(57)【要約】  本発明は、電気機械デバイスに関し、前記電気機械デバイスは、２つの固体層（１０、３０）の間に挿入された絶縁層（３１）から形成されたスタックと、キャビティ（４）の上に懸架されたマイクロメカニカル構造体（６０）と、キャビティ（４）の上に懸架されたナノメートル構造体（７）と、を含み、マイクロメートル構造体（６０）に対するナノメートル構造体（７）の相対的な位置は、構造体（７，６０）を画定するトレンチ（１６）を得るために固体層（１０）からなる基板の第１の表面をエッチングすることによって、２つの構造体（７，６０）の輪郭を区切ることにより画定される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのマイクロメカニカル構造体（６０）と、キャビティ（４）の上に懸架された少なくとも１つのナノメートル構造体（７）とを含む電気機械デバイスを製造する方法であって、
・バルク層（１０）から形成された、第１の基板（１）の第１の表面（１１）をエッチングすることにより、マイクロメカニカル構造体（６０）およびナノメートル構造体（７）の輪郭を画定するステップであって、２つの構造体（７、６０）を画定するトレンチ（１６）を得る、画定するステップと、
・ナノメートル構造体（７）を画定するトレンチ（１６）の等方性エッチングにより、構造体（７）の下に配置された一時的キャビティ（１８）を形成するステップであって、ナノメートル構造体（７）を形成する、形成するステップと、
・第１の基板（１）の第１の表面（１１）を第２の基板（２）で封止するステップと、
・第１の基板（１）の第２の表面（１２）をエッチングすることによって、第１の基板（１）中にキャビティ（４）を形成するステップと、
・第１の基板（１）の第２の表面（１２）を第３の基板（３）で封止することによって、キャビティ（４）を閉じるステップであって、第３の基板（３）が、第１の基板（１）の第２の表面（１２）と直接接触するバルク層（３０）および絶縁層（３１）から形成される、閉じるステップと、
・第２の基板（２）を除去するステップと、
・第１の基板（１）の第１の表面（１１）をエッチングするステップであって、キャビティ（４）を開き、マイクロメカニカル構造体（６０）を形成する、エッチングするステップと、を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
第１の基板（１）を第２の基板（２）で封止する前に、第１の基板（１）の第１の表面（１１）上にアライメントマーク（１３）を形成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
第１の基板（１）を第２の基板（２）で封止する前に、アライメントマーク（１３）の形成に続いて、第１の表面（１１）上に酸化物層（１４）を形成する酸化するステップによって、およびその後酸化物層（１４）上に窒化物層（１５）を堆積するステップによって、第１の基板（１）の第１の表面（１１）を保護するステップをさらに含み、マイクロメカニカル構造体（６０）およびナノメートル構造体（７）の輪郭を画定するステップは、酸化物層（１４）および窒化物層（１５）をエッチングするステップを含むことを特徴とする、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
一時的キャビティ（１８）の形成の前に、マイクロメカニカル構造体（６０）およびナノメートル構造体（７）の輪郭の画定に続いて、第２の窒化物層（１７）の堆積によりトレンチ（１６）を保護するステップをさらに含み、一時的キャビティ（１８）を形成するステップの前に、ナノメートル構造体（７）を画定するトレンチ（１６）の底部に存在する窒化物（１７）をエッチングするステップを行うことを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
第１の基板（１）の第１の表面（１１）を第２の基板（２）で封止する前に、シリコンを酸化するステップであって、ナノメートル構造体（７）の下に位置する一時的キャビティ１８を充填する、酸化するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１から４の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項６】
第１の基板（１）の第２の表面（１２）をエッチングすることにより、第１の基板（１）中にキャビティ（４）を形成するステップは、マイクロメートル構造体（６０）の近くでのキャビティ（４）の深さを有する第１のエッチングのステップと、ナノメートル構造体（７）の近くでのキャビティ（４）の深さを有する第２のエッチングのステップとを含むことを特徴とする、請求項１から５の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
第２のエッチングが、シリコン酸化物を有する一時的キャビティ（１８）まで延びることを特徴とする、請求項５または６に記載の製造方法。
【請求項８】
キャビティ（４）の形成の前に、第１の基板（１）の薄化をさらに含むことを特徴とする、請求項１から７の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項９】
キャビティ（４）の形成と同時に、第１の基板（１）から第３の基板（３）に向かって延びる少なくとも１つの停止部（５）を形成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１から８の何れか一項に記載の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一項に記載の製造方法によって製造された電気機械デバイスであって、
・２つのバルク層（１０、３０）の間に挟まれた絶縁層（３１）から形成されたスタックと、
・キャビティ（４）の上に懸架されたマイクロメカニカル構造体（６０）と、
・キャビティ（４）の上に懸架されたナノメートル構造体（７）と、
を含む電気機械デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍの頭字語）とも呼ばれるマイクロメートル寸法の素子と、ＮＥＭＳ（Ｎａｎｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍの頭字語）とも呼ばれるナノメートル寸法の素子とから形成される電気機械システムの分野に関する。より詳細には、本発明は、そのようなシステムを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、測定の良好な感度を確保しながら電気機械システムの寸法を縮小するために、マイクロ電気機械素子とナノ電気機械素子を組み合わせることが有利である。このような電気機械システムは、現在、マイクロおよびナノ電気機械システム用のＭ＆ＮＥＭＳとして知られている。
【０００３】
そのようなＭ＆ＮＥＭＳシステムの中には、加速度計、ジャイロメータまたは磁力計などの力センサがある。このような力センサは、典型的には、バネなど変形可能な要素によって機械的に保持された可動質量体を含むデバイスの形態である。さらに、可動質量体は、質量体の動きを測定するために使用される測定ビームなどの変形可能な構造体に機械的に結合される。これらの測定ビームは、例えばひずみゲージまたは共振器とすることができる。質量体およびビームアセンブリはキャビティの上に懸架されて保持される。
【０００４】
例えば、加速度計の場合、センサが動かされると、可動質量体は慣性力を受け、測定ビームに応力を誘発する。典型的には、共振器型測定ビームの場合、質量体によって与えられる応力は共振器の周波数の変化を誘発し、可変抵抗型測定ビームの場合、質量体によって与えられる応力は、電気抵抗の変化を誘発する。加速度はこれらの変化から推定される。
【０００５】
したがって、マイクロメートルの厚さの可動質量体とナノメートルの厚さの測定ビームとを組み合わせることが有利であることが理解できる。特に、可動要素の有意の質量により、慣性力が最大となり、その結果測定ビームに十分な応力を誘発することが可能となる。さらに、最小限の厚さのビームを選択することによって、質量体がビームに与える応力が最大化される。すなわち、このような構成は、力センサの感度を増加させるという利点も有する。
【０００６】
欧州特許第１，８４０，５８２号明細書は、このような力センサ、すなわち可動質量体の厚みがビームの厚みよりも大きいセンサを示し、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術に基づくこのようなセンサを製造する方法をさらに提案する。
【０００７】
上記特許文献に記載される第１の製造方法によれば、ひずみゲージは、最初にＳＯＩ基板の表面層でエッチングされ、次いで保護材で覆われる。その後、この表面層上にシリコンエピタキシーを生じさせ、試験体の製造のための所望の厚さの層を得る。しかしながら、エピタキシャル成長法は実施が困難で高価であり、この方法で非常に厚いシリコン層を得ることはできない。この制限のために、ゲージに与えられる応力を最大にするために、試験体、ひいてはその質量体の最適な寸法を得ることは困難である。
【０００８】
上記特許文献に記載される第２の製造方法によれば、可動質量体はまずＳＯＩ基板中でエッチングされる。次いで、ひずみゲージを形成する目的で、ナノメートル厚さの多結晶シリコン層が堆積される。しかしながら、多結晶シリコン層の厚さが薄いため、やはり制御が難しく、その電気的および機械的特性が単結晶シリコン層の電気的および機械的特性に劣る。さらに、そのような薄い層の堆積物は、ゲージの性能に影響を及ぼす可能性がある変形などの応力を受ける可能性がある。したがって、この方法によって、センサの感度を最適化する機械的および電気的特性を有するゲージを得ることは困難である。
【０００９】
他の解決策は、２つの異なるＳＯＩ基板を利用して可動質量体とゲージとを別々に形成し、次に２つの基板を一緒に封止することである。しかしながら、様々な要素の、特に可動質量体、ゲージおよびキャビティの間のミスアライメントは、封止の間に起こる可能性が高く、センサの全体的な感度を変えるリスクを増大させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許第１，８４０，５８２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この観点から、本発明の目的は、特に、上述の制限なしに電気機械デバイスを製造するための方法を提案することである。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、少なくとも１つのマイクロメカニカル構造体（または活性体）と、キャビティの上に懸架された少なくとも１つのナノメートル構造体（またはゲージ）とを含む電気機械デバイスを製造する方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、本製造方法は、マイクロメカニカル構造体およびナノメートル構造体の輪郭を画定するステップを含み、該画定は２つの構造体を画定するトレンチを得るために第１の基板の第１の表面をエッチングすることによる。第１の基板は、単一のバルク層を含む。
【００１４】
次に、本製造方法は、ナノメートル構造体を形成するための、ナノメートル構造体を画定するトレンチの等方性エッチングによる、構造体の下に配置された一時的キャビティを形成するステップを含む。
【００１５】
前記一時的な構造体の移送を容易にするために、本製造方法は、第１の基板の第１の表面を第２の基板で封止するステップと、このステップの後の、第１の基板を薄くするステップとを含む。好適には、第２の基板は、少なくとも１つのバルク層および１つの絶縁層から形成される。
【００１６】
この封止の後に、第１の基板の第２の表面をエッチングすることによって、第１の基板中にキャビティを形成する。次いで、キャビティは、第１の基板の第２の表面を第３の基板で封止することによって閉じられる。前記第３の基板は、第１の基板の第２の表面と直接接触するバルク層および絶縁層から形成される。
【００１７】
この一時的な構造体の移送は、第３の基板によって実行され、第２の基板は除去される。最後に、キャビティを開くために第１の基板の第１の表面がエッチングされ、マイクロメカニカル構造体が形成される。
【００１８】
「マイクロメカニカル構造体」という用語は、厚さがマイクロメートルの寸法を有する構造体を指す。用語「ナノメートル構造体」は、構成の１つ、例えば幅がナノメートルの幅を有する構造体を指す。
【００１９】
さらに、ナノメートル構造体の厚さは、マイクロメートルの寸法であってよい。
【００２０】
結果的に、本発明の製造方法は、マイクロメートル構造体およびナノメートル構造体のそれぞれの位置決めが、一般に「バルク」と呼ばれる、同じ単層基板内の両方の構造体の輪郭のエッチングによって同時に実現されるので、上述した位置合わせの問題を克服することができる単純で安価な方法である。これは、２つの、他の大きく異なる基板を使用することによって可能になり、基板のうち１つは、キャビティの底部を画定する支持基板として働き、他方は「ハンドル」基板または仮支持（キャリア）基板として働く。
【００２１】
この製造方法によってもたらされる他の利点は、このようにして得られた電気機械デバイスのキャビティの底部が、絶縁層、概して酸化物層で覆われていることである。前記絶縁層の存在は、キャビティを清浄にするために使用される化学プロセスに起因する不規則性の出現を防止するという特別な利点を有する。換言すれば、前記絶縁層のために、キャビティを形成するために使用されるエッチングプロセス中にキャビティの底部が影響を受けることはない。したがって、結果として得られるデバイスはより清浄であり、すなわち活性体を妨害するかまたは測定を妨げる可能性のある細粉が少ない。さらに、キャビティの内面からの脱気の危険性が低減され、これによりデバイスが封入されているハウジング内で経時的に安定した圧力を提供する。
【００２２】
有利には、本製造方法は、第１の基板を第２の基板で封止する前に、第１の基板の第１の表面上にアライメントマークを形成するステップをさらに含むことができる。
【００２３】
典型的には、前記アライメントマークは、キャビティおよびマイクロメカニカル構造体を生成するために使用されるエッチング法で利用されるマスクの正確な位置決めを確実にするための指標として使用される。
【００２４】
特に、前記アライメントマークは、所定の構造（副尺、正方形、バーコードなど）の形態であってよく、従来の方法、例えばエッチング技術によって得ることができる。
【００２５】
一実施形態によれば、本方法は、第１の基板を第２の基板で封止する前に、アライメントマークの生成に続いて、第１の表面上に酸化物層を形成する酸化するステップによって、およびその後酸化物層上に窒化物層を堆積するステップによって、第１の基板の第１の表面を保護するステップをさらに含む。この実施形態において、マイクロメカニカル構造体およびナノメートル構造体の輪郭を画定するステップは、酸化物層および窒化物層をエッチングするステップを含む。この保護により、マイクロメートルおよびナノメートル構造体の外観を保護することができる。
【００２６】
一実施形態によれば、本方法は、一時的キャビティの形成の前に、マイクロメカニカル構造体およびナノメートル構造体の輪郭の画定に続いて、第２の窒化物層の堆積によりトレンチを保護するステップをさらに含む。この実施形態では、一時的キャビティを形成するステップの前に、ナノメートル構造体を画定するトレンチの底部に存在する窒化物をエッチングするステップがある。この保護により、マイクロメートルおよびナノメートル構造体の輪郭を保護することができる。
【００２７】
一実施形態によれば、本方法は、第１の基板の第１の表面を第２の基板で封止する前に、ナノメートル構造体の下に配置された一時的キャビティを満たすようにシリコンを酸化するステップをさらに含む。前記酸化は、その後の工程のためにキャビティに面するナノメートル構造体の表面を保護することを可能にする。
【００２８】
一実施形態によれば、第１の基板の第２の表面をエッチングすることにより、第１の基板中にキャビティを形成するステップは、マイクロメートル構造体の近くでのキャビティの深さを有する第１のエッチングのステップと、ナノメートル構造体の近くでのキャビティの深さを有する第２のエッチングのステップとを含む。有利には、第２のエッチングは、シリコン酸化物を有する一時的なキャビティまで延びる。
【００２９】
一実施形態によれば、本方法は、キャビティの形成の前に、第１の基板の薄化をさらに含む。
【００３０】
実際において、使用される第１の基板のバルク層は、典型的には、数百マイクロメートル、例えば４５０μｍの初期厚さを有することができる。さらに、キャビティおよびマイクロメカニカル構造体の作成のためのバルク層の有効な厚さは、例えば約１００マイクロメートル未満、例えば５０マイクロメートルである。この場合、あまりにも深いエッチングを避けるために、このバルク層の薄化という前工程を設ける必要がある。その結果、前記薄化によって、マイクロメカニカル構造体の所定の厚さにキャビティの所定の深さを加えた厚さに実質的に等しい第１の基板の残留厚さを得ることが可能になる。前記残留厚さは、典型的には、前記有効厚さに相当する。実際には、前記薄化は、研削または化学エッチング、機械化学エッチングまたは乾式エッチングによって得ることができる。
【００３１】
一実施形態によれば、本方法は、キャビティの形成と同時に、第１の基板から第３の基板に向かって延びる少なくとも１つの停止部を形成するステップをさらに含む。
【００３２】
実際には、キャビティの作製および停止部（またはストッパ）の作製は、以下のようにして行うことができる。
・第１リソグラフィー、次いで第１基板中のキャビティを部分的にエッチングし、停止部の高さを画定する第１エッチング。結果的に、前記第１のエッチングの深さは、停止部の自由端とキャビティの底部を画定する第３の基板の絶縁層との間の所望の距離（例えば、１μｍ）に実質的に等しい。
・停止部およびキャビティを確実に形成するための、第２のリソグラフィーおよび第２のエッチング。
【００３３】
結果的に、停止部は固定されるが、キャビティの底部にではなく、活性体および特にマイクロメートル構造体に固定される。
【００３４】
本発明の目的はまた、以下を含む電気機械デバイスである：
・２つのバルク層の間に挟まれた絶縁層から形成されたスタック、
・キャビティの上に懸架されたマイクロメカニカル構造体、
・キャビティの上に懸架されたナノメートル構造体。
【００３５】
実際には：
・ナノメカニカル構造体は、ひずみゲージ、変形可能な膜、またはナノメカニカル共振器などの変形可能な測定要素であることができる。
・マイクロメカニカル構造体は、バネ、膜、またはナノメカニカル構造体などの変形可能な要素に結合された可動質量体から形成することができる。
・ナノメカニカル構造体は、１００ｎｍから１０μｍの間の厚さを有することができる。
・マイクロメカニカル構造体は、１００μｍ未満および５μｍ超の厚さを有することができる。
・バルク層および薄層は、好適にはシリコンであり、絶縁層は、好適には酸化物である。
【００３６】
本発明の他の特徴および利点は、本発明の一実施形態による、マイクロメートル寸法の活性構造およびナノメートル寸法の活性構造を組み込んだ電気機械デバイスを製造する方法のステップを示す概略図である図１−１２を参照して、情報として非制限的に与えられる、以下の説明から明確に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【図２】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【図３】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【図４】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【図５】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【図６】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【図７】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【図８】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【図９】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【図１０】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【図１１】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【図１２】一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１から図１２は、一実施形態による電気機械デバイスを製造する方法の様々なステップを示す。特に、得られる電気機械デバイスは、図１２に示されており、特に所定の深さ、例えば５μｍの深さのキャビティ４の上に懸架された、所定の厚さ、例えば２０μｍの厚さを有するマイクロメカニカル構造体６０が組み込まれている。例えば、マイクロメカニカル構造体６０は、可動質量体から形成される活性体である。電気機械デバイスには、キャビティ４の上に懸架された、所定の厚さ、例えば２５０ｎｍの厚さを有するナノメートル構造体７も組み込まれている。例えば、ナノメートル構造体７は、電気機械デバイスの変位量を評価するために、可動質量体上の応力を測定するための、ひずみゲージである。
【００３９】
一変形例では、電気機械デバイスは、マイクロメカニカル構造体６０からキャビティ４の底部に向かって延びる停止部５をさらに含むことができる。例えば、停止部５の自由端とキャビティ４の底部との間の間隔は、実質的に１μｍに等しい。
【００４０】
より正確には、キャビティ４、マイクロメカニカル構造体６０およびナノメカニカル構造体７は、図１に示す第１の基板１に対応する同一の単層基板中で、エッチングによって製造される。図１の例では、２つのナノメートル構造体７は、複数のマイクロメカニカル構造体６０の端部に配置される。変形例として、本発明を変更することなく、１つ以上のナノメートル構造体７をマイクロメカニカル構造体６０の中央部に配置することができる。
【００４１】
結果的に、通常「バルク」と呼ばれる前記第１の基板１は、バルク層１０、例えば厚さ４５０μｍのシリコン層から形成され、２つの反対側にある表面、すなわち第１の表面１１および第２の表面１２を有する。
【００４２】
まず、エッチング中に使用されるマスクの正確な位置決めを保証するために、前記第１の基板１の第１の表面１１上にアライメントマーク１３が形成される（図２）。前記アライメントマーク１３の深さは、マイクロメカニカル構造体６０の全厚さ、ナノメートル構造体７の全厚さおよびキャビティ４の全厚さよりも大きい。
【００４３】
次に、第１の表面１１は、第１の表面１１上に酸化物層１４を形成することを意図した酸化ステップによって、次いで酸化物層１４上に窒化物層１５を堆積するステップによって、保護される（図３）。例えば、酸化のステップは、熱工程によって実施することができる。例えば、窒化物層１５を堆積するステップは、低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）によって実施することができる。
【００４４】
次のステップは、マイクロメカニカル構造体６０およびナノメートル構造体７の輪郭を画定することからなる（図４）。これを行うために、トレンチ１６が、窒化物層１５、酸化物層１４、およびシリコン層１０の一部において、リソグラフィーによって生成される。好適には、シリコン層１０は、４５０ｎｍに実質的に等しい深さまでエッチングされる。このステップは、マイクロメカニカル構造体６０およびナノメートル構造体７が同じマスクから製造されるので、それらを正確に位置合わせすることを可能にする。
【００４５】
このようにして形成されたトレンチ１６は、次いで第１の窒化物層１５上およびトレンチ１６内の第２の窒化物層１７（図５）の堆積によって保護される。例えば、第２の窒化物層１７を堆積するステップは、ＬＰＣＶＤ化学蒸着法によって実施することができる。
【００４６】
次いで、ナノメートル構造体７を画定するトレンチ１６の底部に存在する窒化物１５は、例えばＲＩＥとしても知られる反応性イオンエッチングを用いて、指向性エッチングによって除去される。
【００４７】
次に、ナノメートル構造体７（図６）の下をあらゆる方向に同じようにエッチングするために、ナノメートル構造体７を画定するシリコン層１０内に存在するシリコンを等方性エッチングによりエッチングする。
【００４８】
等方性エッチングは、基板の様々な方向に影響を及ぼす。等方性エッチングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥとも呼ばれる）または化学エッチングによって実施することができる。前記等方性エッチングは、ナノメートル構造体７の下に位置する一時的キャビティ１８を形成することを可能にする。
【００４９】
窒化物１７を含まないトレンチ１６内のシリコンの熱酸化は、その後、シリコン酸化物がナノメートル構造体７の下に位置する一時的キャビティ１８を充填し（図７）、将来的なゲージの下に位置するシリコンを完全に置換するまで行われる。
【００５０】
前記第１の基板１の取り扱いを容易にするために、第２の基板２が前記第１の基板１に封止される。前記第２の基板２は、バルク層２０、例えば厚さ４５０μｍのシリコン層、および絶縁層２１、例えば厚さ１μｍの酸化物の層、から形成される。特に、第２の基板の絶縁層２１は、第１の基板１の第１の表面１１に直接接触して配置される。この段階で、先に作製されたアライメントマーク１３が、前記第２の基板２によって覆われる。キャビティ４、マイクロメカニカル構造体６０およびナノメートル構造体７を前記第１の基板１内に製造しなければならないので、前記第１の基板１の薄化が行われる（図８）。より正確には、薄化は、前記第１の基板１の残留厚さが、キャビティ４の所定の深さに加えられたマイクロメカニカル構造体６０の所定の厚さに実質的に対応するように行われる。従来法では、前記薄化は、例えば、研削または化学エッチングによって実施することができる。
【００５１】
このようにして、アライメントマーク１３は、薄化ステップ中に解放され、第１の基板１の第２の表面１２の側で見えるようになる。
【００５２】
停止部５が設けられている場合、停止部５を形成し、第１の薄化された基板１内のキャビティ４の深さを画定するために、リソグラフィーおよび一度のエッチング（図９）が実施される。この段階で、キャビティ４および停止部５の寸法は、マイクロメートル構造体６０の下での最終的な所望の寸法にすでに対応している。さらに、キャビティ４に面する第１の基板の残りの部分の厚さは、マイクロメカニカル構造体６０の最終的な所望の寸法と実質的に同じである。結果的に、キャビティ４、停止部５、およびマイクロメカニカル構造体６０の厚さは、このエッチングによって画定される。
【００５３】
次いで、ナノメートル構造体７の下に位置する一時的キャビティ１８内に予め形成された酸化物に達するまで、リソグラフィーおよび深いエッチングがナノメートル構造体７のところで実施される（図１０）。
【００５４】
次のステップは、そのように形成されたキャビティ４を閉じるために、第１の基板１で第３の基板３を封止することからなる。前記第３の基板３もまた、バルク層３０、例えば厚さが３００μｍを超えるシリコン層、および絶縁層３１、例えば厚さ１μｍの酸化物層、から形成される。さらに、前記封止は、前記第３の基板３の絶縁層３１が、前記第１の基板１の第２の表面１２に直接接触して配置されるように行われる。
【００５５】
次いで、第２の基板２を除去し、２回のエッチングを行う（図１１）。第１のエッチングにより、ナノメートル構造体７の下の一時的キャビティ１８内に存在する酸化物を除去することが可能となる。前記エッチングは、湿式化学エッチング法によって実施することができる。
【００５６】
第２のエッチングは、トレンチ１６の底部に存在する窒化物層１７を除去することを可能にする。好適には、第２のエッチングは、例えばＲＩＥとしても知られている反応性イオンエッチングを用いて、指向性エッチングによって実施される。
【００５７】
次いで、キャビティ４に到達するために、マイクロメカニカル構造体６０のところで深いエッチングが行われる。その後、酸化物１４および窒化物１５、１７保護層が除去されて、マイクロメカニカル構造体６０およびナノメートル構造体７が解放される。
【００５８】
このようにして得られた電気機械デバイス（図１２）は、結果的に、２つのバルク層１０、３０の間に介在する絶縁層３１から形成されたスタックを含む。キャビティ４、マイクロメカニカル構造体６０およびナノメートル構造体７は、スタックの２つのバルク層の１つ１０の中に形成され、絶縁層３１は、キャビティ４の底部を形成する。
【００５９】
結果的に、提示された製造方法は、ＳＯＩ基板もエピタキシも使用しないので、３つの基板が使用されていても、単純であり全体的に安価である。この方法は、特に、キャビティ、マイクロメカニカル構造体およびナノメートル構造体が単一の単層基板内に製造された、より小型でより効率的なＭ＆ＮＥＭＳ型電気機械デバイスを得ることを可能にする。さらに、このようなデバイスの動作寿命は、エッチング中にキャビティ底部に不規則性が現れるのを防ぐキャビティ底部の絶縁層に起因して改善される。最後に、提案された方法は、エッチングデバイスの簡単な調整によって、マイクロメートル構造体およびナノメートル構造体の厚さを適合させる可能性も提供する。
【符号の説明】
【００６０】
１  第１の基板
４  キャビティ
７  ナノメートル構造体
１０  バルク層
１１  第１の表面
１２  第２の表面
１３  アライメントマーク
１４  酸化物層
１５  窒化物層
１６  トレンチ
１７  第２の窒化物層
１８  一時的キャビティ
２０  バルク層
２１  絶縁層
３０  バルク層
３１  絶縁層
６０  マイクロメカニカル構造体
【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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