(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ構造体を収納するためのシールされたキャビティの製造方法であって、
基材を用意すること、
該基材上に１つ以上の犠牲層を付着させること、
該１つ以上の犠牲層を貫き前記基材に達する複数の孔をエッチング成形により創出させること、
前記１つ以上の犠牲層上にキャップ層を付着させ、該付着されたキャップ層が、前記複数の孔内に、該キャップ層を支持する複数のピラーを形成するようにすること、
上記構成の構造にエッチャントを導入して前記１つ以上の犠牲層をエッチング除去し、該エッチャントの導入に際して前記複数のピラー間から犠牲層がエッチング除去されることにより形成される孔を通し、該エッチャントをキャップ層の下方部分に入るように導入させること、
を含む方法。
【請求項２】
キャップ層の上部に、複数のピラー間のエッチング除去された部分をシールするシール層を付着させることを更に含む請求項１の方法。
【請求項３】
１つ以上の犠牲層を覆ってキャップ層が付着された場合に、犠牲層の一部分が露呈された状態に維持されるようにした請求項１の方法。
【請求項４】
基材あるいはキャップ層を実質的にエッチング除去することなく、犠牲層をエッチング除去するエッチャントを選択する段階を更に含む請求項１の方法。
【請求項５】
基材が、上部に絶縁層を付着させたシリコンと、上部に絶縁層を付着させたガリウム砒素と、アルミナと、“シリコンオンインシュレーター”（ＳＯＩ）と、サファイヤとから成る群から選択される材料から構成されるウェハーであるようにした請求項１の方法。
【請求項６】
１つ以上の犠牲層がフォトレジストから構成される請求項１の方法。
【請求項７】
フォトレジストがマスクを通して現像されることにより犠牲層を貫く複数の孔が形成され、前記マスクが前記複数の孔の各々の位置を画定するようにした請求項６の方法。
【請求項８】
複数の孔の各々の位置を画定するマスクを１つ以上の犠牲層を覆って付着させること、犠牲層にエッチャントを導入して複数の孔をエッチング成形すること、マスク層を除去すること、により複数の孔が形成されるようにした請求項１の方法。
【請求項９】
キャップ層の下方のキャビティ内にマイクロ構造体を形成する段階を更に含む請求項１の方法。
【請求項１０】
キャップ層の下方のキャビティ内にマイクロ構造体を形成する段階が、１つ以上の犠牲層間に１つ以上の構造材料層を付着させること、該構造材料層を、マイクロ構造体の所望の形状に賦形すること、を含む請求項９の方法。
【請求項１１】
マイクロ構造体を基材に結合する最後の犠牲層をエッチング除去するために使用するエッチャントが非液体材料であるようにした請求項１０の方法。
【請求項１２】
構造材料層を、マイクロ構造体の所望の形状に賦形することが、構造材料層を覆ってフォトレジスト層を付着させることと、構造材料層をエッチング除去して所望の形状を残すこと、残余のフォトレジスト層を除去すること、を含む請求項１０の方法。
【請求項１３】
構造材料層を、マイクロ構造体の所望の形状に賦形することが、フォトレジスト層をパターン成形すること、構造材料層を付着させること、フォトレジスト層を除去すること、を含んでいる請求項１０の方法。
【請求項１４】
構造材料がアルミニュームであるようにした請求項１０の方法。
【請求項１５】
犠牲層が有機ポリマーから構成される請求項１０の方法。
【請求項１６】
有機ポリマーがフォトレジストあるいはポリイミドであるようにした請求項１５の方法。
【請求項１７】
マイクロ構造体が、該マイクロ構造体を取り巻く全ての犠牲層がエッチング除去された場合に基材から釈放される請求項１０の方法。
【請求項１８】
マイクロ構造体が異なる材料から作製され、マイクロ構造体を結合する最後の犠牲層を除く犠牲層を除去するためにウェットエッチャントが使用される請求項１０の方法。
【請求項１９】
各犠牲層が同じ材料から構成される請求項１０の方法。
【請求項２０】
エッチャントが酸素プラズマであり、１つ以上の犠牲層の各々がフォトレジストあるいはポリイミドから構成される請求項１９の方法。
【請求項２１】
各犠牲層が異なる材料からなり得るようにした請求項１０の方法。
【請求項２２】
少なくとも１つの犠牲層がフォトレジストから構成される請求項２１の方法。
【請求項２３】
フォトレジストから成る犠牲層が最後に除去される請求項２２の方法。
【請求項２４】
フォトレジストからなる犠牲層が、酸素プラズマ及びオゾンを含む群から選択したエッチャントを使用して除去される請求項２３の方法。
【請求項２５】
マイクロ構造体を収納するためのシールされたキャビティを製造するための方法であって、
基材を準備すること、
該基材上に第１犠牲層を付着させること、
該第１犠牲層上に任意の所望形状のマイクロ構造体を形成すること、
第１犠牲層上に、前記マイクロ構造体を覆う第２犠牲層を付着させること、
第１犠牲層及び第２犠牲層の何れかあるいは両方を貫いて基材に達する複数の孔をエッチング成形により創出させること、
第２犠牲層の上部にキャップ層を付着させ、該キャップ層が前記複数の孔内に前記キャップ層を支持するピラーを形成するようにすること、
上記構成の構造内にエッチャントを導入することにより前記第１犠牲層及び第２犠牲層の一方あるいは両方をエッチング除去し、該エッチャントの導入に際して前記複数のピラー間から前記第１犠牲層及び第２犠牲層の一方あるいは両方がエッチング除去されることにより形成される孔を通し、該エッチャントをシールされたキャビティに入るように導入させること、
キャップ層の上部にシール層を付着させ、該シール層が第１犠牲層及び第２犠牲層の間部分をシールするようにすること、
を含む方法。
【請求項２６】
キャップ層が付着される際に、第１犠牲層及び第２犠牲層の一方あるいは両方の一部分が露出されたままの状態とされるようにした請求項２５の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２０００年５月３０日付で提出された“Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｏｆ  ＭＥＭＳ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｉｎ  Ａ  Ｓｅａｌｅｄ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｄｒｙ−Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ”と題する現在出願中の出願番号第０９／５８３，３８６号の部分継続出願である。
本発明は、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の製造プロセスに関し、詳しくは、シールされたキャビティあるいはカプセル化した可動パーツを有するＭＥＭＳ（以下、ＭＥＭＳマイクロ構造体、ＭＥＭＳデバイス、マイクロ構造体等とも称する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、集積回路上に様々な用途、例えばスピーカーあるいはマイクロフォンとしての用途のための、シールされたキャビティを創出することが知られている。集積回路上のシールされたキャビティ内の可動の機械的構成部品をカプセル化することも知られている。シールしたキャビティ内でＭＥＭＳをカプセル化することは幾つかの理由から望ましいものである。先ず、例えば高湿度のような周囲条件に対する前記構造の耐性が大きく改善される。第２には、ＭＥＭＳデバイスのダイシングやパッケージングが大幅に容易化される。更には、キャビティが低圧あるいは非常に低圧の環境下にある場合の気体分子の運動によって生じるブラウン運動ノイズが著しく低減される。
【０００３】
薄膜蒸着及びエッチング技法のみを使用してシリコンウェハーの表面上にシールされたキャビティを創出するプロセスが、音響及び超音波用のＭＥＭＳマイクロフォン及びスピーカーを創出するために既に開発されてきている。基本的にはＣＭＯＳデバイスと相互配線とをパターン成形したシリコン基板を使用する場合、先ずウェハー全体を覆う保護層が配置される。次ぎに犠牲層が付着され、次いでこの犠牲層が、ウェハーのマイクロカプセル化しない全てのパーツを覆う犠牲層部分が除去されるようにパターン加工される。次いで、カプセル化層がウェハー全体を覆って付着され、次いで、犠牲層上の選択位置にカプセル化層を貫く極小の孔がパターン及びエッチング加工された後、ウェハーが、選択性の極めて高いエッチャントを含有する液体ケミカルバスに浸漬され、かくして犠牲層は、カプセル化層あるいは保護層が侵食されることなく溶解される。そして最後に、膜をシールするべく作用する絶縁層あるいは導伝層がウェハー上に付着されるべきである。エッチング加工した前記孔は、この孔内で上方に向けて材料を堆積させるか、あるいは孔内に付着させた材料を内側方向に成長させることによりシールされ得る。何れの場合でも、最終の層がエッチング加工した孔を填塞し且つ犠牲層をエッチング除去した際に創出されるキャビティをシールする。
【０００４】
ＭＥＭＳマイクロ構造体を、先に説明したようなシールされたキャビティ内に創出することも知られている。例えば、米国特許第５，２８５，１３１号及び同第５，４９３，１７７号（何れもＭｕｌｌｅｒ他の）には、白熱灯の製造法及び真空管の製造法が夫々開示されている。開示された方法は以下のようなものである。即ち、シリコン基材が、選択的に除去される非エッチング加工性の保護層でカバーされる。非エッチング加工性の保護層が選択的に除去され、カプセル化するべきウェハー部分が窓部として露呈される、次いで、ポリシリコン層が付着され、前記シリコン基材の露呈された窓部を覆い且つ、ウェットエッチャントの入口として使用される選択位置で窒化ケイ素層上に伸延されるようパターン加工される。次いで、非エッチング加工性の導伝体が、非エッチング加工性のマスク層の上部及びシリコン基材の窓部分の上部に各々付着され、パターン加工される。次いで犠牲層が付着され、前記ＭＥＭＳ構造のカプセル化すべき部分のみを覆うようにエッチング加工される。次いで、カプセル化層が付着され、このカプセル化層の、保護層上方のポリシリコンを覆って位置付けられた部分に、キャビティ内にエッチング剤をガイドする小孔をエッチング加工するカプセル化プロセスが実施される。この場合、エッチング加工段階では２種類の異なる液状のエッチャント、即ち、シリコンとポリシリコンとを選択的にエッチング除去するものと、犠牲層をエッチング除去するものとを用意する必要がある。カプセル化プロセスは、シール層を付着させることにより、ダイヤフラムのエッチング除去された入口孔をシールすることにより完了される。
【０００５】
選択性が非常に高い、つまり犠牲層を選択的にエッチング除去し、その後方マイクロ構造体及びキャビティ壁を残すことの可能な、大抵はフッ化水素酸であるエッチャントを使用するのが望ましい。然し乍ら、“ウェット”エッチャントを使用する場合、残念なことに、液体が蒸発するに際して生じる表面張力がＭＥＭＳマイクロ構造体を屈曲あるいは破壊さえするに十分強いという問題がある。従って、ウェットエッチャントを使用する場合は非常に頑丈なＭＥＭＳマイクロ構造体のみが、その表面の乾燥時に行使される代表的なウェットエッチャントの表面張力に耐え得ることから、ＭＥＭＳマイクロ構造体の複雑度は、キャビティ内で犠牲層から釈放され得る程度のものに厳しく制限されてしまう。ウェットエッチャントを使用する、吊り下げ構造部を有するＭＥＭＳデバイスが開発された。しかしながら、この構造部は極めてシンプルな、例えば、ワイヤがその両端位置で少数のミアンダ（ｍｅａｎｄｅｒｓ）により支持されるようなものである。広汎なＭＥＭＳデバイス、例えば加速度センサーを作製するためには可撓性に富むＭＥＭＳ構造が必要となるが、可撓性を有するそうした構造体はウェットエッチャントの表面張力によって恐らくは破壊されてしまう。
【０００６】
本件出願の前記親出願において、本件出願人は、ウェットエッチャント使用時のＭＥＭＳデバイスの釈放性に関わる、表面張力の負の効果を排除するべく、ドライエッチャントを使用するカプセル化ＭＥＭＳデバイスのエッチング法を開示した。この方法には、ＭＥＭＳデバイスをキャップ層で覆うこと、キャップ層に孔をエッチング成形すること、この孔を通してドライエッチャントを導入し、ＭＥＭＳデバイスをドライリリースすること、が含まれる。この方法に関する問題の１つは、エッチング加工した孔をシールする際に所望されざる材料がＭＥＭＳデバイス上に直接付着しないようにするために、エッチング加工する孔の位置が、ＭＥＭＳデバイスそれ自体の真上部分以外に制限されることである。この問題は、このＭＥＭＳデバイスにエッチング加工する孔に、これらの孔をシールする際にＭＥＭＳデバイスに所望されざる材料を付着させないようにするための余裕を持たせるという、ＭＥＭＳデバイスデザイン上の所望されざる制約を課すものである。更には、エッチャントを導入するそれらの孔を、ＭＥＭＳデバイスの真上に来ないようにするために非常に小さくする必要もある。そのため、アクセス開口のアスペクト比が非常に小さくなり、結局、エッチング加工時間が著しく長くなる。
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願第０９／５８３，３８６号
【特許文献２】米国特許第５，２８５，１３１号
【特許文献３】米国特許第５，４９３，１７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
親出願における設計上の所望されざる制約事項を排除した改良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】
本発明によれば、カプセル化したＭＥＭＳデバイスをドライリリースするための、本件出願の親出願に記載した発明の改良発明が提供される。本発明には、リリースエッチングの間、キャップ層を、このキャップ層の頂部にエッチング加工した孔を通してではなくむしろ、支持ピラー間でキャップ層の各側からエッチャントが導入され得るよう、複数のピラー上にキャップ層を支持すること、が含まれる。各孔は引き続く付着段階中にシールされる。各孔はキャップ層を、最上部の犠牲層の水平方向の境界部分を越えては伸延しないように付着させることにより形成される。エッチャントを導入すると複数のピラー間に、キャップ層をその最外縁部に沿って支持する大きな孔が開口される。
【００１０】
本改良方法に従えば、カプセル化用のチャンバにドライエッチャントを導入する極小孔をキャップにエッチング加工する必要はもはや無くなる。また、本改良方法によれば、各ピラー間の全空間をドライエッチャント導入用に入手可能となる。エッチング加工した孔がＭＥＭＳデバイスの上部を覆う位置に来ていないことを保証する設計上の制約を受ける必要はもはや無く、キャップ層に孔をエッチング加工する必要性が排除されることから、カプセル化したキャビティ内全部をＭＥＭＳデバイスのために使用することが可能である。
【００１１】
本発明の方法に従い調製したウェハーは、バレルエッチャーを使用してずっと効率的にエッチング加工される。これは、エッチャントの入口孔がキャップ層の各側に沿って放射位置的に配置されていることから、ウェハーを、バレルエッチャーを使用する場合に典型的にそうである如く相互に平行に積み重ねた場合に、エッチャントが、従来技術に従い調製した、エッチャントの入口孔をキャップ層上部を貫いて形成したウェハーにおけるそれとは逆に、ずっと容易に入口孔に到達することが可能となることによるものである。従来技術では、バレルエッチャーを使用する場合、エッチャントの方向を少なくとも２度方向転換させる、つまり、先ず、キャップ層上をウェハーと平行に移動させ、次いで孔を横断させることにより方向転換させ、エッチャントの入口孔を貫いて進行させ、更に向きを変えてキャップ層の下方をウェハーと平行に移動させる必要がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、その動作が独立的あるいは連結的であり且つ薄膜層内にカプセル化された、任意数のカプセル化マイクロ構造層のガス相リリースに関する。Ｚ軸加速度計として使用することのできるマイクロ構造体を一例として以下に本発明の装置を説明する。この装置は、シールされたキャビティ内でＺ軸方向に可動であるようにその一カ所を薄い支持部材で係止した、パドル形状のＭＥＭＳマイクロ構造体からなるものである。このマイクロ構造体は本発明の方法を例示するためのものでありこれに限定しようとするものではない。
【００１３】
図には、本願発明の提示するカプセル化マイクロ構造体の順次する製造段階が例示される。先ず、窒化ケイ素層４をコーティングし、本来のＣＭＯＳ集積回路との間にインターフェースとしての金属パッド８及び１０を介在させた、図１Ａ及び図１Ｂに示すようなシリコンＣＭＯＳウェハー２あるいはその他の絶縁体を入手あるいは作製する。窒化ケイ素層４の孔９が金属パッド８へのアクセスを可能とする。好ましい実施例ではこの金属パッドはアルミニュームであるが、銅あるいはその他の導伝材に代えることもできる。特定のマイクロ構造体によっては、従来よく知られた方法を使用して、ＣＭＯＳ集積回路へのアクセスを可能とするための追加的な金属パッドを必要に応じて設けることができる。あるいは、また用途に応じて、基板を、絶縁層をその上部に付着させたガリウム砒素、アルミナ、“シリコンオンインシュレーター”（ＳＯＩ）あるいはサファイヤとすることも可能である。
【００１４】
製造プロセスを開始するに際し、図２Ａ、２Ｂ、２Ｃに示すように、標準的なＣＭＯＳウェハー２の、本例では窒化ケイ素層からなる封止膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）層の上部に犠牲層１２が付着される。犠牲層１２は、フォトレジスト、ポリイミドなどのような、ドライ酸素プラズマエッチャントに対する反応性が高い材料であることが好ましい。マイクロ構造体を係止するための場所を封止膜層（以下、封止膜層４とも称する）上に設けるべく、犠牲層１２の部分１１がエッチング加工される。
【００１５】
ＭＥＭＳデバイスの全ての製造段階は、ＣＭＯＳウェハー全体の上部で、その内部の回路には手を加えることなく低温下に実施される。ＣＭＯＳ  ＩＣの設計中は封止膜層４の孔９はそのままとされており、これらの孔を通して金属パッドにアクセスしたい場合は、孔９を覆う部分の犠牲層１２が除去される。露呈された金属パッド８が、ＭＥＭＳマイクロ構造体と、その下方のシリコンＣＭＯＳウェハー２のＣＭＯＳ回路とを連結させるために使用される。この状態は図２Ａに例示される。
【００１６】
ＭＥＭＳマイクロ構造体１４は、例えば、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ等の任意の金属から構成され得るが、好ましい実施例ではアルミニュームから作製される。特定のマイクロ構造体層のために選択される材料は幾つかの要因によって決定される。それらの要因は、先ず、材料中の残留応力勾配が特定用途のために受容し得るものであること、次ぎに、犠牲層の材料は除去するが、窒化ケイ素層である封止膜層４やマイクロ構造体１４に関するエッチング速度が低い選択的なエッチャントを入手し得ること、そして、デバイスを特定用途の需要に合致させ得るような材料密度を持っていること、である。
【００１７】
図３Ａ、３ＢにはＭＥＭＳマイクロ構造体の各層の付着状況が示される。ＭＥＭＳマイクロ構造体１４は当業者には既知の従来方法により付着され、所望されざる部分がエッチング除去され、かくして所望形状のＭＥＭＳマイクロ構造体１４が残される。図３Ａの平面図にはＭＥＭＳマイクロ構造体の一例が示され、長く且つ薄いビーム部分が、本実施例では金属パッド８であるアンカーポイントに取り付けられ、パドル形状を有している。
【００１８】
図４Ａ及び図４Ｂを参照するに、第２の、即ち追加的な犠牲層１６がＭＥＭＳマイクロ構造体１４を覆って付着され、犠牲層１６のある部分が底部側の犠牲層１２のある部分、詳しくは、ＭＥＭＳマイクロ構造体のパドル形状の主胴部の縁部に近い部分と、連結用の薄いビーム部分１５の各側の部分と接触している状況が示される。
【００１９】
好ましい実施例では、また可能であればＭＥＭＳマイクロ構造体１４の形状によって決定される犠牲層１２及び１６は同じ材料のものであり且つ相互に連通され、エッチャントの導入に際しては、追加的なエッチャント入口孔を要することなく何れもエッチング除去される。あるいは、犠牲層１２及び１６は異なる材料のものであり得る。本実施例のＭＥＭＳマイクロ構造体の構成上は必要ではないが、もっと複雑なマイクロ構造体、あるいは同じキャビティ内に多数のマイクロ構造体を設ける場合は、異なる時間に色々の犠牲層をエッチング除去する必要性があり得る。その場合は犠牲層の材料を異ならせること及び選択性の異なるエッチャントを使用する必要がある。
【００２０】
犠牲層１２及び１６のための参照材料はフォトレジストである。フォトレジストは、アルミニューム製のＭＥＭＳマイクロ構造体１４、窒化ケイ素層４あるいはキャップ層１８を破壊しない酸素プラズマガスを使用して容易にエッチング除去され得ることから選択される。
【００２１】
犠牲層１２及び１６はその各材料が異なる場合は、何れか一方の犠牲層に対する選択性があるが他方の犠牲層に対しては選択性の無いエッチャントを選択することにより、別々にエッチング除去することができる。一方の犠牲層に対してウェットエッチャントを使用することさえも可能である。例えば、犠牲層１６は燐ドープガラスであり得、使用するエッチャントは燐酸であり得る。これは、ウェットエッチャントが一般にドライエッチャントよりも作用が速いことから望ましいものであり得る。ＭＥＭＳマイクロ構造体が１つ以上の別の犠牲層によって然るべく保持されている限り、デリケートなＭＥＭＳマイクロ構造体１４が表面張力によって破壊される問題は回避される。然し乍ら、表面張力による損傷を回避するためには、ＭＥＭＳマイクロ構造体１４を然るべく固定する最後の犠牲層がドライエッチャントによって除去されることが望ましい。
【００２２】
図５Ａ、５Ｂ、５Ｃには、キャップ層を支持するピラーを形成させるべく使用する孔１９を犠牲層にエッング加工した状況が例示される。各犠牲層がフォトレジストから構成される場合は、クオーツマスクを使用して孔をエッチング加工することができる。斯界によく知られるように、クオーツマスクでは、マスキングされないフォトレジスト部分に光が当てられ、この部分が現像除去され得る。犠牲層が別の材料、例えばタングステンのようなものである場合は、斯界によく知られるように、犠牲層をフォトレジストでマスキングし、エッチャントを導入して、犠牲層を貫く孔をエッチング加工する必要があり得る。そうしたマスクは図５Ｂでは参照番号１８で示されている。マスク１８は、製造プロセスにおける釈放段階中に、キャップ層を支持するピラーを形成するための孔１９を犠牲層にエッチング加工することが出来るような形態のものとされる。各孔１９は、キャップ層２０によって覆われるべき領域の周囲に沿って、キャップ層２０の下方の、ＭＥＭＳマイクロ構造体１４を配置及びデザインするための面積が最大となるようにエッチング加工されることが好ましい。
【００２３】
図６Ａ、６Ｂ、６Ｃにはキャップ層２０の付着状況及びピラー２１が示されている。キャップ層２０はマイクロ構造体の所望の電気的作用に基づき、絶縁体あるいは導伝体から構成され得る。また、キャップ層２０は残留応力が充分に小さいものとすべきであり、また、犠牲層１２及び１６が除去された後に座屈を生じないような充分な厚みを有するものとすべきである。好ましい実施例では、キャップ層２０はマイクロ構造体１４のために選択したそれと同じ金属から構成されるが、別の実施例では、選択したエッチャントに対する耐性のある任意の材料から作製することができる。キャップ層２０に絶縁材料を選択した場合、この絶縁材料は、金属パッド６及び８のような、集積回路の非ＭＥＭＳパーツへのアクセスを提供するべくパターン加工及び除去され得る。キャップ層２０を導伝体とした場合はこの導伝体が、金属パッド６あるいは８の何れか一方あるいは両方と接触され得る。
【００２４】
ピラー２１は、犠牲層１２及び１６に形成した孔１９にキャップ層の材料を付着させることにより形成される。付着させたキャップ層２０が犠牲層１２及び１６を完全にはシールしないことが重要である。犠牲層１２及び１６の各ピラー２１間を伸延する部分がエッチング除去されると各ピラー２１間には空間が残され、この空間がカプセルチャンバ内へのアクセス開口となる。図７Ａ、７Ｂ、７Ｃには、犠牲層１２及び１６を除去したマイクロ構造体１４及びキャップ層２０が示される。キャップ層２０はピラー２１によって支持された状態にある。従って、キャップ層２０はその周囲部分に沿ってはウェハー２とは接触されず、犠牲層１２及び１６内をシールしない。
【００２５】
図９及び図１０には、本発明に従い製造した実際のデバイスの顕微鏡写真が示される。図１０ではキャップ層２０の一部分が切り取られ、マイクロ構造体１４の一部分が示されている。キャップ層２０を支持するためのピラー２１を使用することにより、各ピラー２１間の空間内に、マイクロ構造体１４の寸法あるいは形状に関わる設計上の不当な制約事項を加えることなく、極めて大きく且つ多数のエントリーポイントが創出されるようになる。
【００２６】
先に言及したように、ウェットエッチャントを使用した場合に生じる表面張力によってマイクロ構造体１４に力が加わることによる問題の発生を回避するべく、マイクロ構造体１４を基材に結合する最終の犠牲層の材料を除去するためにドライプラズマエッチャントを使用することが好ましい。好ましい実施例ではこのドライプラズマエッチャントは酸素プラズマエッチャントである。酸素プラズマエッチャントは、フォトレジスト、ポリイミドあるいはその他の有機ポリマーであり得る犠牲層１２及び１６に関する選択性が高く、その一方で、広汎な金属及び絶縁体のためのエッチング速度が極めて遅いことにより選択されたものである。
【００２７】
この時点においてマイクロ構造体１４は、ビーム部分１５をバネとして、また金属パッド８を係止ポイントとして各作用させる状態下に、犠牲層１２及び１６が占有していたキャビティ２２内を移動することが出来るようになる。エッチャントアクセス孔が多数存在し且つ大型であることから、酸素プラズマエッチャントを使用する場合のエッチング処理時間は、キャップ層２０にエッチング加工した孔を通してエッチャントを導入する従来方法におけるよりも大幅に短縮される。図８Ａ、８Ｂに示す最終段階において、各ピラー２１間に自然に生じたエッチング開口がシール層２６によりシールされる。好ましい実施例では、シール層２６は、キャップ層２０及びマイクロ構造体１４と同じ金属からなるものである。
【００２８】
ピラー支持式のキャップ層を有するシールされたキャビティ内にマイクロ構造体を創出する方法を一般的に示すために、Ｚ軸加速度計として用いることのできる簡単なマイクロ構造体が説明されたが、当業者には明らかなように、また、本件出願人が意図するように、本方法を、犠牲層及び構造層の数多くの組み合わせを含む、もっと複雑なマイクロ構造体を製造するために使用することができる。更に、マイクロ構造体、封止膜層、キャップ層及びシール層のために使用する材料に関するエッチング速度の遅いエッチャントが選択される限りにおいて、エッチャント／犠牲層組み合わせのための別の材料組み合わせが使用され得る。また、犠牲層及び構造体材料を多数積層した可動の構造体も本発明の範囲内に含まれるのものとする。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】ＭＥＭＳマイクロカプセル化構造のベース部として使用するシリコンＣＭＯＳウェハーの平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの線１Ｂ−１Ｂに沿った断面図である。
【図２Ａ】犠牲層を付着した状態でのウェハーの平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの線２Ｂ−２Ｂに沿った断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの線２Ｃ−２Ｃに沿った断面図である。
【図３Ａ】構造層を追加した状態でのウェハーの平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの線３Ｂ−３Ｂに沿った断面図である。
【図４Ａ】第２犠牲層を付着した状態でのウェハーの平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの線４Ｂ−４Ｂに沿った断面図である。
【図５Ａ】キャップ層の支持ピラーのための孔をエッチング加工するためのマスクを付着させた状態でのウェハーの平面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿った断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの線５Ｃ−５Ｃに沿った断面図である。
【図６Ａ】キャップ層が付着され、支持ピラーを具備するウェハーの平面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの線６Ｂ−６Ｂに沿った断面図である。
【図６Ｃ】図６Ａの線６Ｃ−６Ｃに沿った断面図である。
【図７Ａ】犠牲層をエッチング除去した後のウェハーの平面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの線７Ｂ−７Ｂに沿った断面図である。
【図７Ｃ】図７Ａの線７Ｃ−７Ｃに沿った断面図である。
【図８Ａ】シール層が付着され、このシール層が、キャップ層を支持するピラー間の部分をシールするウェハーの平面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの線８Ｂ−８Ｂに沿った断面図である。
【図９】本発明に従い形成した実際の装置の、シール層を付着させる以前における、ピラー支持されたキャップ層を示す電子顕微鏡写真である。
【図１０】下部の実際のマイクロ構造を示すべくキャップ層の一部分を破除した、本発明の方法に従い形成した実際の装置の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００３０】
２  ＣＭＯＳウェハー
４  窒化ケイ素層
６、８  金属パッド
１２、１６  犠牲層
１４  ＭＥＭＳマイクロ構造体
１５  ビーム部分
１８  マスク
１９  孔
２０  キャップ層
２１  ピラー
２２  キャビティ
２６  シール層
【図１Ａ】
0004473138.tif 000002
【図１Ｂ】
0004473138.tif 000003
【図２Ａ】
0004473138.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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