(57)【要約】      （修正有）【課題】電極層間に絶縁層を有する少なくとも３つの他の電気的な電極層を備える層状マイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物ならびに該構造物を形成する方法を提供する。【解決手段】第１の外側層内にビア３５が提供され、ビア３５は層を介してウェハ固有の材料で作られる絶縁された電極、層を通して導電性を提供するために他の層を介して第１の外側層内のビア３５に延びる電気的導電性のプラグと、選択された層において材料からプラグを絶縁するための他の層の少なくとも一つの選択層における導電性プラグを囲む絶縁エンクロージャとを備える。さらに、少なくとも一方向にて可動されるような、空洞の上方に設けられた可動部材を備えるマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイスに関する。デバイスは、層状構造物を有する。【選択図】図３ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物であって、
少なくとも３つの電気的に伝導性の層であって前記伝導性の層間に絶縁層が交互する層を備え、
第１の外側層の中のビアであり、前記第１の外側層を通してウェハ固有の材料により形成された絶縁されている伝導性の接続を備えるビアと、
他の層を介して延び、かつ前記第１の外側層内の前記ビアの中に、前記他の層を介して伝導性を提供するために延びる電気的に伝導性のあるプラグと、
前記他の外側層の少なくとも一つの選択された層内の前記ウェハ固有の材料から前記伝導性プラグを絶縁するために、前記少なくとも一つの選択された層内の前記伝導性プラグを囲む絶縁エンクロージャと、
をさらに備える層状のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物。
【請求項２】
前記伝導性プラグは、多結晶シリコン、不純物が注入されたシリコン、シリサイド又は金属である請求項１記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物。
【請求項３】
絶縁エンクロージャが、前記エンクロージャが前記層において横方向に延び、それによって前記層において信号を横方向にルーティングするルーティング構造を形成するような、幾何学模様の配置を有する請求項１記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物。
【請求項４】
前記プラグは、前記他の層の少なくとも一つにおいて囲む材料から非絶縁性とされる請求項１記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物。
【請求項５】
３つの伝導性の層があり、前記絶縁エンクロージャは前記３つの層の一つに設けられる請求項１記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物。
【請求項６】
４つの伝導性の層があり、前記絶縁エンクロージャは前記４つの層の２つに設けられる請求項１記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物。
【請求項７】
一つの空洞が前記層の一つ以上内に形成される請求項１記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物。
【請求項８】
前記空洞は、前記底部層に形成される請求項７記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物。
【請求項９】
内部に形成された空洞を有する基板及び少なくとも一方向に可動する前記空洞の上方に設けられる少なくとも一つの可動部材を有するマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイスであって、
前記デバイスはさらに、前記部材の動きを引き起こすための各可動部材のための少なくとも一つの静電気作動電極を備え、
前記電極は前記基板を介して延びるビア構造物に接続され、そこでの電極とビア構造物の間の結合は、前記請求項１乃至８のいずれか一項に記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物によって提供されるマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイス。
【請求項１０】
前記可動部材は、ミラー、膜、発振器、マイクロスイッチ、共振器、及びカンチレバーよりなるグループから選択される請求項９又は１０記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイス。
【請求項１１】
前記可動部材は、前記基板に取り付けられた一部と前記空洞内にて自由に可能できる他の一部とを有するように懸架される請求項９又は１０記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイス。
【請求項１２】
前記可動部材は、ねじれアームにより前記基板に取り付けられる請求項１乃至１１のいずれか一項記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイス。
【請求項１３】
前記可動部材は、ジンバル構造物によって懸架される請求項９乃至１２のいずれか一項記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイス。
【請求項１４】
前記可動部材は、ヒンジ構造物によって前記基板上に設けられた垂直なポストに取り付けられ、さらにそこでは前記作動電極に電圧印加されたときに、前記ミラーに偏向を引き起こすミラーの下に作動電極が設けられる請求項１０記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイス。
【請求項１５】
前記ミラーは、ジンバル構造物の一部分であり、前記支持構造物上の前記電極に電圧が印加されるとき、ミラーの偏向が生じるように、前記ジンバル構造物の選択された部分上及び支持構造物のそれぞれに挿入介在される櫛形電極が設けられる請求項１４記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイス。
【請求項１６】
前記ミラーはヒンジによって周囲の支持構造物に取り付けられる請求項１５記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイス。
【請求項１７】
前記ヒンジは前記ミラー面の下方に設けられて前記ミラーの下に隠される請求項１６記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイス。
【請求項１８】
前記ミラーはポストに取り付けられ、
前記ポストが前記ミラーの下方に設けられたヒンジ構造物に取り付けられることにより、前記ミラーが前記ヒンジ構造物を覆う請求項１６記載のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイス。
【請求項１９】
交互に伝導及び絶縁層を備え、さらに前記構造物における選択された層内の電気的信号又は電位を選択された箇所及び領域にルーティングするための電気的なフィードスルー構造物を備える層状ＭＥＭＳ構造物を形成する方法であって、
前記方法は、
ハンドル層においてビア構造物を有し、さらにビア構造物を介して絶縁埋め込み酸化物層に延びる第１のＳＯＩウェハを提供するステップと、
第２のウェハを提供するステップと、
前記第１及び第２のウェハを結合するステップと、
前記第２のウェハを薄くするステップと、
前記２つの層のいずれかのデバイス層における、閉じたループ内に走る溝形状内に絶縁構造物を形成するステップであり、前記閉じたループ内の材料は前記２つの層が一緒に結合されるときに前記ビア構造物を少なくとも部分的にオーバーラップするステップと、
前記結合された２つのウェハのデバイス層を介してホールを形成するステップであり、前記ホールは前記ビア構造物内に延び、さらに伝導性材料、適切な多結晶シリコンにて、電気的接続を提供するために、前記ホールを埋めるステップと
を備える方法。
【請求項２０】
前記第２のウェハはＳＯＩウェハであり、さらに前記第２のウェハを薄くするステップは、前記第２のＳＯＩウェハのハンドル層を除去するステップを含む請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記溝は少なくとも部分的に絶縁材料で埋められている請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
デバイスにおいて空洞の上方に設けられた可動マイクロエレメントを有する前記デバイスを製造する方法であって、
少なくとも一つの可動エレメント及び前記エレメント用の少なくとも一つのヒンジと、前記マイクロエレメントの動きを引き起こすための作動電極とを備え、前記電極は前記請求項２０又は２１に記載された方法によって形成されるルーティング構造物と結合され、前記方法は、
マイクロエレメントが所望の位置から周囲の構造物と接触することなく静止位置から偏向されるのが可能とされるマイクロエレメントのための十分な空間を提供するために、そこに形成される空洞を有する、第１のウェハと、さらにそこにて閉じたループが前記ウェハの間に形成されるように、前記マイクロエレメントが続いて形成される第２のウェハとを結合するステップと、
i)前記マイクロエレメント、及び
ii)前記ヒンジ構造物
を画定するためのマスク構造物を提供するステップと、
前記通気ホールが、前記マイクロエレメント及びヒンジが仕上げられる前に、開口するように、前記マスク構造物を介してエッチングするステップと
を備える方法。
【請求項２３】
さらに、前記空洞及び周囲の雰囲気との間の圧力を等しくするのを可能とするために前記第２のウェハにおいて通気孔を画定するためのマスク構造物を提供するステップとを備える請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記第２のウェハにおける空洞の形成において第１のエッチングステップにて通気孔前駆構造物が提供され、さらに前記ミラー及びヒンジが仕上げられる前に、前記第２のエッチングが前記通気ホールを開口するように、前記ミラー及びヒンジを形成するために第２のエッチングステップを提供する請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記通気孔前駆構造物は、前記エッチングの速度が、前記ミラー及びヒンジ構造物を作るための溝エッチング速度よりも高くなる程度に大きく形成される請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
交互に伝導及び絶縁層を備え、さらに前記構造物における選択された層内の電気的信号又は電位を選択された箇所及び領域にルーティングするための電気的なフィードスルー構造物を備える層状ＭＥＭＳ構造物を形成する方法であって、
前記方法は、
ハンドル層においてビア構造物を有し、さらにビア構造物を介して絶縁埋め込み酸化物層に延びる第１のＳＯＩウェハを提供するステップと、
第２のウェハを提供するステップと、
前記第１及び第２のウェハを結合するステップと、
前記第２のウェハを薄くするステップと、
前記２つの層のいずれかのデバイス層における、閉じたループ内に走る溝形状内に絶縁構造物を形成するステップであり、前記閉じたループ内の材料は前記２つの層が一緒に結合されるときに前記ビア構造物を少なくとも部分的にオーバーラップするステップと、
前記結合された２つのウェハのデバイス層を介してホールを形成するステップであり、前記ホールは前記ビア構造物内に延び、さらに伝導性材料、適切な多結晶シリコンにて、電気的接続を提供するために、前記ホールを埋めるステップと
を備える方法。
【請求項２７】
前記第２のウァハはＳＯＩウェハであり、前記第２のウェハを薄くするステップは、前記第２のＳＯＩウェハの前記ハンドル層を除去するステップとを備える請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記溝は少なくとも部分的に絶縁材料が埋められている請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
層状ＭＥＭＳ構造物であって、
交互の電極及び絶縁層を備え、
第１の外側層内のビア構造物と、
前記層を介して伝導性を提供するため、他の層を介し、前記ビア構造物に延びる、好ましくは多結晶シリコンの伝導性プラグと、
前記選択された層の前記バルクから前記プラグを絶縁するように前記他の層の少なくとも一つの選択された層にて前記伝導性プラグを囲む絶縁エンクロージャと
をさらに備える層状ＭＥＭＳ構造物。
【請求項３０】
前記多結晶シリコンは不純物が加えられている請求項２９記載の層状ＭＥＭＳ構造物。
【請求項３１】
前記絶縁エンクロージャは、絶縁材料が埋められた又は埋められてない溝である請求項２９記載の層状ＭＥＭＳ構造物。
【請求項３２】
前記他の層の両方に絶縁エンクロージャを提供し、さらに少なくとも一つの絶縁エンクロージャは、前記層内の距離を越えて信号又は適用される電位のルーティングを提供するように前記層内の延設された領域を囲む請求項２９記載の層状ＭＥＭＳ構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書にて開示される発明は一般に、電極によって電気的及び／又は静電気的に作動される可動要素を備えるマイクロメカニックデバイス製造のためのプロセスに関する。そのようなデバイスの例は、マイクロミラー及びマイクロミラーの大きなアレイ、マイクロスイッチ、発振器、ラウドスピーカ膜である。特に、本発明は、ミラーの間隔を接近させることができ、さらに前記ミラーの作動における動作の外乱をなくす構成を提供する処理の局面に関する。他の適用は、例えば、運動エネルギーを電気エネルギーに変換するためのピエゾ材料を用いる、いわゆるエネルギー収穫のような、エネルギー生成システムである。
【背景技術】
【０００２】
従来の装置及び処理は、作動構造物（電極）に出入りする電気導線の横方向の経路選択又はルーティング（表面ルーティング）を含んでいる。そのような電気導線を十分に接近して表面にルーティングするように配置するのは難しい。いくつかの位置におけるミラーアレイのような偏向要素の動作は、電気導線が近隣のミラーの下にルーティングされるのをしばしば要求し、アレイ状のミラーに、必然的に望ましくない動作である、外乱や干渉を引き起こしてしまう。
【０００３】
さらに、ワイヤボンディングが、ミラーやミラーアレイのような偏向要素が設けられるウェハの同じ側に要求される場合が多い。ワイヤボンディングは、さらにスペースも要求し、寸法のさらなる低減を妨げ、及び／又はアレイにおけるミラーの接近を妨げる。
【０００４】
米国特許出願公開２００４／０００９６２４Ａ１（Gormley 及びその他の者）は、接続部（ビア）を介してウェハによって基板に接続される電極によって動作されるミラーアレイを有するマイクロメカニックデバイスを開示している。しかし、非ウェハ固有材料のルーティングは、基板の表面上で行われ、その反対側にミラーが設けられる。
【０００５】
ＳＥ−５２６３６６（Silex Microsystems）には、ミラーを作動するためのウェハ貫通ビアの使用が開示されている。
【発明の概要】
【０００６】
本発明に基づいて、作動目的のために所望の位置にて、電極の配置を可能とするように、ウェハを貫通してビアが設けられる。このため、ウェハ貫通ビアは、アレイ内の他のミラーに外乱を引き起こさずに、ミラーの下に作動電極の配置を可能とする。溶着材料への導線のルーティングは、さらにはウェハの裏側へも可能となる。導線のルーティングは、層内に絶縁領域を設けることによって、ウェハ構造物におけるウェハ固有の材料内に設けられる。
【０００７】
したがって、層状のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物が提供される。前記層状のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物は、絶縁層をそれぞれの層の間に伴う、３つの交互の電気的に導電性の層を備える。前記構造物は、さらに第１の外側層にビアを供える。前記ビアは、前記層を通してウェハ固有の材料よりなる絶縁された伝導性の接続と、前記他の層を通して延び、また前記第１の外側層において前記ビア内に、前記層を通して伝導性を提供するための電気的に伝導性（導電性）のプラグと、さらに前記プラグを前記選択された層における前記材料から絶縁するために、前記他の層の少なくとも一つの選択された層において前記導電性プラグを囲む絶縁エンクロージャとを備える。
【０００８】
さらに、本発明によれば、これらの動作及びルーティング原理は、正常又は休止位置から部分的又は素子全体が空間的に離された位置へ偏向させるのを引き起こさせる可動素子を有するマイクロメカニックデバイスを作るために用いられる。そのような素子は、例えばミラーを偏向可能とする「ヒンジ構造物」によって前記基板の一端に取り付けられるミラーとして具現化されるか、又は偏向可能というよりむしろ中継可能とするべくいくつかの、好ましくは４点で前記基板に取り付けられるミラーとして具現化される。これは、ミラー平面全体を平行な動きで動かすことを実現する。他の素子は、前記基板の周辺にそって堅固に取り付けられ、振動が引き起こされるラウドスピーカ膜である。さらに、例えば水晶のようなクロック目的の発振器が、発明の具現化例である。
【０００９】
さらに提供されるのは、くぼみが形成された基板と、前記くぼみの上に設けられて、少なくとも一方向に可動可能となるような少なくとも一つの可動可能な部材とを備えるマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニックデバイスであり、さらに前記デバイスは前記部材の動きをそれぞれの可動可能な部材に引き起こすための少なくとも静電気による作動電極を備える。前記電極は、前記基板を通して拡張するビア構造物に接続され、前記電極と前記ビア構造物間の結合が本発明に係る層状のマイクロエレクトロニック及び／又はマイクロメカニック構造物によって提供される。
【００１０】
さらに、ピエゾ材料が前記可動素子に適用されるときは、外部の機械的な動きからエネルギーを取り込むことが可能となる。それにより、２つの横へルーティングされた相互に絶縁され、さらに接続部を通してウェハに接続された電極層は、ピエゾ材料からなる素子の各サイドに設けられる。
【００１１】
好ましくは、絶縁エンクロージャは、その囲いが層内にて横に延びるような形状を有し、それによって層内にて信号を横にルーティングするためのルーティング構成を形成する。
【００１２】
適宜、前記プラグは他の層の少なくとも一つにおいて周囲材料から非絶縁とされる。
【００１３】
一具現化例において、３つの伝導性層があり、さらに前記３つの伝導層の一つに絶縁エンクロージャが設けられる。
【００１４】
他の具現化例において、４つの導電層が設けられ、当該層の２つに絶縁エンクロージャが設けられる。
【００１５】
本発明は、非制限的な具体例を開示する図面を参照することにより、より詳細に説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】従来の偏向可能なミラーを有するデバイスを概略的に示す図である。
【図１ｂ】従来のミラーの他の具体例を示す図である。
【図１ｃ】従来のミラーのさらに他の具体例を示す図である。
【図２】製造の間の通気シーケンスを示す図である。
【図３ａ】層内のルーティングの具体例を示す図である。
【図３ｂ】層内のルーティングの具体例を示す図である。
【図３ｃ】層内のルーティングの具体例を示す図である。
【図３ｄ】層内のルーティングの具体例を示す図である。
【図３ｅ】層内のルーティングの具体例を示す図である。
【図４ａ】櫛型電極動作によるジンバルヒンジの一具体例を示す図である。
【図４ｂ】櫛型電極動作と板状電極動作との組み合わせによるジンバルヒンジの一具体例を示す図である。
【図５】隠れたヒンジを用いる動作による具体例を示す図である。
【図６】隠れたヒンジを用いる動作による他の具体例を示す図である。
【図７】ジンバルヒンジ構造物と作動手段を示す図である。
【図８】光学的スイッチングの具体例を示す図である。
【図９】ピエゾ材料からなる可動素子による具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本明細書における、用語「ビア」は、ウェハを通して延びるいかなる構成についても用いられ、さらに電気信号の伝達を可能とする（ビアは「ウェハ貫通接続」として言及されることができる）。これらの「ビア」は、ウェハ固有材料から、すなわち、ビアが一部を成すウェハ自身から作られる。前記ビアは異なる断面を有することができ、すなわち、多くの場合には、円形の断面が好ましいが、円形、矩形、正方形又は不定である。
【００１８】
用語「ビア構造物」は、ウェハ内及び／又は貫通して延びる単一の材料要素と、複合的なウェハ貫通接続部、又は少なくとも部分的にウェハを貫通し及び／若しくはウェハ構造物内のいくつかの層の一つのみ又は少数を貫通して延びる接続部を形成する詳細部の組み合わせとの双方を意味するものと解釈される。
【００１９】
「ウェハ構造物」は、一緒に結合された数枚のウェハ、又はハンドル層、埋め込み酸化物層及びデバイス層を有するＳＯＩウェハ、並びに例えば酸化物層のように他から離された少なくとも一つの層を形成する様々なタイプのウェハの任意の組み合わせを意味するものと解釈される。
【００２０】
本明細書の目的のため、「電圧印加による作動電極」は、前記電極の近くに配置される移動可能な素子の動作のために、電圧が対接地（ＧＮＤ）に適用される電極を意味する。そのような、電圧印加の状態にあって、前記電極は、帯電されるが、部分的に電極と作動される素子との間に電流を流さず、発生された電界内にてのみ動かされるであろう。
【００２１】
ビアによるルーティング
本発明の多くの具現化例が、図面を参照することによってここより説明されるであろう。
【００２２】
しかし、最初にいくつかの従来の構成を開示する。まず、図１ａには、従来技術のデバイスを概略的に示す（寸法はあっていない）、つまりルーティング部材を有するミラーアレイの一つのミラー構造物である。
【００２３】
ミラー１及び２が支持ポスト３に、基板ウェハＳＷにおけるＭＥＭＳ技術によってそれぞれ形成されたヒンジ構造物４及び５を介して取り付けられている。各ミラーの直下には、電極６、７に電圧印加されたとき、つまり高電圧印加によって電極を帯電するとき、ミラー１、２に偏向を引き起こす作動電極６、７が設けられている。ヒンジ４、５はねじれ棒、つまり図示されているデバイスにおいては、ミラー１、２は、ヒンジ構造物に沿って紙面に延びる軸の周りに傾く。そして、ポスト３の各サイド上の２つの電極が設けられており、つまり、各一対の電極の内の一つの電極は示されているに一つによって隠される。
【００２４】
この従来技術のデバイスにおいて、前記電極は基板表面に設けられる電気的導線８，９によって前記アレイから「離れて」ルーティングされる。理解できるように、ミラー１の作動電極６からの前記導線８は、ミラー２の下を通過しなければならず、さらに電圧印加されると、前記導線８は機能的なアーチファクトをいくらか引き起こしてミラー２にも影響するであろう。
【００２５】
図１ｂに示される他の従来のデバイスは、電極６、７をウェハＳＷの裏側にあるルーティング導線１２、１３に接続する電極に電圧を印加するためにウェハＳＡＷを介してビア１０、１１を利用する。ビア１０、１１は、非ウェハ固有材料から作られ、すなわち、ホールは、基板内に形成され、その後、金属又は高不純物半導体のような金属又は他の導電材料が充填される。ルーティングリード１２、１３は、もちろん、相互に近接して設けられ、適宜には、もし所望ならワイヤボンディングが提供される前記ウェハの周辺に並列である。代替的に、裏側の金属のダブル層には、複数導電層間絶縁層が設けられる。この方法では、一つはクロッシング導体をルーティング構造物における柔軟性を増加することにより提供する。めっき（又は当業者によって周知の他の適切な方法）接触によって、バンプが提供される。好ましくは、いわゆるアンダーバンプメタライゼーション（ＵＢＭ）により、ミラーコンポーネントを取り付けるフリップチップが可能となる。制御回路、例えばＡＳＩＣは、ミラーコンポーネントの裏側に、ＵＢＭによって直接的に取り付けられる。例えば、１２×１２より大きい、大型ミラーアレイ用に、そのような解決策は、従来技術による従来のワイヤボンディングよりも非常に費用効果が高い。フリップチップ取り付けは、ビア技術なしには可能ではない。
【００２６】
図１ｃには、ミラー１のような可動素子が３’及び３”にて、基板に、ヒンジ４，５によって、図１ａ〜ｂのデバイスと同様に取り付けられる別の従来のデバイスが示されている。作動は、基板ウェハＳＷを介して延びるウェハ固有材料のビア１０’、１１’によって実現される。ビア１０’、１１’の露出表面Ｅ１、Ｅ２は、電極を形成する。
【００２７】
ミラーは可動素子の代表的な一例であり、すなわち少なくとも部分的な変位又は偏向が引き起こされる素子は、名目上の静止位置を形成する。他の具体例（後述する）は、発振器、振動膜、光学スイッチなどである。
【００２８】
交互の絶縁及び導電層を備える構造物の所望の層における電気的接合
本発明は、一つの層状構造物内の所望の位置にて作動電極に、接地を含む電位を提供することが望まれるＭＥＭＳデバイスに関する。
【００２９】
図３ａを参照すると、例えばシリコン又は他の半導体性の又は導体性の材料である３つの（第１、第２及び第３、それぞれ）層３０、３１及び３２を備え、さらにこれら３つの層の間に、第１の絶縁層３３及び第２の絶縁層３４を挿入した層構造物の概略が示されている。この層状構造物は、適切に、一緒に接着された二つのＳＯＩウェハから形成され、第１の導電層３０は、ハンドル層を構成し、第２の導電層３１は第１のＳＯＩウェハのデバイス層を構成している。
【００３０】
第３の導電層は、第２のＳＯＩウェハのデバイス層を構成する。このため、理解できるように、図３ａに示された構造物は、前記２つのＳＯＩウェハの接着と、第２のＳＯＩウェハのハンドル層の除去によって実現される。
【００３１】
代替的に、第２のＳＯＩウェハを用いる代わりに、第３の層を提供するために第２の通常のウェハを結合することが同様に可能である。この場合、結合されたウェハは、層３２の所望の厚さに研磨されるか、磨かれる。この処理は、Ｄ−ＳＯＩ処理としてよく言及される。
【００３２】
第１の導電層に延びるウェハ固有のビア構造物３５、３６が提供されこともある。このビア構造物は、周囲の導電性の第１層３０からの電気的絶縁を提供するように、絶縁エンクロージャ３６によって囲まれる多量に不純物が加えられたＳｉのウェハ固有ビア３５を備えることができる。ウェハ固有ビアは、適切に不純物が加えられた固有ウェハとされることができ、ビアを形成するための方法は、本質的に本発明の部分ではないので、本明細書では開示されない。前述のＳＥ−５２６３６６を参照されたい。
【００３３】
この種類の層状構造物が共通に用いられるＭＥＭＳアプリケーションにおいては、そのような層において、ときどき選択された位置又は領域（すなわち、作動電極）では、電位を選択された層に適用することが度々所望される。
【００３４】
本発明によれば、手元での必要に、電位の適用のような多様な方法を提供することができる。
【００３５】
したがって、本発明は層状ウェハ固有構造物の所望の層に電気的な接続を形成し、同時に近接した層には、電気的な結合を妨げる。ウェハ固有の材料を用いることは、以下に説明するようにいくつかの有利な点がある。
【００３６】
ここで図３ｂを参照すると、図３ａに示した層状ウェハ固有構造物が用いられ、第１のステップにて、ホール３７が第３及び第２の導電層３２及び３１、さらに絶縁層３３はもとより絶縁層３４を介し、さらにビア３５に短い距離だけ入るようにエッチングされる。ホール３７は、導電性を与えるように、不純物がドープされた多結晶シリコン、金属又はケイ化物にて充たされる。本発明は、多結晶シリコンが好ましいとはいえ、材料選択を制限するものではない。多種の金属、ケイ化物又は導電性材料を用いることもできる。多結晶シリコンが好ましいのは、熱膨張特性がシリコンと非常に似ているからである。熱膨張特性に大きな違いがありすぎると、ミラーを「締め付ける」かもしれない機械的なテンションをもたらすことになる。この処理内における後工程の熱のバジェットは、ほとんどの金属によって影響される。図３ｂに示すように、電位がビア３５に与えられると、この電位は第２及び第３の層の両方に伝達される。
【００３７】
しかし、図３ｃに示す本発明の第１の具現化例において、電位はビア３５を介して、第３の層３２にのみ与えられる。これを実現するために、第１のＳＯＩウェハは、第２のＳＯＩウェハに結合される前に処理される。つまり、多結晶シリコンプラグが層状構造物の第２の層３１を介して延びるウェハの一部を囲む絶縁エンクロージャ３８を設ける必要がある。
【００３８】
これは、第１のＳＯＩウェハのデバイス層の中へと、閉じられたループの溝３８を、下方の埋め込まれた酸化層に向けてエッチングし、さらに選択的に前記溝を酸化物で部分的又は補完的に充たすことによって達成される。他方、前記溝は、十分大きい場合には空気で充たされたままにしてもよい。その結果、電気的な破壊が生じなくなる。つまり電流が前記溝を通過することがなくなる。２つのＳＯＩウェハが一緒に結合され、さらに第２のＳＯＩウェハのハンドル層が除去されると、図３ｂを参照して説明した手順が実行される、すなわち多結晶シリコンプラグが層状構造物を通して提供され、そして図３ｃに示される結果が得られる。電位がこの構造物におけるビアに適用されると、前記電位は第２の層に影響を与えることなく第３の層に伝達される。
【００３９】
他の具現化例において、第２の層３１へ電子を選択的に与えることが所望されると、再度溝３８がエッチングによって形成されるが、この場合には、溝のエッチングによる形成は、ＳＯＩウェハが一緒に結合され、さらにハンドル層が前記第２のＳＯＩウェハから除去された後である。このようにして、溝３８は、第３の層３２に形成され、図３ｃの具現化例のように、再度、少なくとも部分的に絶縁材料が充填される。この場合にはまた、充填されない溝を残すことも可能とされる。そのときは、ホール３７は、図３ｂを参照して開示されるように、層状構造物を介してエッチングされ、図３ｄに示す構造物が結果的に得られる。ここで、供給される電位は、第２の層３１にのみ伝達され、さらに第３の層には影響を残さない。
【００４０】
図示される具現化例においては、電位の供給が全ての層に伝達されるように示される。しかし、原理は、信号又は層内での電位の局所的ルーティングにも用いられる。例えば、供給される電位が一つの層内の一つの特定の場所において、目的物を作動するために用いられると、ビアがウェハ上のいくつかの所望のポイント、及び他のポイントにルートされる信号に配置されるように、対象となる層内の「チャンネル」のルーティングを形成する絶縁溝が提供される。これは、一つのルーティング「チャンネル」が３９で示される図３ｅにおける具体例においては、絶縁エンクロージャ３８とともに示される。
【００４１】
もちろん、本発明の原理は、構造物内の２つの層のみでなく４つ以上の層にも、同様に適用可能である。
【００４２】
偏向可能な構造物の作動
プロジェクターにおけるマイクロミラー、ファイバー光学スイッチ、光学増幅器、ラウドスピーカ膜などのような偏向可能な構造物を備えるデバイスにおいて、望ましい特徴の一つは、前記構造物の偏向及び／又は平面平行動作を制御できることである。原理は、例えば、ファイバー光学スイッチ、光学増幅器及びラウドスピーカ要素などのいかなる偏向可能な構造物にも適用できるけれども、以下ではミラーを参照している。
【００４３】
所望の制御された偏向を提供できる多くの異なる方法がある。まず、第1に、前記ミラーが接続されるいくつかの「ヒンジ」又はスプリング構造物がある。一つの構造物が前述の図１に示されており、前記ミラーは、例えば捩れ偏向を提供するために断面において概ね小さな寸法を有する脚又は腕を通して支持構造物に取り付けられている。曲げられた又は弾性のある素子（スプリング）のような他のヒンジが用いられることもできる。
【００４４】
動きを２次元の動き（２つの直交する軸の周囲）に拡張するために、用いられることができる他のヒンジ構造物のタイプは図４ａに見られる、いわゆるジンバル構造物である。ジンバルは、単一の軸についての物体の回転を許す旋回される支持である。一つが他の上に旋回軸に直行する、２つのジンバルセットは、最も深いジンバル上に取り付けられた物体にその支持の動きに無関係に垂直にとどまることを許すために用いられる。現状の状況では、ジンバルタイプ構造物は、適切な静電気学動作によって基本的に全てのＸＹ方向（すなわち２Ｄ動作）において、ミラーを偏向することができるように用いられる。
【００４５】
静電気学作動は、２、３の方法によって実現される。言及された第１の方法は、図１ｂと同様に、「プレートキャパシタ作動」として参照されたものを用いることによる。このため、例えばねじれアームにヒンジされるミラーにとって、電位が前記電極に適用されるときに、前記電極に向かって引力を引き起こし、それによって前記ミラーが静止位置から前記電極に向けて偏向するであろう、前記ミラーと前記電極の間の電界があるような箇所で、前記ミラーの下に一つ以上の電極が設けられる。前記ミラーは、自身で電極として作用することができるか、又は前記ジンバル上に電極素子を設けることができる。
【００４６】
作動電位は、基板の裏側から基板を通して延びるビア構造物の対策によって電極に適用される。それによって、同一平面には、占有空間の不利な点を有し、製造の観点から相当に複雑になるかもしれない、電極としてのルーティング構造物を提供する必要性がない。
【００４７】
プレートキャパシタ作動の使用による不利点は、高電圧（数百ボルト）を要求し、さらにミラー（又は他の素子）が大きく、大きな偏向、つまり大きな作動ギャップを要求して電気的なブレークスルーのリスクをもたらす。
【００４８】
前記動作は、代替的に、プレートキャパシタ作動の欠陥を克服する「櫛状電極構造物」によって提供される。櫛状電極のような異なる設計の例は、図４ａ〜４ｂに示され、偏向可能なマイクロミラーに適用される。
【００４９】
図４ａには、プレートキャパシタ作動を備えるジンバルヒンジ構造物が概略的に示される。
【００５０】
このようにミラー５０は、図４ａのように、周囲の支持構造物５８に取り付けられるねじれ部材５６によって順番に動かされる、フレーム５４内のねじれ部材５２によって動かされる。
【００５１】
しかし、図４ａの櫛型電極６０ｃ、６０ｄの代わりに、ミラー５０の下に、シャドーラインにて示される２対の電極５９ａ及び５９ｂをそれぞれ設けてもよい。これらの電極は、ウェハを介し、さらに電極を構成するような端部面に向けられるビアによって、前記ミラーが懸架される孔の底において基板５８の表面内又は上に設けられる。電極は、代替的に、ビアの端面上に適用される電極パッドとして提供される。
【００５２】
電極５９ａに電圧印加されると、電極５９ａは図面の平面に対して内側方向（図に見えるように左部分にて）に、すなわちＹ軸に傾くように、ミラーの偏向を引き起こすであろう。同様に、電極５９ｂへの電圧の印加は、右側部分にて内側に、つまりＹ軸周りにではあるが、反対方向に偏向を引き起こすであろう。明らかに、反対部分は、外側に偏向されるであろう。
【００５３】
他の垂直方向の偏向が各対の一つの電極、すなわち５９ａ及び５９ｂそれぞれ、電圧を印加することによって提供される。したがって、作動電極のこの組み合わせに電圧が印加されると、ジンバルフレーム５４はそのねじれヒンジ５６回りに偏向し、ミラーに同様の偏向を引き起こす。
【００５４】
平面内での櫛駆動アクチュエータについて、大きな動き／偏向のための可能性を提供しているが、小さなギャップに対する大きな作動領域が得られる。大きな領域及び小さなギャップは、低作動電圧をも意味する。
【００５５】
このように、図４ｂにおいては、２つの櫛型電極作動部を備えるジンバルヒンジ構造物が概略的に示されている。
【００５６】
このように、ミラー５０は、ジンバルフレーム５４内のねじれ部材５６によって支承される。ジンバルフレーム５４は、周囲の支持構造物５８に取り付けられたねじれ部材５３によって支承される。代替的には、前記ミラーを支承するべく弾性部材を用いてよい。
【００５７】
図４ｂに見られるように、前記フレーム５４及び前記支持部５８上に、はめ合わせ櫛型構造物６０ａ、６０ｂもそれぞれ、前記ミラーをＸ軸周りに傾けるために設けられ、さらに前記ミラー５０及び前記フレーム５４上に設けられる櫛型構造物６０ｃ、６０ｄもＹ軸周りに傾けるために設けられる。この方法において、前記ミラーは、２次元に自由に動くように操作され、前記ミラーが懸架される空洞内において利用できる空間によってのみ制限される。前記支持部の前記櫛型電極（作動電極）は、前述した具体例のように、前記構造物の下のビア構造物に接続され、さらに前記裏側から前記支持部を通して延びる。前記ジンバルフレーム５４上の前記櫛部は、前記構造物における２つの層とその間の絶縁層から形成されるが、前記ミラー上の前記櫛部は、一つの層から、つまり前記ミラーと同様に、前記２つのうちの低い層から形成される。前記ジンバル櫛部は、上部では作動電圧Ｖauctが印加されて作動され、下部ではＧＮＤ電位の接地に接続され、さらに前記ミラー櫛部は接地される。前記櫛部は、本発明に応じて、ねじれバー５２、５６及びフレーム５４におけるルーティングによってウェハ内の適切な層におけるビア構造物に接続される。これは、図示される具体例において、前記櫛構造物７０の低部７２が図７の上部から第２の層７６を介してビア７４及び「プラグ」７８に結合される、図７に示される。したがって、図示されるように、これらの櫛部は、前記構造物において異なる高さに設けられ、つまり櫛部は製造のために用いられるＳＯＩウェハの異なるデバイス層にて形成される。
【００５８】
このように、電位が作動電極に適用されると、前記ミラー上の櫛構造物は下方に引っ張られるが、交差形態にある櫛対の「指」の点からは、前記偏向は、電極がミラーの下方に設けられる場合よりも多様な方法で設けることができる。例えば、櫛電極を用いてコンパクトな構造物を形成することもできる。
【００５９】
さらに他の具体例において、ヒンジは、ミラーを密集した空間、つまり非常にコンパクトな設計が得られるという利点を有する、前記ミラーの下に「隠される」。これは、例えば、応用光学のような所定の光学アプリケーションに必要とされる一方、デバイスはできる限りほとんどが可動ミラーによって覆われるべきである。すなわち、ミラーのない「死」表面の面積を最小にすべきである。
【００６０】
一定の光波長を目的として、多くの場合ミラーは適切な材料によってコーティングされる必要がある。そのような反射コーティングは、ほとんどがミラー表面自体にのみ存在するように要求され、ヒンジ及び／又はジンバル構造物には要求されない。隠れたヒンジのコンセプトのもと、全てのウェハはコーティングされる。ヒンジが隠れていない場合、例えば「リフトオフ」シャドウマスク、ステンシルシャドウマスク、及び他の技術を用いることによって、反射材料の選択的コーティングをする必要があるが、その選択的コーティングは、かなり複雑であって良好な歩留まりを与えない。隠れたヒンジは図５及び６に示される。ジンバル構造物５１が２軸まわりに可動となるように設けられる。ここでは、ミラー５０がポスト５４上に設けられる。
【００６１】
作動電極５５は、ビア５７から第２層内へのルーティングによって提供される。単一軸周りの動きのため隠れたヒンジを設けることももちろん可能である。
【００６２】
そのような隠れたヒンジを形成するための、プロセスシーケンスは前述したものとは異なるであろう。図５が参照される。
【００６３】
２つのＳＯＩウェハを含む同様の基本プロセスが用いられるが、ヒンジは第１のＳＯＩウェハのデバイス層ＤＬ１に形成され、ミラーとミラーを動かすポストは第２のＳＯＩウェハのデバイス層ＤＬ２に形成される。所望された構造物がそれぞれのウェハに形成された後、２つのＳＯＩウェハが一緒に接合されると、ヒンジが偏向の間に動くことができる自由空間を提供するために、開口が設けられる裏側（図５のくぼみ）が第１のＳＯＩウェハのハンドル層（図５のハンドル）に形成される。
【００６４】
代替的にさらなるＳＯＩウェハが図６に示すように前記構造物に接合される。そこにおいて、デバイス層（図６ではＬＤ１）が、所望のようにミラーが動かされる（偏向される）のを可能とするためにスペーサ部材が設けられるように用いられる。デバイス層ＤＬ０は、この場合、図６に示されるように、ウェハが接合されるときに、動きのための空間を提供するくぼみを設けるためにエッチングされる。
【００６５】
前述のプロセスは、隠される構造物ではないけれども、ジンバル構造物を収納する２軸ミラー設計に配置される低電圧櫛電極動作の対策にも有用である。
【００６６】
櫛電極には、図７にみられるように、他の方法も有効である。これを実現するために、一つとしては、ウェハが一緒に結合されたのち、ヒンジ構造物の下で小規模のエッチングを実行しなければならい。それによって、ヒンジ構造物は、酸化物層によって保護され、さらにシリコンエッチングが適用され、そこでは、材料が偏向のための自由空間（Ａｌｔ−１くぼみ）を提供するために、ヒンジの下から除去される。このさらなるウェハのハンドルは、他のウェハが結合されるときにエッチングによって除去される。
【００６７】
デバイス層ＤＬ０の下のハンドル層から付加材料を除去することによって、ミラーの下に大きなくぼみ（Ａｌｔ−２くぼみ）を提供することも可能である。
【００６８】
さらに、前記デバイスＤＬ０層を介してディープリアクティブイオンエッチ（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈ（ＤＲＩＥ））により、くぼみ（Ａｌｔ−３くぼみ）を提供することも可能である。
【００６９】
概略的に図８に示される、特別な適用では、ミラー８０のような可動素子が基板８４の空洞８２の上方に設けられる。示された具体例において、ミラー８０は、空洞８２のコーナー８６において、スプリング部材８８によって基板に懸架されている。スプリング部材８８は、図８では８８として概略的にのみ示されている。しかし、具体例では、スプリング部材は、図８において拡大されて示されるように「蛇行」形状である。しかし、スプリング動作又は弾力性を提供する如何なる形状のものでも使用可能である。
【００７０】
４つの電極８９が、可動素子８８の下に設けられているが、一つの単一電極でも充分であり得る。ここで、電極に電圧が印加されると、可動素子は静電気的に電極によって引き付けられさらに、それによって空洞の中に向かって並進する、すなわち平板並行変位が起こされる。このアプリケーションは、光学増幅、位相変化又は他の応用スイッチとして用いられる。
【００７１】
４つの電極を与えることは厳密に必要ではなく、現実の平板並行並進変位が確実となるように前記引き付ける力が均等に適用される限り、一つ以上からいくつでも用いることができる。具現化例において、可動素子の表面の少なくとも一部、好ましくは主要部に対応する表面面積を有する一つの大きな電極が機能するであろう。電極は、前記ミラーが懸架されている空洞の底部におけるビアのむき出しの表面によって形成されるか、ビア上の金属パッドとして提供されることができるであろう。
【００７２】
前記説明における電極は、動作目的のために用いられる。しかし、図９には他の具体例が示されており、それはピエゾフィルム９０（例えば、ＰＺＴ、ＡＬＮ、ピエゾ電気ポリマ及び当業者によって周知の他の材料）が概略的に示される、空洞９４の上方に懸架される可動素子９２上に堆積される。ピエゾフィルム９０は各サイドにそれぞれ取り付けられ、本発明に対応する層状構造物を用いる一つの電極９１、９３を有する。
【００７３】
ピエゾ材料の逆の作用は、可動構造物から信号／エネルギーを検出するために用いられることができる。このモードでは、ピエゾ材料は、センサ又はエネルギー摘出アプリケーションとして用いられることができる。検出モードにて用いられる櫛電極と同様に、本発明かかる少なくとも２つの分離ルーティング層が必要とされる。
【００７４】
ここで、前述の構造物を製造する方法を説明する。説明はミラー及びミラーアレイを参照して行う。しかし、用いられる原理は、既に説明された、発振器、ラウドスピーカ用振動膜、光学スイッチなどのような他の可動及び偏向可能素子を均等として用いることができる。
【００７５】
マイクロミラーを作る方法
製造プロセスにおいて、偏向可能なマイクロミラー及び／又はそのようなミラーのアレイは、一つのプロセスの一つの段階において、作動ミラー構造物が製造される前に、２つのウェハ（第１ウェハ及び第２ウェハ）が、制御された雰囲気、例えば真空にて、一緒に結合される。前記２つのウェハの一つ（第１ウェハ）は、そこにおいて偏向の間自由に動かされる偏向可能ミラーのため、第１ウェハ内に最終構造物において必要なスペースを提供するために形成されたくぼみを有する。前記第２ウェハ（適切にはＳＯＩウェハ）は、前記くぼみを覆う蓋を提供する。
【００７６】
したがって、前記２つのウェハの結合の後、第１ウェハ内の前記くぼみは、第２のウェハによって密閉され、さらにその結果、制御された雰囲気（例えば、真空）の空洞が形成される。当該プロセスの次のステップにおいて、前記第２のウェハの機械加工が最終ミラー構造物を形成するために実行される。前記ミラー構造物は、比較的厚く、さらに固い動作ミラー部と、ヒンジ部を備える。
【００７７】
しかし、異なる共振周波数を提供するべく、ミラーは異なる厚さを有し得る。厚いミラーは大きな質量及び低周波数を意味し、薄いミラーは小さな質量及び高周波数を意味する。周波数要件は平坦性要件に反比例する。薄いミラーは、機械的な衝撃に起因して容易に曲げることができる。ミラーは、剛性フレーム部品を備え、残りの領域を、低質量かつ高剛性を与えるべく薄くすることができる。また、ヒンジは、様々な程度に薄くすることができる。
【００７８】
いくつかの具体例において、ヒンジを所望に機能させるための所望の柔軟性が提供されるため、ヒンジはミラーよりも実質的に薄くなる。特にヒンジは、いわゆるジンバル構造物が提供される。
【００７９】
しかし、他の場合、例えばねじれ効果が所望されるとき、ヒンジはミラーと同じ厚さを有することができるが、比較的小さな左右への拡張（すなわち、ヒンジを横切る方向において）を有することになる。
【００８０】
これらの製造は、適切なマスキング及び第２のウェハのエッチングによって成される。しかし、ミラー構造物を形成するプロセスステップは、くぼみ内部に行き渡っている圧力と異なる圧力（通常より高い）を有する雰囲気にて実行される。このように、「蓋」を横切って異なる圧力があるので、前記エッチングプロセスが、自由懸架されたヒンジ付きミラーを提供するべく、ＳＯＩウェハを「突破」するとき、突然の圧力の平均化が起こるであろう。この圧力の平均化は強い力をもたらすので、ミラー用の繊細なヒンジ構造物ミラーが非常に容易に壊れて当該ミラーがデバイスから脱落してしまう。その結果、歩留まりが非常に低くなる。
【００８１】
本発明によれば、圧力平均化が非常にスムースに、かつ繊細なヒンジに強力な力が及ばないように、構造物を曲げるのを制御するために提供される。
【００８２】
本発明の一具現化例に係る解決策を図２ａ〜ｄに概略的に示す。
【００８３】
図２ａは、デバイス層２３、酸化物層２４及びハンドル層２５を備えるＳＯＩウェハ２２が接合される空洞２１を有する第１のウェハ２０（基板ウェハ）を示す。第２のウェハのデバイス層２３においては、適切に薄い下部２３’が最終仕上げされた製品において支持構造物にミラーを接合するための、ヒンジの厚さを画定するべく形成される。
【００８４】
ハンドル層２５が除去され（図２ｂ）さらに、適切にＭＶをマスキングした後、第１のエッチングが残留デバイス層２３内に通気孔前駆構造物２６を設けるために実行される。この前駆構造物２６は、予め画定された深さ、すなわちデバイス層の中に掘り下げる深さの、本質的には孔又は溝である。
【００８５】
その後、ミラー２７及びそのヒンジ２８構造物を、マスクに輪郭（２９）を開口させることによって画定するのに適切なマスキングＭＭＨ（図２ｃ）が提供されて、第２のエッチングが実行される。これは、図２ｃに概略的に示される。したがって、通気孔前駆構造物２６には、エッチング液が、圧力が通気孔を介して平均化されるときに及ぼされる力ゆえに破壊され得るほど溝２９の材料が薄くなる程度まで多くの輪郭溝２９内の材料をデバイス層から除去する前に、制御された雰囲気（例えば真空）にて空洞２１が開口される。
【００８６】
エッチング作用は、ミラーが自由にエッチングされるまで、つまりデバイス層が２９において輪郭溝を介してエッチングされるまで、継続される。
【００８７】
他の具現化例において、全体のプロセスは、一つのステップにて実行されることができる。これは、通気孔前駆構造物２６を充分に大きな寸法とすることによって可能となる。その結果、エッチング液は、ミラーを画定する溝においてよりも速い速度で材料を掘り出すことになり、前記具現化例のように、今度はミラーがヒンジよりも速くエッチングされる。これは図２ｄに模式的に示される。これは図２ｃ内よりも大きな通気穴２６を示す。
【００８８】
特に、本発明は、層状のＭＥＭＳ構造物を形成する方法を提供する。他の導電性及び絶縁層及び電気信号又は前記構造物における選択された層内で選択された場所又は領域に電位をルーティングするための電気供給構造物を備え、前記方法は、ハンドル層に設けられるビア構造物を有し、絶縁埋め込み酸化物層を通して延びる第１のＳＯＩウェハを提供するステップと、第２のウェハを提供するステップと、前記第１及び第２のウェハを一緒に接合するステップと、前記第２のウェハを薄くするステップと、前記２つのウェハの内のどちらかのデバイス層において、前記２つのウェハが一緒に接合されたときに、前記閉じたループ内部の材料が、少なくとも部分的に前記ビア構造物をオーバーラッピングする、閉じたループで延びる溝の形状の絶縁構造物を形成するステップと、前記接合されたウェハの前記デバイス層を介して、前記ビア構造物内に下方に拡張され、さらに電気的結合を提供するために導電材料、適切には多結晶シリコンが埋め込まれるホールを形成するステップと、を備える。
【００８９】
さらに、少なくとも一つの可動素子及び前記素子用の少なくとも一つのヒンジ、及び前記マイクロ素子の動きを引き起こすための、請求項２０又は２１にて請求される方法によって形成されるルーティング構造物に結合される作動電極を備える前記デバイス内の空洞の上方に設けられる可動マイクロ素子を製造する方法が提供され、前記製造方法は、周囲構造物との接触が不要であるように静止位置から偏向されることができるマイクロ素子用に充分な空間を提供するために形成される空洞を有する、第１のウェハと、マイクロ素子が次に形成される第２のウェハであって、閉じた空洞が前記第１のウェハとの間に形成される第２のウェハとを一緒に接合するステップと、ｉ）前記マイクロ素子、及びｉｉ）ヒンジ構造物を画定するためのマスク構造物を提供するステップであって、前記通気孔が前記マイクロ素子及びヒンジが完成される前に開放されるように、制御された態様で前記マスク構造物を介してエッチングされるようなマスク構造物を提供するステップとを備える。
【００９０】
さらにまた、他の電極及び絶縁層及び電子信号又は前記構造物における選択された層内の選択された箇所又は領域に電位をルーティングするため電気的な両面間接続端子構造物を備えてＭＥＭＳ構造物を形成する方法が提供され、この方法は、前記ハンドル層に提供されるビア構造物を有し、そのビア構造物を絶縁埋め込み酸化物層に延ばす第１のＳＯＩウェハを提供するステップと、第２のウェハを提供するステップと、前記２つのウェハを一緒に接合するステップと、前記第２のウェハを薄くするステップと、前記２つのウェハのうちのいずれかのデバイス層における閉じられたループで延びる溝の形態の絶縁構造物を形成するステップであり、前記２つのウェハが一緒に結合されたときに、前記閉じられたループ内の材料は少なくとも部分的に前記ビア構造物と重なる前記絶縁構造物を形成するステップと、前記結合された２つのウェハの前記デバイス層を介してホールを形成するステップであって、前記ホールは前記ビア構造物内の下に延び、さらに前記ホールを、電気的な接続を提供するために、適切には多結晶シリコンである導電材料にて埋める、前記ホールを形成するステップとを備える。
【００９１】
最終的に、他の電極及び絶縁層を備える層状ＭＥＭＳ構造物が提供され、さらに、第１の外側層におけるビア構造物と、好ましくは他の層に拡張し、ビア構造物を介して複数層に導電性を提供するためのビア構造物の中に延びる、多結晶シリコンと、さらに前記他の層の少なくとも選択された一つの層において前記電極プラグを囲む絶縁閉鎖を、前記プラグを前記選択された層のバルクから絶縁する。
【図１ａ】
2015146018.tif 000003
【図１ｂ】
2015146018.tif 000004
【図１ｃ】
2015146018.tif 000005
【図２】
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【図３ａ】
2015146018.tif 000007
【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
2015146018.tif 000011
【図４ａ】
2015146018.tif 000012
【図４ｂ】
2015146018.tif 000013
【図５】
2015146018.tif 000014
【図６】
2015146018.tif 000015
【図７】
2015146018.tif 000016
【図８】
2015146018.tif 000017
【図９】
2015146018.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月19日(2015.3.19)
【手続補正２】
【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】
ジンバル構造物によって基板に取付けられた偏向可能マイクロミラーを含むデバイスであって、
前記偏向可能マイクロミラーの下方の複数箇所に一以上の電極が設けられ、
前記電極に電位が適用されると前記マイクロミラーと前記電極との間に電界が生じ、
前記電界が前記電極に向かう引力を引き起こすことによって前記マイクロミラーが偏向され、
前記マイクロミラーは、所望の共振周波数を与える厚さとされた現実のミラー部分を含み、
前記ジンバル構造物は薄くされ、
前記マイクロミラーの下方に配置された前記電極は、前記基板を裏側から貫通するビア構造物を含み、
前記ビア構造物の表面は、前記現実の電極を形成するべく前記マイクロミラーに面しかつ前記マイクロミラーの下に配置されるデバイス。
【請求項２】
前記マイクロミラー自体が電極として機能するべく設けられる請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記マイクロミラーは、一部分が前記基板に取り付けられかつ一部分が自由に可動となるように懸架される請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記マイクロミラーはねじれアームによって前記基板に取り付けられる請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記マイクロミラーは、前記基板に設けられた垂直なポストにヒンジ構造物によって取り付けられる請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記ミラーはポストに取り付けられ、
前記ポストが前記ミラーの下方に設けられたヒンジ構造物に取り付けられることにより、前記ミラーが前記ヒンジ構造物を覆う請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記ジンバル構造物の選択された部品上及び前記支持構造物上にそれぞれ交差した櫛形電極が設けられ、
前記支持構造物上の電極に電圧印加がされると前記ミラーの偏向が生じる請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記マイクロミラー上に別個の電極素子が設けられる請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記マイクロミラーは、剛性フレーム部品を有し、かつ、残りの部品が低質量かつ高剛性を与えるべく薄くされる請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
シリコンの層状構造物を含む請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
３つの層を含む請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記ミラーはヒンジによって周囲の支持構造物に取り付けられる請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記ミラーの構造物をエッチングする前に、第１のマスキングにより通気孔前駆構造物が設けられ、
前記通気孔前駆構造物は、前記ミラー及びヒンジを作るためのエッチングが、前記ミラーを画定する輪郭が存在する第２のマスキングによるエッチングよりも高速に材料を掘り出す請求項１から１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【外国語明細書】
2015146018000001.pdf