(57)【要約】【課題】簡単な製造プロセスによって絶縁分離構造を形成する。【解決手段】活性層１３に絶縁層１２に達する孔を所定間隔毎に形成することにより直線状の孔構造１５を形成し、酸化工程によって隣接する孔間に存在する活性層１３を酸化し、エッチング処理によって孔構造１５の下部に存在する支持層１１及び絶縁層１２を除去することにより絶縁分離構造を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持層と活性層により絶縁層を挟持することにより形成されたＳＯＩ基板の活性層を少なくとも２つの領域に絶縁分離する絶縁分離構造の形成方法であって、
前記活性層に絶縁層に達する孔を所定間隔毎に形成することにより直線状の孔構造を形成する工程と、
酸化工程によって直線状の孔構造間に存在する活性層を酸化する工程と、
エッチング処理によって孔構造の下部に存在する支持層と絶縁層を除去する工程と
を有することを特徴とする絶縁分離構造の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の絶縁分離構造の形成方法であって、
前記孔構造上に薄膜を形成する工程を有することを特徴とする絶縁分離構造の形成方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の絶縁分離構造の形成方法であって、
前記所定間隔は１．５［μｍ］以下であることを特徴とする絶縁分離構造の形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の絶縁分離構造の形成方法であって、
前記直線状の孔構造を多段に形成することを特徴とする絶縁分離構造の形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の絶縁分離構造の形成方法であって、
前記孔構造を形成する孔を波状に配列することを特徴とする絶縁分離構造の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持層と活性層により絶縁層を挟持することにより形成されたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の活性層を少なくとも２つの領域に絶縁分離するための絶縁分離構造の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、可動部を有する部品の微細化，高精度化への要求が高まるにつれてマイクロマシン技術が発達してきている。このようなマイクロマシンとしては、静電力等によって微小なミラー部を揺動させることによりレーザ等の光ビームを走査するチルトミラー素子が知られており、光通信分野やバーコードリーダ，レーザリーダ，エリアセンサ，投写型ディスプレイ，光スイッチ等の光学機器分野において広く利用されている（非特許文献１参照）。
【特許文献１】"Large deflection Micromechanical Scanning Mirrors for Linear Scans and Pattern Generation, IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS, VOL.6, NO.5, P.715
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ミラー部を２軸方向に揺動させるチルトミラー素子では基板表面を少なくとも２つ以上の領域に分離するための絶縁分離構造の形成が必要となる。しかしながら、このような絶縁分離構造を形成するためには、基板表面に溝構造を形成し、溝構造に対し酸化処理を施し、ＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vopar Deposition）法によって溝構造にポリシリコン膜を埋め戻し、化学的機械研磨処理を行うことによりポリシリコン膜を除去するという非常に煩雑な工程を行わなければならない。このため、従来の絶縁分離構造の形成方法によれば、チルトミラー素子を大量生産することが困難であった。
【０００４】
本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、簡単な製造プロセスによって絶縁分離構造を形成することが可能な絶縁分離構造の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る絶縁分離構造の形成方法の特徴は、支持層と活性層により絶縁層を挟持することにより形成されたＳＯＩ基板の活性層を少なくとも２つの領域に絶縁分離する絶縁分離構造の形成方法であって、活性層に絶縁層に達する孔を所定間隔毎に形成することにより直線状の孔構造を形成する工程と、酸化工程によって隣接する孔間に存在する活性層を酸化する工程と、エッチング処理によって孔構造の下部に存在する支持層と絶縁層を除去する工程とを有することにある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る絶縁分離構造の形成方法によれば、半導体製造プロセスのみで絶縁分離構造を形成できるので、簡単な製造プロセスによって絶縁分離構造を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、例えば図１に示すような、ミラー部を２軸方向に揺動可能なチルトミラー素子に用いられている絶縁分離構造の形成に適用することができる。なお、図１に示すチルトミラー素子では、絶縁分離構造１，２によって活性層の領域３と領域４が絶縁分離された構造となっている。以下、図１の領域Ａ内の絶縁分離構造１の形成方法を例として、本発明の実施形態となる絶縁分離構造の形成方法について説明する。
【０００８】
図２は、図１に示す領域Ａ内の絶縁分離構造１の上面図を示し、この絶縁分離構造１により基板表面は領域Ａ１と領域Ａ２とに絶縁分離されている。また、図３は、図２に示す線分Ｘ１Ｙ１における断面図を示し、絶縁分離構造１下部の基板はエッチングにより除去されている。
【０００９】
図２，３に示す絶縁分離構造を形成する際は、始めに、支持層１１，絶縁層１２，及び活性層１３からなるＳＯＩ基板を用意し、図３（ａ）に示すように活性層１３の表面に後述する孔構造１５の形状に対応させてレジスト膜１４をパターニングする。次に、図３（ｂ）に示すようにＤ−ＲＩＥ（Deep-Reactive Ion Etching）処理によって絶縁層１２に到達するまでマスク１４を介して活性層１３をエッチングすることにより直線状の孔構造１５を形成する。
【００１０】
なお、本実施形態では、孔構造１５は活性層１３に絶縁層１２に達する孔を所定間隔毎に形成することにより形成されている。また、孔構造１５は、中空構造にて構造体を支持することになるので、孔構造１５を形成する孔の形状を周囲がテーパ形状になった方形形状又は円形形状にすることにより孔構造１５の強度をより高くすることが望ましい。
【００１１】
次に、図３（ｃ）に示すようにレジスト膜１４を除去した後、基板全体に対して熱酸化処理を施すことにより孔構造１５を形成する孔間に存在する活性層１１を酸化し、図３（ｄ）に示すように基板の表面と裏面の双方に酸化膜１６を形成する。上述の通り、孔構造１５は中空構造にて構造体を支持することになるので、熱酸化処理によってより密な酸化膜１６を形成する。
【００１２】
なお、通常の酸化処理により形成される酸化膜の膜厚は酸化時間の２乗に比例し、基板表面側の酸化速度と基板内側の酸化速度の比は６対４程度となる。また、１１００［℃］のパイロ酸化処理によって膜厚２［μｍ］の酸化膜を形成するためには１０時間程度の酸化処時間が必要となる。従って、膜厚約１．５［μｍ］程度の活性層を全て酸化するためには約１０時間弱の酸化処理が必要となり、これ以上の膜厚を酸化することは大量生産を考えると現実的ではない。従って、孔構造を形成する孔の間にある酸化膜１６の膜厚は１．５［μｍ］以下にすることが望ましく、これにより、十分に実現可能な熱酸化時間で十分な絶縁耐圧を有する絶縁分離構造を形成することができる。
【００１３】
次に、図３（ｅ）に示すように孔構造１５の上にレジスト膜１７をパターニングした後、図３（ｆ）に示すようにレジスト膜１７をマスクとしてエッチング処理によって基板表面側の酸化膜１６を除去する。次に、図３（ｇ）に示すようにレジスト膜１７を除去した後、図３（ｈ）に示すように孔構造１６の下部領域部分を残して基板の裏面側にレジスト膜１８をパターニングする。
【００１４】
次に、図３（ｉ），（ｊ）に示すようにレジスト膜１８をマスクとしてエッチングすることにより孔構造１６下部の酸化膜１６と支持層１１を順に除去した後、図３（ｋ），（ｌ）に示すように基板の裏面側のレジスト膜１８，酸化膜１６，及び絶縁層１１を除去する。これにより、一連の形成工程は終了する。
【００１５】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる絶縁分離構造の形成方法では、活性層１３に絶縁層１２に達する孔を所定間隔毎に形成することにより直線状の孔構造１５を形成し、酸化工程によって隣接する孔間に存在する活性層１３を酸化し、エッチング処理によって孔構造１５の下部に存在する支持層１１及び絶縁層１２を除去することにより絶縁分離構造を形成するので、半導体製造プロセスのみで絶縁分離構造を形成することが可能となり、簡単な製造プロセスによって絶縁分離構造を形成することができる。
【００１６】
なお、別の実施形態として、図４（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁分離構造を形成する孔間及び酸化膜１６の上面に、既存の半導体プロセスと整合性が良いＣＶＤ法を用いることにより形成されたポリシリコン膜，絶縁性の高いＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）膜，簡便なスピンコート法により塗布可能な絶縁性を有するＳＯＧ（Spin On Glass）膜等の薄膜２１を形成するようにしてもよい。このような構成によれば、絶縁分離構造の強度を高めることができる。図４（ａ），（ｂ）に示す絶縁分離構造を形成する場合には、始めに、図５に示すように、図３（ａ）〜（ｄ）と同様のパターニング処理，Ｄ−ＲＩＥ処理，レジスト除去処理，及び熱酸化処理を行った後、図５（ｅ）に示すように基板表面側に薄膜２１を形成する。次に、図５（ｆ）に示すように孔構造１５に対応する位置にレジスト膜２２をパターニングした後、図５（ｇ），（ｈ）に示すようにレジスト膜２２をマスクとしてエッチング処理することにより孔構造１５に対応する位置以外の薄膜２１と酸化膜１６を除去する。そして、図５（ｉ）に示すようにエッチング処理によりレジスト２２を除去した後、図３（ｈ）〜図３（ｌ）と同様の処理を行うことにより絶縁分離構造を形成することができる。
【００１７】
また、別の実施形態として、図６に示すように絶縁分離構造１を多段に形成するようにしてもよい。このような絶縁分離構造によれば、工程を追加することなくパターンを変更するだけで容易に絶縁性を高めることができいる。また、孔の間隔を小さくしても十分な絶縁耐圧が得られるので、より容易に絶縁分離構造を形成することができる。また、本実施形態においても、絶縁分離構造を形成する孔間及び酸化膜の上面に薄膜を形成するようにしてもよい。
【００１８】
また、別の実施形態として、図７に示すように絶縁分離構造１を形成する孔を波形状（ジグザグ形状）に配列するようにしてもよい。このような絶縁分離構造１によれば、工程を追加することなくパターンを変更するだけで容易に絶縁分離構造１の強度を高めることができる。また、本実施形態においても、絶縁分離構造を形成する孔間及び酸化膜の上面に薄膜を形成するようにしてもよい。
【００１９】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明が適用されるチルトミラー素子の構成を示す上面図である。
【図２】本発明の実施形態となる絶縁分離構造の構成を示す上面図及び断面図である。
【図３】図２に示す絶縁分離構造の形成方法を示す断面工程図である。
【図４】図２に示す絶縁分離構造の応用例の構成を示す上面図及び断面図である。
【図５】図４に示す絶縁分離構造の形成方法を示す断面工程図である。
【図６】図２に示す絶縁分離構造の応用例の構成を示す上面図及び断面図である。
【図７】図２に示す絶縁分離構造の応用例の構成を示す上面図及び断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１，２：絶縁分離構造
１１：支持層
１２：絶縁層
１３：活性層
１４，１７，１８：レジスト膜
１５：孔構造
１６：酸化膜
【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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