(57)【要約】【課題】  空間を有する立体配線構造（この場合、容量結合型静電スイッチ）において、空間形成の処理時間を短縮する。【解決手段】  絶縁基板１の上面には高周波信号用の第１の配線２、グランド線３、４および接続パッド部５、６を有する第２の配線７、８が設けられている。第１の配線２およびグランド線３、４を含む絶縁基板１の上面において両接続パッド部５、６間には絶縁膜９が設けられている。絶縁膜９の上方には固定ばり構造のスイッチ用可動片１０がその両端部を接続パッド部５、６に接続されて設けられている。スイッチ用可動片１０と絶縁膜９との間には空間１１が設けられている。この空間１１は、スイッチ用可動片１０形成した後に、空間１１形成領域に設けられた酸化亜鉛からなる空間形成用膜を弱酸水溶液からなるエッチング液を用いてエッチングして除去することにより形成される。この場合、酸化亜鉛からなる空間形成用膜を短時間で除去することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に下層配線を形成する工程と、
前記下層配線の少なくとも一部を含む前記基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記下層配線上の前記絶縁膜上に酸化亜鉛からなる空間形成用膜を形成する工程と、
前記下層配線上の前記空間形成用膜上に上層配線を形成する工程と、
前記空間形成用膜をウェットエッチングにより除去し、前記上層配線と前記絶縁膜との間に空間を形成する工程と、
を含むことを特徴とする立体配線構造の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記基板上に前記下層配線を形成する工程は、前記基板上に高周波信号用の配線および該配線の両側にグランド線を形成する工程であることを特徴とする立体配線構造の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、前記上層配線は両端部が固定された固定ばり構造のスイッチ用可動片であり、該スイッチ用可動片はその下に前記空間が存在することにより上下方向に弾性変形可能であることを特徴とする立体配線構造の製造方法。
【請求項４】
基板上に下層配線を形成する工程と、
前記下層配線の少なくとも一部を含む前記基板上に酸化亜鉛からなる空間形成用膜を形成する工程と、
前記下層配線上の前記空間形成用膜上に絶縁膜を形成する工程と、
前記下層配線上の前記絶縁膜膜上に上層配線を形成する工程と、
前記空間形成用膜をウェットエッチングにより除去し、前記上層配線下の前記絶縁膜と前記下層配線を含む前記基板との間に空間を形成する工程と、
を含むことを特徴とする立体配線構造の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の発明において、前記上層配線は、前記空間を形成する領域において、前記下層配線に対して直交するように形成することを特徴とする立体配線構造の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載の発明において、前記下層配線は複数本のコイル素子用下層配線であり、前記上層配線は複数本のコイル素子用上層配線であり、これらを交互に接続して立体的なコイル素子を形成することを特徴とする立体配線構造の製造方法。
【請求項７】
請求項１または４に記載の発明において、前記空間形成用膜のウェットエッチングはエッチング液として弱酸水溶液を用いて行うことを特徴とする立体配線構造の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の発明において、前記エッチング液はリン酸０．１ｗｔ％水溶液または酢酸０．５ｗｔ％水溶液であることを特徴とする立体配線構造の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の発明において、前記下層配線および前記上層配線はアルミニウムによって形成することを特徴とする立体配線構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空間を有する立体配線構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空間を有する立体配線構造（この場合、容量結合型静電スイッチ）には、両端部が固定された固定ばり構造のスイッチ用可動片を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。この立体配線構造では、シリコン基板の上面に高周波信号用の配線および該配線の両側にグランド線が設けられ、それらの上に絶縁膜が設けられ、絶縁膜の上方に固定ばり構造のスイッチ用可動片が上下方向に弾性変形可能に設けられている。この場合、スイッチ用可動片の両端部は、シリコン基板の上面に設けられた接続パッド部上に固定されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３４７５００号公報
【０００４】
上記従来の立体配線構造では、スイッチ用可動片に接続パッド部を介して直流電圧が印加されない場合には、スイッチ用可動片がその下の絶縁膜に対して浮いた状態にあり、配線に高周波信号が流れるのを許容し、一方、スイッチ用可動片に接続パッド部を介して直流電圧が印加された場合には、スイッチ用可動片が静電引力により下方に向かって弾性変形して絶縁膜の上面に接触した状態となり、配線に流れる高周波信号を遮断するようになっている。
【０００５】
上記従来の立体配線構造を製造する場合には、まず、シリコン基板の上面にＡｕ／Ｔｉからなる配線、グランド線および接続パッド部を形成し、配線およびグランド線上の所定の箇所に絶縁膜をパターン形成し、その上の所定の箇所に空間形成用銅膜をパターン形成し、その上にＮｉ−Ｐの無電解メッキによりスイッチ用可動片をその両端部を接続パッド部に接続させて形成し、空間形成用銅膜をウェットエッチングにより除去し、これによりスイッチ用可動片と絶縁膜との間に空間を形成し、この空間の存在によりスイッチ用可動片をその下の絶縁膜に対して浮いた状態となるようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の立体配線構造の製造方法では、空間形成用銅膜をウェットエッチングにより除去しているが、銅のエッチング速度が比較的遅いので、空間形成の処理時間がかかるという問題がある。また、配線、グランド線、接続パッド部およびスイッチ用可動片の金属材料としては、銅のエッチング液（塩化アンモン第２銅とアンモニアとの混合液）に対して十分に大きな耐酸性を有するものに限定されるという問題がある。ちなみに、上記従来の立体配線構造では、Ａｕ／ＴｉおよびＮｉ−Ｐを用いている。
【０００７】
そこで、この発明は、空間形成の処理時間を短縮することができ、また配線の金属材料として耐酸性が比較的弱いものも用いることができる立体配線構造の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、基板上に下層配線を形成する工程と、前記下層配線の少なくとも一部を含む前記基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記下層配線上の前記絶縁膜上に酸化亜鉛からなる空間形成用膜を形成する工程と、前記下層配線上の前記空間形成用膜上に上層配線を形成する工程と、前記空間形成用膜をウェットエッチングにより除去し、前記上層配線と前記絶縁膜との間に空間を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、基板上に下層配線を形成する工程と、前記下層配線の少なくとも一部を含む前記基板上に酸化亜鉛からなる空間形成用膜を形成する工程と、前記下層配線上の前記空間形成用膜上に絶縁膜を形成する工程と、前記下層配線上の前記絶縁膜上に上層配線を形成する工程と、前記空間形成用膜をウェットエッチングにより除去し、前記上層配線下の前記絶縁膜と前記巣派を含む前記基板との間に空間を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、空間形成用膜をエッチング速度が銅よりもかなり速い酸化亜鉛によって形成しているので、空間形成の処理時間を短縮することができ、また配線の金属材料として耐酸性が比較的弱いものも用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の例）
図１はこの発明の製造方法により製造された立体配線構造の第１の例（容量結合型静電スイッチ）の要部の平面図を示し、図２は図１のII−II線に沿う断面図を示す。この立体配線構造は、シリコンやガラス等からなる絶縁基板１を備えている。絶縁基板１の上面の所定の箇所にはアルミニウム等からなる高周波信号用の第１の配線２が設けられている。
【００１１】
絶縁基板１の上面において第１の配線２の両側にはアルミニウム等からなるグランド線３、４が設けられている。絶縁基板１の上面においてグランド線３、４の各外側の所定の箇所にはアルミニウム等からなる接続パッド部５、６を有する第２の配線７、８が設けられている。ここで、第１の配線２、グランド線３、４および接続パッド部５、６を有する第２の配線７、８は、下層配線を構成している。
【００１２】
第１の配線２およびグランド線３、４を含む絶縁基板１の上面において両接続パッド部５、６間には窒化シリコン等からなる絶縁膜９が設けられている。絶縁膜９の上方にはアルミニウム等からなる固定ばり構造のスイッチ用可動片（上層配線）１０がその両端部を接続パッド部５、６の上面中央部に接続された状態で上下方向に弾性変形可能に設けられている。
【００１３】
すなわち、スイッチ用可動片１０は、接続パッド部５、６の上面中央部上に設けられた脚部１０ａと、これらの脚部１０ａの上部間に設けられたはり部１０ｂとからなっている。そして、スイッチ用可動片１０と絶縁膜９との間には空間１１が設けられている。この場合、図１に示すように、スイッチ用可動片１０の幅は絶縁膜９の同方向の長さよりもある程度小さくなっている。
【００１４】
次に、この立体配線構造の製造方法の一例について説明する。まず、図３に示すように、絶縁基板１の上面の各所定の箇所に、スパッタリングにより成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、第１の配線２、グランド線３、４および接続パッド部５、６を有する第２の配線７、８を形成する。
【００１５】
次に、第１の配線２およびグランド線３、４を含む絶縁基板１の上面において両接続パッド部５、６間に、プラズマＣＶＤ法により成膜された窒化シリコン等からなる絶縁膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、絶縁膜９を形成する。
【００１６】
次に、図４に示すように、第１の配線２、グランド線３、４、接続パッド部５、６を有する第２の配線７、８および絶縁膜９を含む絶縁基板１の上面に、プラズマＣＶＤ法により、酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる空間形成用膜２１を成膜する。次に、接続パッド部５、６の上面中央部に対応する部分における空間形成用膜２１に、フォトリソグラフィ法により、開口部２２、２３を形成する。
【００１７】
次に、図５に示すように、空間形成用膜２１の開口部２２、２３を介して露出された接続パッド部５、６の上面を含む空間形成用膜２１の上面の所定の箇所に、スパッタリングにより成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、固定ばり構造のスイッチ用可動片１０を形成する。
【００１８】
次に、空間形成用膜２１をウェットエッチングにより除去すると、図２に示すように、スイッチ用可動片１０と絶縁膜９との間に空間１１が形成される。この場合、酸化亜鉛からなる空間形成用膜２１のエッチング液としては、処理時間を短縮するため、弱酸水溶液を用いる。例えば、リン酸０．１ｗｔ％水溶液または酢酸０．５ｗｔ％水溶液を用いる。
【００１９】
ここで、リン酸０．１ｗｔ％水溶液を用いた場合には、空間形成用膜２１の上面からのエッチング速度が０．２μｍ／分程度であり、周側面からのエッチング速度が６μｍ／分程度である。このように、リン酸０．１ｗｔ％水溶液を用いた場合には、空間形成用膜２１の周側面からのエッチング速度が６μｍ／分程度と上面からのエッチング速度（０．２μｍ／分程度）の約３０倍とかなり速いので、空間形成用膜２１を短時間で除去することができ、空間形成の処理時間を短縮することができる。
【００２０】
また、酸化亜鉛からなる空間形成用膜２１のエッチング液として弱酸水溶液を用いているので、第１の配線２、グランド線３、４、接続パッド部５、６を有する第２の配線７、８およびスイッチ用可動片８の金属材料として耐酸性が比較的弱いアルミニウム等も用いることができる。
【００２１】
（第２の例）
図６はこの発明の製造方法により製造された立体配線構造の第２の例の要部の平面図を示し、図７は図６のVII−VII線に沿う断面図を示す。この立体配線構造において、図１および図２に示す立体配線構造と大きく異なる点は、絶縁基板３１上に設けられた第１の下層配線３２上に絶縁膜３７を介して上層配線４０を第１の下層配線３２に直交させて設け、且つ、上層配線４０下の絶縁膜３７と下層配線３２を含む絶縁基板３１との間に空間４１を設けた点である。
【００２２】
すなわち、シリコンやガラス等からなる絶縁基板３１の上面の所定の箇所にはアルミニウム等からなる第１の下層配線３２が設けられている。絶縁基板３１の上面において第１の下層配線３２の両側の各所定の箇所にはアルミニウム等からなる接続パッド部３３、３４を有する第２の下層配線３５、３６が設けられている。
【００２３】
第１の下層配線３２および接続パッド部３３、３４を有する第２の下層配線３５、３６を含む絶縁基板３１の上面には窒化シリコン等からなる絶縁膜３７が設けられている。接続パッド部３３、３４の上面中央部に対応する部分における絶縁膜３７には開口部３８、３９が設けられている。
【００２４】
絶縁膜３７の上面の所定の箇所にはアルミニウム等からなる上層配線４０がその両端部を絶縁膜３７の開口部３８、３９を介して接続パッド部３３、３４の上面中央部に接続されて設けられている。この場合、上層配線４０は第１の下層配線３２に対して直交するように配置されている。そして、上層配線４０下において絶縁膜３７と第１の下層配線３２を含む絶縁基板３１の間には空間４１が設けられている。この場合、空間４１は絶縁基板３１の端面まで延びて設けられている。
【００２５】
ところで、この立体配線構造では、互いに直交する上層配線４０と第１の下層配線３２との間の寄生容量を低減するために、上層配線４０と第１の下層配線３２との間に空間４１を設けたものである。しかし、この場合、上層配線４０は、図２に示すスイッチ用可動片１０のように、下方に向かって弾性変形する必要があるものではないので、下方に向かって弾性変形しないようにする必要がある。
【００２６】
そこで、この立体配線構造では、上層配線４０下において絶縁膜３７と第１の下層配線３２を含む絶縁基板３１の間に空間４１を設け、上層配線４０下に設けられた絶縁膜３７で上層配線４０を支え、これにより互いに直交する上層配線４０と第１の下層配線３２との間の寄生容量を低減するとともに、上層配線４０が下方に向かって弾性変形しないようにしたものである。
【００２７】
次に、この立体配線構造の製造方法の一例について説明する。まず、図８に示すように、絶縁基板３１の上面の各所定の箇所に、スパッタリングにより成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、第１の下層配線３２および接続パッド部３３、３４を有する第２の下層配線３５、３６を形成する。
【００２８】
次に、第１の下層配線３２を含む絶縁基板３１の上面において両接続パッド部３３、３４間に、プラズマＣＶＤ法により成膜された酸化亜鉛膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、空間形成用膜５１を形成する。この場合、空間形成用膜５１の両端部は、絶縁基板１の端面まで延びている。
【００２９】
次に、図９に示すように、接続パッド部３３、３４を有する第２の下層配線３５、３６および空間形成用膜５１を含む絶縁基板３１の上面に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン等からなる絶縁膜３７を成膜する。次に、接続パッド部３３、３４の上面中央部に対応する部分における絶縁膜３７に、フォトリソグラフィ法により、開口部３８、３９を形成する。
【００３０】
次に、図１０に示すように、絶縁膜３７の開口部３８、３９を介して露出された接続パッド部３３、３４の上面を含む絶縁膜３７の上面の所定の箇所に、スパッタリングにより成膜されたアルミニウム等からなる金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、上層配線４０を形成する。
【００３１】
次に、空間形成用膜５１をウェットエッチングにより除去すると、図７に示すように、上層配線４０下において絶縁膜３７と第１の下層配線３２を含む絶縁基板３１の間に空間４１が形成される。この場合も、酸化亜鉛からなる空間形成用膜５１のエッチング液としては、処理時間を短縮するため、弱酸水溶液を用いると、空間形成用膜５１を短時間で除去することができ、空間形成の処理時間を短縮することができる。
【００３２】
また、酸化亜鉛からなる空間形成用膜５１のエッチング液として弱酸水溶液を用いているので、第１の下層配線３２、接続パッド部３３、３４を有する第２の下層配線３５、３６および上層配線４０の金属材料として耐酸性が比較的弱いアルミニウム等も用いることができる。
【００３３】
なお、図７に示すように、上層配線４０を形成した後に、上層配線４０をマスクとして絶縁膜３７をエッチングし、上層配線４０下のみに絶縁膜３７を残存させるようにしてもよい。この場合、空間４１は、当然のことながら、上層配線４０下にのみ残存された絶縁膜３７の下面側に形成されている。
【００３４】
（第３の例）
図１１はこの発明の製造方法により製造された立体配線構造の第３の例の要部の平面図を示し、図１２（Ａ）は図１１のXIIA−XIIA線に沿う断面図を示し、図１２（Ｂ）は図１１のXIIB−XIIB線に沿う断面図を示す。この立体配線構造において、図６および図７に示す立体配線構造と大きく異なる点は、絶縁基板６１上に立体的なコイル素子６２を設けた点である。
【００３５】
すなわち、シリコンやガラス等からなる絶縁基板６１の上面の所定の箇所にはアルミニウム等からなる複数本例えば４本のコイル素子用下層配線６３が互いに平行するように設けられている。この場合、図１１において、下から２番目および３番目のコイル素子用下層配線６３の両端部には接続パッド部６４、６５が設けられている。
【００３６】
下から１番目のコイル素子用下層配線６３の右端部には接続パッド部６５が設けられているが、左端部は、絶縁基板６１の上面の所定の箇所に設けられたアルミニウム等からなる第１の下層配線６６の一端部に接続されている。下から４番目のコイル素子用下層配線６３の左端部には接続パッド部６４が設けられているが、右端部は、絶縁基板６１の上面の所定の箇所に設けられたアルミニウム等からなる第２の下層配線６７の一端部に接続されている。
【００３７】
接続パッド部６４、６５を含む４本のコイル素子用下層配線６３および第１、第２の下層配線６６、６７を含む絶縁基板６１の上面には窒化シリコン等からなる絶縁膜６８が設けられている。接続パッド部６４、６５の上面中央部に対応する部分における絶縁膜６８には開口部６９、７０が設けられている。両接続パッド部６４、６５間におけるコイル素子用下層配線６３を含む絶縁基板６１と絶縁膜６８との間には空間７１が設けられている。この場合、空間７１は絶縁基板６１の端面まで延びて設けられている。
【００３８】
絶縁膜６８の上面の所定の箇所にはアルミニウム等からなる３本のコイル素子用上層第２の配線７２が互いに平行するように設けられている。この場合、図１１において、下から１番目のコイル素子用上層第２の配線７２の右端部は、下から１番目のコイル素子用下層配線６３の接続パッド部６５に絶縁膜６８の開口部７０を介して接続され、左端部は、下から２番目のコイル素子用下層配線６３の接続パッド部６４に絶縁膜６８の開口部６９を介して接続されている。
【００３９】
下から２番目のコイル素子用上層第２の配線７２の右端部は、下から２番目のコイル素子用下層配線６３の接続パッド部６５に絶縁膜６８の開口部７０を介して接続され、左端部は、下から３番目のコイル素子用下層配線６３の接続パッド部６４に絶縁膜６８の開口部６９を介して接続されている。
【００４０】
下から３番目のコイル素子用上層第２の配線７２の右端部は、下から３番目のコイル素子用下層配線６３の接続パッド部６５に絶縁膜６８の開口部７０を介して接続され、左端部は、下から４番目のコイル素子用下層配線６３の接続パッド部６４に絶縁膜６８の開口部６９を介して接続されている。
【００４１】
以上のように、接続パッド部６４、６５を含む４本のコイル素子用下層配線６３と３本のコイル素子用上層第２の配線７２とが交互に接続されていることにより、３．５巻きの立体的なコイル素子６２が構成されている。この場合、空間７１の存在により、コイル素子６２の寄生容量を低減することができる。
【００４２】
なお、この立体配線構造の製造方法は、上記第２の例の場合と同様であるので、その説明を省略する。また、この場合も、コイル素子用上層第２の配線７２を形成した後に、コイル素子用上層第２の配線７２をマスクとして絶縁膜６８をエッチングし、コイル素子用上層第２の配線７２下のみに絶縁膜６８を残存させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の製造方法により製造された立体配線構造の第１の例の要部の平面図。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図。
【図３】図２に示す立体配線構造の製造方法の一例において、当初の工程の断面図。
【図４】図３に続く工程の断面図。
【図５】図４に続く工程の断面図。
【図６】この発明の製造方法により製造された立体配線構造の第２の例の要部の平面図。
【図７】図６のVII−VII線に沿う断面図。
【図８】図７に示す立体配線構造の製造方法の一例において、当初の工程の断面図。
【図９】図８に続く工程の断面図。
【図１０】図９に続く工程の断面図。
【図１１】この発明の製造方法により製造された立体配線構造の第３の例の要部の要部の平面図。
【図１２】（Ａ）は図１１のXIIA−XIIA線に沿う断面図、（Ｂ）は図１１のXIIB−XIIB線に沿う断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１  絶縁基板
２  第１の配線
３、４  グランド線
５、６  接続パッド部
７、８  第２の配線
９  絶縁膜
１０  スイッチ用可動片
１１  空間
２１  空間形成用膜
３１  絶縁基板
３２  第１の下層配線
３３、３４  接続パッド部
３５、３６  第２の下層配線
３７  絶縁膜
３８、３９  開口部
４０  上層配線
４１  空間
５１  空間形成用膜
６１  絶縁基板
６２  コイル素子
６３  コイル素子用下層配線
６４、６５  接続パッド部
６６  第１の下層配線
６７  第２の下層配線
６８  絶縁膜
６９、７０  開口部
７１  空間
７２  コイル素子用上層配線
【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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