(57)【要約】【解決手段】基板上に少なくとも２つの導電層を形成することを含む微小電気機械素子を製造する方法。絶縁層が２つの導電層の間に形成される。導電層は互いに電気的に結合され、次に絶縁層が除去され、導電層間に隙間を形成する。層の電気的な結合は、除去プロセスの間に素子上に増える静電荷の影響を除く。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械素子を製造する方法であり、
基板上に少なくとも第１の導電層及び第２の導電層を形成することと、
前記第１の導電層と前記第２の導電層の間に絶縁層を形成することと、
前記第１の導電層と前記第２の導電層を互いに電気的に結合することと、
前記絶縁層を除去し、前記第１の導電層と前記第２の導電層の間の隙間を形成することと、
を含む方法。
【請求項２】
第３の導電層を形成することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記絶縁層を形成することは、２つの絶縁層を形成することをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記絶縁層を除去することは、前記絶縁層のエッチングを行うことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記エッチングを行うことは、ドライガスエッチングを行うことを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ドライガスエッチングを行うことは、二フッ化キセノンエッチングを行うことを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、前記導電層を外部から互いに結合することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記導電層を外部から互いに結合することは、導線を用いること、プローブ構造を適用すること、またはイオン化ガスを用いて前記絶縁層を除去することを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、前記導電層を内部で互いに結合することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、導線を用い前記導電層に電気的な接続を供給することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、導線を用い前記導電層に電気的な接続を供給することと、次に前記導線を共通電位に接続することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、各導電層に対して導線を用いることと、全ての前記線を前記同電位に電気的に接続することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、前記基板のインアクティブエリアにおいて前記導電層を互いに電気的に結合することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
微小電気機械素子を製造する装置であり、
エッチングプロセスの前に少なくとも２つの導電層を互いに電気的に結合するよう構成され、前記エッチングプロセスでは、前記少なくとも２つの導電層は前記微小電気機械素子の少なくとも一部分を形成する装置。
【請求項１５】
前記導線は、前記導電層を互いに接続するよう構成された外部導線を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記導線は、前記導電層を互いに接続するよう構成された内部導線接続を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記導線は、前記導電層を互いにかつ共通電位に接続するよう構成された導線を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記導線は、前記導電層を個々に共通電位に接続するよう構成された導線を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記導線は、ガスエッチングチャンバー内に供給される請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記少なくとも２つの導電層の１つは金属層を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記少なくとも２つの導電層の１つは電極を含む請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【分野】
【０００１】
【背景】
【０００２】
微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）は、薄膜プロセスにより製造することができる。これらのプロセスは、素子を形成するためにパターンニングされエッチングされている層に堆積された一連の薄膜を含むことができる。素子が動作できるように、１つの層は絶縁層であることができる。絶縁層は、構造部材として機能する層を形成するのに用いられるものであるが、素子が完成したときに除去できるものである。
【０００３】
絶縁層の除去は、犠牲層材料に機能するだけのエッチャントとしての材料を用いるエッチングプロセスを含むことができる。場合によっては、絶縁層はドライガスエッチングで除去できる酸化物であることがある。他の除去方法の場合のように、他の絶縁層の形態も可能である。絶縁層を除去すると、典型的には、素子の部材が作動を進めることになる隙間になる。
【０００４】
ＭＥＭＳ素子は、多くの場合、隙間により分離された第１の導電層と第２の導電層との間の電圧差を引き起こす電気信号を用いて作動する。絶縁層のガスエッチングであるドライエッチングの間、帯電が層上で増すことがあり、可動部材が他の導電層に引き付けられる。極端な場合、２つの層が互いに貼り付くことがあり、素子が動作しなくなる。少し極端な場合、可動部材は損傷し、変形し、その後正しく動かなくなることがある。
【発明の開示】
【概要】
【０００５】
【詳細な説明】
【０００６】
本発明は、図面を参照し開示を読むことで最も理解することができる。
【０００７】
図１は、絶縁層を含む薄膜プロセスで形成される微小電気機械素子の例を示す。この特定の例は、干渉変調器によるが、本発明の実施形態は絶縁層を有する薄膜プロセスで形成される全ての種類のＭＥＭＳ素子に適用することができる。変調器は、透明基板１０上に形成される。典型的には１２及び１４のような金属及び酸化物の層を備える光積層が、基板１０の上に形成される。金属膜１８は、図示しない犠牲層の上に形成される。犠牲層は絶縁層と呼ぶことができ、処理の間、導電層を互いから電気的に絶縁するよう機能する。膜の形成の前に、ビアが絶縁層にパターニングされ、膜からの金属がビアに埋まり、１６のように柱を形成することを可能にする。
【０００８】
金属膜１８のような変調器構造が完成すると、絶縁層は除去される。これは、膜１８の部分が光積層の電極層１２の方へ偏向することを可能にする。干渉変調器の場合、膜１８は、膜１８と電極層１２の間の電圧差の操作により、金属層１２に引き付けられる。層１２と膜１８は、ここで述べるように金属あるいは任意の導電材であることができる。図１に示す膜の部分により形成されたセルは、導電層１４に１８における膜の電圧とは異なる電圧を印加することにより作動する。これは、膜が電極層１２、すなわち第１の導電層に静電気的に引き付けられるようにする。導電層は、金属あるいは任意の他の導電材であることができる。
【０００９】
絶縁層の除去の間、２つの導電層の表面上で十分に帯電が増し、膜を作動されることなく導電層１４の方へ引き付けさせる。この状態を図２に示す。これは、通常干渉変調器の作動状態であるが、違いは、膜は電位が変化する時に酸化層１２から放れないことである。膜は、この作動状態を恒久的に前提としている。これは、付着と摩擦により引き起こされることがあり、導電層１２と導電膜１８との間の静電気力により悪化させられるスティクションと多くの場合呼ばれる。
【００１０】
絶縁層の除去は、多くの異なる方法でなされる。典型的には、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）エッチングのようなドライ、ガスエッチングを用いて除去される。これらはエッチングプロセスの例であるが、任意のエッチングプロセスを用いることができる。帯電を増すのに寄与するのは、ドライ環境であることがある。しかしながら、帯電の増加をなくすプロセスを適応させるため以外は、ＭＥＭＳ素子を製造するのに用いられる材料またはプロセスの主成分は、変えられる必要がない方がよいであろう。
【００１１】
さらにウェットエッチングプロセスの間に導電層を接地することにより得られる利点がある。接地により、望ましい場合は効果的な、または望ましくない場合は軽減された素子電気化学への影響があるであろう。一実施形態において、層は共に接地され、絶縁層は除去され、接地は適切な位置に残されているので、素子は静電放電のおそれ無しに安全に運ぶことができる。これは、エッチングがウェットエッチングであってもドライエッチングであっても有益である。
【００１２】
接地プロセスは、素子の構造外の装置または機構により外部接地とすることができる。あるいは、接地は製造の間に可能になる素子の内部構造の部分とすることもできる。最初に、外部接地について述べる。
【００１３】
エッチングプロセスの間、帯電の増加を軽減する装置を図３に示す。他の実施形態を図４に示す。図３において、導電線２２は、第１の導電層１４と第２の導電層１８に、それらを同電位に保つように取り付けられている。同電位は、それらを接地面に取り付けること、すなわちそれらをぴったり付け合せることを含むことができる。それらを同電位に保つことにより、帯電の増加は２つの層の差を引き起こさないであろうし、それゆえエッチングプロセスの間、膜を作動させる問題を回避するであろう。さらにより詳しく述べるように、２つの層はエッチングプロセスの前の任意の時点で互いに電気的に結合させることができるが、これは典型的にはエッチングプロセスの直前に行われるであろう。素子が製造される基板のインアクティブエリアへの電気的な結合を制限することが望ましいであろう。
【００１４】
図４の他の実施形態は、３つの導電層と２つの絶縁層によって製造される素子を示す。干渉変調器の本実施形態において、図１及び図３で第２の導電層１８に相当するのは、実際には２つの導電層１８ａ及び１８ｂである。それらは、一般に２つの別個の層として堆積されるが、互いに物理的または電気的に接続される。これは、典型的には、他の導電層との接続になる１つの接続を必要とするだけの柔軟層と鏡層の組み合わせという結果になるであろう。絶縁層は、層１８ａと電極層１２の間に形成されるものに加えて、層１８ａと層１８ｂの間に形成することができるので、この特定の構成は、第１の絶縁層に相当する２つの絶縁層を必要とすることができる。層１８ａと層１８ｂの接続は、第１の絶縁層の第２の部分におけるビアにより形成することができる。ここでの説明のため、この絶縁層は、堆積された導電層がそれを他の導電層に接続するために一般に導電線を必要としないことについて問題にしない。
【００１５】
第２の絶縁層２５は、柔軟層１８ｂ上に形成することができ、導電層１８ｂと第３の導電層２６を分離する。この例の第３の導電層はバス層であり、変調器のセルのアドレス指定を支援するために、柔軟層及び鏡層上に信号伝達バスを形成するのに用いられる。本発明の実施形態が用いられる用途すなわちＭＥＭＳ素子に関わらず、これは典型的には、エッチングプロセスの間に帯電の増加を軽減または無くすために電気的に結合される複数の導電層の例を正に意図している。
【００１６】
図４に示すのも、２つの層の間のみの接続の他の実施形態である。図２４において、導電線２２は接地面、この例においてはエッチングチャンバー３０の枠に取り付けられている。これは、それらが「既知の」電位すなわち接地になる場合、互いに電気的に接続された２つあるいはそれ以上の層を有するよりも望ましいであろう。あるいは、導電線２２及び２４は、他の構造に取り付けることができる。２つあるいはそれ以上の層が同電位に保たれる限り、帯電の増加により膜が基板上の導電層に引き付けられることはないはずである。
【００１７】
前述したように、ＭＥＭＳ素子の製造のための現行のプロセスフローに支障を来たさない帯電の増加を回避するあるいは軽減する手段を使うことがより望ましい。ＭＥＭＳ素子を製造する方法の例を、この場合は前述した干渉変調器であるが、図５におけるフローチャートの形態に示す。
【００１８】
なお、この説明で特定の例として挙げられたプロセスフローは、干渉変調器に関する。しかしながら、本発明の実施形態はドライ、ガスエッチングにより除去される絶縁層を有する任意のＭＥＭＳ素子製造フローに適用することができる。前述したように、干渉変調器はガラスのような透明基板の上に設けられる。３２で、電極層が堆積され、パターニングされ、エッチングされ、変調器のセルにアドレス指定をするための電極を形成する。次に３４で、光層が堆積されエッチングされる。３６で、第１の絶縁層が堆積され、次に３８で、鏡層が堆積される。この例において、第１の導電層は鏡層になるであろう。
【００１９】
次に４０で、第１の導電層はパターニングされ、エッチングされる。４２で、第２の絶縁層が堆積される。この場合も、これは第２の導電層が実際に２つの導電層、柔軟層、及び鏡層から形成される図４の例に特有である。第１及び第２の絶縁層は、第２の絶縁層の両側面上の導電層間の帯電の増加に関係がないので、１つの絶縁層として扱うことができる。次に４４で、柔軟層が堆積され、４６で、パターニングされ、エッチングされる。
【００２０】
４８で、典型的なプロセスフローが、第１及び第２の導電層、この場合、電極層と鏡／柔軟層の接地を含むように変更される。２つの導電層と１つの有効な絶縁層を有する素子に関して、５０で、絶縁層がエッチングで除去されている状態でプロセスは終わることができる。これは、１つの実施形態であるだけであり、それゆえプロセスの終了は破線のボックス中に示される。２つを超える導電層を有する素子に関して、５２で、プロセスは継続することができる。
【００２１】
５２で、第３の絶縁層はこの特定の例においては５２で堆積される。上述したように、これは実際に第２の、有効な絶縁層だけであることができる。バス層、すなわち第３の導電層は、５４で堆積され、５６でパターニングされエッチングされる。５８で、導電層は、この例では３つあるが、５８で接地されあるいは互いに電気的に結合されており、６０で、絶縁層は除去される。素子と電気駆動方式の機能性により、６２で、導電層は切り離すことができる。素子の動作が異なる電位に保持されている導電層間に起きる静電気引力に依存する干渉変調器の例に対して、結合は除去される必要があるであろう。
【００２２】
結線は、導電層を結合する外部プロセスの例である。他の外部の例は、テストプローブ構造を用いて層間を結合させることと、ガス自体の分子が層間を結合するイオン化ガスの使用を含む。
【００２３】
なお、層を互いに接続するプロセス、すなわちそれらを全て同電位に接続することは、層の結合と呼ばれる。これは、層が互いにぴったり接続される状況、その電位が接地を含む共通電位に互いに接続される状況、または共通電位すなわち同電位に個別に接続される状況をカバーすることを意図している。層をどのように電気的に互いに接続するかの制限は意図していない。
【００２４】
内部の接地装置の例が図６ａ及び６ｂに示されている。ＭＥＭＳ素子の製造の部分として、典型的には多くの素子が図６ａにおいて７０で示される部分である１つの基板上に製造されている。素子の製造の間、リード線を、電極層１２、機械または鏡層1８、バス層２６のような素子の様々な層から、７６のようなパッドまたはタブを検査するために供給することができる。これらのパッドを、全てのパッドを互いに結ぶ接続７４によるように、素子の製造における導電層パターニング及びエッチングプロセスの一部のように結合することが可能である。これは、その後の処理のために導電層を互いに結合するであろう。
【００２５】
上述したように、互いに結合している層と共に動作できない素子に対して、この内部結合は除去されなければならないであろう。図６ｂに示すように、パッド７６ａと結合接続７４との間の接続は切断され得る。基板がその個々の素子に分割されるとき、切られ、削られ、そうでなければ壊されるであろう。スクライブライン７８のような切断を形成するのに用いられる線は、パッド７６間の結合と接続７４の結合に役立つであろう。これは内部結合の例である。
【００２６】
このように、導電層と少なくとも１つの絶縁層を有するＭＥＭＳ素子は、素子を動作不能にすることがある帯電の増加を避けながら、現行の処理を用いてエッチングすることができる。パッケージングの前に、典型的にはエッチチャンバーからの素子の移動時に、接続は取り除かれ、そうでなければ素子から除去される。
【００２７】
このように、エッチプロセスの間の帯電の影響を軽減するか除去するための方法及び装置の特定の実施形態を重点に述べたが、そのような特定の言及は、特許請求の範囲で述べられる範囲外の本発明の範囲の制限であるとみなされることを意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】絶縁層を用いて形成される微小電気機械素子の実施形態を示す。
【図２】エッチングプロセスの間に増える静電荷により動作不能になる微小電気機械素子の実施形態を示す。
【図３】エッチングプロセスの間に増える静電荷の影響を軽減するための装置の実施形態を示す。
【図４】エッチングプロセスの間の静電荷の影響を軽減するための装置の他の実施形態を示す。
【図５】微小電気機械素子を製造するための方法の実施形態のフローチャートを示す。
【図６ａ】エッチングプロセスの間の静電荷の影響を軽減するための他の装置の実施形態を示す。
【図６ｂ】エッチングプロセスの間の静電荷の影響を軽減するための他の装置の実施形態を示す。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年3月28日(2007.3.28)
【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】
微小電気機械素子を製造する方法であり、
基板上に少なくとも第１の導電層及び第２の導電層を形成することと、
前記第１の導電層と前記第２の導電層の間に絶縁層を形成することと、
前記第１の導電層と前記第２の導電層を互いに電気的に結合することと、
前記絶縁層を除去し、前記第１の導電層と前記第２の導電層の間の隙間を形成することと、
前記絶縁層を除去した後、前記第１の導電層と前記第２の導電層を電気的に切断することと、
を含む方法。
【請求項２】
第３の導電層を形成することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記絶縁層を形成することは、２つの絶縁層を形成することをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記絶縁層を除去することは、前記絶縁層のエッチングを行うことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記エッチングを行うことは、ドライガスエッチングを行うことを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ドライガスエッチングを行うことは、二フッ化キセノンエッチングを行うことを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、前記導電層を外部から互いに結合することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記導電層を外部から互いに結合することは、導線を用いること、プローブ構造を適用すること、またはイオン化ガスを用いて前記絶縁層を除去することを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、前記導電層を内部で互いに結合することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、導線を用い前記導電層に電気的な接続を供給することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、導線を用い前記導電層に電気的な接続を供給することと、次に前記導線を共通電位に接続することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、各導電層に対して導線を用いることと、全ての前記導線を同電位に電気的に接続することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記導電層を互いに電気的に結合することは、前記基板のインアクティブエリアにおいて前記導電層を互いに電気的に結合することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
微小電気機械素子を製造する装置であり、
エッチングプロセスの前に少なくとも２つの導電層を互いにディセーブルに電気的に結合するよう構成され、前記エッチングプロセスでは、前記少なくとも２つの導電層は前記微小電気機械素子の少なくとも一部分を形成する装置。
【請求項１５】
前記導線は、前記導電層を互いに接続するよう構成された外部導線を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記導線は、前記導電層を互いに接続するよう構成された内部導電接続を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記導線は、前記導電層を互いにかつ共通電位に接続するよう構成された導線を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記導線は、前記導電層を個々に共通電位に接続するよう構成された導線を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記導線は、ガスエッチングチャンバー内に供給される請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記少なくとも２つの導電層の１つは金属層を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記少なくとも２つの導電層の１つは電極を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
前記導線は、前記少なくとも２つの導電層を恒久的にディセーブルに電気的に接続するようさらに構成された請求項１４に記載の装置。
【請求項２３】
前記導線は、製造の間に電気的に接続されるようさらに構成された請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
前記導線は、前記エッチングプロセスの後にディセーブルになるようさらに構成された請求項１４に記載の装置。
【請求項２５】
前記電気的に結合することは、前記第１の導電層と前記第２の導電層を互いに一時的に電気的に結合することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記電気的に結合することは、前記第１の導電層と前記第２の導電層を製造の間に互いに電気的に結合することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の導電層と前記第２の導電層を電気的に切断することは、前記第１の導電層と前記第２の導電層の間の導電リード線を物理的に分離することを含む請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2007536097.tif 000010
2007536097.tif 000011
2007536097.tif 000012