(57)【要約】【課題】多層シリコン・オン・インシュレータ基板中に位置非依存の駆動装置電極を有するセンサを提供すること。【解決手段】微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、取り囲まれた空洞を画定するハウジングと、ハウジングから空洞中に延びるステータ歯と、空洞内に配置されるＭＥＭＳデバイスとを含み、ＭＥＭＳデバイスは、プルーフマスとプルーフマスから延びるロータ歯とを含み、各ロータ歯は対応するステータ歯から容量性距離に配置される。ロータ歯は、ロータ歯の絶縁層から第１距離延びる第１区分と、第１区分と向かい合う方向の絶縁層から第２距離延びる第２区分とを含む。ステータ歯は、ステータ歯の絶縁層から第１距離延びる第１区分と、第１区分と向かい合う方向の絶縁層から第２距離延びる第２区分とを含み、ステータ歯の第１距離はロータ歯の第１距離より大きい。【選択図】図１
2009150863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取り囲まれた空洞を画定し、第１区分を第２区分から分離する絶縁層を有する２重の層のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）材料から形成されるハウジングと、
前記ハウジングから前記空洞中に延びる１つまたは複数のステータ歯であって、前記ハウジングＳＯＩ材料から前記絶縁層が、各ステータ歯の長さに沿って伸び、前記絶縁層から第１距離延びる各ステータ歯の第１区分と前記第１区分と向かい合う方向の前記絶縁層から第２距離延びる各ステータ歯の第２区分との間に配置され、各ステータ歯の前記第１区分が前記ハウジングの前記第１区分に電気的に接続され、各ステータ歯の前記第２区分が前記ハウジングの前記第２区分に電気的に接続されるステータ歯と、
前記空洞内に配置され、
前記ハウジングに連結されている、第１区分を第２区分から分離する絶縁層を有する２重の層のＳＯＩ材料から形成されるプルーフマス、および
前記プルーフマスから延びる１つまたは複数のロータ歯であって、前記プルーフマスＳＯＩ材料から前記絶縁層が、各ロータ歯の長さに沿って伸び、前記絶縁層から第１距離延びる各ロータ歯の第１区分と前記第１区分と向かい合う方向の前記絶縁層から第２距離延びる各ロータ歯の第２区分との間に配置され、各ロータ歯が対応するステータ歯から容量性距離の所に配置され、各ロータ歯の前記第１区分が前記プルーフマスの前記第１区分に電気的に接続され、各ロータ歯の前記第２区分が前記プルーフマスの前記第２区分に電気的に接続されるロータ歯を含み、
前記プルーフマスが、前記対応する歯の間の垂直なベクトルに対してほぼ直交する方向に偏向するように構成されるＭＥＭＳデバイスとを備え、
前記ステータ歯の第１距離が前記ロータ歯の第１距離より大きい微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）。
【請求項２】
前記ハウジングの前記絶縁層の領域を介して、前記ハウジングの第１区分の第１部分を前記ハウジングの前記第２区分の第１部分に電気的に接続するコンタクト構造と、
前記ハウジングの前記第１区分の第２部分から前記ハウジングの前記第１区分の前記第１部分を電気的に分離する分離トレンチであって、前記ステータ歯の前記第１区分が前記ハウジングの前記第１区分の前記第２部分に電気的に接続された状態のままであり、前記ステータ歯の前記第２区分が前記ハウジングの前記第２区分の前記第２部分に電気的に接続された状態のままである分離トレンチとをさらに含み、
前記ハウジングの前記第１区分の前記第２部分が前記ハウジングの前記第２区分の前記第２部分から電気的に分離された状態のままであり、前記ステータ歯の第２距離がほぼ前記ロータ歯の第２距離にほぼ等しい請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ハウジングの第１側面に取り付けられ、前記ステータ歯および前記ＭＥＭＳデバイスの第１側面を覆うように構成される第１カバーと、
前記ハウジングの第２側面に取り付けられ、前記ステータ歯および前記ＭＥＭＳデバイスの第２側面を覆うように構成される第２カバーとをさらに含み、
前記ステータ歯の第２距離が前記ロータ歯の第２距離にほぼ等しい請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
高性能の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）慣性機器（加速度計およびジャイロ）は閉ループ動作を必要とする。振動下の良好な性能には、静電気フィードバック力の大きさが零位置を基準とした機器慣性質量の位置に対して極めて低い感度であることが必要である。力の高い位置依存性のために、ＭＥＭＳアクチュエータで使用されるような一般の静電気垂直櫛形駆動装置は精密ＭＥＭＳ慣性機器に適用することができない。
【背景技術】
【０００２】
非常に低い位置感度を有する静電気ＭＥＭＳ駆動装置を提供する試みがあるが、非常に多くの製造ステップを必要とするためにコストが掛かってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、非常に低い位置感度を有する静電気ＭＥＭＳ駆動装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の例示の実施形態は、取り囲まれた空洞を画定し、第１区分を第２区分から分離する絶縁層を有する２重の層のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）材料から形成されるハウジングであって、ハウジングのＳＯＩ材料から絶縁層が、各ステータ歯の長さに沿って伸び、絶縁層から第１距離延びる各ステータ歯の第１区分と、第１区分と向かい合う方向の絶縁層から第２距離延びる各ステータ歯の第２区分との間に配置され、各ステータ歯の第１区分がハウジングの第１区分に電気的に接続され、各ステータ歯の第２区分がハウジングの第２区分に電気的に接続され、１つまたは複数のステータ歯がハウジングから空洞中に延びるハウジングと、空洞内に配置され、ハウジングに連結されている、第１区分を第２区分から分離する絶縁層を有する２重の層のＳＯＩ材料から形成されるプルーフマス、およびプルーフマスから延びる１つまたは複数のロータ歯であって、プルーフマスＳＯＩ材料から絶縁層が、各ロータ歯の長さに沿って伸び、絶縁層から第１距離延びる各ロータ歯の第１区分と、第１区分と向かい合う方向の絶縁層から第２距離延びる各ロータ歯の第２区分との間に配置され、各ロータ歯が対応するステータ歯から容量性距離の所に配置され、各ロータ歯の第１区分がプルーフマスの第１区分に電気的に接続され、各ロータ歯の第２区分がプルーフマスの第２区分に電気的に接続されるロータ歯を含むＭＥＭＳデバイスとを備える微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を包含する。例示の実施形態では、プルーフマスが、対応する歯の間の垂直なベクトルに対してほぼ直交する方向に偏向するように構成され、ステータ歯の第１距離は、ロータ歯の第１距離より大きい。
【０００５】
本発明のさらなる態様によれば、ステータ歯の第２距離はロータ歯の第２距離にほぼ等しい。
本発明の別の態様によれば、システムは、プルーフマスの少なくとも１つの絶縁層またはロータ歯の絶縁層を介してロータ歯の第１区分をロータ歯の第２区分に電気的に接続するコンタクト構造を含む。
【０００６】
本発明の別のさらなる態様によれば、ロータ歯の絶縁層とステータ歯の絶縁層は酸化物層である。
本発明のさらに別の態様によれば、システムは、ハウジングの絶縁層の領域を介して、ハウジングの第１区分の第１部分をハウジングの第２区分の第１部分に電気的に接続するコンタクト構造を含む。例示のシステムは、ハウジングの第１区分の第２部分からハウジングの第１区分の第１部分を電気的に分離する分離トレンチも含み、ステータ歯の第１区分がハウジングの第１区分の第２部分に電気的に接続された状態のままであり、ステータ歯の第２区分がハウジングの第２区分の第２部分に電気的に接続された状態のままであり、一方、ハウジングの第１区分の第２部分はハウジングの第２区分の第２部分から電気的に分離された状態のままである。
【０００７】
本発明の別のさらなる態様によれば、ＭＥＭＳデバイスは加速度計またはジャイロなどのセンサを含む。
上述の概要から容易に分かるように、本発明は、多層基板中で位置非依存の駆動装置電極を用いるＭＥＭＳデバイスを含む微小電気機械システムを提供する。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態および代替的実施形態が、次の図面を参照して以下で詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、発明の実施形態に従って形成されたセンサシステム３８のブロック図を示す。システム３８は、取り囲まれた空洞４２を画定するハウジング４０を含む。複数のステータ歯４６が、取り囲まれた空洞４２内へハウジング４０から延びている。プルーフマス４８は取り囲まれた空洞４２内に吊り下げられ、ステータ歯４６から容量性距離に隔てられて配置されている複数のロータ歯５０を含む。例示の実施形態では、ハウジング４０、ステータ歯４６、プルーフマス４８およびロータ歯５０は、第１区分を第２区分から分離する絶縁層を有する２重の層のシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）材料で形成されている。例示の実施形態では、センサシステム３８は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）加速度計および／またはジャイロを含む。
【００１０】
全厚の範囲は２４〜１００ミクロンである。ステータは最大高さ寸法（２４〜１００ミクロン）であり、ロータは、ほぼその高さの３／４である。ステータおよびロータ歯は、全厚の約３／４で、１／４のオフセットを有することになる。例えば、全厚が２４ミクロンである場合、ロータおよびステータ櫛形の厚さは１８ミクロンで、６ミクロンのオフセットを有することになる。
【００１１】
センサ／コントローラデバイス５１は、センサシステム３８と信号でつながっている。例示の実施形態では、デバイス５１はプルーフマス４８とハウジング４０の間の垂直相対運動を検知する。通常、この検知またはピックオフは、容量的に動作することになる。閉ループ動作では、いったんデバイス５１がプルーフマスの移動を検知すると、デバイス５１はロータ歯５０を零位置に強制的に戻すためにステータ歯４６に信号を送る。ロータ歯５０を零位置に強制的に戻すためのステータ歯４６に送られる信号（例えば電圧値）が使用されて、プルーフマス４８が受けている加速度の量を計算する。
【００１２】
ハウジング４０は、埋められた分離トレンチ５２を有して示されており、このトレンチはハウジング４０のＳＯＩ材料の第１区分の残りの部分から分離されるハウジング４０のＳＯＩ材料の第１区分の第１体積５３を取り囲んでいる。導体構造５４が第１体積５３内に配置され、ハウジング４０内に延びて、ハウジング４０が形成されているＳＯＩ材料の両方の区分（層）を、ハウジング４０の絶縁層を介して接続する。例示の実施形態では、導体構造５４は接地に接続されるが、他の実施形態では電圧源に接続される。コンタクトパッド５６は、分離トレンチ５２によって第１体積５３から電気的に分離されるハウジング４０のＳＯＩ材料の第１区分の領域に取り付けられている。例示の実施形態では、コンタクトパッド５６は、ハウジング４０が形成されているＳＯＩ材料の両方の層を介しては延びていない。このコンタクトパッド５６は、例示の実施形態では電圧ＶＢに接続される。これは、電圧ＶＢがＳＯＩ材料の１つの層に印加されることを可能にし、一方接地または他の印加電圧源がＳＯＩ材料の他の層に印加され、ステータ歯４６の各区分（層）に異なる電圧をもたらす。示されていないが、一実施形態では、やはり分離トレンチ５２、導体構造５４およびコンタクトパッド５６と類似の追加の構造がある。
【００１３】
例示の実施形態では、導体構造５８はプルーフマス４８の一部に配置されている。導体構造５８は、プルーフマス４８中に延びて、プルーフマス４８とロータ歯５０が形成されているＳＯＩ材料の両方の層を接続する。この導体構造５８は、例示の実施形態では電圧ＶＡに接続される。これは、電圧ＶＡがＳＯＩ材料の両方の層に印加されることを可能にし、したがってロータ歯５０を形成するＳＯＩ材料の両方の層が電圧ＶＡを受け取る。この実施例では、導体構造５８はプルーフマス４８に配置されて示されているが、導体構造５８は、ロータ歯５０と同じＳＯＩ材料で成る他の構造に配置されてもよい。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態において使用された構成要素および構造の断面図を示す。例示の実施形態は、製造プロセスの中で出発材料９８から形成される。出発材料９８はシリコンハンドルウェーハ１００と、第１シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）層１０２と、第２ＳＯＩ層１０４とを含む。第１ＳＯＩ層１０２は、第１埋込みシリコン酸化物（ＢＯＸ）層１０６によってハンドルウェーハ１００から、第２ＢＯＸ層１０８によって第２ＳＯＩ層１０４から分離される。例示の実施形態では、ＳＯＩ層１０２、１０４は、シリコン・オン酸化物層である。
【００１５】
製造プロセスは、２つのＳＯＩ層１０２、１０４内に、オフセット固定および可動櫛形フィンガを有する垂直櫛形アクチュエータ（ＶＣＡ）１１０を含む種々の構造を生成する。このプロセスは、両方のＳＯＩ層１０２、１０４および第２ＢＯＸ層１０８を貫通する開放トレンチおよび／または構造１１２、部分的にまたは完全に除去されている第２ＳＯＩ層１０４を有する開放構造、電気絶縁材料１１４で埋められている第２ＳＯＩ層１０４内のトレンチおよび／または構造、ならびに導電材料１１６で埋められることによって第２ＢＯＸ層１０８を介して第１ＳＯＩ層１０２と第２ＳＯＩ層１０４を接続する構造も生成する。
【００１６】
例示の実施形態では、シリコンウェーハのＳＯＩ層１０２、１０４内の構造形成は、トレンチ埋込み、デバイスマスクパターニングおよびＳＯＩエッチングを含む製造ステップに分割でき、これらはさらに以下で詳細に説明される。
【００１７】
図３〜１４は、本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図を示す。２重のＳＯＩウェーハ１３０が、出発材料として使用される。図２に対して説明したものと同様に、ウェーハ１３０はシリコンハンドルウェーハ１３２と、第１ＳＯＩ層１３４と、第２ＳＯＩ層１３６とを含む。第１ＳＯＩ層１３４は、第１ＢＯＸ層１３８によってハンドルウェーハ１３２から、第２ＢＯＸ層１４０によって第２ＳＯＩ層１３６から分離される。
【００１８】
図３はウェーハ１３０表面に堆積され、例えばフォトリソグラフィを用いてフォトレジストがパターニングされることによってなど、分離トレンチレイアウト１４４でパターニングされている第１マスク層１４２を図示する。次いで、パターニングされた第１マスク層１４２が、図４に示したようにマスクとして使用されて露出された領域内の第２ＳＯＩ層１３６をエッチングしてトレンチ１４６を形成する。例示の実施形態では、このエッチングは、異方性（ウェーハの中だけへの）であり、これは通常、ディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）によって達成され、第２ＢＯＸ層１４０上で停止する。シリコンエッチングの後に、残っているマスク層１４２は、図５に示したように、例えばプラズマアッシングよってまたは溶媒溶液中などで剥離される。
【００１９】
図６〜８は、トレンチ１４６が、次いで電気絶縁材料および機械的連結材料で埋められることを図示する。この材料は、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、ポリシリコン、または類似の特性を有する材料などの単一材料または複合材料でよい。例示の実施形態で、ポリシリコンが使用される場合、トレンチ１４６の側壁は酸化物または窒化物で内側が覆われて、その後トレンチ中央部がポリシリコンで埋められる。図６は一変形形態を図示しており、ここではトレンチ１４６側壁がまず電気絶縁材料で内側を覆われて、例示の実施形態では熱酸化二酸化ケイ素で形成された第１絶縁層１４８として示されている。次いで、図７に示したようにトレンチ１４６中央部が別の電気絶縁材料で埋められて、減圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）窒化シリコンなどの第２絶縁層１５０として示されている。次に図８に図示したように、第２絶縁層１５０材料がウェーハ１３０表面から除去されて、第１絶縁層１４８上で停止する。
【００２０】
図９〜１４は、可動櫛形電極部分に使用可能であるような第１および第２ＳＯＩ層１３４、１３６を電気的に接続する追加のステップを図示する。図９は、レジストマスク１５２がウェーハ表面上でパターニングされてコンタクトトレンチ／ホール・レイアウト１５４を有していることを示している。この例示の実施形態では、このレイアウトは、フォトリソグラフィを用いて形成されて、パターンが下の第１絶縁層１４８中に、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによって転写される。次に、図１０に示したように、シリコンエッチングステップがその後に続き、ここで第２ＳＯＩ層１３６が露出した領域１５６中へ第２ＢＯＸ層１４０までエッチングされる。例示の実施形態では、エッチングは、ＤＲＩＥなどによる、異方性（ウェーハの中だけへの）である。次に、図１１に示したように、第２ＢＯＸ層１４０がマスクされていない領域中で、ＲＩＥによって、または希釈フッ化水素（ＨＦ）溶液中などで除去されて、開放コンタクトトレンチ１５８を形成する。次いで、図１２に示したように、ウェーハ表面に残っているレジストマスク１５２が、例えばプラズマアッシングによってまたは溶媒溶液中などで剥離される。図１３に示したように、開放コンタクトトレンチ１５８は、ＬＰＣＶＤによって堆積されたｉｎｓｉｔｕドープポリシリコンなどの導電材料１６０で埋められて、第２ＳＯＩ層１３６および第１ＳＯＩ層１３４を電気的に接続する。次に、図１４に示したように、導電層および第１絶縁層１４８がウェーハ表面から除去される。実施形態のなかには、これがシリコンＲＩＥおよび酸化物ＲＩＥによって、あるいはウェーハ表面の研削および研磨によって為される。結果として得られるウェーハは、埋め込まれた分離トレンチ１６２およびコンタクトトレンチ１６４を有する２重のＳＯＩ材料である。このウェーハは、様々な数および構造の分離およびコンタクトトレンチ１６２、１６４を有してもよい。
【００２１】
図１５〜１８は本発明の実施形態によるデバイスマスクのパターニングプロセスにおけるステップの断面図を示す。図１５に示した出発材料は２重のＳＯＩウェーハ１７０である。図３に対して説明したものと同様に、ウェーハ１７０はシリコンハンドルウェーハ１７２と、第１ＳＯＩ層１７４と、第２ＳＯＩ層１７６とを含む。第１ＳＯＩ層１７４は、第１ＢＯＸ層１７８によってハンドルウェーハ１７２から、第２ＢＯＸ層１８０によって第２ＳＯＩ層１７６から分離される。
【００２２】
酸化物マスクなどの第１マスク１８２が堆積され、ＶＣＡのステータ構成要素などの複数の固定要素１８４およびセンサの機械的構造を画定するパターン（図示されていない）でパターニングされる。レジストマスクなどの第２マスク１８６が堆積され、ＶＣＡの固定１８８および可動要素１９０ならびにプルーフマス、ビーム、フレキシャ、プルーフマスアンカー、およびプルーフマスパーフォレーション（全て図示されていない）などの両方のＳＯＩ層１７４、１７６および第２ＢＯＸ層１８０を介してエッチングする必要のあるセンサパターンでパターニングされる。第２マスク１８６内で画定される固定櫛形要素１８８は、第１マスク１８２内で画定される固定櫛形要素１８４より小さい。
【００２３】
第２マスク１８６のパターニングの後、第２マスク１８６のパターンが、下にある第１マスクに図１８に示したようにＲＩＥなどによって転写されて、修正された第１マスク１９２を形成する。 結果として得られる多層マスクは、ＶＣＡの可動要素に対する第２マスク材料（レジスト）と、ＶＣＡの固定要素およびその他のセンサ構造パターン（図示されていない）に対する修正された第１マスク１９２および第２マスク１８６材料とを含む。このマスク方法は、繰り返されて、追加のマスクを堆積し、パターニングし、第２ＳＯＩ層１７６中に多数のエッチング深さを画定することが、または第２ＳＯＩ層１７６を完全に除去して空いた領域にすることができる。
【００２４】
同じマスク（第２マスク１８６）によってステータとロータ要素を画定することにより、２つのステータ要素１９６の間でロータ要素１９４を中央に置くことによって、ロータパターンに対してステータを自己整合させる。
【００２５】
図１９〜２４は、本発明の実施形態によるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）エッチングプロセスにおけるステップの断面図を示す。最初のシリコンエッチングステップの間に、第２ＳＯＩ層１７６が、エッチングマスクとしてマスク１８６、１９２を含む多層マスクを用いて第２ＢＯＸ層１８０までエッチングされて、図１９に示した構造を形成する。エッチングはウェーハの中だけへの異方性であり、これは通常、前駆体として、六フッ化イオウ（ＳＦ６）およびオクタフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ８）を用いるＤＲＩＥによって達成される。次に、第２ＢＯＸ層１８０が、露出された領域１９８中でＲＩＥによって、または希釈ＨＦ溶液中などで除去されて、図２０に示した構造を形成する。
【００２６】
２番目のシリコンエッチングステップの間に、第１ＳＯＩ層１７４が、露出された領域２００中で第１ＢＯＸ層１７８までエッチングされて、図２１に示した構造を形成する。エッチングは、最初のシリコンエッチングステップの間と同じ異方性である。次に、２重の層の表面マスクのうちの残っている第２マスク１８６（レジスト）が、酸素前駆体を用いるプラズマアッシングによって、または溶媒溶液中などで選択的に除去されて図２２に示した構造を形成する。これは、ＶＣＡの可動櫛形要素１９４および薄くした第２ＳＯＩ層１７６を必要とする他のデバイス構造を露出し、その一方でＶＣＡの固定櫛形要素１９６は、修正された第１マスク層１９２（酸化物）によって依然マスクされている。３番目のシリコンエッチングステップの間に、第２ＳＯＩ層１７６が、ＶＣＡの可動櫛形要素１９４の露出された領域中でエッチングされて、図２３に示した構造を形成する。このエッチング方向も、前のシリコンエッチングステップの間のように、またウェーハの中に向いており、前もってエッチングした構造を維持している。このエッチングは、可動櫛形要素１９４および薄くした第２ＳＯＩ層１７６を必要とする他のデバイス構造（図示されていない）を、事前設定された高さまで減らすように時間設定される。
【００２７】
追加のマスク層（図示されていない）が堆積され、パターニングされる場合、第２ＳＯＩ層１７６のエッチング方法は、まず最も深い構造が開けられ（マスクを除去することによって）次いで、この構造の最終エッチング深さからそれに続く第２ＳＯＩ層１７６エッチングのエッチング深さをマイナスした深さまでエッチングするように修正されることになる。このプロセスは、第２ＳＯＩ層１７６中の異なるエッチング深さを有する他の構造に対して繰り返されて、最も浅いエッチングが最後に実施される。
【００２８】
次いで、残っている修正された第１マスク層１９２（酸化物）が、処理されたウェーハ１７０の表面から、ＲＩＥによって、または希釈ＨＦ溶液中でのエッチングなどで除去されて、図２４に示された構造を形成する。このマスク剥離ステップの間に、第１ＢＯＸ層１７８を完全に除去しないよう気を付けなければならない。これはＳＯＩ構造を早めにリリースすることになる。したがって、異方性の反応性イオンエッチングが好ましい方法であり、第１ＢＯＸ層１７８のエッチング速度に比べてより速いその表面エッチング速度の利点と、第２ＢＯＸ層１８０のエッチング速度がほぼゼロであることの利点を生かす。
【００２９】
図２５〜２８は、本発明の実施形態に従ってＳＯＩエッチングの後に実行されるステップの断面図を示す。機械的構造がＳＯＩ層１７４、１７６中に作製された後、処理されたＳＯＩウェーハ１７０が第１カバー２１０に接合されて、図２５に示した構造を形成する。カバー２１０は、パイレックスなどのガラス基板で形成され、本発明の例示の実施形態では、この中に様々な構造（図示されていない）が別個に作製されている。例として、陽極接合またはガラスフリット、ポリマー、金属など層間接着剤を用いる接合が、処理されたＳＯＩウェーハ１７０にカバー２１０を接着するのに使用可能である。平行プレートタイプの１組の電極が、可動電極としてシリコン構造（図示されていない）と、固定電極としてカバー２１０上の金属パッド（図示されていない）とを使用することによって、処理されたＳＯＩウェーハ１７０とカバー２１０との間に形成される。電極は、ギャップによって分離され、このギャップはカバー２１０中に凹部をエッチングすることによって形成される。例示の実施形態では、カバー２１０は、第２ＳＯＩ層１７６に接続されるメタライズコンタクトパッド（図示されていない）、センサパッケージへのワイヤボンディング用の凹部領域中のメタライズコンタクトパッド（図示されていない）およびコンタクトパッドの間の金属ライン（図示されていない）も提供する。
【００３０】
ＳＯＩ層１７４、１７６と共に処理されたＳＯＩウェーハ１７０が第１カバー２１０に接合された後、シリコンハンドルウェーハ１７２が除去されて、第１ＢＯＸ層１７８上で停止して、図２６に示した構造を形成する。例として、これは研削、研磨、ならびに水酸化カリウム（ＫＯＨ）、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＤＰ）、およびテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）などのアルカリ性溶液中での湿式化学エッチングを含む酸化物に対して選択的エッチングプロセス、ならびにフッ素ラジカルを用いるプラズマエッチングを含む、プロセスの組合せあるいは単一プロセスによって為されてよい。
【００３１】
次に第１ＢＯＸ層１７８の露出された酸化物層が除去されて、第１ＳＯＩ層１７４上で停止して、図２７に示した構造を形成する。例として、これは、四フッ化炭素（ＣＦ４）／トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）前駆体を使用するプラズマエッチングによって、または希釈フッ化水素（ＨＦ）溶液中での湿式化学エッチングによってなどシリコンに対して選択的エッチングプロセスによって為されてよい。このプロセスは、ＳＯＩ層中に前もって形成した可動シリコン構造をリリースする。
【００３２】
実施形態のなかには、第２カバー２２０が第１ＳＯＩ層１７４に接合されて、図２８に示した構造を形成する。この第２カバー２２０は、本発明の例示の実施形態におけるパイレックスなどのガラス基板で形成される。陽極接合またはガラスフリット、ポリマー、もしくは金属など層間接着剤を用いる接合が、第１ＳＯＩ層１７４に第２カバー２２０を接着するのに使用可能である。実施形態のなかには、第２カバー２２０が、その中に前もって形成された、凹部、金属電極パッド、第１ＳＯＩ層１７４へ接続するために使用される金属パッド、パッドおよび／または第２カバー２２０へのワイヤボンディング用の開放アクセス領域を接続する金属ラインを含む構造（図示されていない）を備える。
【００３３】
次いで、デバイスは、例えばウェーハ組立体からダイシングなどによって分断される。このため、デバイスの分断および／または洗浄の間、プロセス残留物からデバイスを保護することを必要とすることがある。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態を上記のように、図示し、説明してきたが、本発明の精神と範囲を逸脱せずに多くの変更を加えることができる。したがって、本発明の範囲は好ましい実施形態の開示によって限定されない。代わりに本発明は添付の特許請求範囲を参照してその全体が決定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に従って形成されたセンサシステムのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態において使用された構成要素の断面図である。
【図３】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図４】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図５】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図６】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図７】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図８】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図９】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図１０】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図１１】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図１２】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図１３】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図１４】本発明の実施形態によるトレンチ埋込みプロセスにおけるステップの断面図である。
【図１５】本発明の実施形態によるデバイスマスクのパターニングプロセスにおけるステップの断面図である。
【図１６】本発明の実施形態によるデバイスマスクのパターニングプロセスにおけるステップの断面図である。
【図１７】本発明の実施形態によるデバイスマスクのパターニングプロセスにおけるステップの断面図である。
【図１８】本発明の実施形態によるデバイスマスクのパターニングプロセスにおけるステップの断面図である。
【図１９】本発明の実施形態によるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）エッチングプロセスにおけるステップの断面図である。
【図２０】本発明の実施形態によるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）エッチングプロセスにおけるステップの断面図である。
【図２１】本発明の実施形態によるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）エッチングプロセスにおけるステップの断面図である。
【図２２】本発明の実施形態によるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）エッチングプロセスにおけるステップの断面図である。
【図２３】本発明の実施形態によるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）エッチングプロセスにおけるステップの断面図である。
【図２４】本発明の実施形態によるシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）エッチングプロセスにおけるステップの断面図である。
【図２５】本発明の実施形態に従ってＳＯＩエッチングの後に実行されるステップの断面図である。
【図２６】本発明の実施形態に従ってＳＯＩエッチングの後に実行されるステップの断面図である。
【図２７】本発明の実施形態に従ってＳＯＩエッチングの後に実行されるステップの断面図である。
【図２８】本発明の実施形態に従ってＳＯＩエッチングの後に実行されるステップの断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
３８  センサシステム
４０  ハウジング
４２  空洞
４６  ステータ歯
４８  プルーフマス
５０  ロータ歯
５１  センサ／コントローラデバイス
５２  分離トレンチ
５３  第１体積
５４  導体構造
５６  コンタクトパッド
５８  導体構造
９８  出発材料
１００  シリコンハンドルウェーハ
１０２  第１ＳＯＩ層
１０４  第２ＳＯＩ層
１０６  第１ＢＯＸ層
１０８  第２ＢＯＸ層
１１０  垂直櫛形アクチュエータ（ＶＣＡ）
１１２  開放トレンチおよび／または構造
１１４  電気絶縁材料
１１６  導電材料
１３０  ２重のＳＯＩウェーハ
１３２  シリコンハンドルウェーハ
１３４  第１ＳＯＩ層
１３６  第２ＳＯＩ層
１３８  第１ＢＯＸ層
１４０  第２ＢＯＸ層
１４２  第１マスク層
１４４  分離トレンチレイアウト
１４６  トレンチ
１４８  第１絶縁層
１５０  第２絶縁層
１５２  レジストマスク
１５４  コンタクトトレンチ／ホール・レイアウト
１５６  露出した領域
１５８  開放コンタクトトレンチ
１６０  トレンチを埋める導電材料
１６２  埋め込まれた分離トレンチ
１６４  コンタクトトレンチ
１７０  ウェーハ
１７２  シリコンハンドルウェーハ
１７４  第１ＳＯＩ層
１７６  第２ＳＯＩ層
１７８  第１ＢＯＸ層
１８０  第２ＢＯＸ層
１８２  第１マスク
１８４  固定要素
１８６  第２マスク
１８８  固定櫛型要素
１９０  可動要素
１９２  修正された第１マスク
１９４  可動櫛形要素
１９６  固定櫛形要素
１９８  露出された領域
２００  露出された領域
２１０  第１カバー
２２０  第２カバー
【図１】
2009150863.tif 000003
【図２】
2009150863.tif 000004
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【外国語明細書】
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