KR20210084446A - 다마신 배선 구조, 액츄에이터 장치, 및 다마신 배선 구조의 제조 방법 - Google Patents

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KR20210084446A
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insulating layer
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다이키 스즈키
나오 이노우에
가츠미 시바야마
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

다마신 배선 구조는, 홈부가 마련된 주면을 가지는 베이스와, 홈부의 내면 상에 마련된 제1 부분, 및 제1 부분과 일체적으로 형성되고 주면 상에 마련된 제2 부분을 가지는 절연층과, 절연층의 제1 부분 상에 마련된 금속층과, 홈부 내에 매립되고, 금속층에 접합된 배선부와, 절연층의 제2 부분, 금속층의 단부, 및 배선부를 덮도록 마련된 캡층을 구비한다. 절연층에서의 제1 부분과 제2 부분과의 경계 부분의 베이스와는 반대측의 표면은, 배선부의 연재 방향에서 보았을 경우에, 주면에 수직인 방향에 대해서 경사진 경사면을 포함하고 있다. 금속층의 단부는, 캡층과 경사면과의 사이에 들어가 있고, 단부에서는, 캡층을 따른 제1 표면과 경사면을 따른 제2 표면이 예각을 이루고 있다.

Description

다마신 배선 구조, 액츄에이터 장치, 및 다마신 배선 구조의 제조 방법
본 개시의 일측면은, 다마신(damascene) 배선 구조, 액츄에이터 장치, 및 다마신 배선 구조의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 홈부 내에 금속 재료를 매립하는 것에 의해 배선부가 형성된 다마신 배선 구조가 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조). 이러한 다마신 배선 구조에서는, 홈부의 내면 상에 금속층이 마련되어 있고, 배선부는 이 금속층에 접합되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허 평6-84896호 공보
　앞서 설명한 것과 같은 다마신 배선 구조에서는, 배선부 및 금속층에 응력이 작용하는 경우가 있다. 예를 들면, 자계(磁界)와의 상호 작용에 의해서 코일에 작용하는 로렌츠력을 이용한 액츄에이터 장치의 코일에 다마신 배선 구조를 적용했을 경우, 배선부 및 금속층에는 배선부의 연재(延在) 방향에 수직인 방향의 응력이 작용한다. 한편, 앞서 설명한 것과 같은 다마신 배선 구조에서는, 배선부의 표면 및 금속층의 단부를 덮도록 캡층이 마련되는 경우가 있다. 그러한 다마신 배선 구조에서 배선부 및 금속층에 응력이 작용했을 경우, 캡층 중 배선부 및 금속층과 접촉하는 부분에 응력이 집중되어, 이 부분에 박리나 손상이 생길 우려가 있다.
그래서, 본 개시의 일측면은, 신뢰성이 높은 다마신 배선 구조 및 액츄에이터 장치, 그리고 그러한 다마신 배선 구조를 얻을 수 있는 다마신 배선 구조의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일측면에 관한 다마신 배선 구조는, 홈부가 마련된 주면(主面)을 가지는 베이스와, 홈부의 내면 상에 마련된 제1 부분, 및 제1 부분과 일체적으로 형성되고, 주면 상에 마련된 제2 부분을 가지는 절연층과, 절연층의 제1 부분 상에 마련된 금속층과, 홈부 내에 매립되고, 금속층에 접합된 배선부와, 절연층의 제2 부분, 금속층의 단부, 및 배선부를 덮도록 마련된 캡층을 구비하고, 절연층에서의 제1 부분과 제2 부분과의 경계 부분의 베이스와는 반대측의 표면은, 배선부의 연재 방향에서 보았을 경우에, 주면에 수직인 방향에 대해서 경사진 경사면을 포함하고 있고, 금속층의 단부는, 캡층과 경사면과의 사이에 들어가 있으며, 단부에서는, 캡층을 따른 제1 표면과 경사면을 따른 제2 표면이 예각을 이루고 있다.
이 다마신 배선 구조에서는, 절연층이, 홈부의 내면 상에 마련된 제1 부분, 및 제1 부분과 일체적으로 형성되고, 주면 상에 마련된 제2 부분을 가지고 있고, 캡층이 절연층의 제2 부분, 금속층의 단부, 및 배선부를 덮도록 마련되어 있다. 이것에 의해, 예를 들면 절연층이 제1 부분만을 가지고 있는 경우와 비교해서, 응력이 집중되기 쉬운 개소를 적게 할 수 있다. 또한, 절연층에서의 제1 부분과 제2 부분과의 경계 부분의 베이스와는 반대측의 표면이 경사면을 포함하고 있고, 금속층의 단부가 캡층과 이 경사면과의 사이에 들어가 있다. 그리고, 그 단부에서는, 캡층을 따른 제1 표면과 경사면을 따른 제2 표면이 예각을 이루고 있다. 이것에 의해, 캡층에 응력이 집중적으로 작용하는 것을 억제할 수 있다. 이상에 의해, 이 다마신 배선 구조에서는, 신뢰성을 높일 수 있다.
캡층의 두께는, 절연층의 두께보다도 두꺼워도 괜찮다. 이 경우, 캡층의 강도를 높일 수 있어 신뢰성을 한층 높일 수 있다.
캡층 중 금속층의 단부의 제1 표면에 접촉하는 부분과, 절연층 중 금속층의 단부의 제2 표면에 접촉하는 부분은, 서로 동일한 재료에 의해서 구성되어 있어도 괜찮다. 이 경우, 캡층과 금속층의 단부와의 접촉 부분의 근방에서 캡층과 절연층과의 사이의 접합 강도를 높일 수 있어 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
절연층은, 산화막으로 이루어지는 제1 층과, 질화막으로 이루어지고, 제1 층상에 마련된 제2 층을 가지고 있어도 괜찮다. 이 경우, 산화막으로 이루어지는 제1 층에 경사 형상을 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 경사면의 형성을 용이화할 수 있다.
베이스에서의 주면과 홈부와의 경계 부분에는, 연재 방향에서 보았을 경우에, 주면에 수직인 방향에 대해서 경사진 경계면이 마련되어 있어도 괜찮다. 이 경우, 경사면의 형성을 한층 용이화할 수 있다.
경사면은, 볼록 모양으로 만곡하고 있어도 괜찮다. 이 경우, 캡층에 응력이 집중적으로 작용하는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
금속층의 단부에서의 제2 표면과는 반대측의 제3 표면은, 연재 방향에서 보았을 경우에, 주면에 수직인 방향에 대해서 경사져 있고, 배선부의 일부는, 캡층과 제3 표면과의 사이에 들어가 있어도 괜찮다. 이 경우, 배선부에 의해 금속층의 단부를 누를 수 있어 금속층으로부터 캡층에 작용하는 응력을 저감할 수 있다. 또한, 배선부의 그 일부의 주면에 수직인 방향에서의 두께가 얇게 되기 때문에, 배선부로부터 캡층에 작용하는 응력을 저감할 수 있다.
금속층의 단부의 주면에 평행한 방향에서의 두께는, 금속층에서의 단부 이외의 부분의 두께보다도 두꺼워도 괜찮다. 이 경우, 금속층의 단부와 캡층과의 접촉 면적을 크게 할 수 있어 금속층으로부터 캡층에 작용하는 응력을 보다 바람직하게 분산시킬 수 있다.
금속층의 단부의 주면에 평행한 방향에서의 두께는, 단부의 선단에 가까워짐에 따라 점증(漸增, 점차 증가)하고 있어도 괜찮다. 이 경우, 금속층의 단부와 캡층과의 접촉 면적을 한층 크게 할 수 있어 금속층으로부터 캡층에 작용하는 응력을 한층 더 바람직하게 분산시킬 수 있다.
배선부에서의 캡층과 접촉하는 제1 접촉면은, 절연층에서의 캡층과 접촉하는 제2 접촉면에 대해서, 홈부의 저부측에 위치하고 있어도 괜찮다. 이 경우, 응력이 집중되기 쉬운 개소를 한층 적게 할 수 있다. 또한, 금속층의 단부와 캡층과의 접촉 면적을 한층 더 크게 할 수 있어 금속층으로부터 캡층에 작용하는 응력을 한층 더 바람직하게 분산시킬 수 있다.
캡층의 두께는, 주면에 수직인 방향에서의 제1 접촉면과 제2 접촉면과의 사이의 거리보다도 커도 괜찮다. 이 경우, 캡층의 강도를 한층 높일 수 있다.
캡층의 두께는, 주면에 수직인 방향에서의 제1 접촉면과 제2 접촉면과의 사이의 거리보다도 작아도 괜찮다. 이 경우, 배선부로부터 캡층에 작용하는 응력을 한층 저감할 수 있다.
홈부는, 주면에 수직인 방향에서 보았을 경우에, 소용돌이 모양으로 연재하고 있어도 괜찮다. 이러한 경우에도, 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.
홈부에서의 서로 서로 이웃하는 부분의 사이의 간격은, 홈부의 폭보다도 작아도 괜찮다. 이 경우, 배선의 피치(간격)를 좁게 할 수 있어 공간 절약화를 도모할 수 있다.
홈부의 폭은, 홈부의 깊이보다도 작아도 괜찮다. 이 경우, 공간 절약화, 및 배선의 저저항화를 도모할 수 있다.
베이스는, 주면과는 반대측의 반대면을 가지고, 주면에 수직인 방향에서의 홈부의 저부와 반대면과의 사이의 거리는, 홈부의 깊이보다도 커도 괜찮다. 이 경우, 베이스의 강도를 높일 수 있어 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
본 개시의 일측면에 관한 액츄에이터 장치는, 상기 다마신 배선 구조를 구비하는 액츄에이터 장치로서, 지지부와, 지지부에서 요동 가능하게 되도록 지지된 가동부와, 다마신 배선 구조를 가지고, 지지부 및 가동부의 적어도 일방에 마련된 코일과, 코일에 작용하는 자계를 발생시키는 자계 발생부를 구비한다. 이 액츄에이터 장치에서는, 배선부의 연재 방향에 수직인 방향의 응력이 배선부 및 금속층에 작용하는데, 앞서 설명한 이유에 의해, 신뢰성을 높일 수 있다.
본 개시의 일측면에 관한 다마신 배선 구조의 제조 방법은, 홈부가 마련된 주면을 가지는 베이스 상에, 홈부의 내면 상에 마련된 제1 부분, 및 제1 부분과 일체적으로 형성되고, 주면 상에 마련된 제2 부분을 가지는 절연층을 형성하는 제1 스텝과, 제1 스텝 후에, 절연층의 제1 부분 및 제2 부분 상에 금속층을 형성하는 제2 스텝과, 제2 스텝 후에, 홈부 내에 매립됨과 아울러 금속층에 접합되도록, 금속층 상에 배선부를 형성하는 제3 스텝과, 제3 스텝 후에, 절연층의 제2 부분이 노출되도록, 화학 기계 연마에 의해, 제2 부분 상의 금속층 및 배선부를 제거하여 평탄화하는 제4 스텝과, 제4 스텝 후에, 절연층의 제2 부분, 금속층의 단부, 및 배선부를 덮도록 캡층을 형성하는 제5 스텝을 구비하고, 제1 스텝에서는, 절연층에서의 제1 부분과 제2 부분과의 경계 부분의 베이스와는 반대측의 표면이, 배선부의 연재 방향에서 보았을 경우에, 주면에 수직인 방향에 대해서 경사진 경사면을 포함하는 절연층을 형성한다. 이 다마신 배선 구조의 제조 방법에 의하면, 앞서 설명한 것과 같은 신뢰성이 높은 다마신 배선 구조를 얻을 수 있다.
제2 스텝에서는, 스퍼터링에 의해 금속층을 형성해도 괜찮다. 이 경우, 주면에 평행한 방향에서의 금속층의 단부의 두께를 단부의 선단을 향함에 따라 점증시킬 수 있어 금속층의 단부와 캡층과의 접촉 면적을 크게 할 수 있다.
본 개시의 일측면에 의하면, 신뢰성이 높은 다마신 배선 구조 및 액츄에이터 장치, 그리고 그러한 다마신 배선 구조를 얻을 수 있는 다마신 배선 구조의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 관한 액츄에이터 장치의 평면도이다.
도 2은 도 1의 II-II선 단면도이다.
도 3은 도 2의 확대도이다.
도 4는 도 3의 확대도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는, 다마신 배선 구조의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6의 (a) 및 (b)는, 다마신 배선 구조의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7의 (a) 및 (b)는, 다마신 배선 구조의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 제1 변형예에 관한 다마신 배선 구조의 단면도이다.
도 9는 제2 변형예에 관한 다마신 배선 구조의 단면도이다.
도 10의 (a)는, 제3 변형예에 관한 다마신 배선 구조의 단면도이며, (b)는, 제4 변형예에 관한 다마신 배선 구조의 단면도이다.
이하, 본명시된 일 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한 이하의 설명에서, 동일 또는 상당 요소에는 동일 부호를 이용하고, 중복 하는 설명을 생략한다.
[미러 장치의 구성]
도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 미러 장치(액츄에이터 장치)(1)는, 지지부(2)와, 제1 가동부(3)와, 제2 가동부(지지부)(4)와, 한쌍의 제1 연결부(5, 6)와, 한쌍의 제2 연결부(7, 8)와, 자계 발생부(9)를 구비하고 있다. 지지부(2), 제1 가동부(3), 제2 가동부(4), 제1 연결부(5, 6) 및 제2 연결부(7, 8)는, 예를 들면, SOI(Silicon　on　Insulator) 기판 등의 반도체 기판에 의해서 일체적으로 형성되어 있다. 즉, 미러 장치(1)는, MEMS(Micro　Electro　Mechanical　Systems) 디바이스로서 구성되어 있다.
미러 장치(1)에서는, 서로 직교하는 제1 축선(X1) 및 제2 축선(X2) 둘레로, 미러면(광학면)(10)을 가지는 제1 가동부(3)가 요동시켜진다. 미러 장치(1)는, 예를 들면, 광 통신용 광 스위치, 광 스캐너 등에 이용될 수 있다. 자계 발생부(9)는, 예를 들면, 할바흐 배열(Halbach array)이 취해진 영구 자석 등에 의해서 구성되어 있다. 자계 발생부(9)는, 후술하는 코일(21, 22)에 작용하는 자계를 발생시킨다.
지지부(2)는, 예를 들면, 평면시에서 4각 형상의 외형을 가지고, 틀 모양으로 형성되어 있다. 지지부(2)는, 자계 발생부(9)에 대해서 미러면(10)에 수직인 방향에서의 일방측에 배치되어 있다. 제1 가동부(3)는, 자계 발생부(9)로부터 이간(離間)한 상태로, 지지부(2)의 내측에 배치되어 있다. 또한, 「평면시」란, 미러면(10)에 수직인 방향에서 보았을 경우를 의미하고, 환언하면, 후술하는 기판(30)의 주면(主面)(31)에 수직인 방향에서 보았을 경우를 의미한다.
제1 가동부(3)는, 배치부(3a)와, 배치부(3a)를 둘러싸는 틀부(3b)와, 배치부(3a)와 틀부(3b)를 서로 연결하는 복수(이 예에서는 4개)의 연결부(3c)를 가지고 있다. 배치부(3a)는, 예를 들면, 평면시에서 원 형상으로 형성되어 있다. 배치부(3a)에서의 자계 발생부(9)와는 반대측의 표면에는, 예를 들면, 원 형상의 미러면(10)이 마련되어 있다. 미러면(10)은, 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄계 합금, 은, 은계 합금, 금, 유전체 다층막 등으로 이루어지는 반사막에 의해서 구성되어 있다.
틀부(3b)는, 예를 들면, 평면시에서 4각 형상의 외형을 가지고, 틀 모양으로 형성되어 있다. 복수의 연결부(3c)는, 제1 축선(X1) 상에서의 배치부(3a)의 양측, 및 제2 축선(X2) 상에서의 배치부(3a)의 양측에 배치되고, 제1 축선(X1) 상 또는 제2 축선(X2) 상에서 배치부(3a)와 틀부(3b)를 서로 연결하고 있다.
제2 가동부(4)는, 예를 들면, 평면시에서 4각 형상의 외형을 가지고, 틀 모양으로 형성되어 있다. 제2 가동부(4)는, 자계 발생부(9)로부터 이간한 상태로, 제1 가동부(3)를 둘러싸도록 지지부(2)의 내측에 배치되어 있다.
제1 연결부(5, 6)는, 제1 축선(X1) 상에서의 제1 가동부(3)의 양측에 배치되어 있다. 각 제1 연결부(5, 6)는, 제1 가동부(3)가 제1 축선(X1) 둘레로 요동 가능하게 되도록, 제1 축선(X1) 상에서 제1 가동부(3)와 제2 가동부(4)를 서로 연결하고 있다. 각 제1 연결부(5, 6)는, 예를 들면, 제1 축선(X1)을 따라서 직선 모양으로 연재하고 있다.
제2 연결부(7, 8)는, 제1 축선(X1) 상에서의 제2 가동부(4)의 양측에 배치되어 있다. 각 제2 연결부(7, 8)는, 제2 가동부(4)가 제2 축선(X2) 둘레로 요동 가능하게 되도록, 제2 축선(X2) 상에서 제2 가동부(4)와 지지부(2)를 서로 연결하고 있다. 각 제2 연결부(7, 8)는, 예를 들면, 제2 축선(X2)을 따라서 직선 모양으로 연재하고 있다.
미러 장치(1)는, 코일(21, 22)과, 복수의 배선(12, 13, 14, 15)과, 복수의 전극 패드(25, 26, 27, 28)를 더 구비하고 있다. 코일(21)은, 예를 들면, 제1 가동부(3)의 틀부(3b)에 매립되어 있고, 평면시에서 소용돌이 모양으로 연재하고 있다. 코일(22)은, 예를 들면, 제2 가동부(4)에 매립되어 있고, 평면시에서 소용돌이 모양으로 연재하고 있다. 각 코일(21, 22)은, 예를 들면 동 등의 금속 재료에 의해서 구성되어 있다.
복수의 전극 패드(25, 26, 27, 28)는, 지지부(2)에 마련되어 있다. 배선(12)은, 코일(21)의 일단과 전극 패드(25)를 전기적으로 접속하고 있다. 배선(12)은, 코일(21)의 일단으로부터 제1 연결부(5), 제2 가동부(4) 및 제2 연결부(7)를 매개로 하여 전극 패드(25)에 연재하고 있다. 배선(13)은, 코일(21)의 타단과 전극 패드(26)를 전기적으로 접속하고 있다. 배선(13)은, 코일(21)의 타단으로부터 제1 연결부(6), 제2 가동부(4) 및 제2 연결부(8)를 매개로 하여 전극 패드(26)에 연재하고 있다.
배선(14)은, 코일(22)의 일단과 전극 패드(27)를 전기적으로 접속하고 있다. 배선(14)은, 코일(22)의 일단으로부터 제2 연결부(8)를 매개로 하여 전극 패드(27)에 연재하고 있다. 배선(15)은, 코일(22)의 타단과 전극 패드(28)를 전기적으로 접속하고 있다. 배선(15)은, 코일(22)의 타단으로부터 제2 연결부(7)를 매개로 하여 전극 패드(28)에 연재하고 있다.
이상과 같이 구성된 미러 장치(1)에서는, 전극 패드(27, 28) 및 배선(14, 15)를 매개로 하여 코일(22)에 리니어 동작용의 구동 신호가 입력되면, 자계 발생부(9)가 발생하는 자계와의 상호 작용에 의해서 코일(22)에 로렌츠력이 작용한다.이 로렌츠력과 제2 연결부(7, 8)의 탄성력과의 균형을 이용함으로써, 제2 축선(X2)둘레로 미러면(10)(제1 가동부(3))을 제2 가동부(4)와 함께 리니어 동작시킬 수 있다.
한편, 전극 패드(25, 26) 및 배선(12, 13)을 매개로 하여 코일(21)에 공진 동작용의 구동 신호가 입력되면, 자계 발생부(9)가 발생하는 자계와의 상호 작용에 의해서 코일(21)에 로렌츠력이 작용한다. 이 로렌츠력에 더하여 공진 주파수에서의 제1 가동부(3)의 공진을 이용함으로써, 제1 축선(X1) 둘레로 미러면(10)(제1 가동부(3))을 공진 동작시킬 수 있다.
[다마신 배선 구조]
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면서, 코일(21, 22)이 가지는 다마신 배선 구조(100)에 대해 설명한다. 코일(21, 22)의 구성은 서로 동일하므로, 이하에서는 코일(22)에 대해 설명하고, 코일(21)에 대한 설명을 생략한다.
앞서 설명한 것과 같이, 코일(22)은, 제2 가동부(4)에 마련되어 있다. 제2 가동부(4)는, 예를 들면, 기판(베이스)(30)의 제1 실리콘층(81)에 의해서 구성되어 있다. 기판(30)은, 예를 들면, 제1 실리콘층(81) 및 제2 실리콘층(82)과, 제1 실리콘층(81) 및 제2 실리콘층(82) 사이에 배치된 절연층(83)을 가지고 있다(도 5~도 7). 지지부(2)는, 제1 실리콘층(81), 제2 실리콘층(82) 및 절연층(83)에 의해서 구성되어 있고, 제1 가동부(3), 제2 가동부(4), 제1 연결부(5, 6) 및 제2 연결부(7, 8)는, 제1 실리콘층(81)에 의해서 구성되어 있다. 기판(30)은, 주면(31)을 가지고 있다. 이 예에서는, 주면(31)은, 제1 실리콘층(81)에서의 절연층(83)과는 반대측의 표면이다.
주면(31)에는, 홈부(33)가 마련되어 있다. 홈부(33)는, 코일(21)에 대응한 형상을 가지고 있고, 이 예에서는, 평면시에서 소용돌이 모양으로 연재하고 있다. 홈부(33)의 연재 방향에 수직인 단면에서, 홈부(33)는, 예를 들면 직사각 형상을 나타내고 있다. 이 예에서는, 홈부(33)의 내면(34)은, 측면(34a) 및 저면(저부)(34b)을 가지고 있다. 또한 도 2~도 4에서는 하나의 단면만이 도시되어 있지만, 예를 들면, 다마신 배선 구조(100)는 홈부(33)의 연재 방향에 관하여 동일하게 구성되어 있고, 홈부(33)의 연재 방향에 수직한 모든 단면에서 동일하게 구성되어 있다. 다만, 다마신 배선 구조(100)는 반드시 홈부(33)의 연재 방향에 관해서 동일하게 구성되어 있지 않아도 좋다. 예를 들면, 다마신 배선 구조(100)는, 홈부(33)의 연재 방향의 일부에서는 본 실시 형태의 형상을 가지고, 홈부(33)의 연재 방향의 다른 일부에서는 후술하는 변형예의 형상을 가지고 있어도 괜찮다.
다마신 배선 구조(100)는, 베이스로서의 기판(30)에 더하여, 절연층(40)과, 금속층(50)과, 배선부(60)와, 캡층(70)을 구비하고 있다. 절연층(40)은, 주면(31) 및 홈부(33)의 내면(34) 상에 걸쳐서 마련되어 있다. 보다 구체적으로는, 절연층(40)은, 내면(34) 상에 마련된 제1 부분(41)과, 제1 부분(41)과 일체적으로 형성되고, 주면(31) 상에 마련된 제2 부분(42)을 가지고 있다. 절연층(40)에서의 제1 부분(41)과 제2 부분(42)과의 경계 부분(43)은, 기판(30)에서의 주면(31)과 홈부(33)과의 경계 부분 상에 위치하고 있다.
절연층(40)은, 제1 층(44) 및 제2 층(45)에 의해서 구성되어 있다. 제1 층(44)은, 산화막으로 이루어지고, 주면(31) 및 홈부(33)의 내면(34) 상에 마련되어 있다. 제1 층(44)을 구성하는 산화막은, 예를 들면, 실리콘을 열산화하는 것에 의해 형성된 실리콘 산화막(SiO2)이다. 제2 층(45)은, 질화막으로 이루어지고, 제1 층(44) 상에 마련되어 있다. 제2 층(45)을 구성하는 질화막은, 예를 들면, 실리콘 질화막(SiN) 등이다. 제1 부분(41) 및 경계 부분(43)은, 제1 층(44) 및 제2 층(45)에 의해서 구성되어 있고, 제2 부분(42)은, 제1 층(44)에 의해서 구성되어 있다.
금속층(50)은, 절연층(40)의 제1 부분(41) 상에 걸쳐서 마련되어 있다. 즉, 금속층(50)은, 제1 부분(41)을 사이에 두고 홈부(33)의 내면(34) 상에 마련되어 있다. 금속층(50)은, 예를 들면, 티탄(Ti) 등의 금속 재료에 의해서 구성되어 있다. 금속층(50)은, 예를 들면, 배선부(60)를 반도체 기판 상에 안정적으로 형성하기 위한 시드층 및 배선부(60)에 포함되는 금속 원소의 제1 실리콘층(81)으로의 확산을 방지하기 위한 배리어층으로서 기능할 수 있다.
배선부(60)는, 홈부(33) 내에 매립되고, 금속층(50)에 접합되어 있다. 즉, 배선부(60)는, 절연층(40)의 제1 부분(41) 및 금속층(50)을 사이에 두고 홈부(33) 내에 마련되어 있다. 배선부(60)는, 예를 들면, 동(Cu) 등의 금속 재료에 의해서 구성되어 있다. 배선부(60)의 연재 방향(환언하면, 홈부(33)의 연재 방향)에서 수직인 단면에서의 금속층(50)의 형상은, 홈부(33)의 단면 형상에 대응하고 있고, 이 예에서는, 대략 직사각 형상을 나타내고 있다. 또한 본 실시 형태와 같이, 배선부(60)가 평면시에서 소용돌이 모양으로 연재하고 있고, 배선부(60)가, 제1 축선(X1)에 평행한 방향으로 연재하는 제1 부분, 및 제2 축선(X2)에 평행한 방향으로 연재하는 제2 부분을 가지고 있는 경우, 배선부(60)의 연재 방향은, 제1 부분에서는 제1 축선(X1)에 평행한 방향이며, 제2 부분에서는 제2 축선(X2)에 평행한 방향이다. 혹은, 배선부(60)가 곡선 모양으로 또는 만곡하여 연재하고 있는 경우에는, 배선부(60)의 어떤 부분의 연재 방향이란, 그 부분의 접선 방향이라도 괜찮다.
캡층(70)은, 절연층(40)의 제2 부분(42), 금속층(50)의 단부(51), 및 배선부(60)를 덮도록 마련되어 있다. 이 예에서는, 캡층(70)은, 주면(31)에 평행하게 평면 모양으로 연재하고 있다. 캡층(70)의 두께 T1은, 절연층(40)의 두께 T2보다도 두껍다. 캡층(70)은, 예를 들면, 실리콘 질화막에 의해서 구성되어 있고, 절연성을 가지고 있다. 즉, 캡층(70)은, 절연층(40)의 제2 층(45)와 동일한 재료에 의해서 구성되어 있다.
도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 절연층(40)의 제1 부분(41)에서의 기판(30)과는 반대측의 표면(41a)은, 예를 들면, 주면(31)에 수직인 평탄면으로 되어 있다. 절연층(40)의 제2 부분(42)에서의 기판(30)과는 반대측의 표면(42a)은, 예를 들면, 주면(31)에 평행한 평탄면으로 되어 있다. 표면(42a)은, 캡층(70)에 접촉하고 있다. 경계 부분(43)에서의 기판(30)과는 반대측의 표면(43a)은, 배선부(60)의 연재 방향에서 보았을 경우에, 주면(31)에 수직인 방향 A1에 대해서 경사진 경사면(43b)을 포함하고 있다. 보다 구체적으로는, 경사면(43b)은, 제1 부분(41)의 표면(41a)에 대해서 외측으로 (홈부(33)의 저면(34b)으로부터 멀어질수록 홈부(33)의 중심으로부터 멀어지도록) 경사져 있다. 이 예에서는, 경사면(43b)은, 기판(30)과는 반대측을 향하여 볼록 모양으로 만곡하고 있다.
금속층(50)의 단부(51)는, 캡층(70)과 경사면(43b)과의 사이로 들어가 있다. 보다 구체적으로는, 단부(51)는, 주면(31)에 수직인 방향 A1에서 캡층(70)과 경사면(43b)과의 사이에 형성된 공간에 배치된 부분을 가지고 있다.
단부(51)는, 제1 표면(51a)과, 제1 표면(51a)에 연속하는 제2 표면(51b)과, 제2 표면(51b)와는 반대측에서 제1 표면(51a)에 연속하는 제3 표면(51c)을 가지고 있다. 제1 표면(51a)은, 캡층(70)을 따르고 있고, 캡층(70)에 접합되어 있다. 이 예에서는, 제1 표면(51a)은, 평탄면이며, 절연층(40)의 제2 부분(42)의 표면(42a), 및 후술하는 배선부(60)의 표면(60a)과 동일 평면 상에 위치하고 있다.
제2 표면(51b)은, 경사면(43b)을 따르고 있고, 경사면(43b)에 접합되어 있다. 제2 표면(51b)은, 경사면(43b)과 마찬가지로, 주면(31)에 수직인 방향 A1에 대해서 외측으로 경사져 있다. 제2 표면(51b)은, 기판(30)과는 반대측에 향하여 오목 모양으로 만곡하고 있다. 제2 표면(51b)은, 절연층(40)의 경계 부분(43)을 구성하는 제2 층(45)에 접촉하고 있다. 즉, 절연층(40) 중 제2 표면(51b)에 접촉하는 부분(이 예에서는, 경계 부분(43)을 구성하는 제2 층(45))은, 캡층(70) 중 제1 표면(51a)에 접촉하는 부분과 동일한 재료(실리콘 질화막)에 의해서 구성되어 있다.앞서 설명한 것과 같이, 이 예에서는, 캡층(70)의 전체가 실리콘 질화막에 의해서 구성되어 있다. 이것에 의해, 절연층(40)과 캡층(70)과의 사이의 접합 강도를 높일 수 있다.
제3 표면(51c)은, 단부(51)에서의 제2 표면(51b)과는 반대측의 표면이다. 제3 표면(51c)은, 배선부(60)의 연재 방향에서 보았을 경우에, 방향 A1에 대해서 외측으로 경사져 있다. 제3 표면(51c)의 방향 A1에 대한 경사의 정도는, 제2 표면(51b)의 방향 A1에 대한 경사의 정도보다도 완만하게 되어 있다. 이것에 의해, 주면(31)에 평행한 방향 A2에서의 단부(51)의 두께는, 단부(51)의 선단에 가까워짐에 따라 점증(漸增)하고 있다. 배선부(60) 중 금속층(50) 및 캡층(70)과의 경계 부분에 위치하는 일부(61)는, 캡층(70)과 제3 표면(51c)과의 사이에 들어가 있다. 보다 구체적으로는, 배선부(60)의 일부(61)는, 방향 A1에서 캡층(70)과 제3 표면(51c)과의 사이에 형성된 공간에 배치되어 있다.
단부(51)에서는, 제1 표면(51a)과 제2 표면(51b)이 예각을 이루고 있다. 환언하면, 제1 표면(51a) 및 제2 표면(51b)에 의해 형성되는 각도 θ가, 90도보다도 작게 되어 있다. 즉, 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 단부(51)의 두께는, 단부(51)의 선단(예를 들면, 제1 표면(51a) 및 제2 표면(51b)에 의해 형성되는 꼭짓점)에 가까워짐에 따라 점감(漸減)하고 있다. 각도 θ는, 예를 들면, 15도~88도라도 괜찮다. 금속층(50)의 단부(51)는, 절연층(40)의 제2 부분(42) 상에는 마련되어 있지 않다.
주면(31)에 평행한 방향 A2에서의 단부(51)의 두께(최소 두께)는, 금속층(50) 중 단부(51) 이외의 부분(예를 들면, 금속층(50) 중 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 중간에 위치하는 부분, 혹은, 금속층(50) 중 절연층(40)의 제1 부분(41) 상에 위치하는 부분)의 두께보다도 크다. 방향 A1에서의 금속층(50)의 선단부의 두께(최대 두께)는, 절연층(40)의 두께 T2보다도 작다. 여기서, 「금속층(50)의 선단부」란, 금속층(50) 중, 주면(31)에 평행한 방향 A2에서의 두께가 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 두께보다도 큰 부분을 의미한다.
이 예에서는, 배선부(60)에서의 캡층(70)과 접촉하는 표면(제1 접촉면)(60a)은, 절연층(40)의 제2 부분(42)의 표면(42a)과 동일 평면 상에 위치하고 있다. 표면(42a)은, 절연층(40)에서의 캡층(70)과 접촉하는 표면(제2 접촉면)이다. 캡층(70)의 기판(30)측의 표면(70a)은, 평탄면으로 되어 있다.
앞서 설명한 것과 같이, 홈부(33)는, 평면시에서 소용돌이 모양으로 연재하고 있다. 이것에 의해, 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 홈부(33)는, 서로 이웃하는 복수의 부분(33a)을 가지고 있다. 부분(33a)끼리의 사이의 간격 B는, 홈부(33)의 폭 W보다도 작다. 홈부(33)의 폭 W는, 홈부(33)의 깊이 D보다도 작다. 홈부(33)의 깊이 D란, 예를 들면, 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 주면(31)과 저면(34b)과의 사이의 거리이다. 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 홈부(33)의 저면(34b)과 기판(30)에서의 주면(31)과는 반대측의 반대면과의 사이의 거리 L은, 홈부(33)의 깊이 D보다도 크다. 이 예에서는, 이 반대면은, 제1 실리콘층(81)에서의 절연층(83)측(주면(31)과는 반대측)의 표면(81a)이다.
[작용 효과]
다마신 배선 구조(100)에서는, 절연층(40)이, 홈부(33)의 내면(34) 상에 마련된 제1 부분(41), 및 제1 부분(41)과 일체적으로 형성되고, 주면(31) 상에 마련된 제2 부분(42)을 가지고 있으며, 캡층(70)이, 절연층(40)의 제2 부분(42), 금속층(50)의 단부(51), 및 배선부(60)를 덮도록 마련되어 있다. 이것에 의해, 예를 들면 절연층(40)이 제1 부분(41)만을 가지고 있는 경우와 비교해서, 응력이 집중되기 쉬운 개소를 줄일 수 있다. 즉, 절연층(40)이 제1 부분(41)만을 가지고 있는 경우, 절연층(40)의 단부가 주면(31)과 홈부(33)와의 경계 부분의 근방에 위치하고, 주면(31)과 캡층(70)이 접촉한다. 이 경우, 기판(30), 절연층(40)의 그 단부, 금속층(50)의 단부(51), 배선부(60) 및 캡층(70)이, 서로 가까운 개소에서 접촉하게 된다. 이러한 개소에는 응력이 집중되기 쉽다. 이것에 대해, 다마신 배선 구조(100)에서는, 주면(31)과 홈부(33)와의 경계 부분의 근방에 절연층(40)의 단부가 존재하지 않기 때문에, 응력이 집중되는 개소를 줄일 수 있다. 또한, 금속층(50)의 단부(51)가 캡층(70)에 접촉하도록 연재하고 있다. 만일, 단부(51)가 캡층(70)에 도달하여 있지 않고, 배선부(60)의 표면(60a)보다도 낮은 위치에 머물러 있으면, 배선부(60) 중 금속층(50)으로부터 노출한 부분에 보이드가 발생할 우려가 있다. 이것에 대해, 다마신 배선 구조(100)에서는, 그러한 보이드의 발생을 억제할 수 있어, 보이드에 기인하는 캡층(70)의 박리 등을 억제할 수 있다. 또한, 절연층(40)에서의 제1 부분(41)과 제2 부분(42)과의 경계 부분(43)의 기판(30)과는 반대측의 표면(43a)이 경사면(43b)을 포함하고 있고, 금속층(50)의 단부(51)가, 캡층(70)과 경사면(43b)과의 사이에 들어가 있다. 그리고, 단부(51)에서는, 캡층(70)을 따른 제1 표면(51a)과 경사면(43b)을 따른 제2 표면(51b)이 예각을 이루고 있다. 이것에 의해, 캡층(70)에 응력이 집중적으로 작용하는 것을 억제할 수 있다. 이상에 의해, 다마신 배선 구조(100)에서는, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다마신 배선 구조(100)에서는, 캡층(70)의 두께 T1이, 절연층(40)의 두께 T2보다도 두껍다. 이것에 의해, 캡층(70)의 강도를 높일 수 있어, 신뢰성을 한층 높일 수 있다.
다마신 배선 구조(100)에서는, 캡층(70) 중 단부(51)의 제1 표면(51a)에 접촉하는 부분과, 절연층(40) 중 단부(51)의 제2 표면(51b)에 접촉하는 부분(경계 부분(43)을 구성하는 제2 층(45))이, 서로 동일한 재료에 의해서 구성되어 있다. 이것에 의해, 캡층(70)과 금속층(50)의 단부(51)와의 접촉 부분의 근방에서 캡층(70)과 절연층(40)과의 사이의 접합 강도를 높일 수 있어, 신뢰성을 보다 한층 높일 수 있다.
다마신 배선 구조(100)에서는, 절연층(40)이, 산화막으로 이루어지는 제1 층(44)과, 질화막으로 이루어지고, 제1 층(44) 상에 마련된 제2 층(45)을 가지고 있다. 이것에 의해, 산화막으로 이루어지는 제1 층(44)에 경사 형상을 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 경사면(43b)의 형성을 용이화할 수 있다.
다마신 배선 구조(100)에서는, 경사면(43b)이 볼록 모양으로 만곡하고 있다. 이것에 의해, 캡층(70)에 응력이 집중적으로 작용하는 것을 보다 확실히 억제할 수 있다.
다마신 배선 구조(100)에서는, 금속층(50)의 단부(51)에서의 제2 표면(51b)와는 반대측의 제3 표면(51c)이 경사져 있고, 배선부(60)의 일부(61)가, 캡층(70)과 제3 표면(51c)과의 사이에 들어가 있다. 이것에 의해, 배선부(60)에 의해 금속층(50)의 단부(51)를 누를 수 있어, 금속층(50)으로부터 캡층(70)에 작용하는 응력을 저감할 수 있다. 또한, 배선부(60)의 일부(61)의 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 두께가 얇아지기 때문에, 배선부(60)로부터 캡층(70)에 작용하는 응력을 저감할 수 있다.
다마신 배선 구조(100)에서는, 금속층(50)의 단부(51)의 주면(31)에 평행한 방향 A2에서의 두께가, 금속층(50)에서의 단부(51) 이외의 부분의 두께보다도 두껍다. 이것에 의해, 금속층(50)의 단부(51)와 캡층(70)과의 접촉 면적을 크게 할 수 있어, 금속층(50)으로부터 캡층(70)에 작용하는 응력을 보다 바람직하게 분산시킬 수 있다.
다마신 배선 구조(100)에서는, 금속층(50)의 단부(51)의 주면(31)에 평행한 방향 A2에서의 두께가, 단부(51)의 선단에 가까워짐에 따라 점증하고 있다. 이것에 의해, 금속층(50)의 단부(51)와 캡층(70)과의 접촉 면적을 한층 크게 할 수 있어, 금속층(50)으로부터 캡층(70)에 작용하는 응력을 보다 한층 바람직하게 분산시킬 수 있다.
다마신 배선 구조(100)에서는, 홈부(33)가 소용돌이 모양으로 연재하고 있다. 이와 같이 홈부(33)가 소용돌이 모양으로 연재하고 있는 경우에도, 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.
다마신 배선 구조(100)에서는, 홈부(33)에서의 서로 이웃하는 부분(33a)의 사이의 간격 B는, 홈부(33)의 폭 W보다도 작아도 괜찮다. 이것에 의해, 배선의 피치(간격)를 좁게 할 수 있어, 공간 절약화를 도모할 수 있다.
다마신 배선 구조(100)에서는, 홈부(33)의 폭 W가 홈부(33)가 깊이 D보다도 작다. 이것에 의해, 공간 절약화, 및 배선의 저저항화를 도모할 수 있다.
다마신 배선 구조(100)에서는, 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 홈부(33)의 저면(34b)과 기판(30)에서의 주면(31)과는 반대측의 반대면(제1 실리콘층(81)의 표면(81a))과의 사이의 거리 L이, 홈부(33)의 깊이 D보다도 크다. 이것에 의해, 기판(30)의 강도를 높일 수 있어, 신뢰성을 보다 한층 높일 수 있다.
[다마신 배선 구조의 제조 방법]
이어서, 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면서, 다마신 배선 구조(100)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 또한 도 5~도 7에서는, 각 부가 모식적으로 도시되어 있지만, 실제로는, 예를 들면 도 4에 도시되는 형상으로 형성되어 있다.
먼저, 도 5의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 실리콘층(81), 제2 실리콘층(82) 및 절연층(83)을 가지는 기판(30)을 준비하고, 기판(30)의 주면(31)에 홈부(33)를 형성한다. 홈부(33)는, 예를 들면, 보쉬(Bosch) 프로세스를 이용한 반응성 이온 에칭(DRIE)에 의해 형성된다. 제1 실리콘층(81)의 두께는, 예를 들면 30~150㎛ 정도이며, 제2 실리콘층(82)의 두께는, 예를 들면 625㎛ 정도이다. 홈부(33)의 깊이는, 예를 들면 5~30㎛ 정도이다.
이어서, 도 5의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이, 기판(30)의 주면(31) 상에, 내면(34) 상에 마련된 제1 부분(41)과, 제1 부분(41)과 일체적으로 형성되고 주면(31) 상에 마련된 제2 부분(42)을 가지는 절연층(40)을 형성한다(제1 스텝). 보다 구체적으로는, 실리콘 산화막(열산화막)으로 이루어지는 제1 층(44)을 주면(31) 및 홈부(33)의 내면(34) 상에 걸쳐서 형성한 후에, 실리콘 질화막(LP-SiN)으로 이루어지는 제2 층(45)을 제1 층(44) 상에 형성한다. 제1 층(44) 및 제2 층(45)의 두께는, 예를 들면 100~1000㎚ 정도이다.
보다 구체적으로는, 제1 스텝에서는, 절연층(40)에서의 제1 부분(41)과 제2 부분(42)과의 경계 부분(43)의 기판(30)과는 반대측의 표면(43a)이, 배선부(60)의 연재 방향에서 보았을 경우에, 주면(31)에 수직인 방향 A1에 대해서 경사진 경사면(43b)을 포함하는 절연층(40)이 형성된다(도 4 참조). 예를 들면, 실리콘 산화막으로 이루어지는 제1 층(44), 및 실리콘 질화막으로 이루어지는 제2 층(45)을 주면(31) 및 홈부(33)의 내면(34) 상에 형성하는 것에 의해, 경계 부분(43)의 표면(43a)에 경사면(43b)이 형성된다. 이것은, 실리콘 산화막으로 이루어지는 제1 층(44)에는 경사 형상이 용이하게 형성되기 때문이다.
이어서, 도 6의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이, 절연층(40)의 제1 부분(41) 및 제2 부분(42) 상에 금속층(50)을 형성한다(제2 스텝). 제2 스텝에서는, 금속층(50) 상에 금속층(55)이 형성된다. 금속층(55)은, 예를 들면, 동 등의 금속 재료에 의해서 구성되어 있다. 금속층(55)은, 금속층(50)과 함께 시드층으로서 기능한다. 금속층(50) 및 금속층(55)은, 예를 들면, 스퍼터링에 의해 형성되는데, 원자층 퇴적법(ALD), 화학 성장법(CVD), 이온 플레이팅(ion plating) 또는 무전해 도금에 의해 형성되어도 괜찮다. 금속층(50) 및 금속층(55)의 총 두께는, 예를 들면 10㎚~3000㎚ 정도이다.
이어서, 도 6의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이, 홈부(33) 내에 매립됨과 아울러 금속층(50)에 접합되도록, 배선부(60)를 형성한다(제3 스텝). 배선부(60)는, 예를 들면, 도금에 의해 형성된다. 배선부(60)는, 예를 들면, 주면(31) 상에서의 배선부(60)의 두께의 평균이 1㎛ 이상이 되도록 형성된다. 또한 이 예에서는 금속층(55)이 배선부(60)와 동일한 재료에 의해 구성되어 있기 때문에, 배선부(60)의 형성시에 배선부(60)와 금속층(55)이 일체화되고, 배선부(60)와 금속층(55) 사이의 계면이 없어지는 경우가 있다. 이 경우, 금속층(55)은 배선부(60)를 구성한다고 간주할 수 있다.
이어서, 도 7의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이, 절연층(40)의 제2 부분(42)이 노출되도록, 화학 기계 연마(CMP)에 의해, 제2 부분(42) 상의 금속층(50), 금속층(55) 및 배선부(60)를 제거하여 평탄화한다(제4 스텝). 제4 스텝에서는, 절연층(40), 금속층(50), 금속층(55) 및 배선부(60)에 대해서, 기판(30)과는 반대측으로부터 화학 기계 연마가 실시된다. 절연층(40), 금속층(50), 금속층(55) 및 배선부(60) 각각에 대해서, 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 주면(31) 또는 저면(34b)과는 반대측의 일부가 제거되는 것에 의해, 절연층(40), 금속층(50), 금속층(55) 및 배선부(60)가 평탄화된다. 이 때, 이 예에서는, 절연층(40)의 제2 층(45) 중 제 2 부분(42)을 구성하는 부분이 제거된다.
이어서, 도 7의 (b)에 도시되어 있는 것과 같이, 절연층(40)의 제2 부분(42), 금속층(50)의 단부(51), 및 배선부(60)를 덮도록, 캡층(70)을 형성한다(제5 스텝). 캡층(70)은, 예를 들면 실리콘 질화막(PE-SiN)으로 이루어지고, 200~3000㎚ 정도의 두께로 형성된다. 이어서, 제2 실리콘층(82) 및 절연층(83)을 에칭 등에 의해 제거한다. 이상의 공정에 의해, 앞서 설명한 다마신 배선 구조(100)를 얻을 수 있다.
[변형예]
본 개시는, 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 다마신 배선 구조(100)는, 도 8에 도시되는 제1 변형예와 같이 구성되어도 괜찮다. 제1 변형예에서는, 기판(30)에서의 주면(31)과 홈부(33)와의 경계 부분에는, 배선부(60)의 연재 방향에서 보았을 경우에, 주면(31)에 수직인 방향 A1에 대해서 외측으로 경사진 경계면(35)이 마련되어 있다. 경계면(35)은, 예를 들면 평탄면이다. 절연층(40)의 경계 부분(43)은, 경계면(35) 상에 마련되어 있기 때문에, 경계면(35)을 따라서 연재하고, 주면(31)에 수직인 방향 A1에 대해서 외측으로 경사져 있다. 경계 부분(43)의 경사면(43b), 및 금속층(50)의 단부(51)의 제2 표면(51b)은, 경계면(35)에 평행한 평탄면으로 되어 있다. 단부(51)의 제3 표면(51c)도, 방향 A1에 대해서 외측으로 경사진 평탄면으로 되어 있다. 제3 표면(51c)의 방향 A1에 대한 경사 각도는, 제2 표면(51b)의 방향 A1에 대한 경사 각도보다도 완만하게 되어 있다. 이것에 의해, 주면(31)에 평행한 방향 A2에서의 단부(51)의 두께는, 단부(51)의 선단에 가까워짐에 따라 점증하고 있다.
제1 변형예의 다마신 배선 구조(100)의 제조시에는, 예를 들면, 논보쉬(Non-Bosch) 프로세스 및 보쉬 프로세스를 이용한 반응성 이온 에칭에 의해 홈부(33)가 형성된다. 이것에 의해, 홈부(33)의 형성시에, 기판(30)에서의 주면(31)과 홈부(33)와의 경계 부분에 경계면(35)이 형성된다. 논보쉬 프로세스 및 보쉬 프로세스를 조합하는 것에 의해서 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
제1 변형예에 의해서도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 기판(30)에서의 주면(31)과 홈부(33)와의 경계 부분에 경계면(35)이 마련되어 있기 때문에, 경사면(43b)의 형성을 용이화할 수 있다. 제1 변형예에서도, 홈부(33)가 가지는 복수의 부분(33a)끼리의 사이의 간격 B는, 홈부(33)의 폭 W보다도 작아도 괜찮다. 제1 변형예의 경우, 간격 B는, 복수의 부분(33a)에서의 경계면(35) 이외의 내면(34) 사이의 거리(환언하면, 내면(34) 중 주면(31)에 수직인 방향 A1을 따라서 연재하는 부분의 사이의 거리)이다.
다마신 배선 구조(100)는, 도 9에 도시되는 제2 변형예와 같이 구성되어도 괜찮다. 제2 변형예에서는, 배선부(60)의 표면(60a)이, 절연층(40)의 제2 부분(42)의 표면(42a)에 대해서, 홈부(33)의 저면(34b)측에 위치하고 있다. 금속층(50)의 단부(51)의 제3 표면(51c)이, 캡층(70)에서의 표면(60a) 상의 부분과 표면(42a) 상의 부분과의 경계 부분(71)에 의해서 덮여 있다. 경계 부분(71)은, 제3 표면(51c)을 따라서 연재하고 있고, 주면(31)에 수직인 방향 A1에 대해서 외측으로 경사져 있다. 제2 변형예의 다마신 배선 구조(100)의 제조시에는, 예를 들면, 제4 스텝의 화학 기계 연마에서의 슬러리를 조정하는 것에 의해 배선부(60)의 디싱(dishing)량(배선부(60)가 제거되는 양)을 증가시킨다. 이것에 의해, 도 9에 도시되는 형상의 배선부(60)를 형성할 수 있다.
제2 변형예에 의해서도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 표면(60a)이 표면(42a)에 대해서 홈부(33)의 저면(34b)측에 위치하고 있다. 이것에 의해, 응력이 집중되기 쉬운 개소를 한층 적게 할 수 있다. 또한, 경계 부분(71)에 의해서 단부(51)의 제3 표면(51c)이 덮여지기 때문에, 금속층(50)의 단부(51)와 캡층(70)과의 접촉 면적을 한층 크게 할 수 있어, 금속층(50)으로부터 캡층(70)에 작용하는 응력을 한층 바람직하게 분산시킬 수 있다.
다마신 배선 구조(100)는, 도 10의 (a)에 도시되는 제3 변형예와 같이 구성되어도 괜찮다. 제3 변형예에서는, 제2 변형예와 마찬가지로, 배선부(60)의 표면(60a)이, 절연층(40)의 제2 부분(42)의 표면(42a)에 대해서, 홈부(33)의 저면(34b)측에 위치하고 있다. 또, 금속층(50)의 단부(51)의 제3 표면(51c)이, 캡층(70)의 경계 부분(71)에 의해서 덮여져 있다. 제3 변형예에서는, 캡층(70)의 두께 T1이, 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 표면(60a)과 표면(42a)과의 사이의 거리 H 보다도 크다. 제3 변형예에 의해서도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 캡층(70)의 두께 T1이, 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 표면(60a)과 표면(42a)과의 사이의 거리 H 보다도 크기 때문에, 캡층(70)의 강도를 한층 높일 수 있다.
다마신 배선 구조(100)는, 도 10의 (b)에 도시되는 제4 변형예와 같이 구성되어도 괜찮다. 제4 변형예에서는, 제2 변형예와 마찬가지로, 배선부(60)의 표면(60a)이, 절연층(40)의 제2 부분(42)의 표면(42a)에 대해서, 홈부(33)의 저면(34b)측에 위치하고 있다. 또, 금속층(50)의 단부(51)의 제3 표면(51c)이, 캡층(70)의 경계 부분(71)에 의해서 덮여져 있다. 제4 변형예에서는, 캡층(70)의 두께 T1이, 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 표면(60a)과 표면(42a)과의 사이의 거리 H 보다도 작다. 제4 변형예에 의해서도, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 캡층(70)의 두께 T1이, 주면(31)에 수직인 방향 A1에서의 표면(60a)과 표면(42a)과의 사이의 거리 H 보다도 작기 때문에, 방향 A1에서의 배선부(60)의 두께를 얇게 할 수 있고, 그 결과, 배선부(60)으로부터 캡층에 작용하는 응력을 한층 저감할 수 있다.
코일(21, 22)의 형상 및 배치는, 앞서 설명한 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 코일(22)이, 제1 축선(X1)에 평행한 방향으로 연재하는 부분, 및 제2 축선(X2)에 평행한 방향으로 연재하는 부분만을 가지고 있었지만, 코일(22)은, 평면시에서 제1 축선(X1) 및 제2 축선(X2)과 교차하는 방향으로 연재하는 부분을 가지고 있어도 괜찮다. 코일(22)은, 평면시에서 제1 축선(X1)에 대해서 45도 경사져 연재하는 부분을 가지고 있어도 괜찮다. 이러한 점들은 코일(21)에 대해서도 마찬가지이다. 상기 실시 형태에서, 코일(21, 22) 중 어느 일방이 생략되어도 괜찮다. 상기 실시 형태에서는, 제2 가동부(4)를, 제1 가동부(3)를 요동 가능하게 지지하는 지지부로 간주할 수도 있다. 제2 가동부(4) 및 제2 연결부(7, 8)이 생략되어도 괜찮다. 이 경우, 제1 가동부(3)는, 제1 축선(X1) 둘레로만 요동시켜진다.
각 구성의 재료 및 형상은, 앞서 설명한 예에 한정되지 않는다. 금속층(50)의 단부(51)의 제3 표면(51c)은, 제2 표면(51b)을 따라서 연재하고 있어도 괜찮다. 예를 들면, 제3 표면(51c)의 경사의 정도(경사 각도)가 제2 표면(51b)의 경사의 정도(경사 각도)와 동일해도 괜찮다. 제3 표면(51c)과 제2 표면(51b)이 서로 평행하게 연재하고 있어도 괜찮다. 제2 부분(42)은, 제1 층(44) 및 제2 층(45)에 의해서 구성되어 있어도 괜찮다. 이 경우, 응력이 집중되기 쉬운 개소를 한층 줄일 수 있다. 캡층(70)이 절연층(40)의 제2 층(45)과 동일한 재료에 의해서 구성되어 있는 경우, 동일한 재료끼리가 접합되어 있는 부분의 면적이 크게 되기 때문에, 밀착성을 높일 수 있다. 절연층(40)은, 단일의 층에 의해서 구성되어 있어도 괜찮다. 절연층(40)은, 예를 들면, 산화막으로 이루어지는 단일의 층에 의해서 구성되어도 괜찮다. 이 경우, 캡층(70)은, 산화막에 의해서 구성되어도 괜찮다. 배선부(60)의 연재 방향에서 보았을 경우에, 제1 표면(51a)과 제2 표면(51b)은, 서로의 곡률이 연속하도록 접속되어 있어도 괜찮다. 다마신 배선 구조(100)는, 액츄에이터 장치 이외의 구성에 적용되어도 괜찮다.
1 : 미러 장치(액츄에이터 장치) 2 : 지지부
3 : 제1 가동부 4 : 제2 가동부(지지부)
9 : 자계 발생부 21, 22 : 코일
30 : 기판 31 : 주면
33 : 홈부 34 : 내면
34b : 저면(저부) 35 : 경계면
40 : 절연층 41 : 제1 부분
42 : 제2 부분 42a : 표면(제2 접촉면)
43 : 경계 부분 43a : 표면
43b : 경사면 44 : 제1 층
45 : 제2 층 50 : 금속층
51 : 단부 51a : 제1 표면
51b : 제2 표면 51c : 제3 표면
60 : 배선부 60a : 표면(제1 접촉면)
61 : 배선부의 일부 70 : 캡층
81a : 표면(반대면) 100 : 다마신 배선 구조.

Claims (19)

  1. 홈부가 마련된 주면(主面)을 가지는 베이스와,
    상기 홈부의 내면 상에 마련된 제1 부분, 및 상기 제1 부분과 일체적으로 형성되고, 상기 주면 상에 마련된 제2 부분을 가지는 절연층과,
    상기 절연층의 상기 제1 부분 상에 마련된 금속층과,
    상기 홈부 내에 매립되고, 상기 금속층에 접합된 배선부와,
    상기 절연층의 상기 제2 부분, 상기 금속층의 단부, 및 상기 배선부를 덮도록 마련된 캡층을 구비하고,
    상기 절연층에서의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분과의 경계 부분의 상기 베이스와는 반대측의 표면은, 상기 배선부의 연재(延在) 방향에서 보았을 경우에, 상기 주면에 수직인 방향에 대해서 경사진 경사면을 포함하고 있고,
    상기 금속층의 상기 단부는, 상기 캡층과 상기 경사면과의 사이에 들어가 있고, 상기 단부에서는, 상기 캡층을 따른 제1 표면과 상기 경사면을 따른 제2 표면이 예각을 이루고 있는 다마신 배선 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 캡층의 두께는, 상기 절연층의 두께보다도 두꺼운 다마신 배선 구조.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 캡층 중 상기 금속층의 상기 단부의 상기 제1 표면에 접촉하는 부분과, 상기 절연층 중 상기 금속층의 상기 단부의 상기 제2 표면에 접촉하는 부분은, 서로 동일한 재료에 의해서 구성되어 있는 다마신 배선 구조.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 절연층은, 산화막으로 이루어지는 제1 층과, 질화막으로 이루어지고 상기 제1 층 상에 마련된 제2 층을 가지고 있는 다마신 배선 구조.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 베이스에서의 상기 주면과 상기 홈부와의 경계 부분에는, 상기 연재 방향에서 보았을 경우에, 상기 주면에 수직인 방향에 대해서 경사진 경계면이 마련되어 있는 다마신 배선 구조.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 경사면은, 볼록 모양으로 만곡하고 있는 다마신 배선 구조.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 금속층의 상기 단부에서의 상기 제2 표면과는 반대측의 제3 표면은, 상기 연재 방향에서 보았을 경우에, 상기 주면에 수직인 방향에 대해서 경사져 있고,
    상기 배선부의 일부는, 상기 캡층과 상기 제3 표면과의 사이에 들어가 있는 다마신 배선 구조.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 금속층의 상기 단부의 상기 주면에 평행한 방향에서의 두께는, 상기 금속층에서의 상기 단부 이외의 부분의 두께보다도 두꺼운 다마신 배선 구조.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 금속층의 상기 단부의 상기 주면에 평행한 방향에서의 두께는, 상기 단부의 선단에 가까워짐에 따라 점증(漸增)하고 있는 다마신 배선 구조.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 배선부에서의 상기 캡층과 접촉하는 제1 접촉면은, 상기 절연층에서의 상기 캡층과 접촉하는 제2 접촉면에 대해서, 상기 홈부의 저부측에 위치하고 있는 다마신 배선 구조.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 캡층의 두께는, 상기 주면에 수직인 방향에서의 상기 제1 접촉면과 상기 제2 접촉면과의 사이의 거리보다도 큰 다마신 배선 구조.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 캡층의 두께는, 상기 주면에 수직인 방향에서의 상기 제1 접촉면과 상기 제2 접촉면과의 사이의 거리보다도 작은 다마신 배선 구조.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 홈부는, 상기 주면에 수직인 방향에서 보았을 경우에, 소용돌이 모양으로 연재하고 있는 다마신 배선 구조.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 홈부에서의 서로 이웃하는 부분의 사이의 간격은, 상기 홈부의 폭보다도 작은 다마신 배선 구조.
  15. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 홈부의 폭은, 상기 홈부의 깊이보다도 작은 다마신 배선 구조.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 베이스는, 상기 주면과는 반대측의 반대면을 가지고,
    상기 주면에 수직인 방향에서의 상기 홈부의 저부와 상기 반대면과의 사이의 거리는, 상기 홈부의 깊이보다도 큰 다마신 배선 구조.
  17. 　청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 하나의 항에 기재된 다마신 배선 구조를 구비하는 액츄에이터 장치로서,
    지지부와,
    상기 지지부에서 요동 가능하게 되도록 지지된 가동부와,
    상기 다마신 배선 구조를 가지고, 상기 지지부 및 상기 가동부 중 적어도 일방에 마련된 코일과,
    상기 코일에 작용하는 자계를 발생시키는 자계 발생부를 구비하는 액츄에이터 장치.
  18. 홈부가 마련된 주면을 가지는 베이스 상에, 상기 홈부의 내면 상에 마련된 제1 부분, 및 상기 제1 부분과 일체적으로 형성되고 상기 주면 상에 마련된 제2 부분을 가지는 절연층을 형성하는 제1 스텝과,
    상기 제1 스텝 후에, 상기 절연층의 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 상에 금속층을 형성하는 제2 스텝과,
    상기 제2 스텝 후에, 상기 홈부 내에 매립됨과 아울러 상기 금속층에 접합되도록, 상기 금속층 상에 배선부를 형성하는 제3 스텝과,
    상기 제3 스텝 후에, 상기 절연층의 상기 제2 부분이 노출되도록, 화학 기계 연마에 의해, 상기 제2 부분 상의 상기 금속층 및 상기 배선부를 제거하여 평탄화하는 제4 스텝과,
    상기 제4 스텝 후에, 상기 절연층의 상기 제2 부분, 상기 금속층의 단부, 및 상기 배선부를 덮도록 캡층을 형성하는 제5 스텝을 구비하고,
    상기 제1 스텝에서는, 상기 절연층에서의 상기 제1 부분과 상기 제2 부분과의 경계 부분의 상기 베이스와는 반대측의 표면이, 상기 배선부의 연재 방향에서 보았을 경우에, 상기 주면에 수직인 방향에 대해서 경사진 경사면을 포함하는 상기 절연층을 형성하는 다마신 배선 구조의 제조 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2 스텝에서는, 스퍼터링에 의해 상기 금속층을 형성하는 다마신 배선 구조의 제조 방법.
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