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JP2003039395A - 懸架微細構造を形成する方法 - Google Patents

懸架微細構造を形成する方法

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Publication number
JP2003039395A
JP2003039395A JP2002120034A JP2002120034A JP2003039395A JP 2003039395 A JP2003039395 A JP 2003039395A JP 2002120034 A JP2002120034 A JP 2002120034A JP 2002120034 A JP2002120034 A JP 2002120034A JP 2003039395 A JP2003039395 A JP 2003039395A
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JP
Japan
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platform
substrate
dielectric layer
base substrate
suspension
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JP2002120034A
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David Horsley
デイビッド・ホースレイ
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HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
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Publication date
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    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00134Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
    • B81C1/00142Bridges
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/03Static structures
    • B81B2203/0315Cavities
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    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/05Temporary protection of devices or parts of the devices during manufacturing
    • B81C2201/056Releasing structures at the end of the manufacturing process
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    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00Forming microstructural systems
    • B81C2203/03Bonding two components
    • B81C2203/033Thermal bonding
    • B81C2203/036Fusion bonding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】懸架微細構造の下方から材料の層を除去するた
めのエッチンク゛ホールを要しない懸架微細構造を形成する方法
を提供すること。 【解決手段】ヘ゛ース基板21の支持面22上に誘電体層23を形
成し、誘電体層23の接触面27をハ゜ターニンク゛してウェル形状を
画定する。ウェル31が支持面22を覆う誘電体層23の薄い保
護層32を残す厚さDWを有するまでウェル形状をエッチンク゛す
る。フ゜ラットフォーム基板11をヘ゛ース基板21に圧着し、ヘ゛ース基板
とフ゜ラットフォーム基板をアニールして接触面27とフ゜ラットフォーム基板11
の取付面24を融着する。CMPなどによりフ゜ラットフォーム基板11
を薄厚化し、ウェル31と取付面24により画定される密閉空
洞部33を覆う膜11を形成する。膜11をハ゜ターニンク゛およびエッ
チンク゛し、膜11を貫通して密閉空洞部33まで延び、懸架フ゜
ラットフォーム17と可撓部材15を画定する複数のトレンチ13を形成
する。HFなどの選択的腐食剤を用いて懸架フ゜ラットフォーム17
および可撓部材15の下から残った誘電体層23を除去し、
懸架フ゜ラットフォームおよび可撓部材15を分離する。除去の
間、支持面22は薄い誘電体層23に保護される。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、概して、懸架微細
構造を形成する方法に関する。より詳しくは、本発明
は、懸架微細構造の有効な表面積を低減するスルーホー
ルを形成する必要がない懸架微細構造を形成する方法に
関する。 【0002】 【従来の技術】懸架プラットフォームは、微細構造製造
技術の利点を用いて加速度計、圧力センサ、アクチュエ
ータ、流体装置、生物化学装置および小型機械などの微
細構造を形成する場合の用途に有用である。超小型電気
機械システム(MEMS)は、懸架プラットフォームを
組み込むことができるシステムの一例である。 【0003】たとえば、MEMSは、シリコンウェーハ
などの共通の基板材料上に、超小型機械要素および電子
要素を組み込むことができる。例えば、マイクロエレク
トロニクス製造技術を用いて、CMOS回路などの電子
部品を製造することができる。一方、超小型機械要素
は、微細加工技術を用いて製造することができ、材料の
層を堆積させて機械素子および電気機械素子を形成する
か、または、シリコンの層あるいはシリコン酸化物の層
などの1つ以上の層を選択的にエッチングすることによ
り機械素子および電気機械素子を形成することができ
る。 【0004】単結晶シリコン(Si)から懸架構造を形
成するための従来の方法を図1a〜図1dに示す。図1
aは、プラットフォーム102を有する上側ウェーハ1
08を含む従来の構造100を示しており、プラットフ
ォーム102は可撓部材104によって宙づりになって
いる。プラットフォーム102は、プラットフォーム1
02を完全に突き通して延びる複数の孔114を含む。
すなわち、孔114はプラットフォーム102を貫通し
ている。 【0005】図1b〜図1dは、図1aを線AAに沿っ
て切った断面図であり、従来の構造100を形成するた
めのプロセスを示している。このプロセスは、薄いシリ
コン酸化物(SiO)層112(すなわち、誘電体材
料の層)によって下側ウェーハ110と化学結合された
上側ウェーハ108を含む接合型SOI(シリコン・オ
ン・インシュレータ)106から開始する。接合型SO
I106を形成するプロセスは、マイクロエレクトロニ
クスの分野においてよく知られている。 【0006】次に、従来のフォトリソグラフィ技術を用
いて上側ウェーハ108の上面124をパターニング
し、その後、上側ウェーハ108をエッチングして、図
1cに示すように、可撓部材104およびプラットフォ
ーム102を画定するトレンチ103と共に規則的に離
隔して配置された一連の孔114を形成する。トレンチ
103は上側ウェーハ108を貫通している。 【0007】孔114はスルーホールであり(すなわ
ち、孔はプラットフォーム102を貫通している)、後
続のエッチングステップにおいて、シリコン酸化物(S
iO)層112をプラットフォーム108の下方から
除去できるようにするために必要とされる。 【0008】図1dにおいて、接合型SOI106をフ
ッ化水素酸(HF)などの選択的腐食剤にさらす。腐食
剤は、孔114を通して流入し、プラットフォーム10
2の下方にあるシリコン酸化物層112を溶解し、これ
によりプラットフォーム102をシリコン酸化物層11
2から分離する。孔114は、腐食剤の先端がプラット
フォーム102を分離するために移動しなければならな
い距離を低減するために必要とされる。プラットフォー
ム102を取り囲むシリコン酸化物層112は、孔間の
間隔120(すなわち、孔114間の間隔、図1a参
照)の半分に概ね等しい距離122だけアンダーカット
される。 【0009】従来の構造100についての主な問題点
は、孔114がプラットフォーム102の利用可能な表
面積を低減させてしまうことである。たとえば、超高密
度データ記憶装置の用途において、プラットフォーム1
02は、1つ以上の記憶媒体の層を含む場合があり、変
更可能な記憶媒体の状態としてデータを格納する場合が
ある。光学的手段または電子放出手段(即ちレーザまた
は電子ビーム)を用いて、記憶媒体に対してデータの読
み出しおよび/または書き込みを行うことができる。孔
114は、記憶媒体として利用可能なプラットフォーム
102の表面積を低減させるため、プラットフォーム1
02に孔114を空けることは望ましくない。さらに、
記憶媒体に対してデータの読み出しまたは書き込みを行
うためのアドレス指定方式は、記憶媒体が存在しない領
域への読み出しまたは書き込みを避けるため、孔114
の位置を考慮しなければならない。孔114は、シリコ
ン酸化物層112をプラットフォーム102の下方から
除去することを容易にする働きしかないため、これらは
プラットフォーム102の非機能的な特徴である。孔1
14は、いったんプラットフォーム102が形成された
後は、何ら有用な目的を果たさないため、削除すること
が望ましい。 【0010】単結晶シリコン(Si)から懸架構造を形
成する別の従来の方法を図2a〜図2cに示す。図2a
は、プラットフォーム202を有する上側ウェーハ20
8を含む従来の構造200を示しており、プラットフォ
ーム202は可撓部材204により宙づりになってい
る。 【0011】図2bおよび図2cは、図2aを線AAに
沿って切った断面図であり、従来の構造200を形成す
るためのプロセスを示している。このプロセスは、薄い
シリコン酸化物(SiO)層212によって下側ウェ
ーハ210と化学的に結合された上側ウェーハ208を
含む接合型SOI206から開始する。図2bにおい
て、上側ウェーハ208を下側ウェーハ210に結合す
る前に、薄いシリコン酸化物層212をパターニング
し、その後エッチングしてウェルを形成する。ウエル
は、上側ウェーハと下側ウェーハ(208、210)と
を互いに結合した後、密閉空洞部216になる。 【0012】次に、図2cにおいて、上側ウェーハ20
8の上面220をパターニングし、その後エッチングし
て、可撓部材204およびプラットフォーム202を画
定するトレンチ203を形成する。トレンチ203は上
側ウェーハ208を貫通して密閉空洞部216まで延び
ている。エッチングの結果、下側ウェーハ210の上面
222が腐食剤にさらされ、続いてエッチングされるた
め、図2cに示すように、上面222の内側にわたって
浅い凹部218が形成される。 【0013】したがって、従来の構造200を形成する
方法の1つの問題点は、形成の結果、下側ウェーハ21
0の上面222が損傷してしまうことである。用途によ
っては、下側ウェーハ210は、電極、相互接続構造、
回路または何らかの他の素子など、構造200を機能さ
せるのに不可欠な埋め込み構成要素を含む場合がある。
それゆえ、製造プロセス中に、これらの構成要素を保護
することが望ましい。これに反して、従来の構造200
を形成するための方法は、上面222が製造プロセス中
に腐食剤から保護されないため、これらの構成要素を損
傷してしまう結果となる。 【0014】 【発明が解決しようとする課題】したがって、懸架微細
構造の下方から材料の層を除去するためのエッチングホ
ールを必要としない懸架微細構造を形成する方法が必要
とされている。 【0015】また、製造プロセス中に下側ウェーハの上
面を腐食剤から保護(損傷されないように)し、下側ウ
ェーハに埋め込まれる構成要素が腐食剤により損傷しな
いようにする懸架微細構造を形成する方法も必要とされ
ている。 【0016】 【課題を解決するための手段】本発明の懸架プラットフ
ォームを形成する方法は、上記の問題を解決する。本発
明による懸架プラットフォームを形成する方法は、懸架
プラットフォームの下方から材料の層を除去するための
エッチングホールを懸架プラットフォーム内に必要とし
ない。そのため、懸架プラットフォームには孔が無く、
懸架プラットフォームの概ね全ての表面積が利用可能で
ある。 【0017】さらに、本発明による懸架プラットフォー
ムを形成する方法は、エッチングの間、上面を保護する
薄い材料の層で上面を覆うことにより、下側ウェーハの
上面に凹部が形成されるのを防止する。 【0018】本発明は、概して、結合基板上に懸架プラ
ットフォームを作成する方法として実施される。結合基
板は、ベース基板に結合されたプラットフォーム基板を
含んでいる。本方法は、ベース基板の支持面に誘電体層
を形成するステップと、その後誘電体層をパターニング
およびエッチングして接触面の内側に広がるウエルを形
成するステップとを含む。ウエルは、支持面を覆う薄い
誘電体の層を残すように予め選択された深さを有する。
その後、接触面とプラットフォーム基板の取り付け面と
を圧着し、ベース基板とプラットフォーム基板とをアニ
ール(熱処理)して接触面を取りつけ面に融着すること
により、ベース基板とプラットフォーム基板とを互いに
結合して結合基板を形成する。結合されると、ウェルと
取り付け面により密閉空洞部が形成される。プラットフ
ォーム基板を薄厚化し、密閉空洞部を覆う(プラットフ
ォーム基板材料からなる)薄い膜を形成する。膜をパタ
ーニングし、プラットフォーム形状および可撓部材形状
を画定する。その後、膜をエッチングし、膜を完全に貫
通して密閉空洞部まで延びるトレンチを形成する。この
トレンチにより、プラットフォーム(微細構造とも呼ば
れる)と、プラットフォームをプラットフォーム基板に
接続する1つ以上の可撓部材とが画定される。最後に、
選択的腐食剤を用いて、プラットフォーム下方の誘電体
材料を除去する。この選択的腐食剤は、インタフェース
層と取り付け面との間の境界を大きくアンダーカットす
ることなくプラットフォーム下方から概ね全ての誘電体
材料を除去し、ベース基板とプラットフォーム基板との
間の化学結合が、選択的腐食剤によって損傷を受けない
ようにしている。 【0019】本発明の1つの利点は、誘電体材料の薄い
層が、プラットフォームと可撓部材とを画定するトレン
チを形成するための膜のエッチングに起因する凹部の形
成から支持面を保護することである。そのため、懸架構
造を形成する従来の方法の凹部形成に関する問題は、本
発明によって解決される。 【0020】さらに、本発明は、腐食剤がプラットフォ
ーム下方の誘電体層へ到達するための経路を設けるため
に、プラットフォームに孔をあける必要を無くしてい
る。トレンチは、腐食剤が誘電体層へ到達するために必
要な経路を提供する。そのため、本発明のプラットフォ
ームは、プラットフォームの表面積を低減させる孔、貫
通孔等を持たない。 【0021】本発明の一実施形態では、ウエルを形成す
る前に誘電体層を平坦化し、実質的に平坦な接触面を形
成する。 【0022】本発明の別の実施形態では、誘電体層はシ
リコン酸化物である。 【0023】本発明のさらに別の実施形態では、ベース
基板の背面を薄厚化することにより、ベース基板の厚さ
を低減させる。 【0024】本発明の一実施形態では、選択的腐食剤は
フッ化水素酸である。 【0025】本発明の他の態様および利点は、本発明の
原理を例示する添付の図面とともに取り上げる以下の詳
細な説明から明らかになるであろう。 【0026】 【発明の実施の形態】以下の詳細な説明および図面につ
いて、同じ構成要素は同じ符号で識別される。 【0027】例示目的の図面に示すように、本発明は、
ベース基板に結合されたプラットフォーム基板を含む結
合基板上に懸架プラットフォームを形成する方法として
実施される。この懸架プラットフォームを形成する方法
は、孔の無い懸架プラットフォームを生成する。すなわ
ち、懸架プラットフォームは、懸架プラットフォームの
表面積を低減させる孔等を含まない。さらに、懸架プラ
ットフォームを形成する方法は、ベース基板の支持面を
保護し、懸架プラットフォームを形成するのに必要とさ
れるエッチングプロセスに起因する凹部が支持面に形成
されないようにする。 【0028】結合基板上に懸架プラットフォームを作成
する方法は、ベース基板に結合されたプラットフォーム
基板を含む。ベース基板の支持面に誘電体層を形成し、
その後、誘電体層の接触面をパターニングおよびエッチ
ングし、接触面の内側に広がるウエルを形成する。ウエ
ルは、支持面を覆う誘電体層の薄い層を残すように予め
選択された深さを有する。その後、ベース基板とプラッ
トフォーム基板とを互いに化学結合させ、結合基板を形
成する。接触面とプラットフォーム基板の取り付け面と
を互いに圧着し、その後、ベース基板とプラットフォー
ム基板とをアニールして接触面を取り付け面に融着す
る。 【0029】結合されると、ウエルと取り付け面との間
に密閉空洞部が形成される。プラットフォーム基板を薄
厚化し、プラットフォーム基板を形成する材料が密閉空
洞部を覆う薄い膜を形成するようにする。その後、薄い
膜をパターニングし、プラットフォーム形状と可撓部材
形状とを画定する。次に、薄い膜をエッチングし、薄い
膜を完全に貫通して密閉空洞部まで延びる深いトレンチ
を形成する。トレンチは、懸架プラットフォーム(微細
構造とも呼ばれる)と、懸架プラットフォームとプラッ
トフォーム基板とを結合する1つ以上の可撓部材とを画
定する。最後に、選択的腐食剤を用いて、懸架プラット
フォームおよび可撓部材の下方の誘電体材料を除去す
る。選択的腐食剤は、インタフェース層と取り付け面と
の間の境界を大きくアンダーカットすることなく、懸架
プラットフォームおよび可撓部材の下方から概ね全ての
誘電体材料を除去し、ベース基板とプラットフォーム基
板との間の化学結合が、選択的腐食剤によって損傷を受
けないようにする。さらに、選択的腐食剤は、懸架プラ
ットフォームおよび可撓部材を誘電体層から分離する。 【0030】図3aにおいて、システム10は、内部に
トレンチ13が形成され、トレンチ13は、少なくとも
1つの可撓部材15(4つが図示されている)と、可撓
部材15によりプラットフォーム基板11に接続された
懸架プラットフォーム17とを画定している。トレンチ
13は、プラットフォーム基板11を貫通し、プラット
フォーム基板11の下方に位置する空洞部(図示せず)
まで延びている。空洞部は、懸架プラットフォーム17
と可撓部材15とを合わせた面積以上の領域19(破
線)を有する。 【0031】従来の懸架構造とは異なり、本発明の懸架
プラットフォーム17は穿孔されない。すなわち、本発
明の懸架プラットフォーム17には、懸架プラットフォ
ーム17を貫通し、空洞部まで下方へ延びる孔、貫通孔
等が存在しない。したがって、懸架プラットフォーム1
7の実質的に全ての表面積が、貫通孔などの表面の変形
部を持たない懸架プラットフォームを必要とする用途に
利用可能である。たとえば、懸架プラットフォーム17
がデータ記憶装置に用いられる場合には、懸架プラット
フォーム17の表面積と同じだけの面積が、データを格
納するのに利用可能であることが望ましい。一方、貫通
孔等は、データ記憶のために利用可能な表面積から差し
引かれる。たとえば、懸架プラットフォーム17にデー
タを格納するための相変化媒体をコーティングする場合
には、貫通孔は、相変化媒体を支持することができない
領域を表す。 【0032】図3bに、システム10を図3aの線BB
に沿って切った断面図を示す。空洞部37は、懸架プラ
ットフォーム17および可撓部材15の下方に位置す
る。空洞部37は、破線矢印19に示すように、懸架プ
ラットフォーム17および可撓部材15の領域を越えて
延在することができ、空洞部37は、懸架プラットフォ
ーム17と可撓部材15を合わせた面積以上の面積を有
するようになる。空洞部37は、ベース基板21の支持
面22とプラットフォーム基板11の取り付け面24に
よって画定される。システム10は、ベース基板21と
誘電体層23を含み、誘電体層23は、ベース基板21
とプラットフォーム基板11とを互いに結合して結合基
板25を形成する。 【0033】従来の懸架構造に対して、本発明の懸架プ
ラットフォーム17および可撓部材15の形成方法で
は、支持面22に凹部が形成されることはない。なぜな
ら、支持面22が、以下に説明するように、誘電体材料
23の薄い層によって保護されるからである。 【0034】図4a〜図4gは、本発明による結合され
た基板上に懸架プラットフォームを形成する方法を示し
ている。図4aにおいて、ベース基板21の支持面22
上に薄い誘電体層23を堆積させることにより、図3b
で例示した結合基板25を形成することができる。誘電
体層23は電気的絶縁材料であり、シリコン酸化物(S
iO)が好ましい。誘電体層23は、約0.5〜2.
0μmの厚さDを有することができる。 【0035】誘電体層23をパターニングし、その後エ
ッチングすることにより、誘電体層23内にウエル31
を形成する。たとえば、フォトレジストパターン29を
用いてウエル31を画定し、誘電体層23の覆われてい
ない部分を腐食剤にさらし、誘電体層23の覆われてい
ない部分を溶解することにより、ウエル31を形成する
ことができる。フッ化水素酸(HF)溶液などの腐食剤
を用いて、ウエル31をエッチングすることができる。
誘電体層23がSiOである場合には、HFが好まし
い腐食剤である。しかしながら、用いられる腐食剤はH
Fに限定されるわけではなく、CHFまたはその他フ
ッ素系プラズマ腐食剤など、他の腐食剤を用いることも
できる。 【0036】ウエル31を形成する前に、誘電体層23
を平坦化し、誘電体層23が、以下で説明するように取
り付けられるプラットフォーム基板(図示せず)に対し
て、実質的に平坦な接触面27を有するようにすること
が望ましい。平坦化により、誘電体層23は、堆積した
厚さDより薄い厚さD(図4b参照)を有すること
になる。マイクロエレクトロニクスの製造分野で周知の
プロセスを用いて、誘電体層23を平坦化することがで
きる。たとえば、グラインディング、ポリッシング、ラ
ッピングおよび化学機械平坦化(CMP)を用いること
ができる。好ましくは、CMPを用いて実質的に平坦な
接触面27(これ以降、接触面27)を形成する。平坦
化の後、誘電体層23は、約0.5〜2.0μmの厚さ
を有することができる。 【0037】図4bにおいて、ウェル31をエッチング
し、支持面22を覆う誘電体層23の薄い保護層32を
残すように、予め選択された深さDまでエッチングす
る。薄い保護層32は、図4fおよび図4gを参照して
以下で説明する後続のエッチングプロセスによって支持
面22に凹部が形成されるのを防ぐように、選択された
厚さtを有しなければならない。予め選択された深さ
は、誘電体層23の材料の種類、ウエル31をエッ
チングするのに用いる腐食剤、およびエッチング時間等
の処理パラメータに基づいて異なる。 【0038】たとえば、誘電体層23が、約0.5〜
2.0μmの厚さ(DまたはD)である場合には、
予め選択された深さDは、約0.4〜1.9μmにす
ることができる。 【0039】別の例として、誘電体層23が1.8μm
に等しい厚さ(DまたはD)である場合には、予め
選択された深さDは1.6μmにすることができ、薄
い保護層32は約0.20μm以下の厚さtにするこ
とができる。予め選択された深さDは、厚さtが、
以下に説明するような誘電体層23を完全に除去する後
続のエッチングステップに起因する凹部形成または損傷
から支持面22を保護するのに十分な厚さであるように
選択しなければならない。一般に、厚さtは、(D
−D)または(D−D)に概ね等しくなる。 【0040】図4cにおいて、接触面27とプラットフ
ォーム基板11の取り付け面24とを圧着し、ベース基
板21とプラットフォーム基板11とを結合して結合基
板25(図3bを参照)を形成する。その後、ベース基
板21およびプラットフォーム基板11を加熱し(即
ち、アニールし)、接触面27と取り付け面24とを融
着する。ベース基板21とプラットフォーム基板11と
は、マイクロエレクトロニクス技術の分野において周知
の基板結合プロセスを用いて、互いに結合させることが
できる。たとえば、ベース基板21およびプラットフォ
ーム基板11が単結晶シリコン材料から形成され、誘電
体層23がSiOである場合には、ベース基板21お
よびプラットフォーム基板11は、約700℃〜約90
0℃の温度で不活性環境においてアニールし、ベース基
板21とプラットフォーム基板11との間に、これらの
基板を互いに化学的に結合する溶融SiO層を形成す
ることができる。 【0041】ベース基板21とプラットフォーム基板1
1とを互いに結合した結果、ウエル31と接触面27に
より画定される密閉空洞部33が形成される。 【0042】図4dにおいて、プラットフォーム基板1
1を初期の厚さT(図4cを参照)から低減された厚
さTに薄厚化し、密閉空洞部33を覆うプラットフォ
ーム基板11の薄い膜を形成する(以後、この膜および
プラットフォーム基盤は、符号11で示す)。用途によ
っては、ベース基板21の背面30を厚さT(図4c
を参照)から厚さTへ薄厚化することにより、ベース
基板21の厚さを減らすことが望ましい場合がある。プ
ラットフォーム基板11上に形成する基板のタイプによ
っては、プラットフォーム基板11上にこれらの構造を
画定および形成する前にベース基板21を薄厚化し、背
面薄厚化のプロセスによってこれらの構造に損傷を与え
ないようにすることが望ましい場合がある。膜11の厚
さTは、約10.0〜200.0μmであることが好
ましい。もちろん他の厚さも可能であり、膜11の厚さ
は、上記の範囲に限定されない。膜11が薄すぎる
場合(すなわち<10.0μm)、膜11が損傷をうけ
やすい可能性がある。逆に、膜11が厚すぎる場合(す
なわち>200μm)、任意の構造を膜11にエッチン
グすることが益々難しくなる。 【0043】プラットフォーム基板11の薄厚化および
ベース基板21の背面薄厚化は、研削、ポリシング、ラ
ッピングおよび化学機械平坦化(CMP)などのプロセ
スを用いて行うことができる。CMPを用いて、プラッ
トフォーム基板11を薄厚化し、および、ベース基板2
1を背面薄厚化することが好ましい。 【0044】ベース基板21の厚さTは、約200.
0〜600.0μmに形成することができる。通常、ベ
ース基板21には単結晶シリコン(Si)ウェーハが用
いられる。約300.0μmより薄いウェーハは脆弱で
あり、取り扱うのが難しい場合がある。それゆえ、ベー
ス基板21の実際の厚さは、ベース基板21の材料のタ
イプによって、および、取扱いおよび破損を考慮して決
めることができる。さらに単結晶シリコン(Si)ウェ
ーハは、プラットフォーム基板11にも用いることがで
きる。ベース基板21またはプラットフォーム基板11
に用いられる単結晶シリコン(Si)ウェーハ材料につ
いて、好ましい結晶配向は存在しない。たとえば、(1
0 0)または(1 1 1)の結晶配向を有する単
結晶シリコン(Si)ウェーハを用いることができる。 【0045】図4eにおいて、膜11の一部をパターニ
ングし、可撓部材形状およびプラットフォーム形状を画
定する。たとえば、フォトレジストパターン41を用い
て、可撓部材形状およびプラットフォーム形状を画定す
ることができる。 【0046】その後、図4fにおいて、可撓部材形状お
よびプラットフォーム形状をエッチングし(破線矢印4
9参照)、膜11を貫通して密閉空洞部33まで延在す
るトレンチ13を形成し、これにより開口空洞部35が
形成される。薄い保護層32は、トレンチ13のエッチ
ングに用いられる材料から支持面22を保護する。前述
のように、本発明の利点の1つは、支持面22が上記の
エッチングプロセスによって損傷を受けることがないた
め、ベース基板に保持されたまたは埋め込まれた構成要
素に損傷を与える可能性のある凹部などが存在しないこ
とである。また、トレンチ13は、懸架プラットフォー
ム17および可撓部材15も画定する。 【0047】図4gにおいて、選択的腐食剤を結合基板
25に適用することにより、懸架プラットフォーム17
および可撓部材15の下方に残る誘電体層23の一部
(即ち、開口空洞部35の部分)を除去する。選択的腐
食剤は、トレンチ13を介して開口空洞部35へ流入す
る。この選択的腐食剤は、接触面27と取り付け面24
との間の境界Iにおける誘電体層23よりも実質的にに
速いエッチング速度で懸架プラットフォーム17および
可撓部材15の下方の誘電体層23をエッチングするよ
うに選択された異方性エッチング速度を有する。したが
って、このエッチングは、矢印Xで示すように懸架プ
ラットフォーム17および可撓部材15の下方にある開
口空洞部35の部分の方が実質的に速い速度で進行し、
誘電体層を懸架プラットフォーム17および可撓部材1
5の下方から完全に除去するようにする。これに対し
て、エッチングは、境界Iの方が実質的に遅い速度で進
行し、境界Iにおける誘電体層23が矢印Xに示すよ
うに最小限の距離しかアンダーカット(39)されない
ようにする。 【0048】好ましくは、この選択的腐食剤として、フ
ッ化水素酸(HF)などのウエットエッチング腐食剤を
用いる。フッ化水素酸(HF)は、開口空洞部35にわ
たって(矢印X参照)境界Iにおける異方性エッチン
グ速度の約×10(即ち約10倍)の異方性エッチング
速度(矢印Xを参照)を有する等方性の腐食剤であ
る。たとえば、誘電体層23としてシリコン酸化物(S
iO)を用いる場合、(HF腐食剤を用いる)この異
方性エッチング速度により、誘電体層23の約100マ
イクロメートル(即ちX≒100.0μm)が境界I
からアンダーカットされるだけで、懸架プラットフォー
ム17の下方2ミリメートル(mm)の誘電体層23を
完全に除去することが可能になる。アンダーカットの結
果として、空洞部35の領域19は、懸架プラットフォ
ーム17の領域より大きくなる。 【0049】したがって、HFは等方性腐食剤であり、
懸架プラットフォーム17および可撓部材15の下方に
流れ込み、誘電体層23を除去するため、HFは良好に
作用する。誘電体層23はシリコン酸化物(SiO
から形成されることが好ましい。またHFは、シリコン
(Si)に対して非常に選択的であり、支持面22の凹
部の形成を生じない。他の等方性SiO腐食剤を用い
ることもできる。たとえば、(従来のHF水溶液ではな
く)気相HF腐食剤を用いることもできる。 【0050】本発明のいくつかの実施形態を開示および
例示してきたが、本発明は、説明および例示したような
構成要素の形態または構成に限定されるわけではない。
本発明は特許請求の範囲によってのみ制限される。 【0051】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 1.ベース基板(21)に結合されたプラットフォーム基板
(11)を含む結合基板(25)上に懸架プラットフォーム(17)
を形成する方法であって、ベース基板(21)の支持面(22)
上に誘電体層(23)を形成するステップと、前記誘電体層
(23)の接触面(27)をパターニングし、ウェル形状を画定
するステップと、前記支持面(22)を覆う前記誘電体層(2
3)の薄い保護層(32)を残す所定の深さD wを有するウェ
ル(31)が形成されるまで、前記ウェル形状をエッチング
するステップと、前記接触面(27)と前記プラットフォー
ム基板(11)の取り付け面とを圧着することにより前記ベ
ース基板と前記プラットフォーム基板(21,11)とを互い
に結合し、前記ベース基板および前記プラットフォーム
基板(21,11)をアニールして前記接触面(27)と前記取り
付け面(24)とを融着するステップと、前記プラットフォ
ーム基板(11)を薄厚化し、前記ウェル(31)と前記取り付
け面(24)により画定される密閉空洞部(33)を覆う膜(11)
を形成するステップと、前記膜(11)をパターニングして
可撓部材形状およびプラットフォーム形状を画定するス
テップと、前記可撓部材形状および前記プラットフォー
ム形状をエッチングし、前記膜(11)を貫通して前記密閉
空洞部(33)まで延び、かつ、懸架プラットフォーム(17)
および可撓部材(15)を画定する複数のトレンチ(13)を形
成するステップと、選択的腐食剤を適用し、前記懸架プ
ラットフォーム(17)および前記可撓部材(15)の下方から
前記誘電体層(23)を除去するステップと、からなる方
法。 2.前記接触面(27)をパターニングする前に前記誘電体
層(23)を平坦化し、実質的に平坦な接触面(27)を形成す
る、項番1の方法。 3.前記誘電体層(23)は約0.50〜2.0μmの厚さ
を有する、項番2の方法。 4.前記誘電体層(23)はシリコン酸化物である、項番3
の方法。 5.前記平坦化は、研削、ポリシングおよび化学機械平
坦化からなるグループから選択されるプロセスによって
成される、項番2の方法。 6.前記プラットフォーム基板(11)を薄厚化するステッ
プは、研削、ポリシング、ラッピングおよび化学機械平
坦化からなるグループから選択されるプロセスによって
成される、項番1の方法。 7.前記誘電体層(23)はシリコン酸化物であり、前記プ
ラットフォーム基板(11)は、シリコン酸化物の融着によ
り前記ベース基板(21)と化学結合される、項番1の方
法。 8.前記シリコン酸化物は、約0.50〜2.0μmの
厚さを有する、項番7の方法。 9.前記ベース基板(21)の背面(30)を薄厚化し、前記ベ
ース基板(21)の厚さを低減するステップをさらに含む、
項番1の方法。 10.前記背面を薄厚化するステップは、ラッピング、
ポリシング、研削および化学機械平坦化からなるグルー
プから選択されるプロセスによって成される、項番9の
方法。 11.前記選択的腐食剤は異方性エッチング速度を有
し、前記懸架プラットフォーム(17)および前記可撓部材
(15)の下方の前記誘電体層(23)は、前記接触面(27)と前
記取り付け面(24)との間の境界Iにおける前記誘電体層
(23)よりも実質的に速いエッチング速度でエッチングさ
れる、項番1の方法。 12.前記プラットフォーム基板(11)および前記ベース
基板(21)のうちのいずれか一方または両方は単結晶シリ
コンから形成される、項番1の方法。 【0052】 【発明の効果】上記のように、本発明によれば、懸架微
細構造の下方から材料の層を除去するために、エッチン
グホールを必要としない懸架微細構造を形成するための
方法が実現される。また、本発明によれば、下側ウェー
ハに埋め込まれた構成要素が、腐食剤によって損傷を受
けないように、製造プロセス中に腐食剤から下側ウェー
ハの上面を保護する懸架微細構造を形成することができ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1a】プラットフォームを貫通する孔を含む従来の
構造を示す平面図である。 【図1b】図1aの線AAに沿って切った断面図であ
り、図1aの従来の構造を形成するための一プロセスを
示す。 【図1c】図1aの線AAに沿って切った断面図であ
り、図1aの従来の構造を形成するための一プロセスを
示す。 【図1d】図1aの線AAに沿って切った断面図であ
り、図1aの従来の構造を形成するための一プロセスを
示す。 【図2a】下側ウェーハの上面に凹部を含む従来の構造
を示す平面図である。 【図2b】図2aの線AAに沿って切った断面図であ
り、図2aの従来の構造を形成するための一プロセスを
示す。 【図2c】図2aの線AAに沿って切った断面図であ
り、図2aの従来の構造を形成するための一プロセスを
示す。 【図3a】本発明による貫通孔のない懸架プラットフォ
ームを示す平面図である。 【図3b】図3aの線BBに沿って切った断面図であ
り、本発明による懸架プラットフォーム、可撓部材、お
よび凹部の無いベース基板の支持面を示している。 【図4a】本発明による懸架プラットフォームを形成す
るための一プロセスを示す断面図である。 【図4b】本発明による懸架プラットフォームを形成す
るための一プロセスを示す断面図である。 【図4c】本発明による懸架プラットフォームを形成す
るための一プロセスを示す断面図である。 【図4d】本発明による懸架プラットフォームを形成す
るための一プロセスを示す断面図である。 【図4e】本発明による懸架プラットフォームを形成す
るための一プロセスを示す断面図である。 【図4f】本発明による懸架プラットフォームを形成す
るための一プロセスを示す断面図である。 【図4g】本発明による懸架プラットフォームを形成す
るための一プロセスを示す断面図である。 【符号の説明】 11 プラットフォーム基板 13 トレンチ 15 可撓部材 17 懸架プラットフォーム 21 ベース基板 22 支持面 23 誘電体層 24 取り付け面 25 結合基板 27 接触面 30 ベース基板の背面 31 ウエル 32 薄い保護層 33 密閉空洞部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M112 AA01 AA02 BA01 CA21 CA24 CA36 DA03 DA04 DA05 DA13 DA14 DA15 DA18 EA03 EA06 FA20

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】ベース基板(21)に結合されたプラットフォ
    ーム基板(11)を含む結合基板(25)上に懸架プラットフォ
    ーム(17)を形成する方法であって、 ベース基板(21)の支持面(22)上に誘電体層(23)を形成す
    るステップと、 前記誘電体層(23)の接触面(27)をパターニングし、ウェ
    ル形状を画定するステップと、 前記支持面(22)を覆う前記誘電体層(23)の薄い保護層(3
    2)を残す所定の深さD wを有するウェル(31)が形成され
    るまで、前記ウェル形状をエッチングするステップと、 前記接触面(27)と前記プラットフォーム基板(11)の取り
    付け面とを圧着することにより前記ベース基板と前記プ
    ラットフォーム基板(21,11)とを互いに結合し、前記ベ
    ース基板および前記プラットフォーム基板(21,11)をア
    ニールして前記接触面(27)と前記取り付け面(24)とを融
    着するステップと、 前記プラットフォーム基板(11)を薄厚化し、前記ウェル
    (31)と前記取り付け面(24)により画定される密閉空洞部
    (33)を覆う膜(11)を形成するステップと、 前記膜(11)をパターニングして可撓部材形状およびプラ
    ットフォーム形状を画定するステップと、 前記可撓部材形状および前記プラットフォーム形状をエ
    ッチングし、前記膜(11)を貫通して前記密閉空洞部(33)
    まで延び、かつ、懸架プラットフォーム(17)および可撓
    部材(15)を画定する複数のトレンチ(13)を形成するステ
    ップと、 選択的腐食剤を適用し、前記懸架プラットフォーム(17)
    および前記可撓部材(15)の下方から前記誘電体層(23)を
    除去するステップと、 からなる方法。
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