JP4542226B2 - 埋込接続を備えた微小集積構造、特に、ハードディスクドライブユニット用の集積マイクロアクチュエータを製造する方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋込接続を備えた微小集積構造、特に、ハードディスクドライブユニット用の集積マイクロアクチュエータを製造するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
公知のように、ハードディスクは、パーソナルコンピュータ内にデータを記憶するために最も普及した媒体である。その結果、ハードディスクは非常に大量に生産され、最大データ記憶容量は年々増加している。ハードディスクはドライブユニットによって読み書きされ、ドライブユニットの一般的な構造は図１及び図２で示され、以下記述される。
【０００３】
特に、図１は回転式のドライブユニット１を示している。ドライブユニット１は、支持体３に固定されたモータ２（「ボイスコイルモータ」とも呼ばれている）を有する。支持体３は、横方向から見られた時に（図２参照）Ｅ形状のため、通常Ｅ状ブロックと呼ばれている。支持体３は複数のアーム４を有し、各アーム４は、片持ち梁方式で固定された鋼鉄製ブレードによって形成したサスペンション５を保持している。各サスペンション５は、支持体３に固定されていない端部に、ジンバル（gimbal）又は撓み部８と呼ばれ、鋼鉄製の接続部品を有している。その接続部品は、スライダー６とも呼ばれる読み出し及び（又は）書き込み（Ｒ／Ｗ）変換器を保持している。Ｒ／Ｗ変換器はハードディスク７の表面に面するように（動作状態内に）配列されている。
【０００４】
スライダー６は支持体軸受けによって形成され、それに固定されている。スライダー６は、実際のＲ／Ｗ装置を形成する磁気／抵抗及び誘導のＲ／Ｗヘッド（a magneto / resistive and inductive R / W head ）９である。電線（図示せず）はＲ／Ｗヘッド９から撓み部８とサスペンション５とに沿って信号処理装置（図示せず）まで達している。信号処理装置は、パーソナルコンピュータのマザーボードに、又は、データ記憶ハードディスクから成る他の装置に固定されている。
【０００５】
最近、商業的に利用可能であるハードディスク用のＲ／Ｗ装置では、スライダー６が撓み部８に直に接着されている。スライダー６の位置においてもっと正確且つ微細な制御を行うために、ダブルアクチュエーション段階を使うことが既に提案されている。ダブルアクチュエーション段階（double actuation stage）は、 第１コーサーアクチュエーション段階と第２アクチュエーション段階とを有する。第１コーサーアクチュエーション段階は、おおよそのトラックサーチを実行した時、ハードディスク７を横切って支持体３、サスペンション５、撓み部８、及びスライダー６によって形成された組立体に取って代わるモータ２から成る。第２アクチュエーション段階は、スライダー６と撓み部８との間に配列され、トラックをサーチした時、スライダー６の位置の更に微細な制御を行う集積マイクロアクチュエータ１０から成る。
【０００６】
異なった技術は集積マイクロアクチュエータ、例えば、表面マイクロマシン（surface micromachining）を製造するために提案され、半導体材料ウエハ上に被覆された半導体材料の多結晶質表面膜、エレクトロガルバニック成長（electrogalvanic growth）、又は、マイクロエレクトロニクスで通常使用されているのと異なる特別な過程（ad hoc process）を利用している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
表面マイクロマシンの技術を使った提案方法は、制御及び駆動回路を備えたマイクロアクチュエータの集積を許容せず、又は、低出力で非常に高価な次期機械ステップ（post-machining）を含むという欠点を有している。
【０００８】
他の公知解決法は、ニッケル又はその混合物のような可塑性材料の使用を含んでいる。しかしながら、これらの解決法もまた欠点から逃れられない。ニッケルは力学エネルギーを内部で分散させるけれども、ニッケルのプラスティック的な作用は、端部装置（end device）における最終的な特性制御を、特に高価且つ困難にしている。
【０００９】
同一出願人の名前で１９９７年１０月２９日付けの欧州特許出願第９７８３０５３７．３号は、半導体材料ウエハのエピタキシャル膜に形成された集積マイクロアクチュエータを製造するための方法を説明している。特に、この特許出願で記載された解決法によれば、埋込内部接続領域が単結晶質シリコン基板に形成され、それから、二酸化ケイ素から成る犠牲領域と分離領域とが基板表面上に形成される。それから、多結晶質シリコンシード膜が基板と二酸化ケイ素領域との上に被覆され、二酸化ケイ素領域上の多結晶質と他の場所では単結晶質とであるエピタキシャル膜が成長される。それから、回路の電気部品はエピタキシャル膜における単結晶質部の範囲内、及びその上に形成されているが、マイクロアクチュエータを形成するために必要な伝導性領域（または導電領域）は多結晶質部内に形成されている。それから、エピタキシャル膜がエッチングされてロータとステータとを形成し、お互いから分離する。最後に、犠牲領域が除去され、移動自在構造がウエハの静止から解放される。
【００１０】
この解決法は、力学的特性に関して非常に有利であるけれども、移動自在構造の配置における低減リスクと、他の公知解決法に比較された低製造コストとのため、問題を有している。その問題は、アクチュエータの様々な領域にバイアスをかけるのに要する埋込Ｎ型接続領域と、相互に直面する領域内でエピタキシャル成長のために要するＰ型シード膜との間に、ＰＮ接続が存在することである。これらのＰＮ接続は、低い、特に、制御不能な破壊電圧を有している。この破壊電圧は、マイクロアクチュエータにおける適用可能な動作バイアス電圧を制限している。
【００１１】
それ故、本発明の目的は、上述の解決法に関連する問題を克服し、実用的なバイアス電圧値を増大することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、微小集積構造を製造するための方法は、請求項１で記載されたように、与えられている。更に、微小集積構造は、請求項７で記載されたように、形成されている。
【００１３】
本発明を図示するために、本発明の好適な実施の形態が、添付図面に関して限定されることなく説明されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図３は、ハードディスクドライブユニット（図示せず）内で実用的な回転式静電タイプのマイクロアクチュエータ１０を示している。マイクロアクチュエータ１０の一部分だけが、軸対称を考慮してそのままの状態で示されている。
【００１５】
マイクロアクチュエータ１０は、ステータ１７と、ステータ１７に静電的に接続されたロータ１１とから成る。
【００１６】
ロータ１１は、略円形状である吊り下げ重り１２と、吊り下げ重り１２から外方へ放射状に延びた複数の移動自在アーム１３とを有している。各移動自在アーム１３は、略周方向へ延び、お互いから等距離である複数の移動自在電極１４を保持している。ロータ１１はまた、固定されたバイアス領域１６を介してロータ１１を支持すると共にバイアスをかけるための可撓性サスペンション且つ据え付け部材（スプリング１５）を備えている。
【００１７】
ステータ１７は放射状に延びた複数の固定アーム１８，１９を有し、各固定アームは複数の固定電極２０を保持している。特に、各移動自在アーム１３は、それに関連して（associated thereto）、固定アーム１８，１９によって形成された一対の固定アームを有している。各一対の固定アーム１８，１９における固定電極２０は、関係する移動自在アーム１３に向かって延び、移動自在電極１４の間に配列され、又は組み合わされている。固定アーム１８はそれぞれの移動自在アーム１３の同じ側（例えば、右側）に全て配列され、バイアス領域２１によって同じ電位に全てバイアスをかけられている。同様に、固定アーム１９は、それぞれの移動自在アーム１３の他の側（例えば、左側）に全て配列され、バイアス領域２２によって同じ電位に全てバイアスをかけられている。
【００１８】
固定アーム１８，１９は異なる電位でバイアスをかけられ、移動自在アーム１３に関して二つの電位差を生み出し、いずれかの方向へロータ１１の回転を発生させる。
【００１９】
マイクロアクチュエータ１０を製造するための方法が、折線に沿って断面された図４〜図１０に関して説明されるだろう。図４〜図１０はスプリング１５と固定アーム１８との埋込接触を示している。固定アーム１９は固定アーム１８と類似の方法で接続されている。
【００２０】
詳細には、Ｐ型半導体材料（シリコン）の単結晶質基板３１によって形成されたウエハ３０から始まって、最初に、Ｎ型埋込接続領域を形成するためにアンチモンイオンにおける光学マスキング及び選択的打ち込みステップ（a phototechnical masking and selective implantation step）が実行される。特に、図４は、スプリング（図３における符号１５）を電気的に接続するための埋込接続領域３２ａと、固定アーム（図３における符号１８）を電気的に接続するための埋込接続領域３２ｂとを示している。それから、第１エピタキシャル成長が得られると、好ましくは厚さ１０ミクロンで抵抗１５Ω／ｃｍを備えたＰ型単結晶質エピタキシャル領域３３が形成される。こうして、図４に依る構造が得られる。
【００２１】
その後、単結晶質エピタキシャル領域３３の表面は酸化され、約５００ｎｍの厚さを備えたパッド酸化膜３６が形成される。マスクされた選択的なＰＯＣｌ3 の打ち込み、及び、次のＰＯＣｌ3 の拡散が実行され、単結晶質エピタキシャル領域３３の板厚方向に渡って延び、且つ埋込接続領域３２ａ，３２ｂに直接接触したＮ型下方食い込み領域（N-type lower sinker regions）が形成される。それ故、図５に依る構造が得られ、下方食い込み領域は、埋込接続領域３２ａ，３２ｂにおける放射状内部及び外部の端部付近にそれぞれ符号３５ａ，３５ｂで示されている。
【００２２】
それから、窒化ケイ素膜３７がパッド酸化膜３６上に被覆される。それから、窒化ケイ素膜３７が形成され、選択的に除去されて単結晶質エピタキシャル領域３３の表面を選択的に覆った符号３８の保護領域が得られる。その後に、単結晶質エピタキシャル領域の表面のうち保護領域３６，３７で覆われていない部分が選択的（locally）に酸化され、酸化物領域を形成する。酸化物領域は、例えば厚さ２μｍの犠牲領域４０と埋込酸化物領域４１とから成る。こうして、図６に依る構造が得られる。
【００２３】
それから、埋込内部接続領域３２ａ，３２ｂに接触させるつもりである保護領域３８の部分と、アクチュエータ領域（図７の右側及び左側の端部）の外側に配列された保護領域３８の部分とが除去される。特に、保護領域３８は回路地帯（図示せず）の下方で除去される。開口４２が、犠牲酸化物領域４０と、（放射状の内部下方食い込み領域３５ａ内で）それに最も近い埋込酸化物領域４１との間に形成される。それ故、図７の構成が得られる。その図面内では、簡単にするため、窒化ケイ素膜３７の下方のパッド酸化物膜３６が図示されていない。
【００２４】
それから、例えば、厚さ３００〜４０００ｎｍの多結晶質又はアモルファスシリコン膜が被覆される。それから、プラズマ光学的なエッチングステップによって、多結晶質又はアモルファスシリコン膜が、アクチュエータ１０を収容させるつもりである地帯の外側で除去され、シード領域４３（図８）が形成される。それから、第２エピタキシャル成長が行われ、例えば、厚さ１０〜３０μｍのＰ型擬似エピタキシャル膜４５が形成される。擬似エピタキシャル膜４５は、シード領域の上方の多結晶質構造（多結晶質部４５′）と、他の場所では単結晶質構造（単結晶質部４５″）とを有している。こうして、図８で示されたウエハ４４が得られる。
【００２５】
その後に、擬似エピタキシャル膜４５が、Ｎ型の伝導性（または導電性）を与えるのに適切なドーピングイオンでドーピングされ、食い込み領域が形成される。特に、図９によれば、上方食い込み領域４６（upper sinker regions）は、単結晶質部４５″内で擬似エピタキシャル膜４５の板厚全体に渡って形成され、放射状外部の下方食い込み領域３５ｂの上方でそれに一直線に合わせられている。更に、吊り下げ重り１２、移動自在アーム１３、固定アーム１８，１９、スプリング１５、及び固定領域２１，２２，１６を形成させるつもりである遊離地帯４７が多結晶質部４５′内に形成され、擬似エピタキシャル膜４５の表面から単結晶質エピタキシャル領域３３まで達している。
【００２６】
その後、不図示の基準ステップを実行し、回路の電気部品が単結晶質部４５″のみならず、一つ又はそれ以上の保護膜の内側及び上方に形成され、金属接触領域とパッシベーション膜（passivation layer）とが表面４８の上方に形成される。
【００２７】
続いて、適当なレジスト、又は被覆酸化物マスクを使って、単結晶質エピタキシャル領域３３がエッチングされ、固定アーム１８，１９から吊り下げ重り１２、移動自在アーム１３、及び据え付け領域１５を分離すると共に、お互いからバイアス領域１６，２１，２２を分離するトレンチ５０が形成される。
【００２８】
最後に、トレンチ５０を介して、犠牲領域４０が、フッ化水素酸内でエッチングすることによって除去され、エアーギャップ５１が形成され、移動自在アーム１３、移動自在電極１４、及び固定電極２０が解放される。こうして、図１０で示された最終的な構造が得られる。
【００２９】
記載された製造方法の利点は次の通りである。エピタキシャル膜を二段階形成することによって、埋込内部接続領域３２ａ，３２ｂが単結晶質シリコン領域３１，３３（バルク（bulk）内の埋込領域）だけに囲まれている。特に、埋込内部接続領域３２ａ，３２ｂとＰ型多結晶質シード領域４３との間にはもはや接触がない。その結果として、遊離地帯４７の境界を除いて、多結晶質部４５′の内側にはもはやＰＮ接続がない。しかしながら、遊離地帯４７にはアクティブな構造は存在せず、高電圧は印加されていない。それ故、大きな変位（１０μｍまで）を得、及び（又は）大きな重り（数ミリキログラムまで）を提供しなければならない場合には、本発明の構造は必要な高電圧（８０〜１００Ｖ）に耐えることができる。
【００３０】
こうして得られた構造を、現在の電気部品に、特に、関連される駆動（ドライブ）及び制御回路に完全に集積してもよい。更に、それは、半導体シリコンから作られたので、壊れず、ハードディスク用のドライブユニットを製造するのに適当である。
【００３１】
最後に、多くの変更及び変形が、ここで記載され、図示された方法に対して行われるが、添付された請求項で定義されるように、それら全ては本発明の範囲内である。特に、説明された解決法は、ハードディスクドライブ回路用のマイクロアクチュエータの製造だけでなく、センサと、エレクトロメカニカル及び光学エレクトロメカニカル部品と、一般に、高電圧（≧４０Ｖ）を印加しなければならない半導体技術に基づく全ての微小構造とに適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、エピタキシャル膜を二段階形成することによって、埋込内部接続領域が単結晶質シリコン領域（バルク（bulk）内の埋込領域）だけに囲まれている。特に、埋込内部接続領域とＰ型多結晶質シード領域との間には遠くまで延びる接触がない。その結果として、遊離地帯の境界を除いて、多結晶質部の内側にはもはやＰＮ接続がない。しかしながら、遊離地帯にはアクティブな構造は存在せず、高電圧は印加されていない。それ故、大きな変位（１０μｍまで）を得、及び（又は）大きな重り（数ミリキログラムまで）を提供しなければならない場合には、本発明の構造は必要な高電圧（８０〜１００Ｖ）に耐えることができる。
【００３３】
こうして得られた構造を、現在の電気部品に、特に、関連される駆動（ドライブ）及び制御回路に完全に集積してもよい。更に、それは、半導体シリコンから作られたので、壊れず、ハードディスク用のドライブユニットを製造するのに適当である。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知であるハードディスク用のドライブユニットの平面図である。
【図２】図１に依るドライブユニットにおいて拡大された部分破断側面図である。
【図３】本発明の方法を使って製造された好適なマイクロアクチュエータの線図である。
【図４】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図５】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図６】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図７】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図８】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図９】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図１０】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【符号の説明】
１ ドライブユニット
２ モータ
３ 支持体
４ アーム
５ サスペンション
６ スライダー
７ ハードディスク
８ 撓み部
９ Ｒ／Ｗヘッド
１０ マイクロアクチュエータ
１１ ロータ
１２ 吊り下げ部
１３ 移動自在アーム
１４ 移動自在電極
１５ スプリング
１６ バイアス領域
１７ ステータ
１８ 固定アーム
１９ 固定アーム
２０ 固定電極
２１ バイアス領域
２２ バイアス領域
３０ ウエハ
３１ 単結晶質基板
３２ａ 埋込接続領域
３２ｂ 埋込接続領域
３３ 単結晶質エピタキシャル領域
３５ａ 下方食い込み領域
３５ｂ 下方食い込み領域
３６ パッド酸化物膜
３７ 窒化ケイ素膜
３８ 擬後領域
４０ 犠牲領域
４１ 埋込酸化物領域
４２ 開口
４３ シード領域
４４ ウエハ
４５ Ｐ型擬似エピタキシャル膜
４５′ 多結晶質部
４５″ 単結晶質部
４６ 上方食い込み領域
４７ 遊離地帯
４８ 表面
５０ トレンチ
５１ エアーギャップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋込接続を備えた微小集積構造、特に、ハードディスクドライブユニット用の集積マイクロアクチュエータを製造するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
公知のように、ハードディスクは、パーソナルコンピュータ内にデータを記憶するために最も普及した媒体である。その結果、ハードディスクは非常に大量に生産され、最大データ記憶容量は年々増加している。ハードディスクはドライブユニットによって読み書きされ、ドライブユニットの一般的な構造は図１及び図２で示され、以下記述される。
【０００３】
特に、図１は回転式のドライブユニット１を示している。ドライブユニット１は、支持体３に固定されたモータ２（「ボイスコイルモータ」とも呼ばれている）を有する。支持体３は、横方向から見られた時に（図２参照）Ｅ形状のため、通常Ｅ状ブロックと呼ばれている。支持体３は複数のアーム４を有し、各アーム４は、片持ち梁方式で固定された鋼鉄製ブレードによって形成したサスペンション５を保持している。各サスペンション５は、支持体３に固定されていない端部に、ジンバル（gimbal）又は撓み部８と呼ばれ、鋼鉄製の接続部品を有している。その接続部品は、スライダー６とも呼ばれる読み出し及び（又は）書き込み（Ｒ／Ｗ）変換器を保持している。Ｒ／Ｗ変換器はハードディスク７の表面に面するように（動作状態内に）配列されている。
【０００４】
スライダー６は支持体軸受けによって形成され、それに固定されている。スライダー６は、実際のＲ／Ｗ装置を形成する磁気／抵抗及び誘導のＲ／Ｗヘッド（a magneto / resistive and inductive R / W head ）９である。電線（図示せず）はＲ／Ｗヘッド９から撓み部８とサスペンション５とに沿って信号処理装置（図示せず）まで達している。信号処理装置は、パーソナルコンピュータのマザーボードに、又は、データ記憶ハードディスクから成る他の装置に固定されている。
【０００５】
最近、商業的に利用可能であるハードディスク用のＲ／Ｗ装置では、スライダー６が撓み部８に直に接着されている。スライダー６の位置においてもっと正確且つ微細な制御を行うために、ダブルアクチュエーション段階を使うことが既に提案されている。ダブルアクチュエーション段階（double actuation stage）は、 第１コーサーアクチュエーション段階と第２アクチュエーション段階とを有する。第１コーサーアクチュエーション段階は、おおよそのトラックサーチを実行した時、ハードディスク７を横切って支持体３、サスペンション５、撓み部８、及びスライダー６によって形成された組立体に取って代わるモータ２から成る。第２アクチュエーション段階は、スライダー６と撓み部８との間に配列され、トラックをサーチした時、スライダー６の位置の更に微細な制御を行う集積マイクロアクチュエータ１０から成る。
【０００６】
異なった技術は集積マイクロアクチュエータ、例えば、表面マイクロマシン（surface micromachining）を製造するために提案され、半導体材料ウエハ上に被覆された半導体材料の多結晶質表面膜、エレクトロガルバニック成長（electrogalvanic growth）、又は、マイクロエレクトロニクスで通常使用されているのと異なる特別な過程（ad hoc process）を利用している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
表面マイクロマシンの技術を使った提案方法は、制御及び駆動回路を備えたマイクロアクチュエータの集積を許容せず、又は、低出力で非常に高価な次期機械ステップ（post-machining）を含むという欠点を有している。
【０００８】
他の公知解決法は、ニッケル又はその混合物のような可塑性材料の使用を含んでいる。しかしながら、これらの解決法もまた欠点から逃れられない。ニッケルは力学エネルギーを内部で分散させるけれども、ニッケルのプラスティック的な作用は、端部装置（end device）における最終的な特性制御を、特に高価且つ困難にしている。
【０００９】
同一出願人の名前で１９９７年１０月２９日付けの欧州特許出願第９７８３０５３７．３号は、半導体材料ウエハのエピタキシャル膜に形成された集積マイクロアクチュエータを製造するための方法を説明している。特に、この特許出願で記載された解決法によれば、埋込内部接続領域が単結晶質シリコン基板に形成され、それから、二酸化ケイ素から成る犠牲領域と分離領域とが基板表面上に形成される。それから、多結晶質シリコンシード膜が基板と二酸化ケイ素領域との上に被覆され、二酸化ケイ素領域上の多結晶質と他の場所では単結晶質とであるエピタキシャル膜が成長される。それから、回路の電気部品はエピタキシャル膜における単結晶質部の範囲内、及びその上に形成されているが、マイクロアクチュエータを形成するために必要な伝導性領域（または導電領域）は多結晶質部内に形成されている。それから、エピタキシャル膜がエッチングされてロータとステータとを形成し、お互いから分離する。最後に、犠牲領域が除去され、移動自在構造がウエハの静止から解放される。
【００１０】
この解決法は、力学的特性に関して非常に有利であるけれども、移動自在構造の配置における低減リスクと、他の公知解決法に比較された低製造コストとのため、問題を有している。その問題は、アクチュエータの様々な領域にバイアスをかけるのに要する埋込Ｎ型接続領域と、相互に直面する領域内でエピタキシャル成長のために要するＰ型シード膜との間に、ＰＮ接続が存在することである。これらのＰＮ接続は、低い、特に、制御不能な破壊電圧を有している。この破壊電圧は、マイクロアクチュエータにおける適用可能な動作バイアス電圧を制限している。
【００１１】
それ故、本発明の目的は、上述の解決法に関連する問題を克服し、実用的なバイアス電圧値を増大することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、微小集積構造を製造するための方法は、請求項１で記載されたように、与えられている。更に、微小集積構造は、請求項７で記載されたように、形成されている。
【００１３】
本発明を図示するために、本発明の好適な実施の形態が、添付図面に関して限定されることなく説明されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図３は、ハードディスクドライブユニット（図示せず）内で実用的な回転式静電タイプのマイクロアクチュエータ１０を示している。マイクロアクチュエータ１０の一部分だけが、軸対称を考慮してそのままの状態で示されている。
【００１５】
マイクロアクチュエータ１０は、ステータ１７と、ステータ１７に静電的に接続されたロータ１１とから成る。
【００１６】
ロータ１１は、略円形状である吊り下げ重り１２と、吊り下げ重り１２から外方へ放射状に延びた複数の移動自在アーム１３とを有している。各移動自在アーム１３は、略周方向へ延び、お互いから等距離である複数の移動自在電極１４を保持している。ロータ１１はまた、固定されたバイアス領域１６を介してロータ１１を支持すると共にバイアスをかけるための可撓性サスペンション且つ据え付け部材（スプリング１５）を備えている。
【００１７】
ステータ１７は放射状に延びた複数の固定アーム１８，１９を有し、各固定アームは複数の固定電極２０を保持している。特に、各移動自在アーム１３は、それに関連して（associated thereto）、固定アーム１８，１９によって形成された一対の固定アームを有している。各一対の固定アーム１８，１９における固定電極２０は、関係する移動自在アーム１３に向かって延び、移動自在電極１４の間に配列され、又は組み合わされている。固定アーム１８はそれぞれの移動自在アーム１３の同じ側（例えば、右側）に全て配列され、バイアス領域２１によって同じ電位に全てバイアスをかけられている。同様に、固定アーム１９は、それぞれの移動自在アーム１３の他の側（例えば、左側）に全て配列され、バイアス領域２２によって同じ電位に全てバイアスをかけられている。
【００１８】
固定アーム１８，１９は異なる電位でバイアスをかけられ、移動自在アーム１３に関して二つの電位差を生み出し、いずれかの方向へロータ１１の回転を発生させる。
【００１９】
マイクロアクチュエータ１０を製造するための方法が、折線に沿って断面された図４〜図１０に関して説明されるだろう。図４〜図１０はスプリング１５と固定アーム１８との埋込接触を示している。固定アーム１９は固定アーム１８と類似の方法で接続されている。
【００２０】
詳細には、Ｐ型半導体材料（シリコン）の単結晶質基板３１によって形成されたウエハ３０から始まって、最初に、Ｎ型埋込接続領域を形成するためにアンチモンイオンにおける光学マスキング及び選択的打ち込みステップ（a phototechnical masking and selective implantation step）が実行される。特に、図４は、スプリング（図３における符号１５）を電気的に接続するための埋込接続領域３２ａと、固定アーム（図３における符号１８）を電気的に接続するための埋込接続領域３２ｂとを示している。それから、第１エピタキシャル成長が得られると、好ましくは厚さ１０ミクロンで抵抗１５Ω／ｃｍを備えたＰ型単結晶質エピタキシャル領域３３が形成される。こうして、図４に依る構造が得られる。
【００２１】
その後、単結晶質エピタキシャル領域３３の表面は酸化され、約５００ｎｍの厚さを備えたパッド酸化膜３６が形成される。マスクされた選択的なＰＯＣｌ3 の打ち込み、及び、次のＰＯＣｌ3 の拡散が実行され、単結晶質エピタキシャル領域３３の板厚方向に渡って延び、且つ埋込接続領域３２ａ，３２ｂに直接接触したＮ型下方食い込み領域（N-type lower sinker regions）が形成される。それ故、図５に依る構造が得られ、下方食い込み領域は、埋込接続領域３２ａ，３２ｂにおける放射状内部及び外部の端部付近にそれぞれ符号３５ａ，３５ｂで示されている。
【００２２】
それから、窒化ケイ素膜３７がパッド酸化膜３６上に被覆される。それから、窒化ケイ素膜３７が形成され、選択的に除去されて単結晶質エピタキシャル領域３３の表面を選択的に覆った符号３８の保護領域が得られる。その後に、単結晶質エピタキシャル領域の表面のうち保護領域３６，３７で覆われていない部分が選択的（locally）に酸化され、酸化物領域を形成する。酸化物領域は、例えば厚さ２μｍの犠牲領域４０と埋込酸化物領域４１とから成る。こうして、図６に依る構造が得られる。
【００２３】
それから、埋込内部接続領域３２ａ，３２ｂに接触させるつもりである保護領域３８の部分と、アクチュエータ領域（図７の右側及び左側の端部）の外側に配列された保護領域３８の部分とが除去される。特に、保護領域３８は回路地帯（図示せず）の下方で除去される。開口４２が、犠牲酸化物領域４０と、（放射状の内部下方食い込み領域３５ａ内で）それに最も近い埋込酸化物領域４１との間に形成される。それ故、図７の構成が得られる。その図面内では、簡単にするため、窒化ケイ素膜３７の下方のパッド酸化物膜３６が図示されていない。
【００２４】
それから、例えば、厚さ３００〜４０００ｎｍの多結晶質又はアモルファスシリコン膜が被覆される。それから、プラズマ光学的なエッチングステップによって、多結晶質又はアモルファスシリコン膜が、アクチュエータ１０を収容させるつもりである地帯の外側で除去され、シード領域４３（図８）が形成される。それから、第２エピタキシャル成長が行われ、例えば、厚さ１０〜３０μｍのＰ型擬似エピタキシャル膜４５が形成される。擬似エピタキシャル膜４５は、シード領域の上方の多結晶質構造（多結晶質部４５′）と、他の場所では単結晶質構造（単結晶質部４５″）とを有している。こうして、図８で示されたウエハ４４が得られる。
【００２５】
その後に、擬似エピタキシャル膜４５が、Ｎ型の伝導性（または導電性）を与えるのに適切なドーピングイオンでドーピングされ、食い込み領域が形成される。特に、図９によれば、上方食い込み領域４６（upper sinker regions）は、単結晶質部４５″内で擬似エピタキシャル膜４５の板厚全体に渡って形成され、放射状外部の下方食い込み領域３５ｂの上方でそれに一直線に合わせられている。更に、吊り下げ重り１２、移動自在アーム１３、固定アーム１８，１９、スプリング１５、及び固定領域２１，２２，１６を形成させるつもりである遊離地帯４７が多結晶質部４５′内に形成され、擬似エピタキシャル膜４５の表面から単結晶質エピタキシャル領域３３まで達している。
【００２６】
その後、不図示の基準ステップを実行し、回路の電気部品が単結晶質部４５″のみならず、一つ又はそれ以上の保護膜の内側及び上方に形成され、金属接触領域とパッシベーション膜（passivation layer）とが表面４８の上方に形成される。
【００２７】
続いて、適当なレジスト、又は被覆酸化物マスクを使って、単結晶質エピタキシャル領域３３がエッチングされ、固定アーム１８，１９から吊り下げ重り１２、移動自在アーム１３、及び据え付け領域１５を分離すると共に、お互いからバイアス領域１６，２１，２２を分離するトレンチ５０が形成される。
【００２８】
最後に、トレンチ５０を介して、犠牲領域４０が、フッ化水素酸内でエッチングすることによって除去され、エアーギャップ５１が形成され、移動自在アーム１３、移動自在電極１４、及び固定電極２０が解放される。こうして、図１０で示された最終的な構造が得られる。
【００２９】
記載された製造方法の利点は次の通りである。エピタキシャル膜を二段階形成することによって、埋込内部接続領域３２ａ，３２ｂが単結晶質シリコン領域３１，３３（バルク（bulk）内の埋込領域）だけに囲まれている。特に、埋込内部接続領域３２ａ，３２ｂとＰ型多結晶質シード領域４３との間にはもはや接触がない。その結果として、遊離地帯４７の境界を除いて、多結晶質部４５′の内側にはもはやＰＮ接続がない。しかしながら、遊離地帯４７にはアクティブな構造は存在せず、高電圧は印加されていない。それ故、大きな変位（１０μｍまで）を得、及び（又は）大きな重り（数ミリキログラムまで）を提供しなければならない場合には、本発明の構造は必要な高電圧（８０〜１００Ｖ）に耐えることができる。
【００３０】
こうして得られた構造を、現在の電気部品に、特に、関連される駆動（ドライブ）及び制御回路に完全に集積してもよい。更に、それは、半導体シリコンから作られたので、壊れず、ハードディスク用のドライブユニットを製造するのに適当である。
【００３１】
最後に、多くの変更及び変形が、ここで記載され、図示された方法に対して行われるが、添付された請求項で定義されるように、それら全ては本発明の範囲内である。特に、説明された解決法は、ハードディスクドライブ回路用のマイクロアクチュエータの製造だけでなく、センサと、エレクトロメカニカル及び光学エレクトロメカニカル部品と、一般に、高電圧（≧４０Ｖ）を印加しなければならない半導体技術に基づく全ての微小構造とに適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、エピタキシャル膜を二段階形成することによって、埋込内部接続領域が単結晶質シリコン領域（バルク（bulk）内の埋込領域）だけに囲まれている。特に、埋込内部接続領域とＰ型多結晶質シード領域との間には遠くまで延びる接触がない。その結果として、遊離地帯の境界を除いて、多結晶質部の内側にはもはやＰＮ接続がない。しかしながら、遊離地帯にはアクティブな構造は存在せず、高電圧は印加されていない。それ故、大きな変位（１０μｍまで）を得、及び（又は）大きな重り（数ミリキログラムまで）を提供しなければならない場合には、本発明の構造は必要な高電圧（８０〜１００Ｖ）に耐えることができる。
【００３３】
こうして得られた構造を、現在の電気部品に、特に、関連される駆動（ドライブ）及び制御回路に完全に集積してもよい。更に、それは、半導体シリコンから作られたので、壊れず、ハードディスク用のドライブユニットを製造するのに適当である。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知であるハードディスク用のドライブユニットの平面図である。
【図２】図１に依るドライブユニットにおいて拡大された部分破断側面図である。
【図３】本発明の方法を使って製造された好適なマイクロアクチュエータの線図である。
【図４】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図５】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図６】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図７】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図８】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図９】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【図１０】本発明の方法において異なるステップの間で、ＩＶ−ＩＶ線に沿って半導体材ウエハを通る断面図である。
【符号の説明】
１ ドライブユニット
２ モータ
３ 支持体
４ アーム
５ サスペンション
６ スライダー
７ ハードディスク
８ 撓み部
９ Ｒ／Ｗヘッド
１０ マイクロアクチュエータ
１１ ロータ
１２ 吊り下げ部
１３ 移動自在アーム
１４ 移動自在電極
１５ スプリング
１６ バイアス領域
１７ ステータ
１８ 固定アーム
１９ 固定アーム
２０ 固定電極
２１ バイアス領域
２２ バイアス領域
３０ ウエハ
３１ 単結晶質基板
３２ａ 埋込接続領域
３２ｂ 埋込接続領域
３３ 単結晶質エピタキシャル領域
３５ａ 下方食い込み領域
３５ｂ 下方食い込み領域
３６ パッド酸化物膜
３７ 窒化ケイ素膜
３８ 擬後領域
４０ 犠牲領域
４１ 埋込酸化物領域
４２ 開口
４３ シード領域
４４ ウエハ
４５ Ｐ型擬似エピタキシャル膜
４５′ 多結晶質部
４５″ 単結晶質部
４６ 上方食い込み領域
４７ 遊離地帯
４８ 表面
５０ トレンチ
５１ エアーギャップ
Claims (11)
- 微小超集積構造（１０）を製造する方法であって、
（ａ）半導体材料からなる基板（３１）に埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）を形成するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）の後、第１エピタキシャル成長を実行し、前記基板（３１）上に単結晶質エピタキシャル領域（３３）を形成するステップと、
（ｃ）前記単結晶質エピタキシャル領域（３３）内に、前記単結晶質エピタキシャル領域（３３）の膜厚方向に渡って延び、且つ前記埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）のそれぞれに直接接触する下方食い込み領域（３５ａ，３５ｂ）を形成するステップと、
（ｄ）前記単結晶質エピタキシャル領域（３３）の構成部の表面の一部に選択的に絶縁材料領域（４０，４１）を形成するステップと、
（ｅ）前記ステップ（ｄ）の後、第２エピタキシャル成長を実行し、前記構成部の上方に多結晶質部（４５′）を有し、他の領域に単結晶質部（４５″）を有する擬似エピタキシャル領域（４５）を形成するステップと、
（ｆ）前記擬似エピタキシャル領域（４５）の前記多結晶質部（４５′）内に、前記擬似エピタキシャル領域（４５）の表面から前記単結晶質エピタキシャル領域（３３）まで達する遊離地帯（４７）を形成し、前記擬似エピタキシャル領域（４５）の前記単結晶質部（４５″）内に、前記擬似エピタキシャル領域（４５）の表面から前記単結晶質エピタキシャル領域（３３）内の前記下方食い込み領域（３５ｂ）に達する上方食い込み領域（４６）を形成するステップと、
を有することを特徴とする微小集積構造を製造する方法。 - 請求項１記載の微小集積構造を製造する方法であって、
前記基板（３１）と、前記単結晶質エピタキシャル領域（３３）と、前記擬似エピタキシャル領域（４５）とが第１導電型を備え、
前記埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）と、前記下方食い込み領域（３５ａ，３５ｂ）と、前記遊離地帯（４７）と、前記上方食い込み領域（４６）とが第２導電型を備えていることを特徴とする微小集積構造を製造する方法。 - 請求項２記載の微小集積構造を製造する方法であって、
前記下方食い込み領域（３５ａ，３５ｂ）が、それぞれの前記埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）の第１端部に接触する第１領域（３５ａ）と、それぞれの前記埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）の第２端部に接触する第２領域（３５ｂ）とを有し、
前記上方食い込み領域（４６）が、前記第２領域（３５ｂ）に略一直線に合わされ、
前記遊離地帯（４７）が、前記第１領域（３５ａ）に電気的に直接接触する部分を備えることを特徴とする微小集積構造を製造する方法。 - 請求項１〜３のいずれか一項に記載の微小集積構造を製造する方法であって、
前記絶縁材料領域（４０，４１）は、犠牲領域（４０）と、少なくとも一つの絶縁領域（４１）とを有し、
前記擬似エピタキシャル領域（４５）の前記多結晶質部（４５′）内にトレンチ（５０）を形成し、前記トレンチ（５０）を介して前記犠牲領域（４０）を除去して吊り下げ構造（１２，１３，１５）を形成するステップを更に有することを特徴とする微小集積構造を製造する方法。 - 請求項４記載の微小集積構造を製造する方法であって、
前記集積微小構造が、ロータ（１１）とステータ（１７）とを有するマイクロアクチュエータ（１０）であり、
前記ロータ（１１）が、サスペンション部材（１５）によって、前記擬似エピタキシャル領域（４５）の前記多結晶質部（４５′）内に形成された据え付け及びバイアス部（１６）に接続され、且つ、前記下方食い込み領域（３５ａ）を介して前記埋込接続領域（３２ａ）に接続される吊り下げ重り（１２）を有し、
前記擬似エピタキシャル領域（４５）の前記多結晶質部（４５′）が、前記ステータ（１７）の固定電極（１８，１９）と、前記下方食い込み領域（３５ａ）を介して前記埋込接続領域（３２ｂ）に接続される固定バイアス領域（２１，２２）とを更に収容することを特徴とする微小集積構造を製造する方法。 - 請求項１〜５のいずれか一項に記載の微小集積構造を製造する方法であって、
前記ステップ（ｄ）は、
（ｄ−１）前記単結晶質エピタキシャル領域（３３）の上に広がり、前記下方食い込み領域（３５ａ，３５ｂ）を選択的に覆う絶縁膜からなる保護領域（３８）を形成するステップと、
（ｄ−２）前記単結晶質エピタキシャル領域（３３）の表面のうち、前記保護領域（３８）で覆われていない部分を選択的に酸化することによって、前記絶縁材料領域（４０，４１）を形成するステップと、
（ｄ−３）前記ステップ（ｄ−２）の後、前記下方食い込み領域（３５ａ，３５ｂ）の上方における少なくとも一部分で前記保護領域（３８）を選択的に除去するステップと、
を有することを特徴とする微小集積構造を製造する方法。 - 単結晶質構造を有する半導体材料体（３１，３３）と、
多結晶質部（４５′）及び単結晶質部（４５″）を含んだ混合構造を有する半導体膜（４５）と、
前記半導体材料体（３１，３３）と前記半導体膜（４５）の前記多結晶質部（４５′）との間の絶縁材料領域（４０，４１）と、
埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）及び食い込み領域（３５ａ，３５ｂ，４６，４７）とを有する半導体材料の微小集積構造であって、
前記埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）が、前記半導体材料体（３１，３３）の内部に延び、且つ前記半導体材料体（３１，３３）によって完全に囲まれ、
前記食い込み領域（３５ａ，３５ｂ，４６，４７）が、前記半導体材料体（３３）内で前記半導体膜（４５）から前記埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）まで達し、前記埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）に直接接触する下方食い込み領域（３５ａ，３５ｂ）と、前記半導体膜（４５）の前記多結晶質部（４５′）内に延び、前記下方食い込み領域（３５ａ）に直接接触した遊離地帯（４７）と、前記半導体膜（４５）の前記単結晶質部（４５″）内に延び、前記下方食い込み領域（３５ｂ）に直接接触した上方食い込み領域（４６）とを備えたことを特徴とする半導体材料の微小集積構造。 - 請求項７記載の半導体材料の微小集積構造であって、
前記半導体材料体（３１，３３）と前記半導体膜（４５）とが第１導電型を備え、
前記埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）と前記食い込み領域（３５ａ，３５ｂ，４６，４７）とが第２導電型を備えたことを特徴とする半導体材料の微小集積構造。 - 請求項８記載の半導体材料の微小集積構造であって、
前記下方食い込み領域（３５ａ，３５ｂ）が、それぞれの前記埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）の第１端部に接触した第１領域（３５ａ）と、それぞれの前記埋込接続領域（３２ａ，３２ｂ）の第２端部に接触した第２領域（３５ｂ）とを有し、
前記上方食い込み領域（４６）が、前記第２領域（３５ｂ）に略一直線に合わされ、
前記遊離地帯（４７）が、前記第１領域（３５ａ）に電気的に直接接触する部分を有することを特徴とする半導体材料の微小集積構造。 - 請求項７〜９のいずれか一項に記載の半導体材料の微小集積構造であって、
前記集積微小構造が、ロータ（１１）及びステータ（１７）を有するマイクロアクチュエータ（１０）であり、
前記ロータ（１１）が、吊り下げ部材（１５）によって、前記半導体膜（４５）の前記多結晶質部（４５′）内に形成された据え付け及びバイアス部（１６）に接続され、且つ、前記下方食い込み領域（３５ａ）を介して前記埋込接続領域（３２ａ）に接続された吊り下げ重り（１２）を有し、
前記半導体膜（４５）の前記多結晶質部（４５′）が、前記ステータ（１７）の固定電極（１８，１９，１４）と、前記下方食い込み領域（３５ａ）を介して前記埋込接続領域（３２ｂ）に接続された固定バイアス領域（２１，２２）とを収容したことを特徴とする半導体材料の微小集積構造。 - 請求項１０記載の半導体材料の微小集積構造であって、
前記マイクロアクチュエータ（１０）が、ハードディスクのトラックサーチを実行する第１コーサーアクチュエーション段階と、前記第１コーサーアクチュエーション段階の微細な制御を行う第２アクチュエーション段階とを有する二段階マイクロメトリックアクチュエーション（micrometric actuation）を備えたハードディスクドライブユニット（１）の一部であることを特徴とする半導体材料の微小集積構造。
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