JP2009184107A - Ｍｅｍｓ装置を製造するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセス時間を短縮したバンプの形成方法を提供する。
【解決手段】基板３２上にフォトレジスト層が形成される。基板の第１の領域がフォトマスクを通じて発光源に露出される。露光された領域を第１の深さまでエッチングするために、露光されたフォトレジストの第１の領域が現像液で現像される。第２の領域が第２のフォトマスクを通じて発光源に露出される。第２のフォトマスクは、基板上のバンプ特徴を想定している領域を画定する。第２の領域は現像液で現像され、金属層３４のための露光された第１および第２の領域を準備する。金属が基板および基板上に残っている任意のフォトレジストの両方に接着するように、金属層が基板上に堆積される。残っているフォトレジストおよびそこに付着している金属は溶解し、相互接続パターンおよび少なくとも１つのバンプ３６が残る。
【選択図】図１

Description

本発明はＭＥＭＳ装置を製造するためのシステムおよび方法に関する。

微小電気機械素子（Micro-Electro-Mechanical System）「ＭＥＭＳ」装置は、典型的には可動部分を備え、可動部分が自由に可動できるようになったときに、可動部分が基板にとどまる性質を制限するためのいくつかの抗静止摩擦特徴の形態を必要とすることがある。これを行う一つの方法は、基板から突き出す小さな特徴を形成し、可動部分の基板に接触する性質をこれらの領域だけに制限することである。これは、たとえば装置の製造中に液体中への浸漬の後に装置を乾燥させるときに、可動部分の固着を引き起こす力を大幅に低減することができる。これらの抗静止摩擦特徴の一例は、ＭＥＭＳジャイロを形成するときに用いる金属パッドまたは「バンプ」である。これらのバンプは、典型的には、装置の接続および容量の読み出しに用いられる他の金属特徴の頂部に配置される。これらのバンプは、可動部分への電気接続を増強ために用いることもできる。

金属特徴を形成するための１つの方法は、像反転フォトリソグラフィー（image reversal photolithography）、金属堆積およびリフトオフの使用である。このシーケンスは、所望の構造を形成するのに必要なだけ繰り返すことができる。像反転フォトリソグラフィーを用いる場合、この方法により形成されたパターン形成されたフォトレジスト層は、後続ステップにおける第２の露光の使用により変更することができない。像反転は、レジストパターンにリフトオフにおいて助けとなるプロファイルを形成することができるので好ましい。像反転ステップは、標準的なフォトリソグラフィーステップよりもかなり長く、それゆえサイクルタイムを短くする代替プロセスが望まれる。

図２は、現在のＭＥＭＳ装置集積回路の断面を示している。装置２２は、基板２８、第１金属２６、および適用されたバンプ金属２４からなる。この例において、フォトレジストは基板２８に適用され、その後、露光され現像される。その後、第１金属２６が堆積され、リフトオフされて第１金属２６を備える基板２８を形成する。バンプ２４は、フォトレジスト、露光およびバンプ領域の現像を適用することにより追加される。その後、金属を堆積させ、リフトオフしバンプを形成する。２つの別個の金属被覆ステップがあり、この結果、金属２６の第１層、および金属の第２層であるバンプ金属２４が得られる。

本発明は、２つのフォトマスク、および、単一化された堆積およびリフトオフステップを用いて、微小電気機械素子（Micro-Electro-Mechanical Systems）「ＭＥＭＳ」装置集積回路を製造する。フォトレジストの層は基板上に形成される。基板の第１の領域が、フォトマスクを通じて発光源に露出される。露出されたフォトレジストの第１の領域は、露出された領域を第１の深さにエッチングするために、現像溶液で現像される。第２の領域は、第２のフォトマスクを通じて発光源に露出される。第２のフォトマスクは、基板上にバンプ特徴を意図している領域を画定する。第２の領域は、現像溶液で現像され、金属層のための第１および第２の露光領域を準備する。金属層は基板上に、金属が基板および基板上の任意の残りのフォトレジストの両方に接着するように堆積される。この残りのフォトレジストおよびそこに接着した金属は、エッチング除去され、相互接続パターンおよび少なくとも１つのバンプ特徴が残る。

以上の概要から分かるように、本発明は、ＭＥＭＳ装置集積回路の製造のために改良されたプロセスを提供する。

製造された微小電気機械素子「ＭＥＭＳ」装置の断面を示す図である。 現在において使用されているＭＥＭＳ装置の断面を示す図である。 製造プロセス中におけるＭＥＭＳ装置の断面を示す図である。 製造プロセス中におけるＭＥＭＳ装置の断面を示す図である。 製造プロセス中におけるＭＥＭＳ装置の断面を示す図である。

本発明の好ましい実施形態および代替実施形態が図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態により製造された微小電気機械素子「ＭＥＭＳ」装置３０の断面を示す。一実施形態において、ＭＥＭＳ装置（たとえば、加速度計、温度センサまたは圧力センサなど）３０は、基板３２、金属層３４、および金属バンプ３６の所定パターンを含む。装置３０を製造するために一連の製造ステップが用いられる。始めに、基板３２は、リフトオフ金属被覆プロセスに適合的なポジ型フォトレジスト４２で覆われる。このプロセスは図３に示される。現在、入手できるこのような製品の１つはＳＩＰＲ９８６４Ｍであり、信越化学工業株式会社より入手できる。基板３２の領域は、フォトマスクを使用して、基板３２上のポジ型フォトレジストと反応することができる発光源に露出される。露光されたら、現像液が基板３２に適用され、露光されたフォトレジスト４２が現像される。基板３２の露光された領域は、好ましくは、所望のバンプ３６の寸法に等しい深さだけエッチングされる。フォトレジストの残っている第２の領域は、第２のフォトマスクを用いて、発光源に露出されて現像される。このプロセスは図４に示されている。金属層３４が基板３２上に形成される。金属層３４は、現像された領域およびまだフォトレジスト４２が残っている領域の両方に付着する。残っているフォトレジスト４２は溶解し、フォトレジスト４２上に堆積した金属３４はリフトオフされ、一連のバンプ３６および集積回路のための相互接続パターンの両方が得られる。

図３は、基板３２上のポジ型フォトレジスト４２の被膜を示す断面図である。一実施形態において、ＭＥＭＳ装置３０のベースを形成するためにガラス基板が用いられる。ポジ型フォトレジスト層４２が基板３２上に適用される。ポジ型フォトレジスト層４２は、好ましくは金属のリフトオフと適合的である。フォトレジスト４２は通常のプロセス温度に耐えることができ、または汚染源とならない。

図４は、基板３２上のバンプ３６の断面を示す図である。所定のフォトマスク（図示せず）が、基板３２の領域を発光源に露出するために構成される。フォトマスクにより、光がバンプ３６を画定するこれらの領域に到達し、この領域がエッチングされて金属を受け入れる。領域４４が露光されたら、現像液がフォトレジスト４２に適用され、露光領域４４を現像する。露光され現像された領域は、バンプ３６の高さと等しい深さまでエッチングされる。エッチングプロセスは、基板３２上に残っているフォトレジスト４２の他の領域を現像する波長を備えない光の下で行われる。

エッチングプロセスが完了したら第２のフォトマスクが適用される。このフォトマスクは、光がフォトレジスト４２を備えるバンプ３６だけを露光するように設計される。露光されたバンプ４４は、現像液が適用され、高くなったバンプ部分３６およびエッチングされた凹部３８が残る。基板３２は、いまだフォトレジスト４２で覆われた領域を備え、相互接続パターンを画定する。このプロセスは図５に示される。

図５Ａ−５Ｂは、本発明の一実施形態のリフトオフステップの断面を示す。金属層が基板３２上に適用される。金属層３４は、現像された全ての領域に付着し、また、任意の残りのフォトレジスト４２に付着する。この残っているフォトレジスト４２は溶解されそこに付着している任意の金属３４を除去（リフトオフ）し、金属３４で覆われた凹部３８、金属３４で覆われたバンプ部分３６、基板３２になんらの金属も付着していない領域４６が残る。金属のないこの領域は、一般にＭＥＭＳ装置のための相互接続パターンを画定する。

本発明の好ましい実施形態が図示および説明されたが、上述のように、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく多くの変更が可能である。従って、本発明の範囲は、好ましい実施形態の開示により限定されない。むしろ本発明は添付の特許請求の範囲により完全に画定されるべきである。

Claims (3)

1. ＭＥＭＳ装置集積回路を製造する方法であって、前記方法は、
   基板（３２）上にポジ型フォトレジスト層（４２）を形成するステップと、
   前記基板の第１の領域を、発光源に選択的に露出させるステップと、
   前記基板の前記第１の領域を現像液で現像して第１の深さにエッチングするステップと、
   少なくとも１つのバンプ特徴を画定する前記基板の第２の領域を、発光源に露出させるステップと、
   前記基板上に金属層を堆積させるために、前記基板の前記第２の領域を現像液で現像するステップと、
   前記基板上に金属層を形成するステップと、
   残っているフォトレジストを取り除くことで、前記フォトレジスト上に堆積している金属を取り除くステップと、
   を有する方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、エッチングステップはさらに、
   前記基板をエッチングするステップを有し、該エッチングプロセスは、前記フォトレジストを感光させない波長を備える光の下で行われ、さらに、堆積された前記金属の中から相互接続パターンを形成するステップを有する、方法
3. ＭＥＭＳ装置集積回路であって、
   少なくとも１つのバンプを画定する基板を有し、前記バンプは前記基板中に形成され、
   前記基板は、堆積およびリフトオフステップにより堆積された少なくとも１つの金属層により被覆され、前記基板は相互接続パターンを画定する、ＭＥＭＳ装置集積回路。

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