JP5466001B2 - 圧電材料の処理 - Google Patents
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Description
本発明は、圧電材料の処理に関する。
圧電材料は、機械的応力を受けると、電力差または電圧差を生成し得る。あるいは、圧電材料にわたって電圧を印加すると、逆圧電効果を生じることができる。すなわち、電圧を印加すると、圧電材料は機械的に変形する。逆圧電効果は、圧電材料内部に非常に高い曲げ力を生じることができる。これらの電力生成および逆圧電効果特性は共に、電気および機械機器、例えば、アクチュエータおよびセンサ等のトランスデューサにおいて使用するために利用される。アクチュエータとセンサとの組み合わせを含む複合トランスデューサは、微小電子機械部品（ＭＥＭＳ）において、共に組み合わせることが可能である。
ＭＥＭＳは、従来の半導体処理技術を用いて、半導体基板に形成された機械的構造を一般に有する。ＭＥＭＳは、単一構造または複合構造を含むことができる。ＭＥＭＳは電気要素を有し、そこでは、電気信号がＭＥＭＳの各構造を作動させるか、またはＭＥＭＳの各構造の作動により電気信号が生成される。
ＭＥＭＳの一実装は、本体内に形成された内部空間および本体の外部表面に形成された圧電アクチュエータを有する本体を含む。圧電アクチュエータは、セラミック等の圧電材料の層および電圧を伝達するため電極等の要素を有する。圧電アクチュエータの電極は、圧電材料を通して電圧を印加できるか、あるいは圧電材料が変形されたとき生成される電圧を伝達できる。
一実装において、ＭＥＭＳを形成するための方法が記載される。圧電材料の層の第１の表面は、移行基板に接合される。圧電材料の露出された表面は研磨され、該露出表面が第１の表面に対向し、研磨表面を形成する。研磨表面は、ＭＥＭＳ本体に接合される。
別の実装において、ＭＥＭＳの形成についての方法が記載される。圧電材料のブロックは平坦表面を形成するために研磨される。平坦表面に導電層が適用される。導電層は移行基板に接合され、平坦表面と反対側の表面は露出される。導電層を移行基板に接合後、圧電材料のブロックは薄くされる。平坦表面と反対側の表面は研磨される。平坦表面と反対側の表面を研磨後、圧電材料は、内部空間が形成された本体に接合される。移行基板は除去される。
実施形態の実装は下記特徴のうちの１つ以上を含む。圧電材料の層の第１の表面を移行基板へ接合することは、第１の表面を移行基板に樹脂を用いて接着することを含み得る。研磨表面のＭＥＭＳ本体への接合は、研磨表面をＭＥＭＳ本体に樹脂を用いて接着することを含むことがある。本研磨は、化学機械研磨であり得る。移行基板は約１〜１０オングストロームの表面粗度を有することができる。研磨表面は約１０〜２０オングストロームの表面粗度を有し得る。導電層は、研磨表面に形成されることが可能である。圧電材料は、ＭＥＭＳ本体に研磨表面を接合する以前に切断されることが可能である。圧電材料の一部分は、研磨の以前に研削されることが可能である。移行基板は、研削および／または研磨されることが可能である。研磨表面と反対側である圧電材料表面は、研磨されることが可能である。研磨表面と反対側である圧電材料表面に導電層を形成することができる。露出された表面の研磨は、損傷を除去するため、圧電材料から少なくとも約４ミクロン、または約４〜１０ミクロンを研磨することを含むことができる。
ここに記述される方法および機器は下記の利点のうちの１つ以上を提供することができる。いくつかの工程、例えば研削は、圧電材料の表面を損傷する可能性がある。研磨は、圧電材料から表面損傷を除去することができる。圧電材料の薄い層、例えば厚さが２０、１０または５ミクロン未満である材料の表面から損傷を取り除くことにより、圧電材料から亀裂を取り除くことができる。圧電材料のバルク材から形成され得る圧電材料の薄さに制限はない。研削することにより、材料の薄さは、損傷によって損傷されない、または影響を受けない厚さ、例えば１０ミクロン以下に限定されることが可能である。研磨はまた、より一様な圧電特性を有する表面を提供することができる。したがって、研磨された圧電アクチュエータは、長さおよび／または幅方向において均一に挙動できる。研磨中に圧電材料を保持する移行基板は、非常に平坦となることができ、基板全域における総厚の変動を非常に小さく保つことができるが、これにより圧電材料の厚さおよび応答を均一とすることが可能である。パターニングされる前に圧電材料の層が研磨される場合、研磨過程で生じるロールオフを部材の端から排除することができる。したがって、個々の圧電的特徴または島の上にロールオフは存在しない。
本発明の１つ以上の実施形態の詳細は、以下の付随する図面および説明に記載される。本発明のその他の特徴、目的および利点は、説明、図面および特許請求の範囲より明らかとなる。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
圧電材料の層の第１の表面を移行基板に接合することと、
研磨表面を形成するために、該層の第１の表面と反対側にある該圧電材料の露出された表面を研磨することと、
該研磨表面をＭＥＭＳ本体に接合することと
を含む、ＭＥＭＳ形成のための方法。
（項目２）
圧電材料の層の第１の表面を移行基板に接合することは、上記第１の表面を該移行基板に樹脂を用いて接着することを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記研磨表面をＭＥＭＳ本体に接合することは、該研磨表面を該ＭＥＭＳ本体に樹脂を用いて接着することを含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
上記研磨することは、化学機械研磨である、項目１に記載の方法。
（項目５）
上記移行基板は、約１〜１０オングストロームの表面粗度を有する、項目１に記載の方法。
（項目６）
上記研磨表面は、約１０〜２０オングストロームの表面粗度を有する、項目１に記載の方法。
（項目７）
上記研磨表面に導電層を形成することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目８）
上記ＭＥＭＳ本体に上記研磨表面を接合することの前に、上記圧電材料を切断することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目９）
研磨することの前に、上記圧電材料の一部分を研削により除去することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
上記移行基板を研削により除去することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１１）
上記移行基板を研磨により除去することをさらに含む、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
上記研磨表面と反対側にある上記圧電材料の表面を研磨することをさらに含む、項目１０に記載の方法。
（項目１３）
上記研磨表面と反対側にある上記圧電材料の表面に導電層を形成することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１４）
上記露出された表面を研磨することは、損傷を取り除くため、上記圧電材料を少なくとも約４ミクロン研磨により除去することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１５）
上記露出された表面を研磨することは、損傷を取り除くため、上記圧電材料を約４〜１０ミクロンだけ研磨により除去することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１６）
平坦表面を形成するために圧電材料のブロックを研磨することと、
該平坦表面に導電層を適用することと、
該移行基板に該導電層を接合し、該平坦表面と反対側にある表面を露出することと、
該移行基板に該導電層を接合することの後、該圧電材料のブロックを薄くすることと、
該平坦表面と反対側にある該表面を研磨することと、
該平坦表面と反対側にある該表面を研磨することの後、内部空間を有する本体に該圧電材料を接合することと、
該移行基板を除去することと
を含む、ＭＥＭＳ形成のための方法。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
圧電材料の層の第１の表面を移行基板に接合することと、
研磨表面を形成するために、該層の第１の表面と反対側にある該圧電材料の露出された表面を研磨することと、
該研磨表面をＭＥＭＳ本体に接合することと
を含む、ＭＥＭＳ形成のための方法。
（項目２）
圧電材料の層の第１の表面を移行基板に接合することは、上記第１の表面を該移行基板に樹脂を用いて接着することを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記研磨表面をＭＥＭＳ本体に接合することは、該研磨表面を該ＭＥＭＳ本体に樹脂を用いて接着することを含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
上記研磨することは、化学機械研磨である、項目１に記載の方法。
（項目５）
上記移行基板は、約１〜１０オングストロームの表面粗度を有する、項目１に記載の方法。
（項目６）
上記研磨表面は、約１０〜２０オングストロームの表面粗度を有する、項目１に記載の方法。
（項目７）
上記研磨表面に導電層を形成することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目８）
上記ＭＥＭＳ本体に上記研磨表面を接合することの前に、上記圧電材料を切断することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目９）
研磨することの前に、上記圧電材料の一部分を研削により除去することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１０）
上記移行基板を研削により除去することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１１）
上記移行基板を研磨により除去することをさらに含む、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
上記研磨表面と反対側にある上記圧電材料の表面を研磨することをさらに含む、項目１０に記載の方法。
（項目１３）
上記研磨表面と反対側にある上記圧電材料の表面に導電層を形成することをさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目１４）
上記露出された表面を研磨することは、損傷を取り除くため、上記圧電材料を少なくとも約４ミクロン研磨により除去することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１５）
上記露出された表面を研磨することは、損傷を取り除くため、上記圧電材料を約４〜１０ミクロンだけ研磨により除去することを含む、項目１に記載の方法。
（項目１６）
平坦表面を形成するために圧電材料のブロックを研磨することと、
該平坦表面に導電層を適用することと、
該移行基板に該導電層を接合し、該平坦表面と反対側にある表面を露出することと、
該移行基板に該導電層を接合することの後、該圧電材料のブロックを薄くすることと、
該平坦表面と反対側にある該表面を研磨することと、
該平坦表面と反対側にある該表面を研磨することの後、内部空間を有する本体に該圧電材料を接合することと、
該移行基板を除去することと
を含む、ＭＥＭＳ形成のための方法。
各種図面における同様の参照符号は、同様の要素を示す。
図１を参照すると、ＭＥＭＳ１００は、薄膜１３０に覆われた内部空間１２０を備える本体１１０を有する。アクチュエータ１４０は、少なくともいくつかの内部空間１２０と関連付けられている、すなわちアクチュエータ１４０は、内部空間１２０と整列されているため、アクチュエータが変形すると、アクチュエータ１４０は、対応する内部空間１２０に圧力を与える。アクチュエータ１４０はそれぞれ、圧電材料１５０で形成された部分および１つ以上の電極１６０を含む。薄膜１３０は、十分に柔軟なため、アクチュエータ１４０が作動される場合、または内部空間１２０内の圧力が変化する場合に曲がる。
図２および１３を参照すると、アクチュエータは、圧電材料のブロック２００から始めて、ＭＥＭＳ１００のために準備される（ステップ４１０）。圧電材料は、圧電性を有する結晶、例えば、ペロブスカイトまたはタングステン−ブロンズ構造を有するセラミック、またはチタンジルコン酸鉛（ＰＺＴ）またはニオブ酸鉛マグネシウム（ＰＭＮ）等の材料を有する材料となり得る。
ブロック２００は、材料の予め加熱処理された板であり、追加の硬化を必要としない。ブロックは、約３００〜８００ミクロンの初期作業厚を有することができる。一実装において、圧電材料は、ＰＺＴであり、ＰＺＴは、約７．５ｇ／ｃｍ３以上、例えば約８ｇ／ｃｍ３の密度を有する。ｄ３１係数は、約２００以上となり得る。ＨＩＰＳ処理された圧電材料は、Ｈ５ＣおよびＨ５ＤとしてＳｕｍｉｔｏｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｏｓａｋａ，Ｊａｐａｎより入手可能である。Ｈ５Ｃ材は、約８．０５ｇ／ｃｍ３の見掛け密度および約２１０のｄ３１を示す。Ｈ５Ｄ材は約８．１５ｇ／ｃｍ３の見掛け密度および約３００のｄ３１を示す。予め加熱処理された材料の縦弾性係数は、約７０ギガパスカルとなることができ、一方，ゾル−ゲル圧電材料の縦弾性係数は、通常約１０〜４０ギガパスカルである。
基板の厚さは、通常約１ｃｍであり、望ましい作業厚を有するブロックを基板から切り取ることができる。圧電材料は、圧延、ドクターブレード、グリーンシート、ゾル−ゲル、蒸着を含む技術により形成される。圧電材料製造は、Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｅｒａｍｉｃｓ，Ｂ．Ｊａｆｆｅ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ，１９７１において議論されており、その全内容は参照することにより本明細書に援用される。熱間圧延を含む形成方法は、２５８〜９ページに記載されている。ＴＲＳ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡ）から入手可能なＰＭＮ等の単結晶圧電材料も使用することができる。バルクＰＺＴ材は、スパッタによって、スクリーン印刷によって、またはゾル−ゲルによって形成されたＰＺＴ材と比較して、より高いｄ係数、誘電率、結合係数、剛性、および密度を有する。
これらの特性は、本体に接合する以前に材料を焼成することを伴う技術を用いて、圧電材料において達成される。例えば、圧電材料のみで鋳造および焼成される圧電材料（保持材上での形成と対比して）は、材料を鋳造（加熱または非加熱）する際高圧を使用できる利点を有する。さらに、通常、より少ない添加物、例えば、流れ促進剤および結合剤が要求される。例えば、より優れた熟成および粒子成長をもたらす、高温１２００〜１３００℃を焼成工程で使用することができる。ゾル−ゲルおよびスパッタ技術で形成された圧電層とは異なり、バルク圧電材料内の粒子は、約２〜４ミクロンの幅を有することができる。焼成の環境（例えば、鉛が加えられた環境）は、セラミックからのＰｂＯの損失（高温のため）を減少することに利用することができる。ＰｂＯ損失またはその他の劣化を有する鋳造部分の外表面は、切断して廃棄することができる。材料はまた、セラミックが高圧を受ける熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）により形成することもできる。熱間静水圧プレス工程は、圧電材料のブロックの焼成中または焼成後に行うことができ、密度を増加させ、空隙を低減し、また圧電定数を増加させるために使用される。熱間静水圧プレス工程は、酸素または酸素／アルゴン環境で行われることが可能である。
図３および１３を参照すると、ブロック２００は、平坦表面２１０（ステップ４２０）を達成するため平坦化される。平坦化または研磨は、化学機械研磨（ＣＭＰ）装置を用いて行われる。ＣＭＰは材料と化学的に反応するおよび材料を研磨して物理的に排除することによって材料を取り除くように働く。ＣＭＰ装置は、研磨される材料を研磨する表面に対して保持する回転チャックを使用する。さらに、スラリが研磨する表面と研磨される材料との間に導入される。スラリは、研磨粒子を含む液体である。しばしば、ＣＭＰ研磨内での化学反応は、選択されたスラリに依存する。圧電材料のブロック２００がＰＺＴで形成される場合、研磨する表面は、硬質ポリウレタンパッドとなり得る。スラリは、シリカ粒子および塩基性のｐＨ（例えばｐＨ１１）を有することができる。いくつかの実装において、スラリは、Ｋｉｙｏｓｕ，Ｊａｐａｎに位置するＦｕｊｉｍｉ， Ｃｏ．からのＰ４２１７である。その他の圧電材料について、その他の研磨パッドまたは研磨液体が研磨のために最適であろう。露出された表面２１０の約４〜１０ミクロンは、研磨され除去されることが可能である。少なくとも４ミクロン研磨し除去することは、研削による損傷等の表面損傷を取り除く。研磨により、約１０〜２０オングストロームの表面粗度を達成することができる。ＣＭＰ研磨において、研磨されている層の端でロールオフが起こることがある。すなわち、端は材料の中央部とは異なる速度で研磨され得る。ロールオフが圧電材料の層全面の最終許容誤差に影響することを阻止するため、材料の端部は後のステップで取り除くことができる。いくつかの実装において、圧電材料のブロックは、圧電材料の最終有効領域より、例えば長さおよび幅方向に少なくとも１ｃｍ広い領域を有する。
図４および１３を参照すると、研磨された平坦表面２１０は、電極層２２０（ステップ４３０）を形成するため金属化される。電極層は、例えば、１つ以上の金属である伝導材料含む。いくつかの実装において、チタンタングステン層が平坦表面２１０に適用される。次に、金の層がチタンタングステンの上に適用される。チタンタングステンは、金の層がブロック２００に接着することを可能にする。チタンタングステンおよび金の代用として、他の伝導材料を使用することができる。電極層２２０を形成するステップは、任意選択であり、形成されるアクチュエータの型に依存する。
図５および１３を参照すると、電極層２２０は、移行基板２３０に接合される（ステップ４４０）。移行基板２３０は、平坦度が１ミクロン以下の材料のように、非常に平坦な表面を有する。加えて、移行基板は、約５０オングストローム以下、約４０オングストローム以下、約３０オングストローム以下、または約２０オングストローム以下、例えば約１０から２０オングストロームの粗さを有してもよい。いくつかの実施形態において、移行基板は、例えば、単結晶シリコン等のシリコンなどの半導体である。接合材料２４０、例えば、エポキシ樹脂または重合されたベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等の樹脂を、電極層２２０を移行基板２３０に接合するのに使用することができる。圧電材料は、通常半導体処理に使われる材料、例えば、シリコンまたはシリコン酸化物に接合することができる。代わりに、圧電材料は、前述された平坦表面を有することのできる別の基板に付着されることができる。
図６および１３を参照すると、圧電材料のブロック２００を薄くする任意選択のステップは、圧電材料の層２５０を形成するため行われる（ステップ４５０）。ブロック２００は、研削により薄くされることができる。水平方向研削において、ワークピースは、高平坦性許容誤差に処理された基準表面を有する回転チャックの上に取り付けられる。ワークピースの露出された表面は、高平坦性許容誤差で整列された水平方向研削輪に接触される。研削は、基板全体において、例えば、約０．５ミクロン以下、例えば、約０．３ミクロン以下の平坦性および平行性を作り出すことができる。研削は、均一残留応力も作り出す。層は、組み立てが完了した後の圧電材料の最終厚より厚くてもよく、例えば、最終厚より、約２〜１００ミクロン、約４〜５０ミクロン、または、約８〜２０ミクロンだけ厚い。研削工程は、約５ミクロンの深さの表面損傷を形成することがある。層は、圧電層の最終所望厚より大きい表面損傷の厚さとなり得る。
図７および１３を参照すると、圧電材料の層２５０の露出された表面２６０は研磨される（ステップ４６０）。研磨ステップは、図３と関連して記載された前研磨ステップと類似することができる。
図８および１３を参照すると、圧電材料の層２５０は、必要に応じてアクチュエータを形成するために処理される（ステップ４７０）。いくつかの実施形態において、切り込み２７０が、隣接アクチュエータ１４０を互いに分離するため、層２５０に形成される。切り込み２７０は、移行基板２３０まで延在する。切り込みは、完成したＭＥＭＳのための圧電材料の島が形成されることを可能にする。導電層２８０は、層２５０の露出された表面上に形成される。導電層２８０は、１つ以上の金属、例えば、チタン、タングステン、および金等の伝導材料を含む。そのような処理は、２００４年１０月１５日に出願された米国特許出願第１０／９６７，０７３号に記載されており、これは全ての目的において、参照することにより本明細書に援用される。
図９および１３を参照すると、ステップ４７０における必要な処理の後、層２５０は、本体１１０に接合される（ステップ４８０）。本体１１０は、ＭＥＭＳの本体であり、内部空間１２０を有する。切り込み２７０は、本体の内部空間１２０の間の位置と整合している。導電層２８０の有無に依存して、圧電材料の層２５０または導電層２８０が本体１１０に接合される。接合は、層間から成り立つことができ、例えば、接合材料、ＢＣＢ等、または層間なし、共晶接合、または直接接合等は、２００７年５月３日に出願された米国特許出願第１１／７４４，１０５号に記載されており、参照することによって、本明細書に援用される。
図１０および１３を参照すると、移行基板２３０は、少なくとも部分的に取り除かれる（ステップ４９０）。移行基板２３０は、研削により取り除くことができる。移行基板の薄い層は、圧電材料の層２５０上に残される。
図１１および１３を参照すると、移行基板は、研磨によって完全に除去される（ステップ５００）。研磨工程は、非常に選択的であり得る。すなわち、移行基板の研磨速度は、電極層２２０の研磨速度と比較して、非常に高速にできる。したがって、移行基板２３０を取り除く研磨は金属に対しては効率的でない。したがって、電極層２２０は、研磨工程の金属止め具として働く。移行基板２３０がシリコンで形成されている場合、研磨工程は、前述の工程と類似することができる。しかしながら、異なったスラリ、例えば、フジミのシリカ粒子を有し、かつｐＨが７である５ＦＡは、研磨結果を改善できる。その結果である本体１１０、導電層２２０、２８０および圧電材料２５０のアセンブリは、部分的に完成または完成したＭＥＭＳを形成する。
任意選択で、電極層２２０は、電極品質を改良するためにさらに処理されてもよい。いくつかの実施形態において、電極層２２０は、電極が必要とされない箇所から導電材料を除去するためエッチングされる。完成されたアクチュエータの上部電極は、圧電島の全上表面を覆わなくてもよい。いくつかの実施形態において、傷を埋めるために、金属層のスパッタリング等により伝導材料の新たな層が電極層２２０に加えられる。伝導材料は、マスクを通して適用することができるか、または伝導材料は電極の位置を画定するためにエッチングすることができる。あるいは、フォトレジストの層を、伝導材料を適用する前に、電極層２２０に適用することができる。伝導材料が適用された後、フォトレジストは除去されるが、これは不必要な伝導材料を取り除く。いくつかの実施形態において、全ての電極層２２０が剥離され、そして新しい電極が適用される。
いくつかの実施形態において、圧電材料の層２５０の周辺領域３１０は、移行基板２３０が除去された後も残る。図１２および１３を参照すると、圧電材料の周辺領域３１０を、切削、ダイシング、またはエッチング等によりアセンブリから取り除くことができる（ステップ５１０）。周辺領域３１０は、研磨工程によるある量のロールオフを生じる可能性がある。すなわち、圧電材料の層２５０の端において、研磨は、より早い、またはより遅い場合がある。研磨表面の整合性も、ロールオフに寄与し得る。アクチュエータ間の均一性を促進するため、中央部分と比較して、薄いまたは厚い圧電材料の端部分は取り除かれる。単一のアセンブリ上に複数のＭＥＭＳが形成される場合、ＭＥＭＳはアセンブリから個々のチップに分割されることができる。周辺領域３１０はまた、本工程で取り除かれることができる。
いくつかの実施形態において、圧電材料の層２５０の周辺領域３１０は、移行基板２３０が除去された後も残る。図１２および１３を参照すると、圧電材料の周辺領域３１０を、切削、ダイシング、またはエッチング等によりアセンブリから取り除くことができる（ステップ５１０）。周辺領域３１０は、研磨工程によるある量のロールオフを生じる可能性がある。すなわち、圧電材料の層２５０の端において、研磨は、より早い、またはより遅い場合がある。研磨表面の整合性も、ロールオフに寄与し得る。アクチュエータ間の均一性を促進するため、中央部分と比較して、薄いまたは厚い圧電材料の端部分は取り除かれる。単一のアセンブリ上に複数のＭＥＭＳが形成される場合、ＭＥＭＳはアセンブリから個々のチップに分割されることができる。周辺領域３１０はまた、本工程で取り除かれることができる。
方法が同一の利点を提供することを可能にしながら、前述の１つ以上の工程を方法から除外することができる。また、工程は、異なった順序で行うことができる。圧電材料の層またはブロックの研磨は、ロールオフが個々のアクチュエータ上で起こることを回避する。ロールオフは、圧電材料の使用されていない領域で起こる場合があるが、この部分は、ＭＥＭＳ装置が完成する前に除去することができる。研磨された圧電材料の厚さの均一性、または全厚さ変動（ＴＴＶ）は、研磨工程および研磨中に圧電材料を保持する移行基板の平坦性に依存する。圧電材料は、非常に緊密なＴＴＶで移行基板に保持されている場合、圧電材料は、緊密なＴＴＶを有するように研磨されることができる。シリコン基板は、一辺が６インチ、８インチまたは１２インチの基板等において、約１〜１０オングストロームの表面粗度（Ｒａ）を有するように研磨されることができる。１〜１０オングストロームのＲａを有するように研磨された基板に保持された圧電材料は、研磨後、１０〜２０オングストロームのＲａを有することができる。ＭＥＭＳの本体に適用後に圧電材料が研磨され、そして本体は研磨された基板の多重層で形成される場合、各基板のＴＴＶは積み重なり、研磨された圧電材料は、例えば、１から２ミクロンに近い、より望ましくないＴＴＶを有する。
ＭＥＭＳ本体の薄膜は、アクチュエータの屈曲を対応する内空間に移転する（あるいはその逆）ために十分な追従性を有する。この追従性は、薄膜が柔軟であるか、または薄いために可能である。圧電材料がＭＥＭＳ本体にまず付着され、次に研削される場合、研削力は、薄膜が耐えるには強すぎ、薄膜を損傷することができる。圧電材料が約１０ミクロン以下に研削される場合、研削力は、薄膜を損傷する可能性がある。研削中、圧電材料の保持工具として移行基板を用いることは、薄膜に損傷が生じることを防ぐ。また、移行基板は、圧電材材料の操作のためのハンドルを提供する。さらに、研磨中、圧電材料がＭＥＭＳに付着される場合は、ＭＥＭＳ本体から生じる破片または粒子は、圧電材料を傷つける可能性がある。いくつかの圧電材料、例えばＰＺＴは、特に柔らかく、切り傷を受けやすい。固体移行基板は、処理されたＭＥＭＳ本体と比較してより少ない粒子を生じる。
本発明のいくつかの実施形態を説明した。しかしながら、本発明の意図および範囲から逸脱することなく、種々の修正を施すことができることが理解される。したがって、他の実施形態は、添付の特許請求の範囲の範囲である。
Claims (16)
- ＭＥＭＳを形成する方法であって、該方法は、
移行基板を研磨することであって、該研磨された移行基板は、５０オングストローム未満の表面粗度を有する、ことと、
バルク圧電材料の層の第１の表面を該移行基板に樹脂を用いて接合することと、
該第１の表面を該移行基板に接合した後に、該層の第１の表面と反対側にある該バルク圧電材料の露出された表面を研磨することにより、研磨表面を形成することと、
該研磨表面をＭＥＭＳ本体に接合することと
を含む、方法。 - 前記研磨表面をＭＥＭＳ本体に接合することは、該研磨表面を該ＭＥＭＳ本体に樹脂を用いて接着することを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記研磨することは、化学機械研磨を行うことである、請求項１に記載の方法。
- 前記移行基板は、約１オングストローム〜１０オングストロームの表面粗度を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記研磨表面上に導電層を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記研磨表面を前記ＭＥＭＳ本体に接合する前に、前記圧電材料を切断することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 研磨する前に、前記圧電材料の一部分を研削により除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記移行基板を研削により除去することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記移行基板を研磨により除去することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
- 前記研磨表面と反対側にある前記圧電材料の表面を研磨することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
- 前記研磨表面と反対側にある前記圧電材料の表面上に導電層を形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 前記露出された表面を研磨することは、損傷を取り除くため、前記圧電材料を少なくとも約４ミクロン研磨により除去することを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記露出された表面を研磨することは、損傷を取り除くため、前記圧電材料を約４ミクロン〜１０ミクロンだけ研磨により除去することを含む、請求項１に記載の方法。
- ＭＥＭＳを形成する方法であって、該方法は、
圧電材料のブロックを研磨することにより、平坦表面を形成することと、
該平坦表面上に導電層を適用することと、
移行基板を研磨することであって、該研磨された移行基板は、５０オングストローム未満の表面粗度を有する、ことと、
該導電層を該移行基板に接合し、該平坦表面と反対側にある表面を露出したままにすることと、
該導電層を該移行基板に接合した後に、該圧電材料のブロックを薄くすることと、
該導電層を該移行基板に接合した後に、該平坦表面と反対側にある該表面を研磨することと、
該平坦表面と反対側にある該表面を研磨した後に、内部にチャンバが形成された本体に該圧電材料を接合することと、
該移行基板を除去することと
を含む、方法。 - 前記圧電材料を切断することは、前記移行基板において切断することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
- ＭＥＭＳを形成する方法であって、該方法は、
移行基板を研磨することであって、該研磨された移行基板は、５０オングストローム未満の表面粗度を有する、ことと、
バルク圧電材料の層の第１の表面を該移行基板に接合することと、
該バルク圧電材料の層の厚さを２０ミクロン未満まで低減することと、
該第１の表面を該移行基板に接合した後に、該層の第１の表面と反対側にある該圧電材料の露出された表面を研磨することにより、研磨表面を形成することと、
該研磨表面をＭＥＭＳ本体に接合することと
を含む、方法。
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