JP2005125484A - 微小電気機械システムおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の微小電気機械システムは、基板1と、基板1に支持されるトランスデューサと、基板1に支持され、トランスデューサに電気的に接続されている導電体層とを備えている。トランスデューサは、シリコンまたはシリコン化合物から形成された部分を有しており、導電体層は、銅、金、および銀からなる群から選択された少なくとも1種の元素を主成分として含有する高融点導電体から形成されいる。高融点導電体の少なくとも一部は、トランスデューサの前記部分と基板との間のレベルに位置している。
【選択図】図3
Description
J.M.Bustillo, R.T.Howe, R.S.Muller, "Surface Micromachining for Microelectro− mechanical Systems", Proceedings of the IEEE, Vol.86, No.8, pp.1552−1574 (August 1998) C.J.Liu, J.S.Jeng, J.S.Chen, "Effects of Ti addition on the morphology, interfacial reaction, and diffusion of Cu on SiO2", Journal of Vacuum Science & Technology B, Vol.20, No.6, pp.2361−2366 (Nov/Dec 2002) H.Lakdawala, et al. "Micromachined High−Q Inductors in a 0.18−μm Copper Interconnect Low−K Dielectric CMOS Process", IEEE Journal of Solid−State Circuits, Vol.37, No.3, pp.394−403 (March 2002)
2 配線部領域(制御回路部)
3 トランスデューサ領域
14、16、21、23 バリア層
15、22、31 導電体
17、19、27、29 ストッパ
18、28 層間絶縁膜
20、30 配線間絶縁物
25、26 固定電極
29a 開口部
33 可動電極
34 遮蔽壁
35 導電保護膜
Claims (31)
- 基板と、
前記基板に支持されるトランスデューサと、
前記基板に支持され、前記トランスデューサに電気的に接続されている導電体層と、
を備えた微小電気機械システムであって、
前記トランスデューサは、シリコンまたはシリコン化合物から形成された部分を有しており、
前記導電体層は、銅、金、および銀からなる群から選択された少なくとも1種の元素を主成分として含有する高融点導電体から形成されており、前記導電体層の少なくとも一部は、前記トランスデューサのシリコンまたはシリコン化合物から形成された部分と前記基板との間のレベルに位置している、微小電気機械システム。 - 前記トランスデューサは、
シリコンまたはシリコン化合物から形成された前記部分を含む構造体と、
前記構造体の周囲に設けられた空隙と
を備えており、
前記導電体層の一部は、前記構造体の下方に位置している請求項1に記載の微小電気機械システム。 - 前記トランスデューサの前記部分は、ポリシリコン、窒化シリコン、チタン酸ジルコン酸鉛、および/または炭化シリコンから形成されている、請求項1に記載の微小電気機械システム。
- 前記高融点導電体は、Ti、Ta、W、Mo、Siのいずれかの元素を0.1〜1.0wt%含む請求項1に記載の微小電気機械システム。
- 前記高融点導電体の表面は、50nm以上の厚さを有するバリア層で覆われている請求項1に記載の微小電気機械システム。
- 前記バリア層は、Ti、W、Ta、Reのいずれかの金属、前記いずれかの金属の窒化物、および/または、前記いずれかの金属の珪化物を含む請求項5に記載の微小電気機械システム。
- 前記導電体層は、配線パターンを有しており、
前記配線パターンの最小線幅は0.35μm以上である請求項1に記載の微小電気機械システム。 - 前記導電体層の配線パターンは、異なるレベルに形成された上層配線部分および下層配線部分を含んでいる、請求項7に記載の微小電気機械システム。
- 基板と、前記基板に支持された配線部領域およびトランスデューサ領域とを備えた微小電気機械システムであって、
前記配線部領域は、
複数の導電体と、前記複数の導電体の間に設けられた絶縁体とを有し、
前記トランスデューサ領域は、
少なくとも1つのトランスデューサを有し、
前記トランスデューサは、
構造体と、
前記構造体の周囲に設けられた空隙と
を備えており、
前記配線部領域と前記トランスデューサ領域との境界部に形成され、前記絶縁体と前記空隙とを分離する遮蔽壁をさらに備えている、微小電気機械システム。 - 前記配線部領域における前記絶縁体は、犠牲層として機能する一部をエッチングすることによって前記空隙を形成した絶縁膜のうちのエッチングされなかった部分から形成されている、請求項9に記載の微小電気機械システム。
- 前記遮蔽壁は、前記絶縁膜をエッチングするためのエッチャントに対してバリアとして機能する材料から形成されている、請求項10に記載の微小電気機械システム。
- 前記遮蔽壁は、前記配線部領域を前記トランスデューサ領域から密閉的に分離する、請求項9に記載の微小電気機械システム。
- 前記遮蔽壁の少なくとも一部は、前記導電体および/または前記構造体と同一の材料で形成されている請求項9に記載の微小電気機械システム。
- 前記導電体の少なくとも一部は、前記構造体と同一の材料で形成されている請求項9に記載の微小電気機械システム。
- 前記導電体および前記構造体は、ダマシン工法によって一括形成されている請求項9に記載の微小電気機械システム。
- 前記構造体の表面は平滑化されており、前記表面が光学反射面として機能する請求項15に記載の微小電気機械システム。
- 前記トランスデューサは、前記構造体を駆動する電極をさらに備え、
前記電極の表面は、前記ダマシン工法によって平滑化処理され、前記空隙を介して前記構造体と対向している請求項9に記載の微小電気機械システム。 - 前記構造体は、デュアルダマシン工法で形成され、
前記電極と対向する前記構造体の面は非平滑化処理面として機能する請求項17に記載の微小電気機械システム。 - 前記構造体および/または前記導電体と一体に形成された導電保護膜を有している請求項9に記載の微小電気機械システム。
- 前記導電保護膜は、金および/または銀を含む請求項19に記載の微小電気機械システム。
- トランスデューサと、前記トランスデューサに電気的に接続された配線部とを備えた微小電気機械システムの製造方法であって、
凹部を有する絶縁体を基板上に形成する第1の工程と、
前記凹部を銅、金、銀のいずれかを主成分とする高融点導電体で埋め込むことにより、導電体層を形成する第2の工程と、
前記トランスデューサの構造体を形成する第3の工程と
を含み、
前記第3の工程は、前記基板の温度を600℃以上に上昇させる工程を含む、微小電気機械システムの製造方法。 - 前記第2工程は、
前記絶縁体を覆うように前記高融点導電体を堆積する工程と、
前記高融点導電体に対して平滑化処理を行なうことにより、前記高融点導電体のうち前記凹部の外側に位置する部分を除去する工程と、
を含む請求項21に記載の微小電気機械システムの製造方法。 - 少なくとも前記構造体の一部が、ポリシリコン、窒化シリコン、チタン酸ジルコン酸鉛、炭化シリコンのいずれかから形成される請求項21に記載の微小電気機械システムの製造方法。
- 基板上に、導電体と前記導電体間に設けた絶縁体とを形成する配線部領域と、構造体と前記構造体の周囲に設けた犠牲層とを形成するトランスデューサ領域と、前記配線部領域と前記トランスデューサ領域とを分離する遮蔽壁とを形成する工程と、
前記犠牲層を等方性エッチングにより除去して空隙を形成する工程と
を含む微小電気機械システムの製造方法であって、
前記基板上に前記エッチングに対する耐性を備えたストッパ層を形成する第1の工程と、
前記ストッパ層上に前記絶縁体と前記犠牲層とを形成する第2の工程と、
前記絶縁体と前記犠牲層との境界部において、前記エッチングに対する耐性を備えた遮蔽壁を前記ストッパ層と連続するように形成する第3の工程と、
前記絶縁体を保護する保護膜を前記遮蔽壁と連続するように形成する第4の工程と、
前記犠牲層を等方エッチングして除去する第5の工程と
を含む微小電気機械システムの製造方法。 - 前記導電体の一部および/または前記構造体の一部を前記遮蔽壁と同時に形成する請求項24に記載の微小電気機械システムの製造方法。
- 前記構造体をダマシン工法によって形成する請求項24に記載の微小電気機械システムの製造方法。
- 光学反射面となる前記構造体の表面を平滑化処理する請求項26に記載の微小電気機械システムの製造方法。
- 空隙を介して互いに対向する前記構造体と前記構造体を駆動する電極の対向面の少なくとも一方を平滑化処理する請求項26に記載の微小電気機械システムの製造方法。
- 前記電極と対向する前記構造体の面を非平滑化処理面とするように、前記構造体をデュアルダマシン工法で形成する請求項28に記載の微小電気機械システムの製造方法。
- 少なくとも一部に開口部を設けたストッパを介して積層された第1の絶縁層および第2の絶縁層を形成し、前記第1および第2の絶縁層を前記犠牲層として機能させる請求項25に記載の微小電気機械システムの製造方法。
- 前記犠牲層をエッチングするエッチャントの流入口として前記開口部を用いる請求項30に記載の微小電気機械システムの製造方法。
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