(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形可能な第１層（２０）と、前記変形可能な第１層（２０）の外面から後退して画定された空洞を有する第２層（３０）とを含んでおり、前記外面と向き合う前記空洞の底が該外面から所定の距離だけ離れている、機械的マイクロストラクチャの作製方法であって、
前記空洞の底から前記変形可能な第１層（２０）に対して間隔を残した位置まで突出するストッパブロック（３７）を前記空洞の底のゾーンに設ける段階と、
前記変形可能な第１層（２０）における前記外面とは反対側の内面の部分（Ｂ）にワイヤ（５２）を接続する段階とを備えており、前記部分（Ｂ）は、前記ストッパブロック（３７）が前記接続時の前記変形可能な第１層（２０）の変形を制限するように、前記ゾーンに対応した位置にあることを特徴とする、前記作製方法。
【請求項２】
マイクロストラクチャが前記第１層（２０）の支持層（１０）をさらに含み、前記第１層が前記支持層と前記第２層との間に位置しており、
前記第１層（２０）の内面の前記部分（Ｂ）に対向して開口するシンク（１７）を前記支持層（１０）内に加工する段階と、
前記シンク（１７）を通して第１層（２０）の前記内面への前記ワイヤ（５２）の前記接続を行う段階とを含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロストラクチャの作製方法。
【請求項３】
前記シンク（１７）を前記支持層（１０）内に加工する段階の後、前記シンク（１７）の底部に局部接触層（５３）を付着させる段階を含んでおり、接続ワイヤ（５２）と前記第１層（２０）との間の前記接続が前記接触層（５３）を介して行われることを特徴とする請求項２に記載のマイクロストラクチャの作製方法。
【請求項４】
変形可能な第１層（２０）と、前記変形可能な第１層（２０）の外面から後退して画定された空洞を有する第２層（３０）とを含んでおり、前記外面と向き合う前記空洞の底が該外面から所定の距離だけ離れている、機械的マイクロストラクチャであって、前記第１層（２０）は、該第１層における前記外面とは反対側の内面にワイヤ（５２）が接続される部分（Ｂ）を含んでおり、前記部分（Ｂ）は、ストッパブロック（３７）が前記空洞の底から前記変形可能な第１層（２０）に対して間隔を残した位置まで突出している前記空洞の底のゾーンに対応して位置しており、前記接続時の前記変形可能な第１層（２０）の変形が前記ストッパブロック（３７）によって制限されることを特徴とする、前記機械的マイクロストラクチャ。
【請求項５】
前記第１層（２０）の支持層（１０）をさらに含み、前記第１層が前記支持層と前記第２層との間に位置しており、前記支持層（１０）が、前記第１層（２０）の内面の前記部分（Ｂ）に対向して開口するシンク（１７）を含むことを特徴とする請求項４に記載の機械的マイクロストラクチャ。
【請求項６】
前記シンク（１７）の底部に局部接触層（５３）を含み、接続ワイヤ（５２）と前記第１層（２０）との間の前記接続が前記接触層（５３）を用いて行われることを特徴とする請求項５に記載の機械的マイクロストラクチャ。
【請求項７】
前記第１層（２０）と前記支持層（１０）との間に絶縁層（１２）を含み、前記絶縁層（１２）が前記シンク（１７）の縁部の下に後退部（１８）を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の機械的マイクロストラクチャ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気的に能動な部分を含む機械的マイクロストラクチャの作製方法、ならびに電気的に能動な部分を含む機械的マイクロストラクチャに関する。有利にはそのようなマイクロストラクチャは、たとえば圧力センサ素子などのセンサ素子、あるいは光ＭＥＭＳ（ＭＯＥＭＳ）のようなアクチュエータを構成することができる。マイクロストラクチャは加速度計のような慣性関連構成要素の分野において特に適用されるが、これに限定されるものではない。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人の文献ＦＲ２，５５８，２６３から、マイクロエレクトロニクス技術によるマイクロメカニカル装置の製造が知られている。これらの方法によりマイクロストラクチャを作製することが可能であるが、これは、マイクロエレクトロニクス技術、すなわち付着、エッチング、フォトリソグラフィなどによる基板の一括処理を用いて作製される機械的構造と定義される。
【０００３】
加速度計の場合、電気的に能動な部分は可動部品により部分的に支承されることができ、たとえば、機械的マイクロストラクチャの可動部品と固定部分との間の電気容量の変化を測定することにより加速度の測定が行われる。
【０００４】
特に本出願人の文献ＦＲ２，７７０，３３９で知られているように、このようなマイクロストラクチャは、能動部分の閉じ込めカバーを含むことができる。
【０００５】
この発明の発明者は開発中にまず、能動部分とカバーとの間にノイズキャパシタンスが形成されるという問題に直面した。特に高感度センサの作製を所望する場合には、これらのノイズキャパシタンスを低減する必要がある。
【０００６】
この目的のため、この発明の第１の特徴によれば、発明者は、カバー内の、能動部分に対し直角でありかつそれから所定の距離のところに後退部分を設けた。
【０００７】
この所定の距離は特に十分に大きいため、前出のノイズキャパシタンスが出現するのを制限し、さらには防止することもできる。
【０００８】
また、文献ＦＲ２，７７０，３３９に記載されているように、基板上に形成された層内に、電気的能動部分を作製することができ、基板はこの層の内面上に開口する少なくとも一つの穴を含み、この穴を通じて、この層の内面上の電気的能動部分との間で電気的接触が形成される。
【０００９】
この電気的接触は、たとえば、当業者にとって既知の超音波溶接技術を使用して、金属付着層の上に作製することができる。
【００１０】
発明者は、能動部分が作製される層の厚さがたとえば６０μｍと薄いこと、より詳細にはその層がきわめて破損しやすいことによる問題に直面すると考えた。
【００１１】
発明者は、その研究中に、特に、層の内面上に電気接点を作製する際に劣化が生じることがあり、この層の外面が空洞と対向している時には、層がきわめて破損しやすいため、溶接装置からの圧力と結びついた超音波振動により薄層の破損が生じることがあることを確認した。
【００１２】
発明者はまた、上述の、この発明の第１の特徴による所定の距離が過大な配置は、この破損を助長する可能性があり、ノイズキャパシタンスを最小限に喰い止めることと破損をなくすこととの間で妥協点を見出すことはむずかしく、さらには不可能であることを指摘した。
【００１３】
【特許文献１】
仏国特許ＦＲ２，５５８，２６３
【特許文献２】
仏国特許ＦＲ２，７７０，３３９
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この問題を解消するため、本発明は、第２層の向かい側に（ｖｉｓ−ａ−ｖｉｓ）張り出した（ｐｏｒｔｅ−ａ−ｆａｕｘ）変形可能第１層を含み、前記第２層は変形可能な第１層の外面から後退した状態に加工された空洞を含み、ワイヤが変形可能第１層の内面の部分に接続される、機械的マイクロストラクチャの作製方法を対象とする。
【００１５】
本発明によれば、この部分は、空洞の底のゾーンに対向しており、空洞の内部で、ストッパブロック（ｐｌａｔ  ｄｅ  ｂｕｔｅｅ）が変形可能第１層から間隔を保ちつつ突出するようになる。
【００１６】
本発明はこれらの構成により、上述の欠点を解消することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
−一方では、ストッパブロックの局部的な性質のため、第１層に対し垂直に設けられた後退部は所定の距離であって、第１層と第２層との間におけるノイズキャパシタンスの形成を防止するに足る距離のところにある。
【００１８】
−他方では、接続部に対し直角方向においては、第１層と第２層との間の距離はゼロにはならないが少なくなり、ストッパブロックにより溶接作業時の第１薄層の変形が制限され、これにより、この層の局所的劣化すべてを防止することが可能である。
【００１９】
第１の特徴によれば、マイクロストラクチャは第１層の支持層をさらに含み、本発明による方法の最中に、第１層の内面の部分に対向して開口するシンクを支持層内に加工し、シンクを通して第１層へのワイヤの接続を行う。
【００２０】
別の特徴によれば、シンクの加工段階の後、シンクの底部に局部接触層を付着させ、接続ワイヤと第１層との間の結合が接触層により行われる。
【００２１】
接続は、例えばボールボンディングと呼ばれる技術により得ることができる。
【００２２】
関連して、本発明は、第２層の向かい側に張り出した変形可能第１層を含み、変形可能第１層の外面から後退した状態に加工された空洞を含み、第１層が、ワイヤが接続された部分を含む機械的マイクロストラクチャも対象とする。
【００２３】
本発明によれば、この部分は、空洞の底のゾーンに対向しており、空洞の内部で、ストッパブロックが変形可能第１層から間隔を保ちつつ突出するようになる。
【００２４】
ここでは、本発明による作製方法の特徴および長所と同一の機械的マイクロストラクチャの特徴および長所について改めて記述することはしない。
【００２５】
具体的特徴によれば、マイクロストラクチャは第１絶縁層と支持層との間に絶縁層を含み、この絶縁層がシンクの縁部の下に後退部を含む。
【００２６】
この特徴はきわめて有利である。なぜなら、この特徴により、シンクの壁面上の不測の付着と接点の局部層との間に電気的不連続性があることが保証されるからである。
【００２７】
本発明の別の態様および長所は、非限定的例として示し、添付の図面を参照して行う具体的実施形態についての記述を読むことにより、より明らかになろう。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は、少なくとも３つの主要部分、すなわち、ジオホンにより検出すべき加速度に感応する可動マス（ｍａｓｓｅ）２４を含む中心部分２０と、この中心部分を支承する支持部分１０と、この中心部分を覆い、場合によっては真空にすることが可能な囲壁を支持部分１０とともに画定する上部３０とを含む作製中のジオホン型マイクロストラクチャを示す図である。
【００２９】
好ましい実施形態では、これらの部分はそれぞれケイ素の基板から作製される。
【００３０】
変形形態では、これらの基板のうちの少なくとも１つが異なる材料である。
【００３１】
最初は、これらの基板はそれぞれ同じ特性を有することができ、特に、たとえば４５０μｍといった同じ厚さを有することができる。
【００３２】
好ましい実施形態では、上部に相当する基板３０は３００μｍの厚さを有する。
【００３３】
しかしながら、ジオホンの場合、中心部分は原則として最終的には厚さがさらに薄くなければならない（薄層という）ので、所望のマイクロストラクチャを作製する特定の段階の前に、たとえば数十ミクロンに等しい厚さの層が得られるまで基板２０の厚さを少なくしなければならない。
【００３４】
好ましい実施形態では、薄層２０の最終的な厚さは６０ミクロン程度である。
【００３５】
この薄層は、たとえば基板の過剰部分の腐食など、知られている適切なあらゆる手段により得ることができる。
【００３６】
次に、そのようなマイクロストラクチャの作製について簡潔に記述することにする。
【００３７】
最初に支持層１０が不連続な酸化物層１２で被覆される。この酸化物層は、薄層２０でシールされるようになっている支持部分１０の面の部分に貼り付けられる。
【００３８】
好ましくはこの酸化物層１２は、基板１０が構成される材料、すなわち酸化ケイ素などで構成される。
【００３９】
次に、例えば図示しないマスクを通したエッチングにより、内部に空洞１５が作製された基板１０に薄層２０が取り付けられる。
【００４０】
好ましくは、真空Ｓｉ／ＳｉＯ２分子接着技術により薄層が基板１０に取り付けられる。ここでは酸化物層１２は、薄層と基板１０との間の絶縁体の役割を果たす。この接着技術によれば、後で、たとえば１１００℃といった高温で焼き直しすること（下記を参照のこと）によりシール材の補強をはかることができる。
【００４１】
接着作業および焼き直し作業の後、所望の厚さの層２０を得るために、機械−化学的切削および／または化学的腐食により基板２０の厚さを薄くする。
【００４２】
電気接触の補強用のシンク１７を形成するために、開口部１１Ａのところにおける全厚さについて基板１０のエッチング処理を行う。
【００４３】
ここではこの処理は異方性のＫＯＨ腐食であり、これによりシンク１７の断面積は、上に向かうに従って、すなわち薄層２０側に向かうに従って減少する。
【００４４】
この腐食は、実際には（たとえばフッ化水素酸ＨＦを使用する）化学的エッチング技術により酸化物層１２を横断するまで継続され、それにより、シンク１７の縁部の下に酸化物層１２の後退部１８、すなわち薄層の向かい側のシンクの縁部の張り出しが得られる。
【００４５】
図２からわかるように、有利には複数の接触シンク１７があり、その数は、薄層との間で確立する接続数に応じて決定される（従って同じ数の開口部があったことになる）。ここで検討する例では、シンクは同一であり矩形断面を有する。
【００４６】
次に、たとえばドライエッチング（特にＤＲＩＥ「Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｄｒｙ  Ｅｔｃｈｉｎｇ」タイプの）により、従来「ストラクチャ」と呼ばれていた感応部分２３の薄層２０内に、図示しないマスクに従って切り込みが入れられ、エッチング終了時、薄層の残りの部分およびユニットの残りの部分の向かい側に解放されるこのストラクチャが機械的かつ電気的にバイパスされる。
【００４７】
図３に示すように、ここで検討する例で得られるストラクチャは、戻しばねの役割を果たす浮揚ビーム２５により空洞の縁部に接続された中心部分２４を含み、これらのビームは２つのアンカーブロック２６に接続される。
【００４８】
この中心マスには、固定張り出しビーム２７の近くに配置された張り出しビーム２４Ａが固設される。すなわちこれらの張り出しビームを使用すれば、容量効果により、加速に応答する中心部分の運動の振幅を測定することが可能である。より詳細な情報については、この特許出願のプリアンブルにおいて引用した文献ＦＲ２５５８２６３を参照されたい。
【００４９】
次に、カバーを構成する第３基板３０が、それ自体も支持部分１０上に置かれた薄層２０上に置かれる。
【００５０】
このカバー３０と、薄層２０および支持部分１０から成るユニットとのシーリングは、ここでは記述しない、知られている共晶シーリング技術により作成することができる。
【００５１】
図１の３つの要素１０、２０および３０の固設後、能動部分を外部に接続できるようにするために加工が施される。
【００５２】
したがって図１は接続ワイヤ５１および５２の固定後のこのユニットを示すものであり、ワイヤのうちの一方は基板１０の外表面に接続され、もう一方はシンク１７の底部に固定される。
【００５３】
図４からわかるように、シンク１７の底部へのこの接続は、局部的接触層５３の付着後行うのが有利である。
【００５４】
この層は特にシンクの壁をマスクとして使用することにより得られ、その場合、局部的接触層は、この図面上のこのシンクの下部の断面積を有する。
【００５５】
酸化物層１２の後退１８により、この壁面上の不測の付着と局部層との間に不連続性があることが保証される限り、このシンクの壁面上に付着があっても邪魔にはならない。
【００５６】
実際には、電気的接点は、中心部分が可動である開口部の外側に配置されたゾーン内の薄層上に作製される。
【００５７】
しかしながらこの薄層は、埋め込まれてはいるが当該場所において張り出しているため、局部層へのワイヤの溶接を前提とする推力の応力に耐えるのに足る剛性をもつことができない。図４の構成では、この推力の応力は下方に向っている。
【００５８】
カバーを構成する第３基板３０内の、溶接が行われる薄層の各ゾーンと対向してブロック３７が設けられるのは、特に、これらの推力の応力により薄層２０が破損するのを防ぐためである。
【００５９】
したがってこのブロック３７は、薄層の破損が全く生じないレベルでの溶接作業時に薄層の変形を制限するストッパとなる。したがってごく安全に溶接作業を行うことができる（これはたとえば「ボールボンディング」と呼ばれる技術による作業である）。
【００６０】
この接続の一般的な原理は図５に示してある。すなわち、空洞を含む支持層Ａの向かい側に張り出している変形可能な層の部分Ｂへの接続ワイヤ５２’の結合は、内部で、ストッパブロック３７’がこの層から間隔を保ちつつ突出するようになるこの空洞の底のゾーンに対向して行われるのが有利である。
【００６１】
ここでは薄層からのストッパ３７または３７’の後退量は有利には数ミクロン程度である（埋め込み距離によって異なる）。
【００６２】
上記内容は、ジオホン、ならびに基板上で薄層を張り出した状態で接続する必要がある他の種々のシステムまたはマイクロストラクチャに適用される。
【００６３】
接触ブロックへの接続は、上で記述したシンクおよびストッパブロックを利用して行うのが有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】作製中のジオホン型マイクロストラクチャを示す図である。
【図２】実施の変形形態の図１のユニットの下面図である。
【図３】感応部分を解放した後の第２基板の上面図である。
【図４】電気結合部を固定するために反転した後の図１のユニットの拡大図である。
【図５】張り出しゾーン内で電気接続が行われる薄層を支持する基板全体の概略図である。
【符号の説明】
１０  支持層
１１Ａ  開口部
１２  酸化物層
１５  空洞
１７  シンク
１８  後退部
２０  変形可能第１層
２３  感応部分
２４  中心部分
２４Ａ  張り出し部
２５  浮揚ビーム
２６  アンカーブロック
２７  固定張り出しビーム
３０  第２層
３７、３７’  ストッパブロック
５１、５２  接続ワイヤ
５２’  接続ワイヤ
５３  局部接触層
Ａ  空洞を含む支持層
Ｂ  変形可能な層の部分
【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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