垂直型集積回路スイッチ、設計構造体及びその製造方法
【課題】 従来の欠陥及び制限を克服する、垂直型集積ＭＥＭＳスイッチ、設計構造体、及びそのような垂直型スイッチの製造方法を提供する。
【解決手段】 ＭＥＭＳスイッチを製造する方法は、ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することと、少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填して少なくとも２つの垂直方向に延びるワイヤを形成することとを含む。この方法は、垂直方向に延びるワイヤの少なくとも１つがボイド内で移動可能であるように、下部側からウェハ内にボイドを開口することをさらに含む。
【解決手段】 ＭＥＭＳスイッチを製造する方法は、ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することと、少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填して少なくとも２つの垂直方向に延びるワイヤを形成することとを含む。この方法は、垂直方向に延びるワイヤの少なくとも１つがボイド内で移動可能であるように、下部側からウェハ内にボイドを開口することをさらに含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直型集積回路スイッチ及び製造方法に関し、より具体的には、垂直型集積ＭＥＭＳスイッチ、設計構造体及びそのような垂直型スイッチの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ集積回路及び他の集積回路に用いられる集積回路スイッチは、ソリッドステート構造体（例えば、トランジスタ）又は受動ワイヤ（ＭＥＭＳ）から形成することができる。ＭＥＭＳスイッチは、典型的には、これらが電力増幅器（ＰＡ）のモード切り替えのために用いられる無線通信用途のための重要な要件であるほぼ理想的なアイソレーション（isolation）、及び、１０ＧＨｚ以上の周波数における低い挿入損失（すなわち、抵抗）ゆえに用いられている。ＭＥＭＳスイッチは、種々の用途、主としてアナログ信号及び混合信号の用途に用いることができる。１つのこのような例は、各ブロードキャスト・モードごとに調整された電力増幅器（ＰＡ）及び回路を含む携帯電話チップである。チップ上の集積スイッチは、ＰＡを適切な回路に接続するので、モードごとに１つのＰＡを必要としなかった。
【０００３】
ＭＥＭＳは、多数の異なるツールを用いて多数の方法で製造することができる。しかしながら、一般に、そうした方法及びツールは、約５ミクロンの厚さ、１００ミクロンの幅、及び２００ミクロンの長さのスイッチ寸法をもつ、マイクロメータ・スケールの寸法を有する小型構造体を形成するのに用いられる。また、ＭＥＭＳの製造に用いられる方法すなわち技術の多くは、集積回路（ＩＣ）技術から採り入れられたものである。例えば、ほとんど全てのＭＥＭＳは、ウェハ上に構築され、ウェハの上のフォトリソグラフィ・プロセスによってパターン形成された材料の薄膜内に実現される。より具体的には、ＭＥＭＳの製造には、３つの基本的な構成要素、すなわち（ｉ）基板上への材料の薄膜の堆積、（ｉｉ）フォトリソグラフィ・イメージングによる膜の上へのパターン形成されたマスクの適用、及び（ｉｉｉ）マスクに対する膜の選択的エッチング、が用いられる。これらの方法のいずれにおいても、スイッチは、ウェハ／チップの上に水平方向に製造される。
【０００４】
特定の用途及びエンジニアリング基準によって、ＭＥＭＳ構造体は、多くの異なる形で提供することができる。例えば、ＭＥＭＳは、例えば特許文献１に示されるような単一のカンチレバー構造体の形で実現することができる。このカンチレバー用途においては、電圧の印加により、単一のカンチレバー・アーム（吊り下げ電極（suspended electrode））が、固定電極に向けて引っ張られる。しかしながら、このようなカンチレバー構造体を製造するには、ＣＭＯＳ構造体自体の構築に加えて、幾つかの余分で費用のかかる処理ステップが必要である。例えば、一旦ＣＭＯＳ配線の全てが完了すると、ＭＥＭＳスイッチを形成するために付加的なプロセス・ステップが必要であり、そのことは、構造体に相当な処理コストを付加する。
【０００５】
また、このような用途において明瞭に示されるように、ＭＥＭＳは、ウェハ／チップの上に製造された水平型のカンチレバー・スイッチである。これらの水平型カンチレバー・スイッチは、デバイスの製造に費用を加えるだけでなく、パッケージ相互作用の問題も加えることが知られている。さらに、多くの現在の用途においては、処理の際に閉じた状態でフリーズすること、及び、１ミクロンのオーダーである、スイッチに用いられる相対的に小さいコンタクト・ギャップ又は作動ギャップが原因で、水平型カンチレバー・スイッチがくっ付くこと、例えばスイッチが開かなくなることが知られている。これはスティックション（sticktion）として知られている。
【０００６】
さらに、周知の用途においては、静電気力によって吊り下げ電極を固定電極まで引っ張るのに必要な電圧を高くすることができる。このことにより、スイッチを長期間使用し、最終的に故障した後に、絶縁体上に不必要な帯電がもたらされることが分かった。特定の用途においては、チャージ・ポンピング又は類似の方法を用いて、これを約１．５−５ボルトから３０−１００ボルトまで増大させなければならないため、例えば１００ボルトなどの高電圧を達成することもまた困難である。スイッチングに必要な最小電圧は、プルイン電圧と呼ばれ、このプルイン電圧は、吊り下げ電極の長さ、吊り下げ電極と固定電極の間の間隔又はギャップ、及び吊り下げ電極のばね定数を含む、幾つかのパラメータによって決まり、材料とそれらの厚さの関数である。
【０００７】
ばねは復元力をもたらし、スイッチング速度を決定するので、ギャップを減少させ、かつ、ばねを軟化させることなく、プルイン電圧を低減することが望ましい。特許文献２において、バイアス電圧を低下させる又は排除するために、一対の側部平行平板型静電アクチュエータが実装される。これらの付加的な静電アクチュエータを用いて、固定信号電極上に印加されるバイアス電極を低減又は排除する。実施において、側部平行平板型静電アクチュエータの固定電極を、固定信号電極より上方に持ち上げることができる。従って、より小さいギャップのために、吊り下げ電極を固定電極まで引っ張るのに必要なプルイン電圧を低下させることができる。しかしながら、特許文献２に示されるＭＥＭＳは気密封止されず、付加的な静電アクチュエータが製造費用を増加させる可能性がある。また、このＭＥＭＳは、ウェハ／チップの上に製造される水平型カンチレバー・スイッチである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，５７８，９７６号
【特許文献２】米国特許第７，２６５，４２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、上述の欠陥及び制限を克服する必要性が当技術分野において存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様において、スイッチを製造する方法が、ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することと、少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填して少なくとも２つの垂直方向に延びるワイヤを形成することと、垂直方向に延びるワイヤの少なくとも１つがボイド内で移動可能であるように、下部側からウェハ内にボイドを開口することとを含む。
【００１１】
本発明の態様において、ＭＥＭＳスイッチを製造する方法が、ウェハの上部側から少なくとも３つのビアをエッチングすることと、ビアを金属で充填して垂直方向に配置された上部側ワイヤを形成することと、ウェハの下部側に誘電体材料を堆積させることと、誘電体材料をエッチングして内部に開口部を形成することであって、誘電体材料の残りの部分はウェハの縁部を保護する、ことと、誘電体材料内の開口部を通ってウェハの下部側をエッチングし、垂直方向に配置された上部側ワイヤの少なくとも１つを露出させるボイドを形成することとを含む。
【００１２】
本発明の態様において、ＭＥＭＳスイッチは、ウェハ内に形成された少なくとも３つの垂直方向に延びる金属ワイヤと、少なくとも３つの垂直方向に延びる金属ワイヤの少なくとも１つを収容する、ウェハ内に形成されたボイドとを含む。少なくとも３つの垂直方向に延びる金属ワイヤの少なくとも１つは、電圧の印加時にボイド内で移動可能である。
【００１３】
本発明の別の態様において、集積回路を設計し、製造し、又は試験するための、機械可読媒体内で具現化される設計構造体が提供される。設計構造体は、本発明の構造体及び／又は方法を含む。
【００１４】
本発明は、本発明の例示的な実施形態の限定されない例として示される多数の図面を参照して、以下の詳細な説明において記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図３】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図４】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図５】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図６】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図７】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図８】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図９】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１０】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１１】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１２】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１３】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１４】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１５】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１６】本発明の第３の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１７】本発明の第４の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１８】本発明の第５の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１９】本発明の第５の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２０】本発明の第６の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２１】本発明の第６の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２２】本発明の第７の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２３】本発明の第８の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２４】本発明の第９の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２５】本発明の第１０の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２６】本発明の第１１の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２７】本発明による、６０Ｖプルイン電圧におけるビームに関するビーム厚、ビーム長及び作動ギャップを示すアルミニウム・カンチレバー・ビームについてのデータ点のグラフである。
【図２８】半導体設計、製造、及び／又は試験に用いられる設計プロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、垂直型集積回路スイッチ及び製造方法に関し、より具体的には、垂直型集積ＭＥＭＳスイッチ、設計構造体、及びそのような垂直型スイッチを製造する方法に関する。実施において、本発明は、幾つかの新規なＭＥＭＳスイッチの方法及び構造体を含む。ＭＥＭＳスイッチは、シリコン・キャリア型用途（すなわち、集積回路（ＩＣ）の下であるが同じ基板内）において、又は別個のチップに結合されたスタンドアロン・チップ（stand alone chip）として、シリコン基板内に垂直型スイッチを形成するように垂直方向に製造される。実施形態において、例えばＭＥＭＳスイッチなどの構造体は、例えば、（ｉ）ウェハの前面にのみ形成されるがウェハの裏面において露出されるビア、又は（ｉｉ）ウェハの前面及び裏面の両方に形成されるがウェハの裏面において露出されるビアのいずれかを用いて、シリコンウェハ・ビアを垂直方向に通って形成される。有利なことに、本発明の垂直型ＭＥＭＳスイッチは、処理の際に閉じた状態でフリーズすることが原因で、スイッチが開かなくなることをなくす。
【００１７】
以下により詳細に説明されるように、ＭＥＭＳコンタクト・スイッチの機能は、プルイン電圧及び作動電圧によって定められる。プルイン電圧は、ビームが曲がり、接触するのに必要な印加アクチュエータ電圧によって定められ、作働電圧は、ＭＥＭＳスイッチ回路における印加電圧であり、定義上、プルイン電圧より大きいものである。この理解に基づいて、本発明の幾つかの態様の構造体は、作動ギャップ（ＡＧ）と、コンタクト・ギャップ（ＣＧ）とを含む（例えば、図２６を参照されたい）。作動ギャップ（ＡＧ）は、アクチュエータと可動ビームとの間の離隔距離（separation）である。コンタクト・ギャップ（ＣＧ）は、可動ビームとコンタクトとの間の離隔距離である。ＭＥＭＳスイッチのアーク放電及び潜在的破壊をもたらす短絡を回避するために、コンタクト・ギャップ（ＣＧ）は、一般に、作動ギャップ（ＡＧ）より小さい。
【００１８】
本発明の第１の態様
図１−図７は、本発明の第１の態様による構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。より具体的には、図１は、ウェハの上部側に誘電体層１２を有するウェハ１０を含む開始構造体を示す。実施形態において、ウェハ１０は、幾つかの例を挙げると、シリコン、非結晶バルク材料、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、ＳｉＧｅ、石英、サファイア、アルミナ、ガラス、又はヒ化ガリウムとすることができる。実施形態において、誘電体層１２は、ＳｉＯ２である。誘電体層１２は、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）などの任意の周知の方法を用いて堆積させることができる。
【００１９】
図１にさらに示されるように、通常のフォトリソグラフィ・プロセスを用いて、ウェハ１０内にビア１４が形成される。実施形態においては、本発明の第１の態様の垂直型スイッチを形成するために用いられる、４つのビア１４が示される。実施形態において、ビア１４は、約１５０ミクロンの深さ、約３ミクロンの幅、及び約２０ミクロンの長さ（すなわち、数値で測定したとき）とすることができる。当業者であれば、スイッチの特定の用途に応じて、本発明により他の寸法も考慮されることを認識するであろう。例えば、ビアを短くすることにより、スイッチのばね定数が増大し、プルイン電圧が増大する。ビア１４は、ウェハ１０の前面内に形成される。
【００２０】
一例として、最初に誘電体材料１２上にレジストを堆積させることによって、ビア１４が形成される。レジストの選択的部分が露出され、開口部を形成する。後のプロセスにおいて、ビア１４を形成するために、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの通常のプロセスを用いて、誘電体材料１２及びウェハ１０がエッチングされる。パーフルオロカーボン・ベースのＲＩＥプロセスを用いて、誘電体をエッチングすることができる。基板がシリコンである場合には、ボッシュＲＩＥプロセスを用いて、シリコン内にほぼ垂直型のトレンチをエッチングすることができる。ダウンストリーム酸素プラズマ・プロセスなどの湿式又は乾式方法を用いて、レジストを剥離して除去することができる。
【００２１】
図２において、ビアを周知の金属又は金属合金で充填し、ワイヤ１６を形成する。実施形態において、ワイヤ１６は、例えば、物理気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、電気めっき堆積（ＥＣＰ）、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）等のようなプロセスのいずれかの周知の組み合わせを用いてメタライズする（metallize）ことができる。１つの例示的な実施形態において、ワイヤは、どちらもＣＶＤを用いて堆積されるのが好ましい、ＴｉＮライナを有するタングステンとすることができる。別の実施形態においては、ワイヤ１６は、ＴａＮ／Ｔａ、ＴａＮ／Ｒｕ等からなる高融点ライナを有する銅を用いて形成される。高融点ライナは、ＣＶＤ又は物理気相堆積（ＰＶＤ）を用いて堆積することができ、Ｃｕは、例えば、ＰＶＤ及びＥＣＰの組み合わせを用いて堆積することができる。別の実施形態において、ワイヤ１６は、ＡｌＣｕ、或いは、Ａｌ又はＣｕの他の組み合わせである。実施形態において、ワイヤ１６は、約１５０ミクロンの深さ、約３ミクロンの幅及び約２０ミクロンの長さとすることができる（すなわち、点線で示されるように）。当業者であれば、ビアの特定の寸法に応じて、本発明により他の寸法も考慮されることを認識するであろう。金属の堆積後、化学機械研磨（ＣＭＰ）、ＲＩＥエッチバック、又はこれらの組み合わせのような平坦化プロセスを用いて、ウェハ表面から余分な金属を除去し、ダマシン金属が充填されたトレンチを残す。トレンチがメタライズされた後、当技術分野において周知のような標準的なＢＥＯＬコンタクト、ビア、ワイヤ、受動素子、メモリ素子等を通して、ウェハの前面が随意的に処理される。
【００２２】
図３において、接着剤１８が、図２の構造体上に堆積される。より具体的には、プロセスの後半に除去することができる接着剤１８が、誘電体材料１２及びウェハの前面の露出部分の上に形成される。ガラス、シリコン、又はウェハに機械的支持を与えることができるいずれかの周知の材料からなるキャリア２０が、接着剤１８に取り付けられる。
【００２３】
図３において、当業者であれば、構造体が、誘電体材料１２の上にコンタクト、ワイヤ、ビア、及び／又はキャパシタのような受動素子を含み得ることを認識すべきである。また、本発明は、誘電体材料１２の下の能動素子及び／又は受動素子なども考える。例えば受動デバイス及び能動デバイスなどの素子、ワイヤ等を用いて電圧を与え、ＭＥＭＳ、ＭＥＭのための入力及び／又は出力パッド、又は非ＭＥＭに関連した機能を作動させることができる。当業者であれば理解するはずであるように、ここに説明される本発明の態様の各々について、これらの異なる変形が考えられる。
【００２４】
図３は、ワイヤの下部を露出させるための研削プロセスも示す。より具体的には、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスのような通常の研削プロセスを用いて、ウェハ１０の裏面を、例えば７２５ミクロンの開始厚から１５０ミクロンまで研削し、それにより、ウェハ１０の裏面においてワイヤ１６が露出される。実施形態において、結果として得られるウェハ１０は、約１００ミクロンから１５０ミクロンまでのものであるが、本発明により他の寸法も考慮される。実施形態のいずれにおいても、ウェハ１０の裏面においてワイヤ１６が露出される。誘電体材料２２がウェハ１０の裏面に堆積され、リソグラフィによりパターン形成され、エッチングされて開口部２２ａを形成する。誘電体材料２２は、例えばＳｉＯ２とすることができる。開口部２２ａは、ウェハ１０の裏面において内側ワイヤ１６を露出させる。
【００２５】
図４において、露出されたウェハ１０がエッチングされ、開口ボイド２４を形成する。実施形態において、ウェハ１０は、例えば湿式エッチング・プロセス及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いてエッチングすることができる。実施形態において、基板ウェハ１０はシリコンであり、開口ボイド２４は、湿式加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液、ＸｅＦ２非プラズマ・エッチング、又は非選択的ボッシュ・プラズマ・エッチングの１つ又は複数を用いてエッチングされる。実施形態において、外側ワイヤ１６ｂの少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａは、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。
【００２６】
図５において、随意的なウェハ・キャップ２６が、ウェハ１０の裏面に接合される。より具体的には、ウェハ・キャップ２６が誘電体材料２２に接合され、気密シールを生成する。ウェハ・キャップ２６は、例えば、ガラス基板又はシリコン基板とすることができる。ウェハ・キャップ２６は、接着剤を用いるものなど、任意の通常のボンディング・プロセスを用いて誘電体材料２２に接合することができる。
【００２７】
図６は、線Ａ−Ａに沿った、図５の構造体の断面図を示す。この図は、例えば約２０ミクロンから１００ミクロンまでのワイヤの長さをより明瞭に示す。この図はまた、外側ワイヤ１６ｂの少なくとも一方の側は、ウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａは、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出されることを示す。当業者であれば、３ミクロン厚スイッチの可動電極は、約１ミクロンの作動ギャップを有することを認識するであろう。
【００２８】
図７は、閉位置における本発明の第１の態様のスイッチを示す。この実施形態において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂに印加される。これにより、内側ワイヤ１６ａを押し付けて互いに接触させるクーロン反発力がもたらされる。このクーロン反発力は、スイッチを有効に閉じ、例えば、内側の自由に浮遊するワイヤ１６ａを移動させて接触させる。実施形態において、作動電圧は、プルイン電圧を克服する、例えばプルイン電圧より大きい電圧にする必要がある。実施形態に応じて、プルイン電圧は、例えば、２０Ｖから６０Ｖ（又は、マイナス２０Ｖから６０Ｖ）とすることができる。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定ワイヤ１６ｂに印加される−１００ボルトである。
【００２９】
ＭＥＭＳコンタクト・スイッチの場合、可動電極すなわち電極１６ａは、通常、ｄｃ接地に配線される。このｄｃ接地接続（図示せず）は、単純な低抵抗ワイヤを用いる、ｄｃ接地又はｒｆ接地のいずれかとすることができ、或いは、例えばｄｃにおいて低インピーダンスを有するがｒｆ周波数において高インピーダンスを有するインダクタを用いる、ｄｃ接地及びｒｆ開路とすることができる。可動電極又は電極１６ａがｄｃ接地に配線されない場合、このような電極は、作動電圧から容量の充電を行ない、望ましくないプルイン電圧の変動をもたらすことがある。
【００３０】
２つの作動電極１６ａが示されるが、１つの作動電極１６ａだけを必要とすることもさらに考えられる。例えば、作動電極１６ａのいずれかを図７（又は、本発明の他の態様）から除去することができる。このような実施形態において、作動電圧（Ｖａ）が印加されると、残りの作動電極が曲がり、最も近い固定ワイヤと接触する。
【００３１】
当業者であれば、本発明の各々の態様において、接触するワイヤは、互いにある程度の垂直方向の重なりを有することを認識すべきである。このことにより、電圧の印加時に、自由に移動するワイヤが接触し、従って、スイッチを閉じることが確実になる。また、自由に浮遊する、移動する等のように、特に指定しない限り、ワイヤは、構造体内に固定されたままである。さらに、例えば、パターン形成、メタライゼーション、及び／又は堆積プロセスなどのここに説明されたプロセスへの何らかの修正及び／又は追加と併せて、図１−図７のプロセスを用いて、ここに説明される実施形態のいずれかを製造することもできる。実施形態の各々を説明した後、当業者にはこのような修正及び／又は追加が明らかになるはずであるが、本発明のより完全な理解のために、必要に応じて、付加的なプロセス及び／又は修正されたプロセスの幾らかのさらなる説明をここに述べる。
【００３２】
本発明の第２の態様
図８−図１５は、本発明の第２の態様による、構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。より具体的には、図８は、誘電体層１２を有するウェハ１０を含む開始構造体を示す。ウェハ及び誘電体層は、本発明の第１の態様において説明された。
【００３３】
図８にさらに示されるように、通常のフォトリソグラフィ・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側から、ビア１４ａ及び１４ｂが形成される。実施形態において、本発明の第２の態様の垂直型スイッチを形成するために、３つのビア１４ａ、１４ｂが用いられる。ビア１４ｂは、約５ミクロンの深さ、７ミクロンの幅及び約２４ミクロンの長さ（すなわち、数値で測定される場合）の浅いビア（shallow via）であり、一方、ビア１４ａは、約１４０ミクロンの深さ、約３ミクロンの幅及び約２０ミクロンの長さ（すなわち、数値で測定される場合）である。更に別の実施形態において、ビア１４ａの深さは、５０ミクロンから１８０ミクロンに及ぶことができ、約５０ミクロン、１００ミクロン、又は１８０ミクロンの深さが好ましい。当業者であれば、スイッチの特定の用途に応じて、本発明により他の寸法も考慮されることを認識するであろう。ビア１４ａ及び１４ｂは、異なるエッチング（リソグラフィ）プロセス（図１を参照して説明されるような）で形成できることも理解すべきである。
【００３４】
図９において、ウェハの上部側から、ビア１４ａ、１４ｂを周知の金属又は金属合金で充填し、それぞれワイヤ１６ａ及びワイヤ部分１６ｂ１を形成する。実施形態において、上述した本発明の第１の態様に説明されるようなプロセスの任意の周知の組み合わせを用いて、ワイヤ１６ａ及びワイヤ部分１６ｂ１をメタライズすることができる。
【００３５】
ワイヤ部分１６ｂ１は、約５ミクロンの深さ、７ミクロンの幅及び約２４ミクロンの長さ（すなわち、数値で測定される場合）であり、一方、ワイヤ１６ａは、約１４０ミクロンの深さ、約３ミクロンの幅及び約２０ミクロンの長さ（すなわち、数値で測定される場合）である。更に別の実施形態において、ワイヤ１６ａは、５０ミクロンから１８０ミクロンの深さに及ぶことができる。当業者であれば、スイッチの特定の用途に応じて、本発明により他の寸法も考慮されることを認識するであろう。
【００３６】
図１０において、上述の本発明の第１の態様に説明されるように、図９の構造体上に接着剤１８が堆積され、キャリア２０が取り付けられる。
【００３７】
図１０は、ビア１５を形成するためのデュアル・ダマシン・プロセスをさらに示す。当業者には理解されるはずであるようなデュアル・ダマシン・プロセスは、異なる深さのトレンチを形成する。実施形態において、トレンチ１５は、第１の寸法の下方に延びる脚部１５ａと、第２の寸法の水平方向に延びる脚部１５ｂとを含む。水平方向に延びる脚部１５ｂは、これらの間に空間を有した状態で、互いに向けて延びるように配置される。
【００３８】
図１１において、ウェハ１０の裏面からトレンチ１５を金属１７で充填し、全体が参照番号１６ｂで示される金属ワイヤを完成させる。実施形態において、金属１７は、従来のＣＶＤ又はＡＬＤプロセスを用いて堆積されるＴｉＮ及びタングステンとすることができるが、本発明により他のプロセス及び金属又はそれらの組み合わせも考えられる。誘電体材料２２は、ウェハ１０の裏面上に堆積され、パターン形成されて、開口部２２ａを形成する。誘電体材料２２は、例えばＳｉＯ２とすることができる。開口部２２ａは、ウェハ１０の裏面においてワイヤ１６ｂを露出する。
【００３９】
図１２において、例えば、湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いてウェハ１０の裏面をエッチングし、上述したもののような方法を用いてボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いて、ウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、誘電体材料２２はウェハ１０の外側部分を保護するが、本発明のこの態様において、外側ワイヤ１６ｂは、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される。
【００４０】
図１２において、上記の本発明の第１の態様に説明される方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６が、ウェハ１０の下面に接合される。
【００４１】
図１３は、線Ｂ−Ｂに沿った、図１２の構造体の断面図を示す。この図は、例えば約２０ミクロンから１００ミクロンまでの中間(middle)ワイヤ１６ａの長さをより明瞭に示す。この図はまた、外側ワイヤ１６ｂが、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出されることを示す。
【００４２】
図１４は、線Ｃ−Ｃに沿った、図１２の構造体の断面図を示す。この図は、ビア１５ｂ内に形成されたワイヤの部分が互いに向けて延びることをより明瞭に示す。ビア１５ｂ内に形成されたワイヤの部分間の間隔は、約２ミクロンから４ミクロンである。
【００４３】
図１５は、閉位置における本発明の第２の態様のスイッチを示す。この実施形態において、作動電圧Ｖａが中間ワイヤ１６ａに印加される。実施形態において、作動電圧Ｖａは、中間ワイヤ１６ａに印加される１００ボルトである。可動電極はｄｃ接地されている。これにより、外側ワイヤを引っ張って互いに接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じ、例えば外側ワイヤ１６ｂが接触するのを可能にする。
【００４４】
本発明の第３の態様
図１６は、本発明の第３の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図１６において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ部分１６ａ１及びワイヤ１６ｂが形成される。浅いビア（外側ワイヤ１６ｂを形成するために用いられるビアより浅い）を用いて、内側ワイヤ１６ａ１が形成される。浅いビアの深さは、特定の用途に応じて変わり得る。例えば、浅いビアは約１０ミクロンの深さとすることができ、外側ワイヤ１６ｂを形成するのに用いられるビアは約１５０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。当業者であれば、ワイヤ１６ａ１及び１６ｂを形成するために用いられるビアを別個のリソグラフィ・プロセスで形成できることも理解すべきである。ウェハの上部側から、例えば窒化チタン又はタングステンのような金属又は金属の組み合わせで、ビアを充填することができる。
【００４５】
本発明の上述の態様に説明される方法を用いて、誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８及びキャリア２０が形成される。
【００４６】
ワイヤ１６ｂの下部を露出させるための研削プロセスの後、ウェハの下面から通常のデュアル・ダマシン・プロセスを行なって、ワイヤ部分１６ａ１に接続するメタライゼーション部１６ａ２を形成することができる。本発明の上述の態様に説明されるように、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、開口部２４を形成することができる。実施形態において、外側ワイヤ１６ｂの少なくとも一方の側は、ウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａ１、１６ａ２は、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合して、気密シールを生成することができる。
【００４７】
図１６に示されるように、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂに印加され、可動電極１６ａ１はｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、−１００ボルトである。これにより、内側ワイヤ１６ａ２を押し付けて互いに接触させるクーロン反発力がもたらされる。このクーロン反発力は、スイッチを有効に閉じ、例えば、内側の自由に浮遊するワイヤ１６ａ２を移動させて接触させる。
【００４８】
本発明の第４の態様
図１７は、本発明の第４の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図１７において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ａ１及び１６ｂ形成される。ビア及び結果として得られる１６ａ１、１６ｂは、例えば、本発明の第１の態様に関して上述したような種々の寸法のものにすることができる。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填することができる。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に接着剤１８が形成され、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００４９】
ワイヤ１６ａ１、１６ｂの下部を露出するための研削プロセスの後、本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、ウェハ１０の下面から通常のエッチング・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、ワイヤ部分１６ａ１に接続する内側ワイヤ部分１６ａ２を形成することができる。実施形態において、誘電体材料２２は、外側ワイヤ１６ｂの少なくとも一方の側がウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）のままであり、内側ワイヤ１６ａ１、１６ａ２は、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、ウェハ１０の外側部分を保護する。
【００５０】
本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シールを生成することができる。
【００５１】
図１７において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂに印加され、可動電極１６ａ２はｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、−１００Ｖである。これにより、内側ワイヤ１６ａ２を押し付けて互いに接触させるクーロン反発力がもたらされる。このクーロン反発力は、スイッチを有効に閉じ、例えば、内側の自由に浮遊するワイヤ１６ａ２を移動させて接触させる。
【００５２】
本発明の第５の態様
図１８及び図１９は、本発明の第５の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図１８において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ａが形成される。ウェハの上部側からワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアは、約８０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン窒化及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００５３】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００５４】
ウェハの下面から、通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、外側ワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２を形成する。次に、例えば、湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成する。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いて、ウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、少なくとも外側ワイヤ１６ｂ１は、ウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａ及び外側ワイヤ１６ｂ２は、ワイヤ１６ａの移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シールを生成することができる。
【００５５】
図１８（又は図１９）に示されるように、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂ１に印加され、可動ワイヤ１６ａ及び１６ｂはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、１００ボルトである。これにより、ワイヤ１６ａを内側ワイヤ１６ｂ２に向けて押し付け、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じ、例えば、ワイヤ１６ａを移動させてワイヤ１６ｂと接触させる。
【００５６】
本発明の第６の態様
図２０及び図２１は、本発明の第６の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２０において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側から外側ワイヤ１６ｂｂが形成される。ウェハの上部側からワイヤ１６ｂｂを形成するのに用いられるビアは、約８０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００５７】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００５８】
ウェハの下面から通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、外側ワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２を形成する。外側ワイヤ１６ｂ１は、ワイヤ１６ｂｂと実質的に位置合わせされている。次に、前述のように、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。
【００５９】
実施形態において、外側ワイヤ１６ｂ１及び外側ワイヤ１６ｂｂの少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、他の外側ワイヤ１６ｂ２は、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シールを生成することができる。ウェハ・キャップ２６は、例えばガラスとすることができる。前述のように、いずれかの通常のボンディング・プロセスを用いて、ウェハ・キャップ２６を誘電体材料２２に接合することができる。
【００６０】
図２０（又は図２１）において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂ１に印加され、可動ワイヤ１６ａ及び１６ｂはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定外側ワイヤ１６ｂ１に印加される１００ボルトである。これにより、他の（浮遊する）外側ワイヤ１６ｂ２をワイヤ１６ｂｂに向けて押し付け、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。
【００６１】
図２１は、本発明の構造体の例示的な寸法を示す。例えば、ボイド２４の垂直方向の寸法は、約１００ミクロンから約２００ミクロンの範囲に及ぶことができる。ワイヤ１６ｂ１とワイヤ１６ｂ２との間の距離は、約１ミクロンである。実施形態において、可動ワイヤ１６ｂ２は、その両端においてウェハ１０内に埋め込まれる。ワイヤが、例えば少なくともボイドの垂直方向距離を越える長さであるなど、非常に長い場合、電圧が固定ワイヤ１６ｂ１に印加されると、可動ワイヤの部分（例えば、固定ワイヤ１６ｂ１に近接する中間の部分）が、図２１に矢印「Ａ」で示されるように、固定ワイヤ１６ｂ１に向けて移動し、これと接触する。
【００６２】
本発明の第７の態様
図２２は、本発明の第７の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２２において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２が形成される。ウェハの上部側からワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２を形成するのに用いられるビアは、約５０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００６３】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００６４】
ウェハの下面から、通常のリソグラフィ・プロセスを行なって、内側ワイヤ１６ａ（ワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２からオフセットした）を形成する。次に、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、一方の外側ワイヤ１６ｂ２の少なくとも一方の側は、ウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６及び他方の外側ワイヤ１６ｂ１は、少なくとも外側ワイヤ１６ｂ１の移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。上述の方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シールを生成することができる。
【００６５】
図２２に示されるように、作動電圧Ｖａが固定外側ワイヤ１６ｂ２に印加され、可動電極１６ａはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、１００ボルトである。これにより、ワイヤ１６ｂ１を押し付けてワイヤ１６ａに接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。
【００６６】
本発明の第８の態様
図２３は、本発明の第８の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２３において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ａ及び１６ｂが形成される。実施形態において、内側ワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアの深さは、外側ワイヤ１６ｂを形成するのに用いられるビアより深い。例えば、ワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアは、約１００ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００６７】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００６８】
ウェハの下面から通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、外側ワイヤ１６ｂｂを形成する。外側ワイヤ１６ｂｂは、ウェハ１０の上部側から形成される外側ワイヤ１６ｂの１つと位置合わせすることができる。次に、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。
【００６９】
実施形態において、一方の外側ワイヤ１６ｂ及び外側ワイヤ１６ｂｂの少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａは、その移動を可能にするためにボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。誘電体材料２２の配置のために、外側固定ワイヤ１６ｂをウェハ材料内に僅かに又は完全に埋め込むこともできる（外側固定ワイヤを有するあらゆる実施形態と同様に）。
【００７０】
上述のように、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シーツを生成することができる。
【００７１】
図２３において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂ（上記のワイヤ１６ｂｂ）に印加され、マイナスのＶａが他方の固定ワイヤ１６ｂに印加される。可動電極１６ａはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定ワイヤ１６ｂ（上記のワイヤ１６ｂｂ）に印加される１００ボルト及び他方の固定ワイヤ１６ｂに印加される−１００ボルトである。これにより、ワイヤ１６ａを外側ワイヤ１６ｂｂに向けて移動させ、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。また、本発明のこの及び他の態様において、１つ又は複数の作動電極の使用も考慮される。
【００７２】
本発明の第９の態様
図２４は、本発明の第９の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２４において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ａ及び１６ｂ形成される。実施形態において、内側ワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアの深さは、外側ワイヤ１６ｂを形成するのに用いられるビアより深い。例えば、ワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアは、約８０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。当業者であれば、適用可能な実施形態のいずれにおいても、異なる深さのビアが別個のリソグラフィ・プロセスで形成されることを認識すべきである。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００７３】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８が取り付けられる。
【００７４】
ウェハの下面から通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、外側ワイヤ１６ｂｂを形成する。外側ワイヤ１６ｂｂは、ウェハ１０の上部側から形成された外側ワイヤ１６ｂ及び内側ワイヤ１６ａからオフセットしていてもよい。次に、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いてウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。
【００７５】
実施形態において、一方の外側ワイヤの１６ｂ及び外側ワイヤ１６ｂｂの少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａは、その移動を可能にするようにボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。誘電体材料２２の配置のために、外側固定ワイヤ１６ｂをウェハ材料内に僅かに又は完全に埋め込むこともできる（外側固定ワイヤを有するあらゆる実施形態と同様に）。上述した方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シーツを生成することができる。
【００７６】
図２４において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂ（最も近いワイヤ１６ｂｂ）に印加され、マイナスのＶａが他方の固定ワイヤ１６ｂに印加される。可動電極１６ａはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定ワイヤ１６ｂ（最も近いワイヤ１６ｂｂ）に印加される１００ボルト及び他方の固定ワイヤ１６ｂに印加される−１００ボルトである。これにより、ワイヤ１６ａを外側ワイヤ１６ｂｂに向けて移動させ、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。
【００７７】
本発明の第１０の態様
図２５は、本発明の第１０の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２５において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ａ及び１６ｂが形成される。ウェハの上部側からワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアは、約１５０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。例えば、外側ワイヤ１６ｂを形成するのに用いられるビアは、約１０ミクロンの浅いビアとすることができる。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００７８】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。上記の実施形態に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００７９】
ワイヤ１６ａの下部を露出させるための研削プロセスの後、ウェハの下部側から、通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、外側ワイヤ１６ｂｂを形成する。外側ワイヤ１６ｂｂは、ウェハ１０の上部側から形成された外側ワイヤ１６ｂ及び内側ワイヤ１６ａからオフセットしていてもよい。外側ワイヤ１６ｂｂも、ウェハ材料内に部分的に埋め込むことができる。次に、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、外側ワイヤ１６ｂ及び１６ｂｂの少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられ（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａは、その移動を可能にするようにボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。
【００８０】
上述の方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シーツを生成することができる。
【００８１】
図２５において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂ（例えば、ワイヤ１６ｂｂの上の固定ワイヤ１６ｂ）に印加され、マイナスのＶａが他方の外側ワイヤ１６ｂに印加される。可動電極１６ａはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定ワイヤ１６ｂ（例えば、ワイヤ１６ｂｂの上方の固定ワイヤ１６ｂ）の一方に印加される１００ボルト及び他方の外側ワイヤ１６ｂに印加される−１００ボルトである。これにより、ｄｃ接地されている、自由に浮遊する内側ワイヤ１６ａを外側ワイヤ１６ｂｂに向けて移動させ、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。
【００８２】
本発明の第１１の態様
図２６は、本発明の第１１の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２６において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２が形成される。ボイド２４内に露出された外側ワイヤ１６ｂ１のためのビアは、固定外側ワイヤ１６ｂ２のために形成された他のビアより深い。特定の用途に応じて、ビアの深さ及び結果として得られるワイヤは変わり得る。例えば、自由に浮遊するワイヤ１６ｂ１を形成するのに用いられるビアは、約１５０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００８３】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。上記の実施形態において説明された方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００８４】
研削プロセスの後、ウェハの下面から通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、ウェハ１０の上部側から形成される外側ワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２及び内側ワイヤ１６ａからオフセットし得る、外側ワイヤ１６ｂｂを形成する。ワイヤ１６ｂｂは、ウェハの材料内に部分的に埋め込むことができる。次に、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いてウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、一方の外側ワイヤ１６ｂ２の少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、かつ、外側ワイヤ１６ｂｂはウェハ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれたままであり、一方、外側ワイヤ１６ｂ１は、その移動を可能にするようにボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。上述の方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シールを生成することができる。
【００８５】
ＭＥＭＳコンタクト・スイッチの機能は、プルイン電圧及び作動電圧によって定められる。プルイン電圧は、ビームを曲げ、接触させるのに必要とされる印加アクチュエータ電圧によって定められ、作動電圧は、ＭＥＭＳスイッチ回路における印加電圧であり、これ、定義上、プルイン電圧より大きいものである。この理解に基づいて、図２６の構造体は、作動ギャップ（ＡＧ）と、コンタクト・ギャップ（ＣＧ）とを含む。作動ギャップ（ＡＧ）は、アクチュエータとビームとの間の離隔距離（例えば、１６ｂ１と１６ｂ２との間の離隔距離）である。コンタクト・ギャップ（ＣＧ）は、可動ビームとコンタクトとの間の離隔距離（例えば、ビーム１６ｂ１とビーム１６ｂｂとの間の離隔距離）である。当業者であれば、本発明の各々の態様が作動ギャップ（ＡＧ）及びコンタクト・ギャップ（ＣＧ）を含むことを理解すべきである。
【００８６】
図２６の例において、下記により詳細に説明されるように、ｄｃ接地をビーム１６ｂ１に印加し、ｄｃ作動電圧をアクチュエータ１６ｂｂに印加することによって、ＭＥＭビームを作動させるか又は接触させる。ＭＥＭＳスイッチのアーク放電及び潜在的破壊をもたらすビーム１６ｂ１及びアクチュエータ１６ｂｂの短絡を回避するために、コンタクト・ギャップ（ＣＧ）は、一般に、作動ギャップ（ＡＧ）より小さい。
【００８７】
より具体的には、図２６において、作動電圧Ｖａが固定外側ワイヤ１６ｂ２に印加される。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定外側ワイヤ１６ｂ２に印加される１００ボルトである。これにより、ｄｃ接地されている外側ワイヤ１６ｂ１を外側ワイヤ１６ｂｂに向けて押し付け、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。
【００８８】
データ点のグラフ
図２７は、本発明による、６０Ｖのプルイン電圧におけるビームについてのビーム厚、ビーム長、及び作動ギャップを示す、アルミニウム・カンチレバー・ビームに関する計算されたデータ点のグラフである。Ｏｓｔｅｒｂｅｒｇ及びＳｅｎｔｕｒｉａによる１９９７年の論文を用いて、データ点が計算された。図２７のグラフにおけるデータ点は、例えば、１２０ミクロン、１６０ミクロン、２００ミクロン及び２５０ミクロンの種々のビーム長についての種々のギャップ及びビーム厚を示す例証として与えられる。一般に、ビーム厚が増加するにつれて、プルイン電圧が増加し、作働ギャップ厚が増加するにつれて、
ビーム長が減少する。これらの計算は、例えば図２６に記載される単一の垂直型カンチレバー・ビームにも適用される。勿論、これらの同じ又は類似したデータ点は、例えば、図１７の二重カンチレバー・ビームを含む、本発明に記載される単一のカンチレバー・ビームのいずれにも質的に関連する。当業者であれば、本発明に記載される垂直型カンチレバー・ビームは、他の範囲のビーム厚、作動ギャップ厚、コンタクト・ギャップ厚、及びビーム長を有し、特定のプルイン電圧要件をターゲットにし得ることを理解するべきである。
【００８９】
設計構造体
図２８は、好ましくは設計プロセス９１０によって処理される入力設計構造体９２０を含む、複数のこのような設計構造体を例示する。設計構造体９２０は、設計プロセス９１０によって生成され、処理され、ハードウェア・デバイスの論理的に等価な機能的表現を生じる、論理シミュレーション設計構造体とすることができる。設計構造体９２０はさらに、或いは代替的に、設計プロセス９１０によって処理されたときに、ハードウェア・デバイスの物理的構造の機能的表現を生成するデータ及び／又はプログラム命令を含むことができる。機能的及び／又は構造的設計特徴のどちらを表現するのであれ、設計構造体９２０は、コア開発者／設計者によって実施されるような電子的コンピュータ支援設計（ＥＣＡＤ）を用いて生成することができる。機械可読データ伝送、ゲートアレイ、又はストレージ媒体上でコード化された場合、設計プロセス９１０内の１つ又は複数のハードウェア及び／又はソフトウェア・モジュールによって、設計構造体９２０にアクセスし、これを処理して、図１−図２６に示されるもののような電子コンポーネント、回路、電子若しくは論理モジュール、装置、デバイス、又はシステムをシミュレーションするか、又は他の方法で機能的に表現することができる。そのため、設計構造体９２０は、設計又はシミュレーション・データ処理システムによって処理されたときに、回路又は他のレベルのハードウェア論理設計を機能的にシミュレーションするか、又は他の方法で表現する、人間及び／又は機械可読のソースコード、コンパイルされた構造体、及びコンピュータ実行可能コード構造体を含む、ファイル又は他のデータ構造体を含むことができる。このようなデータ構造体は、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ）設計エンティティ、又は、Ｖｅｒｉｌｏｇ及びＶＨＤＬのような低レベルＨＤＬ設計言語、及び／又は、Ｃ若しくはＣ＋＋のような高レベル設計言語に適合する及び／又はこれと互換性のある他のデータ構造体を含むことができる。
【００９０】
設計プロセス９１０は、設計構造体９２０のような設計構造体を含むことができるネットリスト９８０を生成するために、好ましくは、図１−図２６に示されるコンポーネント、回路、デバイス、又は論理構造体の設計／シミュレーションの機能的等価物を合成し、変換し、又は他の方法で処理するためのハードウェア及び／又はソフトウェア・モジュールを使用し、組み込む。ネットリスト９８０は、例えば、集積回路設計内の他の素子及び回路への接続を記述する配線、個別部品、論理ゲート、制御回路、Ｉ／Ｏデバイス、モデルなどのリストを表す、コンパイル又は他の方法で処理されたデータ構造体を含むことができる。ネットリスト９８０は繰り返しプロセスを用いて合成することができ、このプロセスにおいて、ネットリスト９８０は、デバイスの設計仕様及びパラメータに応じて１回又は複数回再合成される。ここで説明された他の設計構造体のタイプと同様に、ネットリスト９８０を機械可読データ・ストレージ媒体上に記録し、又はプログラマブル・ゲート・アレイにプログラムすることができる。媒体は、磁気又は光ディスクドライブのような不揮発性ストレージ媒体、プロブラマブル・ゲート・アレイ、コンパクトフラッシュ、又は他のフラッシュメモリとすることができる。それに加えて、又は代替的に、媒体は、インターネット又は他のネットワーキングに適した手段を介してデータパケットを伝送し、中間的に格納することができる、システム又はキャッシュメモリ、バッファ領域、又は電気的若しくは光学的に伝導性のデバイス及び材料とすることができる。
【００９１】
設計プロセス９１０は、ネットリスト９８０を含む様々な入力データ構造のタイプを処理するためのハードウェア及びソフトウェア・モジュールを含むことができる。このようなデータ構造タイプは、例えば、ライブラリ要素９３０内に存在することができ、これは、所与の製造技術（例えば、異なる技術ノード、３２ｎｍ、４５ｎｍ、９０ｎｍ等）についての、モデル、レイアウト、及び記号表記を含めた、一般的に用いられる素子、回路、及びデバイスのセットを含むことができる。データ構造タイプは、設計仕様９４０、特徴データ９５０、検証データ９６０、設計ルール９７０、並びに入力試験パターン、出力試験結果及び他の試験情報を含むことができる試験データ・ファイル９８５をさらに含むことができる。設計プロセス９１０は、例えば、応力分析、熱分析、機械事象シミュレーション、並びにキャスティング、モールディング、及びダイプレス成形のような操作についてのプロセス・シミュレーションといった標準的な機械的設計プロセスをさらに含むことができる。機械設計の当業者であれば、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、設計プロセス９１０において用いられる、可能な機械設計ツール及びアプリケーションの範囲を認識することができる。設計プロセス９１０はまた、タイミング解析、検証、設計ルールチェック、位置及び経路の操作などのような標準的な回路設計プロセスを実行するためのモジュールを含むことができる。
【００９２】
設計プロセス９１０は、第２の設計構造体９９０を作成するために、ＨＤＬコンパイラ及びシミュレーションモデル構築ツールのような論理的及び物理的設計ツールを使用し、組み込んで、設計構造体９２０を、図示された支持データ構造体のうちの幾つか又は全てと共に、いずれかの付加的な機械設計又はデータ（適用可能な場合）と併せて処理する。設計構造体９９０は、機械的なデバイス及び構造体のデータの交換に用いられるデータ形式（例えば、ＩＧＥＳ、ＤＸＦ、Ｐａｒａｓｏｌｉｄ ＸＴ、ＪＴ、ＤＲＧ又はこのような機械的設計構造体を格納又はレンダリングするのに適した他のいずれかの形式で格納される情報）でストレージ媒体又はプログラマブル・ゲート・アレイ上に存在する。設計構造体９２０と同様に、設計構造体９９０は、好ましくは、１つ又は複数のファイル、データ構造体、又は他のコンピュータコード化データ又は命令を含み、これは、伝送又はデータ・ストレージ媒体上に存在し、ＥＣＡＤシステムによって処理されたとき、図１−図２６に示される１つ又は複数の本発明の実施形態の、論理的又はその他の方式で機能的に等価な形態を生成する。１つの実施形態において、設計構造体９９０は、図１−図２６に示されるデバイスを機能的にシミュレーションする、コンパイルされた実行可能なＨＤＬシミュレーションモデルを含むことができる。
【００９３】
設計構造体９９０は、集積回路のレイアウト・データの交換に用いられるデータ形式及び／又は記号データ形式（例えば、ＧＤＳＩＩ（ＧＤＳ２）、ＧＬ１、ＯＡＳＩＳ、マップファイル、又はこのような設計データ構造体を格納するための他のいずれかの適切な形式で格納される情報）も使用することができる。データ構造体９９０は、例えば、記号データ、マップファイル、試験データ・ファイル、設計コンテンツ・ファイル、製造データ、レイアウト・パラメータ、配線、金属のレベル、ビア、形状、製造ラインを通じた経路選択のためのデータ、並びに、上記で説明し、図１−図２６に示されるようなデバイス又は構造体を製造するために製造者又は設計者／開発者によって要求される他のいずれかのデータといった情報を含むことができる。次に、設計構造体９９０はステージ９９５に進み、ここで、例えば、設計構造体９９０は、テープアウトされたり、製造に引き渡されたり、マスク会社に引き渡されたり、別の設計会社に送られたり、顧客に送り返されたりされる。
【００９４】
上述したような方法は、集積回路チップの製造に用いられる。結果として得られる集積回路チップは、生ウェハの形態で（すなわち、複数のパッケージされていないチップを有する単一のウェハとして）、ベア・ダイとして、又はパッケージされた形態で、製造業者により流通させることができる。後者の場合、チップは、単一のチップ・パッケージ（マザーボード又は他のより高いレベルのキャリアに取り付けられたリード線を有するプラスチック製キャリアのような）、又は、マルチチップ・パッケージ（片面又は両面の相互接続部、或いは埋め込まれた相互接続部を有するセラミック製キャリアのような）の中にマウントされる。いずれにせよ、その後、チップは、他のチップ、別個の回路素子、及び／又は、（ａ）マザーボードなどの中間製品又は（ｂ）最終製品のいずれかの部品のような他の信号処理デバイスと共に統合される。最終製品は、集積回路チップを含む何らかの製品とすることができる。
【００９５】
本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本発明を限定することを意図したものではない。本明細書で用いられる用語「含む」及び／又は「含んでいる」は、記述された構造部、完全体、ステップ、操作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を指定するが、１つ又は複数の他の構造部、完全体、ステップ、操作、要素、コンポーネント、及び／又はそれらのグループの存在又は付加を除外しないことが理解される。
【００９６】
下記の特許請求の範囲における、対応する構造体、材料、動作、及び全ての手段又はステップ及び機能要素の等価物は、もしあれば、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を実施するためのあらゆる構造体、材料、又は動作を含むことが意図されている。本発明の説明は、例証及び説明のために示されたものであり、網羅的であること又は本発明を開示された形態に限定することを意図したものではない。当業者には、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなしに多くの修正及び改変が明白となるであろう。実施形態は、本発明の原理及びその実際的な用途を最も良く説明するため、及び、当業者が特定の企図された用途に適するように種々の修正を加えた種々の実施形態に関して本発明を理解することを可能にするために選択され、記述された。
【符号の説明】
【００９７】
１０：ウェハ
１２、２２：誘電体材料
１４、１４ａ、１４ｂ：ビア
１５：トレンチ
１５ａ、１５ｂ：トレンチ脚部
１６、１６ａ、１６ｂ：ワイヤ
１６ａ１、１６ａ２、１６ｂ１：ワイヤ部分
１７：金属
１８：接着剤
２０：キャリア
２２ａ：開口部
２４：ボイド
２６：ウェハ・キャップ
９１０：設計プロセス
９２０：設計構造体
９３０：ライブラリ要素
９４０：設計仕様
９５０：特徴データ
９６０：検証データ
９７０：設計ルール
９８０：ネットリスト
９９０：第２の設計構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直型集積回路スイッチ及び製造方法に関し、より具体的には、垂直型集積ＭＥＭＳスイッチ、設計構造体及びそのような垂直型スイッチの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ集積回路及び他の集積回路に用いられる集積回路スイッチは、ソリッドステート構造体（例えば、トランジスタ）又は受動ワイヤ（ＭＥＭＳ）から形成することができる。ＭＥＭＳスイッチは、典型的には、これらが電力増幅器（ＰＡ）のモード切り替えのために用いられる無線通信用途のための重要な要件であるほぼ理想的なアイソレーション（isolation）、及び、１０ＧＨｚ以上の周波数における低い挿入損失（すなわち、抵抗）ゆえに用いられている。ＭＥＭＳスイッチは、種々の用途、主としてアナログ信号及び混合信号の用途に用いることができる。１つのこのような例は、各ブロードキャスト・モードごとに調整された電力増幅器（ＰＡ）及び回路を含む携帯電話チップである。チップ上の集積スイッチは、ＰＡを適切な回路に接続するので、モードごとに１つのＰＡを必要としなかった。
【０００３】
ＭＥＭＳは、多数の異なるツールを用いて多数の方法で製造することができる。しかしながら、一般に、そうした方法及びツールは、約５ミクロンの厚さ、１００ミクロンの幅、及び２００ミクロンの長さのスイッチ寸法をもつ、マイクロメータ・スケールの寸法を有する小型構造体を形成するのに用いられる。また、ＭＥＭＳの製造に用いられる方法すなわち技術の多くは、集積回路（ＩＣ）技術から採り入れられたものである。例えば、ほとんど全てのＭＥＭＳは、ウェハ上に構築され、ウェハの上のフォトリソグラフィ・プロセスによってパターン形成された材料の薄膜内に実現される。より具体的には、ＭＥＭＳの製造には、３つの基本的な構成要素、すなわち（ｉ）基板上への材料の薄膜の堆積、（ｉｉ）フォトリソグラフィ・イメージングによる膜の上へのパターン形成されたマスクの適用、及び（ｉｉｉ）マスクに対する膜の選択的エッチング、が用いられる。これらの方法のいずれにおいても、スイッチは、ウェハ／チップの上に水平方向に製造される。
【０００４】
特定の用途及びエンジニアリング基準によって、ＭＥＭＳ構造体は、多くの異なる形で提供することができる。例えば、ＭＥＭＳは、例えば特許文献１に示されるような単一のカンチレバー構造体の形で実現することができる。このカンチレバー用途においては、電圧の印加により、単一のカンチレバー・アーム（吊り下げ電極（suspended electrode））が、固定電極に向けて引っ張られる。しかしながら、このようなカンチレバー構造体を製造するには、ＣＭＯＳ構造体自体の構築に加えて、幾つかの余分で費用のかかる処理ステップが必要である。例えば、一旦ＣＭＯＳ配線の全てが完了すると、ＭＥＭＳスイッチを形成するために付加的なプロセス・ステップが必要であり、そのことは、構造体に相当な処理コストを付加する。
【０００５】
また、このような用途において明瞭に示されるように、ＭＥＭＳは、ウェハ／チップの上に製造された水平型のカンチレバー・スイッチである。これらの水平型カンチレバー・スイッチは、デバイスの製造に費用を加えるだけでなく、パッケージ相互作用の問題も加えることが知られている。さらに、多くの現在の用途においては、処理の際に閉じた状態でフリーズすること、及び、１ミクロンのオーダーである、スイッチに用いられる相対的に小さいコンタクト・ギャップ又は作動ギャップが原因で、水平型カンチレバー・スイッチがくっ付くこと、例えばスイッチが開かなくなることが知られている。これはスティックション（sticktion）として知られている。
【０００６】
さらに、周知の用途においては、静電気力によって吊り下げ電極を固定電極まで引っ張るのに必要な電圧を高くすることができる。このことにより、スイッチを長期間使用し、最終的に故障した後に、絶縁体上に不必要な帯電がもたらされることが分かった。特定の用途においては、チャージ・ポンピング又は類似の方法を用いて、これを約１．５−５ボルトから３０−１００ボルトまで増大させなければならないため、例えば１００ボルトなどの高電圧を達成することもまた困難である。スイッチングに必要な最小電圧は、プルイン電圧と呼ばれ、このプルイン電圧は、吊り下げ電極の長さ、吊り下げ電極と固定電極の間の間隔又はギャップ、及び吊り下げ電極のばね定数を含む、幾つかのパラメータによって決まり、材料とそれらの厚さの関数である。
【０００７】
ばねは復元力をもたらし、スイッチング速度を決定するので、ギャップを減少させ、かつ、ばねを軟化させることなく、プルイン電圧を低減することが望ましい。特許文献２において、バイアス電圧を低下させる又は排除するために、一対の側部平行平板型静電アクチュエータが実装される。これらの付加的な静電アクチュエータを用いて、固定信号電極上に印加されるバイアス電極を低減又は排除する。実施において、側部平行平板型静電アクチュエータの固定電極を、固定信号電極より上方に持ち上げることができる。従って、より小さいギャップのために、吊り下げ電極を固定電極まで引っ張るのに必要なプルイン電圧を低下させることができる。しかしながら、特許文献２に示されるＭＥＭＳは気密封止されず、付加的な静電アクチュエータが製造費用を増加させる可能性がある。また、このＭＥＭＳは、ウェハ／チップの上に製造される水平型カンチレバー・スイッチである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，５７８，９７６号
【特許文献２】米国特許第７，２６５，４２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、上述の欠陥及び制限を克服する必要性が当技術分野において存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様において、スイッチを製造する方法が、ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することと、少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填して少なくとも２つの垂直方向に延びるワイヤを形成することと、垂直方向に延びるワイヤの少なくとも１つがボイド内で移動可能であるように、下部側からウェハ内にボイドを開口することとを含む。
【００１１】
本発明の態様において、ＭＥＭＳスイッチを製造する方法が、ウェハの上部側から少なくとも３つのビアをエッチングすることと、ビアを金属で充填して垂直方向に配置された上部側ワイヤを形成することと、ウェハの下部側に誘電体材料を堆積させることと、誘電体材料をエッチングして内部に開口部を形成することであって、誘電体材料の残りの部分はウェハの縁部を保護する、ことと、誘電体材料内の開口部を通ってウェハの下部側をエッチングし、垂直方向に配置された上部側ワイヤの少なくとも１つを露出させるボイドを形成することとを含む。
【００１２】
本発明の態様において、ＭＥＭＳスイッチは、ウェハ内に形成された少なくとも３つの垂直方向に延びる金属ワイヤと、少なくとも３つの垂直方向に延びる金属ワイヤの少なくとも１つを収容する、ウェハ内に形成されたボイドとを含む。少なくとも３つの垂直方向に延びる金属ワイヤの少なくとも１つは、電圧の印加時にボイド内で移動可能である。
【００１３】
本発明の別の態様において、集積回路を設計し、製造し、又は試験するための、機械可読媒体内で具現化される設計構造体が提供される。設計構造体は、本発明の構造体及び／又は方法を含む。
【００１４】
本発明は、本発明の例示的な実施形態の限定されない例として示される多数の図面を参照して、以下の詳細な説明において記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図３】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図４】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図５】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図６】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図７】本発明の第１の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図８】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図９】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１０】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１１】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１２】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１３】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１４】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１５】本発明の第２の態様による、ＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１６】本発明の第３の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１７】本発明の第４の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１８】本発明の第５の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図１９】本発明の第５の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２０】本発明の第６の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２１】本発明の第６の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２２】本発明の第７の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２３】本発明の第８の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２４】本発明の第９の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２５】本発明の第１０の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２６】本発明の第１１の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。
【図２７】本発明による、６０Ｖプルイン電圧におけるビームに関するビーム厚、ビーム長及び作動ギャップを示すアルミニウム・カンチレバー・ビームについてのデータ点のグラフである。
【図２８】半導体設計、製造、及び／又は試験に用いられる設計プロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、垂直型集積回路スイッチ及び製造方法に関し、より具体的には、垂直型集積ＭＥＭＳスイッチ、設計構造体、及びそのような垂直型スイッチを製造する方法に関する。実施において、本発明は、幾つかの新規なＭＥＭＳスイッチの方法及び構造体を含む。ＭＥＭＳスイッチは、シリコン・キャリア型用途（すなわち、集積回路（ＩＣ）の下であるが同じ基板内）において、又は別個のチップに結合されたスタンドアロン・チップ（stand alone chip）として、シリコン基板内に垂直型スイッチを形成するように垂直方向に製造される。実施形態において、例えばＭＥＭＳスイッチなどの構造体は、例えば、（ｉ）ウェハの前面にのみ形成されるがウェハの裏面において露出されるビア、又は（ｉｉ）ウェハの前面及び裏面の両方に形成されるがウェハの裏面において露出されるビアのいずれかを用いて、シリコンウェハ・ビアを垂直方向に通って形成される。有利なことに、本発明の垂直型ＭＥＭＳスイッチは、処理の際に閉じた状態でフリーズすることが原因で、スイッチが開かなくなることをなくす。
【００１７】
以下により詳細に説明されるように、ＭＥＭＳコンタクト・スイッチの機能は、プルイン電圧及び作動電圧によって定められる。プルイン電圧は、ビームが曲がり、接触するのに必要な印加アクチュエータ電圧によって定められ、作働電圧は、ＭＥＭＳスイッチ回路における印加電圧であり、定義上、プルイン電圧より大きいものである。この理解に基づいて、本発明の幾つかの態様の構造体は、作動ギャップ（ＡＧ）と、コンタクト・ギャップ（ＣＧ）とを含む（例えば、図２６を参照されたい）。作動ギャップ（ＡＧ）は、アクチュエータと可動ビームとの間の離隔距離（separation）である。コンタクト・ギャップ（ＣＧ）は、可動ビームとコンタクトとの間の離隔距離である。ＭＥＭＳスイッチのアーク放電及び潜在的破壊をもたらす短絡を回避するために、コンタクト・ギャップ（ＣＧ）は、一般に、作動ギャップ（ＡＧ）より小さい。
【００１８】
本発明の第１の態様
図１−図７は、本発明の第１の態様による構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。より具体的には、図１は、ウェハの上部側に誘電体層１２を有するウェハ１０を含む開始構造体を示す。実施形態において、ウェハ１０は、幾つかの例を挙げると、シリコン、非結晶バルク材料、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、ＳｉＧｅ、石英、サファイア、アルミナ、ガラス、又はヒ化ガリウムとすることができる。実施形態において、誘電体層１２は、ＳｉＯ２である。誘電体層１２は、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）などの任意の周知の方法を用いて堆積させることができる。
【００１９】
図１にさらに示されるように、通常のフォトリソグラフィ・プロセスを用いて、ウェハ１０内にビア１４が形成される。実施形態においては、本発明の第１の態様の垂直型スイッチを形成するために用いられる、４つのビア１４が示される。実施形態において、ビア１４は、約１５０ミクロンの深さ、約３ミクロンの幅、及び約２０ミクロンの長さ（すなわち、数値で測定したとき）とすることができる。当業者であれば、スイッチの特定の用途に応じて、本発明により他の寸法も考慮されることを認識するであろう。例えば、ビアを短くすることにより、スイッチのばね定数が増大し、プルイン電圧が増大する。ビア１４は、ウェハ１０の前面内に形成される。
【００２０】
一例として、最初に誘電体材料１２上にレジストを堆積させることによって、ビア１４が形成される。レジストの選択的部分が露出され、開口部を形成する。後のプロセスにおいて、ビア１４を形成するために、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの通常のプロセスを用いて、誘電体材料１２及びウェハ１０がエッチングされる。パーフルオロカーボン・ベースのＲＩＥプロセスを用いて、誘電体をエッチングすることができる。基板がシリコンである場合には、ボッシュＲＩＥプロセスを用いて、シリコン内にほぼ垂直型のトレンチをエッチングすることができる。ダウンストリーム酸素プラズマ・プロセスなどの湿式又は乾式方法を用いて、レジストを剥離して除去することができる。
【００２１】
図２において、ビアを周知の金属又は金属合金で充填し、ワイヤ１６を形成する。実施形態において、ワイヤ１６は、例えば、物理気相堆積（ＰＶＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、電気めっき堆積（ＥＣＰ）、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）等のようなプロセスのいずれかの周知の組み合わせを用いてメタライズする（metallize）ことができる。１つの例示的な実施形態において、ワイヤは、どちらもＣＶＤを用いて堆積されるのが好ましい、ＴｉＮライナを有するタングステンとすることができる。別の実施形態においては、ワイヤ１６は、ＴａＮ／Ｔａ、ＴａＮ／Ｒｕ等からなる高融点ライナを有する銅を用いて形成される。高融点ライナは、ＣＶＤ又は物理気相堆積（ＰＶＤ）を用いて堆積することができ、Ｃｕは、例えば、ＰＶＤ及びＥＣＰの組み合わせを用いて堆積することができる。別の実施形態において、ワイヤ１６は、ＡｌＣｕ、或いは、Ａｌ又はＣｕの他の組み合わせである。実施形態において、ワイヤ１６は、約１５０ミクロンの深さ、約３ミクロンの幅及び約２０ミクロンの長さとすることができる（すなわち、点線で示されるように）。当業者であれば、ビアの特定の寸法に応じて、本発明により他の寸法も考慮されることを認識するであろう。金属の堆積後、化学機械研磨（ＣＭＰ）、ＲＩＥエッチバック、又はこれらの組み合わせのような平坦化プロセスを用いて、ウェハ表面から余分な金属を除去し、ダマシン金属が充填されたトレンチを残す。トレンチがメタライズされた後、当技術分野において周知のような標準的なＢＥＯＬコンタクト、ビア、ワイヤ、受動素子、メモリ素子等を通して、ウェハの前面が随意的に処理される。
【００２２】
図３において、接着剤１８が、図２の構造体上に堆積される。より具体的には、プロセスの後半に除去することができる接着剤１８が、誘電体材料１２及びウェハの前面の露出部分の上に形成される。ガラス、シリコン、又はウェハに機械的支持を与えることができるいずれかの周知の材料からなるキャリア２０が、接着剤１８に取り付けられる。
【００２３】
図３において、当業者であれば、構造体が、誘電体材料１２の上にコンタクト、ワイヤ、ビア、及び／又はキャパシタのような受動素子を含み得ることを認識すべきである。また、本発明は、誘電体材料１２の下の能動素子及び／又は受動素子なども考える。例えば受動デバイス及び能動デバイスなどの素子、ワイヤ等を用いて電圧を与え、ＭＥＭＳ、ＭＥＭのための入力及び／又は出力パッド、又は非ＭＥＭに関連した機能を作動させることができる。当業者であれば理解するはずであるように、ここに説明される本発明の態様の各々について、これらの異なる変形が考えられる。
【００２４】
図３は、ワイヤの下部を露出させるための研削プロセスも示す。より具体的には、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスのような通常の研削プロセスを用いて、ウェハ１０の裏面を、例えば７２５ミクロンの開始厚から１５０ミクロンまで研削し、それにより、ウェハ１０の裏面においてワイヤ１６が露出される。実施形態において、結果として得られるウェハ１０は、約１００ミクロンから１５０ミクロンまでのものであるが、本発明により他の寸法も考慮される。実施形態のいずれにおいても、ウェハ１０の裏面においてワイヤ１６が露出される。誘電体材料２２がウェハ１０の裏面に堆積され、リソグラフィによりパターン形成され、エッチングされて開口部２２ａを形成する。誘電体材料２２は、例えばＳｉＯ２とすることができる。開口部２２ａは、ウェハ１０の裏面において内側ワイヤ１６を露出させる。
【００２５】
図４において、露出されたウェハ１０がエッチングされ、開口ボイド２４を形成する。実施形態において、ウェハ１０は、例えば湿式エッチング・プロセス及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いてエッチングすることができる。実施形態において、基板ウェハ１０はシリコンであり、開口ボイド２４は、湿式加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液、ＸｅＦ２非プラズマ・エッチング、又は非選択的ボッシュ・プラズマ・エッチングの１つ又は複数を用いてエッチングされる。実施形態において、外側ワイヤ１６ｂの少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａは、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。
【００２６】
図５において、随意的なウェハ・キャップ２６が、ウェハ１０の裏面に接合される。より具体的には、ウェハ・キャップ２６が誘電体材料２２に接合され、気密シールを生成する。ウェハ・キャップ２６は、例えば、ガラス基板又はシリコン基板とすることができる。ウェハ・キャップ２６は、接着剤を用いるものなど、任意の通常のボンディング・プロセスを用いて誘電体材料２２に接合することができる。
【００２７】
図６は、線Ａ−Ａに沿った、図５の構造体の断面図を示す。この図は、例えば約２０ミクロンから１００ミクロンまでのワイヤの長さをより明瞭に示す。この図はまた、外側ワイヤ１６ｂの少なくとも一方の側は、ウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａは、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出されることを示す。当業者であれば、３ミクロン厚スイッチの可動電極は、約１ミクロンの作動ギャップを有することを認識するであろう。
【００２８】
図７は、閉位置における本発明の第１の態様のスイッチを示す。この実施形態において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂに印加される。これにより、内側ワイヤ１６ａを押し付けて互いに接触させるクーロン反発力がもたらされる。このクーロン反発力は、スイッチを有効に閉じ、例えば、内側の自由に浮遊するワイヤ１６ａを移動させて接触させる。実施形態において、作動電圧は、プルイン電圧を克服する、例えばプルイン電圧より大きい電圧にする必要がある。実施形態に応じて、プルイン電圧は、例えば、２０Ｖから６０Ｖ（又は、マイナス２０Ｖから６０Ｖ）とすることができる。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定ワイヤ１６ｂに印加される−１００ボルトである。
【００２９】
ＭＥＭＳコンタクト・スイッチの場合、可動電極すなわち電極１６ａは、通常、ｄｃ接地に配線される。このｄｃ接地接続（図示せず）は、単純な低抵抗ワイヤを用いる、ｄｃ接地又はｒｆ接地のいずれかとすることができ、或いは、例えばｄｃにおいて低インピーダンスを有するがｒｆ周波数において高インピーダンスを有するインダクタを用いる、ｄｃ接地及びｒｆ開路とすることができる。可動電極又は電極１６ａがｄｃ接地に配線されない場合、このような電極は、作動電圧から容量の充電を行ない、望ましくないプルイン電圧の変動をもたらすことがある。
【００３０】
２つの作動電極１６ａが示されるが、１つの作動電極１６ａだけを必要とすることもさらに考えられる。例えば、作動電極１６ａのいずれかを図７（又は、本発明の他の態様）から除去することができる。このような実施形態において、作動電圧（Ｖａ）が印加されると、残りの作動電極が曲がり、最も近い固定ワイヤと接触する。
【００３１】
当業者であれば、本発明の各々の態様において、接触するワイヤは、互いにある程度の垂直方向の重なりを有することを認識すべきである。このことにより、電圧の印加時に、自由に移動するワイヤが接触し、従って、スイッチを閉じることが確実になる。また、自由に浮遊する、移動する等のように、特に指定しない限り、ワイヤは、構造体内に固定されたままである。さらに、例えば、パターン形成、メタライゼーション、及び／又は堆積プロセスなどのここに説明されたプロセスへの何らかの修正及び／又は追加と併せて、図１−図７のプロセスを用いて、ここに説明される実施形態のいずれかを製造することもできる。実施形態の各々を説明した後、当業者にはこのような修正及び／又は追加が明らかになるはずであるが、本発明のより完全な理解のために、必要に応じて、付加的なプロセス及び／又は修正されたプロセスの幾らかのさらなる説明をここに述べる。
【００３２】
本発明の第２の態様
図８−図１５は、本発明の第２の態様による、構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。より具体的には、図８は、誘電体層１２を有するウェハ１０を含む開始構造体を示す。ウェハ及び誘電体層は、本発明の第１の態様において説明された。
【００３３】
図８にさらに示されるように、通常のフォトリソグラフィ・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側から、ビア１４ａ及び１４ｂが形成される。実施形態において、本発明の第２の態様の垂直型スイッチを形成するために、３つのビア１４ａ、１４ｂが用いられる。ビア１４ｂは、約５ミクロンの深さ、７ミクロンの幅及び約２４ミクロンの長さ（すなわち、数値で測定される場合）の浅いビア（shallow via）であり、一方、ビア１４ａは、約１４０ミクロンの深さ、約３ミクロンの幅及び約２０ミクロンの長さ（すなわち、数値で測定される場合）である。更に別の実施形態において、ビア１４ａの深さは、５０ミクロンから１８０ミクロンに及ぶことができ、約５０ミクロン、１００ミクロン、又は１８０ミクロンの深さが好ましい。当業者であれば、スイッチの特定の用途に応じて、本発明により他の寸法も考慮されることを認識するであろう。ビア１４ａ及び１４ｂは、異なるエッチング（リソグラフィ）プロセス（図１を参照して説明されるような）で形成できることも理解すべきである。
【００３４】
図９において、ウェハの上部側から、ビア１４ａ、１４ｂを周知の金属又は金属合金で充填し、それぞれワイヤ１６ａ及びワイヤ部分１６ｂ１を形成する。実施形態において、上述した本発明の第１の態様に説明されるようなプロセスの任意の周知の組み合わせを用いて、ワイヤ１６ａ及びワイヤ部分１６ｂ１をメタライズすることができる。
【００３５】
ワイヤ部分１６ｂ１は、約５ミクロンの深さ、７ミクロンの幅及び約２４ミクロンの長さ（すなわち、数値で測定される場合）であり、一方、ワイヤ１６ａは、約１４０ミクロンの深さ、約３ミクロンの幅及び約２０ミクロンの長さ（すなわち、数値で測定される場合）である。更に別の実施形態において、ワイヤ１６ａは、５０ミクロンから１８０ミクロンの深さに及ぶことができる。当業者であれば、スイッチの特定の用途に応じて、本発明により他の寸法も考慮されることを認識するであろう。
【００３６】
図１０において、上述の本発明の第１の態様に説明されるように、図９の構造体上に接着剤１８が堆積され、キャリア２０が取り付けられる。
【００３７】
図１０は、ビア１５を形成するためのデュアル・ダマシン・プロセスをさらに示す。当業者には理解されるはずであるようなデュアル・ダマシン・プロセスは、異なる深さのトレンチを形成する。実施形態において、トレンチ１５は、第１の寸法の下方に延びる脚部１５ａと、第２の寸法の水平方向に延びる脚部１５ｂとを含む。水平方向に延びる脚部１５ｂは、これらの間に空間を有した状態で、互いに向けて延びるように配置される。
【００３８】
図１１において、ウェハ１０の裏面からトレンチ１５を金属１７で充填し、全体が参照番号１６ｂで示される金属ワイヤを完成させる。実施形態において、金属１７は、従来のＣＶＤ又はＡＬＤプロセスを用いて堆積されるＴｉＮ及びタングステンとすることができるが、本発明により他のプロセス及び金属又はそれらの組み合わせも考えられる。誘電体材料２２は、ウェハ１０の裏面上に堆積され、パターン形成されて、開口部２２ａを形成する。誘電体材料２２は、例えばＳｉＯ２とすることができる。開口部２２ａは、ウェハ１０の裏面においてワイヤ１６ｂを露出する。
【００３９】
図１２において、例えば、湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いてウェハ１０の裏面をエッチングし、上述したもののような方法を用いてボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いて、ウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、誘電体材料２２はウェハ１０の外側部分を保護するが、本発明のこの態様において、外側ワイヤ１６ｂは、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される。
【００４０】
図１２において、上記の本発明の第１の態様に説明される方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６が、ウェハ１０の下面に接合される。
【００４１】
図１３は、線Ｂ−Ｂに沿った、図１２の構造体の断面図を示す。この図は、例えば約２０ミクロンから１００ミクロンまでの中間(middle)ワイヤ１６ａの長さをより明瞭に示す。この図はまた、外側ワイヤ１６ｂが、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出されることを示す。
【００４２】
図１４は、線Ｃ−Ｃに沿った、図１２の構造体の断面図を示す。この図は、ビア１５ｂ内に形成されたワイヤの部分が互いに向けて延びることをより明瞭に示す。ビア１５ｂ内に形成されたワイヤの部分間の間隔は、約２ミクロンから４ミクロンである。
【００４３】
図１５は、閉位置における本発明の第２の態様のスイッチを示す。この実施形態において、作動電圧Ｖａが中間ワイヤ１６ａに印加される。実施形態において、作動電圧Ｖａは、中間ワイヤ１６ａに印加される１００ボルトである。可動電極はｄｃ接地されている。これにより、外側ワイヤを引っ張って互いに接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じ、例えば外側ワイヤ１６ｂが接触するのを可能にする。
【００４４】
本発明の第３の態様
図１６は、本発明の第３の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図１６において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ部分１６ａ１及びワイヤ１６ｂが形成される。浅いビア（外側ワイヤ１６ｂを形成するために用いられるビアより浅い）を用いて、内側ワイヤ１６ａ１が形成される。浅いビアの深さは、特定の用途に応じて変わり得る。例えば、浅いビアは約１０ミクロンの深さとすることができ、外側ワイヤ１６ｂを形成するのに用いられるビアは約１５０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。当業者であれば、ワイヤ１６ａ１及び１６ｂを形成するために用いられるビアを別個のリソグラフィ・プロセスで形成できることも理解すべきである。ウェハの上部側から、例えば窒化チタン又はタングステンのような金属又は金属の組み合わせで、ビアを充填することができる。
【００４５】
本発明の上述の態様に説明される方法を用いて、誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８及びキャリア２０が形成される。
【００４６】
ワイヤ１６ｂの下部を露出させるための研削プロセスの後、ウェハの下面から通常のデュアル・ダマシン・プロセスを行なって、ワイヤ部分１６ａ１に接続するメタライゼーション部１６ａ２を形成することができる。本発明の上述の態様に説明されるように、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、開口部２４を形成することができる。実施形態において、外側ワイヤ１６ｂの少なくとも一方の側は、ウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａ１、１６ａ２は、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合して、気密シールを生成することができる。
【００４７】
図１６に示されるように、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂに印加され、可動電極１６ａ１はｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、−１００ボルトである。これにより、内側ワイヤ１６ａ２を押し付けて互いに接触させるクーロン反発力がもたらされる。このクーロン反発力は、スイッチを有効に閉じ、例えば、内側の自由に浮遊するワイヤ１６ａ２を移動させて接触させる。
【００４８】
本発明の第４の態様
図１７は、本発明の第４の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図１７において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ａ１及び１６ｂ形成される。ビア及び結果として得られる１６ａ１、１６ｂは、例えば、本発明の第１の態様に関して上述したような種々の寸法のものにすることができる。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填することができる。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に接着剤１８が形成され、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００４９】
ワイヤ１６ａ１、１６ｂの下部を露出するための研削プロセスの後、本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、ウェハ１０の下面から通常のエッチング・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、ワイヤ部分１６ａ１に接続する内側ワイヤ部分１６ａ２を形成することができる。実施形態において、誘電体材料２２は、外側ワイヤ１６ｂの少なくとも一方の側がウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）のままであり、内側ワイヤ１６ａ１、１６ａ２は、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、ウェハ１０の外側部分を保護する。
【００５０】
本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シールを生成することができる。
【００５１】
図１７において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂに印加され、可動電極１６ａ２はｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、−１００Ｖである。これにより、内側ワイヤ１６ａ２を押し付けて互いに接触させるクーロン反発力がもたらされる。このクーロン反発力は、スイッチを有効に閉じ、例えば、内側の自由に浮遊するワイヤ１６ａ２を移動させて接触させる。
【００５２】
本発明の第５の態様
図１８及び図１９は、本発明の第５の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図１８において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ａが形成される。ウェハの上部側からワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアは、約８０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン窒化及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００５３】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００５４】
ウェハの下面から、通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、外側ワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２を形成する。次に、例えば、湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成する。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いて、ウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、少なくとも外側ワイヤ１６ｂ１は、ウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａ及び外側ワイヤ１６ｂ２は、ワイヤ１６ａの移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シールを生成することができる。
【００５５】
図１８（又は図１９）に示されるように、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂ１に印加され、可動ワイヤ１６ａ及び１６ｂはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、１００ボルトである。これにより、ワイヤ１６ａを内側ワイヤ１６ｂ２に向けて押し付け、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じ、例えば、ワイヤ１６ａを移動させてワイヤ１６ｂと接触させる。
【００５６】
本発明の第６の態様
図２０及び図２１は、本発明の第６の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２０において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側から外側ワイヤ１６ｂｂが形成される。ウェハの上部側からワイヤ１６ｂｂを形成するのに用いられるビアは、約８０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００５７】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００５８】
ウェハの下面から通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、外側ワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２を形成する。外側ワイヤ１６ｂ１は、ワイヤ１６ｂｂと実質的に位置合わせされている。次に、前述のように、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。
【００５９】
実施形態において、外側ワイヤ１６ｂ１及び外側ワイヤ１６ｂｂの少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、他の外側ワイヤ１６ｂ２は、その移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シールを生成することができる。ウェハ・キャップ２６は、例えばガラスとすることができる。前述のように、いずれかの通常のボンディング・プロセスを用いて、ウェハ・キャップ２６を誘電体材料２２に接合することができる。
【００６０】
図２０（又は図２１）において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂ１に印加され、可動ワイヤ１６ａ及び１６ｂはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定外側ワイヤ１６ｂ１に印加される１００ボルトである。これにより、他の（浮遊する）外側ワイヤ１６ｂ２をワイヤ１６ｂｂに向けて押し付け、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。
【００６１】
図２１は、本発明の構造体の例示的な寸法を示す。例えば、ボイド２４の垂直方向の寸法は、約１００ミクロンから約２００ミクロンの範囲に及ぶことができる。ワイヤ１６ｂ１とワイヤ１６ｂ２との間の距離は、約１ミクロンである。実施形態において、可動ワイヤ１６ｂ２は、その両端においてウェハ１０内に埋め込まれる。ワイヤが、例えば少なくともボイドの垂直方向距離を越える長さであるなど、非常に長い場合、電圧が固定ワイヤ１６ｂ１に印加されると、可動ワイヤの部分（例えば、固定ワイヤ１６ｂ１に近接する中間の部分）が、図２１に矢印「Ａ」で示されるように、固定ワイヤ１６ｂ１に向けて移動し、これと接触する。
【００６２】
本発明の第７の態様
図２２は、本発明の第７の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２２において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２が形成される。ウェハの上部側からワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２を形成するのに用いられるビアは、約５０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００６３】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００６４】
ウェハの下面から、通常のリソグラフィ・プロセスを行なって、内側ワイヤ１６ａ（ワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２からオフセットした）を形成する。次に、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、一方の外側ワイヤ１６ｂ２の少なくとも一方の側は、ウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６及び他方の外側ワイヤ１６ｂ１は、少なくとも外側ワイヤ１６ｂ１の移動を可能にするように実質的にボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。上述の方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シールを生成することができる。
【００６５】
図２２に示されるように、作動電圧Ｖａが固定外側ワイヤ１６ｂ２に印加され、可動電極１６ａはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、１００ボルトである。これにより、ワイヤ１６ｂ１を押し付けてワイヤ１６ａに接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。
【００６６】
本発明の第８の態様
図２３は、本発明の第８の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２３において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ａ及び１６ｂが形成される。実施形態において、内側ワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアの深さは、外側ワイヤ１６ｂを形成するのに用いられるビアより深い。例えば、ワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアは、約１００ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００６７】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００６８】
ウェハの下面から通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、外側ワイヤ１６ｂｂを形成する。外側ワイヤ１６ｂｂは、ウェハ１０の上部側から形成される外側ワイヤ１６ｂの１つと位置合わせすることができる。次に、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。
【００６９】
実施形態において、一方の外側ワイヤ１６ｂ及び外側ワイヤ１６ｂｂの少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａは、その移動を可能にするためにボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。誘電体材料２２の配置のために、外側固定ワイヤ１６ｂをウェハ材料内に僅かに又は完全に埋め込むこともできる（外側固定ワイヤを有するあらゆる実施形態と同様に）。
【００７０】
上述のように、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シーツを生成することができる。
【００７１】
図２３において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂ（上記のワイヤ１６ｂｂ）に印加され、マイナスのＶａが他方の固定ワイヤ１６ｂに印加される。可動電極１６ａはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定ワイヤ１６ｂ（上記のワイヤ１６ｂｂ）に印加される１００ボルト及び他方の固定ワイヤ１６ｂに印加される−１００ボルトである。これにより、ワイヤ１６ａを外側ワイヤ１６ｂｂに向けて移動させ、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。また、本発明のこの及び他の態様において、１つ又は複数の作動電極の使用も考慮される。
【００７２】
本発明の第９の態様
図２４は、本発明の第９の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２４において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ａ及び１６ｂ形成される。実施形態において、内側ワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアの深さは、外側ワイヤ１６ｂを形成するのに用いられるビアより深い。例えば、ワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアは、約８０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。当業者であれば、適用可能な実施形態のいずれにおいても、異なる深さのビアが別個のリソグラフィ・プロセスで形成されることを認識すべきである。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００７３】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。本発明の上記の態様に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８が取り付けられる。
【００７４】
ウェハの下面から通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、外側ワイヤ１６ｂｂを形成する。外側ワイヤ１６ｂｂは、ウェハ１０の上部側から形成された外側ワイヤ１６ｂ及び内側ワイヤ１６ａからオフセットしていてもよい。次に、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いてウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。
【００７５】
実施形態において、一方の外側ワイヤの１６ｂ及び外側ワイヤ１６ｂｂの少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａは、その移動を可能にするようにボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。誘電体材料２２の配置のために、外側固定ワイヤ１６ｂをウェハ材料内に僅かに又は完全に埋め込むこともできる（外側固定ワイヤを有するあらゆる実施形態と同様に）。上述した方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シーツを生成することができる。
【００７６】
図２４において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂ（最も近いワイヤ１６ｂｂ）に印加され、マイナスのＶａが他方の固定ワイヤ１６ｂに印加される。可動電極１６ａはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定ワイヤ１６ｂ（最も近いワイヤ１６ｂｂ）に印加される１００ボルト及び他方の固定ワイヤ１６ｂに印加される−１００ボルトである。これにより、ワイヤ１６ａを外側ワイヤ１６ｂｂに向けて移動させ、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。
【００７７】
本発明の第１０の態様
図２５は、本発明の第１０の態様による、別のＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２５において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ａ及び１６ｂが形成される。ウェハの上部側からワイヤ１６ａを形成するのに用いられるビアは、約１５０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。例えば、外側ワイヤ１６ｂを形成するのに用いられるビアは、約１０ミクロンの浅いビアとすることができる。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００７８】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。上記の実施形態に説明される方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００７９】
ワイヤ１６ａの下部を露出させるための研削プロセスの後、ウェハの下部側から、通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、外側ワイヤ１６ｂｂを形成する。外側ワイヤ１６ｂｂは、ウェハ１０の上部側から形成された外側ワイヤ１６ｂ及び内側ワイヤ１６ａからオフセットしていてもよい。外側ワイヤ１６ｂｂも、ウェハ材料内に部分的に埋め込むことができる。次に、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いて、ウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、外側ワイヤ１６ｂ及び１６ｂｂの少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられ（固定された）ままであり、内側ワイヤ１６ａは、その移動を可能にするようにボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。
【００８０】
上述の方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シーツを生成することができる。
【００８１】
図２５において、作動電圧Ｖａが固定ワイヤ１６ｂ（例えば、ワイヤ１６ｂｂの上の固定ワイヤ１６ｂ）に印加され、マイナスのＶａが他方の外側ワイヤ１６ｂに印加される。可動電極１６ａはｄｃ接地されている。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定ワイヤ１６ｂ（例えば、ワイヤ１６ｂｂの上方の固定ワイヤ１６ｂ）の一方に印加される１００ボルト及び他方の外側ワイヤ１６ｂに印加される−１００ボルトである。これにより、ｄｃ接地されている、自由に浮遊する内側ワイヤ１６ａを外側ワイヤ１６ｂｂに向けて移動させ、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。
【００８２】
本発明の第１１の態様
図２６は、本発明の第１１の態様による、最終的なＭＥＭＳ構造体及びそれぞれの処理ステップを示す。図２６において、上述のような通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを用いて、ウェハ１０の上部側からワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２が形成される。ボイド２４内に露出された外側ワイヤ１６ｂ１のためのビアは、固定外側ワイヤ１６ｂ２のために形成された他のビアより深い。特定の用途に応じて、ビアの深さ及び結果として得られるワイヤは変わり得る。例えば、自由に浮遊するワイヤ１６ｂ１を形成するのに用いられるビアは、約１５０ミクロンの深さとすることができるが、本発明により他の寸法も考慮される。ウェハ１０の上部側から、ビアを、例えばＡＬＤ窒化チタン及びＣＶＤタングステンのような金属又は金属の組み合わせで充填し、その後にＣＭＰを行なうことができる。
【００８３】
誘電体材料１２及びウェハの上部側のワイヤの露出部分の上に、接着剤１８が形成される。上記の実施形態において説明された方法を用いて、キャリア２０が接着剤１８に取り付けられる。
【００８４】
研削プロセスの後、ウェハの下面から通常のリソグラフィ・プロセス及びメタライゼーション・プロセスを行なって、ウェハ１０の上部側から形成される外側ワイヤ１６ｂ１、１６ｂ２及び内側ワイヤ１６ａからオフセットし得る、外側ワイヤ１６ｂｂを形成する。ワイヤ１６ｂｂは、ウェハの材料内に部分的に埋め込むことができる。次に、例えば湿式及び乾式エッチング・プロセスの組み合わせを用いてウェハ１０の裏面をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、加熱された水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いてウェハ１０をエッチングし、ボイド２４を形成することができる。実施形態において、一方の外側ワイヤ１６ｂ２の少なくとも一方の側はウェハ１０の材料に取り付けられた（固定された）ままであり、かつ、外側ワイヤ１６ｂｂはウェハ材料内に少なくとも部分的に埋め込まれたままであり、一方、外側ワイヤ１６ｂ１は、その移動を可能にするようにボイド２４内に露出される程度まで、誘電体材料２２がウェハ１０の外側部分を保護する。上述の方法を用いて、随意的なウェハ・キャップ２６をウェハ１０の下面に接合し、気密シールを生成することができる。
【００８５】
ＭＥＭＳコンタクト・スイッチの機能は、プルイン電圧及び作動電圧によって定められる。プルイン電圧は、ビームを曲げ、接触させるのに必要とされる印加アクチュエータ電圧によって定められ、作動電圧は、ＭＥＭＳスイッチ回路における印加電圧であり、これ、定義上、プルイン電圧より大きいものである。この理解に基づいて、図２６の構造体は、作動ギャップ（ＡＧ）と、コンタクト・ギャップ（ＣＧ）とを含む。作動ギャップ（ＡＧ）は、アクチュエータとビームとの間の離隔距離（例えば、１６ｂ１と１６ｂ２との間の離隔距離）である。コンタクト・ギャップ（ＣＧ）は、可動ビームとコンタクトとの間の離隔距離（例えば、ビーム１６ｂ１とビーム１６ｂｂとの間の離隔距離）である。当業者であれば、本発明の各々の態様が作動ギャップ（ＡＧ）及びコンタクト・ギャップ（ＣＧ）を含むことを理解すべきである。
【００８６】
図２６の例において、下記により詳細に説明されるように、ｄｃ接地をビーム１６ｂ１に印加し、ｄｃ作動電圧をアクチュエータ１６ｂｂに印加することによって、ＭＥＭビームを作動させるか又は接触させる。ＭＥＭＳスイッチのアーク放電及び潜在的破壊をもたらすビーム１６ｂ１及びアクチュエータ１６ｂｂの短絡を回避するために、コンタクト・ギャップ（ＣＧ）は、一般に、作動ギャップ（ＡＧ）より小さい。
【００８７】
より具体的には、図２６において、作動電圧Ｖａが固定外側ワイヤ１６ｂ２に印加される。実施形態において、作動電圧Ｖａは、固定外側ワイヤ１６ｂ２に印加される１００ボルトである。これにより、ｄｃ接地されている外側ワイヤ１６ｂ１を外側ワイヤ１６ｂｂに向けて押し付け、これと接触させるクーロン力がもたらされる。このクーロン力は、スイッチを有効に閉じる。
【００８８】
データ点のグラフ
図２７は、本発明による、６０Ｖのプルイン電圧におけるビームについてのビーム厚、ビーム長、及び作動ギャップを示す、アルミニウム・カンチレバー・ビームに関する計算されたデータ点のグラフである。Ｏｓｔｅｒｂｅｒｇ及びＳｅｎｔｕｒｉａによる１９９７年の論文を用いて、データ点が計算された。図２７のグラフにおけるデータ点は、例えば、１２０ミクロン、１６０ミクロン、２００ミクロン及び２５０ミクロンの種々のビーム長についての種々のギャップ及びビーム厚を示す例証として与えられる。一般に、ビーム厚が増加するにつれて、プルイン電圧が増加し、作働ギャップ厚が増加するにつれて、
ビーム長が減少する。これらの計算は、例えば図２６に記載される単一の垂直型カンチレバー・ビームにも適用される。勿論、これらの同じ又は類似したデータ点は、例えば、図１７の二重カンチレバー・ビームを含む、本発明に記載される単一のカンチレバー・ビームのいずれにも質的に関連する。当業者であれば、本発明に記載される垂直型カンチレバー・ビームは、他の範囲のビーム厚、作動ギャップ厚、コンタクト・ギャップ厚、及びビーム長を有し、特定のプルイン電圧要件をターゲットにし得ることを理解するべきである。
【００８９】
設計構造体
図２８は、好ましくは設計プロセス９１０によって処理される入力設計構造体９２０を含む、複数のこのような設計構造体を例示する。設計構造体９２０は、設計プロセス９１０によって生成され、処理され、ハードウェア・デバイスの論理的に等価な機能的表現を生じる、論理シミュレーション設計構造体とすることができる。設計構造体９２０はさらに、或いは代替的に、設計プロセス９１０によって処理されたときに、ハードウェア・デバイスの物理的構造の機能的表現を生成するデータ及び／又はプログラム命令を含むことができる。機能的及び／又は構造的設計特徴のどちらを表現するのであれ、設計構造体９２０は、コア開発者／設計者によって実施されるような電子的コンピュータ支援設計（ＥＣＡＤ）を用いて生成することができる。機械可読データ伝送、ゲートアレイ、又はストレージ媒体上でコード化された場合、設計プロセス９１０内の１つ又は複数のハードウェア及び／又はソフトウェア・モジュールによって、設計構造体９２０にアクセスし、これを処理して、図１−図２６に示されるもののような電子コンポーネント、回路、電子若しくは論理モジュール、装置、デバイス、又はシステムをシミュレーションするか、又は他の方法で機能的に表現することができる。そのため、設計構造体９２０は、設計又はシミュレーション・データ処理システムによって処理されたときに、回路又は他のレベルのハードウェア論理設計を機能的にシミュレーションするか、又は他の方法で表現する、人間及び／又は機械可読のソースコード、コンパイルされた構造体、及びコンピュータ実行可能コード構造体を含む、ファイル又は他のデータ構造体を含むことができる。このようなデータ構造体は、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ）設計エンティティ、又は、Ｖｅｒｉｌｏｇ及びＶＨＤＬのような低レベルＨＤＬ設計言語、及び／又は、Ｃ若しくはＣ＋＋のような高レベル設計言語に適合する及び／又はこれと互換性のある他のデータ構造体を含むことができる。
【００９０】
設計プロセス９１０は、設計構造体９２０のような設計構造体を含むことができるネットリスト９８０を生成するために、好ましくは、図１−図２６に示されるコンポーネント、回路、デバイス、又は論理構造体の設計／シミュレーションの機能的等価物を合成し、変換し、又は他の方法で処理するためのハードウェア及び／又はソフトウェア・モジュールを使用し、組み込む。ネットリスト９８０は、例えば、集積回路設計内の他の素子及び回路への接続を記述する配線、個別部品、論理ゲート、制御回路、Ｉ／Ｏデバイス、モデルなどのリストを表す、コンパイル又は他の方法で処理されたデータ構造体を含むことができる。ネットリスト９８０は繰り返しプロセスを用いて合成することができ、このプロセスにおいて、ネットリスト９８０は、デバイスの設計仕様及びパラメータに応じて１回又は複数回再合成される。ここで説明された他の設計構造体のタイプと同様に、ネットリスト９８０を機械可読データ・ストレージ媒体上に記録し、又はプログラマブル・ゲート・アレイにプログラムすることができる。媒体は、磁気又は光ディスクドライブのような不揮発性ストレージ媒体、プロブラマブル・ゲート・アレイ、コンパクトフラッシュ、又は他のフラッシュメモリとすることができる。それに加えて、又は代替的に、媒体は、インターネット又は他のネットワーキングに適した手段を介してデータパケットを伝送し、中間的に格納することができる、システム又はキャッシュメモリ、バッファ領域、又は電気的若しくは光学的に伝導性のデバイス及び材料とすることができる。
【００９１】
設計プロセス９１０は、ネットリスト９８０を含む様々な入力データ構造のタイプを処理するためのハードウェア及びソフトウェア・モジュールを含むことができる。このようなデータ構造タイプは、例えば、ライブラリ要素９３０内に存在することができ、これは、所与の製造技術（例えば、異なる技術ノード、３２ｎｍ、４５ｎｍ、９０ｎｍ等）についての、モデル、レイアウト、及び記号表記を含めた、一般的に用いられる素子、回路、及びデバイスのセットを含むことができる。データ構造タイプは、設計仕様９４０、特徴データ９５０、検証データ９６０、設計ルール９７０、並びに入力試験パターン、出力試験結果及び他の試験情報を含むことができる試験データ・ファイル９８５をさらに含むことができる。設計プロセス９１０は、例えば、応力分析、熱分析、機械事象シミュレーション、並びにキャスティング、モールディング、及びダイプレス成形のような操作についてのプロセス・シミュレーションといった標準的な機械的設計プロセスをさらに含むことができる。機械設計の当業者であれば、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、設計プロセス９１０において用いられる、可能な機械設計ツール及びアプリケーションの範囲を認識することができる。設計プロセス９１０はまた、タイミング解析、検証、設計ルールチェック、位置及び経路の操作などのような標準的な回路設計プロセスを実行するためのモジュールを含むことができる。
【００９２】
設計プロセス９１０は、第２の設計構造体９９０を作成するために、ＨＤＬコンパイラ及びシミュレーションモデル構築ツールのような論理的及び物理的設計ツールを使用し、組み込んで、設計構造体９２０を、図示された支持データ構造体のうちの幾つか又は全てと共に、いずれかの付加的な機械設計又はデータ（適用可能な場合）と併せて処理する。設計構造体９９０は、機械的なデバイス及び構造体のデータの交換に用いられるデータ形式（例えば、ＩＧＥＳ、ＤＸＦ、Ｐａｒａｓｏｌｉｄ ＸＴ、ＪＴ、ＤＲＧ又はこのような機械的設計構造体を格納又はレンダリングするのに適した他のいずれかの形式で格納される情報）でストレージ媒体又はプログラマブル・ゲート・アレイ上に存在する。設計構造体９２０と同様に、設計構造体９９０は、好ましくは、１つ又は複数のファイル、データ構造体、又は他のコンピュータコード化データ又は命令を含み、これは、伝送又はデータ・ストレージ媒体上に存在し、ＥＣＡＤシステムによって処理されたとき、図１−図２６に示される１つ又は複数の本発明の実施形態の、論理的又はその他の方式で機能的に等価な形態を生成する。１つの実施形態において、設計構造体９９０は、図１−図２６に示されるデバイスを機能的にシミュレーションする、コンパイルされた実行可能なＨＤＬシミュレーションモデルを含むことができる。
【００９３】
設計構造体９９０は、集積回路のレイアウト・データの交換に用いられるデータ形式及び／又は記号データ形式（例えば、ＧＤＳＩＩ（ＧＤＳ２）、ＧＬ１、ＯＡＳＩＳ、マップファイル、又はこのような設計データ構造体を格納するための他のいずれかの適切な形式で格納される情報）も使用することができる。データ構造体９９０は、例えば、記号データ、マップファイル、試験データ・ファイル、設計コンテンツ・ファイル、製造データ、レイアウト・パラメータ、配線、金属のレベル、ビア、形状、製造ラインを通じた経路選択のためのデータ、並びに、上記で説明し、図１−図２６に示されるようなデバイス又は構造体を製造するために製造者又は設計者／開発者によって要求される他のいずれかのデータといった情報を含むことができる。次に、設計構造体９９０はステージ９９５に進み、ここで、例えば、設計構造体９９０は、テープアウトされたり、製造に引き渡されたり、マスク会社に引き渡されたり、別の設計会社に送られたり、顧客に送り返されたりされる。
【００９４】
上述したような方法は、集積回路チップの製造に用いられる。結果として得られる集積回路チップは、生ウェハの形態で（すなわち、複数のパッケージされていないチップを有する単一のウェハとして）、ベア・ダイとして、又はパッケージされた形態で、製造業者により流通させることができる。後者の場合、チップは、単一のチップ・パッケージ（マザーボード又は他のより高いレベルのキャリアに取り付けられたリード線を有するプラスチック製キャリアのような）、又は、マルチチップ・パッケージ（片面又は両面の相互接続部、或いは埋め込まれた相互接続部を有するセラミック製キャリアのような）の中にマウントされる。いずれにせよ、その後、チップは、他のチップ、別個の回路素子、及び／又は、（ａ）マザーボードなどの中間製品又は（ｂ）最終製品のいずれかの部品のような他の信号処理デバイスと共に統合される。最終製品は、集積回路チップを含む何らかの製品とすることができる。
【００９５】
本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本発明を限定することを意図したものではない。本明細書で用いられる用語「含む」及び／又は「含んでいる」は、記述された構造部、完全体、ステップ、操作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を指定するが、１つ又は複数の他の構造部、完全体、ステップ、操作、要素、コンポーネント、及び／又はそれらのグループの存在又は付加を除外しないことが理解される。
【００９６】
下記の特許請求の範囲における、対応する構造体、材料、動作、及び全ての手段又はステップ及び機能要素の等価物は、もしあれば、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を実施するためのあらゆる構造体、材料、又は動作を含むことが意図されている。本発明の説明は、例証及び説明のために示されたものであり、網羅的であること又は本発明を開示された形態に限定することを意図したものではない。当業者には、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなしに多くの修正及び改変が明白となるであろう。実施形態は、本発明の原理及びその実際的な用途を最も良く説明するため、及び、当業者が特定の企図された用途に適するように種々の修正を加えた種々の実施形態に関して本発明を理解することを可能にするために選択され、記述された。
【符号の説明】
【００９７】
１０：ウェハ
１２、２２：誘電体材料
１４、１４ａ、１４ｂ：ビア
１５：トレンチ
１５ａ、１５ｂ：トレンチ脚部
１６、１６ａ、１６ｂ：ワイヤ
１６ａ１、１６ａ２、１６ｂ１：ワイヤ部分
１７：金属
１８：接着剤
２０：キャリア
２２ａ：開口部
２４：ボイド
２６：ウェハ・キャップ
９１０：設計プロセス
９２０：設計構造体
９３０：ライブラリ要素
９４０：設計仕様
９５０：特徴データ
９６０：検証データ
９７０：設計ルール
９８０：ネットリスト
９９０：第２の設計構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳスイッチを製造する方法であって、
ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することと、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填して、少なくとも２つの垂直方向に延びるワイヤを形成することと、
前記垂直方向に延びるワイヤの少なくとも１つがボイド内で移動可能であるように、下部側から前記ウェハ内にボイドを開口することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、前記ウェハの上部側から４つの垂直方向に延びるビアをエッチングすることを含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを前記金属で充填することは、前記ウェハの前記上部側から前記４つの垂直方向に延びるビアを充填して、４つの垂直方向に延びるワイヤを形成することを含み、
前記開口することは、前記４つの垂直方向に延びるワイヤの２つの内側ワイヤが、前記ボイド内で移動可能であり、互いに接触するように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、前記ウェハの前記下部側からビアをエッチングすることをさらに含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填することは、前記下部側から前記下部側ビアを金属で充填して、それぞれ前記４つの垂直方向に延びるワイヤの内側ワイヤと接触する２つのワイヤ延長部を形成することをさらに含み、
前記開口することは、前記２つのワイヤ延長部が前記ボイド内で移動可能であり、互いに接触するように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、
前記４つの垂直方向に延びるビアの内側のものが前記４つの垂直方向に延びるビアの外側のものより浅くなるように、前記ウェハの上部側から４つの垂直方向に延びるビアをエッチングすることと、
デュアル・ダマシン・プロセスを用いて、前記下部側から２つのビアをエッチングすることと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを前記金属で充填することは、
前記ウェハの前記上部側から前記４つの垂直方向に延びるビアを充填して、４つの垂直方向に延びるワイヤを形成することと、
前記ウェハの前記下部側から前記２つのビアを充填して、それぞれ前記４つの垂直方向に延びるワイヤの内側ワイヤと接触する２つの下部側ワイヤを形成することと、
を含み、
前記開口することは、前記２つの下部側ワイヤが前記ボイド内で移動可能であり、互いに接触するように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、
少なくとも３つの垂直方向に延びるビアの内側のものが前記少なくとも３つの垂直方向に延びるビアの外側のものより深くなるように、前記ウェハの上部側から少なくとも３つの垂直方向に延びるビアをエッチングすることと、
前記下部側から前記ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアをエッチングすることと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを前記金属で充填することは、
前記ウェハの前記上部側から前記３つの垂直方向に延びるビアを金属で充填して、２つの部分的ワイヤ及び中間のより長いワイヤを形成することと、
前記下部側から前記ウェハ内の前記垂直方向に延びるビアを金属で充填して、下部側ワイヤを形成することであって、前記下部側ワイヤは前記２つの部分的ワイヤと接触し、かつ、前記中間のより長いワイヤの両側にある、ことを含み、
前記開口することは、前記上部側ワイヤ又は前記下部側ワイヤの中間のものが前記ボイド内で移動可能であるように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、
前記ウェハの上部側から前記ウェハ内に３つの垂直方向に延びるビアをエッチングすることであって、前記３つの垂直方向に延びるビアの中間のものは前記３つの垂直方向に延びるビアの外側のものより深い、ことと、
前記３つの垂直方向に延びるビアの前記中間のものからオフセットしている１つのビアを、前記ウェハの前記下部側から前記ウェハ内にエッチングすることと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填することは、前記３つの垂直方向に延びるビア及び前記下部側ビアを前記金属で充填してワイヤを形成することを含み、
前記開口することは、前記３つの垂直方向に延びるワイヤの中間のものが、前記ボイド内で自由に移動可能であり、前記ウェハの前記下部側から形成された前記ワイヤと接触するように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、
前記ウェハの上部側から前記ウェハ内に２つの垂直方向に延びるビアを形成することと、
前記ウェハの下部側から前記ウェハ内に１つのビアを形成することと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填することは、前記２つの垂直方向に延びるビア及び前記下部側ビアを前記金属で充填してワイヤを形成することを含み、
前記開口することは、前記２つの垂直方向に延びるワイヤの１つが前記ボイド内で自由に移動可能であり、前記ウェハの前記下部側から形成された前記ワイヤと接触するように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、
前記ウェハの上部側から前記ウェハ内に１つの垂直方向に延びるビアを形成することと、
前記ウェハの下部側から前記ウェハ内に１つのビアを形成することと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填することは、前記１つの垂直方向に延びるビア及び前記下部側ビアを前記金属で充填してワイヤを形成することを含み、
前記開口することは、前記垂直方向に延びるワイヤが前記ボイド内で移動可能であるように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ボイドを気密封止することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
２つの垂直方向に延びるワイヤの少なくとも一方に電圧を印加し、前記２つの垂直方向に延びるワイヤの他方を移動させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ウェハの前記下部側を研削して、前記少なくとも２つの垂直方向に延びるワイヤの少なくとも１つの部分を露出させることと、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるワイヤの少なくとも１つが前記ウェハに固定されるように、前記ボイドを形成する前に前記ウェハの前記下部側の部分を保護することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ＭＥＭＳスイッチを製造する方法であって、
ウェハの上部側から少なくとも３つのビアをエッチングすることと、
前記ビアを金属で充填して、垂直方向に配置された上部側ワイヤを形成することと、
前記ウェハの前記下部側に誘電体材料を堆積させることと、
前記誘電体材料をエッチングして内部に開口部を形成することであって、前記誘電体材料の残りの部分は前記ウェハの縁部を保護する、ことと、
前記誘電体材料内の前記開口部を通って前記ウェハの下部側をエッチングし、前記垂直方向に配置された上部側ワイヤの少なくとも１つを露出させるボイドを形成することと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記少なくとも３つのビアは、４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤ内に形成された４つのビアであり、前記下部側をエッチングする前に、前記ウェハの前記下部側を研削して、前記４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤの２つの内側のものの部分を露出させることをさらに含み、前記ボイドは内部で移動可能である前記２つの内側ワイヤを収容する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ウェハの前記下部側をエッチングして、前記４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤの前記２つの内側のものと位置合わせする２つのビアを形成することと、
前記２つの下部側ビアを金属で充填して、前記４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤの前記内側のものから互いに向けて延びる金属ワイヤ延長部を形成することであって、前記金属ワイヤ延長部は前記ボイド内で移動可能である、ことと、
をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも３つのビアは、４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤ内に形成された４つのビア、及び、２つの垂直方向に配置された下部側ワイヤ内に形成された２つのビアであり、前記下部側をエッチングする前に、前記ウェハの前記下部側を研削して前記４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤの２つの外側のものの部分を露出させることをさらに含み、前記ボイドは、内部で移動可能である前記下部側ワイヤを収容する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
ウェハ内に形成された少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤと、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤの少なくとも１つを収容する、前記ウェハ内に形成されたボイドと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤの前記少なくとも１つは、電圧の印加時に前記ボイド内で移動可能である、ＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１７】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤは４つのワイヤであり、前記少なくとも１つのワイヤは、前記電圧の印加時に前記ボイド内で移動可能である２つの内側ワイヤである、請求項１６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１８】
前記少なくともの２つの内側ワイヤは、前記ウェハの下部側から形成される、請求項１７に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１９】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤの前記少なくとも１つは、中間のワイヤが２つの外側ワイヤより長い、３つの垂直方向に延びる金属ワイヤである、請求項１６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２０】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤは、２つが前記ウェハに固定され、かつ、前記ボイドに部分的に露出された、３つの垂直方向に延びる金属ワイヤである、請求項１６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２１】
前記ボイドは気密封止される、請求項１６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１】
ＭＥＭＳスイッチを製造する方法であって、
ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することと、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填して、少なくとも２つの垂直方向に延びるワイヤを形成することと、
前記垂直方向に延びるワイヤの少なくとも１つがボイド内で移動可能であるように、下部側から前記ウェハ内にボイドを開口することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、前記ウェハの上部側から４つの垂直方向に延びるビアをエッチングすることを含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを前記金属で充填することは、前記ウェハの前記上部側から前記４つの垂直方向に延びるビアを充填して、４つの垂直方向に延びるワイヤを形成することを含み、
前記開口することは、前記４つの垂直方向に延びるワイヤの２つの内側ワイヤが、前記ボイド内で移動可能であり、互いに接触するように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、前記ウェハの前記下部側からビアをエッチングすることをさらに含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填することは、前記下部側から前記下部側ビアを金属で充填して、それぞれ前記４つの垂直方向に延びるワイヤの内側ワイヤと接触する２つのワイヤ延長部を形成することをさらに含み、
前記開口することは、前記２つのワイヤ延長部が前記ボイド内で移動可能であり、互いに接触するように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、
前記４つの垂直方向に延びるビアの内側のものが前記４つの垂直方向に延びるビアの外側のものより浅くなるように、前記ウェハの上部側から４つの垂直方向に延びるビアをエッチングすることと、
デュアル・ダマシン・プロセスを用いて、前記下部側から２つのビアをエッチングすることと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを前記金属で充填することは、
前記ウェハの前記上部側から前記４つの垂直方向に延びるビアを充填して、４つの垂直方向に延びるワイヤを形成することと、
前記ウェハの前記下部側から前記２つのビアを充填して、それぞれ前記４つの垂直方向に延びるワイヤの内側ワイヤと接触する２つの下部側ワイヤを形成することと、
を含み、
前記開口することは、前記２つの下部側ワイヤが前記ボイド内で移動可能であり、互いに接触するように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、
少なくとも３つの垂直方向に延びるビアの内側のものが前記少なくとも３つの垂直方向に延びるビアの外側のものより深くなるように、前記ウェハの上部側から少なくとも３つの垂直方向に延びるビアをエッチングすることと、
前記下部側から前記ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアをエッチングすることと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを前記金属で充填することは、
前記ウェハの前記上部側から前記３つの垂直方向に延びるビアを金属で充填して、２つの部分的ワイヤ及び中間のより長いワイヤを形成することと、
前記下部側から前記ウェハ内の前記垂直方向に延びるビアを金属で充填して、下部側ワイヤを形成することであって、前記下部側ワイヤは前記２つの部分的ワイヤと接触し、かつ、前記中間のより長いワイヤの両側にある、ことを含み、
前記開口することは、前記上部側ワイヤ又は前記下部側ワイヤの中間のものが前記ボイド内で移動可能であるように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、
前記ウェハの上部側から前記ウェハ内に３つの垂直方向に延びるビアをエッチングすることであって、前記３つの垂直方向に延びるビアの中間のものは前記３つの垂直方向に延びるビアの外側のものより深い、ことと、
前記３つの垂直方向に延びるビアの前記中間のものからオフセットしている１つのビアを、前記ウェハの前記下部側から前記ウェハ内にエッチングすることと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填することは、前記３つの垂直方向に延びるビア及び前記下部側ビアを前記金属で充填してワイヤを形成することを含み、
前記開口することは、前記３つの垂直方向に延びるワイヤの中間のものが、前記ボイド内で自由に移動可能であり、前記ウェハの前記下部側から形成された前記ワイヤと接触するように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、
前記ウェハの上部側から前記ウェハ内に２つの垂直方向に延びるビアを形成することと、
前記ウェハの下部側から前記ウェハ内に１つのビアを形成することと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填することは、前記２つの垂直方向に延びるビア及び前記下部側ビアを前記金属で充填してワイヤを形成することを含み、
前記開口することは、前記２つの垂直方向に延びるワイヤの１つが前記ボイド内で自由に移動可能であり、前記ウェハの前記下部側から形成された前記ワイヤと接触するように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ウェハ内に少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを形成することは、
前記ウェハの上部側から前記ウェハ内に１つの垂直方向に延びるビアを形成することと、
前記ウェハの下部側から前記ウェハ内に１つのビアを形成することと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるビアを金属で充填することは、前記１つの垂直方向に延びるビア及び前記下部側ビアを前記金属で充填してワイヤを形成することを含み、
前記開口することは、前記垂直方向に延びるワイヤが前記ボイド内で移動可能であるように、前記下部側から前記ウェハをエッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ボイドを気密封止することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
２つの垂直方向に延びるワイヤの少なくとも一方に電圧を印加し、前記２つの垂直方向に延びるワイヤの他方を移動させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ウェハの前記下部側を研削して、前記少なくとも２つの垂直方向に延びるワイヤの少なくとも１つの部分を露出させることと、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びるワイヤの少なくとも１つが前記ウェハに固定されるように、前記ボイドを形成する前に前記ウェハの前記下部側の部分を保護することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ＭＥＭＳスイッチを製造する方法であって、
ウェハの上部側から少なくとも３つのビアをエッチングすることと、
前記ビアを金属で充填して、垂直方向に配置された上部側ワイヤを形成することと、
前記ウェハの前記下部側に誘電体材料を堆積させることと、
前記誘電体材料をエッチングして内部に開口部を形成することであって、前記誘電体材料の残りの部分は前記ウェハの縁部を保護する、ことと、
前記誘電体材料内の前記開口部を通って前記ウェハの下部側をエッチングし、前記垂直方向に配置された上部側ワイヤの少なくとも１つを露出させるボイドを形成することと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記少なくとも３つのビアは、４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤ内に形成された４つのビアであり、前記下部側をエッチングする前に、前記ウェハの前記下部側を研削して、前記４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤの２つの内側のものの部分を露出させることをさらに含み、前記ボイドは内部で移動可能である前記２つの内側ワイヤを収容する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ウェハの前記下部側をエッチングして、前記４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤの前記２つの内側のものと位置合わせする２つのビアを形成することと、
前記２つの下部側ビアを金属で充填して、前記４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤの前記内側のものから互いに向けて延びる金属ワイヤ延長部を形成することであって、前記金属ワイヤ延長部は前記ボイド内で移動可能である、ことと、
をさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも３つのビアは、４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤ内に形成された４つのビア、及び、２つの垂直方向に配置された下部側ワイヤ内に形成された２つのビアであり、前記下部側をエッチングする前に、前記ウェハの前記下部側を研削して前記４つの垂直方向に配置された上部側ワイヤの２つの外側のものの部分を露出させることをさらに含み、前記ボイドは、内部で移動可能である前記下部側ワイヤを収容する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
ウェハ内に形成された少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤと、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤの少なくとも１つを収容する、前記ウェハ内に形成されたボイドと、
を含み、
前記少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤの前記少なくとも１つは、電圧の印加時に前記ボイド内で移動可能である、ＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１７】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤは４つのワイヤであり、前記少なくとも１つのワイヤは、前記電圧の印加時に前記ボイド内で移動可能である２つの内側ワイヤである、請求項１６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１８】
前記少なくともの２つの内側ワイヤは、前記ウェハの下部側から形成される、請求項１７に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１９】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤの前記少なくとも１つは、中間のワイヤが２つの外側ワイヤより長い、３つの垂直方向に延びる金属ワイヤである、請求項１６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２０】
前記少なくとも２つの垂直方向に延びる金属ワイヤは、２つが前記ウェハに固定され、かつ、前記ボイドに部分的に露出された、３つの垂直方向に延びる金属ワイヤである、請求項１６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２１】
前記ボイドは気密封止される、請求項１６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１０−２５１３２１（Ｐ２０１０−２５１３２１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９３００２（Ｐ２０１０−９３００２）
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．コンパクトフラッシュ
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．コンパクトフラッシュ
【出願人】（３９０００９５３１）インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション (4,084)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＳＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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