WO2011129352A1

WO2011129352A1 - Ｍｅｍｓデバイスおよびその製造方法

Info

Publication number: WO2011129352A1
Application number: PCT/JP2011/059138
Authority: WO
Inventors: 健一郎鈴木; 晃正玉野; 光広岡田; 昌也競
Original assignee: 三洋電機株式会社; 学校法人立命館
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2011-10-20
Also published as: JPWO2011129352A1; JP5757634B2

Abstract

【課題】ＭＥＭＳデバイスの製造方法において、基板表面と振動部材下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を容易に製造可能とする。【解決手段】ＭＥＭＳデバイスの製造方法は、基材に固定された浮き構造体としての振動部２と、振動部２の一部の領域に対して離隔対向しているかさ上げ対向部５とを備えるＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、ＳＯＩ基板を用意する工程と、第１シリコン層をパターニングして、外枠部とかさ上げ対向部５とを形成し、かつ、かさ上げ対向部５には貫通孔１８を形成する工程と、中間絶縁層の一部をエッチング除去することによってかさ上げ対向部５と第２シリコン層とが互いに離隔した状態を作り出す工程と、一括して被覆するように基材を貼り付ける工程と、前記第２シリコン層をパターニングすることによって振動部２を形成し、さらにかさ上げ対向部５を孤立させる工程とを含む。

Description

ＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法

　本発明は、ＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法に関するものである。

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

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

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

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

特開２００６－４１９１１号公報

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

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

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

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

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

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

　本発明によれば、基板表面と振動部材下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、容易に製造可能なＭＥＭＳデバイスとすることができる。さらに、本発明によれば、梁状部に１以上の貫通孔が設けられているので、中間絶縁層のエッチングの際、エッチング媒体は、梁状部の両端から梁状部の下側に回り込むだけでなく、梁状部の平面的に見た内側部分においても貫通孔を通じて梁状部の下側に回り込むことができる。したがって、梁状部の下側の中間絶縁層は速やかに除去され、エッチングに要する時間は短く抑えられる。よって、浮き構造体の周辺の中間絶縁層を残したい部分において中間絶縁層が過度に除去されないようにすることができる。

本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法のフローチャートである。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法によって得られるＭＥＭＳデバイスとしての共振器の斜視図である。図２に示した共振器の平面図である。図３におけるＩＶ－ＩＶ線に関する矢視断面図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の第１の説明図である。図５におけるＶＩ－ＶＩ線に関する矢視断面図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の第２の説明図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の第３の説明図である。本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の第４の説明図である。本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の第１の説明図である。図１０におけるかさ上げ対向部の近傍の拡大斜視図である。本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法によって得られるＭＥＭＳデバイスとしての共振器の平面図である。本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の他の例の途中で第１シリコン層に対して行なわれるパターニングの説明図である。本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の他の例で得られるＭＥＭＳデバイスとしての共振器の平面図である。本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法のさらに他の例の途中で第１シリコン層に対して行なわれるパターニングの説明図である。本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法のさらに他の例で得られるＭＥＭＳデバイスとしての共振器の平面図である。参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの一例としての一般的な共振器の斜視図である。図１７に示した共振器の平面図である。図１８におけるＸＩＸ－ＸＩＸ線に関する矢視断面図である。一般的なＳＯＩ基板の断面図である。共振器を製造するためにＳＯＩ基板の第１シリコン層をパターニングした後の状態の平面図である。図２１におけるＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ線に関する矢視断面図である。共振器を製造するために中間絶縁層をエッチング除去して得られる構造体の断面図である。共振器を製造するために主表面に電極パターンが形成された基材の平面図である。共振器を製造するために図２３に示した構造体と図２４に示した基材とを貼り合わせた構造の断面図である。第２シリコン層をパターニングした後の状態の断面図である。

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

　ＭＥＭＳデバイスが共振器である場合を例にとって、参考技術に基づく構造の具体例を説明する。この構造を図１７、図１８、図１９に示す。図１８は図１７に示した構造の平面図であり、図１９は図１８におけるＸＩＸ－ＸＩＸ線に関する矢視断面図である。ＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０１は、平坦な主表面２０ａを有する基材２０と、主表面２０ａから離隔するようにして基材２０に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体としての振動部２と、主表面２０ａに固定され、振動部２から離隔しつつ、振動部２の一部の領域２ｖに対して前記主表面２０ａに近い側から対向しているかさ上げ対向部５とを備える。共振器９０１は、主表面２０ａ上に電極パターン４を備える。電極パターン４は引出配線７と外部接続端子８とを含む。共振器９０１は、基礎シリコン層２１と中間絶縁層２２と高架シリコン層２３とを備える。共振器９０１は振動部２を取囲む外壁部９を備える。外壁部９は切欠き部１０を有する。かさ上げ対向部５は間隙６を介して振動部２の領域２ｖに対向している。かさ上げ対向部５は、領域２ｖに上下方向の振動を生じさせるためのブロックである。電極パターン４はかさ上げ対向部５と振動部２との間に電圧を印加するためのものである。かさ上げ対向部５と振動部２との間に電圧が印加されることによって領域２ｖに上下方向の振動が生じ、この振動が振動部２の全体に伝わり、振動部２の中のいくつかの領域においてはねじり振動が生じる。

　ＭＥＭＳデバイスとして上述の共振器を製造する場合を想定し、その製造方法について説明する。まず図２０に示すようなＳＯＩ基板１００を用意する。ＳＯＩ基板１００は第１シリコン層１０１と中間絶縁層１０２と第２シリコン層１０３とを含む。ＳＯＩ基板１００の第１シリコン層１０１をパターニングして、図２１、図２２に示す構造を得る。図２２は図２１におけるＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ線に関する矢視断面図である。第１シリコン層１０１から形成された基本パターン５１０は、のちに外壁部９の基礎シリコン層２１となる予定の部分（以下「外枠部」１５という。）を含んでいる。基本パターン５１０は外枠部１５に取り囲まれた中央の開口部を横切るように梁状部１４を有する。さらにこの構造のうち中間絶縁層１０２を等方的にエッチング除去することによって図２３に示す構造体を得る。すなわち、梁状部１４の下側にあった中間絶縁層１０２は完全に除去され、その結果、梁状部１４は第２シリコン層１０３から浮いた構造となる。

　図２４に示すように主表面２０ａに電極パターン４が形成された基材２０を用意する。図２３に示した構造体を図２４に示す基材２０の主表面２０ａに貼り付ける。貼り付けた後の様子を図２５に示す。第２シリコン層１０３を研磨することによって所望の厚みにまで薄くする。さらに第２シリコン層１０３をパターニングする。こうして図２６に示す構造が得られる。第１シリコン層１０１は基礎シリコン層２１となり、中間絶縁層１０２は中間絶縁層２２となり、第２シリコン層１０３は高架シリコン層２３となっている。第２シリコン層１０３をパターニングする際には、第２シリコン層１０３から振動部２が浮き構造体として形成されるが、同時に梁状部１４のうちの不用部分も除去され、梁状部１４の一部がかさ上げ対向部５となって残る。さらにいくつかの工程を施すことによって、図１８、図１９に示す構造を得る。

　図２２に示した構造から図２３に示した構造に移行する際には、上述したように中間絶縁層１０２が等方的にエッチングされる。このエッチングでは、梁状部１４の下側にあった中間絶縁層１０２を除去し、梁状部１４を浮かせることが目的であるが、同時に外枠部１５の下側にある中間絶縁層１０２もある程度除去される。

　梁状部１４では梁状部１４自体が平面的に見れば帯状の部分であって幅が狭いので、梁状部１４の下側においては両側から入り込むエッチング液によって中間絶縁層１０２は完全に除去されるが、外枠部１５ではある程度の幅があるので、外枠部１５の下側においてはエッチング液が両側から入り込んだとしても中間絶縁層１０２が完全に除去されるわけではなく、図２３に示したように、外縁部がある程度除去されるのみに留まる。

　しかし、梁状部１４の幅が大きい場合、梁状部１４の第２シリコン層１０３から確実に浮かせるためには、中間絶縁層１０２のエッチング時間を長くすることが必要となる。梁状部１４の幅が大きい場合にもエッチング時間を長くすることが必要となる。エッチング時間が長くなれば、外枠部１５の下側において中間絶縁層１０２の除去が進行する時間がその分だけ長くなり、外枠部１５の下側の中間絶縁層１０２の外縁部が除去される深さは大きくなる。中間絶縁層１０２の外縁部があまりに深く除去されると、得られるＭＥＭＳデバイスの強度が低下して正常な動作が行なえなくなったり、中間絶縁層が本来残っているべき部分に残らなくなったりしてしまう。図１７に示した共振器９０１の例でいえば、中間絶縁層２２が延在する範囲が狭くなりすぎて高架シリコン層２３の剥離をもたらすおそれがある。

　そこで、本発明は、発明者らが想定した参考技術において発明者らが自ら見出した問題点を解消することをさらに進んだ目的とする。すなわち、浮き構造体の周辺の中間絶縁層を残したい部分において中間絶縁層が過度に除去されないようなＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法を提供することをさらに進んだ目的とする。

　（実施の形態１）
　（製造方法）
　図１～図９を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。このＭＥＭＳデバイスの製造方法のフローチャートを図１に示す。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法は、平坦な主表面を有する基材と、前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、第１シリコン層と第２シリコン層とで中間絶縁層を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板を用意する工程Ｓ１と、前記第１シリコン層をパターニングして、外枠部と前記かさ上げ対向部とを形成し、かつ、前記かさ上げ対向部には厚み方向に貫通する１以上の貫通孔を形成する工程Ｓ２と、前記中間絶縁層のうち前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間に位置する部分をエッチング除去することによって前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層とが互いに離隔した状態を作り出す工程Ｓ３と、前記第１シリコン層の前記外枠部および前記かさ上げ対向部に対して一括して被覆するように基材を貼り付ける工程Ｓ４と、前記第２シリコン層をパターニングすることによって前記浮き構造体を形成し、さらに前記支持梁部のうち前記浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、前記支持梁部を分断して前記かさ上げ対向部を孤立させる工程Ｓ５とを含む。以下に詳しく説明する。

　ここで製造しようとするＭＥＭＳデバイスは、平坦な主表面を有する基材と、前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備えるものである。このＭＥＭＳデバイスの一例としての共振器を図２に示す。図２に示した共振器２０１の平面図を図３に示す。図３におけるＩＶ－ＩＶ線に関する矢視断面図を図４に示す。

　共振器２０１の場合は、平坦な主表面２０ａを有する基材２０と、主表面２０ａから離隔するようにして基材２０に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体としての振動部２と、主表面２０ａに固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部５とを備える。

　本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法によれば、まず、最初に、工程Ｓ１として、図２０に示したように、第１シリコン層１０１と第２シリコン層１０３とで中間絶縁層１０２を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板１００を用意する。

　次に、工程Ｓ２として、第１シリコン層１０１をパターニングして、図５に示すように、外枠部１５と、梁状部１４とを形成する。梁状部１４の途中の一部の区間は、のちにかさ上げ対向部５となる予定の部分である。かさ上げ対向部５はこの時点ではまだ独立していない。かさ上げ対向部５は梁状部１４の一部である。図５においては長方形で囲まれた部分がかさ上げ対向部５である。図５に示した例では梁状部１４は一定幅となっているが、梁状部１４のうちかさ上げ対向部５となる部分の幅が他の部分の幅より大きくなっていてもよい。梁状部１４には貫通孔１８が多数設けられている。貫通孔１８は１以上であればよく、多ければ多いほど好ましい。図５におけるＶＩ－ＶＩ線に関する矢視断面図を図６に示す。

　次に、工程Ｓ３として、中間絶縁層１０２のうちかさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３との間に位置する部分をエッチング除去することによってかさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３とが互いに離隔した状態を作り出す。このエッチングは等方的に行なわれる。このエッチングの結果、図６に示した断面は図７のように変化する。

　梁状部１４の下側においては、エッチング媒体によって中間絶縁層１０２が完全に除去され、その結果、梁状部１４はいずれも第２シリコン層１０３から離隔した状態となっている。一方、外枠部１５は幅が広いので、中間絶縁層１０２が完全に除去されることはない。外枠部１５の下側では中間絶縁層１０２は周縁部が若干除去されるのみである。

　図２４に示したように、主表面２０ａに所定の電極パターン４が形成された基材２０を予め用意しておく。電極パターン４は、引出配線７と外部接続端子８とを含む。

　次に、工程Ｓ４として、図８に示すように、第１シリコン層１０１の外枠部１５およびかさ上げ対向部５に対して一括して被覆するように基材２０を貼り付ける。この時点では、第２シリコン層１０３はまだパターニングされていないので全面に存在する。さらに、第２シリコン層１０２を研摩して所望の厚さとする。

　さらに、工程Ｓ５として、第２シリコン層１０２をパターニングすることによって浮き構造体としての振動部２を形成し、さらに支持梁部１６のうち浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、梁状部１４を分断してかさ上げ対向部５を孤立させる。

　こうして図９に示す構造となる。さらにトンネル３１の出口を絶縁膜３４（図３、図４参照）で塞ぐ。

　こうして図２に示した共振器２０１が得られる。この時点で断面は図４に示したとおりとなる。第１シリコン層１０１であった層からは基礎シリコン層２１が形成され、第２シリコン層１０３であった層からは高架シリコン層２３が形成されている。中間絶縁層１０２であった層からは中間絶縁層２２が形成されている。

　図２に示すように、高架シリコン層２３、中間絶縁層２２および基礎シリコン層２１の積層体によって振動部２の外側を取囲む部分は外壁部９を構成している。工程Ｓ５におけるパターニングにおいては、第２シリコン層１０３のうち除去する部分においてはその下側にある第１シリコン層１０１も除去されるが、第２シリコン層１０３のうち残す部分の下側にある第１シリコン層１０１は除去されない。したがって第１シリコン層１０１で形成されている梁状部１４は、全てが除去されるのではなく浮き構造体としての振動部２によって覆われていない部分が除去されるのみである。したがって、図３に破線で示すように梁状部１４の一部が痕跡ブロック１７として残っている。図３に示した例では、かさ上げ対向部５を挟むように合計２個の痕跡ブロック１７が残っている。

　（作用・効果）
　本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法では、基板表面と振動部材下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、容易に製造可能なＭＥＭＳデバイスとすることができる。また、梁状部１４に１以上の貫通孔１８が設けられているので、工程Ｓ３のエッチングの際、エッチング媒体は、梁状部１４の両端から梁状部１４の下側に回り込むだけでなく、梁状部１４の平面的に見た内側部分においても貫通孔１８を通じて梁状部１４の下側に回り込むことができる。したがって、梁状部１４の下側の中間絶縁層１０２は速やかに除去され、エッチングに要する時間は短く抑えられる。エッチングに要する時間が短く抑えられるので、外枠部１５における中間絶縁層１０２の除去の進行の程度は、図７に示したように小さく抑えることができる。したがって、本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法では、外枠部１５、すなわち、浮き構造体の周辺の中間絶縁層を残したい部分において中間絶縁層が過度に除去されないようにすることができる。

　本実施の形態で示したように、第１シリコン層１０１をパターニングする工程Ｓ２では、外枠部１５およびかさ上げ対向部５の他に外枠部１５とかさ上げ対向部５とを接続する支持部を同時に形成し、この支持部は、厚み方向に貫通する１以上の貫通孔を有するように形成することが好ましい。ここでいう支持部とかさ上げ対向部５とを合わせたものが前述の梁状部１４である。梁状部１４のうちかさ上げ対向部５以外の部分が支持部である。このように工程Ｓ２のパターニングの際にかさ上げ対向部５と同時に支持部をも形成することとすれば、かさ上げ対向部５がこの後の工程で第２シリコン層１０３から浮いた構造となっても支持部によって支持することができるので、好都合である。

　本実施の形態で示したように、第１シリコン層１０１をパターニングする工程Ｓ２においては、支持部にも１以上の貫通孔を形成することが好ましい。図５では、そのようになっている。図５においては、梁状部１４のうちのかさ上げ対向部５だけでなく他の部分すなわち支持部にも１以上の貫通孔を形成している。しかし、梁状部１４のうちかさ上げ対向部５にのみ１以上の貫通孔を形成し、他の部分すなわち支持部には貫通孔を形成しないこととしても、本発明による一定の効果を得ることができる。

　（実施の形態２）
　（製造方法）
　図１０～図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。実施の形態１では、工程Ｓ２で第１シリコン層１０１をパターニングした際に図５に示すようなパターンを形成したが、本実施の形態では、図１０に示すようなパターンを形成する。図１０におけるかさ上げ対向部５ｃの近傍を拡大して斜めから見たところを図１１に示す。

　本実施の形態では、工程Ｓ２においてパターニングする際にかさ上げ対向部５ｃを形成するだけでなく外枠部の３以上の箇所とそれぞれ接続する支持梁部１６をも形成する。支持梁部１６の各々は「外枠部とかさ上げ対向部とを接続する支持部」に相当する。かさ上げ対向部５ｃに比べて支持梁部１６は細くなっている。この例では、かさ上げ対向部５ｃに１以上の貫通孔１８が設けられているが、支持梁部１６には貫通孔は設けられていない。

　本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法は、この後、工程Ｓ３～Ｓ５を行なうという点では、実施の形態１と同じである。

　工程Ｓ３によってかさ上げ対向部５ｃが第２シリコン層１０３から離隔して浮いた状態となったとき、かさ上げ対向部５ｃは外枠部の３以上の箇所とつながった支持梁部１６によって支持されているので、第２シリコン層１０３から浮いた姿勢を十分な強度で維持することができる。

　工程Ｓ５の後に、図１２に示す共振器２０２を得ることができる。ただし、工程Ｓ５の後にトンネル３１の出口を絶縁膜３４で塞いである。かさ上げ対向部５ｃを取り囲むように６個の痕跡ブロック１７が残っている。ただし、絶縁膜３４は、振動部２を上から覆うように蓋材（図示せず）を取り付けることによって、外壁部９によって囲まれる領域を振動部２とともに密封する場合にトンネル３１を通じた空気の侵入を防ぐために設けるものである。このような密封は振動部２が配置された空間を真空に維持するために行なわれるものである。外壁部９によって囲まれる領域を真空として蓋材と絶縁膜３４とを設置すれば振動部２は真空中に保持されることとなる。一方、上述のような蓋材を取り付ける予定がない場合は絶縁膜３４は設けなくてもよい。たとえば共振器２０２全体を真空中に設置する場合などは、蓋材や絶縁層３４を設けなくても振動部２を真空中に保持することができる。

　（作用・効果）
　本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法では、基板表面と振動部材下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、容易に製造可能なＭＥＭＳデバイスとすることができる。また、かさ上げ対向部５ｃに１以上の貫通孔１８が設けられているので、工程Ｓ３のエッチングの際、エッチング媒体は、かさ上げ対向部５ｃの両端からかさ上げ対向部５ｃの下側に回り込むだけでなく、かさ上げ対向部５ｃの平面的に見た内側部分においても貫通孔１８を通じてかさ上げ対向部５ｃの下側に回り込むことができる。したがって、かさ上げ対向部５ｃの下側の中間絶縁層１０２は速やかに除去され、エッチングに要する時間は短く抑えられる。エッチングに要する時間が短く抑えられるので、外枠部１５における中間絶縁層１０２の除去の進行の程度は、小さく抑えることができる。

　本実施の形態では、支持梁部１６には貫通孔１８が設けられていないが、支持梁部１６はかさ上げ対向部５ｃに比べて細く形成されているので、たとえ支持梁部１６に貫通孔１８がなくても、支持梁部１６の下側の中間絶縁層１０２の除去は速やかに完了している。個々の支持梁部１６は細くなっていることによって支持強度は小さくなっているが、支持梁部１６の本数が多くなっているので、全体としては支持梁部１６によってかさ上げ対向部５ｃを十分に支持することができる。

　（他の例）
　ここでは、かさ上げ対向部５ｃにのみ貫通孔１８を設け、支持梁部１６には貫通孔１８が設けない例を示したが、本発明の適用はこのような例に限らない。他の例として、工程Ｓ２で第１シリコン層１０１をパターニングした際に、図１３に示すように、支持梁部１６とかさ上げ対向部５ｃとの両方に貫通孔１８を設けてもよい。その場合、図１４に示す共振器２０３を得ることができる。共振器２０３においては、かさ上げ対向部５ｃの周囲を取り囲むように６個の痕跡ブロック１７が配置されている。各痕跡ブロック１７にも貫通孔１８が残っている。

　この例では、第１シリコン層１０１をパターニングする工程Ｓ２において、支持部としての支持梁部１６にも１以上の貫通孔を形成している。このようにすれば、より好ましい。なぜなら、支持部としての支持梁部においてもエッチング媒体が下側に入り込みやすくなり、その結果、エッチングに要する時間が短縮されるからである。

　実施の形態２のように支持部として支持梁部を多く設けることとすれば、エッチングによってかさ上げ対向部が第２シリコン層から浮いた状態となった後も、十分な強度でかさ上げ対向部を支持することができる。したがって、かさ上げ対向部が第２シリコン層に不所望に固着することを防止することができる。その結果、浮き構造体とかさ上げ対向部との間で本来確保されるべき間隙が閉じた状態となってしまう不良の発生率を低減することができる。

　ここでは、図１０、図１３に示したように、支持梁部１６が外枠部の６ヶ所と接続し、支持梁部１６同士がＸ，Ｙ方向にそれぞれ延在して広がっている例を示した。しかし、支持梁部の配置パターンはこれに限らず、さまざまなパターンが考えられる。支持梁部１６が外枠部に接続する箇所は６ヶ所に限らず３ヶ所以上の任意の数であってもよい。接続箇所が多いほど、かさ上げ対向部は安定する。

　（さらに他の例）
　工程Ｓ２で第１シリコン層１０１をパターニングした際に、図１５に示すように、支持梁部１６とかさ上げ対向部５ｃとの両方に貫通孔１８を設けてもよい。その場合、図１６に示す共振器２０４を得ることができる。共振器２０４においては、かさ上げ対向部５ｃの周囲を取り囲むように４個の痕跡ブロック１７が配置されている。各痕跡ブロック１７にも貫通孔１８が残っている。

　（貫通孔）
　上記各実施の形態で説明した１以上の貫通孔１８はかさ上げ対向部を厚み方向にそれぞれ完全に貫通している。各例においては、貫通孔１８はマトリックス状に配列されているものとして図示したが、マトリックス状とは限らない。貫通孔１８の個数も図示したものに限らず、もっと多くても少なくてもよい。

　たとえば図１０では、かさ上げ対向部５ｃ内に貫通孔１８が４×３の合計１２個配列されている例を示しているが、実際には数十個、数百個単位で配列されていてよい。

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

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

　（実施の形態３）
　（構成）
　図２～図４を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるＭＥＭＳデバイスについて説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、実施の形態１で説明したＭＥＭＳデバイスの製造方法によって得ることができる。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの一例として、図１２～図１４に示した共振器２０２を挙げることができる。

　本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスとしての共振器２０１は、平坦な主表面２０ａを有する基材２０と、主表面２０ａから離隔するようにして基材２０に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体としての振動部２と、主表面２０ａに固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域２ｖに対して主表面２０ａに近い側から対向しているかさ上げ対向部５とを備える。かさ上げ対向部５は、厚み方向に貫通する１以上の貫通孔１８を有する。

　（作用・効果）
　本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、実施の形態１で説明したＭＥＭＳデバイスの製造方法によって容易に作製することができる。したがって、このＭＥＭＳデバイスを製造する際には、外枠部１５、すなわち、浮き構造体の周辺の中間絶縁層を残したい部分において中間絶縁層が過度に除去されないようにすることができ、信頼性の高いＭＥＭＳデバイスとすることができる。

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

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

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

Claims

　平坦な主表面を有する基材と、
　前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、
　前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、
　第１シリコン層と第２シリコン層とで中間絶縁層を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板を用意する工程と、
　前記第１シリコン層をパターニングして、外枠部と前記かさ上げ対向部とを形成し、かつ、前記かさ上げ対向部には厚み方向に貫通する１以上の貫通孔を形成する工程と、
　前記中間絶縁層のうち前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間に位置する部分をエッチング除去することによって前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層とが互いに離隔した状態を作り出す工程と、
　前記第１シリコン層の前記外枠部および前記かさ上げ対向部に対して一括して被覆するように基材を貼り付ける工程と、
　前記第２シリコン層をパターニングすることによって前記浮き構造体を形成し、さらに前記第１シリコン層のうち前記浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、前記かさ上げ対向部を孤立させる工程とを含む、ＭＥＭＳデバイスの製造方法。
　前記第１シリコン層をパターニングする工程では、前記外枠部および前記かさ上げ対向
部の他に前記外枠部と前記かさ上げ対向部とを接続する支持部を同時に形成し、
　前記支持部は、厚み方向に貫通する１以上の貫通孔を有するように形成する、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
　前記前記第１シリコン層をパターニングする工程においては、前記支持部にも１以上の貫通孔を形成する、請求項２に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
　平坦な主表面を有する基材と、
　前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、
　前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備え、
　前記かさ上げ対向部は、厚み方向に貫通する１以上の貫通孔を有する、ＭＥＭＳデバイス。