(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リリースエッチングにより犠牲層を除去して形成されるＭＥＭＳ構造体を有するＭＥＭＳ素子を形成する工程と、
リリースエッチングにより犠牲層を除去して形成される複数のモニタ指を有するモニタ素子を形成する工程と、を含み、
前記ＭＥＭＳ素子を基板ウエハの主面に縦横のマトリックス状に複数個配列するとともに、前記モニタ素子を前記ＭＥＭＳ素子の間に分散配設し、
前記複数のモニタ指が、互いに対向する第１モニタ指と第２モニタ指とから構成され、
前記第１モニタ指と前記第２モニタ指のそれぞれに、前記基板ウエハの主面に平行な一方向に配列される複数のフィンガーと、前記一方向に対してほぼ垂直な方向に配列される複数のフィンガーとが形成され、
前記複数のフィンガーそれぞれとリリースエッチングの境界面の位置を視認することにより、前記ＭＥＭＳ構造体のリリース範囲を確認することを特徴とするＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＭＥＭＳ素子の製造方法において、
前記基板ウェハの主面に平行な一方向は前記ＭＥＭＳ構造体の振動方向に対して垂直な方向であり、前記一方向に対してほぼ垂直な方向は前記ＭＥＭＳ構造体の振動方向に対して平行な方向であることを特徴とするＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＭＥＭＳ素子の製造方法において、
前記ＭＥＭＳ素子が、前記ＭＥＭＳ構造体と配線層とを含み、
前記第１モニタ指と前記第２モニタ指のそれぞれの前記基板ウエハの主面からの高さを、前記ＭＥＭＳ構造体または前記配線層のいずれかと等しい高さ位置に形成することを特徴とするＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子の製造方法において、
前記第１モニタ指と前記第２モニタ指の間の中央に、前記第１モニタ指と前記第２モニタ指とに達しない範囲内に前記犠牲層を貫通する開口部を形成した後、リリースエッチングを行うことを特徴とするＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のＭＥＭＳ素子の製造方法において、
前記開口部をドライエッチング法で形成し、リリースエッチングをウェットエッチング法で形成することを特徴とするＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子の製造方法において、
前記複数のフィンガーのピッチを、前記第１モニタ指と前記第２モニタ指の間の中央から遠ざかる方向に徐々に疎から密になるように形成することを特徴とするＭＥＭＳ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ素子の製造方法に関し、詳しくは、基板ウエハ上に、モニタ素子とＭＥＭＳ素子を混在して配設し、モニタ素子によってＭＥＭＳ素子のリリースエッチングの適正範囲をモニタするＭＥＭＳ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板にトレンチを形成し、このトレンチ内及び周縁に、誘電体層と犠牲層とを積層形成し、さらに、犠牲層の表面に導電層とビーム物質を形成し、その後フォトリソグラフィ技術を用いて犠牲層をリリースエッチングすることでビーム（ＭＥＭＳ構造体）を製造するというＭＥＭＳ素子の製造方法というものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、シリコン基板上に第１の犠牲層、第１の犠牲層上に出力ギア及びロータの可動部の下半分を形成し、さらに第１の犠牲層、出力ギア及びロータを含む上面に第２の犠牲層を形成する。そして、第１の犠牲層と第２の犠牲層をリリースエッチングすることにより、出力ギア、ロータを分離し、それぞれを回転可能に形成する静電マイクロウォブルモータ（ＭＥＭＳ素子の１例）の製造方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６９６１６号公報（第８，９頁、図３Ａ〜図３Ｅ）
【特許文献２】特開平６−３８５６１号公報（第６，７頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような特許文献１や特許文献２では、ＭＥＭＳ構造体の可動部としてのビーム、出力ギアやロータの周囲の犠牲層（絶縁層）をリリースエッチングにより除去して、可動部を形成している。しかしながら、このような製造方法によれば、リリースエッチングでは、平面方向及び断面方向にエッチングが進行していくが、ＭＥＭＳ構造体の平面方向近傍に配線層等が配設される場合において、例えば、ＭＥＭＳ構造体（可動部）の下方部まで完全に分離させたときに、配線層までエッチングされてしまうことが考えられ、配線層の信頼性を損なうというような課題を有している。
【０００６】
また、リリースエッチングの領域が、配線層まで至らないように調整した際に、ＭＥＭＳ構造体（可動部）の下部にまで充分に達せず、可動部の分離が不十分になってしまうことも予想される。
【０００７】
上述したような課題は、リリースエッチングが完了し、ＭＥＭＳ構造体を駆動してはじめて認識することができ、ＭＥＭＳ素子として著しく歩留りを低下させるということや、配線層の一部がエッチングされてしまった場合には、初期にはその問題は発現せず、ある程度時間を経過した後に現れ、長期信頼性を低下させるというような課題を有している。
【０００８】
本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、リリースエッチングの範囲を定量的に視認管理し、ＭＥＭＳ構造体のリリースを確実に行い、歩留りを高めるとともに、信頼性が高いＭＥＭＳ素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＭＥＭＳ素子の製造方法は、リリースエッチングにより犠牲層を除去して形成されるＭＥＭＳ構造体を有するＭＥＭＳ素子を形成する工程と、リリースエッチングにより犠牲層を除去して形成される複数のモニタ指を有するモニタ素子を形成する工程と、を含み、前記ＭＥＭＳ素子を基板ウエハの主面の縦横に複数個配列するとともに、前記モニタ素子を前記ＭＥＭＳ素子の間に分散配設し、前記複数のモニタ指とリリースエッチングの境界面の位置を視認することにより、前記ＭＥＭＳ構造体のリリース範囲を確認することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、基板ウエハ上にＭＥＭＳ素子とモニタ素子とを混在配設し、モニタ素子に設けられるモニタ指をリリースエッチング量の目盛として、モニタ指とリリースエッチングの境界面の位置を目視あるいは顕微鏡等で視認することで、ＭＥＭＳ構造体のリリースエッチング範囲を確認することができるので、ＭＥＭＳ構造体のリリースを確実に行うことができる。この際、リリースエッチングの範囲は、リリースエッチングの工程途中や、工程終了後に確認することができる。このことにより、ＭＥＭＳ素子の歩留りを向上させることができる。
【００１１】
また、ＭＥＭＳ構造体の近傍に配線層等が配設される場合には、ＭＥＭＳ構造体のリリースを確実に行いつつ、モニタ素子を観察することにより、リリースエッチング領域が配線層に達しないように管理することができ、信頼性の高いＭＥＭＳ素子を提供することができる。
【００１２】
さらに、本発明のようなモニタ素子を用いない従来の製造方法では、ＭＥＭＳ構造体のリリースを確実に行いながら配線層に影響を与えないようにするためには、ＭＥＭＳ構造体と配線層との平面方向の距離を大きくしなければならないが、モニタ素子を設けることによりＭＥＭＳ素子と配線層の距離を狭めることが可能となり、ＭＥＭＳ素子を小型化することができる。
【００１３】
なお、モニタ素子とＭＥＭＳ素子のリリースエッチング量（エッチング速度）は、予め両者のリリースエッチング量を比較測定し、モニタ指とリリースエッチングの平面方向の境界面位置との相関関係を明確にしておくことでなし得る。
【００１４】
また、前記複数のモニタ指が、互いに対向する第１モニタ指と第２モニタ指とから構成され、前記第１モニタ指と第２モニタ指のそれぞれに、前記基板ウエハの主面に平行な一方向に配列される複数のフィンガーと、前記一方向に対してほぼ垂直な方向に配列される複数のフィンガーとが形成され、前記複数のフィンガーそれぞれとリリースエッチングの境界面の位置を視認することにより、前記ＭＥＭＳ構造体のリリース範囲を確認することが好ましい。
ここで、複数のフィンガーが前記基板ウエハの主面に平行な一方向、及びそれに垂直に配列しているとは、ＭＥＭＳ構造体が、例えば、カンチレバーやＣｏｍｂ型と呼ばれる交差指振動体等の場合、これらの振動方向の両側、あるいは非振動方向の両側のそれぞれに複数のフィンガーが設けられていることを意味する。
【００１５】
これら複数のフィンガーは、リリースエッチングの範囲を確認するための目盛である。従って、このように複数のフィンガーを配設することで、ＭＥＭＳ構造体に対して、平面視して垂直な二方向のリリースエッチング範囲を的確に判定することを可能にする。また、ＭＥＭＳ構造体の振動方向及び非振動方向にもフィンガーを配設することも可能になるため、両方向のリリースエッチング範囲を判定することができる。
【００１６】
また、前記ＭＥＭＳ構造体のリリースエッチング量が大きい方向に配列される複数のフィンガーのピッチを密に、そのフィンガーの垂直方向に配列される複数のフィンガーのピッチを疎になるように形成することが好ましい。
【００１７】
このようにリリースエッチング範囲の目盛となるフィンガーを配設することで、可動部を確実にリリースするために重要な、ＭＥＭＳ構造体のリリースエッチング量が大きい方向のフィンガーを密に設定することにより、リリースエッチングの範囲をより正確に管理することができる。
【００１８】
また、前記ＭＥＭＳ素子が、前記ＭＥＭＳ構造体と配線層とを含み、前記第１モニタ指と前記第２モニタ指のそれぞれの前記基板ウエハの主面からの高さを、前記ＭＥＭＳ構造体または前記配線層のいずれかと概ね等しい高さ位置に形成することが好ましい。
ここで、同一高さにあわせる部位としては、例えば、ＭＥＭＳ構造体では可動部、第１、第２モニタ指では、それぞれに設けられるフィンガーを指す。
【００１９】
仮に、第１モニタ指（フィンガー）とＭＥＭＳ構造体（可動部）と同じ高さにすれば、それらの下部に設けられる犠牲層の表面高さを一致させることができるため、犠牲層を同一工程で形成することができるので、製造工程を簡素化することができる。第２モニタ指と配線層の高さについても同様なことがいえる。
【００２０】
さらに、リリースエッチングの際、ＭＥＭＳ構造体と、モニタ指とが、同じ高さに配設されているため、断面方向の同じ位置のエッチング範囲をモニタすることが可能で、より正確なリリースエッチング領域の判定を行うことができる。
【００２１】
また、本発明では、前記第１モニタ指と第２モニタ指の間の中央に、前記第１モニタ指と第２モニタ指とに達しない範囲内に前記犠牲層を貫通する開口部を形成した後、リリースエッチングを行うことが好ましい。
【００２２】
リリースエッチングは、平面方向及び断面方向にほぼ同じように進行する。そこで、予め、開口部を開設した後、この開口部を中心にしてリリースエッチングを行うことにより、断面方向の全ての位置においても平面方向のエッチング速度が一定となり、前述したモニタ指（目盛としてのフィンガー）により、リリースエッチングの範囲を確認することができる。
【００２３】
また、前記開口部をドライエッチング法で形成し、リリースエッチングをウェットエッチング法で形成することが好ましい。
【００２４】
開口部は、前述したように、リリースエッチングの際の平面方向のエッチング範囲を各高さで一定になるように、基板ウエハの主面に対して垂直に開設されることが要求される。従って、ドライエッチング法で開口部を形成することで、開口部の内側側面を基板ウエハの主面に対して垂直に形成することができる。そして、エッチング速度が速いウェットエッチング法でリリースエッチングを行うことから、加工時間をより短縮することができる。
【００２５】
また、前記フィンガーのピッチを、前記モニタ素子の中央から遠ざかる方向に徐々に疎から密になるように形成することが望ましい。
【００２６】
リリースエッチング量をモニタする場合、リリースエッチングの初期の段階よりも終了間近の方が管理が重要となる。従って、リリースエッチングの初期段階（モニタ素子の中央付近）のフィンガーは疎にしてもよく、終了段階（モニタ素子の外側方向）では、密にすることで、必要な部分についてはより正確にモニタすることができ、フィンガーの数も減らすことが可能で、フィンガーの構成を簡素化することができる。
【００２７】
また、前記第１モニタ指及び前記第２モニタ指それぞれに設けられる前記複数のフィンガーを、前記複数のモニタ指の間の中央を中心とする同心円となるように配列し形成することが望ましい。
【００２８】
本発明において、フィンガーの形状は、限定されるものではないが、前述したように中心部に開口部を設け、この開口部からリリースエッチングを行う場合、リリースエッチングが等方性エッチングであれば、開口部の中心から放射状にリリースされていく。従って、同心円状にフィンガーを形成することにより、その中心から全方向のエッチング量を確認することができる。この際、予め開設される開口部も円形に形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５は、本発明の実施形態１に係るＭＥＭＳ素子及びモニタ素子を示し、図６，７はモニタ素子の製造方法を示し、図８は実施形態１の変形例１、図９は変形例２のモニタ素子を示している。
（実施形態１）
【００３０】
図１は、実施形態１に係る基板ウエハ上のＭＥＭＳ素子及びモニタ素子のレイアウトを示す平面図である。図１において、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）素子１０は、基板ウエハ１の主面に複数個が縦横に配列され、また、モニタ素子２０を、基板ウエハ１の同じ主面上にＭＥＭＳ素子１０の間に分散配設する。本実施形態においては、基板ウエハ１の外周部にモニタ素子２０ｂ〜２０ｇ、中央部に２０ａを配設している。
【００３１】
図１に示すこれらモニタ素子２０の配設数と配置レイアウトは１例であって、任意に設定することができるが、１ウエハからのＭＥＭＳ素子の取り個数を増加させるために、ＭＥＭＳ素子の構成や、基板ウエハの大きさから適宜分散配置することが好ましい。従って、図１に示すように外周部と中心部に配設することが効率的である。
このように配設するＭＥＭＳ素子１０とモニタ素子２０との配置構成についてさらに詳しく説明する。
【００３２】
図２は、ＭＥＭＳ素子１０とモニタ素子２０の配置と構成について説明する平面図である。一つのモニタ素子２０（モニタ素子２０ａ〜２０ｇ）は、ＭＥＭＳ素子１０に隣接して配設されている。ＭＥＭＳ素子１０には、ＭＥＭＳ構造体１１が形成される。ＭＥＭＳ構造体１１は、本実施形態では、Ｃｏｍｂ型と呼ばれる交差指振動体を例示している。
【００３３】
ＭＥＭＳ構造体１１は、一対の対向する駆動電極１７と可動部１４と配線層１５とから構成されており、駆動電極１７の一方は可動部１４を励振するための励振電極であり、他方は検出電極である。駆動電極１７は、絶縁層上（可動部１４にとっては犠牲層に相当する）に形成される固定電極である。可動部１４は、可動電極でもあり、アンカー部１３の上面から延在される梁部１４ｃによって支持され、アンカー部１３以外の部分が周囲から分離（リリース）されている。可動部１４には櫛歯状の電極指１４ａが錘部１４ｂから幅方向（図中Ｙ方向）に延在され、駆動電極１７の櫛歯部に間挿されている。
【００３４】
可動部１４の外側近傍には、配線層１５が形成されている。ここで、駆動電極１７と可動部１４の電極指１４ａとは、ほぼ同じ平面上に形成され、配線層１５は、これらとは異なる断面位置に配設される。
【００３５】
このＭＥＭＳ構造体１１の作動は、可動部１４に直流電圧が印加されることによって行われる。可動部１４の電極指１４ａと駆動電極１７の励振電極の間、及び電極指１４ａと検出電極との間に電位差が生じ、励振電極と検出電極の表面にはそれぞれの電位差に応じた電荷がチャージされる。この状態で、励振電極に交流電圧（共振周波数ｆに相当する信号）を印加することによって、可動部１４が矢印Ｖ方向（基板ウエハ全体としてはＹ方向）に振動する。
【００３６】
また、モニタ素子２０には、第１モニタ指３０と第２モニタ指５０とが、それぞれ対向して配設されている。第１モニタ指３０は、複数のフィンガー３１と、このフィンガー３１に対して垂直に形成されるフィンガー３２とが設けられている。さらに、第２モニタ指５０もフィンガー５１と、このフィンガー５１に対して垂直に形成されるフィンガー５２とが設けられている。
【００３７】
フィンガー３１，５１、フィンガー３２，５２とは、それぞれ対向して設けられ、フィンガー３１，５１は、上述したＭＥＭＳ構造体１１の振動方向に対して垂直（図中、矢印Ｙに平行）に形成されている。また、フィンガー３２，５２は、振動方向に対して平行（図中、矢印Ｘに平行）に配設されている。
【００３８】
ここで、フィンガー３１，５１は、フィンガー３２，５２に対して幅及び間隔（ピッチ）を密となるように設定し、フィンガー３２，５２は、疎となるように設定している。これは、後述する可動部１４のリリースエッチングのプロセスの際に、ＭＥＭＳ構造体１１の近傍に設けられる配線層１５を保護すること、最もリリースエッチング量が大きくなる錘部１４ｂを確実にリリースするために配慮しているためである。
続いて、ＭＥＭＳ素子１０及びモニタ素子２０の断面構造について説明する。
【００３９】
図３は、本実施形態のＭＥＭＳ素子１０の断面構造を模式的に示す断面図である。図２のＡ−Ａ切断面を示している。ＭＥＭＳ素子１０は、シリコンからなる基板２（本実施形態では半導体基板を採用）の主面に、絶縁層としての窒化膜２１が形成され、さらにその表面にポリシリコンからなるＭＥＭＳ構造体１１と、Ａｌからなる配線層１５とが形成されている。
【００４０】
ＭＥＭＳ構造体１１は、固定部１２にアンカー部１３と、このアンカー部１３の上部から延在されるＣｏｍｂ型交差指振動体としての可動部１４から構成されている。可動部１４の下部は、犠牲層２２がリリースエッチングによって除去されて、可動部１４が、犠牲層から分離（リリースと表すことがある）されている。
【００４１】
犠牲層２２は、詳しくは図６，７で説明するが複数の犠牲層を積層して形成されており、この犠牲層２２の中間層にＡｌからなる配線層１５が形成されている。配線層１５は、図３では、ＭＥＭＳ構造体１１よりも上部の犠牲層の中間に配設される。
【００４２】
基板２は、半導体基板であり、内部にＭＥＭＳ構造体１１を駆動、制御するための回路素子（図示せず）が形成されており、上述の配線層１５や図示しないビアホール等によって、ＭＥＭＳ構造体１１と電気的に接続されている。
【００４３】
ＭＥＭＳ素子１０の製造工程は、後述するモニタ素子２０の製造工程とほぼ同じ工程によって同時並行的に進められる。簡単に説明すると、基板２の主面に絶縁層として窒化膜２１を成膜し、その上面にポリシリコンからなるＭＥＭＳ構造体１１の固定部１２を形成し、さらに酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる犠牲層２２のうちの第１層を、さらにその後にポリシリコンからなる可動部１４を形成する。そして、その上面に犠牲層の第２層を形成し、さらにＡｌからなる配線層１５を形成する。さらに、その上面に犠牲層の第３層を全面に形成し、レジスト１８を成膜する。このレジスト１８には、開口部１９が開設されている。ここで、ウェットエッチング法によってリリースエッチングを行い、ＭＥＭＳ構造体１１の可動部１４をリリースする。
【００４４】
リリースエッチングの領域は、可動部１４を確実にリリースしながら、配線層１５には達しない範囲に管理される。このリリースエッチングは、後述するモニタ素子２０のリリースエッチングと同じ工程で行われ、モニタ素子２０の第１モニタ指３０及び第２モニタ指５０をモニタの目盛として用いて、エッチング範囲が管理される。
【００４５】
次に、モニタ素子２０の断面構造について図面を参照して説明する。
図４は、本実施形態のモニタ素子２０の断面構造を模式的に示す断面図である。図２のＡ−Ａ切断面を示している。モニタ素子２０は、シリコンからなる基板（半導体基板）２の主面に、絶縁層としての窒化膜２１が形成され、その表面にポリシリコンからなる固定部１２、さらにその上面に犠牲層２２のうちの第１層２３、その上面にポリシリコンからなる第１モニタ指３０が形成され、さらに犠牲層の第２層２４が形成されている。
【００４６】
そして、犠牲層の第２層２４の表面にＡｌからなる第２モニタ指５０が形成されている。さらに、犠牲層の第３層２５を形成した後、リリースエッチングによりフィンガー３１，３２，５１，５２がエッチングの経過に伴い視認できる範囲まで出現する。リリースエッチングは、前述したＭＥＭＳ素子１０のリリースエッチングと同工程で行うため、フィンガー３１，３２，５１，５２の出現数とリリースエッチングとの境界面位置２８によって、ＭＥＭＳ素子１０のエッチング範囲を確認することができる。
【００４７】
なお、ＭＥＭＳ素子１０とモニタ素子２０の断面関係を比較すると、第１モニタ指３０のフィンガー３１，３２は可動部１４の高さと一致し、第２モニタ指５０のフィンガー５１，５２は、配線層１５の高さと一致している。
【００４８】
続いて、モニタ素子２０の第１モニタ指３０及び第２モニタ指５０の平面構成について、図５を参照してさらに詳しく説明する。
図５は、モニタ素子２０を示す平面図である。モニタ素子２０に形成される第１モニタ指３０と第２モニタ指５０とは、モニタ素子２０の中心Ｇに対して平面視して点対称の関係に配設されている。第１モニタ指３０は、帯状に連続したアンカー部３３の上面に形成される基部３４からフィンガー３１とフィンガー３２とが延在されて形成される。また、第２モニタ指５０は、支柱形状の複数のアンカー部５３の上面に連続して形成される基部３５からフィンガー５１とフィンガー５２とが延在されて形成される。
【００４９】
ここで、犠牲層２２はリリースエッチングにより中心部から除去され、境界面２８までリリースエッチングされる。そして図５に示す範囲（境界面２８の内側）のフィンガー３１，３２，５１，５２が露出される。この境界面２８に囲まれる内側の範囲が、ＭＥＭＳ素子１０においてリリースされた範囲（図３に示される空間１６）に相当し、この状態において、ＭＥＭＳ構造体１１（可動部１４）がアンカー部１３を残して犠牲層２２から分離された状態である（図３、参照）。
【００５０】
続いて、ＭＥＭＳ素子の製造方法に係る本発明の要旨としてのモニタ素子の製造方法を中心に説明する。
図６，７は、本実施形態のモニタ素子２０の製造方法を模式的に示す断面図である。なお、前述したようにＭＥＭＳ素子１０及びモニタ素子２０は、基板ウエハ１の主面に形成されるが、ここでは、モニタ素子単品として説明する。また、図５のＡ―Ａ切断面を表している。
【００５１】
まず、図６（ａ）に示すように、基板２の表面に絶縁層としての窒化膜２１を成膜する。なお、窒化膜２１と基板２との間に、リリースエッチングにより基板２が侵食されることを防止するために、保護のための絶縁層（図示せず）を設けることが好ましい。
【００５２】
次に、図６（ｂ）に示すように、この窒化膜２１の表面にポリシリコンを堆積させ、固定部１２を形成する。なお、窒化膜２１と固定部１２とは、ＭＥＭＳ素子１０の領域にも共通に形成する。
【００５３】
次に、図６（ｃ）に示すように、酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる犠牲層の第１層２３を全体にわたって形成する。この第１層２３も、ＭＥＭＳ素子１０の領域に共通に形成する。そして、図６（ｄ）に示すように第１モニタ指３０のアンカー部３３を形成するための孔２３Ａと、ＭＥＭＳ構造体１１のアンカー部１３を形成するための孔（図３、参照）とを開設する。
【００５４】
次に、図６（ｅ）に示すように、犠牲層の第１層２３の表面に第１モニタ指３０及びＭＥＭＳ構造体１１となるポリシリコン層を堆積し、それぞれ所定の形状にパターニングする（図２，５、参照）。第１モニタ指３０には、フィンガー３１，３２が形成され、アンカー部３３を介して固定部１２と接合される。また、ＭＥＭＳ構造体１１には、可動部１４が形成され、アンカー部１３を介して固定部１２と接合される。
【００５５】
続いて、図６（ｆ）に示すように、犠牲層の第２層２４を成膜し、第２モニタ指５０のアンカー部５３を形成するための孔２４Ａを第１層２３と第２層２４を貫通して開設する。犠牲層の第２層２４は、ＭＥＭＳ素子１０の領域にも形成される。
【００５６】
それから、図６（ｇ）に示すように、第２層２４の表面にＡｌ膜を堆積し、第２モニタ指５０の所定の形状（図２，５、参照）にパターニングする。第２モニタ指５０には、フィンガー５１，５２が形成され、アンカー部５３を介して固定部１２と接合される。
【００５７】
この工程では、ＭＥＭＳ素子１０のＡｌからなる配線層１５も形成される（図３、参照）。この配線層１５は、ビアホールや図示しない他の配線層を介して、上述したような犠牲層（絶縁層）とＡｌ膜の形成工程を繰り返し、ＭＥＭＳ構造体１１や、基板２内に収容されている回路素子と接続する。
【００５８】
続いて、図７（ａ）に示すように、第１モニタ指３０と第２モニタ指５０を含めて上面に犠牲層の第３層２５を堆積し、レジスト７０を塗布した後、中央に開口部２７を開設する。開口部２７は、犠牲層２２（犠牲層の第３層２５、第２層２４、第１層２３を含む）を貫通して固定部１２の表面まで達する深さに形成される。開口部２７は、ドライエッチング法により形成される。従って、開口部２７の側面は、基板２の主面（表面）に対して、ほぼ垂直に形成される。また、開口部２７の平面形状は、本実施形態では正方形であり、第１モニタ指３０と第２モニタ指５０に達しない範囲の大きさに設定される。
そして、レジスト７０を除去する。
【００５９】
次に、図７（ｂ）に示すようにリリースエッチングを行う。ここで、犠牲層２２の最上面（第３層２５の上面）にレジスト７１を塗布する。そして、リリースエッチングをウェットエッチング法を用いて行う。犠牲層２２は、エッチング等方性を有する酸化シリコン（ＳｉＯ2）で形成されているため、開口部２７の内面側壁から外側方向に向かってほぼ同じ速度でエッチングが進行する。図７（ｂ）では、リリースエッチングの境界面２８まで達しているが、この境界面２８の位置は、図３に示すＭＥＭＳ素子１０のＭＥＭＳ構造体１１が確実にリリースされる範囲を示している。
なお、リリース確認前に、レジスト７１は除去される。
【００６０】
上述したように、第１モニタ指３０と第２モニタ指５０とは、フィンガー部分の形状以外のアンカー部や材質等をＭＥＭＳ構造体１１の構成とほぼ同じにしているため、モニタ素子２０はＭＥＭＳ構造体１１のリリース状態のモニタとして充分機能する。
【００６１】
なお、リリースエッチングの境界面が、境界面２８より内側にある場合には、ＭＥＭＳ構造体１１のリリースが不十分であること、また、境界面２８より外側にある場合には、ＭＥＭＳ素子１０の配線層１５までエッチングされている恐れがあることと判断し、リリースエッチングの条件を変更する。
【００６２】
このような判定基準は、製造前の確認実験等により、フィンガー３１，３２，５１，５２とリリースエッチングの境界面位置と、ＭＥＭＳ構造体１１の適正なリリースエッチング条件との相関関係を確認しておき、テーブルを作成することで、誰にでも的確に判定することを可能にする。
従って、フィンガー３１，３２，５１，５２の数、ピッチ等は、ＭＥＭＳ素子１０とモニタ素子２０との構成から、図５に示すような構成に限定されず任意に設定して設けることができる。
【００６３】
従って、前述した実施形態１によれば、基板ウエハ１上にＭＥＭＳ素子１０とモニタ素子２０とを混在配設し、モニタ素子２０に設けられる第１モニタ指３０及び第２モニタ指５０とをリリースエッチング範囲を表す目盛として、それぞれのモニタ指とリリースエッチングの境界面の位置を目視あるいは顕微鏡等で視認することで、ＭＥＭＳ構造体１１のリリースの状態を確認することができるので、ＭＥＭＳ構造体１１のリリースを確実に行うことができる。この際、リリースエッチング範囲は、リリースエッチングの工程途中や、工程終了後に、それぞれのモニタ指とリリースエッチングの境界面の位置で確認することができる。このことにより、ＭＥＭＳ素子１０の歩留りを向上させることができる。
【００６４】
また、ＭＥＭＳ構造体１１の近傍に配設される配線層１５は、第１モニタ指３０及び第２モニタ指５０のリリース状態を観察することにより、リリースエッチング領域が配線層１５に達しないように管理することができ、配線層１５をエッチングすることを防止することが可能となり、信頼性が高いＭＥＭＳ素子を提供することができる。
【００６５】
さらに、本発明のようなモニタ素子を用いない従来の製造方法では、ＭＥＭＳ構造体１１のリリースを確実に行いながら配線層１５に影響を与えないようにするために、ＭＥＭＳ構造体１１と配線層１５との平面方向の距離を大きくとらなければならないが、モニタ素子２０を設けることによりＭＥＭＳ構造体１１と配線層１５の距離を狭めることが可能となり、ＭＥＭＳ素子１０を小型化することができる。
【００６６】
また、第１モニタ指３０及び第２モニタ指５０それぞれ複数のフィンガー３１，３２と５１，５２を有しており、ＭＥＭＳ構造体１１の可動部１４の振動方向と振動方向に垂直な方向の両方にフィンガーを配設しているため、両方向のリリース状態を管理することができる。特に、リリースエッチング量が大きい方向のフィンガー３１，３２のピッチを密にしているため、この方向のエッチング量を細かく正確に管理することができ、可動部１４を確実にリリースすることができる。
【００６７】
また、フィンガー３１，３２，５１，５２とＭＥＭＳ構造体１１の可動部１４と同じ高さにすることで、それらの下部に設けられる犠牲層の第１層２３の表面高さを一致させることができるため、犠牲層の第１層２３を同一工程で形成することができ、製造工程を簡素化することができる。
【００６８】
さらに、リリースエッチングの際、ＭＥＭＳ構造体１１と第１モニタ指３０、配線層１５と第２モニタ指５０とを、同じ高さに配設しているため、断面方向の同じ位置のエッチング量をモニタすることが可能で、より正確なリリースエッチング領域の確認を行うことができる。
【００６９】
本実施形態では、犠牲層として酸化シリコン（ＳｉＯ2）を採用している。酸化シリコンはエッチングレートが等方性のため、リリースエッチングは、平面方向及び断面方向にほぼ同じ速度で進行する。そこで、予め、開口部２７を開設した後、この開口部２７を中心にしてリリースエッチングを行うことにより、断面方向の全ての範囲において平面方向のエッチング速度が一定となり、前述したフィンガー３１，３２，５１，５２により、エッチング量を正確に確認することができる。
【００７０】
また、開口部２７は、前述したように、リリースエッチングの際の平面方向のエッチング量を断面方向の各高さで一定になるように、基板ウエハ１の主面に対して垂直に開設されることが要求される。従って、ドライエッチング法で開口部２７を形成することで、開口部２７を基板ウエハ１の主面に対して垂直に形成することができる。そして、エッチング速度が速いウェットエッチング法でリリースエッチングを行うことから、加工時間をより短縮することができる。
（変形例１）
【００７１】
続いて、実施形態１の変形例１について図面を参照して説明する。この変形例１は、可動部１４の振動方向に配設されるフィンガー３１，５１の形状を工夫したところに特徴を有している。他の構成は、実施形態１と同じであり、また、製造方法も同じであるため、異なる部分のみ説明する。
図８は、変形例１のモニタ素子２０を模式的に示す平面図である。図８において、ＭＥＭＳ構造体１１の可動部１４（図３、参照）のリリースエッチング量が大きい方向に配設されるフィンガー３１，５１は、中心Ｇに近い部分はピッチを疎にし、リリースエッチングの境界面２８に近い部分はピッチを密になるように形成している。
【００７２】
これは、ＭＥＭＳ構造体１１のリリースエッチングを開始した時点では、モニタは荒い間隔で行っても構わず、リリースが終了に近い時点では、リリース量を細かく正確に確認できるように工夫したものであり、可動部１４の確実なリリースと、配線層１５をリリースエッチングから保護することを可能にしている。
【００７３】
フィンガー３１，５１のピッチは、図８に示すような構成は１例であって、徐々に疎から密になるように変えるようにすることもできる。また、フィンガー３２，５２も同様な構成にすることができる。
【００７４】
このようにすることで、リリースエッチングの初期段階（モニタ素子２０の中央付近、つまり開口部２７付近）のフィンガーは疎にし、終了段階（モニタ素子２０の外側方向）では、密にすることで、必要な部分についてはより正確にモニタすることができ、フィンガーの数も減らすことが可能で、フィンガーの構成を簡素化することができる。
また、ピッチを密にした場合、一本のフィンガーの幅が非常に細くなり、強度的に弱くなるので、このような細いフィンガーはモニタに必須の位置、数に抑えることにより、フィンガーの変形等を低減し、信頼性が高いモニタ素子２０を得ることができるという効果がある。
（変形例２）
【００７５】
次に、実施形態１の他の変形例について図面を参照して説明する。変形例２は、前述した実施形態１及びその変形例１に対して、第１モニタ指３０及び第２モニタ指５０のフィンガーの構成を変更したものであり、製造方法は、実施形態１と同じ工程で実現できるので、異なる部分のみ説明する。
図９は、変形例２を模式的に示す平面図である。図９において、モニタ素子２０は、基板２上に第１モニタ指３０と第２モニタ指５０がそれぞれ平面的に対向して形成されており、それぞれのモニタ指には、フィンガー３１，３２，５１，５２が設けられている。
【００７６】
フィンガー３１，３２，５１，５２は、モニタ素子２０の中心Ｇを中心とする同心円に形成される。フィンガー３１，３２は、アンカー部３３から両側に延在され、フィンガー３１はピッチが密に、フィンガー３２はピッチが疎になるように形成される。また、フィンガー５１，５２は、島状に設けられるアンカー部５３から両側に延在され、フィンガー５１はピッチが密に、フィンガー５２はピッチが疎になるように形成される。ＭＥＭＳ構造体１１の可動部１４のリリースエッチング量が大きい方向にはピッチが密のフィンガー３１，５１が配設され、振動方向に対して垂直な方向にはフィンガー３２，５２が配設される。
【００７７】
また、第１モニタ指３０と第２モニタ指５０の中心部には円筒状の開口部２７が設けられる。この開口部２７は、前述した実施形態１において、リリースエッチング工程前にドライエッチング法によって形成される開口部に相当する。従って、リリースエッチングの際、この開口部から外周方向に向かって放射状にリリースエッチングが進行する。図９では、境界面２８までリリースされたときが、ＭＥＭＳ構造体１１のリリースが完了したことを例示している。
【００７８】
なお、この変形例２は、上述したように第１モニタ指３０及び第２モニタ指５０の平面形状が前述した実施形態１または変形例１と異なっているが、断面関係は同じ構成となっている。
【００７９】
従って、このような変形例２によれば、リリースエッチングは、開口部２７の中心から放射状にリリースされていく。従って。同心円状にフィンガー３１，３２，５１，５２を形成することにより、その中心から全方位のエッチング量を確認することができる。
【００８０】
また、変形例２では、第１モニタ指３０のアンカー部３３と第２モニタ指５０のアンカー部５３とは、フィンガーの平面領域範囲内に形成しているため、フィンガーの外側にアンカー部を設ける実施形態１及び変形例１（図５、図８参照）よりも少ない面積で実現することが可能になる。逆に、モニタ素子２０の有効平面積が一定であれば、フィンガーの数を増やすことができることから、リリースエッチングをモニタする目盛を増やすことができることになり、よりモニタの分解能を高めることを可能にする。
【００８１】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明しているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲に逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、材質、組み合わせ、その他の詳細な構成、及び製造工程間の加工方法において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
【００８２】
従って、上記に開示した形状、材質、製造工程などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものでないから、それらの形状、材質、組み合わせなどの限定の一部もしくは全部の限定をはずした部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００８３】
例えば、前述の実施形態１では、第１モニタ指３０と第２モニタ指５０の１対のモニタ指を備えているが、モニタ指の数はこれに限定されず増加して設置してもよい。
また、各フィンガーのピッチも限定されず、モニタに必要なピッチに自在に設定することができる。
【００８４】
従って、前述の実施形態１及び変形例１，２によれば、リリースエッチングの範囲をモニタ素子２０で定量的に管理し、ＭＥＭＳ構造体１１のリリースを確実に行えることから歩留りを高めるとともに、信頼性が高いＭＥＭＳ素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態１に係る基板ウエハ上におけるＭＥＭＳ素子及びモニタ素子のレイアウトを示す平面図。
【図２】本発明の実施形態１に係るＭＥＭＳ素子とモニタ素子の配置と構成について示す平面図。
【図３】本発明の実施形態１に係るＭＥＭＳ素子の断面構造を模式的に示す断面図。
【図４】本発明の実施形態１に係るモニタ素子の断面構造を模式的に示す断面図。
【図５】本発明の実施形態１に係るモニタ素子を示す平面図。
【図６】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施形態１に係るモニタ素子本実施形態の製造方法を模式的に示す断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態１に係るモニタ素子本実施形態の製造方法を模式的に示す断面図。
【図８】本発明の実施形態１に係る変形例１のモニタ素子を模式的に示す平面図。
【図９】本発明の実施形態２に係る変形例１のモニタ素子を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００８６】
１…基板ウエハ、１０…ＭＥＭＳ素子、１１…ＭＥＭＳ構造体、２０（２０ａ〜２０ｇ）…モニタ素子、２２…犠牲層、３０…第１モニタ指、３１，３２…フィンガー、５０…第２モニタ指、５１，５２…フィンガー。
【図１】
0004774885.tif 000002
【図２】
0004774885.tif 000003
【図３】
0004774885.tif 000004
【図４】
0004774885.tif 000005
【図５】
0004774885.tif 000006
【図６】
0004774885.tif 000007
【図７】
0004774885.tif 000008
【図８】
0004774885.tif 000009
【図９】
0004774885.tif 000010