三次元構造体の製造方法及びこの製造方法によって製造された三次元構造体
【課題】本発明は三次元構造体の製造効率の低下を招くことなく、電極パッドをシリコン基板に形成可能な三次元構造体の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の三次元構造体の製造方法は、シリコン基板T、B、Hを用いて形成された三次元微細構造体の電極パッド１６P３、１６P４の形成領域１６P３’、１６P４’に金Ａｕを堆積させる金属堆積工程と、シリコン基板T、B、Hを熱により酸化させて金Ａｕの形成領域以外の表面にシリコンの酸化膜ＳiO2を形成する酸化膜形成工程とを含む。
【解決手段】本発明の三次元構造体の製造方法は、シリコン基板T、B、Hを用いて形成された三次元微細構造体の電極パッド１６P３、１６P４の形成領域１６P３’、１６P４’に金Ａｕを堆積させる金属堆積工程と、シリコン基板T、B、Hを熱により酸化させて金Ａｕの形成領域以外の表面にシリコンの酸化膜ＳiO2を形成する酸化膜形成工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板を用いて三次元微細構造体を構築する三次元構造体の製造方法及びこの製造方法によって製造された三次元構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン基板を用いて三次元微細構造体を構築する三次元構造体の製造方法、例えば、三次元構造体としての櫛歯型静電アクチュエータの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
その特許文献１には、ＳＯI基板を使用して三次元構造体としての微小可動体デバイスの電極を形成する際に、絶縁層をエッチングにより除去する技術が開示されている。
また、その特許文献１は、この絶縁層をエッチングにより除去する際の異物の混入により、単結晶シリコン基板とその上方に位置する単結晶シリコン層とが異物を介して電気的に短絡するとの問題点を提起すると共にその解決策を提案している。
【０００４】
更に、この特許文献１には、その単結晶シリコンを熱酸化することにより、異方性エッチングの際の可動体及び構造体の側壁保護膜として機能させることも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４２２６２４号（段落００１０、００５４ないし００５７参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この従来のシリコン基板を用いて三次元微細構造体を構築する三次元構造体の製造方法は、エッチングにより熱酸化膜をフッ酸で除去した後、電極パッドを成膜形成するもので、電極パッドの形成の際にシリコン基板に形成した熱酸化膜を除去しなければならず、三次元構造体の製造効率の低下を招くという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、三次元構造体の製造効率の低下を招くことなく、電極パッドをシリコン基板に形成可能な三次元構造体の製造方法及びこの製造方法によって製造された三次元構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の三次元構造体の製造方法は、シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程と、前記シリコン基板を熱により酸化させて前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程とを含み、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属が、金又は白金又は熱による酸化後も導電性を有する金属であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の三次元構造体の製造方法は、シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属よりも融点の高い高融点金属を堆積させた後、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程と、
前記シリコン基板を熱により酸化させて熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程とを含み、
前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属が、金又は白金又は熱による酸化後も導電性を有する金属であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の三次元構造体の製造方法は、前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域の上に更に熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程を含むことを特徴とする。
請求項４に記載の三次元構造体の製造方法は、前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域の上に更に前記高融点金属を堆積させた後、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の三次元構造体の製造方法は、前記高融点金属がチタン、クロム、ニッケルのいずれかを含む金属であることを特徴とする。
請求項６に記載の三次元構造体の製造方法は、前記熱による酸化後も導電性を有する金属がアルミニウム、ニッケル、銅、銀のいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の三次元構造体の製造方法は、シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に金又は白金よりも融点の高いチタン、クロム、ニッケルのいずれかを堆積させた後、金又は白金を堆積させる金属堆積工程と、前記シリコン基板を熱により酸化させて前記金又は白金の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記金又は白金の形成領域の上に更に前記チタン、クロム、ニッケルのいずれかを堆積させた後、金又は白金を堆積させる金属堆積工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の三次元構造体は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の三次元構造体の製造方法によって製造されていることを特徴とする。
請求項９に記載の三次元構造体は、請求項４に記載の三次元構造体の製造方法によって製造された三次元構造体であって、電極パッドの形成領域の断面構造が、前記高融点金属の上に金又は白金が堆積された第１層と該第１層の上に前記高融点金属が堆積されかつ該高融点金属の上に金又は白金が堆積された第２層とからなり、前記高融点金属がチタン、クロム、ニッケルのいずれかを含む金属であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させた後、シリコン基板を熱により酸化させて熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成したので、三次元構造体の製造効率の低下を招くことなく、シリコン基板に電極パッドを形成できる。
なお、熱酸化絶縁領域形成防止用金属には、熱により酸化しにくい金又は白金又は熱による酸化後も導電性を有する金属（アルミニウム、ニッケル、銅又は銀）を用いることができる。
【００１５】
特に、電極パッドの形成領域に熱酸化絶縁領域形成防止用金属よりも融点の高い高融点金属の堆積後に、シリコン基板を高温に加熱して熱により酸化させることにした場合であっても、その高融点金属の表面が熱酸化絶縁領域形成防止用金属により保護されているので、その高融点金属の熱による酸化が防止され、その高融点金属の導電性が確保されるという効果がある。
【００１６】
更に、シリコン基板を熱により酸化させた後に、再度、電極パッドの形成領域に熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる構成とすれば、ワイヤーボンディングの際に電極パッドと配線との密着力を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明に係る三次元構造体としてのＭＥＭＳ走査型ミラーの実施例を示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図２】図２は本発明によるＭＥＭＳ走査型ミラーの製造方法の実施例を示す説明図であって、（ａ）は準備工程の説明図、（ｂ）はシリコンからなるデバイス層への微細構造体の形成工程の説明図、（ｃ）はシリコン基板としてのシリコンウエハの接合工程の説明図、（ｄ）は最上層のデバイス層の形成工程の説明図、（ｅ）はシリコン基板からなるハンドル層へのマスクの形成工程の説明図である。
【図３】図３は本発明に係るＭＥＭＳ走査型ミラーの製造方法の実施例を示す説明図であって、（ａ）は図２（ｅ）に示す最上層のデバイス層への微細構造体と電極パッドの形成領域とを同時に形成すると共にハンドル層へ空洞を形成する工程の説明図、（ｂ）は電極パッドの形成領域を露呈させかつマスク部材により残余の領域を遮蔽して電極パッドの形成領域に金よりも融点の高い金属を堆積させた後、金をその金属の上に堆積させる工程の説明図、（ｃ）は（ｂ）に示すシリコンの表面に熱による酸化膜を形成する工程の説明図、（ｄ）は熱による酸化膜形成後の三次元微細構造体の電極パッドの形成領域とミラー面とを露呈させかつ残余の領域をマスク部材により遮蔽して電極パッドの形成領域とミラー面とに、堆積された金よりも融点の高い金属を堆積させた後、更に金を堆積させる工程の説明図である。
【図４】図４は熱による酸化膜の形成状態の説明図であって、（ａ）は図３（ｂ）に示す三次元構造体の側面部分の部分拡大図、（ｂ）は図３（ｃ）に示す三次元構造体の側面部分に形成された熱による酸化膜を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１８】
以下に、図面を参照しつつ、本発明に係る三次元構造体及びその製造方法を説明する。
（三次元構造体の一例）
図１は、本発明に係る三次元構造体としての１つの段差付き静電櫛歯アクチュエータを有するＭＥＭＳ走査型ミラーの模式図を示している。
【００１９】
このＭＥＭＳ走査型ミラーは、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、３層構造を呈しており、最上層のデバイス層Ｔ、最下層のハンドル層Ｈ及びこれらの間に存在するデバイス層Ｂからなる。
【００２０】
デバイス層Ｔ、デバイス層Ｂはｎ型又はｐ型にドープされた導電性のシリコンからなる。ハンドル層Ｈには絶縁性若しくは導電性シリコンが用いられる。これらの各層の間は、絶縁層Ｉによって電気的に絶縁されている。絶縁層Ｉは、ハンドル層Ｈがシリコンの場合、シリコン酸化物であることが好ましい。
【００２１】
そのハンドル層Ｈには空洞ＨＯが形成されている。各デバイス層Ｔ、デバイス層Ｂに形成される静電櫛歯アクチュエータの三次元微細構造体はその空洞ＨＯの上方に位置する。この各デバイス層Ｔ、デバイス層Ｂに形成される静電櫛歯アクチュエータの微細構成要素については、各層を示す符号Ｔ、Ｂに添字を付して説明する。
【００２２】
デバイス層Ｂに形成される静電櫛歯アクチュエータの三次元微細構造体はミラー板１０Ｂ、可動櫛歯１１Ｂ、軸１３Ｂ、ばね１４Ｂ及び枠１５Ｂである。これらの各三次元微細構造体の全ては一体とされ、電気的に等電位とされる。
【００２３】
ミラー板１０Ｂには、一方向に伸びる一対の軸１３Ｂが形成されている。その一対の軸１３Ｂは、ばね１４Ｂを介して枠１５Ｂに連結されている。軸１３Ｂの途中には、可動櫛歯１１Ｂが形成されている。なお、ミラー板１０Ｂの表面には、金Ａｕ又は白金Ｐｔ等による膜が形成されていてもよい。
【００２４】
デバイス層Ｔには、三次元微細構造体として、右固定櫛歯１２Ｔ１、左固定櫛歯１２Ｔ２、右土台１６Ｔ１及び左土台１６Ｔ２、パッド形成領域用土台１６Ｔ３、１６Ｔ４、電極パッド１６Ｐ１、１６Ｐ２、１６Ｐ３、１６Ｐ４がそれぞれ形成されている。
【００２５】
右固定櫛歯１２Ｔ１、左固定櫛歯１２Ｔ２は、それぞれ右土台１６Ｔ１、左土台１６Ｔ２に一体に形成され、電気的にはこれらと同電位とされる。右土台１６Ｔ１、左土台１６Ｔ２の電位は、互いに独立に設定可能である。
【００２６】
パッド形成領域用土台１６Ｔ３、１６Ｔ４と右土台１６Ｔ１、左土台１６Ｔ２とは溝４１３によって区切られ、パッド形成領域用土台１６Ｔ３、１６Ｔ４、右土台１６Ｔ１、左土台１６Ｔ２はそれぞれ電気的に絶縁されている。
【００２７】
この実施例では、電極パッド１６Ｐ１は右土台１６Ｔ１の電極パッド形成領域に形成され、電極パッド１６Ｐ２は、左土台１６Ｔ２の電極パッド形成領域に形成されている。電極パッド１６Ｐ３は、パッド形成領域用土台１６Ｔ３の電極パッド形成領域に形成され、電極パッド１６Ｐ４は、パッド形成領域用土台１６Ｔ４のパッド形成領域に形成されている。
その電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４は、枠１５Ｂに電気的に接続されている。
【００２８】
また、この実施例では、各電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４は、金Ａｕ又は白金Ｐｔよりも融点の高い金属としてのチタンＴｉの上に金Ａｕ又は白金Ｐｔが堆積された第１層とこの第１層の上にチタンＴｉが堆積されかつこのチタンＴｉの上に金Ａｕ又は白金Ｐｔが堆積された第２層とからなる構成とされている。この成膜工程については、後に詳述する。
【００２９】
デバイス層Ｂには、その表面が優れた鏡面を有するシリコン基板としてのシリコンウエハが用いられ得る。このデバイス層Ｂとハンドル層Ｈとを絶縁層Ｉを介して接合した材料がＭＥＭＳ走査型ミラーの作製用に提供され得る。
【００３０】
デバイス層Ｂ、絶縁層Ｉ、ハンドル層Ｈがあらかじめ一体化されたシリコン基板としてのＳＯＩウエハを用いても良い。ＳＯＩウエハのデバイス層Ｂの表面は、優れた鏡面状態に仕上げることができる。
【００３１】
いずれの材料を用いてＭＥＭＳ走査型ミラーを作製する場合でも、デバイス層Ｂの優れた鏡面をそのまま用いることにより、鏡面性の良好なミラー板１０Ｂを実現することができる。
【００３２】
このＭＥＭＳ走査型ミラーでは、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すようにデバイス層Ｔで定義される最上面ＴＯＰＳよりも下にミラー板１０Ｂの表面１０ＢＳが位置している。
【００３３】
可動櫛歯１１Ｂは右固定櫛歯１２Ｔ１、左固定櫛歯１２Ｔ２に対して段差をもって交差指状に位置している。可動櫛歯１１Ｂと固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２間に電圧が印加されると、静電エネルギーが上昇し、可動櫛歯１１Ｂ、すなわち、ミラー板１０ＢにＸ−Ｘ’軸回転方向のトルクが発生する。
【００３４】
このＭＥＭＳ走査型ミラーの駆動方法は、従来のＭＥＭＳ走査型ミラーの駆動方法と同じである。ミラー板１０Ｂの回転は、図１（ａ）に示すＸ−Ｘ’軸に生じる。
好ましくは、デバイス層Ｂ全体は接地（符号ＧＮＤで示す）され、固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２にそれぞれ電圧Ｖ１、Ｖ２を印加することにより、ＭＥＭＳ走査型ミラー（デバイス）が駆動される。
【００３５】
例えば、ＤＣ駆動の場合、左右固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２のいずれか一方へのＤＣ電圧の印加又は両固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２への異なるＤＣ電圧の印加によりミラー板１０Ｂを回転させることができる。また、共振駆動の場合、例えば、周期的電圧を左右固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２のいずれか一方又は両固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２に印加する。
【００３６】
（三次元構造体の製造方法）
この図１に示す１つの段差付き静電櫛歯アクチュエータを有するＭＥＭＳ走査型ミラーの製造方法の一例を図２ないし図４を参照しつつ説明する。この図２、図３に示す模式図は、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面に対応している。
【００３７】
１．準備工程
図２（ａ）はＭＥＭＳ走査型ミラーの各三次元微細構造体を形成する前のシリコン基板としてのウエハＭＭの図１のＡ−Ａ’線に相当する断面図を示している。
【００３８】
ウエハＭＭは、デバイス層Ｂとハンドル層Ｈとが絶縁層Ｉを介して一体に形成されている。デバイス層Ｂの表面ＢＳは加工前にあらかじめ鏡面仕上げされている。
デバイス層Ｂ、ハンドル層Ｈはシリコンであり、絶縁層Ｉはシリコン酸化膜である。ここでは、ハンドル層Ｈの表面ＨＳにもシリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）が形成されている。
【００３９】
ウエハＭＭには、市販のＳＯＩ（Silicon-on-Insulator）ウエハを用いることができる。シリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）には、後加工において利用する第１アラインメントマーク（図示を略す）を形成する。
【００４０】
この第１アラインメントマークは、シリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）上にあらかじめ感光性レジストを用いてアライメントパターンを形成した後、フッ化水素、緩衝フッ化水素により感光性レジストで覆われていない部分のシリコン酸化膜をエッチングにより除去することにより形成できる。感光性レジストは、エッチング後、例えば、アセトン洗浄により除去できる。
【００４１】
２．デバイス層ＢへのＭＥＭＳ走査ミラーの下層三次元微細構造体の形成工程
デバイス層Ｂに、ミラー板１０Ｂ、可動櫛歯１１Ｂ、軸１３Ｂ、ばね１４Ｂ、枠１５Ｂに対応する下層三次元微細構造体１０Ｂ’、１１Ｂ’、１３Ｂ’、１４Ｂ’、１５Ｂ’を形成する。図２（ｂ）にはその下層三次元微細構造体１０Ｂ’、１１Ｂ’、１５Ｂ’が示されている。
【００４２】
この加工は、第１アラインメントマークを用いて、あらかじめ、デバイス層Ｂの表面に感光性レジストでこの構造体に対応するパタ−ンを形成した後、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）法を用いて行うことができる。なお、図２（ｂ）はＤＲＩＥ後に感光性レジストを除去した状態を示している。
【００４３】
３．デバイス層Ｂへのシリコンウエハ接合工程
デバイス層Ｂに、図２（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）が表面に形成されたシリコンウエハ５２が接合される。この接合はデバイス層Ｂの最上面とシリコンウエハ５２の表面とを接触させ、例えば、１０００℃から１１００℃に加熱処理することにより行われる。
【００４４】
４．シリコンウエハのグラインディング及びラッピング工程
図２（ｃ）に示すシリコンウエハ５２をグラインディング及びラッピングすることにより、シリコンウエハ５２の厚みを減少させ、図２（ｄ）に示すように、所定の厚さを有する上層のデバイス層Ｔを形成する。
【００４５】
従来のＭＥＭＳ走査型ミラーでは、貼り合せウエハの最上面にグラインディング、ラッピング、研磨加工を施して得られる表面がミラーに供せられる。
研磨後の表面状態は鏡面性能（ミラー性能）を決定するため、従来の加工に許容される表面精度が厳しく要求される。
【００４６】
また、従来の加工が施されるシリコンウエハの下部に貼り合せられたシリコンウエハの下部、とりわけ、ミラー板に相当する部分の下に空洞が形成されている場合、ウエハ面内の加工の均一性が劣化し、優れた鏡面性をもつミラー板を歩留りよく得ることが困難である。
【００４７】
これに対して、この実施例よれば、ミラー板はデバイスの最上面ではなく、あらかじめ鏡面加工されたウエハの表面に形成されるので、鏡面仕上げのための研磨加工を省略できる。
【００４８】
５．ハンドル層Ｈへのマスクの形成工程
ハンドル層Ｈに空洞ＨＯを形成するエッチング工程で用いるマスク５１を形成するために、図２（ｅ）に示すように、ハンドル層Ｈの表面ＨＳのシリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）の一部を除去する。
【００４９】
マスク５１の形成には、第１アラインメントマークを用い、シリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）上に予め感光性レジストでパタン形成した後、フッ化水素、緩衝フッ化水素により感光性レジストで覆われていない部分のシリコン酸化膜をエッチングにより除去することにより、マスク５１が得られる。
【００５０】
なお、エッチング後に感光性レジストは、アセトン洗浄等により除去される。なお、DRIE時に用いるこのマスク５１は、少なくともミラー板１０Ｂ、可動櫛歯１１Ｂに対応する構造体の下の部分が開口となるように形成する。
【００５１】
６．デバイス層ＴにＭＥＭＳ走査ミラーの三次元微細構造体と電極パッドＰ３、Ｐ４の形成領域とを形成し、かつ、デバイス層Ｂに三次元微細構造体を形成し、しかも、ハンドル層Ｈに空洞ＨＯを同時に形成する工程
【００５２】
図３（ａ）ないし図３（ｄ）は、デバイス層ＴにＭＥＭＳ走査ミラーの三次元微細構造体と電極パッドＰ３、Ｐ４の形成領域とを形成し、かつ、デバイス層Ｂに三次元微細構造体を形成し、しかも、ハンドル層Ｈに空洞ＨＯを同時に形成する工程を説明するための工程図である。
【００５３】
デバイス層Ｔには、図３（ａ）に示すように、三次元微細構造体としての右固定櫛歯１２Ｔ１、左固定櫛歯１２Ｔ２、右土台１６Ｔ１、左土台１６Ｔ２が形成される。
同時に、パッド形成領域用土台１６Ｔ３、１６Ｔ４を形成するための溝４１３が形成されると共に、パッド形成領域用土台１６Ｔ３、１６Ｔ４に電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４の形成領域１６Ｐ３’、１６Ｐ４’が形成される。また、同時にハンドル層Ｈに空洞ＨＯが形成される。
【００５４】
ついで、マスク部材４１４がデバイス層Ｔの表面にセットされる。このマスク部材４１４には、電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４の形成領域１６Ｐ３’、１６Ｐ４’に対応する開口４１４’と電極パッド１６Ｐ１、１６Ｐ２の形成領域に対応する開口（図示を略す）とが形成されている。
【００５５】
このマスク部材４１４は、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４の形成領域を露呈させかつ残余の領域を遮蔽する機能を有する。
ついで、例えば、真空蒸着法により、図３（ｂ）に示すように、電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４の形成領域１６Ｐ３’、１６Ｐ４’に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属よりも融点の高い高融点金属としてのチタンＴｉを蒸着した後、このチタンＴｉの上に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属としての金Ａｕを蒸着する。同時に、電極パッド１６Ｐ１、１６Ｐ２の形成領域にもチタンＴｉを蒸着した後、このチタンＴｉの上に金Ａｕを蒸着する。
【００５６】
ついで、マスク部材４１４を取り除いて、図３（ｃ）に示すように、この三次元構造体を熱により酸化させる。
ここでは、この三次元構造体を空気中で１１００度で酸化させた。
【００５７】
これにより、この三次元構造体の表面全体に熱による酸化膜ＳｉＯ2が形成される。金Ａｕは化学的に安定しているので、酸化されない。チタンＴｉは金Ａｕにより被覆されて保護されているので、熱による酸化が防止され、導電性を保っている。
なお、金Ａｕは三次元構造体を空気中で１１００度で酸化させる際に、その表面粗さが増加する。
【００５８】
ついで、マスク部材４１５が、図３（ｄ）に示すように、デバイス層Ｔの表面にセットされる。このマスク部材４１５には、電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４の形成領域１６Ｐ３’、１６Ｐ４’に対応する開口４１５’と、ミラー板１０Ｂに対応する形状の開口４１５”と、電極パッド１６Ｐ１、１６Ｐ２の形成領域に対応する開口（図示を略す）とが形成されている。
【００５９】
ついで、例えば、真空蒸着法により、図３（ｄ）に示すように、電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４の形成領域１６Ｐ３’、１６Ｐ４’に堆積された金Ａｕの上にチタンＴｉを蒸着した後、このチタンＴｉの上に再度金Ａｕを蒸着する。同時に、電極パッド１６Ｐ１、１６Ｐ２の形成領域に堆積された金Ａｕの上にもチタンＴｉを蒸着した後、このチタンＴｉの上に再度金Ａｕを蒸着する。
【００６０】
また、ミラー板１０Ｂの表面にもチタンＴｉを蒸着した後、金Ａｕを蒸着する。
このように、この実施例によれば、シリコン基板に、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４を形成する際に、チタンＴｉを介して金Ａｕ又は白金Ｐｔを蒸着することにしたので、シリコン基板に電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４の形成途中で熱処理によりシリコン基板を酸化させた場合でも、金Ａｕ又は白金Ｐｔがシリコン基板から剥離することが防止される。
【００６１】
また、図４（ａ）に示すように、ウエハＭＭの側面に凹凸箇所ＴＢ、ＢＨがある場合であっても、熱酸化により、図４（ｂ）に示すように、シリコン基板の側面の凹凸箇所ＴＢ、ＢＨの表面にも熱による酸化膜が形成されるので、粒子がこの凹凸箇所ＴＢ、ＢＨに付着していた場合でも、このＭＥＭＳ走査型ミラーへの電圧印加時にこの粒子の存在に起因する短絡を防止でき、動作性能の向上を図ることができる。
【００６２】
また、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４の形成領域の断面構造を、チタンＴｉの上に金Ａｕ又は白金Ｐｔが堆積された第１層と、この第１層の上にチタンＴｉが堆積されかつチタンＴｉの上に金Ａｕ又は白金Ｐｔが堆積された第２層とからなる構造とし、熱処理により荒れた第１層の金Ａｕ又は白金Ｐｔの上にチタンＴｉを介して金Ａｕ又は白金Ｐｔを堆積させて、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４の表面を清浄な面に修復することにしたので、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４にワイヤーボンディングを行う際に金Ａｕ又は白金Ｐｔの剥離を防止することができ、ワイヤーボンディング時の密着力を高めることができる。
【００６３】
また、この実施例では、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４の形成領域に高融点金属としてのチタンＴｉ、熱酸化絶縁領域形成防止用金属としての金Ａｕ等を真空蒸着法により堆積させることにしたが、化学気相成長法（ＣＶＤ）、スパッタリング法、メッキ等の方法を用いて、チタンＴｉ、金Ａｕ等の金属を堆積させることもできる。
【００６４】
また、この実施例では、チタンＴｉの上に金Ａｕ又は白金Ｐｔを堆積させる構成としたが、金又は白金よりも融点の高い高融点金属としてのクロムＣｒやニッケルNiの上に熱酸化絶縁領域形成防止用金属としての金Ａｕ又は白金Ｐｔを堆積させる構成とすることもできる。
【００６５】
更に、金Ａｕ又は白金Ｐｔに限らず、熱酸化絶縁領域形成防止用金属として熱による酸化後も導電性を呈する金属、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅、銀のいずれかを電極パッドの形成領域に直接堆積、又は、チタンＴｉ、クロムＣｒ、ニッケルNiいずれかの上に堆積させる構成とすることもできる。
なお、これらの金Ａｕ、白金Ｐｔ又は熱による酸化後も導電性を呈する金属は、その他の金属と組み合わせても良い。
【００６６】
また、この実施例では、マスク部材を用いているが、マスク部材は必須の必要性はなく、更に、三次元構造体の一例としてMEMS走査型ミラーを示したが、半導体集積回路にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
B、T…デバイス層（シリコン基板）
H…ハンドル層（シリコン基板）
１６P３、１６P４…電極パッド
１６P３’、１６P４’…形成領域
４１４…マスク部材
Ａｕ…金
ＳiO2…シリコン酸化膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板を用いて三次元微細構造体を構築する三次元構造体の製造方法及びこの製造方法によって製造された三次元構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコン基板を用いて三次元微細構造体を構築する三次元構造体の製造方法、例えば、三次元構造体としての櫛歯型静電アクチュエータの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
その特許文献１には、ＳＯI基板を使用して三次元構造体としての微小可動体デバイスの電極を形成する際に、絶縁層をエッチングにより除去する技術が開示されている。
また、その特許文献１は、この絶縁層をエッチングにより除去する際の異物の混入により、単結晶シリコン基板とその上方に位置する単結晶シリコン層とが異物を介して電気的に短絡するとの問題点を提起すると共にその解決策を提案している。
【０００４】
更に、この特許文献１には、その単結晶シリコンを熱酸化することにより、異方性エッチングの際の可動体及び構造体の側壁保護膜として機能させることも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４２２６２４号（段落００１０、００５４ないし００５７参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この従来のシリコン基板を用いて三次元微細構造体を構築する三次元構造体の製造方法は、エッチングにより熱酸化膜をフッ酸で除去した後、電極パッドを成膜形成するもので、電極パッドの形成の際にシリコン基板に形成した熱酸化膜を除去しなければならず、三次元構造体の製造効率の低下を招くという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、三次元構造体の製造効率の低下を招くことなく、電極パッドをシリコン基板に形成可能な三次元構造体の製造方法及びこの製造方法によって製造された三次元構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の三次元構造体の製造方法は、シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程と、前記シリコン基板を熱により酸化させて前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程とを含み、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属が、金又は白金又は熱による酸化後も導電性を有する金属であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の三次元構造体の製造方法は、シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属よりも融点の高い高融点金属を堆積させた後、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程と、
前記シリコン基板を熱により酸化させて熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程とを含み、
前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属が、金又は白金又は熱による酸化後も導電性を有する金属であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の三次元構造体の製造方法は、前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域の上に更に熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程を含むことを特徴とする。
請求項４に記載の三次元構造体の製造方法は、前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域の上に更に前記高融点金属を堆積させた後、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の三次元構造体の製造方法は、前記高融点金属がチタン、クロム、ニッケルのいずれかを含む金属であることを特徴とする。
請求項６に記載の三次元構造体の製造方法は、前記熱による酸化後も導電性を有する金属がアルミニウム、ニッケル、銅、銀のいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の三次元構造体の製造方法は、シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に金又は白金よりも融点の高いチタン、クロム、ニッケルのいずれかを堆積させた後、金又は白金を堆積させる金属堆積工程と、前記シリコン基板を熱により酸化させて前記金又は白金の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記金又は白金の形成領域の上に更に前記チタン、クロム、ニッケルのいずれかを堆積させた後、金又は白金を堆積させる金属堆積工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の三次元構造体は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の三次元構造体の製造方法によって製造されていることを特徴とする。
請求項９に記載の三次元構造体は、請求項４に記載の三次元構造体の製造方法によって製造された三次元構造体であって、電極パッドの形成領域の断面構造が、前記高融点金属の上に金又は白金が堆積された第１層と該第１層の上に前記高融点金属が堆積されかつ該高融点金属の上に金又は白金が堆積された第２層とからなり、前記高融点金属がチタン、クロム、ニッケルのいずれかを含む金属であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させた後、シリコン基板を熱により酸化させて熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成したので、三次元構造体の製造効率の低下を招くことなく、シリコン基板に電極パッドを形成できる。
なお、熱酸化絶縁領域形成防止用金属には、熱により酸化しにくい金又は白金又は熱による酸化後も導電性を有する金属（アルミニウム、ニッケル、銅又は銀）を用いることができる。
【００１５】
特に、電極パッドの形成領域に熱酸化絶縁領域形成防止用金属よりも融点の高い高融点金属の堆積後に、シリコン基板を高温に加熱して熱により酸化させることにした場合であっても、その高融点金属の表面が熱酸化絶縁領域形成防止用金属により保護されているので、その高融点金属の熱による酸化が防止され、その高融点金属の導電性が確保されるという効果がある。
【００１６】
更に、シリコン基板を熱により酸化させた後に、再度、電極パッドの形成領域に熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる構成とすれば、ワイヤーボンディングの際に電極パッドと配線との密着力を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明に係る三次元構造体としてのＭＥＭＳ走査型ミラーの実施例を示す説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図２】図２は本発明によるＭＥＭＳ走査型ミラーの製造方法の実施例を示す説明図であって、（ａ）は準備工程の説明図、（ｂ）はシリコンからなるデバイス層への微細構造体の形成工程の説明図、（ｃ）はシリコン基板としてのシリコンウエハの接合工程の説明図、（ｄ）は最上層のデバイス層の形成工程の説明図、（ｅ）はシリコン基板からなるハンドル層へのマスクの形成工程の説明図である。
【図３】図３は本発明に係るＭＥＭＳ走査型ミラーの製造方法の実施例を示す説明図であって、（ａ）は図２（ｅ）に示す最上層のデバイス層への微細構造体と電極パッドの形成領域とを同時に形成すると共にハンドル層へ空洞を形成する工程の説明図、（ｂ）は電極パッドの形成領域を露呈させかつマスク部材により残余の領域を遮蔽して電極パッドの形成領域に金よりも融点の高い金属を堆積させた後、金をその金属の上に堆積させる工程の説明図、（ｃ）は（ｂ）に示すシリコンの表面に熱による酸化膜を形成する工程の説明図、（ｄ）は熱による酸化膜形成後の三次元微細構造体の電極パッドの形成領域とミラー面とを露呈させかつ残余の領域をマスク部材により遮蔽して電極パッドの形成領域とミラー面とに、堆積された金よりも融点の高い金属を堆積させた後、更に金を堆積させる工程の説明図である。
【図４】図４は熱による酸化膜の形成状態の説明図であって、（ａ）は図３（ｂ）に示す三次元構造体の側面部分の部分拡大図、（ｂ）は図３（ｃ）に示す三次元構造体の側面部分に形成された熱による酸化膜を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１８】
以下に、図面を参照しつつ、本発明に係る三次元構造体及びその製造方法を説明する。
（三次元構造体の一例）
図１は、本発明に係る三次元構造体としての１つの段差付き静電櫛歯アクチュエータを有するＭＥＭＳ走査型ミラーの模式図を示している。
【００１９】
このＭＥＭＳ走査型ミラーは、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、３層構造を呈しており、最上層のデバイス層Ｔ、最下層のハンドル層Ｈ及びこれらの間に存在するデバイス層Ｂからなる。
【００２０】
デバイス層Ｔ、デバイス層Ｂはｎ型又はｐ型にドープされた導電性のシリコンからなる。ハンドル層Ｈには絶縁性若しくは導電性シリコンが用いられる。これらの各層の間は、絶縁層Ｉによって電気的に絶縁されている。絶縁層Ｉは、ハンドル層Ｈがシリコンの場合、シリコン酸化物であることが好ましい。
【００２１】
そのハンドル層Ｈには空洞ＨＯが形成されている。各デバイス層Ｔ、デバイス層Ｂに形成される静電櫛歯アクチュエータの三次元微細構造体はその空洞ＨＯの上方に位置する。この各デバイス層Ｔ、デバイス層Ｂに形成される静電櫛歯アクチュエータの微細構成要素については、各層を示す符号Ｔ、Ｂに添字を付して説明する。
【００２２】
デバイス層Ｂに形成される静電櫛歯アクチュエータの三次元微細構造体はミラー板１０Ｂ、可動櫛歯１１Ｂ、軸１３Ｂ、ばね１４Ｂ及び枠１５Ｂである。これらの各三次元微細構造体の全ては一体とされ、電気的に等電位とされる。
【００２３】
ミラー板１０Ｂには、一方向に伸びる一対の軸１３Ｂが形成されている。その一対の軸１３Ｂは、ばね１４Ｂを介して枠１５Ｂに連結されている。軸１３Ｂの途中には、可動櫛歯１１Ｂが形成されている。なお、ミラー板１０Ｂの表面には、金Ａｕ又は白金Ｐｔ等による膜が形成されていてもよい。
【００２４】
デバイス層Ｔには、三次元微細構造体として、右固定櫛歯１２Ｔ１、左固定櫛歯１２Ｔ２、右土台１６Ｔ１及び左土台１６Ｔ２、パッド形成領域用土台１６Ｔ３、１６Ｔ４、電極パッド１６Ｐ１、１６Ｐ２、１６Ｐ３、１６Ｐ４がそれぞれ形成されている。
【００２５】
右固定櫛歯１２Ｔ１、左固定櫛歯１２Ｔ２は、それぞれ右土台１６Ｔ１、左土台１６Ｔ２に一体に形成され、電気的にはこれらと同電位とされる。右土台１６Ｔ１、左土台１６Ｔ２の電位は、互いに独立に設定可能である。
【００２６】
パッド形成領域用土台１６Ｔ３、１６Ｔ４と右土台１６Ｔ１、左土台１６Ｔ２とは溝４１３によって区切られ、パッド形成領域用土台１６Ｔ３、１６Ｔ４、右土台１６Ｔ１、左土台１６Ｔ２はそれぞれ電気的に絶縁されている。
【００２７】
この実施例では、電極パッド１６Ｐ１は右土台１６Ｔ１の電極パッド形成領域に形成され、電極パッド１６Ｐ２は、左土台１６Ｔ２の電極パッド形成領域に形成されている。電極パッド１６Ｐ３は、パッド形成領域用土台１６Ｔ３の電極パッド形成領域に形成され、電極パッド１６Ｐ４は、パッド形成領域用土台１６Ｔ４のパッド形成領域に形成されている。
その電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４は、枠１５Ｂに電気的に接続されている。
【００２８】
また、この実施例では、各電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４は、金Ａｕ又は白金Ｐｔよりも融点の高い金属としてのチタンＴｉの上に金Ａｕ又は白金Ｐｔが堆積された第１層とこの第１層の上にチタンＴｉが堆積されかつこのチタンＴｉの上に金Ａｕ又は白金Ｐｔが堆積された第２層とからなる構成とされている。この成膜工程については、後に詳述する。
【００２９】
デバイス層Ｂには、その表面が優れた鏡面を有するシリコン基板としてのシリコンウエハが用いられ得る。このデバイス層Ｂとハンドル層Ｈとを絶縁層Ｉを介して接合した材料がＭＥＭＳ走査型ミラーの作製用に提供され得る。
【００３０】
デバイス層Ｂ、絶縁層Ｉ、ハンドル層Ｈがあらかじめ一体化されたシリコン基板としてのＳＯＩウエハを用いても良い。ＳＯＩウエハのデバイス層Ｂの表面は、優れた鏡面状態に仕上げることができる。
【００３１】
いずれの材料を用いてＭＥＭＳ走査型ミラーを作製する場合でも、デバイス層Ｂの優れた鏡面をそのまま用いることにより、鏡面性の良好なミラー板１０Ｂを実現することができる。
【００３２】
このＭＥＭＳ走査型ミラーでは、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すようにデバイス層Ｔで定義される最上面ＴＯＰＳよりも下にミラー板１０Ｂの表面１０ＢＳが位置している。
【００３３】
可動櫛歯１１Ｂは右固定櫛歯１２Ｔ１、左固定櫛歯１２Ｔ２に対して段差をもって交差指状に位置している。可動櫛歯１１Ｂと固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２間に電圧が印加されると、静電エネルギーが上昇し、可動櫛歯１１Ｂ、すなわち、ミラー板１０ＢにＸ−Ｘ’軸回転方向のトルクが発生する。
【００３４】
このＭＥＭＳ走査型ミラーの駆動方法は、従来のＭＥＭＳ走査型ミラーの駆動方法と同じである。ミラー板１０Ｂの回転は、図１（ａ）に示すＸ−Ｘ’軸に生じる。
好ましくは、デバイス層Ｂ全体は接地（符号ＧＮＤで示す）され、固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２にそれぞれ電圧Ｖ１、Ｖ２を印加することにより、ＭＥＭＳ走査型ミラー（デバイス）が駆動される。
【００３５】
例えば、ＤＣ駆動の場合、左右固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２のいずれか一方へのＤＣ電圧の印加又は両固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２への異なるＤＣ電圧の印加によりミラー板１０Ｂを回転させることができる。また、共振駆動の場合、例えば、周期的電圧を左右固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２のいずれか一方又は両固定櫛歯１２Ｔ１、１２Ｔ２に印加する。
【００３６】
（三次元構造体の製造方法）
この図１に示す１つの段差付き静電櫛歯アクチュエータを有するＭＥＭＳ走査型ミラーの製造方法の一例を図２ないし図４を参照しつつ説明する。この図２、図３に示す模式図は、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面に対応している。
【００３７】
１．準備工程
図２（ａ）はＭＥＭＳ走査型ミラーの各三次元微細構造体を形成する前のシリコン基板としてのウエハＭＭの図１のＡ−Ａ’線に相当する断面図を示している。
【００３８】
ウエハＭＭは、デバイス層Ｂとハンドル層Ｈとが絶縁層Ｉを介して一体に形成されている。デバイス層Ｂの表面ＢＳは加工前にあらかじめ鏡面仕上げされている。
デバイス層Ｂ、ハンドル層Ｈはシリコンであり、絶縁層Ｉはシリコン酸化膜である。ここでは、ハンドル層Ｈの表面ＨＳにもシリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）が形成されている。
【００３９】
ウエハＭＭには、市販のＳＯＩ（Silicon-on-Insulator）ウエハを用いることができる。シリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）には、後加工において利用する第１アラインメントマーク（図示を略す）を形成する。
【００４０】
この第１アラインメントマークは、シリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）上にあらかじめ感光性レジストを用いてアライメントパターンを形成した後、フッ化水素、緩衝フッ化水素により感光性レジストで覆われていない部分のシリコン酸化膜をエッチングにより除去することにより形成できる。感光性レジストは、エッチング後、例えば、アセトン洗浄により除去できる。
【００４１】
２．デバイス層ＢへのＭＥＭＳ走査ミラーの下層三次元微細構造体の形成工程
デバイス層Ｂに、ミラー板１０Ｂ、可動櫛歯１１Ｂ、軸１３Ｂ、ばね１４Ｂ、枠１５Ｂに対応する下層三次元微細構造体１０Ｂ’、１１Ｂ’、１３Ｂ’、１４Ｂ’、１５Ｂ’を形成する。図２（ｂ）にはその下層三次元微細構造体１０Ｂ’、１１Ｂ’、１５Ｂ’が示されている。
【００４２】
この加工は、第１アラインメントマークを用いて、あらかじめ、デバイス層Ｂの表面に感光性レジストでこの構造体に対応するパタ−ンを形成した後、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）法を用いて行うことができる。なお、図２（ｂ）はＤＲＩＥ後に感光性レジストを除去した状態を示している。
【００４３】
３．デバイス層Ｂへのシリコンウエハ接合工程
デバイス層Ｂに、図２（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）が表面に形成されたシリコンウエハ５２が接合される。この接合はデバイス層Ｂの最上面とシリコンウエハ５２の表面とを接触させ、例えば、１０００℃から１１００℃に加熱処理することにより行われる。
【００４４】
４．シリコンウエハのグラインディング及びラッピング工程
図２（ｃ）に示すシリコンウエハ５２をグラインディング及びラッピングすることにより、シリコンウエハ５２の厚みを減少させ、図２（ｄ）に示すように、所定の厚さを有する上層のデバイス層Ｔを形成する。
【００４５】
従来のＭＥＭＳ走査型ミラーでは、貼り合せウエハの最上面にグラインディング、ラッピング、研磨加工を施して得られる表面がミラーに供せられる。
研磨後の表面状態は鏡面性能（ミラー性能）を決定するため、従来の加工に許容される表面精度が厳しく要求される。
【００４６】
また、従来の加工が施されるシリコンウエハの下部に貼り合せられたシリコンウエハの下部、とりわけ、ミラー板に相当する部分の下に空洞が形成されている場合、ウエハ面内の加工の均一性が劣化し、優れた鏡面性をもつミラー板を歩留りよく得ることが困難である。
【００４７】
これに対して、この実施例よれば、ミラー板はデバイスの最上面ではなく、あらかじめ鏡面加工されたウエハの表面に形成されるので、鏡面仕上げのための研磨加工を省略できる。
【００４８】
５．ハンドル層Ｈへのマスクの形成工程
ハンドル層Ｈに空洞ＨＯを形成するエッチング工程で用いるマスク５１を形成するために、図２（ｅ）に示すように、ハンドル層Ｈの表面ＨＳのシリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）の一部を除去する。
【００４９】
マスク５１の形成には、第１アラインメントマークを用い、シリコン酸化膜（絶縁層Ｉ）上に予め感光性レジストでパタン形成した後、フッ化水素、緩衝フッ化水素により感光性レジストで覆われていない部分のシリコン酸化膜をエッチングにより除去することにより、マスク５１が得られる。
【００５０】
なお、エッチング後に感光性レジストは、アセトン洗浄等により除去される。なお、DRIE時に用いるこのマスク５１は、少なくともミラー板１０Ｂ、可動櫛歯１１Ｂに対応する構造体の下の部分が開口となるように形成する。
【００５１】
６．デバイス層ＴにＭＥＭＳ走査ミラーの三次元微細構造体と電極パッドＰ３、Ｐ４の形成領域とを形成し、かつ、デバイス層Ｂに三次元微細構造体を形成し、しかも、ハンドル層Ｈに空洞ＨＯを同時に形成する工程
【００５２】
図３（ａ）ないし図３（ｄ）は、デバイス層ＴにＭＥＭＳ走査ミラーの三次元微細構造体と電極パッドＰ３、Ｐ４の形成領域とを形成し、かつ、デバイス層Ｂに三次元微細構造体を形成し、しかも、ハンドル層Ｈに空洞ＨＯを同時に形成する工程を説明するための工程図である。
【００５３】
デバイス層Ｔには、図３（ａ）に示すように、三次元微細構造体としての右固定櫛歯１２Ｔ１、左固定櫛歯１２Ｔ２、右土台１６Ｔ１、左土台１６Ｔ２が形成される。
同時に、パッド形成領域用土台１６Ｔ３、１６Ｔ４を形成するための溝４１３が形成されると共に、パッド形成領域用土台１６Ｔ３、１６Ｔ４に電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４の形成領域１６Ｐ３’、１６Ｐ４’が形成される。また、同時にハンドル層Ｈに空洞ＨＯが形成される。
【００５４】
ついで、マスク部材４１４がデバイス層Ｔの表面にセットされる。このマスク部材４１４には、電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４の形成領域１６Ｐ３’、１６Ｐ４’に対応する開口４１４’と電極パッド１６Ｐ１、１６Ｐ２の形成領域に対応する開口（図示を略す）とが形成されている。
【００５５】
このマスク部材４１４は、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４の形成領域を露呈させかつ残余の領域を遮蔽する機能を有する。
ついで、例えば、真空蒸着法により、図３（ｂ）に示すように、電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４の形成領域１６Ｐ３’、１６Ｐ４’に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属よりも融点の高い高融点金属としてのチタンＴｉを蒸着した後、このチタンＴｉの上に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属としての金Ａｕを蒸着する。同時に、電極パッド１６Ｐ１、１６Ｐ２の形成領域にもチタンＴｉを蒸着した後、このチタンＴｉの上に金Ａｕを蒸着する。
【００５６】
ついで、マスク部材４１４を取り除いて、図３（ｃ）に示すように、この三次元構造体を熱により酸化させる。
ここでは、この三次元構造体を空気中で１１００度で酸化させた。
【００５７】
これにより、この三次元構造体の表面全体に熱による酸化膜ＳｉＯ2が形成される。金Ａｕは化学的に安定しているので、酸化されない。チタンＴｉは金Ａｕにより被覆されて保護されているので、熱による酸化が防止され、導電性を保っている。
なお、金Ａｕは三次元構造体を空気中で１１００度で酸化させる際に、その表面粗さが増加する。
【００５８】
ついで、マスク部材４１５が、図３（ｄ）に示すように、デバイス層Ｔの表面にセットされる。このマスク部材４１５には、電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４の形成領域１６Ｐ３’、１６Ｐ４’に対応する開口４１５’と、ミラー板１０Ｂに対応する形状の開口４１５”と、電極パッド１６Ｐ１、１６Ｐ２の形成領域に対応する開口（図示を略す）とが形成されている。
【００５９】
ついで、例えば、真空蒸着法により、図３（ｄ）に示すように、電極パッド１６Ｐ３、１６Ｐ４の形成領域１６Ｐ３’、１６Ｐ４’に堆積された金Ａｕの上にチタンＴｉを蒸着した後、このチタンＴｉの上に再度金Ａｕを蒸着する。同時に、電極パッド１６Ｐ１、１６Ｐ２の形成領域に堆積された金Ａｕの上にもチタンＴｉを蒸着した後、このチタンＴｉの上に再度金Ａｕを蒸着する。
【００６０】
また、ミラー板１０Ｂの表面にもチタンＴｉを蒸着した後、金Ａｕを蒸着する。
このように、この実施例によれば、シリコン基板に、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４を形成する際に、チタンＴｉを介して金Ａｕ又は白金Ｐｔを蒸着することにしたので、シリコン基板に電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４の形成途中で熱処理によりシリコン基板を酸化させた場合でも、金Ａｕ又は白金Ｐｔがシリコン基板から剥離することが防止される。
【００６１】
また、図４（ａ）に示すように、ウエハＭＭの側面に凹凸箇所ＴＢ、ＢＨがある場合であっても、熱酸化により、図４（ｂ）に示すように、シリコン基板の側面の凹凸箇所ＴＢ、ＢＨの表面にも熱による酸化膜が形成されるので、粒子がこの凹凸箇所ＴＢ、ＢＨに付着していた場合でも、このＭＥＭＳ走査型ミラーへの電圧印加時にこの粒子の存在に起因する短絡を防止でき、動作性能の向上を図ることができる。
【００６２】
また、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４の形成領域の断面構造を、チタンＴｉの上に金Ａｕ又は白金Ｐｔが堆積された第１層と、この第１層の上にチタンＴｉが堆積されかつチタンＴｉの上に金Ａｕ又は白金Ｐｔが堆積された第２層とからなる構造とし、熱処理により荒れた第１層の金Ａｕ又は白金Ｐｔの上にチタンＴｉを介して金Ａｕ又は白金Ｐｔを堆積させて、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４の表面を清浄な面に修復することにしたので、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４にワイヤーボンディングを行う際に金Ａｕ又は白金Ｐｔの剥離を防止することができ、ワイヤーボンディング時の密着力を高めることができる。
【００６３】
また、この実施例では、電極パッド１６Ｐ１〜１６Ｐ４の形成領域に高融点金属としてのチタンＴｉ、熱酸化絶縁領域形成防止用金属としての金Ａｕ等を真空蒸着法により堆積させることにしたが、化学気相成長法（ＣＶＤ）、スパッタリング法、メッキ等の方法を用いて、チタンＴｉ、金Ａｕ等の金属を堆積させることもできる。
【００６４】
また、この実施例では、チタンＴｉの上に金Ａｕ又は白金Ｐｔを堆積させる構成としたが、金又は白金よりも融点の高い高融点金属としてのクロムＣｒやニッケルNiの上に熱酸化絶縁領域形成防止用金属としての金Ａｕ又は白金Ｐｔを堆積させる構成とすることもできる。
【００６５】
更に、金Ａｕ又は白金Ｐｔに限らず、熱酸化絶縁領域形成防止用金属として熱による酸化後も導電性を呈する金属、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅、銀のいずれかを電極パッドの形成領域に直接堆積、又は、チタンＴｉ、クロムＣｒ、ニッケルNiいずれかの上に堆積させる構成とすることもできる。
なお、これらの金Ａｕ、白金Ｐｔ又は熱による酸化後も導電性を呈する金属は、その他の金属と組み合わせても良い。
【００６６】
また、この実施例では、マスク部材を用いているが、マスク部材は必須の必要性はなく、更に、三次元構造体の一例としてMEMS走査型ミラーを示したが、半導体集積回路にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
B、T…デバイス層（シリコン基板）
H…ハンドル層（シリコン基板）
１６P３、１６P４…電極パッド
１６P３’、１６P４’…形成領域
４１４…マスク部材
Ａｕ…金
ＳiO2…シリコン酸化膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程と、
前記シリコン基板を熱により酸化させて前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程とを含み、
前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属が、金又は白金又は熱による酸化後も導電性を有する金属であることを特徴とする三次元構造体の製造方法。
【請求項２】
シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属よりも融点の高い高融点金属を堆積させた後、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程と、
前記シリコン基板を熱により酸化させて熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程とを含み、
前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属が、金又は白金又は熱による酸化後も導電性を有する金属であることを特徴とする三次元構造体の製造方法。
【請求項３】
前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域の上に更に熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項４】
前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域の上に更に前記高融点金属を堆積させた後、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項５】
前記高融点金属がチタン、クロム、ニッケルのいずれかを含む金属であることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項６】
前記熱による酸化後も導電性を有する金属がアルミニウム、ニッケル、銅、銀のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項７】
シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に金又は白金よりも融点の高いチタン、クロム、ニッケルのいずれかを堆積させた後、金又は白金を堆積させる金属堆積工程と、
前記シリコン基板を熱により酸化させて前記金又は白金の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記金又は白金の形成領域の上に更に前記チタン、クロム、ニッケルのいずれかを堆積させた後、金又は白金を堆積させる金属堆積工程と、
を含むことを特徴とする三次元構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の三次元構造体の製造方法によって製造された三次元構造体。
【請求項９】
請求項４に記載の三次元構造体の製造方法によって製造された三次元構造体であって、電極パッドの形成領域の断面構造が、前記高融点金属の上に金又は白金が堆積された第１層と該第１層の上に前記高融点金属が堆積されかつ該高融点金属の上に金又は白金が堆積された第２層とからなり、前記高融点金属がチタン、クロム、ニッケルのいずれかを含む金属であることを特徴とする三次元構造体。
【請求項１】
シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程と、
前記シリコン基板を熱により酸化させて前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程とを含み、
前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属が、金又は白金又は熱による酸化後も導電性を有する金属であることを特徴とする三次元構造体の製造方法。
【請求項２】
シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に熱酸化により絶縁領域が形成されるのを防止する熱酸化絶縁領域形成防止用金属よりも融点の高い高融点金属を堆積させた後、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程と、
前記シリコン基板を熱により酸化させて熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程とを含み、
前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属が、金又は白金又は熱による酸化後も導電性を有する金属であることを特徴とする三次元構造体の製造方法。
【請求項３】
前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域の上に更に熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項４】
前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属の形成領域の上に更に前記高融点金属を堆積させた後、前記熱酸化絶縁領域形成防止用金属を堆積させる金属堆積工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項５】
前記高融点金属がチタン、クロム、ニッケルのいずれかを含む金属であることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項６】
前記熱による酸化後も導電性を有する金属がアルミニウム、ニッケル、銅、銀のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項７】
シリコン基板を用いて形成された三次元微細構造体の電極パッドの形成領域に金又は白金よりも融点の高いチタン、クロム、ニッケルのいずれかを堆積させた後、金又は白金を堆積させる金属堆積工程と、
前記シリコン基板を熱により酸化させて前記金又は白金の形成領域以外の表面にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記酸化膜形成工程による前記シリコン酸化膜の形成後に、前記金又は白金の形成領域の上に更に前記チタン、クロム、ニッケルのいずれかを堆積させた後、金又は白金を堆積させる金属堆積工程と、
を含むことを特徴とする三次元構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の三次元構造体の製造方法によって製造された三次元構造体。
【請求項９】
請求項４に記載の三次元構造体の製造方法によって製造された三次元構造体であって、電極パッドの形成領域の断面構造が、前記高融点金属の上に金又は白金が堆積された第１層と該第１層の上に前記高融点金属が堆積されかつ該高融点金属の上に金又は白金が堆積された第２層とからなり、前記高融点金属がチタン、クロム、ニッケルのいずれかを含む金属であることを特徴とする三次元構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−８２５（Ｐ２０１３−８２５Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３０６４（Ｐ２０１１−１３３０６４）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
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