ＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法
【課題】基板側の電極表面と振動部材の下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、ねじり振動を利用するＭＥＭＳデバイスを容易に製造する。
【解決手段】ＭＥＭＳデバイスの製造方法は、基材と、浮き構造体と、浮き構造体の一部の領域に対して離隔対向するかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、ＳＯＩ基板を用意する工程Ｓ１と、第１シリコン層をパターニングすることによって、かさ上げ対向部、支持梁部などを形成する工程Ｓ２と、第１領域を厚み方向の途中までエッチング除去する工程Ｓ３と、中間絶縁層の少なくとも一部をエッチングしてかさ上げ対向部と第２シリコン層との間の接続を断つ工程Ｓ４と、基材を貼り付ける工程Ｓ５と、第２シリコン層をパターニングすることによって浮き構造体を形成するとともに、かさ上げ対向部を外枠部から分離させる工程とを含む。
【解決手段】ＭＥＭＳデバイスの製造方法は、基材と、浮き構造体と、浮き構造体の一部の領域に対して離隔対向するかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、ＳＯＩ基板を用意する工程Ｓ１と、第１シリコン層をパターニングすることによって、かさ上げ対向部、支持梁部などを形成する工程Ｓ２と、第１領域を厚み方向の途中までエッチング除去する工程Ｓ３と、中間絶縁層の少なくとも一部をエッチングしてかさ上げ対向部と第２シリコン層との間の接続を断つ工程Ｓ４と、基材を貼り付ける工程Ｓ５と、第２シリコン層をパターニングすることによって浮き構造体を形成するとともに、かさ上げ対向部を外枠部から分離させる工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体分野における微細加工技術を利用して、微細な機械構造を電子回路と一体化して形成するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術が開発されており、フィルタや共振器への応用が検討されている。
【０００３】
なかでもこのようなＭＥＭＳ技術で作成されたマイクロメカニカル共振器は、リモートキーレスエントリシステム、スペクトラム拡散通信等のＲＦ無線に好適に使用される。このようなＭＥＭＳ技術で作成されたマイクロメカニカル共振器を利用したＭＥＭＳフィルタの一例が特開２００６−４１９１１号公報（特許文献１）に開示されている。この文献に記載されたＭＥＭＳフィルタ装置は、共振器を備える。この共振器に含まれる振動子は、正方形の板状のものであって、基板表面と平行で、なおかつ基板から離隔するように配置され、基板表面に連結された円柱で支持されている。共振器の各辺に対して所定間隔を隔てて対向するように形成された固定電極に交流電圧を印加することによって、この振動子と固定電極との間に静電気力が発生し、共振器が振動する仕組みとなっている。この場合、振動子の各辺の中心と角とが水平振動する。共振器同士が連結体で連結されている場合は、連結体は縦振動を伝えることとなる。
【０００４】
また、半導体プロセスと親和性が高いシリコンプロセスを用いたＲＦ−ＭＥＭＳフィルタが、橋村 昭範ら、「ねじり振動を用いたＲＦ−ＭＥＭＳフィルタの開発」，信学技報，社団法人電子情報通信学会発行，IEICE Technical Report MW2005-185(2006-3)（非特
許文献１）で提案されている。この文献では、小型化と高Ｑ値化の両立にねじり振動モードを利用した共振器が有効であることが紹介されている。
【０００５】
ここで例に挙げた共振器のように、ＭＥＭＳ技術を用いて作られる装置を「ＭＥＭＳデバイス」と呼ぶ。ＭＥＭＳデバイスを製造するために、シリコン層をパターニングすることで形成した何らかの構造体と、絶縁性の表面を有する基材とを重ね合わせて接合する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４１９１１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】橋村 昭範ら、「ねじり振動を用いたＲＦ−ＭＥＭＳフィルタの開発」，信学技報，社団法人電子情報通信学会発行，IEICE Technical Report MW2005-185(2006-3)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ねじり振動モードを利用したＭＥＭＳデバイスとしては、基板上に梁状の振動部材を設置したものが考えられる。その場合、この梁状の振動部材に振動を付与するための電極が、基板の表面に設けられるか、または、基板の表面にある程度の高さで設けられた部材の上面に設けられる。振動部材の下面はこのような電極に対して離隔して対向するように配置される。
【０００９】
このような構造を作製するためには、まず、振動部材の部分はＳｉで独自に形成される
。一方、別途用意されたガラス基板の表面には導電体膜によって所望の電極パターンや引出配線が形成される。このように別々に作製された振動部材とガラス基板とが互いに陽極接合されることとなる。このとき、振動部材の下面は基板の表面に対してなるべく狭い間隙を介して対向することが望まれるが、従来、間隙を１μｍ未満とすることは困難であった。
【００１０】
また、脚部と振動部材とを組み合わせた構造体を一体物として、脚部の下面と振動部材の下面との高低差が正確に１μｍ未満になるように作製できたとしても、陽極接合の工程では、数百℃の条件下で数百Ｖの電圧が印加されるので、振動部材と基板表面の電極との間で固着が生じるなどの問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、基板側の電極表面と振動部材の下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、容易に製造可能な、ねじり振動を利用するＭＥＭＳデバイスを提供すること、および、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法は、平坦な主表面を有する基材と、上記主表面から離隔するようにして上記基材に相対的に固定され、上記主表面に平行に延在する浮き構造体と、上記主表面に固定され、上記浮き構造体から離隔しつつ、上記浮き構造体の一部の領域に対して上記主表面に近い側から対向するかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法である。この製造方法は、第１シリコン層と第２シリコン層とで中間絶縁層を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板を用意する工程と、上記第１シリコン層をパターニングすることによって、外枠部、上記かさ上げ対向部、および、上記かさ上げ対向部と上記外枠部とを接続する支持梁部を形成する工程と、上記支持梁部の少なくとも一部である第１領域を上記第２シリコン層から遠い側の表面から厚み方向の途中までエッチング除去する工程と、上記中間絶縁層のうち少なくとも上記かさ上げ対向部と上記第２シリコン層との間に位置する部分をエッチング除去することによって上記かさ上げ対向部と上記第２シリコン層との間の接続を断つ工程と、上記第１シリコン層の上記外枠部および上記かさ上げ対向部に対して、上記第２シリコン層とは反対の側から一括して被覆するように上記基材を貼り付ける工程と、上記第２シリコン層をパターニングすることによって上記浮き構造体を形成し、さらに上記支持梁部のうち上記浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、上記かさ上げ対向部を上記外枠部から分離させる工程とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板側の電極表面と振動部材の下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、ねじり振動を利用するＭＥＭＳデバイスを容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ２で第１シリコン層がパターニングされた状態を示す平面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ２で第１シリコン層がパターニングされた状態の斜視図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ３で厚み方向の途中までエッチングによって除去される予定の第１領域を示す説明図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ３で第１領域を厚み方向の途中までエッチングした状態の斜視図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線に関する矢視断面図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ４で中間絶縁層を等方的にエッチングした後の状態の斜視図である。
【図８】図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ５で基材を貼り付けた状態の断面図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の途中で第２シリコン層を研磨して薄くした状態の断面図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の途中で第２シリコン層の上面にマスクパターンを形成した状態の断面図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ６のエッチングの途中で、第２シリコン層のパターニングが完了し、第１シリコン層のパターニングはまだされていない状態の平面図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ６のエッチングが終了した状態の断面図である。
【図１４】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の途中でマスクパターンを除去した状態での斜視図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法で得られたＭＥＭＳデバイスの平面図である。
【図１６】図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線に関する矢視断面図である。
【図１７】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ３で厚み方向の途中までエッチングによって除去される予定の第１領域を示す説明図である。
【図１８】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ４で中間絶縁層のエッチングを施した後の状態の断面図である。
【図１９】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ６のエッチングを始める前の状態の断面図である。
【図２０】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ６のエッチングを終えた状態の断面図である。
【図２１】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の途中でマスクパターンを除去した状態の断面図であり、実施の形態４におけるＭＥＭＳデバイスの断面図でもある。
【図２２】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の途中でマスクパターンを除去した状態の平面図であり、実施の形態４におけるＭＥＭＳデバイスの平面図でもある。
【図２３】本発明に基づく実施の形態３におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ２で第１シリコン層に形成されるパターンの部分拡大図である。
【図２４】本発明に基づく実施の形態３におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ４を終えた状態のかさ上げ対向部近傍の斜視図である。
【図２５】本発明に基づく実施の形態３におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ６を終えた状態の断面図であり、実施の形態５におけるＭＥＭＳデバイスの断面図でもある。
【図２６】図２５の中央部の拡大図である。
【図２７】本発明に基づく実施の形態３におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法で得られたＭＥＭＳデバイスの平面図であり、実施の形態５におけるＭＥＭＳデバイスの平面図でもある。
【図２８】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの斜視図である。
【図２９】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの平面図である。
【図３０】図２９におけるＸＸＸ−ＸＸＸ線に関する矢視断面図である。
【図３１】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法で用いられるＳＯＩ基板の断面図である。
【図３２】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法でＳＯＩ基板の第１シリコン層をパターニングした後の状態の平面図である。
【図３３】図３２におけるＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図３４】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法で中間絶縁層を等方的にエッチングした後の状態の断面図である。
【図３５】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法で用いられる基材の平面図である。
【図３６】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法で基材を貼り付けた状態の断面図である。
【図３７】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法で第２シリコン層をパターニングした後の状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明をなす上で発明者らはまず、ＭＥＭＳデバイスの構造として、平坦な主表面を有する基材と、前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備える構造を想定した。これを以下、「参考技術」というものとする。この参考技術は、上述した本発明の目的を達成するためにひとまず考えられるものである。このような条件を満たす構造は、たとえばＭＥＭＳデバイスが共振器である場合にありうるが、共振器以外のＭＥＭＳデバイスにおいても同様の要件を満たす構造が求められうる。
【００１６】
ＭＥＭＳデバイスが共振器である場合を例にとって、参考技術に基づく構造の具体例を説明する。この構造を図２８、図２９、図３０に示す。図２９は図２８に示した構造の平面図であり、図３０は図２９におけるＸＸＸ−ＸＸＸ線に関する矢視断面図である。ＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０１は、平坦な主表面２０ａを有する基材２０と、主表面２０ａから離隔するようにして基材２０に相対的に固定され、側方に延在する振動部としての浮き構造体２と、主表面２０ａに固定され、浮き構造体２から離隔しつつ、浮き構造体２の一部の領域２ｖに対して前記主表面２０ａに近い側から対向しているかさ上げ対向部５とを備える。共振器９０１は、主表面２０ａ上に電極パターン４を備える。電極パターン４は引出配線７と外部接続端子８とを含む。共振器９０１は、基礎シリコン層２１と中間絶縁層２２と高架シリコン層２３とを備える。共振器９０１は浮き構造体２を取囲む外壁部９を備える。外壁部９は切欠き部１０を有する。かさ上げ対向部５は間隙６を介して浮き構造体２の領域２ｖに対向している。かさ上げ対向部５は、領域２ｖに上下方向の振動を生じさせるためのブロックである。電極パターン４はかさ上げ対向部５と浮き構造体２との間に電圧を印加するためのものである。かさ上げ対向部５と浮き構造体２との間に電圧が印加されることによって領域２ｖに上下方向の振動が生じ、この振動が浮き構造体２の全体に伝わり、浮き構造体２の中のいくつかの領域においてはねじり振動が生じる。
【００１７】
ＭＥＭＳデバイスとして上述の共振器を製造する場合を想定し、その製造方法について説明する。まず図３１に示すようなＳＯＩ基板１００を用意する。ＳＯＩ基板１００は第１シリコン層１０１と中間絶縁層１０２と第２シリコン層１０３とを含む。ＳＯＩ基板１００の第１シリコン層１０１をパターニングして、図３２、図３３に示す構造を得る。図３３は図３２におけるＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。第１シリコン層１０１から形成された基本パターン５１０は中央の開口部を横切るように梁状部１４を有する。さらにこの構造のうち中間絶縁層１０２を等方的にエッチング除去することによって図３４に示す構造体を得る。すなわち、梁状部１４の下側においては中間絶縁層１０２が除去されたことによって梁状部１４と第２シリコン層１０３とが分離する。
【００１８】
図３５に示すように主表面２０ａに電極パターン４が形成された基材２０を用意する。図３４に示した構造体を図３５に示す基材２０の主表面２０ａに貼り付ける。貼り付けた後の様子を図３６に示す。図３６に示した状態から第２シリコン層１０３を研磨することによって所望の厚みにまで薄くする。さらに第２シリコン層１０３をパターニングする。こうして図３７に示す構造が得られる。第１シリコン層１０１は基礎シリコン層２１となり、中間絶縁層１０２は中間絶縁層２２となり、第２シリコン層１０３は高架シリコン層２３となっている。第２シリコン層１０３をパターニングする際には、第２シリコン層１０３から浮き構造体２が振動部として形成されるが、同時に梁状部１４のうちの不用部分も除去され、梁状部１４の一部がかさ上げ対向部５となって残る。さらにいくつかの工程を施すことによって、図２８〜図３０に示す構造を得る。
【００１９】
上述したＭＥＭＳデバイスの製造方法においては、第２シリコン層１０３から振動部としての浮き構造体２を形成するためのマスクをそのまま利用して、浮き構造体２より基材２０寄りに位置する梁状部１４の露出部も続けてエッチングされる。これによって、梁状部１４の露出部においては、梁状部１４を厚み方向の全てにわたって除去することが想定されている。なぜなら、梁状部１４の一部によって形成されるかさ上げ対向部５を他の部分から電気的に分離させるために、梁状部１４は完全に分断する必要があるからである。しかし、梁状部１４の露出部において梁状部１４を完全に分断するまでエッチングしようとすればエッチングに長い時間がかかる。長時間にわたるエッチングを行なえば、本来は所定パターンで残すべき浮き構造体２においてもオーバエッチングとなり、浮き構造体２の形状精度を劣化させてしまうおそれがある。
【００２０】
そこで、本発明は、発明者らが想定した参考技術において発明者らが自ら見出した問題点を解消することをさらに進んだ目的とする。すなわち、ＭＥＭＳデバイスにおいてかさ上げ対向部を分離させるためのエッチングによって浮き構造体がオーバエッチングされることを防止するためのＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法を提供することをさらに進んだ目的とする。
【００２１】
（実施の形態１）
（製造方法）
図１〜図１６を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法のフローチャートを図１に示す。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法は、平坦な主表面を有する基材と、前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、前記主表面に平行に延在する浮き構造体と、前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向するかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、第１シリコン層と第２シリコン層とで中間絶縁層を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板を用意する工程Ｓ１と、前記第１シリコン層をパターニングすることによって、外枠部、前記かさ上げ対向部、および、前記かさ上げ対向部と前記外枠部とを接続する支持梁部を形成する工程Ｓ２と、前記支持梁部の少なくとも一部である第１領域を前記第２シリコン層から遠い側の表面から厚み方向の途中までエッチング除去する工程Ｓ３と、前記中間絶縁層のうち少なくとも前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間に位置する部分をエッチング除去することによって前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間の接続を断つ工程Ｓ４と、前記第１シリコン層の前記外枠部および前記かさ上げ対向部に対して、前記第２シリコン層とは反対の側から一括して被覆するように前記基材を貼り付ける工程Ｓ５と、前記第２シリコン層をパターニングすることによって前記浮き構造体を形成し、さらに前記支持梁部のうち前記浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、前記かさ上げ対向部を前記外枠部から分離させる工程Ｓ６とを含む。
【００２２】
各工程について以下に詳しく説明する。
工程Ｓ１としては、図３１に示したようなＳＯＩ基板が用意される。このＳＯＩ基板１００は、第１シリコン層１０１と第２シリコン層１０３とで中間絶縁層１０２を挟み込むように積層されたものである。
【００２３】
工程Ｓ２としては、図２に示すように、パターニングされる。すなわち、第１シリコン層１０１がパターニングされることによって、外枠部１６、かさ上げ対向部５および支持梁部１５が形成される。外枠部１６の外周の１ヶ所には切欠き部１０が設けられている。支持梁部１５は、かさ上げ対向部５と外枠部１６とを接続する。図２に示した例では、かさ上げ対向部５と支持梁部１５とが同じ幅で一直線上に並ぶように形成されているが、これはあくまで一例である。本発明を適用する上では、かさ上げ対向部５と支持梁部１５とが同じ幅でなくてもよい。本発明を適用する上では、かさ上げ対向部５と支持梁部１５とが一直線上に並ぶような位置関係でなくてもよい。たとえば、中央に配置されるかさ上げ対向部５に対して支持梁部１５が放射状に接続するように配置された構造であってもよい。
【００２４】
図２に示した構造の斜視図を図３に示す。パターニングされたのは第１シリコン層１０１のみであって、中間絶縁層１０２および第２シリコン層１０３は全面に残っている。
【００２５】
工程Ｓ３としては、図４に示すように、支持梁部１５の少なくとも一部である第１領域１７を第２シリコン層１０３から遠い側の表面から厚み方向の途中までエッチングによって除去される。図４では、支持梁部１５のうち第１領域１７に該当する部分をわかりやすく示すために、第１領域１７にハッチングを付している。第１領域を厚み方向の途中までエッチングした結果、図５に示すような構造となる。さらに図５におけるＶＩ−ＶＩ線に関する矢視断面図を図６に示す。支持梁部１５のうち第１領域１７に該当する部分においては、第１シリコン層１０１が厚み方向の途中までエッチングされて薄くなっている。この時点では、中間絶縁層１０２および第２シリコン層１０３は全面に残っている。
【００２６】
工程Ｓ４としては、中間絶縁層１０２のうち少なくともかさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３との間に位置する部分をエッチング除去することによってかさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３との間の接続を断つ。このエッチングは等方的に行なわれる。中間絶縁層１０２のエッチングをした結果、図７に示すようになる。中間絶縁層１０２が露出していた領域においては中間絶縁層１０２は全て除去されたので、図７では中間絶縁層１０２は見えていない。図７においては、外枠部１６の下の一部の領域に中間絶縁層１０２が残っているが、中間絶縁層１０２は外枠部１６に隠れて見えていない。図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に関する矢視断面図を図８に示す。工程Ｓ４において中間絶縁層１０２をエッチング除去すべき部分は、少なくともかさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３との間に位置する部分であるが、このエッチングの結果、図７、図８に示したように、他の部分の中間絶縁層１０２も除去されてもよい。たとえば支持梁部１５の第２シリコン層１０３に対する投影領域において中間絶縁層１０２が完全に除去されていてもよい。ただし、外枠部１６の下には中間絶縁層１０２が一部残存すべきである。
【００２７】
工程Ｓ５としては、第１シリコン層１０１の外枠部１６およびかさ上げ対向部５に対して、第２シリコン層１０３とは反対の側から一括して被覆するように基材２０が貼り付けられる。基材２０は図３５に示したようなものであってよい。基材２０は主表面２０ａを有する。基材２０は、主表面２０ａ上に電極パターン４を備える。電極パターン４は引出配線７と外部接続端子８とを含む。工程Ｓ５により基材２０を貼り付けた結果、図９に示す構造となる。図９では、基材２０を下側とし、第２シリコン層１０３を上側とする姿勢で表示している。図９では、かさ上げ対向部５の断面が見えている。支持梁部１５はかさ上げ対向部５に接続する形で紙面に垂直な方向に延在している。第１シリコン層１０１の外枠部１６の少なくとも１ヶ所には予めトンネル３１が形成されている。工程Ｓ５の結果、引出配線７はトンネル３１を通って外部に引き出される形となる。工程Ｓ５の結果、かさ上げ対向部５は、間隙６を介して第２シリコン層１０３の表面と対向することとなる。
【００２８】
図１０に示すように、基材２０と反対の側から第２シリコン層１０３を研磨し、第２シリコン層１０３を所定の厚みとなるよう薄くする。
【００２９】
工程Ｓ６としては、図１０に示した状態から第２シリコン層１０３をパターニングすることによって浮き構造体２を形成し、さらに支持梁部１５のうち浮き構造体２に覆われていない領域を除去することによって、かさ上げ対向部５を外枠部１６から分離させる。そのためにはまず、図１０に示した状態の第２シリコン層１０３の上面にレジストによりマスクパターンが形成される。このマスクパターンは、浮き構造体の平面的形状に対応したものである。すなわち、図１１に示すようにマスクパターン１８が形成される。図１１は図１０とは９０°異なる向きに切ったときの断面図である。第１領域１７は、第２シリコン層１０３がマスクパターン１８に覆われていない領域に対応する。マスクパターン１８をマスクとしてシリコン層のエッチングが行なわれる。このエッチングでは、第２シリコン層１０３および第１シリコン層１０１の両方がマスクパターン１８によってパターニングされる。工程Ｓ６のエッチングの途中段階で、第２シリコン層１０３のパターニングが完了し、かつ、第１シリコン層１０１のパターニングはまだされていない状態の平面図を図１２に示す。図１２ではマスクパターン１８は図示省略している。図１２では、浮き構造体２の隙間からその背後の支持梁部１５が部分的に見えている。支持梁部１５のうち見えている部分は、いずれも第１領域１７である。さらにエッチングが進行することによって、図１２において支持梁部１５のうち浮き構造体２に覆われていない部分はエッチング除去される。すなわち、支持梁部１５のうち第１領域１７にあった部分が除去される。
【００３０】
工程Ｓ６のエッチングが終了した時点では、図１３に示すように、第２シリコン層１０３からは、部分２ａ，２ｂ，２ｃが残るようにパターニングされ、これらは浮き構造体２となる。部分２ａ，２ｃの下部には部材１９ｂ，１９ｃが残っている。部材１９ｂ，１９ｃはもはや不用の部材であるが、残っていても問題はない。このパターニングにより、第１シリコン層１０１は、「基礎シリコン層２１」となり、第２シリコン層１０３は、「高架シリコン層２３」となる。基礎シリコン層２１と高架シリコン層２３との間に部分的に残存する中間絶縁層１０２は、説明の便宜上、「中間絶縁層２２」と呼び名を改める。
【００３１】
図１３に示した状態からマスクパターン１８を除去する。マスクパターン１８を除去した状態での斜視図を図１４に示す。この時点でＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０１が出来上がっている。この共振器９０１を平面図で示すと図１５に示すとおりである。浮き構造体２が外壁部９によって取り囲まれた構造となっている。浮き構造体２の下にはかさ上げ対向部５および部材１９ｂ，１９ｃが隠れている。工程Ｓ６のエッチングの結果、かさ上げ対向部５は外枠部１６から既に分離している。外壁部９に含まれる２層のシリコン層のうち主表面２０ａに近い側の１層が外枠部１６である。かさ上げ対向部５も外枠部１６も元々、第１シリコン層１０１から形成されたものである。工程Ｓ６のエッチングの結果、部材１９ｂ，１９ｃも外枠部１６から分離して独立した形となっている。かさ上げ対向部５には引出配線７が接続されている。部材１９ｂ，１９ｃには何の配線も接続されていない。図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線に関する矢視断面図を図１６に示す。
【００３２】
（作用・効果）
本実施の形態によれば、基板側の電極表面と振動部材の下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、ねじり振動を利用するＭＥＭＳデバイスを容易に提供することができる。
【００３３】
さらに、本実施の形態によれば、工程Ｓ６におけるエッチング、すなわち、ＭＥＭＳデバイスにおいてかさ上げ対向部を分離させるためのエッチングを開始する時点には、支持梁部１５の一部である第１領域１７は既に薄くされているので、短いエッチング時間のみで第１領域１７は分断されることとなる。第１領域１７が分断されることによって、かさ上げ対向部５を外枠部１６から分離させるという目的は達成され、エッチングを終えることができるので、エッチングにかける総時間を短く済ませることができる。したがって、工程Ｓ６におけるエッチングによって浮き構造体２がオーバエッチングされることを防止することができる。
【００３４】
なお、第１領域１７は、支持梁部１５のうち浮き構造体２の辺と重なる領域を避けて配置されていることが好ましい。工程Ｓ６で、支持梁部１５がエッチングにより分断される場所は、浮き構造体２に覆われない場所である。したがって、エッチング時間短縮のためには、支持梁部１５を予め薄くしておく領域である第１領域１７は、浮き構造体２に覆われない場所と一致させておくことが好ましい。言い換えれば、上述のように、第１領域１７は、支持梁部１５のうち浮き構造体２の辺と重なる領域を避けて配置されていることが好ましい。図１１、図１２に示したように、本実施の形態は、この好ましい条件が満たされた例を示したものである。
【００３５】
（実施の形態２）
（製造方法）
図１７〜図２２を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様であるが、工程Ｓ３で設定される第１領域１７の位置が異なる。実施の形態１では、工程Ｓ３においては図４に示したように第１領域１７が設定されていたが、本実施の形態では、好ましいことに、図１７に示したように第１領域１７が設定される。すなわち、第１領域１７は、かさ上げ対向部５となるべき部分の端からかさ上げ張出部５１を介在するように離隔して配置されている。かさ上げ張出部５１は支持梁部１５の一部である。この状態で工程Ｓ３のエッチングをすることによって支持梁部１５のうち第１領域１７は、薄くなるが、かさ上げ張出部５１は薄くならない。さらに、工程Ｓ４のエッチングにより中間絶縁層１０２の一部が除去される。この結果、本実施の形態では、図１８に示したようになる。かさ上げ対向部５の両脇にかさ上げ張出部５１が設けられている。支持梁部１５はかさ上げ対向部５と接続されている。
【００３６】
本実施の形態では、工程Ｓ６のエッチングを始める時点では、図１９に示すようになる。かさ上げ張出部５１はマスクパターン１８の投影領域からはみ出している。工程Ｓ６のエッチングを終えた時点では、図２０に示すようになる。支持梁部１５のうち第１領域１７にあった部分はマスクパターン１８に覆われておらず、しかも薄かったので、このエッチングによって既に除去されている。かさ上げ張出部５１は、元々かさ上げ対向部５と同程度の厚みを有していたが、マスクパターン１８に覆われずに工程Ｓ６のエッチングにさらされていたのであるから、かさ上げ対向部５に比べて薄くなっている。さらにマスクパターン１８を除去し、図２１に示すようになる。得られたＭＥＭＳデバイスは共振器９０２である。この状態での共振器９０２の平面図は図２２に示すようになる。かさ上げ対向部５は浮き構造体２に覆われて隠れているが、かさ上げ張出部５１は浮き構造体２に覆われず見えている。
【００３７】
本実施の形態で最終的に得られるＭＥＭＳデバイスの構造としては、かさ上げ対向部５に隣接してかさ上げ張出部５１があるという点以外は、実施の形態１で示したＭＥＭＳデバイスと同じである。本実施の形態では、かさ上げ対向部５の両側にかさ上げ張出部５１がほぼ同じ幅で隣接している構成を示したが、かさ上げ対向部５の一方の側と他方の側とでかさ上げ張出部５１の幅が異なっていてもよい。また、かさ上げ対向部５の一方の側にのみかさ上げ張出部５１があり、他方の側にはかさ上げ張出部５１がない構成であってもよい。
【００３８】
（作用・効果）
本実施の形態でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、第１領域１７は、かさ上げ対向部５となるべき部分の端からかさ上げ張出部５１を介在するように離隔して配置されているので、工程Ｓ６のパターニングの位置が多少ずれても、かさ上げ張出部５１が新たにかさ上げ対向部５の一部となることにより、かさ上げ対向部５としての役割を果たすことができる。言い換えれば、かさ上げ張出部５１は、かさ上げ対向部５のパターニング位置ずれを吸収するためのマージンとしての役割を果たすことができる。
【００３９】
（実施の形態３）
（製造方法）
図２３〜図２７を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法は、基本的には実施の形態２で説明したものと同様であるが、工程Ｓ２でエッチングされるパターンが異なる。工程Ｓ２において第１シリコン層１０１をパターニングする際の中央のかさ上げ対向部５および支持梁部１５に相当する領域のみを取り出して拡大したところを図２３に示す。本実施の形態では、好ましいことに、第１シリコン層１０１をパターニングする工程Ｓ２は、図２３に示すように、かさ上げ張出部５１のかさ上げ対向部５から離隔した部分である第２領域５２には貫通孔を設けず、かさ上げ対向部５と、支持梁部１５のうち第２領域５２以外の部分とに複数の貫通孔３５を設ける工程を含む。かさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３との間の接続を断つ工程Ｓ４においては、第２領域５２には中間絶縁層１０２を残す。本実施の形態において工程Ｓ４を終えた状態での、かさ上げ対向部５の近傍の斜視図を図２４に示す。第２領域５２には貫通孔３５が設けられていないので、工程Ｓ４を行なう際に、第２領域５２においては、支持梁部１５の下の中間絶縁層１０２のエッチング除去の速度が遅く、その結果、第２領域５２のみに中間絶縁層１０２を残すことができる。他の部分においては、貫通孔３５が設けられているので、中間絶縁層１０２に対するエッチングが効率良く進行し、その結果、第２領域５２以外では中間絶縁層１０２は十分に除去され、第１シリコン層１０１と第２シリコン層１０３とは既に分離している。
【００４０】
本実施の形態では、この後、実施の形態１で説明したのと同様に、工程Ｓ５によって基材２０を貼り付ける。基材２０は図２４における上側から被せるように貼り付けられる。さらに、基材２０と反対の側から第２シリコン層１０３が研磨され、第２シリコン層１０３が薄くなる。工程Ｓ６によって第２シリコン層１０３をパターニングする。工程Ｓ６では、第２シリコン層１０３をパターニングすることによって浮き構造体２が形成されるが、浮き構造体２のうちかさ上げ対向部５と重なる辺は、支持梁部１５と直交する方向を長手方向として延在する。工程Ｓ６が完了し、浮き構造体２が形成された状態での断面図を図２５に示す。こうして、ＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０３を得ることができた。さらに、図２５における中央部を拡大したところを図２６に示す。かさ上げ張出部５１の大部分は工程Ｓ６のエッチングによって上面からある程度の部分が除去され、その結果、かさ上げ対向部５より低くなっている。かさ上げ張出部５１のうち第２領域５２は中間絶縁層１０２によって覆われているので、この部分では、工程Ｓ６のエッチングの際に中間絶縁層１０２が第１シリコン層１０１を保護するマスク代わりとなる。その結果、第２領域５２では、中間絶縁層１０２によって覆われていた部分のみ第１シリコン層１０１が凸状となっている。ただし、第２領域５２の内部でも中間絶縁層１０２に覆われていない部分では第１シリコン層１０１が薄くなっている。得られたＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０３の平面図を図２７に示す。
【００４１】
（作用・効果）
本実施の形態でも、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、工程Ｓ４において図２４に示したように第１シリコン層１０１と第２シリコン層１０３との間の一部に中間絶縁層１０２を残すこととなるので、工程Ｓ５の際に、支持梁部１５に支持されたかさ上げ対向部５は、第２シリコン層１０３の表面から離隔して宙に浮く形ではなく、中間絶縁層１０２を脚代わりとして第２シリコン層１０３の表面に固定される形となる。したがって、かさ上げ対向部５は安定して支持される。表面張力によって支持梁部１５がたわんでかさ上げ対向部５が第２シリコン層１０３に接触してしまうといった事態を防止することができる。
【００４２】
本実施の形態では、最終的には、図２５〜図２７に示したように中間絶縁層１０２がかさ上げ対向部５の近傍に残存することとなるが、この残存した中間絶縁層１０２は、浮き構造体２のいずれの部分からも平面的に見て離隔したところに位置することとなるので、浮き構造体２のねじり振動にとって妨げとなるものではない。
【００４３】
（実施の形態４）
（構成）
本発明に基づく実施の形態４におけるＭＥＭＳデバイスについて説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、実施の形態２で説明したＭＥＭＳデバイスの製造方法によって得ることができるＭＥＭＳデバイスである。このＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０２の断面図は図２１に示したとおりであり、平面図は図２２に示したとおりである。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０２は、平坦な主表面２０ａを有する基材２０と、主表面２０ａから離隔するようにして基材２０に相対的に固定され、主表面２０ａに平行に延在する浮き構造体２と、主表面２０ａに固定され、浮き構造体２から離隔しつつ、浮き構造体２の一部の領域に対して主表面２０ａに近い側から対向するかさ上げ対向部５と、かさ上げ対向部５と連続し、かつ、浮き構造体２の投影領域からはみ出すように張り出したかさ上げ張出部５１を備える。
【００４４】
（作用・効果）
本実施の形態によれば、基板表面と振動部材下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、ねじり振動を利用するＭＥＭＳデバイスとすることができる。
【００４５】
本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、浮き構造体２の投影領域からはみ出すように張り出したかさ上げ張出部５１を備えるので、工程Ｓ６のパターニングの位置が多少ずれても、かさ上げ張出部５１が新たにかさ上げ対向部５の一部となることにより、かさ上げ対向部５としての役割を果たすことができる。言い換えれば、組立時の浮き構造体２とかさ上げ対向部５との位置ずれ誤差をかさ上げ張出部５１によって吸収することができる。したがって、浮き構造体２に対して確実にかさ上げ対向部５が対向する構造とすることができるので、製造しやすく、信頼性が高いＭＥＭＳデバイスとすることができる。
【００４６】
（実施の形態５）
（構成）
本発明に基づく実施の形態５におけるＭＥＭＳデバイスについて説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、実施の形態３で説明したＭＥＭＳデバイスの製造方法によって得ることができるＭＥＭＳデバイスである。このＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０３の断面図は図２５に示したとおりであり、平面図は図２７に示したとおりである。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、かさ上げ張出部５１の上面のうち浮き構造体２の投影領域から離隔した部位において少なくとも一部が絶縁層としての中間絶縁層２２によって覆われている。
【００４７】
（作用・効果）
本実施の形態によれば、実施の形態４と同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、かさ上げ張出部５１の上面のうち浮き構造体２の投影領域から離隔した部位において少なくとも一部が絶縁層によって覆われているので、この構造のＭＥＭＳデバイスは、製造途中の段階で、かさ上げ対向部５が絶縁層を脚代わりとして第２シリコン層１０３の表面に固定される形となる。したがって、かさ上げ対向部５は安定して支持される。これにより、表面張力によって支持梁部１５がたわんでかさ上げ対向部５が第２シリコン層１０３に接触してしまうといった事態を防止することができるので、製造しやすく、信頼性が高いＭＥＭＳデバイスとすることができる。
【００４８】
なお、上記各実施の形態では、ＭＥＭＳデバイスの構造として、外壁部９に取り囲まれた内側に浮き構造体２が露出するように配置された構造を示したが、外壁部９に取り囲まれた空間を覆い隠すように、カバー部材が取り付けられてもよい。このカバー部材は、外壁部９に取り囲まれた空間を、浮き構造体２に接触しないように封止するものであることが好ましい。このようなカバー部材が取り付けられることによって、浮き構造体２の周辺に異物が侵入することを防止することができる。
【００４９】
なお、上記各実施の形態では、本発明に基づくＭＥＭＳデバイスが共振器である例を示したが、本発明に基づくＭＥＭＳデバイスは共振器以外であってもよい。
【００５０】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００５１】
２ 浮き構造体、２ａ，２ｂ，２ｃ （浮き構造体の）部分、２ｖ （かさ上げ対向部が対向する）領域、４ 電極パターン、５ かさ上げ対向部、６ 間隙、７ 引出配線、８ 外部接続端子、９ 外壁部、１０ 切欠き部、１４ 梁状部、１５ 支持梁部、１６ 外枠部、１７ 第１領域、１８ マスクパターン、１９ｂ，１９ｃ 部材、２０ 基材、２０ａ 主表面、２１ 基礎シリコン層、２２ 中間絶縁層、２３ 高架シリコン層、３１ トンネル、３５ 貫通孔、５１ かさ上げ張出部、５２ 第２領域、１００ ＳＯＩ基板、１０１ 第１シリコン層、１０２ 中間絶縁層、１０３ 第２シリコン層、９０１，９０２，９０３ 共振器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体分野における微細加工技術を利用して、微細な機械構造を電子回路と一体化して形成するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術が開発されており、フィルタや共振器への応用が検討されている。
【０００３】
なかでもこのようなＭＥＭＳ技術で作成されたマイクロメカニカル共振器は、リモートキーレスエントリシステム、スペクトラム拡散通信等のＲＦ無線に好適に使用される。このようなＭＥＭＳ技術で作成されたマイクロメカニカル共振器を利用したＭＥＭＳフィルタの一例が特開２００６−４１９１１号公報（特許文献１）に開示されている。この文献に記載されたＭＥＭＳフィルタ装置は、共振器を備える。この共振器に含まれる振動子は、正方形の板状のものであって、基板表面と平行で、なおかつ基板から離隔するように配置され、基板表面に連結された円柱で支持されている。共振器の各辺に対して所定間隔を隔てて対向するように形成された固定電極に交流電圧を印加することによって、この振動子と固定電極との間に静電気力が発生し、共振器が振動する仕組みとなっている。この場合、振動子の各辺の中心と角とが水平振動する。共振器同士が連結体で連結されている場合は、連結体は縦振動を伝えることとなる。
【０００４】
また、半導体プロセスと親和性が高いシリコンプロセスを用いたＲＦ−ＭＥＭＳフィルタが、橋村 昭範ら、「ねじり振動を用いたＲＦ−ＭＥＭＳフィルタの開発」，信学技報，社団法人電子情報通信学会発行，IEICE Technical Report MW2005-185(2006-3)（非特
許文献１）で提案されている。この文献では、小型化と高Ｑ値化の両立にねじり振動モードを利用した共振器が有効であることが紹介されている。
【０００５】
ここで例に挙げた共振器のように、ＭＥＭＳ技術を用いて作られる装置を「ＭＥＭＳデバイス」と呼ぶ。ＭＥＭＳデバイスを製造するために、シリコン層をパターニングすることで形成した何らかの構造体と、絶縁性の表面を有する基材とを重ね合わせて接合する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４１９１１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】橋村 昭範ら、「ねじり振動を用いたＲＦ−ＭＥＭＳフィルタの開発」，信学技報，社団法人電子情報通信学会発行，IEICE Technical Report MW2005-185(2006-3)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ねじり振動モードを利用したＭＥＭＳデバイスとしては、基板上に梁状の振動部材を設置したものが考えられる。その場合、この梁状の振動部材に振動を付与するための電極が、基板の表面に設けられるか、または、基板の表面にある程度の高さで設けられた部材の上面に設けられる。振動部材の下面はこのような電極に対して離隔して対向するように配置される。
【０００９】
このような構造を作製するためには、まず、振動部材の部分はＳｉで独自に形成される
。一方、別途用意されたガラス基板の表面には導電体膜によって所望の電極パターンや引出配線が形成される。このように別々に作製された振動部材とガラス基板とが互いに陽極接合されることとなる。このとき、振動部材の下面は基板の表面に対してなるべく狭い間隙を介して対向することが望まれるが、従来、間隙を１μｍ未満とすることは困難であった。
【００１０】
また、脚部と振動部材とを組み合わせた構造体を一体物として、脚部の下面と振動部材の下面との高低差が正確に１μｍ未満になるように作製できたとしても、陽極接合の工程では、数百℃の条件下で数百Ｖの電圧が印加されるので、振動部材と基板表面の電極との間で固着が生じるなどの問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、基板側の電極表面と振動部材の下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、容易に製造可能な、ねじり振動を利用するＭＥＭＳデバイスを提供すること、および、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法は、平坦な主表面を有する基材と、上記主表面から離隔するようにして上記基材に相対的に固定され、上記主表面に平行に延在する浮き構造体と、上記主表面に固定され、上記浮き構造体から離隔しつつ、上記浮き構造体の一部の領域に対して上記主表面に近い側から対向するかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法である。この製造方法は、第１シリコン層と第２シリコン層とで中間絶縁層を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板を用意する工程と、上記第１シリコン層をパターニングすることによって、外枠部、上記かさ上げ対向部、および、上記かさ上げ対向部と上記外枠部とを接続する支持梁部を形成する工程と、上記支持梁部の少なくとも一部である第１領域を上記第２シリコン層から遠い側の表面から厚み方向の途中までエッチング除去する工程と、上記中間絶縁層のうち少なくとも上記かさ上げ対向部と上記第２シリコン層との間に位置する部分をエッチング除去することによって上記かさ上げ対向部と上記第２シリコン層との間の接続を断つ工程と、上記第１シリコン層の上記外枠部および上記かさ上げ対向部に対して、上記第２シリコン層とは反対の側から一括して被覆するように上記基材を貼り付ける工程と、上記第２シリコン層をパターニングすることによって上記浮き構造体を形成し、さらに上記支持梁部のうち上記浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、上記かさ上げ対向部を上記外枠部から分離させる工程とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板側の電極表面と振動部材の下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、ねじり振動を利用するＭＥＭＳデバイスを容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ２で第１シリコン層がパターニングされた状態を示す平面図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ２で第１シリコン層がパターニングされた状態の斜視図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ３で厚み方向の途中までエッチングによって除去される予定の第１領域を示す説明図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ３で第１領域を厚み方向の途中までエッチングした状態の斜視図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線に関する矢視断面図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ４で中間絶縁層を等方的にエッチングした後の状態の斜視図である。
【図８】図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ５で基材を貼り付けた状態の断面図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の途中で第２シリコン層を研磨して薄くした状態の断面図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の途中で第２シリコン層の上面にマスクパターンを形成した状態の断面図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ６のエッチングの途中で、第２シリコン層のパターニングが完了し、第１シリコン層のパターニングはまだされていない状態の平面図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ６のエッチングが終了した状態の断面図である。
【図１４】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の途中でマスクパターンを除去した状態での斜視図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法で得られたＭＥＭＳデバイスの平面図である。
【図１６】図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線に関する矢視断面図である。
【図１７】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ３で厚み方向の途中までエッチングによって除去される予定の第１領域を示す説明図である。
【図１８】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ４で中間絶縁層のエッチングを施した後の状態の断面図である。
【図１９】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ６のエッチングを始める前の状態の断面図である。
【図２０】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ６のエッチングを終えた状態の断面図である。
【図２１】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の途中でマスクパターンを除去した状態の断面図であり、実施の形態４におけるＭＥＭＳデバイスの断面図でもある。
【図２２】本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の途中でマスクパターンを除去した状態の平面図であり、実施の形態４におけるＭＥＭＳデバイスの平面図でもある。
【図２３】本発明に基づく実施の形態３におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ２で第１シリコン層に形成されるパターンの部分拡大図である。
【図２４】本発明に基づく実施の形態３におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ４を終えた状態のかさ上げ対向部近傍の斜視図である。
【図２５】本発明に基づく実施の形態３におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法の工程Ｓ６を終えた状態の断面図であり、実施の形態５におけるＭＥＭＳデバイスの断面図でもある。
【図２６】図２５の中央部の拡大図である。
【図２７】本発明に基づく実施の形態３におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法で得られたＭＥＭＳデバイスの平面図であり、実施の形態５におけるＭＥＭＳデバイスの平面図でもある。
【図２８】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの斜視図である。
【図２９】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの平面図である。
【図３０】図２９におけるＸＸＸ−ＸＸＸ線に関する矢視断面図である。
【図３１】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法で用いられるＳＯＩ基板の断面図である。
【図３２】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法でＳＯＩ基板の第１シリコン層をパターニングした後の状態の平面図である。
【図３３】図３２におけるＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図３４】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法で中間絶縁層を等方的にエッチングした後の状態の断面図である。
【図３５】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法で用いられる基材の平面図である。
【図３６】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法で基材を貼り付けた状態の断面図である。
【図３７】参考技術に基づくＭＥＭＳデバイスの製造方法で第２シリコン層をパターニングした後の状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明をなす上で発明者らはまず、ＭＥＭＳデバイスの構造として、平坦な主表面を有する基材と、前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、側方に延在する浮き構造体と、前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向しているかさ上げ対向部とを備える構造を想定した。これを以下、「参考技術」というものとする。この参考技術は、上述した本発明の目的を達成するためにひとまず考えられるものである。このような条件を満たす構造は、たとえばＭＥＭＳデバイスが共振器である場合にありうるが、共振器以外のＭＥＭＳデバイスにおいても同様の要件を満たす構造が求められうる。
【００１６】
ＭＥＭＳデバイスが共振器である場合を例にとって、参考技術に基づく構造の具体例を説明する。この構造を図２８、図２９、図３０に示す。図２９は図２８に示した構造の平面図であり、図３０は図２９におけるＸＸＸ−ＸＸＸ線に関する矢視断面図である。ＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０１は、平坦な主表面２０ａを有する基材２０と、主表面２０ａから離隔するようにして基材２０に相対的に固定され、側方に延在する振動部としての浮き構造体２と、主表面２０ａに固定され、浮き構造体２から離隔しつつ、浮き構造体２の一部の領域２ｖに対して前記主表面２０ａに近い側から対向しているかさ上げ対向部５とを備える。共振器９０１は、主表面２０ａ上に電極パターン４を備える。電極パターン４は引出配線７と外部接続端子８とを含む。共振器９０１は、基礎シリコン層２１と中間絶縁層２２と高架シリコン層２３とを備える。共振器９０１は浮き構造体２を取囲む外壁部９を備える。外壁部９は切欠き部１０を有する。かさ上げ対向部５は間隙６を介して浮き構造体２の領域２ｖに対向している。かさ上げ対向部５は、領域２ｖに上下方向の振動を生じさせるためのブロックである。電極パターン４はかさ上げ対向部５と浮き構造体２との間に電圧を印加するためのものである。かさ上げ対向部５と浮き構造体２との間に電圧が印加されることによって領域２ｖに上下方向の振動が生じ、この振動が浮き構造体２の全体に伝わり、浮き構造体２の中のいくつかの領域においてはねじり振動が生じる。
【００１７】
ＭＥＭＳデバイスとして上述の共振器を製造する場合を想定し、その製造方法について説明する。まず図３１に示すようなＳＯＩ基板１００を用意する。ＳＯＩ基板１００は第１シリコン層１０１と中間絶縁層１０２と第２シリコン層１０３とを含む。ＳＯＩ基板１００の第１シリコン層１０１をパターニングして、図３２、図３３に示す構造を得る。図３３は図３２におけるＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。第１シリコン層１０１から形成された基本パターン５１０は中央の開口部を横切るように梁状部１４を有する。さらにこの構造のうち中間絶縁層１０２を等方的にエッチング除去することによって図３４に示す構造体を得る。すなわち、梁状部１４の下側においては中間絶縁層１０２が除去されたことによって梁状部１４と第２シリコン層１０３とが分離する。
【００１８】
図３５に示すように主表面２０ａに電極パターン４が形成された基材２０を用意する。図３４に示した構造体を図３５に示す基材２０の主表面２０ａに貼り付ける。貼り付けた後の様子を図３６に示す。図３６に示した状態から第２シリコン層１０３を研磨することによって所望の厚みにまで薄くする。さらに第２シリコン層１０３をパターニングする。こうして図３７に示す構造が得られる。第１シリコン層１０１は基礎シリコン層２１となり、中間絶縁層１０２は中間絶縁層２２となり、第２シリコン層１０３は高架シリコン層２３となっている。第２シリコン層１０３をパターニングする際には、第２シリコン層１０３から浮き構造体２が振動部として形成されるが、同時に梁状部１４のうちの不用部分も除去され、梁状部１４の一部がかさ上げ対向部５となって残る。さらにいくつかの工程を施すことによって、図２８〜図３０に示す構造を得る。
【００１９】
上述したＭＥＭＳデバイスの製造方法においては、第２シリコン層１０３から振動部としての浮き構造体２を形成するためのマスクをそのまま利用して、浮き構造体２より基材２０寄りに位置する梁状部１４の露出部も続けてエッチングされる。これによって、梁状部１４の露出部においては、梁状部１４を厚み方向の全てにわたって除去することが想定されている。なぜなら、梁状部１４の一部によって形成されるかさ上げ対向部５を他の部分から電気的に分離させるために、梁状部１４は完全に分断する必要があるからである。しかし、梁状部１４の露出部において梁状部１４を完全に分断するまでエッチングしようとすればエッチングに長い時間がかかる。長時間にわたるエッチングを行なえば、本来は所定パターンで残すべき浮き構造体２においてもオーバエッチングとなり、浮き構造体２の形状精度を劣化させてしまうおそれがある。
【００２０】
そこで、本発明は、発明者らが想定した参考技術において発明者らが自ら見出した問題点を解消することをさらに進んだ目的とする。すなわち、ＭＥＭＳデバイスにおいてかさ上げ対向部を分離させるためのエッチングによって浮き構造体がオーバエッチングされることを防止するためのＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法を提供することをさらに進んだ目的とする。
【００２１】
（実施の形態１）
（製造方法）
図１〜図１６を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法のフローチャートを図１に示す。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法は、平坦な主表面を有する基材と、前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、前記主表面に平行に延在する浮き構造体と、前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向するかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、第１シリコン層と第２シリコン層とで中間絶縁層を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板を用意する工程Ｓ１と、前記第１シリコン層をパターニングすることによって、外枠部、前記かさ上げ対向部、および、前記かさ上げ対向部と前記外枠部とを接続する支持梁部を形成する工程Ｓ２と、前記支持梁部の少なくとも一部である第１領域を前記第２シリコン層から遠い側の表面から厚み方向の途中までエッチング除去する工程Ｓ３と、前記中間絶縁層のうち少なくとも前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間に位置する部分をエッチング除去することによって前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間の接続を断つ工程Ｓ４と、前記第１シリコン層の前記外枠部および前記かさ上げ対向部に対して、前記第２シリコン層とは反対の側から一括して被覆するように前記基材を貼り付ける工程Ｓ５と、前記第２シリコン層をパターニングすることによって前記浮き構造体を形成し、さらに前記支持梁部のうち前記浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、前記かさ上げ対向部を前記外枠部から分離させる工程Ｓ６とを含む。
【００２２】
各工程について以下に詳しく説明する。
工程Ｓ１としては、図３１に示したようなＳＯＩ基板が用意される。このＳＯＩ基板１００は、第１シリコン層１０１と第２シリコン層１０３とで中間絶縁層１０２を挟み込むように積層されたものである。
【００２３】
工程Ｓ２としては、図２に示すように、パターニングされる。すなわち、第１シリコン層１０１がパターニングされることによって、外枠部１６、かさ上げ対向部５および支持梁部１５が形成される。外枠部１６の外周の１ヶ所には切欠き部１０が設けられている。支持梁部１５は、かさ上げ対向部５と外枠部１６とを接続する。図２に示した例では、かさ上げ対向部５と支持梁部１５とが同じ幅で一直線上に並ぶように形成されているが、これはあくまで一例である。本発明を適用する上では、かさ上げ対向部５と支持梁部１５とが同じ幅でなくてもよい。本発明を適用する上では、かさ上げ対向部５と支持梁部１５とが一直線上に並ぶような位置関係でなくてもよい。たとえば、中央に配置されるかさ上げ対向部５に対して支持梁部１５が放射状に接続するように配置された構造であってもよい。
【００２４】
図２に示した構造の斜視図を図３に示す。パターニングされたのは第１シリコン層１０１のみであって、中間絶縁層１０２および第２シリコン層１０３は全面に残っている。
【００２５】
工程Ｓ３としては、図４に示すように、支持梁部１５の少なくとも一部である第１領域１７を第２シリコン層１０３から遠い側の表面から厚み方向の途中までエッチングによって除去される。図４では、支持梁部１５のうち第１領域１７に該当する部分をわかりやすく示すために、第１領域１７にハッチングを付している。第１領域を厚み方向の途中までエッチングした結果、図５に示すような構造となる。さらに図５におけるＶＩ−ＶＩ線に関する矢視断面図を図６に示す。支持梁部１５のうち第１領域１７に該当する部分においては、第１シリコン層１０１が厚み方向の途中までエッチングされて薄くなっている。この時点では、中間絶縁層１０２および第２シリコン層１０３は全面に残っている。
【００２６】
工程Ｓ４としては、中間絶縁層１０２のうち少なくともかさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３との間に位置する部分をエッチング除去することによってかさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３との間の接続を断つ。このエッチングは等方的に行なわれる。中間絶縁層１０２のエッチングをした結果、図７に示すようになる。中間絶縁層１０２が露出していた領域においては中間絶縁層１０２は全て除去されたので、図７では中間絶縁層１０２は見えていない。図７においては、外枠部１６の下の一部の領域に中間絶縁層１０２が残っているが、中間絶縁層１０２は外枠部１６に隠れて見えていない。図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に関する矢視断面図を図８に示す。工程Ｓ４において中間絶縁層１０２をエッチング除去すべき部分は、少なくともかさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３との間に位置する部分であるが、このエッチングの結果、図７、図８に示したように、他の部分の中間絶縁層１０２も除去されてもよい。たとえば支持梁部１５の第２シリコン層１０３に対する投影領域において中間絶縁層１０２が完全に除去されていてもよい。ただし、外枠部１６の下には中間絶縁層１０２が一部残存すべきである。
【００２７】
工程Ｓ５としては、第１シリコン層１０１の外枠部１６およびかさ上げ対向部５に対して、第２シリコン層１０３とは反対の側から一括して被覆するように基材２０が貼り付けられる。基材２０は図３５に示したようなものであってよい。基材２０は主表面２０ａを有する。基材２０は、主表面２０ａ上に電極パターン４を備える。電極パターン４は引出配線７と外部接続端子８とを含む。工程Ｓ５により基材２０を貼り付けた結果、図９に示す構造となる。図９では、基材２０を下側とし、第２シリコン層１０３を上側とする姿勢で表示している。図９では、かさ上げ対向部５の断面が見えている。支持梁部１５はかさ上げ対向部５に接続する形で紙面に垂直な方向に延在している。第１シリコン層１０１の外枠部１６の少なくとも１ヶ所には予めトンネル３１が形成されている。工程Ｓ５の結果、引出配線７はトンネル３１を通って外部に引き出される形となる。工程Ｓ５の結果、かさ上げ対向部５は、間隙６を介して第２シリコン層１０３の表面と対向することとなる。
【００２８】
図１０に示すように、基材２０と反対の側から第２シリコン層１０３を研磨し、第２シリコン層１０３を所定の厚みとなるよう薄くする。
【００２９】
工程Ｓ６としては、図１０に示した状態から第２シリコン層１０３をパターニングすることによって浮き構造体２を形成し、さらに支持梁部１５のうち浮き構造体２に覆われていない領域を除去することによって、かさ上げ対向部５を外枠部１６から分離させる。そのためにはまず、図１０に示した状態の第２シリコン層１０３の上面にレジストによりマスクパターンが形成される。このマスクパターンは、浮き構造体の平面的形状に対応したものである。すなわち、図１１に示すようにマスクパターン１８が形成される。図１１は図１０とは９０°異なる向きに切ったときの断面図である。第１領域１７は、第２シリコン層１０３がマスクパターン１８に覆われていない領域に対応する。マスクパターン１８をマスクとしてシリコン層のエッチングが行なわれる。このエッチングでは、第２シリコン層１０３および第１シリコン層１０１の両方がマスクパターン１８によってパターニングされる。工程Ｓ６のエッチングの途中段階で、第２シリコン層１０３のパターニングが完了し、かつ、第１シリコン層１０１のパターニングはまだされていない状態の平面図を図１２に示す。図１２ではマスクパターン１８は図示省略している。図１２では、浮き構造体２の隙間からその背後の支持梁部１５が部分的に見えている。支持梁部１５のうち見えている部分は、いずれも第１領域１７である。さらにエッチングが進行することによって、図１２において支持梁部１５のうち浮き構造体２に覆われていない部分はエッチング除去される。すなわち、支持梁部１５のうち第１領域１７にあった部分が除去される。
【００３０】
工程Ｓ６のエッチングが終了した時点では、図１３に示すように、第２シリコン層１０３からは、部分２ａ，２ｂ，２ｃが残るようにパターニングされ、これらは浮き構造体２となる。部分２ａ，２ｃの下部には部材１９ｂ，１９ｃが残っている。部材１９ｂ，１９ｃはもはや不用の部材であるが、残っていても問題はない。このパターニングにより、第１シリコン層１０１は、「基礎シリコン層２１」となり、第２シリコン層１０３は、「高架シリコン層２３」となる。基礎シリコン層２１と高架シリコン層２３との間に部分的に残存する中間絶縁層１０２は、説明の便宜上、「中間絶縁層２２」と呼び名を改める。
【００３１】
図１３に示した状態からマスクパターン１８を除去する。マスクパターン１８を除去した状態での斜視図を図１４に示す。この時点でＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０１が出来上がっている。この共振器９０１を平面図で示すと図１５に示すとおりである。浮き構造体２が外壁部９によって取り囲まれた構造となっている。浮き構造体２の下にはかさ上げ対向部５および部材１９ｂ，１９ｃが隠れている。工程Ｓ６のエッチングの結果、かさ上げ対向部５は外枠部１６から既に分離している。外壁部９に含まれる２層のシリコン層のうち主表面２０ａに近い側の１層が外枠部１６である。かさ上げ対向部５も外枠部１６も元々、第１シリコン層１０１から形成されたものである。工程Ｓ６のエッチングの結果、部材１９ｂ，１９ｃも外枠部１６から分離して独立した形となっている。かさ上げ対向部５には引出配線７が接続されている。部材１９ｂ，１９ｃには何の配線も接続されていない。図１５におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線に関する矢視断面図を図１６に示す。
【００３２】
（作用・効果）
本実施の形態によれば、基板側の電極表面と振動部材の下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、ねじり振動を利用するＭＥＭＳデバイスを容易に提供することができる。
【００３３】
さらに、本実施の形態によれば、工程Ｓ６におけるエッチング、すなわち、ＭＥＭＳデバイスにおいてかさ上げ対向部を分離させるためのエッチングを開始する時点には、支持梁部１５の一部である第１領域１７は既に薄くされているので、短いエッチング時間のみで第１領域１７は分断されることとなる。第１領域１７が分断されることによって、かさ上げ対向部５を外枠部１６から分離させるという目的は達成され、エッチングを終えることができるので、エッチングにかける総時間を短く済ませることができる。したがって、工程Ｓ６におけるエッチングによって浮き構造体２がオーバエッチングされることを防止することができる。
【００３４】
なお、第１領域１７は、支持梁部１５のうち浮き構造体２の辺と重なる領域を避けて配置されていることが好ましい。工程Ｓ６で、支持梁部１５がエッチングにより分断される場所は、浮き構造体２に覆われない場所である。したがって、エッチング時間短縮のためには、支持梁部１５を予め薄くしておく領域である第１領域１７は、浮き構造体２に覆われない場所と一致させておくことが好ましい。言い換えれば、上述のように、第１領域１７は、支持梁部１５のうち浮き構造体２の辺と重なる領域を避けて配置されていることが好ましい。図１１、図１２に示したように、本実施の形態は、この好ましい条件が満たされた例を示したものである。
【００３５】
（実施の形態２）
（製造方法）
図１７〜図２２を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様であるが、工程Ｓ３で設定される第１領域１７の位置が異なる。実施の形態１では、工程Ｓ３においては図４に示したように第１領域１７が設定されていたが、本実施の形態では、好ましいことに、図１７に示したように第１領域１７が設定される。すなわち、第１領域１７は、かさ上げ対向部５となるべき部分の端からかさ上げ張出部５１を介在するように離隔して配置されている。かさ上げ張出部５１は支持梁部１５の一部である。この状態で工程Ｓ３のエッチングをすることによって支持梁部１５のうち第１領域１７は、薄くなるが、かさ上げ張出部５１は薄くならない。さらに、工程Ｓ４のエッチングにより中間絶縁層１０２の一部が除去される。この結果、本実施の形態では、図１８に示したようになる。かさ上げ対向部５の両脇にかさ上げ張出部５１が設けられている。支持梁部１５はかさ上げ対向部５と接続されている。
【００３６】
本実施の形態では、工程Ｓ６のエッチングを始める時点では、図１９に示すようになる。かさ上げ張出部５１はマスクパターン１８の投影領域からはみ出している。工程Ｓ６のエッチングを終えた時点では、図２０に示すようになる。支持梁部１５のうち第１領域１７にあった部分はマスクパターン１８に覆われておらず、しかも薄かったので、このエッチングによって既に除去されている。かさ上げ張出部５１は、元々かさ上げ対向部５と同程度の厚みを有していたが、マスクパターン１８に覆われずに工程Ｓ６のエッチングにさらされていたのであるから、かさ上げ対向部５に比べて薄くなっている。さらにマスクパターン１８を除去し、図２１に示すようになる。得られたＭＥＭＳデバイスは共振器９０２である。この状態での共振器９０２の平面図は図２２に示すようになる。かさ上げ対向部５は浮き構造体２に覆われて隠れているが、かさ上げ張出部５１は浮き構造体２に覆われず見えている。
【００３７】
本実施の形態で最終的に得られるＭＥＭＳデバイスの構造としては、かさ上げ対向部５に隣接してかさ上げ張出部５１があるという点以外は、実施の形態１で示したＭＥＭＳデバイスと同じである。本実施の形態では、かさ上げ対向部５の両側にかさ上げ張出部５１がほぼ同じ幅で隣接している構成を示したが、かさ上げ対向部５の一方の側と他方の側とでかさ上げ張出部５１の幅が異なっていてもよい。また、かさ上げ対向部５の一方の側にのみかさ上げ張出部５１があり、他方の側にはかさ上げ張出部５１がない構成であってもよい。
【００３８】
（作用・効果）
本実施の形態でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、第１領域１７は、かさ上げ対向部５となるべき部分の端からかさ上げ張出部５１を介在するように離隔して配置されているので、工程Ｓ６のパターニングの位置が多少ずれても、かさ上げ張出部５１が新たにかさ上げ対向部５の一部となることにより、かさ上げ対向部５としての役割を果たすことができる。言い換えれば、かさ上げ張出部５１は、かさ上げ対向部５のパターニング位置ずれを吸収するためのマージンとしての役割を果たすことができる。
【００３９】
（実施の形態３）
（製造方法）
図２３〜図２７を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスの製造方法は、基本的には実施の形態２で説明したものと同様であるが、工程Ｓ２でエッチングされるパターンが異なる。工程Ｓ２において第１シリコン層１０１をパターニングする際の中央のかさ上げ対向部５および支持梁部１５に相当する領域のみを取り出して拡大したところを図２３に示す。本実施の形態では、好ましいことに、第１シリコン層１０１をパターニングする工程Ｓ２は、図２３に示すように、かさ上げ張出部５１のかさ上げ対向部５から離隔した部分である第２領域５２には貫通孔を設けず、かさ上げ対向部５と、支持梁部１５のうち第２領域５２以外の部分とに複数の貫通孔３５を設ける工程を含む。かさ上げ対向部５と第２シリコン層１０３との間の接続を断つ工程Ｓ４においては、第２領域５２には中間絶縁層１０２を残す。本実施の形態において工程Ｓ４を終えた状態での、かさ上げ対向部５の近傍の斜視図を図２４に示す。第２領域５２には貫通孔３５が設けられていないので、工程Ｓ４を行なう際に、第２領域５２においては、支持梁部１５の下の中間絶縁層１０２のエッチング除去の速度が遅く、その結果、第２領域５２のみに中間絶縁層１０２を残すことができる。他の部分においては、貫通孔３５が設けられているので、中間絶縁層１０２に対するエッチングが効率良く進行し、その結果、第２領域５２以外では中間絶縁層１０２は十分に除去され、第１シリコン層１０１と第２シリコン層１０３とは既に分離している。
【００４０】
本実施の形態では、この後、実施の形態１で説明したのと同様に、工程Ｓ５によって基材２０を貼り付ける。基材２０は図２４における上側から被せるように貼り付けられる。さらに、基材２０と反対の側から第２シリコン層１０３が研磨され、第２シリコン層１０３が薄くなる。工程Ｓ６によって第２シリコン層１０３をパターニングする。工程Ｓ６では、第２シリコン層１０３をパターニングすることによって浮き構造体２が形成されるが、浮き構造体２のうちかさ上げ対向部５と重なる辺は、支持梁部１５と直交する方向を長手方向として延在する。工程Ｓ６が完了し、浮き構造体２が形成された状態での断面図を図２５に示す。こうして、ＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０３を得ることができた。さらに、図２５における中央部を拡大したところを図２６に示す。かさ上げ張出部５１の大部分は工程Ｓ６のエッチングによって上面からある程度の部分が除去され、その結果、かさ上げ対向部５より低くなっている。かさ上げ張出部５１のうち第２領域５２は中間絶縁層１０２によって覆われているので、この部分では、工程Ｓ６のエッチングの際に中間絶縁層１０２が第１シリコン層１０１を保護するマスク代わりとなる。その結果、第２領域５２では、中間絶縁層１０２によって覆われていた部分のみ第１シリコン層１０１が凸状となっている。ただし、第２領域５２の内部でも中間絶縁層１０２に覆われていない部分では第１シリコン層１０１が薄くなっている。得られたＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０３の平面図を図２７に示す。
【００４１】
（作用・効果）
本実施の形態でも、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、工程Ｓ４において図２４に示したように第１シリコン層１０１と第２シリコン層１０３との間の一部に中間絶縁層１０２を残すこととなるので、工程Ｓ５の際に、支持梁部１５に支持されたかさ上げ対向部５は、第２シリコン層１０３の表面から離隔して宙に浮く形ではなく、中間絶縁層１０２を脚代わりとして第２シリコン層１０３の表面に固定される形となる。したがって、かさ上げ対向部５は安定して支持される。表面張力によって支持梁部１５がたわんでかさ上げ対向部５が第２シリコン層１０３に接触してしまうといった事態を防止することができる。
【００４２】
本実施の形態では、最終的には、図２５〜図２７に示したように中間絶縁層１０２がかさ上げ対向部５の近傍に残存することとなるが、この残存した中間絶縁層１０２は、浮き構造体２のいずれの部分からも平面的に見て離隔したところに位置することとなるので、浮き構造体２のねじり振動にとって妨げとなるものではない。
【００４３】
（実施の形態４）
（構成）
本発明に基づく実施の形態４におけるＭＥＭＳデバイスについて説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、実施の形態２で説明したＭＥＭＳデバイスの製造方法によって得ることができるＭＥＭＳデバイスである。このＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０２の断面図は図２１に示したとおりであり、平面図は図２２に示したとおりである。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０２は、平坦な主表面２０ａを有する基材２０と、主表面２０ａから離隔するようにして基材２０に相対的に固定され、主表面２０ａに平行に延在する浮き構造体２と、主表面２０ａに固定され、浮き構造体２から離隔しつつ、浮き構造体２の一部の領域に対して主表面２０ａに近い側から対向するかさ上げ対向部５と、かさ上げ対向部５と連続し、かつ、浮き構造体２の投影領域からはみ出すように張り出したかさ上げ張出部５１を備える。
【００４４】
（作用・効果）
本実施の形態によれば、基板表面と振動部材下面とが十分に狭い間隙で対向した構造を有し、ねじり振動を利用するＭＥＭＳデバイスとすることができる。
【００４５】
本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、浮き構造体２の投影領域からはみ出すように張り出したかさ上げ張出部５１を備えるので、工程Ｓ６のパターニングの位置が多少ずれても、かさ上げ張出部５１が新たにかさ上げ対向部５の一部となることにより、かさ上げ対向部５としての役割を果たすことができる。言い換えれば、組立時の浮き構造体２とかさ上げ対向部５との位置ずれ誤差をかさ上げ張出部５１によって吸収することができる。したがって、浮き構造体２に対して確実にかさ上げ対向部５が対向する構造とすることができるので、製造しやすく、信頼性が高いＭＥＭＳデバイスとすることができる。
【００４６】
（実施の形態５）
（構成）
本発明に基づく実施の形態５におけるＭＥＭＳデバイスについて説明する。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、実施の形態３で説明したＭＥＭＳデバイスの製造方法によって得ることができるＭＥＭＳデバイスである。このＭＥＭＳデバイスとしての共振器９０３の断面図は図２５に示したとおりであり、平面図は図２７に示したとおりである。本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、かさ上げ張出部５１の上面のうち浮き構造体２の投影領域から離隔した部位において少なくとも一部が絶縁層としての中間絶縁層２２によって覆われている。
【００４７】
（作用・効果）
本実施の形態によれば、実施の形態４と同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態におけるＭＥＭＳデバイスは、かさ上げ張出部５１の上面のうち浮き構造体２の投影領域から離隔した部位において少なくとも一部が絶縁層によって覆われているので、この構造のＭＥＭＳデバイスは、製造途中の段階で、かさ上げ対向部５が絶縁層を脚代わりとして第２シリコン層１０３の表面に固定される形となる。したがって、かさ上げ対向部５は安定して支持される。これにより、表面張力によって支持梁部１５がたわんでかさ上げ対向部５が第２シリコン層１０３に接触してしまうといった事態を防止することができるので、製造しやすく、信頼性が高いＭＥＭＳデバイスとすることができる。
【００４８】
なお、上記各実施の形態では、ＭＥＭＳデバイスの構造として、外壁部９に取り囲まれた内側に浮き構造体２が露出するように配置された構造を示したが、外壁部９に取り囲まれた空間を覆い隠すように、カバー部材が取り付けられてもよい。このカバー部材は、外壁部９に取り囲まれた空間を、浮き構造体２に接触しないように封止するものであることが好ましい。このようなカバー部材が取り付けられることによって、浮き構造体２の周辺に異物が侵入することを防止することができる。
【００４９】
なお、上記各実施の形態では、本発明に基づくＭＥＭＳデバイスが共振器である例を示したが、本発明に基づくＭＥＭＳデバイスは共振器以外であってもよい。
【００５０】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００５１】
２ 浮き構造体、２ａ，２ｂ，２ｃ （浮き構造体の）部分、２ｖ （かさ上げ対向部が対向する）領域、４ 電極パターン、５ かさ上げ対向部、６ 間隙、７ 引出配線、８ 外部接続端子、９ 外壁部、１０ 切欠き部、１４ 梁状部、１５ 支持梁部、１６ 外枠部、１７ 第１領域、１８ マスクパターン、１９ｂ，１９ｃ 部材、２０ 基材、２０ａ 主表面、２１ 基礎シリコン層、２２ 中間絶縁層、２３ 高架シリコン層、３１ トンネル、３５ 貫通孔、５１ かさ上げ張出部、５２ 第２領域、１００ ＳＯＩ基板、１０１ 第１シリコン層、１０２ 中間絶縁層、１０３ 第２シリコン層、９０１，９０２，９０３ 共振器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な主表面を有する基材と、
前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、前記主表面に平行に延在する浮き構造体と、
前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向するかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、
第１シリコン層と第２シリコン層とで中間絶縁層を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板を用意する工程と、
前記第１シリコン層をパターニングすることによって、外枠部、前記かさ上げ対向部、および、前記かさ上げ対向部と前記外枠部とを接続する支持梁部を形成する工程と、
前記支持梁部の少なくとも一部である第１領域を前記第２シリコン層から遠い側の表面から厚み方向の途中までエッチング除去する工程と、
前記中間絶縁層のうち少なくとも前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間に位置する部分をエッチング除去することによって前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間の接続を断つ工程と、
前記第１シリコン層の前記外枠部および前記かさ上げ対向部に対して、前記第２シリコン層とは反対の側から一括して被覆するように前記基材を貼り付ける工程と、
前記第２シリコン層をパターニングすることによって前記浮き構造体を形成し、さらに前記支持梁部のうち前記浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、前記かさ上げ対向部を前記外枠部から分離させる工程とを含む、ＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第１領域は、前記支持梁部のうち前記浮き構造体の辺と重なる領域を避けて配置されている、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第１領域は、前記かさ上げ対向部となるべき部分の端からかさ上げ張出部を介在するように離隔して配置されている、請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第１シリコン層をパターニングする工程は、前記かさ上げ張出部の前記かさ上げ対向部から離隔した部分である第２領域には貫通孔を設けず、前記かさ上げ対向部と、前記支持梁部のうち前記第２領域以外の部分とに複数の貫通孔を設ける工程を含み、
前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間の接続を断つ工程においては、前記第２領域には前記中間絶縁層を残す、請求項３に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項５】
平坦な主表面を有する基材と、
前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、前記主表面に平行に延在する浮き構造体と、
前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向するかさ上げ対向部と、
前記かさ上げ対向部と連続し、かつ、前記浮き構造体の投影領域からはみ出すように張り出したかさ上げ張出部を備える、ＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記かさ上げ張出部の上面のうち前記浮き構造体の投影領域から離隔した部位において少なくとも一部が絶縁層によって覆われている、請求項５に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１】
平坦な主表面を有する基材と、
前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、前記主表面に平行に延在する浮き構造体と、
前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向するかさ上げ対向部とを備える、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、
第１シリコン層と第２シリコン層とで中間絶縁層を挟み込むように積層されたＳＯＩ基板を用意する工程と、
前記第１シリコン層をパターニングすることによって、外枠部、前記かさ上げ対向部、および、前記かさ上げ対向部と前記外枠部とを接続する支持梁部を形成する工程と、
前記支持梁部の少なくとも一部である第１領域を前記第２シリコン層から遠い側の表面から厚み方向の途中までエッチング除去する工程と、
前記中間絶縁層のうち少なくとも前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間に位置する部分をエッチング除去することによって前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間の接続を断つ工程と、
前記第１シリコン層の前記外枠部および前記かさ上げ対向部に対して、前記第２シリコン層とは反対の側から一括して被覆するように前記基材を貼り付ける工程と、
前記第２シリコン層をパターニングすることによって前記浮き構造体を形成し、さらに前記支持梁部のうち前記浮き構造体に覆われていない領域を除去することによって、前記かさ上げ対向部を前記外枠部から分離させる工程とを含む、ＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項２】
前記第１領域は、前記支持梁部のうち前記浮き構造体の辺と重なる領域を避けて配置されている、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第１領域は、前記かさ上げ対向部となるべき部分の端からかさ上げ張出部を介在するように離隔して配置されている、請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項４】
前記第１シリコン層をパターニングする工程は、前記かさ上げ張出部の前記かさ上げ対向部から離隔した部分である第２領域には貫通孔を設けず、前記かさ上げ対向部と、前記支持梁部のうち前記第２領域以外の部分とに複数の貫通孔を設ける工程を含み、
前記かさ上げ対向部と前記第２シリコン層との間の接続を断つ工程においては、前記第２領域には前記中間絶縁層を残す、請求項３に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項５】
平坦な主表面を有する基材と、
前記主表面から離隔するようにして前記基材に相対的に固定され、前記主表面に平行に延在する浮き構造体と、
前記主表面に固定され、前記浮き構造体から離隔しつつ、前記浮き構造体の一部の領域に対して前記主表面に近い側から対向するかさ上げ対向部と、
前記かさ上げ対向部と連続し、かつ、前記浮き構造体の投影領域からはみ出すように張り出したかさ上げ張出部を備える、ＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記かさ上げ張出部の上面のうち前記浮き構造体の投影領域から離隔した部位において少なくとも一部が絶縁層によって覆われている、請求項５に記載のＭＥＭＳデバイス。
【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２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【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２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【公開番号】特開２０１２−１７８７１０（Ｐ２０１２−１７８７１０Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４０４７３（Ｐ２０１１−４０４７３）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人科学技術振興機構、委託研究、「重点地域研究開発推進プログラム（育成研究）」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人科学技術振興機構、委託研究、「重点地域研究開発推進プログラム（育成研究）」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
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