(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に間隔をおいて配置されているマイクロメカニック構造の可動区分を有しているマイクロメカニック構造要素であって、
スペーサが、可動区分と基板の該可動区分に面した表面との間で、基板の該表面上に、存在しており、
これらのスペーサは、可動区分と基板とが点状に接触するような形状および大きさで形成されており、スペーサがフルオロカーボンから成っている、マイクロメカニック構造要素。
【請求項２】
請求項１記載の構造要素の製作方法であって、
ア  基板上に犠牲層及び構造層を取り付け、
イ  構造層を製作すべき可動区分に合わせて構造化し、
ウ  犠牲層を可動区分と基板との間で少なくとも部分的に取り除き、
エ  可動区分と基板との間でスペーサのためのフルオロカーボンから成る層部分を、基板に対して垂直方向で拡散性に、層の一部が可動区分の下側にも取り付けられるようにたい積させ、
オ  該層部分を前記方向で異方性エッチングして、可動区分の下側に取り付けられた層部分がスペーサを形成するように、スペーサを製作する、
段階より成る、製作方法。
【請求項３】
段階エにおいて、構造層の可動区分のための部分のマスク作用を利用して、スペーサの材料から成る層を平らでない層厚でたい積させる、請求項２記載の方法。
【請求項４】
段階エにおいて、たい積を、プラズマ反応器内で、基板に向いた電界の作用のもとで、フルオロカーボンの拡散性たい積として実施する、請求項２又は請求項３記載の方法。
【請求項５】
段階ウにおいて、犠牲層を、構造層の可動区分のための部分と基板との間に残って、段階エ及び段階オが行われる間に可動区分が基板に付着することを阻止する残部を除外して、取り除き、段階オの後に別の段階カにおいて、該犠牲層残部を取り除く、請求項２から請求項４までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
マイクロメカニック構造要素，例えばセンサ又はアクチュエータ，の可動素子は，マイクロメカニック構造要素を使用する場合にも，また製作する場合にも，支持体に付着したままになるという問題がある。このいわゆる「スティッキング」は製作の際には，エッチング中及びエッチング後に，使用される液体を乾燥させる間の強い毛管作用によって生ずる。構造要素を使用する際には，可動部分が基板に向かって過度に強くふれる場合に，この可動部分と基板表面との間に非常に密な接触が生じ，可動部分が基板表面からもはや離れなくなる。
Ｄ．小林ほかによる文献“Photoresist-Assisted Release of Movable Microstructures”（可動なマイクロ構造体のフォトレジストで補助された解放）［Jpn. J. Appl. Phys. 32, L1642-L1644（１９９３年）］には，フォトレジストから成る付加的な層を使用して，マイクロメカニック構造要素のための可動部分を固定し，ウェットケミカル式のエッチングプロセスを行っても，可動部分が支持体に付着したままにならないようにする方法が記載されている。フォトレジストは次いで酸素プラズマ内で灰化させて，取り除かれる。
本発明の課題は，表面構造体の可動区分の基板への付着が防止されているマイクロメカニック構造要素並びにこのマイクロメカニック構造要素の製作方法を提供することである。
この課題は，請求項１の特徴を有する構造要素並びに請求項３の特徴を有する製作方法によって解決された。本発明の実施の形態は従属項に記載したとおりである。
本発明による構造要素においては，基板とマイクロメカニック構造体との間で，基板の表面に，別個に取り付けられた材料から成る小さなスペーサが設けられている。このスペーサによって，基板の表面が平らでなくなり，可動区分，つまり構造要素の可動素子が単にわずかな箇所でこれらのスペーサと接触するようになり，したがって支持体上への付着が阻止されている。
これらのスペーサは有利には次のようにして製作される。すなわち，犠牲層及び可動部分を製作するための構造層を基板上にたい積させた後に，構造層を製作すべき可動区分に合わせて構造化し，犠牲層を，少なくともスペーサのための範囲において少なくとも部分的に取り除くのである。有利には，犠牲層の残部は，スペーサの製作段階が実施される間，可動部分のための支持部として構造層と基板との間に残る。次いで，スペーサのための材料から成る層がたい積せしめられ，その一部は構造層の可動区分の範囲と基板との間に達する。このようにして，既にウェットケミカル式に取り除かれている犠牲層の部分は少なくとも部分的に埋められる。まだ残っている犠牲層部分を後から取り除かなければならない場合には，スペーサのためにたい積せしめられる材料は，後からの犠牲層部分のエッチングプロセスに耐えるものが選ばれる。スペーサのための層のたい積の条件が，可動区分のための構造層部分の下側の層厚が構造層のマスク作用に基づいて，露出している箇所における層厚よりもわずかであるように，選ばれている場合には，マイクロメカニック構造体，特に可動区分は，過剰の層部分を取り除いた後に，単に点状に支持体と接触するに過ぎない。マイクロメカニック要素が既に完全に犠牲層を除去されていて，構造層の当該の区分が自由に可動である場合には，スペーサのためにたい積される層は犠牲層のエッチング剤に耐える必要はない。有利にはスペーサのための層は，例えばプラズマ反応器内で電界の作用でたい積させることができるフルオロカーボンが使用される。
以下においては図１〜図４に基づいて，本発明を詳細に説明する。
図１〜図３は本発明による構造要素の種々の製作段階における中間製品の横断面を示す。
図４は本発明による構造要素の代替製作段階における中間製品を示す。
図１において，半導体板，半導体層構造体などである基板１の上方に，可動区分２，つまりマイクロメカニック構造要素の可動部分がこの基板１から間隔をおいて示されている。図面を簡単にするために，この区分２の懸架機構及び図平面よりも奥に配置されている構造要素部分は取り除いてある。この構造体は例えば前述のようにして製作され，基板１上に犠牲層が，次いでその上に可動部分のための材料から成る構造層が取り付けられる。構造層は当該の構造要素に合わせて構造化される。次いで犠牲層が取り除かれる。次いで，ほぼ，図１に示した複線矢印５の方向にスペーサのための材料が層として取り付けられる。この場合たい積は完全に異方性には行われず，拡散性に行われ，したがって，取り付けられた層６の一部は，図２に示すように，可動区分２の下側にも取り付けられている。プラズマ反応器内でたい積を行う場合には，例えば図１において単線矢印で示した基体１に向いた電界によって，たい積を補助することができる。
たい積した層６は例えばフルオロカーボンであるのがよい。図２に示したように，この層はわずかに拡散性のたい積によって，第１の平らでない層部分の形で基板１上に，かつ第２の層部分の形で可動区分２上に沈着する。たい積条件が次のように，すなわち可動区分２の下側の層厚が，可動区分２のマスク作用によって，自由に接近可能な箇所における層厚よりも薄くなるように，選ばれている場合には，可動区分は単にわずかな箇所で（点状に）支持体と接触することになる。図２に示した状態のときに，たい積段階を終了させることが可能である。なぜなら既にこの場合，マイクロメカニック構造体の可動区分の支持体への付着が回避されているからである。可動区分の表面上の第２の層部分が障害となる場合には，この層６に強く異方性のエッチングを実施すると，図３に示した小さなスペーサ３だけが残される。
図３は本発明による構造要素の１実施例の横断面を示す。可動区分２が運動する場合，スペーサ３は可動区分が基板と接触することを阻止する。スペーサは極めて小さくて，スペーサと可動区分との間の可能な接触面はわずかであり，構造要素の運転中に可動区分がスペーサに付着したままになることはない。スペーサによって，可動区分と基板との間の接触も防止される。
図４はスペーサを製作した後の本発明による構造要素の中間製品の横断面を示す。この実施例では，犠牲層残部４が構造層と基板との間に残されている。これらの犠牲層残部４は構造層の可動区分２のための部分を，スペーサ３が製作されるまで，支えている。犠牲層残部４は，犠牲層の取り除きのために使用されたウェットケミカルのエッチング溶液を乾燥させる際に，構造層が基板の表面に付着したままになることを阻止する。更に，スペーサの製作中の構造化された区分の運動が阻止される。これらの犠牲層残部４は，小さなスペーサの製作のため及び構造層上にたい積された層６の部分の取り除きのための異方性エッチングが行われる前に，又は行われた後に，取り除くことができる。犠牲層残部の代わりに，例えば最初に述べた小林氏の文献に記載されているようにして，フォトレジスト，ＰＭＭＡ又はポリマー，有利には例えばポリスチロールから成る仮のスペーサを使用することができる。有利には本発明による構造要素はケイ素を使用して製作される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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