(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の深さの凹部（４）の上に懸架された所定の厚さの少なくとも１つの微小機械構造（６０、６１）を含む電気機械デバイスを製造する方法であって、
−第１の基板（１）の第１の表面（１１）を第２の基板（２）にシールする段階であって、前記第１の基板が固体層（１０）のみから形成され、前記第２の基板（２）が少なくとも１つの固体層（２０）及び絶縁層（２１）から形成され、前記第２の基板（２）の前記絶縁層（２１）が前記第１の基板（１）と前記第２の基板（２）の前記固体層（２０）との間に介在される、第１の基板（１）の第１の表面（１１）にシールする段階と、
−前記第１の表面（１１）とは反対の前記第１の基板（１）の第２の表面（１２）をエッチングすることにより前記第１の基板（１）に所定の深さを有する前記凹部（４）を形成する段階であって、形成された前記凹部（４）に面する前記第１の基板（１）の残りの部分の厚さが前記所定の厚さにほぼ等しい、凹部（４）を形成する段階と、
−前記第１の基板（１）の第２の表面（１２）を第３の基板（３）にシールすることによって前記凹部（４）を閉鎖する段階であって、前記第３の基板が、固体層（３０）及び前記第１の基板（１）の前記第２の表面（１２）と直接接触する絶縁層（３１）から形成される、凹部（４）を閉鎖する段階と、
−前記第２の基板（２）の前記固体層（２０）及び前記絶縁層（２１）を除去する段階と、
−前記第１の基板（１）の前記第２の表面（１２）を単一エッチングして前記凹部（４）を開放し、前記微小機械構造（６０、６１）を形成する段階と、
を含むことを特徴とする、製造方法。
【請求項２】
前記第１の基板（１）を前記第２の基板（２）にシールする段階の前に、前記第１の基板（１）の前記第１の表面（１１）にアライメントマーク（１３）を形成する段階を、さらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記凹部を形成する段階の前に、前記第１の基板（１）の前記第２の表面（１２）にアライメントマーク（１３）を露出させる段階を、さらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記凹部（４）を形成する段階の前に、前記第１の基板（１）を薄化する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記凹部（４）を形成する段階と同時に、前記第１の基板（１）から前記第３の基板（３）に向かって延設する少なくとも１つの停止体（５）を形成する段階を、さらに含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記第１の基板（１）を前記第２の基板（２）にシールする段階の前に、前記第１の基板（１）の前記第１の表面（１１）に所定の厚さの少なくとも１つのピット（１４）を形成する段階であって、前記ピットの底部が誘電体層で覆われる、形成する段階をさらに含み、
前記凹部（４）を形成する段階が、前記凹部（４）を前記ピット（１４）に接続する貫通穴（１６）を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記第２の基板が固体層（２０）と、前記固体層（２０）と比較して薄い薄層（２２）との間に介在された絶縁層（２１）から形成され、前記第１の基板（１）の前記第１の表面（１１）が、前記第２の基板（２）の前記薄層（２２）と直接接触するように配置されたことを特徴とする、請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記単一エッチングを行って前記凹部（４）を開放し、前記微小機械構造（６０、６１）を形成する段階が、前記第２の基板（２）の前記薄層（２２）にナノ機械構造（７）を形成する段階を含み、前記ナノ機械構造（７）が前記貫通穴（１６）に面することを特徴とする、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記第２の基板の前記薄層（２２）をドーピングする段階をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロメートル範囲の寸法の要素から形成された電気機械システム、もしくはＭＥＭＳ（「Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」の頭文字）及び／またはナノメートル範囲の寸法の要素から形成された電気機械システム、もしくはＮＥＭＳ（「Ｎａｎｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」の頭文字）の分野に関する。本発明はより具体的には、そのようなシステムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、良好な測定感度を保証しつつ電気機械システムの大きさを低減するために、マイクロ電気機械要素及びナノ電気機械要素を組み合わせることが有利である。そのような電気機械は、現在ではＭ＆ＮＥＭＳ、すなわち「Ｍｉｃｒｏ−  ａｎｄ  Ｎａｎｏ−ＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」として知られている。
【０００３】
そのようなＭ＆ＮＥＭＳは、加速度計、ジャイロ計、または磁力計などの力学センサを含む。そのような力学センサは、典型的にはスプリングなどの変形可能な要素によって機械的に保持された可動質量体を含むデバイスの形態となる。可動質量体はさらに、質量体の変位を測定するのに使用される測定ビームなどの変形可能な構造に機械的に結合される。測定ビームは、例えば歪みゲージまたは共振器でありうる。質量体−ビーム組立体は、凹部の上方に懸架されて保持される。
【０００４】
例えば、加速度計の場合、センサの変位の間、慣性力が可動質量体に加えられ、測定ビームに歪みを生じさせる。従来、共振器型測定ビームの場合は、質量体によって印加される歪みは共振周波数の変動を生じさせ、可変抵抗型の測定ビームの場合には、質量体によって印加される歪みは電気抵抗の変動を生じさせる。加速度は、これらの変動から求めることができる。
【０００５】
そのため、マイクロメートル範囲の厚さの可動質量体と、ナノメートル範囲の厚さの測定ビームとを組み合わせることが有利であることは理解されるべきである。特に、可動要素の質量が大きいと、慣性力を最大化することが可能になり、そのため測定ビームに十分な歪みを生じさせることができる。さらに、厚さの小さいビームを好適とすることによって、質量体によってビームに印加される歪みは最大化される。そのため、そのようなレイアウトは、力学センサの感度の向上という利点も有する。
【０００６】
特許文献１はそのような力学センサ、すなわち可動質量体がビームよりも大きな厚さを有するセンサを開示し、さらにそのようなセンサをＳＯＩ（「Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ」）技術に基づいて製造する方法を提供している。
【０００７】
この文献に記載された第１の製造方法によれば、歪みゲージはまずＳＯＩ基板の表面層にエッチングされ、次いで保護材で覆われる。次いで、シリコンエピタキシーがこの表面層上に行われ、プルーフ体を形成するために所望の厚さの層を得る。しかし、エピタキシャル成長技術は複雑であり、実行するには高価であり、あまり大きなシリコン層の厚さを提供することができない。この制限のために、プルーフ体の最適な大きさを得ることは困難であり、そのため、その質量を、ゲージに印加される歪みを最大化するようにすることは困難である。
【０００８】
特許文献１に記載された第２の製造方法によれば、可動質量体はまずＳＯＩ基板にエッチングされる。次いで、ナノメートル範囲の厚さのポリシリコン層が、歪みゲージを形成するために成膜される。しかし、ポリシリコン層の小さな厚さは、依然として制御が困難であり、その機械的及び電気的特性は、単結晶シリコン層よりも優れたものでない。さらに、そのような薄い層の成膜は、ゲージ性能に影響を与えうる変形などの歪みを生じうる。そのため、この方法では、センサ感度を最適化する機械的及び電気的特徴を有するゲージを得ることが困難である。
【０００９】
別の解決手段は、可動質量体およびゲージを別個に形成するために２つの異なるＳＯＩ基板を用い、次いで２つの基板を１つにシールすることを含みうる。しかし、異なる要素、特に可動質量体、ゲージ及び凹部の間の位置合わせ不良がシーリングの間に生じる可能性があり、そのためセンサの全体的な感度を変えてしまう危険性を増大させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１８４０５８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そのため、本発明は特に、前述の制限のない電気機械デバイスの製造のための解決手段を提供することを目的とする。
【００１２】
そのため、本発明は、所定の深さの凹部上に懸架された所定の厚さの少なくとも１つの微小機械構造（またはアクティブ体）を含む電気機械デバイスを製造する方法を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、製造方法は、第１の基板の第１の表面を第２の基板にシールする段階を含む。第１の基板は固体層のみから形成され、第２の基板は少なくとも１つの固体層及び絶縁層から形成される。さらに、シールする段階は、第２の基板の絶縁層が第１の基板と第２の基板の固体層との間に介在されるように行われる。
【００１４】
２つの基板をシールする段階の後、第１の基板に所定の深さを有する凹部を形成する。この凹部の形成は、特に、第１の基板の第２の表面をエッチングすることにより得られ、この第２の表面は、第１の基板の第１の表面とは反対である。特に、凹部に面する第１の基板の残りの部分の厚さは所定の厚さにほぼ等しい。換言すれば、凹部の最終的な深さ及び微小機械構造の最終的な厚さは、このエッチングによって画定される。
【００１５】
次いで、凹部は、第１の基板の第２の表面を第３の基板にシールすることによって閉鎖される。第３の基板は、固体層及び絶縁層から形成される。特に、この第３の基板の絶縁層は、第１の基板の第２の表面と直接接触するように配置されて凹部を閉鎖し、これは、別のシールによって得られうる。
【００１６】
次いで、第２の基板の固体層及び絶縁層は除去される。最終的に、凹部の開放及び微小機械構造の形成は、第１の基板の第２の表面の単一エッチングを介して得られる。
【００１７】
微小機械構造は、マイクロメートル範囲の寸法の厚さを有する構造を意味する。さらに、凹部の所定の深さもまた、好適にはマイクロメートル範囲の寸法を有する。
【００１８】
そのため、本発明の製造方法は、凹部の開放及びマイクロメートル範囲の構造の形成が、単一エッチングステップによって同時に得られるため、前述のアライメントの問題を解決することができる、単純で低コストな解決手段である。この単一エッチングは、特に、将来凹部になる部分及び将来微小機械構造になる部分を、通常バルクと呼ばれる同じ単一層構造内に連続的に形成することによって可能になる。これは、２つの別の明らかに識別可能な基板の使用によって可能となり、１つは支持基板として使用されて凹部の底部を画定し、もう１つはハンドル基板として、またはキャリアとして使用される。
【００１９】
この製造方法によって得られる別の利点は、それによって得られた電気機械デバイスの凹部の底部が絶縁層、一般的に酸化物層で覆われることである。この絶縁層の存在は、特に、凹部を開放するために使用する化学プロセスに起因する不均一性の発生を防ぐことができるという利点を特に有する。換言すれば、この絶縁層によって、凹部の底部は凹部を開放するために行われるエッチング方法の間にエッチングされないこととなる。そのため結果として得られるデバイスはより清浄であり、すなわち、測定中にアクティブ体をブロックし、または干渉する可能性のあるダストがより少ない。さらに、凹部の内面の脱ガスの危険性が低減され、これはデバイスが封入されるパッケージ内の時間的に安定な圧力を確保することができる。
【００２０】
有利には、本製造方法はさらに、第１の基板を第２の基板にシールする段階の前に、第１の基板の第１の表面にアライメントマークを形成する段階を含みうる。
【００２１】
従来、そのようなアライメントマークは、凹部及び微小機械構造を形成するために行われるエッチング方法において使用されるマスクの正確な位置決めを確保するための指標として使用される。そのようなアライメントマークは、特に、所定の構造の形態（バーニア、正方形、バーコードなど）となり、従来は例えばエッチング技術によって得られうる。
【００２２】
本方法はまた、凹部を形成する段階の前に、第１の基板の第２の表面にアライメントマークを露出させる段階を含みうる。
【００２３】
特に、アライメントマークは、第１の基板を第２の基板にシールするステップの間に覆われ、次いで凹部をエッチングするステップの前に露出されて、第１の基板の第２の表面側から見えるようにする。
【００２４】
アライメントマークは、第１の基板の第２の表面のリソグラフィ及びエッチングによって回復されうる。
【００２５】
特に、製造方法はさらに、凹部を形成する段階の前に、第１の基板を薄化する段階を含みうる。
【００２６】
具体的には、使用される第１の基板の固体層は、典型的には、数百マイクロメートル、例えば４５０μｍの初期厚さを有しうる。さらに、凹部及び微小機械構造を形成するために使用可能な固体層の厚さは、例えば、数百マイクロメートルよりも小さく、例えば５０μｍである。この場合、エッチングが深くなりすぎるのを防ぐために、その前に固体層の薄化のステップを行う必要がある。そのため、薄化することで、微小機械構造の所定の厚さに凹部の所定の深さを加えたものにほぼ等しい第１の基板の残りの厚さを得ることができる。残りの厚さは典型的にはこの利用可能な厚さに対応する。実際には、薄化は、研削、化学エッチング、化学機械エッチングまたはドライエッチングによって得られうる。
【００２７】
変形例によれば、本製造方法はさらに、凹部の形成と同時に、凹部の内側に少なくとも１つの停止体を形成する段階を含んでもよく、停止体は第１の基板から第３の基板に向かって延設する。
【００２８】
実際には、凹部及び停止体（または停止体）を形成する段階は、
−第１のリソグラフィの後に第１の基板の凹部を部分的にエッチングして停止体の高さを画定する第１のエッチングを行うことによって得られうる。そのため、この第１のエッチングの深さは、停止体の自由端と、凹部の底部を画定する第３の基板の絶縁層との間の所望の距離（例えば１μｍ）にほぼ等しく、
−第２のリソグラフィ及び第２のエッチングを行って、凹部とともに停止体を最終的に形成する。
【００２９】
そのため、凹部の底部に形成されるよりもむしろ、停止体はアクティブ体、特にＭＥＭＳ構造に形成される。
【００３０】
電気機械デバイスがナノ機械構造も含む別の実施形態によれば、本製造方法はさらに、第１の基板を第２の基板にシールする段階の前に、第１の基板の第１の表面に所定の深さを有する少なくとも１つのピットを形成する段階を含みうる。ピットの底部は、特に、誘電体層で覆われる。さらに、この別の実施形態において、凹部を形成する段階はさらに、凹部をピットに接続する貫通穴を形成する段階を含む。
【００３１】
ピットは、特に、将来ナノ機械構造となる位置をマークするのに使用される。ナノ機械構造は、ナノメートル範囲の寸法の厚さを有する構造を意味する。実際には、ピットは、中空の形態を呈してもよく、アライメントマークの形成の前に形成される。マーキングは、第１の基板の第１の表面の２重リソグラフィによって得られてもよく、
−第１の基板の第１の表面にそれぞれナノメートル範囲の構造のために、浅く、例えば１μｍよりも浅い穴を画定し、各穴は、形成されることとなる将来のナノ機械構造の位置を画定し、
−誘電体によって各穴の底部を保護する。
【００３２】
有利には、第２の基板は固体層と、固体層と比較して薄い薄層との間に介在された絶縁層から形成される。さらに、第１の基板の第１の表面は、好適には第２の基板の薄層と直接接触するように配置される。
【００３３】
実際には、そのため第２の基板は、マイクロメートル範囲の厚さであり、典型的には形成されるデバイスのハンドリングを意図された固体層と、典型的にはナノメートル範囲の厚さのシリコンからなるアクティブ層と呼ばれる薄層との間に介在された絶縁層、例えば酸化物層から形成される。
【００３４】
そのため、第１の基板を第２の基板にシールする段階は、第２の基板のナノメートル範囲のアクティブ層を第１の基板のマイクロメートル範囲の固体層に直接シールすることとなる。
【００３５】
変形例によれば、単一エッチングを行って凹部を開放し、微小機械構造を形成する段階は、第２の基板の薄層内にナノ機械構造を形成する段階を含み、ナノ機械構造は貫通穴に面する。換言すれば、凹部の開放及び微小機械構造の形成と同時に、ナノ機械構造が第２の基板の薄層に形成される。
【００３６】
実際には、同時に凹部を開放し、微小機械構造を形成するために行われるエッチングステップはまた、ナノ機械構造を形成するためにも使用されうる。換言すれば、凹部並びに微小及びナノ機械構造は、１つの、同一のエッチングを介して得られる。
【００３７】
もちろん、単一エッチングステップの前に、第２の基板の固体層及び絶縁層を除去してアクティブ層のみを残すように意図されたステップを行うことも可能である。
【００３８】
変形例によれば、第２の基板の薄層をドーピングする段階を行うこともまた可能である。実際には、薄層のドーピングは、様々なドーピング技術、例えば、拡散、プラズマ照射またはイオンビームイオンインプランテーションによって得られうる。
【００３９】
本発明はまた、
−２つの固体層の間に介在された絶縁層から形成された積層体と、
−所定の深さの凹部の上に懸架された所定の厚さの微小機械構造であって、凹部及び微小機械構造が積層体の２つの固体層の１つを形成し、絶縁層が凹部の底部を形成する微小機械構造と、
を含む電気機械デバイスを目的とする。
【００４０】
変形例によれば、電気機械デバイスはさらに、凹部の内側に少なくとも１つの停止体を含んでもよく、停止体は、微小機械構造から絶縁層に向かって延設する。
【００４１】
ある実施形態によれば、固体層は、絶縁層と、固体層と比べて薄い薄層との間に介在された微小機械構造を含む。さらに、この実施形態によれば、デバイスはさらに、薄層に形成されたナノ機械構造と、ナノ機械構造を凹部に接続する貫通穴と、を含みうる。
【００４２】
実際には、
−ナノ機械構造は、歪みゲージ、変形可能なメンブレンまたはナノ機械共振器などの変形可能な測定要素であってもよく、
−微小機械構造は、スプリング、メンブレン、またはナノ機械構造などの変形可能な要素に結合された可動質量体から形成されてもよく、
−ナノ機械構造は、１μｍよりも小さな厚さを有してもよく、
−微小機械構造は、１００μｍよりも小さく５μｍよりも大きな厚さを有してもよく、
−微小機械構造とナノ機械構造の厚さの比は、１００程度以内であり、
−固体層及び薄層は、好適にはシリコンからなり、絶縁層は好適には酸化物からなる。
【００４３】
本発明の、前述の及びその他の特徴及び利点は、添付した図面とともに、以下の非限定的な説明において詳細に議論されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１Ａ】本発明の実施形態に従うマイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に従うマイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図１Ｃ】本発明の実施形態に従うマイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図１Ｄ】本発明の実施形態に従うマイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図１Ｅ】本発明の実施形態に従うマイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図１Ｆ】本発明の実施形態に従うマイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図１Ｇ】本発明の実施形態に従うマイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図１Ｈ】本発明の実施形態に従うマイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図１Ｉ】本発明の実施形態に従うマイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図１Ｊ】本発明の実施形態に従うマイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施形態に従う、マイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体及びナノメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図２Ｂ】本発明の他の実施形態に従う、マイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体及びナノメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図２Ｃ】本発明の他の実施形態に従う、マイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体及びナノメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図２Ｄ】本発明の他の実施形態に従う、マイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体及びナノメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図２Ｅ】本発明の他の実施形態に従う、マイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体及びナノメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図２Ｆ】本発明の他の実施形態に従う、マイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体及びナノメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図２Ｇ】本発明の他の実施形態に従う、マイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体及びナノメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図２Ｈ】本発明の他の実施形態に従う、マイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体及びナノメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図２Ｉ】本発明の他の実施形態に従う、マイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体及びナノメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図２Ｊ】本発明の他の実施形態に従う、マイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体及びナノメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【図２Ｋ】本発明の他の実施形態に従う、マイクロメートル範囲の寸法のアクティブ構造体及びナノメートル範囲の寸法のアクティブ構造体を集積する電気機械デバイスを製造する方法の段階を示す簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１Ａから１Ｊは、ある実施形態に従う電気機械デバイスを製造する方法の各段階を示している。具体的に、得られることが望ましい電気機械デバイスは、図１Ｊに示されており、特に、所定の深さ、例えば５μｍの凹部４の上に懸架された所定の厚さ、例えば２０μｍの微小機械構造６０、６１を集積する。例えば、微小機械構造６０、６１は、例えば、スプリング６１に結合された可動質量体６０から形成されたアクティブ体である。変形例において、電気機械デバイスはさらに、微小機械構造６０、６１から凹部４の底部に向かって延設する停止体５を含みうる。例えば、停止体５の自由端と凹部４の底部との間の間隔は、実質的に１μｍに等しい。
【００４６】
より具体的には、凹部及び微小機械構造は、図１Ａに示された第１の基板１に対応する同じ単一層基板にエッチングによって形成される。第１の基板１は、通常はバルクと呼ばれ、そのため例えば４５０μｍの厚さを有するシリコン層などの固体層１０からなるのみであり、２つの対向する表面、すなわち第１の表面１１及び第２の表面１２を有する。
【００４７】
まず、エッチングの間に使用されることとなるマスクを確実に正確に配置するために、アライメントマーク１３がこの第１の基板１の第１の表面１１上に形成される（図１Ｂ）。
【００４８】
さらに、第１の基板１の取扱を容易にするために、第２の基板２が第１の基板１にシールされる（図１Ｃ）。第２の基板２は、例えば４５０μｍの厚さを有するシリコン層などの固体層２０及び、例えば１μｍの厚さを有する酸化物層などの絶縁層２１から形成される。特に、第２の基板の絶縁層２１は、第１の基板１の第１の表面１１に直接接触するように配置される。そのため、この段階において、予め形成されたアライメントマーク１３は、第２の基板２によって覆われる。
【００４９】
凹部及び微小機械構造は、第１の基板１に形成されなければならないため、第１の基板１の薄化がまずなされる（図１Ｄ）。より具体的には、薄化は、第１の基板１の残りの厚さが実質的に微小機械構造６０、６１の所定の厚さに凹部４の所定の深さを加えたものに対応するように行う。従来、薄化は例えば研削または化学エッチングによって得られうる。
【００５０】
次いで、アライメントマーク１３はリソグラフィ及び第１の基板１の第２の表面１２のエッチングによって露出される（図１Ｅ）。そのため、アライメントマーク１３は第１の基板１の第２の表面１２の側から見ることができるようになる。
【００５１】
停止体５が提供される場合には、リソグラフィ及び部分エッチング（図１Ｆ）が行われて、薄化された第１の基板１における凹部４のエッチングを開始し、停止体５の高さを画定する。換言すれば、部分エッチングの深さは、停止体５の自由端と凹部４の底部との間の所望の間隔に実質的に等しい。
【００５２】
もちろん、停止体５が必要でない場合、部分エッチング段階は省略可能である。
【００５３】
次いで、単純なリソグラフィ（図１Ｇ）が行われて、停止体５を形成し、第１の薄化基板１において凹部４の深さを画定する。この段階において、凹部４及び停止体５の寸法は既に所望の最終的な寸法に対応している。さらに、凹部４の反対側の第１の基板の残りの部分の厚さは、微小機械構造６０、６１の所望の最終的な厚さに実質的に等しい。従って、凹部４、停止体５及び微小機械構造６０、６１の厚さは、この単一のエッチングによって画定される。
【００５４】
次の段階は、第３の基板３を第１の基板１にシールして、そのため形成された凹部４を閉じる段階を含む（図１Ｈ）。第３の基板もまた、例えば３００μｍ以上の厚さを有するシリコン層などの固体層３０及び、例えば１μｍの厚さを有する酸化物層などの絶縁層３１から形成される。さらに、シールは、第３の基板３の絶縁層３１が、第１の基板１の第２の表面１２と直接接触するように配置されるようになされる。
【００５５】
次いで、第２の基板２は除去され（図１Ｉ）、第１の基板１の単一のエッチング（図１Ｊ）がなされて、同時に凹部４を開放し、微小機械構造６０、６１を形成する。
【００５６】
そのため、得られた電気機械デバイス（図１Ｊ）は、２つの固体層１０、３０の間に介在する絶縁層３１から形成された積層体を含む。凹部４及び微小機械構造６０、６１は、積層体の２つの固体層の１つ１０に形成され、絶縁層３１は凹部４の底部を形成する。
【００５７】
別の実施形態において、図２Ｋに示される得られる所望の電気機械デバイスは、前述の微小機械構造６０、６１、凹部４及び停止体５に加えて、例えば２５０ｎｍの所定の厚さを有し、凹部４上に懸架されたナノメートル範囲の構造７を集積する。ナノ機械構造７は、例えば歪みゲージである。そのようなデバイスを製造する方法が、図２Ａから２Ｋに示されている。
【００５８】
前述のように、凹部４、停止体５及び微小機械構造６０、６１が、以前に用いられたものと同一の、同じバルクに形成される（図２Ａ）。
【００５９】
まず、将来ナノ機械構造となる場所をマークするために、ピット１４が第１の基板１の第１の表面１１上に、例えばリソグラフィによって形成される（図２Ｂ）。一般に１μｍよりも小さな所定の深さのピットは、例えば酸化物層などの誘電体層１５で覆われた底部を有する。
【００６０】
次いで、前述のように、エッチングの間に使用されるマスクを確実に正確に配置するために、アライメントマーク１３も、第１の基板１の第１の表面１１に形成される（図２Ｃ）。
【００６１】
さらに、第１の基板の取扱を容易にし、ナノ機械構造が確定されることとなる薄層をシールするために、第２の基板２が第１の基板１にシールされる（図２Ｄ）。第２の基板２は、例えば４５０μｍの厚さを有するシリコン層などの固体層２０と、固体層２０と比較して薄い薄層２２との間に介在された、例えば１μｍの厚さを有する酸化物層などの絶縁層２１から形成される。薄層２２は具体的にはいわゆる「活性」層であり、典型的には、例えば２５０ｎｍのナノメートル範囲の厚さのシリコン層である。シールの間、第２の基板２の薄層２２は、第１の基板１の第１の表面１１と直接接触するように配置される。この段階において、アライメントマーク１３及び凹部１４は第２の基板２によって覆われる。
【００６２】
前述のように、第１の基板１は、第１の基板１の残りの厚さが微小機械構造６０、６１の所定の厚さに凹部４の所定の深さを加えたものにほぼ実質的に対応するように、薄化される（図２Ｅ）。さらに、アライメントマーク１３も、リソグラフィ及び第１の基板の第２の表面１２のエッチングによって露出される（図２Ｆ）。
【００６３】
同様に、リソグラフィの後に部分エッチング（図２Ｇ）を行って、第１の薄化された基板１に凹部４のエッチングを開始し、凹部４の底部と停止体５の自由端との間の間隔を画定する。もちろん、停止体が必要でない場合、部分エッチングのステップは省略可能である。
【００６４】
次いで単純なリソグラフィ（図２Ｈ）を行って停止体５を形成し、第１の薄化された基板１の凹部４の深さを画定し、貫通穴１６を形成して凹部４をピット１４に接続する。実際には、ピット１４の底部にある誘電体層１５がこのリソグラフィにおいて第２の基板の薄層２２を保護し、次いで除去される。
【００６５】
次いで、既に使用された第３の基板と同じ第３の基板３が、第１の基板にシールされ、そのため形成された凹部４を閉じる（図２Ｉ）。シーリングは、第３の基板３の絶縁層３１が第１の基板１の第２の表面１２と直接接触するように配置されるようにする。
【００６６】
次のステップは、第２の基板の固体層２０及び絶縁層２１を除去して（図２Ｊ）、薄層２２のみを残す段階と、単一のエッチングを行って（図２Ｋ）、同時に凹部４を開口し、微小機械構造６０、６１及びナノ機械構造７を形成する段階を含む。具体的には、ナノ機械構造７は貫通穴１６の反対に形成される。
【００６７】
そのため得られる電気機械デバイス（図２Ｋ）は、そのため固体層１０上に配置された薄層２２に形成されたナノ機械構造７とともに、同じ固体層１０に形成された凹部４と、微小機械構造６０、６１と、停止体５と、を含む。さらに、絶縁層３１は凹部４の底部を形成する。
【００６８】
そのため、開示された製造方法は、３つの基板が使用されるにもかかわらず単純であり、概してコストが低い。特に、これらによってバルク性が低くより良い性能を有し、少なくとも凹部及び微小機械構造が単一のバルクに形成された電気機械ＭＥＭＳまたはＭ＆ＮＥＭＳ型デバイスを得ることが可能になる。さらに、そのようなデバイスの寿命は、エッチングの間に凹部の底部における不均一性の発生を防ぐ、凹部の底部の絶縁層により増大する。最後に、提示される解決手段によって、エッチング装置の単純な調整によってマイクロメートル範囲の構造の厚さを適合させることもまた可能になる。
【符号の説明】
【００６９】
１  第１の基板
２  第２の基板
３  第３の基板
４  凹部
５  停止体
７  ナノ機械構造
１０  固体層
１１  第１の表面
１２  第２の表面
１３  アライメントマーク
１４  ピット
１５  誘電体層
１６  貫通穴
２０  固体層
２１  絶縁層
２２  薄層
３０  固体層
３１  絶縁層
６０、６１  微小機械構造
【図１Ａ】
0006305647.tif 000002
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
0006305647.tif 000004
【図１Ｄ】
0006305647.tif 000005
【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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【図２Ｋ】
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【図ＩＪ】
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