(57)【要約】マイクロエレクトロメカニカルシステムスイッチは、基板上に配置された可曲部材に接触する、基板上に範囲が画定された突起部とともに形成される。可曲部材は、例えば、カンチレバーアーム又は可曲の梁である。突起部は、一実施形態において、フィールド酸化膜技術を用いて、基板内に形成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に配置された可曲部材を有するマイクロエレクトロメカニカルシステムスイッチを形成する段階と、
前記部材に電気的に接触するための前記基板内に電気バンプを形成する段階と
を備える方法。
【請求項２】
前記バンプを形成するためにフィールド酸化膜技術を用いる段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
絶縁体の前記バンプを形成する段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
酸化物の前記バンプを形成する段階を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
成長した酸化物の前記バンプを形成する段階を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
導体で前記バンプを覆う段階を含む請求項３に記載の方法。
【請求項７】
定期的なエッチング工程を用いずに前記スイッチを形成する段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基板と前記部材との間に犠牲層を形成する段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
犠牲層を１つだけ用いて前記スイッチを形成する段階を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
基板と、
前記基板の方向及び前記基板から離れる方向に動くように前記基板上に形成された可曲部材と、
前記可曲部材の方向に突出して前記基板上に形成された接点と
を備えるマイクロエレクトロメカニカルスイッチ。
【請求項１１】
導電体の層によって覆われた絶縁体を含む突起部を備える請求項１０に記載のマイクロエレクトロメカニカルスイッチ。
【請求項１２】
前記絶縁体は、フィールド酸化物である請求項１１に記載のマイクロエレクトロメカニカルスイッチ。
【請求項１３】
前記可曲部材は、カンチレバーアームである請求項１０に記載のマイクロエレクトロメカニカルスイッチ。
【請求項１４】
前記可曲部材は、実質的に平面で、実質的に下方への複数の突起部がない下表面を有する請求項１０に記載のマイクロエレクトロメカニカルスイッチ。
【請求項１５】
半導体基板上に窒化ケイ素層を形成する段階と、
前記窒化ケイ素層に開口を形成する段階と、
前記開口に位置合わせされた酸化物バンプを形成するために酸化する段階と、
前記バンプの方向及び前記バンプから離れる方向に曲げられるための前記バンプの上方に可曲部材を形成する段階と
を備える方法。
【請求項１６】
前記基板と前記可曲部材との間にエレクトロメカニカルシステムスイッチを形成する段階を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記基板と前記可曲部材との間に犠牲層を形成する段階を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記可曲部材の輪郭を画定するために前記犠牲層を除去する段階を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記可曲部材の輪郭を画定するために犠牲層を１つだけ用いる段階を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
定期的なエッチング工程を用いることなく前記可曲部材を形成する段階を含む請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義にはマイクロエレクトロメカニカルシステムスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）スイッチは、非常に小さい面積に、集積回路技術によって作成されるメカニカルスイッチである。一般的には、ＭＥＭＳスイッチには、ティップコンフィグレーションが用いられる。このスイッチは、半導体基板上に延伸したカンチレバーアームから構成されてもよい。カンチレバーアームの端部付近には、接点がつけられた先端がある。カンチレバーアームが基板上に形成された接点に電気的に接触するように半導体基板の方向に曲げられる場合に、先端の接点は電気的接続を生じさせる。
【０００３】
他のＭＥＭＳスイッチは、アームに代えて梁を使ってもよい。ここでもまた、基板上の可動要素は、梁が静電気的に基板の方向に曲げられる場合に、基板上の接点に電気的に接続する突起部を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ティップベースのスイッチのための生産プロセスフローは、定期的な複数のエッチング工程を含むことがある。高度な大量生産においては、エッチング工程を繰り返せないことがあるので、定期的な複数のエッチング工程を行うことは望まれない。例えば酸のような使用される成分は、時代とともに変化し、エッチングされる層は、一処理ごとに変化する。高度な大量生産においては、複数のエッチストップ層は、定期的な複数のエッチングの影響を低減するために利用される。しかしながら、複数のエッチングストップの使用によってはまた、非常に敏感で複雑な複数のプロセスフローが生じる。
【０００５】
そこで、異なる種類のＭＥＭＳスイッチの提供が望まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の複数の実施形態によれば、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）スイッチは、バンプコンフィグレーションと呼ばれる方法を用いて形成される。バンプコンフィグレーションにおいて、突起部は、基板上に形成され、可曲アームまたは梁に形成される必要はない。ここでは、「可曲部材」という用語は、電気的な接続及び切断をするために、基板に対して移動する延伸された梁又はカンチレバーアームを言及する。次の記載では、カンチレバー型構造について説明するが、本発明は、可曲部材を備えるどのようなＭＥＭＳスイッチにも適用できる。
【０００７】
本発明に係るいくつかの実施形態においては、定期的なエッチング工程の使用は、高度な大量生産における繰り返しを改良することで、排除されうる。しかしながら、本発明は、必ずしも定期的なエッチング工程を排除する実施形態に限られない。
【０００８】
図１を参照すると、半導体基板１０は、例えば窒化ケイ素等の層１２によって覆われ、そこに、例えばパターニング及びエッチング等の従来技術を用いて、開口１４が画定される。一実施形態において、その構造は、高温酸化され、図２に示すようなフィールド酸化膜に類似するバンプ１６を成長させる。
【０００９】
図３を参照すると、残った層１２が除去され、新しい絶縁層１５が、例えば堆積によって形成される。一実施形態において、層１５は堆積され、２つの例としては、層間絶縁膜（ＩＬＤ）又は中温酸化膜（ＭＴＯ）である
【００１０】
図４を参照すると、層１５上に形成された金属層１８は、描かれるパターンを規定するため、パターニングされてエッチングされる。金属層１８は、一実施形態において、スパッタリング及びパターニングによって形成されてもよい。場合によっては、層１８は、金で形成されてもよい。
【００１１】
図５を参照すると、平坦化層２２が堆積される。一実施形態において、層２２は、フォトレジストであってよく、他の実施形態において、スピンガラスであってよい。なお、加熱に応じて除去される材料を含めて、他の犠牲材料が用いられてもよい。望ましくは、バンプ１６上の層２２の厚さは、層１８上の層２２の厚さより小さい。
【００１２】
図６を参照すると、開口２４が、マスキング及びエッチング工程を用いて、層２２を貫いて形成される。その後、シード層２０が形成される。シード層２０は、一実施形態において、スパッタ堆積され、一実施形態において、金のような金属の非常に薄い層である。
【００１３】
図７を参照すると、モールド２６が、次の金属電気メッキのために画定される。そして、金属２８が、図８に示すように、シード層２２上に電気メッキされる。一実施形態において、金属２８も、金であってよい。
【００１４】
図９を参照すると、モールド２６が除去される。そして、図１０を参照すると、シード層２０の露出した部分が除去される。その後、図１１を参照すると、層２２が除去される。層２２は、本発明の一実施形態において、加熱によって除去される。層２２は、分解され、蒸発して除去される犠牲材料である。
【００１５】
金属２８の残りの部分は、可曲部材としての役割を果たす。金属２８は、部分１８ａによってシード層２０の覆う部分に加えられた静電気力に応じて、基板１０の方向及び基板１０から離れる方向に曲げられる。したがって、図１２に示すように、金属２８は、曲げられ、シード層２０をバンプ１６上の部分１８ｂに電気接触させる。シード層２０及び部分１８ｂが導電体であるので、電気的な接続がなされる。
【００１６】
バンプ１６がフィールド酸化膜技術で形成される一方で、バンプ酸化物１６は、堆積及びウェットエッチングを含む他の方法で形成される。本発明のいくつかの実施形態において、ティップコンフィグレーションよりもバンプコンフィグレーションを使用する方が、繰り返しの問題に生じる定期的なエッチング工程を低減又は排除し得る。いくつかの実施形態において、１つの犠牲層は、２つの犠牲層に代えて利用されてもよい。いくつかの実施形態においては、犠牲層が１つのだけであるので、犠牲材料の除去はより簡単である。また、補足的な金属酸化膜半導体技術及びＭＥＭＳ技術の両方を動かす製造設備において、その上に金を有するウェハは、隔離された場所で作動する。隔離された場所は、限られた一式の設備を備える。ティップコンフィグレーションからバンプコンフィグレーションに変えることによって、ウェハが隔離された製造場所に移動される前に、より多くの作業が隔離されていない製造場所で行われ得る。そして、従来のＣＭＯＳ設備がＭＥＭＳの複数の工程において利用され得る。
【００１７】
本発明は、限られた数の実施形態に関して記載されているが、当業者は、それから多数の改良品及び変形品を理解しうる。添付の請求項が、本発明の真意及び範囲に含まれるようなすべての改良品及び変形品を保護する、ことを意図とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】製造の初期段階における本発明の一実施形態の拡大された概要図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る製造の次の段階における、図１に対応する拡大された断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る製造の次の段階における、図２に対応する拡大された断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る製造の次の段階における、図３に対応する拡大された断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る製造の次の段階における、図４に対応する拡大された断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る製造の次の段階における、図５に対応する拡大された断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る製造の次の段階における、図６に対応する拡大された断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る製造の次の段階における、図７に対応する拡大された断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る製造の次の段階における、図８に対応する拡大された断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る製造の次の段階における、図９に対応する拡大された断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る製造の次の段階における、図１０に対応する拡大された断面図である。
【図１２】スイッチが閉じている場合の、図１１に対応する拡大された断面図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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