JP2004001186A - Ｍｅｍｓ素子及びその製作方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】駆動電極が埋め込み構造を有する静電駆動型ＭＥＭＳ素子及びその製作方法を提供する。
【解決手段】ＭＥＭＳ素子の製作方法は、基板３１０上に駆動電極３２０を形成し、さらに駆動電極３２０上に絶縁層３３０を形成する。絶縁層３３０をパターニングにより固定部と接触部が形成される領域をエッチングし、その上に金属層３４０を形成する。金属層３４０を絶縁層３３０が露出するまでポリシングして平坦化する。このとき駆動電極３２０は絶縁層３３０に埋め込まれたままである。次いで、その上に犠牲層３５０を積層し、さらに犠牲層３５０のうち固定部が形成される領域をエッチングによってグループ状の空間とし、残った犠牲層３５０上にＭＥＭＳ構造物層３５０を積層する。
【選択図】 図３ｆ
【解決手段】ＭＥＭＳ素子の製作方法は、基板３１０上に駆動電極３２０を形成し、さらに駆動電極３２０上に絶縁層３３０を形成する。絶縁層３３０をパターニングにより固定部と接触部が形成される領域をエッチングし、その上に金属層３４０を形成する。金属層３４０を絶縁層３３０が露出するまでポリシングして平坦化する。このとき駆動電極３２０は絶縁層３３０に埋め込まれたままである。次いで、その上に犠牲層３５０を積層し、さらに犠牲層３５０のうち固定部が形成される領域をエッチングによってグループ状の空間とし、残った犠牲層３５０上にＭＥＭＳ構造物層３５０を積層する。
【選択図】 図３ｆ
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＭＥＭＳ素子及びその製作方法に係り、さらに詳しくは駆動電極が埋め込み構造を有する静電駆動型ＭＥＭＳ素子及びその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ ｅｌｅｃｔｒｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）は機械的、電気的部品を半導体工程を用いて具現する技術である。ＭＥＭＳ技術を用いて製作された素子が機械的な動作を行うためには、ＭＥＭＳ素子は通常基板上で揺動可能に浮き上がる駆動部を有する。
図１はこのようなＭＥＭＳ素子の一例を概略的に示す図である。
ＭＥＭＳ素子は基板１０、基板１０上に固定された固定部３０、及び固定部３０から延びた駆動部４０を有している。固定部３０は通常アンカー（ａｎｃｈｏｒ）またはサポートと呼ばれ、駆動部４０を基板１０上に固定させる機能を果たす。
【０００３】
駆動部４０は基板１０上に浮き上がるよう離隔されており、基板１０上に形成された電極部２０で発生する所定の駆動力により点線で示した通り上下方向に揺動可能になる。駆動部４０は必要に応じて梁形状または薄膜形状に製造される。図２ａないし図２ｅは一般の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳ素子の製作工程の一例を順次に示す図である。
図２ａに示すように、基板２１０上には静電駆動のために駆動電極層２２０をパターニングして形成した後、図２ｂに示すように基板２１０に固定される固定部であるアンカー部分とＲＦ信号の入力及び／または出力端になるＲＦラインの形状に対応して金属層２３０を形成する。この際、金属層２３０は表皮深さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）効果を考慮して２ないし３μｍの厚膜で形成する。
【０００４】
次いで、図２ｃに示すように基板２１０上に形成された駆動電極層２２０を取り囲む絶縁膜２４０を形成する。
その後、図２ｄに示した通り、基板２１０上に犠牲層２５０を積層し、所定のパターニングにより基板２１０上に固定されるアンカー部分の犠牲層をエッチングする。パターニングされた犠牲層２５０上には、ＭＥＭＳ構造物層を積層して駆動部２６０を形成する。
それから、駆動部２６０に所定のエッチングホール（図示せず）を形成し、エッチングホール（図示せず）を介して犠牲層２５０だけを選択的にエッチングするエッチング液（ｅｔｃｈａｎｔ）を供給する。これにより、図２ｅに示すように、犠牲層２５０が除去された後に駆動部２６０が基板２１０上に浮き上がった構造のＭＥＭＳ素子が製作される。
【０００５】
以上のように一般の製作工程では、ＲＦラインである金属層２３０と駆動電極層２２０との段差を無視して製作工程を進行する。
従って、ＲＦラインである金属層２３０と駆動電極層２２０の段差によって図２ｅに示した通り、以降の工程により形成される駆動部２６０は多少屈曲を有する構成となり信頼性に劣るＭＥＭＳ素子が製作される。一方、設計上には駆動部２６０に発生する前述したような屈曲は予想されないため、設計上と製作工程上に大きい誤差が発生する。また、このような屈曲はＭＥＭＳ素子の駆動上で不完全な駆動を引き起こす問題点に繋がる。
【０００６】
また、図２ｄないし図２ｅに示された製作工程のように、アンカー部分に積層された駆動部２６０と基板２１０の連結部分２６１はアンカー部分及び駆動部２６０のＭＥＭＳ構造物の厚さより相対的に薄くて曲がった形態で形成される。
従って、ＭＥＭＳ素子の一般の特性である駆動部２６０が揺動して動作する点を考慮してみる際、連結部分が薄くて曲がった形態で製作されるという点はＭＥＭＳ素子の堅固性に悪影響を与える恐れもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は信頼性が向上され、かつ安定的な駆動性を有するＭＥＭＳ素子及びその製作方法を提供するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために本発明は、基板について固定される固定部と、該固定部と連結され前記基板上に浮き上がる駆動部と、前記駆動部を所定の駆動力により駆動させる駆動電極と、前記駆動部を選択的にスイッチングする接触部を備えたＭＥＭＳ素子の製作方法において、前記基板上に前記駆動電極をパターニングする段階と、前記駆動電極が形成された前記基板上に絶縁層を形成する段階と、前記絶縁層をパターニングして前記固定部と前記接触部が形成される領域の前記絶縁層をエッチングする段階と、エッチングされた前記固定部と前記接触部の領域を含む前記基板上に金属層を形成する段階、及び前記絶縁層が露出される時点に対応して前記金属層を平坦化する段階とを備える。前記絶縁層を形成する段階において、前記絶縁層は少なくとも前記駆動電極より厚膜で形成し、前記駆動電極は前記絶縁層について埋め込み構造を有することを特徴とする。
【０００９】
望ましくは、前記平坦化段階遂行後、前記基板上に犠牲層を積層する段階と、前記犠牲層をパターニングして前記固定部が形成される領域に対応する領域の少なくとも一部分を取り囲む空間を形成する段階と、前記犠牲層上にＭＥＭＳ構造物層を積層して前記空間内に側壁を形成し、前記犠牲層上に前記固定部と前記駆動部を形成する段階、及び前記犠牲層をエッチング液で除去する段階をさらに備える。前記除去段階では、前記固定部に対応する前記犠牲層の一部分に前記側壁により前記エッチング液の供給が遮断され、前記犠牲層のうち前記側壁により取り囲まれた部分を除いた残り部分が除去される。
【００１０】
一方、本発明によれば、基板について固定された固定部と、該固定部と連結され前記基板上に浮き上がる駆動部と、該駆動部を駆動させる電極部と、前記駆動部をスイッチングする接触部とを備え、前記電極部と前記接触部は前記基板上に平坦に形成されることを特徴とするＭＥＭＳ素子が提供される。前記電極部は前記電極と、前記駆動部と前記電極が電気的に開放されるよう前記電極を取り囲む絶縁膜を含み、前記電極は前記絶縁膜について埋め込み構造で形成される。
望ましくは、前記ＭＥＭＳ素子は前記固定部と、前記基板の間に介され前記固定部を前記基板上に固定させるアンカーと、該アンカーの側面に少なくとも一部分を取り囲む側壁をさらに備える。
【００１１】
従って、平坦化工程によりＲＦラインと駆動電極との段差を除去することにより、以降の工程である駆動電極の静電力により駆動される駆動部を形成するＭＥＭＳ構造物層の変形を防ぐことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明をさらに詳しく説明する。
下記の実施例のＭＥＭＳ素子は静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーを例として説明する。
図３ａないし図３ｆは本発明に係る静電駆動型ＭＥＭＳリレーの一実施例に対する製作工程を順次に示す図である。
まず、図３ａに示すように、基板３１０上に静電駆動のために駆動電極層３２０をパターニングして形成し、図３ｂに示すように、駆動電極層３２０が形成された基板３１０上に絶縁層で平坦化モールド３３０を形成する。絶縁層は一般にＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）酸化膜が使われる。
【００１３】
その後、絶縁層平坦化モールド３３０をパターニングしてＭＥＭＳリレーのアンカー部分ＡとＲＦ信号の入力及び／または出力端子である接触部の領域をエッチングする。すなわち、平坦化モールドで形成された絶縁層３３０は駆動電極層３２０の絶縁膜になる。絶縁膜３３０は駆動電極層３２０と後述する駆動部が電気的に短絡されることを防ぐために形成される。
次いで、図３ｃに示すように、金属層３４０をアンカー部分Ａと接触部の領域がエッチングされた基板上に所定の厚さで積層する。例えば、金属層３４０は伝導性に優れた金属材質である金（Ａｕ）などが使用されている。
【００１４】
次に、図３ｃのように金属層３４０が所定の厚さで積層された基板を平坦化する工程がなされる。平坦化工程はポリシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によりなされる。
ポリシングにより平坦化工程を進行する場合、金属層３４０の下に形成された絶縁層３３０が露出する時点をモニタリングして平坦化工程を進めるか否かを決定する。すなわち、図３ｄに示すように、絶縁層３３０が露出するまでポリシングを行う。
この際、ＲＦラインである金属層３４０の厚さは表皮深さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）効果を考慮して２ないし３μｍの厚膜で形成されるべきなので、このためには絶縁層平坦化モールド３３０の厚さは少なくとも２ないし３μｍの厚膜で形成すべきである。
【００１５】
従って、アンカー部分ＡとＲＦライン部分に、前記形成された絶縁層モールドの厚さに対応する厚さの金属層３４０が形成され、駆動電極層３２０と絶縁層３３０が形成された電極部とＲＦラインの厚さが段差なしで平坦に形成される。
よって、静電駆動型ＭＥＭＳリレーの駆動電極３２０は絶縁層３３０に埋め込み（ｅｍｂｅｄｅｄ）構造で形成される。
次いで、図３ｅに示すように、平坦化された基板３１０上に犠牲層３５０を積層し、所定のパターニングによりアンカー部分Ａの一部である縁部Ｂ（図３ｆ参照）にのみグルーブ状の空間が形成されるよう犠牲層をエッチングする。犠牲層３５０はアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、オキシド（Ｏｘｉｄｅ）、またはニッケル（Ｎｉ）などのような材質で製造できる。
【００１６】
パターニングされた犠牲層３５０上に図３ｆに示すように、ＭＥＭＳ構造物層３６０を積層する。ＭＥＭＳ構造物層３６０は金（Ａｕ）のような材質の金属層を蒸着させて形成する。従って、アンカー部分の縁部Ｂに形成されたグルーブ状の空間内にＭＥＭＳ構造物層３６０が積層され、犠牲層３５０が形成された基板３１０上にもＭＥＭＳ構造物層３６０が積層される。
それから、駆動電極３２０により駆動される駆動部３６０が形成されるＭＥＭＳ構造物層に所定のエッチングホール（図示せず）を形成して、エッチングホール（図示せず）を介して犠牲層３５０だけ選択的にエッチングできるエッチング液を供給する。従って、犠牲層３５０が除去され図３ｆに示したように駆動部３６０が基板３１０上に浮き上がったＭＥＭＳリレーが製作される。
【００１７】
この際、アンカー部分の縁部Ｂに形成されたＭＥＭＳ構造物層３６０によりアンカー部分と駆動部の連結部分に側壁Ｃが形成されることにより、図３ｆに示したように、連結部分と隣接した犠牲層３５０はエッチング液により除去されず残される。
前述した図３ｅ及び図３ｆに示された工程の詳細な説明は本発明の出願人と同一な出願人が既出願した日本国特願２００２−３５７６７４号（発明の名称：詰まった犠牲層支持台を有するＭＥＭＳ構造物及びその製作方法）に詳しく記載されている。
【００１８】
以上のように、接触部であるＲＦライン３４０と、電極部である絶縁層３３０に埋め込み構造で形成された駆動電極３２０間の段差を平坦化工程を通じて除去することにより、信頼性が向上し、かつ安定した駆動性を有するＭＥＭＳリレーを製作することができる。
また、従来に比べて駆動電極層３２０に絶縁膜３３０を形成する工程が省かれるので製作工程が簡単化される。
一方、アンカー部Ａと駆動部３６０の連結部分に形成された側壁Ｃによりアンカー部分の犠牲層を残すことによりさらに堅固なＭＥＭＳ素子を製作することができる。
【００１９】
図４ａないし図４ｇは本発明に係る静電駆動型ＭＥＭＳリレーの他の実施例で、基板４１０上に形成され駆動電極層４２０の厚さをＲＦラインである金属層４４０の厚さと段差なしで形成して平坦化工程を進む製作工程を順次に示す図である。
まず、図４ａに示すように、基板４１０上に静電駆動のためにパターニングされ形成される駆動電極層４２０を所定の厚さで形成し、図４ｂに示すように、絶縁層４３０を駆動電極層４２０が形成された基板４１０上に積層する。その後、ＭＥＭＳリレーのアンカー部分ＡとＲＦラインである接触部の領域をパターニングしてエッチングする。
【００２０】
次いで、図４ｃに示すように、金属層４４０をアンカー部分と接触部の領域がエッチングされた基板４１０上に所定の厚さで積層する。
金属層４４０が所定の厚さで積層された基板をポリシングにより平坦化工程を行う。図４ｄに示すように、駆動電極層４２０が露出するまでポリシングを行う。また、ＲＦラインである金属層４４０の厚さは、表皮深さ効果を考慮して２ないし３μｍの厚膜で形成されるようポリシングする。
次いで、図４ｅに示すように、駆動電極層４２０を取り囲む絶縁膜４５０を形成する。従って、接触部である金属層４４０と、駆動電極層４２０が従来に比べて平坦化して形成される。
【００２１】
次いで、図４ｆ及び図４ｇの製作工程は、前述した一実施例の図３ｅ及び図３ｆの製作工程と同一な既に出願された韓国特許出願２００１−８０３５８に記載された内容と同じなので、その説明は省略する。
以上のように、ＲＦライン４４０と駆動電極４２０との段差を除去することにより、以降の工程で製作されるＭＥＭＳ構造物層４７０である駆動部の変形を防ぐことができ、さらに堅固なＭＥＭＳ素子を製作することができる。
従って、信頼性が向上し、かつ安定した駆動性を有するＭＥＭＳリレーが製作できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によれば平坦化工程によりＲＦラインと駆動電極との段差を除去することにより、以降の工程である駆動電極の静電力により駆動する駆動部を形成するＭＥＭＳ構造物層の変形を防ぐことができる。
また、アンカー部分と駆動部の連結部分に形成された側壁によりアンカー部分の犠牲層を残すことにより一層堅固なＭＥＭＳ素子を製作することができる。
以上では本発明の望ましい実施例について示しかつ説明したが、本発明は前述した特定の実施例に限らず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せず当該発明の属する技術分野において通常の知識を持つ者ならば誰でも多様な変形実施が可能なことは勿論、そのような変更は請求の範囲の記載の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のＭＥＭＳ素子の概略的側断面図。
【図２ａ】一般の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製作工程を順次に示す図。
【図２ｂ】一般の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製作工程を順次に示す図。
【図２ｃ】一般の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製作工程を順次に示す図。
【図２ｄ】一般の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製作工程を順次に示す図。
【図２ｅ】一般の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製作工程を順次に示す図。
【図３ａ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図３ｂ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図３ｃ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図３ｄ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図３ｅ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図３ｆ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図４ａ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｂ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｃ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｄ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｅ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｆ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｇ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明はＭＥＭＳ素子及びその製作方法に係り、さらに詳しくは駆動電極が埋め込み構造を有する静電駆動型ＭＥＭＳ素子及びその製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ ｅｌｅｃｔｒｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）は機械的、電気的部品を半導体工程を用いて具現する技術である。ＭＥＭＳ技術を用いて製作された素子が機械的な動作を行うためには、ＭＥＭＳ素子は通常基板上で揺動可能に浮き上がる駆動部を有する。
図１はこのようなＭＥＭＳ素子の一例を概略的に示す図である。
ＭＥＭＳ素子は基板１０、基板１０上に固定された固定部３０、及び固定部３０から延びた駆動部４０を有している。固定部３０は通常アンカー（ａｎｃｈｏｒ）またはサポートと呼ばれ、駆動部４０を基板１０上に固定させる機能を果たす。
【０００３】
駆動部４０は基板１０上に浮き上がるよう離隔されており、基板１０上に形成された電極部２０で発生する所定の駆動力により点線で示した通り上下方向に揺動可能になる。駆動部４０は必要に応じて梁形状または薄膜形状に製造される。図２ａないし図２ｅは一般の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳ素子の製作工程の一例を順次に示す図である。
図２ａに示すように、基板２１０上には静電駆動のために駆動電極層２２０をパターニングして形成した後、図２ｂに示すように基板２１０に固定される固定部であるアンカー部分とＲＦ信号の入力及び／または出力端になるＲＦラインの形状に対応して金属層２３０を形成する。この際、金属層２３０は表皮深さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）効果を考慮して２ないし３μｍの厚膜で形成する。
【０００４】
次いで、図２ｃに示すように基板２１０上に形成された駆動電極層２２０を取り囲む絶縁膜２４０を形成する。
その後、図２ｄに示した通り、基板２１０上に犠牲層２５０を積層し、所定のパターニングにより基板２１０上に固定されるアンカー部分の犠牲層をエッチングする。パターニングされた犠牲層２５０上には、ＭＥＭＳ構造物層を積層して駆動部２６０を形成する。
それから、駆動部２６０に所定のエッチングホール（図示せず）を形成し、エッチングホール（図示せず）を介して犠牲層２５０だけを選択的にエッチングするエッチング液（ｅｔｃｈａｎｔ）を供給する。これにより、図２ｅに示すように、犠牲層２５０が除去された後に駆動部２６０が基板２１０上に浮き上がった構造のＭＥＭＳ素子が製作される。
【０００５】
以上のように一般の製作工程では、ＲＦラインである金属層２３０と駆動電極層２２０との段差を無視して製作工程を進行する。
従って、ＲＦラインである金属層２３０と駆動電極層２２０の段差によって図２ｅに示した通り、以降の工程により形成される駆動部２６０は多少屈曲を有する構成となり信頼性に劣るＭＥＭＳ素子が製作される。一方、設計上には駆動部２６０に発生する前述したような屈曲は予想されないため、設計上と製作工程上に大きい誤差が発生する。また、このような屈曲はＭＥＭＳ素子の駆動上で不完全な駆動を引き起こす問題点に繋がる。
【０００６】
また、図２ｄないし図２ｅに示された製作工程のように、アンカー部分に積層された駆動部２６０と基板２１０の連結部分２６１はアンカー部分及び駆動部２６０のＭＥＭＳ構造物の厚さより相対的に薄くて曲がった形態で形成される。
従って、ＭＥＭＳ素子の一般の特性である駆動部２６０が揺動して動作する点を考慮してみる際、連結部分が薄くて曲がった形態で製作されるという点はＭＥＭＳ素子の堅固性に悪影響を与える恐れもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は信頼性が向上され、かつ安定的な駆動性を有するＭＥＭＳ素子及びその製作方法を提供するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために本発明は、基板について固定される固定部と、該固定部と連結され前記基板上に浮き上がる駆動部と、前記駆動部を所定の駆動力により駆動させる駆動電極と、前記駆動部を選択的にスイッチングする接触部を備えたＭＥＭＳ素子の製作方法において、前記基板上に前記駆動電極をパターニングする段階と、前記駆動電極が形成された前記基板上に絶縁層を形成する段階と、前記絶縁層をパターニングして前記固定部と前記接触部が形成される領域の前記絶縁層をエッチングする段階と、エッチングされた前記固定部と前記接触部の領域を含む前記基板上に金属層を形成する段階、及び前記絶縁層が露出される時点に対応して前記金属層を平坦化する段階とを備える。前記絶縁層を形成する段階において、前記絶縁層は少なくとも前記駆動電極より厚膜で形成し、前記駆動電極は前記絶縁層について埋め込み構造を有することを特徴とする。
【０００９】
望ましくは、前記平坦化段階遂行後、前記基板上に犠牲層を積層する段階と、前記犠牲層をパターニングして前記固定部が形成される領域に対応する領域の少なくとも一部分を取り囲む空間を形成する段階と、前記犠牲層上にＭＥＭＳ構造物層を積層して前記空間内に側壁を形成し、前記犠牲層上に前記固定部と前記駆動部を形成する段階、及び前記犠牲層をエッチング液で除去する段階をさらに備える。前記除去段階では、前記固定部に対応する前記犠牲層の一部分に前記側壁により前記エッチング液の供給が遮断され、前記犠牲層のうち前記側壁により取り囲まれた部分を除いた残り部分が除去される。
【００１０】
一方、本発明によれば、基板について固定された固定部と、該固定部と連結され前記基板上に浮き上がる駆動部と、該駆動部を駆動させる電極部と、前記駆動部をスイッチングする接触部とを備え、前記電極部と前記接触部は前記基板上に平坦に形成されることを特徴とするＭＥＭＳ素子が提供される。前記電極部は前記電極と、前記駆動部と前記電極が電気的に開放されるよう前記電極を取り囲む絶縁膜を含み、前記電極は前記絶縁膜について埋め込み構造で形成される。
望ましくは、前記ＭＥＭＳ素子は前記固定部と、前記基板の間に介され前記固定部を前記基板上に固定させるアンカーと、該アンカーの側面に少なくとも一部分を取り囲む側壁をさらに備える。
【００１１】
従って、平坦化工程によりＲＦラインと駆動電極との段差を除去することにより、以降の工程である駆動電極の静電力により駆動される駆動部を形成するＭＥＭＳ構造物層の変形を防ぐことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明をさらに詳しく説明する。
下記の実施例のＭＥＭＳ素子は静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーを例として説明する。
図３ａないし図３ｆは本発明に係る静電駆動型ＭＥＭＳリレーの一実施例に対する製作工程を順次に示す図である。
まず、図３ａに示すように、基板３１０上に静電駆動のために駆動電極層３２０をパターニングして形成し、図３ｂに示すように、駆動電極層３２０が形成された基板３１０上に絶縁層で平坦化モールド３３０を形成する。絶縁層は一般にＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ−Ｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）酸化膜が使われる。
【００１３】
その後、絶縁層平坦化モールド３３０をパターニングしてＭＥＭＳリレーのアンカー部分ＡとＲＦ信号の入力及び／または出力端子である接触部の領域をエッチングする。すなわち、平坦化モールドで形成された絶縁層３３０は駆動電極層３２０の絶縁膜になる。絶縁膜３３０は駆動電極層３２０と後述する駆動部が電気的に短絡されることを防ぐために形成される。
次いで、図３ｃに示すように、金属層３４０をアンカー部分Ａと接触部の領域がエッチングされた基板上に所定の厚さで積層する。例えば、金属層３４０は伝導性に優れた金属材質である金（Ａｕ）などが使用されている。
【００１４】
次に、図３ｃのように金属層３４０が所定の厚さで積層された基板を平坦化する工程がなされる。平坦化工程はポリシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によりなされる。
ポリシングにより平坦化工程を進行する場合、金属層３４０の下に形成された絶縁層３３０が露出する時点をモニタリングして平坦化工程を進めるか否かを決定する。すなわち、図３ｄに示すように、絶縁層３３０が露出するまでポリシングを行う。
この際、ＲＦラインである金属層３４０の厚さは表皮深さ（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）効果を考慮して２ないし３μｍの厚膜で形成されるべきなので、このためには絶縁層平坦化モールド３３０の厚さは少なくとも２ないし３μｍの厚膜で形成すべきである。
【００１５】
従って、アンカー部分ＡとＲＦライン部分に、前記形成された絶縁層モールドの厚さに対応する厚さの金属層３４０が形成され、駆動電極層３２０と絶縁層３３０が形成された電極部とＲＦラインの厚さが段差なしで平坦に形成される。
よって、静電駆動型ＭＥＭＳリレーの駆動電極３２０は絶縁層３３０に埋め込み（ｅｍｂｅｄｅｄ）構造で形成される。
次いで、図３ｅに示すように、平坦化された基板３１０上に犠牲層３５０を積層し、所定のパターニングによりアンカー部分Ａの一部である縁部Ｂ（図３ｆ参照）にのみグルーブ状の空間が形成されるよう犠牲層をエッチングする。犠牲層３５０はアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、オキシド（Ｏｘｉｄｅ）、またはニッケル（Ｎｉ）などのような材質で製造できる。
【００１６】
パターニングされた犠牲層３５０上に図３ｆに示すように、ＭＥＭＳ構造物層３６０を積層する。ＭＥＭＳ構造物層３６０は金（Ａｕ）のような材質の金属層を蒸着させて形成する。従って、アンカー部分の縁部Ｂに形成されたグルーブ状の空間内にＭＥＭＳ構造物層３６０が積層され、犠牲層３５０が形成された基板３１０上にもＭＥＭＳ構造物層３６０が積層される。
それから、駆動電極３２０により駆動される駆動部３６０が形成されるＭＥＭＳ構造物層に所定のエッチングホール（図示せず）を形成して、エッチングホール（図示せず）を介して犠牲層３５０だけ選択的にエッチングできるエッチング液を供給する。従って、犠牲層３５０が除去され図３ｆに示したように駆動部３６０が基板３１０上に浮き上がったＭＥＭＳリレーが製作される。
【００１７】
この際、アンカー部分の縁部Ｂに形成されたＭＥＭＳ構造物層３６０によりアンカー部分と駆動部の連結部分に側壁Ｃが形成されることにより、図３ｆに示したように、連結部分と隣接した犠牲層３５０はエッチング液により除去されず残される。
前述した図３ｅ及び図３ｆに示された工程の詳細な説明は本発明の出願人と同一な出願人が既出願した日本国特願２００２−３５７６７４号（発明の名称：詰まった犠牲層支持台を有するＭＥＭＳ構造物及びその製作方法）に詳しく記載されている。
【００１８】
以上のように、接触部であるＲＦライン３４０と、電極部である絶縁層３３０に埋め込み構造で形成された駆動電極３２０間の段差を平坦化工程を通じて除去することにより、信頼性が向上し、かつ安定した駆動性を有するＭＥＭＳリレーを製作することができる。
また、従来に比べて駆動電極層３２０に絶縁膜３３０を形成する工程が省かれるので製作工程が簡単化される。
一方、アンカー部Ａと駆動部３６０の連結部分に形成された側壁Ｃによりアンカー部分の犠牲層を残すことによりさらに堅固なＭＥＭＳ素子を製作することができる。
【００１９】
図４ａないし図４ｇは本発明に係る静電駆動型ＭＥＭＳリレーの他の実施例で、基板４１０上に形成され駆動電極層４２０の厚さをＲＦラインである金属層４４０の厚さと段差なしで形成して平坦化工程を進む製作工程を順次に示す図である。
まず、図４ａに示すように、基板４１０上に静電駆動のためにパターニングされ形成される駆動電極層４２０を所定の厚さで形成し、図４ｂに示すように、絶縁層４３０を駆動電極層４２０が形成された基板４１０上に積層する。その後、ＭＥＭＳリレーのアンカー部分ＡとＲＦラインである接触部の領域をパターニングしてエッチングする。
【００２０】
次いで、図４ｃに示すように、金属層４４０をアンカー部分と接触部の領域がエッチングされた基板４１０上に所定の厚さで積層する。
金属層４４０が所定の厚さで積層された基板をポリシングにより平坦化工程を行う。図４ｄに示すように、駆動電極層４２０が露出するまでポリシングを行う。また、ＲＦラインである金属層４４０の厚さは、表皮深さ効果を考慮して２ないし３μｍの厚膜で形成されるようポリシングする。
次いで、図４ｅに示すように、駆動電極層４２０を取り囲む絶縁膜４５０を形成する。従って、接触部である金属層４４０と、駆動電極層４２０が従来に比べて平坦化して形成される。
【００２１】
次いで、図４ｆ及び図４ｇの製作工程は、前述した一実施例の図３ｅ及び図３ｆの製作工程と同一な既に出願された韓国特許出願２００１−８０３５８に記載された内容と同じなので、その説明は省略する。
以上のように、ＲＦライン４４０と駆動電極４２０との段差を除去することにより、以降の工程で製作されるＭＥＭＳ構造物層４７０である駆動部の変形を防ぐことができ、さらに堅固なＭＥＭＳ素子を製作することができる。
従って、信頼性が向上し、かつ安定した駆動性を有するＭＥＭＳリレーが製作できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によれば平坦化工程によりＲＦラインと駆動電極との段差を除去することにより、以降の工程である駆動電極の静電力により駆動する駆動部を形成するＭＥＭＳ構造物層の変形を防ぐことができる。
また、アンカー部分と駆動部の連結部分に形成された側壁によりアンカー部分の犠牲層を残すことにより一層堅固なＭＥＭＳ素子を製作することができる。
以上では本発明の望ましい実施例について示しかつ説明したが、本発明は前述した特定の実施例に限らず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せず当該発明の属する技術分野において通常の知識を持つ者ならば誰でも多様な変形実施が可能なことは勿論、そのような変更は請求の範囲の記載の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のＭＥＭＳ素子の概略的側断面図。
【図２ａ】一般の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製作工程を順次に示す図。
【図２ｂ】一般の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製作工程を順次に示す図。
【図２ｃ】一般の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製作工程を順次に示す図。
【図２ｄ】一般の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製作工程を順次に示す図。
【図２ｅ】一般の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製作工程を順次に示す図。
【図３ａ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図３ｂ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図３ｃ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図３ｄ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図３ｅ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図３ｆ】本発明に係る静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の一実施例を順次に示す図。
【図４ａ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｂ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｃ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｄ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｅ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｆ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
【図４ｇ】本発明に係る他の静電駆動型ＲＦ ＭＥＭＳリレーの製作工程の他の実施例を順次に示す図。
Claims (20)
- 基板について固定される固定部と、該固定部と連結され前記基板上に浮き上がる駆動部と、該駆動部を所定の駆動力によって駆動させる駆動電極と、駆動力により駆動する前記駆動部を選択的にスイッチングする接触部とを備えたＭＥＭＳ素子の製作方法において、
前記基板上に前記駆動電極をパターニングする段階と、
前記駆動電極が形成された前記基板上に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層をパターニングして前記固定部と前記接触部が形成される領域の前記絶縁層をエッチングする段階と、
エッチングされた前記固定部と前記接触部の領域を含む前記基板上に金属層を形成する段階と、
前記絶縁層が露出される時点に対応して前記金属層を平坦化する段階と、を備えることを特徴とするＭＥＭＳ素子の製作方法。 - 前記絶縁層を形成する段階において、前記絶縁層は少なくとも前記駆動電極より厚膜で形成し、前記駆動電極は前記絶縁層について埋め込み構造を有することを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ素子の製作方法。
- 前記金属層を平坦化する段階遂行後、前記基板上に犠牲層を積層する段階と、前記犠牲層をパターニングして前記固定部が形成される領域に対応する領域の少なくとも一部分を取り囲む空間を形成する段階と、
前記犠牲層上にＭＥＭＳ構造物層を積層して前記空間内に側壁を形成し、前記犠牲層上に前記固定部と前記駆動部を形成する段階と、
前記犠牲層をエッチング液で除去する段階をさらに備え、
前記除去段階では、前記固定部に対応する前記犠牲層の一部分に前記側壁により前記エッチング液の供給が遮断され、前記犠牲層のうち前記側壁により取り囲まれた部分を除いた残り部分が除去されることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ素子の製作方法。 - 前記空間形成段階において、前記空間は前記固定部と前記駆動部とを連結する連結部に対応する部位を除いた残り部位の実質的な全区間に亘って形成されることを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳ素子の製作方法。
- 前記連結部は前記固定部よりその幅が狭いことを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳ素子の製作方法。
- 前記除去段階遂行前、前記ＭＥＭＳ構造物層にエッチングホールを形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳ素子の製作方法。
- 前記エッチングホールは前記駆動部に形成されることを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳ素子の製作方法。
- 基板について固定される固定部と、該固定部と連結され前記基板上に浮き上がる駆動部と、該駆動部を所定の駆動力により駆動させる駆動電極と、前記駆動部を選択的にスイッチングする接触部を具備したＭＥＭＳ素子の製作方法において、
前記基板上に前記駆動電極をパターニングして形成する段階と、
前記駆動電極が形成された前記基板上に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層をパターニングして前記固定部と前記接触部が形成される領域の前記絶縁層をエッチングする段階と、
エッチングされた前記固定部と前記接触部の領域を含む前記基板上に金属層を形成する段階と、
前記駆動電極が露出される時点に対応して前記金属層を平坦化する段階と、
前記駆動電極と前記駆動部が電気的に開放されるよう前記駆動電極を取り囲む絶縁膜を形成する段階と、を備えることを特徴とするＭＥＭＳ素子の製作方法。 - 前記絶縁膜を形成する段階遂行後、前記基板上に犠牲層を積層する段階と、
前記犠牲層をパターニングして前記固定部が形成される領域に対応する領域の少なくとも一部分を取り囲む空間を形成する段階と、
前記犠牲層上にＭＥＭＳ構造物層を積層して前記空間内に側壁を形成し、前記犠牲層上に前記固定部と前記駆動部を形成する段階と、
前記犠牲層をエッチング液で除去する段階をさらに備え、
前記除去段階では、前記固定部に対応する前記犠牲層の一部分に前記側壁により前記エッチング液の供給が遮断され、前記犠牲層のうち前記側壁により囲まれた部分を除いた残り部分が除去されることを特徴とする請求項８に記載のＭＥＭＳ素子の製作方法。 - 前記空間形成段階において、前記空間は前記固定部と前記駆動部とを連結する連結部に対応する部位を除いた残り部位の実質的な全区間に亘って形成されることを特徴とする請求項９に記載のＭＥＭＳ素子の製作方法。
- 前記連結部は前記固定部よりその幅が狭いことを特徴とする請求項９に記載のＭＥＭＳ素子の製作方法。
- 前記除去段階遂行前、前記ＭＥＭＳ構造物層にエッチングホールを形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のＭＥＭＳ素子の製作方法。
- 前記エッチングホールは前記駆動部に形成されることを特徴とする請求項９に記載のＭＥＭＳ素子の製作方法。
- 基板について固定された固定部と、
該固定部と連結され前記基板上に浮き上がる駆動部と、
該駆動部を駆動させる電極部と、
前記駆動部をスイッチングする接触部を含み、
前記電極部と前記接触部は前記基板上に平坦に形成されることを特徴とするＭＥＭＳ素子。 - 前記電極部は、
前記電極と、前記駆動部と前記電極が電気的に開放されるよう前記電極を取り囲む絶縁層を含み、
前記電極は前記絶縁層について埋め込み構造で形成されることを特徴とする請求項１４に記載のＭＥＭＳ素子。 - 前記固定部と、前記基板の間に介されて前記固定部を前記基板上に固定させるアンカーと、
前記アンカーの側面に少なくとも一部分を取り囲む側壁をさらに備えることをことを特徴とする請求項１４に記載のＭＥＭＳ素子。 - 前記側壁は、前記固定部と前記駆動部とを連結する連結部に対応する部位を除いた残り部位の実質的な全区間に亘って形成されることを特徴とする請求項１５に記載のＭＥＭＳ素子。
- 前記連結部は、前記固定部より狭幅であることをことを特徴とする請求項１５に記載のＭＥＭＳ素子。
- 前記側壁、前記固定部及び前記駆動部は一体に形成されることを特徴とする請求項１５に記載のＭＥＭＳ素子。
- 前記側壁は前記基板と接触することを特徴とする請求項１５に記載のＭＥＭＳ素子。
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