絶縁構造体及び絶縁構造体の製造方法
【課題】ＭＥＭＳデバイスを構成する絶縁構造体において応力による強度低下を回避する技術を提供する。
【解決手段】母材１００（ａ）に設けた絶縁部形成領域に平行配列する複数の溝を形成する（ｂ）。この溝は、絶縁部形成領域の上端側では溝２００が溝２０１よりも上端側に突出し、下端側では溝２０１が溝２００よりも下端側に突出する。溝を形成した絶縁部形成領域を熱酸化処理する。熱酸化処理で母材表面に成長した酸化膜により溝が完全に埋められた場合（ｃ）、酸化領域３００は、接続する導電性領域１０１，１０２に対して十分な幅を持つ板状の支持構造になり、構造体にかかる応力に対して高い強度をもつ。熱酸化処理で溝が完全に埋められなかった場合（ｄ）、酸化領域３０１の両側に接続する導電性領域１０１，１０２は、つづら折れ形状の梁からなるばねにより支持される状態となる。ばね形状の構造による緩衝作用により構造体にかかる応力を緩和する。
【解決手段】母材１００（ａ）に設けた絶縁部形成領域に平行配列する複数の溝を形成する（ｂ）。この溝は、絶縁部形成領域の上端側では溝２００が溝２０１よりも上端側に突出し、下端側では溝２０１が溝２００よりも下端側に突出する。溝を形成した絶縁部形成領域を熱酸化処理する。熱酸化処理で母材表面に成長した酸化膜により溝が完全に埋められた場合（ｃ）、酸化領域３００は、接続する導電性領域１０１，１０２に対して十分な幅を持つ板状の支持構造になり、構造体にかかる応力に対して高い強度をもつ。熱酸化処理で溝が完全に埋められなかった場合（ｄ）、酸化領域３０１の両側に接続する導電性領域１０１，１０２は、つづら折れ形状の梁からなるばねにより支持される状態となる。ばね形状の構造による緩衝作用により構造体にかかる応力を緩和する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイスを構成する絶縁構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変キャパシタのような静電気力を駆動源とするＭＥＭＳデバイスは、アクチュエータ等の機械要素部品と電子回路とが１つの基板上に集積化されている。そのため、１基板上に構造的な連結を保ったうえで電気的な絶縁を実現することが不可欠であり、構造体の一部を絶縁物で構成することが必要となる。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイスを構成するマイクロ構造体の一部の絶縁部を構成する従来手法として、基板上に形成した溝に窒化シリコンやポリイミドといった絶縁物を化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）等により堆積するものが知られている。
【０００４】
また、特許文献１には、図７（ａ）に示すように、シリコン基板の母材６００に互いに間隔を置いて配列される複数の溝（貫通孔）７００を形成し、その内部表面を熱酸化することで図７（ｂ）に示すような絶縁領域８００を形成する手法が開示されている。このような手法によれば、上記従来手法と比較して、生成された絶縁領域に生じる内部応力を抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７３７１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の手法では、母材に形成する溝の幅が熱酸化膜の幅よりも大きくとられているため、溝を熱酸化することによって得られる絶縁領域の内部には熱酸化膜によって埋められなかった複数の空間が間隔を置いて配列している。そのため、図７（ｂ）に示すように、絶縁領域８００の両側に接続する導電性領域６０１，６０２は、縦横およそ２〜４μｍ程度の梁状構造によって連結された状態となる。
【０００７】
このような構造においては、絶縁領域８００によって支持される導電性領域６０１，６０２を含む構造体全体にかかる応力がこの２〜４μｍの梁状構造に集中するため、その部分を中心に構造体の強度が低下し、破損しやすくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ＭＥＭＳデバイスを構成する絶縁構造体において絶縁領域への応力集中による強度低下を避けるための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、２つの導電性領域がこれらの間に介在するように一体に形成された絶縁領域によって互いに絶縁された絶縁構造体に関するものである。そして、この絶縁構造体を形成する絶縁領域は、下記の溝パターンを形成する工程と、酸化領域を形成する工程とによって生成されたものであることを特徴とする。
【００１０】
溝パターンを形成する工程では、板状の母材上において２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端から反対側の他端の手前まで続く第１の溝と、境界線方向に沿って他端から一端の手前まで続く第２の溝とが交互に平行配列した複数の溝からなる溝パターンを形成する（図１（ｂ）参照）。このようにすることで、溝パターンが形成された絶縁部形成領域には、つづら折れ形状になった梁状の母材が残される。
【００１１】
そして、酸化領域を形成する工程では、溝パターンが形成された絶縁部形成領域の母材を酸化して絶縁性の酸化領域を形成する。母材を熱酸化処理にかけると、絶縁部形成領域に残された母材表面に酸化物が成長すると共に、その母材内部にも酸化領域が浸透する。
【００１２】
このとき、形成された溝が適度な幅である場合、梁状の母材から成長した酸化物によって溝が埋められ、絶縁部形成領域の全域にわたって母材の酸化物が充填された絶縁領域が形成される（図１（ｃ）参照）。この場合、絶縁領域の両側に接続する導電性領域は十分な幅を持つ絶縁領域によって支持されるため、この絶縁構造体は構造体全体にかかる応力に対して高い強度を有する。
【００１３】
一方、加工精度のばらつき等により溝パターンがある程度太くなっていると、熱酸化処理によって母材の酸化物が成長しても溝が完全に埋まらない場合がある。この場合、絶縁部形成領域にはつづら折れ形状になった梁状の酸化物からなる絶縁領域が形成される（図１（ｄ）参照）。この絶縁領域の両側に接続する導電性領域は、つづら折れ形状の梁からなるジグザグばねにより支持される状態となる。そのため、この絶縁構造体では、ばね形状の絶縁領域による緩衝作用により構造体全体にかかる応力を緩和することができ、応力集中による構造体の破損を避けられる。
【００１４】
このように、本発明の絶縁構造体では、絶縁部形成領域に対する熱酸化工程により溝パターンが完全に埋められた場合、あるいは埋められなかった場合の何れの結果においても、絶縁体全体にかかる応力に対して破損を生じにくい構造を実現できる。
【００１５】
つぎに、請求項２に記載の絶縁構造体は、上述の溝パターンを形成する工程において、第１の溝の一端側の先端が先太り形状になるように形成され、第２の溝の他端側の先端が先太り形状になるように形成されていることを特徴とする。このようにすることで、絶縁部形成領域に残されるつづら折れ形状の母材の折り返し部分の幅を均一に近づけることができる（図４（ａ）参照）。その結果、母材の熱酸化処理を経て絶縁領域がばね形状になった場合に、折り返し部分の形状を幅が均一で滑らかなカーブにすることができ（図４（ｂ）参照）、絶縁領域の応力に対する緩衝性を向上することができる。
【００１６】
つぎに、請求項３に記載の絶縁構造体は、上述の溝パターンを形成する工程において、所望の絶縁領域に基づき設定される絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された本数の第１の溝及び第２の溝を有する溝パターンが形成されることを特徴とする。絶縁部形成領域に形成する溝の幅や間隔は、熱酸化後に形成される絶縁領域において、酸化物の成長による内部応力を低減しつつ全体応力に対する強度を確保するための過密でも過疎でもない適度な大きさが求められる。そこで、絶縁部形成領域の大きさに応じて溝の幅や間隔を自由に変化させる代わりに、溝の本数の増減により絶縁領域が形成される範囲を自在に制御できる。
【００１７】
つぎに、上記目的を達成するためになされた請求項４に記載の絶縁構造体は、上述までの絶縁構造体と同様に溝パターンを形成する工程と酸化領域を形成する工程とを経て生成されるものであるが、溝パターンを形成する工程において上述までの絶縁構造体と相違する。
【００１８】
すなわち、溝パターンを形成する工程では、板状の母材上において２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端側手前と反対側の他端手前とを折り返し交互に往復するつづら折れ形状の溝からなる溝パターンを形成する（図５（ａ）参照）。このようにすることで、溝パターンが形成された絶縁部形成領域には、一端側及び他端側からそれぞれ延出する櫛歯状の母材が残される。
【００１９】
そして、酸化領域を形成する工程では、溝パターンが形成された絶縁部形成領域の母材を酸化して絶縁性の酸化領域を形成する。母材を熱酸化処理にかけると、絶縁部形成領域に残された母材表面に酸化物が成長すると共に、その母材内部にも酸化領域が浸透する。
【００２０】
このとき、形成された溝が適度に細い場合、梁状の母材から成長した酸化物によって溝が埋められ、絶縁部形成領域の全域にわたって母材の酸化物が充填された絶縁領域が形成される。この場合、絶縁領域の両側に接続する導電性領域は十分な幅を持つ絶縁領域によって支持されるため、この絶縁構造体は構造体全体にかかる応力に対して高い強度を有する。
【００２１】
一方、加工精度のばらつき等により、溝パターンがある程度太くなっていると、熱酸化処理によって母材の酸化物が成長しても溝が完全に埋まらない場合がある。この場合、絶縁部形成領域には対向する一対の櫛歯状の梁及びその周囲の酸化物からなる絶縁領域が形成される（図５（ｂ）参照）。この絶縁領域の両側に接続する導電性領域は、櫛歯状の梁及びその基部からなる複数のＵ字ばねにより支持される状態となる。そのため、この絶縁構造体では、ばね形状の絶縁領域による緩衝作用により構造体全体にかかる応力を緩和することができ、応力集中による構造体の破損を避けられる。
【００２２】
つぎに、請求項５に記載の絶縁構造体は、上述の溝パターンを形成する工程において、溝パターンの折り返し部分の角が、面取り形状又は丸め形状になるように形成されていることを特徴とする。このようにすることで、つづら折れ形状の溝パターンの折り返し部分の溝の幅を均一に近づけることができる。その結果、母材の熱酸化処理を経て絶縁領域がばね形状になった場合に、Ｕ字ばねの折り返し部分の形状を緩やかなカーブにすることができ（図６（ｂ）参照）、絶縁領域の応力に対する緩衝性を向上することができる。
【００２３】
つぎに、請求項６に記載の絶縁構造体は、上述の溝パターンを形成する工程において、所望の絶縁領域に基づき設定される絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された往復回数のつづら折れ形状の溝からなる溝パターンが形成されることを特徴とする。絶縁部形成領域に形成する溝の幅や間隔は、熱酸化後に形成される絶縁領域において、酸化物の成長による内部応力を低減しつつ全体応力に対する強度を確保するための過密でも過疎でもない適度な大きさが求められる。そこで、絶縁部形成領域の大きさに応じて溝の幅や間隔を自由に変化させる代わりに、溝の本数、すなわちつづら折れの往復回数の増減により絶縁領域が形成される範囲を自在に制御できる。
【００２４】
つぎに、上記目的を達成するためになされた請求項７〜１２に記載の発明は、上述の絶縁構造体の製造方法に関するものである。このように構成された製造方法によれば、請求項１〜６に記載の絶縁構造体に関して上述した効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態の絶縁構造体の製造過程の概略を示す説明図。
【図２】ＳＯＩウェハを用いた絶縁構造体の製造過程の具体例を示す説明図。
【図３】ＳＯＩウェハを用いた絶縁構造体の製造過程の具体例を示す説明図。
【図４】母材に形成する溝パターンの変形例を示す説明図。
【図５】母材に形成する溝パターンの変形例を示す説明図。
【図６】母材に形成する溝パターンの変形例を示す説明図。
【図７】従来技術の問題点を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は下記の実施形態に何ら限定されるものではなく様々な態様にて実施することが可能である。
図１は、実施形態の絶縁構造体の製造過程の概略を示す説明図である。図１（ａ）において、シリコン母材１００は、２つの導電性領域と、これらの導電性領域間に介在するように一体に形成された絶縁領域とからなる絶縁構造体が作られるシリコン（Ｓｉ）製の板である。
【００２７】
つぎに、図１（ｂ）に示すように、シリコン母材１００の中央領域に設定された矩形の絶縁部形成領域内に複数の溝からなる溝パターンを形成する。この溝パターンは、図１（ｂ）上における絶縁部形成領域の縦方向、より詳細には、絶縁部形成領域の左右両側にそれぞれ位置する後の導電性領域となる領域との境界線に沿った方向に延びる複数の溝２００及び溝２０１が交互に並行配列したものである。
【００２８】
なお、このとき形成する溝は、母材１００を貫通する貫通溝であってもよいし、シリコン母材１００を貫通しない未貫通溝であってもよい。また、絶縁部形成領域に形成する溝の幅や間隔は、熱酸化処理におけるシリコン酸化膜の成長による内部応力を低減しつつ全体応力に対する強度を確保するため、過密でも過疎でもない適度な大きさで設計される。そのため、設計上必要となる絶縁領域のサイズに応じて、形成する溝の本数を加減することにより絶縁領域が形成される範囲を制御できる。
【００２９】
溝２００は、絶縁部形成領域の上端から、反対の下端側の手前まで形成されている。一方、溝２０１は、絶縁形成領域の下端から、反対の上端側の手前まで形成されている。すなわち、この溝パターンにおいては、絶縁部形成領域の上端側では溝２００が溝２０１よりも上端側に突出し、下端側では溝２０１が溝２００よりも下端側に突出するように形成されている。このようにして溝パターンを形成した後の絶縁部形成領域には、つづら折れ形状になった梁状の母材が残る。
【００３０】
つぎに、溝パターンが形成された絶縁部形成領域に対して熱酸化処理を行う。絶縁部形成領域を１０００℃程度の高温化において酸素ガス中にさらすことで母材のシリコンが酸素と化合し、表面に酸化シリコン（ＳｉＯ2）の酸化膜が成長すると共に梁状の母材内部にも酸化領域が浸透する。その結果、絶縁部形成領域は、母材が完全に酸化シリコンに化合した絶縁性の酸化領域で占められる。
【００３１】
図１（ｃ）は、熱酸化処理の過程で母材表面に成長したシリコン酸化膜により、絶縁部形成領域に形成された溝パターンが完全に埋められた状態の絶縁領域が形成された事例を示す。絶縁部形成領域に形成された溝の幅や間隔が適度な場合、梁状の母材から成長したシリコン酸化膜によって溝が埋められ、絶縁部形成領域の全域が酸化領域３００で占められた絶縁領域が形成される。
【００３２】
これにより、１つのシリコン母材１００から分割された２つの導電性領域１０１，１０２と、これらの間に介在するように一体に形成された板状の酸化領域３００とによって構成される絶縁構造体が形成される。２つの導電性領域１０１，１０２は、酸化領域３００からなる絶縁領域によって、構造的な連結を保った上で互いに電気的に絶縁される。また、酸化領域３００は、接続する導電性領域１０１，１０２に対して十分な幅を持つ板状の支持構造になっており、絶縁構造体全体にかかる応力に対して高い強度を有する。
【００３３】
一方、図１（ｄ）は、絶縁部形成領域に形成された溝パターンが熱酸化処理の過程で完全に埋められないままに絶縁領域が形成された事例を示す。溝パターン形成時における加工精度のばらつき等により、溝の幅や間隔がある程度大きくなっていると、熱酸化処理によって絶縁部形成領域の母材が完全に酸化しても溝が全て埋まらない場合がある。この場合、絶縁部形成領域にはつづら折れ形状になった梁状の酸化領域３０１からなる絶縁領域が形成される。
【００３４】
これにより、１つのシリコン母材１００から分割された２つの導電性領域１０１，１０２と、これらの間に介在するように一体に形成されたつづら折れ形状の酸化領域３０１とによって構成される絶縁構造体が形成される。２つの導電性領域１０１，１０２は、酸化領域３０１からなる絶縁領域によって、構造的な連結を保った上で互いに電気的に絶縁される。
【００３５】
また、酸化領域３０１の両側に接続する導電性領域１０１，１０２は、つづら折れ形状の梁からなるジグザグばねにより支持される状態となる。そのため、この絶縁構造体では、ばね形状の構造による緩衝作用により、絶縁構造体全体にかかる応力を緩和することができ、応力集中による破損を避けられる。
【００３６】
つぎに、本発明の絶縁構造体をＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハを用いて製造するプロセスの一例を、図２，３に基づいて説明する。ここでは、シリコン基板内に酸化シリコンの絶縁膜を内包したＳＯＩウェハを用いた製造過程について説明する。なお、図２，３では、各工程における処理結果を、ＳＯＩウェハの上面から見た図と、この上面図の鎖線Ａにおける側断面図との２とおりの図によって示している。
【００３７】
まず、図２（１）に示すように、ＳＯＩウェハの上面側にあるシリコン母材１００上に設定された絶縁部形成領域内に、深堀り反応性イオンエッチング（Ｓｉ-ＤＲＩＥ：Silicon Deep Reactive Ion Etching）等の等方性ドライエッチングによって、複数の溝２００，２０１からなる溝パターンを形成する。
【００３８】
この溝パターンは、絶縁部形成領域の上端から、反対の下端側の手前まで形成される溝２００と、絶縁形成領域の下端から、反対の上端側の手前まで形成される溝２０１とが交互に平行配列してなる。そして、絶縁部形成領域には、つづら折れ形状になった梁状の母材が残る。また、溝２００，２０１は、シリコン母材１００の層を貫通しており、ＳＯＩウェハに内包されている酸化シリコン絶縁膜４００が溝の底面に露出している。
【００３９】
つぎに、図２（２）に示すように、シリコン母材１００上の絶縁部形成領域の下方にある酸化シリコン絶縁膜４００をＳｉＯ2エッチングにより除去する。酸化シリコンの除去には、腐食性を有する液体の薬品を用いたウエットエッチング等により行う。この工程では、先の工程で形成した溝２００，２０１を通じてエッチング液を酸化シリコン絶縁膜４００に到達させ、絶縁部形成領域の下方部位のみを除去する。
【００４０】
つぎに、図２（３）に示すように、ＳＯＩウェハ全体を高温の酸素雰囲気中で熱酸化処理することで、ＳＯＩウェハの表面全体に酸化膜を形成する。このとき、絶縁部形成領域を除くシリコン母材１００及び最下層のシリコン基板５００においては、表層部のみ酸化された酸化膜３０２が形成される。一方、シリコン母材１００上の絶縁部形成領域では、表層部のみならず溝２００，２０１の側面側からも酸化領域が浸透し、表面における酸化膜の成長と共に母材内部まで完全に酸化シリコンに化合した酸化領域３０３が形成される。
【００４１】
つぎに、図３（４）に示すように、ＳＯＩウェハ全体を覆う酸化膜を絶縁部形成領域に相当する酸化領域３０３を除いて全て除去し、シリコン母材１００及びシリコン基板５００を露出させる。この工程では、絶縁部形成領域に相当する酸化領域３０３の表面を耐腐食性のレジストでマスクし、シリコン母材１００及びシリコン基板５００を覆う他の酸化膜３０２のみを、ＳｉＯ2エッチング（ウエットエッチング）で除去する。
【００４２】
つぎに、図３（５）に示すように、絶縁部形成領域以外のシリコン母材１００に対して、Ｓｉ-ＤＲＩＥにより任意のパターンにおける不用部分を選択的に除去し、酸化領域３０３の左右両側にそれぞれ接続する２つの導電性領域１０１，１０２を形成する。この工程で、１つのシリコン母材１００から分割された２つの導電性領域１０１，１０２と、これらの間に介在するように一体に形成された酸化領域３０３とによって構成される絶縁構造体が形成される。
【００４３】
最後に、図３（６）に示すように、ＳＯＩウェハの上部に形成された絶縁構造体と、シリコン基板５００との間に介在する酸化シリコン絶縁膜４００をＳｉＯ2エッチング（ウエットエッチング）で除去し、シリコン基板５００から絶縁構造体を分離する。
【００４４】
［変形例］
つぎに、実施形態の変形例について以下に説明する。
図４は、シリコン母材１００に形成する溝パターンの変形例（変形例１）の概要を示す説明図である。この変形例１は、図４（ａ）に示すとおり、絶縁部形成領域内で交互に平行配列する溝２０２，２０３の先端部を先太り形状に加工することを特徴とする。
【００４５】
より詳細には、溝２０２は、絶縁部形成領域の上端から、反対の下端側の手前まで形成されており、絶縁部形成領域上端側の先端部が斜めに切り広げられた先太り形状になるように形成されている。また、溝２０３は、絶縁部形成領域の下端から、反対の上端側の手前まで形成されており、絶縁部形成領域下端側の先端部が斜めに切り切り広げられた先太り形状になるように形成されている。なお、絶縁部形成領域の左右両端側の溝は、絶縁部形成領域の内側に向けてのみ先端部が広がるようになっており、それ以外の溝は溝の両側に向けて先端部が広がるようになっている。
【００４６】
このようにすることで、絶縁部形成領域に残されるつづら折れ形状の梁の折り返し部分の幅を均一に近づけることができる。このようにして溝パターンを形成したシリコン母材１００の絶縁部形成領域に対して熱酸化処理を加え、酸化領域３０４からなる絶縁領域を形成した事例を図４（ｂ）に示す。この事例では、熱酸化処理で成長したシリコン酸化膜によって溝パターンが完全には埋められなかった状態を想定している。
【００４７】
図４（ｂ）に示すように、つづら折れのばね形状になった酸化領域３０４の折り返し部分では、幅が均一で滑らかなカーブが形成されている。このように形成されたばね形状によれば、折り返し部分の幅が不均一なばね形状に対して、応力に対する緩衝性を向上することができる。
【００４８】
つぎに、図５は、シリコン母材１００に形成する溝パターンの変形例（変形例２）の概要を示す説明図である。この変形例２は、図５（ａ）に示すとおり、絶縁部形成領域内につづら折れ形状の溝２０４からなる溝パターンを形成することを特徴とする。
【００４９】
この溝２０４は、絶縁部形成領域の縦方向、より詳細には、絶縁部形成領域の左右両側にそれぞれ位置する後の導電性領域となる領域との境界線方向に沿って、絶縁部形成領域の上端側手前と反対側の下端側手前との間を、一定間隔で折り返し交互に往復する形状からなる。溝２０４が形成された絶縁部形成領域には、その上端側及び下端側からそれぞれ延出する櫛歯状のシリコン母材の梁が残される。
【００５０】
なお、絶縁部形成領域に形成する溝の幅や間隔は、熱酸化処理におけるシリコン酸化膜の成長による内部応力を低減しつつ全体応力に対する強度を確保するため、過密でも過疎でもない適度な大きさで設計される。そのため、設計上必要となる絶縁領域のサイズに応じて、溝の往復回数、すなわち平行する溝の本数を加減することにより絶縁領域が形成される範囲を制御できる。
【００５１】
つぎに、溝パターンが形成された絶縁部形成領域に対して熱酸化処理を行う。絶縁部形成領域を１０００℃程度の高温化において酸素ガス中にさらすことで母材のシリコンが酸素と化合し、表面に酸化シリコン（ＳｉＯ2）の酸化膜が成長すると共に櫛歯状の母材内部及び周辺部にも酸化領域が浸透する。その結果、絶縁部形成領域は、母材が完全に酸化シリコンに化合した絶縁性の酸化領域で占められる。
【００５２】
図５（ｄ）は、絶縁部形成領域に形成された溝パターンが熱酸化処理の過程で完全に埋められないままに絶縁領域が形成された事例を示す。溝パターン形成時における加工精度のばらつき等により、溝の幅や間隔がある程度大きくなっていると、熱酸化処理によって絶縁部形成領域の母材が完全に酸化しても溝が完全に埋まらない場合がある。この場合、絶縁部形成領域には上下から対向する一対の櫛歯状の梁と、その周辺を囲む酸化領域３０５からなる絶縁領域が形成される。
【００５３】
これにより、１つのシリコン母材１００から分割された２つの導電性領域１０１，１０２と、これらの間に介在するように一体に形成されたつづら折れ形状の酸化領域３０５とによって構成される絶縁構造体が形成される。２つの導電性領域１０１，１０２は、酸化領域３０５からなる絶縁領域によって、構造的な連結を保った上で互いに電気的に絶縁される。
【００５４】
また、酸化領域３０１の両側に接続する導電性領域１０１，１０２は、櫛歯状の梁及びその基部からなる複数のＵ字ばねにより支持される状態となる。そのため、この絶縁構造体では、ばね形状の絶縁領域による緩衝作用により構造体全体にかかる応力を緩和することができ、応力集中による構造体の破損を避けられる。
【００５５】
一方、熱酸化処理の過程において、絶縁部形成領域の母材表面に成長したシリコン酸化膜により絶縁部形成領域の溝パターンが完全に埋められた場合、２つの導電性領域の間に介在するように一体に形成された板状の酸化領域によって構成される絶縁構造体が形成される。この場合、絶縁構造体を構成する酸化領域、接続する導電性領域に対して十分な幅を持つ板状の支持構造になっており、絶縁構造体全体にかかる応力に対して高い強度を有する。
【００５６】
つぎに、図６は、シリコン母材１００に形成する溝パターンの変形例（変形例３）の概要を示す説明図である。この変形例３は、図６（ａ）に示すとおり、絶縁部形成領域内を往復するつづら折れ形状の溝２０５の折り返し部分の角を、面取り（あるいは、丸め）加工することを特徴とする。
【００５７】
このようにすることで、つづら折れ形状の溝パターンの折り返し部分の溝の幅を均一に近づけることができる。このようにして溝パターンを形成したシリコン母材１００の絶縁部形成領域に対して熱酸化処理を加え、酸化領域３０６からなる絶縁領域を形成した事例を図６（ｂ）に示す。この事例では、熱酸化処理で成長したシリコン酸化膜によって溝パターンが完全には埋められなかった状態を想定している。
【００５８】
図６（ｂ）に示すように、Ｕ字ばね形状になった酸化領域３０６の折り返し部分では滑らかなカーブが形成されている。このように形成されたばね形状によれば、応力に対する緩衝性を向上することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１００…シリコン母材、１０１，１０２…導電性領域、２００〜２０５…溝、３００，３０１，３０３〜３０６…酸化領域、３０２…酸化膜、４００…酸化シリコン絶縁膜、５００…シリコン基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイスを構成する絶縁構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可変キャパシタのような静電気力を駆動源とするＭＥＭＳデバイスは、アクチュエータ等の機械要素部品と電子回路とが１つの基板上に集積化されている。そのため、１基板上に構造的な連結を保ったうえで電気的な絶縁を実現することが不可欠であり、構造体の一部を絶縁物で構成することが必要となる。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイスを構成するマイクロ構造体の一部の絶縁部を構成する従来手法として、基板上に形成した溝に窒化シリコンやポリイミドといった絶縁物を化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）等により堆積するものが知られている。
【０００４】
また、特許文献１には、図７（ａ）に示すように、シリコン基板の母材６００に互いに間隔を置いて配列される複数の溝（貫通孔）７００を形成し、その内部表面を熱酸化することで図７（ｂ）に示すような絶縁領域８００を形成する手法が開示されている。このような手法によれば、上記従来手法と比較して、生成された絶縁領域に生じる内部応力を抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７３７１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の手法では、母材に形成する溝の幅が熱酸化膜の幅よりも大きくとられているため、溝を熱酸化することによって得られる絶縁領域の内部には熱酸化膜によって埋められなかった複数の空間が間隔を置いて配列している。そのため、図７（ｂ）に示すように、絶縁領域８００の両側に接続する導電性領域６０１，６０２は、縦横およそ２〜４μｍ程度の梁状構造によって連結された状態となる。
【０００７】
このような構造においては、絶縁領域８００によって支持される導電性領域６０１，６０２を含む構造体全体にかかる応力がこの２〜４μｍの梁状構造に集中するため、その部分を中心に構造体の強度が低下し、破損しやすくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ＭＥＭＳデバイスを構成する絶縁構造体において絶縁領域への応力集中による強度低下を避けるための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、２つの導電性領域がこれらの間に介在するように一体に形成された絶縁領域によって互いに絶縁された絶縁構造体に関するものである。そして、この絶縁構造体を形成する絶縁領域は、下記の溝パターンを形成する工程と、酸化領域を形成する工程とによって生成されたものであることを特徴とする。
【００１０】
溝パターンを形成する工程では、板状の母材上において２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端から反対側の他端の手前まで続く第１の溝と、境界線方向に沿って他端から一端の手前まで続く第２の溝とが交互に平行配列した複数の溝からなる溝パターンを形成する（図１（ｂ）参照）。このようにすることで、溝パターンが形成された絶縁部形成領域には、つづら折れ形状になった梁状の母材が残される。
【００１１】
そして、酸化領域を形成する工程では、溝パターンが形成された絶縁部形成領域の母材を酸化して絶縁性の酸化領域を形成する。母材を熱酸化処理にかけると、絶縁部形成領域に残された母材表面に酸化物が成長すると共に、その母材内部にも酸化領域が浸透する。
【００１２】
このとき、形成された溝が適度な幅である場合、梁状の母材から成長した酸化物によって溝が埋められ、絶縁部形成領域の全域にわたって母材の酸化物が充填された絶縁領域が形成される（図１（ｃ）参照）。この場合、絶縁領域の両側に接続する導電性領域は十分な幅を持つ絶縁領域によって支持されるため、この絶縁構造体は構造体全体にかかる応力に対して高い強度を有する。
【００１３】
一方、加工精度のばらつき等により溝パターンがある程度太くなっていると、熱酸化処理によって母材の酸化物が成長しても溝が完全に埋まらない場合がある。この場合、絶縁部形成領域にはつづら折れ形状になった梁状の酸化物からなる絶縁領域が形成される（図１（ｄ）参照）。この絶縁領域の両側に接続する導電性領域は、つづら折れ形状の梁からなるジグザグばねにより支持される状態となる。そのため、この絶縁構造体では、ばね形状の絶縁領域による緩衝作用により構造体全体にかかる応力を緩和することができ、応力集中による構造体の破損を避けられる。
【００１４】
このように、本発明の絶縁構造体では、絶縁部形成領域に対する熱酸化工程により溝パターンが完全に埋められた場合、あるいは埋められなかった場合の何れの結果においても、絶縁体全体にかかる応力に対して破損を生じにくい構造を実現できる。
【００１５】
つぎに、請求項２に記載の絶縁構造体は、上述の溝パターンを形成する工程において、第１の溝の一端側の先端が先太り形状になるように形成され、第２の溝の他端側の先端が先太り形状になるように形成されていることを特徴とする。このようにすることで、絶縁部形成領域に残されるつづら折れ形状の母材の折り返し部分の幅を均一に近づけることができる（図４（ａ）参照）。その結果、母材の熱酸化処理を経て絶縁領域がばね形状になった場合に、折り返し部分の形状を幅が均一で滑らかなカーブにすることができ（図４（ｂ）参照）、絶縁領域の応力に対する緩衝性を向上することができる。
【００１６】
つぎに、請求項３に記載の絶縁構造体は、上述の溝パターンを形成する工程において、所望の絶縁領域に基づき設定される絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された本数の第１の溝及び第２の溝を有する溝パターンが形成されることを特徴とする。絶縁部形成領域に形成する溝の幅や間隔は、熱酸化後に形成される絶縁領域において、酸化物の成長による内部応力を低減しつつ全体応力に対する強度を確保するための過密でも過疎でもない適度な大きさが求められる。そこで、絶縁部形成領域の大きさに応じて溝の幅や間隔を自由に変化させる代わりに、溝の本数の増減により絶縁領域が形成される範囲を自在に制御できる。
【００１７】
つぎに、上記目的を達成するためになされた請求項４に記載の絶縁構造体は、上述までの絶縁構造体と同様に溝パターンを形成する工程と酸化領域を形成する工程とを経て生成されるものであるが、溝パターンを形成する工程において上述までの絶縁構造体と相違する。
【００１８】
すなわち、溝パターンを形成する工程では、板状の母材上において２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端側手前と反対側の他端手前とを折り返し交互に往復するつづら折れ形状の溝からなる溝パターンを形成する（図５（ａ）参照）。このようにすることで、溝パターンが形成された絶縁部形成領域には、一端側及び他端側からそれぞれ延出する櫛歯状の母材が残される。
【００１９】
そして、酸化領域を形成する工程では、溝パターンが形成された絶縁部形成領域の母材を酸化して絶縁性の酸化領域を形成する。母材を熱酸化処理にかけると、絶縁部形成領域に残された母材表面に酸化物が成長すると共に、その母材内部にも酸化領域が浸透する。
【００２０】
このとき、形成された溝が適度に細い場合、梁状の母材から成長した酸化物によって溝が埋められ、絶縁部形成領域の全域にわたって母材の酸化物が充填された絶縁領域が形成される。この場合、絶縁領域の両側に接続する導電性領域は十分な幅を持つ絶縁領域によって支持されるため、この絶縁構造体は構造体全体にかかる応力に対して高い強度を有する。
【００２１】
一方、加工精度のばらつき等により、溝パターンがある程度太くなっていると、熱酸化処理によって母材の酸化物が成長しても溝が完全に埋まらない場合がある。この場合、絶縁部形成領域には対向する一対の櫛歯状の梁及びその周囲の酸化物からなる絶縁領域が形成される（図５（ｂ）参照）。この絶縁領域の両側に接続する導電性領域は、櫛歯状の梁及びその基部からなる複数のＵ字ばねにより支持される状態となる。そのため、この絶縁構造体では、ばね形状の絶縁領域による緩衝作用により構造体全体にかかる応力を緩和することができ、応力集中による構造体の破損を避けられる。
【００２２】
つぎに、請求項５に記載の絶縁構造体は、上述の溝パターンを形成する工程において、溝パターンの折り返し部分の角が、面取り形状又は丸め形状になるように形成されていることを特徴とする。このようにすることで、つづら折れ形状の溝パターンの折り返し部分の溝の幅を均一に近づけることができる。その結果、母材の熱酸化処理を経て絶縁領域がばね形状になった場合に、Ｕ字ばねの折り返し部分の形状を緩やかなカーブにすることができ（図６（ｂ）参照）、絶縁領域の応力に対する緩衝性を向上することができる。
【００２３】
つぎに、請求項６に記載の絶縁構造体は、上述の溝パターンを形成する工程において、所望の絶縁領域に基づき設定される絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された往復回数のつづら折れ形状の溝からなる溝パターンが形成されることを特徴とする。絶縁部形成領域に形成する溝の幅や間隔は、熱酸化後に形成される絶縁領域において、酸化物の成長による内部応力を低減しつつ全体応力に対する強度を確保するための過密でも過疎でもない適度な大きさが求められる。そこで、絶縁部形成領域の大きさに応じて溝の幅や間隔を自由に変化させる代わりに、溝の本数、すなわちつづら折れの往復回数の増減により絶縁領域が形成される範囲を自在に制御できる。
【００２４】
つぎに、上記目的を達成するためになされた請求項７〜１２に記載の発明は、上述の絶縁構造体の製造方法に関するものである。このように構成された製造方法によれば、請求項１〜６に記載の絶縁構造体に関して上述した効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態の絶縁構造体の製造過程の概略を示す説明図。
【図２】ＳＯＩウェハを用いた絶縁構造体の製造過程の具体例を示す説明図。
【図３】ＳＯＩウェハを用いた絶縁構造体の製造過程の具体例を示す説明図。
【図４】母材に形成する溝パターンの変形例を示す説明図。
【図５】母材に形成する溝パターンの変形例を示す説明図。
【図６】母材に形成する溝パターンの変形例を示す説明図。
【図７】従来技術の問題点を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は下記の実施形態に何ら限定されるものではなく様々な態様にて実施することが可能である。
図１は、実施形態の絶縁構造体の製造過程の概略を示す説明図である。図１（ａ）において、シリコン母材１００は、２つの導電性領域と、これらの導電性領域間に介在するように一体に形成された絶縁領域とからなる絶縁構造体が作られるシリコン（Ｓｉ）製の板である。
【００２７】
つぎに、図１（ｂ）に示すように、シリコン母材１００の中央領域に設定された矩形の絶縁部形成領域内に複数の溝からなる溝パターンを形成する。この溝パターンは、図１（ｂ）上における絶縁部形成領域の縦方向、より詳細には、絶縁部形成領域の左右両側にそれぞれ位置する後の導電性領域となる領域との境界線に沿った方向に延びる複数の溝２００及び溝２０１が交互に並行配列したものである。
【００２８】
なお、このとき形成する溝は、母材１００を貫通する貫通溝であってもよいし、シリコン母材１００を貫通しない未貫通溝であってもよい。また、絶縁部形成領域に形成する溝の幅や間隔は、熱酸化処理におけるシリコン酸化膜の成長による内部応力を低減しつつ全体応力に対する強度を確保するため、過密でも過疎でもない適度な大きさで設計される。そのため、設計上必要となる絶縁領域のサイズに応じて、形成する溝の本数を加減することにより絶縁領域が形成される範囲を制御できる。
【００２９】
溝２００は、絶縁部形成領域の上端から、反対の下端側の手前まで形成されている。一方、溝２０１は、絶縁形成領域の下端から、反対の上端側の手前まで形成されている。すなわち、この溝パターンにおいては、絶縁部形成領域の上端側では溝２００が溝２０１よりも上端側に突出し、下端側では溝２０１が溝２００よりも下端側に突出するように形成されている。このようにして溝パターンを形成した後の絶縁部形成領域には、つづら折れ形状になった梁状の母材が残る。
【００３０】
つぎに、溝パターンが形成された絶縁部形成領域に対して熱酸化処理を行う。絶縁部形成領域を１０００℃程度の高温化において酸素ガス中にさらすことで母材のシリコンが酸素と化合し、表面に酸化シリコン（ＳｉＯ2）の酸化膜が成長すると共に梁状の母材内部にも酸化領域が浸透する。その結果、絶縁部形成領域は、母材が完全に酸化シリコンに化合した絶縁性の酸化領域で占められる。
【００３１】
図１（ｃ）は、熱酸化処理の過程で母材表面に成長したシリコン酸化膜により、絶縁部形成領域に形成された溝パターンが完全に埋められた状態の絶縁領域が形成された事例を示す。絶縁部形成領域に形成された溝の幅や間隔が適度な場合、梁状の母材から成長したシリコン酸化膜によって溝が埋められ、絶縁部形成領域の全域が酸化領域３００で占められた絶縁領域が形成される。
【００３２】
これにより、１つのシリコン母材１００から分割された２つの導電性領域１０１，１０２と、これらの間に介在するように一体に形成された板状の酸化領域３００とによって構成される絶縁構造体が形成される。２つの導電性領域１０１，１０２は、酸化領域３００からなる絶縁領域によって、構造的な連結を保った上で互いに電気的に絶縁される。また、酸化領域３００は、接続する導電性領域１０１，１０２に対して十分な幅を持つ板状の支持構造になっており、絶縁構造体全体にかかる応力に対して高い強度を有する。
【００３３】
一方、図１（ｄ）は、絶縁部形成領域に形成された溝パターンが熱酸化処理の過程で完全に埋められないままに絶縁領域が形成された事例を示す。溝パターン形成時における加工精度のばらつき等により、溝の幅や間隔がある程度大きくなっていると、熱酸化処理によって絶縁部形成領域の母材が完全に酸化しても溝が全て埋まらない場合がある。この場合、絶縁部形成領域にはつづら折れ形状になった梁状の酸化領域３０１からなる絶縁領域が形成される。
【００３４】
これにより、１つのシリコン母材１００から分割された２つの導電性領域１０１，１０２と、これらの間に介在するように一体に形成されたつづら折れ形状の酸化領域３０１とによって構成される絶縁構造体が形成される。２つの導電性領域１０１，１０２は、酸化領域３０１からなる絶縁領域によって、構造的な連結を保った上で互いに電気的に絶縁される。
【００３５】
また、酸化領域３０１の両側に接続する導電性領域１０１，１０２は、つづら折れ形状の梁からなるジグザグばねにより支持される状態となる。そのため、この絶縁構造体では、ばね形状の構造による緩衝作用により、絶縁構造体全体にかかる応力を緩和することができ、応力集中による破損を避けられる。
【００３６】
つぎに、本発明の絶縁構造体をＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハを用いて製造するプロセスの一例を、図２，３に基づいて説明する。ここでは、シリコン基板内に酸化シリコンの絶縁膜を内包したＳＯＩウェハを用いた製造過程について説明する。なお、図２，３では、各工程における処理結果を、ＳＯＩウェハの上面から見た図と、この上面図の鎖線Ａにおける側断面図との２とおりの図によって示している。
【００３７】
まず、図２（１）に示すように、ＳＯＩウェハの上面側にあるシリコン母材１００上に設定された絶縁部形成領域内に、深堀り反応性イオンエッチング（Ｓｉ-ＤＲＩＥ：Silicon Deep Reactive Ion Etching）等の等方性ドライエッチングによって、複数の溝２００，２０１からなる溝パターンを形成する。
【００３８】
この溝パターンは、絶縁部形成領域の上端から、反対の下端側の手前まで形成される溝２００と、絶縁形成領域の下端から、反対の上端側の手前まで形成される溝２０１とが交互に平行配列してなる。そして、絶縁部形成領域には、つづら折れ形状になった梁状の母材が残る。また、溝２００，２０１は、シリコン母材１００の層を貫通しており、ＳＯＩウェハに内包されている酸化シリコン絶縁膜４００が溝の底面に露出している。
【００３９】
つぎに、図２（２）に示すように、シリコン母材１００上の絶縁部形成領域の下方にある酸化シリコン絶縁膜４００をＳｉＯ2エッチングにより除去する。酸化シリコンの除去には、腐食性を有する液体の薬品を用いたウエットエッチング等により行う。この工程では、先の工程で形成した溝２００，２０１を通じてエッチング液を酸化シリコン絶縁膜４００に到達させ、絶縁部形成領域の下方部位のみを除去する。
【００４０】
つぎに、図２（３）に示すように、ＳＯＩウェハ全体を高温の酸素雰囲気中で熱酸化処理することで、ＳＯＩウェハの表面全体に酸化膜を形成する。このとき、絶縁部形成領域を除くシリコン母材１００及び最下層のシリコン基板５００においては、表層部のみ酸化された酸化膜３０２が形成される。一方、シリコン母材１００上の絶縁部形成領域では、表層部のみならず溝２００，２０１の側面側からも酸化領域が浸透し、表面における酸化膜の成長と共に母材内部まで完全に酸化シリコンに化合した酸化領域３０３が形成される。
【００４１】
つぎに、図３（４）に示すように、ＳＯＩウェハ全体を覆う酸化膜を絶縁部形成領域に相当する酸化領域３０３を除いて全て除去し、シリコン母材１００及びシリコン基板５００を露出させる。この工程では、絶縁部形成領域に相当する酸化領域３０３の表面を耐腐食性のレジストでマスクし、シリコン母材１００及びシリコン基板５００を覆う他の酸化膜３０２のみを、ＳｉＯ2エッチング（ウエットエッチング）で除去する。
【００４２】
つぎに、図３（５）に示すように、絶縁部形成領域以外のシリコン母材１００に対して、Ｓｉ-ＤＲＩＥにより任意のパターンにおける不用部分を選択的に除去し、酸化領域３０３の左右両側にそれぞれ接続する２つの導電性領域１０１，１０２を形成する。この工程で、１つのシリコン母材１００から分割された２つの導電性領域１０１，１０２と、これらの間に介在するように一体に形成された酸化領域３０３とによって構成される絶縁構造体が形成される。
【００４３】
最後に、図３（６）に示すように、ＳＯＩウェハの上部に形成された絶縁構造体と、シリコン基板５００との間に介在する酸化シリコン絶縁膜４００をＳｉＯ2エッチング（ウエットエッチング）で除去し、シリコン基板５００から絶縁構造体を分離する。
【００４４】
［変形例］
つぎに、実施形態の変形例について以下に説明する。
図４は、シリコン母材１００に形成する溝パターンの変形例（変形例１）の概要を示す説明図である。この変形例１は、図４（ａ）に示すとおり、絶縁部形成領域内で交互に平行配列する溝２０２，２０３の先端部を先太り形状に加工することを特徴とする。
【００４５】
より詳細には、溝２０２は、絶縁部形成領域の上端から、反対の下端側の手前まで形成されており、絶縁部形成領域上端側の先端部が斜めに切り広げられた先太り形状になるように形成されている。また、溝２０３は、絶縁部形成領域の下端から、反対の上端側の手前まで形成されており、絶縁部形成領域下端側の先端部が斜めに切り切り広げられた先太り形状になるように形成されている。なお、絶縁部形成領域の左右両端側の溝は、絶縁部形成領域の内側に向けてのみ先端部が広がるようになっており、それ以外の溝は溝の両側に向けて先端部が広がるようになっている。
【００４６】
このようにすることで、絶縁部形成領域に残されるつづら折れ形状の梁の折り返し部分の幅を均一に近づけることができる。このようにして溝パターンを形成したシリコン母材１００の絶縁部形成領域に対して熱酸化処理を加え、酸化領域３０４からなる絶縁領域を形成した事例を図４（ｂ）に示す。この事例では、熱酸化処理で成長したシリコン酸化膜によって溝パターンが完全には埋められなかった状態を想定している。
【００４７】
図４（ｂ）に示すように、つづら折れのばね形状になった酸化領域３０４の折り返し部分では、幅が均一で滑らかなカーブが形成されている。このように形成されたばね形状によれば、折り返し部分の幅が不均一なばね形状に対して、応力に対する緩衝性を向上することができる。
【００４８】
つぎに、図５は、シリコン母材１００に形成する溝パターンの変形例（変形例２）の概要を示す説明図である。この変形例２は、図５（ａ）に示すとおり、絶縁部形成領域内につづら折れ形状の溝２０４からなる溝パターンを形成することを特徴とする。
【００４９】
この溝２０４は、絶縁部形成領域の縦方向、より詳細には、絶縁部形成領域の左右両側にそれぞれ位置する後の導電性領域となる領域との境界線方向に沿って、絶縁部形成領域の上端側手前と反対側の下端側手前との間を、一定間隔で折り返し交互に往復する形状からなる。溝２０４が形成された絶縁部形成領域には、その上端側及び下端側からそれぞれ延出する櫛歯状のシリコン母材の梁が残される。
【００５０】
なお、絶縁部形成領域に形成する溝の幅や間隔は、熱酸化処理におけるシリコン酸化膜の成長による内部応力を低減しつつ全体応力に対する強度を確保するため、過密でも過疎でもない適度な大きさで設計される。そのため、設計上必要となる絶縁領域のサイズに応じて、溝の往復回数、すなわち平行する溝の本数を加減することにより絶縁領域が形成される範囲を制御できる。
【００５１】
つぎに、溝パターンが形成された絶縁部形成領域に対して熱酸化処理を行う。絶縁部形成領域を１０００℃程度の高温化において酸素ガス中にさらすことで母材のシリコンが酸素と化合し、表面に酸化シリコン（ＳｉＯ2）の酸化膜が成長すると共に櫛歯状の母材内部及び周辺部にも酸化領域が浸透する。その結果、絶縁部形成領域は、母材が完全に酸化シリコンに化合した絶縁性の酸化領域で占められる。
【００５２】
図５（ｄ）は、絶縁部形成領域に形成された溝パターンが熱酸化処理の過程で完全に埋められないままに絶縁領域が形成された事例を示す。溝パターン形成時における加工精度のばらつき等により、溝の幅や間隔がある程度大きくなっていると、熱酸化処理によって絶縁部形成領域の母材が完全に酸化しても溝が完全に埋まらない場合がある。この場合、絶縁部形成領域には上下から対向する一対の櫛歯状の梁と、その周辺を囲む酸化領域３０５からなる絶縁領域が形成される。
【００５３】
これにより、１つのシリコン母材１００から分割された２つの導電性領域１０１，１０２と、これらの間に介在するように一体に形成されたつづら折れ形状の酸化領域３０５とによって構成される絶縁構造体が形成される。２つの導電性領域１０１，１０２は、酸化領域３０５からなる絶縁領域によって、構造的な連結を保った上で互いに電気的に絶縁される。
【００５４】
また、酸化領域３０１の両側に接続する導電性領域１０１，１０２は、櫛歯状の梁及びその基部からなる複数のＵ字ばねにより支持される状態となる。そのため、この絶縁構造体では、ばね形状の絶縁領域による緩衝作用により構造体全体にかかる応力を緩和することができ、応力集中による構造体の破損を避けられる。
【００５５】
一方、熱酸化処理の過程において、絶縁部形成領域の母材表面に成長したシリコン酸化膜により絶縁部形成領域の溝パターンが完全に埋められた場合、２つの導電性領域の間に介在するように一体に形成された板状の酸化領域によって構成される絶縁構造体が形成される。この場合、絶縁構造体を構成する酸化領域、接続する導電性領域に対して十分な幅を持つ板状の支持構造になっており、絶縁構造体全体にかかる応力に対して高い強度を有する。
【００５６】
つぎに、図６は、シリコン母材１００に形成する溝パターンの変形例（変形例３）の概要を示す説明図である。この変形例３は、図６（ａ）に示すとおり、絶縁部形成領域内を往復するつづら折れ形状の溝２０５の折り返し部分の角を、面取り（あるいは、丸め）加工することを特徴とする。
【００５７】
このようにすることで、つづら折れ形状の溝パターンの折り返し部分の溝の幅を均一に近づけることができる。このようにして溝パターンを形成したシリコン母材１００の絶縁部形成領域に対して熱酸化処理を加え、酸化領域３０６からなる絶縁領域を形成した事例を図６（ｂ）に示す。この事例では、熱酸化処理で成長したシリコン酸化膜によって溝パターンが完全には埋められなかった状態を想定している。
【００５８】
図６（ｂ）に示すように、Ｕ字ばね形状になった酸化領域３０６の折り返し部分では滑らかなカーブが形成されている。このように形成されたばね形状によれば、応力に対する緩衝性を向上することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１００…シリコン母材、１０１，１０２…導電性領域、２００〜２０５…溝、３００，３０１，３０３〜３０６…酸化領域、３０２…酸化膜、４００…酸化シリコン絶縁膜、５００…シリコン基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの導電性領域がこれらの間に介在するように一体に形成された絶縁領域によって互いに絶縁された絶縁構造体であって、
前記絶縁領域は、
板状の母材上において前記２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、前記導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端から反対側の他端の手前まで続く第１の溝と、前記境界線方向に沿って前記他端から前記一端の手前まで続く第２の溝とが交互に平行配列した複数の溝からなる溝パターンを形成する工程と、
前記溝パターンが形成された前記絶縁部形成領域の母材を酸化して絶縁性の酸化領域を形成する工程とを経て生成されたこと
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の絶縁構造体において、
前記溝パターンを形成する工程では、前記第１の溝の前記一端側の先端が先太り形状になるように形成され、前記第２の溝の前記他端側の先端が先太り形状になるように形成されていること
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の絶縁構造体において、
前記溝パターンを形成する工程では、所望の前記絶縁領域に基づき設定される前記絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された本数の前記第１の溝及び前記第２の溝を有する溝パターンが形成されること
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項４】
２つの導電性領域がこれらの間に介在するように一体に形成された絶縁領域によって互いに絶縁された絶縁構造体であって、
前記絶縁領域は、
板状の母材上において前記２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、前記導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端側手前と反対側の他端手前とを折り返し交互に往復するつづら折れ形状の溝からなる溝パターンを形成する工程と、
前記溝パターンが形成された前記絶縁部形成領域の母材を酸化して絶縁性の酸化領域を形成する工程とを経て生成されたこと
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項５】
請求項４に記載の絶縁構造体において、
前記溝パターンを形成する工程では、前記溝パターンの折り返し部分の角が、面取り形状又は丸め形状になるように形成されていること
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の絶縁構造体において、
前記溝パターンを形成する工程では、所望の前記絶縁領域に基づき設定される前記絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された往復回数のつづら折れ形状の溝からなる溝パターンが形成されること
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項７】
２つの導電性領域がこれらの間に介在するように一体に形成された絶縁領域によって互いに絶縁された絶縁構造体の製造方法であって、
板状の母材上において前記２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、前記導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端から反対側の他端の手前まで続く第１の溝と、前記境界線方向に沿って前記他端から前記一端の手前まで続く第２の溝とが交互に平行配列した複数の溝からなる溝パターンを形成する工程と、
前記溝パターンが形成された前記絶縁部形成領域の母材を酸化して、絶縁性の酸化領域
からなる前記絶縁領域を形成する工程とを含むこと
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の絶縁構造体の製造方法において、
前記溝パターンを形成する工程では、前記第１の溝の前記一端側の先端が先太り形状になるように加工し、前記第２の溝の前記他端側の先端が先太り形状になるように加工すること
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の絶縁構造体の製造方法において、
前記溝パターンを形成する工程では、所望の前記絶縁領域に基づき設定される前記絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された本数の前記第１の溝及び前記第２の溝を有する溝パターンを形成すること
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【請求項１０】
２つの導電性領域がこれらの間に介在するように一体に形成された絶縁領域によって互いに絶縁された絶縁構造体の製造方法であって、
板状の母材上において前記２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、前記導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端側手前と反対側の他端手前とを折り返し交互に往復するつづら折れ形状の溝からなる溝パターンを形成する工程と、
前記溝パターンが形成された前記絶縁部形成領域の母材を酸化して、絶縁性の酸化領域からなる前記絶縁領域を形成する工程とを含むこと
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の絶縁構造体の製造方法において、
前記溝パターンを形成する工程では、前記溝パターンの折り返し部分の角が、面取り形状又は丸め形状になるように加工すること
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の絶縁構造体の製造方法において、
前記溝パターンを形成する工程では、所望の前記絶縁領域に基づき設定される前記絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された往復回数のつづら折れ形状の溝からなる溝パターンを形成すること
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【請求項１】
２つの導電性領域がこれらの間に介在するように一体に形成された絶縁領域によって互いに絶縁された絶縁構造体であって、
前記絶縁領域は、
板状の母材上において前記２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、前記導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端から反対側の他端の手前まで続く第１の溝と、前記境界線方向に沿って前記他端から前記一端の手前まで続く第２の溝とが交互に平行配列した複数の溝からなる溝パターンを形成する工程と、
前記溝パターンが形成された前記絶縁部形成領域の母材を酸化して絶縁性の酸化領域を形成する工程とを経て生成されたこと
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の絶縁構造体において、
前記溝パターンを形成する工程では、前記第１の溝の前記一端側の先端が先太り形状になるように形成され、前記第２の溝の前記他端側の先端が先太り形状になるように形成されていること
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の絶縁構造体において、
前記溝パターンを形成する工程では、所望の前記絶縁領域に基づき設定される前記絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された本数の前記第１の溝及び前記第２の溝を有する溝パターンが形成されること
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項４】
２つの導電性領域がこれらの間に介在するように一体に形成された絶縁領域によって互いに絶縁された絶縁構造体であって、
前記絶縁領域は、
板状の母材上において前記２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、前記導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端側手前と反対側の他端手前とを折り返し交互に往復するつづら折れ形状の溝からなる溝パターンを形成する工程と、
前記溝パターンが形成された前記絶縁部形成領域の母材を酸化して絶縁性の酸化領域を形成する工程とを経て生成されたこと
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項５】
請求項４に記載の絶縁構造体において、
前記溝パターンを形成する工程では、前記溝パターンの折り返し部分の角が、面取り形状又は丸め形状になるように形成されていること
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の絶縁構造体において、
前記溝パターンを形成する工程では、所望の前記絶縁領域に基づき設定される前記絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された往復回数のつづら折れ形状の溝からなる溝パターンが形成されること
を特徴とする絶縁構造体。
【請求項７】
２つの導電性領域がこれらの間に介在するように一体に形成された絶縁領域によって互いに絶縁された絶縁構造体の製造方法であって、
板状の母材上において前記２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、前記導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端から反対側の他端の手前まで続く第１の溝と、前記境界線方向に沿って前記他端から前記一端の手前まで続く第２の溝とが交互に平行配列した複数の溝からなる溝パターンを形成する工程と、
前記溝パターンが形成された前記絶縁部形成領域の母材を酸化して、絶縁性の酸化領域
からなる前記絶縁領域を形成する工程とを含むこと
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の絶縁構造体の製造方法において、
前記溝パターンを形成する工程では、前記第１の溝の前記一端側の先端が先太り形状になるように加工し、前記第２の溝の前記他端側の先端が先太り形状になるように加工すること
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の絶縁構造体の製造方法において、
前記溝パターンを形成する工程では、所望の前記絶縁領域に基づき設定される前記絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された本数の前記第１の溝及び前記第２の溝を有する溝パターンを形成すること
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【請求項１０】
２つの導電性領域がこれらの間に介在するように一体に形成された絶縁領域によって互いに絶縁された絶縁構造体の製造方法であって、
板状の母材上において前記２つの導電性領域の間に位置するように設定された矩形の絶縁部形成領域に、前記導電性領域との境界線方向に沿って当該絶縁部形成領域の一端側手前と反対側の他端手前とを折り返し交互に往復するつづら折れ形状の溝からなる溝パターンを形成する工程と、
前記溝パターンが形成された前記絶縁部形成領域の母材を酸化して、絶縁性の酸化領域からなる前記絶縁領域を形成する工程とを含むこと
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の絶縁構造体の製造方法において、
前記溝パターンを形成する工程では、前記溝パターンの折り返し部分の角が、面取り形状又は丸め形状になるように加工すること
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の絶縁構造体の製造方法において、
前記溝パターンを形成する工程では、所望の前記絶縁領域に基づき設定される前記絶縁部形成領域の大きさに応じて規定された往復回数のつづら折れ形状の溝からなる溝パターンを形成すること
を特徴とする絶縁構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１０１２９４（Ｐ２０１２−１０１２９４Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４９７８４（Ｐ２０１０−２４９７８４）
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月８日（２０１０．１１．８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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