JP2011031344A - マイクロメカニカル構造体およびその製造方法 - Google Patents

マイクロメカニカル構造体およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】マイクロメカニカル構造体の近設される可動部間の電気干渉を抑制するための電界遮蔽構造が、容易に製造できるようにする。
【解決手段】マイクロメカニカル構造体１００は、一端が固定された複数の可動部１３１ａと、隣り合う可動部１３１ａの間に可動部１３１ａとは離間して配置される電界遮蔽構造１１１ａとを備える。マイクロメカニカル構造体１００は、ＳＯＩ基板より構成されている。ＳＯＩ基板を構成するシリコン基部１０１の層に電界遮蔽構造１１１ａが形成され、埋め込み絶縁層１０２の上のシリコン層１０３に、可動部１３１ａが形成されている。また、電界遮蔽構造１１１ａおよび可動部１３１ａは、埋め込み絶縁層１０２に形成された開口領域に配置されるように形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信用の光スイッチング素子および波長選択スイッチなどに使用されるマイクロメカニカル構造体およびその製造方法に関するものである。
静電駆動によるアクチュエータ（可動部）の駆動方式は多くのマイクロマシンで採用されている。特に、将来の通信デバイスの核となることが期待される光スイッチを構成するＭＥＭＳミラーなどはその代表である。このような静電駆動型の可動部が隣接して配置される構造をなす場合、ある可動部を駆動するために直下にある電極に電圧を印加すると、電界の漏れにより近くの可動部も動いてしまう、いわゆる電気干渉が起こる。
例えば、図７に示すように、図中左側および右側の可動部７０２に対向する電極７０１には駆動電圧を供給していない場合であっても、中央の可動部７０２に対向する電極７０１に駆動電圧を供給すると、この中央の電極７０１が左端の可動部７０２に電気的に作用し、左右の可動部７０２が電極７０１方向に引き付けられることがある。なお、図７では、可動部７０２が配列されている方向（ｘ方向）および可動部７０２が変位する方向（ｚ方向）に垂直な断面を示している。従って、例えば、可動部７０２は、図７の紙面前後の方向に延在する長方形の板状に形成されているものである。
例えば、ミラーを可動部として用いて光通信の光信号の方向を切り換える光スイッチでは、上述したような可動部の電気干渉は、光学損失となる。従って、可動部間の電気干渉を低減することは、マイクロマシンの正確な制御にとって重要な技術目標である。このためには、一般的には、電磁気学の原理に基づき、可動部の近くに設けた電気伝導体によって漏れ電界を吸い取り、結果として電界遮蔽に近い状態をつくることが有効である。
この電界遮断のための電気伝導体へのバイアス電圧印加は任意であるが、多くの場合接地される。このような概念に基づく実例としては、ＬＳＩをノイズや放電から守るために、目的とする素子の回りにいわゆるガードリングを配置することが行われる（非特許文献１）。このガードリングは、ＬＳＩの場合、プレーナプロセスによって作製され、能動素子と同層の半導体層に高濃度ドーピングを行い、能動素子を囲う形状に形成している。また、能動素子の上層に、対象となる素子を囲う形状の金属配線を配置する場合もある。
S. M. Sze, "Physics of Semiconductor Devices SECONF EDITION", John Wiley & Sons,Inc. , ISBN: 0-471-05661-8, pp.299-304, 1981.
ガードリングと同様の考え方に基づく構造は、前述したＭＥＭＳデバイスの電気干渉対策にも有用である。しかしながら、このような構造を、ＭＥＭＳデバイスの可動部近くに、後付けで配置することは、微細構造体であるために極めて困難であるという問題がある。
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、マイクロメカニカル構造体の近設される可動部間の電気干渉を抑制するための電界遮蔽構造が、容易に製造できるようにすることを目的とする。
本発明に係るマイクロメカニカル構造体は、シリコンからなる基部と、この基部の上に形成された第１埋め込み絶縁層と、この第１埋め込み絶縁層の上に形成された第１シリコン層と、この第１シリコン層の上に形成された第２埋め込み絶縁層と、この第２埋め込み絶縁層の上に形成された第２シリコン層と、基部に形成された第１開口領域と、この第１開口領域に重なって第１埋め込み絶縁層に形成された第２開口領域と、第１開口領域および第２開口領域に重なって第２埋め込み絶縁層に形成された第３開口領域と、第１開口領域内の第１シリコン層および第２シリコン層のいずれかに形成されて一端が固定された複数の可動部と、第１開口領域内の第２シリコン層および第１シリコン層のいずれかに形成された電界遮蔽構造と、可動部を介して電界遮蔽構造の配置側とは異なる側で可動部に対向する電極とを備える。
本発明に係るマイクロメカニカル構造体の製造方法は、上述したマイクロメカニカル構造体の製造方法であって、第２シリコン層に可動部を形成する工程と、基部に第１開口領域を形成する工程と、第１埋め込み絶縁層に第２開口領域を形成する工程と、第１シリコン層に複数の開口部を形成する工程と、第１シリコン層の開口部を介して第２埋め込み絶縁層をエッチングすることで、第２埋め込み絶縁層に第３開口領域を形成する工程と、可動部を介して電界遮蔽構造の配置側とは異なる側に可動部に対向する電極を配置する工程とを少なくとも備える。
また、本発明に係るマイクロメカニカル構造体は、シリコンからなる基部と、この基部の上に形成された埋め込み絶縁層と、この埋め込み絶縁層の上に形成されたシリコン層と、埋め込み絶縁層に形成された開口領域と、この開口領域内のシリコン層に形成されて一端が固定された複数の可動部と、開口領域内の基部に形成されて、隣り合う可動部の間に可動部とは離間して配置される櫛歯部を備える電界遮蔽構造と、可動部を介して電界遮蔽構造の配置側とは異なる側で可動部に対向する電極とを備える。
また、本発明に係るマイクロメカニカル構造体の製造方法は、上述したマイクロメカニカル構造体の製造方法であって、シリコン層に可動部を形成する工程と、基部に電界遮蔽構造を形成する工程と、可動部を形成した領域の第２埋め込み絶縁層をエッチングすることで、第２埋め込み絶縁層に開口領域を形成する工程と、可動部を介して電界遮蔽構造の配置側とは異なる側に可動部に対向する電極を配置する工程とを備える。
以上説明したように、本発明によれば、シリコンからなる基部，この基部の上に形成された埋め込み絶縁層，および埋め込み絶縁層の上に形成されたシリコン層を用いて可動部および電界遮蔽構造を形成するようにしたので、マイクロメカニカル構造体の近設される可動部間の電気干渉を抑制するための電界遮蔽構造が、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。
本発明の実施の形態１におけるマイクロメカニカル構造の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１におけるマイクロメカニカル構造の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態１におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態１におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態１におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態１におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態２におけるマイクロメカニカル構造の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態２におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態２におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態２におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態２におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態２におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態２におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態２におけるマイクロメカニカル構造の製造方法を説明するための工程図である。 本発明の実施の形態２における他のマイクロメカニカル構造の構成を示す斜視図である。 可動部の電気干渉を説明するための断面図である。
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。
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について説明する。まず、本実施の形態におけるマイクロメカニカル構造体について説明する。図１の断面図に示すように、マイクロメカニカル構造体１００は、一端が固定された複数の可動部１３１ａと、隣り合う可動部１３１ａの間に可動部１３１ａとは離間して配置される電界遮蔽構造１１１ａとを備える。
マイクロメカニカル構造体１００は、よく知られたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板より構成されている。ＳＯＩ基板を構成するシリコン基部１０１の層に電界遮蔽構造１１１ａが形成され、埋め込み絶縁層１０２の上のシリコン層（ＳＯＩ層）１０３に、可動部１３１ａが形成されている。また、電界遮蔽構造１１１ａおよび可動部１３１ａは、埋め込み絶縁層１０２に形成された開口領域に配置されるように形成されている。
電界遮蔽構造１１１ａおよび可動部１３１ａは、例えば、接地電位に接続されていればよい。例えば、シリコン基部１０１が接地されていれば、シリコン基部１０１に一体に形成されている電界遮蔽構造１１１ａは、接地電位とされる。
また、マイクロメカニカル構造体１００には、電極基板１５０が対向して配置されている。例えば、電極基板１５０の上に、図示しない支持部によりマイクロメカニカル構造体１００が支持されている。電極基板１５０には、基板１５１の上に絶縁層１５２を介して複数の電極１５３ａが形成されている。各電極１５３ａが、可動部１３１ａに対向して配置されている。各電極１５３ａは、可動部１３１ａを介して電界遮蔽構造１１１ａの配置側とは異なる側で可動部１３１ａに対向して設けられている。
例えば、図２の斜視図に示すように、マイクロメカニカル構造体１００は、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て１列に配置された可動部１３１ａおよび可動部１３１ｂを備える。また、可動部１３１ａおよび可動部１３１ｂと１列に配列され、可動部１３１ａおよび可動部１３１ｂの間に回動可能に連結された可動体１３３とを備える。可動体１３３は、１対の連結部１３２ａおよび連結部１３２ｂにより、可動部１３１ａおよび可動部１３１ｂの各々の他端と連結されている。この場合、可動部１３１ａおよび可動部１３１ｂは、可動体１３３を支持する梁として機能する。
なお、図示していないが、可動部１３１ｂにおいても、可動部１３１ａと同様に、電極基板１５０の上に電極が対向して配置されている。また、電極基板１５０においては、図示していないが、絶縁像１５２に形成された接続部を介して各電極に接続する配線が、基板１５１に形成されている。
ここで、例えば、いずれかの可動部１３１ａ，可動体１３３，および可動部１３１ｂの組において、可動部１３１ａが電極基板１５０の側に撓めば、可動体１３３は、連結部１３２ｂを支点として連結部１３２ａの側が、電極基板１５０の側に引き寄せられる。この結果、可動体１３３は、電極基板１５０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。なお、図１，２において、可動部１３１ａ，可動部１３１ｂが延在している方向がｙ軸方向である。これは、可動部１３１ａ，可動体１３３，および可動部１３１ｂが配列されている方向である。従って、図１は、複数の可動部１３１ａが配列されている方向（図２のｘ軸方向）の断面を示している。
例えば、可動体１３３の表面に、金やアルミニウムなどから構成された反射膜を形成しておけば、赤外領域の光を反射することが可能となる。このようにすることで、本実施の形態におけるマイクロメカニカル構造体１００を電極基板１５０と組み合わせれば、光スイッチとして機能させることができる。
また、マイクロメカニカル構造体１００は、電界遮蔽構造１１１ａ（および電界遮蔽構造１１１ｂ）を備えているので、例えば可動部１３１ａを変位させる時に発生する電極１５３ａからの漏れ電界は、接地されている電界遮蔽構造１１１ａに向かうようになる。これにより、隣接する可動部１３１ａへの影響は小さくなり、電気干渉が低減できるようになる。なお、可動部１３１ａおよび電界遮蔽構造１１１ａは、接地されている必要はなく、これらが等電位とされていればよい。
次に、本実施の形態におけるマイクロメカニカル構造体の製造方法について説明する。
まず、図３Ａに示すように、シリコン基部１０１，埋め込み絶縁層１０２，およびＳＯＩ層１０３を備えるＳＯＩ基板のＳＯＩ層１０３に、可動部１３１ａを形成する。例えば、ＳＯＩ層１０３は、層厚５μｍ、埋め込み絶縁層１０２は、層厚１０μｍ、シリコン基部１０１は、板厚３８５μｍである。ＳＯＩ基板は、例えば、シリコン基部が電気伝導性を有していればよい。通常に市販されているＳＯＩ基板の場合、高抵抗あるいは半絶縁の指定をしない限り、シリコン基部１０１やＳＯＩ層１０３の抵抗率が、数百Ωｃｍ程度であり、充分である。本実施の形態では、１００Ωｃｍ以下という仕様のＳＯＩ基板を用いる。
なお、図示していないが、可動部１３１ａの形成と共に、これと対をなす可動部と、これらの間に連結部で連結される可動体も同時に、ＳＯＩ層１０３に形成される。例えば、可動部１３１ａの部分に着目すると、複数の可動部１３１ａが、櫛歯状にＳＯＩ層１０３に形成される。
この可動部１３１ａの形成では、公知のフォトリソグラフィ技術で形成したレジストパターンをマスクとし、ＳＯＩ層１０３を、例えばＩＣＰＲＩＥなど、公知のエッチング技術で選択的にエッチングすればよい。このエッチングでは、埋め込み絶縁層１０２がエッチングストップ層として機能する。なお、レジストパターンは、パターニングの後に除去する。
次に、図３Ｂに示すように、可動部１３１ａなどの各構造体を形成したＳＯＩ層１０３の上に、保護膜３０１を形成する。例えば、ポリベンゾオキサゾールから構成された有機樹脂を塗布し、これを加熱して硬化させることで、保護膜３０１が形成できる。なお、ポリベンゾオキサゾールに限らず、公知の厚膜レジストを用いてもよく、またポリイミド樹脂を用いてもよい。保護膜３０１により、可動部１３１ａなどの可動構造体の表面を保護し、また、ウエット処理に伴う液圧などプロセス中のさまざまな力学的ダメージに対する保護を行う。
次に、図３Ｃに示すように、ＳＯＩ基板の裏面側からのパターニングにより、シリコン基部１０１に電界遮蔽構造１１１ａを形成する。公知のフォトリソグラフィ技術により形成したレジストパターンをマスクとし、例えばＩＣＰＲＩＥなど、公知のエッチング技術によりシリコン基部１０１を選択的にエッチングすればよい。ここで用いるレジストパターンは、既に形成されている隣り合う可動部１３１ａの間に、各々の櫛歯の部分が配置される櫛歯状の形状（平面視）であればよい。このエッチングにおいても、埋め込み絶縁層１０２がエッチングストップ層として機能する。
このようなパターニングにより、シリコン基部１０１には、枠部１０１ａの内側の空間に、複数の電界遮蔽構造１１１ａが形成できる。各電界遮蔽構造１１１ａは、枠部１０１ａに一体に形成されて連結されている。ここで、このようなアスペクト比が高いエッチングの場合は、加工変換差のために電界遮蔽構造１１１ａの断面形状が方形にならずに楔型になることもある。しかしながら、電界遮蔽構造１１１ａは、隣り合う可動部１３１ａの間に、これらと接触することなく配置されていればよく、断面が矩形である必要はないことはいうまでもない。なお、レジストパターンは、パターニングの後に除去する。
次に、図３Ｄに示すように、可動部１３１ａと電界遮蔽構造１１１ａとの間（枠部１０１ａの内側の領域）の埋め込み絶縁層１０２を除去する。例えば、フッ化水素気相エッチングを用いることで、酸化シリコンから構成されている埋め込み絶縁層１０２の除去ができる。なお、希弗酸溶液を用いたウエットエッチングを用いてもよい。
次に、保護膜３０１を除去する。例えば、酸素プラズマを用いたアッシングにより保護膜３０１が除去できる。これにより、図３Ｅに示すように、一端が固定された複数の可動部１３１ａと、隣り合う可動部１３１ａの間に可動部１３１ａおよび可動部１３１ａとは離間して配置される電界遮蔽構造１１１ａとが形成される。図３Ｅでは、可動部１３１ａおよび電界遮蔽構造１１１ａの識別が容易となるように、断面の部分をグレーで示している。保護膜３０１を除去することで、可動部１３１ａなどの可動構造体が動作（変位）可能な状態となる。
上述した本実施の形態によれば、ＳＯＩ基板を用い、このＳＯＩ層に可動構造体を形成し、シリコン基部に電界遮蔽構造を形成しているので、微細なマイクロメカニカル構造体における電界遮蔽構造が、容易に製造できるようになる。
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。まず、本実施の形態におけるマイクロメカニカル構造体について説明する。図４の斜視図に示すように、マイクロメカニカル構造体４００は、一端が固定された複数の可動部４５１を備える。可動部４５１は、一端が固定されて他端が変位可能とさた可動構造体である。本例では、３つの可動部４５１を備える場合を例に説明する。
また、本実施の形態におけるマイクロメカニカル構造体４００は、複数の可動部４５１と離間して配置される板状の電界遮蔽構造４３１を備える。電界遮蔽構造４３１は、この周辺部が、開口領域（第１開口領域，第２開口領域）４１２を備える支持部４１１に固定されている。また、各可動部４５１は、支持部４１１と同形状に形成された枠部４５０に連結して一体に形成されている。また、可動部４５１は、開口領域４１２に対応する領域に配置されている。
マイクロメカニカル構造体４００は、よく知られた２層ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板より構成されている。２層ＳＯＩ基板は、シリコン基部４０１と、シリコン基部４０１の上に配置された第１埋め込み絶縁層４０２と、第１埋め込み絶縁層４０２の上に形成された第１シリコン層（第１ＳＯＩ層）４０３と、第１ＳＯＩ層４０３の上に配置された第２埋め込み絶縁層４０４と、第２埋め込み絶縁層４０４の上に形成された第２シリコン層（第２ＳＯＩ層）４０５とを備える。
このように構成された２層ＳＯＩ基板を構成する第１ＳＯＩ層４０３に、電界遮蔽構造４３１が形成されている。また、第２ＳＯＩ層４０５に、枠部４５０および可動部４５１が形成されている。また、支持部４１１は、シリコン基部４０１および第１埋め込み絶縁層４０２に形成されている。従って、開口領域４１２は、シリコン基部４０１に形成された部分（第１開口領域）と、これに重なって第１埋め込み絶縁層４０２に形成された部分（第２開口領域）とから構成されている。また、第２埋め込み絶縁層４０４が、枠部４５０と同形状に形成され、可動部４５１と電界遮蔽構造４３１との間に空間（第３開口領域）を備える構成となっている。
ところで、電界遮蔽構造４３１および可動部４５１は、例えば、接地電位に接続されていればよい。例えば、第１ＳＯＩ層４０３が接地されていれば、第１ＳＯＩ層４０３に一体に形成されている電界遮蔽構造４３１は、接地電位とされる。なお、電界遮蔽構造４３１には、複数の開口部４３１ａが形成されている。
本実施の形態では、可動部４５１が、電界遮蔽構造４３１（枠部４５０）の終端（縁）より適当な長さだけ張り出した構造としている。このこの張り出した部分に金属膜を形成してミラーとして用いることができる。この場合、可動部４５１に対向して配置される電極は、電界遮蔽構造４３１の形成領域に収まるように配置することが、漏れ電界の遮蔽に有効であることは当業者であれば容易に推察できるであろう。
本実施の形態におけるマイクロメカニカル構造体４００は、電界遮蔽構造４３１を備えているので、可動部４５１を変位させる時に発生する対応する電極からの漏れ電界は、接地されている電界遮蔽構造４３１に向かうようになる。これにより、隣接する可動部４５１への影響は小さくなり、電気干渉が低減できるようになる。なお、可動部４５１および電界遮蔽構造４３１は、接地されている必要はなく、これらが等電位とされていればよい。
次に、本実施の形態におけるマイクロメカニカル構造体の製造方法について説明する。
まず、図５Ａに示すように、シリコン基部４０１，第１埋め込み絶縁層４０２，第１ＳＯＩ層４０３，第２埋め込み絶縁層４０４，および第２ＳＯＩ層４０５を備える２層ＳＯＩ基板の第２ＳＯＩ層４０５に、可動部４５１を形成する。例えば、複数の可動部４５１が、櫛歯状に第２ＳＯＩ層４０５に形成される。
例えば、各ＳＯＩ層は、層厚１０μｍ、各埋め込み絶縁層は、層厚１μｍ、シリコン基部４０１は、板厚６０３μｍである。２層ＳＯＩ基板は、例えば、シリコン基部が電気伝導性を有していればよい。通常に市販されている２層ＳＯＩ基板の場合、高抵抗あるいは半絶縁の指定をしない限り、シリコン基部４０１や各ＳＯＩ層の抵抗率が、数百Ωｃｍ程度であり、充分である。本実施の形態では、２００Ωｃｍ以下という仕様の２層ＳＯＩ基板を用いる。
可動部４５１の形成では、公知のフォトリソグラフィ技術で形成したレジストパターンをマスクとし、第２ＳＯＩ層４０５を、例えばＩＣＰＲＩＥなど、公知のエッチング技術で選択的にエッチングすればよい。このエッチングでは、第２埋め込み絶縁層４０４がエッチングストップ層として機能する。なお、レジストパターンは、パターニングの後に除去する。
次に、図５Ｂに示すように、可動部４５１を形成した第２ＳＯＩ層４０５の上に、保護膜５０１を形成する。例えば、ポリベンゾオキサゾールなどから構成された有機樹脂を塗布し、これを加熱して硬化させることで、保護膜５０１が形成できる。なお、ポリベンゾオキサゾールに限らず、公知の厚膜レジストを用いてもよく、またポリイミド樹脂を用いてもよい。保護膜５０１により、可動部４５１の表面を保護し、また、ウエット処理に伴う液圧などプロセス中のさまざまな力学的ダメージに対する保護を行う。
次に、図５Ｃに示すように、２層ＳＯＩ基板の裏面側からのパターニングにより、シリコン基部４０１に、開口領域４１２を備える支持部４１１を形成する。なお、この段階で形成される開口領域４１２は、シリコン基部４０１に形成される部分（第１開口領域）である。公知のフォトリソグラフィ技術により形成したレジストパターンをマスクとし、例えばＩＣＰＲＩＥなど、公知のエッチング技術によりシリコン基部４０１を選択的にエッチングすればよい。このエッチングにおいては、第１埋め込み絶縁層４０２がエッチングストップ層として機能する。
次に、図５Ｄに示すように、開口領域４１２に露出する第１埋め込み絶縁層４０２を除去して第１ＳＯＩ層４０３の表面を露出させ、電界遮蔽構造４３１を形成する。開口領域４１２に露出する第１ＳＯＩ層４０３が、電界遮蔽構造４３１となる。なお、この工程では、開口領域４１２の第１埋め込み絶縁層４０２の部分（第２開口領域）が形成されることになる。例えば、フッ化水素気相エッチングを用いることで、酸化シリコンから構成されている第１埋め込み絶縁層４０２のエッチングができる。なお、希弗酸溶液を用いたウエットエッチングを用いてもよい。
次に、図５Ｅに示すように、２層ＳＯＩ基板の裏面側より、開口領域４１２に露出する第１ＳＯＩ層４０３の上に、開口パターン５２１を備えるレジストパターン５０２を形成する。次に、レジストパターン５０２をマスクとして第１ＳＯＩ層４０３を選択的にエッチングし、図５Ｆに示すように、電界遮蔽構造４３１（第１ＳＯＩ層４０３）に、開口部４３１ａを形成する。例えばＩＣＰＲＩＥなど、公知のエッチング技術により電界遮蔽構造４３１を選択的にエッチングすればよい。このエッチングでは、第２埋め込み絶縁層４０４が、エッチングストップ層として機能する。
なお、図５Ｆでは、レジストパターンを除去した状態を示している。開口部４３１ａは、後述する第２埋め込み絶縁層４０４のエッチング除去において、エッチャントが有効に作用するために形成する。また漏れ電界を有効に遮蔽する目的のためには、電界遮蔽構造４３１に形成する開口部４３１ａは、可動部４５１の間よりも、可動部４５１の上部に設けることが望ましい。なお、レジストパターンは、開口部４３１ａを形成した後に除去する。
次に、図５Ｇに示すように、可動部４５１と電界遮蔽構造４３１と間（枠部４１１の内側の領域）の第２埋め込み絶縁層４０４を除去する。例えば、フッ化水素気相エッチングを用い、開口部４３１を介してエッチャントを作用させることで、酸化シリコンから構成されている第２埋め込み絶縁層４０４の選択的な除去ができる。なお、希弗酸溶液を用いたウエットエッチングを用いてもよい。これにより、可動部４５１と電界遮蔽構造４３１との間に空間（第３開口領域）が形成される。
次に、保護膜５０１を除去する。例えば、酸素プラズマを用いたアッシングにより保護膜５０１が除去できる。これにより、図５Ｈに示すように、一端が固定された複数の可動部４５１と、可動部４５１とは離間して配置される電界遮蔽構造４３１とが形成される。図５Ｈでは、可動部４５１および電界遮蔽構造４３１の識別が容易となるように、断面の部分をグレーで示している。保護膜５０１を除去することで、可動部４５１が動作（変位）可能な状態となる。
上述した本実施の形態によれば、２層ＳＯＩ基板を用い、この基体部側の第１ＳＯＩ層に板状の電界遮蔽構造を形成し、第２ＳＯＩ層に可動構造体を形成しているので、微細なマイクロメカニカル構造体における電界遮蔽構造が、容易に製造できるようになる。なお、可動構造体の上部の領域が開放する開口領域を電界遮蔽構造に形成してもよい。この場合、前述した実施の形態１と同様に、隣り合う可動構造体の間に板状の複数の櫛歯部を備える電界遮蔽構造となる。前述した開口部４３１ａのパターニングの時に、開口部４３１ａではなく、櫛歯の形状を第１ＳＯＩ層４０３に形成すればよい。
ここで、マイクロメカニカル構造体４００には、例えば、各可動部４５１に対向配置される電極を備える電極基板が対向して配置されて用いられる。また、マイクロメカニカル構造体４００は、可動部４５１の延在方向に対向して形成されて一対をなす可動部を備え、これら一対の可動部の間に、一対の連結部で連結される可動体を備えて構成することも可能である。図６は、可動体４５３が、連結部４５２ａ，４５２ｂで連結されている状態を示す斜視図である。なお、図６では、一対をなすもう一方の可動部および電界遮蔽構造は省略して示していない。これらの構成は、前述した実施の形態１に同様である。
なお、上述では、第１ＳＯＩ層に電界遮蔽構造を形成し、第２ＳＯＩ層に可動部を形成したが、これに限るものではない。第２ＳＯＩ層に電界遮蔽構造を形成し、第１ＳＯＩ層に可動部を形成してもよい。これらは、設計事項であり、本発明の趣旨を損ねない範囲において、可動部の用途に応じ、電界遮蔽構造は種々の構造を取り得、この製造には種々のプロセスを用いることが可能であることは言うまでも無い。
１００…マイクロメカニカル構造体、１０１…シリコン基部、１０２…埋め込み絶縁層、１０３…シリコン層（ＳＯＩ層）、１１１ａ…電界遮蔽構造、１３１ａ…可動部、１５０…電極基板、１５１…基板、１５２…絶縁層、１５３ａ…電極。

Claims (4)

  1. シリコンからなる基部と、
    この基部の上に形成された第１埋め込み絶縁層と、
    この第１埋め込み絶縁層の上に形成された第１シリコン層と、
    この第１シリコン層の上に形成された第２埋め込み絶縁層と、
    この第２埋め込み絶縁層の上に形成された第２シリコン層と、
    前記基部に形成された第１開口領域と、
    この第１開口領域に重なって前記第１埋め込み絶縁層に形成された第２開口領域と、
    前記第１開口領域および前記第２開口領域に重なって前記第２埋め込み絶縁層に形成された第３開口領域と、
    前記第１開口領域内の前記第１シリコン層および前記第２シリコン層のいずれかに形成されて一端が固定された複数の可動部と、
    前記第１開口領域内の前記第２シリコン層および前記第１シリコン層のいずれかに形成された電界遮蔽構造と、
    前記可動部を介して前記電界遮蔽構造の配置側とは異なる側で前記可動部に対向する電極と
    を備えることを特徴とするマイクロメカニカル構造体。
  2. 請求項１記載のマイクロメカニカル構造体の製造方法であって、
    前記第２シリコン層に前記可動部を形成する工程と、
    前記基部に前記第１開口領域を形成する工程と、
    前記第１埋め込み絶縁層に前記第２開口領域を形成する工程と、
    前記第１シリコン層に複数の開口部を形成する工程と、
    前記第１シリコン層の前記開口部を介して前記第２埋め込み絶縁層をエッチングすることで、前記第２埋め込み絶縁層に前記第３開口領域を形成する工程と、
    前記可動部を介して前記電界遮蔽構造の配置側とは異なる側に前記可動部に対向する前記電極を配置する工程と
    を少なくとも備えることを特徴とするマイクロメカニカル構造体の製造方法。
  3. シリコンからなる基部と、
    この基部の上に形成された埋め込み絶縁層と、
    この埋め込み絶縁層の上に形成されたシリコン層と、
    前記埋め込み絶縁層に形成された開口領域と、
    この開口領域内の前記シリコン層に形成されて一端が固定された複数の可動部と、
    前記開口領域内の前記基部に形成されて、隣り合う前記可動部の間に前記可動部とは離間して配置される櫛歯部を備える電界遮蔽構造と、
    前記可動部を介して前記電界遮蔽構造の配置側とは異なる側で前記可動部に対向する電極と
    を備えることを特徴とするマイクロメカニカル構造体。
  4. 請求項３記載のマイクロメカニカル構造体の製造方法であって、
    前記シリコン層に前記可動部を形成する工程と、
    前記基部に前記電界遮蔽構造を形成する工程と、
    前記可動部を形成した領域の前記第２埋め込み絶縁層をエッチングすることで、前記第２埋め込み絶縁層に前記開口領域を形成する工程と、
    前記可動部を介して前記電界遮蔽構造の配置側とは異なる側に前記可動部に対向する前記電極を配置する工程と
    を備えることを特徴とするマイクロメカニカル構造体の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012253868A (ja) * 2011-06-01 2012-12-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 静電変換装置および静電変換装置の製造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002236263A (ja) * 2001-02-08 2002-08-23 Olympus Optical Co Ltd 静電アクチュエーター及びミラーアレイ
JP2003315724A (ja) * 2002-04-26 2003-11-06 Ricoh Co Ltd 振動ミラーとその製造方法、光走査装置、画像形成装置
JP2004117525A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 Hitachi Cable Ltd 光スイッチ
JP2004532742A (ja) * 2000-11-07 2004-10-28 ローベルト　ボツシユ　ゲゼルシヤフト　ミツト　ベシユレンクテル　ハフツング マイクロ構造エレメント
WO2007080789A1 (ja) * 2006-01-12 2007-07-19 Nippon Telegraph And Telephone Corporation ミラー素子およびミラー素子の製造方法
JP2007240728A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> マイクロミラー装置およびミラーアレイ
WO2008129988A1 (ja) * 2007-04-19 2008-10-30 Nippon Telegraph And Telephone Corporation マイクロミラー素子及びマイクロミラーアレイ
JP2010185931A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Ｍｅｍｓ素子の製造方法およびｍｅｍｓ素子

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004532742A (ja) * 2000-11-07 2004-10-28 ローベルト　ボツシユ　ゲゼルシヤフト　ミツト　ベシユレンクテル　ハフツング マイクロ構造エレメント
JP2002236263A (ja) * 2001-02-08 2002-08-23 Olympus Optical Co Ltd 静電アクチュエーター及びミラーアレイ
JP2003315724A (ja) * 2002-04-26 2003-11-06 Ricoh Co Ltd 振動ミラーとその製造方法、光走査装置、画像形成装置
JP2004117525A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 Hitachi Cable Ltd 光スイッチ
WO2007080789A1 (ja) * 2006-01-12 2007-07-19 Nippon Telegraph And Telephone Corporation ミラー素子およびミラー素子の製造方法
JP2007240728A (ja) * 2006-03-07 2007-09-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> マイクロミラー装置およびミラーアレイ
WO2008129988A1 (ja) * 2007-04-19 2008-10-30 Nippon Telegraph And Telephone Corporation マイクロミラー素子及びマイクロミラーアレイ
JP2010185931A (ja) * 2009-02-10 2010-08-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Ｍｅｍｓ素子の製造方法およびｍｅｍｓ素子

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012253868A (ja) * 2011-06-01 2012-12-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 静電変換装置および静電変換装置の製造方法

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