４２】
なお、動作電圧（駆動電圧）を下げる必要の無い場合には、バネ梁の蛇行回数を少なくし、アンカーの領域だけ側壁枠１０３の領域を狭くすることができ、素子全体の寸法を小さくできる。
【００４３】
次に、上述した静電駆動スイッチの製造方法について説明する。
はじめに、図１に示す静電駆動スイッチの製造方法例について説明する。
まず、例えばシリコンからなる半導体基板１０１の上に、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁層１０２を形成する。半導体基板１０１は、複数のトランジスタ、抵抗、容量、配線などから構成された半導体集積回路を備えていてもよく、例えば、集積回路の配線と電気的に接続するためのコンタクトホールなどが、層間絶縁層１０２の所定の箇所に形成されていてもよい。
【００４４】
このような基板を用意したら、図４（ａ）に示すように、層間絶縁層１０２の上に第１シード層２０３が形成された状態とする。第１シード層２０３は、スパッタ法や蒸着法などにより、例えば、まずチタンを堆積してこの上に金を堆積することで形成すれば良い。チタンの膜厚は０．１μｍ程度とし、金の膜厚は０．１μｍ程度とすればよい。
【００４５】
次に、第１シード層２０３の上にレジスト材料を塗布し、所望のパターンを備えるマスクを用いて露光することにより所望箇所に開口部を備えたレジストパターンを形成し、レジストパターンの開口部に露出する第１シード層２０３の上にメッキ法により金のパターンを形成し、この後レジストパターンを除去することで、図４（ｂ）に示すように、第１金属パターン２０４が形成された状態とする。
このときのレジスト膜厚は１μｍ程度とし、メッキ膜を膜厚０．３μｍ程度に形成することで、第１金属パターン２０４の厚さが０．３μｍ程度に形成できる。
【００４６】
次に、第１金属パターン２０４をマスクとして第１シード層２０３をエッチング除去し、図４（ｃ）に示すように、第１金属パターン２０４が層間絶縁層１０２の上で分離した状態とする。例えば、第１シード層２０３の上層にある金は、ヨウ素、ヨウ化アンモニウム、水、エタノールからなるエッチング液により、ウエットエッチングすればよい。このエッチングにより露出した第１シード層２０３の下層のチタンは、フッ化水素水溶液によりウエットエッチングできる。
【００４７】
次に、第１金属パターン２０４を含む層間絶縁層１０２の上に、例えばスパッタ法により酸化シリコン膜を堆積し、この膜を公知の等速エッチバック法を用いることで、図４（ｄ）に示すように、表面が平坦化された状態で、膜厚１μｍ程度の層間絶縁膜２０５が形成された状態とする。
次に、図４（ｅ）に示すように、公知のリソグラフィ技術とエッチング技術により、層間絶縁膜２０５の所望の位置にコンタクトホール２０６が形成された状態とする。
【００４８】
次に、図４（ｆ）に示すように、形成されたコンタクトホール２０６の部分を含め、層間絶縁膜２０５の上に第２シード層２０７が形成された状態とする。第２シード層２０７の形成方法は、第１シード層２０３と同様に形成できる。ついで、第１金属パターン２０４と同様にして第２金属パターン２０８が形成された状態とする。引き続き、同様の工程を繰り返すことにより、第３金属パターン２０９が形成された状態とする。第３金属パターン２０９は、第２金属パターン２０８より厚く形成された状態とする。
【００４９】
例えば、第２金属パターン２０８の形成時には、マスクとなるレジストパターンの膜厚を１μｍ程度とし、メッキ膜を膜厚０．３μｍ程度に形成された状態とすればよい。また、第３金属パターン２０９の形成時には、マスクとなるレジストパターンの膜厚を１μｍ程度とし、メッキ膜を膜厚０．８μｍ程度に形成された状態とすればよい。
次に、第１シード層２０３と同様のエッチング法でシード層２０７を除去することにより、図４（ｇ）に示すように、第２金属パターン２０８及び第３金属パターン２０９が、層間絶縁膜２０５の上で各々分離した状態とする。
【００５０】
次に、図５（ｈ）に示すように、第２金属パターン２０８は覆われ、第３金属パターン２０９の上面は露出された状態に、層間絶縁層１０２の上に第１犠牲層２１０が形成された状態とする。例えば、ＰＢＯ（ポリベンザオキサゾール）からなる感光性有機樹脂を塗布して塗布膜を形成し、形成した塗布膜を公知のリソグラフィ技術によりパターニングすることで、第１犠牲層２１０が形成できる。
【００５１】
第１犠牲層２１０形成のためのパターニング処理では、前処理として１２０℃のプリベークを４分程度行い、パターニング後には３１０℃程度の加熱処理を行い、有機樹脂の膜が熱硬化された状態とする。上記有機樹脂としては、住友ベークライト社製のＣＲＣ８３００を用いることができる。
【００５２】
次に、図５（ｉ）に示すように、第１シード層２０３と同様にすることで、第３シード層２１１が形成された状態とし、第２金属パターン２０８と同様にすることで、膜厚０．３μｍ程度の接点電極２１２が形成された状態とし、また、第３金属パターン２０９と同様にすることで、膜厚０．３μｍ程度の第４金属パターン２１３が形成された状態とする。第４金属パターン２１３は、第３金属パターン２０９の上に接触して形成された状態となる。
【００５３】
次に、図４（ｃ）を用いて説明した方法と同様にして第３シード層２１１の露出している領域をエッチング除去し、各パターンが分離した状態とする。なお、接点電極２１２と第４金属パターン２１３とで、各々異なるシード層を用いるようにしてもよい。例えば、接点電極２１２の形成のためのシード層は、クロムと金からなる多層膜を用いるようにしてもよい。
【００５４】
引き続いて、上記各パターンの側部を埋め込むようにポリベンザオキサゾールからなる樹脂膜を形成することで、図５（ｊ）に示すように、第２犠牲層２１４が形成された状態とする。第２犠牲層２１４は、第１犠牲層２１０と同様にすることで形成すればよい。
次に、図５（ｋ）に示すように、第２犠牲層２１４の上にスパッタ法などによりチタン層２１５が形成された状態とし、チタン層２１５の上に第１無機絶縁層２１６が形成された状態とする。第１の無機絶縁層２１６は、例えばスパッタ法により堆積した酸化シリコン膜を、公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより加工することで形成できる。なお、チタン層２１５の膜厚は０．１μｍ程度、第１無機絶縁層２１６の膜厚は０．３μｍ程度とすればよい。
【００５５】
次に、第１無機絶縁層２１６をマスクとし、フッ化水素水溶液を用いたウェットエッチングによりチタン層２１５をエッチングし、この後、第１シード層２０３の形成及び第１金属パターン２０４の形成と同様にすることで、図６（ｌ）に示すように、第４シード層２１７と第５金属パターン２１８とが形成された状態とする。続いて、不要なシード層２１７を選択的に除去する。この結果、第１無機絶縁層２１６の上面が露出する。なお、第５金属パターン２１８のメッキ厚は０．３μｍ程度とすればよい。
【００５６】
次に、第１犠牲層２１０，第２犠牲層２１４の形成と同様にすることで、図５（ｍ）に示すように、第３犠牲層２１９が形成された状態とする。第３犠牲層２１９は、第１無機絶縁層２１６及び第５金属パターン２１８の上面が露出した状態に形成する。
次に、図５（ｎ）に示すように、第１無機絶縁層２１６及び第５金属パターン２１８の上面及び第３犠牲層２１９の上に、第５シード層２２０を形成し、この上に、２回のメッキ工程により第６金属パターン２２１及び第６金属パターン２２１より厚い第７金属パターン２２２が形成された状態とする。
【００５７】
続いて、不要なシード層２２０を選択的に除去する。このとき、第６金属パターン２２１のメッキ厚は０．３μｍ程度、第７金属パターン２２２のメッキ厚は１μｍ程度とすればよい。
次に、前述と同様の方法によりチタン層２２３を堆積した後、第１無機絶縁層２１６と同様にすることで、図５（ｏ）に示すように、第２絶縁層２２４が形成された状態とする。チタン層２２３の膜厚は０．１μｍ程度、第２絶縁層２２４の膜厚は０．３μｍ程度とすればよい。
【００５８】
次に、前述した各犠牲層の形成と同様の方法により、図７（ｐ）に示すように、第４犠牲層２２５が形成された状態とする。
続いて、前述と同様の方法により、第４犠牲層２２５の上にシード層２２６が形成された状態とした後、シード層２２６の上に金属層（第８金属パターン）２２７が形成された状態とし、また、形成した金属層２２７をマスクパターンとして不要なシード層２２６が除去された状態とする（図７（ｑ））。金属層２２７は、１つ以上の開口部２２８備える。金属層２２７は、例えば、複数の開口部２２８が、格子状の配置となるように設けられている。なお、金属パターン２２７は、膜厚１μｍ程度であればよい。
【００５９】
次に、例えばオゾンアッシャー装置を用いてオゾンを金属層２２７の開口部２２８から第１犠牲層２１０，第２犠牲層２１４，第３犠牲層２１９，第４犠牲層２２５に作用させ、第１犠牲層２１０，第２犠牲層２１４，第３犠牲層２１９，第４犠牲層２２５を除去することで、図７（ｒ）に示すように、金属層２２７の下部に空間が形成された状態とする。この後、ＳＴＰ（spin-coating film transfer and hot pressing：非特許文献９参照）法により金属層２２７の上面に絶縁膜２２９が貼り付けられた状態とする。金属層２２７及び絶縁膜２２９により天井壁１０４が構成される。
【００６０】
絶縁膜２２９は、例えば、膜厚５μｍ程度の有機材料から構成されていればよい。なお、絶縁膜２２９は、他の手法により形成してもよい。例えば、樹脂を塗布することで形成してもよいし、化学的気相成長法により絶縁膜を堆積することで形成してもよい。また、絶縁膜２２９の代わりに金属などの導電性膜を金属層２２７の上に配置し、金属層２２７の開口部２２８を塞ぐようにしてもよい。
【００６１】
次に、図３に示す静電駆動スイッチの製造方法例について説明する。
まず、前述した図４（ａ）〜図６（ｍ）までの工程と同様にし、図８（ａ）に示すように、半導体基板１０１の上に、層間絶縁層１０２が形成され、第１シード層３０３，第１金属パターン３０４，層間絶縁膜３０５，第２シード層３０７，第２金属パターン３０８，第３金属パターン３０９，第１犠牲層３１０，第３シード層３１１，接点電極３１２，第４金属パターン３１３，第２犠牲層３１４，チタン層３１５，第１無機絶縁層３１６，第４シード層３１７，第５金属パターン３１８，及び第３犠牲層３１９が形成された状態とする。
【００６２】
なお、図６（ｍ）に示す状態と比較し、図８（ａ）に示す工程では、アンカーとなる柱状構造がない。また、側壁となる部分の電位を固定するために、側壁構造の一部が第１金属パターン３０４に接続している。
【００６３】
以上に示したように、第３犠牲層３１９が形成された状態とした後、図８（ｂ）に示すように、第５シード層３２０が形成された状態とし、また、第５シード層３２０の上に第６金属パターン３２１が形成された状態とする。ここで、第６金属パターン３２１により、図３に示した、平板可動電極１０５，バネ構造のバネ梁１３７となる部分、及びバネ梁１３７と側壁枠１０３との接続部分などが構成される。なお、第６金属パターン３２１のメッキ厚は０．３μｍ程度とすればよい。続いて、不要なシード層３２０を選択的に除去する。
【００６４】
次に、図８（ｃ）に示すように、第６金属パターン３２１の上に、チタン層３２２を介して第２絶縁層３２３が形成された状態とする。例えば、まず、第６金属パターン３２１の上にチタン層３２１が形成された状態とし、チタン層３２１の上に、スパッタ法などにより酸化シリコン膜を堆積する。この後、公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより、堆積した酸化シリコン膜を加工することで第２絶縁層３２３が形成された状態が得られる。なお、チタン層３２１の膜厚は０．１μｍ程度、第２絶縁層３２３の膜厚は０．３μｍ程度とすればよい。
【００６５】
続いて、第６シード層３２４を形成し、この上に第７金属パターン３２５を形成し、これをマスクとして不要な第６シード層３２４を選択的に除去する。第７金属パターン３２５のメッキ厚は０．６μｍ程度とすればよい。これらの上に前述したように、リソグラフィにより所望の箇所に開口を備えた第４犠牲層３２６が形成された状態とすることで、図８（ｄ）に示すように、第７金属パターン３２５の間を充填して第２絶縁層３２３を覆うように第４犠牲層３２６が形成された状態が得られる。
【００６６】
次に、スパッタ法や蒸着法などにより、例えば、まずチタンを堆積してこの上に金を堆積することで、第４犠牲層３２６の上にシード層（第７シード層）が形成された状態とする。チタンの膜厚は０．１μｍ程度とし、金の膜厚は０．１μｍ程度とすればよい。引き続いて、複数の開口部３２８を備えた金属層３２７が、上記シード層の上に形成された状態とし、また、形成した金属層３２７をマスクパターンとして不要なシード層が除去された状態とする。
【００６７】
以上のことにより、図９（ｅ）に示すように、複数の開口部３２８を備えた金属層３２７が形成された状態が得られる。この後、例えばオゾンアッシャーにより、金属層３２７より下の各犠牲層を除去し、図９（ｆ）に示すように、ＳＴＰ法により金属層３２７の上面に絶縁膜３２９が貼り付けられた状態とする。金属層３２７及び絶縁膜３２９により天井壁１０４が構成される。
【００６８】
絶縁膜３２９は、例えば、膜厚５μｍ程度の有機材料から構成されていればよい。なお、絶縁膜３２９は、他の手法により形成してもよい。例えば、樹脂を塗布することで形成してもよいし、化学的気相成長法により絶縁膜を堆積することで形成してもよい。また、絶縁膜３２９の代わりに金属などの導電性膜を金属層３２７の上に配置し、金属層３２７の開口部３２８を塞ぐようにしてもよい。
【００６９】
以上の製造方法により、平板状の平板可動電極１０５，平板可動電極１０５に接続されたバネ梁１３７、平板可動電極１０５に絶縁膜を挟んで形成された接点電極１０９、半導体基板１０１上に固定された駆動電極部１１０、半導体基板１０１の上に配置された信号配線部１１１を備える機械的なスイッチ構造と、このスイッチ構造が天井壁１０４と側壁枠１０３とからなる容器に封止された構造が得られる。
【００７０】
また、上述した製造方法によれば、公知の半導体集積回路の製造プロセスの後工程としてＭＥＭＳスイッチを製造してこれを封止することが可能であり、半導体集積回路とＭＥＭＳスイッチが集積された半導体装置について、一貫した製造プロセスによって半導体集積回路の作製、ＭＥＭＳスイッチの作製及びＭＥＭＳスイッチの封止まで行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態における静電駆動スイッチの構成例を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図２】バネ梁の構成例を示す平面図である。
【図３】発明の実施の形態における静電駆動スイッチの他の構成例を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図４】図１に示す静電駆動スイッチの製造方法例を示す工程図である。
【図５】図１に示す静電駆動スイッチの製造方法例を示す工程図である。
【図６】図１に示す静電駆動スイッチの製造方法例を示す工程図である。
【図７】図１に示す静電駆動スイッチの製造方法例を示す工程図である。
【図８】図３に示す静電駆動スイッチの製造方法例を示す工程図である。
【図９】図３に示す静電駆動スイッチの製造方法例を示す工程図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０１…半導体基板、１０２…層間絶縁層、１０３…側壁枠、１０４…天井壁、１０５…平板可動電極、１０６…絶縁層、１０７…バネ梁、１０８…アンカー、１０９…接点電極、１１０…駆動電極部、１１１…信号配線部。
【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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