微型結構體的制造方法以及微型結構體的制作方法

專利名稱：微型結構體的制造方法以及微型結構體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過微細加工技術制作的微型反射鏡元件、加速度傳感器元件、角速度傳感器元件以及振動元件等的微型結構體的制造方法以及微型結構體。
背景技術：
近年來，在各種技術領域中，謀求具有通過微細加工技術形成的微小結構的元件的應用化。例如，在光通信技術領域中，具有光反射功能的微小的微型反射鏡引人注目。
在光通信中，以光纖為介質傳送光信號，為了將光信號的傳送路徑從某個光纖切換到另一個光纖，一般采用所謂的光切換裝置。作為在達成良好的光通信基礎之上而光切換裝置所要求的特性，有切換動作的大容量性、高速性、高可靠性等。從這些觀點出發，作為光切換裝置，對編入通過微細加工技術制作的微型反射鏡元件的裝置的期待提高。這是因為，當通過微型反射鏡元件時，能夠在光切換裝置的輸入側的光傳送路徑和輸出側的光傳送路徑之間，不將光信號變換成電信號而以光信號原樣進行轉換處理，從而在得到上述的特性方面較為理想。
微型反射鏡元件具有用于反射光的反射鏡面，能夠通過該反射鏡面的擺動而使光的反射方向變化。為了擺動反射鏡面，利用靜電力的靜電驅動型的微型反射鏡元件在很多光學裝置中被采用。靜電驅動型微型反射鏡元件能大致分為兩個類別通過所謂的表面微細加工技術而制造的微型反射鏡元件和通過所謂的整體微細加工技術制造的微型反射鏡元件。
在表面微細加工技術中，在基板上，將與各構成部位對應的材料薄膜加工成所希望的圖形，并依次層疊這種圖形，從而形成了構成支承體、反射鏡面以及電極部等元件的各部位和在后面被除去的替化層。
另一方面，在整體微細加工技術中，通過蝕刻材料基板本身，從而將支承體和反射鏡部等成形為所希望的形狀，根據需要薄膜形成反射鏡面和電極。關于整體微細加工技術，例如在JP特開平10-190007號公報、JP特開平10-270714號公報、JP特開平2000-31502號公報中公開。
作為微型反射鏡元件所要求的技術事項之一，可列舉出承擔光反射的反射鏡面的平面度高的情況。可是，當利用表面微細加工技術時，因為最終形成的反射鏡面較薄，所以反射鏡面容易彎曲，為了保證高平面度而在反射鏡面的尺寸中一邊的長度被限制為50μm左右。
相對于此，當利用整體微細加工技術時，通過蝕刻技術切削進入相對較厚的材料基板本身來構成反射鏡部，因為在該反射鏡部的上面設置反射鏡面，所以即使是更寬面積的反射鏡面，也能確保其剛性。其結果是，能夠形成具有足夠高的光學平面度的反射鏡面。因此，特別是在需要一邊長度為100μm或其以上的反射鏡面的微型反射鏡元件的制造中，整體微細加工技術被廣泛的采用。
圖32是作為通過整體微細加工技術制作的以往的靜電驅動型微型反射鏡元件的一例的、微型反射鏡元件400的一部分省略的分解立體圖。微型反射鏡元件400具有反射鏡基板410和基座基板420經由間隔件(省略圖示)而層疊的結構。反射鏡基板410具有反射鏡部411、內框架412和外框架413。反射鏡部411和內框架412通過一對扭桿414連接。內框架412和外框架413通過一對扭桿415連接。一對扭桿414規定了反射鏡部411相對于內框架412的旋轉動作的軸心。一對扭桿415規定了相對于外框架413的內框架412以及與此相伴的反射鏡部411的旋轉動作的軸心。
在反射鏡部411的背面設置有一對平板電極411a、411b，在表面設置有用于反射光的反射鏡面(省略圖示)。另外，在內框架412的背面設置有一對平板電極411a、411b。
在基座基板420，以與反射鏡部411的平板電極411a、411b相對向的方式設置有平板電極420a、420b，以與內框架412的平板電極412a、412b相對向的方式設置有平板電極420c、420d。在以往的微型反射鏡元件中，作為驅動方法，多是采用使用這種平板電極來產生靜電力的方法。
在這種構成中，例如，在使反射鏡部411的平板電極411a帶正電的狀態下，當使基座基板420的平板基板420a帶負電時，在平板電極411a和平板基板420a之間產生靜電引力，反射鏡部411扭轉一對扭桿414而沿箭頭M1的方向擺動。
另一方面，例如在使內框架412的平板電極412a帶正電的狀態下，當使基座基板420的平板電極420c帶負電時，在平板電極412a和平板電極420c之間產生靜電引力，內框架412伴隨反射鏡部411，扭轉一對扭桿415并沿M2方向擺動。圖33是表示通過這種旋轉驅動，內框架412以及與此相伴的反射鏡部411相對于外框架413移位到傾斜角度θ的狀態。
在微型反射鏡元件400所采用的平板電極結構中，利用設置在基座基板420上的平板電極420a、420b、420c、420d，進行將具有平板電極411a、411b的反射鏡部411和具有平板電極412a、412b的內框架412引入這樣的驅動，所以在該驅動中，關于在電極間施加的電壓，存在有拉入點電壓(Pull-inVoltage)。當在規定的電極間施加拉入點電壓或其以上的電壓時，就會有如下情況在旋轉驅動的中途產生反射鏡部411和內框架412相對于基座基板420的接近速度急劇增大的現象，產生不能適當的控制反射鏡部411的傾斜角度這樣的問題。這個問題特別是在實現較大的傾斜角度(約5°或其以上)時，即在扭桿扭轉的程度較大時格外顯著。
為解決這種問題，提出了取代平板電極結構，利用梳齒電極結構來驅動微型反射鏡元件的方法。圖34是采用了梳齒電極結構的以往的微型反射鏡元件500的一部分省略的立體圖。
微型反射鏡元件500具有在上面或下面設置有反射鏡面(省略圖示)的反射鏡部510、內框架520、外框架530(一部分省略)，各部分上一體形成有梳齒電極。具體地說，在反射鏡部510形成有從其一對平行的側面向外方延伸的一對梳齒電極510a、510b。在內框架520，對應于梳齒電極510a、510b，向內側延伸而形成有一對梳齒電極520a、520b，同時向外側延伸而形成有梳齒電極520c、520d。在外框架530，對應于梳齒電極520c、520d，向內側延伸而形成有一對梳齒電極530a、530b。另外，反射鏡部510和內框架520通過一對扭桿540連接，內框架520和外框架530通過一對扭桿550連接。一對扭桿540規定反射鏡部510相對于內框架520的旋轉動作的軸心，一對扭桿550規定相對于外框架530的內框架520和與此相伴的反射鏡部510的旋轉動作的軸心。
在這樣構成的微型反射鏡元件500中，為產生靜電力而接近設置的一組梳齒電極，例如梳齒電極510a以及梳齒電極520a，在未施加電壓時，如圖35A所示，處于分為上下兩級的狀態。并且，在施加電壓時，如圖35B所示，梳齒電極520a被引入梳齒電極510a，由此驅動反射鏡部510。更具體地說，在圖34中，例如，當使梳齒電極510a帶正電并且使梳齒電極520a帶負電時，反射鏡部510扭轉一對扭桿540沿M3的方向擺動。另一方面，當使梳齒電極520c帶正電并且梳齒電極530a帶負電時，內框架520扭轉一對扭桿550沿M4的方向擺動。
根據梳齒電極結構，在電極間產生的靜電力的作用方向以相對于反射鏡部510的擺動方向大致垂直的方式被設定。因此，在驅動反射鏡部510時，靜電力作用方向的電極間距離大致恒定，引入造成的梳齒電極的接觸難以發生。因此，關于反射鏡部510，可以適當地實現較大的傾斜角。
在微型反射鏡元件500中，因為伴隨著反射鏡部510以及內框架520的旋轉動作而梳齒(電極)移位，所以需要形成具有與反射鏡部510以及內框架520的傾斜角度相稱的足夠厚度的梳齒電極。例如，在反射鏡部510的主體部511的長度D為1mm時，當使反射鏡部510相對于內框架520繞由一對扭桿540規定的軸心傾斜5°時，殼體端部511’的一側下沉44μm。因此，在反射鏡部510形成的梳齒電極510a、510b的厚度T就需要至少為44μm或其以上。
另一方面，從通過較小的施加電壓就能得到較大的傾斜角度這種觀點出發，關于具有扭轉阻力的扭桿540、550，形成為薄壁是比較理想的。可是，在以往的微型反射鏡元件500中，扭桿540、550形成為和構成反射鏡部510、內框架520以及外框架530的材料基板相同的厚度，較厚。例如，如上所述，當將梳齒電極510a、510b的厚度T設計為44μm或其以上時，扭桿540、550和反射鏡部510的厚度一起也為44μm或其以上。當是這種較厚的扭桿540、550時，為了扭轉扭桿，在梳齒電極間應產生的靜電力變大，其結果是，驅動電壓也變大。另外，在以往的技術中，通過改變扭桿540、550的寬度尺寸來調節扭桿540、550的扭轉阻力，但是只改變寬度方向的設計，設定適當的扭轉阻力并不充分的情況較多。
這樣，在通過整體微細加工技術而制作的微型結構體中，在材料基板中蝕刻成形的各種結構部中，有要求不同的厚度或者高度的情況。可是，在以往的整體微細加工技術中，關于厚度尺寸，高精度地形成與較厚的結構部、即厚壁部一體連接的較薄的結構部、即薄壁部很困難。
發明的公開本發明是在這種情況下而提出的，其目的在于提供一種具有針對厚度尺寸高精度地形成的薄壁部的微型結構體的制造方法以及由此制造的微型結構體。
根據本發明的第一方面，提供一種用于制造具有薄壁部的微型結構體的方法，該制造方法包括通過對包含有由第一導體層以及具有與薄壁部的厚度相當的厚度的第二導體層構成的層疊結構的材料基板，從第一導體層側進行第一蝕刻處理，從而在第二導體層形成預備薄壁部的工序，該預備薄壁部在該第二導體層的面內方向具有間隔開的一對側面，并與第一導體層連接；通過從第一導體層側起的第二蝕刻處理，除去在第一導體層中與預備薄壁部連接的地方而形成薄壁部的工序。
在第一方面中，優選第一蝕刻處理是在第一導體層以及第二導體層中相比于面內方向而在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性反應性離子蝕刻。
優選第二蝕刻處理是相比于第二導體層而在第一導體層示出高的蝕刻速度的濕式蝕刻。此時，優選第一導體層以及第二導體層由導電性硅材料構成，該第二導體層的摻雜劑濃度比該第一導體層的摻雜劑濃度高。
優選第一導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第一導體層的面內方向擴展的(110)面和與該(110)面垂直的兩個(111)面。
優選第一導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第一導體層的面內方向擴展的(110)或(100)面。
根據本發明的第二方面，提供一種用于制造具有薄壁部的微型結構體的另一種方法，該制造方法包括通過對包含有由第一導體層、具有與薄壁部的厚度相當的厚度并與上述第一導體層連接的第二導體層、第三導體層、該第二導體層以及第三導體層之間的絕緣層構成的層疊結構的材料基板，經由第一掩模圖形、第二掩模圖形而從第一導體層側進行第一蝕刻處理的工序，該第一掩模圖形具有用于對在該材料基板中被加工成厚壁部的地方進行掩模的部位，該第二掩模圖形用于對與在第二導體層中被加工成薄壁部的地方對應的第一導體層的一部分進行掩模；除去第二掩模圖形后，通過經由第一掩模圖形而從第一導體層側對材料基板進行第二蝕刻處理，從而在第二導體層中形成預備薄壁部的工序，該預備薄壁部在該第二導體層的面內方向具有間隔開的一對側面，并與第一導體層以及上述絕緣層連接；通過從第一導體層側起的第三蝕刻處理，除去在第一導體層中與預備薄壁部連接的地方的工序；通過第四蝕刻處理，除去在絕緣層中與預備薄壁部連接的地方，并形成薄壁部的工序。
在本發明的第二方面中，優選第二蝕刻處理是在第一導體層以及第二導體層中相比于面內方向而在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性反應性離子蝕刻。
優選第三蝕刻處理是相比于第二導體層而在第一導體層中示出高的蝕刻速度的濕式蝕刻。此時，優選第一導體層以及第二導體層由導電性硅材料構成，該第二導體層的摻雜劑濃度比該第一導體層的摻雜劑濃度高。
優選第一導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第一導體層的面內方向擴展的(110)面和與該(110)面垂直且相互交叉的兩個(111)面，第一掩模圖形的輪廓的至少一部分沿著該兩個(111)面。
優選第三導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第三導體層的面內方向擴展的(110)面和與第一導體層的上述兩個(110)面的任意一個平行且互相交叉的兩個(111)面。
優選還包括通過從第一導體層側起的蝕刻處理，形成了貫通第一導體層、第二導體層以及絕緣層而直到第三導體層的孔的工序；通過在該孔中填充導電材料而形成導電連接部的工序。
根據本發明的第三方面，提供一種用于制造具有第一薄壁部以及第二薄壁部的微型結構體的方法，該制造方法包括通過對包含有由第一導體層、具有與第一薄壁部的厚度相當的厚度并與第一導體層連接的第二導體層、具有與第二薄壁部的厚度相當的厚度的第三導體層、與該第三導體層連接的第四導體層、第二導體層以及第三導體層之間的絕緣層構成的層疊結構的材料基板，經由第一掩模圖形以及第二掩模圖形而從第一導體層側進行第一蝕刻處理的工序，該第一掩模圖形具有對在該材料基板中被加工成厚壁部的地方進行掩模的部位，該第二掩模圖形用于對與在第二導體層中被加工成第一薄壁部的地方對應的第一導體層的一部分進行掩模；用于對材料基板，經由第三掩模圖形以及第四掩模圖形而從第四導體層側進行第二蝕刻處理的工序，該第三掩模圖形具有對在該材料基板中被加工成厚壁部的地方進行掩模的部位，該第四掩模圖形用于對與在第三導體層中被加工成第二薄壁部的地方對應的第四導體層的一部分進行掩模；除去了第二掩模圖形后，通過對材料基板經由第一掩模圖形而從第一導體層側進行第三蝕刻處理，從而在第二導體層中形成第一預備薄壁部的工序，該第一預備薄壁部在該第二導體層的面內方向上具有間隔開的一對側面，并與第一導體層以及上述絕緣層連接；除去了第四掩模圖形后，對材料基板經由第三掩模圖形而從第四導體層側進行第四蝕刻處理，從而在第三導體層中形成第二預備薄壁部的工序，該第二預備薄壁部在該第三導體層的面內方向上具有間隔開的一對側面，并與第四導體層以及絕緣層連接；通過第五蝕刻處理，除去在第一導體層中與第一預備薄壁部連接的地方，并且除去在第四導體層中與第二預備薄壁部連接的地方的工序；通過第六蝕刻處理，除去在絕緣層中與第一預備薄壁部連接的地方來形成第一薄壁部，并且除去在絕緣層中與第二預備薄壁部連接的地方來形成第二薄壁部的工序。
在本發明的第三方面中，優選第三蝕刻處理是在第一導體層以及第二導體層中相比于面內方向而在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性反應性離子蝕刻，并且第四蝕刻處理是在第四導體層以及第三導體層中相比于面內方向而在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性反應性離子蝕刻。
優選第五蝕刻處理是相比于第二導體層而在第一導體層中示出高的蝕刻速度、并且相比于第三導體層而在第四導體層中示出高的蝕刻速度的濕式蝕刻。
此時，優選第一導體層、第二導體層、第三導體層以及第四導體層由導電性硅材料構成，該第二導體層的摻雜劑濃度比該第一導體層的摻雜劑濃度高，并且該第三導體層的摻雜劑濃度比該第四導體層的摻雜劑濃度高。
優選第一導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第一導體層的面內方向擴展的(110)面和與該(110)面垂直且相互交叉的兩個(111)面，第一掩模圖形的輪廓的至少一部分沿著該兩個(111)面。
優選第四導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第四導體層的面內方向擴展的(110)面、和與第一導體層的兩個(111)面的任意一個平行且互相交叉的兩個(111)面，第三掩模圖形的輪廓的至少一部分沿著第四導體層的該兩個(111)面。
根據本發明的第四方面，提供一種用于制造具有薄壁部的微型結構體的另一種方法，該制造方法包括通過對包含有由具有與薄壁部的厚度相當的厚度的第一導體層以及第二導體層構成的層疊結構的材料基板，經由用于對在第一導體層中被加工成薄壁部的地方進行掩模的掩模圖形，而從第一導體層側進行第一蝕刻處理，從而在第一導體層中形成預備薄壁部的工序，該預備薄壁部在該第一導體層的面內方向上具有間隔開的一對側面，并與第二導體層連接；通過從第一導體層側起的第二蝕刻處理，除去在第二導體層中與預備薄壁部連接的地方的工序。
在本發明第四方面中，優選第二蝕刻處理是相比于第一導體層在第二導體層中示出高的蝕刻速度的濕式蝕刻。此時，優選第一導體層以及第二導體層由導電性硅材料構成，該第一導體層的摻雜劑濃度比該第二導體層的摻雜劑濃度高。
優選二導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第二導體層的面內方向擴展的(111)面。
優選材料基板具有還包含有絕緣層和第三導體層的層疊結構，該絕緣層在和第一導體層相反一側與第二導體層連接，該第三導體層在和第二導體層相反一側與該絕緣層連接。
優選還包括通過從第一導體層側起的蝕刻處理，形成了貫通第一導體層、第二導體層以及絕緣層而直至第三導體層的孔的工序；通過在該孔中填充導電材料而形成導電連接部的工序。
根據本發明的第五方面，提供一種用于制造具有薄壁部的微型結構體的方法，該制造方法包括通過對具有由第一導體層、第二導體層、該第一導體層以及第二導體層之間的絕緣層構成的層疊結構的材料基板，經由具有用于對在第一導體層中被加工成薄壁部的地方進行掩模的部位的第一掩模圖形，從第一導體層側到絕緣層的中途為止進行第一蝕刻處理，從而在第一導體層中形成預備薄壁部的工序，該預備薄壁部在該第一導體層的面內方向上具有間隔開的一對側面；用于在包含預備薄壁部的第一導體層的表面形成濕式蝕刻停止膜的工序；通過干式蝕刻，經由具有用于對預備薄壁部進行掩模的部位的第二掩模圖形，從第一導體層側直到絕緣層進行第二蝕刻處理的工序；通過濕式蝕刻，除去在第一導體層中介于預備薄壁部和絕緣層之間的地方的工序。
在本發明的第五方面中，優選第一導體層以及濕式蝕刻停止膜由導電性硅材料構成，該濕式蝕刻停止膜的摻雜劑濃度比該第一導體層的摻雜劑濃度高。
優選第一導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第一導體層的面內方向擴展的(111)面。
優選還包括通過從第一導體層側起的蝕刻處理，形成了貫通第一導體層以及絕緣層而直到第二導體層的孔的工序；通過在該孔中填充導電材料而形成導電連接部的工序。
根據本發明的第六方面，提供一種微型結構體，由包含層疊結構的材料基板形成，該層疊結構包括由具有結晶結構的導電性硅材料構成的第一導體層，該結晶結構具有在面內方向擴展的(110)面以及與該(110)面垂直且互相交叉的兩個(111)面；由相比于該第一導體層而摻雜劑濃度高的導電性硅材料構成的第二導體層，其中，具有分別包含第一部位以及第二部位的多個厚壁部，該第一部位具有沿著(110)面以及兩個(111)面的外輪廓，并在第一導體層上形成，該第二部位在第二導體層上形成，且和第一部位連接；薄壁部，其在第二導體層上形成并露出，并且連接所選擇的兩個厚壁部。
在本發明的第六方面中，優選材料基板具有層疊結構，該層疊機構還包含在和第一導體層相反一側與第二導體層連接的絕緣層、在和第二導體層相反一側與該絕緣層連接的第三導體層，該第三導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在面內方向擴展的(110)面和與第一導體層的兩個(111)面的任意一個平行且互相交叉的兩個(111)面，至少一個厚壁部還包含有第三部位，該第三部位具有沿著第三導體層的上述(110)面以及兩個(111)面的外輪廓，并在第三導體層上形成。
優選還具有用于貫通絕緣層并電連接第一部位、第二部位、以及第三部位的導電連接部。
優選材料基板具有層疊結構，該層疊機構還包含有在和第一導體層相反一側與第二導體層連接的絕緣層、在和第二導體層相反一側與該絕緣層連接的第三導體層、在和絕緣層相反一側與該第三導體層連接的第四導體層，該第四導體層由具有結晶結構的導電性硅材料構成，該結晶結構具有在面內方向擴展的(110)面和與第一導體層的上述兩個(111)面的任意一個平行且互相交叉的兩個(111)面，該第三導體層由相比于第四導體層而摻雜劑濃度高的導電性硅材料構成，至少一個厚壁部還包含有在第三導體層中形成的第三部位和具有沿著第四導體層的(110)面以及兩個(111)面的外輪廓并在第四導體層形成的第四部位。
附圖的簡單說明

圖1是作為通過本發明能制造的微型結構體的一例的微型反射鏡元件的立體圖。
圖2是圖1所示的微型反射鏡元件的平面圖。
圖3A～圖3D表示本發明第一實施方式的微型反射鏡元件的制造方法的一部分的工序。
圖4A～圖4D表示圖3D之后接著的工序。
圖5A～圖5D表示圖4D之后接著的工序。
圖6A～圖6D表示圖5D之后接著的工序。
圖7A～圖7D表示圖6D之后接著的工序。
圖8是作為通過本發明能制造的微型結構體的另一例的微型反射鏡元件的平面圖。
圖9A～圖9D表示本發明第二實施方式的微型反射鏡元件的制造方法的一部分的工序。
圖10A～圖10D表示圖9D之后接著的工序。
圖11A～圖11C表示圖10D之后接著的工序。
圖12A～圖12C表示圖11C之后接著的工序。
圖13A～圖13D表示本發明第三實施方式的微型反射鏡元件的制造方法的一部分的工序。
圖14A～圖14D表示圖13D之后接著的工序。
圖15A～圖15C表示圖14D之后接著的工序。
圖16A～圖16C表示圖15C之后接著的工序。
圖17A～圖17C表示圖16C之后接著的工序。
圖18A～圖18D表示本發明第四實施方式的微型反射鏡元件的制造方法的一部分的工序。
圖19A～圖19C表示圖18D之后接著的工序。
圖20A～圖20C表示圖19C之后接著的工序。
圖21A～圖21C表示圖20C之后接著的工序。
圖22A～圖22D表示本發明第五實施方式的微型反射鏡元件的制造方法的一部分的工序。
圖23A～圖23D表示圖22D之后接著的工序。
圖24A～圖24D表示圖23D之后接著的工序。
圖25A～圖25D表示圖24D之后接著的工序。
圖26A～圖26C表示圖25D之后接著的工序。
圖27A～圖27D表示本發明第六實施方式的微型反射鏡元件的制造方法的一部分的工序。
圖28A～圖28D表示圖27D之后接著的工序。
圖29A～圖29C表示圖28D之后接著的工序。
圖30A～圖30C表示圖29C之后接著的工序。
圖31A～圖31C表示圖30C之后接著的工序。
圖32是以往的平板電極型微型反射鏡元件的分解立體圖。
圖33表示圖32所示的微型反射鏡元件的傾斜形式的一例。
圖34是以往的梳齒電極型微型反射鏡元件的局部剖切的立體圖。
圖35A及圖35B表示一組梳齒電極的取向。
實施發明的最佳方式圖1及圖2表示作為通過本發明能制造的微型結構體的一例的微型反射鏡元件X1。
微型反射鏡元件X1，通過微細加工技術由具有包含導電性硅材料層的規定的層疊結構的材料基板形成，具有反射鏡部110、包圍反射鏡部的內框架120、包圍內框架120的外框架130、連接反射鏡部110以及內框架120的一對連接部140、連接內框架120和外框架130的一對連接部150。在圖1中，材料基板的層疊結構沒有表示。反射鏡部110和內框架120之間的間隔距離、以及內框架110和外框架120之間的間隔距離例如是10～200μm。一對連接部140規定反射鏡部110相對于內框架120的旋轉動作的軸心。一對連接部150規定相對于外框架130的內框架120以及與此相伴的反射鏡部110的旋轉動作的軸心。這些連接部140、150以兩軸心垂直的方式設置。在圖2中，比連接部140、150還向紙面前方突出的部位(除了后述的反射鏡面111之外)標有剖面線而表示。
在反射鏡部110一體形成從其一對平行的側面向外側延伸的一對梳齒電極110a、110b。另外，在反射鏡部110的上面設置有反射鏡面111。
在內框架120上一體形成向外側延伸的梳齒電極121a、121b，并且，一體形成向內側延伸的梳齒電極122a、122b。梳齒電極122a配置在梳齒電極110a的下方，使得在反射鏡部110相對于內框架120的旋轉動作時，梳齒電極110a的齒和梳齒電極122a的齒不接觸。同樣，梳齒電極122b配置在梳齒電極110b的下方，使得在反射鏡部110的旋轉動作時，梳齒電極110b的齒和梳齒電極122b的齒不接觸。
外框架130上一體形成有向內側延伸的梳齒電極132a、132b。梳齒電極132a配置在梳齒電極121a的下方，使得在內框架120相對于外框架130的旋轉動作時，梳齒電極121a的齒和梳齒電極132a的齒不接觸。同樣，梳齒電極132b配置在梳齒電極121b的下方，使得在內框架120的旋轉動作時，梳齒電極121b的齒和梳齒電極132b的齒不接觸。
各連接部140由相互間隔開的兩根扭桿141構成。各扭桿141和反射鏡部110以及內框架120連接，比它們壁薄。另外，兩根扭桿141的間隔從內框架120側到反射鏡部110側逐漸擴大。
各連接部150由相互間隔開的兩根扭桿151構成。各扭桿151和內框架120以及外框架130連接，比它們壁薄。另外，兩根扭桿151的間隔從外框架120側到內框架120側逐漸擴大。
連接部140、150的形成位置以及其中所包含的扭桿141、151的形狀對應于該連接部140、150所要求的機械特性、元件的驅動形式、以及元件的制造方法而適當設計。
像這樣，微型反射鏡元件X1，具有比反射鏡部110以及內框架120壁薄、能夠承擔反射鏡部110以及內框架120之間的導電路徑的連接部140乃至扭桿141，并且，具有比內框架120以及外框架130壁薄、能夠承擔內框架120以及外框架130之間的導電路徑的連接部150乃至扭桿151。
圖3A～圖7D表示本發明第一實施方式的微型結構體制造方法的一系列工序。該方法是用于通過微細加工技術制造上述微型反射鏡元件X1的一種方法。
在圖3A～圖7D中，通過一個剖面表示圖7D所示的反射鏡部M、扭桿T1～T3、內框架F1、F2、一組梳齒電極E1、E2、以及外框架F3的形成過程。這一個剖面是將在實施微細加工的材料基板(具有多層結構的晶片)的單一的微型反射鏡元件形成區分中所包含的多個規定地方的剖面模型化，作為連續剖面來表示。
在圖7D中，反射鏡部M相當于反射鏡部110的一個部位。扭桿T1相當于扭桿141，通過沿其延伸方向的剖面表示。內框架F 1相當于在內框架120中扭桿連接著的一個部位。梳齒電極E1相當于梳齒電極110a、110b、121a、121b的一部分。梳齒電極E2相當于梳齒電極122a、122b、132a、132b的一部分。扭桿T2相當于扭桿141、151，通過與其延伸方向垂直的剖面表示。內框架F2相當于在內框架120中扭桿151連接著的一個部位。扭桿T3相當于扭桿151，通過沿其延伸方向的剖面表示。外框架F3相當于在外框架130中扭桿151連接著的一個部位。
在第一實施方式的微型結構體制造方法中，首先制作圖3A所示這樣的材料基板S1。材料基板S1具有由硅層11以及硅層12構成的層疊結構。
硅層11由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成。硅層11的B摻雜劑的濃度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅層11具有(110)面或(100)面向層的面內方向擴展的結晶結構。
硅層12由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成，具有例如1～5μm的厚度。該厚度相當于扭桿T1～T3的厚度。硅層12的B摻雜劑的濃度比硅層11的濃度高，例如是1×1019atom/cm3或其以上。理想的是，硅層12的摻雜劑濃度是硅層11的摻雜劑濃度的100倍或其以上。
為了對硅層11、12賦予導電性，可以取代B而采用P或Sb來作為摻雜劑。即使作為相對于硅材料的后述的導電性賦予裝置，也可以取代B而采用P或Sb。
在材料基板S1的制作中，首先直接接合具有和硅層11相同厚度的硅層11用的第一硅片和比硅層12厚的硅層12用的第二硅片。在接合中，使各晶片的接合面物理性或化學性活性化后，按照需要進行加熱并使兩個晶片粘在一起。接合后，通過化學機械研磨(CMP)法研磨第二硅片，形成具有希望的厚度的硅層12。通過CMP法，能夠對硅層12實現高精度的厚度尺寸。即使作為對硅材料的后述的研磨方法，也可以采用CPM法。這樣來制作圖3A所示的材料基板S1。
在本實施方式中，接著如圖3B所示，在硅層12的表面形成氧化膜14’。氧化膜14’能通過利用CVD法在硅層12上形成二氧化硅而形成。或者，氧化膜14’能通過利用熱氧化法(加熱溫度例如900℃)氧化硅層12的表面而形成。氧化膜14’可以按照需要進行研磨。氧化膜14’的厚度例如是0.1～1μm。
下面，如圖3C以及圖3D所示，接合材料基板S1和另外制作的材料基板S2。材料基板S2包含硅層13和由二氧化硅形成的氧化膜14”，在硅片的一個面上，能通過利用CVD法或熱氧化法(加熱溫度例如900℃)來形成氧化膜14”而制作。氧化膜14”可以按照需要研磨。該硅片，從而硅層13由通過摻雜B等的P型雜質而被賦予導電性的硅材料構成。氧化膜14”的厚度例如是0.1～1μm。材料基板S1和材料基板S2的接合通過經由氧化膜14’以及氧化膜14”的規定的直接接合來實現。如圖3D所示，氧化膜14’和氧化膜14”成為一體而構成絕緣層14。絕緣層14的厚度例如為0.2～2μm。
下面，如圖4A所示，將硅層11以及硅層13研磨到所希望的厚度。這樣一來，制作成具有層疊結構的材料基板S3，該層疊結構由具有導電性的硅層11、12、13以及絕緣層14構成。在材料基板S3中，硅層11的厚度例如是50～100μm，硅層12的厚度如上所述例如是1～5μm，硅層13的厚度例如是50～100μm，絕緣層14的厚度如上所述例如是0.2～2μm。
下面，如圖4B所示，在材料基板S3規定的地方形成貫通硅層11、12的孔H’。在孔H’的形成中，首先在硅層11上形成規定的抗蝕圖形。該抗蝕圖形具有與孔H’的形成地方對應的開口部。接著，將該抗蝕圖形作為掩模，通過DRIE(Deep Reactive Ion Etching)，從硅層11側到絕緣層14進行蝕刻處理。作為該蝕刻處理的掩模，可以取代抗蝕圖形而采用氧化膜圖形或氮化膜圖形。
在DRIE中，在交互進行蝕刻和側壁保護的Bosch工序中，能夠進行良好的蝕刻處理。即使對后述的DRIE，也可以采用這種Bosch工序。
下面，如圖4C所示，除去在絕緣層14中，在孔H’露出的地方，形成貫通硅層11、12再加上絕緣層14的孔H。作為除去方法，可以采用濕式蝕刻或干式蝕刻。在采用濕式蝕刻時，例如可以使用由氟酸和氟化銨構成的緩沖氟酸(BHF)來作為蝕刻液。在采用干式蝕刻時，例如可以使用氟化氫等來作為蝕刻氣體。即使作為由二氧化硅構成的氧化膜、氧化膜圖形、或者相對于絕緣層的后述的除去方法，也可以采用這種濕式蝕刻和干式蝕刻。
下面，如圖4D所示，例如利用CVD法，使導電材料P’堆積在孔H的內部以及硅層11的上面。作為導電材料P’，可以采用摻雜了規定的雜質的多硅、或者Cu、W等的金屬。
接著，如圖5A所示，將堆積在硅層11上的導電材料P’通過CMP法研磨而除去。這樣一來，形成埋設在材料基板S3中的塞柱P1、P2。
接著，如圖5B所示，在硅層11上形成反射鏡面111，在硅層13上形成外部連接用的電極墊片15(在圖1及圖2中沒有圖示)。
在反射鏡面111的形成中，首先，通過濺射法對硅層11形成例如Cr(50nm)以及緊接于此的Au(nm)。接著，經由規定的掩模依次對這些金屬膜進行蝕刻處理，圖形形成反射鏡面111。作為相對于Au的蝕刻液，例如可以使用碘化鉀一碘水溶液。作為相對于Cr的蝕刻液，例如可以使用硝酸鈰銨水溶液。
具有規定的圖形形狀的電極墊片15的形成方法和反射鏡面111的形成方法相同。
下面，如圖5C所示，在硅層11上形成氧化膜圖形16a，在硅層13上形成氧化膜16b。在氧化膜圖形16a的形成中，首先，通過CVD法，在硅層11、13的表面形成二氧化硅直到其厚度例如為1μm。由此，在硅層13上形成氧化膜16b。接著，針對硅層11上的氧化膜，通過將規定的抗蝕圖形作為掩模的蝕刻來進行圖形形成。作為這種圖形形成的蝕刻液，可以使用例如由氟酸和氟化銨構成的緩沖氟酸(BHF)。即使對后述的氧化膜圖形，也經過氧化膜上的抗蝕圖形的形成以及其后的蝕刻處理而形成。在后述的圖6A～圖6C所示的工序中，氧化膜圖形16a是用于對在材料基板S3中被加工成反射鏡部M、內框架F1、梳齒電極E1、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模的。
下面，如圖5D所示，在硅層11上形成抗蝕圖形16c。在抗蝕圖形16c的形成中，首先，通過旋涂法在硅層11上形成液狀的光致抗蝕劑。接著，經過曝光處理以及其后的顯影處理，圖形形成該光致抗蝕劑膜。作為光致抗蝕劑，例如可以使用AZP4210(クラリアントジヤパン制造)和AZI500(クラリアントジヤパン制造)。即使對后述的抗蝕圖形，也通過這種光致抗蝕劑的成膜、及其后的曝光處理以及顯影處理來形成。在圖6A所示的工序中，抗蝕圖形16c是用于對與在硅層12中被加工成扭桿T1～T3的地方對應的硅層11的一部分進行掩模的。
下面，如圖6A所示，將氧化膜圖形16a以及抗蝕圖形16c作為掩模，通過DRIE，以規定的深度對硅層11進行蝕刻處理。該規定的深度對應于扭桿T1～T3的厚度、即硅層12的厚度適當決定。本蝕刻是在硅層11中相比于面內方向而在厚度方向表示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。該蝕刻處理之后，剝離抗蝕圖形16c。作為用于剝離抗蝕圖形16c的剝離液，可以使用AZ脫模劑700(クラリアントジヤパン制造)。即使在后述的抗蝕圖形的剝離時，也可以使用這種剝離液。
下面，如圖6B所示，將氧化膜圖形16a作為掩模，通過DRIE，從硅層11側到絕緣層14進行蝕刻處理。本蝕刻是在硅層11、12中相比于面內方向而在厚度方向表示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。由此，在硅層11的面內方向上具有間隔開的一對側面，并且形成與來源于硅層11的硅材料11a和絕緣層14連接的預備扭桿(プレト一シヨンバ一)T1’～T3’。預備扭桿T1’～T3’來源于硅層12。另外，通過本蝕刻處理，也形成反射鏡部M、內框架F1、內框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如圖6C所示，將氧化膜圖形16a和氧化膜圖形16b作為掩模，通過濕式蝕刻法，除去硅材料11a。作為蝕刻液，可以使用EPW(ethylendiamine，pyrocatechol，and water)、TMAH(tetramethyl ammoniumhydroxide)、或者氫氧化鉀水溶液。
關于該濕式蝕刻的蝕刻速度，因為硅層12直至預備扭桿T1’～T3’相比于硅層11直至硅材料11a極其緩慢，所以在本蝕刻處理中，能夠剩下預備扭桿T1’～T3’而適當除去硅材料11a。蝕刻速度的差起因于硅材料的摻雜劑的濃度的差。硅層12的摻雜劑濃度如上所述，最好為硅層11的摻雜劑濃度的100倍或其以上。
下面，如圖6D所示，利用CVD法或者旋轉涂敷法，通過對材料基板S3從氧化膜圖形16a的上方形成二氧化硅，從而形成氧化膜16d。氧化膜16d具有保護在絕緣層14的圖中上方形成的結構體的表面的功能。
下面，如圖7A所示，由氧化膜16d的一部分形成氧化膜圖形16e，并且由氧化膜16b形成氧化膜圖形16f。在后述的圖7B所示的工序中，氧化膜圖形16e用于對在材料基板S3中被加工成梳齒電極E1的地方進行掩模。在后述的圖7C所示的工序中，氧化膜圖形16f用于對在材料基板S3中被加工成梳齒電極E2、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模。
下面，如圖7B所示，將氧化膜16d以及氧化膜圖形16e作為掩模，利用DRIE，從硅層11側到絕緣層14進行蝕刻處理。由此形成梳齒電極E1。
下面，如圖7C所示，將氧化膜圖形16f作為掩模，利用DRIE，從硅層13側到絕緣層14進行蝕刻處理。由此，形成梳齒電極E2、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分。
下面，如圖7D所示，蝕刻除去氧化膜16d、氧化膜圖形16e、氧化膜圖形16f以及在絕緣層14露出的地方。通過本蝕刻，除去在絕緣層14中與預備扭桿T1’～T3’連接的地方，形成扭桿T1～T3。
經過以上一系列的工序，形成反射鏡部M、扭桿T1～T3、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3。即，制造圖1及圖2所示的微型反射鏡元件X1。
在本實施方式中，在參照圖3A而在上述材料基板S1的制作過程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅層12。因為微型反射鏡元件X1的薄壁部、即扭桿T1～T3從這種硅層12以和該硅層12相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。
在本實施方式中形成的反射鏡部M具有來源于硅層11的部位和來源于硅層12而與扭桿T1連接的部位，這兩個部位具有導電性。內框架F1具有來源于硅層11的部位和來源于硅層12而與扭桿T1連接的部位，這兩個部位具有導電性。因此，反射鏡部M(反射鏡部110)和內框架F1(內框架120)經由扭桿T1(扭桿141)電連接。
另外，內框架F2具有來源于硅層11的部位、來源于硅層12并與扭桿T3連接的部位和來源于硅層13的部位。這3個部位具有導電性并且經由塞柱P1電連接。外框架F3具有來源于硅層11的部位、來源于硅層12并與扭桿T3連接的部位和來源于硅層13的部位。這3個部位具有導電性并且經由塞柱P2電連接。因此，在內框架F2(內框架120)中來源于硅層13的部位和在外框架F3(外框架130)中來源于硅層13的部位經由扭桿T3(扭桿151)電連接。
在本實施方式中，關于內框架F2以及外框架F3之間的電連接，也可以不設置塞柱P1或者塞柱P2而構成其他的方式。例如，在不設置塞柱P1時，能夠電分離在內框架F2中來源于硅層13的部位和在外框架F3中來源于硅層13的部位。
在通過本實施方式的方法而制造的微型反射鏡元件X1中，適當選擇連接部150所包含的各扭桿151的電連接形式，并且，以各扭桿151不確切地不短路的方式，在內框架120以及外框架130的內部形成導電路徑，從而由外框架130對內框架120，可以進行經由多個扭桿151的多個電位傳遞。因此，可以個別控制對各梳齒電極應賦予的電位的大小。
圖8表示作為通過本發明所能制造的微型結構體的一例的微型反射鏡元件X2。
微型反射鏡元件X2通過微細加工技術由具有包含導電性硅材料層的規定的層疊結構的材料基板形成，具有反射鏡部210、內框架220、外框架230、一對連接部240、一對連接部250。一對連接部240連接反射鏡部210和內框架220，規定反射鏡部210相對于內框架220的旋轉動作的軸心A1。一對連接部250連接內框架220和外框架230，規定相對于外框架230的內框架220以及與此相伴的反射鏡部210的旋轉動作的軸心A2。連接部240、250以軸心A1和軸心A2形成的交差角為70.5°的方式設置。在圖8中，相比于連接部240、250向紙面前方突出部位(除了后述的反射鏡面111之外)標有剖面線表示。
在反射鏡部210一體形成從其一對平行的側面向外側延伸的一對梳齒電極210a、210b。另外，在反射鏡部210的上面設置有反射鏡面211。
在內框架220一體形成向外側延伸的梳齒電極221a、221b，并且，一體形成向內側延伸的梳齒電極222a、222b。梳齒電極222a以在反射鏡部210相對于內框架220的旋轉動作時，梳齒電極210a的齒和梳齒電極222a的齒不接觸的方式配置。同樣，梳齒電極222b以在反射鏡部210的旋轉動作時，梳齒電極210b的齒和梳齒電極222b的齒不接觸的方式配置。
在外框架230一體形成向內側延伸的梳齒電極232a、232b。梳齒電極232a以在內框架220相對于外框架230的旋轉動作時，梳齒電極221a的齒和梳齒電極232a的齒不接觸的方式配置。同樣，梳齒電極232b以在內框架220的旋轉動作時，梳齒電極221b的齒和梳齒電極232b的齒不接觸的方式配置。
各連接部240由相互間隔開的兩根扭桿241構成。各扭桿241和反射鏡部210以及內框架220連接，比它們壁薄。另外，兩根扭桿241的間隔從內框架220側到反射鏡部210側逐漸擴大。
一對連接部240的一側連接在相對于反射鏡部210比梳齒電極210b接近梳齒電極210a的地方，另一側的連接部240連接在相對于反射鏡部210比梳齒電極210a接近梳齒電極210b的地方。在反射鏡部210中連接部240連接著的側面以及在內框架220中連接部240連接著的側面和由一對連接部240規定的軸心A1垂直。
各連接部250由相互間隔開的兩根扭桿251構成。各扭桿251和內框架220以及外框架230連接，比它們壁薄。另外，兩根扭桿251的間隔從外框架230側到內框架220側逐漸擴大。
一對連接部250的一側連接在相對于內框架220比梳齒電極221b接近221a的地方，另一側的連接部250連接在相對于內框架220比梳齒電極221a接近梳齒電極221b的地方。在內框架220中連接部250連接著的側面以及在外框架230中連接部250連接著的側面和由一對連接部250規定的軸心A2垂直。
連接部240、250的形成位置以及其中所包含的扭桿241、251的形狀對應于該連接部240、250所要求的機械特性、元件的驅動形式、以及元件的制造方法而適當地設計。
像這樣，微型反射鏡元件X2，具有比反射鏡部210以及內框架220壁薄、能承擔反射鏡部210以及內框架220之間的導電路徑的連接部240乃至扭桿241，并且，具有比內框架220以及外框架230壁薄、能承擔內框架220以及外框架230之間的導電路徑的連接部250乃至扭桿251。
圖9A～圖12C表示本發明第二實施方式的微型結構體制造方法的一系列工序。該方法是用于通過微細加工技術制造上述微型反射鏡元件X2的一種方法。在圖9A～圖12C中，和圖3A～圖7D相同，通過模型化的一剖面來表示反射鏡部M、扭桿T1～T3、內框架F1、F2、一組梳齒電極E1、E2、以及外框架F3的形成過程。
在第二實施方式的微型結構體的制造方法中，首先制作如圖9A所示的材料基板S4。材料基板S4具有由硅層21以及硅層22構成的層疊結構。
硅層21由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成。硅層21的B摻雜劑的濃度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅層21具有結晶結構，該結晶結構的(110)面向層的面內方向擴展且具有與該(110)面垂直的兩個(111)面。
硅層22由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成，具有例如1～5μm的厚度。該厚度相當于扭桿T1～T3的厚度。硅層22的B摻雜劑的濃度比硅層21的濃度高，例如為1×1019atom/cm3或其以上。理想的是，硅層22的摻雜劑濃度是硅層21的摻雜劑濃度的100倍或其以上。
材料基板S4和第一實施方式的材料基板S1同樣制作。因此，材料基板S4的硅層22通過利用CMP法將硅片研磨到所希望的厚度而形成，具有高精度的厚度尺寸。
下面，如圖9B所示，在本實施方式中，在硅層22的表面形成氧化膜24’。氧化膜24’能通過利用CVD法在硅層22上形成二氧化硅來形成。或者，氧化膜24’能通過利用熱氧化法(加熱溫度例如900℃)氧化硅層22的表面來形成。
下面，如圖9C以及圖9D所示，接合材料基板S4和另外制作的材料基板S5。材料基板S5包含硅層23和由二氧化硅構成的氧化膜24”，在硅片的一面，能通過利用CVD法或熱氧化法(加熱溫度例如900℃)來形成氧化膜24”而制作。氧化膜24”的厚度例如是0.1～1μm。如圖9D所示，氧化膜24’和氧化膜24”一體構成絕緣層24。絕緣層24的厚度例如為0.2～2μm。該硅片、即硅層23由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成。另外，硅層23具有結晶結構，該結晶結構的(110)面向層的面內方向擴展且具有與該(110)面垂直的兩個(111)面。材料基板S4和材料基板S5以硅層21的兩個(111)面的方向和硅層24的兩個(111)面的方向一致的方式接合。材料基板S1以及材料基板S2的接合通過經由氧化膜14’以及氧化膜14”的規定的直接接合來實現。
下面，如圖10A所示，將硅層21以及硅層23研磨到所希望的厚度。這樣一來，制作成具有層疊結構的材料基板S6，該層疊機構由具有導電性的硅層21、22、23以及絕緣層24構成。在材料基板S6中，硅層21的厚度例如是50～100μm，硅層22的厚度如上所述例如是1～5μm，硅層23的厚度例如是50～100μm，絕緣層24的厚度如上所述例如是0.2～2μm。
下面，如圖10B所示，在材料基板S6規定的地方形成貫通硅層21、硅層22以及絕緣層24并直到硅層23的塞柱P3、P4。塞柱P3、P4的形成方法，與第一實施方式的塞柱P1、P2相關，參照圖4B～圖5A，和上述的形成方法相同。
下面，如圖10C所示，在硅層21上形成反射鏡面211，在硅層23上形成外部連接用的電極墊片25(在圖8中未圖示)。反射鏡面211以及電極墊片25的形成方法分別和第一實施方式的反射鏡面111以及電極墊片15的形成方法相同。
下面，如圖10D所示，在硅層21上形成氧化膜圖形26a，在硅層23上形成氧化膜圖形26b。在后述的圖11B、圖11C以及圖12B所示的工序中，氧化膜圖形26a用于對在材料基板S6中被加工成反射鏡部M、內框架F1、梳齒電極E1、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模。氧化膜圖形26a的輪廓沿著構成硅層21的硅結晶材料的兩種(111)面。在后述的圖12A以及圖12B所示的工序中，氧化膜圖形26b是用于對在材料基板S6中被加工成梳齒電極E2、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模。氧化膜圖形26b的輪廓沿著構成硅層23的硅結晶材料的兩種(111)面。
接著，如圖11A所示，在硅層21上形成抗蝕圖形26c。在下面的圖11B所示的工序中，抗蝕圖形26c用于對與在硅層22中被加工成扭桿T1～T3的地方對應的硅層21的一部分進行掩模。
接著，如圖11B所示，將氧化膜圖形26a以及抗蝕圖形26c作為掩模，通過DRIE，以規定的深度對硅層21進行蝕刻處理。該規定的深度對應于扭桿T1～T3的厚度、即硅層22的厚度來適當決定。本蝕刻是在硅層21中相比于面內方向在厚度方向上表示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。該蝕刻處理之后，剝離抗蝕圖形26c。
下面，如圖11C所示，將氧化膜圖形26a作為掩模，通過DRIE，從硅層21側到絕緣層24進行蝕刻處理。本蝕刻是在硅層21、22中相比于面內方向在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。由此，在硅層11的面內方向上具有間隔開的一對側面，并且形成與來源于硅層21的硅材料21a和絕緣層24連接的預備扭桿T1’～T3’。預備扭桿T1’～T3’來源于硅層22。另外，通過本蝕刻處理，也形成反射鏡部M、內框架F1、梳齒電極E1、內框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如圖12A所示，將氧化膜圖形26b作為掩模，通過DRIE，從硅層23側到絕緣層24進行蝕刻處理。由此，形成梳齒電極E2、內框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如圖12B所示，將氧化膜圖形26a和氧化膜圖形26b作為掩模，一通過濕式蝕刻法，除去硅材料21a。作為蝕刻液，可以使用用于除去第一實施方式的硅材料11a的上述的蝕刻液。
關于該濕式蝕刻的蝕刻速度，因為硅層22直至預備扭桿T1’～T3’相比于硅層21直至硅材料21a極其緩慢，所以在本蝕刻處理中，能夠剩下預備扭桿T1’～T3’而適當除去硅材料21a。
另外，因為反射鏡部M、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3的側面是硅結晶的(111)面，所以在本蝕刻處理中，沿與該面垂直的方向的蝕刻速度極慢，不會產生不當的侵蝕。
下面，如圖12C所示，蝕刻除去氧化膜圖形26a、氧化膜圖形26b、以及在絕緣層24中露出的地方。通過本蝕刻，除去在絕緣層24中與預備扭桿T1’～T3’連接的地方，形成扭桿T1～T3。
經過以上一系列的工序，形成反射鏡部M、扭桿T1～T3、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3。即，制造圖8所示的微型反射鏡元件X2。
在本實施方式中，在參照圖9A制作上述材料基板S4的過程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅層22。因為微型反射鏡元件X2的薄壁部、即扭桿T1～T3從這種硅層22以和該硅層22相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。
在本實施方式中形成的反射鏡部M具有來源于硅層21的部位和來源于硅層22并與扭桿T1連接的部位，這兩個部位具有導電性。內框架F1具有來源于硅層21的部位和來源于硅層22并與扭桿T1連接的部位，這兩個部位具有導電性。因此，反射鏡部M(反射鏡部210)和內框架F1(內框架220)經由扭桿T1(扭桿241)電連接。
另外，內框架F2具有來源于硅層21的部位、來源于硅層22并與扭桿T3連接的部位和來源于硅層23的部位。這3個部位具有導電性并且經由塞柱P3電連接。外框架F3具有來源于硅層21的部位、來源于硅層22并與扭桿T3連接的部位和來源于硅層23的部位。這3個部位具有導電性并且經由塞柱P4電連接。因此，在內框架F2(內框架220)中來源于硅層23的部位和在外框架F3(外框架230)中來源于硅層23的部位經由扭桿T3(扭桿251)電連接。
在本實施方式中，針對內框架F2以及外框架F3之間的電連接，也可以不設置塞柱P3或塞柱P4而構成其他的方式。例如，在不設置塞柱P3時，能夠電分離在內框架F2中來源于硅層23的部位和在外框架F3中來源于硅層23的部位。
在通過本實施方式的方法而制造的微型反射鏡元件X2中，適當選擇連接部250所包含的各扭桿251的電連接形式，并且，以各扭桿251不確切地不短路的方式，在內框架220以及外框架230的內部形成導電路徑，從而由外框架230對內框架220，可以進行經由多個扭桿251的多個電位傳遞。因此，可以個別控制對各梳齒電極應賦予的電位的大小。
在本實施方式中，用于對在材料基板S6中被加工成反射鏡部M、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3的地方進行掩模的氧化膜圖形26a、26b的輪廓，沿著存在于構成該材料基板S6的硅材料的結晶結構的2種(111)面。因此，通過將氧化膜圖形26a、26b作為掩模利用而進行的蝕刻處理來形成外形的反射鏡部M、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3、即反射鏡部210、內框架220、梳齒電極210a、210b、221a、221b、222a、222b、232a、232b以及外框架230的側面相當于該硅材料的結晶結構的(111)面。兩種(111)面如上所述以70.5°交差。因此，根據本發明，能夠制造具有如圖8所示的形狀的微型反射鏡元件X2。
圖13A～圖17C表示本發明第三實施方式的微型結構體制造方法的一系列工序。該方法是用于通過微細加工技術制造上述微型反射鏡元件X1的一種方法。在圖13A～圖17C中，通過模型化的一剖面表示圖17C所示的反射鏡部M、扭桿T1～T4、內框架F1、F2、一組梳齒電極E1、E2、以及外框架F3的形成過程。扭桿T4相當于扭桿151，由沿其延伸方向的剖面表示。
在第一實施方式的微型結構體的制造方法中，首先，制作如圖13A所示的材料基板S7、S8。材料基板S7具有由硅層31、硅層32以及氧化膜35’構成的層疊結構。材料基板S8具有由硅層33、硅層34以及氧化膜35”構成的層疊結構。
硅層31、34由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成。硅層31、34的B摻雜劑的濃度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅層31、34具有(110)面或(100)面向層的面內方向擴展的結晶結構。
硅層32、33由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成。硅層32具有例如1～5μm的厚度，該厚度相當于扭桿T1～T3的厚度。硅層33具有例如1～5μm的厚度，該厚度相當于扭桿T4的厚度。硅層32、33的B摻雜劑的濃度比硅層31、34的高，例如為1×1019atom/cm3或其以上。理想的是，硅層32、33的摻雜劑濃度是硅層31、34的摻雜劑濃度的100倍或其以上。
材料基板S7、S8和第一實施方式相關，參照圖3A以及圖3B，和上述同樣的制作。因此，材料基板S7的硅層32以及材料基板S8的硅層33通過CMP法將硅片研磨到所希望的厚度而形成，具有高精度的厚度尺寸。
下面，如圖13B所示，在本實施方式中，接合材料基板S7和材料基板S8。材料基板S7和材料基板S8的接合通過經由氧化膜35’以及35”的規定的直接接合而實現。氧化膜35’和氧化膜35”成為一體而構成絕緣層35。絕緣層35的厚度例如為0.2～2μm。
下面，如圖13C所示，將硅層31以及硅層34研磨到所希望的厚度。這樣一來，制作成具有層疊結構的材料基板S9，該層疊結構由具有導電性的硅層31、32、33、34以及絕緣層35構成。在材料基板S9中，硅層31的厚度例如是50～100μm，硅層32、33的厚度如上所述例如是1～5μm，硅層34的厚度例如是50～100μm，絕緣層35的厚度如上所述例如是0.2～2μm。
下面，如圖13D所示，在硅層31上形成反射鏡面111，在硅層34上形成外部連接用的電極墊片36(在圖1以及圖2中未圖示)。反射鏡面111以及電極墊片36的形成方法分別和第一實施方式的反射鏡面111以及電極墊片15的形成方法相同。
下面，如圖14A所示，在硅層31上形成氧化膜圖形37a，在硅層34上形成氧化膜圖形37b。在后述的圖14C、圖15A以及圖15C所示的工序中，氧化膜圖形37a用于對在材料基板S9中被加工成反射鏡部M、內框架F1、梳齒電極E1、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模。氧化膜圖形37b具有對應于內框架F1以及外框架F3的間隔的開口部。
接著，如圖14B所示，在硅層31上形成抗蝕圖形37c。在下面的圖14C所示的工序中，抗蝕圖形37c用于對與在硅層32中被加工成扭桿T1～T3的地方對應的硅層31的一部分進行掩模。
接著，如圖14C所示，將氧化膜圖形37a以及抗蝕圖形37c作為掩模，通過DRIE，以規定的深度對硅層31進行蝕刻處理。該規定的深度對應于扭桿T1～T3的厚度、即硅層32的厚度來適當決定。本蝕刻是在硅層21中相比于面內方向在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。該蝕刻處理之后，剝離抗蝕圖形37c。
下面，如圖14D所示，在硅層34上形成抗蝕圖形37d。在下一個工序中，抗蝕圖形37d用于對與在硅層33中被加工成扭桿T4的地方對應的硅層34的一部分進行掩模。
形成抗蝕圖形37d后，將氧化膜圖形37b以及抗蝕圖形37d作為掩模，通過DRIE，以規定的深度對硅層34進行蝕刻處理。通過本蝕刻，將對應于應形成在內框架F2(內框架120)和外框架F3(外框架130)之間的空隙的地方除去規定的深度。該規定的深度對應于扭桿T4的厚度、即硅層33的厚度來適當決定。該蝕刻處理之后，剝離抗蝕圖形37d。
下面，如圖15A所示，將氧化膜圖形37a作為掩模，通過DRIE，從硅層31側到絕緣層35進行蝕刻處理。本蝕刻是在硅層31、32中相比于面內方向在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。由此，在硅層11的面內方向上具有間隔開的一對側面，并且形成與來源于硅層31的硅材料31a和絕緣層35連接的預備扭桿T1’～T3’。預備扭桿T1’～T3’來源于硅層32。另外，通過本蝕刻處理，也形成反射鏡部M、內框架F1、內框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如圖15B所示，將氧化膜圖形37b作為掩模，通過DRIE，從硅層34側直到絕緣層35進行蝕刻處理。本蝕刻是在硅層34中相比于面內方向在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。由此，在硅層33的面內方向上具有間隔開的一對側面，并且形成與來源于硅層34的硅材料34a和絕緣層35連接的預備扭桿T4’。預備扭桿T4’來源于硅層33。另外，通過本蝕刻處理，也形成外框架F3的一部分。
下面，如圖15C所示，將氧化膜圖形37a、37b作為掩模，通過濕式蝕刻法，除去硅材料31a、34a。作為蝕刻液，可以使用第一實施方式的用于除去硅材料11a的上述的蝕刻液。關于該濕式蝕刻的蝕刻速度，因為硅層32、33乃至預備扭桿T1’～T4’相比于硅層31、34乃至硅材料31a、34a極慢，所以在本蝕刻處理中，能夠剩下預備扭桿T1’～T4’而適當除去硅材料31a、34a。
下面，如圖16A所示，利用CVD法，通過對材料基板S9從氧化膜圖形37a、37b的上方形成二氧化硅，從而形成氧化膜37e、37f。氧化膜37e具有保護在絕緣層35的圖中上方形成的結構體的表面的功能，氧化膜37f具有保護在絕緣層35的圖中下方形成的結構體的表面的功能。
下面，如圖16B所示，由氧化膜37e的一部分形成氧化膜圖形37g，在后述的圖17A所示的工序中，氧化膜37g用于對在材料基板S9中被加工成梳齒電極E1的地方進行掩模。
下面，如圖16C所示，由氧化膜37f的一部分形成氧化膜圖形37h，在后述的圖17B的所示工序中，氧化膜37h用于對在材料基板S9中被加工成梳齒電極E2的地方進行掩模。
下面，如圖17A所示，將氧化膜37e以及氧化膜圖形37g作為掩模，利用DRIE，從硅層31側直到絕緣層35進行蝕刻處理。由此形成梳齒電極E1。
下面，如圖17B所示，將氧化膜37f以及氧化膜圖形37h作為掩模，利用DRIE，從硅層34側直到絕緣層35進行蝕刻處理。由此，形成梳齒電極E2以及內框架F2的一部分。
下面，如圖17C所示，蝕刻除去氧化膜37e、37f、氧化膜圖形37g、37h、以及在絕緣層35中露出的地方。通過本蝕刻，除去在絕緣層35中與預備扭桿T1’～T4’連接的地方，形成扭桿T1～T4。
經過以上一系列的工序，形成反射鏡部M、扭桿T1～T4、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3。即，制造圖1及圖2所示的微型反射鏡元件X1。
在本實施方式中，在參照圖13A制作上述材料基板S7的過程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅層32。因為微型反射鏡元件X1的薄壁部、即扭桿T1～T3從這種硅層32以和該硅層32相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。另外，在參照圖13A制作上述材料基板S8的過程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅層33。因為微型反射鏡元件X1的薄壁部、即扭桿T4從這種硅層33以和該硅層33相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。
扭桿T3和扭桿T4來源于謀求通過絕緣層35適當電分離的不同的導電性硅層而形成。因此，通過本實施方式，在微型反射鏡元件X1中，適當選擇連接部150所包含的各扭桿151的電連接形式，并且，以各扭桿151不確切地不短路的方式，在內框架120以及外框架130的內部形成導電路徑，從而由外框架130對內框架120，可以進行經由多個扭桿151的多個電位傳遞。因此，可以個別控制對各梳齒電極應賦予的電位的大小。
在圖1及圖2所示的微型反射鏡元件X1中，連接部150所包含的兩根扭桿151，在材料基板的面內方向上位置偏移。通過本實施方式的方法形成的兩根扭桿151在微型反射鏡元件X1中，在材料基板的面內方向上位置偏移，同時在材料基板的厚度方向上也位置偏移。在本發明中，取代它，兩根扭桿151在微型反射鏡元件X1中，在材料基板的面內方向不位置偏移，只在材料基板的厚度方向少年上位置偏移是可以的。
圖18A～圖21C表示本發明第四實施方式的微型結構體制造方法的一系列工序。該方法是用于通過微細加工技術制造上述微型反射鏡元件X2的一種方法。在圖18A～圖21C中，通過模型化的一剖面表示圖21C所示反射鏡部M、扭桿T1～T4、內框架F1、F2、一組梳齒電極E1、E2、以及外框架F3的形成過程。扭桿T4如上所述相當于扭桿151，由沿其延伸方向的剖面表示。
在第四實施方式的微型結構體的制造方法中，首先，制作如圖18A所示的材料基板S10、S11。材料基板S10具有由硅層41、硅層42以及氧化膜45’構成的層疊結構。材料基板S11具有由硅層43、硅層44以及氧化膜45”構成的層疊結構。
硅層41、44由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成。硅層41、44的B摻雜劑的濃度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅層41、44具有結晶結構，該結晶結構的(110)面向層的面內方向擴展且具有與該(110)面垂直的兩個(111)面。
硅層42、43由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成。硅層42具有例如1～5μm的厚度，該厚度相當于扭桿T1～T3的厚度。硅層43具有例如1～5μm的厚度，該厚度相當于扭桿T4的厚度。硅層42、43的B摻雜劑的濃度比硅層21的濃度高，例如為1×1019atom/cm3或其以上。理想的是，硅層41、44的摻雜劑濃度是硅層41、44的摻雜劑濃度的100倍或其以上。
材料基板S10、S11和第一實施方式相關，參照圖3A以及圖3B和上述同樣的制作。因此，材料基板S10的硅層42以及材料基板S11的硅層43通過利用CMP法將硅片研磨到所希望的厚度而形成，具有高精度的厚度尺寸。
下面，如圖18B所示，在本實施方式中，將材料基板S10和材料基板S11接合。材料基板S10和材料基板S11以硅層41的兩種(111)面的朝向和硅層44的兩種(111)面的朝向一致的方式接合。材料基板S10和材料基板S11的接合通過經由氧化膜45’以及45”的規定的直接接合來實現。氧化膜45’和氧化膜45”成為一體而構成絕緣層45。絕緣層45的厚度例如為0.2～2μm。
下面，如圖18C所示，將硅層41以及硅層44研磨到所希望的厚度。這樣一來，制作成具有層疊結構的材料基板S12，該層疊結構由具有導電性的硅層41、42、43、44以及絕緣層45構成。在材料基板S12中，硅層41的厚度例如是50～100μm，硅層42、43的厚度如上所述例如是1～5μm，硅層44的厚度例如是50～100μm，絕緣層45的厚度如上所述例如是0.2～2μm。
接著，如圖18D所示，在硅層41上形成反射鏡面211，在硅層44上形成外部連接用的電極墊片46(在圖8中未圖示)。反射鏡面211以及電極墊片46的形成方法分別和第一實施方式的反射鏡面111以及電極墊片15的形成方法相同。
下面，如圖19A所示，在硅層41上形成氧化膜圖形47a，在硅層44上形成氧化膜圖形47b。在后述的圖19C、圖20C以及圖21B所示的工序中，氧化膜圖形47a用于對在材料基板S12中被加工成反射鏡部M、內框架F1、梳齒電極E1、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模。氧化膜圖形47a的輪廓沿著構成硅層41的硅結晶材料的兩種(111)面。在后述的圖20B、圖21A以及圖21B所示的工序中，氧化膜圖形47b用于對在材料基板S12中被加工成梳齒電極E2、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模。氧化膜圖形47b的輪廓沿著構成硅層44的硅結晶材料的兩種(111)面。
接著，如圖19B所示，在硅層41上形成抗蝕圖形47c。在下面的圖19C所示的工序中，抗蝕圖形47c用于對與在硅層42中被加工成扭桿T1～T3的地方對應的硅層41的一部分進行掩模。
接著，如圖19C所示，將氧化膜圖形47a以及抗蝕圖形47c作為掩模，通過DRIE，以規定的深度對硅層41進行蝕刻處理。本蝕刻是在硅層41中相比于面內方向在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。該規定的深度對應于扭桿T1～T3的厚度、即硅層42的厚度來適當決定。該蝕刻處理之后，剝離抗蝕圖形47c。
下面，如圖20A所示，在硅層44上形成抗蝕圖形47d。在下面的圖20B所示的工序中，抗蝕圖形47d用于對與在硅層43中被加工成扭桿T4的地方對應的硅層44的一部分進行掩模。
下面，如圖20B所示，將氧化膜圖形47b以及抗蝕圖形47d作為掩模，通過DRIE，以規定的深度對硅層44進行蝕刻處理。本蝕刻是在硅層44中相比于面內方向在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。該規定的深度對應于扭桿T4的厚度、即硅層43的厚度來適當決定。該蝕刻處理之后，剝離抗蝕圖形47d。
下面，如圖20C所示，將氧化膜圖形47a作為掩模，通過DRIE，從硅層41側直到絕緣層45進行蝕刻處理。本蝕刻是在硅層41、42中相比于面內方向在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。由此，在硅層42的面內方向上具有間隔開的一對側面，并且形成與來源于硅層41的硅材料41a和絕緣層45連接的預備扭桿T1’～T3’。預備扭桿T1’～T3’來源于硅層42。另外，通過本蝕刻處理，也形成反射鏡部M、內框架F1、梳齒電極E1、內框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如圖21A所示，將氧化膜圖形47b作為掩模，通過DRIE，從硅層44側直到絕緣層45進行蝕刻處理。本蝕刻是在硅層43、44中相比于面內方向在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。由此，在硅層43的面內方向上具有間隔開的一對側面，并且形成與來源于硅層44的硅材料44a和絕緣層45連接的預備扭桿T4’。預備扭桿T4’來源于硅層43。另外，通過本蝕刻處理，也形成梳齒電極E2、內框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如圖21B所示，將氧化膜圖形47a、47b作為掩模，通過濕式蝕刻法，除去硅材料41a、44a。作為蝕刻液，可以使用第一實施方式的用于除去硅材料11a的上述的蝕刻液。
關于該濕式蝕刻的蝕刻速度，因為硅層42乃至預備扭桿T1’～T3’相比于硅層41乃至硅材料41a極慢，所以在本蝕刻處理中，能夠剩下預備扭桿T1’～T3’而適當除去硅材料21a。
同樣，關于該濕式蝕刻的蝕刻速度，因為硅層43乃至預備扭桿T4’相比于硅層44乃至硅材料44a極慢，在本蝕刻處理中，能夠剩下預備扭桿T4’而適當除去硅材料44a。
另外，因為反射鏡部M、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3的側面是硅結晶的(111)面，所以在本蝕刻處理中，沿與該面垂直的方向的蝕刻速度極慢，不會產生不當的侵蝕。
下面，如圖21C所示，蝕刻除去氧化膜圖形47a、47b、以及在絕緣層45中露出的地方。通過本蝕刻，除去在絕緣層45中與預備扭桿T1’～T4’連接的地方，形成扭桿T1～T4。
經過以上一系列的工序，形成反射鏡部M、扭桿T1～T4、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3。即，制造圖8所示的微型反射鏡元件X2。
在本實施方式中，在參照圖18A制作上述材料基板S10的過程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅層42。因為微型反射鏡元件X2的薄壁部、即扭桿T1～T3從這種硅層42以和該硅層42相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。另外，在參照圖18A制作上述材料基板S11的過程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅層43。因為微型反射鏡元件X2的薄壁部、即扭桿T4從這種硅層43以和該硅層43相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。
扭桿T3和扭桿T4來源于謀求通過絕緣層45適當電分離的不同的導電性硅層而形成。因此，通過本實施方式，在微型反射鏡元件X2中，適當選擇連接部150所包含的各扭桿151的電連接形式，并且，以各扭桿151不確切地不短路的方式，在內框架220以及外框架230的內部形成導電路徑，從而由外框架230對內框架120，可以進行經由多個扭桿151的多個電位傳遞。因此，可以個別控制對各梳齒電極應賦予的電位的大小。
連接部150所包含的兩根扭桿251，在圖8所示的微型反射鏡元件X2中，在材料基板的面內方向上位置偏移。通過本實施方式的方法形成的兩根扭桿251在微型反射鏡元件X2中，在材料基板的面內方向上位置偏移，同時在材料基板的厚度方向上也位置偏移。在本發明中，取代它，兩根扭桿251在微型反射鏡元件X2中，在材料基板的面內方向上不位置偏移，可以只在材料基板的厚度方向上位置偏移。
在本實施方式中，用于對在材料基板S12中被加工成反射鏡部M、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3的地方進行掩模的氧化膜圖形47a、47b的輪廓，沿著存在于構成該材料基板S12的硅材料的結晶結構的兩種(111)面。因此，通過將氧化膜圖形47a、47b作為掩模利用而進行的蝕刻處理來形成外形的反射鏡部M、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3、即反射鏡部210、內框架220、梳齒電極210a、210b、221a、221b、222a、222b、232a、232b以及外框架230的側面相當于該硅材料的結晶結構的(111)面。因此，根據本發明，能夠制造具有如圖8所示的形狀的微型反射鏡元件X2。
圖22A～圖26C表示本發明第五實施方式的微型結構體制造方法的一系列工序。該方法是用于通過微細加工技術制造上述微型反射鏡元件X1的一種方法。
在圖22A～圖26C中，和圖3A～圖7D相同，通過模型化的一剖面表示反射鏡部M、扭桿T1～T3、內框架F1、F2、一組梳齒電極E1、E2、以及外框架F3的形成過程。
在第五實施方式的微型結構體的制造方法中，首先制作如圖22A所示的材料基板S13。材料基板S13具有由硅層51以及硅層52構成的層疊結構。
硅層51由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成，具有例如1～5μm的厚度。該厚度相當于扭桿T1～T3的厚度。
硅層52由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成。硅層52的B摻雜劑的濃度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅層52具有(111)面向層的面內方向擴展的結晶結構。
硅層51的B摻雜劑的濃度比硅層52的高，例如為1×1019atom/cm3或其以上。理想的是硅層51的摻雜劑濃度是硅層52的100倍或其以上。
在材料基板S13的制作中，首先直接接合比硅層51厚的硅層51用的第一硅片和具有與硅層52相同厚度的硅層52用的第二硅片。在接合中，使各晶片的接合面物理性或化學性活性化后，按照需要進行加熱并使兩個晶片粘在一起。接合后，通過化學機械研磨(CMP)法研磨第一硅片，形成具有所希望的厚度的硅層51。通過CMP法，能夠對硅層51實現高精度的厚度尺寸。這樣一來，制作圖22A所示的材料基板S13。
下面，如圖22B所示，在本實施方式中，在硅層52的表面形成氧化膜54’。氧化膜54’能通過利用CVD法在硅層52上形成二氧化硅而形成。或者，氧化膜54’能通過利用熱氧化法(加熱溫度例如900℃)氧化硅層52的表面而形成。
下面，如圖22C以及圖22D所示，接合材料基板S13和另外制作的材料基板S14。材料基板S14包含硅層53和由二氧化硅形成的氧化膜54”，在硅片的一個面上，能通過利用CVD法或熱氧化法(加熱溫度例如900℃)來形成氧化膜54”而制作。氧化膜54”的厚度例如是0.1～1μm。如圖22D所示，氧化膜54’和氧化膜54”成為一體而構成絕緣層54。絕緣層54的厚度例如為0.2～2μm。
下面，如圖23A所示，將硅層53研磨到所希望的厚度。這樣一來，制作成具有層疊結構的材料基板S15，該層疊結構由具有導電性的硅層51、52、53以及絕緣層54構成。在材料基板S15中，硅層51的厚度如上所述例如是1～5μm，硅層52的厚度例如是50～100μm，硅層53的厚度例如是50～100μm，絕緣層54的厚度如上所述例如是0.2～2μm。
下面，如圖23B所示，在材料基板S15的硅層53的表面形成保護膜53a。保護膜53a由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成，具有例如0.1～0.5μm的厚度。保護膜53a的摻雜劑的濃度比硅層53的高，例如為1×1019atom/cm3或其以上。這種保護膜53a能夠通過對硅層53表面的雜質離子注入或雜質熱擴散來形成。
下面，如圖23C所示，在材料基板S15規定的地方形成貫通硅層51、52的孔H’。在孔H’的形成中，首先，在硅層51上形成規定的抗蝕圖形。該抗蝕圖形具有與孔H’的形成地方對應的開口部。接著，將該抗蝕圖形作為掩模，通過DRIE，從硅層51側直到絕緣層54進行蝕刻處理。
下面，如圖23D所示，除去在絕緣層14中，在孔H’露出的地方，形成貫通硅層51、52再加上絕緣層54的孔H。作為除去方法，可以采用濕式蝕刻或干式蝕刻。
下面，如圖24A所示，例如利用CVD法，使導電材料P’堆積在孔H的內部以及硅層51的上面。作為導電材料P’，可以采用摻雜了規定的雜質的多硅、或者Cu和W等的金屬。
接著，如圖24B所示，將堆積在硅層51上的導電材料P’通過CMP法研磨并除去。這樣一來，形成埋設在材料基板S15中的塞柱P5、P6。
下面，如圖24C所示，在硅層51上形成反射鏡面111，在保護膜53a上形成外部連接用的電極墊片55(在圖1以及圖2中未圖示)。反射鏡面111以及電極墊片55的形成方法分別和第一實施方式的反射鏡面111以及電極墊片15的形成方法相同。
下面，如圖24D所示，在硅層51上形成氧化膜圖形56a，在保護膜53a上形成氧化膜圖形56b。在后述的圖26A所示的工序中，氧化膜圖形56a用于對在材料基板S15中被加工成反射鏡部M、內框架F1、梳齒電極E1、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模。在后述的圖26B所示的工序中，氧化膜圖形56b用于對在材料基板S15中被加工成梳齒電極E2、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模。
接著，如圖25A所示，對材料基板S15，從氧化膜圖形56a的上方形成抗蝕圖形56c。在下面的圖25B所示的工序中，抗蝕圖形56c用于對在硅層51中被加工成扭桿T1～T3的地方進行掩模。
接著，如圖25B所示，將抗蝕圖形56c作為掩模，通過DRIE，從硅層51側直到絕緣層54進行蝕刻處理。本蝕刻是在硅層51、52中相比于面內方向在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。由此，在硅層51的面內方向上具有間隔開的一對側面，并且形成與硅層52連接的預備扭桿T1’～T3’。預備扭桿T1’～T3’來源于硅層51。另外，通過本蝕刻處理，也形成反射鏡部M、內框架F1、內框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。本蝕刻處理之后，除去抗蝕圖形56c。
下面，如圖25C所示，通過濕式蝕刻法，對硅層52進行蝕刻處理。作為蝕刻液，可以使用第一實施方式的用于除去硅材料11a的上述的蝕刻液。通過本蝕刻，除去在硅層52中與預備扭桿T1’～T3’連接的地方，形成扭桿T1～T3。
在本蝕刻處理中，相對于硅層51乃至預備扭桿T1’～T3’的蝕刻速度相比于向構成硅層52的硅結晶材料的<111>方位以外的方位的蝕刻速度極慢。硅層52的(111)面向面內方向擴展。因此，剩下預備扭桿T1’～T3’，同時利用蝕刻液在圖面橫向侵蝕，能夠適當除去該預備扭桿T1’～T3’和絕緣層54之間的硅層52。
另外，相對于保護膜53a的蝕刻速度相比于向構成硅層52的硅結晶材料的<111>方位以外的方位的蝕刻速度極慢。因此，在本蝕刻處理中，保護膜53a能夠防止侵蝕硅層53。
接著，如圖25D所示，形成保護膜56d。在下面的圖26A所示的工序中，保護膜56d主要是用于保護扭桿T1～T3，利用CVD法，通過形成二氧化硅來形成。
下面，如圖26A所示，將氧化膜圖形56a作為掩模，通過DRIE，從硅層51側直到絕緣層54進行蝕刻處理。由此，形成梳齒電極E1。
下面，如26B圖所示，將氧化膜圖形56b作為掩模，通過DRIE，從硅層53側直到絕緣層54進行蝕刻處理。由此，形成梳齒電極E2、內框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
接著，如圖26C所示，蝕刻除去氧化膜圖形56a、56b以及在絕緣層54中露出的地方。
經過以上一系列的工序，形成反射鏡部M、扭桿T1～T3、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3。即，制造微型反射鏡元件X1。在本實施方式中，在參照圖22A制作上述材料基板S13的過程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅層51。因為微型反射鏡元件X1的薄壁部、即扭桿T1～T3從這種硅層51以和該硅層51相同的厚度成形，所以具有高精度的厚度尺寸。
在本實施方式中形成的反射鏡部M具有來源于硅層51并與扭桿T1連接的部位和來源于硅層52的部位，這兩個部位具有導電性。內框架F1具有來源于硅層51并與扭桿T1連接的部位和來源于硅層52的部位，這兩個部位具有導電性。因此，反射鏡部M(反射鏡部110)和內框架F1(內框架120)經由扭桿T1(扭桿141)電連接。
另外，內框架F2具有來源于硅層11并與扭桿T3連接的部位、來源于硅層52的部位和來源于硅層53的部位。這3個部位具有導電性并且經由塞柱P5電連接。外框架F3具有來源于硅層51并與扭桿T3連接的部位、來源于硅層52的部位和來源于硅層53的部位。這3個部位具有導電性并且經由塞柱P6電連接。因此，在內框架F2(內框架120)中來源于硅層53的部位和在外框架F3(外框架130)中來源于硅層53的部位經由扭桿T3(扭桿151)電連接。
在本實施方式中，關于內框架F2以及外框架F3之間的電連接，也可以不設置塞柱P5或塞柱P6而構成其他的方式。例如，在不設置塞柱P5時，能夠電分離在內框架F2中來源于硅層53的部位和在外框架F3中來源于硅層53的部位。
在通過本實施方式的方法而制造的微型反射鏡元件X1中，適當選擇連接部150所包含的各扭桿151的電連接形式，并且，以各扭桿151不確切地不短路的方式，在內框架120以及外框架130的內部形成導電路徑，從而由外框架130對內框架120，可以進行經由多個扭桿151的多個電位傳遞。因此，可以個別控制對各梳齒電極應賦予的電位的大小。
圖27A～圖31C表示本發明第六實施方式的微型結構體制造方法的一系列工序。該方法是用于通過微細加工技術制造上述微型反射鏡元件X1的一種方法。
在圖27A～圖31C中，和圖3A～圖7D相同，通過模型化的一剖面表示反射鏡部M、扭桿T1～T3、內框架F1、F2、一組梳齒電極E1、E2、以及外框架F3的形成過程。
在第六實施方式的微型結構體的制造方法中，首先準備如圖27A所示的材料基板S16。材料基板S16具有由硅層61、硅層62以及硅層63構成的層疊結構。
硅層61、62由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成，例如具有50～100μm的厚度。硅層61、62的B摻雜劑的濃度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅層61具有(110)面向層的面內方向擴展的結晶結構。
下面，如圖27B所示，在材料基板S16規定的地方形成貫通硅層61的孔H’。在孔H’的形成中，首先，在硅層61上形成規定的抗蝕圖形。該抗蝕圖形具有與孔H’的形成地方對應的開口部。接著，將該抗蝕圖形作為掩模，通過DRIE，從硅層61側直到絕緣層63進行蝕刻處理。
下面，如圖27C所示，除去在絕緣層63中，在孔H’露出的地方，從而形成貫通硅層61再加上絕緣層63的孔H。作為除去方法，可以采用濕式蝕刻或干式蝕刻。
下面，如圖27D所示，例如利用CVD法，使導電材料P’堆積在孔H的內部以及硅層61的上面。作為導電材料P’，可以采用摻雜了規定的雜質的多硅、或者Cu、W等的金屬。
接著，如圖28A所示，將堆積在硅層61上的導電材料P’通過CMP法研磨并除去。這樣一來，形成埋設在材料基板S16中的塞柱P7、P8。
下面，如圖28B所示，在硅層61上形成氧化膜圖形66a。在后述的圖28C所示的工序中，氧化膜圖形66a用于對在材料基板S16中被加工成反射鏡部M、扭桿T1～T3、內框架孔、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模。
接著，如圖28C所示，將氧化膜圖形66a作為掩模，通過DRIE，以規定的深度對硅層61進行蝕刻處理。該規定的深度對應于應形成的扭桿T1～T3的厚度來適當決定。本蝕刻是在硅層61中相比于面內方向在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。該蝕刻處理之后，除去氧化膜圖形66a。
下面，如圖28D所示，在硅層61、62的表面形成保護膜61a、62a。保護膜61a、62a由通過摻雜B等的p型雜質而被賦予導電性的硅材料構成，具有例如0.1～1μm的厚度。保護膜61a、62a的摻雜劑的濃度比硅層61、62的高，例如為1×1019atom/cm3或其以上。這種保護膜61a、62a能夠通過相對于硅層61、62表面的雜質熱擴散來形成。
下面，如圖29A所示，在硅層61a上形成反射鏡面111，在保護膜62a上形成外部連接用的電極墊片65(在圖1以及圖2中未圖示)。反射鏡面111以及電極墊片65的形成方法分別和第一實施方式的反射鏡面111以及電極墊片15的形成方法相同。
下面，如圖29B所示，相對于材料基板S16，從反射鏡部111的上方形成氧化膜圖形66b。從電極墊片65的上方形成氧化膜圖形66c。在后述的圖30C所示的工序中，氧化膜圖形66b用于對在材料基板S16中被加工成反射鏡部M、內框架F1、梳齒電極E1、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模。在后述的圖31B所示的工序中，氧化膜圖形66c用于對在材料基板S16中被加工成梳齒電極E2、內框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方進行掩模。
接著，如圖29C所示，相對于材料基板S16，從氧化膜圖形66b的上方形成抗蝕圖形66d。在下面的圖30A所示的工序中，抗蝕圖形66d用于對在硅層61中被加工成扭桿T1～T3的地方進行掩模。
接著，如圖30A所示，將抗蝕圖形66d作為掩模，通過DRIE，從硅層61側直到絕緣層63進行蝕刻處理。本蝕刻是在硅層61中相比于面內方向在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性離子蝕刻。由此，形成扭桿T1～T3的側面。另外，通過本蝕刻處理，也形成反射鏡部M、內框架F1、內框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。本蝕刻處理之后，除去抗蝕圖形66d。
下面，如圖30B所示，通過濕式蝕刻法，對硅層61實施蝕刻處理。作為蝕刻液，可以使用第一實施方式的用于除去硅材料11a的上述的蝕刻液。
在本蝕刻處理中，相對于硅層61a的蝕刻速度相比于向構成硅層61的硅結晶材料的<111>方位以外的方位的蝕刻速度極慢。硅層61的(111)面向面內方向擴展。因此，保護膜61a具有濕式蝕刻停止膜的功能，利用蝕刻液在圖面橫向進行侵蝕，能夠適當除去在硅層61中應加工成扭桿T1～T3的地方和絕緣層63之間的硅材料。構成硅層61的硅結晶材料的(111)面，在與其垂直的方向上具有蝕刻停止功能。其結果是，在本蝕刻處理中，適當形成扭桿T1～T3。
另外，相對于保護膜62a的蝕刻速度相比于向構成硅層61的硅結晶材料的<111>方位以外的方位的蝕刻速度極慢。因此，在本蝕刻處理中，保護膜62a能夠防止侵蝕硅層62。
接著，如圖30C所示，形成保護膜66e。在下面的圖31A所示的工序中，保護膜66e主要是用于保護扭桿T1～T3，利用CVD法，通過形成二氧化硅來形成。
下面，如圖31A所示，將氧化膜圖形66b作為掩模，通過DRIE，從硅層61側直到絕緣層63進行蝕刻處理。由此形成梳齒電極E1。
下面，如31B圖所示，將氧化膜圖形66c作為掩模，通過DRIE，從硅層62側直到絕緣層63進行蝕刻處理。由此，形成梳齒電極E2、內框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
接著，如圖31C所示，蝕刻除去氧化膜圖形66b、66c、保護膜66e以及在絕緣層63中露出的地方。
經過以上一系列的工序，形成反射鏡部M、扭桿T1～T3、內框架F1、F2、梳齒電極E1、E2以及外框架F3。即，制造微型反射鏡元件X1。
在本實施方式中，在參照圖28C對上述硅層61的蝕刻處理中，能夠高精度的蝕刻除去硅材料直到與應形成的扭桿T1～T3的厚度對應的深度。因為該蝕刻處理的蝕刻深度是比較淺的。微型反射鏡元件X1的薄壁部、即扭桿T1～T3，關于深度尺寸通過高精度的蝕刻規定厚度，所以具有高精度的厚度尺寸。
在本實施方式中形成的反射鏡部M具有來源于硅層61并與扭桿T1連接的部位，內框架F1具有來源于硅層61并與扭桿T1連接的部位，這兩個部位具有導電性。因此，反射鏡部M(反射鏡部110)和內框架F1(內框架120)經由扭桿T1(扭桿141)電連接。
另外，內框架F2具有來源于硅層61并與扭桿T3連接的部位和來源于硅層62的部位。這2個部位具有導電性并且經由塞柱P7電連接。外框架F3具有來源于硅層61并與扭桿T3連接的部位和來源于硅層62的部位。這2個部位具有導電性并且經由塞柱P8電連接。因此，內框架F2(內框架120)和外框架F3(外框架130)經由扭桿T3(扭桿151)電連接。
在本實施方式中，關于內框架F2以及外框架F3之間的電連接，也可以不設置塞柱P7或塞柱P8而構成其他的方式。例如，在不設置塞柱P7時，能夠電分離在內框架F2中來源于硅層62的部位和在外框架F3中來源于硅層62的部位。
在通過本實施方式的方法而制造的微型反射鏡元件X1中，適當選擇連接部150所包含的各扭桿151的電連接形式，并且，以各扭桿151不確切地不短路的方式，在內框架120以及外框架130的內部形成導電路徑，從而由外框架130對內框架120，可以進行經由多個扭桿151的多個電位傳遞。即，可以個別控制對各梳齒電極應賦予的電位的大小。
權利要求
1.一種微型結構體的制造方法，是用于制造具有薄壁部的微型結構體的方法，其特征在于，包括通過對包含有由第一導體層以及具有與上述薄壁部的厚度相當的厚度的第二導體層構成的層疊結構的材料基板，從上述第一導體層側進行第一蝕刻處理，從而在上述第二導體層形成預備薄壁部的工序，該預備薄壁部在該第二導體層的面內方向具有間隔開的一對側面，并與上述第一導體層連接；通過從上述第一導體層側起的第二蝕刻處理，除去在上述第一導體層中與上述預備薄壁部連接的地方而形成薄壁部的工序。
2.如權利要求1所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第一蝕刻處理是在上述第一導體層以及上述第二導體層中相比于面內方向而在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性反應性離子蝕刻。
3.如權利要求1所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第二蝕刻處理是相比于上述第二導體層而在第一導體層示出高的蝕刻速度的濕式蝕刻。
4.如權利要求3所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第一導體層以及上述第二導體層由導電性硅材料構成，該第二導體層的摻雜劑濃度比該第一導體層的摻雜劑濃度高。
5.如權利要求1所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第一導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第一導體層的面內方向擴展的(110)面和與該(110)面垂直的兩個(111)面。
6.一種微型結構體的制造方法，是用于制造具有薄壁部的微型結構體的方法，其特征在于，包括通過對包含有由第一導體層、具有與上述薄壁部的厚度相當的厚度并與上述第一導體層連接的第二導體層、第三導體層、該第二導體層以及第三導體層之間的絕緣層構成的層疊結構的材料基板，經由第一掩模圖形、第二掩模圖形而從上述第一導體層側進行第一蝕刻處理的工序，該第一掩模圖形具有用于對在該材料基板中被加工成厚壁部的地方進行掩模的部位，該第二掩模圖形用于對與在上述第二導體層中被加工成薄壁部的地方對應的第一導體層的一部分進行掩模；除去上述第二掩模圖形后，通過經由上述第一掩模圖形而從上述第一導體層側對上述材料基板進行第二蝕刻處理，從而在上述第二導體層中形成預備薄壁部的工序，該預備薄壁部在該第二導體層的面內方向具有間隔開的一對側面，并與上述第一導體層以及上述絕緣層連接；通過從上述第一導體層側起的第三蝕刻處理，除去在上述第一導體層中與上述預備薄壁部連接的地方的工序；通過第四蝕刻處理，除去在上述絕緣層中與上述預備薄壁部連接的地方，并形成薄壁部的工序。
7.如權利要求6所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第二蝕刻處理是在上述第一導體層以及上述第二導體層中相比于面內方向而在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性反應性離子蝕刻。
8.如權利要求6所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第三蝕刻處理是相比于上述第二導體層而在第一導體層中示出高的蝕刻速度的濕式蝕刻。
9.如權利要求8所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第一導體層以及上述第二導體層由導電性硅材料構成，該第二導體層的摻雜劑濃度比該第一導體層的摻雜劑濃度高。
10.如權利要求6所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第一導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第一導體層的面內方向擴展的(110)面和與該(110)面垂直且相互交叉的兩個(111)面，上述第一掩模圖形的輪廓的至少一部分沿著該兩個(111)面。
11.如權利要求10所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第三導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第三導體層的面內方向擴展的(110)面和與上述第一導體層的上述兩個(110)面的任意一個平行且互相交叉的兩個(111)面。
12.如權利要求6所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，還包括通過從上述第一導體層側起的蝕刻處理，形成了貫通上述第一導體層、上述第二導體層以及上述絕緣層而直到上述第三導體層的孔的工序；通過在該孔中填充導電材料而形成導電連接部的工序。
13.一種微型結構體的制造方法，是用于制造具有第一薄壁部以及第二薄壁部的微型結構體的方法，其特征在于，包括通過對包含有由第一導體層、具有與上述第一薄壁部的厚度相當的厚度并與上述第一導體層連接的第二導體層、具有與上述第二薄壁部的厚度相當的厚度的第三導體層、與該第三導體層連接的第四導體層、上述第二導體層以及上述第三導體層之間的絕緣層構成的層疊結構的材料基板，經由第一掩模圖形以及第二掩模圖形而從上述第一導體層側進行第一蝕刻處理的工序，該第一掩模圖形具有對在該材料基板中被加工成厚壁部的地方進行掩模的部位，該第二掩模圖形用于對與在上述第二導體層中被加工成第一薄壁部的地方對應的第一導體層的一部分進行掩模；用于對上述材料基板，經由第三掩模圖形以及第四掩模圖形而從上述第四導體層側進行第二蝕刻處理的工序，該第三掩模圖形具有對在該材料基板中被加工成厚壁部的地方進行掩模的部位，該第四掩模圖形用于對與在上述第三導體層中被加工成第二薄壁部的地方對應的第四導體層的一部分進行掩模；除去了上述第二掩模圖形后，通過對上述材料基板經由上述第一掩模圖形而從上述第一導體層側進行第三蝕刻處理，從而在上述第二導體層中形成第一預備薄壁部的工序，該第一預備薄壁部在該第二導體層的面內方向上具有間隔開的一對側面，并與上述第一導體層以及上述絕緣層連接；除去了上述第四掩模圖形后，對上述材料基板經由上述第三掩模圖形而從上述第四導體層側進行第四蝕刻處理，從而在上述第三導體層中形成第二預備薄壁部的工序，該第二預備薄壁部在該第三導體層的面內方向上具有間隔開的一對側面，并與上述第四導體層以及上述絕緣層連接；通過第五蝕刻處理，除去在上述第一導體層中與上述第一預備薄壁部連接的地方，并且除去在上述第四導體層中與上述第二預備薄壁部連接的地方的工序；通過第六蝕刻處理，除去在上述絕緣層中與上述第一預備薄壁部連接的地方來形成第一薄壁部，并且除去在上述絕緣層中與上述第二預備薄壁部連接的地方來形成第二薄壁部的工序。
14.如權利要求13所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第三蝕刻處理是在上述第一導體層以及上述第二導體層中相比于面內方向而在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性反應性離子蝕刻，并且上述第四蝕刻處理是在上述第四導體層以及上述第三導體層中相比于面內方向而在厚度方向上示出高的蝕刻速度的各向異性反應性離子蝕刻。
15.如權利要求13所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第五蝕刻處理是相比于上述第二導體層而在第一導體層中示出高的蝕刻速度、并且相比于上述第三導體層而在第四導體層中示出高的蝕刻速度的濕式蝕刻。
16.如權利要求15所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第一導體層、上述第二導體層、上述第三導體層以及上述第四導體層由導電性硅材料構成，該第二導體層的摻雜劑濃度比該第一導體層的摻雜劑濃度高，并且該第三導體層的摻雜劑濃度比該第四導體層的摻雜劑濃度高。
17.如權利要求13所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第一導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第一導體層的面內方向擴展的(110)面和與該(110)面垂直且相互交叉的兩個(111)面，上述第一掩模圖形的輪廓的至少一部分沿著該兩個(111)面。
18.如權利要求17所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第四導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第四導體層的面內方向擴展的(110)面、和與上述第一導體層的上述兩個(111)面的任意一個平行且互相交叉的兩個(111)面，上述第三掩模圖形的輪廓的至少一部分沿著上述第四導體層的該兩個(111)面。
19.一種微型結構體的制造方法，是用于制造具有薄壁部的微型結構體的方法，其特征在于，包括通過對包含有由具有與上述薄壁部的厚度相當的厚度的第一導體層以及第二導體層構成的層疊結構的材料基板，經由用于對在上述第一導體層中被加工成薄壁部的地方進行掩模的掩模圖形，而從上述第一導體層側進行第一蝕刻處理，從而在上述第一導體層中形成預備薄壁部的工序，該預備薄壁部在該第一導體層的面內方向上具有間隔開的一對側面，并與上述第二導體層連接；通過從上述第一導體層側起的第二蝕刻處理，除去在上述第二導體層中與上述預備薄壁部連接的地方的工序。
20.如權利要求19所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第二蝕刻處理是相比于上述第一導體層在第二導體層中示出高的蝕刻速度的濕式蝕刻。
21.如權利要求20所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第一導體層以及上述第二導體層由導電性硅材料構成，該第一導體層的摻雜劑濃度比該第二導體層的摻雜劑濃度高。
22.如權利要求19所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第二導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第二導體層的面內方向擴展的(111)面。
23.如權利要求19所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述材料基板具有還包含有絕緣層和第三導體層的層疊結構，該絕緣層在和上述第一導體層相反一側與上述第二導體層連接，該第三導體層在和上述第二導體層相反一側與該絕緣層連接。
24.如權利要求23所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，還包括通過從上述第一導體層側起的蝕刻處理，形成了貫通上述第一導體層、上述第二導體層以及上述絕緣層而直至上述第三導體層的孔的工序；通過在該孔中填充導電材料而形成導電連接部的工序。
25.一種微型結構體的制造方法，是用于制造具有薄壁部的微型結構體的方法，其特征在于，包括通過對具有由第一導體層、第二導體層、該第一導體層以及第二導體層之間的絕緣層構成的層疊結構的材料基板，經由具有用于對在上述第一導體層中被加工成薄壁部的地方進行掩模的部位的第一掩模圖形，從上述第一導體層側到上述絕緣層的中途為止進行第一蝕刻處理，從而在上述第一導體層中形成預備薄壁部的工序，該預備薄壁部在該第一導體層的面內方向上具有間隔開的一對側面；用于在包含上述預備薄壁部的上述第一導體層的表面形成濕式蝕刻停止膜的工序；通過干式蝕刻，經由具有用于對上述預備薄壁部進行掩模的部位的第二掩模圖形，從上述第一導體層側直到上述絕緣層進行第二蝕刻處理的工序；通過濕式蝕刻，除去在上述第一導體層中介于上述預備薄壁部和上述絕緣層之間的地方的工序。
26.如權利要求25所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第一導體層以及上述濕式蝕刻停止膜由導電性硅材料構成，該濕式蝕刻停止膜的摻雜劑濃度比該第一導體層的摻雜劑濃度高。
27.如權利要求25所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，上述第一導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在該第一導體層的面內方向擴展的(111)面。
28.如權利要求25所述的微型結構體的制造方法，其特征在于，還包括通過從上述第一導體層側起的蝕刻處理，形成了貫通上述第一導體層以及上述絕緣層而直到上述第二導體層的孔的工序；通過在該孔中填充導電材料而形成導電連接部的工序。
29.一種微型結構體，由包含層疊結構的材料基板形成，該層疊結構包括由具有結晶結構的導電性硅材料構成的第一導體層，該結晶結構具有在面內方向擴展的(110)面以及與該(110)面垂直且互相交叉的兩個(111)面；由相比于該第一導體層而摻雜劑濃度高的導電性硅材料構成的第二導體層，其特征在于，具有分別包含第一部位以及第二部位的多個厚壁部，該第一部位具有沿著上述(110)面以及上述兩個(111)面的外輪廓，并在上述第一導體層上形成，該第二部位在上述第二導體層上形成，且和上述第一部位連接；薄壁部，其在上述第二導體層上形成并露出，并且連接所選擇的兩個厚壁部。
30.如權利要求29所述的微型結構體，其特征在于，上述材料基板具有層疊結構，該層疊機構還包含在和上述第一導體層相反一側與上述第二導體層連接的絕緣層、在和上述第二導體層相反一側與該絕緣層連接的第三導體層，該第三導體層由具有結晶結構的硅材料構成，該結晶結構具有在面內方向擴展的(110)面和與上述第一導體層的上述兩個(111)面的任意一個平行且互相交叉的兩個(111)面，至少一個上述厚壁部還包含有第三部位，該第三部位具有沿著上述第三導體層的上述(110)面以及上述兩個(111)面的外輪廓，并在上述第三導體層上形成。
31.如權利要求30所述的微型結構體，其特征在于，還具有用于貫通上述絕緣層并電連接上述第一部位、上述第二部位、以及上述第三部位的導電連接部。
32.如權利要求29所述的微型結構體，其特征在于，上述材料基板具有層疊結構，該層疊機構還包含有在和上述第一導體層相反一側與上述第二導體層連接的絕緣層、在和上述第二導體層相反一側與該絕緣層連接的第三導體層、在和上述絕緣層相反一側與該第三導體層連接的第四導體層，該第四導體層由具有結晶結構的導電性硅材料構成，該結晶結構具有在面內方向擴展的(110)面和與上述第一導體層的上述兩個(111)面的任意一個平行且互相交叉的兩個(111)面，該第三導體層由相比于上述第四導體層而摻雜劑濃度高的導電性硅材料構成，至少一個上述厚壁部還包含有在上述第三導體層中形成的第三部位和具有沿著上述第四導體層的上述(110)面以及上述兩個(111)面的外輪廓并在上述第四導體層形成的第四部位。
全文摘要
用于制造具有薄壁部(T1～T3)的微型結構體的方法，包含如下工序通過對包含由第一導體層(11)以及具有與薄壁部(T1～T3)的厚度相當的厚度的第二導體層(12)構成的層疊結構的材料基板，從第一導體層(11)側進行第一蝕刻處理，從而在第二導體層(12)中形成了在該第二導體層(12)的面內方向上具有間隔開的一對側面并與第一導體層(11)連接的預備薄壁部(T1’～T3’)的工序；通過從第一導體層(11)側起的第二蝕刻處理，除去在第一導體層(11)中與預備薄壁部(T1’～T3’)連接的地方并形成薄壁部的工序。
文檔編號B81C1/00GK1771191SQ0382636
公開日2006年5月10日 申請日期2003年4月25日 優先權日2003年4月25日
發明者宓曉宇, 高馬悟覺, 壺井修, 巖城匡郁, 奧田久雄, 曾根田弘光, 上田知史, 佐脅一平 申請人:富士通株式會社