JP2010185931A - Manufacturing method for microelectronic mechanical system (mems) element and microelectronic mechanical system (mems) element - Google Patents

Manufacturing method for microelectronic mechanical system (mems) element and microelectronic mechanical system (mems) element Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a microelectronic mechanical system (MEMS) element provided with a mirror array using a wall electrode easily. <P>SOLUTION: In this manufacturing method for the MEMS element, a groove part 113a is formed in a first electrode pattern 113, and a groove part is also formed in a second electrode pattern (not shown) in the same way. For example, etching can be performed by using SF<SB>6</SB>as etching gas by the DRIE etching technology being the well-known Si deep-digging processing technology. Here, in the etching forming the groove part 113, etching time is controlled to leave the first electrode pattern 113 (a silicon layer 103) in a bottom part of the formed groove part 113a. For example, etching rate is measured in advance by an experiment, processing time is calculated to leave the first electrode pattern 113 (the silicon layer 103) in the bottom part of the groove part 113a, and the result of calculation is applied to the etching. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、壁電極を用いたMEMS素子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a MEMS device using wall electrodes.

インターネット通信網などにおける基盤となる光ネットワークの分野では、多チャンネル化、波長分割多重(WDM)化および低コスト化を実現する技術として、光MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術が脚光を浴びており、光MEMS技術を用いた光スイッチが開発されている(特許文献1参照)。このMEMS型の光スイッチの構成部品として最も特徴的なものが、複数のミラー素子を配列したミラーアレイである。   In the field of optical networks that serve as the foundation of Internet communication networks, optical MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology is in the spotlight as a technology that realizes multi-channel, wavelength division multiplexing (WDM), and cost reduction. An optical switch using optical MEMS technology has been developed (see Patent Document 1). The most characteristic component of the MEMS optical switch is a mirror array in which a plurality of mirror elements are arranged.

光スイッチは、光を電気信号に変換することなく、経路切り替えを可能にするものであり、また、光スイッチを用いれば、多重化された光であっても、これを波長ごとに分波することなく経路の切り替えが可能である。このような光スイッチは、例えば、使用している経路に障害が発生した際に別の経路に信号を振り分け、通信できる状態を維持するために使用される。   An optical switch enables path switching without converting light into an electrical signal. If an optical switch is used, even multiplexed light is demultiplexed for each wavelength. It is possible to switch the route without any problem. Such an optical switch is used, for example, to distribute a signal to another path when a failure occurs in the path being used and to maintain a state where communication is possible.

また、近年、多重化された光を波長毎に分波し、これら分波した波長毎に経路を切り替える波長選択スイッチが研究開発されている。このスイッチにもミラー素子を使用しているものがある(特許文献2参照)。   In recent years, wavelength selective switches that demultiplex multiplexed light for each wavelength and switch the path for each demultiplexed wavelength have been researched and developed. Some of these switches use mirror elements (see Patent Document 2).

また、複数のミラー素子をより近づけて配置することを可能にするミラー素子が提案されている(特許文献3参照)。また、隣り合うミラー素子の間の干渉(クロストーク)を抑制するため、壁電極を用いる構成が提案されている。   Further, a mirror element has been proposed that enables a plurality of mirror elements to be arranged closer to each other (see Patent Document 3). Moreover, in order to suppress interference (crosstalk) between adjacent mirror elements, a configuration using wall electrodes has been proposed.

ここで、上述した壁電極を用いてクロストークを抑制したミラーアレイについて、図6の斜視図を用いて説明する。このミラーアレイは、図6には示していないが、電極基板と、電極基板に対向して配置されたミラー基板とを備え、複数のミラー素子が配置されるミラーアレイ領域を囲うように設けられた支持構造体により、電極基板の上に所定距離離間してミラー基板が固定されている。電極基板とミラー基板とは、互いに平行な関係で配置されている。   Here, a mirror array in which the above-described wall electrode is used to suppress crosstalk will be described with reference to the perspective view of FIG. Although not shown in FIG. 6, this mirror array includes an electrode substrate and a mirror substrate disposed so as to face the electrode substrate, and is provided so as to surround a mirror array region where a plurality of mirror elements are disposed. The mirror substrate is fixed on the electrode substrate by a predetermined distance by the support structure. The electrode substrate and the mirror substrate are arranged in parallel with each other.

電極基板の上には、1つのミラー素子毎に、図6に示すように、可動梁駆動電極601a,可動梁駆動電極601b,ミラー駆動電極603a,およびミラー駆動電極603bが設けられている。これら、可動梁駆動電極601a,可動梁駆動電極601b,ミラー駆動電極603a,およびミラー駆動電極603bにより1つ(1組)の電極部が構成されている。   As shown in FIG. 6, a movable beam drive electrode 601a, a movable beam drive electrode 601b, a mirror drive electrode 603a, and a mirror drive electrode 603b are provided on the electrode substrate for each mirror element. The movable beam drive electrode 601a, the movable beam drive electrode 601b, the mirror drive electrode 603a, and the mirror drive electrode 603b constitute one (one set) electrode unit.

またミラー基板は、上記ミラーアレイ領域が開口する枠部(不図示)を備え、枠部が支持構造体の上に接続している。また、ミラー基板の枠部の内側には、一端が枠部に固定された可動梁613aおよび可動梁613bを備えている。可動梁613aおよび可動梁613bは、各々の一端が枠部の内側の対向する2つの辺の各々に固定され、上記2つの辺の対向する方向の同じ線上に、所定の距離離間して整列している。このように、可動梁613aおよび可動梁613bは、一端が固定され、他端の側で対向して所定の距離離間して1列に配置されている。図6の例では、y軸方向に平行な線上に、可動梁613aおよび可動梁613bが整列されている。また、可動梁613aおよび可動梁613bは、各々の他端が、ミラー基板の法線方向に変位可能とされ、片持ち梁構造とされている。   The mirror substrate includes a frame (not shown) in which the mirror array region is open, and the frame is connected to the support structure. In addition, a movable beam 613a and a movable beam 613b having one end fixed to the frame portion are provided inside the frame portion of the mirror substrate. One end of each of the movable beam 613a and the movable beam 613b is fixed to each of two opposing sides on the inner side of the frame portion, and is aligned with a predetermined distance apart on the same line in the opposing direction of the two sides. ing. Thus, the movable beam 613a and the movable beam 613b are fixed at one end and opposed to each other on the other end side, and are arranged in a line at a predetermined distance. In the example of FIG. 6, the movable beam 613a and the movable beam 613b are aligned on a line parallel to the y-axis direction. Further, the movable beam 613a and the movable beam 613b have a cantilever structure in which the other ends of the movable beam 613a and the movable beam 613b can be displaced in the normal direction of the mirror substrate.

また、可動梁613aおよび可動梁613bの間には、屈曲可能な一対の連結部612a,612bにより連結されてミラー611が配置されている。ミラー611は、可動梁613aおよび可動梁613bと1列に配列されて可動梁613aおよび可動梁613bの間に回動可能に配置されている。また、連結部612a,612bは、可動梁613aおよび可動梁613bの各々の他端とミラー611とを連結している。可動梁613aおよび可動梁613bが接続する2つの辺の対向する方向の同じ線上に、可動梁613a,ミラー611,および可動梁613bが、この順に整列している。これら可動梁613a,ミラー611,可動梁613b,および一対の連結部612a,612bで、1つ(1組)の反射部を構成している。   Further, a mirror 611 is disposed between the movable beam 613a and the movable beam 613b by being connected by a pair of bendable connecting portions 612a and 612b. The mirror 611 is arranged in a row with the movable beam 613a and the movable beam 613b, and is rotatably disposed between the movable beam 613a and the movable beam 613b. The connecting portions 612a and 612b connect the other end of each of the movable beam 613a and the movable beam 613b to the mirror 611. The movable beam 613a, the mirror 611, and the movable beam 613b are aligned in this order on the same line in the opposing direction of the two sides to which the movable beam 613a and the movable beam 613b are connected. The movable beam 613a, the mirror 611, the movable beam 613b, and the pair of connecting portions 612a and 612b constitute one (one set) reflecting portion.

本例では、y軸方向に平行な線上に、可動梁613a,ミラー611,および可動梁613bが整列されている。また、ミラー611は、一対の連結部612a,612bを通る第1回動軸を中心に回動可能とされている。また、y軸に平行な第1回動軸を中心に回動可能とされている。また、可動梁613a,ミラー611,および可動梁613bが整列(配列)されている方向に垂直な方向に添って、複数のミラー素子が配置されてミラーアレイを構成している。なお、ミラー611の表面には、金やアルミニウムなどから構成された反射膜611aが形成され、例えば赤外領域の光を反射可能としている。   In this example, the movable beam 613a, the mirror 611, and the movable beam 613b are aligned on a line parallel to the y-axis direction. Further, the mirror 611 is rotatable around a first rotation axis that passes through the pair of connecting portions 612a and 612b. Further, it is rotatable about a first rotation axis that is parallel to the y-axis. In addition, a plurality of mirror elements are arranged along a direction perpendicular to the direction in which the movable beam 613a, the mirror 611, and the movable beam 613b are aligned (arranged) to form a mirror array. A reflective film 611a made of gold, aluminum, or the like is formed on the surface of the mirror 611 so that, for example, light in the infrared region can be reflected.

加えて、このミラー素子は、まず、各々の可動梁駆動電極601aおよび可動梁駆動電極601bに、壁電極602aおよび壁電極602bを備える。少なくとも可動梁613aが変位する領域を挟むように、2つの壁電極602aが配置されている。同様に、少なくとも可動梁613bが変位する領域を挟むように、2つの壁電極602bが配置されている。また、壁電極602aは、可動梁駆動電極601aに電気的に接続し、壁電極602bは、可動梁駆動電極601bに電気的に接続している。   In addition, this mirror element first includes a wall electrode 602a and a wall electrode 602b in each of the movable beam drive electrode 601a and the movable beam drive electrode 601b. Two wall electrodes 602a are arranged so as to sandwich at least a region where the movable beam 613a is displaced. Similarly, two wall electrodes 602b are arranged so as to sandwich at least a region where the movable beam 613b is displaced. The wall electrode 602a is electrically connected to the movable beam drive electrode 601a, and the wall electrode 602b is electrically connected to the movable beam drive electrode 601b.

ここで、各々の可動梁駆動電極601aに対向する可動梁613aは、壁電極602aで挟まれている領域において可動梁駆動電極601aの側に変位可能となる範囲の幅とされている。同様に、各々の可動梁駆動電極601bに対向する可動梁613bが、壁電極602bで挟まれている領域において可動梁駆動電極601bの側に変位可能となる範囲の幅とされている。従って、可動梁613aおよび可動梁613bは、例えば、ミラー611より幅が狭く形成されている。   Here, the movable beam 613a facing each movable beam drive electrode 601a has a width within a range that can be displaced toward the movable beam drive electrode 601a in a region sandwiched between the wall electrodes 602a. Similarly, the width of the movable beam 613b facing each movable beam drive electrode 601b is set to a range that can be displaced toward the movable beam drive electrode 601b in the region sandwiched by the wall electrodes 602b. Therefore, the movable beam 613a and the movable beam 613b are formed to be narrower than the mirror 611, for example.

上述した可動梁駆動電極601a,可動梁駆動電極601b,および1組のミラー駆動電極603a,603bと、これらに対となる可動梁613a,ミラー611,可動梁613b,および一対の連結部612a,612bで、1つのミラー素子が構成されている。1つのミラー素子においては、電極基板(ミラー基板)の法線方向(z軸方向)に対向し、可動梁駆動電極601aと可動梁613aとが配置され、可動梁駆動電極601bと可動梁613bとが配置され、1組のミラー駆動電極603a,603bとミラー611とが配置されている。   The above-mentioned movable beam drive electrode 601a, movable beam drive electrode 601b, a pair of mirror drive electrodes 603a and 603b, a pair of movable beam 613a, mirror 611, movable beam 613b, and a pair of connecting portions 612a and 612b. Thus, one mirror element is configured. In one mirror element, the movable beam drive electrode 601a and the movable beam 613a are arranged facing the normal direction (z-axis direction) of the electrode substrate (mirror substrate), and the movable beam drive electrode 601b and the movable beam 613b are arranged. Are arranged, and a pair of mirror driving electrodes 603a and 603b and a mirror 611 are arranged.

可動梁駆動電極601a,可動梁駆動電極601bには、可動梁613a,可動梁613bを駆動するための駆動電圧(駆動信号)が、配線(不図示)を介して供給される。また、ミラー駆動電極603aおよびミラー駆動電極603bには、ミラー611を駆動するための駆動電圧が、配線(不図示)を介して供給される。なお、可動梁613a,ミラー611,可動梁613b,および一対の連結部612a,612bは、等電位とされる。ここで、等電位とは、例えば接地電位とすればよい。   A drive voltage (drive signal) for driving the movable beam 613a and the movable beam 613b is supplied to the movable beam drive electrode 601a and the movable beam drive electrode 601b via wiring (not shown). In addition, a drive voltage for driving the mirror 611 is supplied to the mirror drive electrode 603a and the mirror drive electrode 603b via a wiring (not shown). Note that the movable beam 613a, the mirror 611, the movable beam 613b, and the pair of connecting portions 612a and 612b are equipotential. Here, the equipotential may be a ground potential, for example.

次に、上記ミラー素子の動作について説明する。まず、可動梁駆動電極601bに所定の駆動電圧を印加することで、発生した静電引力により可動梁613bに対して電極基板の側に引き寄せる力を加えれば、可動梁613bが、枠部に支持されている一端を支点としてたわみ(変形し)、可動梁613bの他端が電極基板の側に引き寄せられるように変位する。この結果、ミラー611は、連結部612aを支点として連結部612bの側が電極基板の側に引き寄せられ、ミラー611は、電極基板に平行な状態ではなくなり、y軸方向に傾いた状態となる。   Next, the operation of the mirror element will be described. First, when a predetermined driving voltage is applied to the movable beam driving electrode 601b to apply a force that attracts the movable beam 613b to the electrode substrate side by the generated electrostatic attraction, the movable beam 613b is supported by the frame portion. The other end of the movable beam 613b is displaced so as to be drawn toward the electrode substrate side with the one end being bent as a fulcrum. As a result, the mirror 611 is pulled toward the electrode substrate side with the connecting portion 612a as a fulcrum, and the mirror 611 is not parallel to the electrode substrate, but is inclined in the y-axis direction.

この傾いた状態は、ミラー素子の配列方向(x軸方向)に平行なミラー611の中央部を通る第2回動軸を中心に、ミラー611が回動していることになる。この回動動作は、可動梁駆動電極601aに所定の駆動電圧を印加することで、前述同様に可動梁613aの他端を電極基板の側に引き寄せることでも行え、この場合は、第2回動軸を中心に、上述した場合とは反対方向にミラー611を回動させることになる。   This tilted state means that the mirror 611 rotates around the second rotation axis that passes through the center of the mirror 611 parallel to the arrangement direction (x-axis direction) of the mirror elements. This rotation operation can also be performed by applying a predetermined drive voltage to the movable beam drive electrode 601a to draw the other end of the movable beam 613a toward the electrode substrate as described above. In this case, the second rotation is performed. The mirror 611 is rotated around the axis in the direction opposite to that described above.

また、ミラー駆動電極603aおよびミラー駆動電極603bに印加する電圧を制御することで、一対の連結部612a,612bを通る第1回動軸を中心に、ミラー611を回動させることができる。例えば、ミラー駆動電極603aに対してミラー駆動電極603bの方により高い電圧を印加し、ミラー611が、第1回動軸を中心に、ミラー駆動電極603bの側に傾斜するように制御することができる。このミラー素子では、連結部612a,612bを積極的に動かすことで、1対の連結部で2軸の回動を実現している。   Further, by controlling the voltage applied to the mirror drive electrode 603a and the mirror drive electrode 603b, the mirror 611 can be rotated around the first rotation axis passing through the pair of connecting portions 612a and 612b. For example, a higher voltage is applied to the mirror drive electrode 603a than the mirror drive electrode 603b, and the mirror 611 is controlled to tilt toward the mirror drive electrode 603b around the first rotation axis. it can. In this mirror element, biaxial rotation is realized by a pair of connecting portions by positively moving the connecting portions 612a and 612b.

壁電極602aおよび壁電極602bを備えるようにしたので、以下に説明するように、隣接配置されているミラー素子との間のクロストークを抑制することができるようになる。ミラー素子は、隣接するミラー素子との間隔を狭くして配置されるため、可動梁駆動電極601aを単純な平行平板電極とした場合、静電引力が当該ミラー素子の可動梁に対してだけでなく、この隣のミラー素子の可動梁にも影響を与え、その位置が変位してしまうことがある。この結果、隣り合うミラー611の間で電気的干渉(クロストーク)が発生する場合がある。   Since the wall electrode 602a and the wall electrode 602b are provided, as will be described below, it is possible to suppress crosstalk between adjacent mirror elements. Since the mirror element is arranged with a narrow interval between adjacent mirror elements, when the movable beam driving electrode 601a is a simple parallel plate electrode, the electrostatic attraction force is only applied to the movable beam of the mirror element. In addition, the movable beam of the adjacent mirror element is also affected, and its position may be displaced. As a result, electrical interference (crosstalk) may occur between adjacent mirrors 611.

これに対し、可動梁駆動電極601aに接続する壁電極602aを設けると、ミラー素子毎に可動梁を駆動するための電界を分離することができる。壁電極602aにより、可動梁駆動電極601aから、これに隣接する可動梁613aへ向かう電気力線はほとんど遮蔽され、クロストークの影響を抑制することができる。このようなクロストークの抑制は、壁電極602a,壁電極602bの高さが、初期状態での可動梁613a,可動梁613bの高さ方向の位置と同じ程度である場合が最も効果的である。   On the other hand, when the wall electrode 602a connected to the movable beam driving electrode 601a is provided, the electric field for driving the movable beam can be separated for each mirror element. The wall electrode 602a almost shields the electric lines of force from the movable beam drive electrode 601a toward the movable beam 613a adjacent thereto, so that the influence of crosstalk can be suppressed. The suppression of such crosstalk is most effective when the heights of the wall electrode 602a and the wall electrode 602b are the same as the positions of the movable beam 613a and the movable beam 613b in the initial state. .

また、壁電極を用いることで、駆動電極とは反対の方向に可動梁を引き戻す効果が得られるようになり、駆動電極に印加した電圧の増分に対する可動梁の変位量を小さく抑制することができるようになる。   Further, by using the wall electrode, an effect of pulling back the movable beam in the direction opposite to that of the drive electrode can be obtained, and the displacement amount of the movable beam with respect to the increment of the voltage applied to the drive electrode can be suppressed to be small. It becomes like this.

特開2003−057575号公報JP 2003-057575 A 特開2007−140168号公報JP 2007-140168 A 特開2007−240728号公報JP 2007-240728 A

しかしながら、上述した壁電極を形成することが、容易ではないという問題がある。例えば、壁電極は、導電性材料から形成され、かつ30μm以上の高さを要求される。このような構造体を形成する1方法としてめっき法がある。しかしながら、めっき法では、上述したような高さの壁電極を形成すると、高さを一定にすることが容易ではない。また、幅を一定にすることが容易ではない。めっき法では、上述したような寸法の壁電極構造を形成する場合、高精度に高さと幅を制御することが困難である。これに対し、めっき法で形成した後に、研磨やエッチバックなどの手法を適用して高さを制御することか考えられるが、これでは、製造工程を増やしてしまうことになる。   However, there is a problem that it is not easy to form the above-described wall electrode. For example, the wall electrode is formed of a conductive material and is required to have a height of 30 μm or more. One method for forming such a structure is a plating method. However, in the plating method, when the wall electrode having the height as described above is formed, it is not easy to make the height constant. Moreover, it is not easy to make the width constant. In the plating method, it is difficult to control the height and width with high accuracy when forming the wall electrode structure having the dimensions as described above. On the other hand, it may be possible to control the height by applying a technique such as polishing or etchback after forming by plating, but this increases the number of manufacturing steps.

また、厚く形成した金属膜を公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により加工する製造方法を適用した場合には、エッチングした金属膜の再付着により、電気的に分離したい2つ以上の構成要素が電気的な短絡状態になってしまうという問題も発生しやすい。また、金属を使用して製造した場合には、用いた金属の融点以上の温度にすることができず、また金属粒子の拡散などの影響を考慮すると、素子への印加温度を低温に保つ必要があるなどの、製造をより複雑にする傾向がある。   In addition, when a manufacturing method in which a thick metal film is processed by a known photolithography technique and etching technique is applied, two or more components to be electrically separated may be electrically separated by reattachment of the etched metal film. The problem of becoming a short circuit condition is also likely to occur. In addition, when manufactured using metal, the temperature cannot be higher than the melting point of the metal used, and it is necessary to keep the temperature applied to the device at a low temperature in consideration of the influence of diffusion of metal particles. Tend to make manufacturing more complex.

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、壁電極を用いるミラーアレイを備えるMEMS素子が、より容易に製造できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to make it easier to manufacture a MEMS element including a mirror array using wall electrodes.

本発明に係るMEMS素子の製造方法は、基部とこの基部の上の埋め込み絶縁層とこの埋め込み絶縁層上のシリコン層とを備えたSOI基板のシリコン層の上に、第1レジストパターンを形成する第1工程と、第1レジストパターンをマスクとしてシリコン層をエッチングし、所定の間隔を開けて1列に配置された複数組の第1電極パターンおよび第2電極パターンと、第1電極パターンおよび第2電極パターンに接続する第1配線パターンおよび第2配線パターンを形成する第2工程と、第1レジストパターンを除去した後、第1電極パターンおよび第2電極パターンの中央部に開口を備える第2レジストパターンを形成する第3工程と、第2レジストパターンをマスクとして第1電極パターンおよび第2電極パターンの中央部をエッチングし、所定の間隔を開けて1列に配置された第1電極および第2電極と、第1電極の配列方向の側部に電気的に接続する2つの第1壁電極と、第2電極の配列方向の側部に電気的に接続する2つの第2壁電極と、第1電極および第2電極に接続する第1配線および第2配線とを形成する第4工程と、第2レジストパターンを除去した後、SOI基板の上に、一端が固定されて他端が変位可能とされ、他端の側で対向して所定の距離離間し、複数組の第1電極および第2電極の上部に対応して1列に配置された複数組の第1可動梁および第2可動梁と、隣り合う2組の第1可動梁および第2可動梁の間に配置されて、これら2組の第1可動梁および第2可動梁により4箇所で支持されたミラーと、このミラーを支持するために、第1可動梁および第2可動梁の各々の他端とミラーとを連結する4つの連結部とを形成する第5工程とを少なくとも備える。   In a method for manufacturing a MEMS device according to the present invention, a first resist pattern is formed on a silicon layer of an SOI substrate including a base, a buried insulating layer on the base, and a silicon layer on the buried insulating layer. A first step, etching the silicon layer using the first resist pattern as a mask, and a plurality of sets of first electrode patterns and second electrode patterns arranged in a line at a predetermined interval; A second step of forming a first wiring pattern and a second wiring pattern connected to the two-electrode pattern; and a second step of providing an opening at the center of the first electrode pattern and the second electrode pattern after removing the first resist pattern A third step of forming a resist pattern; and etching the central portion of the first electrode pattern and the second electrode pattern using the second resist pattern as a mask A first electrode and a second electrode arranged in a row at a predetermined interval, two first wall electrodes electrically connected to side portions in the arrangement direction of the first electrodes, and a second electrode A fourth step of forming two second wall electrodes electrically connected to the side portions in the arrangement direction, the first wiring and the second wiring connected to the first electrode and the second electrode, and a second resist pattern After the removal, one end is fixed on the SOI substrate and the other end is displaceable, facing the other end side and spaced apart by a predetermined distance, and placed on top of the plurality of sets of the first electrode and the second electrode. Correspondingly, a plurality of sets of the first movable beam and the second movable beam arranged in a row and two adjacent sets of the first movable beam and the second movable beam are arranged. A mirror supported at four positions by the movable beam and the second movable beam, and a first movable beam and a mirror for supporting the mirror. Comprising at least a fifth step of forming a four connecting portions for connecting the other end mirror of each of the second movable beam.

上記MEMS素子の製造方法において、SOI基板は、基部とこの基部の上の第1埋め込み絶縁層とこの第1埋め込み絶縁層上の第1シリコン層とこの第1シリコン層の上の第2埋め込み絶縁層とこの第2埋め込み絶縁層上の第2シリコン層とを備え、第2工程では、第1レジストパターンをマスクとして第2シリコン層,第2埋め込み絶縁層,および第1シリコン層をエッチングし、第4工程では、第2レジストパターンをマスクとして第2シリコン層および第2埋め込み絶縁層をエッチングしてもよい。   In the MEMS device manufacturing method, the SOI substrate includes a base, a first buried insulating layer on the base, a first silicon layer on the first buried insulating layer, and a second buried insulating on the first silicon layer. And a second silicon layer on the second buried insulating layer, and in the second step, the second silicon layer, the second buried insulating layer, and the first silicon layer are etched using the first resist pattern as a mask, In the fourth step, the second silicon layer and the second buried insulating layer may be etched using the second resist pattern as a mask.

また、本発明に係るMEMS素子の製造方法は、基部とこの基部の上の埋め込み絶縁層とこの埋め込み絶縁層上のシリコン層とを備えたSOI基板のシリコン層の上に、第1レジストパターンを形成する第1工程と、第1レジストパターンをマスクとしてシリコン層をエッチングし、所定の間隔を開けて1列に配置された複数組の第1開口パターンおよび第2開口パターンを形成する第2工程と、第1レジストパターンを除去した後、第1開口パターンおよび第2開口パターンを覆う第2レジストパターンを形成する第3工程と、第2レジストパターンをマスクとして第1開口パターンおよび第2開口パターンが形成されたシリコン層をエッチングし、所定の間隔を開けて1列に配置された第1電極および第2電極と、第1電極の配列方向の側部に電気的に接続する2つの第1壁電極と、第2電極の配列方向の側部に電気的に接続する2つの第2壁電極と、第1電極および第2電極に接続する第1配線および第2配線とを形成する第4工程と、第2レジストパターンを除去した後、SOI基板の上に、一端が固定されて他端が変位可能とされ、他端の側で対向して所定の距離離間し、複数組の第1電極および第2電極の上部に対応して1列に配置された複数組の第1可動梁および第2可動梁と、隣り合う2組の第1可動梁および第2可動梁の間に配置されて、これら2組の第1可動梁および第2可動梁により4箇所で支持されたミラーと、このミラーを支持するために、第1可動梁および第2可動梁の各々の他端とミラーとを連結する4つの連結部とを形成する第5工程とを少なくとも備える。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a MEMS device, wherein a first resist pattern is formed on a silicon layer of an SOI substrate including a base, a buried insulating layer on the base, and a silicon layer on the buried insulating layer. A first step of forming, and a second step of etching the silicon layer using the first resist pattern as a mask to form a plurality of sets of first opening patterns and second opening patterns arranged in a row at a predetermined interval And a third step of forming a second resist pattern covering the first opening pattern and the second opening pattern after removing the first resist pattern, and the first opening pattern and the second opening pattern using the second resist pattern as a mask. The silicon layer on which the first electrode is formed is etched, and the first electrode and the second electrode arranged in a row at a predetermined interval, and the arrangement direction of the first electrode Two first wall electrodes that are electrically connected to the first part, two second wall electrodes that are electrically connected to side parts in the arrangement direction of the second electrodes, and a first that is connected to the first electrode and the second electrode. After removing the second resist pattern after the fourth step of forming the wiring and the second wiring, one end is fixed on the SOI substrate and the other end can be displaced, and the other end faces A plurality of sets of first movable beams and second movable beams that are spaced apart by a predetermined distance and are arranged in a line corresponding to the tops of the plurality of sets of first electrodes and second electrodes, and two adjacent sets of first movable beams A mirror disposed between the beam and the second movable beam and supported at four locations by the two sets of the first movable beam and the second movable beam, and the first movable beam and the second movable beam for supporting the mirror. Less 5th step of forming four connecting portions connecting the other end of each of the two movable beams and the mirror Also it comprises.

上記MEMS素子の製造方法において、SOI基板は、基部とこの基部の上の第1埋め込み絶縁層とこの第1埋め込み絶縁層上の第1シリコン層とこの第1シリコン層の上の第2埋め込み絶縁層とこの第2埋め込み絶縁層上の第2シリコン層とを備え、第2工程では、第1レジストパターンをマスクとして第2シリコン層および第2埋め込み絶縁層をエッチングし、第4工程では、第2レジストパターンをマスクとして第2シリコン層,第2埋め込み絶縁層,および第1シリコン層をエッチングしてもよい。   In the MEMS device manufacturing method, the SOI substrate includes a base, a first buried insulating layer on the base, a first silicon layer on the first buried insulating layer, and a second buried insulating on the first silicon layer. And a second silicon layer on the second buried insulating layer. In the second step, the second silicon layer and the second buried insulating layer are etched using the first resist pattern as a mask, and in the fourth step, the second silicon layer is etched. The second silicon layer, the second buried insulating layer, and the first silicon layer may be etched using the two resist pattern as a mask.

また、本発明に係るMEMS素子は、上述したMEMS素子の製造方法により製造したものである。   The MEMS element according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a MEMS element.

以上説明したように、本発明によれば、SOI基板のシリコン層を加工することで壁電極を形成するようにしたので、壁電極を用いるミラーアレイを備えるMEMS素子が、より容易に製造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, since the wall electrode is formed by processing the silicon layer of the SOI substrate, the MEMS device including the mirror array using the wall electrode can be more easily manufactured. An excellent effect is obtained.

本発明の実施の形態1における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における製造方法で作製されたMEMS素子の一部構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a partial structure of the MEMS element produced with the manufacturing method in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4における製造方法を説明するための工程図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method in Embodiment 4 of this invention. 壁電極の効果について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the effect of a wall electrode. 壁電極の効果について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the effect of a wall electrode. 壁電極の効果について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the effect of a wall electrode. 壁電極の効果について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the effect of a wall electrode. 壁電極を用いてクロストークを抑制したミラーアレイの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the mirror array which suppressed the crosstalk using the wall electrode.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施の形態1]
始めに、本発明の実施の形態1について説明する。まず、図1Aの断面図に示すように、基部101と基部101の上の埋め込み絶縁層102と埋め込み絶縁層102上のシリコン層103とを備えたSOI基板を用意する。埋め込み絶縁層102は、酸化シリコンから構成されている。
[Embodiment 1]
First, the first embodiment of the present invention will be described. First, as shown in the cross-sectional view of FIG. 1A, an SOI substrate including a base 101, a buried insulating layer 102 on the base 101, and a silicon layer 103 on the buried insulating layer 102 is prepared. The buried insulating layer 102 is made of silicon oxide.

次に、図1Bの断面図に示すように、シリコン層103の上に、第1レジストパターン104を形成する。第1レジストパターン104は、図1Cの平面図に示すように、後述する可動梁駆動電極となる部分およびこの電極に接続する配線となる部分に対応するパターンを備えている。なお、図1Bは、図1Cのaa線の断面を示している。   Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 1B, a first resist pattern 104 is formed on the silicon layer 103. As shown in the plan view of FIG. 1C, the first resist pattern 104 includes a pattern corresponding to a portion to be a movable beam driving electrode described later and a portion to be a wiring connected to the electrode. FIG. 1B shows a cross section taken along line aa in FIG. 1C.

例えば、よく知られたポジ型の感光性レジストをシリコン層103の上に塗布し、レジスト層を形成する。レジスト層の層厚は、シリコン層103をエッチングする際の第1レジストパターン104とシリコンのエッチング選択比で決定される。次に、所望のパターンに応じた形状の遮光体を有するレチクル(マスク)を、レジスト層を形成したSOI基板に位置合わせをして保持する。感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射し、この遮光体の影(投影像)をレジスト層の上に結像させ、レジスト層に潜像を形成する。   For example, a well-known positive photosensitive resist is applied on the silicon layer 103 to form a resist layer. The layer thickness of the resist layer is determined by the etching selectivity of the first resist pattern 104 and silicon when the silicon layer 103 is etched. Next, a reticle (mask) having a light-shielding body having a shape corresponding to a desired pattern is aligned and held on the SOI substrate on which the resist layer is formed. The reticle is irradiated with light having a photosensitive wavelength of the photosensitive resist, and a shadow (projected image) of the light shielding body is formed on the resist layer to form a latent image on the resist layer.

所望のパターンが所望の寸法で得られるように、光を照射する時間を決定した後に照射する。潜像が焼き付けられた状態のレジスト層を現像液に浸し、所望のパターンが所望の寸法で形成できるように、現像液にレジスト層が形成されたSOI基板を浸す時間を決定し、決定した時間の間だけ、SOI基板を現像液に浸す。この後、SOI基板全体を乾燥させてレジストを硬化させる。以上のことにより、シリコン層103の上に第1レジストパターン104を形成することができる。   Irradiation is performed after determining the irradiation time so that a desired pattern can be obtained with a desired dimension. The time for immersing the SOI substrate on which the resist layer is formed in the developer is determined so that the resist layer with the latent image printed thereon is immersed in the developer and a desired pattern can be formed with a desired dimension. During this period, the SOI substrate is immersed in the developer. Thereafter, the entire SOI substrate is dried to cure the resist. As described above, the first resist pattern 104 can be formed on the silicon layer 103.

次に、図1Dの断面図に示すように、第1レジストパターン104をマスクとしてシリコン層103をエッチングし、所定の間隔を開けて複数の第1電極パターン113を形成する。このとき、図示していない領域に、第1電極パターン113と1列に配置された第2電極パターンの組が形成され、また、第1電極パターン113および第2電極パターンに接続する第1配線パターンおよび第2配線パターンも同時に形成される。この工程では、埋め込み絶縁層102が露出するまで、シリコン層103をエッチングする。例えば、公知の技術となっているSiの深堀加工技術であるDRlEエッチング技術で、SF6をエッチングガスとして用いることで、上述したエッチングが行える。 Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 1D, the silicon layer 103 is etched using the first resist pattern 104 as a mask, and a plurality of first electrode patterns 113 are formed at predetermined intervals. At this time, a pair of the first electrode pattern 113 and the second electrode pattern arranged in a row is formed in a region not shown, and the first wiring connected to the first electrode pattern 113 and the second electrode pattern A pattern and a second wiring pattern are also formed at the same time. In this step, the silicon layer 103 is etched until the buried insulating layer 102 is exposed. For example, in DRlE it is a deep engraving technique for Si which is a known technique, by using SF 6 as an etching gas, can be performed above etching.

次に、第1レジストパターン104を除去し(図1E)、第1電極パターン113や露出している埋め込み絶縁層102の上面など基板の上に清浄面を露出させるためにSOI基板を洗浄する。   Next, the first resist pattern 104 is removed (FIG. 1E), and the SOI substrate is washed to expose a clean surface on the substrate such as the first electrode pattern 113 and the exposed upper surface of the buried insulating layer 102.

次に、図1Fの断面に示すように、第1電極パターン113の中央部に開口105aを備える第2レジストパターン105を形成する。開口105aは、図1Gの平面図に示すように、図面において、上下方向の長さは第1電極パターン113の長さに等しく、左右方向の幅は、第1電極パターン113の幅より小さく形成する。なお、図1Fは、図1Gのaa線の断面を示している。ここで、第2レジストパターン105は、図示しない第2電極パターンの中央部にも上記同様の開口を備える。また、配線部分にも開口を備えるようにしてもよい。   Next, as shown in the cross section of FIG. 1F, a second resist pattern 105 having an opening 105a at the center of the first electrode pattern 113 is formed. As shown in the plan view of FIG. 1G, the opening 105a has a vertical length equal to the length of the first electrode pattern 113 and a horizontal width smaller than the width of the first electrode pattern 113. To do. FIG. 1F shows a cross section taken along line aa in FIG. 1G. Here, the second resist pattern 105 is provided with an opening similar to the above in the center of the second electrode pattern (not shown). Moreover, you may make it provide an opening also in a wiring part.

例えば、よく知られたポジ型の感光性レジストを第1電極パターン113を含む埋め込み絶縁層102の上に塗布し、レジスト層を形成する。レジスト層の層厚は、第1電極パターン113などをエッチングする際の第2レジストパターン105とシリコンのエッチング選択比で決定される。次に、所望のパターンに応じた形状の遮光体を有するレチクル(マスク)を、レジスト層を形成したSOI基板に位置合わせをして保持する。感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射し、この遮光体の影(投影像)をレジスト層の上に結像させ、レジスト層に潜像を形成する。   For example, a well-known positive photosensitive resist is applied on the buried insulating layer 102 including the first electrode pattern 113 to form a resist layer. The layer thickness of the resist layer is determined by the etching selectivity between the second resist pattern 105 and silicon when the first electrode pattern 113 and the like are etched. Next, a reticle (mask) having a light-shielding body having a shape corresponding to a desired pattern is aligned and held on the SOI substrate on which the resist layer is formed. The reticle is irradiated with light having a photosensitive wavelength of the photosensitive resist, and a shadow (projected image) of the light shielding body is formed on the resist layer to form a latent image on the resist layer.

所望のパターンが所望の寸法で得られるように、光を照射する時間を決定した後に照射する。潜像が焼き付けられた状態のレジスト層を現像液に浸し、所望のパターンが所望の寸法で形成できるように、現像液にレジスト層が形成されたSOI基板を浸す時間を決定し、決定した時間の間だけ、SOI基板を現像液に浸す。この後、SOI基板全体を乾燥させてレジストを硬化させる。以上のことにより、第2レジストパターン105を形成することができる。   Irradiation is performed after determining the irradiation time so that a desired pattern can be obtained with a desired dimension. The time for immersing the SOI substrate on which the resist layer is formed in the developer is determined so that the resist layer with the latent image printed thereon is immersed in the developer and a desired pattern can be formed with a desired dimension. During this period, the SOI substrate is immersed in the developer. Thereafter, the entire SOI substrate is dried to cure the resist. As described above, the second resist pattern 105 can be formed.

次に、第2レジストパターン105をマスクとして第1電極パターン113の中央部を途中までエッチングし、図1Hに示すように、第1電極パターン113に溝部113aを形成する。同様に、第2電極パターン(不図示)にも溝部を形成する。例えば、公知の技術となっているSiの深堀加工技術であるDRlEエッチング技術で、SF6をエッチングガスとして用いることで、上述したエッチングが行える。ここで、溝部113を形成するエッチングでは、形成した溝部113aの底部に、第1電極パターン113(シリコン層103)が残るようにエッチング時間を制御する。例えば、実験などにより、予めエッチングレートを測定しておき、このエッチングレートより、溝部113aの底部に、第1電極パターン113(シリコン層103)が残る処理時間を算出し、この算出結果を上記エッチングに適用させればよい。 Next, the central portion of the first electrode pattern 113 is etched halfway using the second resist pattern 105 as a mask to form a groove 113a in the first electrode pattern 113 as shown in FIG. 1H. Similarly, a groove is formed in the second electrode pattern (not shown). For example, in DRlE it is a deep engraving technique for Si which is a known technique, by using SF 6 as an etching gas, can be performed above etching. Here, in the etching for forming the groove 113, the etching time is controlled so that the first electrode pattern 113 (silicon layer 103) remains at the bottom of the formed groove 113a. For example, an etching rate is measured in advance by an experiment, and a processing time in which the first electrode pattern 113 (silicon layer 103) remains at the bottom of the groove 113a is calculated based on the etching rate. It can be applied to.

この後、第2レジストパターン105を除去することで、図1Iの断面図および図1Jの平面図に示すように、第1電極141aおよび第2電極(不図示)と、第1電極141aの配列方向の側部に電気的に接続する2つの第1壁電極142aと、第2電極の配列方向の側部に電気的に接続する2つの第2壁電極(不図示)と、第1電極141aおよび第2電極に接続する第1配線143aおよび第2配線(不図示)とが形成される。なお、図1Iは、図1Jのaa線の断面を示している。   Thereafter, by removing the second resist pattern 105, as shown in the cross-sectional view of FIG. 1I and the plan view of FIG. 1J, the arrangement of the first electrode 141a, the second electrode (not shown), and the first electrode 141a Two first wall electrodes 142a electrically connected to the side portions in the direction, two second wall electrodes (not shown) electrically connected to the side portions in the arrangement direction of the second electrodes, and the first electrode 141a. A first wiring 143a and a second wiring (not shown) connected to the second electrode are formed. 1I shows a cross section taken along line aa in FIG. 1J.

ここで、図1Kの斜視図に示すように、第1電極141aおよび第2電極141bは、所定の間隔を開けて1列に配置されている。また、これらの配列方向において、第1電極141aの側部に電気的に接続して2つの第1壁電極142aが形成される。同様に、第2電極141bの配列方向の側部に電気的に接続して2つの第2壁電極142bが形成される。また、第1電極141aに接続する第1配線143aが形成され、第2電極141bに接続する第2配線143bが形成される。本実施の形態では、第1配線143aおよび第2配線143bは、各壁電極とほぼ同じ高さに形成される。   Here, as shown in the perspective view of FIG. 1K, the first electrode 141a and the second electrode 141b are arranged in a row at a predetermined interval. Further, in these arrangement directions, two first wall electrodes 142a are formed by being electrically connected to the side portion of the first electrode 141a. Similarly, two second wall electrodes 142b are formed by being electrically connected to the side portions of the second electrodes 141b in the arrangement direction. In addition, a first wiring 143a connected to the first electrode 141a is formed, and a second wiring 143b connected to the second electrode 141b is formed. In the present embodiment, the first wiring 143a and the second wiring 143b are formed at substantially the same height as each wall electrode.

上述したように各電極などが形成されたSOI基板の上に、図1Lに示すように、ミラー183,第1可動梁184a,第2可動梁184b,連結部109a,連結部109bを備えるミラー基板を配置すれば、本実施の形態におけるミラーアレイとしてのMEMS素子が形成される。例えば、ミラー基板は、上述した各電極を備えるSOI基板(電極基板)と別体に形成し、各々形成した後に貼り付けて一体とすればよい。また、犠牲膜とめっき技術とを組み合わせ、電極基板の上に、ミラー183,第1可動梁184a,第2可動梁184b,連結部109a,連結部109bなどの構成を形成してもよい。   As shown in FIG. 1L, a mirror substrate including a mirror 183, a first movable beam 184a, a second movable beam 184b, a connecting portion 109a, and a connecting portion 109b on the SOI substrate on which each electrode is formed as described above. If this is arranged, a MEMS element as a mirror array in the present embodiment is formed. For example, the mirror substrate may be formed separately from the SOI substrate (electrode substrate) including the above-described electrodes, and may be attached and integrated after each formation. Further, the sacrificial film and the plating technique may be combined to form the mirror 183, the first movable beam 184a, the second movable beam 184b, the coupling portion 109a, the coupling portion 109b, and the like on the electrode substrate.

ここで、第1可動梁184aおよび第2可動梁184bは、一端がミラー基板に固定されて他端が変位可能とされ、他端の側で対向して所定の距離離間し、複数組の第1電極141aおよび第2電極141bの上部に対応して1列に配置されている。また、ミラー183は、隣り合う2組の第1可動梁184aおよび第2可動梁184bの間に配置されて、これら2組の第1可動梁184aおよび第2可動梁184bにより4箇所で支持されている。また、ミラー183を支持するために、第1可動梁184aおよび第2可動梁184bの各々の他端とミラー183とを連結する4つの連結部109a,109bを備える。   Here, the first movable beam 184a and the second movable beam 184b have one end fixed to the mirror substrate and the other end displaceable. The first electrode 141a and the second electrode 141b are arranged in a row corresponding to the upper part. The mirror 183 is disposed between two adjacent sets of the first movable beam 184a and the second movable beam 184b and is supported at four locations by the two sets of the first movable beam 184a and the second movable beam 184b. ing. Further, in order to support the mirror 183, four connecting portions 109a and 109b for connecting the other end of each of the first movable beam 184a and the second movable beam 184b and the mirror 183 are provided.

ミラー183は、まず、隣り合う第1可動梁184aを同時に変位させる、もしくは隣り合う第2可動梁184bを同時に変位させることで、x軸方向の回動軸を中心とした回動動作をさせることができる。また、ミラー183は、1組の第1可動梁184aおよび第2可動梁184bのいずれかを同時に変位させることで、y軸方向の回動軸を中心とした回動動作をさせることができる。この場合、ミラー183の下部には電極が必要ない。   First, the mirror 183 causes the first movable beam 184a adjacent to be displaced simultaneously, or the second movable beam 184b adjacent to the first movable beam 184b to be simultaneously displaced, thereby causing the mirror 183 to rotate about the rotation axis in the x-axis direction. Can do. Further, the mirror 183 can be rotated about the rotation axis in the y-axis direction by simultaneously displacing one of the pair of the first movable beam 184a and the second movable beam 184b. In this case, no electrode is required below the mirror 183.

以下、ミラー基板の製造方法について簡単に説明する。まず、SOl基板を用意する。ミラーはSOl層に形成するので、用意するSOl基板のSOl層の厚さは、ミラーの厚さと同じくする。ミラーを支持する連結部となるばね構造体の厚さも、SOl層の厚さに等しく、設計したばね定数と実現する厚さをSOI層の厚さとする。   Hereinafter, a method for manufacturing a mirror substrate will be briefly described. First, an SOl substrate is prepared. Since the mirror is formed in the SO1 layer, the thickness of the SO1 layer of the prepared SO1 substrate is the same as the thickness of the mirror. The thickness of the spring structure serving as the connecting portion for supporting the mirror is also equal to the thickness of the SO1 layer, and the designed spring constant and the realized thickness are defined as the thickness of the SOI layer.

次に、SOI基板のシリコン層表面にレジストを公知のスピンコーティング法を使用して塗布してレジスト層を形成する。次に、形成したレジスト層に公知のリソグラフィ技術を使用し、ミラー、連結部、可動梁となる部分に対応するパターンを形成する。例えば、パターンに応じた形状の遮光体を有するレチクル(マスク}を、レジスト層を形成したSOI基板に位置合わせをして保持し、感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射して、この遮光体の影をレジスト層の上に結像させ、潜像を形成する。所望のパターンが所望の寸法で得られるように、光を照射する時間を決定した後に照射する。   Next, a resist is applied to the surface of the silicon layer of the SOI substrate by using a known spin coating method to form a resist layer. Next, a known lithography technique is used for the formed resist layer to form a pattern corresponding to a portion that becomes a mirror, a connecting portion, and a movable beam. For example, a reticle (mask) having a light-shielding body having a shape corresponding to a pattern is held in alignment with an SOI substrate on which a resist layer is formed, and the reticle is irradiated with light having a photosensitive wavelength of the photosensitive resist. The shadow of the light-shielding body is imaged on the resist layer to form a latent image, and the irradiation is performed after determining the light irradiation time so that a desired pattern can be obtained with a desired dimension.

次に、潜像が焼き付けられた状態のレジスト層を現像液に浸し、所望のパターンが所望の寸法で形成できるように、現像液にSOI基板を浸す時間を決定し、決定した時間の間だけ、SOI基板を現像液に浸す。この後、SOI基板全体を乾燥させてレジストパターンを硬化させる。ここまでで、S01基板上にレジストのパターンを形成できる。   Next, the resist layer with the latent image printed thereon is immersed in the developer, and the time for immersing the SOI substrate in the developer is determined so that a desired pattern can be formed with a desired dimension. Then, the SOI substrate is immersed in the developer. Thereafter, the entire SOI substrate is dried to cure the resist pattern. Thus far, a resist pattern can be formed on the S01 substrate.

次に、形成したレジストのパターンをマスクにし、Siの深堀加工技術であるDRlEエッチング技術を用いてシリコン層に、ミラー、連結部、可動梁となる構造体を形成する。このエッチングでは、エッチング中間膜を利用しても良いし、レジストをエッチングマスクとして直接的にシリコンを加工してもよい。シリコンのエッチング後にマスクに使用した感光性レジストを除去する。除去後は清浄なシリコン面を露出させるために洗浄をする。   Next, using the formed resist pattern as a mask, a structure serving as a mirror, a connecting portion, and a movable beam is formed on the silicon layer by using a DRlE etching technique which is a Si deep drilling technique. In this etching, an etching intermediate film may be used, or silicon may be directly processed using a resist as an etching mask. The photosensitive resist used for the mask is removed after the silicon etching. After removal, cleaning is performed to expose a clean silicon surface.

次に、SOI基板の基部を加工する。まず、シリコン層側に保護用の有機膜を塗布する。感光性レジストを使用しても良いし、ポリイミドなどの加工性が明らかとなっている膜を利用してもよい。この膜は最終的に除去するので、剥離や除去が容易な膜を利用することが望ましい。ただし、保護膜がついている状態で裏面の加工を行うので、この加工の際に問題を発生させない材料を選択することが必須となる。   Next, the base portion of the SOI substrate is processed. First, a protective organic film is applied to the silicon layer side. A photosensitive resist may be used, or a film with clear workability such as polyimide may be used. Since this film is finally removed, it is desirable to use a film that can be easily peeled off and removed. However, since the back surface is processed with the protective film attached, it is essential to select a material that does not cause a problem during the processing.

シリコン層側に保護膜を形成した後に、基部の裏面に塗布により感光性レジスト膜を形成する。この感光性レジストの塗布の場合には、シリコン層側が塗布装置の試料台に接触することになるが、保護膜が堆積されているのでシリコン層側に形成した構造が破損することはない。レジスト膜を形成した後に、所望のパターンに応じた形状の遮光体を有するレチクル(マスク)を、レジスト膜を形成したSOI基板に位置合わせ、特にシリコン層側の構造体との位置合わせをして保持する。   After forming a protective film on the silicon layer side, a photosensitive resist film is formed on the back surface of the base by coating. In the case of the application of the photosensitive resist, the silicon layer side comes into contact with the sample stage of the coating apparatus. However, since the protective film is deposited, the structure formed on the silicon layer side is not damaged. After the resist film is formed, a reticle (mask) having a light shielding body having a shape corresponding to a desired pattern is aligned with the SOI substrate on which the resist film is formed, particularly with the structure on the silicon layer side. Hold.

感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射して、この遮光体の影をレジスト膜の上に結像させて潜像を形成する。次いで、所望のパターンが所望の寸法で得られるように、光を照射する時間を決定した後に照射する。潜像が焼き付けられた状態のレジスト膜を現像液に浸し、所望のパターンが所望の寸法で形成できるように、現像時間を決定し、決定した時間の間だけ、SOI基板を現像液に浸す。この後、SOI基板全体を乾燥させてレジスト膜を硬化させる。ここまでで、基部の裏面に、レジストのパターンが形成される。   The reticle is irradiated with light having a photosensitive wavelength of the photosensitive resist, and the shadow of the light shielding body is formed on the resist film to form a latent image. Next, the irradiation is performed after determining the irradiation time so that a desired pattern can be obtained with a desired dimension. The resist film with the latent image printed thereon is immersed in a developer, and the development time is determined so that a desired pattern can be formed with a desired dimension. The SOI substrate is immersed in the developer for the determined time. Thereafter, the entire SOI substrate is dried to cure the resist film. Thus far, a resist pattern is formed on the back surface of the base.

次に、形成したレジストのパターンをマスクにし、Siの深堀加工技術であるDRlEエッチング技術を用いてシリコン層にミラーを形成した部分に対応する、不要な基部のシリコンをエッチング除去する。この際に、シリコン酸化膜などのエッチング中間膜を利用しても良く、また、レジストをエッチングマスクとして直接的にシリコンを加工してもよい。シリコンのエッチング後にマスクに使用した感光性レジストを除去する。除去後は清浄なシリコン面を露出させるために洗浄をする。   Next, using the formed resist pattern as a mask, unnecessary base silicon corresponding to the portion where the mirror is formed on the silicon layer is removed by etching using the DRlE etching technique, which is a Si deep-drilling technique. At this time, an etching intermediate film such as a silicon oxide film may be used, or silicon may be directly processed using a resist as an etching mask. The photosensitive resist used for the mask is removed after the silicon etching. After removal, cleaning is performed to expose a clean silicon surface.

次に、ミラーとして機能する構造体の表面に利用波長帯の光を反射させるための金属膜を形成する。このようにして形成したミラー基板を、壁電極などの電極が形成されている電極基板と接合して一体とし、これをPKGにダイボンドし、一体とした素子とPKGとの間をワイヤボンディングするなどして装置が完成する。ここで、電極基板における電極など駆動電位が印加される箇所と、ミラー基板とが電気的に接続されることがないようにすることが重要である。   Next, a metal film for reflecting light in the used wavelength band is formed on the surface of the structure functioning as a mirror. The mirror substrate thus formed is joined and integrated with an electrode substrate on which electrodes such as wall electrodes are formed, and this is die-bonded to PKG, and wire bonding is performed between the integrated element and PKG. The device is completed. Here, it is important to prevent a portion of the electrode substrate such as an electrode to which a driving potential is applied from being electrically connected to the mirror substrate.

以上に説明したように、本実施の形態によれば、壁電極を用いるミラーアレイを備えるMEMS素子が、より容易に製造できるようになる。通常、可動梁と電極との距離は数ミクロンから数百ミクロン程度であり、壁電極の高さも同程度の高さが必要となる。これらの値は素子の設計よって決定される。金属で壁電極を形成する場合、厚い金属膜をエッチングするか、厚い金属膜をメッキ法で形成するなどの方法となる。しかしながら、厚い金属膜の堆積とこのエッチングは、製造に長時間を要するためにコスト的に不利である。また、より一般的なメッキ法では、微細なパターンを厚くかつ膜厚を高精度に制御することが難しく、素子の特性を均一にすることが望まれていることから不利である。   As described above, according to the present embodiment, a MEMS element including a mirror array using wall electrodes can be manufactured more easily. Usually, the distance between the movable beam and the electrode is about several microns to several hundred microns, and the height of the wall electrode is required to be the same. These values are determined by device design. When the wall electrode is formed of metal, a thick metal film is etched or a thick metal film is formed by a plating method. However, the deposition of a thick metal film and this etching are disadvantageous in terms of cost because it takes a long time to manufacture. Further, a more general plating method is disadvantageous because it is difficult to thicken a fine pattern and control the film thickness with high accuracy, and it is desired to make the characteristics of the element uniform.

これらに対し、本実施の形態によれば、シリコンの深堀エッチングとエッチングの途中止め技術を必要とするが、壁電極の構造を、上述した技術よりは容易に実現することができる。また、シリコンおよび酸化シリコンを用いているので、1000℃を超える熱処理に耐性を有している。また、SOI基板を用いているので、構造体の高さを高い精度で制御できる。また、壁電極などの構造体を剛性の高い単結晶シリコンから構成することができる。   On the other hand, according to the present embodiment, a technique for deep etching of silicon and a halfway stop of etching is required, but the structure of the wall electrode can be realized more easily than the technique described above. Further, since silicon and silicon oxide are used, it has resistance to heat treatment exceeding 1000 ° C. In addition, since the SOI substrate is used, the height of the structure can be controlled with high accuracy. Further, a structure such as a wall electrode can be made of single crystal silicon having high rigidity.

ところで、SOI基板のシリコン層の抵抗は、不純物ドーピングなどによって下げることができ、加工容易性を阻害しない程度に低抵抗のシリコン層を用いることが重要である。比抵抗で10Ωcm以下であれば十分に使用できる。また、本実施の形態では、電極に電圧を印加するための配線は、前述したように、壁電極と同じ高さに形成しているが、図1F〜図1Hを用いて説明した第2レジストパターン105によるエッチングで、配線部分も同時に途中までエッチングし、配線をより薄く形成してもよい。ただし、前述したように、配線を厚く形成することで、配線の断面積を大きくすることができ、配線抵抗を小さく抑制することができる。可動梁などの可動部の動作を阻害しない範囲で、配線は厚くした方がよい。   By the way, the resistance of the silicon layer of the SOI substrate can be lowered by impurity doping or the like, and it is important to use a silicon layer having a low resistance to such an extent that the processability is not hindered. A specific resistance of 10 Ωcm or less can be used satisfactorily. In this embodiment, the wiring for applying a voltage to the electrode is formed at the same height as the wall electrode as described above. However, the second resist described with reference to FIGS. 1F to 1H is used. By etching using the pattern 105, the wiring portion may also be etched halfway at the same time to form a thinner wiring. However, as described above, by forming the wiring thick, the cross-sectional area of the wiring can be increased, and the wiring resistance can be reduced. It is better to make the wiring thick as long as it does not hinder the operation of the movable part such as the movable beam.

[実施の形態2]
次に、本発明における実施の形態2について説明する。まず、図2Aの断面図に示すように、基部201の上に、第1埋め込み絶縁層202,第1シリコン層203,第2埋め込み絶縁層204,および第2シリコン層205がこの純に積層された2層SOI基板を用意する。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. First, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2A, the first buried insulating layer 202, the first silicon layer 203, the second buried insulating layer 204, and the second silicon layer 205 are purely stacked on the base 201. A two-layer SOI substrate is prepared.

次に、図2Bの断面図に示すように、第2シリコン層205の上に、第1レジストパターン206を形成する。第1レジストパターン206は、図2Cの平面図に示すように、後述する可動梁駆動電極となる部分およびこの電極に接続する配線となる部分に対応するパターンを備えている。なお、図2Bは、図2Cのaa線の断面を示している。   Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2B, a first resist pattern 206 is formed on the second silicon layer 205. As shown in the plan view of FIG. 2C, the first resist pattern 206 includes a pattern corresponding to a portion to be a movable beam driving electrode, which will be described later, and a portion to be a wiring connected to the electrode. FIG. 2B shows a cross section taken along line aa in FIG. 2C.

例えば、よく知られたポジ型の感光性レジストを第2シリコン層205の上に塗布し、レジスト層を形成する。レジスト層の層厚は、第2シリコン層205をエッチングする際の第1レジストパターン206とシリコンのエッチング選択比で決定される。次に、所望のパターンに応じた形状の遮光体を有するレチクル(マスク)を、レジスト層を形成した2層SOI基板に位置合わせをして保持する。感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射し、この遮光体の影(投影像)をレジスト層の上に結像させ、レジスト層に潜像を形成する。   For example, a well-known positive photosensitive resist is applied on the second silicon layer 205 to form a resist layer. The layer thickness of the resist layer is determined by the etching selectivity between the first resist pattern 206 and silicon when the second silicon layer 205 is etched. Next, a reticle (mask) having a light-shielding body having a shape corresponding to a desired pattern is aligned and held on a two-layer SOI substrate on which a resist layer is formed. The reticle is irradiated with light having a photosensitive wavelength of the photosensitive resist, and a shadow (projected image) of the light shielding body is formed on the resist layer to form a latent image on the resist layer.

所望のパターンが所望の寸法で得られるように、光を照射する時間を決定した後に照射する。潜像が焼き付けられた状態のレジスト層を現像液に浸し、所望のパターンが所望の寸法で形成できるように、現像液にレジスト層が形成された2層SOI基板を浸す時間を決定し、決定した時間の間だけ、2層SOI基板を現像液に浸す。この後、2層SOI基板全体を乾燥させてレジストを硬化させる。以上のことにより、第2シリコン層205の上に第1レジストパターン206を形成することができる。   Irradiation is performed after determining the irradiation time so that a desired pattern can be obtained with a desired dimension. Decide the time to immerse the two-layer SOI substrate on which the resist layer is formed in the developer so that the desired pattern can be formed with the desired dimensions by immersing the resist layer with the latent image printed thereon in the developer. The two-layer SOI substrate is soaked in the developer only for a predetermined time. Thereafter, the entire two-layer SOI substrate is dried to cure the resist. As described above, the first resist pattern 206 can be formed on the second silicon layer 205.

次に、第1レジストパターン206をマスクとして第2シリコン層205,第2埋め込み絶縁層204,および第1シリコン層203をエッチングし、図2Dの断面図に示すように、複数組の、第1シリコンパターン231,第2埋め込み絶縁パターン241,および第2シリコンパターン251の積層構造体を形成する。この積層構造体は、前述した実施の形態における第1電極パターン113に相当する。なお、本実施の形態においても、図示していない領域に、上記積層構造体と1列に配置された同様の石像構造の組が形成され、また、各積層構造体に接続する配線パターンも同時に形成される。   Next, using the first resist pattern 206 as a mask, the second silicon layer 205, the second embedded insulating layer 204, and the first silicon layer 203 are etched, and a plurality of sets of the first silicon layer 205, as shown in the cross-sectional view of FIG. A stacked structure of the silicon pattern 231, the second embedded insulating pattern 241, and the second silicon pattern 251 is formed. This laminated structure corresponds to the first electrode pattern 113 in the above-described embodiment. Also in the present embodiment, a set of similar stone image structures arranged in a row with the above laminated structure is formed in a region not shown, and the wiring pattern connected to each laminated structure is simultaneously provided. It is formed.

この工程では、第1埋め込み絶縁層202が露出するまでエッチングする。例えば、公知の技術となっているSiの深堀加工技術であるDRlEエッチング技術で、SF6をエッチングガスとして用いることでシリコンの層がエッチングでき、CHF3をエッチングガスとして用いることで酸化シリコン(埋め込み絶縁層)がエッチングできる。 In this step, etching is performed until the first buried insulating layer 202 is exposed. For example, in DRlE is a deep engraving technique for Si which is a known technique, it can be a layer of silicon etching by using SF 6 as an etching gas, a silicon oxide (embedded by using CHF 3 as the etching gas Insulating layer) can be etched.

次に、第1レジストパターン206を除去し(図2E)、第2シリコンパターン251や露出している第1埋め込み絶縁層202の上面など基板の上に清浄面を露出させるために2層SOI基板を洗浄する。   Next, the first resist pattern 206 is removed (FIG. 2E), and a two-layer SOI substrate is used to expose a clean surface on the substrate such as the second silicon pattern 251 and the exposed upper surface of the first buried insulating layer 202. Wash.

次に、図2Fの断面に示すように、第1シリコンパターン231,第2埋め込み絶縁パターン241,および第2シリコンパターン251による積層構造体の中央部に開口207aを備える第2レジストパターン207を形成する。開口207aは、図2Gの平面図に示すように、図面において、上下方向の長さは第1電極パターン113の長さに等しく、左右方向の幅は、第1電極パターン113の幅より小さく形成する。なお、図2Fは、図2Gのaa線の断面を示している。ここで、第2レジストパターン207は、図示しない積層構造体の中央部にも上記同様の開口を備える。   Next, as shown in the cross section of FIG. 2F, a second resist pattern 207 having an opening 207a is formed at the center of the laminated structure by the first silicon pattern 231, the second embedded insulating pattern 241, and the second silicon pattern 251. To do. As shown in the plan view of FIG. 2G, the opening 207a is formed such that the vertical length is equal to the length of the first electrode pattern 113, and the horizontal width is smaller than the width of the first electrode pattern 113. To do. FIG. 2F shows a cross section taken along line aa in FIG. 2G. Here, the second resist pattern 207 is provided with an opening similar to the above in the center of a laminated structure (not shown).

例えば、よく知られたポジ型の感光性レジストを積層構造体を含む第1埋め込み絶縁層202の上に塗布し、レジスト層を形成する。レジスト層の層厚は、積層構造体などをエッチングする際の第2レジストパターン207とシリコンのエッチング選択比で決定される。次に、所望のパターンに応じた形状の遮光体を有するレチクル(マスク)を、レジスト層を形成した2層SOI基板に位置合わせをして保持する。感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射し、この遮光体の影(投影像)をレジスト層の上に結像させ、レジスト層に潜像を形成する。   For example, a well-known positive type photosensitive resist is applied on the first buried insulating layer 202 including the laminated structure to form a resist layer. The layer thickness of the resist layer is determined by the etching selectivity between the second resist pattern 207 and silicon when the stacked structure or the like is etched. Next, a reticle (mask) having a light-shielding body having a shape corresponding to a desired pattern is aligned and held on a two-layer SOI substrate on which a resist layer is formed. The reticle is irradiated with light having a photosensitive wavelength of the photosensitive resist, and a shadow (projected image) of the light shielding body is formed on the resist layer to form a latent image on the resist layer.

所望のパターンが所望の寸法で得られるように、光を照射する時間を決定した後に照射する。潜像が焼き付けられた状態のレジスト層を現像液に浸し、所望のパターンが所望の寸法で形成できるように、現像液にレジスト層が形成された2層SOI基板を浸す時間を決定し、決定した時間の間だけ、2層SOI基板を現像液に浸す。この後、2層SOI基板全体を乾燥させてレジストを硬化させる。以上のことにより、第2レジストパターン207を形成することができる。   Irradiation is performed after determining the irradiation time so that a desired pattern can be obtained with a desired dimension. Decide the time to immerse the two-layer SOI substrate on which the resist layer is formed in the developer so that the desired pattern can be formed with the desired dimensions by immersing the resist layer with the latent image printed thereon in the developer. The two-layer SOI substrate is soaked in the developer only for a predetermined time. Thereafter, the entire two-layer SOI substrate is dried to cure the resist. As described above, the second resist pattern 207 can be formed.

次に、第2レジストパターン207をマスクとして積層構造体の中央部をエッチングし、図2Hに示すように、積層構造体に溝部208aを形成する。同様に、図示していない積層構造体にも溝部を形成する。例えば、公知の技術となっているSiの深堀加工技術であるDRlEエッチング技術で、まず、SF6をエッチングガスとして用いることで、第2シリコンパターン251をエッチングする。次いで、CHF3をエッチングガスとして用いることで第2埋め込み絶縁パターン241をエッチングする。このCHF3によるエッチングでは、第1シリコンパターン231がほとんどエッチングされないので、この層をエッチングストップ層として溝部208aが形成できる。 Next, the central portion of the multilayer structure is etched using the second resist pattern 207 as a mask to form a groove 208a in the multilayer structure as shown in FIG. 2H. Similarly, a groove is formed in a laminated structure not shown. For example, with the DRlE etching technique that is a well-known Si deep drilling technique, first, the second silicon pattern 251 is etched by using SF 6 as an etching gas. Next, the second embedded insulating pattern 241 is etched by using CHF 3 as an etching gas. In this etching with CHF 3 , the first silicon pattern 231 is hardly etched, so that the groove 208a can be formed using this layer as an etching stop layer.

この後、第2レジストパターン207を除去することで、図2Iの断面図および図2Jの平面図に示すように、第1電極281aおよび第2電極(不図示)と、第1電極281aの配列方向の側部に電気的に接続する2つの第1壁電極282aと、第2電極の配列方向の側部に電気的に接続する2つの第2壁電極(不図示)と、第1電極281aおよび第2電極に接続する第1配線283aおよび第2配線(不図示)とが形成される。なお、図2Iは、図2Jのaa線の断面を示している。   Thereafter, by removing the second resist pattern 207, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2I and the plan view of FIG. 2J, the first electrode 281a, the second electrode (not shown), and the arrangement of the first electrode 281a Two first wall electrodes 282a electrically connected to the side portions in the direction, two second wall electrodes (not shown) electrically connected to the side portions in the arrangement direction of the second electrodes, and the first electrode 281a A first wiring 283a and a second wiring (not shown) connected to the second electrode are formed. 2I shows a cross section taken along line aa in FIG. 2J.

本実施の形態においては、前述した実施の形態1における壁電極が、第2埋め込み絶縁層204および第2シリコン層205を加工することで形成されたものとなる。従って、本実施の形態においては、壁電極となる構造体は、電極と絶縁分離されている。従って、電極と壁電極の上部とを配線で接続する。また、よく知られた斜めからのスパッタ法などにより金属膜を形成し、電極と壁電極の上部とを電気的に接続する状態としてもよい。なお、他の構成は、実施の形態1と同様である。   In the present embodiment, the wall electrode in the first embodiment described above is formed by processing the second buried insulating layer 204 and the second silicon layer 205. Therefore, in the present embodiment, the structure serving as the wall electrode is insulated from the electrode. Therefore, the electrode and the upper part of the wall electrode are connected by wiring. Alternatively, a metal film may be formed by a well-known oblique sputtering method or the like to electrically connect the electrode and the upper portion of the wall electrode. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

以上に説明したように、本実施の形態においても、前述した実施の形態1と同様に、壁電極を用いるミラーアレイを備えるMEMS素子が、より容易に製造できるようになる。また、本実施の形態では、途中でエッチングを止める工程がないので、工程制御が容易である。   As described above, also in the present embodiment, a MEMS element including a mirror array using wall electrodes can be more easily manufactured as in the first embodiment. Further, in this embodiment, since there is no process for stopping etching halfway, process control is easy.

[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3について説明する。まず、図3Aの断面図に示すように、基部301と基部301の上の埋め込み絶縁層302と埋め込み絶縁層302上のシリコン層303とを備えたSOI基板を用意する。
[Embodiment 3]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. First, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3A, an SOI substrate including a base 301, a buried insulating layer 302 on the base 301, and a silicon layer 303 on the buried insulating layer 302 is prepared.

次に、図3Bの断面図に示すように、シリコン層303の上に、第1レジストパターン304を形成する。第1レジストパターン304は、図3Cの平面図に示すように、後述する壁電極を形成するための溝部となる部分に対応するパターンを備えている。なお、図3Bは、図3Cのaa線の断面を示している。   Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3B, a first resist pattern 304 is formed on the silicon layer 303. As shown in the plan view of FIG. 3C, the first resist pattern 304 includes a pattern corresponding to a portion that becomes a groove for forming a wall electrode to be described later. FIG. 3B shows a cross section taken along line aa of FIG. 3C.

例えば、よく知られたポジ型の感光性レジストをシリコン層303の上に塗布し、レジスト層を形成する。レジスト層の層厚は、シリコン層303をエッチングする際の第1レジストパターン304とシリコンのエッチング選択比で決定される。次に、所望のパターンに応じた形状の遮光体を有するレチクル(マスク)を、レジスト層を形成したSOI基板に位置合わせをして保持する。感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射し、この遮光体の影(投影像)をレジスト層の上に結像させ、レジスト層に潜像を形成する。   For example, a well-known positive photosensitive resist is applied on the silicon layer 303 to form a resist layer. The layer thickness of the resist layer is determined by the etching selectivity of the first resist pattern 304 and silicon when the silicon layer 303 is etched. Next, a reticle (mask) having a light-shielding body having a shape corresponding to a desired pattern is aligned and held on the SOI substrate on which the resist layer is formed. The reticle is irradiated with light having a photosensitive wavelength of the photosensitive resist, and a shadow (projected image) of the light shielding body is formed on the resist layer to form a latent image on the resist layer.

所望のパターンが所望の寸法で得られるように、光を照射する時間を決定した後に照射する。潜像が焼き付けられた状態のレジスト層を現像液に浸し、所望のパターンが所望の寸法で形成できるように、現像液にレジスト層が形成されたSOI基板を浸す時間を決定し、決定した時間の間だけ、SOI基板を現像液に浸す。この後、SOI基板全体を乾燥させてレジストを硬化させる。以上のことにより、シリコン層303の上に第1レジストパターン304を形成することができる。   Irradiation is performed after determining the irradiation time so that a desired pattern can be obtained with a desired dimension. The time for immersing the SOI substrate on which the resist layer is formed in the developer is determined so that the resist layer with the latent image printed thereon is immersed in the developer and a desired pattern can be formed with a desired dimension. During this period, the SOI substrate is immersed in the developer. Thereafter, the entire SOI substrate is dried to cure the resist. As described above, the first resist pattern 304 can be formed on the silicon layer 303.

次に、図3Dの断面図に示すように、第1レジストパターン304をマスクとしてシリコン層303をエッチングし、所定の間隔を開けて複数の凹部313aを形成する。このとき、図示していない領域に、凹部313aと1列に配置された凹部の組が形成される。この工程では、埋め込み絶縁層302が露出しないように、シリコン層303を途中までエッチングする。例えば、公知の技術となっているSiの深堀加工技術であるDRlEエッチング技術で、SF6をエッチングガスとして用いることで、上述したエッチングが行える。例えば、実験などにより、予めエッチングレートを測定しておき、このエッチングレートより、凹部313aの底部に、シリコン層303の一部が残る処理時間を算出し、この算出結果を上記エッチングに適用させればよい。 Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3D, the silicon layer 303 is etched using the first resist pattern 304 as a mask to form a plurality of recesses 313a at predetermined intervals. At this time, a set of recesses 313a and recesses arranged in a row is formed in a region not shown. In this step, the silicon layer 303 is etched halfway so that the buried insulating layer 302 is not exposed. For example, in DRlE it is a deep engraving technique for Si which is a known technique, by using SF 6 as an etching gas, can be performed above etching. For example, an etching rate is measured in advance by an experiment, and a processing time in which a part of the silicon layer 303 remains at the bottom of the recess 313a is calculated from the etching rate, and the calculation result is applied to the etching. That's fine.

次に、第1レジストパターン304を除去し(図3E)、凹部313aや露出している埋め込み絶縁層302の上面など基板の上に清浄面を露出させるためにSOI基板を洗浄する。   Next, the first resist pattern 304 is removed (FIG. 3E), and the SOI substrate is washed to expose a clean surface such as the recess 313a and the exposed upper surface of the buried insulating layer 302 on the substrate.

次に、図3Fの断面に示すように、第1開口パターン313aおよび第2開口パターン(不図示)を覆う第2レジストパターン305を形成する。第2レジストパターン305は、図3Gの平面図に示すように、後述する第1電極やこれに接続する壁電極となる部分、および第1電極に接続する配線に対応するパターンである。なお、図3Fは図3Gのaa線の断面である。   Next, as shown in the cross section of FIG. 3F, a second resist pattern 305 is formed to cover the first opening pattern 313a and the second opening pattern (not shown). As shown in the plan view of FIG. 3G, the second resist pattern 305 is a pattern corresponding to a first electrode to be described later, a portion serving as a wall electrode connected thereto, and a wiring connected to the first electrode. FIG. 3F is a cross section taken along line aa in FIG. 3G.

例えば、よく知られたポジ型の感光性レジストを凹部313aを含む埋め込み絶縁層302の上に塗布し、レジスト層を形成する。レジスト層の層厚は、シリコン層303などをエッチングする際の第2レジストパターン305とシリコンのエッチング選択比で決定される。次に、所望のパターンに応じた形状の遮光体を有するレチクル(マスク)を、レジスト層を形成したSOI基板に位置合わせをして保持する。感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射し、この遮光体の影(投影像)をレジスト層の上に結像させ、レジスト層に潜像を形成する。   For example, a well-known positive photosensitive resist is applied on the buried insulating layer 302 including the recess 313a to form a resist layer. The layer thickness of the resist layer is determined by the etching selectivity between the second resist pattern 305 and silicon when the silicon layer 303 or the like is etched. Next, a reticle (mask) having a light-shielding body having a shape corresponding to a desired pattern is aligned and held on the SOI substrate on which the resist layer is formed. The reticle is irradiated with light having a photosensitive wavelength of the photosensitive resist, and a shadow (projected image) of the light shielding body is formed on the resist layer to form a latent image on the resist layer.

所望のパターンが所望の寸法で得られるように、光を照射する時間を決定した後に照射する。潜像が焼き付けられた状態のレジスト層を現像液に浸し、所望のパターンが所望の寸法で形成できるように、現像液にレジスト層が形成されたSOI基板を浸す時間を決定し、決定した時間の間だけ、SOI基板を現像液に浸す。この後、SOI基板全体を乾燥させてレジストを硬化させる。以上のことにより、第2レジストパターン305を形成することができる。   Irradiation is performed after determining the irradiation time so that a desired pattern can be obtained with a desired dimension. The time for immersing the SOI substrate on which the resist layer is formed in the developer is determined so that the resist layer with the latent image printed thereon is immersed in the developer and a desired pattern can be formed with a desired dimension. During this period, the SOI substrate is immersed in the developer. Thereafter, the entire SOI substrate is dried to cure the resist. As described above, the second resist pattern 305 can be formed.

次に、第2レジストパターン305をマスクとしてシリコン層303をエッチングし(図3H)、この後、第2レジストパターン305を除去する。この結果、図3Iの断面図および図3Jの平面図に示すように、第1電極341aと、第1電極341aの配列方向の側部に電気的に接続する2つの第1壁電極342aと、第1電極341aに接続する第1配線343aとが形成される。例えば、公知の技術となっているSiの深堀加工技術であるDRlEエッチング技術で、SF6をエッチングガスとして用いることで、上述したエッチングが行える。ここでは、埋め込み絶縁層302が露出するまでエッチングを行う。なお、図3Iは、図3Jのaa線の断面を示している。他の構成は、実施の形態1と同様である。 Next, the silicon layer 303 is etched using the second resist pattern 305 as a mask (FIG. 3H), and then the second resist pattern 305 is removed. As a result, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3I and the plan view of FIG. 3J, the first electrode 341a and the two first wall electrodes 342a electrically connected to the side portions in the arrangement direction of the first electrodes 341a, A first wiring 343a connected to the first electrode 341a is formed. For example, in DRlE it is a deep engraving technique for Si which is a known technique, by using SF 6 as an etching gas, can be performed above etching. Here, etching is performed until the buried insulating layer 302 is exposed. FIG. 3I shows a cross section taken along line aa in FIG. 3J. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

以上に説明したように、本実施の形態においても、前述した実施の形態1と同様に、壁電極を用いるミラーアレイを備えるMEMS素子が、より容易に製造できるようになる。   As described above, also in the present embodiment, a MEMS element including a mirror array using wall electrodes can be more easily manufactured as in the first embodiment.

[実施の形態4]
次に、本発明の実施の形態4について説明する。まず、図4Aの断面図に示すように、基部401の上に、第1埋め込み絶縁層402,第1シリコン層403,第2埋め込み絶縁層404,および第2シリコン層405がこの純に積層された2層SOI基板を用意する。
[Embodiment 4]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. First, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4A, the first embedded insulating layer 402, the first silicon layer 403, the second embedded insulating layer 404, and the second silicon layer 405 are purely stacked on the base 401. A two-layer SOI substrate is prepared.

次に、図4Bの断面図に示すように、第2シリコン層405の上に、第1レジストパターン404を形成する。第1レジストパターン404は、図4Cの平面図に示すように、後述する壁電極を形成するための溝部となる部分に対応するパターンを備えている。なお、図4Bは、図4Cのaa線の断面を示している。   Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4B, a first resist pattern 404 is formed on the second silicon layer 405. As shown in the plan view of FIG. 4C, the first resist pattern 404 has a pattern corresponding to a portion to be a groove for forming a wall electrode to be described later. FIG. 4B shows a cross section taken along line aa of FIG. 4C.

例えば、よく知られたポジ型の感光性レジストを第2シリコン層405の上に塗布し、レジスト層を形成する。レジスト層の層厚は、第2シリコン層405をエッチングする際の第1レジストパターン404とシリコンのエッチング選択比で決定される。次に、所望のパターンに応じた形状の遮光体を有するレチクル(マスク)を、レジスト層を形成したSOI基板に位置合わせをして保持する。感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射し、この遮光体の影(投影像)をレジスト層の上に結像させ、レジスト層に潜像を形成する。   For example, a well-known positive photosensitive resist is applied on the second silicon layer 405 to form a resist layer. The layer thickness of the resist layer is determined by the etching selectivity between the first resist pattern 404 and silicon when the second silicon layer 405 is etched. Next, a reticle (mask) having a light-shielding body having a shape corresponding to a desired pattern is aligned and held on the SOI substrate on which the resist layer is formed. The reticle is irradiated with light having a photosensitive wavelength of the photosensitive resist, and a shadow (projected image) of the light shielding body is formed on the resist layer to form a latent image on the resist layer.

所望のパターンが所望の寸法で得られるように、光を照射する時間を決定した後に照射する。潜像が焼き付けられた状態のレジスト層を現像液に浸し、所望のパターンが所望の寸法で形成できるように、現像液にレジスト層が形成されたSOI基板を浸す時間を決定し、決定した時間の間だけ、SOI基板を現像液に浸す。この後、SOI基板全体を乾燥させてレジストを硬化させる。以上のことにより、第2シリコン層405の上に第1レジストパターン404を形成することができる。   Irradiation is performed after determining the irradiation time so that a desired pattern can be obtained with a desired dimension. The time for immersing the SOI substrate on which the resist layer is formed in the developer is determined so that the resist layer with the latent image printed thereon is immersed in the developer and a desired pattern can be formed with a desired dimension. During this period, the SOI substrate is immersed in the developer. Thereafter, the entire SOI substrate is dried to cure the resist. As described above, the first resist pattern 404 can be formed on the second silicon layer 405.

次に、第1レジストパターン404をマスクとして第2シリコン層405および第2埋め込み絶縁層404をエッチングし、図4Dの断面図に示すように、所定の間隔を開けて配置される複数の凹部413aを備える積層パターン413を形成する。積層パターン413は、第1シリコン層403,第2埋め込み絶縁層404,および第2シリコン層405の積層構造体に、凹部413aが形成されたものである。   Next, the second silicon layer 405 and the second buried insulating layer 404 are etched using the first resist pattern 404 as a mask, and a plurality of recesses 413a arranged at predetermined intervals as shown in the sectional view of FIG. 4D. A laminated pattern 413 is formed. The laminated pattern 413 is obtained by forming a recess 413 a in a laminated structure of a first silicon layer 403, a second buried insulating layer 404, and a second silicon layer 405.

この工程では、例えば、公知の技術となっているSiの深堀加工技術であるDRlEエッチング技術で、まず、SF6をエッチングガスとして用いることで、第2シリコン層405をエッチングする。次いで、CHF3をエッチングガスとして用いることで第2埋め込み絶縁層404をエッチングする。このCHF3によるエッチングでは、第1シリコン層403がほとんどエッチングされないので、この層をエッチングストップ層として凹部413aが形成できる。 In this step, the second silicon layer 405 is first etched by using, for example, the DRlE etching technique, which is a well-known Si deep drilling technique, using SF 6 as an etching gas. Next, the second buried insulating layer 404 is etched by using CHF 3 as an etching gas. In this etching with CHF 3 , the first silicon layer 403 is hardly etched, so that the recess 413a can be formed using this layer as an etching stop layer.

次に、第1レジストパターン404を除去し(図4E)、凹部413aや露出している埋め込み絶縁層402の上面など基板の上に清浄面を露出させるためにSOI基板を洗浄する。   Next, the first resist pattern 404 is removed (FIG. 4E), and the SOI substrate is cleaned to expose a clean surface such as the recess 413a and the exposed upper surface of the buried insulating layer 402.

次に、図4Fの断面に示すように、凹部413aを覆う第2レジストパターン407を形成する。第2レジストパターン407は、図4Gの平面図に示すように、後述する第1電極やこれに接続する壁電極となる部分、および第1電極に接続する配線に対応するパターンである。なお、図4Fは図4Gのaa線の断面である。   Next, as shown in the cross section of FIG. 4F, a second resist pattern 407 covering the recess 413a is formed. As shown in the plan view of FIG. 4G, the second resist pattern 407 is a pattern corresponding to a first electrode to be described later, a portion serving as a wall electrode connected thereto, and a wiring connected to the first electrode. 4F is a cross section taken along line aa in FIG. 4G.

例えば、よく知られたポジ型の感光性レジストを凹部413aを含む埋め込み絶縁層402の上に塗布し、レジスト層を形成する。レジスト層の層厚は、第2シリコン層405などをエッチングする際の第2レジストパターン407とシリコンのエッチング選択比で決定される。次に、所望のパターンに応じた形状の遮光体を有するレチクル(マスク)を、レジスト層を形成したSOI基板に位置合わせをして保持する。感光性レジストの感光波長の光をレチクルに照射し、この遮光体の影(投影像)をレジスト層の上に結像させ、レジスト層に潜像を形成する。   For example, a well-known positive photosensitive resist is applied on the buried insulating layer 402 including the recesses 413a to form a resist layer. The layer thickness of the resist layer is determined by the etching selectivity between the second resist pattern 407 and silicon when the second silicon layer 405 and the like are etched. Next, a reticle (mask) having a light-shielding body having a shape corresponding to a desired pattern is aligned and held on the SOI substrate on which the resist layer is formed. The reticle is irradiated with light having a photosensitive wavelength of the photosensitive resist, and a shadow (projected image) of the light shielding body is formed on the resist layer to form a latent image on the resist layer.

所望のパターンが所望の寸法で得られるように、光を照射する時間を決定した後に照射する。潜像が焼き付けられた状態のレジスト層を現像液に浸し、所望のパターンが所望の寸法で形成できるように、現像液にレジスト層が形成されたSOI基板を浸す時間を決定し、決定した時間の間だけ、SOI基板を現像液に浸す。この後、SOI基板全体を乾燥させてレジストを硬化させる。以上のことにより、第2レジストパターン407を形成することができる。   Irradiation is performed after determining the irradiation time so that a desired pattern can be obtained with a desired dimension. The time for immersing the SOI substrate on which the resist layer is formed in the developer is determined so that the resist layer with the latent image printed thereon is immersed in the developer and a desired pattern can be formed with a desired dimension. During this period, the SOI substrate is immersed in the developer. Thereafter, the entire SOI substrate is dried to cure the resist. As described above, the second resist pattern 407 can be formed.

次に、第2レジストパターン407をマスクとして第2シリコン層405をエッチングし(図4H)、この後、第2レジストパターン407を除去する。この結果、図4Iの断面図および図4Jの平面図に示すように、第1電極481aと、第1電極481aの配列方向の側部に電気的に接続する2つの第1壁電極482aと、第1電極481aに接続する第1配線483aとが形成される。例えば、公知の技術となっているSiの深堀加工技術であるDRlEエッチング技術で、SF6をエッチングガスとして用いることで、上述したエッチングが行える。ここでは、埋め込み絶縁層402が露出するまでエッチングを行う。なお、図4Iは、図4Jのaa線の断面を示している。他の構成は、実施の形態1〜3と同様である。 Next, the second silicon layer 405 is etched using the second resist pattern 407 as a mask (FIG. 4H), and then the second resist pattern 407 is removed. As a result, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4I and the plan view of FIG. 4J, the first electrode 481a and the two first wall electrodes 482a electrically connected to the side portions in the arrangement direction of the first electrodes 481a, A first wiring 483a connected to the first electrode 481a is formed. For example, in DRlE it is a deep engraving technique for Si which is a known technique, by using SF 6 as an etching gas, can be performed above etching. Here, etching is performed until the buried insulating layer 402 is exposed. 4I shows a cross section taken along line aa in FIG. 4J. Other configurations are the same as those in the first to third embodiments.

以上に説明したように、本実施の形態においても、前述した実施の形態1と同様に、壁電極を用いるミラーアレイを備えるMEMS素子が、より容易に製造できるようになる。   As described above, also in the present embodiment, a MEMS element including a mirror array using wall electrodes can be more easily manufactured as in the first embodiment.

ここで、壁電極について図5A〜図5Dを用いて説明する。図5Aに示すように、単純な平行平板形の静電駆動型デバイスでは、板状の可動梁501に板状の電極502が対向して配置している。この場合、可動梁501の変位によらず、可動梁501が電極502と重なりを持つ領域では、可動梁501に対してほぼ垂直に、矢視線で示すような電界が作用している。これに対し、可動梁501の端部では電界は弧を描くように変形している。端部の電界は、変形をしているものの、端部における電界は、可動梁501を電極502に引き寄せるように作用している。   Here, the wall electrode will be described with reference to FIGS. 5A to 5D. As shown in FIG. 5A, in a simple parallel plate type electrostatic drive type device, a plate-like electrode 502 is arranged to face a plate-like movable beam 501. In this case, regardless of the displacement of the movable beam 501, in the region where the movable beam 501 overlaps the electrode 502, an electric field as indicated by an arrow line is acting substantially perpendicular to the movable beam 501. On the other hand, the electric field is deformed to draw an arc at the end of the movable beam 501. Although the electric field at the end is deformed, the electric field at the end acts to attract the movable beam 501 to the electrode 502.

この場合、可動梁501と電極502の間に印加する電圧を大きくしていくと、図5Bに示すように、可動梁501の変位は大きくなり、ついには静電引力に対してばねの復元力では対応しきれなくなり、可動梁501は姿勢を保てずに電極502に一部が衝突してしまう。   In this case, as the voltage applied between the movable beam 501 and the electrode 502 is increased, the displacement of the movable beam 501 increases as shown in FIG. 5B, and finally the restoring force of the spring against the electrostatic attractive force. In this case, the movable beam 501 cannot collide with the electrode 502 and partly collides with the electrode 502.

以上の構成に対し、図5Cに示すように、電極511に加えて壁電極512を備えている場合、可動梁501の変位が小さいときは、壁電極512および電極511の両方に、可動梁501を図の下方に引き下げる方向に電界が形成される。これに対して、図5Dに示すように、可動梁501構造の変位が大きくなり電極511に近づき、2つの壁電極512の間に可動梁501構造が入り込むと、壁電極512の上部と可動梁501の端部との間に形成される電界は、可動梁501を電極511の側から引き離すような方向(図の上方)に作用する静電力を形成する。   5C, when the wall electrode 512 is provided in addition to the electrode 511, when the displacement of the movable beam 501 is small, the movable beam 501 is connected to both the wall electrode 512 and the electrode 511. An electric field is formed in the direction of pulling down the lower side of the figure. On the other hand, as shown in FIG. 5D, when the displacement of the movable beam 501 structure increases and approaches the electrode 511 and the movable beam 501 structure enters between the two wall electrodes 512, the upper portion of the wall electrode 512 and the movable beam The electric field formed between the end portions of 501 forms an electrostatic force that acts in a direction (upward in the figure) that separates the movable beam 501 from the electrode 511 side.

このため、壁電極512を備える場合、可動梁501の変位が大きくなっても、2つの壁電極512により上方への引き戻し効果が大きく作用するので、上述したような急激な衝突を発生させることなく、可動梁501構造を変位させることが可能となり、MEMSデバイスの使用可能領域を大きくさせることができるようになる。   For this reason, when the wall electrode 512 is provided, even if the displacement of the movable beam 501 increases, the two wall electrodes 512 exert a large upward pulling effect, so that the above-described sudden collision does not occur. The movable beam 501 structure can be displaced, and the usable area of the MEMS device can be increased.

また、壁電極512を用いることで、隣接する電極502からの電界を遮断するためのシールド効果がある。これにより、隣り合うミラー素子間の様々な干渉を抑制できるようになり、複数のミラー素子をより近設させることができる。   Further, by using the wall electrode 512, there is a shielding effect for blocking the electric field from the adjacent electrode 502. Thereby, various interference between adjacent mirror elements can be suppressed, and a plurality of mirror elements can be placed closer to each other.

101…基部、102…埋め込み絶縁層、103…シリコン層、104…第1レジストパターン、105…第2レジストパターン、105a…開口、109a,109a…連結部、113…第1電極パターン、113a…溝部、141a…第1電極、141b…第2電極、142a…第1壁電極、142b…第2壁電極、143a…第1配線、143b…第2配線、184a…第1可動梁、184b…第2可動梁。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Base part, 102 ... Embedded insulating layer, 103 ... Silicon layer, 104 ... 1st resist pattern, 105 ... 2nd resist pattern, 105a ... Opening, 109a, 109a ... Connection part, 113 ... 1st electrode pattern, 113a ... Groove part 141a ... first electrode, 141b ... second electrode, 142a ... first wall electrode, 142b ... second wall electrode, 143a ... first wiring, 143b ... second wiring, 184a ... first movable beam, 184b ... second Movable beam.

Claims (5)

基部とこの基部の上の埋め込み絶縁層とこの埋め込み絶縁層上のシリコン層とを備えたSOI基板の前記シリコン層の上に、第1レジストパターンを形成する第1工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記シリコン層をエッチングし、所定の間隔を開けて1列に配置された複数組の第1電極パターンおよび第2電極パターンと、前記第1電極パターンおよび前記第2電極パターンに接続する第1配線パターンおよび第2配線パターンを形成する第2工程と、
前記第1レジストパターンを除去した後、前記第1電極パターンおよび前記第2電極パターンの中央部に開口を備える第2レジストパターンを形成する第3工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして前記第1電極パターンおよび前記第2電極パターンの中央部をエッチングし、所定の間隔を開けて1列に配置された第1電極および第2電極と、前記第1電極の配列方向の側部に電気的に接続する2つの第1壁電極と、前記第2電極の配列方向の側部に電気的に接続する2つの第2壁電極と、前記第1電極および前記第2電極に接続する第1配線および第2配線とを形成する第4工程と、
前記第2レジストパターンを除去した後、前記SOI基板の上に、一端が固定されて他端が変位可能とされ、他端の側で対向して所定の距離離間し、複数組の前記第1電極および前記第2電極の上部に対応して1列に配置された複数組の第1可動梁および第2可動梁と、隣り合う2組の前記第1可動梁および前記第2可動梁の間に配置されて、これら2組の前記第1可動梁および前記第2可動梁により4箇所で支持されたミラーと、このミラーを支持するために、前記第1可動梁および前記第2可動梁の各々の他端と前記ミラーとを連結する4つの連結部とを形成する第5工程と
を少なくとも備えることを特徴とするMEMS素子の製造方法。
A first step of forming a first resist pattern on the silicon layer of the SOI substrate including a base, a buried insulating layer on the base, and a silicon layer on the buried insulating layer;
The silicon layer is etched using the first resist pattern as a mask, and a plurality of sets of first electrode patterns and second electrode patterns arranged in a line at predetermined intervals, the first electrode patterns, and the second electrode patterns A second step of forming a first wiring pattern and a second wiring pattern connected to the electrode pattern;
After removing the first resist pattern, a third step of forming a second resist pattern having an opening at the center of the first electrode pattern and the second electrode pattern;
The first electrode pattern and the second electrode pattern are etched using the second resist pattern as a mask, and a central portion of the first electrode pattern and the second electrode pattern is etched, and the first electrode and the second electrode arranged in a row at a predetermined interval; Two first wall electrodes electrically connected to side portions in the arrangement direction of the electrodes, two second wall electrodes electrically connected to side portions in the arrangement direction of the second electrodes, the first electrode, and A fourth step of forming a first wiring and a second wiring connected to the second electrode;
After removing the second resist pattern, one end is fixed on the SOI substrate and the other end is displaceable. A plurality of sets of first movable beams and second movable beams arranged in a row corresponding to the upper portions of the electrode and the second electrode, and between two adjacent sets of the first movable beam and the second movable beam. And the mirrors supported at four positions by the two sets of the first movable beam and the second movable beam, and the first movable beam and the second movable beam for supporting the mirror. And a fifth step of forming each of the other ends and four connecting portions for connecting the mirrors. A method for manufacturing a MEMS device, comprising:
請求項1記載のMEMS素子の製造方法において、
前記SOI基板は、基部とこの基部の上の第1埋め込み絶縁層とこの第1埋め込み絶縁層上の第1シリコン層とこの第1シリコン層の上の第2埋め込み絶縁層とこの第2埋め込み絶縁層上の第2シリコン層とを備え、
前記第2工程では、前記第1レジストパターンをマスクとして前記第2シリコン層,前記第2埋め込み絶縁層,および前記第1シリコン層をエッチングし、
前記第4工程では、前記第2レジストパターンをマスクとして前記第2シリコン層および前記第2埋め込み絶縁層をエッチングする
ことを特徴とするMEMS素子の製造方法。
In the manufacturing method of the MEMS element of Claim 1,
The SOI substrate includes a base, a first buried insulating layer on the base, a first silicon layer on the first buried insulating layer, a second buried insulating layer on the first silicon layer, and the second buried insulation. A second silicon layer on the layer,
In the second step, the second silicon layer, the second buried insulating layer, and the first silicon layer are etched using the first resist pattern as a mask,
In the fourth step, the second silicon layer and the second buried insulating layer are etched using the second resist pattern as a mask.
基部とこの基部の上の埋め込み絶縁層とこの埋め込み絶縁層上のシリコン層とを備えたSOI基板の前記シリコン層の上に、第1レジストパターンを形成する第1工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記シリコン層をエッチングし、所定の間隔を開けて1列に配置された複数組の第1開口パターンおよび第2開口パターンを形成する第2工程と、
前記第1レジストパターンを除去した後、前記第1開口パターンおよび前記第2開口パターンを覆う第2レジストパターンを形成する第3工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして前記第1開口パターンおよび前記第2開口パターンが形成された前記シリコン層をエッチングし、所定の間隔を開けて1列に配置された第1電極および第2電極と、前記第1電極の配列方向の側部に電気的に接続する2つの第1壁電極と、前記第2電極の配列方向の側部に電気的に接続する2つの第2壁電極と、前記第1電極および前記第2電極に接続する第1配線および第2配線とを形成する第4工程と、
前記第2レジストパターンを除去した後、前記SOI基板の上に、一端が固定されて他端が変位可能とされ、他端の側で対向して所定の距離離間し、複数組の前記第1電極および前記第2電極の上部に対応して1列に配置された複数組の第1可動梁および第2可動梁と、隣り合う2組の前記第1可動梁および前記第2可動梁の間に配置されて、これら2組の前記第1可動梁および前記第2可動梁により4箇所で支持されたミラーと、このミラーを支持するために、前記第1可動梁および前記第2可動梁の各々の他端と前記ミラーとを連結する4つの連結部とを形成する第5工程と
を少なくとも備えることを特徴とするMEMS素子の製造方法。
A first step of forming a first resist pattern on the silicon layer of the SOI substrate including a base, a buried insulating layer on the base, and a silicon layer on the buried insulating layer;
A second step of etching the silicon layer using the first resist pattern as a mask to form a plurality of sets of first opening patterns and second opening patterns arranged in a row at a predetermined interval;
A third step of forming a second resist pattern covering the first opening pattern and the second opening pattern after removing the first resist pattern;
Etching the silicon layer in which the first opening pattern and the second opening pattern are formed using the second resist pattern as a mask, and a first electrode and a second electrode arranged in a row at a predetermined interval; Two first wall electrodes that are electrically connected to side portions in the arrangement direction of the first electrodes; two second wall electrodes that are electrically connected to side portions in the arrangement direction of the second electrodes; A fourth step of forming a first wiring and a second wiring connected to the first electrode and the second electrode;
After removing the second resist pattern, one end is fixed on the SOI substrate and the other end is displaceable. A plurality of sets of first movable beams and second movable beams arranged in a row corresponding to the upper portions of the electrode and the second electrode, and between two adjacent sets of the first movable beam and the second movable beam. And the mirrors supported at four locations by the two sets of the first movable beam and the second movable beam, and the first movable beam and the second movable beam for supporting the mirror. And a fifth step of forming each of the other ends and the four connecting portions for connecting the mirrors.
請求項3記載のMEMS素子の製造方法において、
前記SOI基板は、基部とこの基部の上の第1埋め込み絶縁層とこの第1埋め込み絶縁層上の第1シリコン層とこの第1シリコン層の上の第2埋め込み絶縁層とこの第2埋め込み絶縁層上の第2シリコン層とを備え、
前記第2工程では、前記第1レジストパターンをマスクとして前記第2シリコン層および前記第2埋め込み絶縁層をエッチングし、
前記第4工程では、前記第2レジストパターンをマスクとして前記第2シリコン層,前記第2埋め込み絶縁層,および前記第1シリコン層をエッチングする
ことを特徴とするMEMS素子の製造方法。
In the manufacturing method of the MEMS element of Claim 3,
The SOI substrate includes a base, a first buried insulating layer on the base, a first silicon layer on the first buried insulating layer, a second buried insulating layer on the first silicon layer, and the second buried insulation. A second silicon layer on the layer,
In the second step, the second silicon layer and the second buried insulating layer are etched using the first resist pattern as a mask,
In the fourth step, the second silicon layer, the second buried insulating layer, and the first silicon layer are etched using the second resist pattern as a mask.
請求項1〜4のいずれか1項のMEMS素子の製造方法により製造したMEMS素子。   The MEMS element manufactured by the manufacturing method of the MEMS element of any one of Claims 1-4.
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