(57)【要約】  マイクロキャビティ（６）は、犠牲層上に形成され且つ犠牲層を除去するために少なくとも１つのホール（５）が形成されるカバー（４）によって輪郭が描かれている。ホール（５）およびホール（５）の周囲に沿うカバー（４）の一部をプラグ（８）が覆っている。プラグ（８）は、クリープ変形を受けることができる材料によって形成されており、特にフォトレジストおよびポリイミドから選択される重合材料、または、特にリンシリケートガラスから選択されるガラスであっても良い。プラグ（８）およびカバー（４）上には、マイクロキャビティ（６）を密封するようにシール層（９）が堆積される。ホール（５）は、例えば、５マクロメータ未満の寸法を有しており、マイクロキャビティ（６）の最も高い部分に設けられることが好ましい。プラグ（８）は、２〜６マクロメータの厚さを有することができる。
2007514557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのホール（５）が形成されるカバー（４）によって輪郭が現れるように密封されたマイクロキャビティ（６）と、前記カバー（４）上に設けられ前記マイクロキャビティ（６）を密封するシール層（９）とを備えるマイクロ部品であって、
前記シール層（９）の下側に、前記ホール（５）および前記ホール（５）の周囲にわたる前記カバー（４）の一部を覆うプラグ（８）を備え、
前記プラグ（８）は、クリープ変形を受けることができる材料によって形成されていることを特徴とする、マイクロ部品。
【請求項２】
クリープ変形を受けることができる前記材料が重合材料であることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ部品。
【請求項３】
前記重合材料がフォトレジストおよびポリイミドから選択されることを特徴とする、請求項２に記載のマイクロ部品。
【請求項４】
クリープ変形を受けることができる前記材料がガラスであることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ部品。
【請求項５】
前記ガラスがリンシリケートガラスから選択されることを特徴とする、請求項４に記載のマイクロ部品。
【請求項６】
前記ホール（５）の寸法が５マクロメータより小さいことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項７】
前記ホール（５）が前記マイクロキャビティ（６）の最も高い部分に設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項８】
複数のホール（５）を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項９】
前記プラグ（８）の厚さが２〜６マクロメータであることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項１０】
前記プラグ（８）が傾斜側面（１０）を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のマイクロ部品の密封されたマイクロキャビティ（６）の製造方法であって、
−基板（２）上に犠牲層（３）を堆積し、
−前記基板（２）および前記犠牲層（３）の上に、カバー（４）を形成する層を堆積し、
−前記犠牲層（３）に対して開口する少なくとも１つのホール（５）を前記カバー（４）にエッチングし、
−前記ホール（５）を通じて前記犠牲層（３）を除去することにより、マイクロキャビティ（６）を形成し、
−シール層（９）を堆積することにより、前記マイクロキャビティ（６）を密封する、
ことを連続的に含み、
前記犠牲層（３）が除去された後、前記シール層（９）が堆積される前に、前記ホール（５）および前記ホール（５）の周囲にわたる前記カバー（４）の一部を覆うプラグ（８）を堆積することを具備することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記プラグ（８）がリンシリケートガラスによって形成され、前記プラグ（８）はゾル・ゲル方法および陰極スパッタリングから選択される方法によって得られることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記プラグ（８）が多孔質材料によって形成されていることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記多孔質材料がフォトレジストであり、前記方法が高温アニーリングステップを含んでいることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記シール層（９）が堆積される前に前記マイクロキャビティ（６）内に含まれるガスを、前記多孔質材料を通じて吐き出すポンピングステップを含んでいることを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのホールが形成されるカバーによって輪郭が現れる密封されたキャビティと、カバー上に設けられマイクロキャビティを密封するシール層とを備えるマイクロ部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械マイクロシステムの密封カプセル化は幾つかの理由により必要である。特に、塵埃や湿気は可動部品の動作を乱してしまう可能性があり、また、外気の酸素によって電気的接触が悪化する可能性がある。
【０００３】
従来、電気機械マイクロシステムは、カバーによって輪郭が現れるように密封されたマイクロキャビティ内に封入されている。密封カバーの製造のための既知の方法が図１および図２に示されている。電気機械マイクロシステム１は一般的に基板２上に配置される。図１に示されるように、カバーは、基板２上および基板２上に形成された犠牲層３上に固体層４によって形成されており、固体層４には１つのホール５または幾つかのホール５が形成される。その後、ホール５を通じて犠牲層３が除去され、それにより、図２に示されるようにマイクロキャビティ６が得られる。そして、カバーを形成する固体層４上にシール層７が堆積されることにより、マイクロキャビティ６が密封される。
【０００４】
とりわけ、犠牲層３による製造は２つの問題を引き起こす。すなわち、特に大きなカバー４の場合に、密閉の緊密度が不十分になるということと、並びに、犠牲層３の除去ステップに要する時間が長くなるということである。
【０００５】
カバー４の密封を得るために、ホール５は、実際には一般的に小さく、図１に示されるように厚さが小さい犠牲層３の領域、したがって、厚みの薄いマイクロキャビティ６の領域に局所的に位置される。一般的に、マイクロキャビティ６の周辺領域におけるホール５の場所での犠牲層３の厚さは約０．３マクロメータであり、一方、電気機械マイクロシステム１をカバーする犠牲層３の厚さは約１０マクロメータである。その結果、犠牲層３のエッチングステップが長く困難となる。この欠点は、ホール５の位置における犠牲層３の厚さが小さければ小さいほど益々顕著になるが、その厚さは、最良の密閉を得るために、時として０．２マクロメータ未満となる。
【０００６】
文献ＤＥ１０００５５５５は、カバーによって輪郭が描かれる密封キャビティを備えるマイクロ部品について記載している。カバーは、互いに対してオフセットしたホールを有する下層および上層のそれぞれによって形成されている。上層のホールは、好ましくはアルミニウムによって形成され且つホールの下側で下層上に配置された閉塞層によって密閉される。したがって、下層は、シール層のための連続固体支持体としての機能を果たす。シール層がアルミニウムによって形成される場合には、シール層を溶かすために６６０℃の温度が加えられる。シール層は、上層の上側全体にわたって位置される。その後、上層のホールは、上層を覆う更なるシール層によって満たされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、これらの欠点を改善すること、特に、マイクロキャビティを製造するために必要な時間を減少しつつマイクロキャビティの密封を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明において、この目的は、添付の請求項によって達成され、特に、シール層の下側に、ホールおよびホールの周囲にわたるカバーの一部を覆うプラグを備え、プラグがクリープ変形（creep deformation）を受けることができる材料によって形成されているという事実によって達成される。
【０００９】
本発明の更なる目的は、マイクロ部品の密封されたマイクロキャビティの製造方法であって、
−基板上に犠牲層を堆積し、
−前記基板および前記犠牲層の上に、カバーを形成する層を堆積し、
−前記犠牲層に対して開口する少なくとも１つのホールを前記カバーにエッチングし、
−前記ホールを通じて前記犠牲層を除去することにより、マイクロキャビティを形成し、
−シール層を堆積することにより、前記マイクロキャビティを密封する、
ことを連続的に含み、
前記犠牲層が除去された後、前記シール層が堆積される前に、前記ホールと前記ホールの周辺にわたる前記カバーの一部とを覆うプラグを堆積することを具備した方法を提供することである。
【００１０】
他の利点および特徴は、非限定的な例として与えられ且つ添付図面に示された本発明の特定の実施形態の以下の説明から更に明確に理解できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図３および図４に示されるように、カバー４中でエッチングされ且つ犠牲層３に対して開口するホール５は、マイクロキャビティ（微小空洞部）６の最も高い部分、すなわち、犠牲層３が最大の厚さ、例えば、約８〜１０マクロメータの厚さを有する場所に位置されていることが好ましい。このようにすると、図４に示されるホール５を通じた犠牲層３の除去によるマイクロキャビティ６のその後の形成ステップの持続時間が従来技術と比べてかなり短縮される。
【００１２】
図５では、犠牲層３が除去された後、シール層９の堆積前に、ホール５およびホール５の周辺にわたるカバー４の一部を覆うようにプラグ８が堆積される。プラグ８は、クリープ変形を受けることができる材料によって形成されている。第１の実施形態において、クリープ変形を受けることができる材料は、特にフォトレジストおよびポリイミドから選択される重合材料である。第２の実施形態において、クリープ変形を受けることができる材料は、特にリンシリケートガラス（ＰＳＧ）から選択されるガラスである。これらの材料は、マイクロキャビティ６に入り込むことなくホール５を密閉する。また、これらの材料は、図６に示されるようにマイクロキャビティ６を密封するように設計されたシール層９の堆積状態を支持する。プラグ８は２〜６マクロメータの厚さを有していることが好ましい。
【００１３】
プラグは、粘性高分子溶液を堆積させてカバー４を覆った後、このようにして得られた層を側面に沿ってプラグ８の輪郭が現れるようにエッチングすることよって得ることができる。
【００１４】
高分子においては、その方法の間に加えられる温度が４５０℃を超えてはならないことは良く知られている。次に、高分子の使用は、低温で行なわれる方法に特に適している。すなわち、この方法は、最大温度が例えば３００℃〜４５０℃またはそれよりも低い温度で行われる。
【００１５】
他の実施形態において、プラグ８は、例えばリンシリケートガラス（ＰＳＧ）を得るために、ゾル・ゲルタイプの方法によって或いは陰極スパッタリングによって形成することができる。
【００１６】
図５および図６に示されるように、プラグ８は、プラグ８上に堆積されるシール層９の密着性を高める傾斜側面１０を有することができ、それにより、クラッキングの危険性を全く伴うことなく密封を行なうことができる。
【００１７】
プラグ８を形成する材料がマイクロキャビティ６の内部に堆積することを防止するため、ホール５の寸法は５マクロメータより小さいことが好ましい。ホール５は、例えば３μｍ×５μｍの略長方形状の断面積を有することができる。犠牲層３のエッチング速度はホール５のサイズの減少によって低下するため、特にカバー４のサイズが大きい場合には、マイクロ部品は複数のホール５を備えていることが好ましい。図７および図８においては、例えば、２つのライン上に６個のホール５が配置されており、各ラインが３個のホール５を備えている。各ホール５は関連するプラグ８によって密閉されており、プラグ８は、ホール５の周囲にわたって、例えば２０μｍ×１５μｍの表面積にわたって、対応するホール５およびカバー４の一部を覆っている。
【００１８】
プラグ８は必ずしも密封性のものとは限らない。特に、プラグは、多孔質材料、例えば多孔質高分子によって形成することができる。多孔質材料は、例えば、３００℃を越える温度でアニールされたフォトレジストである。図９に示されるように、多孔質プラグ８は、シール層９が堆積される前に、マイクロキャビティ６内に含まれているガスを、多孔質材料を通じて吐き出すことができるようにする。これにより、密閉ステップ中に、マイクロキャビティ６内のガスの圧力および性質を制御することができる。
【００１９】
犠牲層３の材料は、例えばドライエッチング等の高速エッチングが可能な高分子、例えばポリイミドまたはフォトレジストであっても良く、あるいは、ゾル・ゲルタイプのプロセスによって得られる材料であっても良い。カバー４およびシール層９は、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）、シリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）または金属によって形成することができる。カバー４は、例えば１．５マクロメータの厚さを有するシリコンオキサイドの堆積によって得ることができる。シール層９は、例えば２マクロメータの厚さを有するシリコンナイトライドの堆積によって得られることが好ましい。
【００２０】
本発明は前述した特定の実施形態に限定されない。特に、ホール５は任意の数であっても良い。必要に応じて、幾つかのプラグ８を形成する単一の層を幾つかのホール５に関連付けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術に係るマイクロ部品の製造方法のステップを示している。
【図２】従来技術に係るマイクロ部品の製造方法のステップを示している。
【図３】本発明に係るマイクロ部品の製造方法の特定の実施形態のステップを平面図で示している。
【図４】本発明に係るマイクロ部品の製造方法の特定の実施形態の図３に続くステップを平面図で示している。
【図５】本発明に係るマイクロ部品の製造方法の特定の実施形態の図４に続くステップを平面図で示している。
【図６】本発明に係るマイクロ部品の製造方法の特定の実施形態の図５に続くステップを平面図で示している。
【図７】本発明に係るマイクロ部品の製造方法の他の特定の実施形態におけるシール層の堆積前のステップを平面図で示している。
【図８】本発明に係るマイクロ部品の製造方法の他の特定の実施形態におけるシール層の堆積前のステップを図７のＡ−Ａ線に沿う断面図で示している。
【図９】本発明に係るマイクロ部品の製造方法の特定の実施形態のポンピングステップを示している。
【図１】
2007514557.tif 000003
【図２】
2007514557.tif 000004
【図３】
2007514557.tif 000005
【図４】
2007514557.tif 000006
【図５】
2007514557.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007514557.tif 000009
【図８】
2007514557.tif 000010
【図９】
2007514557.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月21日(2005.10.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのホール（５）が形成されるカバー（４）によって輪郭が現れるように密封されたマイクロキャビティ（６）と、前記カバー（４）上に設けられ前記マイクロキャビティ（６）を密封するシール層（９）とを備え、前記シール層（９）の下側に、前記ホール（５）および前記ホール（５）の周囲にわたる前記カバー（４）の一部を覆うプラグ（８）を備えているマイクロ部品であって、
前記プラグ（８）がクリープ変形を受けることができる材料によって形成されていることを特徴とする、マイクロ部品。
【請求項２】
クリープ変形を受けることができる前記材料が重合材料であることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ部品。
【請求項３】
前記重合材料がフォトレジストおよびポリイミドから選択されることを特徴とする、請求項２に記載のマイクロ部品。
【請求項４】
クリープ変形を受けることができる前記材料がガラスであることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ部品。
【請求項５】
前記ガラスがリンシリケートガラスから選択されることを特徴とする、請求項４に記載のマイクロ部品。
【請求項６】
前記ホール（５）の寸法が５マクロメータより小さいことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項７】
前記ホール（５）が前記マイクロキャビティ（６）の最も高い部分に設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項８】
複数のホール（５）を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項９】
前記プラグ（８）の厚さが２〜６マクロメータであることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項１０】
前記プラグ（８）が傾斜側面（１０）を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のマイクロ部品の密封されたマイクロキャビティ（６）の製造方法であって、
−基板（２）上に犠牲層（３）を堆積し、
−前記基板（２）および前記犠牲層（３）の上に、カバー（４）を形成する第１の層を堆積し、
−前記犠牲層（３）に対して開口する少なくとも１つのホール（５）を前記カバー（４）にエッチングし、
−前記ホール（５）を通じて前記犠牲層（３）を除去することにより、マイクロキャビティ（６）を形成し、
−シール層（９）を堆積することにより、前記マイクロキャビティ（６）を密封する、
ことを連続的に含み、
前記犠牲層（３）が除去された後、前記シール層（９）が堆積される前に、前記ホール（５）および前記ホール（５）の周囲にわたる前記カバー（４）の一部を覆うプラグ（８）を堆積することを具備することを特徴とする、方法。
【請求項１２】
前記プラグ（８）がリンシリケートガラスによって形成され、前記プラグ（８）がゾル・ゲル方法および陰極スパッタリングから選択される方法によって得られることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記プラグ（８）が多孔質材料によって形成されていることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記多孔質材料がフォトレジストであり、前記方法が高温アニーリングステップを含んでいることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記シール層（９）が堆積される前に前記マイクロキャビティ（６）内に含まれるガスを、前記多孔質材料を通じて吐き出すポンピングステップを含んでいることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月22日(2006.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのホール（５）が形成されるカバー（４）によって輪郭が現れる密封されたマイクロキャビティ（６）と、前記カバー（４）上に設けられ前記マイクロキャビティ（６）を密封するシール層（９）とを備え、前記シール層（９）の下側に、前記ホール（５）および前記ホール（５）の周囲にわたる前記カバー（４）の一部を覆うプラグ（８）を備え、シール層（９）およびプラグ（８）が異なる材料によって形成されるマイクロ部品であって、
前記プラグ（８）がクリープ変形を受けることができる材料によって形成されていることを特徴とする、マイクロ部品。
【請求項２】
クリープ変形を受けることができる前記材料が重合材料であることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ部品。
【請求項３】
前記重合材料がフォトレジストおよびポリイミドから選択されることを特徴とする、請求項２に記載のマイクロ部品。
【請求項４】
クリープ変形を受けることができる前記材料がガラスであることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロ部品。
【請求項５】
前記ガラスがリンシリケートガラスから選択されることを特徴とする、請求項４に記載のマイクロ部品。
【請求項６】
前記ホール（５）の寸法が５マクロメータより小さいことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項７】
前記ホール（５）が前記マイクロキャビティ（６）の最も高い部分に設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項８】
複数のホール（５）を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項９】
前記プラグ（８）の厚さが２〜６マクロメータであることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項１０】
前記プラグ（８）が傾斜側面（１０）を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項１１】
前記プラグ（８）が密封していないことを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項１２】
前記シール層（９）の材料は、シリコンオキサイド、シリコンナイトライドおよび金属から選択されることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のマイクロ部品。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のマイクロ部品の密封されたマイクロキャビティ（６）の製造方法であって、
−基板（２）上に犠牲層（３）を堆積し、
−前記基板（２）および前記犠牲層（３）の上に、カバー（４）を形成する第１の層を堆積し、
−前記犠牲層（３）に対して開口する少なくとも１つのホール（５）を前記カバー（４）にエッチングし、
−前記ホール（５）を通じて前記犠牲層（３）を除去することにより、マイクロキャビティ（６）を形成し、
−シール層（９）を堆積することにより、前記マイクロキャビティ（６）を密封する、
ことを連続的に含み、
前記犠牲層（３）が除去された後、前記シール層（９）が堆積される前に、前記ホール（５）および前記ホール（５）の周囲にわたる前記カバー（４）の一部を覆うプラグ（８）を堆積させることを具備することを特徴とする、方法。
【請求項１４】
前記プラグ（８）がリンシリケートガラスによって形成され、前記プラグ（８）がゾル・ゲル方法および陰極スパッタリングから選択される方法によって得られることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記プラグ（８）が多孔質材料によって形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記多孔質材料がフォトレジストであり、前記方法が高温アニーリングステップを含んでいることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記シール層（９）が堆積される前に前記マイクロキャビティ（６）内に含まれるガスを、前記多孔質材料を通じて吐き出すポンピングステップを含んでいることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の方法。
【国際調査報告】
2007514557.tif 000012
2007514557.tif 000013
2007514557.tif 000014
2007514557.tif 000015
2007514557.tif 000016
2007514557.tif 000017