JP5757633B2

JP5757633B2 - Ｍｅｍｓデバイスおよびその製造方法

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Publication number: JP5757633B2
Application number: JP2012510664A
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Inventors: 鈴木　健一郎; 健一郎鈴木; 晃正玉野; 岡田　光広; 光広岡田; 昌也競
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Current assignee: Ritsumeikan Trust
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Publication date: 2015-07-29
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Description

本発明は、ＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法に関するものである。

近年、半導体分野における微細加工技術を利用して、微細な機械構造を電子回路と一体化して形成するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術が開発されており、フィルタや共振器への応用が検討されている。

なかでもこのようなＭＥＭＳ技術で作成されたマイクロメカニカル共振器は、リモートキーレスエントリシステム、スペクトラム拡散通信等のＲＦ無線に好適に使用される。このようなＭＥＭＳ技術で作成されたマイクロメカニカル共振器を利用したＭＥＭＳフィルタの一例が特開２００６−４１９１１号公報（特許文献１）に開示されている。この文献に記載されたＭＥＭＳフィルタ装置は、共振器を備える。この共振器に含まれる振動子は、正方形の板状のものであって、基板表面と平行で、なおかつ基板から離隔するように配置され、基板表面に連結された円柱で支持されている。共振器の各辺に対して所定間隔を隔てて対向するように形成された固定電極に交流電圧を印加することによって、この振動子と固定電極との間に静電気力が発生し、共振器が振動する仕組みとなっている。この場合、振動子の各辺の中心と角とが水平振動する。共振器同士が連結体で連結されている場合は、連結体は縦振動を伝えることとなる。

また、半導体プロセスと親和性が高いシリコンプロセスを用いたＲＦ−ＭＥＭＳフィルタが、橋村昭範ら、「ねじり振動を用いたＲＦ−ＭＥＭＳフィルタの開発」，信学技報，社団法人電子情報通信学会発行，IEICE Technical Report MW2005-185(2006-3)（非特許文献１）で提案されている。この文献では、小型化と高Ｑ値化の両立にねじり振動モードを利用した共振器が有効であることが紹介されている。

ここで例に挙げた共振器のように、ＭＥＭＳ技術を用いて作られる装置を「ＭＥＭＳデバイス」と呼ぶ。ＭＥＭＳデバイスを製造するために、シリコン層をパターニングすることで形成した何らかの構造体と、絶縁性の表面を有する基材とを重ね合わせて接合する場合がある。

特開２００６−４１９１１号公報

橋村昭範ら、「ねじり振動を用いたＲＦ−ＭＥＭＳフィルタの開発」，信学技報，社団法人電子情報通信学会発行，IEICE Technical Report MW2005-185(2006-3)

ねじり振動モードを利用したＭＥＭＳデバイスとしては、基板上に梁状の振動部材を設置したものが考えられる。その場合、基板の表面に対して、振動部材の下面が離隔して対向するように配置される。

このような構造を作製するためには、まず、振動部材の部分はＳｉで独自に形成される。一方、別途用意されたガラス基板の表面には導電体膜によって所望の電極パターンや引出配線が形成される。このように別々に作製された振動部材とガラス基板とが互いに陽極接合されることとなる。このとき、振動部材の下面は基板の表面に対してなるべく狭い間隙を介して対向することが望まれるが、従来、間隙を１μｍ未満とすることは困難であった。

また、脚部と振動部材とを組み合わせた構造体を一体物として、脚部の下面と振動部材の下面との高低差が正確に１μｍ未満になるように作製できたとしても、陽極接合の工程では、数百℃の条件下で数百Ｖの電圧が印加されるので、振動部材と基板表面の電極との間で固着が生じるなどの問題があった。

そこで、本発明は、ねじり振動モードを利用したＭＥＭＳデバイスにおいて、基板表面と振動部材下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、容易に製造可能なＭＥＭＳデバイスを提供すること、および、その製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法は、平坦な主表面を有する基材と、上記主表面から離隔するようにして上記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、上記主表面に固定され、上記浮き構造体から離隔しつつ、上記浮き構造体の一部の領域に対して上記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、第１シリコン層と第２シリコン層とで中間絶縁層を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板を用意する工程と、上記第１シリコン層をパターニングして、外枠部と、上記かさ上げ対向部と、上記かさ上げ対向部と上記外枠部の３以上の箇所とをそれぞれ接続する支持梁部とを形成する工程と、上記中間絶縁層のうち上記かさ上げ対向部と上記第２シリコン層との間に位置する部分をエッチング除去することによって上記かさ上げ対向部と上記第２シリコン層とが互いに離隔した状態を作り出す工程と、上記第１シリコン層の上記外枠部および上記かさ上げ対向部に対して一括して被覆するように基材を貼り付ける工程と、上記第２シリコン層をパターニングすることによって上記浮き構造体を形成し、さらに上記支持梁部のうち上記浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、上記支持梁部を分断して上記かさ上げ対向部を孤立させる工程とを含む。

本発明によれば、基板表面と振動部材下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、容易に製造可能なＭＥＭＳデバイスとすることができる。さらに、本発明によれば、第１シリコン層をパターニングする際にかさ上げ対向部を形成するだけでなく外枠部の３以上の箇所とそれぞれ接続する支持梁部をも形成するので、その後のエッチングの工程によってかさ上げ対向部が第２シリコン層から離隔して浮いた状態となっても、かさ上げ対向部は外枠部の３以上の箇所とつながった支持梁部によって支持されており、第２シリコン層から浮いた姿勢を十分な強度で維持することができる。エッチング液の表面張力などに対抗するだけの十分な強度があり、かさ上げ対向部が第２シリコン層に当接することを防止することができる。

本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法のフローチャートである。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法によって製造することを目指すＭＥＭＳデバイスの斜視図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法によって製造することを目指すＭＥＭＳデバイスの平面図である。図３におけるＩＶ−ＩＶ線に関する矢視断面図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で、ＳＯＩ基板の第１シリコン層をパターニングした後の状態の平面図である。図５におけるＶＩ−ＶＩ線に関する矢視断面図である。図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に関する矢視断面図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で、エッチング後の状態での、図６に示した断面と同じ断面の断面図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で、エッチング後の状態での、図７に示した断面と同じ断面の断面図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で、基材を貼り付けた後の状態の断面図である。図１０に示した構造体を第２シリコン層の側から見た図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法によって得られたＭＥＭＳデバイスの斜視図である。図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法によって得られたＭＥＭＳデバイスの平面図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で形成する支持梁部の第１の変形例を示す平面図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で形成する支持梁部の第２の変形例を示す平面図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で形成する支持梁部の第３の変形例を示す平面図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で形成するかさ上げ対向部の変形例を示す平面図である。図１８におけるかさ上げ対向部を拡大した部分的斜視図である。本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの断面図である。本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの第１の変形例の平面図である。本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの第２の変形例の平面図である。本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの第３の変形例の平面図である。参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスとしての共振器の斜視図である。参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスとしての共振器の平面図である。参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスとしての共振器の断面図である。参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で用意されるＳＯＩ基板の断面図である。参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で第１シリコン層がパターニングされた後の状態の平面図である。図２８におけるＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に関する矢視断面図である。参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で中間絶縁層演奏が等方的にエッチング除去された後の状態の断面図である。参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で用意される基材の平面図である。図３０に示した構造体を図３１に示した基材の主表面に貼り付けた状態の断面図である。参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で第２シリコン層を研磨した後の状態の断面図である。参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法の中で梁状部の一部が第２シリコン層に固着した状態の断面図である。

本発明をなす上で発明者らはまず、ＭＥＭＳデバイスの構造として、平坦な主表面を有する基材と、前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備える構造を想定した。これを以下、「参考技術」というものとする。この参考技術は、上述した本発明の目的を達成するためにひとまず考えられるものである。このような条件を満たす構造は、たとえばＭＥＭＳデバイスが共振器である場合にありうるが、共振器以外のＭＥＭＳデバイスにおいても同様の要件を満たす構造が求められうる。

ＭＥＭＳデバイスが共振器である場合を例にとって、参考技術に基づく構造の具体例を説明する。この構造を図２４、図２５、図２６に示す。図２５は図２４に示した構造の平面図であり、図２６は図２５におけるＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に関する矢視断面図である。ＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０１は、平坦な主表面２０ａを有する基材２０と、主表面２０ａから離隔するようにして基材２０に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体としての振動部２と、主表面２０ａに固定され、振動部２から離隔しつつ、振動部２の一部の領域２ｖに対して前記主表面２０ａに近い側から対向しているかさ上げ対向部５とを備える。共振器９０１は、主表面２０ａ上に電極パターン４を備える。電極パターン４は引出配線７と外部接続端子８とを含む。共振器９０１は、基礎シリコン層２１と中間絶縁層２２と高架シリコン層２３とを備える。共振器９０１は振動部２を取囲む外壁部９を備える。外壁部９は切欠き部１０を有する。かさ上げ対向部５は間隙６を介して振動部２の領域２ｖに対向している。かさ上げ対向部５は、領域２ｖに上下方向の振動を生じさせるためのブロックである。電極パターン４はかさ上げ対向部５と振動部２との間に電圧を印加するためのものである。かさ上げ対向部５と振動部２との間に電圧が印加されることによって領域２ｖに上下方向の振動が生じ、この振動が振動部２の全体に伝わり、振動部２の中のいくつかの領域においてはねじり振動が生じる。

ＭＥＭＳデバイスとして上述の共振器を製造する場合を想定し、その製造方法について説明する。まず図２７に示すようなＳＯＩ基板１００を用意する。ＳＯＩ基板１００は第１シリコン層１０１と中間絶縁層１０２と第２シリコン層１０３とを含む。ＳＯＩ基板１００の第１シリコン層１０１をパターニングして、図２８、図２９に示す構造を得る。図２９は図２８におけるＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に関する矢視断面図である。第１シリコン層１０１から形成された基本パターン５１０は中央の開口部を横切るように梁状部１４を有する。さらにこの構造のうち中間絶縁層１０２を等方的にエッチング除去することによって図３０に示す構造体を得る。図３１に示すように主表面２０ａに電極パターン４が形成された基材２０を用意する。図３０に示した構造体を図３１に示す基材２０の主表面２０ａに貼り付ける。貼り付けた後の様子を図３２に示す。第２シリコン層１０３を研磨することによって所望の厚みにまで薄くする。さらに第２シリコン層１０３をパターニングする。こうして図３３に示す構造が得られる。第１シリコン層１０１は基礎シリコン層２１となり、中間絶縁層１０２は中間絶縁層２２となり、第２シリコン層１０３は高架シリコン層２３となっている。第２シリコン層１０３をパターニングする際には、第２シリコン層１０３から振動部２が浮き構造体として形成されるが、同時に梁状部１４のうちの不用部分も除去され、梁状部１４の一部がかさ上げ対向部５となって残る。さらにいくつかの工程を施すことによって、図２５、図２６に示す構造を得る。

上述したＭＥＭＳデバイスの製造方法においては、ＳＯＩ基板をエッチング加工して途中段階として図３０に示す構造を得ることが予定されているが、この状態では梁状部１４と第２シリコン層１０３との間に生じた間隙にエッチング液が入り込む。このエッチング液の表面張力によって梁状部１４が第２シリコン層１０３の表面に吸引されてたわみうる。梁状部１４がたわんだことによって、図３４に示すように、梁状部１４の一部区間が第２シリコン層１０３に接触し、そのまま固着してしまう場合がある。

梁状部１４の一部が第２シリコン層１０３に一旦固着してしまえば、その後の工程を施しても固着した状態が持続される。これはすなわち、最終製品としてのＭＥＭＳデバイスにおいて浮き構造体の下側に確保されるべき間隙６が閉じた状態をもたらし、ＭＥＭＳデバイスとして正常に機能しなくなる。

そこで、本発明は、発明者らが想定した参考技術において発明者らが自ら見出した問題点を解消することをさらに進んだ目的とする。すなわち、ＭＥＭＳデバイスにおいて浮き構造体とかさ上げ対向部との間で本来確保されるべき間隙が閉じた状態となってしまう不良の発生率を低減するためのＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法を提供することをさらに進んだ目的とする。

（実施の形態１）
（構成）
図１〜図１４を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。このＭＥＭＳデバイスの製造方法のフローチャートを図１に示す。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法は、平坦な主表面を有する基材と、前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、第１シリコン層と第２シリコン層とで中間絶縁層を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板を用意する工程Ｓ１と、前記第１シリコン層をパターニングして、外枠部と、前記かさ上げ対向部と、前記かさ上げ対向部と前記外枠部の３以上の箇所とをそれぞれ接続する支持梁部とを形成する工程Ｓ２と、前記中間絶縁層のうち前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間に位置する部分をエッチング除去することによって前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層とが互いに離隔した状態を作り出す工程Ｓ３と、前記第１シリコン層の前記外枠部および前記かさ上げ対向部に対して一括して被覆するように基材を貼り付ける工程Ｓ４と、前記第２シリコン層をパターニングすることによって前記浮き構造体を形成し、さらに前記支持梁部のうち前記浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、前記支持梁部を分断して前記かさ上げ対向部を孤立させる工程Ｓ５とを含む。以下に詳しく説明する。

ここで製造しようとするＭＥＭＳデバイスは、平坦な主表面を有する基材と、前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備えるものである。したがって、図２に示す共振器２０１も該当する。共振器２０１の平面図を図３に示す。図３におけるＩＶ−ＩＶ線に関する矢視断面図を図４に示す。

共振器２０１の場合は、平坦な主表面２０ａを有する基材２０と、主表面２０ａから離隔するようにして基材２０に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体としての振動部２と、主表面２０ａに固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部５とを備える。ただし、本実施の形態における製造方法によって製造した場合、図３、図４に示したとおりの形状に出来上がるわけではなく、この製造方法を用いた痕跡として、かさ上げ対向部５と同層においてかさ上げ対向部５の他に若干の余分な凸部が残る。ただし、余分な凸部があるとはいえ、上述の条件を満たした構造のＭＥＭＳデバイスが得られることには相違ない。この余分な凸部については詳しくは後述する。図３、図４はあくまで目標とする形状を示している。

本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法によれば、まず、最初に、工程Ｓ１として、図２７に示したように、第１シリコン層１０１と第２シリコン層１０３とで中間絶縁層１０２を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板１００を用意する。

次に、工程Ｓ２として、前記第１シリコン層１０１をパターニングして、図５に示すように、外枠部１５と、かさ上げ対向部５と、かさ上げ対向部５と外枠部１５の３以上の箇所とをそれぞれ接続する支持梁部１６とを形成する。かさ上げ対向部５は本来独立したブロックであるが、この時点ではまだ独立していない。図５に示した例の場合、かさ上げ対向部５は支持梁部１６によって外枠部１５の６ヶ所と接続されている。この例では、説明の便宜のため、かさ上げ対向部５は支持梁部１６より幅が若干大きくなっているが、かさ上げ対向部５と支持梁部１６とは同じ幅であってもよい。その場合、かさ上げ対向部５と支持梁部１６との境目は外観上は特定しにくくなるが、各々の果たす役割の観点からは区別することができる。図５におけるＶＩ−ＶＩ線に関する矢視断面図を図６に示す。図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に関する矢視断面図を図７に示す。

次に、工程Ｓ３として、中間絶縁層１０２のうちかさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３との間に位置する部分をエッチング除去することによってかさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３とが互いに離隔した状態を作り出す。その結果、図６に示した断面は図８のように変化する。図７に示した断面は図９のように変化する。すなわち、かさ上げ対向部５および支持梁部１６はそれぞれ幅が細いので、かさ上げ対向部５および支持梁部１６の下側においては回りこんだエッチング媒体によって中間絶縁層１０２が完全に除去され、その結果、かさ上げ対向部５および支持梁部１６はいずれも第２シリコン層１０３から離隔した状態となっている。一方、外枠部１５は幅が広いので、中間絶縁層１０２が完全に除去されることはない。外枠部１５の下側では中間絶縁層１０２は周縁部が除去されるのみである。

次に、工程Ｓ４として、図１０に示すように、第１シリコン層１０１の外枠部１５およびかさ上げ対向部５に対して一括して被覆するように基材２０を貼り付ける。ただし、工程Ｓ４の前に必要に応じて第１シリコン層１０１にトンネル３１を予め設けておく。工程Ｓ４の前に、基板２０の主表面２０ａには予め電極パターン４を形成しておく。電極パターン４は引出配線７と外部接続端子８とを含む。図１０に示した構造体を第２シリコン層１０３の側から見たところを図１１に示す。第２シリコン層１０３はまだパターニングされていないので全面に存在するが、その背後には、第１シリコン層１０１で既に形成されたかさ上げ対向部５および支持梁部１６が隠れている。

次に、第２シリコン層１０３を研摩して所望の厚さとする。さらに、工程Ｓ５として、第２シリコン層１０３をパターニングすることによって浮き構造体としての振動部２を形成し、さらに支持梁部１６のうち浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、支持梁部１６を分断してかさ上げ対向部５を孤立させる。こうして図１２に示す共振器２０２が得られる。第１シリコン層１０１であった層からは基礎シリコン層２１が形成され、第２シリコン層１０３であった層からは高架シリコン層２３が形成されている。中間絶縁層１０２であった層からは中間絶縁層２２が形成されている。共振器２０２は目標とした共振器２０１とは細部において異なるが、ＭＥＭＳデバイスとして目指した形状の要件は備えており、共振器２０２が得られれば十分である。

図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に関する矢視断面図を図１３に示す。共振器２０２の平面図を図１４に示す。図１３は、図１４におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に関する矢視断面図にも相当する。図１３に示すように高架シリコン層２３の外形は基礎シリコン層２１の外枠部１５の外形にほぼ一致している。高架シリコン層２３、中間絶縁層２２および基礎シリコン層２１の積層体によって振動部２の外側を取囲む部分は外壁部９を構成している。工程Ｓ５におけるパターニングにおいては、第２シリコン層１０３のうち除去する部分においてはその下側にある第１シリコン層１０１も除去されるが、第２シリコン層１０３のうち残す部分の下側にある第１シリコン層１０１は除去されない。したがって第１シリコン層１０１で形成されている支持梁部１６は、全てが除去されるのではなく浮き構造体としての振動部２によって覆われていない部分が除去されるのみである。したがって、図１４に示すように支持梁部１６の一部が痕跡ブロック１７として残っている。図１４では、かさ上げ対向部５の周囲に合計６個の痕跡ブロック１７が残っている。

（作用・効果）
本実施の形態では、基板表面と振動部材下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、容易に製造可能なＭＥＭＳデバイスとすることができる。また、工程Ｓ２においてパターニングする際にかさ上げ対向部５を形成するだけでなく外枠部の３以上の箇所とそれぞれ接続する支持梁部１６をも形成するので、工程Ｓ３によってかさ上げ対向部５が第２シリコン層１０３から離隔して浮いた状態となったとき、かさ上げ対向部５は外枠部の３以上の箇所とつながった支持梁部１６によって支持されており、第２シリコン層１０３から浮いた姿勢を十分な強度で維持することができる。

図２８に示したようにかさ上げ対向部５が一直線状の支持部材によって外枠部の２ヶ所に接続されて支持されるに過ぎなかった場合は、この一直線状の支持部材がたわみやすく、たわんだ結果としてかさ上げ対向部５が第２シリコン層１０３に当接するおそれがあったが、本実施の形態では、かさ上げ対向部５は３以上の箇所とつながるようにして支持梁部１６によって支持されているので、エッチング液の表面張力などによりかさ上げ対向部５を第２シリコン層１０３に向けて変位させようとする力が作用してもこれに対抗するだけの十分な強度があり、かさ上げ対向部５が第２シリコン層１０３に当接することを防止することができる。

したがって、ＭＥＭＳデバイスにおいて浮き構造体とかさ上げ対向部との間で本来確保されるべき間隙が閉じた状態となってしまう不良の発生率を低減することができる。

本実施の形態では、図５に示したように、支持梁部１６が外枠部の６ヶ所と接続し、支持梁部１６同士がＸ，Ｙ方向にそれぞれ延在して広がっている例を示した。しかし、支持梁部の配置パターンはこれに限らず、たとえば図１５に示すように、支持梁部１６ｉがかさ上げ対向部５の互いに対向する２辺からそれぞれの方向に向かって延在した先で２つに分かれることによって結果的にＹ字状に広がって外枠部の合計４ヶ所と接続されているものであってもよい。図１６に示すように、支持梁部１６ｊの開く角度が大きくなっていてもよい。図１６に示した例では全体としてＨ字形状に近くなっている。図１７に示すように、支持梁部１６ｋが２本ずつ平行となって完全にＨ字状に延在しているものであってもよい。ただし、いずれの場合も支持梁部が電極パターンと重ならないように配慮する必要がある。そのためには、たとえば電極パターンは支持梁部の延在する位置を避けて敷設すればよい。外枠部の接続箇所は４ヶ所に限らず３ヶ所であってもよく、５ヶ所以上であってもよい。接続箇所が多いほど、かさ上げ対向部は安定する。

（研磨する工程）
本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法としては、上述したように、かさ上げ対向部を孤立させる工程Ｓ５の前に、第２シリコン層を研磨する工程を含むことが好ましい。この構成を採用することにより、第２シリコン層の初期厚みを十分厚くしておくことができる。第２シリコン層が十分に厚ければ、工程Ｓ１〜Ｓ４を行なう際のＳＯＩ基板の強度を十分に確保することができる。必要な加工を行なって、ＳＯＩ基板を基材に接合した後で、研磨によって第２シリコン層を所望の厚みにすることができる。

（電極パターン）
本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法としては、図１０に示したように、基材の表面には電極パターンが配置されており、基材を貼り付ける工程Ｓ４は、かさ上げ対向部と基材とによって電極パターンの一部を挟み込むようにして行なわれることが好ましい。この構成を採用することにより、電極パターンとかさ上げ対向部とを電気的に接続することができ、電極パターンを通じてかさ上げ対向部を所望の電位とすることが可能となる。

（複数の貫通孔）
かさ上げ対向部には、厚み方向に貫通するように複数の貫通孔を設けておくことが好ましい。一例として図１８ではかさ上げ対向部５ｃに複数の貫通孔１８が設けられている。かさ上げ対向部５ｃを拡大した斜視図を図１９に示す。複数の貫通孔１８はかさ上げ対向部５ｃを厚み方向にそれぞれ完全に貫通している。複数の貫通孔１８はマトリックス状に配列されている。貫通孔１８はここでは４×３の合計１２個配列されている例を示しているが、実際には数十個、数百個単位で配列されていてよい。

このようにかさ上げ対向部に複数の貫通孔を設けた構成を採用することにより、ＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ３においてエッチング液がこれらの貫通孔を通じてかさ上げ対向部の裏側に循環しやすくなるので、工程Ｓ３においてかさ上げ対向部の背後の中間絶縁層を完全に除去することがより確実となる。特に、かさ上げ対向部の面積が大きい場合には、このような貫通孔を設けておくことは効果的である。

かさ上げ対向部を浮き構造体に対する振動付与のための電極として用いる場合、かさ上げ対向部の上面に複数の貫通孔を設けたことによる表面積の減少が電極としての機能に影響を及ぼさないかという点が問題となる。この点については、各貫通孔の径を十分小さくしておけば、かさ上げ対向部に一定電位を与えたときには、フリンジ効果によって、かさ上げ対向部の上面は電気的にはあたかも貫通孔がない面であるかのように振舞うので、問題とならない。

かさ上げ対向部に限らず、支持梁部の途中にも厚み方向に貫通するように複数の貫通孔を設けておいてもよい。

（実施の形態２）
（構成）
図２０を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスについて説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、実施の形態１で説明したＭＥＭＳデバイスの製造方法によって得ることができる。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの一例として、図１２〜図１４に示した共振器２０２を挙げることができる。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの構造を説明するために共振器２０２の断面図を図２０に示す。図２０は図１３と同じ断面図であるが、本実施の形態の説明のためにいくつかの符号を書き加えたものである。

本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスとしての共振器２０２は、平坦な主表面２０ａを有する基材２０と、主表面２０ａから離隔するようにして基材２０に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体としての振動部２と、主表面２０ａに固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域２ｖに対して主表面２０ａに近い側から対向しているかさ上げ対向部５とを備える。浮き構造体としての振動部２の投影領域内に、かさ上げ対向部５以外に、かさ上げ対向部５と同じ層で形成され、かさ上げ対向部５からは分離した状態の部材である痕跡ブロック１７が、かさ上げ対向部５から見てそれぞれ異なる３以上の方向に配置されている。共振器２０２の場合、図１４に破線で示したように痕跡ブロック１７が６個配置されている。痕跡ブロック１７は、製造途中でかさ上げ対向部の厚み方向の変位を抑制するために設けた支持梁部の一部が残ったものであるので、結果的には、支持梁部の本数に応じた数の部材が浮き構造体の陰に配置されることとなる。

図２０においては痕跡ブロック１７は表示していないが、図２０のように断面を見た場合、より正確には、かさ上げ対向部５の左右の紙面奥側に痕跡ブロック１７も見えることとなる。

基礎シリコン層２１に形成されたトンネル３１の外側の端を塞ぐように絶縁膜３４が配置されている。ただし、絶縁膜３４は、振動部２を上から覆うように蓋材（図示せず）を取り付けることによって、外壁部９によって囲まれる領域を振動部２とともに密封する場合にトンネル３１を通じた空気の侵入を防ぐために設けるものである。このような密封は振動部２が配置された空間を真空に維持するために行なわれるものである。外壁部９によって囲まれる領域を真空として蓋材と絶縁膜３４とを設置すれば振動部２は真空中に保持されることとなる。一方、上述のような蓋材を取り付ける予定がない場合は絶縁膜３４は設けなくてもよい。たとえば共振器２０２全体を真空中に設置する場合などは、蓋材や絶縁膜３４を設けなくても振動部２を真空中に保持することができる。

（作用・効果）
本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、実施の形態１で説明したＭＥＭＳデバイスの製造方法によって容易に作製することができる。したがって、基板表面と振動部材下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、容易に製造可能なＭＥＭＳデバイスとすることができる。また、ＭＥＭＳデバイスにおいて浮き構造体とかさ上げ対向部との間で本来確保されるべき間隙が閉じた状態となってしまう不良の発生率を低減することができ、信頼性の高いＭＥＭＳデバイスとすることができる。

なお、本実施の形態では、理解を容易にするために、いくつかの変形例を示す。たとえば、図１５に示した例の支持梁部の配置パターンを用いて作製した場合、得られるものは、図２１に示すように痕跡ブロック１７ｉがかさ上げ対向部５から見てそれぞれ異なる４つの方向に配置された構造の共振器２０３となる。図１６に示した例の場合、図２２に示すように痕跡ブロック１７ｊが配置された構造の共振器２０４となる。図１７に示した例の場合、図２３に示すように痕跡ブロック１７ｋが配置された構造の共振器２０５となる。

本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、前記かさ上げ対向部と、前記基材との間に電極パターンの一部が挟み込まれているものであることが好ましい。すなわち、図１０に示した構成を備えていることが好ましい。この構成を採用することにより、電極パターンとかさ上げ対向部とを電気的に接続することができ、電極パターンを通じてかさ上げ対向部を所望の電位とすることが可能となる。電極パターンは複数の金属層による積層体としてもよい。電極パターンが積層体である場合は、積層体のうちの一部の金属層のみがかさ上げ対向部と基材との間に挟み込まれる構成としてもよい。

なお、実施の形態２では、ＭＥＭＳデバイスが共振器である例を示したが、本発明の適用対象としてのＭＥＭＳデバイスは、共振器に限らず他の種類のＭＥＭＳデバイスであってもよい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

２振動部、２ｖ領域、４電極パターン、５，５ｃかさ上げ対向部、６間隙、７引出配線、８外部接続端子、９外壁部、１０切欠き部、１４梁状部、１５外枠部、１６支持梁部、１７痕跡ブロック、１８（かさ上げ対向部の）貫通孔、２０基材、２０ａ主表面、２１基礎シリコン層、２２中間絶縁層、２３高架シリコン層、３１トンネル、３４絶縁膜、１００ＳＯＩ基板、１０１第１シリコン層、１０２中間絶縁層、１０３第２シリコン層、２０１，２０２，２０３，２０４，２０５共振器、５１０基本パターン、９０１共振器。

Claims

平坦な主表面を有する基材と、
前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、
前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、
第１シリコン層と第２シリコン層とで中間絶縁層を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板を用意する工程と、
前記第１シリコン層をパターニングして、外枠部と、前記かさ上げ対向部と、前記かさ上げ対向部と前記外枠部の３以上の箇所とをそれぞれ接続する支持梁部とを形成する工程と、
前記中間絶縁層のうち前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間に位置する部分をエッチング除去することによって前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層とが互いに離隔した状態を作り出す工程と、
前記第１シリコン層の前記外枠部および前記かさ上げ対向部に対して一括して被覆するように基材を貼り付ける工程と、
前記第２シリコン層をパターニングすることによって前記浮き構造体を形成し、さらに前記支持梁部のうち前記浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、前記支持梁部を分断して前記かさ上げ対向部を孤立させる工程とを含む、ＭＥＭＳデバイスの製造方法。
前記かさ上げ対向部を孤立させる工程の前に、前記第２シリコン層を研磨する工程を含む、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
前記基材の表面には電極パターンが配置されており、前記基材を貼り付ける工程は、前記かさ上げ対向部と前記基材とによって前記電極パターンの一部を挟み込むようにして行なわれる、請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
平坦な主表面を有する基材と、
前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、
前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備え、
前記浮き構造体の投影領域内に、前記かさ上げ対向部以外に、前記かさ上げ対向部と同じ層で形成され、前記かさ上げ対向部からは分離した状態の部材が、前記かさ上げ対向部から見てそれぞれ異なる３以上の方向に配置されている、ＭＥＭＳデバイス。
前記かさ上げ対向部と、前記基材との間に電極パターンの一部が挟み込まれている、請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。