(57)【要約】  【課題】高い垂直段差を有する垂直段差構造物を簡単に製造する。  【解決手段】  基板；基板上に形成される固定電極固定部；基板上部から所定距離だけ離隔され形成される固定電極移動部；固定電極固定部と固定電極移動部とを連結して、固定電極移動部が基板の面方向と垂直方向に移動できるようにするスプリング部；基板上部から所定距離だけ離隔され、固定電極移動部と水平方向に所定間隔を有するよう形成される移動電極；固定電極移動部または移動電極の所定領域と結合して、固定電極移動部または移動電極が基板の面方向と垂直方向に移動するように、固定電極移動部と移動電極とが垂直段差を有するようにする覆い部；を備える。  【選択図】     図３
2006026895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成される固定電極固定部と、
前記基板上部から所定距離だけ離隔され形成される固定電極移動部と、
前記固定電極移動部が前記基板の面方向と交差する方向に移動できるように、前記固定電極固定部と前記固定電極移動部とを連結するスプリング部と、
前記基板上部から所定距離だけ離隔され、前記固定電極移動部から水平方向に所定間隔を有するよう形成される移動電極と、
前記固定電極移動部または前記移動電極の所定領域と結合して、前記固定電極移動部または前記移動電極が前記基板の面方向と交差する方向に移動されるようにして、前記固定電極移動部と前記移動電極とが垂直段差を有するようにする覆い部と、
を含むことを特徴とする垂直段差構造物。
【請求項２】
前記スプリング部は、基板の面方向と交差する方向にだけ前記固定電極移動部が移動できるよう動作することを特徴とする、請求項１に記載の垂直段差構造物。
【請求項３】
前記覆い部は、前記固定電極移動部または前記移動電極の所定領域と陽極接合して前記固定電極移動部または前記移動電極を前記基板から前記覆い部への方向に移動させ、垂直段差を形成することを特徴とする請求項１に記載の垂直段差構造物。
【請求項４】
前記覆い部は、前記固定電極移動部または前記移動電極が前記覆い部から前記基板への方向に移動できるよう、前記固定電極移動部または前記移動電極の所定領域と結合される結合領域に突出部を有することを特徴とする、請求項１に記載の垂直段差構造物。
【請求項５】
前記突出部は、前記覆い部の前記結合領域外の領域をエッチングすることにより形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の垂直段差構造物。
【請求項６】
前記突出部は、前記覆い部に物質を蒸着した後、前記覆い部の前記結合領域外の領域に前記蒸着された物質をエッチングすることにより形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の垂直段差構造物。
【請求項７】
請求項１に記載の前記垂直段差構造物を用いて製作される、垂直に動作する静電容量型電極。
【請求項８】
請求項１に記載の前記垂直段差構造物を用いて製作される加速度計。
【請求項９】
請求項１に記載の前記垂直段差構造物を用いて製作される角速度計。
【請求項１０】
請求項１に記載の前記垂直段差構造物を用いて製作されるミラー。
【請求項１１】
基板上に固定電極固定部を形成する段階と、
前記基板上部から所定距離だけ離隔されるよう固定電極移動部を形成する段階と、
前記固定電極移動部が前記基板の面方向と交差する方向に移動できるように、前記固定電極固定部と前記固定電極移動部とを連結するスプリング部を形成する段階と、
前記基板上部から所定距離だけ離隔され、前記固定電極移動部と前記基板の面方向に所定間隔を有する移動電極を形成する段階と、
前記固定電極移動部または前記移動電極の所定領域と結合して、前記固定電極移動部または前記移動電極が前記基板の面方向と交差する方向に移動されるようにして前記固定電極移動部と前記移動電極とが垂直段差を有するようにする覆い部を形成する段階と、
を含むことを特徴とする垂直段差構造物の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の前記垂直段差構造物の製造方法を用いて製作される、垂直に動作する静電容量型電極。
【請求項１３】
請求項１１に記載の前記垂直段差構造物の製造方法を用いて製作される加速度計。
【請求項１４】
請求項１１に記載の前記垂直段差構造物の製造方法を用いて製作される角速度計。
【請求項１５】
請求項１１に記載の前記垂直段差構造物の製造方法を用いて製作されるミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は垂直段差構造物及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、垂直駆動の可能な静電容量型電極などとして用いられる垂直段差構造物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直段差構造物は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術を用いて製作することができる。ＭＥＭＳは、機械的、電気的部品を、半導体工程を用いて具現する技術である。ＭＥＭＳ技法で製造される代表的なシステムとしては、移動物体の加速度を感知する加速度計、回転物体の回転速度を感知する角速度計及び光路制御の可能な光スイッチなどがある。
【０００３】
一方、ＭＥＭＳ技術を用いた垂直段差構造物の性能は、構造物の上面と下面とが完全な垂直段差をなしているか、及び垂直駆動と検知性能の向上のために垂直段差構造物間の水平間隔がどれほど狭いかによって決定される。
図１ａ〜図１ｄは従来のＭＥＭＳ技術を用いた垂直段差構造物を示す図である。
図１ａは、従来のウェハの両面アラインメントを用いて製造された垂直段差構造物を示す図である。ウェハの両面アラインメントを用いて製造される垂直段差構造物は、２つのウェハを一つにアラインメントさせ、ウェハ表面と裏面とを同時に加工することにより製造される。このような方法による垂直段差構造物は、ウェハの両面アラインメントの誤差のため、移動電極と固定電極との水平間隔を５μｍ以下に調整することは困難である。また、このような方法により製造された固定電極と移動電極とは、オーバーラップを有するコーム電極の具現も困難である。
【０００４】
図１ｂは、従来の二重マスクとアンダーカットエッチングの特性とを用いて製造された垂直段差構造物を示す図である。
図１ｂに示すように、二重マスクとアンダーカットエッチング（ｕｎｄｅｒｃｕｔ  ｅｔｃｈｉｎｇ）特性を用いる方法は、図１ａに示している方法とは異なり、ウェハの両面アラインメントを用いて垂直段差構造物を製造せず、１つのウェハに二重マスクとアンダーカットエッチングを用いて垂直段差構造物を製造する。従って、ウェハの両面アラインメントを用いて製造される垂直段差構造物とは異なり、移動電極及び固定電極間の水平間隔を狭めることができる。しかし、図１ｂに示すように、二重マスクとアンダーカットエッチングの特性を用いて製造された垂直段差構造物はその工程過程が相対的に複雑である。また、二重マスクを用いて電極が製造され、アラインメント誤差のため移動電極及び固定電極間の水平間隔を２μｍ以内で具現することは困難である。
【０００５】
図１ｃは、従来のＲＩＥラグ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇｌａｇ）現象とアンダーカットエッチングの特性を用いて製造された垂直段差構造物を示す図である。すなわち、図１ｃは、深さがある薄膜をＲＩＥによりエッチングする過程のうち、開放されるパターンのサイズに伴うエッチング率の差により発生するＲＩＥラグ現象とアンダーカットエッチングの特性とを用いて製造される垂直段差構造物の固定電極及び移動電極を示す斜視図と、これをＡ-Ａ′を基準にして切った断面図とを示す。図１ｃの垂直段差構造物は、図１ｂに示した垂直段差構造物と異なり、１つのマスクだけを用いて製造されることにより固定電極と移動電極との水平間隔を狭めることができ、その製造工程が相対的に簡単である。しかし、領域Ｂに示したように、垂直段差が固定電極の下部側でだけ形成され、固定電極の上部側では垂直段差が形成されないため、完全な垂直コームの製作が不可能である。これにより、完全な垂直段差をなしている垂直段差構造物を製造できないので、静電容量型電極として用いられる時にその感度が減少する問題点がある。
【０００６】
図１ｄは従来の垂直段差構造物の平面図の一例である。
同図に示すように、従来の垂直段差構造物は移動電極と固定電極とを備え、移動電極だけが垂直に動き固定電極は動かない。また、移動電極と固定電極との垂直段差が形成されることは、図１ａ〜図１ｃに基づいて前述したように構造物を形成する過程のうちに行われるので、垂直段差構造物の製造過程が複雑である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題点を鑑みてなされたものであって、その目的は高い垂直段差を有し、その製造工程が簡単な垂直段差構造物及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明１は、下記の構成要素を含む垂直段差構造物を提供する。
・基板、
・前記基板上に形成される固定電極固定部、
・前記基板上部から所定距離だけ離隔され形成される固定電極移動部、
・前記固定電極移動部が前記基板の面方向と交差する方向に移動できるように、前記固定電極固定部と前記固定電極移動部とを連結するスプリング部、
・前記基板上部から所定距離だけ離隔され、前記固定電極移動部から水平方向に所定間隔を有するよう形成される移動電極、
・前記固定電極移動部または前記移動電極の所定領域と結合して、前記固定電極移動部または前記移動電極が前記基板の面方向と垂直方向に移動されるようにして、前記固定電極移動部と前記移動電極とが垂直段差を有するようにする覆い部。
【０００９】
本発明２は、発明１において、前記スプリング部は、基板の面方向と交差する方向にだけ前記固定電極移動部が移動できるよう動作する垂直段差構造物を提供する。
本発明３は、発明１において、前記覆い部は、前記固定電極移動部または前記移動電極の所定領域と陽極接合して前記固定電極移動部または前記移動電極を前記基板から前記覆い部への方向に移動させ、垂直段差を形成する垂直段差構造物を提供する。
【００１０】
本発明４は、前記発明１において、前記覆い部は、前記固定電極移動部または前記移動電極が前記覆い部から前記基板への方向に移動できるよう、前記固定電極移動部または前記移動電極の所定領域と結合される結合領域に突出部を有する垂直段差構造物を提供する。
本発明５は、前記発明４において、前記突出部は、前記覆い部の前記結合領域外の領域をエッチングすることにより形成されている垂直段差構造物を提供する。
【００１１】
本発明６は、前記発明４において、前記突出部は、前記覆い部に物質を蒸着した後、前記覆い部の前記結合領域外の領域に前記蒸着された物質をエッチングすることにより形成されている垂直段差構造物を提供する。
本発明７は、前記発明１に記載の前記垂直段差構造物を用いて製作される、垂直に動作する静電容量型電極を提供する。
【００１２】
本発明８は、前記発明１に記載の前記垂直段差構造物を用いて製作される加速度計を提供する。
本発明９は、前記発明１に記載の前記垂直段差構造物を用いて製作される角速度計を提供する。
本発明１０は、前記発明１に記載の前記垂直段差構造物を用いて製作されるミラーを提供する。
【００１３】
本発明１１は、下記段階を含む垂直段差構造物の製造方法を提供する。
・基板上に固定電極固定部を形成する段階、
・前記基板上部から所定距離だけ離隔されるよう固定電極移動部を形成する段階、
・前記固定電極移動部が前記基板の面方向と交差する方向に移動できるように、前記固定電極固定部と前記固定電極移動部とを連結するスプリング部を形成する段階、
・前記基板上部から所定距離だけ離隔され、前記固定電極移動部と前記基板の面方向に所定間隔を有する移動電極を形成する段階、
・前記固定電極移動部または前記移動電極の所定領域と結合して、前記固定電極移動部または前記移動電極が前記基板の面方向と交差する方向に移動されるようにして前記固定電極移動部と前記移動電極とが垂直段差を有するようにする覆い部を形成する段階。
【００１４】
本発明１２は、前記発明１１に記載の前記垂直段差構造物の製造方法を用いて製作される、垂直に動作する静電容量型電極を提供する。
本発明１３は、前記発明１１に記載の前記垂直段差構造物の製造方法を用いて製作される加速度計を提供する。
本発明１４は、前記発明１１に記載の前記垂直段差構造物の製造方法を用いて製作される角速度計を提供する。
【００１５】
本発明１５は、前記発明１１に記載の前記垂直段差構造物の製造方法を用いて製作されるミラーを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば固定電極をスプリングにより垂直に動かせ、垂直段差構造物と覆い部とをボンディングする際に固定電極を垂直に移動させることにより、大きい垂直段差を有する垂直に動作する静電容量型電極を製造できる。
また、垂直段差構造物をカバーする覆い部をボンディングする際に、固定電極の所定領域または移動電極を移動させ垂直段差を形成することにより、垂直段差構造物を簡単な工程で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面に基づき本発明の好適な実施形態を詳述する。
図２ａ及び図２ｂはそれぞれ本発明の一実施形態による垂直段差構造物の平面図及び断面図である。
図２ｂは図２ａの垂直段差構造物をＢ-Ｂ′ラインを基準にして切った図であって、その一部を示す断面図である。
【００１８】
図２ａ及び図２ｂに示すように、本発明に係る垂直段差構造物の電極は、基板１００、移動電極２００、固定電極固定部３００、固定電極移動部３１０、スプリング部４００を備える。
まず、移動電極２００は基板１００の上部に基板１００から所定距離だけ離隔されて形成され、基板の面方向と垂直方向に動作する。
【００１９】
固定電極は固定電極固定部３００と固定電極移動部３１０で形成される。固定電極固定部３００は基板１００上に形成され基板１００の面方向と垂直方向に移動されない。しかし、固定電極移動部３１０は基板１００上部に基板１００から所定距離だけ離隔され形成される。この際、固定電極移動部３１０は、移動電極２００と垂直段差を有しない基板１００上部に同一高さを有するよう形成される。固定電極移動部３１０は、固定電極移動部３１０が覆い部と結合される場合に、基板の面方向と垂直方向に移動され垂直段差が形成できるよう、基板１００から所定距離だけ離隔されて形成される。従って、移動電極２００及び固定電極を製造する過程のうちに固定電極と移動電極２００との垂直段差の形成が行われることより簡単な方法で垂直段差構造物を製造できる。
【００２０】
また、スプリング部４００は固定電極固定部３００と固定電極移動部３１０とを連結して、固定電極移動部３００が基板１００の面方向と垂直方向に移動できるようにする。この際、スプリング部４００は基板１００の面方向と垂直方向にだけ移動が容易であり、他の方向に対しては大きい剛性を有するよう構成されているので、固定電極移動部３１０が基板１００の面方向と垂直方向にしか動けない。
【００２１】
図３は本発明の一実施形態による垂直段差構造物と覆い部５００とが結合された断面図である。すなわち、同図は図２ｂによる垂直段差構造物と覆い部５００とを結合した場合である。
図３に示すように、覆い部５００と静電容量型電極とを陽極接合方法で結合する際に生じる静電力により、固定電極移動部３１０が基板１００から覆い部５００への方向に移動し、固定電極移動部３１０と移動電極２００との垂直段差が形成される。すなわち、図２ｂに示す固定電極移動部３１０及び固定電極固定部３００と、覆い部５００と、を結合する際、固定電極移動部３１０を基板１００から覆い部５００への方向に移動させることにより、移動電極２００と固定電極移動部３１０との垂直段差が形成される。従って、図３による本発明の場合、覆い部５００は固定電極移動部３１０と結合される領域に固定電極移動部３１０が基板１００から覆い部５００への方向に移動できるよう空間を有し、移動電極２００と覆い部５００とは結合されない。すなわち、覆い部５００と固定電極移動部３１０とが結合する前、覆い部５００は固定電極移動部３１０の上部から一定距離だけ離隔されている。覆い部５００と固定電極移動部３１０とが結合した後、固定電極移動部３１０は基板１００から覆い部５００への方向に移動する。
【００２２】
一方、固定電極と移動電極２００との垂直段差を形成するために、前述したように固定電極移動部３１０を基板１００から覆い部５００への方向に移動させることではなく、覆い部５００と移動電極２００とが結合されるよう移動電極２００を基板１００から覆い部５００への方向に移動させることが可能である。すなわち、覆い部５００と移動電極２００を陽極接合により結合する際に生じる静電力を用いて、移動電極２００を覆い部５００への方向に移動させることにより、移動電極２００と固定電極移動部３１０との垂直段差が形成される。この際、覆い部５００は移動電極２００と結合される領域に移動電極２００が基板１００から覆い部５００への方向に移動できる空間を有し、固定電極移動部３１０と覆い部５００とは結合させないことにより垂直段差が形成される。すなわち、覆い部５００と移動電極２００とが結合する前、覆い部５００は移動電極２００上部から一定距離だけ離隔されている。覆い部５００と移動電極２００とが結合した後、移動電極２００は基板１００から覆い部５００への方向に移動する。
【００２３】
図４ａ及び図４ｂは本発明の他の一実施形態による垂直段差構造物と覆い部５００とが結合された断面図である。すなわち、同図は図２ｂによる垂直段差構造物と突出部５１０を有する覆い部５００とを結合した場合である。  同図に示すように、覆い部５００に突出部５１０を形成して覆い部５００と図２ｂに示した垂直段差構造物とを結合する際に、固定電極移動部３１０が突出部５１０により覆い部５００から基板１００への方向に移動され、移動電極２００及び固定電極移動部３１０の垂直段差が形成される。この際、突出部５１０は覆い部５００の領域のうち固定電極移動部３１０が結合される領域に形成され、固定電極移動部３１０は突出部５１０により覆い部５００から基板１００への方向に移動される。図４ａ及び図４ｂの場合は図３と異なり、覆い部５００と垂直段差構造物とを結合する際に、固定電極移動部３１０が基板１００から覆い部５００への方向に移動されることではなく、覆い部５００から基板１００への方向に移動されることにより垂直段差が形成される。
【００２４】
一方、図４ａ及び図４ｂの場合も図３の場合のように、固定電極移動部３１０が基板の面方向と垂直方向に移動されることではなく、移動電極２００を基板の面方向と垂直方向に移動させることが可能である。これは、覆い部５００に形成される突出部５１０の位置に応じて決定される。すなわち、覆い部５００の領域のうち移動電極２００と結合される領域に突出部５１０を形成して、覆い部５００と移動電極２００の所定領域とが結合する際に、突出部５１０により移動電極２００が覆い部５００から基板１００への方向に移動されることから垂直段差が形成される。
【００２５】
この際、覆い部５００と垂直段差構造物とを結合する時、図３の実施形態とは異なり静電力を用いることではなく、突出部５１０を用いて垂直段差を形成するので、陽極結合でないシリコン直接接合（ＳＤＢ：ＳｉｌｉｃｏｎＤｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）、共晶接合（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）、エポキシ接合等によっても覆い部５００と垂直段差構造物とが結合されることができる。
【００２６】
また、図４ａに示した覆い部５００の突出部５１０は、覆い部５００領域のうち固定電極移動部３１０または移動電極２００が結合される領域外の領域をエッチングして、結合される領域の覆い部５００が突出されることにより形成される。一方、図４ｂに示した覆い部５００の突出部５１０は、覆い部５００ウェハに物質を蒸着した後、固定電極移動部３１０または移動電極２００と結合される領域外の領域に蒸着された物質をエッチングするパターニングすることにより形成される。
【００２７】
一方、本発明に係る垂直段差構造物を製造する方法は、まず基板１００上に固定電極固定部３００を形成し、基板１００上部から所定距離だけ離隔されるよう固定電極移動部３１０を形成する。固定電極移動部３１０は基板１００から所定距離だけ離隔され、固定電極固定部３００とは異なり基板１００の面方向と垂直方向に移動する。また、固定電極固定部３００と固定電極移動部３１０とを連結するスプリング部４００を形成する。該スプリング部４００は固定電極移動部３１０が基板１００の面方向と垂直方向にだけ移動できるようにする。次に、基板１００上部から所定距離だけ離隔され、固定電極移動部３１０と水平方向に所定間隔を有するよう移動電極を形成する。
【００２８】
このような垂直段差構造物をカバーする覆い部５００を形成する。図３に示した覆い部５００は固定電極固定部３００と結合され、固定電極移動部３１０または移動電極２００と結合される。覆い部５００が固定電極移動部３１０と結合されて移動電極２００とは結合されない場合を例として説明すれば、覆い部５００の領域のうち移動電極２００と結合される領域は他の領域に比べて深くエッチングされる。すなわち、覆い部５００が固定電極固定部３００及び固定電極移動部３１０と結合され、移動電極２００とは結合されないように、固定電極移動部３１０と結合される覆い部５００の領域よりさらに深くエッチングされる。
【００２９】
また、図４ａ及び図４ｂの覆い部５００は、図３の覆い部５００と異なり突出部５１０を有するよう形成される。
まず、図４ａに示した覆い部５００は、覆い部５００領域のうち固定電極移動部３１０または移動電極２００と結合される領域外の領域がエッチングされる。これにより移動電極２００または固定電極移動部３１０と結合される覆い部５００の領域には、他の領域に比べて突出される領域を有することにより突出部５１０が形成される。
【００３０】
一方、図４ｂに示した覆い部５００は、覆い部５００のウェハに物質を蒸着する。次に、固定電極移動部３１０または移動電極２００と結合される領域外の領域に蒸着された物質をエッチングするパターニングすることにより、突出部５１０が形成される。
上述した垂直段差構造物は、静電容量型電極、加速時計や角速度計等のセンサ、ミラーなどに好適に応用することができる。
【００３１】
以上、本発明の原理を例示するために本発明の好適な実施形態について図示し説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で請求している本発明の要旨を逸脱することなく、本発明に対する種々の変形及び修正が可能であることは当業者であれば理解できることであろう。よって、そのような変更及び修正は本発明の特許請求の範囲に含まれるものと見なすべきである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は高い垂直段差を有し、その製造工程の簡単な垂直段差構造物と垂直段差構造物を製造するのに適用可能である。また、このような垂直段差構造物は移動物体の加速度を感知する加速度計、回転物体の回転速度を感知する角速度計、及び光路制御の可能な光スイッチに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１ａ】従来のＭＥＭＳ技術を用いた垂直段差構造物を示す図
【図１ｂ】従来のＭＥＭＳ技術を用いた垂直段差構造物を示す図
【図１ｃ】従来のＭＥＭＳ技術を用いた垂直段差構造物を示す図
【図１ｄ】従来のＭＥＭＳ技術を用いた垂直段差構造物を示す図
【図２ａ】本発明の一実施形態による垂直段差構造物の平面図及び断面図
【図２ｂ】本発明の一実施形態による垂直段差構造物の平面図及び断面図
【図３】本発明の一実施形態による垂直段差構造物と覆い部とが結合された断面図
【図４ａ】本発明の他の実施形態による垂直段差構造物と覆い部とが結合された断面図
【図４ｂ】本発明の他の実施形態による垂直段差構造物と覆い部とが結合された断面図
【符号の説明】
【００３４】
１００   基板
２００   移動電極
３００   固定電極固定部
３１０   固定電極移動部
４００   スプリング
５００   覆い部
５１０   突出部
【図１ａ】
2006026895.tif 000003
【図１ｂ】
2006026895.tif 000004
【図１ｃ】
2006026895.tif 000005
【図１ｄ】
2006026895.tif 000006
【図２ａ】
2006026895.tif 000007
【図２ｂ】
2006026895.tif 000008
【図３】
2006026895.tif 000009
【図４ａ】
2006026895.tif 000010
【図４ｂ】
2006026895.tif 000011