JP2006062016A - Manufacturing method of microstructure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロマシン技術により半導体基板の上に形成される微細構造の製造方法に関するものであり、特に、2つの電極構造体の間に空間を有する微細構造の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a microstructure formed on a semiconductor substrate by a micromachine technique, and more particularly to a method for manufacturing a microstructure having a space between two electrode structures.
マイクロマシン加工技術により、シリコンなどの半導体基板上やガラスなどの絶縁体基板上などに、微細な構造を作製するMEMS(MicroElectro Mechanical System)技術が開発されている。このMEMSは、各種センサー分野、医療分野、無線通信分野など、様々な分野で利用されるようになりつつある。中でも特に、マイクロマシン技術により作製された微細スイッチ構造は、MEMSスイッチと呼ばれ、高周波スイッチとして優れた特性を有している(非特許文献1参照)。 A microelectromechanical system (MEMS) technology for producing a fine structure on a semiconductor substrate such as silicon or an insulator substrate such as glass has been developed by a micromachining technique. This MEMS is being used in various fields such as various sensor fields, medical fields, and wireless communication fields. In particular, a fine switch structure manufactured by micromachine technology is called a MEMS switch and has excellent characteristics as a high-frequency switch (see Non-Patent Document 1).
上述したMEMSスイッチには、容量型スイッチと接点型スイッチの2種類がある。容量型スイッチは、基板上に作成された固定電極と、この上部に空間的に離して形成された可動電極とを備え、可動電極を静電力により変位させて固定電極との間隔を可変することで、固定電極と可動電極との間の静電容量を変化させ、スイッチ動作を実現させるものである。このスイッチ構造の場合、固定電極と可動電極は電気的に接触しないので、各電極の表面が金属面である必要はなく、絶縁膜で覆われていてもよい。 There are two types of MEMS switches as described above: capacitive switches and contact switches. The capacitive switch includes a fixed electrode formed on a substrate and a movable electrode formed on the top of the fixed electrode, and the distance between the fixed electrode and the fixed electrode can be varied by displacing the movable electrode by electrostatic force. Thus, the capacitance between the fixed electrode and the movable electrode is changed to realize the switch operation. In the case of this switch structure, since the fixed electrode and the movable electrode are not in electrical contact, the surface of each electrode does not need to be a metal surface and may be covered with an insulating film.
一方、接点型スイッチは、容量型スイッチと同様に固定電極と可動電極を備え、例えば静電力により可動電極を駆動(変位)させ、可動電極に固定された接点電極と固定電極が電気的に接触することで、スイッチ動作を実現させるものである。接点型スイッチの場合、接触する部分には良好な接点であることが必要となり、固定電極と接点電極の表面は金属面で、なおかつ接触抵抗が小さいことが要求される。 On the other hand, the contact-type switch has a fixed electrode and a movable electrode as in the case of the capacitive switch. For example, the movable electrode is driven (displaced) by electrostatic force, and the contact electrode fixed to the movable electrode and the fixed electrode are in electrical contact. By doing so, the switch operation is realized. In the case of the contact type switch, it is necessary that the contact portion has a good contact, and the surfaces of the fixed electrode and the contact electrode are metal surfaces and the contact resistance is required to be small.
上述したような電極構造の間に空間を有する微細構造の従来の作製方法では、まず2つの電極構造の間に犠牲層を挟んだプレーナー構造を作製し、この後、犠牲層を除去することで電極間に空間を形成する方法が多用されている。
ここで、犠牲層を除去する方法には、第1にドライエッチングにより犠牲層を除去する方法(非特許文献2参照)、第2にドライエッチングで犠牲層を除去した後にウエット処理により洗浄する方法、第3にドライエッチングで犠牲層を除去した後に特殊な処理により洗浄する方法などがある。
In the conventional manufacturing method of the fine structure having a space between the electrode structures as described above, a planar structure in which a sacrificial layer is sandwiched between two electrode structures is first manufactured, and then the sacrificial layer is removed. A method of forming a space between electrodes is frequently used.
Here, as a method of removing the sacrificial layer, first, a method of removing the sacrificial layer by dry etching (see Non-Patent Document 2), and second, a method of cleaning by wet processing after removing the sacrificial layer by dry etching. Third, there is a method of cleaning by a special treatment after removing the sacrificial layer by dry etching.
第1のドライエッチングにより犠牲層を除去する方法では、酸素プラズマによるドライエッチングにより犠牲層を除去し、微細構造を作製する方法が説明されている。しかしながらこの方法では、接点電極の表面にプラズマと犠牲層が反応して生成された重合膜や微粒子が残渣となり、良好なコンタクト特性が得られないという問題がある。 As the method for removing the sacrificial layer by the first dry etching, a method for removing the sacrificial layer by dry etching using oxygen plasma and manufacturing a fine structure is described. However, this method has a problem that the polymer film and fine particles generated by the reaction of the plasma and the sacrificial layer on the surface of the contact electrode become residues, and good contact characteristics cannot be obtained.
また、犠牲層を加熱するとともにオゾン雰囲気に曝すことで犠牲層を除去し、微細構造を作製する方法が提案されている(特許文献1参照)。この方法によれば、前述した酸素プラズマを用いる方法と比べ重合膜の生成が抑制されるが、犠牲層の材質やオゾン処理のプロセス条件によっては電極表面に重合膜が形成され、コンタクト特性が劣化するという問題がある。 In addition, a method has been proposed in which a sacrificial layer is removed by heating the sacrificial layer and exposing the sacrificial layer to an ozone atmosphere (see Patent Document 1). According to this method, formation of a polymer film is suppressed as compared with the above-described method using oxygen plasma, but depending on the material of the sacrificial layer and the process conditions of the ozone treatment, a polymer film is formed on the electrode surface and the contact characteristics deteriorate. There is a problem of doing.
第2のドライエッチングで犠牲層を除去した後にウエット処理により洗浄する方法は、ウエット処理により電極表面を洗浄することで良好なコンタクト特性が得られるようになる。しかしながらこの方法では、電極構造が微細な寸法の場合、ウエット処理に用いる溶液の表面張力により、ウエット処理後の乾燥工程などで電極同士が張り付く、また破壊されるなどの問題が発生する(非特許文献3参照)。 In the method of cleaning by wet processing after removing the sacrificial layer by the second dry etching, good contact characteristics can be obtained by cleaning the electrode surface by wet processing. However, in this method, when the electrode structure has a fine size, there is a problem that the electrodes stick to each other in the drying process after the wet treatment or are broken due to the surface tension of the solution used in the wet treatment (non-patent) Reference 3).
ここで、ウエット洗浄により電極同士が張り付くという問題について、図6(a),図6(b)を参照しながら説明する。2つの電極構造体の間に空間を有する微細構造を作製するには、例えば、図6(a)に示すように、半導体基板301の上に絶縁層302が形成された状態とし、第1電極303及び支持部材304が形成された状態とし、この上に犠牲層305が形成された状態とした後、犠牲層305の表面において支持部材304の上面が露出した状態とする。
Here, a problem that the electrodes stick to each other by wet cleaning will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b). In order to produce a fine structure having a space between two electrode structures, for example, as shown in FIG. 6A, an
ついで、犠牲層305の上に、複数の開口部が形成された第2電極306が形成された状態とする。この後、第2電極306の開口部を介し、ドライエッチングにより犠牲層305を除去することで、第2電極306と第1電極303の間に空間を有する微細構造が得られる。この状態では、第2電極306と第1電極303の表面に、重合膜や微粒子状の残渣がある。従って、これら残渣を除去するために洗浄処理が必要となる。
Next, the
洗浄方法としてウエット処理を利用すると、効果的に残渣を除去することができる。ウエット処理により洗浄して電極表面の重合膜を除去する方法は、半導体製造技術における幅広い技術蓄積があり、洗浄方法として汎用的に利用されている。
しかしながら、電極間に空間を有する微細構造を洗浄する場合、処理溶液の表面張力に起因する応力が微細構造の曲げ強度を上回り、ウエット処理後の乾燥工程において、図6(b)に示すように、第2電極306と第1電極303が張り付いた状態となる。この状態では、第2電極306の変位によるスイッチ動作が得られない。
When wet treatment is used as a cleaning method, the residue can be effectively removed. A method of removing the polymer film on the electrode surface by washing by wet treatment has a wide range of technical accumulation in semiconductor manufacturing technology and is widely used as a washing method.
However, when cleaning the microstructure having a space between the electrodes, the stress caused by the surface tension of the treatment solution exceeds the bending strength of the microstructure, and in the drying process after the wet treatment, as shown in FIG. Then, the
このような、液処理における表面張力の問題を解消する技術として、例えば、固体エアロゾルによる洗浄方法と超臨界流体による洗浄方法が提案されている(非特許文献3参照)。しかしながら、固体エアロゾルによる洗浄方法では、洗浄機構が固体粒子が基板に衝突する際の衝撃力であるために、微細パターンの破壊という問題が発生する。 As a technique for solving the problem of surface tension in liquid processing, for example, a cleaning method using a solid aerosol and a cleaning method using a supercritical fluid have been proposed (see Non-Patent Document 3). However, in the cleaning method using the solid aerosol, the cleaning mechanism is an impact force when the solid particles collide with the substrate, which causes a problem of destruction of a fine pattern.
一方、超臨界流体による洗浄方法では、微細パターンを破壊せずに液処理を行うことが可能となる。しかしながら、超臨界流体を用いる処理では、高い圧力に耐えられる専用の特殊な洗浄装置が必要であり、また、加圧,加熱,減圧,置換などの処理を複数回繰り返す必要があることから、洗浄処理の多くの時間を必要とし、製造プロセスの低コスト化や大量生産への対応が容易ではない(特許文献2参照)。 On the other hand, in the cleaning method using a supercritical fluid, it is possible to perform liquid processing without destroying the fine pattern. However, processing using supercritical fluids requires special cleaning equipment that can withstand high pressures, and it is necessary to repeat processing such as pressurization, heating, decompression, and replacement multiple times. It takes a lot of time for processing, and it is not easy to reduce the cost of the manufacturing process and cope with mass production (see Patent Document 2).
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
以上に説明したように、従来では、MEMSなどの可動部を有する微細な構造体を作製する場合、可動部が配置される微細な空間内を清浄な状態で製造しようとすると、大がかりな装置が必要となるなど、容易ではなかった。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、微細な構造体の変位を可能とする微細な空間を備えた微細な構造体を、空間内が清浄な状態で形成できるようにすることを目的とする。
As described above, conventionally, when a minute structure having a movable part such as a MEMS is manufactured, if a minute space in which the movable part is arranged is to be manufactured in a clean state, a large-scale apparatus is required. It was not easy because it was necessary.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and a fine structure having a fine space that enables displacement of the fine structure is obtained in a state where the space is clean. It aims to be able to form.
本発明に係る微細構造の製造方法は、半導体基板の上の所定箇所に支持部材が固定され、かつこの支持部材の間の可動空間内において支持部材より所定距離離間して第1電極が固定されて形成された状態とする第1工程と、可動空間内を充填して第1電極を覆うように半導体基板上に犠牲層が形成された状態とする第2工程と、第1電極の上部にあたる犠牲層の上に第2電極が形成された状態とする第3工程と、可動空間の領域内に複数の開口部を備えた板状の上部構造体が支持部材の上に形成された状態とする第4工程と、第1電極の形成領域と第2電極の形成領域とが重なる領域を含み、支持部材より所定距離離間した第1領域内に配置された開口部を介して一部の犠牲層を除去し、一部の第1電極及び一部の第2電極が露出した空間が形成され、この空間と支持部材との間に一部の犠牲層が残る状態とする第5工程と、第1領域内に配置された開口部を介して空間内に所定の洗浄液を供給し、洗浄液により空間内に露出する部分を洗浄処理する第6工程と、洗浄液を乾燥した後、ドライエッチングにより、開口部を介して残っている犠牲層を除去する第7工程とを少なくとも備えるようにしたものである。
この製造方法によれば、洗浄液は、犠牲層に設けられた空間内に露出する部分に接触し、洗浄液が乾燥するときの表面張力も、犠牲層に設けられた空間内に露出する部分に作用する。
In the microstructure manufacturing method according to the present invention, the support member is fixed at a predetermined position on the semiconductor substrate, and the first electrode is fixed at a predetermined distance from the support member in the movable space between the support members. A first step in which the sacrificial layer is formed on the semiconductor substrate so as to fill the movable space and cover the first electrode, and an upper portion of the first electrode. A third step in which the second electrode is formed on the sacrificial layer; and a state in which a plate-like upper structure having a plurality of openings in the region of the movable space is formed on the support member; Including a region where the formation region of the first electrode and the formation region of the second electrode overlap, and a part of the sacrifice is made through an opening disposed in the first region separated from the support member by a predetermined distance. The layer was removed, and the space where some of the first electrodes and some of the second electrodes were exposed was And a predetermined cleaning liquid is supplied into the space through the opening disposed in the first region, and a fifth step in which a part of the sacrificial layer remains between the space and the support member. At least a sixth step of cleaning a portion exposed in the space with the cleaning liquid and a seventh step of removing the remaining sacrificial layer through the opening by dry etching after the cleaning liquid is dried are provided. Is.
According to this manufacturing method, the cleaning liquid comes into contact with the portion exposed in the space provided in the sacrificial layer, and the surface tension when the cleaning liquid dries also acts on the portion exposed in the space provided in the sacrificial layer. To do.
上記微細構造の製造方法において、犠牲層は、有機樹脂から構成すれば、犠牲層の除去は、オゾンを用いたドライエッチングにより行うことができる。
また、上記微細構造の製造方法において、第5工程では、上部構造体の上に第1領域にあたる箇所に開口部を備えたマスクパターンを形成し、第1領域内に配置された開口部を介して一部の犠牲層を除去すればよい。
In the fine structure manufacturing method, if the sacrificial layer is made of an organic resin, the sacrificial layer can be removed by dry etching using ozone.
In the fine structure manufacturing method, in the fifth step, a mask pattern having an opening is formed on the upper structure at a location corresponding to the first region, and the opening is disposed in the first region. Then, a part of the sacrificial layer may be removed.
以上説明したように、本発明によれば、犠牲層に設けられた空間内に露出する部分に洗浄液が接触する状態とし、洗浄液が乾燥するときの表面張力が、犠牲層に設けられた空間内に露出する部分に作用するようにし、微細な構造体を変形させることなく洗浄液による洗浄を可能としたので、微細な構造体の変位を可能とする微細な空間を備えた微細な構造体を、空間内が清浄な状態で形成できるようになるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the cleaning liquid is brought into contact with the portion exposed in the space provided in the sacrificial layer, and the surface tension when the cleaning liquid dries is increased in the space provided in the sacrificial layer. The fine structure having a fine space that enables displacement of the fine structure can be obtained by acting on the exposed portion of the fine structure and allowing cleaning with the cleaning liquid without deforming the fine structure. An excellent effect that the space can be formed in a clean state is obtained.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態における微細構造の製造方法について説明する工程図である。まず、図1(a)に示すように、半導体基板101上に層間絶縁層102が形成され、下部電極(第1電極)103及び支持部材104が形成され、層間絶縁層102の上に支持部材104の上面が露出した犠牲層105が形成され、下部電極103の上部にあたる犠牲層105の上に接点電極(第2電極)106が形成された状態とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a process diagram for explaining a method for manufacturing a microstructure according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1A, an
続いて、支持部材104,犠牲層105,接点電極106の上に平板状の上部構造体107が形成された状態とする。なお、支持部材104及び上部構造体107は、金属から構成されていてもよく、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁物から構成されていてもよい。
Subsequently, a flat
支持部材104は、一体に形成された枠状でもよく、また、各電極の周囲に離間して配置された複数の構造体から構成されていてもよい。支持部材104の間の領域を可動空間とした状態で、上部構造体107が支持部材104に支持され、可動空間内に各電極が配置されていればよい。
The
なお、半導体基板101は、複数のトランジスタ、抵抗、容量、配線などから構成された半導体集積回路を備えていてもよく、例えば、集積回路の配線と電気的に接続するためのコンタクトホールなどが、層間絶縁層102の所定の箇所に形成されていてもよい。
Note that the
ここで、上部構造体107は、接点電極106の周囲に配置された複数の第1開口部108と、これらの周囲に配置された複数の第2開口部109とを備える。第1開口部108が形成される領域(第1領域)は、支持部材104より所定距離離間し、下部電極103とこれに対向配置されている接点電極106との一部が含まれていればよい。図1では、下部電極103より狭い領域に第1開口部108が配置されているようにしたが、これに限るものではない。例えば、下部電極103が、接点電極106とともに、支持部材104に囲われた領域(可動空間)に比較して充分に狭い領域に形成されている場合、下部電極103より広い領域に第1開口部108が形成されいてもよい。
Here, the
次に、例えば、図示しないレジストパターンにより第2開口部109がふさがれた状態とし、第1開口部108を介したドライエッチングにより、図1(b)に示すように、接点電極106周辺の犠牲層105を除去する。下部電極103上の一部に空間110が形成された状態とする。例えば、基板を所定温度に加熱して犠牲層105が加熱された状態でオゾン雰囲気中に晒すことで、上述したドライエッチングを行えばよい。
Next, for example, the
前述したように、第1開口部108は、支持部材104より所定距離離間した領域に配置されているので、空間110は、支持部材104より所定距離離間した領域に形成される。従って、支持部材104に囲われた上部構造体107下の可動空間において、空間110と支持部材104との間には犠牲層105が残り、上部構造体107は、支持部材104とともに残っている犠牲層105により、層間絶縁層102(半導体基板101)の上に支持される。
As described above, since the
ついで、上記基板が所定の洗浄液中に浸漬された状態とし、洗浄液が空間110の内部に作用する状態とする。洗浄液としては、例えばフッ化水素水溶液を用いることができる。この洗浄処理により、空間110内に露出している各電極の表面に付着した重合膜や微粒子状の残渣が除去できる。
Next, the substrate is immersed in a predetermined cleaning solution, and the cleaning solution is applied to the
このとき、空間110は、支持部材104に囲われた範囲の可動空間に比較して、接点電極106の周囲の狭い範囲に形成され、上部構造体107の大部分が犠牲層105により支持されているので、乾燥時における洗浄液の表面張力により上部構造体107が変形することが抑制される。この結果、接点電極106と下部電極103とが張り付いてしまうなどの問題が生じない。
At this time, the
上述したような洗浄処理と乾燥処理とを行った後、第2開口部109を介して、ドライエッチングにより犠牲層105の残りを除去し、図1(c)に示すように、接点電極106と下部電極103の間に空間を有する微細構造が形成される。この工程のドライエッチングにおいて、第2開口部109を介すると同時に第1開口部108を介していてもよい。
After performing the cleaning process and the drying process as described above, the remaining
上述した微細構造の製造方法によれば、まず2つの電極構造の間に犠牲層を挟んだプレーナー構造を作製し、犠牲層を部分的に除去することで電極間に空間を形成し、形成した空間において露出した電極表面をウエット処理により洗浄するようにしたので、洗浄の後に乾燥をした場合であっても、電極同士の張り付きなどの問題は生じない。従って、2つの電極構造体により接点型スイッチを構成し、電極表面について十分な洗浄処理をすることができ、良好なコンタクト特性を得ることができる。 According to the fine structure manufacturing method described above, a planar structure in which a sacrificial layer is sandwiched between two electrode structures is first produced, and a space is formed between the electrodes by partially removing the sacrificial layer. Since the electrode surface exposed in the space is cleaned by wet treatment, problems such as sticking of electrodes do not occur even when drying is performed after cleaning. Therefore, a contact-type switch is constituted by the two electrode structures, the electrode surface can be sufficiently cleaned, and good contact characteristics can be obtained.
なお、上述した製造方法は、微細な寸法の接点型スイッチを構成したときに特にその効果が顕著であるが、適用範囲は接点型スイッチに限定されるわけではない。例えば、静電容量式圧力センサー,加速度センサー,可変容量素子,可動ミラー構造,バイブレーター,メカニカルフィルターなどの、2つの電極構造体の間に空間を有する他の微細構造においても同様の効果が得られる。 The above-described manufacturing method is particularly effective when a contact switch having a minute size is configured, but the application range is not limited to the contact switch. For example, the same effect can be obtained in other fine structures having a space between two electrode structures such as a capacitive pressure sensor, an acceleration sensor, a variable capacitance element, a movable mirror structure, a vibrator, and a mechanical filter. .
以下、本発明の実施の形態における微細構造の製造方法について、より詳細に説明する。
図2(a)に示すように、まず、例えばシリコンからなる半導体基板101の上に、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁層102が形成され、この上に、メッキ法で金属パターンを形成するために必要となるシード層203が形成された状態とする。シード層203は、スパッタ法や蒸着法などにより、例えば、チタンを堆積してこの上に金を堆積することで形成すれば良い。このときのチタンの膜厚は0.1μm程度、金の膜厚は0.1μm程度とすればよい。
Hereinafter, the manufacturing method of the microstructure in the embodiment of the present invention will be described in more detail.
As shown in FIG. 2A, first, an
次に、シード層203の上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成し、所望のパターンを備えるマスクを用いて露光することにより、図2(b)に示すように、所望箇所に開口部を備えたレジストパターン204が形成された状態とする。また、レジストパターン204の開口部に露出するシード層203の上に、メッキ法により第1金属パターン205が形成された状態とする。上記このときのレジスト膜の厚さは1μm程度とし、第1金属パターン205のメッキ厚は、0.3μm程度とすればよい。この後、レジストパターン204は除去する。
Next, a resist material is applied on the
次に、第1金属パターン205の形成と同様の工程により、図3(c)に示すように、レジストパターン206が形成され、この開口部に第2金属パターン207が形成された状態とする。ここで、メッキ工程で形成する金属パターンの膜厚を変えることで、第2金属パターン207は、第1金属パターン205より厚く形成された状態とする。このときのレジスト膜厚は1μm程度とし、第2金属パターン207のメッキ厚は0.6μm程度とすればよい。この後、レジストパターン206は除去する。
Next, by the same process as the formation of the
次に、第1金属パターン205及び第2金属パターン207をマスクとしてシード層203をエッチング除去することで、図3(d)に示すように、第1金属パターン205及び第2金属パターン207が層間絶縁層102の上で分離した状態とする。例えば、シード層203の上層にある金は、ヨウ素,ヨウ化アンモニウム,水,エタノールからなるエッチング液を用いたウエットエッチングにより除去できる。また、シード層203の下層のチタンは、フッ化水素水溶液を用いたウエットエッチングにより除去できる。
Next, the
次に、図3(e)に示すように、第2金属パターン207の間が充填されて第1金属パターン205が覆われる状態に、犠牲層208が形成された状態とする。例えば、まず、PBO(ポリベンザオキサゾール)により構成された感光性を有する有機樹脂を塗布して塗布膜を形成し、形成した塗布膜を公知のリソグラフィ技術によりパターニングすることで、第2金属パターン207上面が露出した状態に、犠牲層208を形成することができる。犠牲層208のパターニング処理では、前処理として、塗布膜に対して120℃のプリベーグ処理を4分程度行い、パターニング後には310℃程度の加熱処理を行う。上記有機樹脂としては、例えば、住友ベークライト社製のCRC8300を用いればよい。
Next, as shown in FIG. 3E, the
次に、図3(f)に示すように、犠牲層208の上にクロムと金の2層からなるシード層209が形成され、この上に接点電極パターン210が形成された状態とする。シード層209は、スパッタ法や蒸着法などにより、例えば、まずクロムを堆積してこの上に金を堆積することで形成すれば良い。このときのクロムの膜厚は0.1μm程度、金の膜厚は0.1μm程度とすればよい。また、接点電極パターン210は、第1金属パターン205などと同様に、所定のレジストパターンを用いた選択的なメッキ法により形成すればよい。このときのレジストパターンの膜厚は1μm程度とし、接点電極パターン210のメッキ厚は0.3μm程度とすればよい。
Next, as shown in FIG. 3F, a
次に、接点電極パターン210をマスクとしてシード層をエッチングにより除去する。シード層209の上層にある金は、ヨウ素,ヨウ化アンモニウム,水,エタノールからなるエッチング液を用いたウエットエッチングにより除去できる。また、シード層209の下層のクロムは、フェリシアン化カリウム,水酸化ナトリウム,水からなるエッチング液を用いたウエットエッチングにより除去できる。
Next, the seed layer is removed by etching using the
この後、チタンを蒸着しまた金を蒸着することで、図3(g)に示すように、チタンと金の2層からなるシード層211が形成された状態とする。続いて、レジスト塗布,パターン露光により所望のレジストパターンを形成し、レジストパターンの開口部に選択的にメッキ膜を形成し、この後、レジストパターンを除去することで、第2金属パターン207の上部にあたるシード層211の上に、第3金属パターン212が形成された状態とする。このときのレジストパターンの膜厚は1μm程度とし、第3金属パターン212のメッキ厚は0.3μm程度とすればよい。
Thereafter, titanium is vapor-deposited and gold is vapor-deposited so that a
続いて、不要なシード層211を選択的に除去し、図3(h)に示すように、接点電極パターン210と第3金属パターン212が分離された状態とする。ここで、接点電極パターン210の下は犠牲層208で覆われており、第1金属パターン205は露出していない。一方、第3金属パターン212と第2金属パターン207は犠牲層208の開口部で接続されている。
Subsequently, the
次に、犠牲層208の形成と同様にすることで、図4(i)に示すように、接点電極パターン210及び第3金属パターン212の間が充填され、接点電極パターン210及び第3金属パターン212の上面が露出した状態に、犠牲層213が形成された状態とする。
Next, in the same manner as the formation of the
次に、犠牲層213の上にスパッタ法や蒸着法などによりチタンを堆積することで、図4(j)に示すように、チタン層214が形成された状態とした後、接点電極パターン210の上部にあたるチタン層214上に無機絶縁パターン215が形成された状態とする。無機絶縁パターン215は、例えばスパッタ法により堆積した酸化シリコン膜を、公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより微細加工することで形成できる。チタン層214は、膜厚0.1μm程度に形成され、無機絶縁パターン215は、膜厚0.3μm程度に形成されていればよい。
Next, titanium is deposited on the
次に、無機絶縁パターン215をマスクとすることなどによる選択的なエッチングにより、不要なチタン層214を除去する。例えば、フッ化水素水溶液を用いたウエットエッチングにより、チタン層214を選択的に除去すればよい。
次に、図4(k)に示すように、シード層211の形成と同様にすることでシード層216が形成され、第3金属パターン212の形成と同様にすることで第4金属パターン217が形成された状態とする。このとき、第4金属パターン217のメッキ厚は0.3μm程度とすればよい。
Next, the unnecessary titanium layer 214 is removed by selective etching using the inorganic
Next, as shown in FIG. 4K, the seed layer 216 is formed by the same process as the formation of the
引き続いて、不要なシード層216を選択的に除去した後、犠牲層213の形成と同様にすることで、図4(l)に示すように、無機絶縁パターン215及び第4金属パターン217の間が充填され、無機絶縁パターン215及び第4金属パターン217の上面が露出した状態に、犠牲層218が形成された状態とする。
Subsequently, after the unnecessary seed layer 216 is selectively removed, the
次に、犠牲層218の上に、シード層216の形成と同様の方法により、チタンと金の2層からなるシード層219が形成された状態とし、この上に第5金属パターン220が形成された状態とし、続いて、不要なシード層219を選択的に除去する(図4(m))。第5金属パターン220は、接点電極パターン210の周囲にあたる領域に、複数の第1開口部221を備え、これらの周囲に、複数の第2開口部222を備えている。なお、第5金属パターン220のメッキ厚は、0.3μm程度とすればよい。
Next, a
次に、図4(n)に示すように、第1開口部221が形成されている領域に開口部を備えたレジストパターン223が、第5金属パターン220を含む犠牲層218の上に形成された状態とする。例えば、所定のレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成し、所望のパターンを備えるマスクを用いて露光して現像処理することにより、レジストパターン223が形成できる。第2開口部222は、レジストパターン223で覆われている。なお、レジストパターン223は、膜厚20μm程度に形成されていればよい。
Next, as shown in FIG. 4N, a resist
次に、例えばオゾンアッシャー装置を用い、レジストパターン223の開口部に露出している第1開口部221から、オゾンを犠牲層208,犠牲層213,犠牲層218に作用させ、図5(o)に示すように、第1金属パターン205の一部が露出する空間224が形成された状態とする。空間224により、接点電極パターン210(シード層209)の一部も露出した状態となる。
Next, ozone is applied to the
このオゾン処理では、接点電極パターン210(シード層209)を構成しているクロムもエッチングされ、接点電極パターン210の下面はシード層209を構成していた金層が露出する。また、露出した金層の表面に、重合膜が付着した状態となる。一方、第5金属パターン220(シード層219)を構成しているチタンはエッチングされず、第5金属パターン220の下面は、シード層219の下面のチタン表面に重合膜が付着した状態となる。
In this ozone treatment, the chromium constituting the contact electrode pattern 210 (seed layer 209) is also etched, and the gold layer constituting the
次に、例えば、フッ化水素水溶液を用いたウエットエッチングにより、空間224に露出している各パターンの表面に付着している重合膜を除去する。このエッチング(洗浄)処理の結果、チタンがエッチングされ、接点電極パターン210の下面は金が露出し、図5(p)に示すように、空間224に露出している第5金属パターン220の下面は、金の表面が露出する。
Next, for example, the polymer film attached to the surface of each pattern exposed in the
次に、レジストパターン223を除去し、第1開口部221と第2開口部222の両者が開口部している状態で、残っている犠牲層208,犠牲層213,犠牲層218に、例えば、オゾンアッシャー装置によりオゾンを作用させ、図5(q)に示すように、第5金属パターン220の下部の犠牲層が全て除去された状態とする。ここで、接点電極パターン210の下面及び第1金属パターン205の上面は、金が露出しているので、オゾンと犠牲層が反応して生成される重合膜は付着せず、オゾン処理によって表面が酸化されることも抑制される。
Next, the resist
以上に説明した製造方法により、第5金属パターン220から構成された上部構造体107と、第1金属パターン205から構成された下部電極103との間に空間が形成され、かつ、下部電極103と接点電極パターン210から構成された接点電極106の表面は、重合膜などが除去された清浄な金属表面である微細構造が形成される。
By the manufacturing method described above, a space is formed between the
101…半導体基板、102…層間絶縁層、103…下部電極(第1電極)、104…支持部材、105…犠牲層、106…接点電極(第2電極)、107…上部構造、108…第1開口部、109…第2開口部、110…空間。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記可動空間内を充填して前記第1電極を覆うように前記半導体基板上に犠牲層が形成された状態とする第2工程と、
前記第1電極の上部にあたる前記犠牲層の上に第2電極が形成された状態とする第3工程と、
前記可動空間の領域内に複数の開口部を備えた板状の上部構造体が前記支持部材の上に形成された状態とする第4工程と、
前記前記第1電極の形成領域と第2電極の形成領域とが重なる領域を含み、前記支持部材より所定距離離間した第1領域内に配置された前記開口部を介して一部の前記犠牲層を除去し、一部の前記第1電極及び一部の前記第2電極が露出した空間が形成され、この空間と前記支持部材との間に一部の前記犠牲層が残る状態とする第5工程と、
前記第1領域内に配置された前記開口部を介して前記空間内に所定の洗浄液を供給し、前記洗浄液により前記空間内に露出する部分を洗浄処理する第6工程と、
前記洗浄液を乾燥した後、ドライエッチングにより、前記開口部を介して残っている前記犠牲層を除去する第7工程と
を少なくとも備えることを特徴とする微細構造の製造方法。 A first step in which a support member is fixed at a predetermined position on the semiconductor substrate, and a first electrode is fixed and formed at a predetermined distance from the support member in a movable space between the support members. When,
A second step in which a sacrificial layer is formed on the semiconductor substrate so as to fill the movable space and cover the first electrode;
A third step in which a second electrode is formed on the sacrificial layer corresponding to the upper portion of the first electrode;
A fourth step in which a plate-like upper structure having a plurality of openings in the region of the movable space is formed on the support member;
A part of the sacrificial layer through the opening disposed in the first region including a region where the first electrode forming region and the second electrode forming region overlap each other and spaced apart from the support member by a predetermined distance. To form a space in which a part of the first electrode and a part of the second electrode are exposed, and a part of the sacrificial layer remains between the space and the support member. Process,
A sixth step of supplying a predetermined cleaning liquid into the space through the opening disposed in the first region, and cleaning a portion exposed in the space with the cleaning liquid;
And a seventh step of removing the sacrificial layer remaining through the opening by dry etching after drying the cleaning solution.
前記犠牲層は、有機樹脂から構成されたものである
ことを特徴とする微細構造の製造方法。 In the manufacturing method of the microstructure according to claim 1,
The sacrificial layer is made of an organic resin.
前記犠牲層の除去は、オゾンを用いたドライエッチングにより行う
ことを特徴とする微細構造の製造方法。 In the manufacturing method of the microstructure according to claim 2,
The sacrifice layer is removed by dry etching using ozone.
前記第5工程では、
前記上部構造体の上に前記第1領域にあたる箇所に開口部を備えたマスクパターンを形成し、前記第1領域内に配置された前記開口部を介して一部の前記犠牲層を除去する
ことを特徴とする微細構造の製造方法。
In the manufacturing method of the microstructure according to any one of claims 1 to 3,
In the fifth step,
Forming a mask pattern having an opening at a position corresponding to the first region on the upper structure, and removing a part of the sacrificial layer through the opening disposed in the first region; A method for producing a microstructure characterized by the above.
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