JP2004047993A - マイクロ電子機械構造体のためのブリッジを形成する方法及び集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＥＭＳデバイス内での接続を可能にするより良い方法を提供する。
【解決手段】間隙により互いに分離されている一対の第１及び第２の導電ストリップ（接地線１２ａ）を第１の導電層（底部導電層１２）内に形成するステップと、第１の導電層内の間隙２２を貫通して延びる導電体（制御電圧線１８）を設けるステップと、第２の導電層（上面導電層）内に、導電体１８から絶縁した状態で第１の導電ストリップと第２の導電ストリップとを互いに電気的に接続する導電ブリッジ１６ｅを形成するステップとを含む。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ；マイクロエレクトロメカニカル構造体）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ電子機械構造体は、マイクロ電子製造技術を使用して製造することも可能な物理的構造体である。ＭＥＭＳデバイス（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｖｉｃｅ）の製造では、しばしば、異なる構造体を電気的に互いに絶縁することが望ましい。この目的のために、空隙（エアーギャップ）が、電気的コネクタの下に配置されることがある。このような構造体は、ブリッジと呼ばれることもある。何故ならば、このような構造体により、空隙の上方で電気的な接続を形成でき、下に配置されているデバイスからの絶縁を実現することができるからである。
【０００３】
例えば、マルチモード・マルチバンドセル電話に適用するためには、アンテナスイッチマルチプレクサは、別のモード又はバンドにアンテナを切換えたり、送信と受信との間でアンテナを切換えたりする。マルチプレクサは、多数の個別のスイッチから成る。信号線，接地線及び作動制御線を互いに交差させて経路決めするためには、３つ以上の金属層が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、インライン片持式梁形金属コンタクト直列スイッチは、一般に、接続を可能ならしめるために２つの金属線を必要とする。第１の信号線は、第１の層内にあることも可能であり、第２の信号線も第１の層内にあることも可能であり、作動素子も第１の層内にあることも可能であるが、片持式梁形コンタクトスイッチ自身は、少なくとも第２の層内になければならない。
【０００５】
このように、ＭＥＭＳデバイス内での接続を可能にするより良い方法が必要である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１の本発明の１つの実施形態では、基本スイッチ／伝送線路共面導波管（ＣＰＷ（ｃｏ−ｐｌａｎａｒ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）；コプレーナ導波管）１０は、間隙（ギャップ）２２によって分離されている２つのストリップを含む接地線１２ａを横切ってブリッジ（導電ブリッジ）１６ｅの下を通る制御電圧線１８を含んでいる。接地線１２ａ，１２ｂ及び１２ｃは、第１の導電層内に形成されている。信号線１６は、これとは別個の第２の導電層の内に形成されている。制御電圧線１８も、第１の導電層内にある。
【０００７】
ＣＰＷ１０の幅は、信号線１６の幅におおよそ比例する。信号線１６の幅は、必要な導電率を得るために第１及び第２の導電層の双方を使用して小さくすることも可能である。このようにして、接地線１２は、１つの実施形態では、薄い底部金属層を使用して形成される。
【０００８】
ブリッジ１６ｅの幅「Ｗ」は十分に小さく、これによって、ブリッジ１６ｅの下の（図１に示されていない）犠牲層は、リリース工程（犠牲層の分離ステップ）の間に除去できる。１つの実施形態では、ブリッジ１６ｅのスパン（ｓｐａｎ）は、第２の上方の導電層の厚さの約５倍以下であり、これによって、ブリッジ１６ｅは、２つの導電層の間の電圧下で崩壊しないように十分に堅固である。
【０００９】
図２は、本発明の別の１つの実施形態によるマルチプレクサ１０ａを示しており、このマルチプレクサ１０ａは、接地線１２、信号線１６ｆ，１６ｇ、並びに信号線１６ａ〜１６ｄを含んでいる。ブリッジ２０ａは、接地線１２ｃを橋絡し、ブリッジ２６は、信号線である構成要素１６ｆ，１６ｇを橋絡し、ブリッジ２０は、接地線１２ａを橋絡している。そして、制御電圧線１８ａは、３つの別々の接地線１２ａ，１２ｂ及び１２ｃを完全に貫通して接地線１２ｄにまで達している。
【００１０】
図３の本発明のさらに別の１つの実施形態では、制御電圧線１８ｂ及び１８ｃが、接地線１２ａ，１２ｂ及び１２ｃに対して交差している。制御電圧線１８ｂは、ブリッジ３４の下側において延びており、制御電圧線１８ｃは、ブリッジ３５の下側において延びている。信号線３２，３６は、ブリッジ３４により互いに接続されている。信号線３６，３８は、ブリッジ３５により互いに接続されている。いくつかの実施形態では、各ブリッジ３４，３５のスパンを比較的小さく設定しているので、多数のブリッジが必要となる。このようにして、中間の信号線部分３６は、ブリッジ３４，３５の長さを所望の長さに限定することを可能にするアイランド（ｉｓｌａｎｄ）を提供する。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、ブリッジ１６ｅ，１６ｃ，２０，２６，２０ａ，１６ｃ，３４，或いは３５などのブリッジは、図４に示すように、半導体基板４０上に誘電体層４２を形成することにより形成される。誘電体層４２は、２つの例を挙げると、二酸化珪素或いは窒化珪素であってよい。
【００１２】
次いで、図５に示すように、第１の導電層すなわち底部導電層１２は、誘電体層４２上に堆積され、パターンが形成される。この導電層１２にパターンを形成すると、中央のアイランド４６とこのアイランド４６の両側部の間隙４４が得られる。１つの実施形態では、底部導電層１２は、チタン，ニッケル，及び金の複合材料である。
【００１３】
図６に示すように、この構造体は、次いで、犠牲層４８によって被覆される。いくつかの実施形態においては、犠牲層４８は、溶着されるか（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）或いは繊維状にして付着（ｓｐｕｎ−ｏｎ）される。１つの実施形態では、犠牲層４８は、温度を上げると再流動し、縮み、融合し、或いは蒸発する、ポリイミド，レジスト，或いは流動可能なガラスなどのような重合体材料から成る。
【００１４】
次に、図７に示すように、リソグラフィ及びエッチングの後に、係留穴（アンカーホール）５０が、犠牲層４８内に形成される。
【００１５】
次いで、めっきを容易にするシード層５２が、図８の構造体を得るために図７の構造体上にコーティングされる。厚いレジスト５４が、図９に示すように、めっきのための型としてパターン形成される。次いで、ブリッジ１６が、図１０に示すように、ブリッジ１６の付着を容易にするためにシード層５２を使用し、ブリッジ１６の輪郭を決める型としてレジスト５４を使用してめっきされる。本発明の１つの実施形態では、ブリッジ１６を形成する第２の導電層すなわち上面導電層は、金であってよい。
【００１６】
ブリッジ１６をめっきした後に、図１１に示すようにレジスト５４は除去される。シード層５２は、エッチングにより除去され、犠牲層４８の材料が分離されて、ブリッジ１６の下に空の空間５８が形成される。１つの実施形態では、犠牲層４８の材料は、熱の印加によりリリースされる。
【００１７】
本発明の別の１つの実施形態では、図８の構造体が形成された後に、エッチングを行って、図１２に示すようにＵ形金属構造体５２を形成する。この実施形態では、シード層をめっきする代りに、より重い金属層５２を形成する。次いで、空気から成るブリッジが、犠牲層４８の材料をリリースして、空間６０を形成することにより形成される（図１３参照）。
【００１８】
以上を要約すると、次の通りである。すなわち、第２の導電層内の導電ブリッジ（１６）は、第１の導電層内の一対の互いに間隔を置いている導電ストリップ（１２）を接続するのに使用される。第１及び第２のストリップ（１２）の間の間隙（４４）は、ブリッジ（１６）により橋絡されると共に、第１及び第２のストリップ（１２）の間の間隙（４４）を貫通して延びる別の１つの導電体（１８）から第１及び第２のストリップ（１２）及びブリッジ（１６）それ自身を絶縁する。
【００１９】
本発明は、限定された数の実施形態に関連して説明されたが、当業者は、これらの実施形態から多数の変更及び変形を考え付くであろう。添付のクレームは、本発明の真の精神及び範囲内にはいる全てのこのような変更及び変形をカバーするものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施形態の平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の平面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の平面図である。
【図４】本発明の１つの実施形態に係る技術を説明するための拡大断面図である。
【図５】本発明の１つの実施形態に係る後続の段階での図４の実施形態の拡大断面図である。
【図６】本発明の１つの実施形態に係る後続の段階での拡大断面図である。
【図７】本発明の１つの実施形態に係る後続の段階での拡大断面図である。
【図８】本発明の１つの実施形態に係る後続の段階での拡大断面図である。
【図９】本発明の１つの実施形態に係る後続の段階の拡大断面図である。
【図１０】本発明の１つの実施形態に係る後続の段階の拡大断面図である。
【図１１】本発明の１つの実施形態に係る後続の段階の拡大断面図である。
【図１２】本発明の別の１つの実施形態に係る図８の段階に後続する段階の拡大断面図である。
【図１３】本発明の１つの実施形態に係る図１２の段階に後続する段階の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０　伝送線路共面導波管（ＣＰＷ）
１０ａ　マルチプレクサ
１２　底部導電層
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ　接地線
１６　信号線
１６ｅ　ブリッジ
２０，２０ａ　ブリッジ
２６　ブリッジ
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ　制御電圧線
２２，４４　間隙
３４，３５　ブリッジ
４０　半導体基板
４２　誘電体層
４６　アイランド
４８　犠牲層
５０　係留穴
５２　シード層
５４　レジスト
５８，６０　空間

Claims (16)

1. 間隙により互いに分離されている一対の第１及び第２の導電ストリップを第１の導電層内に形成するステップと、
   前記第１の導電層内の前記間隙を貫通して延びる導電体を設けるステップと、
   第２の導電層内に、前記導電体から絶縁した状態で前記第１の導電ストリップと前記第２の導電ストリップとを互いに電気的に接続する導電ブリッジを形成するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 共面導波管を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. マルチプレクサを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の導電層の上に前記第２の導電層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記導電ブリッジの下にリリース物質を形成するステップと、前記リリース物質をリリースするステップとを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 熱を印加することにより前記リリース物質をリリースするステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記第２の導電層の厚さの約５倍以下のスパンを有する前記ブリッジを形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 制御電圧線が、これと同じく前記第１の導電層により形成された複数の接地線を貫通して延びることができるように、前記制御電圧線が前記接地線を貫通して延びることができるようにする間隙を設けるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記間隙を横切って各接地線を接続するために複数のブリッジを形成するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 半導体構造体上に絶縁体を配置するステップと、前記絶縁体上にリリース物質を形成するステップと、前記リリース物質の層の上にシード層を形成するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記導電ブリッジの形状を画定するために前記シード層上にモールド層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 半導体構造体と、
    前記半導体構造体上に形成され、間隙により分離されている一対の導電ストリップを含み、前記導電ストリップから絶縁された状態で前記間隙を横切って延びる線をさらに含む第１の導電層と、
    前記第１の導電層の上に配置され、前記線から電気的に絶縁されている状態で前記第２の導電ストリップに前記第１の導電ストリップを接続するブリッジを含む第２の導電層と、
    を備えることを特徴とする集積回路。
13. 共面導波管を含むことを特徴とする請求項１２に記載の集積回路。
14. マルチプレクサを含むことを特徴とする請求項１２に記載の集積回路。
15. 前記ブリッジは、前記第２の導電層の厚さの約５倍以下のスパンを有する請求項１２に記載の集積回路。
16. 前記線は、複数の接地線を完全に貫通して延びる制御電圧線であり、前記接地線のそれぞれは、前記制御電圧線が貫通される間隙を含み、前記集積回路は、前記制御電圧線の上方で前記間隙を横切って前記接地線のそれぞれを接続する複数のブリッジを含むことを特徴とする請求項１２に記載の集積回路。

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