JP2006528560A - Soi基板を持つマイクロ電気機械システム用アンカー及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明のアンカー(30a、30b、30c)は、機械構造(20a、20b、20c)の解放プロセスによる影響を比較的受け難い材料で形成される。これに関し、エッチ解放プロセスは、機械構造(20a、20b、20c)をアンカー(30a、30b、30c)を構成する材料に関して固定する材料に対し、選択的又は優先的である。更に、本発明のアンカー(30a、30b、30c)は、絶縁層の除去が機械構造(20a、20b、20c)の基板(14)に対する固定にほとんど又は全く影響を及ぼさないように基板(14)に固定される。
【選択図】 図1
Description
電極は、装置のチャンバ内に配置される。電気機械装置は、基板、この基板に配置された絶縁層、及びこの絶縁層に配置された第1半導体層を含む。固定電極は基板にアンカー材料を介して取り付けられる。
別の特徴では、本発明は、基板、この基板に配置された絶縁層、及びこの絶縁層に配置された第1半導体層を含む。装置は、更に、絶縁層及び第1半導体層の開口部に配置され、基板と接触したアンカーを更に含んでいてもよい。アンカーは、絶縁層と異なる材料(例えば、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素)を含む。第2半導体層がアンカーに配置されていてもよく、第2半導体層から部分が形成された固定電極が基板にアンカーを介して取り付けられる。
一実施例では、アンカー材料と重なった固定電極の大部分が単晶シリコンである。別の実施例では、アンカー材料と重なった固定電極の大部分が多晶質シリコンである。
以下の詳細な説明において添付図面を参照する。これらの図は本発明の様々な特徴を示し、適切である場合には、異なる図の同様の構造、構成要素、材料、及び/又はエレメントには同様の参照番号が付してある。特定的に示した以外の構造、材料、及び/又はエレメントの様々な組み合わせは本発明の範囲内に含まれるということは理解されよう。
図4のB及びCを参照し、本発明によるマイクロ機械加工された機械構造12の例示の製造方法は、周知のリソグラフ技術及びエッチング技術を使用して絶縁層40及び半導体層42にアンカー開口部44a−c及びコンタクト開口部46を形成することで開始されてもよい。この方法では、第1半導体層42の選択された部分を露呈し、この半導体層との接触を容易にする。その後、周知の付着技術及びリソグラフ技術を使用してアンカー開口部44a−cにアンカー30a−cを形成する。上述のように、アンカー30a−cは、例えば、機械構造解放プロセスによる影響を比較的受け難い一つ又はそれ以上の材料で形成されていてもよい。これに関し、材料はエッチ解放プロセスに対して選択的である。従って、アンカー30a−cは、これらのアンカー30a−cの近くの絶縁層40の部分が(機械構造20a−c及び22a−fの解放プロセス中に)除去されるように基板に付着され又は固定される。
2003年6月4日に出願され且つ譲渡された「マイクロ電気機械システム及びその封入及び製造方法」という表題の米国非仮特許出願第10/454,867号(以下、「マイクロ電気機械システム及びその封入方法特許出願」と呼ぶ)に記載されており且つ例示された封入技術及び絶縁技術を、本願に説明し且つ例示するアンカー及び固定技術と関連して使用できる。簡潔化を図るため、マイクロ電気機械システム及びその封入方法特許出願に記載されており且つ例示され、本願に説明し且つ例示する発明と関連して実施される発明を繰り返すことはしないが、簡単に述べる。しかしながら、全ての発明の特徴、属性、変更、材料、技術、及び利点を含む、マイクロ電気機械システム及びその封入方法特許出願の全ての内容は本明細書中に含まれたものとする。
別の実施例では、トレンチ技術を使用してコンタクトビア62を電気的に「絶縁」する。例えば、2003年6月4日に出願され且つ譲渡された「トレンチ絶縁コンタクトを持つマイクロ電気機械システム及びその製造方法」という表題の米国非仮特許出願第10/455,555号(以下、「トレンチ絶縁コンタクトを持つマイクロ電気機械システム特許出願」と呼ぶ)に記載されており且つ例示された封入技術及び絶縁技術を、本願に説明し且つ例示するアンカー及び固定技術と関連して使用できる。簡潔化を図るため、トレンチ絶縁コンタクトを持つマイクロ電気機械システム特許出願に記載されており且つ例示され、本願に説明し且つ例示する発明と関連して実施される発明を繰り返すことはしないが、簡単に述べる。しかしながら、全ての発明の特徴、属性、変更、材料、技術、及び利点を含む、トレンチ絶縁コンタクトを持つマイクロ電気機械システム特許出願の全ての内容は本明細書中に含まれたものとする。
12 マイクロ機械加工された機械構造
14 基板
16 データ処理電子装置
18 インターフェース回路
20a−c 機械構造
22a−f 機械構造
24 「固定」機械部材
26 「可動」機械部材
28 コンタクト領域
30a−c アンカー
32a−c 第1結晶部分
34a−c 第2結晶部分
Claims (64)
- 基板、この基板上に配置された絶縁層、この絶縁層に配置された第1半導体層を含む固定電極を有する機械構造を持つ電気機械装置の製造方法において、
前記第1半導体層の第1部分を除去する工程と、
前記絶縁層の第1部分を除去することによって前記基板の一部を露呈し、アンカー開口部を形成する工程と、
前記アンカー開口部にアンカー材料を付着する工程と、
第2半導体層を前記アンカー材料上に付着する工程と、
前記アンカー材料に付着した少なくとも前記第2半導体層から、前記アンカー材料を介して前記基板に取り付けられた固定電極を形成する工程と
を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記アンカー材料は、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記機械構造は、前記固定電極と並置された可動電極を更に含み、前記方法は、前記可動電極を形成する工程を更に含み、
前記可動電極を形成する工程は、
前記第2半導体層の第1及び第2の部分を除去することによって前記可動電極を画成する工程と、
前記可動電極の下側の前記絶縁層を除去することによって可動電極を解放する工程と
を含み、
前記アンカー材料は、可動電極の解放時に実質的に除去されない、方法。 - 請求項3に記載の方法において、前記絶縁層はシリコン酸化物を含み、前記アンカー材料はシリコン、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記絶縁層はシリコン酸化物を含み、前記アンカー材料はシリコン、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項3に記載の方法において、前記絶縁層はシリコンナイトライドを含み、前記アンカー材料はシリコン、シリコン酸化物、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記第2半導体層を前記第1半導体層の一部に付着する工程を更に含み、前記固定電極は、更に、前記第1半導体層の部分を含む、方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記アンカー材料上の前記固定電極の大部分が単晶シリコンである、方法。
- 請求項7に記載の方法において、前記アンカー材料上の前記固定電極の大部分が多晶質シリコンである、方法。
- チャンバ内に固定電極及び可動電極を有する機械構造を持つ電気機械装置の製造方法であって、前記電気機械装置は、基板と、前記基板上に配置された絶縁層と、この絶縁層に配置された第1半導体層とを備えた製造方法において、
前記第1半導体層及び前記絶縁層の部分を除去し、これによって前記基板の一部を露呈し、アンカー開口部を形成する工程と、
アンカー材料を前記アンカー開口部に付着する工程と、
第2半導体層を前記アンカー材料及び前記第1半導体層に付着する工程と、
前記第1及び第2の半導体層をエッチングし、前記第1及び第2の半導体層から固定電極及び可動電極を形成する工程であって、前記固定電極は、前記アンカー材料に付着した前記第2半導体層の少なくとも一部を含み、前記基板にアンカー材料を介して取り付けられる、工程と、
前記固定電極及び可動電極に犠牲層を付着する工程と、
第1封入層を前記犠牲層に付着する工程と、
前記犠牲層に少なくとも一つのベントを形成する工程と、
前記可動電極の下の前記絶縁層を除去することによって前記可動電極を解放する工程であって、前記アンカー材料は、可動電極の解放時に実質的に除去されない、工程と、
半導体である第2封入層をベント上又は内に付着し、ベントをシールする工程と
を含む、方法。 - 請求項10に記載の方法において、前記第1封入層は、多晶質シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコン/ゲルマニウム、ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項11に記載の方法において、前記第2封入層は、多晶質シリコン、多孔質多晶質シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコン/ゲルマニウム、ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記絶縁層は、シリコン酸化物を含み、前記アンカー材料は、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記絶縁層及び犠牲層は、シリコン酸化物を含み、前記アンカー材料は、シリコン、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記絶縁層はシリコンナイトライドを含み、前記アンカー材料は、シリコン、シリコン酸化物、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記アンカー材料と重なった前記固定電極の大部分が単晶シリコンである、方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記アンカー材料と重なった前記固定電極の大部分が多晶質シリコンである、方法。
- コンタクト及び機械構造を持つ電気機械装置の製造方法であって、前記機械構造はチャンバ内に固定電極及び可動電極を含み、前記電気機械装置は、基板、この基板上に配置された絶縁層、この絶縁層に配置された第1半導体層を含み、前記固定電極は前記基板にアンカー材料を介して取り付けられている、電気機械装置の製造方法において、
前記第1半導体層及び前記絶縁層の部分を除去し、これによって前記基板の一部を露呈し、アンカー開口部を形成する工程と、
アンカー材料を前記アンカー開口部に付着する工程と、
第2半導体層を前記アンカー材料及び前記第1半導体層上に付着する工程と、
前記第1及び第2の半導体層をエッチングすることにより前記第1及び第2の半導体層から固定電極及び可動電極を形成する工程であって、前記固定電極は、前記アンカー材料上に配置された前記第2半導体層の少なくとも一部を含み、前記固定電極は、前記基板に前記アンカー材料を介して取り付けられている工程と、
犠牲層を前記固定電極及び前記可動電極上に付着する工程と、
第1封入層を前記犠牲層上に付着する工程と、
前記第1封入層に少なくとも一つのベントを形成する工程と、
前記可動電極の下側の前記絶縁層を除去することによって前記可動電極を解放する工程であって、前記可動電極を解放するとき、前記アンカー材料は実質的に除去されない工程と、
前記ベント上に又はその中に半導体である第2封入層を付着する工程と、
前記コンタクトの少なくとも一部の周囲にトレンチを形成する工程であって、前記コンタクト及び前記トレンチは前記チャンバの外側に配置される工程と、
第1材料を前記トレンチに付着し、前記コンタクトを電気的に絶縁する工程と
を含む、方法。 - 請求項18に記載の方法において、前記第1封入層は多晶質シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコン/ゲルマニウム、ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項18に記載の方法において、前記第1材料は、二酸化シリコン又はシリコンナイトライドである、方法。
- 請求項18に記載の方法において、前記第2封入層は、多晶質シリコン、多孔質多晶質シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコン/ゲルマニウム、ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項18に記載の方法において、前記トレンチは前記コンタクトを取り囲み、前記コンタクトを電気的に絶縁する、方法。
- 請求項18に記載の方法において、前記第1材料を付着した後、前記トレンチに半導体を付着する工程を更に含み、前記第1材料は前記トレンチの前記外面に付着される、方法。
- 請求項23に記載の方法において、前記トレンチの露呈面を平坦化する工程を更に含む、方法。
- 請求項18に記載の方法において、
絶縁層を前記トレンチの少なくとも一部に付着する工程、
高導電性材料を前記コンタクトに及び前記絶縁層上に付着し、絶縁コンタクトへの電気的接続を提供する、方法。 - 請求項18に記載の方法において、前記絶縁層は、シリコン酸化物を含み、前記アンカー材料は、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項18に記載の方法において、前記絶縁層及び犠牲層はシリコン酸化物を含み、前記アンカー材料は、シリコン、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項27に記載の電気機械装置において、前記トレンチは前記コンタクトを取り囲む、電気機械装置。
- 請求項18に記載の方法において、前記絶縁層はシリコンナイトライドを含み、前記アンカー材料は、シリコン、シリコン酸化物、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、方法。
- 請求項18に記載の方法において、前記アンカー材料と重なった前記固定電極の大部分が単晶シリコンである、方法。
- 請求項18に記載の方法において、前記アンカー材料と重なった前記固定電極の大部分が多晶質シリコンである、方法。
- 電気機械装置において、
基板と、
前記基板に配置された絶縁層と、
前記絶縁層に配置された第1半導体層と、
前記絶縁層及び前記第1半導体層の開口部に配置され且つ前記基板と接触したアンカーであって、前記絶縁層と異なる材料を含むアンカーと、
前記アンカーに配置された第2半導体層と、
部分的に前記第2半導体層から形成された、前記アンカーによって前記基板に取り付けられた固定電極と
を備えた、電気機械装置。 - 請求項32に記載の装置において、前記アンカーは、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、装置。
- 請求項32に記載の装置において、前記絶縁層はシリコンナイトライド又はシリコン酸化物を含む、装置。
- 請求項32に記載の装置において、可動電極及び並置された固定電極を更に含み、前記可動電極は部分的に前記第2半導体層から形成される、装置。
- 請求項35に記載の装置において、前記絶縁層は、シリコン酸化物を含み、前記アンカー材料は、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、装置。
- 請求項35に記載の装置において、前記絶縁層は、シリコン酸化物を含み、前記アンカー材料は、シリコン、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、装置。
- 請求項35に記載の装置において、前記絶縁層は、シリコンナイトライドを含み、前記アンカー材料は、シリコン、シリコン酸化物、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、装置。
- 請求項32に記載の装置において、前記アンカー材料と重なった前記固定電極の大部分が単晶シリコンである、装置。
- 請求項32に記載の装置において、前記アンカー材料と重なった前記固定電極の大部分が多晶質シリコンである、装置。
- 請求項32に記載の装置において、
少なくとも一つのベントを持つ第1封入層を含むチャンバ、
前記チャンバ内に配置されており且つ前記固定電極と並置された可動電極、
前記ベント上に又はその中に配置され、これにより前記チャンバをシールする、半導体を含む第2封入層を更に含む、装置。 - 請求項41に記載の装置において、前記第2封入層は、多晶質シリコン、多孔質多晶質シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコン/ゲルマニウム、ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、装置。
- 請求項42に記載の装置において、前記第1封入層は、多晶質シリコン、多孔質多晶質シリコン、非晶質シリコン、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、ガリウム砒素、シリコンナイトライド、又はシリコンカーバイドを含む、装置。
- 請求項41に記載の装置において、
前記第1封入層は、第1の導電性の型を持つ第1領域を提供するために第1不純物でドーピングした半導体であり、
前記第2封入層の半導体は、第2の導電性の型を持つ第2領域を提供するために第2不純物でドーピングしてあり、前記第1の導電性の型は第2の導電性の型と逆である、装置。 - 請求項41に記載の装置において、前記チャンバの外側に配置されたコンタクトを更に含む、装置。
- 請求項41に記載の装置において、前記第1封入層の第1部分は単晶シリコンを含み、第2部分は多晶質シリコンを含む、装置。
- 請求項41に記載の装置において、前記第1封入層の第1部分は単晶シリコンを含み、第2部分は多孔質又は非晶質シリコンを含む、装置。
- 請求項47に記載の装置において、前記第1封入層の第2部分と重なった前記第2封入層は多晶質シリコンである、装置。
- 請求項48に記載の装置において、前記チャンバの外側及び上方に配置されたフィールド領域を含み、このフィールド領域は単晶シリコンを含む、装置。
- 電気機械装置において、
基板と、
前記基板に配置された絶縁層と、
前記絶縁層に配置された第1半導体層と、
前記絶縁層及び前記第1半導体層の開口部に配置され且つ前記基板と接触したアンカーであって、前記絶縁層と異なる材料を含むアンカーと、
前記アンカーに配置された第2半導体層と
一部が前記第2半導体層から形成され、前記アンカーによって前記基板に取り付けられた固定電極と、
一部が前記第2半導体層から形成され、第1封入層を含むチャンバナイトライドに配置された可動電極と、
前記ベント上に又はその中に配置され、これによって前記チャンバをシールする、半導体を含む第2封入層と、
コンタクトと
前記コンタクトの少なくとも一部の周囲に配置されたトレンチと
を備え、
前記コンタクト及び前記トレンチは、前記チャンバの外側に配置され、第1の材料が、前記トレンチは、前記コンタクトを電気的に絶縁するために前記トレンチ内に配置されている電気機械装置。 - 請求項50に記載の装置において、前記第2封入層は、多晶質シリコン、多孔質多晶質シリコン、非晶質シリコン、シリコンカーバイド、シリコン/ゲルマニウム、ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、装置。
- 請求項51に記載の装置において、前記第1封入層は、多晶質シリコン、多孔質多晶質シリコン、非晶質シリコン、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、ガリウム砒素、シリコンナイトライド、又はシリコンカーバイドを含む、装置。
- 請求項50に記載の装置において、前記第1材料は絶縁体であり、少なくとも前記トレンチの外面に配置される、装置。
- 請求項53に記載の装置において、前記トレンチは前記第1材料によって取り囲まれた第2材料を含み、前記第2材料は半導体である、装置。
- 請求項53に記載の装置において、前記トレンチはエッチストップ領域に配置される、装置。
- 請求項53に記載の装置において、前記エッチストップ領域はシリコンナイトライド又は二酸化シリコンである、装置。
- 請求項53に記載の装置において、前記第1材料はシリコンナイトライド又は二酸化シリコンである、装置。
- 請求項53に記載の装置において、前記トレンチは前記コンタクトを取り囲む、装置。
- 請求項50に記載の装置において、前記アンカーは、シリコンナイトライド、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、装置。
- 請求項50に記載の装置において、前記絶縁層はシリコンナイトライド又はシリコン酸化物を含む、装置。
- 請求項50に記載の装置において、前記絶縁層は、シリコン酸化物を含み、前記アンカー材料はシリコンナイトライド、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、装置。
- 請求項50に記載の装置において、前記絶縁層は、シリコンナイトライドを含み、前記アンカー材料はシリコン、シリコン酸化物、シリコンカーバイド、ゲルマニウム、シリコン/ゲルマニウム、又はガリウム砒素を含む、装置。
- 請求項50に記載の装置において、前記アンカー材料と重なった前記固定電極の大部分は単晶シリコンである、装置。
- 請求項50に記載の装置において、前記アンカー材料と重なった前記固定電極の大部分は多晶質シリコンである、装置。
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