(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板の上に形成されて所定の領域を囲う支持枠と、
前記基板の上の前記支持枠で囲われた領域に形成された配線支持部と、
前記配線支持部に支持され、前記基板の上の前記支持枠で囲われた領域に前記基板の表面より離間して配置された配線と、
前記基板より離間する可動電極を含み、前記配線の一部に支持されて前記基板の上の前記支持枠で囲われた領域に配置された可動構造体と、
前記可動電極の上部に対向して配置された固定電極を含み、前記基板の上の前記支持枠で囲われた領域に配置された固定電極構造体と、
前記固定電極構造体及び前記支持枠に支持されて前記支持枠に囲われた領域を封止する封止膜と
を少なくとも備え、
前記封止膜は、前記固定電極構造体及び前記支持枠に加えて前記配線支持部と前記配線からなる配線構造体に支持されている
ことを特徴とする微細構造体。
【請求項２】
請求項１記載の微細構造体において、
前記固定電極構造体は、前記支持枠と同じ高さに形成されている
ことを特徴とする微細構造体。
【請求項３】
請求項１又は２記載の微細構造体において、
前記配線は、インダクタ，トランスフォーマ，及び伝送線路の少なくとも１つを構成している
ことを特徴とする微細構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細構造体において、
前記可動構造体及び固定電極構造体により、可変容量，スイッチ，共振子，及び加速度センサの少なくとも１つを構成している
ことを特徴とする微細構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の微細構造体において、
前記基板は、能動素子及び多層配線を含む半導体集積回路を備え、前記可動電極及び固定電極は、前記半導体集積回路に電気的に接続されている
ことを特徴とする微細構造体。
【請求項６】
基板の上に犠牲膜を用いて金属膜を積層して積層した前記金属膜により前記基板の上に所定の領域を囲う支持枠，前記支持枠で囲われた領域に配置された配線支持部，前記配線支持部に支持され、前記支持枠で囲われた領域に配置された配線，前記配線の一部に支持され、前記支持枠で囲われた領域に配置されて可動電極を備えた可動構造体，及び前記支持枠で囲われた領域に配置され、前記可動電極の上部に対向して配置された固定電極を備えた固定電極構造体が形成された状態とする工程と、
前記犠牲膜を除去し、前記配線が前記基板の表面より離間して配置され、前記可動電極が前記基板の上部に離間して配置され、前記固定電極が前記可動電極の上に離間して対向配置された状態とする工程と、
前記犠牲膜を除去した後、前記支持枠，前記固定電極構造体，及び前記配線支持部と前記配線からなる配線構造体の上面に接触する封止膜を貼り付け、前記支持枠，前記固定電極構造体，及び前記配線構造体に支持されて前記支持枠に囲われた領域を封止する前記封止膜が形成された状態とする工程と
を少なくとも備えることを特徴とする微細構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳなどを構成する可動部を備えた微細な構造体が封止された状態で基板の上に形成された微細構造体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜形成技術やフォトリソグラフィ技術を基本にしてエッチングすることなどで立体的に微細加工を行うマイクロマシン技術を利用することで、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）を構成する素子（ＭＥＭＳ素子）が開発されている。ＭＥＭＳ素子としては、微細な固定電極と可動する構造体とを備えたマイクロスイッチ，可変容量，共振子，及び加速度センサなどの微細構造体を備えたものがある（特許文献１，２参照）。このような構成の微細構造体の基本的な構成について図７に示す。
【０００３】
従来よりある微細構造体は、基板７０１と、基板７０１の上に固定されて形成された固定電極７０２と、基板７０１の上に形成された支持構造体７０３と、支持構造体７０３の上に一部が支持されて基板７０１の上に離間して配置された可動電極７０４とを備えている。この微細構造体では、固定電極７０２と可動電極７０４との間に電圧を印加して静電引力により可動電極７０４を変位させることで、例えば、マイクロスイッチや可変容量などのＭＥＭＳ素子を構成するアクチュエータとして用いることができる。また、外部から可動電極７０４に加えられた力による可動電極７０４の変位を、可動電極７０４と固定電極７０２との間の電気的な容量の変化として電気的に検出することで、加速度センサなどのセンサとして用いることもできる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９４１０４号公報
【特許文献２】特開平１１−２５０７９２号公報
【非特許文献１】Harrie A. C. Tilmans, "RF-MEMS: Materials and technology, integration and packaging", Proc.MRS2003, vol.738, Fall Meeting, Boston, pp.B6.6.1-B6.6.12, Dec. 1-5, 2003.
【非特許文献２】N. Sato, H. Ishii, S. Shigematu, H. Morimura, T. Kamei, K. Kudiu, M. Yano, K. Machida, H. Kyuragi, "A sealing technique for stacking MEMS on LSI using spin-coating film transfer and hot pressing",Jpa.J.Appl.Phys., Vol.42, Part 1, No.4B, pp.2462-2467, Apr. 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したような微細構造体では、可動構造体が破損しやすいという問題がある。例えば、ウェハをチップに切り分けるダイシングなどの工程においては、切削箇所の冷却や切削かすの飛散防止などのために高圧水流が供給されているが、この高圧水流によって、微細な可動構造体が容易に破損してしまう。このため、ＭＥＭＳ素子の実装工程や実使用時においては、破損を防止するための保護技術が必要となる。保護技術として、ガラスからなるキャップを基板の上に固定し、このキャップで金属配線などの微細構造体を封止することで、機械的に脆弱な構造を保護する技術が提案されている（非特許文献１参照）。ガラスは比較的高い剛性を備えた絶縁部材であるため、所定の領域（空間）をゆがめることなく封止するのに好適である。
【０００６】
しかしながら、このような方法を用いた場合、特殊な実装工程が追加されるためＭＥＭＳのコスト増加を招き、また、キャップがＭＥＭＳを大型化させてしまうといった問題があった。また、ガラスからなるキャップを用いた場合、フリップチップ実装やＳｉ貫通ビア配線技術などを用いたチップの積層実装が困難となるなど、実装に制約が生じるという問題があった。
【０００７】
上述したように、従来技術においては、可動構造体を備えた高性能な微細構造体を実現しようとした場合、微細構造体の機械的，電気的信頼性の確保が困難であった。またこの問題を回避するために、可動構造体が配置された空間をガラスキャップなどで保護封止する技術を用いた場合、微細構造体が大型化し、また、実装に制約が生じるという問題があった。従って、従来技術では、可動構造体を備えた微細構造体を実用化することが困難であった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、微細な可動構造体を備えた微細構造体が、装置の寸法の増大や実装の制約などを招くことなく、より高い信頼性を備えた状態で形成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る微細構造体は、基板と、この基板の上に形成されて所定の領域を囲う支持枠と、基板の上の支持枠で囲われた領域に形成された配線支持部と、配線支持部に支持され、基板の上の支持枠で囲われた領域に基板の表面より離間して配置された配線と、基板より離間する可動電極を含み、配線の一部に支持されて基板の上の支持枠で囲われた領域に配置された可動構造体と、可動電極の上部に対向して配置された固定電極を含み、基板の上の支持枠で囲われた領域に配置された固定電極構造体と、固定電極構造体及び支持枠に支持されて支持枠に囲われた領域を封止する封止膜とを少なくとも備え、封止膜は、固定電極構造体及び支持枠に加えて配線支持部と配線からなる配線構造体に支持されているようにしたものである。
【００１０】
上記微細構造体において、固定電極構造体は、支持枠と同じ高さに形成されているとよい。また、上記微細構造体において、配線は、インダクタ，トランスフォーマ，及び伝送線路の少なくとも１つを構成しているものである。また、可動構造体及び固定電極構造体により、可変容量，スイッチ，共振子，及び加速度センサの少なくとも１つを構成している。また、基板は、能動素子及び多層配線を含む半導体集積回路を備え、可動電極及び固定電極は、半導体集積回路に電気的に接続されている。
【００１１】
また、本発明に係る微細構造体の製造方法は、基板の上に犠牲膜を用いて金属膜を積層して積層した金属膜により基板の上に所定の領域を囲う支持枠，支持枠で囲われた領域に配置された配線支持部，配線支持部に支持され、支持枠で囲われた領域に配置された配線，配線の一部に支持され、支持枠で囲われた領域に配置されて可動電極を備えた可動構造体，及び支持枠で囲われた領域に配置され、可動電極の上部に対向して配置された固定電極を備えた固定電極構造体が形成された状態とする工程と、犠牲膜を除去し、配線が基板の表面より離間して配置され、可動電極が基板の上部に離間して配置され、固定電極が可動電極の上に離間して対向配置された状態とする工程と、犠牲膜を除去した後、支持枠，固定電極構造体，及び配線支持部と配線からなる配線構造体の上面に接触する封止膜を貼り付け、支持枠，固定電極構造体，及び配線構造体に支持されて支持枠に囲われた領域を封止する封止膜が形成された状態とする工程とを少なくとも備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、固定電極を可動電極の上部に配向して配置し、固定電極を含む固定電極構造体及び支持枠により封止膜を支持するようにしたので、微細な可動構造体を備えた微細構造体が、装置の寸法の増大や実装の制約などを招くことなく、より高い信頼性を備えた状態で形成できるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１４】
［実施の形態１］
始めに、本発明に係る実施の形態１について、図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施の形態における微細構造体の構成を示す斜視図、図１（ｂ）は、断面図である。この微細構造体は、基板１０１と、基板１０１の所定領域（可動構造体形成領域）を囲うように配置された支持枠１０２と、支持枠１０２の内部の基板１０１の上に形成された可動部支持部１０３と、可動部支持部１０３に支持された梁１０４ａ及び可動電極１０４ｂを備える可動構造体１０４と、固定電極支持部１０５ａと、一部（端部）が固定電極支持部１０５ａに支持されて、可動電極１０４ｂの上に配置された固定電極１０５ｂとを備えている。固定電極支持部１０５ａと固定電極１０５ｂとにより固定電極構造体１０５が構成されている。
【００１５】
固定電極１０５ｂは、基板１０１の上において、可動電極１０４ｂの上方に離間して配置され、固定電極１０５ｂと可動電極１０４ｂとは対向して配置されている。このように構成された本実施の形態の微細構造体では、可動電極１０４ｂと固定電極１０５ｂとの間に電圧を印加することで静電引力が生じ、梁１０４ａが変形して可動電極１０４ｂが変位することで、例えば、可変容量としての機能を発現する。
【００１６】
ここで、可動電極１０４ｂと固定電極１０５ｂとは、各電極に対して静電引力や振動などの力が印加された際に生じる基板に対する変位のしやすさ、言い換えると、ばね定数により区別され、ばね定数が小さく変位しやすい方を可動電極（可動構造体）とし、ばね定数が大きく変位しにくい方を固定電極（固定電極構造体）とする。本実施の形態では、可撓性を備えた梁１０４ａを備えることにより、可動構造体のばね定数を小さくしている。なお、可動構造体において、梁を設けずに、可動電極の部分に可撓性を備えさせることによって、ばね定数を小さくするようにしても良い。例えば、可動電極は、発生する静電引力に対して変形（可撓）可能となる厚さに形成され、固定電極はこれより厚く形成されていればよい。また、可動電極は、幅が狭く形成され、もしくはより長く形成されている状態とすることで、固定電極に比較してより容易に変形できるように形成されていればよい。
【００１７】
加えて、本実施の形態における微細構造体は、固定電極支持部１０５ａ及び固定電極１０５ｂからなる固定電極構造体１０５と支持枠１０２とにより支持され、支持枠１０２の内側の空間（可動部形成空間）を封止する封止膜１０６を備えている。ここで、基板１０１の上において、固定電極１０５ｂ（固定電極構造体１０５）は、支持枠１０２と同じ高さに形成されている。なお、固定電極構造体１０５と支持枠１０２とは、同じ高さに形成されている必要はなく、固定電極構造体１０５と支持枠１０２とで封止膜１０６が支持可能な範囲であれば、これらの高さが異なっていても良い。ただし、これらが同じ高さとなっている状態は、後述するように、より容易に製造することが可能な状態であり、製造上有利である。
【００１８】
基板１０１は、例えば、表面にシリコン酸化膜などの絶縁層を備えたシリコン基板や、ガラスなどの絶縁基板、また、埋め込み絶縁層を備えたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板などであればよい。支持枠１０２で囲う領域（可動部形成領域）の表面が絶縁材料で構成されていればよい。基板１０１には、可動部支持部１０３を介して可動構造体１０４に接続し、また、固定電極支持部１０５ａを介して固定電極１０５ｂに接続する集積回路が形成されていても良い。
【００１９】
例えば、シリコン基板に能動素子や多層回線構造などより構成された半導体集積回路が形成され、この上に層間絶縁層を介して支持枠１０２，可動部支持部１０３，可動構造体１０４などが形成され、上記層間絶縁層に形成されたスルーホールを介し、可動部支持部１０３が上記半導体集積回路に接続していればよい。また、基板１０１の他の領域に、集積回路が設けられていても良い。また、可動部支持部１０３，可動構造体１０４，固定電極支持部１０５ａ，及び固定電極１０５ｂは、Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌなどの金属材料から構成されていればよい。
【００２０】
封止膜１０６は、例えば有機樹脂などの絶縁材料により構成され、支持枠１０２が囲む領域と同様の形状を有し、固定電極支持部１０５ａ及び固定電極１０５ｂからなる固定電極構造体１０５と支持枠１０２によって支持されている。封止膜１０６の膜厚は、例えば１μｍ以上１００μｍ以下であればよい。封止膜１０６の膜厚を１μｍ以上とすることで可動構造体１０４保護するための強度が得られ、１００μｍ以下とすることで製造性が向上する。
【００２１】
本実施の形態では、可動構造体１０４の形成領域（空間）を、支持枠１０２により囲むとともに、封止膜１０６によって封止しているため、可動構造体１０４が外部の環境から遮断されており、実装工程などにおける異物の付着及び外部からの機械的な衝撃による可動構造体の破損や、特性の変化を防ぐことができる。
【００２２】
また、封止膜１０６は、この周辺部が支持枠１０２に支持されると共に、内部の領域も、梁１０４ａ及び可動電極１０４ｂを備える可動構造体１０４により支持されて補強されている。このため、封止膜１０６に要求される強度が低減し、封止膜１０６の薄膜化が可能となる。これにより、微細構造体をより薄型にすることが可能となり、例えば、より多くのチップの積層実装などが可能となる。
【００２３】
加えて、固定電極１０５ｂの上面（一部）が封止膜１０６の内側面に接着して形成されていれば、固定電極１０５ｂが封止膜１０６により機械的に結合された状態となり、強度がより増強された状態となる。これにより、実装工程における水流や実使用時における振動などに対して、封止膜１０６などが十分な耐性を備えた微細構造体が得られるようになる。例えば、封止膜１０６は、樹脂より構成することが可能となる。封止膜１０６を樹脂膜より構成すれば、後述するように、ＳＴＰ法などにより容易に形成することが可能となる。また、樹脂膜より構成すれば、膜厚１μｍ程度の封止膜１０６が容易に形成可能であり、ガラスなどを用いる場合に比較して、より薄く形成することが可能となり、微細構造体の微細化がより容易となる。また、封止膜１０６の内側面が固定電極１０５ｂに接着していれば、封止膜１０６が可動構造体形成空間に対して外側に撓む（膨らむ）ことも抑制できるようになる。
【００２４】
ところで、上述したような微細構造体を用いたアクチュエータの駆動力やセンサの検出感度をより大きくするためには、より大きな面積の固定電極及び可動電極を用いることになる。しかしながら、固定電極の面積を大きくすると、固定電極と基板との間の寄生容量も増大することになり、ＭＥＭＳなどの微細構造体では問題となる。寄生容量の増大は、信号応答速度の低下や検出感度の劣化などを引き起こし、微細構造体を信号処理回路などを構成するＬＳＩと集積する場合、特に問題となる。ＬＳＩでは、回路の安定動作のために低抵抗な基板を用い、加えて、基板の上には多数の配線が存在するため、固定電極との間に大きな寄生容量が生じやすい環境となっている。
【００２５】
これに対し、本実施の形態の微細構造体によれば、基板１０１から離間して固定電極１０５ｂが形成されているため、固定電極１０５ｂと基板１０１との間の距離が増大し、かつ、固定電極１０５ｂと基板１０１との間には、比誘電率がほぼ１となる空間が形成されている状態となっている。このため、本実施の形態の微細構造体では、固定電極１０５ｂと基板１０１との間の寄生容量を大幅に低減させることができる。また、可動電極１０４ｂも基板１０１から離間した位置に配置されるため、可動電極１０４ｂと基板１０１との間の容量も低減することができる。例えば、可動電極１０４ｂと基板１０１との間の距離を、可動電極１０４ｂと固定電極１０５ｂとの間の距離よりも大きくすることで、寄生容量が可動構造体１０４の特性に与える影響をより小さくできるようになる。
【００２６】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について、図２を参照して説明する。図２は、本実施の形態における微細構造体の構成を模式的に示す断面図である。この微細構造体は、基板２０１と、基板２０１の所定領域（可動構造体形成領域）を囲うように配置された支持枠２０２と、支持枠２０２の内部の基板２０１の上に形成された配線支持部２０３と、配線支持部２０３に支持された配線２０４とを備えている。また、配線２０４の可動部接続部２０４ａに接続する（支持された）梁２０５ａ及び可動電極２０５ｂを備える可動構造体２０５と、基板２０１の上に形成された固定電極支持部２０６ａと、一部（端部）が固定電極支持部２０６ａに支持されて、可動電極２０５ｂの上に配置された固定電極２０６ｂとを備えている。固定電極支持部２０６ａと固定電極２０６ｂとにより固定電極構造体２０６が構成されている。
【００２７】
可動構造体２０５は、配線２０４の可動部接続部２０４ａに接続することで、基板２０１の上に離間して支持されている。可動構造体２０５は、配線２０４の一部に支持されていることになる。また、固定電極２０６ｂは、基板２０１の上において、可動電極２０５ｂの上方に離間して配置され、固定電極２０６ｂと可動電極２０５ｂとは対向して配置されている。このように構成された本実施の形態の微細構造体では、可動電極２０５ｂと固定電極２０６ｂとの間に電圧を印加することで静電引力が生じ、梁２０５ａが変形して可動電極２０５ｂが変位することで、例えば、可変容量としての機能を発現する。
【００２８】
また、本実施の形態では、配線２０４は、配線支持部２０３の上に支持されることにより、配線支持部２０３以外の領域で、基板１０１と離間して配置された状態となっている。言い換えると、配線２０４と基板２０１との間には、空間が形成された状態となっている。このように、本実施の形態では、支持枠２０２に囲われた領域に、可動電極及び固定電極に加え、例えばインダクタ，トランスフォーマ，及び伝送線路などを構成可能な配線２０４を、基板２０１と離間した状態で備えている。
【００２９】
加えて、本実施の形態における微細構造体は、固定電極構造体２０６及び支持枠２０２に加えて配線支持部２０３と配線２０４からなる配線構造体に支持され、支持枠２０２の内側の空間（可動部形成空間）を封止する封止膜２０７を備えている。ここで、基板２０１の上において、固定電極構造体２０６及び上記配線構造体は、支持枠２０２と同じ高さに形成されている。なお、固定電極構造体２０６及び上記配線構造体と支持枠２０２とは、同じ高さに形成されている必要はなく、固定電極構造体２０６及び上記配線構造体と支持枠２０２とで封止膜２０７が支持可能な範囲であれば、これらの高さが異なっていても良い。ただし、これらが同じ高さとなっている状態は、後述するように、より容易に製造することが可能な状態であり、製造上有利である。
【００３０】
なお、本実施の形態においても、前述同様であり、基板２０１は、例えば、表面にシリコン酸化膜などの絶縁層を備えたシリコン基板や、ガラスなどの絶縁基板、また、埋め込み絶縁層を備えたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板などであればよい。また、基板２０１には、集積回路が形成されていても良い。また、配線支持部２０３，配線２０４，可動構造体２０５，及び固定電極構造体２０６は、Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌなどの金属材料から構成されていればよい。
【００３１】
また、封止膜２０７は、例えば有機樹脂などの絶縁材料により構成され、支持枠２０２が囲む領域と同様の形状を有している。封止膜２０７の膜厚は、例えば１μｍ以上１００μｍ以下であればよい。封止膜２０７の膜厚を１μｍ以上とすることで配線２０４保護するための強度が得られ、１００μｍ以下とすることで製造性が向上する。
【００３２】
本実施の形態では、配線２０４の形成領域（空間）を、支持枠２０２により囲むとともに、封止膜１０６によって封止しているため、配線２０４，可動構造体２０５，及び固定電極構造体２０６が外部の環境から遮断されており、実装工程などにおける異物の付着及び外部からの機械的な衝撃による内部の構造体の破損や、特性の変化を防ぐことができる。
【００３３】
また、封止膜２０７は、この周辺部が支持枠２０２に支持されると共に、内部の領域も、配線支持部２０３に支持された配線２０４及び固定電極構造体２０６により支持されて補強されている。このため、封止膜２０７に要求される強度が低減し、封止膜２０７の薄膜化が可能となる。これにより、微細構造体をより薄型にすることが可能となり、例えば、より多くのチップの積層実装などが可能となる。
【００３４】
加えて、配線２０４及び固定電極２０６ｂの上面（一部）が封止膜２０７の内側面に接着して形成されていれば、配線２０４及び固定電極２０６ｂが封止膜２０７により機械的に結合された状態となり、強度がより増強された状態となる。これにより、実装工程における水流や実使用時における振動などに対して、封止膜２０７などが十分な耐性を備えた微細構造体が得られるようになる。例えば、封止膜２０７は、樹脂より構成することが可能となる。封止膜２０７を樹脂膜より構成すれば、後述するように、ＳＴＰ法などにより容易に形成することが可能となる。また、樹脂膜より構成すれば、膜厚１μｍ程度の封止膜２０７が容易に形成可能であり、ガラスなどを用いる場合に比較して、より薄く形成することが可能となり、微細構造体の微細化がより容易となる。また、封止膜２０７の内側面が固定電極２０６ｂに接着していれば、封止膜２０７が可動構造体形成空間に対して外側に撓む（膨らむ）ことも抑制できるようになる。
【００３５】
また、前述した実施の形態と同様に、基板２０１から離間して固定電極２０６ｂが形成されているため、固定電極２０６ｂと基板２０１との間の寄生容量を大幅に低減させることができる。また、可動電極２０５ｂも基板２０１から離間した位置に配置されるため、前述した実施の形態と同様に、可動電極２０５ｂに対する寄生容量の問題も抑制された状態が得られる。
【００３６】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について、図３を参照して説明する。図３は、本実施の形態における微細構造体の構成を示す斜視図である。この微細構造体は、基板３０１と、基板３０１の所定領域（可動構造体形成領域）を囲うように配置された支持枠３０２を備えている。また、この微細構造体は、支持枠３０２の内部の基板３０１の上に、スイッチ３０３，可変容量３０４，伝送線路３０５，及びインダクタ３０６を備えている。スイッチ３０３及び可変稜々３０４は、前述した実施の形態１又は実施の形態２に示した可動構造体及び固定電極構造体を素子である。
【００３７】
加えて、本実施の形態では、支持枠３０２，スイッチ３０３を構成している固定電極構造体，可変容量３０３を構成している固定電極構造体，伝送線路３０５を構成している配線構造体，及びインダクタ３０６を構成している配線構造体により支持された封止膜３１０を備えている。また、スイッチ３０３，可変容量素子３０３，伝送線路３０５，及びインダクタ３０６などの、支持枠３０２に囲われた基板３０１の上の素子に電気的に接続する集積回路が、基板３０１には形成されている。なお、実施の形態１，２に例示した可動構造体よりなる素子として、例えば、可動部の変位による振動を利用した共振子や、可動部が加速度に対応して変位することによる加速度センサなどの素子が、スイッチ３０３及び可変容量３０３と同様に、支持枠３０２に囲われた領域内に配置されていても良いことは言うまでもない。
【００３８】
次に、上述した本実施の形態における微細構造体の製造方法について、図４〜図６を参照して説明する。まず、図４（ａ）に示すように、例えばシリコンからなる基板４０１の上に、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁層４０１ａが形成された状態とする。基板４０１は、複数のトランジスタ，抵抗，容量，配線などから構成された半導体集積回路を備えていてもよく、例えば、集積回路の配線と電気的に接続するためのコンタクトホールなどが、層間絶縁層４０１ａの所定の箇所に形成されていてもよい。なお、図４〜図６では、基板４０１の最小単位の微細構造体の部分となる一部領域を示しており、基板４０１の図示していない領域にも、同様の構成の複数の微細構造体が形成される。
【００３９】
このような基板４０１を用意したら、層間絶縁層４０１ａの上に第１シード層４０２が形成された状態とする。第１シード層４０２は、スパッタ法や蒸着法などにより、例えば、まずチタンを堆積して、この上に金を堆積することで形成すればよい。チタンの膜厚は０．１μｍ程度とし、金の膜厚は０．１μｍ程度とすればよい。
【００４０】
次に、第１シード層４０２の上に、支持枠の一部となる第１金属パターン４０３ａ，配線支持部となる第２金属パターン４０３ｂ，固定電極支持部となる第３金属パターン４０３ｃが形成された状態とする。これら金属パターンの形成について簡単に説明すると、まず、第１シード層４０２の上に感光性レジスト材料を塗布して感光性レジスト膜が形成された状態とし、所望のパターンを備えるマスクを用いて露光することにより、所望箇所に開口部を備えたレジストパターンが形成された状態とする。感光性レジスト（レジストパターン）の膜厚は、１５μｍ程度とすればよい。
【００４１】
次に、このレジストパターンの開口部に露出する第１シード層４０２の上に、めっき法により金のパターンが形成された状態とし、この後、レジストパターンが除去された状態とする。めっき膜は、膜厚１０μｍ程度に形成すればよい。これらのことにより、第１シード層４０２の上に、第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃが形成された状態が得られる。
【００４２】
次に、第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃをマスクとして第１シード層４０２をエッチング除去し、図４（ｂ）に示すように、第１シード層４０２が第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃに対応して各々電気的に分離した状態とする。例えば、第１シード層４０２の上層にある金は、ヨウ素、ヨウ化アンモニウム、水、エタノールからなるエッチング液によりウェットエッチングすればよい。このエッチングにより露出した第１シード層４０２の下層のチタンは、フッ化水素水溶液によりウェットエッチングすればよい。
【００４３】
次に、図４（ｃ）に示すように、分離した第１シード層４０２と、第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃとを覆うように、下層犠牲層４０４が形成された状態とする。下層犠牲層４０４は、例えば、ポリアミド，ポリアミド酸，ポリベンゾオキサゾール（もしくはこの前駆体）などのベース樹脂にポジ型感光剤を付加したものを用いればよい。また、下層犠牲層４０４は、これら材料を回転塗布することで形成することができる。ポリベンゾオキサゾールをベース樹脂とするポジ型の感光性を有する樹脂としては、例えば、住友ベークライト株式会社製の「ＣＲＣ８３００」がある。
【００４４】
次に、図４（ｄ）に示すように、第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃの上部の下層犠牲層４０４を除去し、第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃの上面が露出した状態とする。感光性を有する下層犠牲層４０４を公知のリソグラフィ技術によりパターニングすることにより、第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃの上面を露出した状態とすることができる。下層犠牲層４０４をパターニングする際には、前処理として１２０℃のプリベークを４分程度行い、パターニング後には３１０℃程度の加熱処理を行い、樹脂の膜が熱硬化された状態とする。
【００４５】
次に、図４（ｅ）に示すように、露出した第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃの上面と下層犠牲層４０４の上面とに第２シード層４０５が形成された状態とする。第２シード層４０５は、第１シード層４０２と同様に形成すればよく、チタンの膜厚は０．１μｍ程度とし、金の膜厚は０．１μｍ程度とすればよい。
【００４６】
次に、図４（ｆ）に示すように、第２シード層４０５の上に、可動構造体となる第４金属パターン４０６が形成された状態とする。これは、第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃと同様に形成すればよく、レジストパターンの膜厚は、２μｍ程度とし、めっき膜は、膜厚１μｍ程度に形成すればよい。
【００４７】
次に、第４金属パターン４０６をマスクとして第２シード層４０５をエッチング除去し、図５（ｇ）に示すように、第４金属パターン４０６対応して電気的に分離した状態とする。この形成は、第１シード層４０２の分離と同様に行えばよい。
【００４８】
次に、図５（ｈ）に示すように、第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃの上面が露出する開口部４０７ａ，開口部４０７ｂ，及び開口部４０７ｃ、また、第４金属パターン４０６の一部正面が露出する開口部４０７ｄを備えた上部犠牲層４０７が形成された状態とする。上部犠牲層４０７の形成では、分離した第２シード層４０５及び第４金属パターン４０６を覆うように、下層犠牲層４０４と同様の樹脂材料を塗布してパターニングすればよい。
【００４９】
次に、図５（ｉ）に示すように、各開口部の内部を含めた上部犠牲層４０７の上に、第３シード層４０８が形成された状態とする。第３シード層４０８は、第１シード層４０２及び第２シード層４０５と同様に形成すればよい。
【００５０】
次に、図５（ｊ）に示すように、支持枠の一部となる第５金属パターン４０９ａ，配線となる第６金属パターン４０９ｂ，及び固定電極となる第７金属パターン４０９ｃが形成された状態とする。これらの形成は、第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃなどと同様であり、膜厚を３０μｍとしたレジストパターンを用い、めっき膜の膜厚は２０μｍ程度として行えばよい。
【００５１】
次に、図５（ｋ）に示すように、第５金属パターン４０９ａ，第６金属パターン４０９ｂ，及び第７金属パターン４０９ｃを形成した後、これらに対応して第３シード層４０８が電気的に分離した状態とする。この分離は、第１シード層４０２の場合と同様に行えばよい。
【００５２】
次に、下層犠牲層４０４及び上層犠牲層４０７が除去された状態とし、図６（ｌ）に示すように、層間絶縁層４０１ａの上に、まず、第１シード層４０２，第１金属パターン４０３ａ，第３シード層４０８，第５金属パターン４０９ａよりなる支持枠が形成された状態とする。この支持枠は、図２に示す支持枠２０２に相当する。
【００５３】
また、層間絶縁層４０１ａの上に、第１シード層４０２及び第２金属パターン４０３ｂよりなる配線支持部が形成された状態とする。この配線支持部は、図２に示す配線支持部２０３に相当する。また、層間絶縁層４０１ａの上に、第１シード層４０２及び第３金属パターン４０３ｃよりなる固定電極支持部が形成された状態とする。この固定電極支持部は、図２に示す固定電極支持部２０６ａに相当する。
【００５４】
また、上記配線支持部の上に、第３シード層４０８及び第６金属パターン４０９ｂよりなる配線が形成された状態とする。この配線は、図２に示す配線２０４に相当する。また、上記配線の一部下面に接続した状態に、第４金属パターン４０６及び第２シード層４０５からなる可動構造体が形成された状態とする。この可動構造体は、図２に示す可動構造体２０５に相当する。また、上記固定電極支持部の上に、第３シード層４０８及び第７金属パターン４０９ｃよりなる固定電極が形成された状態とする。この固定電極は、図２に示す固定電極２０６ｂに相当する。
【００５５】
ここで、同時に形成された第１金属パターン４０３ａ，第２金属パターン４０３ｂ，及び第３金属パターン４０３ｃは、同じ高さ（膜厚）に形成され、同時に形成された第５金属パターン４０９ａ，第６金属パターン４０９ｂ，及び第７金属パターン４０９ｃは、同じ高さに形成されている。また、分離された各シード層も、各々同じ膜厚である。従って、これらの積層により形成された支持枠，配線構造体及び固定電極構造体は、同じ高さに形成された状態となる。
【００５６】
なお、下層犠牲層４０４及び上層犠牲層４０７の除去は、例えば、オゾン雰囲気中で２５０〜３００℃に加熱することで行えばよい。このようなオゾンに上層犠牲層４０７及び下層犠牲層４０４を接触させることで、これらをアッシング除去することができる。
【００５７】
次に、図６（ｍ）に示すように、膜厚１０μｍ程度の封止膜４１０が、第５金属パターン４０９ａ，第６金属パターン４０９ｂ，及び第７金属パターン４０９ｃの上面に貼り付けられた状態とし、上記支持枠の内部空間が封止された状態とする。
【００５８】
以下、封止膜４１０の形成例について簡単に説明する。封止膜４１０は、よく知られたＳＴＰ法により形成すればよい（非特許文献２参照）。まず、感光性有機樹脂材料からなる膜厚１０μｍ程度の感光性樹脂膜が予め塗布形成されているシートフィルムを用意する。上記感光性樹脂膜が、封止膜となる。次に、シートフィルムの感光性樹脂膜形成面を第５金属パターン４０９ａ，第６金属パターン４０９ｂ，及び第７金属パターン４０９ｃの上面に熱圧着する。次いで、シートフィルムを感光性樹脂膜から剥離し、感光性樹脂膜に１００℃・１時間程度の熱処理を加える。
【００５９】
このことにより、感光性樹脂膜が第５金属パターン４０９ａ，第６金属パターン４０９ｂ，及び第７金属パターン４０９ｃの上面に貼り付けられた状態が得られる。なお、ＳＴＰ法に限らず、他の方法で感光性樹脂膜が形成された状態としても良いことは言うまでもない。次に、よく知られたフォトリソグラフィ技術により感光性樹脂膜をパターニングし、第５金属パターン４０９ａ（支持枠）の平面形状に感光性樹脂膜を加工し、これを３００℃程度の温度条件で加熱硬化すればよい。
【００６０】
以上のようにして封止膜４１０が形成された後、例えば、基板４０１を所定の寸法のチップ毎に切り出す（ダイシングする）ことで、上述したように封止膜４１０に封止された上記支持枠の中に可動構造体，固定電極構造体，及び配線構造体よりなる微細構造体を各々備えた複数のチップが形成される。このダイシングにおいては、よく知られているように高圧水流が供給されているが、支持枠と共に配線構造体により支持された状態で封止膜が形成されているため、配線構造体に対する異物の付着や配線構造体の破損などを防ぐことができる。
【００６１】
ところで、上述では、支持枠となる第５金属パターン４０９ａ，配線（配線構造体）となる第６金属パターン４０９ｂ，及び固定電極（固定電極構造体）となる第７金属パターン４０９ｃが、層間絶縁層４０１ａ（基板４０１）の上に同じ高さとなるように形成したが、これに限るものではない。これらが異なる高さに形成されていても良い。ただし、内部に配置される配線構造体となる部分を支持枠より高く形成する場合、この高さの差（段差）が固定電極の厚さより小さくなるようにした方がよい。
【００６２】
上記段差が固定電極や配線の厚さより大きくなると、前述したようなＳＴＰ法などにより感光性樹脂膜（封止膜４１０）を貼り合わせるときに、固定電極及び配線の部分が樹脂膜に埋め込まれる状態となり、固定電極及び配線の側方の寄生容量の増加を招く。また、このような状態では、樹脂膜が配線の側部より基板側に進入する場合も発生し、進入した樹脂膜の部分により、配線構造体の一部が破損する場合も発生する。このような状態を抑制するためにも、上記段差は、固定電極及び配線の厚さより小さくした方がよい。
【００６３】
また、支持枠を内部に配置される配線構造体となる部分より高く形成する場合、この高さの差（段差）が、貼り付ける樹脂膜の厚さより小さくなるようにした方がよい。この場合、前述したようなＳＴＰ法などにより感光性樹脂膜を貼り合わせるときに、支持枠の上端部が樹脂膜に埋め込まれる状態となるが、段差が樹脂膜より大きいと、支持枠の上端部が樹脂膜を貫通し、樹脂膜で封止が行えない場合が発生する。このような状態を抑制するためにも、上記段差は、封止膜の厚さより小さくした方がよい。
【００６４】
なお、上述では、図２を用いて説明した微細構造体の製造方法について説明したが、同様の方法により、図１，図３を用いて説明した微細構造体も製造できることは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１における微細構造体の構成を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の実施の形態２における微細構造体の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３における微細構造体の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態における微細構造体の製造方法例を示す工程図である。
【図５】本発明の実施の形態における微細構造体の製造方法例を示す工程図である。
【図６】本発明の実施の形態における微細構造体の製造方法例を示す工程図である。
【図７】従来よりある微細構造体の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１…基板、１０２…支持枠、１０３…可動部支持部、１０４…可動構造体、１０４ａ…梁、１０４ｂ…可動電極、１０５…固定電極構造体、１０５ａ…固定電極支持部、１０５ｂ…固定電極、１０６…封止膜。
【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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