(57)【要約】サブミクロンの構造的特徴を製造することを含む、電気機械システム構造を製造する方法を提供する。いくつかの実施形態では、構造的特徴は、リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも小さい。【選択図】図４
2021518277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程：
スタックを提供する工程であって、
前記スタックが、
平面で延在する構造層と、
前記構造層平面に平行な平面にある第１の部分、および
前記構造層平面を横断する平面にある第２の部分
を備える側壁層と、
前記側壁層と前記構造層との間に位置付けられ、前記構造層のエッチング選択性および前記側壁層のエッチング選択性とは異なるエッチング選択性を含む、エッチングストップ層と、
前記側壁層の第２の部分に平行な壁を備える、モールドと
を備える、提供する工程と、
前記エッチングストップ層を露出させるように、前記側壁層の第１の部分をエッチングする工程と、
前記モールドを除去する工程と、
前記側壁層の第２の部分が前記エッチングストップ層の一部分をマスキングするように、前記エッチングストップ層をエッチングする工程と、
前記側壁層の第２の部分を除去する工程と、
前記エッチングストップ層の前記一部分が前記構造層の一部分をマスキングするように、前記構造層をエッチングする工程と
を含む、電気機械システム構造を製造する方法。
【請求項２】
前記構造を提供することが、
前記側壁層を前記エッチングストップ層に付着させることと、
前記エッチングストップ層を前記構造層に付着させることと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記構造を提供することが、
前記側壁層の第２の部分が前記モールドに付着するように、前記側壁層を前記モールドに付着させることと、
前記側壁層の第１の部分が前記エッチングストップ層に取り付けられるように、前記側壁層を前記エッチングストップ層に付着させることと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記側壁層の第１の部分を除去した後に、前記モールドを除去する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
リソグラフィプロセスを使用して前記モールドをパターン化する工程をさらに含み、
前記側壁層の第２の部分が、前記リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも薄い、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
構造を提供することが、前記構造層と基板との間に犠牲層を位置付けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記構造層をエッチングした後に、前記犠牲層を除去する工程をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記スタックを提供する工程が、
前記基板を提供することと、
前記基板を提供した後に、前記犠牲層を前記基板に付着させることと、
前記犠牲層を前記基板に付着させた後に、前記構造層を前記犠牲層に付着させることと、
前記構造層を前記犠牲層に付着させた後に、前記エッチングストップ層を前記構造層に付着させることと、
前記エッチングストップ層を前記構造層に付着させた後に、前記モールドを前記エッチングストップ層に付着させることと、
前記モールドを前記エッチングストップ層に付着させた後に、リソグラフィプロセスを使用して前記モールドをパターン化することであって、前記側壁層の第２の部分が、前記リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも薄い、パターン化することと、
前記モールドをパターン化した後に、前記側壁層を前記モールドおよび前記エッチングストップ層に付着させることと
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ガラス基板を提供する工程と、
前記構造層の前記一部分を前記ガラス基板に取り付ける工程と、
ボロメータピクセルを前記構造層の前記一部分に取り付ける工程と
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
電気機械システムデバイスを提供する工程と、
前記エッチングストップ層の前記一部分を前記電気機械システムデバイスに取り付ける工程と
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記構造層の前記一部分が、幅２５０ｎｍ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ガラス基板と、
前記ガラス基板に結合された幅２５０ｎｍ未満の構造と、
前記構造に結合されたボロメータピクセルと
を備える、ボロメータ。
【請求項１３】
ガラス基板と、
請求項１によって製造され、前記ガラス基板に結合された構造と、
前記構造に結合されたボロメータピクセルと
を備える、ボロメータ。
【請求項１４】
ＬＣＤ−ＴＦＴによって電気機械システムデバイスを製造する工程と、
請求項１によって構造を製造する工程と、
前記構造を前記電気機械システムデバイスに結合させる工程と
を含む、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年３月１４日出願の米国仮出願第６２／６４２，９８５号の利益を主張するものであり、その内容全体は、すべての目的について参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
分野
本開示は、概して、微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）、ナノ電気機械システム（「ＮＥＭＳ」）、ならびにＭＥＭＳおよびＮＥＭＳを製造する方法に関する。より具体的には、本開示は、サブミクロンの特徴を製造することに関する。
【背景技術】
【０００３】
背景
低コストＬＣＤの製造方法は、大型で大規模アレイのＭＥＭＳおよびＮＥＭＳ構造を構築するための実行可能な代替案を提供する。そのような構造では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および付着集積回路は、感知および作動のための電子部品を提供することができる。
【０００４】
ＬＣＤの製造は、典型的に、フォトリソグラフィを使用するが、リソグラフィ能力は、標準的なＣＭＯＳ製造設備よりも遅れている。その結果、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスが狭い配線幅または他の特徴を必要とする場合、低コストＬＣＤ製造方法は、ＣＭＯＳ代替物よりも劣っている。
【発明の概要】
【０００５】
概要
本開示は、低コストでサブミクロンの特徴を有するＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスを生成するための方法を提供する。いくつかの実施形態は、リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも小さいパターン構造に対するエッジまたは側壁アプローチを利用する。本明細書で開示するように、異なる層の間の依存性を分離するために、エッチングストップ層が使用され得る。依存性を分離することは、パターン転写精度の向上、および材料選択におけるさらなる柔軟性を好都合に可能にし得る。
【０００６】
いくつかの実施形態では、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法は、平面で延在する構造層と、構造層平面に平行な平面にある第１の部分および構造層平面を横断する平面にある第２の部分を含む側壁層と、側壁層と構造層との間に位置付けられ、構造層のエッチング選択性および側壁層のエッチング選択性とは異なるエッチング選択性を含む、エッチングストップ層と、側壁層の第２の部分に平行な壁を備えるモールドと、を含むスタックを提供する工程と、側壁層の第１の部分をエッチングして、エッチングストップ層を露出させる工程と、モールドを除去する工程と、側壁層の第２の部分がエッチングストップ層の一部分をマスキングするように、エッチングストップ層をエッチングする工程と、側壁層の第２の部分を除去する工程と、エッチングストップ層の一部分が構造層の一部分をマスキングするように、構造層をエッチングする工程と、を含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、構造を提供することは、側壁層をエッチングストップ層に付着させることと、エッチングストップ層を構造層に付着させることと、を含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、構造を提供することは、側壁層の第２の部分がモールドに付着するように側壁層をモールドに付着させることと、側壁層の第１の部分がエッチングストップ層に取り付けられるように、側壁層をエッチングストップ層に付着させることと、を含む。
【０００９】
いくつかの実施形態では、本方法は、側壁層の第１の部分を除去した後に、モールドを除去する工程をさらに含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、本方法は、リソグラフィプロセスを使用してモールドをパターン化する工程を含む。いくつかの実施形態では、側壁層の第２の部分は、リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも薄い。
【００１１】
いくつかの実施形態では、構造を提供することは、構造層と基板との間に犠牲層を位置付けることを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、構造層をエッチングした後に、犠牲層を除去する工程をさらに含む。いくつかの実施形態では、スタックを提供する工程は、基板を提供することと、基板を提供した後に、犠牲層を基板に付着させることと、犠牲層を基板に付着させた後に、構造層を犠牲層に付着させることと、構造層を犠牲層に付着させた後に、エッチングストップ層を構造層に付着させることと、エッチングストップ層を構造層に付着させた後に、モールドをエッチングストップ層に付着させることと、モールドをエッチングストップ層に付着させた後に、リソグラフィプロセスを使用してモールドをパターン化することと、モールドをパターン化した後に、側壁層をモールドおよびエッチングストップ層に付着させることと、を含む。リソグラフィプロセスを使用してモールドがパターン化される一実施形態では、リソグラフィプロセスは、リソグラフィ限界を有する。いくつかの実施形態では、側壁層の第２の部分は、リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも薄い。この第２の部分のサイズが構造層の残りの部分の幅を（部分的に）制御するので、残存部分は、好都合に、リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも狭くすることができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、本方法は、ガラス基板を提供する工程と、構造層の一部分をガラス基板に取り付ける工程と、ボロメータピクセルを構造層の一部分に取り付ける工程と、をさらに含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、本方法は、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスを提供する工程と、エッチングストップ層の一部分をＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスに取り付ける工程と、をさらに含む。
【００１４】
いくつかの実施形態では、構造層の一部分は、幅２５０ｎｍ未満である。
【００１５】
いくつかの実施形態では、電気機械システム構造を製造する方法は、第１の材料を提供する工程と、第３の材料を形成するために第１の材料の中へ拡散する第２の材料を堆積させる工程と、第１の材料および第３の材料のうちの１つを除去する工程と、を含む。
【００１６】
いくつかの実施形態では、第１の材料を提供する工程は、第１の材料を基板上に堆積させることを含む。いくつかの実施形態では、第２の材料および第３の材料は、基板の中へ拡散しない。
【００１７】
いくつかの実施形態では、第１の材料は、アモルファスシリコンであり、第２の材料は、金属である。いくつかの実施形態では、方法は、第２の材料の拡散の前に、第２の材料をアニールする工程を含む。いくつかの実施形態では、金属は、ニッケルである。
【００１８】
いくつかの実施形態では、第１の材料および第３の材料のうちの１つを除去する工程は、第１の材料を除去することと、第３の材料を除去することと、を含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、第２の材料を堆積させる工程は、第１の間隔だけ分離された複数の第２の材料特徴を第１の材料上に堆積させることを含む。いくつかの実施形態では、第２の材料は、第１の材料の中へ拡散して、第１の間隔よりも小さい第２の間隔だけ分離された複数の第３の材料特徴を形成する。いくつかの実施形態では、第１の材料を除去することは、第１の間隔よりも小さい間隙だけ分離された複数の第３の材料特徴をもたらす。いくつかの実施形態では、第３の材料を除去することは、第１の間隔よりも小さい幅を有する複数の第１の材料特徴をもたらす。
【００２０】
いくつかの実施形態では、第１の間隔だけ分離された複数の第２の材料特徴を堆積させることは、各々が第１の間隔に等しい幅を有する複数の第４の材料特徴を第１の材料上に堆積させることと、第２の材料が第１の材料の中へ拡散するときに、第３の材料が層内寸法において増大し、クロス層寸法において第４の材料によって境界されるように、第２の材料を第１の材料および第４の材料上に堆積させることと、第４の材料を除去することと、を含む。
【００２１】
いくつかの実施形態では、第１の材料を提供する工程は、第１の材料のモールドを提供することを含む。いくつかの実施形態では、第２の材料を堆積させる工程は、第２の材料をモールドの側部上に堆積させることを含む。いくつかの実施形態では、第２の材料は、モールドの側部を通して第１の材料の中へ拡散する。
【００２２】
いくつかの実施形態では、第１の材料を提供する工程は、第２の材料が第１の材料の中へ拡散する側部とは異なるモールドの側部に第４の材料を提供することを含む。いくつかの実施形態では、第２の材料を堆積させる工程は、第２の材料を第４の材料上に堆積させることを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態では、方法は、リソグラフィ限界を有するリソグラフィプロセスを使用し、本方法は、第１の材料の層を提供する工程と、第２の材料が第１の材料の中へ拡散して第３の材料を作成するように、第２の材料の層を堆積させる工程と、第１の材料または第３の材料のうちの１つを除去して、リソグラフィ限界よりも小さい特徴サイズまたは特徴間隙を残す工程と、を含む。
【００２４】
いくつかの実施形態では、第２の材料を堆積させる工程は、リソグラフィプロセスを使用して、リソグラフィ限界よりも小さい間隙を有する複数の第２の材料特徴を堆積させることを含む。
【００２５】
いくつかの実施形態では、第１の材料を提供する工程は、リソグラフィプロセスを使用して、第１の材料のモールドを堆積させることを含む。いくつかの実施形態では、第２の材料を堆積させる工程は、第２の材料をモールドの側部上に堆積させることを含む。いくつかの実施形態では、第２の材料は、モールドの側部の第１の材料の中へ拡散する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、方法は、ガラス基板を提供する工程と、除去されていない第１の材料または（本明細書で説明する方法のいずれかによって）除去されていない第３の材料を使用して製造された構造をガラス基板に取り付ける工程と、除去されていない第１の材料または除去されていない第３の材料を使用して製造した構造にボロメータピクセルを取り付ける工程と、を含む。
【００２７】
いくつかの実施形態では、方法は、電気機械システムデバイスを提供する工程と、除去されていない第１の材料または（本明細書で説明する方法のいずれかによって）除去されていない第３の材料を使用して製造された構造を電気機械システムデバイスに取り付ける工程と、を含む。いくつかの実施形態では、除去されていない第１の材料または除去されていない第３の材料を使用して製造した構造は、幅２５０ｎｍ未満である。
【００２８】
いくつかの実施形態では、ボロメータは、ガラス基板と、幅２５０ｎｍ未満の構造と、構造に結合されたボロメータピクセルと、を含む。
【００２９】
いくつかの実施形態は、材料拡散を利用して、リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも小さい構造をパターン化する。これらの実施形態は、質量制限変換プロセスを好都合に使用して、サブリソグラフィ特徴を画定する。いくつかの実施形態では、特徴が、その後の製作のためのマスクとして、または活性材料として使用される。
【００３０】
いくつかの実施形態では、ボロメータは、ガラス基板と、本明細書で説明する製造方法のいずれかによって製造された構造と、構造に結合されたボロメータピクセルと、を含む。
【００３１】
いくつかの実施形態では、製造する方法は、ＬＣＤ−ＴＦＴプロセスを使用してＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスを製造する工程と、本明細書で説明する方法のいずれかによって構造を製造する工程と、構造をＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスに結合させる工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図２】一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図３】一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図４】図４Ａ〜Ｈは、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図５】一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図６】一実施形態による、ボロメータを例示する。
【図７】図７Ａ〜Ｂは、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図８】一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図９】図９Ａ〜Ｂは、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図１０】一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図１１】一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図１２】一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図１３】一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図１４】一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図１５】一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法を例示する。
【図１６】一実施形態による、電気機械システムを製造する方法１６００を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
例示的態様の詳細な説明
実施形態の以下の説明では、本明細書の一部を形成し、実践することができる具体的な実施形態の例示によって示される、添付図面が参照される。開示される実施形態の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を使用することができ、構造的な変更を行うことができることを理解されたい。
【００３４】
本開示は、低コストでサブミクロンの特徴を有するＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスを生成するための方法を提供する。いくつかの実施形態は、リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも小さい構造をパターン化するために、エッジまたは側壁を利用する。本明細書に開示するように、異なる層の間の依存性を分離するために、およびパターン転写精度を向上させるために、エッチングストップ層が使用され得る。依存性を分離することは、パターン転写精度の向上、および材料選択におけるさらなる柔軟性を好都合に可能にし得る。
【００３５】
図１は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法１００を例示する。方法１００は、スタックを提供する工程１０２と、エッチングストップ層を露出させるために、側壁層の平行部分をエッチングする工程１０４と、モールドを除去する工程１０６と、側壁層の横断部分がエッチングストップ層をマスキングするように、エッチングストップ層をエッチングする工程１０８と、側壁層の横断部分を除去する工程１１０と、エッチングストップ層の一部分が構造層をマスキングするように、構造層をエッチングする工程１１２と、を含む。いくつかの実施形態では、スタックを提供する工程は、（１）平面で延在する構造層、（２）構造層平面を横断する平面にある横断部分および構造層平面に平行な平面にある平行部分を含む側壁層、（３）側壁層と構造層との間に位置付けられ、構造層のエッチング選択性および側壁層のエッチング選択性とは異なるエッチング選択性を含む、エッチングストップ層、および（４）側壁層の第２の部分に平行な壁を備えるモールド、を提供することを含む。いくつかの実施形態では、側壁層、構造層、およびエッチングストップ層は、互いに当接しており、いくつかの実施形態では、モールドは、側壁層およびエッチングストップ層に当接しており、いくつかの実施形態では、追加の層（複数可）が、エッチングストップ層と側壁層との間に、構造層とエッチングストップ層との間に、エッチングストップ層とモールドとの間に、または側壁層とモールドとの間に位置付けられる。
【００３６】
本明細書で使用するとき、「エッチング選択性」は、特定のエッチング液またはエッチングプロセスに対する異なる材料の相対的なエッチング速度を指すと理解することができる。２つの材料は、材料のエッチング速度が所与のエッチング液またはエッチングプロセスに対して異なるときに、異なるエッチング選択性を有する。例えば、同じエッチング液に対して、一方の材料の層が比較的迅速にエッチングされ得、もう一方が比較的にゆっくりエッチングされ得るか、またはまったくエッチングされない。いくつかの実施形態では、側壁層、構造層、およびエッチングストップ層の材料は、一方のエッチング液が、側壁層に対して高いエッチング速度、およびエッチングストップ層に対して低いエッチング速度を有し、別のエッチング液が、エッチングストップ層に対して高いエッチング速度、および構造層に対して低いエッチング速度を有するように選択され得る。本明細書の実施形態は、異なるエッチング選択性を有するエッチングストップ層を加えることによって、構造層と側壁層との間の依存性を好都合に排除し得るか、または低減させ得る。これは、構造層を選択する際のより高い柔軟性をさらに可能にし、また、異なる構造層材料に対して製造方法を再使用することをさらに可能にし得る。
【００３７】
いくつかの実施形態では、側壁層の平行部分は層と平面にある。いくつかの実施形態では、側壁層の横断部分は、平行部分と同じ平面にない。いくつかの実施形態では、横断部分は、平行部分の平面に対して９０度にあり、他の実施形態では、横断部分は、異なる角度にある。いくつかの実施形態では、横断部分は、３０度〜１３０度の角度にある。
【００３８】
いくつかの実施形態では、層をエッチングする工程は、層を異方性エッチングすることを含む。いくつかの実施形態では、モールドは、平行部分が除去された後に除去される。いくつかの実施形態では、モールドは、平行部分が除去される前に除去される。
【００３９】
いくつかの実施形態では、モールドを除去する工程は、エッチングストップ層および側壁層に対する選択性によってモールドをエッチングすることを含む。エッチングストップ層は、構造層に対する（モールド除去中の）エッチング選択性を好都合に低減させ得る。エッチングストップ層がなければ、モールドエッチングは、構造層に対しても選択的でなければならない。これは、構造層の選択に影響を及ぼす場合があり、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造としてのその最高の機能に対して構造層が最適化されなければならないので、不利であり得る。モールドエッチング選択性を適応させることは、構造層の利用可能な選択肢を低減させ得る。
【００４０】
いくつかの実施形態では、側壁層、モールド、およびエッチングストップ材料は、角度およびフーティングなどの所与の横断部分プロファイルを達成するように選択される。いくつかの実施形態では、モールド高さは、パターンを転写するのに十分な横断部分高さを達成するように選択される。いくつかの実施形態では、モールド角度は、側壁層の十分な段差被覆性および均一性に対して選択される。
【００４１】
いくつかの実施形態では、横断部分は、モールドの周囲にループを作成する。いくつかの実施形態では、ループは、別々の構造部材を作成するために分割される。いくつかの実施形態では、モールドは、側壁層をエッチング中にキャップされ得る。
【００４２】
いくつかの実施形態では、方法は、リソグラフィプロセスを使用してモールドをパターン化する工程を含み、側壁層の横断部分は、リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも薄い。いくつかの実施形態では、リソグラフィ限界は、関連するリソグラフィプロセスで画定することができる最も細い線であると理解することができる。いくつかの実施形態では、リソグラフィ限界は、１μｍである。そのような実施形態では、構造層の残存部分は、リソグラフィ限界よりも小さい幅を有する。
【００４３】
いくつかの実施形態では、レーザは、堆積させた層からモールドを切断する。横断部分に平行な壁を有するモールドを提供するための他の方法は、本開示の範囲内である。いくつかの実施形態では、横断部分は、横断部分がモールド壁に当接するようなモールド壁の側壁である。
【００４４】
いくつかの実施形態では、構造を提供することは、側壁層をエッチングストップ層に付着させることと、エッチングストップ層を構造層に付着させることと、を含む。いくつかの実施形態では、側壁層／エッチングストップ層をエッチングストップ層／構造層に付着させることは、側壁層／エッチングストップ層をエッチングストップ層／構造層上に堆積させることを含む。いくつかの実施形態では、エッチング選択性は、転写パターンが正確であり、かつ高い横断部分（シャドウイング効果を好都合に低減させ得る）を必要としないように選択される。
【００４５】
いくつかの実施形態では、構造層の一部分は、幅２５０ｎｍ未満である。いくつかの実施形態では、パターンの「幅」は、パターンの層（すなわち、パターンが形成された層）の長手方向寸法におけるパターンの寸法であると理解することができる。いくつかの実施形態では、構造層の一部分は、幅１０ｎｍ未満である。いくつかの実施形態では、層の「厚さ」は、層の長手方向寸法に対して垂直な層の寸法であると理解することができる。
【００４６】
方法１００（または本明細書で説明する任意の方法）は、記載したステップの順序を必要としない場合があることが理解されるべきである。例えば、方法１００において、１０８で側壁層の横断部分を除去する工程は、構造層をエッチングする前または後に行うことができる。
【００４７】
図２は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法２００を例示する。方法２００は、方法１００と併せて行われ得る。例えば、方法２００は、方法１００のステップ１０２の一部分として行うことができる。そのような実施形態では、構造を提供することは、２０２で、側壁層の横断部分がモールドに付着するように、側壁層をモールドに付着させることと、２０４で、側壁層の平行部分がエッチングストップ層に取り付けられるように、側壁層をエッチングストップ層に付着させることと、を含む。
【００４８】
図３は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法３００を例示する。方法３００は、方法１００と併せて行われ得る。例えば、方法３００は、方法１００のステップ１０２の一部分として行うことができる。そのような実施形態では、スタックを提供する工程１０２は、構造層と基板との間に犠牲層を位置付けること３０２を含む。いくつかの実施形態では、方法３００は、構造層をエッチングした後に、犠牲層を除去すること３０４をさらに含む。いくつかの実施形態では、スタックを提供する工程１０２は、基板を提供することと、基板を提供した後に、犠牲層を基板に付着させることと、犠牲層を基板に付着させた後に、構造層を犠牲層に付着させることと、構造層を犠牲層に付着させた後に、エッチングストップ層を構造層に付着させることと、エッチングストップ層を構造層に付着させた後に、モールドをエッチングストップ層に付着させることと、モールドをエッチングストップ層に付着させた後に、リソグラフィプロセスを使用してモールドをエッチングストップ層にパターン化することと、モールドをエッチングストップ層に付着させた後に、側壁層をモールドおよびエッチングストップ層に付着させることであって、側壁層の横断部分が、リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも薄い、付着させることと、を含む。
【００４９】
図４は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法４００を例示する。図４Ａでは、モールド４０２、エッチングストップ４０４、構造層４０６、犠牲層４０８、および基板４１０が加えられている。層は、例示するスタックを生成するのに十分な任意の順序で加えることができる。層は、堆積または他の機構によって加えることができる。いくつかの実施形態では、基板４１０が最初に提供され、次いで、犠牲層４０８が基板４１０上に堆積され、次いで、構造層４０６が犠牲層４０８上に堆積され、次いで、エッチングストップ４０４が構造層４０６上に堆積され、そして、リソグラフィを使用してモールド４０２がパターン化される。いくつかの実施形態では、モールドの高さは、狭いパターンをエッチングストップ４０４に忠実に転写するために必要な側壁層の横断部分高さによって決定される。いくつかの実施形態では、モールド４０２の壁角度は、側壁層４１２の十分な段差被覆性および均一性のために調製される。
【００５０】
いくつかの実施形態では、側壁層の平行部分が除去された後に側壁層の横断部分をモールド上に残すために、十分な段差被覆性および均一性が必要である。横断側壁の一部を除去し得る、側壁層の一部のオーバーエッチングが必要とされ得る。いくつかの実施形態では、長方形の残存する横断側壁がエッチング均一性に使用され、これは、（例えば、側壁の上部分が、下部分よりもさらにモールド壁から延在するブレッドローフプロファイルと比較して）良好な段差被覆性、均一性を必要とし得る。いくつかの実施形態では、フーティングの段差被覆性は、モールドが除去されるときに横断部分が適切に固定されるために重要である。例えば、フーティングの段差被覆性が不十分である場合は、平行セクションと横断セクションとが出会う隅部が、フーティングを弱める空隙を不都合に含み得る。
【００５１】
図４Ｂでは、モールド４０２の周囲の横断部分４１２（ｂ）およびエッチングストップ４０４上の平行部分４１２（ａ）を形成するために、側壁層４１２が加えられる。平行部分４１２（ａ）は、構造層の平面に平行な平面にあり、横断部分４１２（ａ）は、構造層の平面を横断する平面にある。いくつかの実施形態では、側壁層の厚さは、最終構造の幅を画定する。いくつかの実施形態では、側壁層４１２の厚さは、５０ｎｍ〜１μｍである。いくつかの実施形態では、側壁層の厚さは、５０〜２５０ｎｍである。
【００５２】
いくつかの実施形態では、横断部分４１２（ｂ）は、エッチングストップ４０４の表面から他の表面まで約０．５μｍ延在する。いくつかの実施形態では、横断部分４１２（ｂ）は、エッチングストップ４０４から他の表面まで約２、３、または５μｍ延在する。
【００５３】
横断部分４１２（ｂ）は、平行部分４１２（ａ）の平面から横断方向に延在する。横断部分４１２（ｂ）の少なくとも一部は、平行部分４１２（ａ）よりも構造層４０６から遠くにある。
【００５４】
いくつかの実施形態では、横断部分４１２（ｂ）の厚さは、平行部分４１２（ａ）の厚さに被覆率を乗算することによって決定される。いくつかの実施形態では、横断部分の被覆率は、０．１〜１．０である。
【００５５】
いくつかの実施形態では、モールド４０２は、アモルファスシリコン、様々な有機材料（ポリイミド、フォトレジスト）、モリブデン、酸化物、または窒化物である。いくつかの実施形態では、モールド４０２は、厚さ０．５〜５μｍである。
【００５６】
いくつかの実施形態では、エッチングストップ４０４は、平面で堆積される。いくつかの実施形態では、エッチングストップ４０４は、酸化アルミニウム、別の酸化物、シリコン、窒化物、または金属（例えば、モリブデン、クロム、タングステン）である。いくつかの実施形態では、エッチングストップ４０４の材料は、良好なエッチング選択性をモールド４０２、構造層４０６、および側壁層４１２に提供するように選択される。いくつかの実施形態では、エッチングストップ４０４は、良好なエッチング選択性を構造層４０６に提供するように選択され、モールド４０２および側壁４１２は、良好なエッチング選択性をエッチングストップ４０４に提供するように選択される。例えば、いくつかの実施形態では、それぞれ、構造層４０６は、シリコンまたは金属であり、エッチングストップ４０４は、金属またはシリコンであり、モールド４０２および側壁層４１２は、選択されたエッチングストップ４０４を補完するように選択される。このようにして、エッチングストップ４０４は、構造層４０６と側壁層４１２との間の依存性を好都合に低減させ得る。依存性を低減させることは、構造層４０６および側壁層４１２に対するより幅広い材料の選択を可能にし、また、より幅広いプロセスの選択を可能にし、エッチングストップ４０４は、側壁層４１２およびモールド４０２による制限を伴わずに、構造部分（４０６ａ、下で説明する）の機能に対して好適である材料およびプロセスの選択を可能にする。エッチングストップ４０４はまた、特により深い構造パターン（より長いエッチングを必要とし、したがって、エッチングストップ４０４を伴わないより大きい横断部分を必要とする）を有する、より良好なパターン転写も好都合に提供し得る。
【００５７】
いくつかの実施形態では、エッチングストップ４０４は、厚さ５ｎｍ〜１μｍである。
【００５８】
いくつかの実施形態では、構造層４０６は、平面で堆積される。いくつかの実施形態では、構造層４０６は、金属、シリコン、酸化物、または窒化物である。具体的な例としては、窒化チタン、酸化インジウムスズ、窒化ケイ素、酸化インジウム亜鉛、またはアモルファスシリコンが挙げられる。構造層４０６の厚さは、結果として生じる構造によって提供される機能に依存し得る。いくつかの実施形態では、構造層４０６の厚さは、０．０１〜１０μｍである。
【００５９】
いくつかの実施形態では、犠牲層４０８は、平面で堆積され、ポリイミド、モリブデン、シリコン、炭素、二酸化ケイ素、ゲルマニウム、またはアルミニウムである。いくつかの実施形態では、犠牲層４０８の厚さは、０．１〜１０μｍである。
【００６０】
いくつかの実施形態では、基板４１０は、平面状であり、また、シリコン、ガラス、ステンレス鋼、またはプラスチックである。いくつかの実施形態では、基板４１０の厚さは、０．０５〜５ｍｍであり、基板４１０の幅は、直径０．５インチ〜３ｍ×３ｍである。
【００６１】
本開示の全体を通して説明する層は、様々な方法によって堆積させることができる。そのような方法としては、ＣＶＤ（化学蒸着）、スパッタリング、および蒸着が挙げられるが、これらに限定されない。
【００６２】
いくつかの実施形態では、マスクは、（図４に示すように）側壁層４１２がモールド４０２の頂部全体にわたって延在しない（すなわち、側壁層の横断部分のみがモールドに接触する）ように、モールド４０２の上に配置される。いくつかの実施形態では、マスクは、追加のエッチング選択性を横断部分に提供する、第２のモールド層である。第１のモールド層は、高いエッチング選択性を必要とすることなく、厚さの大部分を好都合に提供することができる。
【００６３】
図４Ｃでは、側壁層４１２は、異方性エッチングを受け、示すようなプロファイルをもたらす（平行部分４１２ａが除去され、横断部分４１２ｂが残る）。いくつかの実施形態では、異方性エッチングは、エッチングストップ４０４およびモールド４０２に対して良好な選択性を有する。いくつかの実施形態では、モールド４０２は、追加のエッチング選択性（上記を参照されたい）を提供するための材料によってキャップされる。いくつかの実施形態では、側壁層４１２、モールド４０２、およびエッチングストップ４０４の材料特性は、角度およびフーティングなどの、達成可能な横断部分プロファイルを画定する。
【００６４】
図４Ｄでは、モールド４０２が除去されている。エッチングストップ４０４がなければ、このエッチングは、構造層４０６に対する選択性を必要とする。本明細書で説明する実施形態は、構造層４０６がその最高の機能に対して最適化される必要があるので、より大きい柔軟性および精度を提供し得る。他の層のエッチング選択性に適合させることは、その最高の機能を弱め得るかまたは損ない得る。エッチングストップ４０４を加えることによって、構造層のエッチング選択性は、側壁層のエッチング中の考慮事項でなくなる。
【００６５】
図４Ｅでは、横断部分パターンは、エッチングストップ４０４に転写されて、エッチングストップパターン４０４ａを作成する。いくつかの実施形態では、エッチングストップパターン４０４ａの幅は、側壁層の横断部分４１２ｂの厚さによって決定される（上で提供した典型的な寸法を参照されたい）。エッチングストップ４０４は、非常に薄くすることができる（いくつかの事例では、１０ｎｍ未満）ので、パターン転写を正確にすることができる。いくつかの実施形態では、この精度は、横断部分の高さを好都合に低減させ得、そうでない場合は、エッチングストップ４０４のエッチング中にシャドウイング効果を生じさせ得る。さらなる利点として、本明細書で説明する実施形態は、構造層４０６のオーバーエッチングを低減させ得る。
【００６６】
図４Ｆでは、パターン化されたエッチングストップ４０４ａを残して、横断部分４１２ｂが除去される。いくつかの実施形態では、ステップ（ａ）〜（ｆ）を繰り返して、論理的「ＡＮＤ」パターンをエッチングストップ４０４に加えて、２つの寸法に沿って狭い構造（例えば、ドット）を作成する。いくつかの実施形態では、複数のエッチングストップ層が使用される。いくつかの実施形態では、追加のエッチングストップパターンが同じ層に作成される。これは、パターン構造層４０６を二重にする必要を好都合に低減させることができる。例えば、この方法を使用して、極めて微細なドットが作成され得る。
【００６７】
図４Ｇでは、エッチングストップパターン４０４ａは、構造層４０６に転写され、犠牲材料上で停止し、構造パターン４０６ａを作成する。薄いエッチングストップ４０４ａは、正確なパターン転写を好都合に補助することができる。いくつかの実施形態では、構造パターン４０６ａの幅は、エッチングストップパターン４０４ａの幅によって決定される（上で提供した典型的な寸法を参照されたい）。
【００６８】
図４Ｈでは、エッチングストップパターン４０４ａが除去されている。いくつかの実施形態では、エッチングストップパターン４０４ａは、廃棄される。他の実施形態では、エッチングパターン４０４ａをさらなる処理で使用して、エッチングストップの所望の機械的、電気的、または化学的性質を活用する。例えば、エッチングパターン４０４ａは、表層不動態化のために、または電気的もしくは熱的な絶縁もしくは伝導のために、赤外線吸収体として、または機械的支持のために、使用され得る。最後に、犠牲層４０８を除去して、自立型構造４０６ａを剥離させる。
【００６９】
図５は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法５００を例示する。いくつかの実施形態では、方法５００は、方法１００と併せて行われる。方法５００は、ガラス基板５０２を提供する工程と、構造層の一部分（例えば、方法１００においてステップ１１０によって生成された構造層の一部分、または方法８００において第１の材料または第３の材料のうちの１つを使用して作成された特徴）をガラス基板５０４に取り付ける工程と、ボロメータピクセルを構造層５０６の一部分に取り付ける工程と、を含む。本明細書で説明する方法は、ガラスリソグラフィ能力の均一性が制限されるので、ガラス基板製造プロセスにおいて有利であり得る。さらなる利点として、ガラスは、高い熱容量を有するので、ガラス基板は、大きい熱の貯蔵部であり；ボロメータピクセルをガラス基板から分離する薄い構造を製造することによって、本明細書の実施形態は、ガラス基板とボロメータピクセルとの間の断熱材としてより良好な役割を果たし得る。
【００７０】
いくつかの実施形態では、方法５００は、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスを提供する工程と、エッチングストップ層の一部分をＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスに取り付ける工程と、をさらに含む。
【００７１】
図６は、一実施形態による、ボロメータ６００を例示する。ボロメータ６００は、ガラス基板６０６と、ガラス基板６０６に結合された幅２５０ｎｍ未満の構造６０４と、構造６０４に結合されたボロメータピクセル６０２と、を含む。ボロメータ６００のいくつかの実施形態では、構造６０４は、活性領域をガラスから熱的に分離するヒンジである。
【００７２】
いくつかの実施形態では、ボロメータは、ガラス基板と、本明細書で説明する方法のいずれかから製造され、ガラス基板に結合された構造と、構造に結合されたボロメータピクセルと、を含む。
【００７３】
いくつかの実施形態では、ボロメータは、ＬＣＤ−ＴＦＴ製造プロセスによって製造されたＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスと、本明細書で説明する方法のいずれかによって製造した構造と、を含む。いくつかの実施形態では、構造は、本明細書で説明するエッチングストップ部分である。
【００７４】
図７は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法７００を例示する。いくつかの実施形態では、側壁７０２は、モールド７０４を取り囲み、完全なループを作成し、構造特徴は、完全なループ（図７Ａ、左側および右側は、それぞれ、上面図および側面図である）を形成するように配設される。他の実施形態では、本明細書で説明するエッチングストップまたは構造層のいずれかは、ループを形成せず、代わりに、別々の構造部材を作成する。
【００７５】
いくつかの実施形態では、例えば、グレースケールリソグラフィ（図７Ｂ、左側および右側は、それぞれ、上面図および側面図である）を使用して、楔状のモールドが作成される。これらの実施形態では、側壁層７１２が堆積するときに、側壁の高さは、モールド７１４の周囲で変動する。モールドの楔の底部には、側壁が存在しないので、ループを形成しない。側壁高さは、他の２つの側部に沿って漸減する。そのような側壁からエッチングストップ層に転写されるパターンの長さは、側壁とエッチングストップ層との選択性に依存する。
【００７６】
本明細書で説明する側壁の方法は、堆積させた膜厚を使用して、平面内寸法においてサブミクロンの特徴サイズを作成することによって、設計ルールの限界を好都合に克服し得る。これらの方法は、堆積とエッチングプロセスとの間の異方性の違いを活用することができ、ターゲット材料は、画定されたモールド特徴の側部に堆積させた材料が残るように、パターン化されたモールド層の上に等方的に堆積され、その後に異方性エッチングが続く。モールド層が除去されると、残っている側壁材料は、モールドの長さ、膜厚、およびモールド高さによってそれぞれ制御される、長さ、幅、および高さ寸法を有する。
【００７７】
図８は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法８００を例示する。方法８００は、８０２で第１の材料を提供する工程と、８０４で第２の材料を堆積させて第３の材料を形成する工程と、８０６で第１の材料および第３の材料のうちの１つを除去する工程と、を含む。いくつかの実施形態では、方法８００は、質量制限変換プロセスを好都合に活用して、サブリソグラフィ特徴を画定する。これらの特徴は、その後の製作のためのマスクとして、または活性材料自体として、使用することができる。好都合に、質量制限変換プロセスは、時間非依存型であり、第３の材料の量は、開始の反応物の量によって制御することができる。
【００７８】
いくつかの実施形態では、第３の材料を形成するために、第２の材料が第３の材料の中へ拡散する。これらの実施形態では、第１の材料への第２の材料の有限の堆積は、第２の材料が、第１の材料の中へ拡散すること、ならびに第１および第２の材料の組み合わせであり、かつ層内寸法において第２の材料の幅を超えて増大することができる第３の材料を作成することを可能にする。いくつかの実施形態では、（例えば、アニールによる温度上昇を通して）エネルギーがシステムに加えられて、第２の材料の第１の材料の中への拡散を引き起こす。第３の材料の拡大および増大は、第１または第２の材料が使い切られるまで続く。エネルギーの追加を伴う実施形態では、拡大および増大は、エネルギーを除去することによって制御することができる。例えば、熱が加えられる場合、第３の材料の増大は、温度が第３の材料の形成温度よりも低くなるまで、または拡散が少なくなる温度まで続き得る。エネルギーの付加および制御の他の例としては、システム内の圧力を管理すること、および／または材料を加えて第１および第２の材料のうちの１つにおける材料の変化（例えば、化学反応）を引き起こす（拡散を開始する）ことが挙げられる。いくつかの実施形態では、第２の材料は、拡散を開始するためにエネルギーの付加を必要としない。
【００７９】
第３の材料は、第１の材料に対するエッチング選択性を有し、それによって、第１または第３の材料の選択的除去を可能にする。いくつかの実施形態では、８０６で第１の材料および第３の材料のうち１つを除去する工程は、第１の材料を除去することと、第３の材料を除去することと、を含む。いくつかの実施形態では、方法８００は、残留する第２の材料（例えば、第１の材料の中へ拡散しなかった第２の材料）を除去する工程を含む。
【００８０】
いくつかの実施形態では、８０２で第１の材料を提供する工程は、第１の材料を基板上に堆積させることを含み、第２の材料および第３の材料は、基板の中へ拡散しない。基板は、拡散バリアを交差平面方向に好都合に提供して、変換プロセスを横方向に生じさせることができる（いくつかの実施形態では、第１の材料または第２の材料は、交差平面拡散を通じた平面内拡散を本質的に促進する）。いくつかの実施形態では、基板は、ガラスである。他の材料（例えば、窒化ケイ素、および窒化チタンなど）を拡散バリアとして使用することができる。
【００８１】
いくつかの実施形態では、第１の材料は、アモルファスシリコンであり、第２の材料は、金属である。アモルファスシリコンは、第１の材料の他の選択肢に勝るいくつかの利点を提供し得る。例えば、アモルファスシリコンとケイ素化合物との間には優れたエッチング選択性が存在し、高い欠陥密度は、高速ディフューザ（Ｎｉ４など）の拡散速度を低下させ、アモルファス構造は、優先的な拡散方向を与えず、均一な横方向拡散を生じさせる。いくつかの実施形態では、金属は、ニッケルである。ニッケルは、結晶シリコン内の高速侵入ディフューザであるので、この手順方法の有利な金属であり得る。アモルファスシリコンを使用する実施形態では、ニッケルの高速拡散は、アモルファスシリコンの欠陥によって低減させる（それによって、良好に制御する）ことができる。
【００８２】
いくつかの実施形態では、第２の材料は、ニッケル、酸素、窒素、ホウ素、リン、およびヒ素のうちの１つを含む。いくつかの実施形態は、第２の材料の拡散前に、第２の材料をアニールすること（例えば、金属をアニールすること）を含み得る。第１の材料がアモルファスシリコンであり、第２の材料がニッケルである一実施形態では、Ｎｉシリサイドの変換温度は、３００℃よりも低く、これは、ＣＭＯＳプロセスの最高温度よりも好都合に低い。
【００８３】
図９Ａは、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法９００を例示する。方法９００は、第１の材料９０４としてアモルファスシリコンを使用し、第２の材料９０２として金属を使用する、方法８００の具体的な例である。方法９００はまた、基板９０６としてガラスも含む。アモルファスシリコン、金属、およびガラスを記載しているが、他の材料を使用することができることを認識するべきである。
【００８４】
方法９００で、金属９０２は、ガラス基板９０６に位置付けられたアモルファスシリコン薄膜９０４上にパターン化される。金属９０２は、（例えば、アニールした後に）拡散し、アモルファスシリコン９０４と反応して、ケイ素化合物９０８を形成する。反応は、すべての方向に持続するが、アモルファスシリコン層の下の拡散バリア（ガラス）によって制限される。その結果、反応は、金属源を使い切るまで、強制的に横方向に持続される。結果として生じたものは、元の金属パターンの形状および中央位置を有するが、ＬＳｉｌｉの量だけ各横方向寸法に広がった、アモルファスシリコンマトリックスのケイ素化合物パターンが生じる。リソグラフィにより画定された金属および得られたケイ素化合物の平面内寸法間のこの違いを利用して、サブリソグラフィ特徴を作成し、画定することができる。
【００８５】
金属エッジＬＳｉｌｉに関する一次元のケイ素化合物の横方向拡散長さは、以下の関係式を使用して計算することができる。
2021518277.tif 000003
式中、Ｗｍは、金属／露出特徴の幅であり、ｔｍは、金属の厚さであり、ｔＳｉは、アモルファスシリコンの厚さである。図９Ａに表す２Ｄ概略図に対応し得るこの式は、残留金属が残っていない完全な変換を想定している。任意の所与のケイ素化合物に対して、消費した金属およびシリコンは等しい量ではないので、ケイ素化合物固有の補正係数ＣＳｉは、より多くの予測可能性を提供することができる。
【００８６】
いくつかの実施形態では、本方法は、リソグラフィ限界を有するリソグラフィプロセスの使用を含む。そのような実施形態では、第１の材料および第３の材料のうちの１つを除去することは、それぞれ、リソグラフィ限界よりも小さい特徴サイズまたは特徴間隙を残す。
【００８７】
いくつかの実施形態では、第２の材料を堆積させることは、第２の材料が第１の材料の中へ拡散して、第１の間隔よりも小さい第２の間隔だけ分離された複数の第３の材料特徴を形成するように、第１の間隔だけ分離された複数の第２の材料特徴を第１の材料上堆積させることを含む。第１の材料を除去することは、第１の間隔よりも小さい間隙だけ分離された複数の第３の材料特徴をもたらす。第３の材料を除去することは、第１の間隔よりも小さい幅を有する複数の第１の材料特徴をもたらす。
【００８８】
図９Ｂは、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法９２０を例示する。方法９２０で、金属９２２は、ピッチ「ａ」によってパターン化される。金属９２２がアモルファスシリコン９２４と反応した後に、パターン化されたケイ素化合物９２８の間に結果として生じるピッチは、ａ’（ａ’＜ａ）である。図９Ｂに示すように、アモルファスシリコンまたはケイ素化合物の除去は、ポジまたはネガのパターン転写をもたらし、前者は、溝（間隙）を作成し、後者は、ストリップを形成する。元のピッチ「ａ」がリソグラフィ限界に設定されている場合、得られる特徴（溝またはストリップ）のどちらの寸法も、そのリソグラフィ限界よりも小さい。
【００８９】
式１に戻ると、ＬＳｉｌｉは、金属と利用可能なアモルファスシリコンとの比に、および金属層の幅に比例する。これらの依存性によって、パターン関連の結果を生じさせることができる。例えば、方法９２０を考える。金属線の幅は、以下の関係式によって制限され得る。
2021518277.tif 000004
式中、「ａ」は、堆積させた金属特徴の間のエッジ間の距離であり、ａ’は、所望のケイ素化合物特徴の間のエッジ間の距離である。「ａ」が所与のリソグラフィプロセスの解像度限界であると仮定すると、金属幅および金属／Ｓｉ比は、以下の関係式によって制限され得る。
2021518277.tif 000005
【００９０】
図１０は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法１０００および１０２０を例示する。方法１０００は、方法８００を使用して層の連続部分を作成するための方法を示す。方法１０００で、第２の材料１００２は、第２の材料特徴の間に間隙を残すように第１の材料１００４上にパターン化される。第２の材料１００２が第１の材料１００４と反応するとき、反応は、第２の材料１００２の特徴の間の間隙を埋めるように拡大し、第３の材料１００８の連続部分をもたらす。方法１０２０は、第３の材料１０２８に所望の幅ａ１’の特徴を作製するための方法を示す。方法１０２０で、様々な間隙（ａ２、ａ３、・・・）だけ分離された第２の材料１０２２の追加的なパターンを組み合わせて、間隙を残さない（ａ２’、ａ３’、・・・＝０）ように、および他に場所には、第１および第２の材料を組み合わせて、非ゼロの間隙ａ１’を提供するように、第１の材料１０２４と反応させる。
【００９１】
図１１は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法１１００を例示する。方法１１００は、両方の平面内の寸法のリソグラフィ限界よりも小さい特徴を同時に作成することができる。本明細書で説明する方法のいずれかを、方法１１００と共に使用することができる。方法１１００は、第２の材料１１０２が第１の材料１１０４上にパターン化された、第１の材料１１０４を例示する。第２の材料１１０２は、一方の寸法が間隙「ａ」だけ分離され、他方の寸法が間隙「ｂ」だけ分離された特徴を有する、２つの寸法でパターン化され、第２の材料１１０２および第１の材料１１０４は、それぞれ、間隙ａ’および間隙ｂ’を有する第３の材料１１０８を作製するように組み合わせる。輪郭１１１０は、左側の画像の第２の材料１１０２の輪郭を繰り返し、また、二次元の第２の材料のパターンのサイズと二次元の第３の材料のパターンとの違いを例示するために提供される。
【００９２】
図１２は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法１２００を例示する。いくつかの実施形態では、方法１２００は、方法８００、９００、１０００、１１００、またはこれらの方法の組み合わせと併せて行われる。方法１２００は、１２０２で、第１の材料を提供する工程と、１２０４で、各々が第１の間隔に等しい幅を有する複数の第４の材料特徴を第１の材料上に堆積させる工程と、１２０６で、第２の材料が第１の材料の中へ拡散するときに、第３の材料が層内寸法において増大し、クロス層寸法において第４の材料によって境界されるように、第２の材料を第１の材料および第４の材料上に堆積させる工程と、１２０８で、第４の材料を除去する工程と、１２１０で、第１の材料および第３の材料のうちの１つを除去する工程と、を含む。
【００９３】
図１３は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法１３００を例示する。方法１３００で、第１の材料１３０４は、アモルファスシリコンであり、第２の材料１３０２は、金属であり、基板１３０６は、ガラスであり、第４の材料１３１０は、酸化物である。ここで、金属／アモルファスシリコンの界面は、挟まれた酸化物層の開口部を通して制御され、ブランケット金属堆積を可能にし、ケイ素化合物１３０８を作成する。サブリソグラフィ解像度特徴は、金属、酸化物、およびアモルファスシリコンまたはケイ素化合物のいずれかのその後の除去後に、残したままにすることができる。
【００９４】
図１４は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法１４００を例示する。いくつかの実施形態では、方法１４００は、方法８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、またはこれらの方法の組み合わせと併せて行われる。方法１４００は、モールド１４０２を有する第１の材料を提供する工程と、第２の材料がモールドの側部を通して第１の材料中へ拡散して、第３の材料を形成するように、第２の材料をモールド１４０４の側部上に堆積させる工程と、第１の材料および第３の材料１４０６のうちの１つを除去する工程と、を含む。
【００９５】
いくつかの実施形態では、第１の材料１４０２を提供する工程は、第２の材料が第１の材料の中へ拡散する側部とは異なるモールドの側部に第４の材料を提供することを含み、第２の材料１４０４を堆積させる工程は、第２の材料を第４の材料上に堆積させることを含む。方法１４００で、アモルファスシリコンモールドのスタックの露出したエッジから変換が始まるので、変換に利用可能な金属源が側壁上に堆積するものに制限されると仮定すると、横方向ケイ素化合物特徴のサイズは、単に金属側壁の厚さ、
2021518277.tif 000006
によって表される。より遠方の源、例えばガラス表面にアモルファスシリコン／金属の界面の近くに配置された金属からの金属拡散は、小さい接続断面のため、有意に貢献しない場合がある。
【００９６】
いくつかの実施形態では、方法１４００は、リソグラフィ限界を有するリソグラフィプロセスを使用する工程と、リソグラフィプロセスを使用して第１の材料のモールドを堆積させる工程と、を含む。第２の材料を堆積させる工程は、第２の材料をモールドの側部上に堆積させることを含むことができ、第２の材料は、モールド側部の第１の材料の中へ拡散する。そのような実施形態では、第１の材料および第３の材料のうちの１つを除去する工程は、それぞれ、リソグラフィ限界よりも小さい特徴サイズまたは特徴間隙を残す。
【００９７】
図１５は、一実施形態による、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法１５００を例示する。方法１５００で、金属１５０２をモールド１５０４上に堆積させる。モールド１５０４の側部１５０４ａが露出し、金属１５０２の側壁１５０２ａが側部１５０４ａに接触する。１５００に表すように、拡散およびケイ素化合物変換を可能にする唯一の領域は、金属が側部１５０４ａ上のアモルファスシリコンと直接接触する場所である。追加された頂部酸化物１５１０は、拡散バリアとして作用して、非横方向ケイ素化合物の形成および拡散を防止することができる（方法１２００および１３００に関して上で説明したプロセスに類似する）。緊密な接触を行うことができる場所を（パターン化エッチング、その後の等方性金属の堆積を介して、特定の領域を開口することによって）画定することによって、ケイ素化合物の単一特徴を、その後のアニールステップおよび材料除去ステップによって作成することができる。方法１５２０では、リソグラフィにより画定された同じ特徴からの２つの側部は、アモルファスシリコン／金属の接触を提供する。したがって、方法１５２０では、ケイ素化合物の形成が両側に生じ、２つの特徴を作成する可能性が残る。
【００９８】
第３の材料を作成するために第１および第２の材料の組み合わせを含む、本明細書で説明するプロセスは、いくつかの利点を提供する。これらのプロセスは、複数の寸法の特徴を作成することができる。これらのプロセスは、時間非依存型であり、第１および第２の材料のサイズによって制限される。これらのプロセスでは、第３の材料のプロファイルは、容易に制御される。
【００９９】
図１６は、一実施形態による、電気機械システムを製造する方法１６００を例示する。電気機械システムを製造するために、方法１６００のプロセスステップの全部または一部を使用すること、および異なる順序で使用することができる。
【０１００】
方法１６００は、ステップ１６０２で、基板を提供することを含む。いくつかの実施形態では、基板は、ガラスで作製される。いくつかの実施形態では、基板は、低温多結晶シリコンである。いくつかの実施形態では、基板は、特性を微調整するために追加要素を含む、ホウケイ酸塩である。ホウケイ酸塩の例は、アルカリ土類ホウケイ酸塩（ホウ素、アルミニウム、および様々なアルカリ土類元素を含むケイ酸塩）を生成する、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｅａｇｌｅ（商標）によるものである。他の変形形態は、Ａｓａｈｉ  Ｇｌａｓｓ（商標）またはＳｃｈｏｔｔ（商標）から入手可能である。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、電気機械システムを製造するために、フラットパネルガラスプロセスを使用する。いくつかの実施形態では、電気機械システムを製造するために、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）プロセスを使用する。いくつかの実施形態では、ＯＬＥＤディスプレイプロセスまたはＸ線検査盤プロセスを使用する。フラットパネルガラスプロセスを用いることは、基板サイズの増加を可能にし得、それによって、より多い基板当たりの電気化学システムを可能にし、これは、処理コストを低減させる。「パネルレベル」サイズとしては、６２０ｍｍ×７５０ｍｍ、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、１１００ｍｍ×１３００ｍｍ、１３００ｍｍ×１５００ｍｍ、１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ、１９５０ｍｍ×２２５０ｍｍ、および２２００ｍｍ×２５００ｍｍを挙げることができる。さらに、パネルレベルを製造する際の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）もまた、コストを低減させることができ、よって、例えば、ＬＣＤ−ＴＦＴプロセスが有益であり得る。
【０１０２】
方法１６００は、ステップ１６０４で、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳを基板に加えることを含む。構造の追加を説明するために、ＭＥＭＳ／ＮＥＭＳを使用するが、本開示の範囲から逸脱することなく、他の構造を加えることができることが認識されるべきである。パネルレベル処理を使用する実施形態では、ＭＥＭＳ／ＮＥＭＳ構造は、ＬＣＤ−ＴＦＴプロセスを使用して加えられ得る。
【０１０３】
ステップ１６０４の後に、随意のステップ１６１６で、サブプレート化することが続き得る。ステップ１６１６は、基板が、その後のステップで使用される処理装置よりも大きいときに使用され得る。例えば、パネルレベルプロセス（ＬＣＤなど）を使用する場合、いくつかの実施形態は、（ステップ１６０４で）パネルをウエハサイズに切断して、（例えば、ＣＭＯＳ製造装置を使用して）さらなる処理を行うことを含む。他の実施形態では、同じサイズ基板が、方法１６００の全体を通して使用される（すなわち、ステップ１６１６は、使用されない）。
【０１０４】
方法１６００は、ステップ１６０６で、基板からＭＥＭＳ／ＮＥＭＳを剥離させることを含む。
【０１０５】
方法１６００は、ステップ１６０８で、剥離後処理を行うことを含む。そのような剥離後処理は、平坦化などのさらなるプロセスステップのためのＭＥＭＳ／ＮＥＭＳ構造を準備し得る。ウエハレベル処理では、平坦化としては、化学的機械的平坦化を挙げることができる。いくつかの実施形態では、さらなるプロセスステップは、エッチバックを含み、フォトレジストをトポグラフィの上へスピン塗布して、より平坦な表面を生成し、次いで、この表面をエッチングする。エッチング時間のより高い制御は、より滑らかな表面プロファイルをもたらし得る。いくつかの実施形態では、さらなるプロセスステップとしては、「スピンオンガラス」が挙げられ、ガラスを含む有機バインダをトポグラフィの上へスピン塗布し、結果として生じたものを焼成して、有機溶剤を取り除き、より滑らかな表面を残す。
【０１０６】
方法１６００は、必要に応じて、ステップ１６１０で、ＭＥＭＳ／ＮＥＭＳ構造の真空カプセル化を含む。真空カプセル化は、デバイスの寿命を延ばすのに有益であり得る。
【０１０７】
方法１６００は、ステップ１６１２で、読み出し集積回路（ＲＯＩＣ）の取り付けおよび屈曲性／ＰＣＢの取り付けを含む。本明細書で説明するプロセスおよびデバイスは、信号処理に必要とされる領域が、感知物理学によって表される感知領域よりもはるかに小さくなり得るという、さらなる利点を有し得る。大抵の場合、信号処理に対してはあまり良好ではない技術ノードに関してＣＭＯＳが選択されるので、これは、信号処理が最良の技術に実装されないという、さらなる問題につながる。本明細書で説明するプロセスは、より好適なＣＭＯＳを使用し、領域を小さくすることができ、よって、より良好な感知領域を使用し、低コストのＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）製造を利用することができる。いくつかの実施形態では、ＲＯＩＣは、特定の電磁波長（例えばＸ線、ＴＨｚ、ＬＷＩＲ）を感知するように特に設計されている。
【０１０８】
方法１６００は、ステップ１６１４で、個片化を含む。いくつかの実施形態は、センサのプロパティを考慮し得る、較正およびチッププログラミングを含み得る。本明細書で説明する方法は、ガラスリソグラフィ能力の均一性が制限されるので、ガラス基板製造プロセスにおいて有利であり得る。さらなる利点として、ガラスは、高い熱容量を有するので、ガラス基板は、大きい熱の貯蔵部であり；ボロメータピクセルをガラス基板から分離する薄い構造を製造することによって、本明細書の実施形態は、ガラス基板とボロメータピクセルとの間の断熱材としてより良好な役割を果たし得る。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、ボロメータは、方法１６００を使用して製造される。図６は、例示的なボロメータを例示する。ボロメータは、様々な用途で使用することができる。例えば、長波長赤外線（ＬＷＩＲ、約８〜１４μｍの波長）のボロメータは、自動車用および商用セキュリティ業界で使用することができる。例えば、ＱＶＧＡ、ＶＧＡ、および他の解像度を有するＬＷＩＲボロメータ。テラヘルツ（ＴＨｚ、約１．０〜０．１ｍｍの波長）のボロメータは、セキュリティ（例えば、空港乗客セキュリティスクリーニング）および医療（医療用撮像）で使用することができる。例えば、ＱＶＧＡ解像度および他の解像度を有するＴＨｚボロメータ。いくつかの電気化学システムは、Ｘ線センサまたはカメラシステムを含むことができる。同様に、ＬＷＩＲおよびＴＨｚセンサが、カメラシステムで使用される。いくつかの電気機械システムは、内視鏡および外視鏡などの医療用撮像に適用される。
【０１１０】
他の電気機械システムとしては、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）システムのためのスキャナが挙げられる。例えば、レーザビームの空間特性（例えば、ビームポインティング）を形成することができる、光学スキャナ。電気機械システムは、慣性センサ（例えば、入力刺激が直線運動または角運動である）を含む。いくつかのシステムは、生物学的感知および生物学的治療のプラットフォーム（例えば、生化学的薬剤が検出される）で使用され得る。
【０１１１】
いくつかの態様では、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を製造する方法は、平面で延在する構造層と、構造層平面に平行な平面にある第１の部分および構造層平面を横断する平面にある第２の部分を含む側壁層と、側壁層と構造層との間に位置付けられ、構造層のエッチング選択性および側壁層のエッチング選択性とは異なるエッチング選択性を含む、エッチングストップ層と、側壁層の第２の部分に平行な壁を備えるモールドと、を含むスタックを提供する工程と、側壁層の第１の部分をエッチングして、エッチングストップ層を露出させる工程と、モールドを除去する工程と、側壁層の第２の部分がエッチングストップ層の一部分をマスキングするように、エッチングストップ層をエッチングする工程と、側壁層の第２の部分を除去する工程と、エッチングストップ層の一部分が構造層の一部分をマスキングするように、構造層をエッチングする工程と、を含む。
【０１１２】
いくつかの態様では、上記の態様の構造を提供することは、側壁層をエッチングストップ層に付着させることと、エッチングストップ層を構造層に付着させることと、を含む。
【０１１３】
いくつかの態様では、上記の態様のいずれかの構造を提供することは、側壁層の第２の部分がモールドに付着するように側壁層をモールドに付着させることと、側壁層の第１の部分がエッチングストップ層に取り付けられるように、エッチングストップ層を構造層に付着させることと、を含む。
【０１１４】
いくつかの態様では、上記の態様のいずれかの方法は、側壁層の第１の部分を除去した後に、モールドを除去する工程をさらに含む。
【０１１５】
いくつかの態様では、上記の態様のいずれかの方法は、リソグラフィプロセスを使用してモールドをパターン化する工程を含む。いくつかの態様では、側壁層の第２の部分は、リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも薄い。
【０１１６】
いくつかの態様では、上記の態様のいずれかの構造を提供することは、構造層と基板との間に犠牲層を位置付けることを含む。いくつかの態様では、上記の態様の方法は、構造層をエッチングした後に、犠牲層を除去する工程をさらに含む。いくつかの態様では、２つの上記の態様のいずれかのスタックを提供する工程は、基板を提供することと、基板を提供した後に、犠牲層を基板に付着させることと、犠牲層を基板に付着させた後に、構造層を犠牲層に付着させることと、構造層を犠牲層に付着させた後に、エッチングストップ層を構造層に付着させることと、エッチングストップ層を構造層に付着させた後に、モールドをエッチングストップ層に付着させることと、モールドをエッチングストップ層に付着させた後に、リソグラフィプロセスを使用してモールドをパターン化することであって、側壁層の第２の部分が、リソグラフィプロセスのリソグラフィ限界よりも薄い、パターン化することと、モールドをパターン化した後に、側壁層をモールドおよびエッチングストップ層に付着させることと、を含む。
【０１１７】
いくつかの態様では、上記の態様のいずれかの方法は、ガラス基板を提供する工程と、構造層の一部分を基板に取り付ける工程と、ボロメータピクセルを構造層の一部分に取り付ける工程と、をさらに含む。
【０１１８】
いくつかの態様では、上記の態様のいずれかの方法は、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスを提供する工程と、エッチングストップ層の一部分をＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスに取り付ける工程と、をさらに含む。
【０１１９】
いくつかの態様では、上で説明した態様のいずれかの構造層の一部分は、幅２５０ｎｍ未満である。
【０１２０】
いくつかの態様では、電気機械システム構造を製造する方法は、第１の材料を提供する工程と、第３の材料を形成するために、第１の材料の中へ拡散する第２の材料を堆積させる工程と、第１の材料および第３の材料のうちの１つを除去する工程と、を含む。
【０１２１】
いくつかの態様では、第１の材料を提供する工程は、第１の材料を基板上に堆積させることを含む。いくつかの態様では、第２の材料および第３の材料は、基板の中へ拡散しない。
【０１２２】
いくつかの態様では、第１の材料は、アモルファスシリコンであり、第２の材料は、金属である。いくつかの態様では、本方法は、第２の材料の拡散の前に、第２の材料をアニールすることを含む。いくつかの態様では、金属は、ニッケルである。
【０１２３】
いくつかの態様では、第１の材料および第３の材料のうちの１つを除去する工程は、第１の材料を除去することと、第３の材料を除去することと、を含む。
【０１２４】
いくつかの態様では、第２の材料を堆積させる工程は、第１の間隔だけ分離された複数の第２の材料特徴を第１の材料上に堆積させることを含む。いくつかの態様では、第２の材料は、第１の材料の中へ拡散して、第１の間隔よりも小さい第２の間隔だけ分離された複数の第３の材料特徴を形成する。いくつかの態様では、第１の材料を除去する工程は、第１の間隔よりも小さい間隙だけ分離された複数の第３の材料特徴をもたらす。いくつかの態様では、第３の材料を除去することは、第１の間隔よりも小さい幅を有する複数の第１の材料特徴をもたらす。
【０１２５】
いくつかの態様では、第１の間隔だけ分離された複数の第２の材料特徴を堆積させることは、各々が第１の間隔に等しい幅を有する複数の第４の材料特徴を第１の材料上に堆積させることと、第２の材料が第１の材料の中へ拡散するときに、第３の材料が層内寸法において増大し、クロス層寸法において第４の材料によって境界されるように、第２の材料を第１の材料および第４の材料上に堆積させることと、第４の材料を除去することと、を含む。
【０１２６】
いくつかの態様では、第１の材料を提供する工程は、第１の材料のモールドを提供することを含む。いくつかの態様では、第２の材料を堆積させる工程は、第２の材料をモールドの側部上に堆積させることを含む。いくつかの態様では、第２の材料は、モールドの側部を通して第１の材料の中へ拡散する。
【０１２７】
いくつかの態様では、第１の材料を提供する工程は、第２の材料が第１の材料の中へ拡散する側部とは異なるモールドの側部に第４の材料を提供することを含む。いくつかの態様では、第２の材料を堆積させる工程は、第２の材料を第４の材料上に堆積させることを含む。
【０１２８】
いくつかの態様では、方法は、リソグラフィ限界を有するリソグラフィプロセスを使用し、本方法は、第１の材料の層を提供する工程と、第２の材料が第１の材料の中へ拡散して第３の材料を作成するように、第２の材料の層を堆積させる工程と、リソグラフィ限界よりも小さい特徴サイズまたは特徴間隙を残すために、第１の材料または第３の材料のうちの１つを除去する工程と、を含む。
【０１２９】
いくつかの態様では、第２の材料を堆積させる工程は、リソグラフィプロセスを使用して、リソグラフィ限界よりも小さい間隙を有する複数の第２の材料特徴を堆積させることを含む。
【０１３０】
いくつかの態様では、第１の材料を提供する工程は、リソグラフィプロセスを使用して、第１の材料のモールドを堆積させることを含む。いくつかの態様では、第２の材料を堆積させる工程は、第２の材料をモールドの側部上に堆積させることを含む。いくつかの態様では、第２の材料は、モールドの側部の第１の材料の中へ拡散する。
【０１３１】
いくつかの態様では、方法は、ガラス基板を提供する工程と、除去されていない第１の材料または（上で説明した態様のいずれかによって）除去されていない第３の材料を使用して製造された構造をガラス基板に取り付ける工程と、除去されていない第１の材料または除去されていない第３の材料を使用して製造した構造にボロメータピクセルを取り付ける工程と、を含む。
【０１３２】
いくつかの態様では、方法は、電気機械システムデバイスを提供する工程と、除去されていない第１の材料または（上で説明した態様のいずれかによって）除去されていない第３の材料を使用して製造された構造を電気機械システムデバイスに取り付ける工程と、を含む。いくつかの態様では、除去されていない第１の材料または除去されていない第３の材料を使用して製造した構造は、幅２５０ｎｍ未満である。
【０１３３】
いくつかの態様では、ボロメータは、ガラス基板と、幅２５０ｎｍ未満の構造と、構造に結合されたボロメータピクセルと、を含む。
【０１３４】
いくつかの態様では、ボロメータは、ガラス基板と、本明細書で説明する方法のいずれかによって製造された構造と、構造に結合されたボロメータピクセルと、を含む。
【０１３５】
いくつかの態様では、製造する方法は、ＬＣＤ−ＴＦＴプロセスを使用してＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスを製造する工程と、本明細書で説明する方法のいずれかによって構造を製造する工程と、構造をＭＥＭＳまたはＮＥＭＳデバイスに結合させる工程と、を含む。
【０１３６】
添付図面を参照して、開示する実施形態を十分に説明したが、当業者には、様々な変更および修正が明らかになることに留意されたい。そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲によって定義されるような開示する実施形態の範囲内に含まれると理解するべきである。
【０１３７】
本明細書で説明する様々な実施形態の説明において使用する用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけのものであり、限定することを意図しない。説明する様々な実施形態の説明および添付の特許請求の範囲で使用するとき、単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、別途文脈が明確に指示しない限り、複数形を含むことを意図している。「および／または」という用語は、本明細書で使用するときに、関連する列挙した品目の１つ以上の任意のおよびすべての可能な組み合わせを指し、包含することも理解されるであろう。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用するとき、述べられる特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはこれらのグループの存在または追加を排除しないことが、さらに理解されるであろう。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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2021518277.tif 000024
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