(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板上に、半導体素子と構造体とを有する半導体装置であって、
前記半導体素子は、
絶縁表面上の半導体層と、
前記絶縁表面と、前記半導体層との上の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上のゲート電極と、
前記ゲート電極と、前記第１の絶縁層との上の第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上に設けられ、且つ前記第２の絶縁層に設けられた開口において前記半導体層と電気的に接続する配線とを有し、
前記構造体は、
前記絶縁表面上の第１の電極と、
前記絶縁表面と、前記第１の電極との上の前記第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上の第２の電極と、
前記第１の絶縁層と、前記第２の電極との上の空間を介して、前記第１の電極と重なる領域に第３の電極と、
前記空間を介して、前記第２の電極と重なる領域に第４の電極と、
前記第３の電極と前記第４の電極との上の構造層とを有し、
前記半導体層と前記第１の電極とは同じ層から形成され、
前記ゲート電極と、前記第２の電極とは同じ層から形成され、
前記配線と、前記第３の電極と、前記第４の電極とは同じ層から形成されることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロマシン等の微小構造体を有する半導体装置、及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子作製プロセス及びそれに類する方法を用いて、微小な機械を作製する研究がなされている。例えば、シリコンウエハーを加工することによって、歯車や橋構造のように、空間とその空間内を可動する部分とを有する立体の構造体が作製されている。
【０００３】
近年では、上記のような構造体と半導体素子とを同一の基板上に作製する、又は別々に作製したものを貼り合わせることによって、一つの機能を有する微小な電気機械装置を作製する研究が進められている。これはＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）、マイクロマシン等と呼ばれている。現在では、空間を可動する部分の動きを検知することによる圧力センサや加速度センサ、空間を可動する部分を有する以外に、空間を良好な絶縁体として利用する可変容量やインダクタ、導波路等のマイクロマシンが作製されている。
【０００４】
マイクロマシンは作製方法によって二つに大別される。一つはバルクマイクロマシンと呼ばれ、シリコンウエハーやＳＯＩ基板自体をエッチングや研磨により加工して立体の構造体を作製する。そしてもう一つは表面マイクロマシンと呼ばれ、シリコンウエハー等の基板上に薄膜を積層して形成し当該薄膜をフォトリソグラフィーで加工する、一般的な半導体素子の作製プロセスを適用して立体の構造体を作製する。
【０００５】
バルクマイクロマシンは、基板を様々な方向から加工するため、立体の構造体を作製する際に大きな自由度を有し、様々な構造体を作製することができる。しかしながら半導体素子の作製プロセスとは相容れない工程が多いため、半導体素子と構造体とを別々に作製した後に貼り合わせたり、別々のまま一つにパッケージングすることが多い。
【０００６】
ここで表面マイクロマシンが有する構造体の基本的な作製方法について説明する。まず図２７（Ａ）に示すように、構造体の空間を形成するために犠牲層２７０１を形成する。この犠牲層２７０１は後に除去するものである。次に図２７（Ｂ）に示すように、犠牲層上に構造層２７０２を形成する。構造層は犠牲層上に形成されることによって、その形状が立体的になる。そして図２７（Ｃ）に示すように、犠牲層２７０１をエッチング工程により除去する事で構造層の下に空間２７０３ができ、構造層の空間上の一部分（ここでは犠牲層の上の部分）が可動できるようになる。
【０００７】
ここでは、基板上に構造層２７０２及び空間２７０３を有する単純な構造体の例を示している。
【０００８】
マイクロマシンの作製において犠牲層エッチングは重要な工程であるが、多くの問題を有する律速点でもある。例えば、犠牲層エッチングは構造層と重なっている部分の犠牲層を除去するため、横方向、すなわち基板面に水平方向へ進行するエッチングが必要であり、等方性のエッチングによって行われる。さらに犠牲層は空間を形成するために膜厚が厚く、その長さも数μｍと長いために犠牲層エッチングには長い時間を要する。また犠牲層エッチングを行うと、図２８（Ａ）に示すように構造層２７０２と重なっている部分の犠牲層２７０１を完全に除去できずに犠牲層２７０４が残ってしまったり、図２８（Ｂ）に示すように構造層が座屈し、基板と付着するという問題が生じる。
【０００９】
このような表面マイクロマシンは、空間やその空間内を可動する構造部分を形成するために犠牲層を形成し、その犠牲層を除去する犠牲層エッチングを行う必要がある。この犠牲層エッチングはマイクロマシンの作製において大きな律速点となる。なぜなら、基本的に犠牲層は膜厚が厚い上に等方性のエッチングで行われるために長時間を要し、さらに、エッチング後に可動部分と基板とが付着することが多いためである。
【００１０】
例えば犠牲層エッチングの時間を短縮するために、犠牲層内にトンネルを設け、犠牲層エッチング時にエッチング剤が犠牲層内に容易に導入されるようなプロセスが考えられている（特許文献１参照）。
【００１１】
また、可動部下面とそれに対向する基板表面との付着は、犠牲層エッチング後の乾燥時に発生する付着と、乾燥後の衝撃や静電気により生じる二次的な付着とがあり、乾燥時の付着に対しては昇華や超臨界乾燥法が用いられ、二次的な付着に対しては低エネルギー膜の形成が考えられている。
【特許文献１】特開２０００−５８８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載の方法は、犠牲層エッチングに要する時間は短縮できるが犠牲層を２回に分けて形成する必要があるため、全体的な工程が増える。また、乾燥時の付着防止に対する対策や、特許文献１に記載される二次的な付着に対する対策は、長期信頼性の問題を有し、いずれも特殊な装置や特殊な材料を必要としている。
【００１３】
マイクロマシンは半導体素子では実現できない機能を有するものの、そのプロセスの複雑さから価格が下げられずに市場への導入が進んでいないのが現状であり、低価格・高付加価値化されたマイクロマシンが望まれている。その具体例としては、同一基板上に同一プロセスを経て異なる機能を有する複数の構造体を作製することが望まれている。
【００１４】
本発明は、異なる機能を有する複数の構造体を有するマイクロマシンを作製し、当該マイクロマシンを作製する工程において、犠牲層エッチングに要する時間を短縮することを課題とする。また本発明は、当該犠牲層エッチング後、構造層の基板への付着を防止する。すなわち本発明はスループット及び歩留まりを向上させることにより、低価格・高付加価値化されたマイクロマシンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために本発明では、犠牲層エッチングを複数回に分けて行うことを特徴とする。犠牲層エッチングを複数回に分けて状況に応じた最適なエッチング方法を適用することにより、短時間で確実に犠牲層エッチングを行う。詳しくは、複数回のうち先の犠牲層エッチングで構造層と重なっていない領域の犠牲層を除去し、後の犠牲層エッチングで構造層下の犠牲層を除去する。
【００１６】
本明細書において、構造体の空間を形成するための層であり、後に除去する層を「犠牲層」と記載し、該構造体の空間を形成するための層を除去する工程を「犠牲層エッチング」と記載する。この犠牲層は空間を形成するだけでなく、その空間内を可動する部分の形状を決定する役割を有する。
【００１７】
以下に、本発明の具体的な方法を示す。
【００１８】
本発明の一形態は、絶縁表面上に、第一の層を成膜して加工することにより犠牲層を形成し、犠牲層上に、第二の層を成膜して加工することにより構造層を形成し、異方性エッチングにより構造層と重なっていない領域の犠牲層を除去し、等方性エッチングにより構造層と重なっている領域の犠牲層を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００１９】
本発明の別形態は、絶縁表面上に、第一の層を成膜して加工することにより犠牲層を形成し、犠牲層上に、第二の層を成膜して加工することにより構造層を形成し、異方性エッチングにより構造層と重なっていない領域の犠牲層を除去し、等方性エッチングにより構造層と重なっている領域の犠牲層の中心部を残して、犠牲層を除去し、等方性エッチングにより構造層と重なっている領域の犠牲層の中心部を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２０】
本発明の別形態は、絶縁表面上に、絶縁性を有する層を成膜し、絶縁性を有する層上に、第一の層を成膜して加工することにより犠牲層を形成し、犠牲層上に、第二の層を成膜して加工することにより構造層を形成し、構造層に複数の開口部を形成し、異方性エッチングにより開口部の下に存在する領域を含む構造層と重なっていない領域の犠牲層を除去し、等方性エッチングにより構造層と重なっている領域の犠牲層を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法である。なお、異方性エッチングにより犠牲層を除去する際に、犠牲層下に存在する絶縁性を有する層の一部が除去されてしまうことがある。
【００２１】
本発明の別形態は、絶縁表面上に、絶縁性を有する保護層を成膜し、保護層上に、導電性を有する第一の層を成膜して加工することにより第一の導電層を形成し、第一の導電層上に、第二の層を成膜して加工することにより犠牲層を形成し、犠牲層上に、導電性を有する第三の層を成膜して加工することにより第二の導電層を形成し、第二の導電層上に、絶縁性又は導電性を有する第四の層を成膜して加工することにより構造層を形成し、異方性エッチングにより構造層と重なっていない領域の犠牲層を除去し、等方性エッチングにより構造層と重なっている領域の犠牲層を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
【００２２】
本発明の別形態は、絶縁表面上に、導電性を有する第一の層を成膜して加工することにより第一の導電層を形成し、第一の導電層上に、絶縁性を有する第二の層を成膜し、第二の層上に、第三の層を成膜して加工することで犠牲層を形成し、犠牲層上に、導電性を有する層及び絶縁性を有する層を積層して加工することにより構造層を形成し、構造層に複数の開口部を形成し、異方性エッチングにより開口部の下に存在する領域を含む構造層と重なっていない領域の犠牲層を除去し、等方性エッチングにより構造層と重なっている領域の犠牲層を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法である。なお、異方性エッチングにより犠牲層を除去する際に、犠牲層下に存在する第二の層の一部が除去されてしまうことがある。
【００２３】
本発明において、等方性エッチングは、容器内に満たされた液体状のエッチング剤を用い、当該液体状のエッチング剤を流動させて行うことができる。例えば、容器内のエッチング剤を撹拌する、絶縁表面を有する基板若しくは容器を振動させる、又はエッチング剤を容器へ流入する若しくは容器から排出することによりエッチング剤が流動するように操作することができる。
【００２４】
本発明において、等方性エッチングに、装置内に導入された気体状のエッチング剤を用い、装置内へのエッチング剤又はその他のガスの導入と、装置からのエッチング剤又はその他のガスの排出により装置内部の圧力を変化させることができる。
【００２５】
本発明の別形態は、窪みが設けられた絶縁性を有する層と、絶縁性を有する層上に、空間を介して設けられた構造層と、を有する構造体を備え、構造層は、窪み上に、当該窪みと重なるの位置に開口部が設けられていることを特徴とする半導体装置である。
【００２６】
本発明の別形態は、一対の第一の導電層と、第一の導電層を覆うように形成された、窪みが設けられた絶縁性を有する層と、一対の第一の導電層間であって、絶縁性を有する層上に設けられた第二の導電層と、空間を介して、絶縁性を有する層上にそれぞれ設けられた第三の導電層及び構造層と、を有する構造体を備え、空間を介して、第三の導電層は、第一の導電層及び第二の導電層とそれぞれ対向するように設けられ、構造層は、窪み上の、当該窪みと重なる位置に開口部が設けられていることを特徴とする半導体装置である。
【００２７】
本発明の別形態は、無線通信回路、及び情報処理回路を有し、情報処理回路は半導体素子を有し、無線通信回路は受動素子を有し、受動素子は、空間を介して対向する二つの導電層を有し、半導体素子、及び受動素子は同一絶縁表面上に形成されていることを特徴とする無線通信機能を有する半導体装置である。
【００２８】
本発明の別形態は、無線通信回路、情報処理回路、及びセンサを有し、情報処理回路は半導体素子を有し、無線通信回路は受動素子を有し、受動素子は、空間を介して対向する二つの導電層を有し、センサは、空間を介して対向する二つの導電層を含み、二つの導電層のうちいずれか一方は空間内を可動する構造層の一部を構成し、半導体素子、及び受動素子は同一絶縁表面上に形成されていることを特徴とする無線通信機能を有する半導体装置である。
【００２９】
本発明において、受動素子は、インダクタ又はコンデンサとして機能することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は同一プロセスを経て同一の絶縁基板上に、半導体素子及び異なる機能や構造を有する複数の構造体を形成することを可能にするプロセスを提供できる。さらに本発明では、複雑なプロセスを追加することなく、犠牲層エッチングに要する時間を短くすることができる。
【００３１】
さらに本発明は半導体素子や複数種類の構造体を一体形成し、さらに複雑なプロセスを追加することなく、構造層の下面と基板の表面との付着を防ぐことができる。すなわち本発明はスループット及び歩留まりを向上させることにより、低価格・高付加価値化されたマイクロマシンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されない。本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解されるからである。したがって、本発明は以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容のみに限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて本発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。
【００３３】
（実施の形態１）
本実施の形態ではマイクロマシンの作製方法について説明する。
【００３４】
まず、図１（Ａ）に示すように、絶縁表面を有する基板上に第一の層を成膜し加工することで犠牲層１０１を形成する。ここで第一の層は単層もしくは積層で形成することができる。犠牲層１０１の形状加工は、フォトリソグラフィによるレジストのパターニングと、ドライエッチング法又はウエットエッチング法によることができる。犠牲層の厚みは０．８μｍ以上１５μｍ以下とする。
【００３５】
絶縁表面を有する基板としては、ガラス基板、石英基板、金属基板、プラスチック等のフレキシブルな基板等を用いる事ができる。またシリコン等の半導体基板の表面に絶縁性を有する層（以下、絶縁層と記す）を形成した基板を用いる事もできる。
【００３６】
これらの絶縁表面上に直接第一の層を成膜しても良く、保護膜や下地層等として機能する絶縁層を成膜した上に、第一の層を成膜することも可能である。さらには、絶縁表面上に半導体素子等を形成した上に、第一の層を成膜することもできる。
【００３７】
犠牲層１０１はチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等の金属、当該金属の酸化物、当該金属の窒化物、又はシリコンやゲルマニウムを有する半導体材料、当該半導体材料の酸化物や窒化物、リンガラス（ＰＳＧ）等を用い、スパッタリング法やＣＶＤ法により形成することができる。
【００３８】
次に図１（Ｂ）に示すように、犠牲層１０１の上に第二の層を成膜し、加工することで構造層１０２を形成する。当該第二の層も第一の層と同様単層もしくは積層で形成することができる。構造層１０２の形状加工は、フォトリソグラフィによるレジストのパターニングと、ドライエッチング法又はウエットエッチング法による。
【００３９】
構造層１０２は、犠牲層エッチングに用いるエッチング剤で犠牲層１０１とエッチングの選択比が取れる材料であればよい。例えば、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等の金属、当該金属の酸化物、当該金属の窒化物、又はシリコンやゲルマニウムを有する半導体材料、当該半導体材料の酸化物や窒化物から、選択比がとれる材料を選択することができる。
【００４０】
ここで、犠牲層１０１、構造層１０２及び犠牲層１０１のエッチングに用いるエッチング剤の組み合わせについて具体的な例を示す。例えば、犠牲層エッチングの際にエッチング剤としてフッ酸を用いる場合、犠牲層１０１をリンガラス（ＰＳＧ）やシリコン酸化物で形成し、構造層１０２は多結晶構造を有するシリコンで形成することができる。また、エッチング剤にアンモニア過水を用いる場合、犠牲層１０１をタングステン（Ｗ）、構造層１０２を酸化シリコンで形成することができる。アンモニア過水とはアンモニア、過酸化水素水及び純水を混合した液体であり、例えば２８ｗｔ％のアンモニアと３１ｗｔ％の過酸化水素水と純水とを３：５：２の割合で混合することで得られる。
【００４１】
また、ＨＦとＨＮＯ３との混合液（好ましくはＣＨ３ＣＯＯＨをさらに加えた混合液）、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＥＰＷ（エチレンジアミンピロカテコールと水との混合液）、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ヒドラジン等の溶液はシリコンを溶かすことができる。また、ＸｅＦ２、ＳＦ６とＣ４Ｆ８との混合ガス、ＳＦ６等のガスによりシリコンを除去することができる。これらのエッチング剤を用いれば、シリコンと酸化シリコンとの選択比を取ることができるため、犠牲層１０１にシリコンを、構造層１０２に酸化シリコンを用いて形成することができる。逆に犠牲層１０１を酸化シリコン、構造層１０２をシリコンで形成する場合、エッチング剤にはＨＦとＮＨ４Ｆとの混合液、ＮＨ４ＨＦ２、バッファードフッ酸等の溶液、ＨＦとＮＨ４Ｆとの混合ガス、ＳＦ６及びＣ４Ｆ８とＨ２との混合ガス等を用いることができる。
【００４２】
またＫＯＨ、ＥＰＷ、ＥＤＰ、ＴＭＡＨ、ヒドラジンは、多結晶構造を有するシリコン結晶の面方位や不純物濃度によりエッチング速度の異方性が生じるため、犠牲層１０１と構造層１０２とを面方位の異なるシリコンや不純物濃度が異なるシリコンから形成することもできる。
【００４３】
次に、図１（Ｃ）に示すように、先に構造層１０２と重なっていない領域の犠牲層を除去する。本明細書中において、犠牲層エッチングを複数回行う場合、工程順に「第一の犠牲層エッチング」、「第二の犠牲層エッチング」、「第三の犠牲層エッチング」と序数を付して記す。すなわち図１（Ｃ）に示すように、第一の犠牲層エッチングにより構造層１０２と重なっていない領域の犠牲層１０１を除去する。第一の犠牲層エッチングは、構造層１０２と重なっていない領域の犠牲層１０１を除去するため異方性のエッチングを適用することができる。具体的には、上記したエッチング剤を用いた異方性のウエットエッチング法又は異方性のドライエッチング法を適用することができる。なお第一の犠牲層エッチングには、異方性のドライエッチングで行うことが望ましい。なぜなら、異方性のドライエッチングは、ウエットエッチングに比較して非常に短時間で行うことができるからである。
【００４４】
次に、図１（Ｄ）に示すように、第二の犠牲層エッチングにより構造層１０２と重なっているその他の領域の犠牲層１０１を除去し、空間１０３を形成する。第二の犠牲層エッチングは構造層１０２の下にある犠牲層１０１を除去するため、エッチング剤が横方向にも拡散する等方性のエッチングを適用する。具体的には、上記したエッチング剤を用いた等方性のウエットエッチング法又は等方性のドライエッチング法を適用することができる。等方性のドライエッチングとは、例えば大気圧下でエッチングガスのプラズマを用いる方法である。
【００４５】
さらには、上記第二の犠牲層エッチングを等方性のウエットエッチングで行い、構造層１０２の下にある犠牲層１０１の一部を残すこともできる。第二の犠牲層エッチングによって犠牲層１０１の一部を残した場合の斜視図を図２（Ａ）に、線分ＯＰにおける断面図を図２（Ｂ）に示す。犠牲層エッチングは犠牲層１０１がエッチング剤と接触する部分から構造層１０２の下に向かって進行するため、構造層１０２の下の中心部分に少量の犠牲層１０１を残すことができる。
【００４６】
このように犠牲層１０１の一部を残した場合、図２（Ｃ）に示すように、第三の犠牲層エッチングにより構造層１０２の下にある犠牲層１０１を除去し、空間１０３を形成することができる。このとき第三の犠牲層エッチングは等方性のウエットエッチングもしくは等方性のドライエッチングを適用することができる。
【００４７】
上記のような第一の犠牲層エッチング、第二の犠牲層エッチング、及び第三の犠牲層エッチングの方法は、構造層、犠牲層及び当該犠牲層をエッチングするエッチング剤の組み合わせにより決定することができる。
【００４８】
図１及び図２を用いて示した構造体は、構造層１０２上下に空間を有する梁構造であり、作製方法は犠牲層１０１及び構造層１０２を形成した後に犠牲層エッチングを少なくとも２回に分けて行う例を示した。しかし本発明において構造体の形状、及び犠牲層１０１と構造層１０２との作製方法は上記形態に限定されることはない。例えば、構造体の構造層１０２は片持ち梁や櫛歯型、歯車型等の形状を有することができる。また、シリコンウエハーを用いて犠牲層や構造層を作製することができ、例えばシリコンウエハーに不純物を注入することによって、シリコンからなる犠牲層と不純物を有するシリコンからなる構造層とを作り分ける工程を用いてもよい。
【００４９】
このように本発明のマイクロマシンの作製方法は、犠牲層を複数回に分けて除去することを特徴とする。第一の犠牲層エッチングは、除去する犠牲層が構造層と重なっていないために短時間で行うことできる。これは、犠牲層とエッチング剤とが接する面積が広く、エッチング剤が拡散しやすいためである。さらに、犠牲層が構造層と重なっていないために、エッチングレートの速い異方性のエッチングを適用することができるからである。
【００５０】
このように第一の犠牲層エッチングにより犠牲層を減らした後に、第二の犠牲層エッチングを行うことで、第二の犠牲層エッチングを行う時間を短くすることができる。さらには犠牲層を完全にエッチングしきれないという問題を回避することができる。
【００５１】
また第二の犠牲層エッチングにウエットエッチングを適用し、構造層１０２下に存在する犠牲層１０１をすべて除去すると、構造層１０２下に存在する液体の表面張力により構造層１０２がその構造を保てずに座屈し、基板や隣接した層と付着することがある。第二の犠牲層エッチングにおいて構造層１０２下の犠牲層１０１をすべて除去せず一部を残すようにすることで、残した犠牲層１０１を、構造層１０２を支える支持体として利用することができる（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）。具体的には、構造層１０２と重なっている犠牲層１０１の中心を残して除去し、当該中心を支持体として利用する。なお中心とは、厳密な中心を指すのではなく、第二の犠牲層エッチングを行っていき、支持体として機能する状態で当該エッチングを止めたときの犠牲層１０１の形状を指す。そして第三の犠牲層エッチングによって支持体として機能する、犠牲層１０１の中心を除去することができる。したがって、第三の犠牲層エッチングは等方性のドライエッチングを適用することが望ましい。又は、表面張力が低く付着を起こしにくいエッチング剤を用いたウエットエッチングを適用することもできる。
【００５２】
本発明は同一プロセスを経て同一の絶縁基板上に、半導体素子及び異なる機能や構造を有する複数の構造体を、複雑なプロセスを追加することなく形成することを可能にするプロセスを提供することができる。さらに本発明は構造層の下面と基板の表面との付着を防ぐことができる。
【００５３】
（実施の形態２）
本発明のマイクロマシンは、構造体及び半導体素子によって形成される電気回路部を有する。以下に、電気回路部を有する形態について説明する。
【００５４】
図３（Ａ）に示すように、異なる基板上に半導体素子１０４及び構造体１０５を形成し、それらを接着剤１０６等を用いて貼り合わせることができる。
【００５５】
また図３（Ｂ）に示すように、構造体１０５を形成して基板上に封止した後に半導体素子１０４を形成する事もでき、図３（Ｃ）に示すように、半導体素子１０４を形成した後にその上の層に構造体１０５を形成することも可能である。さらに、構造体１０５と半導体素子１０４とを同一のプロセスを用いた同一の層で形成することもできる。
【００５６】
このような本発明を用いて形成されたマイクロマシンは、スループット及び歩留まりを向上させることができる。その結果、低価格・高付加価値化されたマイクロマシンを提供することができる。
【００５７】
（実施の形態３）
本実施の形態では上記実施の形態と異なり、開口部（以下、穴とも記す）を設けた構造体の作製方法について説明する。
【００５８】
まず、図４（Ａ）に示すように、絶縁基板上に第一の層を成膜し加工することで犠牲層２０１を形成する。第一の層は上記実施の形態と同様に単層及び積層で形成することができ、その形状加工はフォトリソグラフィによるレジストのパターニングと、ドライエッチング法又はウエットエッチング法による。
【００５９】
次に、図４（Ｂ）で示すように、犠牲層２０１の上に第二の層を成膜し、加工することで構造層２０２を形成する。第二の層も上記第一の層と同様に形成及び加工することができる。ここで構造層２０２には穴２０３が設けられている。穴２０３は、単数又は複数設けることができ、複数設ける場合には穴２０３の直径を異ならせてもよい。図４（Ｃ）及び（Ｄ）には、穴２０３が設けられた構造層２０２及び犠牲層２０１の上面図、及び線分ＯＰにおける断面図を示す。
【００６０】
次に、図５（Ａ）に示すように、第一の犠牲層エッチングによって構造層２０２と重なっていない部分の犠牲層２０１を除去する。第一の犠牲層エッチングは上記実施の形態と同様に、異方性のエッチングにより行うことができる。第一の犠牲層エッチング後の構造層２０２及び犠牲層２０１の上面図、及び線分ＯＰにおける断面図を図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、穴２０３においても構造層２０２と重なっていない犠牲層２０１が除去されている。
【００６１】
次に、図５（Ｄ）に示すように、第二の犠牲層エッチングによって構造層２０２と重なっている領域の犠牲層２０１を除去する。第二の犠牲層エッチングは上記実施の形態と同様に、等方性のエッチングにより行うことができる。第二の犠牲層エッチングを行うことによって、構造体が有する空間２０４が形成される。
【００６２】
上記のように犠牲層エッチングを複数回に分けて行うことで、従来よりも短時間で犠牲層エッチングを行うことができる。さらに本実施の形態のように構造層２０２に穴２０３を開けることによって、第一の犠牲層エッチングによって除去する犠牲層２０１の量を多くし、第二の犠牲層エッチングで除去する犠牲層２０１の量をさらに少なくすることができるために、犠牲層エッチングに要する全体の時間を短縮することができる。
【００６３】
また、図６（Ａ）に示すように、基板２０５上に下地層を形成し、その上に犠牲層２０８及び、穴２１０を有する構造層２０９を形成する。図６（Ａ）では下地層を積層構造とするため、第１の下地層２０６及び第２の下地層２０７を順に形成する。
【００６４】
次に図６（Ｂ）に示すように、構造層２０９と重なっていない部分の犠牲層２０８を、第一の犠牲層エッチングによって除去する。その結果、穴２１０直下の犠牲層２０８がエッチングによって除去される。
【００６５】
このとき図６（Ｃ）に示すように、エッチング時間や選択比によるが穴２１０下方の下地層までエッチングされうる。そのため、図６では下地層を第１の下地層２０６及び第２の下地層２０７の積層構造とする。第１の下地層２０６はエッチングにより除去され、第２の下地層２０７はエッチングにより一部除去され、結果として窪み２１１が形成される。第一の犠牲層エッチング及び下地層のエッチングは上記の例と同様、異方性のエッチングを適用することができる。
【００６６】
そして図６（Ｄ）に示すように構造層２０９の下にある犠牲層２０８を、第二の犠牲層エッチングによって除去する。第二の犠牲層エッチングは上記の例と同様、等方性のエッチングを適用することができる。
【００６７】
このような第一の犠牲層エッチングの後に下地層をエッチングして窪み２１１を形成することにより、空間を介した構造層２０９の下方の表面を粗面化することができる。粗面化すると表面張力によりエッチング剤を速やかに除去することができ、乾燥等による構造層２０９の座屈を防ぐことができる。
【００６８】
乾燥時に生じる座屈とは、つまり可動部の下表面とそれに対向する表面との付着力に対して、可動部分を支える力が負けることによって生じる座屈である。可動部の下表面とそれに対向する表面との付着力は、その間にエッチング剤等の液体が存在すると生じ、液体と固体とが付着している面積及び液体の表面張力に比例する。
【００６９】
構造層２０９に設けられた穴２１０の径が、可動部の下表面とそれに対向する表面との距離（すなわち犠牲層の厚さ）に比べて小さい場合は、エッチング工程により対向する表面を疎液面とすることができる。その結果、対向する表面と液体とが付着する付着力が小さくなるため、座屈を防止することができる。
【００７０】
構造層２０９に設けられた穴２１０の径が、犠牲層２０８の厚さと等しい又は厚さ以上の場合は、構造層２０９下方に設けられた窪み２１１の内部に液滴が落ち込む。したがって、可動部の下表面と液体とが付着する面積が小さくなって液体が可動部下方の表面から離れやすくなり、座屈を防止することができる。
【００７１】
また、構造層２０９の下表面を粗面化することにより、可動部の下表面とそれに対向する表面とが接することのできる面積が小さくなるため、座屈を防止することができる。これは、接触する面積を小さくすることで、表面エネルギーが小さくなるからである。
【００７２】
このように、構造層２０９に設けた穴を通して、構造層２０９の下方に設けられた表面、具体的には下地層に窪み２１１を形成し、可動部分に対向する表面を粗面化することで、座屈、つまり乾燥時の付着及び二次的な付着を低減することができる。
【００７３】
このように構造層２０９の下側表面を粗面化すればよいため、図７（Ａ）のように、下地層２１２を１層で形成することも可能である。
【００７４】
さらに、第一の犠牲層エッチング後に窪みを形成し、表面に親液性の処理を施し、その後に第二の犠牲層エッチングを行うこともできる。
【００７５】
さらに図７（Ｂ）のように、第１の下地層２１３を親液性の材料で形成し、第２の下地層２１４を疎液性の材料で形成し、上記のように第１の下地層２１３の一部が露出するまでエッチングして窪みを形成することで、付着の原因となる液体を穴の中へ導入しやすくすることができる。
【００７６】
なお本実施の形態において、犠牲層２０１と、穴２０３の設けられた構造層２０２とを形成した後、第一の犠牲層エッチングにより構造層２０２と重なっていない部分の犠牲層２０１を除去し、第二の犠牲層エッチングによって構造層２０２と重なっている領域の犠牲層２０１を、一部を残して除去し、その後、第二の犠牲層エッチングで残した部分の犠牲層２０１を第三の犠牲層エッチングによって除去することも可能である。第二の犠牲層エッチングで残した部分により、作製途中における構造層２０２の座屈を防止することができる。
【００７７】
本実施の形態のように構造層に穴を設け、犠牲層エッチングを複数回に分けることによって、複雑なプロセスの追加や特殊な装置及び材料を用いずに犠牲層のエッチングに要する時間を短縮し、構造層の座屈を防止することができる。
【００７８】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【００７９】
（実施の形態４）
本実施の形態はマイクロマシンの作製方法に関し、従来の方法を示した図２８を参照し、本発明の方法での解決手段について、上記実施の形態と異なる点について説明する。
【００８０】
従来の方法で犠牲層エッチングを行うと、図２８（Ａ）に示すように、犠牲層が完全に除去されずに残るという問題が生じることがある。これは、犠牲層材料の量が多いために完全に犠牲層２７０１を除去することができなかったり、又は犠牲層エッチングが長時間に及ぶために基板面内でエッチングレートがばらつき、犠牲層２７０１が除去できる部分とできない部分とが発生するためである。しかしながら、犠牲層エッチングにじゅうぶん長い時間をかけても図２８（Ａ）に示すように犠牲層２７０４が残り、除去することができない場合がある。
【００８１】
このように犠牲層が残ってしまう現象について図８乃至図１０を用いて詳細に説明する。例えば図８（Ａ）の上面図に示すように犠牲層４０１と構造層４０２を形成する。これは、犠牲層４０１のほとんどの部分を構造層４０２が覆い、構造層４０２は長いトンネル構造となっている。
【００８２】
このような構造に対し、等方性のエッチングで犠牲層エッチングを行うと、はじめのうちは図８（Ｂ）に示すように犠牲層４０１のエッチングが進み、エッチング開始から時間ｔが経過すると、犠牲層４０１は構造層４０２の端部からの距離Ｒ（ｔ）まで除去される。ここで図８（Ｂ）は、エッチングにより犠牲層４０１が除去された部分４０３と、犠牲層４０１が残っている部分４０４を示す。そして図８（Ｃ）に示すように、エッチング開始からある時間ｔｍａｘでエッチングは停止し、犠牲層４０１は構造層４０２の端部からの距離Ｒ（ｔｍａｘ）＝Ｒｍａｘまで除去される。図８（Ｂ）（Ｃ）に示す構造の斜視図を図１０（Ａ）に、図１０（Ａ）における線分ＯＰでの断面図を図１０（Ｂ）に示す。
【００８３】
図８及び図１０に示すような長いトンネルを形成するような構造に対して等方性の犠牲層エッチングを行った場合、犠牲層４０１が、構造層４０２の端部からエッチングされる距離Ｒ（ｔ）は、図９に示すように時間に依存する。図９は、横軸をエッチング開始からの時間ｔ、縦軸をエッチングされる距離Ｒ（ｔ）として示している。このようなトンネル構造のように、犠牲層エッチングが進むにつれて犠牲層４０１が構造層４０２下の奥深くへ後退し、エッチング剤が犠牲層４０１付近にまで流入しにくくなるような構造の場合、図９に示すように犠牲層４０１がエッチングされる距離Ｒｍａｘはある時間ｔｍａｘで飽和し、それ以上の時間をかけて犠牲層エッチングを行ってもエッチングは進まない。構造層４０２が長いトンネル構造となっているために、犠牲層４０１がエッチングされるにしたがって犠牲層４０１は構造層４０２下方の奥深くへ後退するため、トンネル内に犠牲層４０１とエッチング剤との反応生成物４０６が滞留しやすくなり、逆に反応可能なエッチング剤４０７が流入しにくくなるためである。そして、エッチング剤４０７が拡散によって到達することができない距離にまで犠牲層４０１が後退すると、犠牲層エッチングは停止する。このときのエッチングされた距離がＲｍａｘである。
【００８４】
図８及び図１０では、構造層４０２がトンネル構造を有する図を例に示して説明したが、この形状のみに限定されることはない。すなわちトンネル構造のように開口部の面積に比較して奥行きが長く、犠牲層エッチングが進むにつれて犠牲層４０１は構造層４０２や絶縁基板に囲まれた奥深くへ後退するために、エッチング剤が犠牲層４０１付近にまで流入しにくくなるような構造の場合に犠牲層４０１が残ってしまう現象が起こりうる。
【００８５】
エッチングされる最大の距離Ｒｍａｘ及びエッチングに要する時間ｔｍａｘは、犠牲層４０１や構造層４０２の材料ならびに構造、犠牲層４０１をエッチングするエッチング剤の材料、及び犠牲層４０１のエッチングの方法や条件等、様々な要因によって異なる。しかしながらどのような方法、材料、条件等を組み合わせて適用してもエッチングされる距離Ｒ（ｔ）はある距離Ｒｍａｘで飽和する。
【００８６】
マイクロマシンを作製する場合に、犠牲層エッチングにより除去したい距離Ｒが、エッチングされる最大の距離Ｒｍａｘよりも大きくなるような条件となれば、犠牲層４０１は構造層４０２の下に残るという問題を生じさせることとなる。
【００８７】
上記に説明したように、エッチング開始からの時間ｔが大きくなるにしたがってエッチング速度が遅くなり、ある時間ｔｍａｘを超えると距離Ｒｍａｘでエッチングが停止する。
【００８８】
上記問題は反応生成物４０６及びエッチング剤が拡散しにくくなり生じる。そこで本発明では、エッチング剤を流動させ、反応生成物４０６が犠牲層４０１周辺から拡散すると共に反応可能なエッチング剤４０７が犠牲層４０１近辺に存在するよう操作する。そうすることでエッチング開始からの時間ｔが大きくなった時にもエッチングレートを速くすることができ、エッチングされる最大の距離Ｒｍａｘを大きくすることができる。その結果、マイクロマシンの設計の自由度を向上させることができる。
【００８９】
上記の方法をドライエッチングによって行う場合、例えば、エッチング剤の導入と装置内のガスの排気とを行うことによって、反応可能なエッチング剤４０７が犠牲層４０１近辺に存在するよう操作することができる。
【００９０】
このような構成を備えたドライエッチングを行う装置を図１１に示す。ドライエッチング装置は、エッチング剤の導入口４１１が設けられた上部電極４１４と、下部電極４１５と、排出口４１２とを有する。下部電極４１５上に犠牲層が形成された絶縁基板４１３を配置し、下部電極４１５と上部電極４１４に電圧を印加しプラズマを発生させてエッチングを行う。このとき、排出口４１２により気体状のエッチング剤を排出させる。またエッチング剤の導入及び排出を交互に繰り返し行うこともできる。なお、ドライエッチング装置は図１１に示した構成に限定されることはなく、例えば導入口４１１は上部電極４１４とは別に設けられていても良いし、また排出口４１２は装置下部に設けられていても良い。
【００９１】
一般的に半導体素子を作製する場合のドライエッチング装置は、導入口４１１から導入されるエッチング剤の流量と排出口４１２から排出されるガス量とを制御し、装置内部の圧力を一定に保ってドライエッチングが行われる。しかしながら犠牲層エッチングの場合は除去する物質の量が多いために、一般的な方法を用いるとエッチングレートが非常に遅くなり、またエッチング剤と犠牲層との反応生成物が絶縁基板上に堆積するという問題が生じる場合がある。
【００９２】
そこで本実施の形態のドライエッチング装置では、エッチング剤の導入量を増加させてエッチングを行い、ある時間後にガスの排出量を増加させる方法により犠牲層エッチングを行う。すなわち本実施の形態において、ガスの導入及び排出によってエッチング装置内部の圧力を変化させながら犠牲層エッチングを行うことを特徴とする。
【００９３】
ガスの排出は、犠牲層とエッチング剤との化学反応による反応生成物を取り除き、犠牲層の付近にエッチング剤を導入しやすくするためであり、必ずしも真空度を高くする必要はない。しかしながら、装置内を高真空にすると、反応生成物を絶縁基板に堆積させにくくすることができ好ましい。
【００９４】
さらに、導入口４１１よりアルゴンやヘリウム等の不活性ガスを導入してプラズマを発生させ、物理的に絶縁基板４１３上に堆積した反応生成物を除去する工程を追加しても良い。
例えば、
（１）エッチング剤を導入してエッチングを行う。
（２）装置内部のガスを排出する。
（３）不活性ガスを導入し反応生成物を除去する。
という順序で犠牲層エッチングを行うことができる。
上記（３）の工程では、同時にガスの排出を行うことによって効率よく反応生成物を除去することもできる。また必要に応じて、（１）〜（３）の工程を任意に組み合わせる、又は繰り返すことができる。
【００９５】
また、（３）の工程に用いるガスは不活性ガスに限らず、犠牲層とエッチング剤との反応生成物と反応し、反応生成物を除去することのできる反応性ガスを用いることもできる。ここで上記反応性ガスは、エッチング剤以外の反応性ガスである。エッチング剤や反応生成物を除去するためのガスの導入量、エッチング装置内のガスの排出の量、それらを繰り返す回数等は、犠牲層の膜厚や、犠牲層及びエッチング剤の種類等によって決めることができる。エッチング剤や希ガスの導入量やガスの排出の量、それらを繰り返す回数等は、犠牲層の膜厚や、犠牲層及びエッチング剤の種類等によって決めることができる。
【００９６】
このようなドライエッチングの方法によって、図１０（Ｂ）に示すように犠牲層４０１付近に滞留していた反応生成物４０６が犠牲層４０１付近に滞留することなく、反応可能な新しいエッチング剤４０７が犠牲層４０１付近に拡散しやすくなり、犠牲層エッチングを短い時間で行う事ができる。
【００９７】
また、犠牲層エッチングをウエットエッチングによって行う場合、基板やエッチング用の容器を振動させたり、エッチング剤を流動させることで上記の方法を実現することができる。
【００９８】
図１２に、上記の方法を実現するためのウエットエッチングを行う方法を示す。ウエットエッチング装置は、基板支持体４２４に立てた犠牲層が形成された絶縁基板４２２を、容器４２１に満たされた液体状のエッチング剤４２３の中に浸すことができる。ここでエッチング剤を流動させるため、図１２（Ａ）に示すように、容器４２１を振動させる方法がある。
【００９９】
またエッチング剤を流動させるため、図１２（Ｂ）に示すように、基板支持体４２４を振動させることによって絶縁基板４２２を振動させる方法がある。
【０１００】
またエッチング剤を流動させるため、図１２（Ｃ）に示すように、エッチング剤を撹拌させる方法がある。
【０１０１】
またエッチング剤を流動させるため、図１２（Ｄ）に示すように容器４２１にエッチング剤の導入口４２５及び排出口４２６を設け、エッチング剤を導入及び排出させる方法がある。
【０１０２】
このようにエッチング剤を流動させることにより、犠牲層エッチングを短時間で行うことができる。またエッチング剤との反応が進むため、犠牲層が残留することを防止できる。
【０１０３】
このように、本発明のマイクロマシンの作製方法を用いることによって、エッチング速度を向上させることができるため、犠牲層エッチングに要する時間を短くすることができる。さらに、図９で示したエッチングされる最大の距離Ｒｍａｘを大きくすることができ、マイクロマシンの設計の自由度を向上させることができる。
【０１０４】
なお本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１０５】
（実施の形態５）
本発明のマイクロマシンは半導体素子を有する電気回路及び構造体を有し、構造体は犠牲層を除去することによって形成された空間及び構造層を有する。そして構造層の一部はその空間で可動することができる。ここで電気回路とは、例えば無線通信回路や、メモリ、制御回路等を含む。本実施の形態では、このようなマイクロマシンの構成について説明する。メモリは、半導体素子及び記憶素子を有する。
【０１０６】
図１３（Ａ）に示すように、本発明のマイクロマシンが有する構造体は、構造層７０１、下部電極７０３を有し、構造層７０１と下部電極７０３との間には空間７０２が設けられている。構造層７０１は、外力を受けて上下に可動することができる。このような構造体は、構造層７０１と下部電極７０３との間の静電容量の変化を把握することができ、構造体は静電容量の変化を検知することができるセンサとなる。
【０１０７】
また図１３（Ｂ）に示すように、構造体は、固定の櫛歯７０４と可動の櫛歯７０５とを有し、固定の櫛歯７０４と可動の櫛歯７０５の間、及び可動の櫛歯７０５と絶縁基板との間に空間を有する。固定の櫛歯７０４と可動の櫛歯７０５との間に電圧を印加し、可動の櫛歯を電極として適用することにより、構造体は外部から入力された電気信号を変位に変えることができるアクチュエータとなる。
【０１０８】
上記例以外にも、犠牲層を除去することによって形成された空間及び構造層を有するが、可動することのない構造体を形成することができる。すなわち、配線のみが基板上に接して形成され、構造層は基板から離れて形成されるインダクタやコンデンサ、導波路等がこれに該当する。構造層は基板から離れて形成されることによって基板との相互作用を低減することができるために、このような構造体は主に高周波で動作する無線通信回路に用いることができる。
【０１０９】
上記に説明した構造体は一例であり、目的に応じた形状、及び工程により形成され、様々な駆動方法により所定の機能を備えることができる。例えば、同じ構造を有する構造体を形成した場合にも、駆動方法によって異なる機能を持たせることも可能である。
【０１１０】
またマイクロマシン７１１は、図１４（Ａ）に示すように、構造体によって形成される構造部７１３と電気回路部７１２とを有することができる。例えば、構造部７１３は静電容量の変化を検知するセンサとすると、マイクロマシン７１１はセンサによって圧力や加速度等の物理量を検知することができ、その検知した量を電気回路部７１２によって処理し、出力する事ができる。
【０１１１】
さらには構造部７１３が上記に説明したようなアクチュエータとすると、マイクロマシン７１１は、外部から入力された電気信号を電気回路部７１２によって処理し、アクチュエータを介して変位や力を出力する事ができる。
【０１１２】
また図１４（Ｂ）に示すように、マイクロマシン７１４は無線通信回路７１５及びその他の電気回路７１６を有し、外部と無線通信を行う構成を有する無線通信機能を有する半導体装置とすることができる。ここでその他の電気回路とは、例えば情報処理回路やメモリ、制御回路等である。また、無線通信回路とは、アンテナ、電源回路等を有し、外部の装置と電磁波を介して無線で通信を行う回路である。そしてその無線通信回路を構成する受動素子、例えばインダクタやコンデンサは、犠牲層を除去することによって形成された空間及び構造層を有し、空間を介して二つの導電性を有する層（以下、導電層と記す）が対向している構造体で形成することができる。
【０１１３】
さらに、図１４（Ｃ）が示すように、マイクロマシン７１７は、無線通信回路７１８、構造部７１９、及びその他の電気回路７２０によって構成することも可能である。その他の電気回路は上記例と同様に情報処理回路やメモリ、制御回路等を有する。そして構造部は構造体であるセンサやアクチュエータを有し、マイクロマシンは無線通信回路によって外部からの制御を受ける、又は情報を送信する、等の構成にすることができる。そしてこの無線通信回路も、空間と構造層とを有する構造体として形成された受動素子を有することができる。
【０１１４】
本発明のマイクロマシンが有する構造体は、上記のようにセンサやアクチュエータのみならず、受動素子を形成することも可能である。無線通信を行うための回路に於いては、受動素子（容量、インダクタ、抵抗等）は重要であるが、一般的な半導体素子を形成する工程ではこれらの受動素子を形成することが難しかった。しかし受動素子を構造体で形成することで、良好な特性を得ることができる。
【０１１５】
なお本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１１６】
（実施の形態６）
本実施の形態では、マイクロマシンが有する構造体の作製方法についての具体例を示す。ここでは、物理的な接触又は非接触により、導通又は非導通を決定するスイッチの作製方法について、図１５乃至図１７を用いて説明する。ここで用いる図において、左側には上面図、右側には断面図を示している。
【０１１７】
まず図１５（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、基板５０２上に導電層５０１を形成する。導電層５０１は基板５０２上に直接形成しても良く、基板５０２上に下地層５０３を形成した後に導電層５０１を形成することもできる。なお、上面図である図１５（Ａ１）では、基板５０２と、下地層５０３を省略している。図１５（Ａ１）は基板５０２上に下地層５０３を形成した後に導電層５０１を形成した例を示す。導電層５０１は、導電性を有する層を成膜した後に、フォトリソグラフィによるレジストのパターニングと、ドライエッチング法又はウエットエッチング法により加工することで形成できる。導電層５０１は、一対の電極として形成され、スイッチの駆動を制御する。
【０１１８】
次に図１５（Ｂ１）、（Ｂ２）に示すように、導電層５０１上に絶縁層５０４を形成し、その上に導電層５０５、５０６を形成する。絶縁層５０４は、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により成膜することができる。また、導電層５０５、５０６は上記の導電層５０１と同様に成膜、加工することができ、一対の導電層５０１間に形成する。ここで形成した導電層５０５、５０６は、信号の電導路として機能するため、一対の電極として形成される。すなわち、一対の導電層５０１と、一対の導電層５０５、５０６は十字状に配置される。なお、図１５（Ｂ１）の上面図では、基板５０２と、下地層５０３と、絶縁層５０４は省略する。
【０１１９】
次に図１５（Ｃ１）、（Ｃ２）に示すように、導電層５０５、５０６上に犠牲層５０７を形成する。犠牲層５０７は上記の導電層と同様に成膜、加工することができる。ここで形成した犠牲層５０７は、後の犠牲層エッチング時に除去し、犠牲層５０７が存在した部分は空間となる。なお、図１５（Ｃ１）の上面図では、基板５０２と、下地層５０３と、絶縁層５０４は省略している。
【０１２０】
次に図１６（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、犠牲層５０７上に導電層５０８、５０９を形成する。導電層５０８、５０９は上記導電層５０５、５０６及び犠牲層５０７と同様に成膜、加工することができる。ここで形成した導電層５０８、５０９のうち、導電層５０９は導電層５０５、５０６と接触することにより電導路を導通する接触電極となり、導電層５０８は導電層５０１との間に電圧を印加してスイッチを駆動する駆動電極となる。そのため、導電層５０８は絶縁層５０４及び犠牲層５０７を介して一対の導電層５０１と対向するように配置され、導電層５０９は犠牲層５０７を介して一対の導電層５０５、５０６と対向するように配置される。なお、図１６（Ａ１）の上面図では、基板５０２と、下地層５０３と、絶縁層５０４は省略している。
【０１２１】
次に図１６（Ｂ１）、（Ｂ２）に示すように、導電層５０８、５０９上に構造層５１０を形成する。構造層５１０は絶縁性を有する材料を用いて積層又は単層に成膜し、上記の犠牲層５０７等と同様に加工することができる。ここで形成した構造層５１０は、橋構造を有する構造体の形を形成し、可動する主体部分を構成するものである。図１６（Ｂ１）の上面図では、基板５０２と、下地層５０３と、絶縁層５０４は省略している。
【０１２２】
次に図１６（Ｃ１）、（Ｃ２）に示すように、犠牲層エッチングによって犠牲層５０７を除去することで空間５１１を形成する。この犠牲層エッチングは、上記実施の形態で説明したように、第一の犠牲層エッチングによって構造層５１０と重なっていない部分の犠牲層５０７を除去し、その後に第二の犠牲層エッチングによって構造層５１０の下にある犠牲層５０７を除去することができる。すると導電層５０９と、導電層５０５とは空間５１１を介して対向し、導電層５０１と、導電層５０８とは空間５１１及び絶縁層５０４を介して対向する。このようにして、犠牲層５０７を除去することで形成された空間５１１、及びその空間５１１内を可動することのできる構造層５１０を有する構造体５１２を形成することができる。
【０１２３】
また、上記犠牲層エッチングにおいて、第二の犠牲層エッチングによって構造層５１０の下にある犠牲層５０７のほとんどを除去して一部を残し、第三の犠牲層エッチングによってすべての犠牲層５０７を除去することもできる。第二の犠牲層エッチングで残した犠牲層５０７は、構造層５１０の座屈を防ぎ構造層５１０を支持する支持体として利用することで、乾燥時の付着を防止することができる。なお、図１６（Ｃ１）の上面図では、基板５０２と、下地層５０３と、絶縁層５０４は省略している。
【０１２４】
また、図１７（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、構造層５１０に穴５１３を設けることもできる。そして上記実施の形態で説明したように、第一の犠牲層エッチングによって構造層５１０と重なっていない部分及び穴５１３直下の犠牲層５０７を除去し、第二の犠牲層エッチングによって構造層５１０下にある犠牲層５０７を除去することができる。さらには図１７（Ｂ１）、（Ｂ２）に示すように、第一の犠牲層エッチング後に、エッチングによって穴５１３直下の絶縁層５０４に窪み５１４を設け、その後第二の犠牲層エッチングを行うことも可能である。さらには、窪み５１４を設けた後に親液性処理を施し、その後第二の犠牲層エッチングを行うこともできる。なお、図１７（Ａ１）、（Ｂ１）の上面図では、基板５０２と、下地層５０３と、絶縁層５０４は省略している。
【０１２５】
次に、上記方法によって作製した構造体５１２の動作について説明する。構造体５１２は信号を伝えるか伝えないかを操作するためのスイッチとして機能する。ここで図１６（Ｃ２）はスイッチのＯＦＦの状態を示す。ここでは駆動電極間（すなわち導電層５０１及び５０８間）に電圧が印加されないことから導電層５０５と、導電層５０６とは非導通である。そして図１８（Ａ１）、（Ａ２）はスイッチのＯＮの状態を示す。ここでは駆動電極間（すなわち導電層５０１及び５０８間）に電圧が印加することで静電気力を発生させ、構造層５１０を引き下げる。導電層５０５及び５０６と導電層５０９とが接触するまで構造層が引き下げられることによって導電層５０５、５０６とが導通する。導電層５０５及び５０６と導電層５０９とは空間５１１を介して設けられているため、このようにスイッチング動作を行うことができる。
【０１２６】
このように静電引力を利用するスイッチは、駆動電極（すなわち導電層５０１及び５０８）との間に生じる引力と、構造層５１０の材料及び構造に起因する復元力（＝バネ定数×変位の大きさ）とのバランスによって駆動させる。すなわち、構造層５１０の復元力に打ち勝つ静電力を発生させる電圧を印加することでスイッチをオンとすることができる。なお、図１８（Ａ１）の上面図では、基板５０２と、下地層５０３と、絶縁層５０４は省略している。
【０１２７】
図１７（Ａ１）、（Ａ２）のように構造層５１０に穴５１３を設けると、構造層５１０の梁部分に作用する空気抵抗を減少し、スイッチングのスピードを上げることもできる。また、穴５１３を設けることで構造層５１０内部の残留応力を低減し、バネ定数を小さくする効果がある。さらには質量を低減することによって構造層５１０の梁部分の機械的な共振周波数を向上させる効果がある。また、導電層５０８を貫通するように穴５１３を設けても、穴５１３の直径が駆動電極である導電層５０１及び導電層５０８との距離の３〜４倍以下であれば、駆動電極間の静電容量は穴５１３を設けなかった場合とほとんど変わらない。これはフリンジング効果によって穴５１３の静電容量の欠陥を補うことができるからである。
【０１２８】
また、本実施の形態では橋構造の構造体５１２の例を示したが、例えば片持ち梁型の構造体として形成することも可能である。なお、橋構造とは、両端が基板に固定され、中央が基板と接していない構造を意味している。片持ち梁型とは、基板上に形成された構造体において、片端のみが基板に固定され、他端が基板と接していない構造を意味している。また、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１２９】
（実施の形態７）
本実施の形態ではマイクロマシンが有する構造体の具体的な作製方法について、上記実施の形態とは異なり、センサとして利用することのできる構造体について、図１９及び図２０を用いて説明する。ここで用いる図は、左側に上面図、右側に断面図を示す。
【０１３０】
まず図１９（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、基板６０２上に第一の導電層６０１を形成する。第一の導電層６０１は導電性を有する材料を用いて成膜し、フォトリソグラフィによるレジストのパターニングと、ドライエッチング法又はウエットエッチング法により加工することで形成することができる。また第一の導電層６０１は単層、又は積層で形成することができる。図１９（Ａ１）、（Ａ２）では基板６０２上に下地層６０３を形成した後に第一の導電層６０１を単層に形成した場合を示す。なお、図１９（Ａ１）において、基板６０２及び下地層６０３は省略している。
【０１３１】
次に図１９（Ｂ１）、（Ｂ２）に示すように、第一の導電層６０１上に犠牲層６０４を形成する。犠牲層６０４は上記第一の導電層６０１と同様に形成、加工することができる。次に図１９（Ｃ１）、（Ｃ２）に示すように、犠牲層６０４上に第二の導電層６０５、絶縁層６０６、及び第三の導電層６０７を積層させて形成する。ここで第二の導電層６０５及び第三の導電層６０７は、第一の導電層６０１と同様に成膜でき、絶縁層６０６は絶縁性を有する材料を用いて成膜することができる。そしてこれらの層上に、フォトリソグラフィによりレジストを形成し、ドライエッチング法又はウエットエッチング法によりセルフアラインで加工することができる。この第二の導電層６０５、絶縁層６０６、及び第三の導電層６０７（本実施の形態では、この３つの層を合わせて構造層とも記す。）は可動する構造部分となる。なお、図１９（Ｂ１）、（Ｃ１）において、基板６０２及び下地層６０３は省略している。
【０１３２】
次に図１９（Ｄ１）、（Ｄ２）に示すように、犠牲層エッチングによって犠牲層６０４を除去し、空間６０８を形成する。ここで上記実施の形態と同様、第一の犠牲層エッチングによって、第二の導電層６０５と重なっていない部分の犠牲層６０４を除去し、第二の犠牲層エッチングによって第二の導電層６０５の下に存在する犠牲層６０４を除去することができる。
【０１３３】
また、図２０（Ａ１）、（Ａ２）に示すように構造層に穴６０９を設けることも可能である。この場合、上記実施の形態で説明したように、第一の犠牲層エッチングによって穴６０９直下に存在する犠牲層６０４を除去した後、下部電極となる第一の導電層６０１に窪み６１０を設け、その後第二の犠牲層エッチングによって構造層下に存在する犠牲層６０４を除去することができる。
【０１３４】
また、構造層に穴を設けない場合、図２０（Ｂ１）、（Ｂ２）に示すように第一の導電層６０１に上記窪み６１０と同様の機能を有する溝６１１を設けることができる。溝６１１は上面（図２０（Ｂ１）参照）からみると、櫛歯状となっている。具体的には、第一の導電層６０１に任意の溝６１１を設けるように形成する。又は、第一の導電層６０１を形成した後に溝６１１を設け、その後犠牲層６０４を形成することも可能である。
【０１３５】
また、図２０（Ｃ１）、（Ｃ２）に示すように、構造層上に重りとなるような層６１２を形成し、その後犠牲層エッチングを行うこともできる。なお、図１９（Ｄ１）、図２０（Ａ１）、（Ｂ１）、（Ｃ１）において、基板６０２及び下地層６０３は省略している。
【０１３６】
上記のように作製された構造体は、片持ち梁型に形成された構造層の先端が外力（例えば、圧力や加速度）によって可動する。そしてその動きによって第一の導電層６０１と第二の導電層６０５間の静電容量が変化するため、その変位を検知することでセンサとして機能することができる。例えば、第一の導電層６０１と第三の導電層６０７とに電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２を印加し、第二の導電層６０５の電圧Ｖｘを検知することで、構造層の変位を検出することができる。
【０１３７】
また、本実施の形態においては片持ち梁型の構造層を有する構造体の例をしめしたが、上記実施の形態の例のように橋構造の構造層を有する構造体として形成することも可能である。なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１３８】
（実施の形態８）
本実施の形態では、マイクロマシンが有する半導体素子及び構造体を同一の絶縁基板上に形成する方法について説明する。ここで半導体素子は薄膜を積層させて形成する薄膜トランジスタを例にとり、構造体は上記実施の形態と同様のスイッチを例に取って説明する。また、説明する図面は、右側に半導体素子を示し左側に構造体を示す。さらに上側には上面図、下側には断面図を示す。
【０１３９】
まず、図２１（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、基板３０１上に第一の層３０２を形成する。ここで基板３０１上に直接第一の層３０２を成膜しても良いが、保護層となる膜を単層もしくは積層によって成膜しておくことが望ましい。図２１（Ａ２）は基板上に２層の保護層３０３ａ、３０３ｂを成膜し、その上に第一の層３０２を形成する例を示している。保護層３０３ａ、３０３ｂは、それぞれ、酸化シリコン、酸化ハフニウム、窒化シリコン、または窒化ハフニウムを用いて形成される。また、第一の層３０２は半導体の性質を有する材料、例えばシリコンやゲルマニウム等を用いて薄膜を形成し、フォトリソグラフィによるレジストのパターニングと、ドライエッチング法又はウエットエッチング法により加工することで形成できる。この第一の層３０２は、半導体素子においては半導体層として機能し、構造体においては下部の駆動電極として機能する。なお、図２１（Ａ１）において、基板３０１及び保護層３０３ａ、３０３ｂは省略している。
【０１４０】
次に、図２１（Ｂ１）、（Ｂ２）に示すように、第一の層３０２上に絶縁層３０４を形成し、その絶縁層３０４上に第二の層３０５を形成する。絶縁層３０４は、半導体の性質を有する材料や金属の酸化物や窒化物によって形成することができる。例えば、シリコンの酸化物やハフニウムの酸化物を高密度プラズマＣＶＤ法により成膜することができる。そして第二の層３０５は導電性を有する材料を用いて形成し、第一の層３０２と同様に加工することができる。例えば第二の層３０５は、タングステン、アルミニウム、タンタルやそれらの窒化物等、導電性を有する材料や、シリコンの上にニッケルや鉄等の金属を添加して熱を加えることによって形成するシリサイド等を用いることができ、単層及び積層によって形成することができる。図２１（Ｂ２）では、第二の層３０５を単層で形成した例を示している。この第二の層３０５は、半導体素子においてはゲート電極として機能し、構造体においては信号の電導路として機能する。なお、図２１（Ｂ１）において、基板３０１、保護層３０３ａ、３０３ｂ、絶縁層３０４は省略している。
【０１４１】
次に上記第一の層３０２に不純物となる元素を選択的に注入することで、図２２（Ａ１）、（Ａ２）に示すように高濃度不純物領域３０６、３０７を形成する。高濃度不純物領域３０６、３０７は高い導電性を有する。不純物元素は、半導体にＰ型を付与する不純物、Ｎ型を付与する不純物のどちらか一方、もしくは両方を選択的に注入することができる。図２２（Ａ１）、（Ａ２）は左の半導体素子を形成する第一の層３０２にＮ型を付与する不純物を注入することでＮ型の高濃度不純物領域３０６を形成し、右の半導体素子を形成する第一の層３０２にＰ型を付与する不純物を注入することでＰ型の高濃度不純物領域３０７を形成する例を示す。
【０１４２】
また第二の層３０５を形成した後、第一の層３０２に低濃度の不純物元素を注入し、その後第二の層３０５上に絶縁層を形成し、その絶縁層を異方性エッチングによって除去することで第二の層３０５周囲にサイドウォールを形成することもできる。その後、高濃度の不純物元素を注入することによって、半導体層（第一の層３０２）に高濃度不純物領域及び低濃度不純物領域を形成することもできる。このように半導体層内に濃度の異なる不純物領域を設けることによって、半導体素子の信頼性を向上させることができる。
【０１４３】
次に図２２（Ｂ１）、（Ｂ２）に示すように、第二の層３０５上に第三の層３０８を形成する。第三の層３０８は絶縁性を有する材料で形成され、上記第二の層３０５と同様に加工することができる。第三の層３０８は、半導体素子においては後に形成される第四の層３０９と第二の層３０５とのコンタクト部分が形成される層間絶縁層、構造体においては犠牲層となるように形成する。なお、図２２（Ａ１）、（Ｂ１）において、基板３０１、保護層３０３ａ、３０３ｂ、絶縁層３０４は省略している。
【０１４４】
次に図２３（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、第一の層３０２上で、且つ第三の層３０８が重なっていない部分の絶縁層３０４を取り除いた後に、第四の層３０９を形成する。第四の層３０９は導電性を有する材料を用いて形成し、上記第三の層３０８と同様に加工することができる。この第四の層は半導体素子においては素子同士を電気的に接続する配線として機能し、構造体においては接触電極及び上部の駆動電極として機能する。
【０１４５】
次に図２３（Ｂ）に示すように、第四の層３０９上に第五の層３１０を形成する。第五の層３１０は絶縁性を有する材料を用いて形成し、上記第四の層３０９と同様に加工することができる。この第五の層３１０は、半導体素子全体を覆う保護層として機能し、構造体においては構造層として機能する。なお、図２３（Ａ１）、（Ｂ１）において、基板３０１、保護層３０３ａ、３０３ｂ、絶縁層３０４は省略している。
【０１４６】
次に図２４（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、構造体部分を形成する第三の層３０８、すなわち犠牲層を除去するための犠牲層エッチングを行い、空間３１１を形成する。空間３１１は、その上面側を第四の層３０９及び第五の層３１０に、側面側を第五の層３１０に、底面側を絶縁層３０４及び第二の層３０５によって囲まれる。ここで、半導体素子の部分に存在する第三の層３０８は、第五の層３１０に覆われて露出していないために除去されず、構造層の形成領域に存在する第三の層３０８のみが除去される。この犠牲層エッチングは、上記実施の形態で説明したように、第一の犠牲層エッチングによって構造層と重なっていない部分の犠牲層（第三の層３０８）を除去し、第二の犠牲層エッチングによって構造層の下に存在する犠牲層（第三の層３０８）を除去することができる。このように犠牲層エッチングを複数回に分けて行うことで、犠牲層エッチングに要する時間を短縮し、構造層の座屈を防止することができる。なお、図２４（Ａ１）において、基板３０１、保護層３０３ａ、３０３ｂ、絶縁層３０４は省略している。
【０１４７】
このようにしてＮ型の薄膜トランジスタ３１２、Ｐ型の薄膜トランジスタ３１３及びスイッチとして機能しうる構造体３１４を形成することができる。上記作製方法によって形成した半導体素子は、第二の層によって形成されるゲート電極及び二つの高濃度不純物領域に任意の電圧を印加することによってトランジスタとして機能することができる。また、構造体は上記実施の形態で示したものと同様に、スイッチとして機能することができる。
【０１４８】
本実施の形態は、構造体と半導体素子とを同一の絶縁基板上に形成する場合を説明したが、半導体素子以外にも、メモリを有する記憶素子を構造体と同一の絶縁基板上に形成することができる。
【０１４９】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１５０】
（実施の形態９）
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なり、同一の工程を経て異なる機能を有する複数の構造体を形成する例を示す。ここでは、インダクタ、可変コンデンサ、スイッチ、及びセンサとして機能する素子を同時に形成する例を示す。
【０１５１】
図２５を用いてインダクタの作製方法について説明する。まず図２５（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、基板９０１上に第一の導電層９０２を形成する。基板９０１は、半導体基板やガラス基板、プラスチック基板、金属基板等を用いることができ、基板はそのまま用いることもできるが基板上に保護層となる膜を成膜してから使用することができる。図２５（Ａ２）は、基板９０１上に保護層９０３を成膜した後に第一の導電層９０２を形成する例を示す。第一の導電層９０２は、導電性を有する材料を用いて成膜し、フォトリソグラフィによるレジストのパターニングと、ドライエッチング法又はウエットエッチング法により加工することで形成できる。第一の導電層９０２の形状は、円状を有し、その一部が開口している。第一の導電層９０２が形成する円は、第一の導電層９０２の一端から他端に渡って半径が連続的に変化する。これは、後の工程でうずまき形状（巻線形状、平面コイル形状、同心円状とも呼ぶ）の第二の導電層を形成するためである。ここで、第一の導電層９０２は、円状の形状を有する導電層と、該円状の導電層の一端に電気的に接続された第一の棒状の形状を有する導電層と、該円状の導電層の中心から物理的に離れている第二の棒状の形状を有する導電層で構成される。なお第一の導電層９０２の形状はこれに限定されるものではなく、完成されるインダクタの形状によって決まる。
【０１５２】
次に図２５（Ｂ１）、（Ｂ２）に示すように第一の導電層９０２上に犠牲層９０４を形成する。犠牲層９０４はフォトリソグラフィによるレジストのパターニングと、ドライエッチング法又はウエットエッチング法により加工することができる。犠牲層９０４は、第一の導電層９０２とのコンタクトをとるための開口部９２１、９２２が設けられている。開口部９２１、９２２は、ドライエッチング法又はウエットエッチング法により形成される。開口部９２１、９２２は第一の導電層９０２と、追って形成される導電層とを電気的に接続するために設けられる。そのため、図２５（Ｂ１）、（Ｂ２）では、加工された第一の導電層９０２の端部に配置するように設けられているが、これに限定されるものではない。
【０１５３】
次に図２５（Ｃ１）、（Ｃ２）に示すように第二の導電層９０５及び絶縁層９０６を成膜し、フォトリソグラフィによるレジストのパターニングと、ドライエッチング法又はウエットエッチング法によりセルフアラインで加工する。このとき第二の導電層９０５及び絶縁層９０６は、うずまき形状（巻線形状、平面コイル形状、同心円状、らせん状とも呼ぶ）に加工される。図２５（Ｃ１）では、右回りのうずまき形状であるが、左回りであってもよい。本実施の形態では、第二の導電層９０５及び絶縁層９０６を合わせて構造層と記載する。
【０１５４】
次に図２５（Ｄ１）、（Ｄ２）に示すように犠牲層エッチングにより犠牲層９０４を除去し、空間を形成することができる。空間は、一部の上面側では第二の導電層９０５と、底面側では第一の導電層９０２又は保護層９０３と接している。空間の側面は、全面開放しており、空間の中心部には第二の導電層９０５が柱状に設けられている。このようにインダクタとして機能する構造体９０７を形成することができる。このように構造層と基板９０１との間に空間を有するインダクタは基板９０１との相互作用を低減することができ、特に高い周波数領域で利用することができる。なお、図２５（Ａ１）、（Ｂ１）、（Ｃ１）、（Ｄ１）において、基板９０１及び保護層９０３は省略している。
【０１５５】
次に図２６を用いて、上記作製方法と同様にして可変コンデンサを作製する例を示す。図２６（Ａ１）、（Ａ２）に示すように、基板９１１上に第一の導電層９１２を形成する。基板９１１は、半導体基板やガラス基板、プラスチック基板、金属基板等を用いることができ、基板はそのまま用いることもできるが基板上に保護層となる膜を成膜してから使用することができる。図２６（Ａ２）は、基板９１１上に保護層９１３を成膜した後に、第一の導電層９１２を形成する例を示す。第一の導電層９１２は、導電性を有する材料を用いて成膜し、フォトリソグラフィによるレジストのパターニングと、ドライエッチング法又はウエットエッチング法により加工することで形成できる。
【０１５６】
次に図２６（Ｂ１）、（Ｂ２）に示すように第一の導電層９１２上に犠牲層９１４を形成する。犠牲層９１４は第一の導電層９１２と同様にして形成することができる。
【０１５７】
次に図２６（Ｃ１）、（Ｃ２）に示すように第二の導電層９１５及び絶縁層９１６を成膜し、フォトリソグラフィによるレジストのパターニングと、ドライエッチング法又はウエットエッチング法によりセルフアラインで加工することができる。本実施の形態では第二の導電層９１５及び絶縁層９１６を合わせて構造層と記載する。
【０１５８】
次に図２６（Ｄ１）、（Ｄ２）に示すように犠牲層エッチングにより犠牲層９１４を除去し、空間を形成することができる。当該空間は、一方の側が開放されている。つまり、空間は上面側及び側面側を第二の導電層９１５に、底面側を保護層９１３に囲まれ、一側面は開放されている。このようにして、可変コンデンサとして機能する構造体９１７を形成することができる。ここで第一の導電層９１２の一方を容量電極、もう一方を制御電極とすると、第二の導電層９１５と制御電極として機能する第一の導電層９１２との間に電圧を印加して構造層を下に引き下げることにより、第二の導電層９１５と容量電極として機能する第一の導電層９１２との間の距離が変化する。これを、可変コンデンサとして利用することができる。なお、図２６（Ａ１）、（Ｂ１）、においては基板９１１及び保護層９１３を、（Ｃ１）、（Ｄ１）においては基板９１１、保護層９１３及び絶縁層９１６を省略している。
【０１５９】
また、上記作製方法における犠牲層エッチングは、上記実施の形態に示したように、複数回に分けることにより短時間で行うことができ、乾燥時の構造層と、第一の導電層９１２又は保護層９１３との付着を防止することができる。さらに可変コンデンサを作製する場合、構造層に穴を設けた構造とすることも可能である。構造層に穴を設けたことにより、空気抵抗を低減することができる。
【０１６０】
また、上記作製方法において、第一の導電層９１２の下にさらに導電層及び絶縁層を形成する工程を追加する、絶縁層９１６上にさらに導電層を形成した後に犠牲層エッチングを行うことで、上記実施の形態で説明したようなスイッチや、センサとして機能する構造体を作製することが可能である。
【０１６１】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【実施例１】
【０１６２】
本実施例では、上記実施の形態で説明した本発明の半導体装置の作製方法に関する実験結果について、図２９、図３１、図３２を用いて説明する。
【０１６３】
犠牲層エッチングを、犠牲層と構造層とが重なっていない領域を除去する第一のエッチングと、犠牲層と構造層とが重なっている領域を除去する第二のエッチングとを行うことにより、犠牲層エッチングの時間を短くし、歩留まりを向上させることができることを確認するための実験を行った。具体的には、犠牲層および構造層を同一条件で形成した基板を用い、第一のエッチング及び第二のエッチングを有する本発明の方法と、従来のエッチング方法とを比較する実験を行った。
【０１６４】
図２９（Ａ）に、測定試料１の上面図、及び図２９（Ｂ）にＯ−Ｐ間での断面図を示す。測定試料１は、基板８０１上に、犠牲層８０２、構造層８０３が順に形成されている。犠牲層８０２は、上面図でみると、その一部が構造層８０３と重なっており、Ｏ−Ｐ断面図でみると構造層８０３に覆われている。すなわち犠牲層８０２は、一部の領域では構造層８０３と重なり、その他の領域では構造層８０３とは重なりを有していない。具体的には、５インチ角の石英基板上にタングステンを用いて厚さ１μｍの犠牲層８０２を形成し、その上にシリコン酸化窒化物を用いて厚さ０．９μｍの構造層８０３を形成した。犠牲層８０２と構造層８０３との重なっている領域は、幅が８μｍ、長さが１０μｍであった。なお、図２９（Ａ）においては、基板８０１は省略している。
【０１６５】
このような試料に対して、まず従来の方法で犠牲層エッチングを行った（以下、実験１と記す）。犠牲層エッチングはウエットエッチング法で行い、エッチング剤はアンモニア過水を用い、エッチング時間は３０分とした。なおアンモニア過水は、アンモニア、過酸化水素水、水を３：５：２の割合で混合した液体である。
【０１６６】
図３１（Ａ）には犠牲層エッチング前の状態、図３１（Ｂ）（Ｃ）には犠牲層エッチング後の状態を示す。また図３１（Ａ）（Ｂ）は落射型顕微鏡で観察した写真、図３１（Ｃ）は透過型顕微鏡で観察した写真である。図３１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ顕微鏡の倍率を倍率５００倍、図３１（Ｃ）は倍率１０００倍に設定して観察したときの写真である。なお落射型顕微鏡写真では、カラー写真にすると、金属が存在する部分は白く写り、基板８０１と構造層８０３との間に空間が存在する部分は黄緑色のように写る。また、透過型顕微鏡写真では、金属が存在する部分は黒く写る。本明細書では、白黒写真を用いており、落射型顕微鏡写真において金属が存在する部分は白く表示される。透過型顕微鏡写真において金属が存在する部分は黒く表示される。また、落射型顕微鏡写真において基板８０１と構造層８０３との間に空間が存在する部分は、落射型顕微鏡写真における白表示と透過型顕微鏡写真における黒表示の中間色のように写る。
【０１６７】
犠牲層エッチング前を示す図３１（Ａ）をみると、構造層８０３上のマスクが白く写っている。なお、構造層８０３上にあるマスクは、構造層８０３をエッチング加工して形成する際のエッチングマスクが残存しているものである。マスクには金属であるタングステンを使用したため、白く写っている。
【０１６８】
犠牲層エッチング後の状態を示す図３１（Ｂ）（Ｃ）をみると、犠牲層８０２と構造層８０３とが重なっている領域が、図３１（Ｂ）では白く、図３１（Ｃ）では黒く写っていることがわかる。これらから、犠牲層８０２であるタングステンが残存しており、犠牲層８０２が除去しきれていないことがわかる。
【０１６９】
次に、図２９（Ａ）で示した測定試料１と同じ形状の構造体を有する測定試料２を用い、本発明の方法で犠牲層エッチングを行った（以下、実験２と記す）。犠牲層エッチングは、第一の犠牲層エッチングを異方性のドライエッチング法で行い、第二の犠牲層エッチングを等方性のウエットエッチング法で行った。第一の犠牲層エッチングの条件は、エッチング剤にはＣＦ４、Ｃｌ２、Ｏ２をそれぞれ流量５０．４ｓｃｃｍ、５０．４ｓｃｃｍ、２０．４ｓｃｃｍとして用い、圧力１．３５Ｐａ（０．０１０１５Ｔｏｒｒ）、ＩＰＣ用の電極、およびバイアス用の電極にそれぞれ５００Ｗ、１０Ｗの電力を与えた。エッチングはエンドポイント検出により停止し、所要時間は３分５５秒であった。そして、第二の犠牲層エッチングは、上記実験１と同じ条件の下にウエットエッチングを行った。
【０１７０】
図３２（Ａ）には第一の犠牲層エッチング後であって、第二の犠牲層エッチング前の状態、図３２（Ｂ）（Ｃ）には第二の犠牲層エッチング後の状態を示す。また図３２（Ａ）（Ｂ）は落射型顕微鏡で観察した写真、図３２（Ｃ）は透過型顕微鏡で観察した写真である。図３２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ顕微鏡の倍率を倍率５００倍、図３２（Ｃ）は倍率１０００倍に設定して観察したときの写真である。
【０１７１】
第一の犠牲層エッチング後であって、第二の犠牲層エッチングの前の状態を示す図３２（Ａ）をみると、第一の犠牲層エッチングにより、構造層８０３と重なっていない部分の犠牲層８０２は除去されたことがわかる。また図３２（Ａ）では構造層８０３の上に積層されたタングステンのマスクのため白く写っている。
【０１７２】
第二の犠牲層エッチング後を示す図３２（Ｂ）（Ｃ）をみると、図３２（Ｂ）では犠牲層８０２と構造層８０３とが重なっている領域が白く写っておらず、図３２（Ｃ）でも犠牲層８０２と構造層８０３とが重なっている領域が黒く写っていないため、構造層８０３と重なっている領域の犠牲層８０２は、除去されていることがわかる。
【０１７３】
このように、実験１および実験２の結果を比較すると、本発明の方法は従来に比べてきれいに犠牲層エッチングを行えることがわかる。
【実施例２】
【０１７４】
次に、複数の微小構造体を基板面内に配置し、さらに第一の犠牲層エッチングおよび第二の犠牲層エッチングによって犠牲層エッチングを行うことで、エッチング工程における時間を短縮し、且つ犠牲層エッチング行程における歩留まりを向上させることを検証するための実験を行った。
【０１７５】
測定試料３として、図２９（Ａ）に示す単一の構造体と、図３０に示すアレイ状に配置した複数の構造体と、を同一基板上に形成した試料を用いた。図３０に示す構造体は、犠牲層８１２と交差するように構造層８１３を形成し、詳しくは、犠牲層８１２と構造層８１３が格子状になるように形成した。測定試料３において、図２９に示す構造体が形成された部分は犠牲層８０２の分布が疎の部分であり、図３０に示す複数の構造体が形成された部分は犠牲層８１２の分布が密な部分である。測定試料３は実験１、２で用いた測定試料１、２と同様に、５インチ角の石英基板上に犠牲層８０２及び８１２として厚さ１μｍのタングステンを用い、その上に構造層８０３及び８１３として厚さ０．９μｍのシリコン酸化窒化物を形成した。測定試料３において、犠牲層８０２の分布が疎の部分、すなわち単一の構造体が形成された部分において犠牲層８０２と構造層８０３との重なりは、幅が６μｍ、長さが１０μｍとした。また、犠牲層８１２の分布が密な部分、すなわち複数の構造体が形成された部分において犠牲層８１２と構造層８１３との重なりは幅が５μｍ、長さが８μｍとした。このような測定試料３に対して、従来の犠牲層エッチングによる方法と、２段階に分けて行う本発明の犠牲層エッチングによる方法とを比較した。
【０１７６】
まず、実験３では上記試料を用い、従来の方法で犠牲層エッチングを行った。すなわち犠牲層エッチングは、上記実験１と同じ条件である。
【０１７７】
実験３において犠牲層エッチング後、落射型顕微鏡で観察した写真を図３３（Ａ）（Ｂ）に示す。図３３（Ａ）は犠牲層８０２の分布が疎の部分、すなわち単一の構造体を形成した部分を観察した写真である。図３３（Ｂ）は犠牲層８１２の分布が密な部分、すなわち複数の構造体を形成した部分を観察した写真である。犠牲層８０２と構造層８０３とが重なっている領域または犠牲層８１２と構造層８１３とが重なっている領域が、図３３（Ａ）（Ｂ）では白く写っていることから、犠牲層が除去できていないことがわかる。
【０１７８】
次に、実験４では実験３と同じ試料を用い、２段階での犠牲層エッチングを行った。すなわち犠牲層エッチングは、上記実験２と同じ条件である。
【０１７９】
実験４において犠牲層エッチング後、落射型顕微鏡で観察した写真を図３４（Ａ）（Ｂ）に示す。図３４（Ａ）は犠牲層８０２の分布が疎の部分、すなわち単一の構造体を形成した部分を観察した写真である。図３４（Ｂ）は犠牲層８０２の分布が密な部分、すなわち複数の構造体を形成した部分を観察した写真である。犠牲層と構造層とが重なっている領域が、図３４（Ａ）（Ｂ）ではカラー写真の場合にすると黄緑色のように写っていることから、犠牲層が除去できていることがわかる。なお、本明細書では白黒写真を用いているため、白表示と黒表示との中間色のように写っている。このように本発明は、犠牲層の分布に疎密がある試料に対しても、精度良く犠牲層エッチングを行うことができる。
【０１８０】
実験３および実験４の結果を比較すると、犠牲層８１２の分布が疎の部分であったとしても本発明の方法を用いることにより、正確に犠牲層を除去することができ、犠牲層エッチング工程における歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８１】
【図１】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図２】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図３】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図４】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図５】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図６】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図７】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図８】犠牲層エッチングを説明する図。
【図９】犠牲層エッチングを説明する図。
【図１０】犠牲層エッチングを説明する図。
【図１１】ドライエッチング装置を説明する図。
【図１２】ウエットエッチングの方法を説明する図。
【図１３】本発明のマイクロマシンを説明する。
【図１４】本発明のマイクロマシンを説明する。
【図１５】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図１６】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図１７】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図１８】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図１９】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図２０】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図２１】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図２２】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図２３】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図２４】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図２５】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図２６】本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図２７】従来のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図２８】従来のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。
【図２９】本発明の実験を説明する図。
【図３０】本発明の実験を説明する図。
【図３１】本発明の実験を説明する図。
【図３２】本発明の実験を説明する図。
【図３３】本発明の実験を説明する図。
【図３４】本発明の実験を説明する図。
【符号の説明】
【０１８２】
１０１    犠牲層
１０２    構造層
１０３    空間
１０４    半導体素子
１０５    構造体
１０６    接着剤
２０１    犠牲層
２０２    構造層
２０３    穴
２０４    空間
２０５    基板
２０６    下地層
２０７    下地層
２０８    犠牲層
２０９    構造層
２１０    穴
２１２    下地層
２１３    下地層
２１４    下地層
３０１    基板
３０２    第一の層
３０４    絶縁層
３０５    第二の層
３０６    高濃度不純物領域
３０７    高濃度不純物領域
３０８    第三の層
３０９    第四の層
３１０    第五の層
３１１    空間
３１２    Ｎ型の薄膜トランジスタ
３１３    Ｐ型の薄膜トランジスタ
３１４    構造体
４０１    犠牲層
４０２    構造層
４０３    犠牲層４０１が除去された部分
４０４    犠牲層４０１が残っている部分
４０６    反応生成物
４０７    エッチング剤
４１１    導入口
４１２    排出口
４１３    絶縁基板
４１４    上部電極
４１５    下部電極
４２１    容器
４２２    絶縁基板
４２３    エッチング剤
４２４    基板支持体
４２５    導入口
４２６    排出口
５０１    導電層
５０２    基板
５０３    下地層
５０４    絶縁層
５０５    導電層
５０６    導電層
５０７    犠牲層
５０８    導電層
５０９    導電層
５１０    構造層
５１１    空間
５１２    構造体
５１３    穴
６０１    導電層
６０２    基板
６０３    下地層
６０４    犠牲層
６０５    導電層
６０６    絶縁層
６０７    導電層
６０８    空間
６０９    穴
６１１    溝
６１２    層
７０１    構造層
７０２    空間
７０３    下部電極
７０４    固定の櫛歯
７０５    可動の櫛歯
７１１    マイクロマシン
７１２    電気回路部
７１３    構造部
７１４    マイクロマシン
７１５    無線通信回路
７１６    電気回路
７１７    マイクロマシン
７１８    無線通信回路
７１９    構造部
７２０    電気回路
８０１    基板
８０２    犠牲層
８０３    構造層
８１２    犠牲層
８１３    構造層
９０１    基板
９０２    導電層
９０３    保護層
９０４    犠牲層
９０５    導電層
９０６    絶縁層
９０７    構造体
９１１    基板
９１２    導電層
９１３    保護層
９１４    犠牲層
９１５    導電層
９１６    絶縁層
９１７    構造体
９２１    開口部
２７０１    犠牲層
２７０２    構造層
２７０３    空間
２７０４    犠牲層
３０３ａ    保護層
【図１】
0005276785.tif 000002
【図２】
0005276785.tif 000003
【図３】
0005276785.tif 000004
【図４】
0005276785.tif 000005
【図５】
0005276785.tif 000006
【図６】
0005276785.tif 000007
【図７】
0005276785.tif 000008
【図８】
0005276785.tif 000009
【図９】
0005276785.tif 000010
【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】
0005276785.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0005276785.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
0005276785.tif 000025
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
0005276785.tif 000028
【図２８】
0005276785.tif 000029
【図２９】
0005276785.tif 000030
【図３０】
0005276785.tif 000031
【図３１】
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【図３２】
0005276785.tif 000033
【図３３】
0005276785.tif 000034
【図３４】
0005276785.tif 000035