JPH04348822A - 微小機械の作製方法 - Google Patents

微小機械の作製方法

Info

Publication number
JPH04348822A
JPH04348822A JP14946391A JP14946391A JPH04348822A JP H04348822 A JPH04348822 A JP H04348822A JP 14946391 A JP14946391 A JP 14946391A JP 14946391 A JP14946391 A JP 14946391A JP H04348822 A JPH04348822 A JP H04348822A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
sacrificial layer
micromachine
substrate
layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP14946391A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Ueda
上田 穰
Michitomo Iiyama
飯山 道朝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP14946391A priority Critical patent/JPH04348822A/ja
Priority to CA002069227A priority patent/CA2069227C/en
Priority to DE69218667T priority patent/DE69218667T2/de
Priority to EP92108797A priority patent/EP0518112B1/en
Priority to US07/887,749 priority patent/US5366587A/en
Publication of JPH04348822A publication Critical patent/JPH04348822A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微小機械の作製方法に
関する。より詳細には、集積回路の作製技術を利用して
数十〜数百μmの微小な機械を作製する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路等の作製に使用される微細加工
技術を使用して、微小な機械を作製する研究が進められ
ている。図2および図3を参照して、微小機械を作製す
る従来の方法を説明する。図2および図3は、Si基板
上に、軸廻りに回転する歯車を多結晶Siにより作製す
る工程を断面図で示したものである。
【0003】まず、図2(a)に示すよう、Si単結晶
基板1上にSi3N4層2を低圧CVD法で堆積させる
。フォトリソグラフィによりパターンを形成した後、図
2(b)に示すようSi3N4層2の一部を反応性イオ
ンエッチングで除去して分割する。次いで、この上に図
2(c)に示すよう、第1の犠牲層3となるリンシリケ
ートガラス(PSG)層をCVD法により積層し、さら
に図2(d)に示すよう多結晶Si層4を低圧CVD法
で積層する。この多結晶Si層4を加工して歯車にする
。そのためにフォトリソグラフィによりパターンを形成
した後、図2(e)に示すよう多結晶Si層4を反応性
イオンエッチングで加工する。次いで、この上に図2(
f)に示すよう、第2の犠牲層5となるSiNx(窒化
Si)層をプラズマCVD法で積層する。SiNxによ
る第2の犠牲層5上にフォトリソグラフィによりレジス
トでパターンを形成し、図3(g)に示すよう第2の犠
牲層5の一部を反応性イオンエッチングで除去する。次
に、図3(h)に示すよう低圧CVD法により軸となる
多結晶Si層6を堆積させる。フォトリソグラフィによ
りレジスト膜にパターンを形成し、図3(i)に示すよ
う多結晶Si層6を反応性イオンエッチングで加工する
。最後に、図3(j)に示すようHF水溶液により、第
1の犠牲層3および第2の犠牲層5を除去して、多結晶
Siの軸16を中心に回転する多結晶Siの歯車14が
完成する。
【0004】上記のように、微小機械を作製する際には
、材質の異なる複数の層を積層し、パターニングを繰り
返す。また、平坦性を維持するために機械要素間の空間
には最終工程で除去される犠牲層が形成されている。 上記の方法の場合、犠牲層にはPSGおよびSiNxが
使用されている。
【0005】上記微小機械を作製する場合の犠牲層は、
最終的に除去されるため容易、且つ選択的に除去可能で
あることが要求される。また、犠牲層は、微小機械の作
製工程において、機械要素間の空間に形成され、さらに
犠牲層上に他の機械要素が作製されることもある。その
ため、犠牲層は、上記のように除去が容易であること以
外に表面が平坦、平滑であることが要求され、また、下
層との密着性も要求される。さらに、加工性が優れてい
ることも必要である。
【発明が解決しようとする課題】
【0006】上記のように、犠牲層の性状は、作製され
る微小機械の性能に大きく影響する。従って、微小機械
の性能向上のためにはより優れた犠牲層が必要とされる
。そこで本発明の目的は、微小機械の作製により適した
犠牲層を使用した微小機械の作製方法を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、基板と
、該基板上に配置された該基板に対して相対的に可動で
ある機械要素とを具備する微小機械を作製する方法で、
前記基板上に選択的に除去可能な材料で犠牲層を形成し
、該犠牲層上に前記機械要素を形成して前記微小機械を
作製する方法において、前記犠牲層を複数の層で形成し
、該複数の層の最上層および最下層を前記基板および前
記機械要素を構成する材料に悪影響を与えない材料で構
成し、該複数の層の最上層および最下層以外の層に希土
類元素、Ba、CuおよびOを含むセラミックス材料で
構成した層を含むことを特徴とする微小機械の作製方法
が提供される。
【0008】
【作用】本発明の方法は、Si等の基板上に微小機械を
作製する場合に、最終的に除去する犠牲層を、基板材料
および微小機械に使用する材料に悪影響を与えない材料
で構成された最上層および最下層と、希土類元素、Ba
、CuおよびOを含むセラミックス材料で構成された層
とを含む複数の層で形成するところにその主要な特徴が
ある。 上記のセラミックス材料としては、具体的にはRe−B
a−Cu−O(Reは希土類元素、即ち、Y、Dy、H
o等である)セラミックス材料が好ましい。本発明にお
いて、上記のセラミックス材料の組成は、犠牲層の作製
方法、使用状態に合わせて広い範囲から選択することが
できる。換言すれば、本発明で使用する上記のセラミッ
クス材料は、希土類元素、Ba、CuおよびOを含んで
いれば、その割合、結晶構造等は制約を受けない。
【0009】本発明の方法では犠牲層の最上層および最
下層には、例えば従来犠牲層に使用されていたPSG、
SiNx等が使用できる。従って、犠牲層の下の層およ
び犠牲層上に形成する機械要素に対する整合性に優れ、
相互拡散等による悪影響がない。
【0010】上記本発明の方法で使用するセラミックス
材料は、低濃度の酸に溶融する。従って、材料にSi等
を使用する微小機械を作製する場合、選択的に除去する
ことが容易である。具体的には、HClの1/1000
希釈液を使用することにより、上記のセラミックス材料
で形成した犠牲層を1μm/分の割合でエッチング可能
である。 この程度の濃度の酸には、Siはほとんど溶融しないの
で、Siで作製した機械要素の精度を低下させることな
く、犠牲層のみを除去することができる。犠牲層の中間
の層が上記のセラミックス材料で構成されていても、こ
のセラミックス材料の層が最初に溶解して、犠牲層全体
が溶解しなくても剥離して除去される。
【0011】また、上記のセラミックス材料は、いわゆ
るステップカバレージが良好な材料であり、また、いわ
ゆる穴埋めも可能である。従って、犠牲層の最下層だけ
では吸収し切れない犠牲層の下の層の段差を吸収して平
坦な犠牲層を形成することができる。さらに、上記のセ
ラミックス材料は2次元の結晶構造を有することが多い
。そのため、犠牲層のような2次元の膜を形成すると、
膜の結晶性は良好になる。従って、犠牲層の表面を容易
に平滑にすることができる。
【0012】一方、上記のセラミックス材料は、Arイ
オンミリング、反応性イオンエッチング等のドライエッ
チング法により加工することが可能である。従って、微
小機械の作製工程で犠牲層を加工する必要がある場合に
も、上記のセラミックス材料で形成された犠牲層はドラ
イエッチング法により精密な加工を行うことができる。
【0013】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく
説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではない
【0014】
【実施例】犠牲層を3層にし、中間の層にY1Ba2C
u3O7−Xを使用して、本発明の方法により、Si基
板上に微小機械を作製した。犠牲層以外は、既に説明し
た従来の方法と等しいので、以下、図1〜図3を参照し
て従来法との相違点を中心に説明を行う。図1は、後述
するよう本発明による犠牲層の拡大断面図である。
【0015】図2(a)および(b)に示した工程は、
本発明の方法でも従来の方法と全く等しい。図2(b)
の工程でSi3N4層2を加工した後、図2(c)に示
すよう、第1の犠牲層3を形成する。図1(a)に、図
2(c)のIの部分の拡大図を示す。本発明の方法では
、第1の犠牲層3を、図1(a)に示すよう下層のPS
G層31、中間層のY1Ba2Cu3O7−X層32お
よび上層のPSG層33で構成した。また、この3層か
らなる第1の犠牲層は以下のように作製した。
【0016】まず、加工したSi3N4層2およびSi
基板1上に、下層のPSG層31を以下の条件によりC
VD法で形成した。 原料ガス                     
 SiH4 、O2 、PH3 基板温度      
                    420 ℃
膜    厚                   
       600 nm続いて、Y1Ba2Cu3
O7−X層32を以下の条件でスパッタリング法により
形成した。 スパッタリングガス             Ar 
、O2 基板温度                 
         650 ℃圧    力     
                30 〜 50 m
Torr膜    厚               
           100 nm最後に、上層のP
SG層33をやはり以下の条件でCVD法により形成し
た。 原料ガス                     
 SiH4 、O2 、PH3 基板温度      
                    420 ℃
膜    厚                   
       600 nm走査型電子顕微鏡により観
察したところ、第1の犠牲層3の表面(PSG層33の
表面)の凹凸は最大100 Å程度であり、さらに平滑
であった。PSGのみを用いた従来の方法の場合、同様
な下層の上に形成した第1の犠牲層3の表面の凹凸は最
大0.1 μm以上となる。
【0017】次いで、従来同様図2(d)に示すよう多
結晶Si層4を低圧CVD法で積層し、フォトリソグラ
フィによりパターンを形成した後、図2(e)に示すよ
う多結晶Si層4を反応性イオンエッチングで加工する
。この上に図2(f)に示すよう、第2の犠牲層5を形
成する。図1(b)に、図2(f)のIIの部分の拡大
図を示す。第2の犠牲層5も図1(b)に示すよう下層
のSiNx層51、中間層のY1Ba2Cu3O7−X
層52および上層のSiNx層53で構成した。また、
この第2の犠牲層は以下のように作製した。
【0018】まず、加工した多結晶Si層4および第1
の犠牲層3上に下層のSiNx層51を以下の条件によ
りプラズマCVD法で形成した。 原料ガス                     
 SiH4 、NH3 、N2 基板温度      
                    350 ℃
圧    力                   
       200 mTorr膜    厚   
                       80
0 nm続いて、Y1Ba2Cu3O7−X層52をや
はり以下の条件でスパッタリング法により形成した。 スパッタリングガス             Ar 
、O2 基板温度                 
         650 ℃圧    力     
                30 〜 50 m
Torr膜    厚               
           100 nm最後に、上層のS
iNx層53をやはり以下の条件でプラズマCVD法に
より形成した。 原料ガス                     
 SiH4 、NH3 、N2 基板温度      
                    350 ℃
圧    力                   
       200 mTorr膜    厚   
                       80
0 nm走査型電子顕微鏡で観察したところ、第2の犠
牲層5の表面(SiNx層53の表面)も平滑であった
【0019】続いて、従来同様第2の犠牲層5上にフォ
トリソグラフィによりレジストでパターンを形成し、図
3(g)に示すよう第2の犠牲層5の一部を反応性イオ
ンエッチングで除去し、図3(h)に示すよう低圧CV
D法により多結晶Si層6を堆積させる。フォトリソグ
ラフィによりレジスト膜にパターンを形成し、図3(i
)に示すよう多結晶Si層6を反応性イオンエッチング
で加工する。最後に、図3(j)に示すようHClの1
/1000水溶液により、第1の犠牲層3および第2の
犠牲層5を除去して、多結晶Siの軸16を中心に回転
する多結晶Siの歯車14が完成する。完成後の微小機
械を走査型電子顕微鏡で観察したところ、従来の方法で
作製した微小機械の各端部は腐蝕されてやや丸くなって
いたが、本発明の方法で作製した微小機械の各端部には
腐蝕された形跡は認められなかった。本実施例では、犠
牲層のセラミックス層をCVD法で作製したが、このセ
ラミックス層はスパッタリング法等任意の方法で作製可
能である。
【0020】
【発明の効果】以上詳述のように、本発明の方法に従う
と、従来よりも高い精度で微小機械を作製することが可
能である。これは、本発明の方法が、犠牲層の最上層お
よび/または最下層に基板材料および微小機械に使用す
る材料に悪影響を与えない材料を使用し、中間の層にB
aを含むセラミックスを使用する層を含む効果である。 即ち、本発明の方法で犠牲層に使用するBaを含むセラ
ミックスは、従来使用していたPSG等よりも、選択的
に除去することが容易であり、平坦且つ平滑な層を形成
することができ、加工性においても優れている。従って
、本発明の方法に従うと、犠牲層上に微小機械の部品を
高い精度で形成でき、また、犠牲層を除去する際に微小
機械が腐蝕されないのでその精度を最後まで維持できる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法による犠牲層の断面図である。
【図2】図3とともに微小機械を作製する工程を説明す
る図である。
【図3】図2から続く工程を説明する図である。
【符号の説明】
1    Si基板 2    Si3N4層 3    第1の犠牲層 4、6    多結晶Si層 5    第2の犠牲層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板と、該基板上に配置された該基板
    に対して相対的に可動である機械要素とを具備する微小
    機械を作製する方法で、前記基板上に選択的に除去可能
    な材料で犠牲層を形成し、該犠牲層上に前記機械要素を
    形成して前記微小機械を作製する方法において、前記犠
    牲層を複数の層で形成し、該複数の層の最上層および最
    下層を前記基板および前記機械要素を構成する材料に悪
    影響を与えない材料で構成し、該複数の層の最上層およ
    び最下層以外の層に希土類元素、Ba、CuおよびOを
    含むセラミックス材料で構成した層を含むことを特徴と
    する微小機械の作製方法。
JP14946391A 1991-05-24 1991-05-24 微小機械の作製方法 Withdrawn JPH04348822A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14946391A JPH04348822A (ja) 1991-05-24 1991-05-24 微小機械の作製方法
CA002069227A CA2069227C (en) 1991-05-24 1992-05-25 Process for fabricating micromachines
DE69218667T DE69218667T2 (de) 1991-05-24 1992-05-25 Verfahren zur Herstellung von Micromaschinen
EP92108797A EP0518112B1 (en) 1991-05-24 1992-05-25 A process for fabricating micromachines
US07/887,749 US5366587A (en) 1991-05-24 1992-05-26 Process for fabricating micromachines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14946391A JPH04348822A (ja) 1991-05-24 1991-05-24 微小機械の作製方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04348822A true JPH04348822A (ja) 1992-12-03

Family

ID=15475683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14946391A Withdrawn JPH04348822A (ja) 1991-05-24 1991-05-24 微小機械の作製方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04348822A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0674181B1 (en) Micro mechanical component and production process thereof
US5366587A (en) Process for fabricating micromachines
CN112408314A (zh) 一种多层掩膜分步刻蚀方法
JP2008516263A (ja) 構造化されたガラスコーティングによる回折光学素子の形成
US20130069731A1 (en) Method of multi-stage substrate etching and terahertz oscillator manufactured using the same method
US7745308B2 (en) Method of fabricating micro-vertical structure
JP2001074954A (ja) 3次元フォトニック結晶構造体の作製方法
JP4220229B2 (ja) 荷電粒子線露光用マスクブランクスおよび荷電粒子線露光用マスクの製造方法
JPH04348822A (ja) 微小機械の作製方法
JPS62118543A (ja) 半導体集積回路装置
JPH04348821A (ja) 微小機械の作製方法
JPH04348820A (ja) 微小機械の作製方法
US20230174420A1 (en) Method of fabricating metal thin film supported by glass support
US20230031623A1 (en) Corrugated high-resolution shadow masks
US20230012790A1 (en) Forming method of capacitor array and semiconductor structure
JPH03188648A (ja) 半導体装置の製造方法
US8664099B2 (en) Micro-electro-mechanical-system device with particles blocking function and method for making same
JP2667708B2 (ja) 誘電体分離基板の製造方法
JPH08306871A (ja) 誘電体キャパシタの製造方法
KR20030081051A (ko) 전계 방출 소자와 그 제조 방법
JP2000003844A (ja) X線露光用マスク及びその製造方法
KR100253918B1 (ko) 미세 기계 구조체의 제조방법
JP2809274B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH10232241A (ja) カンチレバーの製造方法
JPS61216344A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19980806