JPH09260745A - Micro machine and method of manufacture - Google Patents

Micro machine and method of manufacture

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JPH09260745A
JPH09260745A JP8071925A JP7192596A JPH09260745A JP H09260745 A JPH09260745 A JP H09260745A JP 8071925 A JP8071925 A JP 8071925A JP 7192596 A JP7192596 A JP 7192596A JP H09260745 A JPH09260745 A JP H09260745A
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single crystal
micromachine
crystal silicon
movable portion
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Yasukazu Iwasaki
靖和 岩崎
Takeshi Mitamura
健 三田村
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro machine of which movable part is hard to be damaged from treatment with chemicals or gases and by use with repeated strain by external stress, and operates stable for long period of time in the micro machine that comprises the small movable part, a part of which is joined to a fixed part. SOLUTION: A single crystal Si 317 (B) is formed with patterning by etching an SOI substrate (A) that is formed by laminating an oxide film 302, an Si nitride film 303 and a flattened Si oxide film 304 in sequence on an Si substrate 300 with a recessed part on the surface, and a single crystal Si plate 305 is joined on the substrate 300. The micro machine of (C) is formed by etching the Si oxide film 304 with the etching liquid that includes hydrofluoric acid. The nitride film 303 works as a stopper for the etching process. A movable part 311 does not stick to the fixed part, when it is deformed due to existence of the protrusion 307 of the fixed part. Both the movable part 311 and the substrate 300 of the fixed part are tough and hard to be damaged by such deformation, since they are made of single crystal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ構造を有
する微小機械およびその製造方法に関し、更に詳しく
は、可動するマイクロ構造が対向する部材に接触する事
があっても、破損や固着の起こりにくい微小機械とその
製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micromachine having a microstructure and a method for manufacturing the same, and more specifically, even if a movable microstructure contacts an opposing member, breakage or sticking hardly occurs. The present invention relates to a micromachine and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の微小機械およびその製造方法を、
図11に従って説明する。なお本図は、文献(Ther
esa A.Core,W.K.Tsang,Stev
enJ.Sherman,“Fabrication
Technology for an Integra
ted Surface−Micromachined
Sensor”,Solid State Tech
nology,October 1993,39−4
7)を例に簡略化し、本発明に係る部位のみを記載して
いる。
2. Description of the Related Art A conventional micromachine and its manufacturing method are
This will be described with reference to FIG. This figure is based on the literature (Ther
esa A. Core, W.C. K. Tsang, Steve
enJ. Sherman, “Fabrication
Technology for an Integra
ted Surface-Micromachined
"Sensor", Solid State Tech
noology, October 1993, 39-4
7) is simplified and only the part according to the present invention is described.

【0003】従来の微少機械およびその製法は、図11
(A)に示すように、先ずシリコン基板100の主面
に、熱酸化により酸化膜101、LP−CVD(低圧−
化学気相成長法)によりシリコン窒化膜102、CVD
によりLTO(低温酸化物)膜103を順次層状に成膜
する。
FIG. 11 shows a conventional micromachine and its manufacturing method.
As shown in (A), first, on the main surface of the silicon substrate 100, an oxide film 101, LP-CVD (low pressure-) is formed by thermal oxidation.
Silicon nitride film 102, CVD by chemical vapor deposition)
Then, the LTO (low temperature oxide) film 103 is sequentially formed in layers.

【0004】この後、図11(B)に示すようにLTO
膜103を貫通しない程度にエッチングしてディンプル
104を形成すると共に、LTO膜103、シリコン窒
化膜102および酸化膜101を貫通するエッチングを
行なってアンカーに対する開口105を形成する。
After this, as shown in FIG. 11B, the LTO
The dimples 104 are formed by etching so as not to penetrate the film 103, and the openings 105 for the anchors are formed by etching the LTO film 103, the silicon nitride film 102 and the oxide film 101.

【0005】次いで、図11(C)に示すようにLP−
CVDによりポリシリコン膜106を成膜し、フォトリ
ソグラフィーおよびエッチングによりパターニングす
る。
Then, as shown in FIG. 11 (C), LP-
A polysilicon film 106 is formed by CVD and patterned by photolithography and etching.

【0006】そして、図11(D)に示すようにLTO
膜103をフッ酸等により犠牲エッチングし、自立する
微小構造体107を得る。
Then, as shown in FIG.
The film 103 is sacrificial-etched with hydrofluoric acid or the like to obtain a free-standing microstructure 107.

【0007】この微小構造体107は、可動部108
と、可動部108を支持基体であるシリコン基板100
に固定するアンカー部109とから構成される。LTO
膜103のディンプル104の位置に対応して可動部1
08の底部表面にはバンプ110が、また、可動部10
8の表面にはディンプル111が形成されている。この
バンプ110は、可動部108の底部表面がシリコン基
板100の表面と接触する際に、その接触面積が低減さ
れ、これにより付着する可能性を低減する作用がある。
シリコン窒化膜102は、LTO膜103を犠牲エッチ
ングする際のエッチングストッパとして作用するが、可
動部108の底部表面がシリコン基板100の表面と擦
れ合う際の摩擦力を低減し、摩耗を低減する作用と、可
動部108の底部表面がシリコン基板100の表面と接
触し付着する可能性を低減する作用とを合わせ持ってい
る。
The microstructure 107 has a movable portion 108.
And the silicon substrate 100 as a supporting base
And an anchor portion 109 fixed to the anchor. LTO
The movable part 1 corresponding to the position of the dimple 104 of the film 103
The bumps 110 on the bottom surface of 08 and the movable portion 10
Dimples 111 are formed on the surface of No. 8. The bump 110 has an effect of reducing the contact area when the bottom surface of the movable portion 108 comes into contact with the surface of the silicon substrate 100, thereby reducing the possibility of attachment.
The silicon nitride film 102 acts as an etching stopper when the LTO film 103 is sacrificial-etched, but reduces the frictional force when the bottom surface of the movable portion 108 rubs against the surface of the silicon substrate 100, and reduces wear. , And has the effect of reducing the possibility that the bottom surface of the movable portion 108 contacts and adheres to the surface of the silicon substrate 100.

【0008】さて、このようにして得られた微小機械
に、振動や落下衝撃等の種々の外力が作用した場合につ
いて、図12に従って説明する。
Now, the case where various external forces such as vibration and drop impact act on the thus obtained micromachine will be described with reference to FIG.

【0009】図12(A)に示すように図中下方向への
加速度運動をした場合、可動部108は下に凸のベンデ
ィングを受ける。
As shown in FIG. 12 (A), when an accelerating motion is made in the downward direction in the figure, the movable portion 108 is bent downward.

【0010】図12(B)に示すように図中下方向へ落
下、衝突した場合、可動部108はシリコン基板100
の表面に叩き付けられ、可動部108は下に凸のベンデ
ィングを受ける。
As shown in FIG. 12 (B), when the movable part 108 falls and collides with the lower part of the figure, the movable part 108 has a silicon substrate 100.
The movable part 108 is bent downward and is convex.

【0011】図12(C)に示すように図中上方向への
加速度運動をした場合、可動部108は上に凸のベンデ
ィングを受ける。
As shown in FIG. 12 (C), when an acceleration motion is performed in the upward direction in the figure, the movable portion 108 is subjected to upward bending.

【0012】図12(D)に示すように図中上方向へ落
下、衝突した場合、可動部108はカバー202の裏面
に叩き付けられ、可動部108は上に凸のベンディング
を受ける。
As shown in FIG. 12 (D), when the movable portion 108 falls and collides with the upper side in the figure, the movable portion 108 is struck on the back surface of the cover 202, and the movable portion 108 is subjected to upward convex bending.

【0013】図12(A)および(B)で示したよう
に、可動部108が下に凸のベンディングを受けた場
合、同図中○印の記載されている、バンプ110の根元
200に引っ張り応力が集中し、ここから破壊される傾
向を有するので望ましくない。また図12(C)および
(D)の場合のように、可動部108が上に凸のベンデ
ィングを受けた場合、同図中○印の記載されているディ
ンプル111の底201に引っ張り応力が集中し、ここ
から破壊される傾向を有するので望ましくない。
As shown in FIGS. 12 (A) and 12 (B), when the movable portion 108 is bent downwardly, it is pulled to the root 200 of the bump 110, which is marked with a circle in FIG. This is undesirable because stress tends to concentrate and tend to break from here. Further, when the movable part 108 is subjected to upward convex bending as in the case of FIGS. 12C and 12D, the tensile stress concentrates on the bottom 201 of the dimple 111 marked with a circle in the figure. However, it has a tendency to be destroyed from here, which is not desirable.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来例では、可動部108の底部表面がシリコン基板
100の表面と接触する際に、その接触面積を低減し、
従って付着する可能性を低減するように作用するバンプ
110を、可動部108に設ける構造およびその製造方
法であったために、外力によってベンディングを受ける
可動部108に応力を集中させる構造をも同時に作り込
んでしまうという問題点があった。
However, in such a conventional example, when the bottom surface of the movable portion 108 contacts the surface of the silicon substrate 100, the contact area is reduced,
Therefore, since the bump 110 that acts to reduce the possibility of adhesion is provided in the movable portion 108 and the manufacturing method thereof, a structure that concentrates stress in the movable portion 108 that is bent by an external force is also created. There was a problem that it would come out.

【0015】また、この従来例は、可動部を構成する構
造体がポリシリコンにより形成されており、多結晶とい
う材料が本質的に有している無数の粒界および転位とい
った分子構造も外力が加えられた際に応力が集中される
構造であり、ここから脆性破壊される傾向を有する。さ
らに粒界には、粒界侵食あるいは粒界割れといった特異
な現象もあり、脆性破壊の傾向を増長する。
Further, in this conventional example, the structure forming the movable portion is formed of polysilicon, and the molecular structure such as the infinite number of grain boundaries and dislocations which the material called polycrystalline essentially has external force. It is a structure in which stress is concentrated when applied, and has a tendency of brittle fracture from here. Furthermore, grain boundaries also have peculiar phenomena such as grain boundary erosion or grain boundary cracking, which increases the tendency of brittle fracture.

【0016】更に、ポリシリコンは強い圧縮応力を有し
ており、その応力を制御することが難しく、このため成
膜速度も遅く、厚い構造体を得ることが難しい。
Further, since polysilicon has a strong compressive stress, it is difficult to control the stress, and therefore the film formation rate is slow and it is difficult to obtain a thick structure.

【0017】また、ポリシリコンによって、例えば応力
を検出する素子であるピエゾ抵抗を安定的に形成するこ
とは難しく、このため微小機械の可動部の変位量は低感
度の静電式に頼らざるを得ない。また、ポリシリコンで
形成された半導体素子は、単結晶シリコンで形成された
半導体素子に比べると、特性のバラツキが大きく、耐圧
が低い、逆方向飽和電流が大きいなど著しく性能が劣っ
てしまうために、微小機械の外部領域の支持基板である
単結晶シリコン基板に形成する必要があった。
Further, it is difficult to stably form, for example, a piezoresistor, which is an element for detecting stress, by using polysilicon. Therefore, the displacement amount of the movable portion of the micromachine has to rely on a low sensitivity electrostatic type. I don't get it. In addition, the performance of a semiconductor element formed of polysilicon is significantly inferior to that of a semiconductor element formed of single crystal silicon, such as a large variation in characteristics, a low withstand voltage, and a large reverse saturation current. In addition, it is necessary to form the substrate on a single crystal silicon substrate which is a support substrate for an external region of the micromachine.

【0018】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、可動部と、可動部に対向する固定部を
有する微小機械において、可動部が固定部に接触する際
の付着する傾向が低減された、また可動部がベンディン
グを受けた際の破壊される傾向が低減された、さらには
可動部が薬品やガスにより処理された際の粒界腐食や粒
界割れといった現象から免れた微小機械及びその製造方
法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and in a micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, the movable portion adheres when the movable portion contacts the fixed portion. Reduced tendency, reduced tendency to break when moving parts undergo bending, and escape from phenomena such as intergranular corrosion and intergranular cracking when moving parts are treated with chemicals or gas Another object of the present invention is to provide a micromachine and a manufacturing method thereof.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、可動部と、可動部に対向する固定部を有す
る微小機械において、可動部が単結晶シリコンであっ
て、可動部が固定部に接触する際の接触面積を低減せし
める凸部が固定部に設けられている。
To achieve the above object, the present invention provides a micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, wherein the movable portion is single crystal silicon and the movable portion is The fixed portion is provided with a convex portion that reduces a contact area when the fixed portion is contacted.

【0020】また、可動部と、可動部に対向する固定部
を有する微小機械であって、可動部が単結晶シリコンで
あり、可動部が固定部に接触する際の接触面積を低減せ
しめる凸部が固定部に設けられている微小機械の製造方
法において、下記の工程を含んで形成される。
A micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, wherein the movable portion is single crystal silicon, and the convex portion reduces the contact area when the movable portion contacts the fixed portion. In the method for manufacturing a micromachine in which is provided in the fixed portion, the method is formed including the following steps.

【0021】1)支持基板、埋込絶縁膜および単結晶シ
リコン層から構成される、いわゆるSOI基板であっ
て、SOI層と埋込絶縁膜との界面が平坦、かつ、埋込
絶縁膜と支持基板との界面に凸部を有するSOI基板を
形成する工程。
1) A so-called SOI substrate composed of a supporting substrate, a buried insulating film and a single crystal silicon layer, wherein the interface between the SOI layer and the buried insulating film is flat, and the buried insulating film and the support are supported. A step of forming an SOI substrate having a convex portion at an interface with the substrate.

【0022】2)SOI基板のSOI層を貫通するエッ
チングを行ない、埋込絶縁膜に達する開口部を形成する
工程。
2) A step of etching the SOI layer of the SOI substrate to form an opening reaching the buried insulating film.

【0023】3)開口部をエッチング・ホールとし、埋
込絶縁膜をエッチングし、単結晶シリコン層からなる自
立した構造体を得る工程。
3) A step of etching the buried insulating film using the opening as an etching hole to obtain a free-standing structure made of a single crystal silicon layer.

【0024】また可動部と、可動部に対向する固定部を
有する微小機械であって、可動部が単結晶シリコンであ
り、可動部が固定部に接触する際の接触面積を低減せし
める凸部が、固定部に設けられている微小機械の製造方
法において、下記の工程を含んで形成される。
A micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, wherein the movable portion is single crystal silicon, and a convex portion for reducing a contact area when the movable portion contacts the fixed portion is provided. In the method for manufacturing the micromachine provided in the fixed part, the micromachine is formed including the following steps.

【0025】1)支持基板および単結晶シリコン基板を
用意し、支持基板ないしは単結晶シリコン基板のいずれ
かの主面に、スペーサを形成する工程。
1) A step of preparing a support substrate and a single crystal silicon substrate, and forming a spacer on the main surface of either the support substrate or the single crystal silicon substrate.

【0026】2)支持基板の主面に凸部を形成する工
程。
2) A step of forming a convex portion on the main surface of the supporting substrate.

【0027】3)支持基板および単結晶シリコン基板
を、スペーサを介して接合し、キャビティを形成する工
程。
3) A step of joining the supporting substrate and the single crystal silicon substrate through a spacer to form a cavity.

【0028】4)単結晶シリコン基板を薄膜化し、単結
晶シリコン層を得る工程。
4) A step of thinning a single crystal silicon substrate to obtain a single crystal silicon layer.

【0029】5)単結晶シリコン層を貫通するエッチン
グを行ない、キャビティに達する開口部を形成し、単結
晶シリコン層からなる自立した構造体を得る工程。
5) A step of etching the single crystal silicon layer to form an opening reaching the cavity to obtain a self-standing structure made of the single crystal silicon layer.

【0030】また可動部と、可動部に対向する固定部を
有する微小機械であって、可動部が単結晶シリコンであ
り、可動部が固定部に接触する際の接触面積を低減せし
める凸部が、固定部に設けられている微小機械の製造方
法が下記の工程を含んで形成される。
A micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, wherein the movable portion is single crystal silicon, and a convex portion for reducing a contact area when the movable portion contacts the fixed portion is provided. The method for manufacturing the micromachine provided in the fixed part includes the following steps.

【0031】1)支持基板、埋込絶縁膜および単結晶シ
リコン層から構成される、いわゆるSOI基板の、SO
I層を貫通するエッチングを行ない、埋込絶縁膜に達す
る開口部を形成する工程。
1) SO of a so-called SOI substrate composed of a supporting substrate, a buried insulating film and a single crystal silicon layer
A step of performing etching through the I layer to form an opening reaching the buried insulating film.

【0032】2)開口部をエッチング・ホールとし、埋
込絶縁膜をエッチングし、単結晶シリコン層からなる自
立した構造体を得る工程。
2) A step of etching the buried insulating film using the opening as an etching hole to obtain a free-standing structure made of a single crystal silicon layer.

【0033】3)支持基板の、埋込絶縁膜をエッチング
した領域に電気化学的処理を行ない、電気化学的処理の
被処理部を平坦でなくする工程。
3) A step of subjecting the region of the supporting substrate where the buried insulating film is etched to an electrochemical treatment so that the portion to be treated by the electrochemical treatment is not flat.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明の微小機械およびそ
の製造方法における実施の形態を図面に基づいて詳細に
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a micromachine and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0035】(第1の実施の形態)本発明の第1の実施
の形態を図1および2に従って説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0036】図1A)に示すように、第一のシリコン基
板300の主面に、トレンチ・エッチングの手法により
凹部301を形成する。
As shown in FIG. 1A, a recess 301 is formed on the main surface of the first silicon substrate 300 by a trench etching method.

【0037】この後図1B)に示すように、上記構造体
に熱酸化の手法により酸化膜302をLP−CVD(低
圧化学気相成長法)の手法によりシリコン窒化膜303
を成膜する。
Thereafter, as shown in FIG. 1B), an oxide film 302 is formed on the above structure by thermal oxidation, and a silicon nitride film 303 is formed by LP-CVD (low pressure chemical vapor deposition).
To form a film.

【0038】次いで、図1C)に示すように、上記構造
体の主面に、CVD(化学気相成長法)の手法により酸
化膜304を成膜し、その表面を研磨の手法により平坦
化する。
Next, as shown in FIG. 1C), an oxide film 304 is formed on the main surface of the structure by a CVD (chemical vapor deposition) method, and the surface is flattened by a polishing method. .

【0039】そして、図1D)に示すように、上記構造
体の主面に第二のシリコン基板を接合し、第二のシリコ
ン基板を研磨の手法により薄膜化し単結晶シリコン層3
05を得る。
Then, as shown in FIG. 1D), a second silicon substrate is bonded to the main surface of the structure, and the second silicon substrate is thinned by a polishing method to obtain the single crystal silicon layer 3
05 is obtained.

【0040】以上の工程により、酸化膜304を埋込酸
化膜とし、第一のシリコン基板300を支持基板とし、
薄膜化された単結晶シリコン層305をSOI(シリコ
ン・オン・インスレーター)層とする、いわゆるSOI
基板306が形成される。埋込酸化膜である酸化膜30
4とSOI層である単結晶シリコン層305との界面3
09は、凸凹のない平坦な面から構成され、埋込酸化膜
である酸化膜304と、第一のシリコン基板300から
なる支持基板との界面310は、凸部307と凹部30
8を有する。
Through the above steps, the oxide film 304 is used as a buried oxide film, the first silicon substrate 300 is used as a support substrate,
A so-called SOI in which the thinned single crystal silicon layer 305 is used as an SOI (silicon on insulator) layer
A substrate 306 is formed. Oxide film 30 which is a buried oxide film
4 and the interface 3 with the single crystal silicon layer 305 which is the SOI layer
Reference numeral 09 denotes a flat surface having no unevenness, and an interface 310 between the oxide film 304 which is a buried oxide film and the supporting substrate made of the first silicon substrate 300 has a convex portion 307 and a concave portion 30.
8

【0041】図2A)に上記SOI基板306の主面の
構成を示す。構成を再記すると、300は第一のシリコ
ン基板、302は酸化膜、303はシリコン窒化膜、3
04は埋込酸化膜、305は単結晶シリコン層、310
は埋込酸化膜である酸化膜304と支持基板である第一
のシリコン基板300との界面、308は界面310の
凹部、307は界面310の凸部である。
FIG. 2A) shows the structure of the main surface of the SOI substrate 306. Rewriting the configuration, 300 is the first silicon substrate, 302 is an oxide film, 303 is a silicon nitride film, 3
04 is a buried oxide film, 305 is a single crystal silicon layer, 310
Is an interface between the oxide film 304 which is a buried oxide film and the first silicon substrate 300 which is a supporting substrate, 308 is a concave portion of the interface 310, and 307 is a convex portion of the interface 310.

【0042】図2B)に示すように上記単結晶シリコン
層305を貫通するエッチングを行ない、酸化膜304
に達する開口部316を形成する。
As shown in FIG. 2B), etching is performed through the single crystal silicon layer 305 to form an oxide film 304.
Forming an opening 316 reaching

【0043】図2C)に示すように上記開口部316よ
り、フッ酸を含むエッチング液にて、酸化膜304をエ
ッチングし、自立する単結晶シリコンからなる微小構造
体340を得る。311は可動部であり、312は可動
部311を支持基体であるシリコン基板300に固定す
るアンカー部である。
As shown in FIG. 2C), the oxide film 304 is etched through the opening 316 with an etching solution containing hydrofluoric acid to obtain a freestanding microstructure 340 made of single crystal silicon. Reference numeral 311 denotes a movable portion, and reference numeral 312 denotes an anchor portion for fixing the movable portion 311 to the silicon substrate 300 as a support base.

【0044】以上の工程により、可動部と、可動部に対
向する固定部を有する微小機械において、可動部が単結
晶シリコンであって、可動部が固定部に接触する際の接
触面積を低減せしめる凸部が、固定部に設けられている
ことを特徴とする微小機械が得られる。
Through the above steps, in a micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, the movable portion is made of single crystal silicon, and the contact area when the movable portion contacts the fixed portion can be reduced. A micromachine characterized in that the convex portion is provided on the fixed portion can be obtained.

【0045】なお、単結晶シリコンからなる微小構造体
340において、可動部となるかアンカーとなるかは、
上記工程図2B)における開口部316のパターンに依
存する。図2D)にパターン例の平面図を示す。表示さ
れているのは図2B)のパターニングされた単結晶シリ
コン層317である。313は大パターン部で例えば2
00μm角とし、314,319はライン・パターン部
で例えば幅10μmとし、315は虫食いパターン部で
例えば200μm角で、内部に10μm角の穴318が
20μmピッチで無数に開口されているとする。酸化膜
304の厚さは1μmとする。
In the microstructure 340 made of single crystal silicon, whether it is a movable part or an anchor depends on
It depends on the pattern of the openings 316 in the above process drawing 2B). FIG. 2D) shows a plan view of an example pattern. Shown is the patterned single crystal silicon layer 317 of FIG. 2B). 313 is a large pattern portion, for example, 2
It is assumed that it is 00 μm square, 314 and 319 are line pattern parts, for example, 10 μm in width, and 315 is a worm-eaten pattern part, for example, 200 μm square, and innumerable holes 318 of 10 μm square are opened in 20 μm pitch. The thickness of oxide film 304 is 1 μm.

【0046】上記構造体を、フッ酸を含むエッチング液
に浸漬し、酸化膜304を10μmエッチングするのに
相当する時間だけエッチング処理する。するとパターニ
ングされた単結晶シリコン層317をマスクとして、酸
化膜304が等方的にエッチング除去され、単結晶シリ
コン層317の下に進行するアンダー・エッチング量は
10μmとなる。この時、大パターン部313の直下の
酸化膜は前後左右10μmずつアンダー・エッチングさ
れ、180μm角のサイズで残存する。従って大パター
ン部313は、残存する酸化膜304によって支持基板
へと接続するアンカー部312となる。
The above structure is immersed in an etching solution containing hydrofluoric acid, and is subjected to etching treatment for a time corresponding to etching the oxide film 304 by 10 μm. Then, using the patterned single crystal silicon layer 317 as a mask, the oxide film 304 is isotropically removed by etching, and the amount of under-etching that proceeds under the single crystal silicon layer 317 is 10 μm. At this time, the oxide film immediately below the large pattern portion 313 is under-etched by 10 μm before, after, right and left, and remains in a 180 μm square size. Therefore, the large pattern portion 313 becomes an anchor portion 312 connected to the support substrate by the remaining oxide film 304.

【0047】ライン・パターン部314,319の直下
の酸化膜304は、前後10μmずつアンダー・エッチ
ングされ、このアンダー・エッチングがオーバー・ラッ
プし、もはや残存することはなく、ライン・パターン部
314,319は宙に浮く。図2ではライン・パターン
部314,319の端がアンカー部312に接続され、
これにより自立した構造体となる。この場合、アンカー
部への接続が全くなければ、いわゆるリフト・オフされ
ることになる。また、虫食いパターン部315の直下の
酸化膜304は、前後左右10μmずつアンダー・エッ
チングされるだけでなく、無数の穴318からも等方的
にアンダー・エッチングされ、これら無数のアンダー・
エッチングがオーバー・ラップしてもはや残存すること
はなく、虫食いパターン部315は宙に浮く。図2では
ライン・パターン部314を介してアンカー部312に
接続されており、自立した構造体となる。従って、図2
D)のL−L断面図とM−M断面図は図2C)となり、
図2D)のN−N断面図は図2E)となる。
The oxide film 304 immediately below the line pattern portions 314 and 319 is under-etched by 10 μm each before and after, and the under-etching overlaps and no longer remains. Floats in the air. In FIG. 2, the ends of the line pattern portions 314 and 319 are connected to the anchor portion 312,
This results in a self-supporting structure. In this case, if there is no connection to the anchor portion, so-called lift-off is performed. In addition, the oxide film 304 directly below the worm-eating pattern portion 315 is not only under-etched by 10 μm in front, rear, left-right directions, but also isotropically under-etched from the innumerable holes 318, and these innumerable under-etches are formed.
The etching overlaps and no longer remains, and the worm-eaten pattern portion 315 floats in the air. In FIG. 2, it is connected to the anchor part 312 via the line pattern part 314, and becomes a self-standing structure. Therefore, FIG.
2D) is an LL sectional view and an MM sectional view of D).
A sectional view taken along line N-N in FIG. 2D) is shown in FIG. 2E).

【0048】なお、微小機械では、ライン・パターン部
314のように細い部分を梁やばねとして、虫食いパタ
ーン部315のように大きくて宙に浮いている部分を重
りとして設計する。
In the micromachine, a thin portion such as the line pattern portion 314 is designed as a beam or a spring, and a large floating portion such as the worm-eating pattern portion 315 is designed as a weight.

【0049】(第2の実施の形態)次に本発明の第2の
実施の形態を図3および図4に従って説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0050】図3A)に示すように、先ず第一の単結晶
シリコン基板400の主面にCVDの手法により酸化膜
404を成膜し、酸化膜404の主面に、酸化膜404
を貫通しない程度の凹部401を、フッ酸を含むエッチ
ング液にて形成する。
As shown in FIG. 3A), first, an oxide film 404 is formed on the main surface of the first single crystal silicon substrate 400 by the CVD method, and the oxide film 404 is formed on the main surface of the oxide film 404.
A recess 401 that does not penetrate through is formed with an etching solution containing hydrofluoric acid.

【0051】次いで、図3B)において上記構造体にL
P−CVDの手法によりシリコン窒化膜403を成膜
し、CVDの手法により多結晶シリコン膜402を成膜
し、多結晶シリコン膜402の主面を研磨の手法により
平坦化する。
Next, in FIG. 3B), L is added to the structure.
The silicon nitride film 403 is formed by the P-CVD method, the polycrystalline silicon film 402 is formed by the CVD method, and the main surface of the polycrystalline silicon film 402 is planarized by the polishing method.

【0052】この後、図3C)において上記構造体の主
面に第二の単結晶シリコン基板420を接合し、単結晶
シリコン基板400を研磨の手法により薄膜化し単結晶
シリコン層405を得る。
Thereafter, in FIG. 3C), the second single crystal silicon substrate 420 is bonded to the main surface of the structure, and the single crystal silicon substrate 400 is thinned by a polishing method to obtain a single crystal silicon layer 405.

【0053】以上の工程により、酸化膜404を埋込酸
化膜とし、第二の単結晶シリコン基板420を支持基板
とし、第一の単結晶シリコン基板400を薄膜化し得ら
れた単結晶シリコン層405をSOI(シリコン・オン
・インスレーター)層とする、いわゆるSOI基板40
6が形成される。
Through the above steps, the oxide film 404 is used as a buried oxide film, the second single crystal silicon substrate 420 is used as a supporting substrate, and the first single crystal silicon substrate 400 is thinned to obtain a single crystal silicon layer 405. Is an SOI (silicon on insulator) layer, so-called SOI substrate 40
6 are formed.

【0054】埋込酸化膜である酸化膜404とSOI層
である単結晶シリコン層405との界面409は、凸凹
のない平坦な面から構成され、埋込酸化膜である酸化膜
304と、第二の単結晶シリコン基板420からなる支
持基板との界面410は、凸部407と凹部408を有
する。
An interface 409 between the oxide film 404 which is a buried oxide film and the single crystal silicon layer 405 which is an SOI layer is composed of a flat surface having no unevenness, and the oxide film 304 which is a buried oxide film and the An interface 410 with the supporting substrate formed of the second single crystal silicon substrate 420 has a convex portion 407 and a concave portion 408.

【0055】図4A)に上記SOI基板406の主面の
構成を示す。構成を再記すると、400は支持基板であ
る第二の単結晶シリコン基板、402は多結晶シリコン
膜、403はシリコン窒化膜、404は埋込酸化膜、4
05は単結晶シリコン層、410は埋込酸化膜である酸
化膜304と支持基板である第二の単結晶シリコン基板
420の界面、408は界面410の凹部、407は界
面410の凸部である。
FIG. 4A) shows the structure of the main surface of the SOI substrate 406. When the structure is re-described, 400 is a second single crystal silicon substrate which is a supporting substrate, 402 is a polycrystalline silicon film, 403 is a silicon nitride film, 404 is a buried oxide film, 4
Reference numeral 05 is a single crystal silicon layer, 410 is an interface between the oxide film 304 that is a buried oxide film and the second single crystal silicon substrate 420 that is a supporting substrate, 408 is a concave portion of the interface 410, and 407 is a convex portion of the interface 410. .

【0056】図4B)において上記単結晶シリコン層4
05を貫通するエッチングを行ない、酸化膜404に達
する開口部416を形成する。
In FIG. 4B), the single crystal silicon layer 4 is formed.
Etching is performed through 05 to form an opening 416 reaching the oxide film 404.

【0057】図4C)において上記開口部416より、
フッ酸を含むエッチング液にて、酸化膜404をエッチ
ングし、自立する単結晶シリコンからなる微小構造体4
40を得る。411は可動部であり、412は可動部4
11を支持基体である単結晶シリコン基板420に固定
するアンカー部である。
In FIG. 4C), from the opening 416,
The oxide film 404 is etched with an etching solution containing hydrofluoric acid, and the microstructure 4 is made of single crystal silicon that is free-standing.
Get 40. 411 is a movable part, and 412 is a movable part 4.
11 is an anchor portion for fixing 11 to a single crystal silicon substrate 420 which is a supporting base.

【0058】単結晶シリコンからなる微小構造体440
において、可動部となるかアンカーとなるかは、上記工
程図4B)における開口部416のパターンに依存する
ことは、第1の実施の形態と同様である。
Microstructure 440 made of single crystal silicon
In the same manner as in the first embodiment, whether to be the movable portion or the anchor depends on the pattern of the opening 416 in the above-mentioned process drawing 4B).

【0059】以上の工程を含む製造方法により、第1の
実施の形態と同様に、可動部と、可動部に対向する固定
部を有する微小機械において、可動部が単結晶シリコン
であって、可動部が固定部に接触する際の接触面積を低
減せしめる凸部が、固定部に設けられていることを特徴
とする微小機械が得られる。
By the manufacturing method including the above steps, in the micromachine having the movable portion and the fixed portion facing the movable portion, as in the first embodiment, the movable portion is made of single crystal silicon and is movable. It is possible to obtain a micromachine characterized in that the fixing portion is provided with a convex portion that reduces the contact area when the portion contacts the fixing portion.

【0060】また、図4D)は、図3B)において平坦
化された多結晶シリコン膜402の主面に、CVDの手
法により酸化膜421を形成し、以下同様の工程を行な
った場合に得られる構造である。
Further, FIG. 4D) is obtained when an oxide film 421 is formed on the main surface of the polycrystalline silicon film 402 flattened in FIG. 3B) by a CVD method and the same steps are performed thereafter. It is a structure.

【0061】(第3の実施の形態)次に本発明の第3の
実施の形態を図5および図6に従って説明する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0062】図5A)に示すように第一の単結晶シリコ
ン基板500の主面に熱酸化の手法により酸化膜501
を成膜し、フッ酸を含むエッチング液にてパターニング
する。
As shown in FIG. 5A), an oxide film 501 is formed on the main surface of the first single crystal silicon substrate 500 by a thermal oxidation method.
Is formed and patterned with an etching solution containing hydrofluoric acid.

【0063】図5B)に示すように上記構造体にCVD
の手法により酸化膜504を成膜し、CVDの手法によ
りシリコン窒化膜503を成膜する。
CVD is applied to the structure as shown in FIG. 5B).
The oxide film 504 is formed by the above method, and the silicon nitride film 503 is formed by the CVD method.

【0064】図5C)に示すように上記構造体に、CV
Dの手法により多結晶シリコン膜502を成膜し、多結
晶シリコン膜502の主面を研磨の手法により平坦化す
る。図5D)に示すように上記構造体の主面に、第二の
単結晶シリコン基板520を接合し、上記単結晶シリコ
ン基板500を研磨の手法により薄膜化し単結晶シリコ
ン層505を得る。
As shown in FIG. 5C), CV was added to the above structure.
The polycrystalline silicon film 502 is formed by the method D, and the main surface of the polycrystalline silicon film 502 is flattened by the polishing method. As shown in FIG. 5D), a second single crystal silicon substrate 520 is bonded to the main surface of the structure, and the single crystal silicon substrate 500 is thinned by a polishing method to obtain a single crystal silicon layer 505.

【0065】以上の工程により、酸化膜501,504
を埋込酸化膜とし、第二の単結晶シリコン基板520を
支持基板とし、第一の単結晶シリコン基板500を薄膜
化し、得られた単結晶シリコン層505をSOI(シリ
コン・オン・インスレーター)層とする、いわゆるSO
I基板506が形成される。埋込酸化膜である酸化膜5
01,504とSOI層である単結晶シリコン層505
との界面509は、凸凹のない平坦な面から構成され、
埋込酸化膜である酸化膜501,504と第二の単結晶
シリコン基板520からなる支持基板との界面510
は、凸部507と凹部508を有する。
Through the above steps, the oxide films 501 and 504
As a buried oxide film, the second single crystal silicon substrate 520 as a support substrate, the first single crystal silicon substrate 500 is thinned, and the obtained single crystal silicon layer 505 is SOI (silicon on insulator). Layer, so-called SO
The I substrate 506 is formed. Oxide film 5 which is a buried oxide film
01, 504 and a single crystal silicon layer 505 which is an SOI layer
The interface 509 with and is composed of a flat surface without unevenness,
Interface 510 between oxide films 501 and 504, which are buried oxide films, and a supporting substrate made of second single crystal silicon substrate 520.
Has a convex portion 507 and a concave portion 508.

【0066】図6A)に上記SOI基板506の主面の
構成を示す。構成を再記すると、520は支持基板であ
る第二の単結晶シリコン基板、502は多結晶シリコン
膜、503はシリコン窒化膜、501,504は埋込酸
化膜、505は単結晶シリコン層、510は埋込酸化膜
である酸化膜504と第二の単結晶シリコン基板520
からなる支持基板との界面、508は界面510の凹
部、507は界面510の凸部である。
FIG. 6A) shows the structure of the main surface of the SOI substrate 506. Rewriting the configuration, 520 is a second single crystal silicon substrate which is a supporting substrate, 502 is a polycrystalline silicon film, 503 is a silicon nitride film, 501 and 504 are buried oxide films, 505 is a single crystal silicon layer, 510. Is an oxide film 504 which is a buried oxide film and a second single crystal silicon substrate 520.
An interface with the support substrate, 508 is a concave portion of the interface 510, and 507 is a convex portion of the interface 510.

【0067】図6B)において上記単結晶シリコン層5
05を貫通するエッチングを行ない、酸化膜501,5
04に達する開口部516を形成する。
In FIG. 6B), the single crystal silicon layer 5 is formed.
Etching through the oxide film 501, 5
An opening 516 reaching 04 is formed.

【0068】図6C)において上記開口部516より、
フッ酸を含むエッチング液にて酸化膜504をエッチン
グし、自立する単結晶シリコンからなる微小構造体54
0を得る。511は可動部であり、512は可動部51
1を支持基体である単結晶シリコン基板520に固定す
るアンカー部である。
In FIG. 6C), through the opening 516,
The oxide film 504 is etched with an etching solution containing hydrofluoric acid, and the microstructure 54 made of single crystal silicon that is free-standing.
Get 0. 511 is a movable part, and 512 is a movable part 51.
1 is an anchor portion for fixing 1 to a single crystal silicon substrate 520 which is a supporting base.

【0069】単結晶シリコンからなる微小構造体540
において、可動部となるかアンカーとなるかは、上記工
程図6B)における開口部516のパターンに依存する
ことは、第1の実施の形態と同様である。
Microstructure 540 made of single crystal silicon
In the same manner as in the first embodiment, depending on the pattern of the opening 516 in the above-mentioned process drawing 6B), whether it becomes a movable part or an anchor.

【0070】以上の工程を含む製造方法により、第1の
実施の形態と同様に、可動部と、可動部に対向する固定
部を有する微小機械において、可動部が単結晶シリコン
であって、可動部が固定部に接触する際の接触面積を低
減せしめる凸部が、固定部に設けられていることを特徴
とする微小機械が得られる。
By the manufacturing method including the above steps, in the micromachine having the movable portion and the fixed portion facing the movable portion, as in the first embodiment, the movable portion is made of single crystal silicon and is movable. It is possible to obtain a micromachine characterized in that the fixing portion is provided with a convex portion that reduces the contact area when the portion contacts the fixing portion.

【0071】また、図6D)は、図5C)において平坦
化された多結晶シリコン膜502の主面に、CVDの手
法により酸化膜530を形成し、以下同様の工程を行な
った場合に得られる構造である。
Further, FIG. 6D) is obtained when an oxide film 530 is formed on the main surface of the polycrystalline silicon film 502 which is flattened in FIG. 5C) by a CVD method and the same steps are performed thereafter. It is a structure.

【0072】(第4の実施の形態)次に本発明の第4の
実施の形態を図7および図8に従って説明する。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0073】図7A)に示すように、先ず、単結晶シリ
コン基板600の主面に、凹部601をパターニング
し、熱酸化の手法により酸化膜602を、LP−CVD
の手法によりシリコン窒化膜603を順次成膜する。
As shown in FIG. 7A), first, a concave portion 601 is patterned on the main surface of the single crystal silicon substrate 600, and an oxide film 602 is formed by LP-CVD by a thermal oxidation method.
The silicon nitride film 603 is sequentially formed by the above method.

【0074】次いで、図7B)において上記構造体に、
CVDの手法により酸化膜604を成膜し、酸化膜60
4の主面を研磨の手法により平坦化し、単結晶シリコン
基板600に達する開口部630とシリコン窒化膜60
3に達する開口部631を形成する。
Then, in FIG. 7B),
The oxide film 604 is formed by the CVD method, and the oxide film 60 is formed.
The main surface of No. 4 is flattened by a polishing method, and the opening 630 reaching the single crystal silicon substrate 600 and the silicon nitride film 60 are formed.
An opening 631 reaching 3 is formed.

【0075】この後、図7C)において、上記構造体の
主面にCVDの手法により多結晶シリコン膜を成膜し、
開口部630の単結晶シリコン基板600を種とし、多
結晶シリコン膜のレーザー走査による横方向結晶成長に
より、単結晶シリコン層605を得る。
Then, in FIG. 7C), a polycrystalline silicon film is formed on the main surface of the structure by a CVD method,
A single crystal silicon layer 605 is obtained by lateral crystal growth of the polycrystalline silicon film by laser scanning using the single crystal silicon substrate 600 of the opening 630 as a seed.

【0076】以上の工程により、酸化膜604を埋込酸
化膜とし、単結晶シリコン基板600を支持基板とし、
多結晶シリコン膜の横方向結晶成長により得られた単結
晶シリコン層605をSOI(シリコン・オン・インス
レーター)層とする、いわゆるSOI基板606が形成
される。埋込酸化膜である酸化膜604とSOI層であ
る単結晶シリコン層605との界面609は、凸凹のな
い平坦な面から構成され、埋込酸化膜である酸化膜60
4と、単結晶シリコン基板420からなる支持基板との
界面610は、凸部607と凹部608を有する。
Through the above steps, the oxide film 604 is used as a buried oxide film, the single crystal silicon substrate 600 is used as a supporting substrate,
A so-called SOI substrate 606 is formed in which the single crystal silicon layer 605 obtained by lateral crystal growth of a polycrystalline silicon film is used as an SOI (silicon on insulator) layer. An interface 609 between the oxide film 604 which is a buried oxide film and the single crystal silicon layer 605 which is an SOI layer is composed of a flat surface without unevenness, and the oxide film 60 which is a buried oxide film.
An interface 610 between the No. 4 and the supporting substrate made of the single crystal silicon substrate 420 has a convex portion 607 and a concave portion 608.

【0077】図8A)において、上記SOI基板606
の主面の構成を示す。構成を再記すると、600は支持
基板である単結晶シリコン基板、602は酸化膜、60
3はシリコン窒化膜、604は埋込酸化膜、605は単
結晶シリコン層、610は埋込酸化膜である酸化膜60
4と単結晶シリコン基板600からなる支持基板の界
面、608は界面610の凹部、607は界面610の
凸部である。
In FIG. 8A), the SOI substrate 606 is formed.
The structure of the main surface of FIG. When the structure is re-described, 600 is a single crystal silicon substrate which is a supporting substrate, 602 is an oxide film, and 60
3 is a silicon nitride film, 604 is a buried oxide film, 605 is a single crystal silicon layer, and 610 is an oxide film 60 which is a buried oxide film.
4 is an interface between the support substrate composed of the single crystal silicon substrate 600 and the substrate 4, 608 is a concave portion of the interface 610, and 607 is a convex portion of the interface 610.

【0078】この後、図8B)において上記単結晶シリ
コン層605を貫通するエッチングを行ない、酸化膜6
04に達する開口部616を形成する。
After that, etching is performed through the single crystal silicon layer 605 in FIG.
An opening 616 reaching 04 is formed.

【0079】そして、図8C)において上記開口部61
6よりフッ酸を含むエッチング液にて酸化膜604をエ
ッチングし、自立する単結晶シリコンからなる微小構造
体640を得る。611は可動部であり、612は可動
部611を支持基体である単結晶シリコン基板600に
固定するアンカー部である。
Then, in FIG. 8C), the opening 61 is formed.
6, the oxide film 604 is etched with an etching solution containing hydrofluoric acid to obtain a freestanding microstructure 640 made of single crystal silicon. Reference numeral 611 is a movable portion, and 612 is an anchor portion for fixing the movable portion 611 to the single crystal silicon substrate 600 which is a supporting base.

【0080】単結晶シリコンからなる微小構造体640
において、可動部となるかアンカーとなるかは、上記工
程図8B)における開口部616のパターンに依存する
ことは、第1の実施の形態と同様である。
Microstructure 640 made of single crystal silicon
In the same manner as in the first embodiment, depending on the pattern of the opening 616 in the above-mentioned process drawing 8B), whether it becomes a movable part or an anchor.

【0081】以上の工程を含む製造方法により、第1の
実施の形態と同様に、可動部と、可動部に対向する固定
部を有する微小機械において、可動部が単結晶シリコン
であって、可動部が固定部に接触する際の接触面積を低
減せしめる凸部が、固定部に設けられていることを特徴
とする微小機械が得られる。
By the manufacturing method including the above steps, in the micromachine having the movable portion and the fixed portion facing the movable portion, as in the first embodiment, the movable portion is made of single crystal silicon and is movable. It is possible to obtain a micromachine characterized in that the fixing portion is provided with a convex portion that reduces the contact area when the portion contacts the fixing portion.

【0082】(第5の実施の形態)次に本発明の第5の
実施の形態を図9に従って説明する。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0083】図9A)に示すように、先ず、高不純物濃
度の単結晶シリコン基板700の主面にエピタキシャル
成長の手法により単結晶シリコン層705を成膜すると
共に、単結晶シリコン層705を貫通しない程度のエッ
チングを行なって凹部730を形成する。これにより、
エッチングされない領域は相対的に出っ張って凸部73
1となる。
As shown in FIG. 9A), first, the single crystal silicon layer 705 is formed on the main surface of the high impurity concentration single crystal silicon substrate 700 by the epitaxial growth method, and the single crystal silicon layer 705 is not penetrated. Is etched to form the recess 730. This allows
The non-etched area is relatively protruded and the convex portion 73
It becomes 1.

【0084】次いで、図9B)に示すように、ガラス基
板732の主面にエッチングにより凹部708を形成す
る。これによりエッチングされない領域は相対的に出っ
張って、凸部707となる。
Next, as shown in FIG. 9B), a recess 708 is formed in the main surface of the glass substrate 732 by etching. As a result, a region that is not etched relatively protrudes to become a convex portion 707.

【0085】この後、図9C)に示すように、図9A)
の構造体と図9B)の構造体の主面を接合し、フッ酸:
硝酸:酢酸=1:3:8の組成からなる高不純物濃度の
シリコンのみを選択的に溶解する選択エッチング液を用
いて、高不純物濃度の単結晶シリコン基板700のみを
エッチングする。これにより、図9A)の構造体と図9
B)の構造体の主面の接合は、凸部731を介して成さ
れ、従ってキャビティ733が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 9C), FIG. 9A)
9B) and the main surface of the structure of FIG. 9B) are joined, and hydrofluoric acid:
Only the single crystal silicon substrate 700 having a high impurity concentration is etched by using a selective etching solution having a composition of nitric acid: acetic acid = 1: 3: 8 and selectively dissolving only a high impurity concentration of silicon. This allows the structure of FIG. 9A) and the structure of FIG.
The bonding of the main surfaces of the structure of B) is performed via the convex portion 731, and thus the cavity 733 is formed.

【0086】そして、図9D)において、ドライ・エッ
チングの手法により、上記構造体の単結晶シリコン層7
05を貫通しキャビティ733に達する開口部716を
形成し、自立する単結晶シリコンからなる微小構造体7
40を得る。711は可動部であり、712は可動部7
11を支持基体であるガラス基板732に固定するアン
カー部である。
Then, in FIG. 9D), the single crystal silicon layer 7 of the above structure is formed by the dry etching technique.
A microstructure 7 formed of free-standing single crystal silicon which forms an opening 716 that penetrates 05 to reach the cavity 733.
Get 40. 711 is a movable part, and 712 is a movable part 7.
11 is an anchor portion for fixing 11 to the glass substrate 732 which is a supporting base.

【0087】以上の工程を含む製造方法により、第1の
実施の形態と同様に、可動部と、可動部に対向する固定
部を有する微小機械において、可動部が単結晶シリコン
であって、可動部が固定部に接触する際の接触面積を低
減せしめる凸部が、固定部に設けられていることを特徴
とする微小機械が得られる。
By the manufacturing method including the above steps, in the micromachine having the movable portion and the fixed portion facing the movable portion, as in the first embodiment, the movable portion is made of single crystal silicon and is movable. It is possible to obtain a micromachine characterized in that the fixing portion is provided with a convex portion that reduces the contact area when the portion contacts the fixing portion.

【0088】(第6の実施の形態)次に本発明の第6の
実施の形態を図10に従って説明する。
(Sixth Embodiment) Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0089】図10A)に示すように、標準的なSOI
基板の主面の構造を示す。構成を説明すると、805は
SOI層である単結晶シリコン層、804は埋込絶縁膜
である埋込酸化膜、800は支持基板であるシリコン基
板である。
As shown in FIG. 10A), a standard SOI
2 shows the structure of the main surface of the substrate. To explain the configuration, reference numeral 805 denotes a single crystal silicon layer as an SOI layer, 804 a buried oxide film as a buried insulating film, and 800 a silicon substrate as a support substrate.

【0090】図10B)において、上記単結晶シリコン
層805を貫通するエッチングを行ない、酸化膜804
に達する開口部816を形成する。
In FIG. 10B), etching is performed through the single crystal silicon layer 805 to form an oxide film 804.
Is formed.

【0091】図10C)において、上記開口部816よ
り、フッ酸を含むエッチング液にて、酸化膜804をエ
ッチングし、自立する単結晶シリコンからなる微小構造
体840を得る。811は可動部であり、812は可動
部811を支持基体であるシリコン基板800に固定す
るアンカー部である。
In FIG. 10C), the oxide film 804 is etched through the opening 816 with an etching solution containing hydrofluoric acid to obtain a microstructure 840 made of free-standing single crystal silicon. Reference numeral 811 denotes a movable portion, and 812 denotes an anchor portion for fixing the movable portion 811 to a silicon substrate 800 as a support base.

【0092】図10D)において、上記構造体をフッ酸
を含むエッチング液に浸漬し、シリコン基板800に電
圧を引加しながら電解エッチングし、ポーラス・シリコ
ン層830を形成する。ポーラス・シリコン層830
は、シリコン基板800の埋込酸化膜804の除去され
た領域にのみセルフアラインで形成される。微小構造体
840はシリコン基板800に電気的に接続されておら
ず、電解エッチングをうけず、従ってポーラス・シリコ
ン層は形成されない。
In FIG. 10D), the above structure is immersed in an etching solution containing hydrofluoric acid and electrolytically etched while applying a voltage to the silicon substrate 800 to form a porous silicon layer 830. Porous silicon layer 830
Are self-aligned only in the region of the silicon substrate 800 where the buried oxide film 804 is removed. The microstructure 840 is not electrically connected to the silicon substrate 800 and is not subjected to electrolytic etching, so that no porous silicon layer is formed.

【0093】以上の工程により、可動部と、可動部に対
向する固定部を有する微小機械において、可動部が単結
晶シリコンであって、可動部が固定部に接触する際の接
触面積を低減せしめる凸部が、固定部に設けられている
ことを特徴とする微小機械が得られる。
Through the above steps, in a micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, the movable portion is made of single crystal silicon, and the contact area when the movable portion contacts the fixed portion can be reduced. A micromachine characterized in that the convex portion is provided on the fixed portion can be obtained.

【0094】同様に、上記図10C)の構造体を図10
E)に示すように電解めっき液に浸漬し、シリコン基板
800に電圧を引加しながら電解めっきし、めっき層8
31を形成してもよい。めっき層831は、シリコン基
板800の埋込酸化膜804の除去された領域にのみセ
ルフアラインで形成される。微小構造体840はシリコ
ン基板800に電気的に接続されておらず、電解めっき
をうけず、従ってめっき層は形成されない。
Similarly, the structure of FIG.
As shown in E), the plating layer 8 is immersed in an electrolytic plating solution and electrolytically plated while applying a voltage to the silicon substrate 800.
31 may be formed. Plating layer 831 is formed in a self-aligned manner only in the region of silicon substrate 800 from which buried oxide film 804 has been removed. The microstructure 840 is not electrically connected to the silicon substrate 800 and is not subjected to electrolytic plating, so that no plating layer is formed.

【0095】以上、第1乃至6の実施の形態の説明にお
いて、具体的な例を用いて説明してきたが、これらの文
言と図に限定される訳ではない。以下、例を説明する。
In the above description of the first to sixth embodiments, specific examples have been used for explanation, but the present invention is not limited to these words and drawings. An example will be described below.

【0096】例えば、第1,2,3および4の実施の形
態において夫々、シリコン窒化膜303,403,50
3および603を例に説明してきたが、これに限定され
る訳ではなく、他の部材でも良く、場合によっては無く
ても良い。また、シリコン窒化膜303,403および
503の成膜方法としてLP−CVDを例に説明してき
たが、これに限定される訳ではなく、他の方法、例えば
プラズマ−CVDやシリコンの直接窒化でも良い。
For example, in the first, second, third and fourth embodiments, the silicon nitride films 303, 403, 50 are respectively formed.
Although 3 and 603 have been described as an example, the present invention is not limited to this, and other members may be used or may be omitted in some cases. Further, although LP-CVD has been described as an example of the method for forming the silicon nitride films 303, 403, and 503, the method is not limited to this, and other methods such as plasma-CVD or direct nitriding of silicon may be used. .

【0097】また、第1および4の実施の形態において
夫々、酸化膜302および602は、LP−CVDによ
り成膜したシリコン窒化膜303および603の応力緩
衝膜として設けたものであり、成膜条件によっては無く
ても良い。
In the first and fourth embodiments, the oxide films 302 and 602 are provided as stress buffer films for the silicon nitride films 303 and 603 formed by LP-CVD, respectively. It may be omitted depending on the situation.

【0098】また、第1,2,3および5の実施の形態
において夫々、2枚の基板の直接接合を例に説明してき
たが、これに限定される訳ではなく、共晶合金接合であ
っても良いし、陽極接合などの他の接合方法であっても
よい。
In the first, second, third and fifth embodiments, direct bonding of two substrates has been described as an example, but the invention is not limited to this and eutectic alloy bonding is used. Alternatively, another joining method such as anodic joining may be used.

【0099】たま、第2,3の実施の形態において夫
々、多結晶シリコン膜402,502を、支持基板に接
合するための中間層として説明してきたが、これに限定
される訳ではなく、多結晶シリコン膜402,502を
可動部に対向する下部電極として用いてもよい。この
際、図4D)および図6D)に示したように、多結晶シ
リコン膜402,502とシリコン基板420,520
との間に絶縁膜として、酸化膜421,530を形成し
てもよい。
Although the polycrystalline silicon films 402 and 502 have been described as the intermediate layers for bonding to the supporting substrate in each of the second and third embodiments, the present invention is not limited to this and is not limited thereto. The crystalline silicon films 402 and 502 may be used as the lower electrode facing the movable part. At this time, as shown in FIGS. 4D) and 6D), the polycrystalline silicon films 402 and 502 and the silicon substrates 420 and 520 are formed.
The oxide films 421 and 530 may be formed as an insulating film between and.

【0100】また、第6の実施の形態において、電解エ
ッチングと電解めっきを例に説明してきたが、これに限
定される訳ではなく、シリコン基板800の埋込酸化膜
804の除去された領域にのみセルフアラインで電気化
学的に凸凹を設けられればよく、例えば電解重合により
他の部材を析出させても良い。
In the sixth embodiment, the electrolytic etching and the electrolytic plating have been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the region where the buried oxide film 804 of the silicon substrate 800 is removed is not limited thereto. It is only necessary that the unevenness is provided electrochemically by self-alignment, and other members may be deposited by electrolytic polymerization, for example.

【0101】また、第1,2,3および4の実施の形態
において夫々、酸化膜304、多結晶シリコン膜40
2,502および酸化膜604の平坦化において、研磨
を例に説明してきたが、これに限定される訳ではなく、
他の平坦化方法、例えばエッチバックでも良い。
In the first, second, third and fourth embodiments, the oxide film 304 and the polycrystalline silicon film 40 are respectively provided.
Although polishing has been described as an example in the planarization of 2, 502 and the oxide film 604, the present invention is not limited to this.
Other planarization methods such as etch back may be used.

【0102】また、第1,2および3の実施の形態にお
いて夫々、単結晶シリコン層305,405,505を
得る際のシリコン基板の薄膜化を研磨を例に説明してき
たが、これに限定される訳ではなく、他の薄膜化方法、
例えば第5の実施の形態の如く、選択エッチングであっ
てもよいし、時間コントロールによるエッチングや、n
型シリコン層のみを電気化学的にエッチングを停止さ
せ、p型シリコン基板のみをエッチングする、いわゆる
エレクトロ・ケミカル・エッチングでもよい。もちろん
第5の実施の形態においても、薄膜化の手法を限定する
ものではない。
In the first, second and third embodiments, the thinning of the silicon substrate for obtaining the single crystal silicon layers 305, 405, 505 has been described by using polishing as an example, but the present invention is not limited to this. But not by other thinning methods,
For example, selective etching may be performed as in the fifth embodiment, etching by time control, or n
The so-called electro-chemical etching in which only the p-type silicon substrate is etched by electrochemically stopping only the p-type silicon layer may be used. Of course, the fifth embodiment does not limit the method of thinning.

【0103】また、第1,2,3の実施の形態において
夫々、酸化膜304,404,504が全面形成された
SOI基板構造を例に説明してきたが、これに限定され
る訳ではなく、例えば微小機械を形成する領域にのみ埋
込絶縁膜を形成した部分SOI基板構造であってもよ
い。酸化膜302,402および502と、シリコン窒
化膜303,403および503についても同様であ
る。
Further, in the first, second, and third embodiments, the SOI substrate structure in which the oxide films 304, 404, and 504 are entirely formed has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, it may be a partial SOI substrate structure in which a buried insulating film is formed only in a region where a micromachine is formed. The same applies to the oxide films 302, 402 and 502 and the silicon nitride films 303, 403 and 503.

【0104】また、第4の実施の形態において、アンカ
ー部612を開口部631に設け、微小機械640がシ
リコン基板600から絶縁されている構造を例に説明し
てきたが、これに限定される訳ではなく、例えば開口部
630にアンカー部を設け、シリコン基板に直接接続し
ても良い。
In the fourth embodiment, the structure in which the anchor 612 is provided in the opening 631 and the micromachine 640 is insulated from the silicon substrate 600 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. Instead, for example, an anchor portion may be provided in the opening 630 and directly connected to the silicon substrate.

【0105】また、第5の実施の形態において、キャビ
ディ733を形成するためのスペーサ、すなわち凸部7
31を単結晶シリコン層705に設けたが、ガラス基板
732に設けてもよい。単結晶シリコンからなるスペー
サを、他の部材で設けても良い。
In addition, in the fifth embodiment, the spacers for forming the cavities 733, that is, the convex portions 7 are formed.
Although 31 is provided in the single crystal silicon layer 705, it may be provided in the glass substrate 732. A spacer made of single crystal silicon may be provided by another member.

【0106】また、第1,2および3の実施の形態にお
いて、埋込絶縁膜と支持基板との界面の凸部を、基板全
面に形成したが、可動部に対向する部位のみに設けても
良い。
Further, in the first, second and third embodiments, the convex portion at the interface between the embedded insulating film and the supporting substrate is formed on the entire surface of the substrate, but it may be provided only at the portion facing the movable portion. good.

【0107】また、第1,2,3,4,5および6の実
施の形態において夫々、微小機械340,440,54
0,640,740および840を例に説明してきた
が、これに限定される訳ではなく、例えば微小機械を駆
動する等の半導体素子や回路を形成しても良い。半導体
素子や回路を形成する領域は、微小機械を形成していな
い領域であっても良いし、微小機械の形成された領域の
例えばアンカー部であっても良い。また、半導体素子や
回路を形成する領域は、SOI構造部の領域であっても
良いし、SOI構造部でない領域であっても良い。
Further, in the first, second, third, fourth, fifth and sixth embodiments, the micromachines 340, 440 and 54 are respectively provided.
Although 0, 640, 740, and 840 have been described as an example, the present invention is not limited to this, and for example, a semiconductor element or a circuit for driving a micromachine may be formed. A region where a semiconductor element or a circuit is formed may be a region where a micromachine is not formed, or may be, for example, an anchor portion of a region where a micromachine is formed. In addition, a region where a semiconductor element or a circuit is formed may be a region of the SOI structure portion or a region which is not the SOI structure portion.

【0108】また、第1,2,3および6の実施の形態
において夫々、シリコン基板300,420,520お
よび800を支持基板の例に説明してきたが、これに限
定される訳ではなく、他の基板、例えばガラス基板でも
良い。もちろん第5の実施の形態においても、支持基板
を限定するものではない。第4の実施の形態における支
持基板は、シリコンがエピタキシャル成長できる基板で
あれば良く、例えばサファイア基板でも良い。
Further, in the first, second, third and sixth embodiments, the silicon substrates 300, 420, 520 and 800 have been described as examples of the supporting substrate, but the present invention is not limited to this and other embodiments are possible. Substrate, for example, a glass substrate may be used. Of course, also in the fifth embodiment, the support substrate is not limited. The support substrate in the fourth embodiment may be a substrate on which silicon can be epitaxially grown, and may be, for example, a sapphire substrate.

【0109】また、第1,2,3,4および5の実施の
形態において夫々、凸部307,407,507,60
7および707の形状については特に言及しなかった
が、テーパー・エッチングやリフローなどの技術を用い
て凸部の角部を丸めたり、台形や液滴型としても良い。
この場合、強大な外力により可動部が凸部に衝突した際
の凸部あるいは可動部の破損の傾向を減ずることができ
る。
In the first, second, third, fourth and fifth embodiments, the convex portions 307, 407, 507 and 60 are respectively provided.
Although the shapes of Nos. 7 and 707 have not been mentioned in particular, the corners of the convex portions may be rounded by using a technique such as taper etching or reflow, and may have a trapezoidal shape or a droplet shape.
In this case, the tendency of the protrusion or the movable portion to be damaged when the movable portion collides with the protrusion due to a strong external force can be reduced.

【0110】また、全実施の形態において、微小機械の
構造材として単結晶シリコンを例に説明してきたが、他
の単結晶材料、例えばガリウム砒素、水晶あるいは単結
晶金属に本発明を適用することは、同業者であれば可能
である。
In all the embodiments, single crystal silicon has been described as an example of a structural material for micromachines, but the present invention can be applied to other single crystal materials such as gallium arsenide, quartz or single crystal metal. Are possible for those skilled in the art.

【0111】上記した第1,2,3および4の実施の形
態によれば、埋込酸化膜とSOI層との界面が、凸凹の
ない平坦な面から構成され、埋込酸化膜と支持基板との
界面に、凸部を有することを特徴とするSOI基板を形
成してから微小機械を形成する点が共通であり、従っ
て、トレンチ絶縁分離によって高密度に集積された回路
と微小機械とを一体で形成でき、従って微小機械の高度
化(インテリジェント化)・小型化が実現される。
According to the above-described first, second, third and fourth embodiments, the interface between the buried oxide film and the SOI layer is formed of a flat surface without unevenness, and the buried oxide film and the support substrate are formed. It is common that an SOI substrate having a convex portion is formed at an interface between the micromachine and the micromachine. Therefore, a circuit densely integrated by the trench isolation and the micromachine are formed. Since they can be formed integrally, sophistication (intelligence) and miniaturization of micromachines can be realized.

【0112】また、シリコン窒化膜303,403,5
03および603により、可動部311,411,51
1および611の底部表面が支持基板の最外表面と擦れ
合う際の摩擦力を低減し、摩耗を低減する効果と、可動
部の底部表面が支持基板の最外表面と接触し付着する傾
向を低減させることができる。
Further, the silicon nitride films 303, 403, 5
03 and 603, movable parts 311, 411, 51
The effect of reducing the frictional force when the bottom surfaces of 1 and 611 rub against the outermost surface of the support substrate and reducing the abrasion, and reducing the tendency of the bottom surface of the movable portion to contact and adhere to the outermost surface of the support substrate Can be done.

【0113】第1,2,3,5および6の実施の形態に
よれば、シリコン基板の薄膜化により単結晶シリコン層
305,405,505,705および805を得てい
るため、厚い構造体を実現することができる。従って微
小機械の重り部の大質量化、櫛歯電極容量の大容量化が
でき、微小機械の、例えば力学量センサ部の高感度化
や、例えば静電アクチュエータの大パワー化が実現され
る。
According to the first, second, third, fifth and sixth embodiments, since the single crystal silicon layers 305, 405, 505, 705 and 805 are obtained by thinning the silicon substrate, a thick structure is formed. Can be realized. Accordingly, it is possible to increase the mass of the weight portion of the micromachine and increase the capacitance of the comb-teeth electrode, thereby realizing high sensitivity of the micromachine, for example, a dynamic quantity sensor unit, and high power of, for example, an electrostatic actuator.

【0114】第1,2,3,4および6の実施の形態に
よれば、2枚のシリコン基板の接合により単結晶シリコ
ン層305,405,505,605および805を得
ているため低応力の構造材が得られ、特に応力制御のた
めの工程を必要としない。
According to the first, second, third, fourth and sixth embodiments, since the single crystal silicon layers 305, 405, 505, 605 and 805 are obtained by joining the two silicon substrates, the stress is low. A structural material is obtained, and no special stress control step is required.

【0115】第1の実施の形態によれば、埋込酸化膜と
SOI層との界面が、凸凹のない平坦な面から構成さ
れ、埋込酸化膜と支持基板との界面に、凸部を有するこ
とを特徴とするSOI基板を形成する第1,2,3およ
び4の実施の形態において、上記SOI基板を形成する
工程が比較的短く、シリコン窒化膜を直接窒化の手法に
より成膜する場合、特に工程が短い。
According to the first embodiment, the interface between the buried oxide film and the SOI layer is composed of a flat surface having no unevenness, and a convex portion is formed at the interface between the buried oxide film and the supporting substrate. In the first, second, third and fourth embodiments for forming an SOI substrate characterized by having a case where the step of forming the SOI substrate is relatively short and the silicon nitride film is formed by a direct nitriding method. , Especially the process is short.

【0116】第2および3の実施の形態によれば、研磨
された多結晶シリコン層と単結晶シリコン層とを接合す
ることにより、埋込酸化膜とSOI層との界面が、凸凹
のない平坦な面から構成され、埋込酸化膜と支持基板と
の界面に、凸部を有することを特徴とするSOI基板を
形成しているため、第1の実施の形態の、酸化膜と単結
晶シリコン層との接合により形成するSOI基板に比較
して接合強度が高いという効果が得られる。犠牲エッチ
ングされる埋込酸化膜の上下界面は、順次成膜によって
得られたものであり、酸化膜と単結晶シリコン層との接
合界面で発生する異常なエッチング速度の増加現象が発
生しないという効果が得られる。
According to the second and third embodiments, by bonding the polished polycrystalline silicon layer and the single crystal silicon layer, the interface between the buried oxide film and the SOI layer is flat without any unevenness. Since the SOI substrate having a convex surface is formed at the interface between the buried oxide film and the supporting substrate, the oxide film and the single crystal silicon according to the first embodiment are formed. An effect that the bonding strength is higher than that of an SOI substrate formed by bonding with a layer is obtained. The upper and lower interfaces of the buried oxide film to be sacrificial etched are obtained by sequential film formation, and the effect that abnormal phenomenon of increase in etching rate that occurs at the junction interface between the oxide film and the single crystal silicon layer does not occur. Is obtained.

【0117】また、接合する際の支持基板となる基板
(研磨による薄膜化をうけない基板)にパターニングを
施さずに済むため、平面度、並行度およびソリの規格の
厳しい支持基板となる基板に外乱を与えず、従って接合
工程の歩留りを向上させることができる。
Further, since it is not necessary to perform patterning on the substrate that becomes the supporting substrate (the substrate that is not thinned by polishing) at the time of bonding, it is possible to use the substrate that becomes a supporting substrate with strict standards of flatness, parallelism and warpage. No disturbance is given, and therefore the yield of the joining process can be improved.

【0118】また、圧縮応力となる多結晶シリコンを薄
膜化をうける基板の接合面側に設けており、該基板の接
合面が上に凸となる作用があり、従って接合工程の歩留
りを向上させることができる。
Further, the polycrystalline silicon, which is a compressive stress, is provided on the bonding surface side of the substrate to be thinned, and the bonding surface of the substrate has a function of projecting upward, thus improving the yield of the bonding process. be able to.

【0119】また多結晶シリコン層402および502
を、可動部に対向する下部電極として用いることができ
る。
In addition, polycrystalline silicon layers 402 and 502
Can be used as the lower electrode facing the movable portion.

【0120】第6の実施の形態によれば、SIMOXや
貼り合わせSOIとして標準的なSOI基板を用いるこ
とができ、しかもマスクを1枚も追加することなく、セ
ルフアラインで行なわれる電気化学的処理を1工程追加
するだけで済むので、コストの上昇を低く抑えることが
できる。電解めっきを用いた場合、めっき層を、可動部
に対向する低抵抗な下部電極として用いることができ
る。
According to the sixth embodiment, a standard SOI substrate can be used as the SIMOX or the bonded SOI, and the electrochemical process performed by self-alignment without adding any mask. Since it is only necessary to add one step, the cost increase can be suppressed to a low level. When electrolytic plating is used, the plated layer can be used as a low-resistance lower electrode facing the movable part.

【0121】[0121]

【発明の効果】以上説明した工程を含む製造方法によ
り、可動部と、可動部に対向する固定部を有する微小機
械において、可動部が単結晶シリコンであって、可動部
が固定部に接触する際の接触面積を低減せしめる凸部
が、固定部に設けられていることを特徴とする微小機械
を実現することができるという効果が得られる。
According to the manufacturing method including the steps described above, in a micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, the movable portion is single crystal silicon and the movable portion contacts the fixed portion. In this case, it is possible to realize a micromachine characterized in that the convex portion that reduces the contact area at the time is provided on the fixed portion.

【0122】本発明の微小機械では、固定部に設けられ
た凸部が、可動部の底部表面が支持基板の最外表面と接
触する際に、その接触面積を低減する作用があり、従っ
て付着する傾向を低減する効果がある。可動部の底面お
よび上面が凸凹のない平坦な面から形成される作用があ
り、従って可動部がベンディングを受けた際の応力集中
による破損の傾向を低減する効果がある。また、可動部
に粒界が無く、転位や欠陥の少ない単結晶シリコンから
形成される作用があり、従って可動部が外力によってベ
ンディングを受けた際の応力集中による破損の傾向を低
減する効果と、可動部が薬品やガスで処理された際の粒
界腐食や粒界割れの現象を免れる効果がある。
In the micromachine of the present invention, the convex portion provided on the fixed portion has an action of reducing the contact area when the bottom surface of the movable portion comes into contact with the outermost surface of the supporting substrate, and therefore the adhesion is reduced. The effect of reducing the tendency to There is an effect that the bottom surface and the top surface of the movable portion are formed from flat surfaces without irregularities, and therefore, there is an effect of reducing the tendency of breakage due to stress concentration when the movable portion undergoes bending. In addition, there is no grain boundary in the movable portion, and there is an action of being formed from single crystal silicon with few dislocations and defects, and therefore the effect of reducing the tendency of damage due to stress concentration when the movable portion is bent by an external force, It has the effect of avoiding the phenomenon of intergranular corrosion and intergranular cracking when the movable part is treated with chemicals or gas.

【0123】更に、本発明においては、単結晶シリコン
という安定した物性の材料により微小機械が構成される
ため、例えば応力を検出する素子であるピエゾ抵抗を微
小機械に安定して形成することができ、従って可動部の
変位検出の高感度、ひいては例えば力学量センサ部の高
感度化が図れる。さらには、半導体素子を微小機械内部
の例えばアンカー部に作り込むことができ、微小機械の
高度化(インテリジェント化)・小型化が実現されると
いう効果が得られる。
Furthermore, in the present invention, since the micromachine is made of a material having stable physical properties such as single crystal silicon, it is possible to stably form a piezoresistor which is an element for detecting stress on the micromachine. Therefore, it is possible to improve the sensitivity of the displacement detection of the movable part, and thus the sensitivity of the mechanical quantity sensor part, for example. Further, the semiconductor element can be built in, for example, an anchor portion inside the micromachine, and the effect of achieving sophistication (intelligentization) and miniaturization of the micromachine can be obtained.

【0124】以上の種々の優れた効果を、同時に享受す
ることができる。
The various excellent effects described above can be simultaneously enjoyed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態におけるSOI基板
形成までを説明する断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining formation of an SOI substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態におけるSOI基板
形成から微小機械形成までを説明する図であり、A)〜
C),Eは断面図、D)は平面図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining from SOI substrate formation to micromechanical formation in the first embodiment of the present invention, A) to
C) and E are sectional views, and D) is a plan view.

【図3】本発明の第2の実施の形態におけるSOI基板
形成までを説明する断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining formation of an SOI substrate according to the second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態におけるSOI基板
形成から微小機械形成までを説明する断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process from forming an SOI substrate to forming a micromachine according to the second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態におけるSOI基板
形成までを説明する断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining formation of an SOI substrate according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施の形態におけるSOI基板
形成から微小機械形成までを説明する断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view explaining from SOI substrate formation to micromechanical formation in the third embodiment of the invention.

【図7】本発明の第4の実施の形態におけるSOI基板
形成までを説明する断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining formation of an SOI substrate according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施の形態におけるSOI基板
形成から微小機械形成までを説明する断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an SOI substrate formation to micromechanical formation according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施の形態におけるSOI基板
形成から微小機械形成までを説明する断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an SOI substrate formation to micromechanical formation according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6の実施の形態におけるSOI基
板形成から微小機械形成までを説明する断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining from SOI substrate formation to micromechanical formation according to a sixth embodiment of the present invention.

【図11】従来の微小機械の構造およびその製造方法を
示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional micromachine and a manufacturing method thereof.

【図12】従来の微小機械の問題点を示す断面図であ
る。
FIG. 12 is a sectional view showing a problem of a conventional micromachine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

300,400,420,500,520,600,8
00 シリコン基板 301,308,401,408,508,601,6
08,708,730,731 凹部 302,304,404,421,504,530,6
02,604,804 酸化膜 303,403,503,603 シリコン窒化膜 305,405,505,605,705,805
単結晶シリコン層 306,606 SOI基板 307,407,507,607,707 凸部 309,310,409,410,590,510,6
09,610界面 311,411,511,711,811 可動部 312,412,512,712,812 アンカー
部 313 大パターン部 314,319 線パターン部 315 虫食いパターン部 316,416,516,616,630,631,7
16 開口部 317 パターニングされた単結晶シリコン層 318 穴 340,440,540,640,740,840
微小機械 402,502 多結晶シリコン層 406,506 SOI層 700 高濃度シリコン基板 732 ガラス基板 733 キャビティ 830 ポーラス・シリコン層 831 めっき層
300, 400, 420, 500, 520, 600, 8
00 Silicon substrate 301, 308, 401, 408, 508, 601, 6
08,708,730,731 Recesses 302,304,404,421,504,530,6
02,604,804 oxide film 303,403,503,603 silicon nitride film 305,405,505,605,705,805
Single crystal silicon layer 306,606 SOI substrate 307,407,507,607,707 Convex part 309,310,409,410,590,510,6
09,610 Interface 311, 411, 511, 711, 811 Movable part 312, 412, 512, 712, 812 Anchor part 313 Large pattern part 314, 319 Line pattern part 315 Worm eating pattern part 316, 416, 516, 616, 630, 631,7
16 Opening 317 Patterned single crystal silicon layer 318 Hole 340, 440, 540, 640, 740, 840
Micromachine 402,502 Polycrystalline silicon layer 406,506 SOI layer 700 High concentration silicon substrate 732 Glass substrate 733 Cavity 830 Porous silicon layer 831 Plating layer

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可動部と、前記可動部に対向する固定部
を有する微小機械において、 前記可動部が単結晶シリコンであって、 前記固定部には、前記可動部が前記固定部に接触する際
の接触面積を低減せしめる凸部が設けられていることを
特徴とする微小機械。
1. A micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, wherein the movable portion is single crystal silicon, and the movable portion contacts the fixed portion. A micromachine characterized in that a convex portion is provided to reduce the contact area at the time.
【請求項2】 請求項1に記載の微小機械において、前
記固定部に設けられている前記凸部の最外表面に、摩擦
係数の小さな膜が設けられていることを特徴とする微小
機械。
2. The micromachine according to claim 1, wherein a film having a small friction coefficient is provided on the outermost surface of the convex portion provided on the fixed portion.
【請求項3】 可動部と、前記可動部に対向する固定部
を有する微小機械であって、前記可動部が単結晶シリコ
ンであり、前記可動部が前記固定部に接触する際の接触
面積を低減せしめる凸部を前記固定部に設けている微小
機械の製造方法が、下記の工程を含んで形成されること
を特徴とする微小機械の製造方法。 1)支持基板、埋込絶縁膜および単結晶シリコン層から
構成される、いわゆるSOI基板であって、前記SOI
層と前記埋込絶縁膜との界面が平坦、かつ、前記埋込絶
縁膜と前記支持基板との界面に凸部を有するSOI基板
を形成する工程。 2)前記SOI基板の前記SOI層を貫通するエッチン
グを行ない、前記埋込絶縁膜に達する開口部を形成する
工程。 3)前記開口部をエッチング・ホールとし、前記埋込絶
縁膜をエッチングし、前記単結晶シリコン層からなる自
立した構造体を得る工程。
3. A micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, wherein the movable portion is single crystal silicon, and a contact area when the movable portion contacts the fixed portion is set. A method of manufacturing a micromachine, comprising the following steps, in a method of manufacturing a micromachine in which a convex portion to be reduced is provided on the fixed portion. 1) A so-called SOI substrate including a supporting substrate, a buried insulating film, and a single crystal silicon layer, wherein the SOI substrate
Forming an SOI substrate having a flat interface between a layer and the buried insulating film and having a convex portion at the interface between the buried insulating film and the support substrate. 2) A step of etching through the SOI layer of the SOI substrate to form an opening reaching the buried insulating film. 3) A step of etching the buried insulating film using the opening as an etching hole to obtain a self-standing structure made of the single crystal silicon layer.
【請求項4】 請求項3に記載の微小機械の製造方法に
おいて、SOI層と埋込絶縁膜との界面が平坦で、か
つ、埋込絶縁膜と支持基板との界面に凸部を有する前記
SOI基板を形成する工程が、下記の工程を含んで形成
されることを特徴とする微小機械の製造方法。 1)前記支持基板の主面に凹部を形成する工程。 2)前記構造体の主面に絶縁膜を成膜し、前記絶縁膜の
主面を平坦化する工程。 3)前記構造体にシリコン基板を接合し、前記シリコン
基板を薄膜化する工程。
4. The method for manufacturing a micromachine according to claim 3, wherein the interface between the SOI layer and the embedded insulating film is flat, and the convex portion is provided at the interface between the embedded insulating film and the supporting substrate. A method of manufacturing a micromachine, wherein the step of forming an SOI substrate includes the following steps. 1) A step of forming a recess on the main surface of the supporting substrate. 2) A step of forming an insulating film on the main surface of the structure and planarizing the main surface of the insulating film. 3) A step of bonding a silicon substrate to the structure and thinning the silicon substrate.
【請求項5】 請求項3に記載の微小機械の製造方法に
おいて、SOI層と埋込絶縁膜との界面が平坦、かつ、
埋込絶縁膜と支持基板との界面に凸部を有する前記SO
I基板を形成する工程が、下記の工程を含んで形成され
ることを特徴とする微小機械の製造方法。 1)前記シリコン基板の主面に絶縁膜を成膜し、前記絶
縁膜の主面に凹部を形成する工程。 2)前記構造体の主面に、中間膜を成膜し、前記中間膜
の主面を平坦化する工程。 3)前記構造体を支持基板に、前記中間膜を介して接合
し、前記シリコン基板を薄膜化する工程。
5. The method for manufacturing a micromachine according to claim 3, wherein the interface between the SOI layer and the buried insulating film is flat, and
The SO having a convex portion at the interface between the embedded insulating film and the supporting substrate
A method of manufacturing a micromachine, wherein the step of forming the I substrate includes the following steps. 1) A step of forming an insulating film on the main surface of the silicon substrate and forming a recess on the main surface of the insulating film. 2) A step of forming an intermediate film on the main surface of the structure and flattening the main surface of the intermediate film. 3) A step of thinning the silicon substrate by bonding the structure to a support substrate via the intermediate film.
【請求項6】 請求項4および5に記載の微小機械の製
造方法において、工程1)と工程2)との間に、シリコ
ンと摩擦係数の小さな膜を成膜する工程を含んで形成さ
れることを特徴とする微小機械の製造方法。
6. The method for manufacturing a micromachine according to claim 4 or 5, wherein a step of forming a film having a small friction coefficient with silicon is formed between step 1) and step 2). A method for manufacturing a micromachine characterized by the above.
【請求項7】 可動部と、前記可動部に対向する固定部
を有する微小機械であって、前記可動部が単結晶シリコ
ンであり、前記可動部が前記固定部に接触する際の接触
面積を低減せしめる凸部を、前記固定部に設ける微小機
械の製造方法が下記の工程を含んで形成されることを特
徴とする微小機械の製造方法。 1)支持基板および単結晶シリコン基板を用意し、前記
支持基板ないしは前記単結晶シリコン基板のいずれかの
主面に、スペーサを形成する工程。 2)前記支持基板の主面に凸部を形成する工程。 3)前記支持基板および前記単結晶シリコン基板を、前
記スペーサを介して接合し、キャビティを形成する工
程。 4)前記単結晶シリコン基板を薄膜化し、単結晶シリコ
ン層を得る工程。 5)前記単結晶シリコン層を貫通するエッチングを行な
い、前記キャビティに達する開口部を形成し、前記単結
晶シリコン層からなる自立した構造体を得る工程。
7. A micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, wherein the movable portion is single crystal silicon, and a contact area when the movable portion contacts the fixed portion is set. A method of manufacturing a micromachine, wherein the method of manufacturing a micromachine in which a convex portion to be reduced is provided on the fixed portion includes the following steps. 1) A step of preparing a support substrate and a single crystal silicon substrate, and forming a spacer on a main surface of either the support substrate or the single crystal silicon substrate. 2) A step of forming a convex portion on the main surface of the support substrate. 3) A step of joining the support substrate and the single crystal silicon substrate through the spacer to form a cavity. 4) A step of thinning the single crystal silicon substrate to obtain a single crystal silicon layer. 5) A step of etching through the single crystal silicon layer to form an opening reaching the cavity to obtain a self-supporting structure made of the single crystal silicon layer.
【請求項8】 可動部、前記可動部に対向する固定部を
有する微小機械であって、前記可動部が単結晶シリコン
であり、前記可動部が前記固定部に接触する際の接触面
積を低減せしめる凸部を、前記固定部に設ける微小機械
の製造方法が下記の工程を含んで形成されることを特徴
とする微小機械の製造方法。 1)支持基板、埋込絶縁膜および単結晶シリコン層から
構成される、いわゆるSOI基板の、前記SOI層を貫
通するエッチングを行ない、前記埋込絶縁膜に達する開
口部を形成する工程。 2)前記開口部をエッチング・ホールとし、前記埋込絶
縁膜をエッチングし、前記単結晶シリコン層からなる自
立した構造体を得る工程。 3)前記支持基板の、前記埋込絶縁膜をエッチングした
領域に電気化学的処理を行ない、前記電気化学的処理の
被処理部を平坦でなくする工程。
8. A micromachine having a movable portion and a fixed portion facing the movable portion, wherein the movable portion is single crystal silicon, and a contact area when the movable portion contacts the fixed portion is reduced. A method of manufacturing a micromachine, wherein a method of manufacturing a micromachine in which a prominent convex portion is provided on the fixed portion is formed by including the following steps. 1) A step of etching a so-called SOI substrate formed of a support substrate, a buried insulating film and a single crystal silicon layer to penetrate the SOI layer to form an opening reaching the buried insulating film. 2) A step of etching the buried insulating film using the opening as an etching hole to obtain a self-standing structure made of the single crystal silicon layer. 3) A step of performing an electrochemical treatment on a region of the supporting substrate where the buried insulating film is etched so that a portion to be treated by the electrochemical treatment is not flat.
【請求項9】 請求項8に記載の微小機械の製造方法に
おいて、前記電気化学的処理が陽極酸化によるエッチン
グ処理であることを特徴とする微小機械の製造方法。
9. The method of manufacturing a micromachine according to claim 8, wherein the electrochemical treatment is an etching treatment by anodic oxidation.
【請求項10】 請求項8に記載の微小機械の製造方法
において、前記電気化学的処理が電解析出処理であるこ
とを特徴とする微小機械の製造方法。
10. The method for manufacturing a micromachine according to claim 8, wherein the electrochemical treatment is electrolytic deposition treatment.
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