JP2004141995A - Micro-machine and its method of manufacture - Google Patents

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JP2002308035A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Komuro
小室 善昭
Original Assignee
Sony Corp
ソニー株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro-machine and its method of manufacture which are used to uniform the strength of a supporting portion by making a beam supporting portion in the micro-machine suppress the effect of an installed substrate layer and uniform the height of the beam supporting portion.
SOLUTION: The micro-machine and its method of manufacture are characterized in that a lower electrode 14 has a first opening pattern 14a which reaches an insulating film 21, and a supporting portion 17 for a beam 13 is installed on the insulating film 21 within the first opening pattern 14a, in the micro-machine provided with the lower electrode 14 formed on the insulating film 21, the beam 13 arranged with having a vacant space 15 in-between with the lower electrode 14, and an upper electrode 12 formed on the surface of the beam 13.
COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明はマイクロマシンおよびその製造方法であって、特にGLV(Grating Light Valve)デバイス等に適用される光を干渉、回折し、変調する光変調素子およびその製造方法に関する。 The present invention provides a micromachine and a manufacturing method thereof, GLV (Grating Light Valve) interference light applied to the device, etc., diffracted, an optical modulation element, and a manufacturing method thereof modulation.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
微細技術の進展に伴い、いわゆるマイクロマシン(MEMS:Micro Electro−Mechanical System、超小型電気的・機械的複合体)素子(以下、MEMS素子と言う)が注目されている。 With the development of fine art, a so-called micromachine (MEMS: Micro Electro-Mechanical System, micro-electro-mechanical complex) element (hereinafter, referred to as MEMS device) has attracted attention.
MEMS素子はシリコン基板、ガラス基板等の基板上に微細構造体として形成され、機械的駆動力を出力する駆動体と、駆動体の駆動を制御する半導体集積回路等とを電気的に、更には機械的に結合させた素子である。 MEMS element silicon substrate, is formed as a fine structure on a substrate such as a glass substrate, a driver for outputting a mechanical driving force, electrically the semiconductor integrated circuit for controlling the driving of the driver, even is a device which is mechanically coupled. MEMS素子の基本的な特徴は、機械的構造として構成されている駆動体が素子の一部に組み込まれていることであって、駆動体の駆動出力は、電極間のクーロン引力などを応用して電気的に行われることが一般的である。 The basic characteristics of the MEMS device, the method comprising: driving body that is configured as a mechanical structure is incorporated in a part of the element, the drive output of the drive body, by applying the Coulomb attraction between the electrodes it is generally done electronically Te.
【0003】 [0003]
MEMS素子の一例として、光変調器として開発されたGLV(Grating Light Valve)デバイスを例に挙げ、その構造を説明する。 One example of a MEMS device, an example of the GLV (Grating Light Valve) device developed as an optical modulator, illustrating the structure thereof.
【0004】 [0004]
図7(a)は、MEMS素子30によって構成されるGLVデバイスの構造を説明する斜視図であり、図7(b)はMEMS素子の構造を示すA−A´断面の要部拡大図である。 7 (a) is a perspective view illustrating the structure of the constructed GLV devices by MEMS element 30, FIG. 7 (b) is a partially enlarged view of the A-A'cross section showing the structure of the MEMS element .
図7(a)に示すように、GLVデバイスは複数個のMEMS素子30が並列して密に配置されたデバイスであり、このMEMS素子30は、上面に光反射面を有する静電駆動型のビーム13を備えた、MOEMS(Micro Optical Electro−Mechanical Systems)と称されているものである。 As shown in FIG. 7 (a), GLV device is a device in which a plurality of MEMS elements 30 are densely arranged in parallel, the MEMS element 30, the electrostatic drive type having a light reflection surface on an upper surface with a beam 13, it is what is referred to as a MOEMS (Micro Optical Electro-Mechanical Systems).
このようなMEMS素子30からなるGLVデバイスは、共通基板である基板10と、共通電極である下部電極14とを備え、下部電極14上に並列されブリッジ状に配置された複数のビーム13とビーム13の表面に形成された上部電極12とを備えている。 GLV device comprising such a MEMS device 30 includes a substrate 10 which is a common substrate, and a lower electrode 14 is a common electrode, a plurality of beams 13 disposed in a bridge shape in parallel on the lower electrode 14 beam 13 and an upper electrode 12 formed on the surface of the.
【0005】 [0005]
ここで、図7(b)の断面図に示すように、このMEMS素子30におけるビーム13は、その端部が下部電極14上に保護膜22を介して配置されたブリッジ形状に形成されており、その表面には光反射膜としての機能も有する上部電極12が形成されている。 Here, as shown in the sectional view of FIG. 7 (b), the beam 13 in the MEMS device 30 has its ends formed in a bridge shape which is disposed through the protective film 22 on the lower electrode 14 , the upper electrode 12 which also functions as a light reflecting film is formed on the surface thereof.
ビーム13は下部電極14に対向して所定間隔の空隙部15を有した状態で、下部電極14に対して平行に上部電極12を支持するものである。 Beam 13 is in a state having the gap portion 15 of the predetermined distance to face the lower electrode 14, and supports the upper electrode 12 in parallel to the lower electrode 14.
ビーム13表面の上部電極12と下部電極14とは、この間に設けられた空隙部15、保護膜22およびビーム13により電気的に絶縁されている。 A beam 13 upper electrode 12 and lower electrode 14 of the surface is electrically insulated by a gap portion 15, the protective film 22 and the beams 13 provided therebetween.
【0006】 [0006]
このビーム13の端部の内側にはビーム13と一体で形成された支持部17が下部電極14上に保護膜22を介して立設されており、この支持部17はブリッジ状のビーム13を下部電極14側から支持している。 This is the inner ends of the beam 13 supporting portion 17 formed integrally with the beam 13 are erected through the protective film 22 on the lower electrode 14, the support 17 is a bridge-like beam 13 It is supported from the lower electrode 14 side.
支持部17はビーム13の高さやビーム13を駆動させた場合の可動部分の長さおよび位置を規定するために形成され、支持部17を形成せずにビーム13の端部で支持するよりも共振周波数等の機械特性を安定させることができる。 Support 17 is formed to define the length and position of the moving part of the case of driving the height and beam 13 of the beam 13, rather than supporting without forming the support 17 at the end of the beam 13 the mechanical properties such as the resonance frequency can be stabilized.
【0007】 [0007]
このようなMEMS素子30は、下部電極14とビーム13表面側の上部電極12との間に電圧を印加すると、図7(a)に示すように、静電現象によって支持部17よりも内側のビーム13が下部電極14に向かって接近し、また、電圧の印加を停止すると、離間して元の状態に戻る。 Such MEMS element 30, when a voltage is applied between the lower electrode 14 and the beam 13 upper electrode 12 of the surface side, as shown in FIG. 7 (a), inner than the supporting portion 17 by an electrostatic phenomenon beam 13 approaches toward the lower electrode 14, also when stopping the application of voltage, back to the original state apart.
GLVデバイスはこのようなMEMS素子30が並列して複数配置されており、下部電極14に対するビーム13の接近、離間の動作により、上部電極12の高さを変えて、回折格子を形成し、反射する光の強度を変調して光変調素子として機能する。 GLV devices are more disposed such MEMS element 30 is in parallel, approach of the beam 13 to the lower electrode 14, by the operation of the separation by changing the height of the upper electrode 12, to form a diffraction grating, the reflection by modulating the intensity of the light functions as an optical modulation element that.
【0008】 [0008]
次に、上述したようなGLVデバイスに用いられるMEMS素子の製造方法を図8、図9の製造工程断面図を用いて説明する。 Next, FIG. 8 a method for manufacturing a MEMS device used in the GLV device as mentioned above, will be described with reference to manufacturing process cross-sectional view of FIG.
まず始めに、図8(a)に示すように、例えばシリコン基板(Si基板)からなる基板20上に例えば酸化シリコン(SiO )からなる絶縁膜21を形成する。 First, as shown in FIG. 8 (a), to form, for example, a silicon substrate (Si substrate) substrate 20, for example, silicon oxide consisting of (SiO 2) made of an insulating film 21. その後、絶縁膜21上に下部電極14を形成する。 Thereafter, a lower electrode 14 on the insulating film 21. 下部電極14にはタングステン(W)、クロム(Cr)等の高融点金属や多結晶シリコン(Poly−Si)が用いられる。 Tungsten (W) to the lower electrode 14, a refractory metal or a polycrystalline silicon such as chromium (Cr) (Poly-Si) is used.
【0009】 [0009]
次に、図8(b)に示すように、下部電極14の表面に酸化膜からなる保護膜22を形成する。 Next, as shown in FIG. 8 (b), a protective film 22 made of an oxide film on the surface of the lower electrode 14. この保護膜22は後述する工程で犠牲層を除去する際の保護膜として機能する。 The protective film 22 functions as a protective film when removing the sacrificial layer at step described later.
そして、図8(c)に示すように、保護膜22上に例えばa−Si膜またはPoly−Si膜からなる犠牲層23を形成し、レジストパターン(図示せず)をマスクに用いて、下部電極14の形成領域よりも内側に犠牲層23が形成されるようにパターニングするとともに、後述する工程でビームの支持部を形成する領域の犠牲層23に、保護膜22に達する開口パターン23bを形成する。 Then, as shown in FIG. 8 (c), a sacrifice layer 23 made of on the protective film 22 for example a-Si film or Poly-Si film was formed, using a resist pattern (not shown) as a mask, the lower formed with patterned to sacrifice layer 23 inside the formation region of the electrode 14 is formed, the sacrifice layer 23 in the region for forming the supporting portion of the beam in the step described later, the opening pattern 23b reaching the protective film 22 to.
【0010】 [0010]
次に、図8(d)に示すように、この犠牲層23を覆うように保護膜22上に例えばSiN膜からなるビーム材料層を成膜し、開口パターン23bを含んだ帯状にパターニングする。 Next, as shown in FIG. 8 (d), the sacrificial layer 23 forming a beam material layer made of, for example, SiN film on the protective film 22 so as to cover the patterned into a band including an opening pattern 23b. これにより、保護膜22との間に犠牲層23を有したブリッジ形状のビーム13を形成するとともに、開口部23bの内壁に沿って保護膜22上にビーム13と一体に形成された支持部17を形成する。 Thus, to form a bridge shape of the beam 13 having the sacrificial layer 23 between the protective film 22, the protection along the inner wall of the opening 23b film 22 on the beam 13 and the supporting portion are integrally formed 17 to form.
続いて、図9(e)に示すように、ビーム13の表面に例えばAlからなる上部電極12を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 9 (e), to form an upper electrode 12 made of the surface, for example, Al of the beam 13.
【0011】 [0011]
次に、図9(f)に示すように、犠牲層23(前記図9(e)参照)をビーム13および保護膜22に対して選択的に除去することにより、ビーム13と保護膜22との間に空隙部15を形成する。 Next, as shown in FIG. 9 (f), by selectively removing the sacrificial layer 23 (FIG. 9 (e) refer) to the beam 13 and the protective film 22, the beam 13 and the protective film 22 forming an air gap 15 between.
これにより、下部電極14上に保護膜22を介して支持部17が立設され、ブリッジ形状のビーム13はこの支持部17によって支持される。 Accordingly, the support portion 17 through the protective film 22 on the lower electrode 14 is erected, the beam 13 of the bridge shape is supported by the supporting portion 17.
【0012】 [0012]
このようにして、絶縁膜21上に形成された下部電極14と、下部電極14上に保護膜22を介してブリッジ状に形成され、並列して配置された複数のビーム13と複数のビーム13の表面に形成された上部電極12とを備えたMEMS素子30からなるGLVデバイスを製造する。 Thus, a lower electrode 14 formed on the insulating film 21 is formed like a bridge over the protective film 22 on the lower electrode 14, a plurality of which are arranged in parallel beams 13 and a plurality of beams 13 to the upper electrode 12 formed on the surface of the produce GLV device comprising MEMS element 30 having a.
【0013】 [0013]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、図10の要部拡大図に示すように、上述した製造方法では、下部電極14の表面に凹凸が存在していると、レンズ効果によって凸部41の幅が拡大されていき、結果として上部電極12の表面に大きな凸部41aが形成される。 However, as shown in enlarged view in FIG. 10, in the manufacturing method described above, the irregularities on the surface of the lower electrode 14 is present, the width of the convex portion 41 is gradually enlarged by the lens effect, as a result large convex portion 41a is formed on the surface of the upper electrode 12. このような凹凸の制御には下部電極の形成方法や形成後の温度履歴のコントロールが必要であった。 This is the kind of unevenness control of a required control temperature history after forming method and formation of the lower electrode.
【0014】 [0014]
ビーム13における支持部17の下部に凸部41が発生した場合、この上にビーム13および上部電極12を順次形成すると、凸部41の拡大により、凸部41上に形成された支持部17の高さが部分的に短くなり、この部分の支持部17の強度が強くなるという現象が生じていた。 When the convex portion 41 is generated in the lower portion of the support portion 17 of the beam 13, when sequentially forming the beams 13 and the upper electrode 12 thereon, the expansion of the convex portion 41, the supporting portions 17 formed on the convex portion 41 height partially shortened, the phenomenon that the strength of the supporting portion 17 of this portion becomes strong had occurred. 特に、下部電極14と上部電極12間に電圧を印加して、ビーム13を下部電極14側に接近させた場合は、支持部17間に引っ張り応力が生じることから、支持部17の強度が部分的に変化することにより、ビーム13の変形具合が変化したり、ビーム13にねじれが発生したりするという問題があった。 In particular, by applying a voltage between the lower electrode 14 and the upper electrode 12, the beam 13 when brought close to the lower electrode 14, since the tensile stress between the support portion 17 is caused, the strength of the supporting portion 17 is partially by varying manner, deformation degree of the beam 13 changes, or twisted beam 13 is disadvantageously or generated.
【0015】 [0015]
GLVデバイスにおける一部のMEMS素子30のビーム13で上記のように支持部17の強度が部分的に変化すると、ビーム13表面の光反射膜も兼ねた上部電極12によって形成される回折格子による回折光の強度が変化することとなるため、コントラストが悪化し、光学デバイスとしての特性を十分に満たせなくなるという課題があった。 The strength of the supporting portion 17 as the beam 13 of the above portion of the MEMS device 30 in the GLV device is partially changed, the diffraction by the diffraction grating formed by the upper electrode 12 which also serves as the light reflective film of the beam 13 surface since the intensity of light is to be changed, the contrast is deteriorated, there is a problem that not satisfy sufficiently the characteristics as an optical device.
【0016】 [0016]
本発明は上述したようにビームの支持部の高さを均一にすることで、支持部の強度を均一にし、ディスプレイ表示装置としての特性を向上させるマイクロマシンおよびその製造方法を提供する。 The present invention is by a uniform height of the support portions of the beams as described above, the strength of the support portion is made uniform, to provide a micromachine and its manufacturing method improve the characteristics of the display a display device.
【0017】 [0017]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記のような課題を解決するために、本発明のマイクロマシンは、基板上に形成された下部電極と、下部電極との間に空隙を有して配設されたビームと、ビームの表面に形成された上部電極とを備えたマイクロマシンにおいて、下部電極は基板に達する開口パターンを有し、この開口パターン内の基板上にビームの支持部が立設されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, micromachine of the present invention includes a lower electrode formed on a substrate, a beam arranged with a gap between the lower electrode, formed on the surface of the beam in micromachine and a upper electrode, the lower electrode is characterized in that has an opening pattern, the support of the beam on the substrate in the opening pattern are erected to reach the substrate.
【0018】 [0018]
このようなマイクロマシンによれば、ビームの支持部が下部電極に形成された開口パターン内の基板上に立設されていることから、下部電極の表面に凹凸があったとしても、この凹凸の影響を受けることなく、ビームの支持部の高さを均一にすることができる。 According to such a micromachine, since the support portion of the beam is erected on the substrate in the opening pattern formed on the lower electrode, even if irregularities in the surface of the lower electrode, the influence of the unevenness the without receiving, it is possible to make uniform the height of the support portions of the beams. このため、支持部の強度を均一にすることができる。 Therefore, it is possible to equalize the strength of the support portion.
したがって、このようなマイクロマシンに電圧を印加して、上部電極が形成されたビームを下部電極側に接近させた場合でも、ビームの変形具合が変化したり、ビームにねじれが生じたりすることなく、変形時のビームの高さを制御することができる。 Thus, by applying a voltage to such a micromachine, even if a beam whose upper electrode is formed is brought close to the lower electrode side, deformation degree may change the beam without twisting the beam or cause, it is possible to control the height of the deformation at the time of the beam.
【0019】 [0019]
また、本発明におけるマイクロマシンの第1の製造方法は、基板上に第1の開口パターンを有する下部電極を形成する工程と、下部電極を覆うように前記基板上に犠牲層を形成する工程と、犠牲層を下部電極と重なるようにパターニングするとともに、第1の開口パターン上の犠牲層に基板に達する第2の開口パターンを形成する工程と、犠牲層を覆うように基板上にビーム材料層を成膜した後、第2の開口パターンを含んだ帯状にビーム材料層をパターニングすることによって、下部電極上に犠牲層を介してビームを形成するとともに、第2の開口パターン内の基板上にビームと一体に形成された支持部を形成する工程と、ビームの表面に上部電極を形成する工程と、犠牲層を除去することによって、下部電極とビームとの間に空隙を設け The first manufacturing method of the micromachine of the present invention includes the steps of: forming a lower electrode having a first aperture pattern on a substrate, forming a sacrificial layer on the substrate so as to cover the lower electrode, with patterning the sacrificial layer so as to overlap with the lower electrode, and forming a second opening pattern reaching the substrate to the sacrificial layer on the first opening pattern, the beam material layer on the substrate so as to cover the sacrificial layer after forming, by patterning a beam material layer strip including a second opening pattern, thereby forming a beam through the sacrificial layer on the lower electrode, the beam on the substrate in the second opening pattern and forming a supporting portion formed integrally, and forming an upper electrode on the surface of the beam, by removing the sacrificial layer, the gap between the lower electrode and the beam provided with とともに支持部を第1の開口パターン内の基板上に立設することを特徴としている。 It is characterized by erecting the support portion on the substrate of first opening patterns with.
【0020】 [0020]
このようなマイクロマシンの製造方法によれば、下部電極における第1の開口パターン上の犠牲層に形成した第2の開口パターン内の基板上にビームの支持部が形成される。 According to the method for producing a micromachine, the supporting portion of the beam is formed in the first second substrate in the opening pattern formed on the sacrificial layer on the aperture pattern in the lower electrode. そして、犠牲層を除去することにより、ビームの支持部が第1の開口パターン内の基板上に立設される。 Then, by removing the sacrificial layer, the support portion of the beam is erected on the substrate of the first opening pattern. これにより、下部電極の表面に凹凸が形成されたとしても、ビームの支持部は基板上に立設されるため、凹凸の影響を受けることなくビームの支持部を形成することができる。 Thus, even irregularities on the surface of the lower electrode is formed, the supporting portion of the beam to be erected on the substrate, it is possible to form the support part of the beam without being affected by the irregularities. よって、ビームの支持部の高さを均一にすることができ、支持部の強度を均一にすることができる。 Therefore, it is possible to make uniform the height of the support portions of the beams, it is possible to equalize the strength of the support portion.
【0021】 [0021]
また、本発明におけるマイクロマシンの第2の製造方法によれば、基板上に下部電極を形成する工程と、下部電極上に犠牲層を形成した後、マスクパターンをマスクに用いて、犠牲層および下部電極をパターニングするとともに、この犠牲層および下部電極に基板に達する開口パターンを形成する工程と、パターニングされた犠牲層および下部電極を覆うように、基板上にビーム材料層を成膜した後、開口パターンを含んだ帯状にパターニングすることによって、下部電極上に犠牲層を介してビームを形成するとともに、開口パターン内の基板上にビームと一体に形成された支持部を形成する工程と、ビームの表面に上部電極を形成する工程と、犠牲層を除去して下部電極とビームとの間に空隙を設けるともに支持部を開口パターン内の基板 Further, according to the second manufacturing method of the micromachine of the present invention, the steps of forming a lower electrode on a substrate, after forming a sacrificial layer on the lower electrode, by using the mask pattern as a mask, the sacrificial layer and the lower with patterning the electrode, and forming an opening pattern reaching the substrate to the sacrificial layer and the lower electrode, so as to cover the patterned sacrificial layer and the lower electrode, after forming a beam material layer on a substrate, the opening by patterning into a band containing a pattern, thereby forming a beam through the sacrificial layer on the lower electrode, and forming a support portion formed on the beam and integrally onto a substrate in the opening pattern, beam forming an upper electrode on the surface, the substrate in the opening pattern supporting portion together providing a gap between the lower electrode and the beam by removing the sacrificial layer に立設する工程とを有することを特徴としている。 It is characterized by a step of erected.
【0022】 [0022]
このようなマイクロマシンの製造方法によれば、犠牲層および下部電極に基板に達する開口パターンを形成し、開口パターン内の基板上にビームの支持部を形成して犠牲層を除去することにより、ビームの支持部が開口パターン内の基板上に立設されることから、上述した第1の製造方法と同様の効果を奏する。 According to the method for producing a micromachine, a sacrificial layer and forming an opening pattern reaching the substrate to the lower electrode by removing the sacrificial layer to form the support of the beam on the substrate in the opening pattern, the beam since the support portion is erected on the substrate in the opening pattern, the same effects as the first manufacturing method described above.
また、この方法によれば、支持部の基板側は開口パターンの内壁の一部である下部電極で支持された状態となる。 Further, according to this method, the substrate side of the support portion is in a state of being supported by the lower electrode is a part of the inner wall of the opening pattern. これにより、支持部をより安定的に形成することができる。 This makes it possible to more stably form the support portion.
さらに、犠牲層および下部電極を同一工程で除去して開口パターンを形成することから、第1の開口パターンおよび第2の開口パターンを形成する第1の製造方法よりも工程負荷の大きいリソグラフィ工程が少なく、生産性により優れている。 Moreover, since forming the opening pattern the sacrificial layer and the lower electrode is removed in the same step, the first large lithography process step load than the production method of forming the first opening pattern and the second opening pattern at least, it is distinguished by productivity.
【0023】 [0023]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(第1実施形態) (First Embodiment)
本発明における第1実施形態のマイクロマシン(以下、MEMS素子31とする)の断面図を図1に示す。 Micromachine according to the first embodiment of the present invention (hereinafter referred to as MEMS device 31) shows a cross-sectional view of Figure 1. 本実施形態では例えばGLVデバイスに用いられるMEMS素子31について説明する。 In the present embodiment described MEMS device 31 used in the example GLV device.
従来の技術と同一の構成要素には同一の番号を付して説明する。 The prior art and the same components are denoted by the same reference numbers.
本実施形態におけるMEMS素子31は絶縁膜21が形成された基板20と、絶縁膜21上に形成された下部電極14と、絶縁膜21上にブリッジ状に形成されたビーム13と、ビーム13の表面に形成された上部電極12とから構成される。 MEMS device 31 in this embodiment is a substrate 20 where the insulating film 21 is formed, a lower electrode 14 formed on the insulating film 21, a beam 13 which is formed like a bridge on the insulating film 21, the beam 13 composed of the upper electrode 12 formed on the surface.
【0024】 [0024]
図1に示すように、基板20は例えばシリコン基板からなり、その上には例えばSiO からなる絶縁膜21が形成されている。 As shown in FIG. 1, the substrate 20 is for example, a silicon substrate, the insulating film 21 thereon made of, for example, SiO 2 is formed.
ここで、基板20から絶縁膜21までが請求項1記載の基板に相当する。 Here, the substrate 20 until the insulating film 21 corresponds to a substrate according to claim 1, wherein.
また、下部電極14は例えばW、Cr等の高融点金属またはPoly−Siからなり絶縁膜21上に形成されている。 The lower electrode 14 is formed, for example, W, on the insulating film 21 made of a refractory metal or Poly-Si of Cr or the like. 下部電極14はその端部側に絶縁膜21に達する第1の開口パターン14aを有し、下部電極14の表面は酸化膜からなる保護膜22で覆われている。 The lower electrode 14 has a first opening pattern 14a reaching the insulating film 21 on its end side, the surface of the lower electrode 14 is covered with a protective film 22 made of an oxide film.
【0025】 [0025]
ビーム13は例えばSiNからなり、その端部は下部電極14の外側の絶縁膜21上に配置され、ブリッジ形状に形成されている。 Beam 13, for example made of SiN, its end is arranged on the outside of the insulating film 21 of the lower electrode 14 is formed in a bridge shape. また、ビーム13の表面には光反射膜としての機能も有する例えばAlからなる上部電極12が形成されている。 The upper electrode 12 made of, for example, Al has a function as a light reflecting film on the surface of the beam 13 is formed.
ビーム13表面の上部電極12と下部電極14とは、この間に設けられた空隙部15、保護膜22およびビーム13によって電気的に絶縁されており、ビーム13は下部電極14に対向して所定間隔の空隙部15を有して配置され、下部電極14に対して平行に上部電極12を支持している。 Beam 13 and the upper electrode 12 and lower electrode 14 of the surface, the void portions 15 provided in the meantime, are electrically insulated by the protective film 22 and the beam 13, the beam 13 a predetermined distance to face the lower electrode 14 It is arranged with a gap portion 15, and supports the upper electrode 12 in parallel to the lower electrode 14.
【0026】 [0026]
このビーム13の支持部17はビーム13と一体に形成され、下部電極14における第1の開口パターン14a内の絶縁膜21上に第1の開口パターン14aの内壁から離間した状態で立設されている。 Supporting portion 17 of the beam 13 is formed integrally with the beam 13, it is erected in a state spaced from the inner wall of the first opening pattern 14a on the insulating film 21 in the first opening pattern 14a in the lower electrode 14 there.
なお、ここでは支持部17が下部電極14を覆う保護膜22から離間した状態で立設されていることとしたが、第1の開口パターン14a内の絶縁膜21上に立設されていれば、保護膜22と接していてもよい。 Here, although support 17 was that are erected in a state of being separated from the protective film 22 covering the lower electrode 14, if it is erected on the insulating film 21 in the first opening pattern 14a , it may be in contact with the protective film 22.
また、ここではビーム13の端部が絶縁膜21上に配置されることとしたが、本発明はこれに限定されず、支持部17が絶縁膜21上に配置されていればよく、その端部は保護膜22を介した下部電極14上に配置されていてもよい。 Also, here it is assumed that the ends of the beams 13 are disposed on the insulating film 21, the present invention is not limited thereto, the support portion 17 may be disposed on the insulating film 21, the end parts may be disposed on the lower electrode 14 via the protective film 22.
【0027】 [0027]
このようなマイクロマシンによれば、ビーム13の支持部17が第1の開口パターン14a内の絶縁膜21上に立設されている。 According to such a micromachine, the supporting portion 17 of the beam 13 is erected on the insulating film 21 in the first opening pattern 14a. これにより、下部電極14の表面に凹凸のある場合でも、ビーム13の支持部17は絶縁膜21上に配置されており、SiO からなる絶縁膜21の表面は高融点金属またはPoly−Siからなる下部電極14の表面と比較して凹凸が少ないことから、支持部17が下部電極14上に保護膜22を介して立設される場合と比較して、支持部17の高さを均一にすることができ、これにより支持部17の強度を均一にすることができる。 Thus, even if an uneven surface of the lower electrode 14, the supporting portion 17 of the beam 13 is arranged on the insulating film 21, the surface of the insulating film 21 made of SiO 2 is a refractory metal or Poly-Si since unevenness as compared with the surface of the lower electrode 14 is hardly made, the supporting portion 17 as compared with a case erected through the protective film 22 on the lower electrode 14, uniform the height of the support portion 17 it can be, thereby to equalize the strength of the support portion 17.
【0028】 [0028]
したがって、このようなMEMS素子31に電圧を印加して、ビーム13を下部電極14側に接近させた場合に、支持部17の強度を均一にできるので、ビーム13の変形具合が変化したり、ビーム13にねじれが生じたりすることなく、ビーム13の変形時の高さを制御することができる。 Thus, by applying a voltage to such a MEMS device 31, when brought close to the beam 13 to the lower electrode 14, since the strength of the supporting portion 17 can be made uniform, deformation degree of the beam 13 may change, without or cause torsion beam 13, it is possible to control the height at the time of deformation of the beam 13.
また、このようなMEMS素子31が用いられたGLVデバイスでは複数のビーム13の支持部17の強度を均一にすることができるため、ビーム13表面の上部電極12により形成される回折格子による回折光の強度をより確実に制御することが可能である。 Further, since the GLV devices such MEMS element 31 is used which can be made uniform strength of the support portion 17 of the plurality of beams 13, the light diffracted by the diffraction grating formed by the upper electrode 12 of the beam 13 surface it is possible to control the intensity of more reliably.
【0029】 [0029]
上述したようなMEMS素子は例えば次のような方法により製造することができる。 MEMS devices described above can be produced by, for example, the following method. 本実施形態においてはGLVデバイスに用いられるMEMS素子の製造方法を例にとって説明する。 In the present embodiment will be described a method of manufacturing a MEMS device used in the GLV device as an example.
図2〜図3に本実施形態におけるMEMS素子の製造工程断面図を示す。 It shows a manufacturing process sectional views of a MEMS device in this embodiment in FIGS 3.
【0030】 [0030]
まず始めに、図2(a)に示すように、例えばシリコン基板からなる半導体基板20上に絶縁膜21を成膜する。 First, as shown in FIG. 2 (a), an insulating film 21, for example, on a semiconductor substrate 20 made of silicon substrate.
その後、絶縁膜21上に、例えば高融点金属膜またはPoly−Si膜からなる下部電極14を形成し、レジストパターン(図示せず)をマスクに用いて、絶縁膜21よりも内側に下部電極14が形成されるようにパターニングする。 Thereafter, on the insulating film 21, for example, a lower electrode 14 made of a refractory metal film or Poly-Si film was formed, a resist pattern (not shown) using a mask, the lower electrode 14 on the inner side of the insulating film 21 There is patterned to be formed. また、後述する工程でビームの支持部を形成する領域の下部電極14に、絶縁膜21に達するとともに支持部の径よりも大きい径の第1の開口パターン14aを形成する。 Further, the lower electrode 14 in the region for forming the supporting portion of the beam in the step described later, to form the first opening pattern 14a of larger diameter than the diameter of the support portion with reaching the insulating film 21.
【0031】 [0031]
次に、図2(b)に示すように、下部電極14の表面に例えばSiO からなる保護膜22を形成する。 Next, as shown in FIG. 2 (b), a protective film 22 made of SiO 2 for example, the surface of the lower electrode 14. この保護膜22は後述する工程で犠牲層を除去する際に下部電極14を保護するために形成するものであり、犠牲層を除去する際に下部電極14に影響を与えることなく犠牲層を選択的に除去することができれば、保護膜22を形成しなくてもよい。 The protective film 22 are those formed to protect the lower electrode 14 when removing the sacrificial layer at step described later, selects the sacrificial layer without affecting the lower electrode 14 when removing the sacrificial layer if it is possible to remove, it is not necessary to form the protective film 22.
【0032】 [0032]
次に、図2(c)に示すように、保護膜22を覆うように絶縁膜21上に例えばa−Si膜またはPoly−Si膜からなる犠牲層23を成膜する。 Next, as shown in FIG. 2 (c), it is deposited on the insulating film 21 to cover the protective film 22 a sacrificial layer 23 made of, for example, a-Si film or Poly-Si film. そして、レジストパターンをマスクに用いて、例えば下部電極14よりも内側に形成されるように犠牲層23をパターニングするとともに、第1の開口パターン14a上の犠牲層23に、絶縁膜21に達する第2の開口パターン23aを形成する。 Then, using the resist pattern as a mask, for example, with patterning the sacrificial layer 23 to be formed inside the lower electrode 14, the sacrificial layer 23 on the first opening pattern 14a, a down to the insulation film 21 forming a second opening pattern 23a.
この第2の開口パターン23aの径が後述する工程で形成するビームの支持部の径となることから、ビームを支持可能な強度を有する径に適宜設定する。 Since the diameter of the second opening pattern 23a is the diameter of the support portion of the beam formed in the step described later, to appropriately set the diameter having a strength capable of supporting the beam.
【0033】 [0033]
なお、ここでは犠牲層23が下部電極14よりも内側に形成されるように犠牲層23をパターニングすることとしたが、本発明はこれに限定されず、犠牲層23が下部電極14と重なるように形成されていればよい。 Here, it is assumed that patterning the sacrificial layer 23 as a sacrificial layer 23 is formed inside the lower electrode 14, the present invention is not limited thereto, so that the sacrifice layer 23 overlaps with the lower electrode 14 it may be formed on.
また、後述する工程で犠牲層23をこの上に形成するビームと保護膜22および絶縁膜21に対して選択的にエッチング除去することから、犠牲層23はビームと保護膜22および絶縁膜21に対してエッチング選択比の高い材質で形成する。 Further, since the selective etching away the sacrificial layer 23 in the step described below with respect to the beam and the protective film 22 and the insulating film 21 is formed on the sacrificial layer 23 is beam and the protective film 22 and the insulating film 21 for forming a high etch selectivity material.
なお、保護膜22を形成しない場合には、犠牲層23をビームと下部電極14および絶縁膜21に対して選択的にエッチング除去することから、これらに対してエッチング選択比の高い材料を適宜選択して形成する。 Incidentally, in the case of not forming the protective film 22, since the selective etching away the sacrificial layer 23 to the beam and the lower electrode 14 and the insulating film 21, suitably selecting the high etching selection ratio materials for these to be formed.
【0034】 [0034]
続いて、図2(d)に示すように、例えば化学的気相成長(Chemical Vapor Deposition(CVD))法により犠牲層23および保護膜22を覆うように、絶縁膜21上に、例えばSiN膜からなるビーム材料層(図示せず)を成膜する。 Subsequently, as shown in FIG. 2 (d), for example, by chemical vapor deposition (Chemical Vapor Deposition (CVD)) method so as to cover the sacrificial layer 23 and the protective film 22, on the insulating film 21, for example, SiN film consisting beam material layer (not shown) is formed. このとき第2の開口パターン23aの内壁もビーム材料層で覆うように成膜する。 The inner wall of this time, the second opening pattern 23a is also deposited so as to cover the beam material layer.
ここで、ビーム13の力学的特性は成膜するビーム材料層の物性によって決定する。 Here, the mechanical properties of the beam 13 is determined by the properties of the beam material layers deposited. 本実施形態で用いるSiN膜はその強度、弾性定数等の物性値がビーム13の機械的駆動に対して適切であり、好ましい。 SiN film used in the present embodiment the intensity, physical properties such as elastic constant is suitable for the mechanical drive of the beam 13, preferably.
【0035】 [0035]
そして、レジストパターンをマスクに用いて、第2の開口パターン23aを含んだ帯状にビーム材料層をパターニングすることによって、保護膜22との間に犠牲層23を有したブリッジ形状の複数のビーム13を並列させた状態で形成する。 Then, using the resist pattern as a mask by patterning the beam material layer strip including a second opening pattern 23a, a plurality of beams of the bridge shape having a sacrificial layer 23 between the protective film 22 13 It formed in a state of being parallel.
また、第2の開口パターン23aの内壁に沿って、絶縁膜21上にビーム13と一体に形成されたビーム13の支持部17を形成する。 Further, along the inner wall of the second opening pattern 23a, to form the supporting portion 17 of the beam 13 which is integrally formed with the beam 13 on the insulating film 21.
【0036】 [0036]
次いで、ここでの図示を省略したがビーム13の端部に配線用Alを成膜し、パターニングする。 Then, here it was omitted but by forming a wiring Al the end of the beam 13, is patterned.
ここではビーム13の端部を絶縁膜21上に形成したが、本発明はこれに限定されず、支持部17が絶縁膜21上に形成されていればよく、その端部は保護膜22上に形成されていてもよい。 This has formed the ends of the beam 13 on the insulating film 21, the present invention is not limited thereto, may be the support portion 17 if formed on the insulating film 21, its end on the protective film 22 it may be formed on.
【0037】 [0037]
次に、図3(e)に示すように、例えばAlからなる導電性膜を、ビーム13を覆うように犠牲層23上に成膜し、パターニングすることにより、ビーム13の表面に上部電極12を形成する。 Next, as shown in FIG. 3 (e), a conductive film made of, for example, Al, is deposited on the sacrificial layer 23 to cover the beam 13, by patterning, the upper electrode 12 on the surface of the beam 13 to form.
ここで、Alは比較的容易に成膜でき、可視光領域での光反射率の波長分散が小さく、また、Al表面に生成したアルミナ自然酸化膜が保護膜となって反射面を保護するため、光反射膜も兼ねた上部電極12の材質として好ましい。 Here, Al can relatively easily formed, small wavelength dispersion of the light reflectance in the visible light region, since the alumina natural oxide film formed on the Al surface to protect the reflective surface become protective film , preferred as the material of the light reflecting film is also the upper electrode 12 also serving.
ここでは、ビーム材料層をパターニングしてビーム13を形成した後、導電性膜を成膜し、パターニングすることで上部電極12を形成したが、ビーム材料層を成膜した後導電性膜を成膜し、ビーム13と上部電極12とをパターニングしてもよい。 Here, after forming the beam 13 by patterning the beam material layer, a conductive film is formed and has formed the upper electrode 12 by patterning a conductive film after forming a beam material layer formed and film, may be patterned and the beam 13 and the upper electrode 12.
【0038】 [0038]
そして、図3(f)に示すように、犠牲層23(前記図3(e)参照)をフッ化キセノン(XeF )ガスを用いたドライエッチング法により除去する。 Then, as shown in FIG. 3 (f), it is removed by dry etching using the sacrificial layer 23 (FIG. 3 (e) refer) xenon fluoride (XeF 2) gas. これにより、保護膜22とビーム13との間に空隙部15を形成するとともに、支持部17を第1の開口パターン14a内の絶縁膜21上に第1の開口パターン14aの内壁から離間した状態で立設する。 State thereby, to form a gap portion 15 between the protective film 22 and the beam 13, the support 17 is spaced from the inner wall of the first opening pattern 14a on the insulating film 21 in the first opening pattern 14a in standing.
そして、ブリッジ形状のビーム13はこの支持部17によって支持される。 Then, the beam 13 of the bridge shape is supported by the supporting portion 17.
【0039】 [0039]
このようにして、絶縁膜21上に形成された下部電極14と、絶縁膜21上にブリッジ状に形成され、下部電極14における第1の開口パターン14a内の絶縁膜21上に立設された支持部17を有する複数のビーム13と複数のビーム13の表面に形成された上部電極12とを備えたMEMS素子31からなるGLVデバイスを製造する。 Thus, a lower electrode 14 formed on the insulating film 21 is formed like a bridge on the insulating film 21, it is erected on the insulating film 21 in the first opening pattern 14a in the lower electrode 14 producing a GLV device comprising MEMS element 31 and an upper electrode 12 formed on the surface of a plurality of beams 13 and a plurality of beams 13 having a support 17.
【0040】 [0040]
このようなMEMS素子31の製造方法によれば、ビーム13の支持部17は保護膜22を介した下部電極14上ではなく、第1の開口パターン14a内の絶縁膜21上に立設される。 According to the manufacturing method of the MEMS device 31, the supporting portion 17 of the beam 13 is not on the lower electrode 14 via the protective film 22, is erected on the insulating film 21 in the first opening pattern 14a .
これにより、下部電極14の表面に凹凸が形成されたとしても、下部電極14の表面と比較して凹凸の少ないSiO からなる絶縁膜21上に支持部17を立設することから、支持部17の高さを均一に形成することができ、その強度を均一にすることができる。 Thus, since the as irregularities on the surface of the lower electrode 14 is formed, upright support portions 17 on the insulating film 21 made of SiO 2 less uneven as compared to the surface of the lower electrode 14, the support portion can be uniformly formed heights of 17, it can be the intensity uniform.
【0041】 [0041]
なお、本実施形態においては支持部17を絶縁膜21上に形成したが、第1の開口パターン14aの底部に露出した絶縁膜21を除去して、基板20に達する開口パターンを形成し、支持部17をこの開口パターン内の基板20上に形成してもよい。 Although in this embodiment the formation of the supporting portion 17 on the insulating film 21, the insulating film 21 exposed at the bottom of the first opening pattern 14a is removed to form an opening pattern reaching the substrate 20, the support the part 17 may be formed on the substrate 20 in the opening pattern. 支持部17を基板20上に形成しても、上記と同様の効果を奏することができる。 Even when the support portion 17 is formed on the substrate 20, it is possible to achieve the same effect as described above.
この場合は下部電極14の第1の開口パターン14aを形成する際に用いたレジストパターンをマスクに用いたエッチングにより絶縁膜21を除去してもよく、下部電極14をマスクに用いて絶縁膜21を除去してもよい。 In this case it may be removed etched by an insulating film 21 using the resist pattern as a mask used in forming the first opening pattern 14a of the lower electrode 14, the insulating film 21 with lower electrode 14 as a mask it may be removed.
さらに、第1の開口パターン14aを形成した後、新たなレジストパターンを用いて第1の開口パターン14a以外の下部電極14および絶縁膜21上を覆い、第1の開口パターン14aの底部に露出した絶縁膜21のみを除去してもよい。 Further, after forming a first aperture pattern 14a, covers the first opening pattern the lower electrode 14 and the insulating film 21 above except 14a using the new resist pattern was exposed at the bottom of the first opening pattern 14a it may be removed only the insulating film 21.
【0042】 [0042]
(第2実施形態) (Second Embodiment)
本発明における第2実施形態のマイクロマシン(以下MEMS素子32とする)の断面図を図4に示す。 The cross-sectional view of a micromachine according to a second embodiment of the present invention (hereinafter referred to as MEMS device 32) shown in FIG. 本実施形態では、例えばGLVデバイスに用いられるMEMS素子32について説明する。 In the present embodiment, for example, it will be described MEMS device 32 used in the GLV device.
第1実施形態と同一の構成要素には同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。 The same components as the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
本実施形態におけるMEMS素子32は絶縁膜21が形成された基板20と、絶縁膜21上に形成された下部電極14と、絶縁膜21上にブリッジ状に設けられたビーム13と、ビーム13の表面に設けられた上部電極12とから構成される。 MEMS device 32 in this embodiment is a substrate 20 where the insulating film 21 is formed, a lower electrode 14 formed on the insulating film 21, a beam 13 provided like a bridge on the insulating film 21, the beam 13 composed of the upper electrode 12 which is provided on the surface.
【0043】 [0043]
基板20上には絶縁膜21が形成されており、絶縁膜21上には下部電極14が配置されている。 On the substrate 20 are formed an insulating film 21 is disposed a lower electrode 14 on the insulating film 21.
下部電極14はその端部側に絶縁膜21に達する開口パターン24aを有し、下部電極14の表面は酸化膜からなる保護膜22で覆われている。 The lower electrode 14 has an opening pattern 24a reaching the insulating film 21 on its end side, the surface of the lower electrode 14 is covered with a protective film 22 made of an oxide film.
【0044】 [0044]
ビーム13はその端部が下部電極14の外側の絶縁膜21上に配置され、保護膜22との間に空隙部15を有してブリッジ形状に設けられている。 Beam 13 is the end portion is arranged on the outside of the insulating film 21 of the lower electrode 14 are provided in the bridge shape having an air gap 15 between the protective film 22. また、ビーム13の表面には光反射膜も兼ねた上部電極12が形成されている。 The upper electrode 12 also serves as a light reflecting film is formed on the surface of the beam 13.
ビーム13表面の上部電極12と下部電極14とは、この間に設けられた空隙部15、保護膜22およびビーム13により電気的に絶縁されている。 A beam 13 upper electrode 12 and lower electrode 14 of the surface is electrically insulated by a gap portion 15, the protective film 22 and the beams 13 provided therebetween.
【0045】 [0045]
このビーム13の支持部17はビーム13と一体に形成され、下部電極14における第1の開口パターン24a内の絶縁膜21上に立設されている。 Supporting portion 17 of the beam 13 is formed integrally with the beam 13, it is erected on the insulating film 21 in the first opening pattern 24a in the lower electrode 14. 支持部17は絶縁膜21側が開口パターン24aの内壁で支持されている。 Support 17 is an insulating film 21 side is supported by the inner wall of the opening pattern 24a.
【0046】 [0046]
このようなMEMS素子32によれば、ビーム13の支持部17が絶縁膜21上に配置されていることから、第1実施形態のMEMS素子31と同様の効果を奏することができる。 According to the MEMS device 32, since the supporting portion 17 of the beam 13 is arranged on the insulating film 21, it is possible to achieve the same effect as the MEMS device 31 of the first embodiment.
さらに、この支持部17の絶縁膜21側は開口パターン24aの内壁で支持されていることから、支持部17をより安定させることができる。 Furthermore, the insulating film 21 side of the supporting portion 17 because it is supported by the inner wall of the opening pattern 24a, it is possible to cause the support 17 more stably.
【0047】 [0047]
本発明における第2実施形態のMEMS素子32の製造方法を図5〜図6の製造工程断面図に示す。 The manufacturing method of the MEMS device 32 of the second embodiment of the present invention shown in sectional views of manufacturing steps FIGS. 5-6.
まず始めに、図5(a)に示すように、基板20上に絶縁膜21を形成し、絶縁膜21上に下部電極14を形成する。 First, as shown in FIG. 5 (a), an insulating film 21 on the substrate 20, a lower electrode 14 on the insulating film 21.
次に、図5(b)に示すように、下部電極14の表面に保護膜22として酸化膜を形成する。 Next, as shown in FIG. 5 (b), to form an oxide film as a protective film 22 on the surface of the lower electrode 14.
【0048】 [0048]
続いて、図5(c)に示すように、保護膜22上に犠牲層23を形成し、レジストパターン(図示せず)をマスクに用いて、犠牲層23、保護膜22および下部電極14を絶縁膜21よりも内側に形成されるようにパターニングするとともに、後述する工程でビームの支持部を形成する領域の犠牲層23、保護膜22および下部電極14に、絶縁膜21に達する開口パターン24を形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 5 (c), a sacrifice layer 23 is formed on the protective film 22, a resist pattern (not shown) using a mask, the sacrificial layer 23, the protective film 22 and the lower electrode 14 with patterned to be formed inside the insulating film 21, the sacrifice layer 23 in the region for forming the supporting portion of the beam in the process described below, the protective film 22 and the lower electrode 14, the opening pattern 24 reaching the insulating film 21 to form.
ここで、開口パターン24の径が後述する工程で形成するビームの支持部の径となることから、ビームを支持可能な強度を有する径に適宜設定する。 Here, since the diameter of the opening pattern 24 becomes the diameter of the support portion of the beam formed in the step described later, to appropriately set the diameter having a strength capable of supporting the beam.
【0049】 [0049]
続いて、図5(d)に示すように、パターニングされた下部電極14、保護膜22および犠牲層23を覆うように絶縁膜21上にビーム材料層(図示せず)を成膜する。 Subsequently, as shown in FIG. 5 (d), the lower electrode 14 which is patterned, forming the beam material layer on the insulating film 21 to cover the protective film 22 and the sacrificial layer 23 (not shown). このとき開口パターン24の内壁もビーム材料層で覆うように成膜する。 In this case the inner wall of the aperture pattern 24 is also formed so as to cover the beam material layer.
そして、レジストパターンをマスクに用いて、開口パターン24を含んだ帯状にビーム材料層をパターニングすることによって、保護膜22との間に犠牲層23を有したブリッジ形状の複数のビーム13を形成する。 Then, using the resist pattern as a mask by patterning the beam material layer in a strip shape including an opening pattern 24, forming a plurality of beams 13 of the bridge shape having a sacrificial layer 23 between the protective film 22 .
また、開口パターン24の内壁に沿って絶縁膜21上にビーム13と一体に形成されたビーム13の支持部17を形成する。 Also, to form the supporting portion 17 of the beam 13 along the inner wall of the opening pattern 24 is integrally formed with the beam 13 on the insulating film 21.
【0050】 [0050]
次いで、ここでの図示を省略するが、ビーム13の端部に配線用Alを成膜してパターニングし、そして図6(e)に示すように、ビーム13を覆うように例えばAlからなる導電性膜を犠牲層23上に成膜し、パターニングすることによりビーム13の表面に光反射膜を兼ねた上部電極12を形成する。 Then, although not shown here, and patterned by forming a wiring Al the end of the beam 13, and as shown in FIG. 6 (e), the conductive consisting for example Al so as to cover the beam 13 forming a sex film on the sacrificial layer 23 to form the upper electrode 12 which also serves as a light reflecting film on the surface of the beam 13 by patterning.
【0051】 [0051]
そして、図6(f)に示すように、犠牲層23(前記図6(e)参照)をドライエッチングにより除去する。 Then, as shown in FIG. 6 (f), the sacrifice layer 23 (FIG. 6 (e) refer) is removed by dry etching. これにより保護膜22とビーム13との間に空隙部15が形成され、開口パターン24(前記図6(e)参照)もその上部が除去された状態となり、内壁が保護膜22と下部電極14とで形成される開口パターン24aとなる。 Thus the gap portion 15 is formed between the protective film 22 and the beam 13, the opening pattern 24 (see FIG. 6 (e)) is also a state where its upper portion is removed, the inner wall protective film 22 and the lower electrode 14 the opening pattern 24a formed by the.
また、ビーム13の支持部17は開口パターン24a内の絶縁膜21上に開口パターン24aの内壁に支持された状態で立設される。 The support portion of the beam 13 17 is erected in a state of being supported on the the inner wall of the opening pattern 24a insulating film 21 in the opening pattern 24a.
【0052】 [0052]
このようにして、絶縁膜21上に形成された下部電極14と、絶縁膜21上にブリッジ状に形成され、下部電極14における開口パターン24a内の絶縁膜21上に立設された支持部17を有する複数のビーム13と複数のビーム13の表面に形成された上部電極12とを備えたMEMS素子32からなるGLVデバイスを製造する。 Thus, a lower electrode 14 formed on the insulating film 21, insulating film 21 is formed like a bridge over the support portion 17 erected on the insulating film 21 in the opening patterns 24a in the lower electrode 14 producing a GLV device comprising the MEMS device 32 having a plurality of beams 13 and the upper electrode 12 formed on the surface of a plurality of beams 13 having.
【0053】 [0053]
このようなMEMS素子32の製造方法によれば、ビーム13の支持部17を保護膜22を介した下部電極14上ではなく、開口パターン24a内の絶縁膜21上に形成する。 According to the manufacturing method of the MEMS device 32, rather than on the lower electrode 14 via the protective film 22 a support 17 of the beam 13 is formed on the insulating film 21 in the opening pattern 24a. これにより、第1実施形態で説明した製造方法と同様の効果を奏する。 Accordingly, the same effects as the manufacturing method described in the first embodiment.
また、犠牲層23、保護膜22および下部電極14に絶縁膜21に達する開口パターン24を形成し、開口部パターン24の内壁に沿って絶縁膜21上に支持部17を形成した後、犠牲層23を除去することから、支持部17の絶縁膜21側は、保護膜22および下部電極14からなる開口部パターン24aの内壁で支持された状態となる。 Further, the sacrificial layer 23, the protective film 22 and the lower electrode 14 to form an opening pattern 24 reaching the insulating film 21, after forming the support 17 on the insulating film 21 along the inner wall of the opening pattern 24, the sacrificial layer 23 removing the insulating film 21 side of the support portion 17, a supported state by the inner wall of the opening pattern 24a consisting of the protective film 22 and the lower electrode 14. これにより、支持部17をより安定的に形成することができる。 This makes it possible to more stably form the support portion 17.
さらに、犠牲層23、保護膜22および下部電極14を同一工程で除去して開口パターン24を形成することから、第1実施形態で説明した製造方法よりも工程負荷の大きいリソグラフィ工程が少なく、生産性により優れている。 Further, the sacrificial layer 23, the protective film 22 and the lower electrode 14 to form an opening pattern 24 is removed in the same step, less large lithography process step load than the manufacturing method described in the first embodiment, production It is distinguished by gender.
【0054】 [0054]
なお、上述した実施形態においては、ブリッジ形状のビーム13を備えたMEMS素子に本発明を適用した場合を説明した。 In the embodiment described above has been described the case of applying the present invention to MEMS device having a bridge shape of the beam 13. しかし、本発明はブリッジ形状のビーム13に換えて、ビーム13の一方の端部側のみに支持部17が形成されたカンチレバー式の構成のビームを有するMEMS素子にも同様に適用可能である。 However, the present invention in place of the bridge shape of the beam 13, a MEMS device having a beam at one end side only support 17 formed in the cantilevered configuration equally applicable beams 13.
【0055】 [0055]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明したように、本発明のマイクロマシンによれば、ビームの支持部が基板上に配置されることから、下部電極の表面に凹凸があったとしても、この凹凸の影響を受けることなく、ビームの支持部の高さを均一にすることができるため、支持部の強度を均一にすることができる。 As described above, according to the micromachine of the present invention, since the support portion of the beam is disposed on the substrate, even if irregularities in the surface of the lower electrode, without being affected by the unevenness, the beam it is possible to make the height of the support portion uniform, it is possible to equalize the strength of the support portion.
したがって、このようなマイクロマシンに電圧を印加して、ビームを下部電極側に接近させた場合でも、支持部の強度が均一であることから、ビームの変形具合が変化したり、ビームにねじれが生じたりすることなく、ビームの変形時の高さを制御することができる。 Thus, by applying a voltage to such a micromachine, even when brought close to the beam on the lower electrode side, since the strength of the support portion is uniform, deformation degree may change in the beam, the torsion beam generated without or, it is possible to control the height at the time of deformation of the beam.
また、このようなマイクロマシンが複数並列して配置されたGLVでは、各マイクロマシンにおけるビームの支持部の強度を均一にし、マイクロマシンに電圧を印加した場合の各ビームにおける変形時の高さを制御できるので、ビーム表面の上部電極により形成される回折格子による回折光の強度をより確実に制御することが可能となる。 Moreover, the GLV such micromachine is arranged in plurality in parallel, the strength of the supporting portion of the beam in the micro machine made uniform, it is possible to control the height at the time of deformation in each beam when a voltage is applied to the micromachine , it is possible to control the intensity of the diffracted light by the diffraction grating formed by the upper electrode of the beam surface more reliably.
【0056】 [0056]
また、本発明のマイクロマシンの第1の製造方法によれば、ビームの支持部を第1の開口パターン内の基板上に立設することから、下部電極の表面に凹凸が発生したとしても、ビームの支持部の高さを均一にすることができ、支持部の強度を均一にすることができる。 Further, according to the first manufacturing method of the micromachine of the present invention, since the upright support portions of the beams on the first substrate in the opening pattern, even irregularity is generated on the surface of the lower electrode, the beam the height of the support portions can be made uniform, it is possible to equalize the strength of the support portion.
【0057】 [0057]
また、本発明のマイクロマシンの第2の製造方法によれば、開口パターン内の基板上にビームの支持部を立設することから、第1の製造方法と同様の効果を奏することが可能である。 Further, according to the second manufacturing method of the micromachine of the present invention, since the upright support portions of the beam on the substrate in the opening pattern, it is possible to achieve the same effect as the first manufacturing method .
さらに、この方法によれば、支持部の基板側は開口パターンの内壁の一部である下部電極で支持されることから、支持部をより安定的に形成することができる。 Furthermore, according to this method, the substrate side of the support portion from being supported by the lower electrode is a part of the inner wall of the aperture pattern, it is possible to more stably form the support portion.
また、犠牲層および下部電極を同一工程で除去して開口パターンを形成することから、第1の製造方法よりも工程負荷の大きいリソグラフィ工程が少なく、生産性により優れている。 Further, the sacrificial layer and the lower electrode from forming an opening pattern is removed in the same step, less large lithography process step load than the first manufacturing method, are distinguished by productivity.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】第1実施形態におけるマイクロマシンを説明するための断面図である。 1 is a sectional view for explaining the micromachine according to the first embodiment.
【図2】第1実施形態におけるマイクロマシンの製造方法を説明するための製造工程断面図(その1)である。 2 is a first embodiment manufacturing step sectional for explaining a manufacturing method of the micromachine in Figure (1).
【図3】第1実施形態におけるマイクロマシンの製造方法を説明するための製造工程断面図(その2)である。 A [3] Production process sectional view for explaining the manufacturing method of the micromachine according to the first embodiment (Part 2).
【図4】第2実施形態におけるマイクロマシンを説明するための断面図である。 4 is a sectional view for explaining the micromachine according to the second embodiment.
【図5】第2実施形態におけるマイクロマシンの製造方法を説明するための製造工程断面図(その1)である。 5 is a second embodiment manufacturing step sectional for explaining a manufacturing method of the micromachine in Figure (1).
【図6】第2実施形態におけるマイクロマシンの製造方法を説明するための製造工程断面図(その2)である。 It is a 6 manufacturing process sectional view for explaining the manufacturing method of the micromachine according to the second embodiment (Part 2).
【図7】従来の技術におけるマイクロマシンを説明するための斜視図(a)、断面図(b)である。 Figure 7 is a perspective for explaining the micromachine of the prior art diagram (a), a sectional view (b).
【図8】従来の技術におけるマイクロマシンの製造方法を説明するための製造工程断面図(その1)である。 A [8] manufacturing process sectional for explaining a manufacturing method of the micromachine of the prior art Figure (Part 1).
【図9】従来の技術におけるマイクロマシンの製造方法を説明するための製造工程断面図(その2)である。 9 is a preparation for explaining a method of manufacturing a micromachine in the prior art process sectional view (Part 2).
【図10】従来の技術における課題を示す断面図である。 10 is a cross-sectional view showing the problems of the prior art.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
12…上部電極、13…ビーム、14…下部電極、14a…第1の開口パターン、23a…第2の開口パターン、24,24a…開口パターン、17…支持部、20…基板、21…絶縁膜、22…保護膜、23…犠牲層、31,32…MEMS素子 12 ... upper electrode, 13 ... beam 14 ... lower electrode, 14a ... first opening pattern 23a ... second opening patterns, 24, 24a ... opening pattern 17 ... support portion, 20 ... substrate, 21 ... insulating film , 22 ... protective film, 23 ... sacrificial layer, 31 and 32 ... MEMS element

Claims (6)

  1. 基板上に形成された下部電極と、前記下部電極との間に空隙を有して配設されたビームと、前記ビームの表面に形成された上部電極とを備えたマイクロマシンにおいて、 A lower electrode formed on a substrate, a beam arranged with a gap between the lower electrode, the micro-machine and a upper electrode formed on the surface of said beam,
    前記下部電極は前記基板に達する開口パターンを有し、この開口パターン内の前記基板上に前記ビームの支持部が立設されていることを特徴とするマイクロマシン。 Micromachine the lower electrode has an opening pattern reaching the substrate, the supporting portion of the beam on the substrate in the opening pattern is characterized in that it is erected.
  2. 前記下部電極はその表面が保護膜で覆われていることを特徴とする請求項1記載のマイクロマシン。 Micromachine of claim 1, wherein the lower electrode, wherein a surface thereof is covered with a protective film.
  3. 基板上に第1の開口パターンを有する下部電極を形成する工程と、 Forming a lower electrode having a first opening pattern onto a substrate,
    前記下部電極を覆うように前記基板上に犠牲層を形成する工程と、 Forming a sacrificial layer on the substrate so as to cover the lower electrode,
    前記犠牲層を前記下部電極と重なるようにパターニングするとともに、前記第1の開口パターン上の前記犠牲層に前記基板に達する第2の開口パターンを形成する工程と、 While patterning the sacrificial layer so as to overlap with the lower electrode, and forming a second opening pattern reaching the substrate to the sacrificial layer on the first opening pattern,
    前記犠牲層を覆うように前記基板上にビーム材料層を成膜した後、前記第2の開口パターンを含んだ帯状に前記ビーム材料層をパターニングすることによって、前記下部電極上に前記犠牲層を介してビームを形成するとともに、前記第2の開口パターン内の前記基板上に前記ビームと一体に形成された支持部を形成する工程と、 After forming the beam material layer on the substrate so as to cover the sacrificial layer, by patterning the beam material layer in a strip including the second opening pattern, the sacrificial layer on the lower electrode thereby forming a beam through the steps of forming the beam and a support portion formed integrally on the substrate in the second opening pattern,
    前記ビームの表面に上部電極を形成する工程と、 Forming an upper electrode on the surface of said beam,
    前記犠牲層を除去することによって、前記下部電極と前記ビームとの間に空隙を設けるとともに前記支持部を前記第1の開口パターン内の前記基板上に立設することを特徴とするマイクロマシンの製造方法。 By removing the sacrificial layer, micromachine, characterized by erecting the support portion on the substrate of the first opening pattern provided with a gap between the lower electrode and the beam Method.
  4. 前記犠牲層を形成する前に前記下部電極の表面に保護膜を形成する工程を行うことを特徴とする請求項3記載のマイクロマシンの製造方法。 3. The method of micromachine manufacturing, wherein the performing the step of forming a protective film on a surface of the lower electrode before forming the sacrificial layer.
  5. 基板上に下部電極を形成する工程と、 Forming a lower electrode on a substrate,
    前記下部電極上に犠牲層を形成した後、マスクパターンをマスクに用いて、前記犠牲層および前記下部電極をパターニングするとともに、この犠牲層および下部電極に前記基板に達する開口パターンを形成する工程と、 After forming the sacrificial layer on the lower electrode, and the process using the mask pattern as a mask, thereby patterning the sacrificial layer and the lower electrode, forming an opening pattern reaching the substrate to the sacrificial layer and the lower electrode ,
    パターニングされた前記犠牲層および前記下部電極を覆うように、前記基板上にビーム材料層を成膜した後、前記開口パターンを含んだ帯状にパターニングすることによって、前記下部電極上に前記犠牲層を介してビームを形成するとともに、前記開口パターン内の前記基板上に前記ビームと一体に形成された支持部を形成する工程と、 As patterned sacrificial layer and covering said lower electrode, after forming a beam material layer on the substrate, by patterning in a band shape including the opening pattern, the sacrificial layer on the lower electrode thereby forming a beam through the steps of forming the beam and a support portion formed integrally on the substrate within the opening pattern,
    前記ビームの表面に上部電極を形成する工程と、 Forming an upper electrode on the surface of said beam,
    前記犠牲層を除去して前記下部電極と前記ビームとの間に空隙を設けるともに前記支持部を前記開口パターン内の前記基板上に立設する工程とを有することを特徴とするマイクロマシンの製造方法。 The method of manufacturing a micromachine, characterized in that a step of erecting the support portion together providing a gap between the beam and the lower electrode by removing the sacrificial layer on the substrate within the opening pattern .
  6. 前記犠牲層を形成する前に前記下部電極の表面に保護膜を形成する工程を行うことを特徴とする請求項5記載のマイクロマシンの製造方法。 Micromachine manufacturing method of claim 5, wherein the surface of the lower electrode to a step of forming a protective film before forming the sacrificial layer.
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