JPH08506857A - マイクロ構造及びその製造のためのシングルマスク、単結晶プロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高アスペクト比の、離型された単結晶の、結晶の向きには無関係な、マイクロ電気機械構造を製造するための、シングルマスクの、低温反応性イオンエッチングプロセス。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロ構造及びその製造のためのシングルマスク、単結晶プロセス発明の背景 この発明は、ＤＡＲＰＡによって付与された許可番号ＤＡＢＴ６３−９２−Ｃ −００１９号、並びに国立科学基金によって付与された許可番号ＥＣＳ８８０５ ８６６号及びＥＣＳ８８１５７７５号の下で、政府の援助でもってなされたもの である。政府は、本発明ついて所定の権利を有している。 この発明は、一般的には、マイクロ構造及びそれらを製造するためのシングル マスクプロセスに関するものであり、より詳しくは、マイクロ電気機械構造及び マイクロ光機械構造、並びに、基板の上にパッド、ランナ、電極及びこれに類す るもののような、離型された可動要素及びコネクタを含んでいる完全な構造を製 造するためのシングルマスクプロセスに関するものである。 マイクロ機構における近年の改良は、全体又は表面のいずれかのマイクロ加工 を含んでいるプロセスを利用しているマイクロアクチュエータの製造に首尾よく 到達した。最も普及している表面マイクロ加工プロセスは、その中に機械構造が 形成されている構造層としてポリシリコンを用いてきた。典型的なポリシリコン プロセスにおいては、ポリシリコン層の堆積に先立って、シリコン基板の上に犠 牲層が堆積される。機械構造は、ポリシリコン中に定義され、そしてこの後犠牲 層は、該構造を自由にするために、シリコン基板まで下向きに、部分的に又は完 全にエッチングされる。 表面マイクロ加工への初期の研究は、技術の実行可能性を確立した。動いてい るロータ、ギヤ、加速度計及びその他の構造は、該構造と基板との間の相対的な 動きを許容するために、このようなプロセスの使用を通じてつくられてきた。こ のプロセスは、酸化物及びポリシリコンの交互の層を形成するとともに、デバイ スの設計に注目に値する自由度を与える化学蒸着（ＣＶＤ）に頼っている。しか しながら、ＣＶＤシリコンは、通常、１〜２μｍよりも厚くない層に制限される 。 なぜなら、より厚い層中の残留応力は該構造を圧倒して曲がりを生じさせるから である。このように、非常に複雑な構造を形成するために、種々様々の層が組み 合わせられることができるものの、各層はその厚さが制限される。さらに、さし はさまれた酸化物層を除去するために必要とされる湿式化学作用では、除去のた めのエッチングにしばしば数十時間を要し、そして一度は離型された該構造は、 静電気のため、しばしば基板に再付着し又は突き剌さり、そしてこれは克服する ための手の込んだプロセス段階を必要とする。ポリシリコンでつくられた構造は 、本質的には、粒径に起因する低破壊強度だけではなく、単結晶シリコンに劣る 電子特性もが伴われる結晶構造を有している。さらに、この技術はよく確立され てはいるものの、ミクロン以下の高アスペクト比の機械構造の形成に対しては容 易には縮尺されない。 全体のマイクロ加工においては、シリコン基板は、構造を残すためにエッチン グされるとともに彫刻される。これは、典型的には、シリコンウエハから単結晶 シリコン構造を切り取るために、ＥＤＰ、ＫＯＨ及びヒドロジン（hydrozine） のような湿式化学エッチング剤を用いて行われる。しかしながら、このようなプ ロセスは、シリコン基板中での結晶の向きに依存する。なぜなら、化学エッチン グは、シリコンの結晶面の中では、他の面の中よりも１０倍速いからである。形 状は写真製版技術の使用と、エッチングの停止剤として機能するホウ素の大量植 え付けとによってある程度は制御されることができるものの、該プロセスを制御 ることは困難であり、したがって湿式化学エッチング技術でもって製造されるこ とができる該構造の型、形状及び寸法は厳しく制限される。とくに、湿式エッチ ング技術は、小さい（ミクロンサイズの）構造の定義に対しては適用することが できない。なぜなら、それらはその大きさでは制御可能ではないからである。 例えば、Ｓ．Ｃ．アーニー（Arney）らによる、真空科学技術ジャーナルＢ６ （１）の１９８８年１月／２月号の３４１〜３４４頁の「シリコン基板アイラン ドの水平酸化によるマイクロン下の絶縁体上にシリコンが配置された構造の形成 」と題された記事の中に、単結晶シリコンの０.５μｍの幅のアイランドを完全 に絶縁するための熱水平酸化を利用する乾式の全体マイクロ加工が記載されてい る。 この研究は、マイクロン下の単結晶シリコンの可動機械構造の製造のための反応 性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスの改良に到達し、この中でアーニーらの 刊行物中に記載されている酸化・絶縁ステップが、ＳＦ₆の等方性開放エッチン グに置き換えられた。１.０μｍの範囲のより広い構造の開放と、２〜４μｍの 範囲内のより深い構造とを許容するこのプロセスは、本出願の譲受人に譲渡され た、１９９２年１月１６日出願の米国特許出願第０７／８２１，９４４号に記載 されている。そこに記載されているように、この乾式エッチングプロセスは、構 造要素及び金属接触を定義するために複式のマスクを利用し、そして単結晶シリ コン中での小さく複雑な構造の定義を許容し、そして実施が容易であった。しか しながら、とくに第２のマスクを整列させる上での問題のため、第２の写真製版 ステップでより深い構造に対して適用することは困難であった。さらに、そのプ ロセスは、単結晶シリコン基板上でのシリコン酸化物層の形成に頼っていたが、 GaAs又はSiGeのような他の材料はシリコンがするふうには酸化物層を生成しない ので、プロセスはこのような他の基板材料に移行されることができなかった。 同時継続出願にかかる米国特許出願第０７／８２９，３４８号には、シリコン 以外の単結晶材料中のマイクロ機械構造を離型するためのプロセスが記載されて いる。このプロセスは、基板上に縦方向の構造をつくるために化学的に助勢され たイオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）及び／又は反応性イオンエッチング（ ＲＩＥ）を用い、そして該構造を横方向にアンダーカットしかつ離型するために 反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いる。しかしながら、該プロセスは複式 のマスクを利用し、そしてかくしてより深い構造の形成と、第２のマスクの整列 とにおいて、前記のシリコンプロセスに対する同様の問題に遭遇した。 機械構造のための単結晶材料の使用は有利であるかもしれない。なぜなら、こ れらの材料は、欠点がより少なく、粒界をもたず、そしてそれゆえそれらの構造 的及び機械的な特性を保持しつつマイクロン下の寸法への縮尺するからである。 さらに、機械式のセンサ及びアクチュエータをつくるための単結晶材料、とくに 単結晶のシリコン及び砒化ガリウムの使用は、電子システム及び光システムの結 う融合を促進し及び最適化することができる。例えば、非常に小さい質量をもっ ている単結晶シリコン構造は、プラスマイナス２００ｎｍの振幅でもって、２０ 億サイクルに対して５メガヘルツで支障なく共鳴することができる。したがって 、高いアスペクト比を有するマイクロン下の機械構造の製造は大いに望ましいで あろう。発明の概要 それゆえ、マイクロ電気機械構造（ＭＥＭＳ）の製造のための、改良された自 己整合型のドライエッチングプロセスを提供することが、本発明の１つの目的で ある。 単純化されたシングルマスクのドライエッチングプロセスを通じて、マイクロ メータ規模の寸法をもつ構造を製造するためのプロセスを提供することが、本発 明のもう１つの目的である。 本発明のもう１つの目的は、マイクロメータ規模の寸法を有する高アスペクト 比の離型された構造を製造するための、低温のシングルマスクのドライエッチン グプロセスを提供することである。 本発明のさらにもう１つの目的は、電子回路を組み込んでいるウエハのような 、先在する集積回路ウエハ中のマイクロ構造の製造のための、改良された低温の プロセスを提供すること、及びこのような構造を先在する回路に接続するための プロセスを提供することである。 本発明のもう１つの目的は、その中で回路要素が異なるプロセスによって構成 されている単結晶の基板上にマイクロ構造をつくるための、シングルマスクの低 温のドライエッチングプロセスを提供することである。 本発明のさらに別の目的は、実質的に平行な壁部と、基板中の粒子の方向には 依存しない高アスペクト比とを備えた深い溝部を有する可動型のマイクロ構造を つくるための、シングルマスク式の低温プロセスを提供することである。 本発明のさらに別の目的は、基板内に移動することができ、又は基板面から外 に移動することができる機械式アクチュエータのマイクロ構造を製造するたんの 、シングルマスク式の低温プロセスを提供することである。 本発明のさらにもう１つの目的は、シングルマスク式のドライエッチングプロ セスによって製造され、センサ、レゾネータ及びアクチュエータ、インダクタ、 コンデンサ及びこれに類するものとして用いられることができる、単結晶のシリ コン中の可動マイクロ構造の提供である。 本発明のさらに別の目的は、任意に膜を含むことができ、基板の面内で移動す ることができるとともに該面の外に回転することができるセンサ／アクチュエー タ、レゾネータ、光反射器及びこれに類するものとして用いられ、かつシングル マスク式のドライエッチングプロセスと金属の選択的な堆積とによって製造され る、単結晶シリコン基板上の可動マイクロ構造の提供である。 要するに、本発明にかかるプロセスは、シングルマスク式の、低温の（約３０ ０℃よりも低い）、自己整合型の、超小型電気機械（ＭＥＭ）構造を製造するた めのプロセスであり、該プロセスは、デジタル式のＭＥＭデバイスの製造だけで はなく、このような構造を完成された集積回路ウエハの上に組みつけることを許 容するものである。該プロセスは、加速度計のような種々のセンサデバイスだけ ではなく、基板上の分離型のデジタルデバイス、又はあらかじめ製造されている 集積回路上の部品としての種々のアクチュエータデバイス、レゾネータ、可動光 反射器及びこれに類するものを製造するためにも用いられることができる。該プ ロセスはＳＣＲＥＡＭ−Ｉプロセス（Sing1e Crysta1 Reactive Etch and Metal、単結晶反応性エッチング及び金属）と称されてもよい。 このＳＣＲＥＡＭ−Ｉプロセスは、任意の形状の構造を定義するためと離型す るための両方のために、かつ離型された構造の上にだけではなく、動かない相互 接続、パッド及びこれに類するものの上にも、定義された金属表面を備え付ける ために、反応性イオンエッチングを用いる乾式の全体のマイクロ加工プロセスで ある。前記の同時継続出願第０７／８２１，９４４号において定義された以前の プロセスもまた、マイクロ構造の製造を許容したが、構造要素と金属接続部とを 定義するために、２つのマスクを必要とする。本発明は、この以前のプロセスか ら開発されたものであるが、構造の深さをおよそ１０〜２０μｍまで延ばすこと と、０.５μｍ〜５μｍの幅でのビーム要素の形成を許容することと、先のプロ セスの第２のマスク／写真製版のステップを削除することと、ビームのような可 動要素及び相互接続部のような不動要素と、シングルマスクでもって定義される べき接続パッド及びビームとを含むすべての構造要素に、該構造に適用された金 属接続部が自己整合するようにすることとによってそれを改良している。 該プロセスは、普通、シリコン、砒化ガリウム、シリコンゲルマニウム、燐化 インジウム、アルミニウム−砒化ガリウム−砒化ガリウムのような複合体及び複 合構造、並びにその他の量子井戸、又は周囲の基板材料から電気的に絶縁される とともに、選択的な電気的接続のために金属化された可動の離型された構造要素 がシングルマスクを用いて製造されることができる多層の超結晶格子半導体構造 のような単結晶基板の上での絶縁性マスクの形成に頼っている。そのように製造 された該構造は、離散的であること、すなわちそのウエハ自身の中につくられる ことが可能である。このような場合においては、前記の基板材料のいずれもが用 いられることができ、又はシリコン集積回路のウエハの中に一体化されることが できるが、この場合該基板材料は、本発明にかかる低温でのプロセスを許容する シリコンであろう。 固定及び可変のインダクタ、トランス、コンデンサ、スイッチ及びこれらに類 するものに用いるための、三角形及び四角形だけではなく、円、楕円及び放物線 のような曲がった構造を含む、複雑な形状は本発明に基づいて製造されることが できる。離型された構造は、基板面内におけるＸ軸及びＹ軸に沿った、基板面に 垂直なＺ軸に沿った移動のために、かつ基板面の外へのねじれ移動のためにつく られる。 本質的には、本発明は、単一の絶縁性マスクでもって該マスクを該構造のまわ りに完全に深い絶縁性の溝部を定義するために用いることにより、離型された構 造の製造及びこれに続くかかる構造の金属化と、該構造を選択的に離型するとと もに周囲のメサの基部に空隙をつくるためにこれらの構造をアンダーカットする ことと、この後露出された表面を金属化することとを許容する。アンダーカット 及び空隙の形成は、堆積された金属の連続性を破り、これによって離型された構 造及び定義されたメサ上の金属を、溝部の底部の上の金属から電気的に絶縁し、 そして絶縁層は金属を下に横たわっている基板から絶縁する。溝部によって定義 された要素は金属層によって相互に接続され、かくして離型された構造は、選択 された位置に設けられたインタコネクトと、さらに溝部によって定義されたイン タコネクト及びパッドとでもって、金属層を介して、周囲のメサ中のパッドに電 気的に接続されることができる。シングルマスクプロセスが離散した基板又はウ エハの上で実行されたときには、該プロセスは高温又は低温のいずれかのプロセ スによって実行されることができる。しかしながら、該構造がウエハ上の実在の 回路と一体化されるべきものであるときには、実在の回路に対する損傷を防止す るために、低温のプロセスとするのが好ましい。本発明にかかるプロセスは、絶 縁されかつ離型された構造を定義するために深く狭い溝部を形成する上において は、隣り合う壁部間の高いキャパシタンスのために、その側壁上で金属化される ことができる高アスペクト比をもつ構造をつくる。さらに、該プロセスは、離型 された構造と溝部の床上の金属との間の寄生キャパシタンスを低減するために、 離型された構造の下での深いエッチングを許容する。該エッチングプロセスはま た、離型された構造を取り囲んでいるメサの側壁中に延ばされた空隙をつくり、 もって該側壁の上の金属と溝部の床の上との間のリーク電流を低減する。離型さ れた構造上の金属化は、離型された構造の水平方向及び鉛直方向の移動を容量的 に制御及び／又は検出するために、メサ側壁上の金属化及び溝部の床上の金属化 と助け合う。 もし希望すれば、結果として生じた構造を修正するために、上記のシングルマ スクプロセスの終了後に付加的なステップを実行することもまた可能である。例 えば、付加的なマスキングのステップは、離型されたビームのばね定数の低減を 許容することができる。さらに、加速度計での使用のためにその重量を増やすべ く、膜が離型された構造に付け加えられることができ、そしてこれらの膜は可動 鏡としての使用のために研磨されることができる。付加的なステップは、ヴィア により、金属層を外部の回路に接続するために用いられてもよく、そして重複構 造を形成するために、複数の層がつくられることができる。 広範囲のデバイスが、本発明にかかるプロセスを利用して製造されることがで きる。上記のとおり、該プロセスは基板中の結晶構造には依存せず、このため本 質的にはどのような形状でもつくられそして離型されることができる。かくして 、基板の側壁に片もち固定され、かつ溝部の底壁の上方で外向きに伸びる単一又 は複式のフィンガと、種々のグリッド及び配列とがつくられることができ、そし て種々の電気部品が形成される。これらの種々の構造は、ここでは「ビーム」又 は「離型されたビーム」と称されてもよく、かかるビーム又は離型されたビーム が所望の形状とされることができ、かつ単一又は複式の構造とされることができ るということが理解される。 例えば、単一のビームによって、かつプレートの１つの側部又は他方の間に選 択的に電位をかけることによって周囲のメサ壁に軸方向に支持されたグリッド又 はプレートの形においては、ビーム及び周囲の基板の選択された壁部及び表面の 金属化は、離型された構造中での水平方向の運動の容量的な制御及び検出を許容 し、他方溝部の底壁の金属化は、比較的幅の広い離型された構造とすることによ り鉛直方向の運動の制御及び検出許容し、そして溝部の底部上の金属はその支持 アーム軸まわりにプレートのねじり回転を許容する。プレートのこのようなねじ り回転は、例えば光学分野などといった、多数の応用分野を有している。 本発明にかかる離型された構造は、例えば、加速度計又はセンサとしてはたら き、そして水平方向及び鉛直方向に移動することができる単一のビームの形をと ることができ、又は平行に並んだ配列の、若しくは種々の他の配列の複数のビー ムの形をとることができる。複数のビーム構造は、例えば「ピンセット」の形と なるよう水平方向に互いに近づき及び離反するように移動するなどして共働する ことができ、又は変化する応答を提供し、そして例えば加速度計での広範囲の運 動又は感度を提供するために、厚さのような変化する特性をもつことができる。 種々のグリッドに似た配列は、前記のように、質量を付加するために、又はねじ り運動を提供するために設けられることができ、本発明にかかるプロセスは極め て広い範囲の配列を許容する。 本発明にかかるプロセスにしたがって製造された構造の使用例は、単結晶シリ コンから製造されたねじりレゾネータ中にある。マイクロ加工されたレゾネータ は、センサでの応用に広範囲に採用されてきており、このような応用において最 も重要なレゾネータの特性は、機械的な消散である。しばしば、センサへの応用 は、空気のような気体又は液体の媒体中でのレゾネータの操作を必要とし、そし てそれらの小さい質量に起因して、かかるレゾネータは周囲の媒体によって決定 される消散をもつことが期待される。本発明にかかる単結晶シリコンでつくられ たねじりレゾネータは、より低い機械的な消散を有し、そしてこのためこの応用 で役立つ。さらに、本発明にしたがって構成されたねじりレゾネータは、単結晶 シリコンのウエハ面から外部への運動を経験し、そしてこの方向に大きく運動す ることができる。このような面から外部への運動は、潜在的に有用なアクチュエ ータ及び回転鏡への応用を与える。 本発明にかかる基本的なプロセスは、次のように概説されることができる。 まず、酸化物又は窒化物の絶縁層は、ウエハ又は基板の上に堆積され、この層 は残りのステップの間はマスクとしてはたらく。その高い堆積速度及び低い堆積 温度ゆえ、標準的なＰＥＣＶＤプロセスが用いられる。この後、レジストがかけ られ、露出され、マスク層の上に現像される。標準的な写真製版レジスト技術は 、所望のビーム、パッド、インタコネクト及びこれらと同類の構造を定義するた めに用いられる。この後、レジスト中につくられたパターンが、例えば、ＣＨＦ₃ マグネトロンイオンエッチング（ＭＩＥ）又はＲＩＥを用いて、レジストから 絶縁マスクに移される。 Ｏ₂プラズマエッチングはレジスト層をはがすために用いられることができ、 そしてパターン化された絶縁マスクが、この後所望の構造のまわりに溝部を形成 するために、該パターンを下に横たわっているウエハ中に移すのに用いられる。 深い鉛直方向の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）又は化学的に助勢されたイオ ンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）がこの目的のために必要とされる。構造の高 さの選択に応じて、溝部は、実質的に鉛直で滑らかな壁を備えていてその深さが ４〜２０μｍであればよい。 溝部の完成の後、ＰＥＣＶＤの酸化物又は窒化物の保護コンフォーマル層が、 シリコンのビーム／構造を被覆するために、およそ０.３μｍの厚さにまでつけ られる。コンフォーマル絶縁層は、周囲の基板（又はメサ）の頂面と、定義され た構造と、溝部の側壁及び底壁を被覆し、そこで１０ｍＴでの異方性ＣＦ₄／Ｏ₂ ＲＩＥにより、絶縁物を溝部の底壁から除去することが必要となる。このエッチ ングはマスクを必要としないが、ビーム及びメサの頂面と、溝部の底部とから０ .３μｍの絶縁物を除去し、側壁の皮膜を乱さないで残す。結果的には、ビーム は、絶縁層の頂面層及び側壁層、並びにフィルムを含まない溝部の底部とともに 残される。 深いＲＩＥ又はＣＡＩＢＥは、この後側壁の絶縁物の下端部の下で、溝部の床 をエッチングするために用いられる。このエッチングは、好ましく、ビームの各 側部の上の絶縁物の下と、周囲のメサの壁部の上の絶縁物の下とで、３〜５μｍ の基板を露出させ、そしてそれは離型ステップの間に除去されることになってい るメサ壁上及びビーム下のこの露出された基板である。離型は、ビーム又は他の 構造の下から外へ基板をエッチングする等方性ＲＩＥによって実施され、かくし てそれらを離型させ、そして空隙を形成するためにメサ壁上の基板をエッチング する。該エッチングは、絶縁物に対して高い選択性を有しており、保護絶縁皮膜 にさほどの影響を与えることなく、数マイクロンの基板がエッチングされること を許容する。離型の後、ビームは、例えば、それらの端部での周囲のメサとの接 続により、深いシリコンの溝部の底壁の上方で片もちで支持される。 離型され片もち固定された各構造は、単結晶シリコンのような半導体材料の芯 と、頂面及び側壁の上でそれを囲んでいる絶縁物のコンフォーマル皮膜とを有し ている。構造のビームは、例えば、その端部で片もち固定されるとともに、その 中央部で自由な遊動状態とされてもよい。その運動測定することにより、又はそ れを運動するよう駆動することにより、該構造を活動させるために金属層が必要 とされる。したがって、最終ステップとして、アルミニウム層が、ビームの頂面 及びビームの側壁の上と、溝部の床の上と、周囲のメサの頂面及び側壁の上とに スパッタで堆積される。ここにおいて該構造は完成され、そしてそれを活動させ るために適当な回路に接続されることを単純に必要とする。該回路は、別の基板 上にあってもよく、あるいはビームの製作に先立ってビームの位置と隣り合った ウエハ中に形成されてもよい。動いている構造間でのショートを防止するために 、応用形態に応じて、１００〜２００ｎｍの厚さの薄いパッシベーション酸化物 層を付加することもまた望ましい。 本発明を用いてシングルマスクのＭＥＭデバイスを設計し及び製造する上にお いては、該プロセスの単純化された特性のため、単一の金属層のみが用いられる 。さらに、ビームを囲うことに加えて、溝部が、インタコネクト、コンタクトパ ッド及び容量プレートからなるあらゆる電気的に完全な組を囲わなければならな い。この溝部は２つの目的を果たす。それは、ビーム、パッド及び導線のような 個々の構造要素を絶縁するとともに定義し、そして該プロセスの自己整合性ゆえ 、該溝部は金属を自動的にパターン化する。離型されたＭＥＭビームは、普通、 離型ステップを促進するともに、融通性及び軽量性をもたせるために幅が狭くな り、他方同一のプロセスによって形成されたインタコネクトは、普通、離型を防 止するとともに、離型されたビームに対して安定した支持を行うために幅が広く なる。離型が予定されているビームは典型的にはおよそ１μｍの幅であり、そし て好ましくは３μｍと５μｍの間の最大値よりも小さいであろう。インタコネク トは典型的には動くことは予定されておらず、かくして５μｍよりも幅が広くな ることが可能である。 いくつかの実施態様における低温の必要性、単純な設計基準及び本発明にかか る短い工程時間のゆえ、ここに記載されたプロセスは、従来の非常に大規模な集 積回路に対して、かかる回路に損傷を与えることなく、あるいはそれらの構築と 干渉することなく、付加されることができる。このプロセスの利点の１つは、シ ングルマスクでもって、すべての電気部品を定義することができる能力である。 従来のプロセスにおいては、すべての金属の堆積の後で、金属をエッチバックす るともにインタコネクトを定義するために、写真製版ステップが必要となってい た。本発明においては、金属ランナが自己整合的でありかつ自己定義的であるの で、エッチバックは必要でない。図面の簡単な説明 本発明の前記の及びさらなる目的、特徴及び利点は、当業者にとっては、添付 の図面に関連してとりあげられた好ましい実施の形態のより詳細な以下の記述か ら明らかとなるであろう。 ここにおいて、図１Ａ〜１Ｊは、それぞれ、本発明にかかるプロセスの、ステ ップ１〜１０を図示している。 図１Ｋは、該プロセスのステップ９の修正形態を図示している。 図１Ｌは、ステップ１〜１０のプロセスのさらなる修正形態を図示している。 図２は、図１Ａ〜１Ｊのプロセスによってつくられたビームと関連するコンタ クトパッドとインタコネクトとの上面平面図である 図３は、図２の３−３線に沿ってとられた、図２のデバイスの断面図である。 図４は、図２の４−４線に沿ってとられた、図２のデバイスの断面図である。 図５Ａ〜５Ｃは、本発明の第２の実施の形態のためのオプション的な予備のス テップを図示しており、ここで図１Ａ〜１Ｊのプロセスにしたがってつくられた ＭＥＭ構造が集積回路ウエハ中に組み込まれている。 図５Ｄ〜５Ｉは、本発明の第２の実施の形態のための付加的なステップを図示 している。 図６は、本発明の第３の実施の形態の概略図である。 図７は、本発明の第４の実施の形態の概略図である。 図８Ａ〜８Ｌは、本発明の第５の実施の形態ステップを図示している。 図９は、ねじり運動を起こさせるための構造の概略斜視図である。 図１０Ａ〜１０Ｃは、図９の構造で使用するための電極をつくるためのステッ プを図示している。 図１１Ａ〜１１Ｃは、図９の構造で使用するための電極の修正形態をつくるた めのステップを図示している。 図１２は、ねじり構造の修正形態を図示している、図９の部分的な断面図であ る。 そして、図１３は、本発明にかかるプロセスにしたがってつくられた構造を図 示している。発明の詳細な記述 本発明にかかる基本的なプロセスについての多数の変形例が以下で記述される が、基本的なプロセスはシングルマスクを備えた機能的なＭＥＭ構造をつくるこ とができる。基本的なプロセス及びその変形例は、すべて基板のための単結晶構 造の特性に頼っており、そしてさらには標準的な製造器具の使用と、光又はＥビ ームの写真製版の使用と、自己整合構築とに依存している。本発明は、隣り合っ た壁部間に高キャパシタンスを得るために、基板上に対応する壁部に近接して配 置された壁部を有する高アスペクト比の構造の定義を許容する。基本的なプロセ スは、それぞれ、マイクロ電気機械構造をつくるための、シングルマスク式の、 低温の、自己整合型プロセスを概説している図１Ａ〜１Ｊのステップ１〜１０中 に図示されている。これらの図は、一般的に水平方向の経路（図中にあらわれて いるように）内で、左又は右に動くのが自由な、離型され、片もち固定されたビ ームの製造を図示しており、かつビームの運動を測定するために、又は択一的に ビームの運動を生じさせるために、平行なキャパシタプレートを形成している、 隣り合った鉛直方向の不動プレートを図示している。 図示されたプロセスは、シングルマスクと、ウエハ又はダイの上のディスクリ ート要素としてつくられた構造とでもって実施されている。前記のように、ディ スクリート要素は、電子回路なしの外部回路にワイヤで結合されるであろう結合 ／接触パッドを有している、ウエハの上の要素として定義される。以下で説明さ れる本発明のもう１つの実施の形態は、ここで用いられているように、集積回路 のチップの上につくられた構造にかかり、そしてインタコネクト又はバイアスを 介してチップ上の回路に直接接続される集積要素の製造に関するものである。次 の表Ｉは、以下でさらに十分に説明されるように、本発明のプロセスを概説して いる。 該表のステップ１〜１０は、図１のステップ１〜１０に対応する。２つのプロセ スが表中に概説され、一方は単結晶シリコン基板のためのものであり、そして他 方は砒化ガリウム基板のためのものである。次の説明は、まず単結晶シリコンを 製造するためのプロセスにかかる。 ここで、図１Ａを参照すれば、該プロセスのステップ１において、単結晶シリ コンウエハ１０の頂面８のような、むきだしのシリコンの清浄で開かれた領域が 設けられ、この上に酸化物（ＳＩＯ₂）の層１２が堆積され、この層は該ステッ プの残りの期間マスクとしてはたらく。この酸化物は、加熱炉内で成長させられ てもよいが、これはディスクリート要素のために限り適切であろう。なぜなら、 熱酸化物の形成は１０００℃又はこれより高い温度を必要とするからであり、こ れはウエハの上のあらゆる電気要素に損傷を与えるであろう。酸化物層１２は、 ＰＥＣＶＤによって、又はＰＥＣＶＤと熱的成長のある組み合わせによって堆積 されることができるが、標準的なＰＥＣＶＤプロセスは、その高い堆積速度ゆえ に、そして３００〜５００℃の範囲の低い堆積温度をもつといった事実ゆえに、 好ましく、これは電気部品を搭載しているウエハ上に一体化された要素をつくる のに適切である。最小の酸化物の厚さは、該酸化物をエッチングするであろう後 のＲＩＥステップ（説明される）がどれくらい速いかによって決定されるが、一 般的には、酸化物のマスク層は、必要とされる最小の厚さよりも大幅に厚くする ことができる。ビーム又は他の構造の高さが１０μｍとなる典型的なプロセスに おいては、酸化物にとって厚さがおよそ０.７μｍであるのが望ましい。製造さ れるべき構造の高さは、より正確には、このプロセスによってつくられた、酸化 物で被覆され離型されたビームの内部に配置されるであろうシリコン「骨格」の 高さである。このシリコン骨格は、前記したとおり、該プロセスによってつくら れたビームの主要な構成部分であり、典型的には、最小の高さをおよそ３μｍと しておよそ１０ｐｍ又はこれを超える高さをもつことができる。 図１Ｂに図示されたステップ２は、写真製版ステップであり、ここでレジスト 材料１４は、パターン１８をつくるための標準的な光学写真製版のレジスト技術 を用いて、酸化物マスクの頂面１６の上にかけられ、露出され、そして現像され る。通常はおよそ０.５μｍより小さい分解は必要とはされないので、光学技術 が好ましい。しかしながら、もしより良好な分解が必要なときは、３重レベルの レジスト及びアルミニウムの打ち上げマスクを伴った電子ビーム写真製版が用い られることができる。 図１Ｃとステップ３とに示されているように、レジスト中に現像されたパター ン１０を用いて、下敷きになっている酸化物層１２が、該パターンを酸化物マス クに移すためにエッチングされる。そこに示されているように、酸化物層１２は 、例えば、マグネトロン・イオンのエッチング（ＭＩＥ）装置内でＣＨＦ₃を用 いてエッチングされる。このようなエッチングは、プラズマを集中させるととも にエッチング速度を高める大きな磁石を利用することを除けば、実質的にはＲＩ Ｅと同様である。ＭＩＥの高いエッチング速度は、レジストが燃えるのを防止す るのを助ける。さらに、非常に低い圧力（およそ、１〜３ミリトール）下でのＭ ＩＥエッチングは、縦方向の側壁をつくり、そしてスループットを増加させる。 レジスト材料１４中に形成されたパターン１８は、かくして、マスクパターン２ ０で示されているように、マスク酸化物１２に移される。 レジスト材料は、シリコン基板１０の上に直接パターン１８をマスクするため には用いられない。なぜなら、ビーム構造を形成するためにシリコン中に溝部を 掘るのに用いられるＣｌ₂エッチング（説明される）は、レジスト材料を酸化物 よりも一層急速にエッチングするからである。かくして、酸化物マスクの使用は 、シリコンのエッチングが、同じ厚さのレジストでもって行われることができる のよりも一層深く掘り、そしてより長く持ちこたえることを許容する。 ステップ４と図１Ｄとに示されているように、ステップ３のパターンの移行に 続いて、レジスト材料が取り除かれる。該レジストは、例えば、イオン化された 酸素ラジカルがレジストを攻撃するようになっている「バレルアッシャ」を利用 するＯ₂プラズマエッチングによって、あるいはレジストを溶かす化学溶媒を用 いるウェット・ケミカル・レジストス・除去手法を利用することによって、既知 の手法で除去される。Ｏ₂プラズマエッチングは、迅速であるので好ましく、レ ジストを完全に除去して清浄な表面を残し、そして高いスループットを備えてい る。 ステップ５（図１Ｅ）中に示された深いシリコンエッチングは、本発明にかか るプロセスに対して臨界的である。これは深いシリコンエッチングであり、その 中ではパターン２０が、深い溝部２２を形成するために、深く縦方向の異方性Ｂ Ｃｌ₃／Ｃｌ₂ＲＩＥによってシリコン１０中に移される。該エッチングは、次の 表IIに示されているように、標準的なＲＩＥ室中で３つのステップで実行される 。 シリコン及び酸化シリコンに対する２０〜１の範囲の、主要なＣｌ₂エッチン グにおける非常に高い選択性ゆえ、自然の酸化物の存在は、不要なマスキングを 生じさせることができる。このため、はじめの２つのエッチングステップは、ま ず１０〜２０ｎｍの酸化物を攻撃して除去するために用いられ、他方第３のステ ップは、シリコンの溝部を切り開くために用いられる。ＢＣｌ₃ガスは酸化物を エッチングし、他方Ｃｌ₂はシリコンをエッチングする。該エッチングにおける より良い選択性は、ＢＣｌ₃を取り除くとともに純粋なＣｌ₂を用いることによっ て得られることができ、かくして１μｍの各酸化物に対して、４０μｍのシリコ ンがエッチングされるであろう。しかしながら、溝部の中に落ちるかもしれない 酸化物のあらゆる小片は、この選択性ゆえ、望ましくないマスクとして作用する であろう。これは、普通、溝部の中に落ちて微細マスクとして作用する酸化物の スパッタされた小片でもって、エッチング中に起こる。ＢＣｌ₃は溝部の中に落 ちた酸化物をエッチングし、かくしてエッチングの質を改良する。 Ｃｌ₂／ＢＣｌ₃エッチングは、非常に役に立つ付加的な効果、すなわち側壁の 元の位置での薄膜の堆積といった効果を奏する。このエッチングは、該エッチン グ中に溝部の側壁及び底部の上に二酸化ケイ素の薄い層２４を堆積し、そしてこ の薄い層は、後に続くステップで用いられることができる付加的な側壁マスクと して作用する。 図１Ｅに示されているように、該プロセスのこの時点では、マスク酸化物１２ のパターン２０に続いて、深い溝部２２が、基板１０内に刻まれている。基板の 断面は、図ＩＥに示されているように、メサ２７を形成する周囲の基板からアイ ランドを分離する溝部によって囲まれた１つ又はこれより多いシリコンアイラン ド２６（それらの１つだけ図示されている）を示している。該アイランドは、写 真製版ステップにより形成される際に、その幅はどのようにも選択されることが でき、例えば、約１ミクロン、高さは数ミクロンとされることができ、長さは数 １００ミクロンとされることができ、そして所望の形状又はパターンとされるこ とができる。アイランド２６及び周囲の基板２７は、両方ともメサということが でき、そして各々はメサ頂部の上に酸化物マスク１２を有するとともに、Ｃｌ₂ エッチングによって生じた側壁の上に薄い酸化物層２４を有している。アイラン ド２６の芯部は、メサ２７を形成している基板１０と同様の単結晶シリコンであ る。 アイランド構造を離型するために、むきだしのシリコンである溝部底面を伴っ た頂面及び側壁の上に保護膜が設けられ、かくして、片もち固定された又は自由 に立っているビームを形成するようアイランドの下から外部へシリコンをエッチ ングするために、そしてアンダーカットされた空隙を形成するよう周囲のメサの 下から外部へシリコンをエッチングするために、等方性ＲＩＥが用いられること ができる。 さらに詳しくは、シリコンアイランド及び周囲のメサのための保護膜が、図１ Ｆに示されているステップ６にしたがって設けられる。ここで、ウエハ全体は、 標準的なプラズマが強められた化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスを用いて、保護 酸化物層２８で被覆される。これは、チャンバに流入するガスがそれらを攻撃す るというよりもむしろ膜を形成するために反応することを除けば、ＲＩＥによく 似ている。ＳｉＨ₄とＮＯ₂とは反応して二酸化ケイ素とＮＨ₃とを生成し、ここ で二酸化ケイ素の個々の分子はウエハの表面と結合し、そして酸化物の薄膜を形 成している。該反応は、非常にコンフォーマルであり、すなわち角度又は方向に かかわりなく、等しい厚さの層でもってすべての表面を被覆する。図１Ｆに示さ れている酸化物層２８は、図１Ｅに示されている薄い層２４を組み込んでいる。 このプロセスによれば、層２８はマスク層１２の上方で伸び、かくしてアイラン ド及びメサの頂部の上の二酸化ケイ素の厚さは、溝部２２の床３０でのそれより も厚くなる。 図１Ｇに示されているように、該プロセスのステップ７においては、溝部の床 ３０の上の酸化物層２８は、異方性ＣＦ₄／Ｏ₂ＲＩＥによって除去される。この エッチングは、横方向にはほとんど影響を及ぼさずに、真っすぐ下向きに刻み、 低圧のＲＩＥでもって容易に行われる。これは、あらゆる水平な表面から、この 場合はアイランド及びメサの頂面と溝部の底部とから１つの層を効果的に除去し 、そして側壁に影響を及ぼさないので、図１Ｇに示されているように、アイラン ド２６及び周囲のメサ２７の頂部と側部とを被覆する酸化物層は残るが、床３０ は開かれた状態となる。 膜が存在しない溝部の床３０については、図１Ｈ中のステップ８に示されてい るように、第２の異方性Ｃｌ₂／ＢＣｌ₃ＲＩＥシリコンエッチングが実施される 。この時点では、マスク及び側壁の酸化物１２及び２８は、メサ２６及び２７の 上に配置され、そして溝部の床だけが膜の存在しないシリコンである。この第２ のシリコンエッチングは、溝部の底部３０の深さをおよそ３〜５μｍ増やし、す なわち溝部の底部は、側壁の酸化物層２８の下端部３２の下で３〜５μｍエッチ ングされ、これによって側壁のシリコン３４が３〜５μｍ露出する。このエッチ ングは、アイランド２６の基部でシリコンを露出させることにより、次に続く等 方性離型エッチング（ステップ９）を促進する。このエッチングは３つの利点を 有している。すなわち、それは構造の離型を促進し、それは離型されたときにビ ームと床との間の間隔を制御するために溝部の床を低くし、そしてそれは側壁の 酸 化物皮膜２８の背後の構造の上向きの過剰なエッチングを防止する。 ステップ９と図１１とは、例えば、一端で接続されて溝部の床の上方で片もち 支持された状態で伸びるかもしれないビーム３６のような離型されたビームをつ くるために、下敷きとなっている基板からアイランドを分離するとともに離型す る等方性離型エッチングステップを示している。このエッチングステップは、Ｓ Ｆ₆等方性高圧底電圧ＲＩＥプロセスであり、これは点線で示された領域３８内 でメサの下からシリコンをエッチングするために、溝部の床３０と側壁下部３４ とでシリコンを侵食する。アイランド３６は、エッチング領域では狭くなり、そ こでそれは完全に離型される。ＳＦ₆エッチングはまた、ビーム３６の位置と隣 り合った、基板メサ２７の側壁中の空隙４０をもエッチングし、メサ側壁の上部 は、酸化物層１２及び２８によって保護され、上記のとおり，新たな溝部の床３ ０’をつくりだす。 ステップ８にかかる第２のシリコンエッチングは好ましいけれども、ステップ ９にかかるＳＦ₆離型エッチングは溝部の床３０を介して下向きにエッチングす ることができ、そしてついにはメサの下をエッチングするので、それは必須では ないということが注目される。しかしながら、ＳＦ₆エッチング剤が「制限され た輸送特性」であるので、すなわち該エッチング剤は狭い溝部内でエッチングさ れるべき表面に十分に速くは到達することができないので、これはさらに余計な 量のエッチング時間を必要とする。これに対して、もしステップ８が含まれてい れば、ＳＦ₆エッチングはより有効となるであろう。なぜなら、この場合は、大 きい開いたシリコンの側壁が存在し、これは、横方向のエッチングが、必要とさ れるＳＦ₆の離型時間を最小にするように直ちに始まることを許容するからであ る。 ステップ８を含むことにより、離型されたビーム３６と溝部の底部３０（図１ Ｉ）との間の縦方向の距離は、制御可能となる。もし、ステップ８が排除されれ ば、ビームから床までの距離は、ＳＦ₆離型時間にのみ依存するであろうが、離 型の前にシリコンエッチングを加えることによって、この距離は必要に応じて増 やされることができる。 ＳＦ₆エッチング剤がメサ２４の下でエッチングを開始すると、それは保護層 ２８内でビームの下で上向きに広がり始めるということが見いだされている。な ぜなら、エッチング剤はすべての方向に等しくエッチングするからである。通常 、プラズマエッチングは、エッチング剤を基板まで下向きに移動させる加速的に 上昇する電圧でもってエッチングされるべき表面に向けられ、それゆえＲＩＥは 通常先天的に方向性を有するエッチングである。しかしながら、等方性エッチン グは、圧力を高めることによって得られ、かくして方向性はより目立たなくなり 、かつ横方向のエッチングはより明白となる。そして、本発明は、離型に方向性 よりも等方性をもたせるとともにアイランドを迅速にアンダーカットするために 、好ましく十分に高い圧力を利用する。 もし、ステップ８にかかる深め策が用いられなければ、ビーム３６の下側表面 から床３０までの最初の距離は、３〜５μｍであろう。しかしながら、もしステ ップ８にかかるエッチングが用いられれば、エッチングの終了までには、ビーム ３６から床３０’までのこの距離は５〜９μｍの間まで増加する。エッチングプ ロセス中におけるビームと溝部の床との間の距離の増加はまた、保護酸化物層２ ８の下での上向きのエッチング速度をも制限し、かくして離型されたビーム３６ に対する高いアスペクト比を保証する。 ステップ１０と、図１Ｊとに示されているように、アルミニウムのスパッタに よる堆積は、ビームの頂面及び側壁だけではなく、メサ２７の表面及び側壁の金 属化をも行うために用いられることができる。ビームと床３０との間の空間部と 、皮膜中に絶縁性の断絶部をつくる空隙とを備えた、このような金属層は、図１ Ｊ中の４４に示されている。メサの頂面及び及び側壁の上での金属化は、かくし て溝部の床３９の上のそれから絶縁され、これによって、この後適当な回路に相 互接続されることができるビーム３６のような、完全な、電気的に絶縁された、 金属化された構造がつくられる。金属層４４はまた、酸化物層１２及び２８によ って、下敷きとなっているシリコンから電気的に絶縁されているということが注 目される。 図１Ｋは図１１に対して択一的なものを示しており、ここではステップ９にか かる離型されたエッチングは、メサ２７中に拡大された空隙４０’をつくってい る溝部２２の深さを増やすために、そして床３０と離型されたビーム３６との間 距離を増やすために、延長された期間続けられる。空隙４０’は側壁の酸化物層 ２８の後ろで、上向きに伸び、かくして金属層４４がつくられたときには（ステ ップ１０）、メサ２７中の金属４４とシリコン基板との間のリークを低減するた めに、点線４６で示されている延長されたリーク通路がつくられる。もし、希望 すれば、該エッチングは、その中にビーム３６のようなＭＥＭ構造が吊るされて いるウエハを介して孔をつくるために、基板の底部を介して続けられることがで きる。 再び図１Ｋに示されているように、エッチング時間の延長はまた、ビーム３６ の底部をエッチングするためにも役立ち、ビームの側壁の酸化物と金属層との間 に空隙４８をつくる。ビーム３６の減らされた側部は、その質量を減少させると ともに、その融通性を増加させ、かかる特性はいくつかの応用では非常に好まし い。 図１Ｌは、図１Ａ〜図１Ｊに記載されたプロセスと二者択一的な別のものを示 しており、ここにおいては、図１Ｊにかかる金属化ステップの前に、ＣＶＤによ る酸化物又は窒化物のコンフォーマルな絶縁層４９が図１Ｉの構造の上に堆積さ れる。このコンフォーマルな層は、離型されたビーム３６の頂部と底部と側部と を被覆し、メサ２７の上の側壁酸化物２８を被覆し、そしてエッチングされた溝 部の床３０’を被覆し、かくして下敷きとなっている基板と図１Ｊにしたがって 堆積された金属化層との間に、絶縁層が備わる。別の二者択一的なものでは、金 属層４４とシリコン基板との間に絶縁体を設けるために、図１Ｉの露出されたシ リコン表面（床３０’及びビーム３６の底部）の上に酸化物を熱的に成長させる ようになっている。しかしながら、熱酸化は高温のプロセスであるので、これは あまり好ましくはない。さらに、図１Ｌにかかる堆積プロセスは、メサの上によ り厚い絶縁層を設け、そして側壁の上の金属層と床３０’の上の金属との間に、 電気的な通路を増加させる。表Ｉのステップ１〜１０中に設定されたプロセスの 上記の説明は、単結晶シリコンに対するプロセスの応用に向けられている。しか しながら、該プロセスはまた、表Ｉ中の右側の欄に対応して設定されているよう に、砒化ガリウムのような他の材料をに対して応用されることができる。該表中 に示されているように異なる材料が用いられているものの、これらのステップは また、図１Ａ〜図１Ｊに示されている。かくして、例えば、ステップ１において は、絶縁マスクがＰＥＣＶＤによる酸化物又は窒化物であり、砒化ガリウムはシ リコンのような手法では酸化されることができないので、酸化物が堆積される。 もし、希望すれば、絶縁物はまた窒化物であってもよい。 ステップ２にかかる写真製版プロセスは、ステップ３にかかるパターン移行と 同様である。砒化ガリウム基板を用いるときは、ステップ４にかかるレジスト除 去プロセスはオプション（任意選択的）であって、必要とされなくてもよい。 ステップ５にかかる溝部のエッチングは、単結晶シリコンとともに用いられる ＲＩＥプロセスというよりは、むしろＣｌ₂を用いるＣＡＩＢＥプロセスである 。側壁の絶縁物はＰＥＣＶＤによる酸化物又は窒化物によってつくられ、そして ステップ７は、単結晶シリコンとともに用いられた手法におけるＣＦ₄ＲＩＥを 利用する。 溝部をエッチングするステップ８は、再びＣｌ₂ＣＡＩＢＥプロセスであり、 他方離型ステップ９はＢＣｌ₃ＲＩＥを用いる。これらの変化について、本発明 にかかるプロセスは、シングルマスクプロセスでステップ１０にしたがって金属 化されることができる、砒化ガリウムの離型されたビーム構造をつくるために用 いられることができる。 もし、離型された構造が、ディスクリートウエハの中にあれば、該デバイスは 適当な外部回路にワイヤボンド（表Ｉ中のステップ１１）により接続されること ができる。このようなワイヤボンドのための適切な構造は、図２中に示されてい るが、これは図１にかかるプロセスにしたがって構成された単純なミクロ電気機 械デバイスの上面図である。そこに示されているように、単結晶シリコンのウエ ハ５０が、溝部５４内に配置された単一の離型されたビーム５２をつくるために パターン化され、ビーム５２は図１Ｊのビーム３６と同様となる。溝部５４によ って、離型されたビーム５２の各側部の上に、図１Ｊ中のメサ２７に対応し、図 ３ 中に断面が示されている電極５６及び５８のような固定された構造が形成されて いる。該断面は、図２の３−３線に沿って切られたものである。 また、コンタクトパッド６０、６２及び６４のような付加的な固定された構造 と、それらの対応するインタコネクトとが、溝部５４によって定義されている。 図４に示されているように、パッド６２は、インタコネクト６６により離型され たビーム５２に接続されており、該図は図２の４−４線に沿って切られた断面図 である。インタコネクトは、図３にかかる離型されたビーム５２よりも幅が広く なるようにして示され、そして基板５０から離型されず、このためそれは不動の ものであって、片もちされた離型ビーム５２の固定端をマウントするための領域 ６８（図２）に支持壁をつくっている。コンタクトパッド６０及び６４は、それ ぞれインタコネクト７０及び７２により、それぞれ電極５６及び５８に接続され 、かくしてこれらのインタコネクトはインタコネクト６６と同様となっている。 図示されているように、インタコネクト、コンタクトパッド及び電極支持体は、 すべてメサとして形成され、それぞれ、頂面及び側壁の上の絶縁層７４及び７６ によって被覆され、そして溝部５４によって囲まれている。デバイスの金属化に おいては、図１Ｊについて記載されたとおり、金属皮膜７８は、インタコネクト ６６のみによってコンタクトパッド６２とビーム５２との間につくられ、インタ コネクト７０のみによってコンタクトパッド６０を電極５６に接続し、そしてイ ンタコネクト７２のみによってコンタクトパッド６４を電極５８に接続するであ ろう。かくして、溝部５４と、酸化物層７４及び７６とは、該金属を基板から及 び隣り合う構造から電気的に絶縁する。 電極５６及び５８の上の金属層７８は、コンデンサの平行なプレートをつくる ために、リリーフビーム５２の上の金属層７８の側壁部と共働する鉛直な側壁部 を含んでいる。２つの電極５６及び５８がビーム５２に極めて接近して配置され たときには、距離の関数であるそれらの間のキャパシタンスは、測定されること ができる。それゆえ、ビーム５６及び５８に対するビーム５２のどのような移動 も正確に測定されることができる。側壁の平行なプレートは、ビーム５２の高さ に応じて、１０〜２０μｍの範囲の高さとされることができ、そして１〜２μｍ のプレート間間隔をもつことができる。ビーム及び電極は、数千ミクロンの長さ とされることができ、かくして大きなキャパシタンスが備えられることができる 。このような構造は、静止している電極に対する、離型されたビームの相対的な 移動を測定することによって、加速度計として重要な用途をもつ。 本発明にかかるプロセスは、付加的な写真製版ステップを必要とすることなく 、コンデンサ、インタコネクト及びコンタクトパッドのための金属化の自動的な 定義を許容するということが注目される。必要とされるすべてのものは、図１Ａ 〜１Ｋについて前に記載したように、これらの構造の形状が、溝部の位置を定義 する初期の酸化物層によって確立され、そしてこれらの溝部はこの後金属を基板 から絶縁するために役立つということである。ステップ９（図１Ｉ又は１Ｋ）中 に示された空隙４０によってつくられた張り出している酸化物は、スパッタされ た金属が基板と接触するのを防止するとともに、金属と基板との間のリーク電流 を防止してこの絶縁を保証する。金属のスパッタによる堆積は、半コンフォーマ ル状態であり、側壁の上に横方向に堆積するであろうが、酸化物の張り出してい るエッジの下には堆積しないであろう。したがって、該プロセスは自己整合性で ありかつ自己定義性である、可動ミクロ電気機械デバイスを提供するとともに、 該デバイスものための電気コネクタを提供する。図２〜４に示されたディスクリ ート構造の製造に加えて、本発明にかかるプロセスは、集積構造の製造を許容し 、ここにおいて離型されたビームと他のミクロ電気機械構造とは、チップ搭載型 の集積回路（ＩＣ）と相互接続されてもよい。図５Ａ〜５Ｉに示されている該プ ロセスのこの修正形態によれば、集積回路のウエハが、該ウエハの上に所望の回 路と回路部品とをつくるための標準的な集積回路技術を用いて、バッチ形式でつ くられることができ、そしてこの後ミクロ電気機械デバイスが、標準的なＩＣ技 術を変えることなく、本発明にかかるプロセスを利用してウエハの上につくられ ることができる。この実施の形態によれば、ＩＣのウエハは従来よりシリコンで あるので、上記の単結晶シリコンプロセスが利用される。本発明にかかる単結晶 シリコンプロセスは、実在している回路又は回路部品に対して熱的な損傷を与え ることなく、実在しているＩＣウエハ上に離型された構造をつくることを許容す る ために、十分な低温状態ではたらく。もちろん、このようなウエハは、砒化ガリ ウムのような他の基板材料からなるセグメントを組み込むことができ、もし希望 すれば、この場合、本発明にかかる二者択一的なプロセスが、実在する回路に対 して熱的な損傷を与えることなく再び用いられることができる。 実在するＩＣのウエハの上にミクロ電気機械デバイスをつくるプロセスは、次 の表III中に概説されている。 本発明にしたがってつくられた離型されたビームを集積化するためには、つく られた集積回路のダイ又はウエハが、１つ又はこれより多い埋め込まれた金属の コンタクトパッドを組み込み、厚いパッシベーション酸化物層をもち、そしてミ クロ電気機械（ＭＥＭ）デバイスのために利用できる十分なスペースをもつこと が必要である。どのような種類の集積回路でも、回路又は回路部品に対する接続 が金属パッドを経由してさえいれば、離型された構造との接続のために、ウエハ の上に存在することができる。これらのパッドは、パッシベーション酸化物層の 下に直接埋め込まれ、かくしてそれらはエッチングを経由することによりアクセ スされることができる。パッシベーション層は、好ましくは全ウエハを横切るＰ ＥＣＶＤ酸化物であり、そして本発明にかかる製造プロセスについてはマスク酸 化物として用いられる。このようなパッシベーション酸化物は、従来通り、運転 中において水及び他の汚染物に対する密閉シールとして、完成したＩＣウエハの 上方に配置され、かくして該プロセスに対して便利な出発点を与える。この層は 、通常、０.５〜１.０μｍの範囲の厚さであるが、もしこれがあまりにも薄すぎ る場合は、酸化物又は窒化物のような付加的なＰＥＣＶＤ絶縁材料が、本発明に かかる製造プロセスの中に加えられることができる。他方、もしそれがあまりに も厚すぎるか又は十分に良好なマスクを与えない場合は、この後それは除去され 、そして他のＰＥＣＶＤによる酸化物又は窒化物の必要なだけの層に置き換えら れることができる。ＭＥＭの製造に先立つＩＣウエハの準備は、上記の表III中 に概説されたステップａ、ｂ及びｃに記載され、そしてここでこれについて参照 が行われる図５Ａ〜５Ｃ中に示されている。 集積回路（ＩＣ）のウエハ１００は、該ウエハの上方の保護層として役立つ、 従来のＩＣの製造における最終ステップとして形成されるパッシベーション酸化 物層１０２を含む。この酸化物層の厚さは、上記で問題となった、最小のマスク 必要量と同様であるのが好ましい。該ウエハは、例えば、酸化物のような絶縁層 １０５中に配置された金属のコンタクトパッド１０４を含み、該パッドは集積回 路（図示せず）の一部であって、そして既知の手法で該回路に接続されている。 該ウエハはまた、ＭＥＭデバイスを受け入れるための、一般的に１０６で指示さ れた領域を含む。一般に、ＭＥＭデバイス領域は、パッシベーション層１０２に 加えて第２の酸化物層１０８を含むであろう。この第２の層は、フィールド酸化 物であり、これは、絶縁層として、活動的なデバイスの間に配置された熱的に成 長させられた湿った酸化物である。パッシベーション酸化物１０２は、一般に、 ０.５〜１.０μｍの厚さであり、他方フィールド酸化物１０８は一般に０.６μ ｍの厚さである。 図５Ａ中のステップ０ａは、ＭＥＭデバイスの製造のためのパッシベーション 層１０２を準備する写真製版ステップを示している。レジスト層１１０は、ウエ ハの頂面の上にはられ、露出されそして現像されて、ＭＥＭデバイスの配置を定 義するパターン１１２をつくる。この後、酸化物層１０２及び１０８は、もし必 要であれば、図５Ｂ中のステップ０ｂで、図示されているように層１０２の一部 のみ残して、ＣＦ₄による等方性ＲＩＥによるなどして薄くされることができる 。二者択一的に、該酸化物は、もし必要であれば、より多くのＰＥＣＶＤによる 酸化物を加えることによって厚くされることができる。残りのレジスト層１１０ は、図５Ｃに示されているように、この後Ｏ₂によるプラズマエッチングにより 除去される。この図示された実施の形態では、写真製版プロセスは、先につくら れたＩＣデバイスの上方の酸化物を薄くすることなく、マスク酸化物の厚さをよ り正確に制御することを許容しつつ、ＭＥＭデバイスのかたわらに設定された領 域１０６中のパッシベーション酸化物を薄くする。ステップ５Ａ〜５Ｃ中のウエ ハの予備処理に続いて、ＭＥＭデバイスは、金属化に先立って、ウエハ１００の 領域１０６内で処理され、図１Ａ〜１Ｉ中に示されたステップ１〜９が続き、図 ５Ｄ（ステップ９としても表示されている）の絶縁皮膜構造が結果として生じる 。この後、この実施の形態にかかるプロセスは、埋め込まれたコンタクトに対し てヴィアウィンドを開くことと、それをＭＥＭデバイスに接続することとを含む 。表III中のステップ１０中に記載されているように、レジスト１２０（図５Ｅ ）は、パッシベーション層１０２だけではなく、ステップ１〜９中における離型 された構造の製造中に加えられる溝部側壁上及び頂面上の付加的な酸化物層から もなる、マスク酸化物層１２２の頂面の上に張られている。レジスト１２０は、 コンタクト パッド１０４と直線状に並ぶヴィアマスク開口部１２４をつくるために、露出さ れるとともに現像される。酸化物層１２２は、ヴィア１２６をつくるために、図 ５Ｆ中に示された等方性ＣＦ₄ＲＩＥによってヴィアマスク開口部１２４を介し てエッチングされる。この後、レジストは、図５Ｆ中にもステップ１２として示 されている、ウェットケミカル及びＯ₂プラズマのストリッピングステップによ り除去され、これによってヴィア１２６を介してコンタクトパッドが露出する。 ステップ１３（図５Ｇ）はスパッタのよる堆積ステップであって、ここにおい ては、図１Ｊに関して示されそして説明された手法で、ウエハ１００の頂面の上 と、溝部５４の側壁及び床の上とに、金属層１３０が堆積される。 堆積された金属１３０はコンフォーマルであり、そしてコンタクトパッド１０ ４を覆い、これによりＭＥＭ構造（例えば、ビーム５２）をコンタクト１０４に 相互接続させる。他の同様のコンタクトもまた同様のヴィアによって金属層に接 続されてもよいということが理解されるであろう。この後、金属１３０はＩＣ接 触点とＭＥＭ構造との間のインタコネクトの特定の形状を定義するために、トリ ムバックされる。図５Ｇに示されているように、スパッタによる堆積はコンフォ ーマルであり、そしてすべての溝部の、頂面の上と側壁の下と床の上とに金属を 堆積させるので、所望のインタコネクトに対する金属化を制限するために、金属 をパターン化（パターニング）することが必要となる。これは、メサの頂部、側 壁及び溝部の底面を横切る写真製版を含み、そしてウエハを平坦化するために、 まず高粘度のレジスト１３２をかけることによって達成され、該レジストは溝部 を満たすとともに、ＭＥＭデバイスを保護的に被覆する。長い露出は、厚いレジ スト材料をパターン化するために用いられ、かくして該パターン化は２０ミクロ ンのレジスト材料を介して実行されることができる。この後、露出されたレジス トを現像するために、長い現像時間が必要とされる。 図５Ｈは、該プロセスのステップ１４における露出及び現像の後に残るレジス ト材料１３２を示している。厚いレジストと長い露出時間と長い現像時間とを用 いることにより分解は失われるが、それにもかかわらずこのプロセスによって得 られる分解は、十分あるいはそれ以上である。金属層１３０は、現像処理によっ て大幅にエッチングされるが、それにもかかわらずレジスト層１３２の現像に続 いて、すべての露出されたアルミニウムを等方的にエッチングするために、等方 性Ｃｌ₂ＲＩＥが実施されるのが好ましい。かくして、図５Ｉ中にステップ１５ で示されているように、レジスト１３２によって被覆されていないアルミニウム はエッチングにより取り去られ、ヴィア１２６内において、所望のインタコネク ト１３４の配置に沿って、そして片もち支持されたビーム５２の上に、金属層１ ３０だけが残り、かくしてビームが集積回路に接続される。レジスト層１３２は 、この後、また図５Ｉ中のステップ１６にかかる、ウェットケミカル及びＯ₂プ ラズマによるレジストストリッピングにより除去される。 最終ステップとして、該デバイスを絶縁するともに不動態化するために、薄い コンフォーマルなＰＥＣＶＤ絶縁体がウエハの全表面の上に堆積される。ＭＥＭ 構造は動くように設計されているので、それらは数ミクロンのパッシベーション の下には埋め込まれることができず、それでおよそ１００〜３００ｎｍの酸化物 だけがこの目的のために用いられるということに注目されたい。窒化物もまた、 酸化物よりも堅く運動を禁止することになるであろうが、用いられることができ る。ステップ１７にかかる酸化物の堆積は、図５Ｉ中に矢印１３６によって示さ れている。 図５Ｅ〜５Ｉ中に示されているように、ＭＥＭデバイスの集積回路に対するイ ンタコネクトは、付加的なマスキングステップを必要とするということが注目さ れるであろう。しかしながら、前記のとおり、ＭＥＭ構造を形成するための基本 的なプロセスは、シングルマスクプロセスであり、そしてそれはこれらの付加的 なマスキングステップを必要とする後処理に過ぎない。 本発明の別の実施の形態が図６中に示されており、ここにおいては横方向の伸 縮性を増やすために、ビーム５２のような延長され離型された構造がさらに取り 扱われる。図１にかかるシングルマスクプロセスにしたがってつくられたビーム は、酸化物層１２及び２８の上方の金属層４４を含み、そしてこれらの層は、ビ ーム５２の単結晶シリコンコア３６の伸縮性を減らす傾向がある。ビームの伸縮 性は、選定された位置で、該ビームから側壁の酸化物２８と側壁の金属４４とを 除去することにより増やされることができる。ばね定数はビームの幅の３乗とと もに変化するので、このような除去は、ばね定数を１〜２桁の規模で低減するこ とができる。 この実施の形態によれば、厚いレジスト層（図示せず）がウエハの上に張られ 、離型されたビームのまわりの溝部を満たす。レジストは、従来通りの写真製版 ステップで露出され、そして図６中に点線で示された領域１４０内のアルミニウ ム層４４を露出させるために現像される。Ｃｌ₂等方性ＲＩＥステップにより、 露出されたアルミニウムは領域１４０内のビーム５２の頂部及び側壁の上でエッ チングされ、そして残っているレジスト材料はウェットケミカルレジストストリ ッピングステップにより除去される。この後、アルミニウムの層１４２がビーム ５２の頂面の上にだけ蒸着され、そしてこの蒸着されたアルミニウムは、残って いる金属層４４といっしょに、ビームの領域１４４内の側壁酸化物２８のＣＦ₄ 等方性ＲＩＥエッチングのためのエッチングマスクとして用いられ、かくして該 ビームは領域１４０の側部の上の膜を含まないシリコンとなる。したがって、こ の領域においては、ビームは元のシリコンのアイランド３６と同様に狭くなり、 他方ビームの頂部は、マスク酸化物１２の薄膜と、蒸着されたアルミニウム１４ ２とを担っており、かくしてコンタクトパッドからＭＥＭデバイスまで、ビーム のばね部１４０の頂面に沿って、電気的な接続が達成される。 本発明にしたがって製造された、離型されたビーム５２の重要な使用例は、加 速度計としての使用であり、ここにおいては、図２に示されているように、コン デンサ電極に対するビームの伸縮が、該ビームが取り付けられているウエハに対 してかけられた加速度の尺度となる。このような加速度計の感度を高めるために 、ビームは、例えば図７に示されているように該ビーム５２の自由端にグリッド 状（格子状）の構造１５０を付け加えることにより、その質量を増やすために種 々の形状につくられることができる。このグリッド状の構造は、図１のステップ １〜９にかかる工程に続いて、最初の写真製版ステップによって決定されたグリ ッド形状でもってつくられる。かかるグリッドは、所望のどのような幅及び長さ とされてもよく、かつ所望のどのようなビーム数とされてもよく、そして加速度 計 としての機能を改善するためにビーム５２に質量を付け加える。多数の設計にお いては、該グリッドは２００μｍから９００μｍまでであり、５μｍ又は１０μ ｍのグリッドポイントの上にビームを備えている。ビームは１〜２μｍの幅であ ればよく、それらの間の開口部は３〜４μｍ又は８〜９μｍの幅であればよい。 グリッドは、周囲の溝部の床３０の上方で片もち支持されかつ周囲のメサ部１５ ４の端部壁１５２に取り付けられている、離型されたビーム５２の一端に接続さ れたものとして図示されている。しかしながら、グリッドは、両端で周囲の溝部 ５４の端部壁に接続されることができる延長されたビーム５２の中央に配置され ることができ、該グリッド及びその支持部材の正確な形状及び寸法は、望まれる 相対的な移動の度合いに依存し、さらに加速度計の望まれる感度に依存するとい うことが理解されるであろう。複数のこのような可動構造が単一の溝部５４内、 又は単一のウエハ上の多数の溝部内に設けられることができ、ここにおいてこれ らの各々は、加速度計のデバイスに対して広い範囲の感度を与えるために、互い に少しづつ異なるであろう選択的な特徴をもっているということが理解されるで あろう。図７に示されているように、グリッド１５０中のビーム５２は、図１に かかるプロセスで設けられた層４４のような金属層によって被覆され、かくして グリッドの側壁１５６の上の金属はメサ１５４の側壁１５８の上の金属と共働し て、コンデンサの対向するプレートを与え、これによりメサに対するグリッドの 移動が検出されることができ、又は逆に電圧をかけることによってグリッドが動 かされることができる。 図７の加速度計の質量は、グリッドの表面の上方におよそ５〜１０μｍの厚さ のタングステン層を付け加えることによってさらに増やされることができる。こ のようなタングステンの層を付け加えるためのプロセスは、次の表IV中に概説さ れている。 表IV中と図８Ａ中とに示されているように、タングステン層をつくるプロセス は、図１Ｉに示されたステップ９におけるビームの離型の後で開始される。該プ ロセスのその時点では、シリコンビーム５２はその頂部及び側部が、酸化物層１ ２及び２８によって被覆され、該ビームは深いシリコンの溝部５４の床３０の上 方で片もち支持されている。ビーム及び溝部の床の下側部は、膜を含まないシリ コンである。タングステンは、非金属の表面には堆積しないので、該プロセスの この時点で、タングステンを該構造につけるための試みは、溝部の床の上とビー ムの下側部の上とでだけタングステンが成長するといった結果となっている。こ れを防止するために、ＰＥＣＶＤによる酸化物１６０（図８Ｂ）のようなコンフ ォーマルな絶縁皮膜が全ウエハの上に堆積される。この層１６０は、シード層パ ターン化ステップに対してエッチング停止部としてはたらき、そしてタングステ ンが、ビームの下でかつ溝部の床の上にある基板と接触するのを防止する。 絶縁層１６０によって少しシールオフされたウエハについて、アモルファス状 のシリコン（図８Ｃ、表IVのステップ１１）の薄いシード層１６２が、この後ウ エハの上に堆積されて、全表面を被覆する。下敷きとなっている絶縁層１６０の ため、シリコンは基板とは電気的に絶縁される。厚いフォトレジスト層１６４が 、この後ウエハにつけられ、溝部５４を満たすとともに、グリッド１５０だけで なくメサ１５４の頂面をも被覆する。レジスト１６４はこの後、ステップ１２の 続きである図８Ｅに示されているように、タングステンが望ましくない領域から フォトレジスト材料を除去するために、露出されそして現像される。かくして、 フォトレジスト材料は、メサ１５４からかつグリッドビーム５２の１つから除去 され、かくしてその形状がフォトレジスト層を含まないビーム１６６にあらわれ る。 図８Ｅには、露出されたビーム１６６からと、露出されたメサ１５４とからの シード層１６２の除去が示されている。等方性のＳＦ₆ＲＩＥは、露出されたシ リコン層１６２を除去し、ここで酸化物の下敷き１６０はエッチング停止部とし てはたらく。これは、図８Ｆ中に示されているように、これらの領域内でのタン グステンの成長を防止するために、ビーム１６６及びメサ１５４の上の絶縁層１ ６２を露出させた。 図８Ｇと表IVのステップ１３とに示されているように、レジスト１６４は次に 、グリッド１５０を露出させるためにウエハから除去され、かくして１６８及び １７０で指示されたビームの上と、溝部５４の床３０の一部の上とに、シリコン 層１６２が露出されて残る。この後、ステップ１５で、図８Ｈに示されているよ うに、タングステンの選択的なＣＶＤ（ＷＳＣＶＤ）が堆積され、ここにおいて 堆積は、露出された金属層１６２の上にだけ起こり、酸化物１６０の上では防止 さ れ、これにより、シリコンが露出されている床３０とグリッド１５０の両方の上 に、数ミクロンの厚さのタングステン層１７０をつくる。図８Ｈ中のビーム１６ ８及び1７０の間に示されているように、厚いタングステン層を堆積させること により、「ブランケット」がグリッド１５０の頂部の上に形成されて、隣り合う ビーム間の間隙を横切って伸びる。 タングステンの堆積プロセスは完璧ではないので、いくらかのタングステンが 酸化物層１６０の上に堆積されるであろう。そして、それゆえタングステンの領 域を定義するために用いられたのと同様の写真製版プロセスが、グリッド１５０ のまわりの領域を再露出させるために用いられ、そして急速なウェットケミカル 式のタングステンのエッチングが見せかけのタングステンの酸化物表面を清浄化 するために用いられる。かくして、図８Ｉとステップ１６とに示されているよう に、フォトレジスト層１７０がウエハの上につくられ、メサ１５４及びビーム１ ６６の領域中の溝部５４を再び満たす。レジスト１７２は、ステップ１７に示さ れているように、酸化物層１６０を剥ぐために露出されそして現像され、かくし て望まれないタングステンのウェットケミカル式のエッチングがこれらの領域内 で実施されることができる。レジスト１７２は、この後ストリッピングされ（図 ８Ｋ）、かくして図示されているように、グリッド１５０の選定された部分を横 切るタングステンのブランケット１７０が残る。タングステンのブランケットは 、グリッドの頂部の選定された部分を被覆し、そして厚いコンフォーマルなブラ ンケットをつくるために、ビーム間の空間部を満たす。 図８Ｌに示されるように、そして図７に関して前に論じられたように、タング ステンが上記のようなＭＥＭデバイスの上に堆積された後、該デバイスの残りの 部分が酸化物皮膜１６０によって被覆され、そしてその結果、グリッド１５０及 びメサ１５４の対向する側壁の上に金属被膜１８０をつくるために、図１Ｊのス テップ１０にしたがって、標準的なＳＣＲＥＡＭ−Ｉプロセスが、アルミニウム のような金属のスパッタ堆積によって続けられることができる。 上で指摘されたように、図１Ａ〜１Ｉのプロセスは、種々広範な構造をつくる ために用いられることができる。グリッド構造は図７に関して上で論じられたが 、 ここで参照される図９は、図１Ａ〜１Ｉのプロセスを用いてつくられたこのよう なグリッド構造のもう１つの例を示している。この場合は、複合グリッド２００ は、溝部２０２内につくられ、そして軸方向に配列されたビーム２０８及び２１ ０によって、対向する溝部の壁部２０４及び２０６の間に固定されている。該グ リッドは、ビーム２１２のような複数の縦方向のビームと、ビーム２１４のよう な複数の横方向のビームとを含む。これらのビームは、間隔があけられた開口部 又は孔２１６を定義するために間隔をとって離されている。 グリッド２００は、ねじり運動のためにつくられ、ここにおいてマウントビー ム２０８及び２１０は、ミクロンサイズのトーションロッドとしてはたらき、そ して全デバイスは、上で論じられたように単結晶シリコンからつくられている。 図１Ａ〜１Ｉに関して説明されたように、順序づけられた一連の絶縁体の堆積と 反応性イオンエッチングとは、シリコン基板２１８から、シリコンビーム２０８ 、２１０、２１２及び２１４定義して離型するために用いられる。ねじり運動を 生じさせるために、図１０Ａ〜１０Ｃと、図１１Ａ〜１１Ｃとのうちのいずれか 一方にしたがって、電極アクチュエータ機構がつくられるが、ここにおいて図の 両組は、図９の１０−１０で切られた断面図である。図１０Ａ〜１０Ｃ及び図１ １Ａ〜１１Ｃに示されたプロセスは、トーションレゾネータ２００を動作させる 上で用いられる金属電極がどのように定義されるかという点で異なる。いずれの 場合も、電極は等方性のドライエッチングによってつくられ、そして離型された 構造は、シリコンビームのアンダーカットエッチングによって形成される。図７ に関して上で論じられたように、グリッド２００はレゾネータの質量を増加させ るようにはたらく。これらの電極を横切って適当な電圧がかけられたときには、 矢印２２０によって指示されているように、レゾネータ２００はビーム２０８及 び２１０の共通軸まわりに回転する。トーションビーム２０８及び２１０は、例 えば、およそ幅が０.８μｍでありそして高さが２μｍであればよい。 図１０Ａ〜１０Ｃのプロセスによれば、溝部２０２は、図１Ｆ中に示されてい るような手法で、マスク酸化物２２２によって被覆された表面とともに、基板２ １８中でエッチングされる。溝部２０２の底部は図１Ｇ及び１Ｈ中の手法でエッ チングされ、そしてビーム２１２は図１Ｉに関して説明された手法で離型され、 かくして溝部の床２２４の上に空隙を伴ってビームが残る。この後、図１０Ｃに 示されているように、金属２２６が、先に論じられたように周囲のメサ及びビー ム２１２の頂面及び側壁を被覆するために離型された構造を介して蒸着され、そ して図１０Ｃ中に２２８及び２３０で示されているように、底面壁２２４の上に も金属が供給される。グリッド構造２００による、そしてより詳しくは図１０Ｃ 中のビーム２１２による、蒸着された金属の遮へいは、溝部の床２２４の上の金 属中にブレーク２３２をつくり、これにより、グリッド２００と溝部２０２（図 ９）の側壁２３４との間に横たわっている金属領域２２８は、溝部の床の上に残 っている金属から電気的に絶縁される。２３６で示されているように端部壁２０ ６を超えて、２３８で概略的に示されたコンタクトパッドまで、溝部を延ばすこ とにより、電極を形成するために、電気的接続が金属２２８までつくられること ができる。同様に、グリッド２００の上の金属２２６もまた、図２に示された手 法で適当なパッドに電気的に接続されることができ、かくして電圧が、グリッド ２００の上の金属と、溝部の床の上の金属層２２８との間にかけられることがで きる。 同様の電極構造が、適当な回路との接続のためのコンタクトパッド２４２まで 伸びる壁部２４０に隣り合った溝部の床の上に形成された電極を備えた側壁２４ ０（図９）に隣り合った、グリッド２００の反対側の側部に設けられている。グ リッド２００と、壁部２３４に隣り合った電極、又は壁部２４０に隣り合った電 極のうちのいずれか１つとの間にかけられた電圧は、グリッド２００にねじり力 をかけ、それにマウントビーム２０８、２１０まわりのピボット回転を生じさせ 、このためグリッドは矢印２２０の方向にねじれて、一方の横向きの端部又は他 方が基板２１８の面の外に持ち上げられる。 図１１Ａ〜１１Ｃは、択一的な電極の配置構造を示しているが、この場合は第 ２のマスクステップが必要とされる。図１１Ａに示されているように、ウエハは パターン化されて、図１Ｆ中に示された手法で酸化物層２５２によって被覆され ているアイランド２５０を形成する。金属層２５４は、この後、ウエハの全頂面 につくられ、そして該金属は、アイランド２５０の間の溝部の床からそれを除去 するために、かつアイランドと基板の側壁２５６との間で伸びている溝部の床か ら金属を部分的に除去するために、パターン化される。この後、酸化物層２５２ は、図１Ｇに示された手法で、溝部の床から除去され、そしてシリコンは、グリ ッド２００と、その対応するビーム２１２（図１１Ｃ）とを離型するために、図 １Ｉに関して説明された手法でエッチングされる。このプロセスは、グリッド２ ００に向かって伸び、かつ一般に図１０Ｃに関して説明された底部電極２２８と 同様に機能する、水平なリップ２５８を備えた壁部２５６の上の側壁電極を残す 。 図１０Ｃ及び１１Ｃの構造の両方において、グリッドの上の金属被膜は、グリ ッド２００の上に必要なねじり力を与えるために、それぞれ対応する電極２２８ 又は２５８と容量的に結合されている。基板面から外部への回転運動を生じさせ るためには、ウエハの表面の上の付加的な外部電極は必要とはされない。もし希 望すれば、グリッド２００は、その質量を増やすために、図８Ａ〜８Ｌに関して 説明された手法で、タングステンで被覆されることができる。さらに、タングス テンは平坦な表面になるまで機械的に研磨されることができ、かくして金属層は 鏡としてはたらくことができ、これによって軸２０８、２１０まわりでのグリッ ドの回転が、反射されたビーム光の正確な方向制御を提供することができる。こ のような構造は図１２中に示されており、ここでタングステン層２６０は、平坦 な、研磨された頂面２６２を有するように示されている。 図１０Ｃ及び１１Ｃのデバイスにおける、基板の上の静止電極とグリッドの上 の可動電極との間での容量効果は、グリッド間の間隔だけではなく、電極間にか けられる電圧にも依存するということが注目される。本発明にかかるプロセスに よれば、この間隔は５μｍの範囲内とすることができ、かくしてこのキャパシタ ンスは、グリッドと、該グリッドの下の基板のグランド面との間に存在するどの ようなキャパシタンスよりも重要であり、これによりコンデンサプレートを横切 る電圧がグリッドの運動を制御するのを許容する。 図８Ｌ及び１２に示されているように、グリッド用の皮膜としてはタングステ ンが好ましいが、圧力検出又はこれに類する応用での使用には、窒化物又は酸化 物のような絶縁体が、図７中に示されているようなグリッド構造の上の膜として 、又は図９の構造の上の膜としてでも用いられることができる。 前記の図はすべて本質的には矩形のビーム構造についてのものであるが、上記 の写真製版プロセスは、所望のあらゆる形状のものをつくるためにも用いられる ことができるということが理解されるであろう。このような形状の例が図１３中 に示されているが、ここでは１対の螺旋状のビーム２７０及び２７２が、基板中 に形成された溝部２７４内、又はウエハ２７６内につくられている。ビーム構造 の螺旋体は、写真製版プロセスでつくられ、そして結果として得られるビームは 、絶縁体によって、かつ図１Ａ〜１Ｊに示された仕様の金属層によって被覆され ている。螺旋体の一端は、空隙２７４の側壁２７８に接続され、そして該金属は 、基板２７６の上に２８０で概略的に示されたコタクトパッドに接続されている 。同様に、第２の螺旋体２７２の一端は、例えばコタクトパッド２８２に接続さ れた金属層を備えた壁部２７８に接続されている。 各螺旋体がインダクタ（誘導子）を形成することができるよう、螺旋体の反対 側の端部を電極に接続するために、それぞれ、螺旋体２７０及び２７２の自由端 ２８４及び２８６が、絶縁性ブリッジ２８８及び２９０を用いて、それぞれ、例 えば溝部２７４の反対側の側壁２９２に接続されている。この絶縁性ブリッジは 、それぞれ、電極２９４及び２９６のこれに続く堆積のための支持体と電気的絶 縁体とを提供するために、それぞれのビームの介在する螺旋状部分を横切って伸 びており、これは螺旋状ビームへの電気的接続のために、ウエハのエッジでパッ ドに向かって伸びている。このようにして、本発明にしたがって、もし希望すれ ばマイクロトランスを形成する隣り合ったインダクタ２７０及び２７２を備えた 、ミクロ電気機械構造のインダクタがつくられることができる。もし希望すれば 、金属電極が、螺旋状ビームの１つ又は両方の下の溝部２７４の床の上に堆積さ れることができ、かくしてビームの鉛直方向の運動にかかる容量制御を提供する ために、ビームの上の電極と床の上の電極との間に電圧がかけられることができ る。１つの螺旋体の他方に対する位置のこのような変化は、両者間のインダクタ ンス関係（誘導関係）を変化させ、これにより可変トランスを提供する。同様に 、側 壁２７８のような溝部２７４の側壁の上の電極は、螺旋体の横方向の運動を許容 するために、螺旋体２７０及び２７２の側壁の上の電極との容量的な接続を許容 し、これにより隣り合うコイル間の間隔を変化させ、そしてビームのインダクタ ンスを変化させる。 概略的には、本発明は、すべての構成要素を定義するために、シングルマスク を利用して単結晶シリコンのＭＥＭデバイスを製造するためのシリコンプロセス に向けられている。該プロセスは低温であり、自己整合型であり、かつ結晶の向 きとは無関係であり、そして工業の標準的な製造プロセス及び機器に頼っている 。該プロセスは、ウエハの上に別々のデバイスをつくるために用いられることが でき、あるいは低温要求であり、単純な設計規則であり、そしてプロセスタイム が短いので、ＩＣプロセスを大きくは修正することなくＶＬＳＩ集積回路プロセ スと組み合わせて用いられることができる。このプロセス中で用いられる低温は 、実在しているＩＣ回路に悪く影響を及ぼすことはなく、それでＭＥＭデバイス は完成されたＩＣウエハの上につくられることができる。重要な応用例としての デバイスは加速度計であり、かかるデバイスは、例えば、集積回路に組み込まれ 、又は広い範囲の応用での使用のために別々のウエハの上につくられることが許 容され、ここにおいてはこのような応用のためのＭＥＭデバイスのマスクを増や すためにタングステンプロセスが提供される。 本発明は、好ましい実施の形態について説明されてきたが、以下の請求の範囲 に明らかにされているようなその真の精神及び適用範囲から逸脱することなく、 多数の変形例及び修正形態がつくられてもよいことは、当業者にとって明らかで あろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９４年４月１９日 【補正内容】 請求の範囲 １．高アスペクト比の、ミクロン以下の、離型された単結晶の、結晶の向きに は無関係な、マイクロ電気機械構造を製造するための、シングルマスクの、低温 反応性イオンエッチングプロセスであって、 単結晶基板の頂面の上にマスク絶縁層を形成するステップと、 上記基板内に形成されるとともにこれによって囲まれた任意の形状の構造を定 義する絶縁性マスクをつくるために、上記マスク層をパターン化し、上記形状が 、上記基板中の結晶の向きに無関係であり、かつ少なくとも離型されるべきビー ム部を含んでいるステップと、 定義された任意の形状の構造を囲んでいる上記基板中に、対応する深い溝部を つくるために、上記マスクによって定義されたパターンを介して上記基板をエッ チングし、上記構造が、上記酸化物マスクによって被覆された頂面を有し、かつ 実質的に鉛直な側壁を有するステップと、 上記構造の側壁の上と、上記溝部の床の上と、上記絶縁性マスクの上とに絶縁 層を形成するステップと、 上記単結晶基板を露出させる一方上記マスク及び上記側壁絶縁層を実質的に手 付かずで残すために、上記溝部の床から絶縁層を除去するステップと、 少なくとも上記ビーム部を、反応性イオンエッチングにより、上記溝部中の上 記露出された単結晶基板から離型するステップと、 上記の定義された構造と周囲の基板とを金属層で被覆し、上記の定義された構 造の上の金属が、上記溝部によって、周囲の基板の上の金属から電気的に絶縁さ れるステップとを含んでいるプロセス。 ２．上記の露出された単結晶基板をエッチングすることによって上記ビーム部 を離型するステップが、上記の周囲の基板を部分的にアンダーカットするステッ プを含み、これにより上記金属層中に電気的な絶縁性をもつブレークをつくる、 請求項１にかかるプロセス。 ３．さらに、上記離型ステップに先立って溝部を深くするために、上記溝部の 床で、上記の露出された単結晶基板を反応性イオンエッチングするステップを含 んでいる、請求項１にかかるプロセス。 ４．上記ビーム部を離型するステップが、高圧で低出力の反応性イオンエッチ ングで上記基板を等方性エッチングするステップを含む、請求項３にかかるプロ セス。 ５．上記の定義された構造及び周囲の基板を金属層で被覆するステップが、少 なくとも、上記の頂面のマスクの上と、上記の定義された構造及び周囲の基板の 上記側壁絶縁層の上と、上記溝部の床の上とに金属を堆積させるステップを含む 、請求項４にかかるプロセス。 ６．上記基板を等方性エッチングするステップが、上記側壁と上記溝部の床と の間での金属の連続的な堆積を防止するために、上記の周囲の基板をアンダーカ ットするステップを含む、請求項５にかかるプロセス。 ７．さらに、上記構造の離型されたビーム部の横方向のばね定数を低減するス テップを含んでいる、請求項１にかかるプロセス。 ８．横方向のばね定数を低減するステップが、ビームの側壁の選択された部分 から、上記金属層と上記側壁絶縁層とを除去するステップを含む、請求項７にか かるプロセス。 ９．選択された、離型されたビーム部の質量を増加させるステップを含んでい る、請求項１にかかるプロセス。 １０．選択された、離型されたビーム部の質量を増加させるステップが、増加 した寸法をもつために、上記ビーム部のセグメントの形状を定義するステップを 含む、請求項９にかかるプロセス。 １１．選択された、離型されたビーム部の質量を増加させるステップが、寸法 が増加した上記部分の上に金属のブランケットを堆積するステップを含む、請求 項１０にかかるプロセス。 １２．さらに、上記の定義された構造の上の上記金属層を電気回路要素に電気 的に接続するステップを含んでいる、請求項１にかかるプロセス。 １３．任意の形状の構造を定義するステップが、さらに、電気コンタクトパッ ドと、上記コンタクトパッドと上記の離型されたビーム部との間のインタコネク トとを定義するステップを含む、請求項１にかかるプロセス。 １４．基板の上にマスク層を形成するステップが、少なくともパッシベーショ ン層によって被覆されたコンタクトパッドを含んでいる集積回路部品を含んでい る基板ウエハを与えるステップを含んでいて、 マスク層を形成するステップが、絶縁性マスク層をつくるために、上記集積回 路部品と隣り合う領域内の上記ウエハの上で、上記パッシベーション層を処理す るステップを含む、請求項１にかかるプロセス。 １５．さらに、上記の定義された構造及び周囲の基板を金属層で被覆する前に 、上記マスク層を介して、上記集積回路のコンタクトパッドにヴィアウィンドを 開口させるステップを含んでいて、これによって上記金属層が上記コンタクトパ ッドに接触する、請求項１４にかかる方法。 １６．さらに、上記の離型されたビーム部と上記コンタクトパッドとの間に金 属のインタコネクトを定義するために、上記金属層をパターン化してエッチング するステップを含んでいる、請求項１５にかかる方法。 １７．上記マスクをパターン化するステップが、軸状のアームによって上記の 周囲の基板の上に取り付けられたグリッドを含んでいるビーム部を定義するステ ップを含む、請求項１にかかる方法。 １８．被覆ステップが、そのねじり運動を生じさせるための上記ビームグリッ ドに対して容量結合を与えるために、上記の離型されたビーム部のグリッドに隣 り合う溝部の床の一部に金属皮膜をつくるステップを含む、請求項１７にかかる 方法。 １９．さらに、上記の離型されたビーム部のグリッドの上に、材料のブランケ ットを堆積するステップを含んでいる、請求項１８にかかる方法。 ２０．さらに、上記の離型されたビーム部のグリッドの上に、タングステンの ブランケット堆積するステップを含んでいる、請求項１８にかかる方法。 ２１．上記マスクをパターン化するステップが、離型されるべき上記ビーム部 と隣り合う電極手段を定義するステップを含んでいて、被覆ステップが、上記の 離型されたビーム部及び隣り合う電極手段の上に、それらの間の容量結合を生じ させるためにコンデンサプレートをつくるステップを含む、請求項１にかかる方 法。 ２２．上記マスクをパターン化するステップが、上記の離型されたビーム部と 、上記電極手段と、対応するコンタクトパッド手段との間で、上記基板及びコネ クタ手段の中にコンタクトパッド手段を定義するステップを含む、請求項２１に かかる方法。 ２３．上記マスクをパターン化するステップが、ビーム部を誘導コイルとして 定義するステップを含む、請求項１にかかる方法。 ２４．マスク絶縁層を形成するステップが、ＰＥＣＶＤ酸化物層を堆積するス テップを含む、請求項１にかかる方法。 ２５．マスク絶縁層を形成するステップが、窒化物層を堆積するステップを含 む、請求項１にかかる方法。 ２６．上記基板が単結晶シリコンであって、上記ビーム部を離型するステップ が、ＳＦ₆による反応性イオンエッチングを含む、請求項１にかかる方法。 ２７．上記基板が砒化ガリウムであって、上記ビーム部を離型するステップが 、ＢＣｌ₃による反応性イオンエッチングを含む、請求項１にかかる方法。 ２８．低温のシングルマスクプロセスにより、結晶の向きとは無関係に、単結 晶基板内につくられたマイクロ電気機械構造であって、 頂面を有する単結晶ウエハと、 周囲の基板から離間され、上記基板に対して動くことができる離型されたビー ムを定義している上記ウエハの表面中の溝部手段と、 上記の離型されたビーム及び上記基板の上の、電気的な導電性をもつ皮膜とを 含み、 上記溝部手段が、上記ビームの上の皮膜を、上記基板の上の皮膜から電気的に 絶縁させている構造。 ２９．さらに、上記頂面の面内で上記ビームの運動を生じさせるために、上記 溝部の皮膜と上記基板の皮膜との間に電位差を生じさせる手段を含んでいる、請 求項２８にかかる装置。 ３０．さらに、コンタクトパッド手段と、上記ウエハの表面内において上記ビ ームと上記コンタクトパッドとの間を伸びるインタコネクト手段とを含んでいて 、上記コンタクトパッド及びインタコネクトが上記溝部によって定義されている 、請求項２８にかかる装置。 ３１．上記の電気的な導電性をもつ皮膜が、上記インタコネクト手段及び上記 コンタクトパッド手段の上にあり、そして上記溝部手段によって上記基板の皮膜 から電気的に絶縁されている、請求項３０にかかる装置。 ３２．さらに、電極手段と、上記ウエハの頂面内の対応するコンタクトパッド 及びインタコネクト手段とを含んでいて、上記電極手段が、電気的な導電性をも つ皮膜を有し、そして上記の離型されたビームと上記電極手段との間に容量結合 を生じさせるために、上記溝部手段によって上記ビーム手段から電気的に絶縁さ れている、請求項３０にかかる装置。 ３３．上記の離型されたビームが延長された、片もち支持のアームを含む、請 求項３０にかかる装置。 ３４．上記の離型されたビームが、さらに上記アームによって保持された、拡 大されたグリッド手段を含む、請求項３３にかかる装置。 ３５．さらに、その質量を増加させるための、上記グリッドによって保持され た手段を含んでいる、請求項３４にかかる装置。 ３６．さらに、上記グリッドによって保持された膜を含んでいる、請求項３４ にかかる装置。 ３７．さらに、上記の片もち支持のアームのまわりに上記グリッドのねじり運 動を生じさせるために、上記グリッドと上記電極手段との間に容量結合を生じさ せるべく配置され、少なくとも上記グリッドの一端と隣り合う上記溝部中の電極 手段を含んでいる、請求項３４にかかる装置。 ３８．上記金属層中に上記の電気的な絶縁性をもつブレークをつくるステップ が、単結晶基板から電気的に絶縁されている金属層を備えた周囲の基板から電気 的に絶縁された完全な構造を形成する、請求項２にかかるプロセス。 ３９．上記ビームを離型するステップが、上記基板中に拡大された空隙をつく って電流のリークを低減するために、上記溝部の深さを増加させるステップを含 む、請求項３８にかかるプロセス。 ４０．単結晶基板の上にマスク絶縁層を形成するステップが、単結晶シリコン 基板の上に二酸化ケイ素の層を形成するステップを含む、請求項１にかかるプロ セス。 ４１．高アスペクト比の、ミクロン以下の、離型されたマイクロ電気機械構造 を製造するための、シングルマスクの、低温プロセスであって、 エッチング可能な基板の実質的に水平な頂面の上にマスク絶縁層を形成するス テップと、 上記基板内に形成されるとともにこれによって囲まれた任意の形状の構造を定 義する単一の絶縁性マスクをつくるために、上記マスク層をパターン化し、上記 形状が、上記基板中の結晶の向きに無関係であり、かつ上記基板に対する移動の ために少なくとも１つの離型されるべきビーム部を含んでいるステップと、 定義された任意の形状の構造を囲んでいる上記基板中に、実質的に鉛直な側壁 と実質的に水平な床とを有している対応する深い溝部をつくるために、上記絶縁 マスクによって定義されたパターンを介して上記基板をエッチングし、上記の定 義された構造が、上記絶縁マスクによって被覆された頂面を有するステップと、 上記側壁の上と、上記溝部の床の上と、上記絶縁性マスクの上とに第２の絶縁 層を形成するステップと、 上記床で基板を露出させる一方上記絶縁マスク及び上記側壁絶縁層を実質的に 手付かずで残すために、上記溝部の床と絶縁マスクとから第２の絶縁層を除去す るステップと、 上記溝部の床で、上記の露出された基板をエッチングすることにより、少なく とも上記の定義された構造の上記ビーム部を離型し、該エッチングは上記ビーム 部を完全にアンダ一カットして、上記基板に対する運動のためにそれを自由にし 、上記の周囲の基板を部分的にアンダーカットするステップと、 この後、上記の定義された構造と周囲の基板とを金属層で被覆し、上記の定義 された構造の上の金属が、上記溝部によって、周囲の基板の上の金属から電気的 に絶縁され、そして上記の周囲の基板がアンダーカットされるステップとを含ん でいるプロセス。 ４２．エッチング可能な基板の上にマスク絶縁層を形成するステップが、シリ コン基板の上に酸化物マスクを形成するステップを含む、請求項４１にかかるプ ロセス。 ４３．さらに、上記ビーム部の離型に先立って、上記ビーム部の下の基板を排 除するために、上記溝部の床をエッチングするステップを含んでいる、請求項４ １にかかるプロセス。 ４４．被覆ステップが、少なくとも上記絶縁マスク及び上記側壁絶縁層の上に 金属層を堆積するステップを含む、請求項４１にかかるプロセス。 ４５．エッチング可能な基板の上にマスク絶縁層を形成するステップが、単結 晶シリコン基板の上に酸化物層を堆積するステップを含む、請求項４１にかかる プロセス。 ４６．さらに、その質量を増加させるために、上記の定義された構造の少なく とも一部の上に、別の層を堆積するステップを含んでいる、請求項４１にかかる プロセス。 ４７．さらに、上記の定義された構造の上の上記金属層を、上記の周囲の基板 の上の上記金属層に、選択的かつ電気的に接続するステップを含んでいる、請求 項４１にかかるプロセス。 ４８．上記マスク層をパターン化するステップが、少なくとも、ビーム部と、 電気コンタクトパッド部と、それらの間のインタコネクトとを有する任意の形状 の構造を定義するステップを含む、請求項４１にかかるプロセス。 ４９．さらに、上記コンタクトパッド部の上の上記金属層を、上記の周囲の基 板の上の上記金属層に、選択的かつ電気的に接続するステップを含んでいる、請 求項４８にかかるプロセス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サング、ゼット・リサ アメリカ合衆国14580、ニューヨーク、イ サカ、ハズブロック・アパートメンツ59シ ー番 (72)発明者 マクドナルド、ノエル・シー アメリカ合衆国14850、ニューヨーク、イ サカ、ハイランド・ロード515番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高アスペクト比の、ミクロン以下の、離型された単結晶の、結晶の向きに は無関係な、マイクロ電気機械構造を製造するための、シングルマスクの、低温 反応性イオンエッチングプロセスであって、 単結晶基板の頂面の上にマスク絶縁層を形成するステップと、 上記基板内に形成されるとともにこれによって囲まれた任意の形状の構造を定 義する絶縁性マスクをつくるために、上記マスク層をパターン化し、上記形状が 、上記基板中の結晶の向きに無関係であり、かつ少なくとも離型されるべきビー ム部を含んでいるステップと、 定義された任意の形状の構造を囲んでいる上記基板中に、対応する深い溝部を つくるために、上記マスクによって定義されたパターンを介して上記基板をエッ チングし、上記構造が、上記酸化物マスクによって被覆された頂面を有し、かつ 実質的に鉛直な側壁を有するステップと、 上記構造の側壁の上と、上記溝部の床の上と、上記絶縁性マスクの上とに絶縁 層を形成するステップと、 上記単結晶基板を露出させる一方上記マスク及び上記側壁絶縁層を実質的に手 付かずで残すために、上記溝部の床から絶縁層を除去するステップと、 少なくとも上記ビーム部を、反応性イオンエッチングにより、上記溝部中の上 記露出された単結晶基板から離型するステップと、 上記の定義された構造と周囲の基板とを金属層で被覆し、上記の定義された構 造の上の金属が、上記溝部によって、周囲の基板の上の金属から電気的に絶縁さ れるステップとを含んでいるプロセス。 ２．露出された単結晶基板をエッチングするステップが、上記基板の異方性エ ッチングを含む、請求項１にかかるプロセス。 ３．さらに、上記離型ステップに先立って溝部を深くするために、上記溝部の 底部で、上記の露出された単結晶基板を反応性イオンエッチングするステップを 含んでいる、請求項１にかかるプロセス。 ４．上記ビーム部を離型するステップが、高圧で低出力の反応性イオンエッチ ングで上記基板を等方性エッチングするステップを含む、請求項３にかかるプロ セス。 ５．上記の定義された構造及び周囲の基板を金属層で被覆するステップが、少 なくとも、上記の頂面のマスクの上と、上記の定義された構造及び周囲の基板の 上記側壁絶縁層の上と、上記溝部の底部の上とに金属を堆積させるステップを含 む、請求項４にかかるプロセス。 ６．上記基板を等方性エッチングするステップが、上記側壁と上記溝部の底部 との間での金属の連続的な堆積を防止するために、上記の周囲の基板をアンダー カットするステップを含む、請求項５にかかるプロセス。 ７．さらに、上記構造の離型されたビーム部の横方向のばね定数を低減するス テップを含んでいる、請求項１にかかるプロセス。 ８．横方向のばね定数を低減するステップが、ビームの側壁の選択された部分 から、上記金属層と上記側壁絶縁層とを除去するステップを含む、請求項７にか かるプロセス。 ９．選択された、離型されたビーム部の質量を増加させるステップを含んでい る、請求項１にかかるプロセス。 １０．選択された、離型されたビーム部の質量を増加させるステップが、増加 した寸法をもつために、上記ビーム部のセグメントの形状を定義するステップを 含む、請求項９にかかるプロセス。 １１．選択された、離型されたビーム部の質量を増加させるステップが、寸法 が増加した上記部分の上に金属のブランケットを堆積するステップを含む、請求 項１０にかかるプロセス。 １２．さらに、上記の定義された構造の上の上記金属層を電気回路要素に電気 的に接続するステップを含んでいる、請求項１にかかるプロセス。 １３．任意の形状の構造を定義するステップが、さらに、電気コンタクトパッ ドと、上記コンタクトパッドと上記の離型されたビーム部との間のインタコネク トとを定義するステップを含む、請求項１にかかるプロセス。 １４．基板の上にマスク層を形成するステップが、少なくともパッシベーショ ン層によって被覆されたコンタクトパッドを含んでいる集積回路部品を含んでい る基板ウエハを与えるステップを含んでいて、 マスク層を形成するステップが、絶縁性マスク層をつくるために、上記集積回 路部品と隣り合う領域内の上記ウエハの上で、上記パッシベーション層を処理す るステップを含む、請求項１にかかるプロセス。 １５．さらに、上記の定義された構造及び周囲の基板を金属層で被覆する前に 、上記マスク層を介して、上記集積回路のコンタクトパッドにヴィアウィンドを 開口させるステップを含んでいて、これによって上記金属層が上記コンタクトパ ッドに接触する、請求項１４にかかる方法。 １６．さらに、上記の離型されたビーム部と上記コンタクトパッドとの間に金 属のインタコネクトを定義するために、上記金属層をパターン化してエッチング するステップを含んでいる、請求項１５にかかる方法。 １７．上記マスクをパターン化するステップが、軸状のアームによって上記の 周囲の基板の上に取り付けられたグリッドを含んでいるビーム部を定義するステ ップを含む、請求項１にかかる方法。 １８．被覆ステップが、そのねじり運動を生じさせるための上記ビームグリッ ドに対して容量結合を与えるために、上記の離型されたビーム部のグリッドに隣 り合う溝部の床の一部に金属皮膜をつくるステップを含む、請求項１７にかかる 方法。 １９．さらに、上記の離型されたビーム部のグリッドの上に、材料のブランケ ットを堆積するステップを含んでいる、請求項１８にかかる方法。 ２０．さらに、上記の離型されたビーム部のグリッドの上に、タングステンの ブランケット堆積するステップを含んでいる、請求項１８にかかる方法。 ２１．上記マスクをパターン化するステップが、離型されるべき上記ビーム部 と隣り合う電極手段を定義するステップを含んでいて、被覆ステップが、上記の 離型されたビーム部及び隣り合う電極手段の上に、それらの間の容量結合を生じ させるためにコンデンサプレートをつくるステップを含む、請求項１にかかる方 法。 ２２．上記マスクをパターン化するステップが、上記の離型されたビーム部と 、上記電極手段と、対応するコンタクトパッド手段との間で、上記基板及びコネ クタ手段の中にコンタクトパッド手段を定義するステップを含む、請求項２１に かかる方法。 ２３．上記マスクをパターン化するステップが、ビーム部を誘導コイルとして 定義するステップを含む、請求項１にかかる方法。 ２４．マスク絶縁層を形成するステップが、ＰＥＣＶＤ酸化物層を堆積するス テップを含む、請求項１にかかる方法。 ２５．マスク絶縁層を形成するステップが、窒化物層を堆積するステップを含 む、請求項１にかかる方法。 ２６．上記基板が単結晶シリコンであって、上記ビーム部を離型するステップ が、ＳＦ₆による反応性イオンエッチングを含む、請求項１にかかる方法。 ２７．上記基板が砒化ガリウムであって、上記ビーム部を離型するステップが 、ＢＣＬ₃による反応性イオンエッチングを含む、請求項１にかかる方法。 ２８．低温のシングルマスクプロセスにより、結晶の向きとは無関係に、単結 晶基板内につくられたマイクロ電気機械構造であって、 頂面を有する単結晶ウエハと、 周囲の基板から離間され、上記基板に対して動くことができる離型されたビー ムを定義している上記ウエハの表面中の溝部手段と、 上記の離型されたビーム及び上記基板の上の、電気的な導電性をもつ皮膜とを 含み、 上記溝部手段が、上記ビームの上の皮膜を、上記基板の上の皮膜から電気的に 絶縁させている構造。 ２９．さらに、上記頂面の面内で上記ビームの運動を生じさせるために、上記 溝部の皮膜と上記基板の皮膜との間に電位差を生じさせる手段を含んでいる、請 求項２８にかかる装置。 ３０．さらに、コンタクトパッド手段と、上記ウエハの表面内において上記ビ ームと上記コンタクトパッドとの間を伸びるインタコネクト手段とを含んでいて 、上記コンタクトパッド及びインタコネクトが上記溝部によって定義されている 、請求項２８にかかる装置。 ３１．上記の電気的な導電性をもつ皮膜が、上記インタコネクト手段及び上記 コンタクトパッド手段の上にあり、そして上記溝部手段によって上記基板の皮膜 から電気的に絶縁されている、請求項３０にかかる装置。 ３２．さらに、電極手段と、上記ウエハの頂面内の対応するコンタクトパッド 及びインタコネクト手段とを含んでいて、上記電極手段が、電気的な導電性をも つ皮膜を有し、そして上記の離型されたビームと上記電極手段との間に容量結合 を生じさせるために、上記溝部手段によって上記ビーム手段から電気的に絶縁さ れている、請求項３０にかかる装置。 ３３．上記の離型されたビームが延長された、片もち支持のアームを含む、請 求項３０にかかる装置。 ３４．上記の離型されたビームが、さらに上記アームによって保持された、拡 大されたグリッド手段を含む、請求項３３にかかる装置。 ３５．さらに、その質量を増加させるための、上記グリッドによって保持され た手段を含んでいる、請求項３４にかかる装置。 ３６．さらに、上記グリッドによって保持された膜を含んでいる、請求項３４ にかかる装置。 ３７．さらに、上記の片もち支持のアームのまわりに上記グリッドのねじり運 動を生じさせるために、上記グリッドと上記電極手段との間に容量結合を生じさ せるべく配置され、少なくとも上記グリッドの一端と隣り合う上記溝部中の電極 手段を含んでいる、請求項３４にかかる装置。