(57)【要約】【課題】可動構造部のスティッキングを抑制するのに適するとともに、歩留りよく製造するのに適するマイクロ可動素子、そのようなマイクロ可動素子を製造するのに用いることのできるウエハ、及び、そのようなウエハを製造するための方法を提供する。【解決手段】本発明のウエハ製造方法は、例えば、プレ第２層上にポリシリコンまたはアモルファスシリコンを成膜することによって微細凹凸面を形成する工程と、プレ第２層の微細凹凸面上にプレ中間層を形成する工程と、プレ第１層およびプレ第２層を、微細凹凸面上のプレ中間層を介して接合する工程とを含む。本発明のマイクロ可動素子Ｘ１は、例えば前記のウエハに加工を施すことによって得られたものであって、第１層において成形された構造部６２Ａと、構造部６２Ａに空隙を介して対向する部位を有して構造部６２Ａに対して相対変位可能な、第２層において成形された構造部６１とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層と、当該第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたマイクロ可動素子であって、
前記第１層において成形された第１構造部と、
前記第１構造部に空隙を介して対向し且つ前記第１構造部側に微細凹凸面を伴う部位、を有して当該第１構造部に対して相対変位可能な、前記第２層において成形された第２構造部と、を備えるマイクロ可動素子。
【請求項２】
前記微細凹凸面は、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンの成膜によって前記第２層に設けられたものであるか、或は、エッチング処理によって前記第２層表面に形成されたものである、請求項１に記載のマイクロ可動素子。
【請求項３】
前記微細凹凸面の表面粗さは、１０ｎｍ以上であり、且つ、前記中間層の厚さの２０％以下である、請求項１または２に記載のマイクロ可動素子。
【請求項４】
第１層と、
前記第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、
前記第１および第２層の間の中間層と、からなる積層構造を含むウエハ。
【請求項５】
前記微細凹凸面は、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンの成膜によって前記第２層に設けられたものであるか、或は、エッチング処理によって前記第２層表面に形成されたものである、請求項４に記載のウエハ。
【請求項６】
第１層と、当該第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含むウエハを製造するための方法であって、
プレ第２層上にポリシリコンまたはアモルファスシリコンを成膜することによって、或は、プレ第２層の表面にエッチング処理を施すことによって、微細凹凸面を形成する工程と、
前記プレ第２層の前記微細凹凸面上にプレ中間層を形成する工程と、
前記プレ第２層およびプレ第１層を、前記プレ中間層を介して接合する工程と、を含むウエハ製造方法。
【請求項７】
第１層と、当該第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含むウエハを製造するための方法であって、
プレ第２層上にポリシリコンまたはアモルファスシリコンを成膜することによって、或は、プレ第２層の表面にエッチング処理を施すことによって、微細凹凸面を形成する工程と、
前記プレ第２層の前記微細凹凸面上にプレ中間層を形成する工程と、
前記プレ中間層上に材料を堆積させることによって第１層を形成する工程と、を含むウエハ製造方法。
【請求項８】
前記プレ中間層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはアルミナ膜である、請求項６または７に記載のウエハ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロマシニング技術により形成されるマイクロ可動素子、並びに、マイクロ可動素子を製造するのに用いることのできるウエハおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な技術分野において、マイクロマシニング技術により形成される微小構造を有する素子の応用化が図られている。そのような素子には、例えば角速度センサや、加速度センサ、マイクロミラー素子など、微小な可動部または振動部を有するマイクロ可動素子が含まれる。角速度センサおよび加速度センサは、例えば、ビデオカメラやカメラ付き携帯電話の手振れ防止機能、カーナビゲーションシステム、エアバック開放タイミングシステム、車やロボット等の姿勢制御システムの用途で、利用される。マイクロミラー素子は、例えば光ディスク技術や光通信技術の分野において、光反射機能を担う素子として利用される。これらマイクロ可動素子は、一般に、固定部と、変移可能な可動構造部と、当該固定部および可動構造部を連結する連結部とを備える。このようなマイクロ可動素子については、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９７００号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１３６４号公報
【特許文献３】特開２００６−７２２５２号公報
【０００４】
図１３は、従来のマイクロ可動素子の一例であるマイクロ可動素子Ｘ２を表す。マイクロ可動素子Ｘ２は、固定部８１および可動構造部８２を備え、所定の機能を担う素子として構成されたものである。固定部８１および可動構造部８２は、図外の連結部によって連結されている。可動構造部８２は、図１３にて例えば矢印Ｄで示すように変位することが可能に設けられている。
【０００５】
図１４は、マイクロ可動素子Ｘ２の製造方法における一部の工程を、図１３に相当する部分断面の変化として表す。マイクロ可動素子Ｘ２の形成においては、まず、図１４（ａ）に示すような材料基板９０を用意する。材料基板９０は、いわゆるＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハであり、シリコン層９１と、シリコン層９２と、これらの間の中間層９３とからなる積層構造を有する。中間層９３の厚さは１μｍ程度である。
【０００６】
次に、図１４（ｂ）に示すように、シリコン層９１に対して所定のマスクを介して異方性ドライエッチング処理を施すことにより、シリコン層９１において成形されるべき部位（例えば、固定部８１の一部、可動構造部８２、連結部）を形成する。
【０００７】
次に、図１４（ｃ）に示すように、シリコン層９２に対して所定のマスクを介して異方性ドライエッチング処理を施すことにより、シリコン層９２において成形されるべき部位（例えば、固定部８１の一部）を形成する。
【０００８】
次に、図１４（ｄ）に示すように、中間層９３に対して等方性エッチング処理を行うことにより、中間層９３において、露出する部位と、固定部８１および可動構造部８２の間に介在する部位とを除去する。以上のような過程を含む方法によって、マイクロ可動素子Ｘ２は製造される。
【０００９】
マイクロ可動素子Ｘ２では、その製造過程における図１４（ｄ）を参照して上述したエッチング工程の後や、素子駆動時に、図１５に示すように、可動構造部８２が固定部８１に不意に固着するスティッキングが生ずる場合がある。スティッキングが生じると、可動構造部８２は変位することができず、マイクロ可動素子Ｘ２は動作不能となる。
【００１０】
このようなスティッキングが生じるのを回避するため、図１４（ｄ）を参照して上述したエッチング工程の後に、固定部８１において可動構造部８２に対向する面８１ａおよび可動構造部８２において固定部８１に対向する面８２ａに対して主に、所定の等方性ドライエッチング処理または等方性ウェットエッチング処理を施すことによって、面８１ａ，８２ａが粗化される場合がある。面８１ａ，８２ａが所定の程度の粗さを有すると、スティッキングは抑制される。また、スティッキングが生じるのを回避するため、図１４（ｄ）を参照して上述したエッチング工程の後に、主に面８１ａ，８２ａが、例えば撥水性シリル化コーティングされる場合がある。
【００１１】
しかしながら、これらの手法では、例えば面８１ａ，８２ａが広いと、相対向する面８１ａ，８２ａを充分に粗化することや充分にコーティングすることが困難な場合がある。また、これら手法は、マイクロ可動素子Ｘ２の各部位の構造を形成した後に追加的な工程を実施することによって実現されるところ、追加的工程の実施は、マイクロ可動素子Ｘ２の製造における歩留りの観点からは好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような事情の下で考え出されたものであって、スティッキングを抑制するのに適するとともに、歩留りよく製造するのに適するマイクロ可動素子、そのようなマイクロ可動素子を製造するのに用いることのできるウエハ、および、そのようなウエハを製造するための方法を、提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の第１の側面によるとマイクロ可動素子が提供される。このマイクロ可動素子は、第１層と、当該第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたものである。本マイクロ可動素子は、第１層において成形された第１構造部と、当該第１構造部に空隙を介して対向し且つ第１構造部側に微細凹凸面を伴う部位、を有して第１構造部に対して相対変位可能な（例えば接近離反動可能な）、第２層において成形された第２構造部と、を備える。本マイクロ可動素子は、例えば角速度センサや加速度センサとして構成されている。
【００１４】
本マイクロ可動素子における第１構造部は、例えば、前記のような積層構造を有する材料基板の中間層が部分的に露出するように第１層に対して異方性ドライエッチング処理を施すことによって当該第１層において成形された部位であり、第２構造部は、例えば、第２層に対して異方性ドライエッチング処理を施すことによって当該第２層において成形された部位である。そして、例えば等方性ウェットエッチングにより、中間層において第１および第２構造部間に介在する部分を除去することによって、第１構造部と第２構造部とが、空隙を介して対向することとなる。第２構造部の第１構造部側の表面は、材料基板を構成していた第２層における第１層側微細凹凸面の一部であり、微細凹凸を伴う。第２構造部がこのような微細凹凸面を有することにより、本マイクロ可動素子においては、第１構造部と第２構造部とが不意に固着してしまうスティッキングは、抑制される。
【００１５】
加えて、本マイクロ可動素子の製造過程においては、第１および第２構造部が成形される前からスティッキング抑制用微細凹凸が存在するので、第１構造部および／または第２構造部を成形した後にスティッキング抑制用のエッチング処理やコーティング処理を行う必要はない。このようなマイクロ可動素子は、歩留りよく製造するのに適する。
【００１６】
以上のように、本発明の第１の側面に係るマイクロ可動素子は、第１および第２構造部間のスティッキングを抑制するのに適するとともに、歩留りよく製造するのに適するのである。
【００１７】
本発明の第２の側面によるとウエハが提供される。このウエハは、第１層と、当該第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、第１および第２層の間の中間層と、からなる積層構造を含む。このようなウエハは、第１の側面に係るマイクロ可動素子を製造するための上記の材料基板として用いることができる。
【００１８】
本発明の第１および第２の側面において、好ましくは、第２層の微細凹凸面は、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンの成膜によって第２層に設けられたものであるか、或は、エッチング処理によって第２層表面に形成されたものである。これらの手法によると、第２層において、スティッキングを抑制するための適当な微細凹凸を形成することが可能である。例えば、第２層の微細凹凸面の表面粗さは、１０ｎｍ以上であり、且つ、中間層の厚さの２０％以下である。
【００１９】
本発明の第３の側面によると、第１層と、当該第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含むウエハを製造するための方法が提供される。この方法は、プレ第２層の表面にポリシリコンまたはアモルファスシリコンを成膜することによって、或は、プレ第２層の表面にエッチング処理を施すことによって、微細凹凸面を形成する工程と、プレ第２層の微細凹凸面上にプレ中間層を形成する工程と、当該プレ第２層およびプレ第１層を、微細凹凸面上に形成されたプレ中間層を介して接合する工程とを含む。本方法によると、第２の側面に係るウエハを適切に製造することができる。
【００２０】
本発明の第４の側面によると、第１層と、当該第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含むウエハを製造するための別の方法が提供される。この方法は、プレ第２層上にポリシリコンまたはアモルファスシリコンを成膜することによって、或は、プレ第２層の表面にエッチング処理を施すことによって、微細凹凸面を形成する工程と、プレ第２層の微細凹凸面上にプレ中間層を形成する工程と、プレ中間層上に材料を堆積させることによって第１層を形成する工程とを含む。本方法によっても、第２の側面に係るウエハを適切に製造することができる。
【００２１】
本発明の第３および第４の側面において、好ましくは、プレ中間層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、およびアルミナ膜などの絶縁膜である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１から図８は、本発明に係るジャイロセンサＸ１を表す。図１はジャイロセンサＸ１の一部省略平面図であり、図２はジャイロセンサＸ１の他の一部省略平面図である。図３から図８は、各々、図１の線III−III、線IV−IV、線V−V、線VI−VI、線VII−VII、および線VIII−VIIIに沿った断面図である。
【００２３】
ジャイロセンサＸ１は、ランド部１０と、内フレーム２０と、外フレーム３０と、一対の連結部４０と、一対の連結部５０と、検出用電極６１（図１において省略）と、検出用電極６２Ａ，６２Ｂ（図２において省略）と、駆動用電極７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７２Ｂとを備え、角速度センサとして構成されたものである。また、ジャイロセンサＸ１は、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術により、いわゆるＳＯＩ（silicon on insulator）基板であるウエハに対して加工を施すことによって製造されたものである。当該ウエハは、例えば、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。図１では、第１シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表し、図２では、第２シリコン層に由来して絶縁層より紙面手前方向に突き出る部位について、斜線ハッチングを付して表す。
【００２４】
ランド部１０は、上記の第１シリコン層に由来する部位である。ランド部１０には、図３および図５に示すように、導電プラグ１１が埋め込み形成されている。
【００２５】
内フレーム２０は、例えば図３に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部２１と、第２シリコン層に由来する第２層部２２と、これらの間の絶縁層２３とからなる積層構造を有する。第１層部２１は、図１に示すように、部分２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆを含む。部分２１ａ〜２１ｆは、空隙を介して互いに分離している。
【００２６】
外フレーム３０は、例えば図３および図４に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部３１と、第２シリコン層に由来する第２層部３２と、これらの間の絶縁層３３とからなる積層構造を有する。第１層部３１は、図１に示すように、部分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈを含む。部分３１ａ〜３１ｈは、空隙を介して周囲と分離し、ジャイロセンサＸ１における外部接続用の端子部を構成する。
【００２７】
一対の連結部４０は、ランド部１０および内フレーム２０を連結するための部位であり、上記の第１シリコン層に由来する。各連結部４０は、二本のトーションバー４１からなる。図１に示すように、一方の連結部４０の各トーションバー４１は、ランド部１０に接続するとともに内フレーム２０の第１層部２１の部分２１ａに接続し、ランド部１０および部分２１ａを電気的に接続する。他方の連結部４０の各トーションバー４１は、ランド部１０に接続するとともに内フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｄに接続し、ランド部１０および部分２１ｄを電気的に接続する。このような一対の連結部４０は、ランド部１０の揺動動作の軸心Ａ１を規定する。内フレーム２０の側からランド部１０の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー４１を含む各連結部４０は、ランド部１０の揺動動作における不要な変位成分の発生を抑制するのに好適である。
【００２８】
一対の連結部５０は、内フレーム２０および外フレーム３０を連結するための部位であり、上記の第１シリコン層に由来する。各連結部５０は、三本のトーションバー５１，５２，５３からなる。図１に示すように、一方の連結部５０におけるトーションバー５１は、内フレーム２０の第１層部２１の部分２１ａに接続するとともに外フレーム３０の第１層部３１の部分３１ａに接続して部分２１ａおよび部分３１ａを電気的に接続し、トーションバー５２は、内フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｂに接続するとともに外フレーム３０の第１層部３１の部分３１ｂに接続して部分２１ｂおよび部分３１ｂを電気的に接続し、トーションバー５３は、内フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃに接続するとともに外フレーム３０の第１層部３１の部分３１ｃに接続して部分２１ｃおよび部分３１ｃを電気的に接続する。他方の連結部５０におけるトーションバー５１は、内フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｄに接続するとともに外フレーム３０の第１層部３１の部分３１ｄに接続して部分２１ｄおよび部分３１ｄを電気的に接続し、トーションバー５２は、内フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅに接続するとともに外フレーム３０の第１層部３１の部分３１ｅに接続して部分２１ｅおよび部分３１ｅを電気的に接続し、トーションバー５３は、内フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｆに接続するとともに外フレーム３０の第１層部３１の部分３１ｆに接続して部分２１ｆおよび部分３１ｆを電気的に接続する。このような一対の連結部５０は、内フレーム２０の揺動動作の軸心Ａ２を規定する。外フレーム３０の側から内フレーム２０の側にかけて間隔が漸増する二本のトーションバー５１，５３を含む各連結部５０は、内フレーム２０の揺動動作における不要な変位成分の発生を抑制するのに好適である。
【００２９】
検出用電極６１は、第２シリコン層に由来する部位であり、本発明における第２構造部にあたる。検出用電極６１は、例えば図４および図５において部分的に拡大して示すように、微細凹凸面６１ａを有する。微細凹凸面６１ａの表面粗さ（Ｒｚ）は例えば１０〜２００ｎｍである。また、図３および図５に示すように、検出用電極６１は、上記の絶縁層に由来する絶縁層１２を介してランド部１０に接合されており、ランド部１０および絶縁層１２を貫通する導電プラグ１１を介して、検出用電極６１およびランド部１０は電気的に接続されている。
【００３０】
検出用電極６２Ａは、第１シリコン層に由来する部位であり、本発明における第１構造部にあたる。図５に示すように、検出用電極６２Ａは、内フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｂからランド部１０側へ延出し、検出用電極６１に対向する部位を有する。また、検出用電極６２Ａは、複数の開口部を有する。
【００３１】
検出用電極６２Ｂは、第１シリコン層に由来する部位であり、本発明における第１構造部にあたる。図５に示すように、検出用電極６２Ｂは、内フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｅからランド部１０側へ延出し、検出用電極６１に対向する部位を有する。また、検出用電極６２Ｂは、複数の開口部を有する。
【００３２】
駆動用電極７１Ａは、第１シリコン層に由来する櫛歯型電極であり、図１に示すように、内フレーム２０における部分２１ｃから延出する複数の電極歯７１ａからなる。複数の電極歯７１ａは、例えば図１および図６に示すように、相互に平行である。
【００３３】
駆動用電極７１Ｂは、第１シリコン層に由来する櫛歯型電極であり、内フレーム２０における部分２１ｆから延出する複数の電極歯７１ｂからなる。複数の電極歯７１ｂは、相互に平行である。
【００３４】
駆動用電極７２Ａは、第１シリコン層に由来する櫛歯型電極であり、駆動用電極７１Ａに対向して配置され、外フレーム３０における部分３１ｇから延出する複数の電極歯７２ａからなる。複数の電極歯７２ａは、例えば図１および図６に示すように、相互に平行であり、また、上述の駆動用電極７１Ａの電極歯７１ａとも平行である。
【００３５】
駆動用電極７２Ｂは、第１シリコン層に由来する櫛歯型電極であり、駆動用電極７１Ｂに対向して配置され、外フレーム３０における部分３１ｈから延出する複数の電極歯７２ｂからなる。複数の電極歯７２ｂは、相互に平行であり、また、上述の駆動用電極７１Ｂの電極歯７１ｂとも平行である。
【００３６】
ジャイロセンサＸ１の駆動時には、可動部（ランド部１０、内フレーム２０、駆動用電極６１，６２Ａ，６２Ｂ）は、所定の振動数ないし周期で軸心Ａ２まわりに揺動動作される。この揺動動作は、駆動用電極７１Ａ，７２Ａ間への電圧印加と、駆動用電極７１Ｂ，７２Ｂ間への電圧印加とを、交互に繰り返すことによって実現される。その際、駆動用電極７１Ａへの電位付与は、外フレーム３０における部分３１ｃ、一方の連結部５０のトーションバー５３、および、内フレーム２０における部分２１ｃを介して、実現することができる。駆動用電極７１Ｂへの電位付与は、外フレーム３０における部分３１ｆ、他方の連結部５０のトーションバー５３、および、内フレーム２０における部分２１ｆを介して、実現することができる。駆動用電極７２Ａへの電位付与は、外フレーム３０における部分３１ｇを介して、実現することができる。駆動用電極７２Ｂへの電位付与は、外フレーム３０における部分３１ｈを介して、実現することができる。本実施形態では、例えば、駆動用電極７１Ａ，７１Ｂをグラウンド接続したうえで、駆動用電極７２Ａへの所定電位の付与と駆動用電極７２Ｂへの所定電位の付与とを交互に繰り返すことによって、可動部を揺動動作させることができる。
【００３７】
例えば上述のようにして可動部を揺動動作ないし振動させている状態において、ジャイロセンサＸ１ないし可動部に所定の角速度や加速度が作用すると、ランド部１０が駆動用電極６１を伴って軸心Ａ１まわりに所定程度に回転変位し、検出用電極６１において検出用電極６２Ａに対向する部位と検出用電極６２Ａとの間の空隙体積が変化するとともに、検出用電極６１において検出用電極６２Ｂに対向する部位と検出用電極６２Ｂとの間の空隙体積が変化する（検出用電極６１と検出用電極６２Ａ，６２Ｂとは、相対的に接近離反動可能である）。これら空隙体積が変化すると、検出用電極６１，６２Ａ間の静電容量および検出用電極６１，６２Ｂ間の静電容量が変化する。検出用電極６１，６２Ａ間の静電容量の変化と、検出用電極６１，６２Ｂ間の静電容量の変化とに基づいて、ランド部１０および駆動用電極６１の回転変位量を検出することができる。その検出結果に基づき、ジャイロセンサＸ１ないし可動部に作用する角速度や加速度を算出することが可能である。
【００３８】
図９から図１１は、ジャイロセンサＸ１の製造方法を表す。この方法は、マイクロマシニング技術によりジャイロセンサＸ１を製造するための一手法である。図９から図１１においては、図１１（ｄ）に示すランド部Ｌ、フレームＦ１，Ｆ２、連結部Ｃ１，Ｃ２、および電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施されるウエハにおける単一のジャイロセンサ形成区画に含まれる複数の所定箇所の断面を、モデル化して連続断面として表したものである。ランド部Ｌは、ランド部１０の一部に相当する。フレームＦ１は、内フレーム２０に相当し、内フレーム２０の所定箇所の横断面を表す。フレームＦ２は、各々、外フレーム３０に相当し、外フレーム３０の所定箇所の横断面を表す。連結部Ｃ１は、連結部４０に相当し、トーションバー４１の横断面を表す。連結部Ｃ２は、連結部５０に相当し、トーションバー５１，５２，５３のいずれかの縦断面を表す。電極Ｅ１は、駆動用電極６１の一部に相当する。電極Ｅ２は、駆動用電極６２Ａ，６２Ｂに相当する。電極Ｅ３は、検出用電極７１Ａ，７１Ｂに相当する。電極Ｅ４は、検出用電極７２Ａ，７２Ｂに相当する。
【００３９】
ジャイロセンサＸ１の製造においては、まず、図９（ａ）に示すように、一方で、ウエハ１０１上に絶縁膜１０２を形成し、他方で、ウエハ１０３上に粗面化膜１０３Ａおよび絶縁膜１０４を順次に形成する。
【００４０】
ウエハ１０１は、本発明におけるプレ第１層にあたり、例えば、不純物をドープすることにより導電性を付与されたシリコン材料よりなる。不純物としては、Ｂなどのｐ型不純物や、ＰおよびＳｂなどのｎ型不純物を採用することができる。絶縁膜１０２は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはアルミナ膜よりなる。このような絶縁膜１０２は、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法により、所定材料をウエハ１０１上に成膜して形成することができる。
【００４１】
ウエハ１０３は、本発明におけるプレ第２層にあたり、例えば、不純物をドープすることにより導電性を付与されたシリコン材料よりなる。不純物としては、Ｂなどのｐ型不純物や、ＰおよびＳｂなどのｎ型不純物を採用することができる。粗面化膜１０３Ａは、例えばポリシリコンまたはアモルファスシリコンよりなり、微小凹凸面１０３ａを有する。ウエハ１０３の厚さは例えば１００〜５２５μｍである。粗面化膜１０３Ａの厚さは例えば１〜２μｍであり、微小凹凸面１０３ａの表面粗さ（Ｒｚ）は好ましくは１０ｎｍ以上であり、例えば１０〜２００ｎｍである。このような粗面化膜１０３Ａは、例えば、ＣＶＤ法により、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンをウエハ１０３上に成膜して形成することができる。絶縁膜１０４の構成材料および形成手法については、上述の絶縁膜１０２の構成材料および形成手法と同様である。
【００４２】
ジャイロセンサＸ１の製造においては、次に、図９（ｂ）に示すように、上述のような工程を経たウエハ１０１，１０３を接合する。接合手法としては、例えば、いわゆる直接接合および常温接合等を採用することができる。本工程を経ることにより、ウエハ１０１に由来してなるシリコン層２０１と、ウエハ１０３および粗面化膜１０３Ａに由来してなり微細凹凸面１０３ａを有するシリコン層２０２と、絶縁膜１０２，１０４が接合されてなる絶縁層２０３とからなる積層構造が形成されることとなる。絶縁層２０３の厚さは例えば１〜２μｍである。微細凹凸面１０３ａの表面粗さＲｚは、この絶縁層２０３の厚さの２０％以下であるのが好ましい。
【００４３】
次に、図９（ｃ）に示すように、研磨処理により、シリコン層２０１の厚さを減ずる。研磨手法としては、例えばＣＭＰ法を採用することができる。本工程の後のシリコン層２０１の厚さは例えば１０〜１００μｍである。図９に示すこのような一連の工程を経ることにより、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハ２００を作製することができる。
【００４４】
次に、図１０（ａ）に示すように、シリコン層２０１および絶縁層２０３を貫通する貫通孔２０１ａを形成する。具体的には、まず、所定の開口部を有するレジストパターン（図示略）をシリコン層２０１上に形成した後、当該レジストパターンをマスクとして利用して、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）により、絶縁層２０３が部分的に露出するまでシリコン層２０１に対して異方性ドライエッチング処理を施す。ＤＲＩＥでは、エッチングと側壁保護とを交互に行うＢｏｓｃｈプロセスにおいて、良好な異方性ドライエッチングを行うことができる。本工程および後出のＤＲＩＥについては、このようなＢｏｓｃｈプロセスを採用することができる。この後、絶縁層２０３において露出した部分を、他のエッチング方法（例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムからなるバッファードフッ酸〔ＢＨＦ〕によるウェットエッチング方法）により、除去する。このようにして、貫通孔２０１ａを形成することができる。
【００４５】
次に、図１０（ｂ）に示すように、導電プラグ１１を形成する。具体的には、貫通孔２０１ａ内を導電材料で充填することによって導電プラグ１１を形成することができる。
【００４６】
次に、図１０（ｃ）に示すように、シリコン層２０１上に酸化膜パターン２０４およびレジストパターン２０５を形成し、また、シリコン層２０２上に酸化膜パターン２０６を形成する。酸化膜パターン２０４は、ランド部Ｌ、フレームＦ１，Ｆ２、連結部Ｃ１，Ｃ２、および電極Ｅ２，Ｅ４に対応するパターン形状を有する。レジストパターン２０５は、電極Ｅ３に対応するパターン形状を有する。酸化膜パターン２０６は、フレームＦ１，Ｆ２および電極Ｅ１に対応するパターン形状を有する。
【００４７】
酸化膜パターン２０４の形成においては、まず、ＣＶＤ法により、シリコン層２０１の表面に、厚さが例えば１μｍとなるまで例えば酸化シリコンを成膜する。次に、シリコン層２０１上の当該酸化膜について、所定のレジストパターンをマスクとして利用して行うエッチングによりパターニングする。酸化膜パターン２０６についても、酸化物材料の成膜、酸化膜上のレジストパターンの形成、およびその後のエッチング処理、を経てシリコン層２０２上に形成することができる。一方、レジストパターン２０５の形成においては、まず、シリコン層２０１上に液状の所定のフォトレジストをスピンコーティングにより成膜する。次に、露光処理およびその後の現像処理を経て、当該フォトレジスト膜をパターニングする。
【００４８】
次に、図１０（ｄ）に示すように、酸化膜パターン２０４，２０５をマスクとして利用して、ＤＲＩＥにより、シリコン層２０１の厚さ方向の途中の深さまで、シリコン層２０１に対してエッチング処理を施す。当該深さは、電極Ｅ３（駆動用電極７１Ａ，７１Ｂ）の高さに相当する。
【００４９】
次に、図１１（ａ）に示すようにレジストパターン２０５を除去した後、図１１（ｂ）に示すように、酸化膜パターン２０４をマスクとして利用して、ＤＲＩＥにより、シリコン層２０１に対してエッチング処理を施す。本工程にて、ランド部Ｌ、フレームＦ１の一部、フレームＦ２の一部、連結部Ｃ１，Ｃ２、および電極Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が成形されることとなる。
【００５０】
次に、図１１（ｃ）に示すように、酸化膜パターン２０６をマスクとして利用して、ＤＲＩＥにより、シリコン層２０２に対してエッチング処理を施す。本工程にて、フレームＦ１，Ｆ２の残部および電極Ｅ１が成形されることとなる。
【００５１】
次に、図１１（ｄ）に示すように、絶縁層２０３において露出している箇所、および酸化膜パターン２０４，２０６を、エッチング除去する。エッチング手法としては、ドライエッチングまたはウェットエッチングを採用することができる。ドライエッチングを採用する場合、エッチングガスとしては、例えばＣＨＦ3などを採用することができる。ウェットエッチングを採用する場合、エッチング液としては、例えばＢＨＦを使用することができる。
【００５２】
以上の一連の工程を経ることにより、ランド部Ｌ、フレームＦ１，Ｆ２、連結部Ｃ１，Ｃ２、および電極Ｅ１〜Ｅ４を成形してジャイロセンサＸ１を製造することができる。
【００５３】
ジャイロセンサＸ１における検出用電極６１の、例えば図５に示す検出用電極６２Ａ，６２Ｂ側の表面（微細凹凸面６１ａ）は、ＳＯＩウエハ２００を構成していたシリコン層２０２における微細凹凸面１０３ａの一部であり、微細凹凸を伴う。検出用電極６１がこのような微細凹凸面６１ａを有することにより、ジャイロセンサＸ１においては、検出用電極６１と検出用電極６２Ａ，６２Ｂとが不意に固着してしまうスティッキングは、抑制される。
【００５４】
加えて、ジャイロセンサＸ１の製造過程においては、検出用電極６１，６２Ａ，６２Ｂが成形される前からスティッキング抑制用微細凹凸が存在するので、検出用電極６１および／または検出用電極６２Ａ，６２Ｂを成形した後に、従来技術に関して上述したような、スティッキング抑制用のエッチング処理やコーティング処理を、行う必要はない。このようなジャイロセンサＸ１は、歩留りよく製造するのに適する。
【００５５】
以上のように、本発明に係るジャイロセンサＸ１は、検出用電極６１，６２Ａ，６２Ｂ間のスティッキングを抑制するのに適するとともに、歩留りよく製造するのに適するのである。
【００５６】
図１２は、ジャイロセンサＸ１を製造するうえで上述のＳＯＩウエハ２００に代えて用いることのできるＳＯＩウエハの製造方法を表す。
【００５７】
本方法においては、まず、図１２（ａ）に示すように、一方で、ウエハ３０１上に絶縁膜３０２を形成し、他方で、ウエハ３０３に微細凹凸面３０３ａを形成した後に当該微細凹凸面３０３ａ上に絶縁膜３０４を形成する。
【００５８】
ウエハ３０１は、本発明におけるプレ第１層にあたり、例えば、不純物をドープすることにより導電性を付与されたシリコン材料よりなる。不純物としては、Ｂなどのｐ型不純物や、ＰおよびＳｂなどのｎ型不純物を採用することができる。絶縁膜３０２の構成材料および形成手法は、上述の絶縁膜１０２の構成材料および形成手法と同様である。
【００５９】
ウエハ３０３は、本発明におけるプレ第２層にあたり、例えば、不純物をドープすることにより導電性を付与されたシリコン材料よりなる。微細凹凸面３０３ａは、ウエハ３０３の表面にエッチング処理を施すことによって形成することができる。このエッチング処理には、エッチングガスとしてＳＦ6を用いて行う等方性ドライエッチングや、エッチング液としてフッ硝酸−酢酸混合液を用いて行うウェットエッチングを採用することができる。微細凹凸面３０３ａの表面粗さ（Ｒｚ）は、好ましくは１０ｎｍ以上であり、例えば１０〜２００ｎｍである。絶縁膜３０４の構成材料および形成手法については、上述の絶縁膜１０２の構成材料および形成手法と同様である。
【００６０】
次に、図１２（ｂ）に示すように、上述のような工程を経たウエハ３０１，３０３を接合する。接合手法としては、例えば、いわゆる直接接合および常温接合等を採用することができる。本工程を経ることにより、ウエハ３０１に由来してなるシリコン層４０１と、ウエハ３０３に由来してなり微細凹凸面３０３ａを有するシリコン層４０２と、絶縁膜３０２，３０４が接合されてなる絶縁層４０３とからなる積層構造が形成されることとなる。絶縁層４０３の厚さは例えば１〜２μｍである。微細凹凸面３０３ａの表面粗さＲｚは、この絶縁層４０３の厚さの２０％以下であるのが好ましい。
【００６１】
次に、図１２（ｃ）に示すように、研磨処理により、シリコン層４０１の厚さを減ずる。研磨手法としては、例えばＣＭＰ法を採用することができる。本工程の後のシリコン層４０１の厚さは例えば１０〜１００μｍである。図１２に示すこのような一連の工程を経ることにより、ＳＯＩウエハ４００を形成することができる。ＳＯＩウエハ２００に代えてＳＯＩウエハ４００を用いて、図１０および図１１を参照して上述した過程を経ることによっても、ジャイロセンサＸ１を製造することができる。
【００６２】
ジャイロセンサＸ１を製造するのに用いるウエハは、粗面化膜１０３Ａおよび絶縁膜１０４を伴う図９（ａ）に示すようなウエハ１０３上に所定材料を堆積させることによっても、作製することができる。この場合、例えば、粗面化膜１０３Ａ上に絶縁膜１０４を充分に厚く形成し、当該絶縁膜１０４をＣＭＰ法などによって研磨して平坦化し、その後、当該絶縁膜１０４上にポリシリコン材料（例えばＰｏｌｙ−ＳｉやＰｏｌｙ−ＳｉＧｅ）を所定厚さに至るまで堆積させる。
【００６３】
ジャイロセンサＸ１を製造するのに用いるウエハは、微細凹凸面３０３ａが形成されて絶縁膜３０４を伴う図１２（ａ）に示すようなウエハ３０３上に所定材料を堆積させることによっても、作製することができる。この場合、例えば、微細凹凸面３０３ａ上に絶縁膜３０４を充分に厚く形成し、当該絶縁膜３０４をＣＭＰ法などによって研磨して平坦化し、その後、当該絶縁膜３０４上にポリシリコン材料（例えばＰｏｌｙ−ＳｉやＰｏｌｙ−ＳｉＧｅ）を所定厚さに至るまで堆積させる。
【００６４】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【００６５】
（付記１）第１層と、当該第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含む材料基板に加工を施すことによって得られたマイクロ可動素子であって、
前記第１層において成形された第１構造部と、
前記第１構造部に空隙を介して対向し且つ前記第１構造部側に微細凹凸面を伴う部位、を有して当該第１構造部に対して相対変位可能な、前記第２層において成形された第２構造部と、を備えるマイクロ可動素子。
（付記２）前記微細凹凸面は、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンの成膜によって前記第２層に設けられたものであるか、或は、エッチング処理によって前記第２層表面に形成されたものである、付記１に記載のマイクロ可動素子。
（付記３）前記微細凹凸面の表面粗さは、１０ｎｍ以上であり、且つ、前記中間層の厚さの２０％以下である、付記１または２に記載のマイクロ可動素子。
（付記４）角速度センサまたは加速度センサとして構成されている、付記１から３のいずれか一つに記載のマイクロ可動素子。
（付記５）第１層と、
前記第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、
前記第１および第２層の間の中間層と、からなる積層構造を含むウエハ。
（付記６）前記微細凹凸面は、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンの成膜によって前記第２層に設けられたものであるか、或は、エッチング処理によって前記第２層表面に形成されたものである、付記５に記載のウエハ。
（付記７）前記微細凹凸面の表面粗さは、１０ｎｍ以上であり、且つ、前記中間層の厚さの２０％以下である、付記５または６に記載のウエハ。
（付記８）第１層と、当該第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含むウエハを製造するための方法であって、
プレ第２層上にポリシリコンまたはアモルファスシリコンを成膜することによって、或は、プレ第２層の表面にエッチング処理を施すことによって、微細凹凸面を形成する工程と、
前記プレ第２層の前記微細凹凸面上にプレ中間層を形成する工程と、
前記プレ第２層およびプレ第１層を、前記プレ中間層を介して接合する工程と、を含むウエハ製造方法。
（付記９）第１層と、当該第１層側に微細凹凸面を有する第２層と、当該第１および第２層の間の中間層とからなる積層構造を含むウエハを製造するための方法であって、
プレ第２層上にポリシリコンまたはアモルファスシリコンを成膜することによって、或は、プレ第２層の表面にエッチング処理を施すことによって、微細凹凸面を形成する工程と、
前記プレ第２層の前記微細凹凸面上にプレ中間層を形成する工程と、
前記プレ中間層上に材料を堆積させることによって第１層を形成する工程と、を含むウエハ製造方法。
（付記１０）前記プレ中間層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、またはアルミナ膜である、付記８または９に記載のウエハ製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係るジャイロセンサの一部省略平面図である。
【図２】本発明に係るジャイロセンサの他の一部省略平面図である。
【図３】図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】図１の線IV−IVに沿った断面図である。
【図５】図１の線V−Vに沿った断面図である。
【図６】図１の線VI−VIに沿った断面図である。
【図７】図１の線VII−VIIに沿った断面図である。
【図８】図１の線VIII−VIIIに沿った断面図である。
【図９】図１に示すジャイロセンサの製造方法における一部の工程を表す。
【図１０】図９の後に続く工程を表す。
【図１１】図１０の後に続く工程を表す。
【図１２】他のウエハ製造方法を表す。
【図１３】従来のマイクロ可動素子の一例の部分断面図である。
【図１４】図１３に示すマイクロ可動素子の製造方法における一部の工程を表す。
【図１５】図１３に示すマイクロ可動素子においてスティッキングが生じた場合を表す。
【符号の説明】
【００６７】
Ｘ１      ジャイロセンサ
１０      ランド部
２０      内フレーム
３０      外フレーム
４０，５０      連結部
４１，５１，５２，５３      トーションバー
６１，６２Ａ，６２Ｂ      検出用電極
６１ａ      微細凹凸面
７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７２Ｂ      駆動用電極
７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ      電極歯
Ａ１，Ａ２      軸心                                                                                  
【図１】
2008246604.tif 000003
【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】
2008246604.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008246604.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2008246604.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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