(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１０）上に存在する装置の部分を固定するための固定領域（１３２）を基板（１０）上に備えたマイクロメカニカル式の装置のための製造方法において、
固定領域（１３２）を受容するためのベース領域（２０）を備えた基板（１０）を提供し、
基板（１０）上に付着層（３０）を形成し、構造化し、それによって付着層（３０）の切欠（１２０）内で、ほぼ島領域の形状の固定領域（１３２）を、ベース領域（２０）内に形成し、この固定領域（１３２）を、少なくとも１つの薄いウエブ（１３０）だけによって付着層（３０）の残りの部分に接続し、
固定領域（１３２）とこの固定領域に隣接する成長領域（１３３）とがマスクキングされないように形成されたマスク（４０，５０）を付着層（３０）上に形成し、
マスキングされない固定領域（１３２）上にめっき層（３５）を析出し、それによってこの固定領域（１３２）を、この固定領域（１３２）に隣接する成長領域（１３３）上で成長させるようにし、
マスク（４０，５０）及び、付着層（３０）の成長しない部分を取り除く、
ことを特徴とする、マイクロメカニカル式の装置のための製造方法。
【請求項２】
基板（１０）上に犠牲層（２５）を形成し、
ベース領域（２０）を露出させ、
犠牲層（２５）及びベース領域（２０）上に付着層（３０）を析出し、
めっき層（３５）を析出した後に犠牲層（２５）を取り除く、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
１つ又は複数の薄いウエブ（１３０）を、長さ寸法よりも著しく小さい幅寸法を有するように構成する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
ベース領域（２０）として、有利には基板（１０）内に組み込まれた回路の金属製の接続パッドを提供する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
犠牲層（２５）として、数マイクロメートルの厚さを有する第１のフォトラック層（２５）を形成する、請求項２から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
第１のフォトラック層（２５）を、ベース領域（２０）を露出させるためにフォトリソグラフによって構造化する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
付着層（３０）をスパッタリングによって設ける、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
付着層（３０）を、Ｃｕ−Ｃｒ又はＡｕ−Ｃｒより成る厚さ数１００ｎｍの導電性の層によって形成する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
マスク（４０，５０）を付着層（３０）上に次のような段階で形成する、つまり、
付着層（３０）上に第２のフォトラック層（４０）を形成し、
第２のフォトラック層（４０）上に二酸化シリコン層（５０）を形成し、
第３のフォトラック層（６０）をフォトリソグラフ式に構造化して、第２のフォトラック層（４０）用のハードマスクを形成するために二酸化シリコン層（５０）をプラズマエッチングし、
構造化された二酸化シリコン層（５０）によってマスキングされた第２のフォトラック層（４０）を、付着層（３０）までエッチングすることによって、
形成する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
めっき層（３５）として、ニッケル層又はニッケル・コバルト層を析出させる、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
第１及び第２のフォトラック層（２５，４０）と付着層（３０）とを、めっき層（３５）の析出後に取り除く、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
付着層（３０）を湿式エッチングによって取り除く、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
マイクロメカニカル式の装置を、少なくとも１つの軸線を中心にしてねじり振動を行うことができるような形式で構成した振動ミラーとして形成する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に存在する装置の部分を固定するための固定領域を基板上に備えたマイクロメカニカル式の装置、例えば加速度センサ又は振動ミラーの形状のアクチュエータのための製造方法に関する。このようなマイクロメカニカル式の装置は、その他に化学式センサ、及びコイル、ノズルの形状のパッシブな（受動的;passiv)構成部がある。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な形式で評価回路と共に組み込まれる、このようなマイクロメカニカル式の装置は、例えば自動車技術、機械制御若しくは機械調整、並びに多くの消費電子分野(Konsumelektronikbereichen）に使用される。すべての使用分野のためには、所属の評価回路を備えた、使用される構成素子が、安価で確実で、高い機能性を有するものであることが重要である。
【０００３】
原理的には任意のマイクロメカニカル式の装置に適用できるが、本発明並びに、本発明の課題は、マイクロメカニカル式の振動ミラーに関して説明されている。
【０００４】
マイクロメカニカル式の振動ミラーは、例えばスイッチエレメントとして光学式の情報伝達技術に使用されるか、又はバーコード識別、空間監視のためにレーザー光線を変向させるためのスキャン・エレメントとして、或いはマーキング器具として使用される。
【０００５】
マイクロメカニカル式の振動ミラーは、特に湾曲のないミラー面に関連して、応力の小さい(spannungsarm)めっき層を使用することによって製造可能である。このような金属製のマイクロメカニカル式の素子は、一般的にＬＩＧＡ技術、３Ｄ深いリソグラフ及びＡＤＤ−ＯＮ−技術で製造される。
【０００６】
特にＡＤＤ−ＯＮ−技術若しくはこれに付随する技術は、マイクロメカニカル式の解決策の構造的大きさを縮小し、ひいては価格を安価にし、新たな使用可能性を可能にする。それによって、安価で信頼でき、しかも長持ちするマイクロメカニカル式の装置が得られる。付加的な技術によって、任意の基板例えばシリコン基板、ガラス基板又はセラミック基板上に可動な金属構造部を実現することもができる。
【０００７】
しかも付加的な技術によれば、孔を開けていない大きい面を露出させることができるので、数ミリメートルまでの寸法を有する頑丈なミラー面を製造することができる。この技術は単層電気めっき(Einlage-Galvanik)として安価で良好に実施することができる。多層電気めっき(Mehrfachgalvanik)も、固定領域、ミラー面又は懸架部を分離して製造するために、同様に実施することができる。相応に厚い犠牲層によって、大きい傾倒角度が得られる。
【０００８】
電気めっき式に析出される金属構造化によって、一般的には、基板上に設けられた固定領域が得られる。この固定領域内で、当該装置の、基板上に存在する部分、例えば基板上で自由に可動な構造部が、基板に対して機械的及び／又は電気的に結合するために固定されている。この場合、基板は、一般的な意味あいでベースとして用いられるものである。
【０００９】
図３ａ乃至図３ｇには、マイクロメカニカル式の装置のための本発明による方法の第１実施例のプロセス段階の横断面が示されている。
【００１０】
図３ａ乃至図３ｇには、符号１０で、完成済みの駆動回路を備えた基板が示されている。この基板１０は、不動態化層(Passivierungsschicht)１５を有していて、この不動態化層１５内には、開放した接続パッド２０が埋め込まれている。符号２５では第１のフォトラック層３０の形状の犠牲層、符号３０ではスパッタリングされた電気めっき・開始層（埋め込みベース;Planting Base）、また符号４０では第２のフォトラック層、また符号５０では二酸化シリコン層、符号６０では第３のフォトラック層、符号３５ではニッケルめっきの形状の電気めっき層が示されている。
【００１１】
本発明の第１実施例によるマイクロメカニカル式の装置を製造するための出発点は、不動態化層１５と開放された接続パッド２０とを備えた完成済みの駆動回路である。
【００１２】
図３ａに示されているように、第１の段階で、犠牲層２５としての第１のフォトラック層が被着されていて、接続パッド２０が露出されるように構造化されている。この接続パッド２０は、製造しようとするマイクロメカニカル式の装置の固定領域のためのベースとして用いられる。まず不動態化層１５内で接続パッド２０の開放を行う場合には、有利な形式で、第１のフォトラック層２５は、接続パッド２０を開放するためにも、また犠牲層としても用いられる。
【００１３】
図３ｂに示されているように、次の段階で、電気めっき・開始層（埋め込みベース）の形状の付着層３０がスパッタリング(aufsputtert）される。図示の実施例では、クロム・銅(Chrom-Kupfer)より成る導電性の層である。この場合、クロムは、その下に存在する第１のフォトラック層２５に付着させるために用いられ、銅は、電気めっき式の析出の次のステップのための開始層として使用される。
【００１４】
図３ｃに示されているように、付着層３０には、約１５μｍの厚さの第２のフォトラック層４０が吹き付けられ(aufschleudern）て、典型的には２００℃の温度で硬化される。
【００１５】
次いでプラズマ−ＣＶＤ−法（ＣＶＤ＝化学的な蒸着層析出）によって、第２のフォトラック層４０上に、約６００ｎｍの厚さの二酸化シリコン層５０が析出される。二酸化シリコン層５０は、次には、その下に位置する第２のフォトラック層４０を構造化するためのハードマスクとして用いられ、このためにフォトリソグラフ式のプロセスを用いて、第３のフォトラック層６０を使用しながら、図３ｄに示されているように、次のプラズマエッチングによって構造化される。
【００１６】
二酸化シリコン層５０のオーバーエッチング後に、第２のフォトラック層４０のトレンチエッチング(Trenchaetzen)が、異方性のプラズマエッチングプロセスによって行われる。その結果形成された構造部が図３ｅに示されている。
【００１７】
このようにして形成された、第２のフォトラック層４０によって形成されたポリマー・雌型(Polymer-Negativform）内に、数マイクロメートルの厚いニッケル電気めっきが析出される。次いで、図３ｆ及び図３ｇに示された櫛形（コーム形）構造が得られる。また、第２のめっき層３５の各領域は、この横断面図に示されていない領域に固定される。
【００１８】
次いで二酸化シリコン層５０が湿式化学式のエッチングによって形成され、構造化された第２のフォトラック層４０の形状のポリマー・雌型が乾式化学エッチングによって取り除かれる。
【００１９】
付着層３０の選択的な湿式化学式のエッチング、並びに第１のフォトラック層２５の形状の犠牲層のエッチングがプラズマ内で行われ、次いで図３ｇに示された構造が得られる。第１のフォトラック層の形状の犠牲層の取り除きは、等方性のエッチングによって行われる。この場合フォトラックは、ニッケルコーミング３５で完全に取り除かれる。
【００２０】
その結果、図３ｇに示されているように、自由に可動な構造部を備えた、容量性式に駆動されるマイクロメカニカル式の装置が得られる。
【００２１】
一般的な製造方法においては、固定領域が、典型的な場合３０μｍ×３０μｍの側方寸法を有していなければならない、という欠点がある。何故ならば、選択的な湿式化学式エッチングによって付着層（電気めっき・開始層若しくは埋め込みベース）を取り除く際に、大きい側方のアンダーエッチングが生じるからである。これによって、デザイン的な可能性が著しく限定される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、このような欠点を取り除くことである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決した本発明によれば、基板上に存在する装置の部分を固定するための固定領域を基板上に備えたマイクロメカニカル式の装置のための製造方法において、
固定領域を受容するためのベース領域を備えた基板を提供し、
基板上に付着層を形成し、構造化し、それによって付着層の切欠内で、ほぼ島領域の形状の固定領域を、ベース領域内に形成し、この固定領域を、少なくとも１つの薄いウエブだけによって付着層の残りの部分に接続し、
固定領域とこの固定領域に隣接する成長領域とがマスクキングされないように形成されたマスクを付着層上に形成し、
マスキングされない固定領域上でめっき層を析出し、それによってこの固定領域を、この固定領域に隣接する成長領域上で成長させるようにし、
マスク及び、付着層の成長しない部分を取り除くようにした。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、公知の解決策に対して、典型的な場合４μｍ×４μｍの最小値及び、典型的な場合３μの間隔を有する付加的な構造部のための固定領域が得られ、これはつまり、一般的な製造方法と比較してファクター７．５だけ改善されたことを意味している。これによって、付加的な技術によって構造エレメントのための新たなレイアウトが実現可能である。この場合、一般的なプロセス経過と比較して単に１つのマスク平面を付け加えるだけでよい。
【００２５】
本発明の基礎とする考え方は、付着層の固定領域がほぼ島状の領域として構成されており、この島状の領域は、残りの付着層に電気的に接続するための１つの薄いウエブを有しており、これによって、電気めっき層が成長する際に付着層の側方の成長が行われ、これによって、後で付着層を取り除く際にアンダーエッチングが生じることは避けられる。成長は、固定領域とこの固定領域に隣接する成長領域とをマスキングしないように構造化されたマスクを、電気めっき析出の前に付着層に形成することによって、実現される。
【００２６】
従属請求項には、請求項１に記載した製造方法の有利な実施例及び改善について記載されている。
【００２７】
本発明の有利な変化実施例によれば、基板上に犠牲層を形成し、ベース領域を露出させ、犠牲層及びベース領域上で付着層を析出し、めっき層を析出した後に犠牲層を取り除くようにした。これによって、基板上で自由に可動な構造が得られる。
【００２８】
本発明の別の有利な変化実施例によれば、１つ又は複数の薄いウエブを、長さ寸法よりも著しく小さい幅寸法を有するように構成するようにした。これによって、付着層の成長しない部分を取り除く際に、アンダーエッチングの危険性はない。
【００２９】
本発明の別の有利な変化実施例によれば、ベース領域として、有利には基板内に組み込まれた回路の金属製の接続パッドを提供するようにした。不連続的な装置として製造することも、また作動回路を共に組み込まれた形状で製造することも可能である。集積回路上にマイクロメカニカル式の装置を組み込む際に、有利な形式で集積回路の金属化が固定のために用いられる。
【００３０】
本発明の別の有利な実施例によれば、犠牲層として、数マイクロメートルの厚さを有する第１のフォトラック層を形成するようになっている。フォトラックは、等方性のエッチングプロセスで簡単に取り除くことができる。ポリマーの犠牲層を使用する場合には、基板に対するミラーエレメントの間隔を非常に正確に調節することができ、この場合、数マイクロメートルから約１５０μｍまでの間隔が実現可能である。
【００３１】
本発明の別の有利な変化実施例によれば、第１のフォトラック層を、ベース領域を露出させるためにフォトリソグラフによって構造化するようにした。
【００３２】
本発明の別の有利な変化実施例によれば、付着層をスパッタリングによって設けるようにした。
【００３３】
本発明の別の有利な変化実施例によれば、付着層を、Ｃｕ−Ｃｒ又はＡｕ−Ｃｒより成る厚さ数１００ｎｍの導電性の層によって形成するようにした。クロームは、下側に存在するフォトラックに対する付着層として用いられ、銅は、相次いで電気的なめっきを行うための開始層として用いられる。別の付着層、例えばＣｒ−Ａｕその他も勿論可能である。
【００３４】
本発明の別の有利な実施例によれば、マスクを付着層上に次のような段階で形成する、つまり、付着層上に第２のフォトラック層を形成し、第２のフォトラック層上に二酸化シリコン層を形成し、第３のフォトラック層をフォトリソグラフ式に構造化して、第２のフォトラック層用のハードマスクを形成するために二酸化シリコン層をプラズマエッチングし、構造化された二酸化シリコン層によってマスキングされた第２のフォトラック層を、付着層までエッチングすることによって、形成するようにした。この場合、第２のフォトラック層は、電気めっきのためのポリマーの雌型(Negativform）として用いられる。
【００３５】
本発明の別の有利な変化実施例によれば、めっき層として、ニッケル層又はニッケル・コバルト層を析出させるようにした。このような層によれば、切削加工なしで、滑らかで、良好な反射能力を有するものを製造することができる。
【００３６】
本発明の別の有利な変化実施例によれば、第１及び第２のフォトラック層と付着層とを、めっき層の析出後に取り除くようにした。
【００３７】
本発明の別の有利な変化実施例によれば、付着層は湿式エッチングによって取り除かれる。
【００３８】
本発明の別の有利な変化実施例によれば、マイクロメカニカル式の装置を、少なくとも１つの軸線を中心にしてねじり振動を行うことができるような形式で構成した振動ミラーとして形成するようにした。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に示した実施例を用いて具体的に説明する。
【００４０】
図面では同一の部材名には同一の符号を用いた。
【００４１】
図１には、本発明の製造方法の１実施例における特別な方法段階が示されている。
【００４２】
図１には、付着層３０に形成された切欠１２０と、接続パッド２０に設けられた固定領域１３２と、付着層３０の、切欠１２０を取り囲む部分に固定領域１３２を接続するための薄いウエブ１３０と、成長領域１３３と、後で成長するメッキ層（フィンガー構造なしの固定支柱だけ）の外周部１３５とが示されている。
【００４３】
本発明による方法は、図３ａ及び図３ｂに関連して前述したように開始される。
【００４４】
この実施例の基本的な考え方は、一般的な方法に関連して図３ｂに示したプロセス段階に従って、厚い第２のフォトラック層４０を被着する前に、付着層若しくはメッキ層３０を構造化するということである。これによって、固定領域１３２は、薄いウエブ１３０（この実施例では、電気めっき成形に影響を及ぼすための電気接触のために必要である）を除いて、付着層３０に取り囲まれた周囲によって絶縁される。
【００４５】
一般的なフォトリソグラフ法によって実現される、付着層３０の構造化後に、この方法は、図３ｃ以降に関連して上述されているように行われる。
【００４６】
第２のフォトラック層４０の構造化においては勿論、固定領域１３２を取り囲む成長領域１３３を切欠くことを考慮しなければならない。この実施例では、成長領域１３３は、図３ｂ−図３ｆに示された付着層３０の犠牲層２５に設けられた接点孔内で、鉛直方向の被覆領域の幅を有している。
【００４７】
特に構造化は、図３ｅに示されたプロセス段階に従って析出されるめっき層３５が付着層３０を、符号１３５で示された輪郭に沿って成長させ、側方で覆うように作用する。これは、湿式化学式に取り除かれた付着層３０において、過剰エッチングが生じることがなく、ひいては、固定領域が不都合に弱められたり、又は剥離することがない。
【００４８】
薄いウエブ１３０の流域内だけで、エッチング液体は固定領域１３２に向かって移動するが、薄いウエブ１３０の、典型的な場合２μｍの小さい幅でしかも３〜５μｍの比較的大きい長さのために、固定領域１３２に達することはない。
【００４９】
これによって、固定点及び接続パッドは、従来のプロセス経過に対して著しく小さく、密接した間隔で構成される。
【００５０】
図２には、図１に示した実施例における特別な方法段階を用いた、固定の最終プロセス段階を示す、図３ｇに相当する図が示されている。
【００５１】
めっき層３５の完成後（図３ｆ参照）に、残りの付着層３０を湿式化学式に取り除くことによって、固定領域１３２の電気的な短絡が避けられる。
【００５２】
第１のフォトラック層の形状の犠牲層２５を、等方性エッチングプロセスによって取り除く（この際に、ニッケルコーミング;Nickelkaemmen３５の下のフォトラックが完全に取り除かれる）と、その結果として図２に示した容量式に駆動可能なマイクロメカニカル式の装置が得られる。この装置は、自由に可動な構造部例えばマイクロメカニカル式の振動ミラーを備えている。
【００５３】
アンダーエッチングの代わりに、めっき層３５を備えた接続領域１３２の縁部の成長は、成長領域の周囲１３５に沿って行われる（図２に示した図示していない小さいウエブ領域は除く）。
【００５４】
本発明による方法は、もっぱら有利な実施例を用いて記載されているが、本発明はこの実施例のみに限定されるものではなく、多くの変化実施例が可能である。
【００５５】
特に、層材料の選択及び、被着された層の厚さは、使用に応じて選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による製造方法における特別な方法段階を示す概略図である。
【図２】  図１に示した実施例における特別な方法段階を用いた固定の最終プロセス段階を示す概略図である。
【図３ａ】  マイクロメカニカル式の装置のための本発明による製造方法のプロセス段階を示す図である。
【図３ｂ】  マイクロメカニカル式の装置のための本発明による製造方法のプロセス段階を示す図である。
【図３ｃ】  マイクロメカニカル式の装置のための本発明による製造方法のプロセス段階を示す図である。
【図３ｄ】  マイクロメカニカル式の装置のための本発明による製造方法のプロセス段階を示す図である。
【図３ｅ】  マイクロメカニカル式の装置のための本発明による製造方法のプロセス段階を示す図である。
【図３ｆ】  マイクロメカニカル式の装置のための本発明による製造方法のプロセス段階を示す図である。
【図３ｇ】  マイクロメカニカル式の装置のための本発明による製造方法のプロセス段階を示す図である。
【符号の説明】
１０  基板、  １５  不動態化層、  ２０  接続パッド、  ２５  犠牲層、第１のフォトラック、  ３０  付着層、  ４０  第２のフォトラック層、  ５０  二酸化シリコン層、  ６０  第３のフォトラック層、  ３５  めっき層、  １２０  切欠、  １３０  薄いウエブ、  １３２  固定領域、  １３３  成長領域、  １３５  成長領域の周囲
【図１】
0004597291.tif 000002
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図３ｆ】
0004597291.tif 000009
【図３ｇ】
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