CN100515921C - 微型结构体的制造方法以及微型结构体 - Google Patents

微型结构体的制造方法以及微型结构体 Download PDF

Info

Publication number
CN100515921C
CN100515921C CNB038263645A CN03826364A CN100515921C CN 100515921 C CN100515921 C CN 100515921C CN B038263645 A CNB038263645 A CN B038263645A CN 03826364 A CN03826364 A CN 03826364A CN 100515921 C CN100515921 C CN 100515921C
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
conductor layer
face
wall section
silicon layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB038263645A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1771191A (zh
Inventor
宓晓宇
高马悟觉
壶井修
岩城匡郁
奥田久雄
曾根田弘光
上田知史
佐胁一平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Publication of CN1771191A publication Critical patent/CN1771191A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100515921C publication Critical patent/CN100515921C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
    • B81C1/00523—Etching material
    • B81C1/00547—Etching processes not provided for in groups B81C1/00531 - B81C1/00539
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0802—Details
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04—Optical MEMS
    • B81B2201/042—Micromirrors, not used as optical switches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0136—Comb structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0128—Processes for removing material
    • B81C2201/013—Etching
    • B81C2201/0132—Dry etching, i.e. plasma etching, barrel etching, reactive ion etching [RIE], sputter etching or ion milling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0128—Processes for removing material
    • B81C2201/013—Etching
    • B81C2201/0133—Wet etching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

用于制造具有薄壁部(T1～T3)的微型结构体的方法，包含如下工序：通过对包含由第一导体层(11)以及具有与薄壁部(T1～T3)的厚度相当的厚度的第二导体层(12)构成的层叠结构的材料基板，从第一导体层(11)侧进行第一蚀刻处理，从而在第二导体层(12)中形成了在该第二导体层(12)的面内方向上具有间隔开的一对侧面并与第一导体层(11)连接的预备薄壁部(T1’～T3’)的工序；通过从第一导体层(11)侧起的第二蚀刻处理，除去在第一导体层(11)中与预备薄壁部(T1’～T3’)连接的地方并形成薄壁部的工序。

Description

微型结构体的制造方法以及微型结构体
技术领域
本发明涉及一种通过微细加工技术制作的微型反射镜元件、加速度传感器元件、角速度传感器元件以及振动元件等的微型结构体的制造方法以及微型结构体。
背景技术
近年来，在各种技术领域中，谋求具有通过微细加工技术形成的微小结构的元件的应用化。例如，在光通信技术领域中，具有光反射功能的微小的微型反射镜引人注目。
在光通信中，以光纤为介质传送光信号，为了将光信号的传送路径从某个光纤切换到另一个光纤，一般采用所谓的光切换装置。作为在达成良好的光通信基础之上而光切换装置所要求的特性，有切换动作的大容量性、高速性、高可靠性等。从这些观点出发，作为光切换装置，对编入通过微细加工技术制作的微型反射镜元件的装置的期待提高。这是因为，当通过微型反射镜元件时，能够在光切换装置的输入侧的光传送路径和输出侧的光传送路径之间，不将光信号变换成电信号而以光信号原样进行转换处理，从而在得到上述的特性方面较为理想。
微型反射镜元件具有用于反射光的反射镜面，能够通过该反射镜面的摆动而使光的反射方向变化。为了摆动反射镜面，利用静电力的静电驱动型的微型反射镜元件在很多光学装置中被采用。静电驱动型微型反射镜元件能大致分为两个类别：通过所谓的表面微细加工技术而制造的微型反射镜元件和通过所谓的整体微细加工技术制造的微型反射镜元件。
在表面微细加工技术中，在基板上，将与各构成部位对应的材料薄膜加工成所希望的图形，并依次层叠这种图形，从而形成了构成支承体、反射镜面以及电极部等元件的各部位和在后面被除去的替化层。
另一方面，在整体微细加工技术中，通过蚀刻材料基板本身，从而将支承体和反射镜部等成形为所希望的形状，根据需要薄膜形成反射镜面和电极。关于整体微细加工技术，例如在JP特开平10-190007号公报、JP特开平10-270714号公报、JP特开平2000-31502号公报中公开。
作为微型反射镜元件所要求的技术事项之一，可列举出承担光反射的反射镜面的平面度高的情况。可是，当利用表面微细加工技术时，因为最终形成的反射镜面较薄，所以反射镜面容易弯曲，为了保证高平面度而在反射镜面的尺寸中一边的长度被限制为50μm左右。
相对于此，当利用整体微细加工技术时，通过蚀刻技术切削进入相对较厚的材料基板本身来构成反射镜部，因为在该反射镜部的上面设置反射镜面，所以即使是更宽面积的反射镜面，也能确保其刚性。其结果是，能够形成具有足够高的光学平面度的反射镜面。因此，特别是在需要一边长度为100μm或其以上的反射镜面的微型反射镜元件的制造中，整体微细加工技术被广泛的采用。
图32是作为通过整体微细加工技术制作的以往的静电驱动型微型反射镜元件的一例的、微型反射镜元件400的一部分省略的分解立体图。微型反射镜元件400具有反射镜基板410和基座基板420经由间隔件(省略图示)而层叠的结构。反射镜基板410具有反射镜部411、内框架412和外框架413。反射镜部411和内框架412通过一对扭杆414连接。内框架412和外框架413通过一对扭杆415连接。一对扭杆414规定了反射镜部411相对于内框架412的旋转动作的轴心。一对扭杆415规定了相对于外框架413的内框架412以及与此相伴的反射镜部411的旋转动作的轴心。
在反射镜部411的背面设置有一对平板电极411a、411b，在表面设置有用于反射光的反射镜面(省略图示)。另外，在内框架412的背面设置有一对平板电极411a、411b。
在基座基板420，以与反射镜部411的平板电极411a、411b相对向的方式设置有平板电极420a、420b，以与内框架412的平板电极412a、412b相对向的方式设置有平板电极420c、420d。在以往的微型反射镜元件中，作为驱动方法，多是采用使用这种平板电极来产生静电力的方法。
在这种构成中，例如，在使反射镜部411的平板电极411a带正电的状态下，当使基座基板420的平板基板420a带负电时，在平板电极411a和平板基板420a之间产生静电引力，反射镜部411扭转一对扭杆414而沿箭头M1的方向摆动。
另一方面，例如在使内框架412的平板电极412a带正电的状态下，当使基座基板420的平板电极420c带负电时，在平板电极412a和平板电极420c之间产生静电引力，内框架412伴随反射镜部411，扭转一对扭杆415并沿M2方向摆动。图33是表示通过这种旋转驱动，内框架412以及与此相伴的反射镜部411相对于外框架413移位到倾斜角度θ的状态。
在微型反射镜元件400所采用的平板电极结构中，利用设置在基座基板420上的平板电极420a、420b、420c、420d，进行将具有平板电极411a、411b的反射镜部411和具有平板电极412a、412b的内框架412引入这样的驱动，所以在该驱动中，关于在电极间施加的电压，存在有拉入点电压(Pull-inVoltage)。当在规定的电极间施加拉入点电压或其以上的电压时，就会有如下情况：在旋转驱动的中途产生反射镜部411和内框架412相对于基座基板420的接近速度急剧增大的现象，产生不能适当的控制反射镜部411的倾斜角度这样的问题。这个问题特别是在实现较大的倾斜角度(约5°或其以上)时，即在扭杆扭转的程度较大时格外显著。
为解决这种问题，提出了取代平板电极结构，利用梳齿电极结构来驱动微型反射镜元件的方法。图34是采用了梳齿电极结构的以往的微型反射镜元件500的一部分省略的立体图。
微型反射镜元件500具有在上面或下面设置有反射镜面(省略图示)的反射镜部510、内框架520、外框架530(一部分省略)，各部分上一体形成有梳齿电极。具体地说，在反射镜部510形成有从其一对平行的侧面向外方延伸的一对梳齿电极510a、510b。在内框架520，对应于梳齿电极510a、510b，向内侧延伸而形成有一对梳齿电极520a、520b，同时向外侧延伸而形成有梳齿电极520c、520d。在外框架530，对应于梳齿电极520c、520d，向内侧延伸而形成有一对梳齿电极530a、530b。另外，反射镜部510和内框架520通过一对扭杆540连接，内框架520和外框架530通过一对扭杆550连接。一对扭杆540规定反射镜部510相对于内框架520的旋转动作的轴心，一对扭杆550规定相对于外框架530的内框架520和与此相伴的反射镜部510的旋转动作的轴心。
在这样构成的微型反射镜元件500中，为产生静电力而接近设置的一组梳齿电极，例如梳齿电极510a以及梳齿电极520a，在未施加电压时，如图35A所示，处于分为上下两级的状态。并且，在施加电压时，如图35B所示，梳齿电极520a被引入梳齿电极510a，由此驱动反射镜部510。更具体地说，在图34中，例如，当使梳齿电极510a带正电并且使梳齿电极520a带负电时，反射镜部510扭转一对扭杆540沿M3的方向摆动。另一方面，当使梳齿电极520c带正电并且梳齿电极530a带负电时，内框架520扭转一对扭杆550沿M4的方向摆动。
根据梳齿电极结构，在电极间产生的静电力的作用方向以相对于反射镜部510的摆动方向大致垂直的方式被设定。因此，在驱动反射镜部510时，静电力作用方向的电极间距离大致恒定，引入造成的梳齿电极的接触难以发生。因此，关于反射镜部510，可以适当地实现较大的倾斜角。
在微型反射镜元件500中，因为伴随着反射镜部510以及内框架520的旋转动作而梳齿(电极)移位，所以需要形成具有与反射镜部510以及内框架520的倾斜角度相称的足够厚度的梳齿电极。例如，在反射镜部510的主体部511的长度D为1mm时，当使反射镜部510相对于内框架520绕由一对扭杆540规定的轴心倾斜5°时，壳体端部511’的一侧下沉44μm。因此，在反射镜部510形成的梳齿电极510a、510b的厚度T就需要至少为44μm或其以上。
另一方面，从通过较小的施加电压就能得到较大的倾斜角度这种观点出发，关于具有扭转阻力的扭杆540、550，形成为薄壁是比较理想的。可是，在以往的微型反射镜元件500中，扭杆540、550形成为和构成反射镜部510、内框架520以及外框架530的材料基板相同的厚度，较厚。例如，如上所述，当将梳齿电极510a、510b的厚度T设计为44μm或其以上时，扭杆540、550和反射镜部510的厚度一起也为44μm或其以上。当是这种较厚的扭杆540、550时，为了扭转扭杆，在梳齿电极间应产生的静电力变大，其结果是，驱动电压也变大。另外，在以往的技术中，通过改变扭杆540、550的宽度尺寸来调节扭杆540、550的扭转阻力，但是只改变宽度方向的设计，设定适当的扭转阻力并不充分的情况较多。
这样，在通过整体微细加工技术而制作的微型结构体中，在材料基板中蚀刻成形的各种结构部中，有要求不同的厚度或者高度的情况。可是，在以往的整体微细加工技术中，关于厚度尺寸，高精度地形成与较厚的结构部、即厚壁部一体连接的较薄的结构部、即薄壁部很困难。
发明内容
本发明是在这种情况下而提出的，其目的在于提供一种具有针对厚度尺寸高精度地形成的薄壁部的微型结构体的制造方法以及由此制造的微型结构体。
根据本发明的第一方面，提供一种用于制造具有薄壁部的微型结构体的方法，该制造方法包括：通过对包含有由第一导体层以及第二导体层构成的层叠结构的材料基板从第一导体层侧进行第一蚀刻处理，以在与薄壁部对应的部分残存有第一导体层的一部分的方式对该第一导体层进行蚀刻，从而在第二导体层形成预备薄壁部的工序，该预备薄壁部在该第二导体层的面内方向具有间隔开的一对侧面，并与第一导体层连接，其中，第二导体层具有与薄壁部的厚度相当的厚度，该第二导体层与第一导体层不隔着绝缘层而连接，并且其蚀刻速度比该第一导体层低；通过从第一导体层侧起的第二蚀刻处理，除去第一导体层中的在预备薄壁部残存的部分而形成薄壁部的工序。
在第一方面中，优选第一蚀刻处理是在第一导体层以及第二导体层中相比于面内方向而在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性反应性离子蚀刻。
优选第二蚀刻处理是相比于第二导体层而在第一导体层示出高的蚀刻速度的湿式蚀刻。此时，优选第一导体层以及第二导体层由导电性硅材料构成，该第二导体层的掺杂剂浓度比该第一导体层的掺杂剂浓度高。
优选第一导体层由具有结晶结构的硅材料构成，该结晶结构具有在该第一导体层的面内方向扩展的(110)面和与该(110)面垂直的两个(111)面。
优选第一导体层由具有结晶结构的硅材料构成，该结晶结构具有在该第一导体层的面内方向扩展的(110)或(100)面。
根据本发明的第二方面，提供一种用于制造具有薄壁部的微型结构体的另一种方法，该制造方法包括：通过对包含有由第一导体层、第二导体层、第三导体层、该第二导体层以及第三导体层之间的绝缘层构成的层叠结构的材料基板，经由第一掩模图形、第二掩模图形而从第一导体层侧进行第一蚀刻处理，从而对第一导体层中的未被第一掩模图形和第二掩模图形覆盖的部分进行蚀刻的工序，该第一掩模图形具有用于对在该材料基板中被加工成厚壁部的地方进行掩模的部位，该第二掩模图形用于对与在第二导体层中被加工成薄壁部的地方对应的第一导体层的一部分进行掩模，其中，第二导体层具有与薄壁部的厚度相当的厚度，该第二导体层与第一导体层不隔着绝缘层而连接，并且其蚀刻速度比该第一导体层低；除去第二掩模图形后，通过经由第一掩模图形而从第一导体层侧对材料基板进行第二蚀刻处理，对第一导体层中的未被第一掩模图形覆盖的部分进行蚀刻，从而在第二导体层中形成预备薄壁部的工序，该预备薄壁部在该第二导体层的面内方向具有间隔开的一对侧面，并与第一导体层以及上述绝缘层连接；通过从第一导体层侧起的第三蚀刻处理，除去第一导体层中的在预备薄壁部残存的的部分的工序；通过第四蚀刻处理，除去绝缘层中的至少与预备薄壁部对应的部分，并形成薄壁部的工序。
在本发明的第二方面中，优选第二蚀刻处理是在第一导体层以及第二导体层中相比于面内方向而在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性反应性离子蚀刻。
优选第三蚀刻处理是相比于第二导体层而在第一导体层中示出高的蚀刻速度的湿式蚀刻。此时，优选第一导体层以及第二导体层由导电性硅材料构成，该第二导体层的掺杂剂浓度比该第一导体层的掺杂剂浓度高。
优选第一导体层由具有结晶结构的硅材料构成，该结晶结构具有在该第一导体层的面内方向扩展的(110)面和与该(110)面垂直且相互交叉的两个(111)面，第一掩模图形的轮廓的至少一部分沿着该两个(111)面。
优选第三导体层由具有结晶结构的硅材料构成，该结晶结构具有在该第三导体层的面内方向扩展的(110)面和与第一导体层的上述两个(110)面的任意一个平行且互相交叉的两个(111)面。
优选还包括：通过从第一导体层侧起的蚀刻处理，形成了贯通第一导体层、第二导体层以及绝缘层而直到第三导体层的孔的工序；通过在该孔中填充导电材料而形成导电连接部的工序。
根据本发明的第三方面，提供一种用于制造具有第一薄壁部以及第二薄壁部的微型结构体的方法，该制造方法包括：通过对包含有由第一导体层、第二导体层、具有与第二薄壁部的厚度相当的厚度的第三导体层、与该第三导体层连接并且蚀刻速度比第三导体层高的第四导体层、第二导体层以及第三导体层之间的绝缘层构成的层叠结构的材料基板，经由第一掩模图形以及第二掩模图形而从第一导体层侧进行第一蚀刻处理，从而对第一导体层中的未被第一掩模图形和第二掩模图形覆盖的部分进行蚀刻的工序，该第一掩模图形具有对在该材料基板中被加工成厚壁部的地方进行掩模的部位，该第二掩模图形用于对与在第二导体层中被加工成第一薄壁部的地方对应的第一导体层的一部分进行掩模，其中，第二导体层具有与第一薄壁部的厚度相当的厚度，该第二导体层与第一导体层不隔着绝缘层而连接，并且其蚀刻速度比该第一导体层低；用于对材料基板，经由第三掩模图形以及第四掩模图形而从第四导体层侧进行第二蚀刻处理，从而对第四导体层中的未被第三掩模图形和第四掩模图形覆盖的部分进行蚀刻的工序，该第三掩模图形具有对在该材料基板中被加工成厚壁部的地方进行掩模的部位，该第四掩模图形用于对与在第三导体层中被加工成第二薄壁部的地方对应的第四导体层的一部分进行掩模；除去了第二掩模图形后，通过对材料基板经由第一掩模图形而从第一导体层侧进行第三蚀刻处理，对第一导体层中的未被第一掩模图形覆盖的部分进行蚀刻，从而在第二导体层中形成第一预备薄壁部的工序，该第一预备薄壁部在该第二导体层的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并与第一导体层以及上述绝缘层连接；除去了第四掩模图形后，对材料基板经由第三掩模图形而从第四导体层侧进行第四蚀刻处理，对第四导体层中的未被第三掩模图形覆盖的部分进行蚀刻，从而在第三导体层中形成第二预备薄壁部的工序，该第二预备薄壁部在该第三导体层的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并与第四导体层以及绝缘层连接；通过第五蚀刻处理，除去第一导体层中的在第一预备薄壁部残存的部分，并且除去第四导体层中的在第二预备薄壁部残存的部分的工序；通过第六蚀刻处理，除去绝缘层中的至少与第一预备薄壁部和第二预备薄壁部对应的部分来形成第一薄壁部和第二薄壁部的工序。
在本发明的第三方面中，优选第三蚀刻处理是在第一导体层以及第二导体层中相比于面内方向而在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性反应性离子蚀刻，并且第四蚀刻处理是在第四导体层以及第三导体层中相比于面内方向而在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性反应性离子蚀刻。
优选第五蚀刻处理是相比于第二导体层而在第一导体层中示出高的蚀刻速度、并且相比于第三导体层而在第四导体层中示出高的蚀刻速度的湿式蚀刻。
此时，优选第一导体层、第二导体层、第三导体层以及第四导体层由导电性硅材料构成，该第二导体层的掺杂剂浓度比该第一导体层的掺杂剂浓度高，并且该第三导体层的掺杂剂浓度比该第四导体层的掺杂剂浓度高。
优选第一导体层由具有结晶结构的硅材料构成，该结晶结构具有在该第一导体层的面内方向扩展的(110)面和与该(110)面垂直且相互交叉的两个(111)面，第一掩模图形的轮廓的至少一部分沿着该两个(111)面。
优选第四导体层由具有结晶结构的硅材料构成，该结晶结构具有在该第四导体层的面内方向扩展的(110)面、和与第一导体层的两个(111)面的任意一个平行且互相交叉的两个(111)面，第三掩模图形的轮廓的至少一部分沿着第四导体层的该两个(111)面。
根据本发明的第四方面，提供一种用于制造具有薄壁部的微型结构体的另一种方法，该制造方法包括：通过对包含有由具有与薄壁部的厚度相当的厚度的第一导体层以及第二导体层构成的层叠结构的材料基板，经由用于对在第一导体层中被加工成薄壁部的地方进行掩模的掩模图形，而从第一导体层侧进行第一蚀刻处理，对第一导体层和第二导体层中的未被掩模图形覆盖的部分进行蚀刻，从而在第一导体层中形成预备薄壁部的工序，该预备薄壁部在该第一导体层的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并与第二导体层连接，其中，第二导体层与第一导体层不隔着绝缘层而连接，并且，其蚀刻速度比该第一导体层高；通过从第一导体层侧起的第二蚀刻处理，除去第二导体层中的在预备薄壁部残存的的部分的工序。
在本发明第四方面中，优选第二蚀刻处理是相比于第一导体层在第二导体层中示出高的蚀刻速度的湿式蚀刻。此时，优选第一导体层以及第二导体层由导电性硅材料构成，该第一导体层的掺杂剂浓度比该第二导体层的掺杂剂浓度高。
优选二导体层由具有结晶结构的硅材料构成，该结晶结构具有在该第二导体层的面内方向扩展的(111)面。
优选材料基板具有还包含有绝缘层和第三导体层的层叠结构，该绝缘层在和第一导体层相反一侧与第二导体层连接，该第三导体层在和第二导体层相反一侧与该绝缘层连接。
优选还包括：通过从第一导体层侧起的蚀刻处理，形成了贯通第一导体层、第二导体层以及绝缘层而直至第三导体层的孔的工序；通过在该孔中填充导电材料而形成导电连接部的工序。
根据本发明的第五方面，提供一种用于制造具有薄壁部的微型结构体的方法，该制造方法包括：通过对具有由第一导体层、第二导体层、该第一导体层以及第二导体层之间的绝缘层构成的层叠结构的材料基板，经由具有用于对在第一导体层中被加工成薄壁部的地方进行掩模的部位的第一掩模图形，从第一导体层侧到绝缘层的中途为止进行第一蚀刻处理，从而在第一导体层中形成预备薄壁部的工序，该预备薄壁部在该第一导体层的面内方向上具有间隔开的一对侧面；用于在包含预备薄壁部的第一导体层的表面形成湿式蚀刻停止膜的工序；通过干式蚀刻，经由具有用于对预备薄壁部进行掩模的部位的第二掩模图形，从第一导体层侧直到绝缘层进行第二蚀刻处理的工序；通过湿式蚀刻，除去在第一导体层中介于预备薄壁部和绝缘层之间的地方的工序。
在本发明的第五方面中，优选第一导体层以及湿式蚀刻停止膜由导电性硅材料构成，该湿式蚀刻停止膜的掺杂剂浓度比该第一导体层的掺杂剂浓度高。
优选第一导体层由具有结晶结构的硅材料构成，该结晶结构具有在该第一导体层的面内方向扩展的(111)面。
优选还包括：通过从第一导体层侧起的蚀刻处理，形成了贯通第一导体层以及绝缘层而直到第二导体层的孔的工序；通过在该孔中填充导电材料而形成导电连接部的工序。
根据本发明的第六方面，提供一种微型结构体，由包含层叠结构的材料基板形成，该层叠结构包括：由具有结晶结构的导电性硅材料构成的第一导体层，该结晶结构具有在面内方向扩展的(110)面以及与该(110)面垂直且互相交叉的两个(111)面；由相比于该第一导体层而掺杂剂浓度高的导电性硅材料构成的第二导体层，其中，具有：分别包含第一部位以及第二部位的多个厚壁部，该第一部位具有沿着(110)面以及两个(111)面的外轮廓，并在第一导体层上形成，该第二部位在第二导体层上形成，且和第一部位连接；薄壁部，其在第二导体层上形成并露出，并且连接所选择的两个厚壁部。
在本发明的第六方面中，优选材料基板具有层叠结构，该层叠机构还包含在和第一导体层相反一侧与第二导体层连接的绝缘层、在和第二导体层相反一侧与该绝缘层连接的第三导体层，该第三导体层由具有结晶结构的硅材料构成，该结晶结构具有在面内方向扩展的(110)面和与第一导体层的两个(111)面的任意一个平行且互相交叉的两个(111)面，至少一个厚壁部还包含有第三部位，该第三部位具有沿着第三导体层的上述(110)面以及两个(111)面的外轮廓，并在第三导体层上形成。
优选还具有用于贯通绝缘层并电连接第一部位、第二部位、以及第三部位的导电连接部。
优选材料基板具有层叠结构，该层叠机构还包含有在和第一导体层相反一侧与第二导体层连接的绝缘层、在和第二导体层相反一侧与该绝缘层连接的第三导体层、在和绝缘层相反一侧与该第三导体层连接的第四导体层，该第四导体层由具有结晶结构的导电性硅材料构成，该结晶结构具有在面内方向扩展的(110)面和与第一导体层的上述两个(111)面的任意一个平行且互相交叉的两个(111)面，该第三导体层由相比于第四导体层而掺杂剂浓度高的导电性硅材料构成，至少一个厚壁部还包含有在第三导体层中形成的第三部位和具有沿着第四导体层的(110)面以及两个(111)面的外轮廓并在第四导体层形成的第四部位。
附图说明
图1是作为通过本发明能制造的微型结构体的一例的微型反射镜元件的立体图。
图2是图1所示的微型反射镜元件的平面图。
图3A～图3D表示本发明第一实施方式的微型反射镜元件的制造方法的一部分的工序。
图4A～图4D表示图3D之后接着的工序。
图5A～图5D表示图4D之后接着的工序。
图6A～图6D表示图5D之后接着的工序。
图7A～图7D表示图6D之后接着的工序。
图8是作为通过本发明能制造的微型结构体的另一例的微型反射镜元件的平面图。
图9A～图9D表示本发明第二实施方式的微型反射镜元件的制造方法的一部分的工序。
图10A～图10D表示图9D之后接着的工序。
图11A～图11C表示图10D之后接着的工序。
图12A～图12C表示图11C之后接着的工序。
图13A～图13D表示本发明第三实施方式的微型反射镜元件的制造方法的一部分的工序。
图14A～图14D表示图13D之后接着的工序。
图15A～图15C表示图14D之后接着的工序。
图16A～图16C表示图15C之后接着的工序。
图17A～图17C表示图16C之后接着的工序。
图18A～图18D表示本发明第四实施方式的微型反射镜元件的制造方法的一部分的工序。
图19A～图19C表示图18D之后接着的工序。
图20A～图20C表示图19C之后接着的工序。
图21A～图21C表示图20C之后接着的工序。
图22A～图22D表示本发明第五实施方式的微型反射镜元件的制造方法的一部分的工序。
图23A～图23D表示图22D之后接着的工序。
图24A～图24D表示图23D之后接着的工序。
图25A～图25D表示图24D之后接着的工序。
图26A～图26C表示图25D之后接着的工序。
图27A～图27D表示本发明第六实施方式的微型反射镜元件的制造方法的一部分的工序。
图28A～图28D表示图27D之后接着的工序。
图29A～图29C表示图28D之后接着的工序。
图30A～图30C表示图29C之后接着的工序。
图31A～图31C表示图30C之后接着的工序。
图32是以往的平板电极型微型反射镜元件的分解立体图。
图33表示图32所示的微型反射镜元件的倾斜形式的一例。
图34是以往的梳齿电极型微型反射镜元件的局部剖切的立体图。
图35A及图35B表示一组梳齿电极的取向。
具体实施方式
图1及图2表示作为通过本发明能制造的微型结构体的一例的微型反射镜元件X1。
微型反射镜元件X1，通过微细加工技术由具有包含导电性硅材料层的规定的层叠结构的材料基板形成，具有反射镜部110、包围反射镜部的内框架120、包围内框架120的外框架130、连接反射镜部110以及内框架120的一对连接部140、连接内框架120和外框架130的一对连接部150。在图1中，材料基板的层叠结构没有表示。反射镜部110和内框架120之间的间隔距离、以及内框架110和外框架120之间的间隔距离例如是10～200μm。一对连接部140规定反射镜部110相对于内框架120的旋转动作的轴心。一对连接部150规定相对于外框架130的内框架120以及与此相伴的反射镜部110的旋转动作的轴心。这些连接部140、150以两轴心垂直的方式设置。在图2中，比连接部140、150还向纸面前方突出的部位(除了后述的反射镜面111之外)标有剖面线而表示。
在反射镜部110一体形成从其一对平行的侧面向外侧延伸的一对梳齿电极110a、110b。另外，在反射镜部110的上面设置有反射镜面111。
在内框架120上一体形成向外侧延伸的梳齿电极121a、121b，并且，一体形成向内侧延伸的梳齿电极122a、122b。梳齿电极122a配置在梳齿电极110a的下方，使得在反射镜部110相对于内框架120的旋转动作时，梳齿电极110a的齿和梳齿电极122a的齿不接触。同样，梳齿电极122b配置在梳齿电极110b的下方，使得在反射镜部110的旋转动作时，梳齿电极110b的齿和梳齿电极122b的齿不接触。
外框架130上一体形成有向内侧延伸的梳齿电极132a、132b。梳齿电极132a配置在梳齿电极121a的下方，使得在内框架120相对于外框架130的旋转动作时，梳齿电极121a的齿和梳齿电极132a的齿不接触。同样，梳齿电极132b配置在梳齿电极121b的下方，使得在内框架120的旋转动作时，梳齿电极121b的齿和梳齿电极132b的齿不接触。
各连接部140由相互间隔开的两根扭杆141构成。各扭杆141和反射镜部110以及内框架120连接，比它们壁薄。另外，两根扭杆141的间隔从内框架120侧到反射镜部110侧逐渐扩大。
各连接部150由相互间隔开的两根扭杆151构成。各扭杆151和内框架120以及外框架130连接，比它们壁薄。另外，两根扭杆151的间隔从外框架120侧到内框架120侧逐渐扩大。
连接部140、150的形成位置以及其中所包含的扭杆141、151的形状对应于该连接部140、150所要求的机械特性、元件的驱动形式、以及元件的制造方法而适当设计。
像这样，微型反射镜元件X1，具有比反射镜部110以及内框架120壁薄、能够承担反射镜部110以及内框架120之间的导电路径的连接部140乃至扭杆141，并且，具有比内框架120以及外框架130壁薄、能够承担内框架120以及外框架130之间的导电路径的连接部150乃至扭杆151。
图3A～图7D表示本发明第一实施方式的微型结构体制造方法的一系列工序。该方法是用于通过微细加工技术制造上述微型反射镜元件X1的一种方法。
在图3A～图7D中，通过一个剖面表示图7D所示的反射镜部M、扭杆T1～T3、内框架F1、F2、一组梳齿电极E1、E2、以及外框架F3的形成过程。这一个剖面是将在实施微细加工的材料基板(具有多层结构的晶片)的单一的微型反射镜元件形成区分中所包含的多个规定地方的剖面模型化，作为连续剖面来表示。
在图7D中，反射镜部M相当于反射镜部110的一个部位。扭杆T1相当于扭杆141，通过沿其延伸方向的剖面表示。内框架F1相当于在内框架120中扭杆连接着的一个部位。梳齿电极E1相当于梳齿电极110a、110b、121a、121b的一部分。梳齿电极E2相当于梳齿电极122a、122b、132a、132b的一部分。扭杆T2相当于扭杆141、151，通过与其延伸方向垂直的剖面表示。内框架F2相当于在内框架120中扭杆151连接着的一个部位。扭杆T3相当于扭杆151，通过沿其延伸方向的剖面表示。外框架F3相当于在外框架130中扭杆151连接着的一个部位。
在第一实施方式的微型结构体制造方法中，首先制作图3A所示这样的材料基板S1。材料基板S1具有由硅层11以及硅层12构成的层叠结构。
硅层11由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成。硅层11的B掺杂剂的浓度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅层11具有(110)面或(100)面向层的面内方向扩展的结晶结构。
硅层12由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成，具有例如1～5μm的厚度。该厚度相当于扭杆T1～T3的厚度。硅层12的B掺杂剂的浓度比硅层11的浓度高，例如是1×1019atom/cm3或其以上。理想的是，硅层12的掺杂剂浓度是硅层11的掺杂剂浓度的100倍或其以上。
为了对硅层11、12赋予导电性，可以取代B而采用P或Sb来作为掺杂剂。即使作为相对于硅材料的后述的导电性赋予装置，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层11相同厚度的硅层11用的第一硅片和比硅层12厚的硅层12用的第二硅片。在接合中，使各晶片的接合面物理性或化学性活性化后，按照需要进行加热并使两个晶片粘在一起。接合后，通过化学机械研磨(CMP)法研磨第二硅片，形成具有希望的厚度的硅层12。通过CMP法，能够对硅层12实现高精度的厚度尺寸。即使作为对硅材料的后述的研磨方法，也可以采用CPM法。这样来制作图3A所示的材料基板S1。
在本实施方式中，接着如图3B所示，在硅层12的表面形成氧化膜14’。氧化膜14’能通过利用CVD法在硅层12上形成二氧化硅而形成。或者，氧化膜14’能通过利用热氧化法(加热温度：例如900℃)氧化硅层12的表面而形成。氧化膜14’可以按照需要进行研磨。氧化膜14’的厚度例如是0.1～1μm。
下面，如图3C以及图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包含硅层13和由二氧化硅形成的氧化膜14”，在硅片的一个面上，能通过利用CVD法或热氧化法(加热温度：例如900℃)来形成氧化膜14”而制作。氧化膜14”可以按照需要研磨。该硅片，从而硅层13由通过掺杂B等的P型杂质而被赋予导电性的硅材料构成。氧化膜14”的厚度例如是0.1～1μm。材料基板S1和材料基板S2的接合通过经由氧化膜14’以及氧化膜14”的规定的直接接合来实现。如图3D所示，氧化膜14’和氧化膜14”成为一体而构成绝缘层14。绝缘层14的厚度例如为0.2～2μm。
下面，如图4A所示，将硅层11以及硅层13研磨到所希望的厚度。这样一来，制作成具有层叠结构的材料基板S3，该层叠结构由具有导电性的硅层11、12、13以及绝缘层14构成。在材料基板S3中，硅层11的厚度例如是50～100μm，硅层12的厚度如上所述例如是1～5μm，硅层13的厚度例如是50～100μm，绝缘层14的厚度如上所述例如是0.2～2μm。
下面，如图4B所示，在材料基板S3规定的地方形成贯通硅层11、12的孔H’。在孔H’的形成中，首先在硅层11上形成规定的抗蚀图形。该抗蚀图形具有与孔H’的形成地方对应的开口部。接着，将该抗蚀图形作为掩模，通过DRIE(Deep Reactive Ion Etching)，从硅层11侧到绝缘层14进行蚀刻处理。作为该蚀刻处理的掩模，可以取代抗蚀图形而采用氧化膜图形或氮化膜图形。
在DRIE中，在交互进行蚀刻和侧壁保护的Bosch工序中，能够进行良好的蚀刻处理。即使对后述的DRIE，也可以采用这种Bosch工序。
下面，如图4C所示，除去在绝缘层14中，在孔H’露出的地方，形成贯通硅层11、12再加上绝缘层14的孔H。作为除去方法，可以采用湿式蚀刻或干式蚀刻。在采用湿式蚀刻时，例如可以使用由氟酸和氟化铵构成的缓冲氟酸(BHF)来作为蚀刻液。在采用干式蚀刻时，例如可以使用氟化氢等来作为蚀刻气体。即使作为由二氧化硅构成的氧化膜、氧化膜图形、或者相对于绝缘层的后述的除去方法，也可以采用这种湿式蚀刻和干式蚀刻。
下面，如图4D所示，例如利用CVD法，使导电材料P’堆积在孔H的内部以及硅层11的上面。作为导电材料P’，可以采用掺杂了规定的杂质的多硅、或者Cu、W等的金属。
接着，如图5A所示，将堆积在硅层11上的导电材料P’通过CMP法研磨而除去。这样一来，形成埋设在材料基板S3中的塞柱P1、P2。
接着，如图5B所示，在硅层11上形成反射镜面111，在硅层13上形成外部连接用的电极垫片15(在图1及图2中没有图示)。
在反射镜面111的形成中，首先，通过溅射法对硅层11形成例如Cr(50nm)以及紧接于此的Au(nm)。接着，经由规定的掩模依次对这些金属膜进行蚀刻处理，图形形成反射镜面111。作为相对于Au的蚀刻液，例如可以使用碘化钾一碘水溶液。作为相对于Cr的蚀刻液，例如可以使用硝酸铈铵水溶液。
具有规定的图形形状的电极垫片15的形成方法和反射镜面111的形成方法相同。
下面，如图5C所示，在硅层11上形成氧化膜图形16a，在硅层13上形成氧化膜16b。在氧化膜图形16a的形成中，首先，通过CVD法，在硅层11、13的表面形成二氧化硅直到其厚度例如为1μm。由此，在硅层13上形成氧化膜16b。接着，针对硅层11上的氧化膜，通过将规定的抗蚀图形作为掩模的蚀刻来进行图形形成。作为这种图形形成的蚀刻液，可以使用例如由氟酸和氟化铵构成的缓冲氟酸(BHF)。即使对后述的氧化膜图形，也经过氧化膜上的抗蚀图形的形成以及其后的蚀刻处理而形成。在后述的图6A～图6C所示的工序中，氧化膜图形16a是用于对在材料基板S3中被加工成反射镜部M、内框架F1、梳齿电极E1、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模的。
下面，如图5D所示，在硅层11上形成抗蚀图形16c。在抗蚀图形16c的形成中，首先，通过旋涂法在硅层11上形成液状的光致抗蚀剂。接着，经过曝光处理以及其后的显影处理，图形形成该光致抗蚀剂膜。作为光致抗蚀剂，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)。即使对后述的抗蚀图形，也通过这种光致抗蚀剂的成膜、及其后的曝光处理以及显影处理来形成。在图6A所示的工序中，抗蚀图形16c是用于对与在硅层12中被加工成扭杆T1～T3的地方对应的硅层11的一部分进行掩模的。
下面，如图6A所示，将氧化膜图形16a以及抗蚀图形16c作为掩模，通过DRIE，以规定的深度对硅层11进行蚀刻处理。该规定的深度对应于扭杆T1～T3的厚度、即硅层12的厚度适当决定。本蚀刻是在硅层11中相比于面内方向而在厚度方向表示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。该蚀刻处理之后，剥离抗蚀图形16c。作为用于剥离抗蚀图形16c的剥离液，可以使用AZ脱模剂700(クラリアントジヤパン制造)。即使在后述的抗蚀图形的剥离时，也可以使用这种剥离液。
下面，如图6B所示，将氧化膜图形16a作为掩模，通过DRIE，从硅层11侧到绝缘层14进行蚀刻处理。本蚀刻是在硅层11、12中相比于面内方向而在厚度方向表示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。由此，在硅层11的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并且形成与来源于硅层11的硅材料11a和绝缘层14连接的预备扭杆(プレト一シヨンバ一)T1’～T3’。预备扭杆T1’～T3’来源于硅层12。另外，通过本蚀刻处理，也形成反射镜部M、内框架F1、内框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如图6C所示，将氧化膜图形16a和氧化膜图形16b作为掩模，通过湿式蚀刻法，除去硅材料11a。作为蚀刻液，可以使用EPW(ethylendiamine，pyrocatechol，and water)、TMAH(tetramethyl ammoniumhydroxide)、或者氢氧化钾水溶液。
关于该湿式蚀刻的蚀刻速度，因为硅层12直至预备扭杆T1’～T3’相比于硅层11直至硅材料11a极其缓慢，所以在本蚀刻处理中，能够剩下预备扭杆T1’～T3’而适当除去硅材料11a。蚀刻速度的差起因于硅材料的掺杂剂的浓度的差。硅层12的掺杂剂浓度如上所述，最好为硅层11的掺杂剂浓度的100倍或其以上。
下面，如图6D所示，利用CVD法或者旋转涂敷法，通过对材料基板S3从氧化膜图形16a的上方形成二氧化硅，从而形成氧化膜16d。氧化膜16d具有保护在绝缘层14的图中上方形成的结构体的表面的功能。
下面，如图7A所示，由氧化膜16d的一部分形成氧化膜图形16e，并且由氧化膜16b形成氧化膜图形16f。在后述的图7B所示的工序中，氧化膜图形16e用于对在材料基板S3中被加工成梳齿电极E1的地方进行掩模。在后述的图7C所示的工序中，氧化膜图形16f用于对在材料基板S3中被加工成梳齿电极E2、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模。
下面，如图7B所示，将氧化膜16d以及氧化膜图形16e作为掩模，利用DRIE，从硅层11侧到绝缘层14进行蚀刻处理。由此形成梳齿电极E1。
下面，如图7C所示，将氧化膜图形16f作为掩模，利用DRIE，从硅层13侧到绝缘层14进行蚀刻处理。由此，形成梳齿电极E2、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分。
下面，如图7D所示，蚀刻除去氧化膜16d、氧化膜图形16e、氧化膜图形16f以及在绝缘层14露出的地方。通过本蚀刻，除去在绝缘层14中与预备扭杆T1’～T3’连接的地方，形成扭杆T1～T3。
经过以上一系列的工序，形成反射镜部M、扭杆T1～T3、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3。即，制造图1及图2所示的微型反射镜元件X1。
在本实施方式中，在参照图3A而在上述材料基板S1的制作过程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅层12。因为微型反射镜元件X1的薄壁部、即扭杆T1～T3从这种硅层12以和该硅层12相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。
在本实施方式中形成的反射镜部M具有来源于硅层11的部位和来源于硅层12而与扭杆T1连接的部位，这两个部位具有导电性。内框架F1具有来源于硅层11的部位和来源于硅层12而与扭杆T1连接的部位，这两个部位具有导电性。因此，反射镜部M(反射镜部110)和内框架F1(内框架120)经由扭杆T1(扭杆141)电连接。
另外，内框架F2具有来源于硅层11的部位、来源于硅层12并与扭杆T3连接的部位和来源于硅层13的部位。这3个部位具有导电性并且经由塞柱P1电连接。外框架F3具有来源于硅层11的部位、来源于硅层12并与扭杆T3连接的部位和来源于硅层13的部位。这3个部位具有导电性并且经由塞柱P2电连接。因此，在内框架F2(内框架120)中来源于硅层13的部位和在外框架F3(外框架130)中来源于硅层13的部位经由扭杆T3(扭杆151)电连接。
在本实施方式中，关于内框架F2以及外框架F3之间的电连接，也可以不发置塞柱P1或者塞柱P2而构成其他的方式。例如，在不设置塞柱P1时，能够电分离在内框架F2中来源于硅层13的部位和在外框架F3中来源于硅层13的部位。
在通过本实施方式的方法而制造的微型反射镜元件X1中，适当选择连接部150所包含的各扭杆151的电连接形式，并且，以各扭杆151不确切地不短路的方式，在内框架120以及外框架130的内部形成导电路径，从而由外框架130对内框架120，可以进行经由多个扭杆151的多个电位传递。因此，可以个别控制对各梳齿电极应赋予的电位的大小。
图8表示作为通过本发明所能制造的微型结构体的一例的微型反射镜元件X2。
微型反射镜元件X2通过微细加工技术由具有包含导电性硅材料层的规定的层叠结构的材料基板形成，具有反射镜部210、内框架220、外框架230、一对连接部240、一对连接部250。一对连接部240连接反射镜部210和内框架220，规定反射镜部210相对于内框架220的旋转动作的轴心A1。一对连接部250连接内框架220和外框架230，规定相对于外框架230的内框架220以及与此相伴的反射镜部210的旋转动作的轴心A2。连接部240、250以轴心A1和轴心A2形成的交差角为70.5°的方式设置。在图8中，相比于连接部240、250向纸面前方突出部位(除了后述的反射镜面111之外)标有剖面线表示。
在反射镜部210一体形成从其一对平行的侧面向外侧延伸的一对梳齿电极210a、210b。另外，在反射镜部210的上面设置有反射镜面211。
在内框架220一体形成向外侧延伸的梳齿电极221a、221b，并且，一体形成向内侧延伸的梳齿电极222a、222b。梳齿电极222a以在反射镜部210相对于内框架220的旋转动作时，梳齿电极210a的齿和梳齿电极222a的齿不接触的方式配置。同样，梳齿电极222b以在反射镜部210的旋转动作时，梳齿电极210b的齿和梳齿电极222b的齿不接触的方式配置。
在外框架230一体形成向内侧延伸的梳齿电极232a、232b。梳齿电极232a以在内框架220相对于外框架230的旋转动作时，梳齿电极221a的齿和梳齿电极232a的齿不接触的方式配置。同样，梳齿电极232b以在内框架220的旋转动作时，梳齿电极221b的齿和梳齿电极232b的齿不接触的方式配置。
各连接部240由相互间隔开的两根扭杆241构成。各扭杆241和反射镜部210以及内框架220连接，比它们壁薄。另外，两根扭杆241的间隔从内框架220侧到反射镜部210侧逐渐扩大。
一对连接部240的一侧连接在相对于反射镜部210比梳齿电极210b接近梳齿电极210a的地方，另一侧的连接部240连接在相对于反射镜部210比梳齿电极210a接近梳齿电极210b的地方。在反射镜部210中连接部240连接着的侧面以及在内框架220中连接部240连接着的侧面和由一对连接部240规定的轴心A1垂直。
各连接部250由相互间隔开的两根扭杆251构成。各扭杆251和内框架220以及外框架230连接，比它们壁薄。另外，两根扭杆251的间隔从外框架230侧到内框架220侧逐渐扩大。
一对连接部250的一侧连接在相对于内框架220比梳齿电极221b接近221a的地方，另一侧的连接部250连接在相对于内框架220比梳齿电极221a接近梳齿电极221b的地方。在内框架220中连接部250连接着的侧面以及在外框架230中连接部250连接着的侧面和由一对连接部250规定的轴心A2垂直。
连接部240、250的形成位置以及其中所包含的扭杆241、251的形状对应于该连接部240、250所要求的机械特性、元件的驱动形式、以及元件的制造方法而适当地设计。
像这样，微型反射镜元件X2，具有比反射镜部210以及内框架220壁薄、能承担反射镜部210以及内框架220之间的导电路径的连接部240乃至扭杆241，并且，具有比内框架220以及外框架230壁薄、能承担内框架220以及外框架230之间的导电路径的连接部250乃至扭杆251。
图9A～图12C表示本发明第二实施方式的微型结构体制造方法的一系列工序。该方法是用于通过微细加工技术制造上述微型反射镜元件X2的一种方法。在图9A～图12C中，和图3A～图7D相同，通过模型化的一剖面来表示反射镜部M、扭杆T1～T3、内框架F1、F2、一组梳齿电极E1、E2、以及外框架F3的形成过程。
在第二实施方式的微型结构体的制造方法中，首先制作如图9A所示的材料基板S4。材料基板S4具有由硅层21以及硅层22构成的层叠结构。
硅层21由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成。硅层21的B掺杂剂的浓度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅层21具有结晶结构，该结晶结构的(110)面向层的面内方向扩展且具有与该(110)面垂直的两个(111)面。
硅层22由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成，具有例如1～5μm的厚度。该厚度相当于扭杆T1～T3的厚度。硅层22的B掺杂剂的浓度比硅层21的浓度高，例如为1×1019atom/cm3或其以上。理想的是，硅层22的掺杂剂浓度是硅层21的掺杂剂浓度的100倍或其以上。
材料基板S4和第一实施方式的材料基板S1同样制作。因此，材料基板S4的硅层22通过利用CMP法将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，如图9B所示，在本实施方式中，在硅层22的表面形成氧化膜24’。氧化膜24’能通过利用CVD法在硅层22上形成二氧化硅来形成。或者，氧化膜24’能通过利用热氧化法(加热温度：例如900℃)氧化硅层22的表面来形成。
下面，如图9C以及图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包含硅层23和由二氧化硅构成的氧化膜24”，在硅片的一面，能通过利用CVD法或热氧化法(加热温度：例如900℃)来形成氧化膜24”而制作。氧化膜24”的厚度例如是0.1～1μm。如图9D所示，氧化膜24’和氧化膜24”一体构成绝缘层24。绝缘层24的厚度例如为0.2～2μm。该硅片、即硅层23由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成。另外，硅层23具有结晶结构，该结晶结构的(110)面向层的面内方向扩展且具有与该(110)面垂直的两个(111)面。材料基板S4和材料基板S5以硅层21的两个(111)面的方向和硅层24的两个(111)面的方向一致的方式接合。材料基板S1以及材料基板S2的接合通过经由氧化膜14’以及氧化膜14”的规定的直接接合来实现。
下面，如图10A所示，将硅层21以及硅层23研磨到所希望的厚度。这样一来，制作成具有层叠结构的材料基板S6，该层叠机构由具有导电性的硅层21、22、23以及绝缘层24构成。在材料基板S6中，硅层21的厚度例如是50～100μm，硅层22的厚度如上所述例如是1～5μm，硅层23的厚度例如是50～100μm，绝缘层24的厚度如上所述例如是0.2～2μm。
下面，如图10B所示，在材料基板S6规定的地方形成贯通硅层21、硅层22以及绝缘层24并直到硅层23的塞柱P3、P4。塞柱P3、P4的形成方法，与第一实施方式的塞柱P1、P2相关，参照图4B～图5A，和上述的形成方法相同。
下面，如图10C所示，在硅层21上形成反射镜面211，在硅层23上形成外部连接用的电极垫片25(在图8中未图示)。反射镜面211以及电极垫片25的形成方法分别和第一实施方式的反射镜面111以及电极垫片15的形成方法相同。
下面，如图10D所示，在硅层21上形成氧化膜图形26a，在硅层23上形成氧化膜图形26b。在后述的图11B、图11C以及图12B所示的工序中，氧化膜图形26a用于对在材料基板S6中被加工成反射镜部M、内框架F1、梳齿电极E1、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模。氧化膜图形26a的轮廓沿着构成硅层21的硅结晶材料的两种(111)面。在后述的图12A以及图12B所示的工序中，氧化膜图形26b是用于对在材料基板S6中被加工成梳齿电极E2、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模。氧化膜图形26b的轮廓沿着构成硅层23的硅结晶材料的两种(111)面。
接着，如图11A所示，在硅层21上形成抗蚀图形26c。在下面的图11B所示的工序中，抗蚀图形26c用于对与在硅层22中被加工成扭杆T1～T3的地方对应的硅层21的一部分进行掩模。
接着，如图11B所示，将氧化膜图形26a以及抗蚀图形26c作为掩模，通过DRIE，以规定的深度对硅层21进行蚀刻处理。该规定的深度对应于扭杆T1～T3的厚度、即硅层22的厚度来适当决定。本蚀刻是在硅层21中相比于面内方向在厚度方向上表示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。该蚀刻处理之后，剥离抗蚀图形26c。
下面，如图11C所示，将氧化膜图形26a作为掩模，通过DRIE，从硅层21侧到绝缘层24进行蚀刻处理。本蚀刻是在硅层21、22中相比于面内方向在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。由此，在硅层11的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并且形成与来源于硅层21的硅材料21a和绝缘层24连接的预备扭杆T1’～T3’。预备扭杆T1’～T3’来源于硅层22。另外，通过本蚀刻处理，也形成反射镜部M、内框架F1、梳齿电极E1、内框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如图12A所示，将氧化膜图形26b作为掩模，通过DRIE，从硅层23侧到绝缘层24进行蚀刻处理。由此，形成梳齿电极E2、内框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如图12B所示，将氧化膜图形26a和氧化膜图形26b作为掩模，通过湿式蚀刻法，除去硅材料21a。作为蚀刻液，可以使用用于除去第一实施方式的硅材料11a的上述的蚀刻液。
关于该湿式蚀刻的蚀刻速度，因为硅层22直至预备扭杆T1’～T3’相比于硅层21直至硅材料21a极其缓慢，所以在本蚀刻处理中，能够剩下预备扭杆T1’～T3’而适当除去硅材料21a。
另外，因为反射镜部M、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3的侧面是硅结晶的(111)面，所以在本蚀刻处理中，沿与该面垂直的方向的蚀刻速度极慢，不会产生不当的侵蚀。
下面，如图12C所示，蚀刻除去氧化膜图形26a、氧化膜图形26b、以及在绝缘层24中露出的地方。通过本蚀刻，除去在绝缘层24中与预备扭杆T1’～T3’连接的地方，形成扭杆T1～T3。
经过以上一系列的工序，形成反射镜部M、扭杆T1～T3、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3。即，制造图8所示的微型反射镜元件X2。
在本实施方式中，在参照图9A制作上述材料基板S4的过程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅层22。因为微型反射镜元件X2的薄壁部、即扭杆T1～T3从这种硅层22以和该硅层22相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。
在本实施方式中形成的反射镜部M具有来源于硅层21的部位和来源于硅层22并与扭杆T1连接的部位，这两个部位具有导电性。内框架F1具有来源于硅层21的部位和来源于硅层22并与扭杆T1连接的部位，这两个部位具有导电性。因此，反射镜部M(反射镜部210)和内框架F1(内框架220)经由扭杆T1(扭杆241)电连接。
另外，内框架F2具有来源于硅层21的部位、来源于硅层22并与扭杆T3连接的部位和来源于硅层23的部位。这3个部位具有导电性并且经由塞柱P3电连接。外框架F3具有来源于硅层21的部位、来源于硅层22并与扭杆T3连接的部位和来源于硅层23的部位。这3个部位具有导电性并且经由塞柱P4电连接。因此，在内框架F2(内框架220)中来源于硅层23的部位和在外框架F3(外框架230)中来源于硅层23的部位经由扭杆T3(扭杆251)电连接。
在本实施方式中，针对内框架F2以及外框架F3之间的电连接，也可以不设置塞柱P3或塞柱P4而构成其他的方式。例如，在不设置塞柱P3时，能够电分离在内框架F2中来源于硅层23的部位和在外框架F3中来源于硅层23的部位。
在通过本实施方式的方法而制造的微型反射镜元件X2中，适当选择连接部250所包含的各扭杆251的电连接形式，并且，以各扭杆251不确切地不短路的方式，在内框架220以及外框架230的内部形成导电路径，从而由外框架230对内框架220，可以进行经由多个扭杆251的多个电位传递。因此，可以个别控制对各梳齿电极应赋予的电位的大小。
在本实施方式中，用于对在材料基板S6中被加工成反射镜部M、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3的地方进行掩模的氧化膜图形26a、26b的轮廓，沿着存在于构成该材料基板S6的硅材料的结晶结构的2种(111)面。因此，通过将氧化膜图形26a、26b作为掩模利用而进行的蚀刻处理来形成外形的反射镜部M、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3、即反射镜部210、内框架220、梳齿电极210a、210b、221a、221b、222a、222b、232a、232b以及外框架230的侧面相当于该硅材料的结晶结构的(111)面。两种(111)面如上所述以70.5°交差。因此，根据本发明，能够制造具有如图8所示的形状的微型反射镜元件X2。
图13A～图17C表示本发明第三实施方式的微型结构体制造方法的一系列工序。该方法是用于通过微细加工技术制造上述微型反射镜元件X1的一种方法。在图13A～图17C中，通过模型化的一剖面表示图17C所示的反射镜部M、扭杆T1～T4、内框架F1、F2、一组梳齿电极E1、E2、以及外框架F3的形成过程。扭杆T4相当于扭杆151，由沿其延伸方向的剖面表示。
在第一实施方式的微型结构体的制造方法中，首先，制作如图13A所示的材料基板S7、S8。材料基板S7具有由硅层31、硅层32以及氧化膜35’构成的层叠结构。材料基板S8具有由硅层33、硅层34以及氧化膜35”构成的层叠结构。
硅层31、34由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成。硅层31、34的B掺杂剂的浓度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅层31、34具有(110)面或(100)面向层的面内方向扩展的结晶结构。
硅层32、33由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成。硅层32具有例如1～5μm的厚度，该厚度相当于扭杆T1～T3的厚度。硅层33具有例如1～5μm的厚度，该厚度相当于扭杆T4的厚度。硅层32、33的B掺杂剂的浓度比硅层31、34的高，例如为1×1019atom/cm3或其以上。理想的是，硅层32、33的掺杂剂浓度是硅层31、34的掺杂剂浓度的100倍或其以上。
材料基板S7、S8和第一实施方式相关，参照图3A以及图3B，和上述同样的制作。因此，材料基板S7的硅层32以及材料基板S8的硅层33通过CMP法将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，如图13B所示，在本实施方式中，接合材料基板S7和材料基板S8。材料基板S7和材料基板S8的接合通过经由氧化膜35’以及35”的规定的直接接合而实现。氧化膜35’和氧化膜35”成为一体而构成绝缘层35。绝缘层35的厚度例如为0.2～2μm。
下面，如图13C所示，将硅层31以及硅层34研磨到所希望的厚度。这样一来，制作成具有层叠结构的材料基板S9，该层叠结构由具有导电性的硅层31、32、33、34以及绝缘层35构成。在材料基板S9中，硅层31的厚度例如是50～100μm，硅层32、33的厚度如上所述例如是1～5μm，硅层34的厚度例如是50～100μm，绝缘层35的厚度如上所述例如是0.2～2μm。
下面，如图13D所示，在硅层31上形成反射镜面111，在硅层34上形成外部连接用的电极垫片36(在图1以及图2中未图示)。反射镜面111以及电极垫片36的形成方法分别和第一实施方式的反射镜面111以及电极垫片15的形成方法相同。
下面，如图14A所示，在硅层31上形成氧化膜图形37a，在硅层34上形成氧化膜图形37b。在后述的图14C、图15A以及图15C所示的工序中，氧化膜图形37a用于对在材料基板S9中被加工成反射镜部M、内框架F1、梳齿电极E1、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模。氧化膜图形37b具有对应于内框架F1以及外框架F3的间隔的开口部。
接着，如图14B所示，在硅层31上形成抗蚀图形37c。在下面的图14C所示的工序中，抗蚀图形37c用于对与在硅层32中被加工成扭杆T1～T3的地方对应的硅层31的一部分进行掩模。
接着，如图14C所示，将氧化膜图形37a以及抗蚀图形37c作为掩模，通过DRIE，以规定的深度对硅层31进行蚀刻处理。该规定的深度对应于扭杆T1～T3的厚度、即硅层32的厚度来适当决定。本蚀刻是在硅层21中相比于面内方向在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。该蚀刻处理之后，剥离抗蚀图形37c。
下面，如图14D所示，在硅层34上形成抗蚀图形37d。在下一个工序中，抗蚀图形37d用于对与在硅层33中被加工成扭杆T4的地方对应的硅层34的一部分进行掩模。
形成抗蚀图形37d后，将氧化膜图形37b以及抗蚀图形37d作为掩模，通过DRIE，以规定的深度对硅层34进行蚀刻处理。通过本蚀刻，将对应于应形成在内框架F2(内框架120)和外框架F3(外框架130)之间的空隙的地方除去规定的深度。该规定的深度对应于扭杆T4的厚度、即硅层33的厚度来适当决定。该蚀刻处理之后，剥离抗蚀图形37d。
下面，如图15A所示，将氧化膜图形37a作为掩模，通过DRIE，从硅层31侧到绝缘层35进行蚀刻处理。本蚀刻是在硅层31、32中相比于面内方向在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。由此，在硅层11的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并且形成与来源于硅层31的硅材料31a和绝缘层35连接的预备扭杆T1’～T3’。预备扭杆T1’～T3’来源于硅层32。另外，通过本蚀刻处理，也形成反射镜部M、内框架F1、内框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如图15B所示，将氧化膜图形37b作为掩模，通过DRIE，从硅层34侧直到绝缘层35进行蚀刻处理。本蚀刻是在硅层34中相比于面内方向在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。由此，在硅层33的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并且形成与来源于硅层34的硅材料34a和绝缘层35连接的预备扭杆T4’。预备扭杆T4’来源于硅层33。另外，通过本蚀刻处理，也形成外框架F3的一部分。
下面，如图15C所示，将氧化膜图形37a、37b作为掩模，通过湿式蚀刻法，除去硅材料31a、34a。作为蚀刻液，可以使用第一实施方式的用于除去硅材料11a的上述的蚀刻液。关于该湿式蚀刻的蚀刻速度，因为硅层32、33乃至预备扭杆T1’～T4’相比于硅层31、34乃至硅材料31a、34a极慢，所以在本蚀刻处理中，能够剩下预备扭杆T1’～T4’而适当除去硅材料31a、34a。
下面，如图16A所示，利用CVD法，通过对材料基板S9从氧化膜图形37a、37b的上方形成二氧化硅，从而形成氧化膜37e、37f。氧化膜37e具有保护在绝缘层35的图中上方形成的结构体的表面的功能，氧化膜37f具有保护在绝缘层35的图中下方形成的结构体的表面的功能。
下面，如图16B所示，由氧化膜37e的一部分形成氧化膜图形37g，在后述的图17A所示的工序中，氧化膜37g用于对在材料基板S9中被加工成梳齿电极E1的地方进行掩模。
下面，如图16C所示，由氧化膜37f的一部分形成氧化膜图形37h，在后述的图17B的所示工序中，氧化膜37h用于对在材料基板S9中被加工成梳齿电极E2的地方进行掩模。
下面，如图17A所示，将氧化膜37e以及氧化膜图形37g作为掩模，利用DRIE，从硅层31侧直到绝缘层35进行蚀刻处理。由此形成梳齿电极E1。
下面，如图17B所示，将氧化膜37f以及氧化膜图形37h作为掩模，利用DRIE，从硅层34侧直到绝缘层35进行蚀刻处理。由此，形成梳齿电极E2以及内框架F2的一部分。
下面，如图17C所示，蚀刻除去氧化膜37e、37f、氧化膜图形37g、37h、以及在绝缘层35中露出的地方。通过本蚀刻，除去在绝缘层35中与预备扭杆T1’～T4’连接的地方，形成扭杆T1～T4。
经过以上一系列的工序，形成反射镜部M、扭杆T1～T4、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3。即，制造图1及图2所示的微型反射镜元件X1。
在本实施方式中，在参照图13A制作上述材料基板S7的过程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅层32。因为微型反射镜元件X1的薄壁部、即扭杆T1～T3从这种硅层32以和该硅层32相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。另外，在参照图13A制作上述材料基板S8的过程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅层33。因为微型反射镜元件X1的薄壁部、即扭杆T4从这种硅层33以和该硅层33相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。
扭杆T3和扭杆T4来源于谋求通过绝缘层35适当电分离的不同的导电性硅层而形成。因此，通过本实施方式，在微型反射镜元件X1中，适当选择连接部150所包含的各扭杆151的电连接形式，并且，以各扭杆151不确切地不短路的方式，在内框架120以及外框架130的内部形成导电路径，从而由外框架130对内框架120，可以进行经由多个扭杆151的多个电位传递。因此，可以个别控制对各梳齿电极应赋予的电位的大小。
在图1及图2所示的微型反射镜元件X1中，连接部150所包含的两根扭杆151，在材料基板的面内方向上位置偏移。通过本实施方式的方法形成的两根扭杆151在微型反射镜元件X1中，在材料基板的面内方向上位置偏移，同时在材料基板的厚度方向上也位置偏移。在本发明中，取代它，两根扭杆151在微型反射镜元件X1中，在材料基板的面内方向不位置偏移，只在材料基板的厚度方向少年上位置偏移是可以的。
图18A～图21C表示本发明第四实施方式的微型结构体制造方法的一系列工序。该方法是用于通过微细加工技术制造上述微型反射镜元件X2的一种方法。在图18A～图21C中，通过模型化的一剖面表示图21C所示反射镜部M、扭杆T1～T4、内框架F1、F2、一组梳齿电极E1、E2、以及外框架F3的形成过程。扭杆T4如上所述相当于扭杆151，由沿其延伸方向的剖面表示。
在第四实施方式的微型结构体的制造方法中，首先，制作如图18A所示的材料基板S10、S11。材料基板S10具有由硅层41、硅层42以及氧化膜45’构成的层叠结构。材料基板S11具有由硅层43、硅层44以及氧化膜45”构成的层叠结构。
硅层41、44由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成。硅层41、44的B掺杂剂的浓度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅层41、44具有结晶结构，该结晶结构的(110)面向层的面内方向扩展且具有与该(110)面垂直的两个(111)面。
硅层42、43由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成。硅层42具有例如1～5μm的厚度，该厚度相当于扭杆T1～T3的厚度。硅层43具有例如1～5μm的厚度，该厚度相当于扭杆T4的厚度。硅层42、43的B掺杂剂的浓度比硅层21的浓度高，例如为1×1019atom/cm3或其以上。理想的是，硅层41、44的掺杂剂浓度是硅层41、44的掺杂剂浓度的100倍或其以上。
材料基板S10、S11和第一实施方式相关，参照图3A以及图3B和上述同样的制作。因此，材料基板S10的硅层42以及材料基板S11的硅层43通过利用CMP法将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，如图18B所示，在本实施方式中，将材料基板S10和材料基板S11接合。材料基板S10和材料基板S11以硅层41的两种(111)面的朝向和硅层44的两种(111)面的朝向一致的方式接合。材料基板S10和材料基板S11的接合通过经由氧化膜45’以及45”的规定的直接接合来实现。氧化膜45’和氧化膜45”成为一体而构成绝缘层45。绝缘层45的厚度例如为0.2～2μm。
下面，如图18C所示，将硅层41以及硅层44研磨到所希望的厚度。这样一来，制作成具有层叠结构的材料基板S12，该层叠结构由具有导电性的硅层41、42、43、44以及绝缘层45构成。在材料基板S12中，硅层41的厚度例如是50～100μm，硅层42、43的厚度如上所述例如是1～5μm，硅层44的厚度例如是50～100μm，绝缘层45的厚度如上所述例如是0.2～2μm。
接着，如图18D所示，在硅层41上形成反射镜面211，在硅层44上形成外部连接用的电极垫片46(在图8中未图示)。反射镜面211以及电极垫片46的形成方法分别和第一实施方式的反射镜面111以及电极垫片15的形成方法相同。
下面，如图19A所示，在硅层41上形成氧化膜图形47a，在硅层44上形成氧化膜图形47b。在后述的图19C、图20C以及图21B所示的工序中，氧化膜图形47a用于对在材料基板S12中被加工成反射镜部M、内框架F1、梳齿电极E1、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模。氧化膜图形47a的轮廓沿着构成硅层41的硅结晶材料的两种(111)面。在后述的图20B、图21A以及图21B所示的工序中，氧化膜图形47b用于对在材料基板S12中被加工成梳齿电极E2、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模。氧化膜图形47b的轮廓沿着构成硅层44的硅结晶材料的两种(111)面。
接着，如图19B所示，在硅层41上形成抗蚀图形47c。在下面的图19C所示的工序中，抗蚀图形47c用于对与在硅层42中被加工成扭杆T1～T3的地方对应的硅层41的一部分进行掩模。
接着，如图19C所示，将氧化膜图形47a以及抗蚀图形47c作为掩模，通过DRIE，以规定的深度对硅层41进行蚀刻处理。本蚀刻是在硅层41中相比于面内方向在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。该规定的深度对应于扭杆T1～T3的厚度、即硅层42的厚度来适当决定。该蚀刻处理之后，剥离抗蚀图形47c。
下面，如图20A所示，在硅层44上形成抗蚀图形47d。在下面的图20B所示的工序中，抗蚀图形47d用于对与在硅层43中被加工成扭杆T4的地方对应的硅层44的一部分进行掩模。
下面，如图20B所示，将氧化膜图形47b以及抗蚀图形47d作为掩模，通过DRIE，以规定的深度对硅层44进行蚀刻处理。本蚀刻是在硅层44中相比于面内方向在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。该规定的深度对应于扭杆T4的厚度、即硅层43的厚度来适当决定。该蚀刻处理之后，剥离抗蚀图形47d。
下面，如图20C所示，将氧化膜图形47a作为掩模，通过DRIE，从硅层41侧直到绝缘层45进行蚀刻处理。本蚀刻是在硅层41、42中相比于面内方向在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。由此，在硅层42的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并且形成与来源于硅层41的硅材料41a和绝缘层45连接的预备扭杆T1’～T3’。预备扭杆T1’～T3’来源于硅层42。另外，通过本蚀刻处理，也形成反射镜部M、内框架F1、梳齿电极E1、内框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如图21A所示，将氧化膜图形47b作为掩模，通过DRIE，从硅层44侧直到绝缘层45进行蚀刻处理。本蚀刻是在硅层43、44中相比于面内方向在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。由此，在硅层43的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并且形成与来源于硅层44的硅材料44a和绝缘层45连接的预备扭杆T4’。预备扭杆T4’来源于硅层43。另外，通过本蚀刻处理，也形成梳齿电极E2、内框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
下面，如图21B所示，将氧化膜图形47a、47b作为掩模，通过湿式蚀刻法，除去硅材料41a、44a。作为蚀刻液，可以使用第一实施方式的用于除去硅材料11a的上述的蚀刻液。
关于该湿式蚀刻的蚀刻速度，因为硅层42乃至预备扭杆T1’～T3’相比于硅层41乃至硅材料41a极慢，所以在本蚀刻处理中，能够剩下预备扭杆T1’～T3’而适当除去硅材料21a。
同样，关于该湿式蚀刻的蚀刻速度，因为硅层43乃至预备扭杆T4’相比于硅层44乃至硅材料44a极慢，在本蚀刻处理中，能够剩下预备扭杆T4’而适当除去硅材料44a。
另外，因为反射镜部M、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3的侧面是硅结晶的(111)面，所以在本蚀刻处理中，沿与该面垂直的方向的蚀刻速度极慢，不会产生不当的侵蚀。
下面，如图21C所示，蚀刻除去氧化膜图形47a、47b、以及在绝缘层45中露出的地方。通过本蚀刻，除去在绝缘层45中与预备扭杆T1’～T4’连接的地方，形成扭杆T1～T4。
经过以上一系列的工序，形成反射镜部M、扭杆T1～T4、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3。即，制造图8所示的微型反射镜元件X2。
在本实施方式中，在参照图18A制作上述材料基板S10的过程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅层42。因为微型反射镜元件X2的薄壁部、即扭杆T1～T3从这种硅层42以和该硅层42相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。另外，在参照图18A制作上述材料基板S11的过程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅层43。因为微型反射镜元件X2的薄壁部、即扭杆T4从这种硅层43以和该硅层43相同的厚度形成，所以具有高精度的厚度尺寸。
扭杆T3和扭杆T4来源于谋求通过绝缘层45适当电分离的不同的导电性硅层而形成。因此，通过本实施方式，在微型反射镜元件X2中，适当选择连接部150所包含的各扭杆151的电连接形式，并且，以各扭杆151不确切地不短路的方式，在内框架220以及外框架230的内部形成导电路径，从而由外框架230对内框架120，可以进行经由多个扭杆151的多个电位传递。因此，可以个别控制对各梳齿电极应赋予的电位的大小。
连接部150所包含的两根扭杆251，在图8所示的微型反射镜元件X2中，在材料基板的面内方向上位置偏移。通过本实施方式的方法形成的两根扭杆251在微型反射镜元件X2中，在材料基板的面内方向上位置偏移，同时在材料基板的厚度方向上也位置偏移。在本发明中，取代它，两根扭杆251在微型反射镜元件X2中，在材料基板的面内方向上不位置偏移，可以只在材料基板的厚度方向上位置偏移。
在本实施方式中，用于对在材料基板S12中被加工成反射镜部M、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3的地方进行掩模的氧化膜图形47a、47b的轮廓，沿着存在于构成该材料基板S12的硅材料的结晶结构的两种(111)面。因此，通过将氧化膜图形47a、47b作为掩模利用而进行的蚀刻处理来形成外形的反射镜部M、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3、即反射镜部210、内框架220、梳齿电极210a、210b、221a、221b、222a、222b、232a、232b以及外框架230的侧面相当于该硅材料的结晶结构的(111)面。因此，根据本发明，能够制造具有如图8所示的形状的微型反射镜元件X2。
图22A～图26C表示本发明第五实施方式的微型结构体制造方法的一系列工序。该方法是用于通过微细加工技术制造上述微型反射镜元件X1的一种方法。
在图22A～图26C中，和图3A～图7D相同，通过模型化的一剖面表示反射镜部M、扭杆T1～T3、内框架F1、F2、一组梳齿电极E1、E2、以及外框架F3的形成过程。
在第五实施方式的微型结构体的制造方法中，首先制作如图22A所示的材料基板S13。材料基板S13具有由硅层51以及硅层52构成的层叠结构。
硅层51由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成，具有例如1～5μm的厚度。该厚度相当于扭杆T1～T3的厚度。
硅层52由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成。硅层52的B掺杂剂的浓度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅层52具有(111)面向层的面内方向扩展的结晶结构。
硅层51的B掺杂剂的浓度比硅层52的高，例如为1×1019atom/cm3或其以上。理想的是硅层51的掺杂剂浓度是硅层52的100倍或其以上。
在材料基板S13的制作中，首先直接接合比硅层51厚的硅层51用的第一硅片和具有与硅层52相同厚度的硅层52用的第二硅片。在接合中，使各晶片的接合面物理性或化学性活性化后，按照需要进行加热并使两个晶片粘在一起。接合后，通过化学机械研磨(CMP)法研磨第一硅片，形成具有所希望的厚度的硅层51。通过CMP法，能够对硅层51实现高精度的厚度尺寸。这样一来，制作图22A所示的材料基板S13。
下面，如图22B所示，在本实施方式中，在硅层52的表面形成氧化膜54’。氧化膜54’能通过利用CVD法在硅层52上形成二氧化硅而形成。或者，氧化膜54’能通过利用热氧化法(加热温度：例如900℃)氧化硅层52的表面而形成。
下面，如图22C以及图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包含硅层53和由二氧化硅形成的氧化膜54”，在硅片的一个面上，能通过利用CVD法或热氧化法(加热温度：例如900℃)来形成氧化膜54”而制作。氧化膜54”的厚度例如是0.1～1μm。如图22D所示，氧化膜54’和氧化膜54”成为一体而构成绝缘层54。绝缘层54的厚度例如为0.2～2μm。
下面，如图23A所示，将硅层53研磨到所希望的厚度。这样一来，制作成具有层叠结构的材料基板S15，该层叠结构由具有导电性的硅层51、52、53以及绝缘层54构成。在材料基板S15中，硅层51的厚度如上所述例如是1～5μm，硅层52的厚度例如是50～100μm，硅层53的厚度例如是50～100μm，绝缘层54的厚度如上所述例如是0.2～2μm。
下面，如图23B所示，在材料基板S15的硅层53的表面形成保护膜53a。保护膜53a由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成，具有例如0.1～0.5μm的厚度。保护膜53a的掺杂剂的浓度比硅层53的高，例如为1×1019atom/cm3或其以上。这种保护膜53a能够通过对硅层53表面的杂质离子注入或杂质热扩散来形成。
下面，如图23C所示，在材料基板S15规定的地方形成贯通硅层51、52的孔H’。在孔H’的形成中，首先，在硅层51上形成规定的抗蚀图形。该抗蚀图形具有与孔H’的形成地方对应的开口部。接着，将该抗蚀图形作为掩模，通过DRIE，从硅层51侧直到绝缘层54进行蚀刻处理。
下面，如图23D所示，除去在绝缘层14中，在孔H’露出的地方，形成贯通硅层51、52再加上绝缘层54的孔H。作为除去方法，可以采用湿式蚀刻或干式蚀刻。
下面，如图24A所示，例如利用CVD法，使导电材料P，堆积在孔H的内部以及硅层51的上面。作为导电材料P’，可以采用掺杂了规定的杂质的多硅、或者Cu和W等的金属。
接着，如图24B所示，将堆积在硅层51上的导电材料P’通过CMP法研磨并除去。这样一来，形成埋设在材料基板S15中的塞柱P5、P6。
下面，如图24C所示，在硅层51上形成反射镜面111，在保护膜53a上形成外部连接用的电极垫片55(在图1以及图2中未图示)。反射镜面111以及电极垫片55的形成方法分别和第一实施方式的反射镜面111以及电极垫片15的形成方法相同。
下面，如图24D所示，在硅层51上形成氧化膜图形56a，在保护膜53a上形成氧化膜图形56b。在后述的图26A所示的工序中，氧化膜图形56a用于对在材料基板S15中被加工成反射镜部M、内框架F1、梳齿电极E1、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模。在后述的图26B所示的工序中，氧化膜图形56b用于对在材料基板S15中被加工成梳齿电极E2、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模。
接着，如图25A所示，对材料基板S15，从氧化膜图形56a的上方形成抗蚀图形56c。在下面的图25B所示的工序中，抗蚀图形56c用于对在硅层51中被加工成扭杆T1～T3的地方进行掩模。
接着，如图25B所示，将抗蚀图形56c作为掩模，通过DRIE，从硅层51侧直到绝缘层54进行蚀刻处理。本蚀刻是在硅层51、52中相比于面内方向在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。由此，在硅层51的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并且形成与硅层52连接的预备扭杆T1’～T3’。预备扭杆T1’～T3’来源于硅层51。另外，通过本蚀刻处理，也形成反射镜部M、内框架F1、内框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。本蚀刻处理之后，除去抗蚀图形56c。
下面，如图25C所示，通过湿式蚀刻法，对硅层52进行蚀刻处理。作为蚀刻液，可以使用第一实施方式的用于除去硅材料11a的上述的蚀刻液。通过本蚀刻，除去在硅层52中与预备扭杆T1’～T3’连接的地方，形成扭杆T1～T3。
在本蚀刻处理中，相对于硅层51乃至预备扭杆T1’～T3’的蚀刻速度相比于向构成硅层52的硅结晶材料的<111>方位以外的方位的蚀刻速度极慢。硅层52的(111)面向面内方向扩展。因此，剩下预备扭杆T1’～T3’，同时利用蚀刻液在图面横向侵蚀，能够适当除去该预备扭杆T1’～T3’和绝缘层54之间的硅层52。
另外，相对于保护膜53a的蚀刻速度相比于向构成硅层52的硅结晶材料的<111>方位以外的方位的蚀刻速度极慢。因此，在本蚀刻处理中，保护膜53a能够防止侵蚀硅层53。
接着，如图25D所示，形成保护膜56d。在下面的图26A所示的工序中，保护膜56d主要是用于保护扭杆T1～T3，利用CVD法，通过形成二氧化硅来形成。
下面，如图26A所示，将氧化膜图形56a作为掩模，通过DRIE，从硅层51侧直到绝缘层54进行蚀刻处理。由此，形成梳齿电极E1。
下面，如26B图所示，将氧化膜图形56b作为掩模，通过DRIE，从硅层53侧直到绝缘层54进行蚀刻处理。由此，形成梳齿电极E2、内框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
接着，如图26C所示，蚀刻除去氧化膜图形56a、56b以及在绝缘层54中露出的地方。
经过以上一系列的工序，形成反射镜部M、扭杆T1～T3、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3。即，制造微型反射镜元件X1。在本实施方式中，在参照图22A制作上述材料基板S13的过程中，可以形成具有高精度的厚度尺寸的硅层51。因为微型反射镜元件X1的薄壁部、即扭杆T1～T3从这种硅层51以和该硅层51相同的厚度成形，所以具有高精度的厚度尺寸。
在本实施方式中形成的反射镜部M具有来源于硅层51并与扭杆T1连接的部位和来源于硅层52的部位，这两个部位具有导电性。内框架F1具有来源于硅层51并与扭杆T1连接的部位和来源于硅层52的部位，这两个部位具有导电性。因此，反射镜部M(反射镜部110)和内框架F1(内框架120)经由扭杆T1(扭杆141)电连接。
另外，内框架F2具有来源于硅层11并与扭杆T3连接的部位、来源于硅层52的部位和来源于硅层53的部位。这3个部位具有导电性并且经由塞柱P5电连接。外框架F3具有来源于硅层51并与扭杆T3连接的部位、来源于硅层52的部位和来源于硅层53的部位。这3个部位具有导电性并且经由塞柱P6电连接。因此，在内框架F2(内框架120)中来源于硅层53的部位和在外框架F3(外框架130)中来源于硅层53的部位经由扭杆T3(扭杆151)电连接。
在本实施方式中，关于内框架F2以及外框架F3之间的电连接，也可以不设置塞柱P5或塞柱P6而构成其他的方式。例如，在不设置塞柱P5时，能够电分离在内框架F2中来源于硅层53的部位和在外框架F3中来源于硅层53的部位。
在通过本实施方式的方法而制造的微型反射镜元件X1中，适当选择连接部150所包含的各扭杆151的电连接形式，并且，以各扭杆151不确切地不短路的方式，在内框架120以及外框架130的内部形成导电路径，从而由外框架130对内框架120，可以进行经由多个扭杆151的多个电位传递。因此，可以个别控制对各梳齿电极应赋予的电位的大小。
图27A～图31C表示本发明第六实施方式的微型结构体制造方法的一系列工序。该方法是用于通过微细加工技术制造上述微型反射镜元件X1的一种方法。
在图27A～图31C中，和图3A～图7D相同，通过模型化的一剖面表示反射镜部M、扭杆T1～T3、内框架F1、F2、一组梳齿电极E1、E2、以及外框架F3的形成过程。
在第六实施方式的微型结构体的制造方法中，首先准备如图27A所示的材料基板S16。材料基板S16具有由硅层61、硅层62以及硅层63构成的层叠结构。
硅层61、62由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成，例如具有50～100μm的厚度。硅层61、62的B掺杂剂的浓度例如是1×1017～1×1018atom/cm3。另外，硅层61具有(110)面向层的面内方向扩展的结晶结构。
下面，如图27B所示，在材料基板S16规定的地方形成贯通硅层61的孔H’。在孔H’的形成中，首先，在硅层61上形成规定的抗蚀图形。该抗蚀图形具有与孔H’的形成地方对应的开口部。接着，将该抗蚀图形作为掩模，通过DRIE，从硅层61侧直到绝缘层63进行蚀刻处理。
下面，如图27C所示，除去在绝缘层63中，在孔H’露出的地方，从而形成贯通硅层61再加上绝缘层63的孔H。作为除去方法，可以采用湿式蚀刻或干式蚀刻。
下面，如图27D所示，例如利用CVD法，使导电材料P’堆积在孔H的内部以及硅层61的上面。作为导电材料P’，可以采用掺杂了规定的杂质的多硅、或者Cu、W等的金属。
接着，如图28A所示，将堆积在硅层61上的导电材料P’通过CMP法研磨并除去。这样一来，形成埋设在材料基板S16中的塞柱P7、P8。
下面，如图28B所示，在硅层61上形成氧化膜图形66a。在后述的图28C所示的工序中，氧化膜图形66a用于对在材料基板S16中被加工成反射镜部M、扭杆T1～T3、内框架F1、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模。
接着，如图28C所示，将氧化膜图形66a作为掩模，通过DRIE，以规定的深度对硅层61进行蚀刻处理。该规定的深度对应于应形成的扭杆T1～T3的厚度来适当决定。本蚀刻是在硅层61中相比于面内方向在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。该蚀刻处理之后，除去氧化膜图形66a。
下面，如图28D所示，在硅层61、62的表面形成保护膜61a、62a。保护膜61a、62a由通过掺杂B等的p型杂质而被赋予导电性的硅材料构成，具有例如0.1～1μm的厚度。保护膜61a、62a的掺杂剂的浓度比硅层61、62的高，例如为1×1019atom/cm3或其以上。这种保护膜61a、62a能够通过相对于硅层61、62表面的杂质热扩散来形成。
下面，如图29A所示，在硅层61a上形成反射镜面111，在保护膜62a上形成外部连接用的电极垫片65(在图1以及图2中未图示)。反射镜面111以及电极垫片65的形成方法分别和第一实施方式的反射镜面111以及电极垫片15的形成方法相同。
下面，如图29B所示，相对于材料基板S16，从反射镜部111的上方形成氧化膜图形66b。从电极垫片65的上方形成氧化膜图形66c。在后述的图30C所示的工序中，氧化膜图形66b用于对在材料基板S16中被加工成反射镜部M、内框架F1、梳齿电极E1、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模。在后述的图31B所示的工序中，氧化膜图形66c用于对在材料基板S16中被加工成梳齿电极E2、内框架F2的一部分、以及外框架F3的一部分的地方进行掩模。
接着，如图29C所示，相对于材料基板S16，从氧化膜图形66b的上方形成抗蚀图形66d。在下面的图30A所示的工序中，抗蚀图形66d用于对在硅层61中被加工成扭杆T1～T3的地方进行掩模。
接着，如图30A所示，将抗蚀图形66d作为掩模，通过DRIE，从硅层61侧直到绝缘层63进行蚀刻处理。本蚀刻是在硅层61中相比于面内方向在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性离子蚀刻。由此，形成扭杆T1～T3的侧面。另外，通过本蚀刻处理，也形成反射镜部M、内框架F1、内框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。本蚀刻处理之后，除去抗蚀图形66d。
下面，如图30B所示，通过湿式蚀刻法，对硅层61实施蚀刻处理。作为蚀刻液，可以使用第一实施方式的用于除去硅材料11a的上述的蚀刻液。
在本蚀刻处理中，相对于硅层61a的蚀刻速度相比于向构成硅层61的硅结晶材料的<111>方位以外的方位的蚀刻速度极慢。硅层61的(111)面向面内方向扩展。因此，保护膜61a具有湿式蚀刻停止膜的功能，利用蚀刻液在图面横向进行侵蚀，能够适当除去在硅层61中应加工成扭杆T1～T3的地方和绝缘层63之间的硅材料。构成硅层61的硅结晶材料的(111)面，在与其垂直的方向上具有蚀刻停止功能。其结果是，在本蚀刻处理中，适当形成扭杆T1～T3。
另外，相对于保护膜62a的蚀刻速度相比于向构成硅层61的硅结晶材料的<111>方位以外的方位的蚀刻速度极慢。因此，在本蚀刻处理中，保护膜62a能够防止侵蚀硅层62。
接着，如图30C所示，形成保护膜66e。在下面的图31A所示的工序中，保护膜66e主要是用于保护扭杆T1～T3，利用CVD法，通过形成二氧化硅来形成。
下面，如图31A所示，将氧化膜图形66b作为掩模，通过DRIE，从硅层61侧直到绝缘层63进行蚀刻处理。由此形成梳齿电极E1。
下面，如31B图所示，将氧化膜图形66c作为掩模，通过DRIE，从硅层62侧直到绝缘层63进行蚀刻处理。由此，形成梳齿电极E2、内框架F2的一部分以及外框架F3的一部分。
接着，如图31C所示，蚀刻除去氧化膜图形66b、66c、保护膜66e以及在绝缘层63中露出的地方。
经过以上一系列的工序，形成反射镜部M、扭杆T1～T3、内框架F1、F2、梳齿电极E1、E2以及外框架F3。即，制造微型反射镜元件X1。
在本实施方式中，在参照图28C对上述硅层61的蚀刻处理中，能够高精度的蚀刻除去硅材料直到与应形成的扭杆T1～T3的厚度对应的深度。因为该蚀刻处理的蚀刻深度是比较浅的。微型反射镜元件X1的薄壁部、即扭杆T1～T3，关于深度尺寸通过高精度的蚀刻规定厚度，所以具有高精度的厚度尺寸。
在本实施方式中形成的反射镜部M具有来源于硅层61并与扭杆T1连接的部位，内框架F1具有来源于硅层61并与扭杆T1连接的部位，这两个部位具有导电性。因此，反射镜部M(反射镜部110)和内框架F1(内框架120)经由扭杆T1(扭杆141)电连接。
另外，内框架F2具有来源于硅层61并与扭杆T3连接的部位和来源于硅层62的部位。这2个部位具有导电性并且经由塞柱P7电连接。外框架F3具有来源于硅层61并与扭杆T3连接的部位和来源于硅层62的部位。这2个部位具有导电性并且经由塞柱P8电连接。因此，内框架F2(内框架120)和外框架F3(外框架130)经由扭杆T3(扭杆151)电连接。
在本实施方式中，关于内框架F2以及外框架F3之间的电连接，也可以不设置塞柱P7或塞柱P8而构成其他的方式。例如，在不设置塞柱P7时，能够电分离在内框架F2中来源于硅层62的部位和在外框架F3中来源于硅层62的部位。
在通过本实施方式的方法而制造的微型反射镜元件X1中，适当选择连接部150所包含的各扭杆151的电连接形式，并且，以各扭杆151不确切地不短路的方式，在内框架120以及外框架130的内部形成导电路径，从而由外框架130对内框架120，可以进行经由多个扭杆151的多个电位传递。即，可以个别控制对各梳齿电极应赋予的电位的大小。

Claims (28)

1.一种微型结构体的制造方法，是用于制造具有薄壁部的微型结构体的方法，其特征在于，包括：
通过对包含有由第一导体层以及第二导体层构成的层叠结构的材料基板从上述第一导体层侧进行第一蚀刻处理，以在与上述薄壁部对应的部分残存有上述第一导体层的一部分的方式对该第一导体层进行蚀刻，从而在上述第二导体层形成预备薄壁部的工序，该预备薄壁部在该第二导体层的面内方向具有间隔开的一对侧面，并与上述第一导体层连接，其中，上述第一导体层由导电性硅材料构成；上述第二导体层由导电性硅材料构成，且具有与上述薄壁部的厚度相当的厚度，该第二导体层与上述第一导体层不隔着绝缘层而连接，并且其蚀刻速度比该第一导体层低；
通过从上述第一导体层侧起的第二蚀刻处理，除去上述第一导体层中的在上述预备薄壁部残存的部分而形成薄壁部的工序。
2.如权利要求1所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第一蚀刻处理是在上述第一导体层以及上述第二导体层中相比于面内方向而在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性反应性离子蚀刻。
3.如权利要求1所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第二蚀刻处理是相比于上述第二导体层而在第一导体层示出高的蚀刻速度的湿式蚀刻。
4.如权利要求3所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第二导体层的掺杂剂浓度比上述第一导体层的掺杂剂浓度高。
5.如权利要求1所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第一导体层的导电性硅材料具有如下的结晶结构，即，该结晶结构具有在该第一导体层的面内方向扩展的(110)面和与该(110)面垂直的两个(111)面。
6.一种微型结构体的制造方法，是用于制造具有薄壁部的微型结构体的方法，其特征在于，包括：
通过对包含有由第一导体层、第二导体层、第三导体层、该第二导体层以及第三导体层之间的绝缘层构成的层叠结构的材料基板，经由第一掩模图形、第二掩模图形而从上述第一导体层侧进行第一蚀刻处理，从而对上述第一导体层中的未被上述第一掩模图形和第二掩模图形覆盖的部分进行蚀刻的工序，该第一掩模图形具有用于对在该材料基板中被加工成厚壁部的地方进行掩模的部位，该第二掩模图形用于对与在上述第二导体层中被加工成薄壁部的地方对应的第一导体层的一部分进行掩模，其中，上述第一导体层由导电性硅材料构成；上述第二导体层由导电性硅材料构成，且具有与上述薄壁部的厚度相当的厚度，该第二导体层与上述第一导体层不隔着绝缘层而连接，并且其蚀刻速度比该第一导体层低；上述第三导体层由导电性硅材料构成；
除去上述第二掩模图形后，通过经由上述第一掩模图形而从上述第一导体层侧对上述材料基板进行第二蚀刻处理，对上述第一导体层中的未被上述第一掩模图形覆盖的部分进行蚀刻，从而在上述第二导体层中形成预备薄壁部的工序，该预备薄壁部在该第二导体层的面内方向具有间隔开的一对侧面，并与上述第一导体层以及上述绝缘层连接；
通过从上述第一导体层侧起的第三蚀刻处理，除去上述第一导体层中的在上述预备薄壁部残存的部分的工序；
通过第四蚀刻处理，除去上述绝缘层中的至少与上述预备薄壁部对应的部分，并形成薄壁部的工序。
7.如权利要求6所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第二蚀刻处理是在上述第一导体层以及上述第二导体层中相比于面内方向而在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性反应性离子蚀刻。
8.如权利要求6所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第三蚀刻处理是相比于上述第二导体层而在第一导体层中示出高的蚀刻速度的湿式蚀刻。
9.如权利要求8所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第二导体层的掺杂剂浓度比上述第一导体层的掺杂剂浓度高。
10.如权利要求6所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第一导体层的导电性硅材料具有如下的结晶结构，即，该结晶结构具有在该第一导体层的面内方向扩展的(110)面和与该(110)面垂直且相互交叉的两个(111)面；上述第一掩模图形的轮廓的至少一部分沿着该两个(111)面。
11.如权利要求10所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第三导体层的导电性硅材料具有如下的结晶结构，即，该结晶结构具有在该第三导体层的面内方向扩展的(110)面和与上述第一导体层的上述两个(110)面的任意一个平行且互相交叉的两个(111)面。
12.如权利要求6所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，还包括：通过从上述第一导体层侧起的蚀刻处理，形成了贯通上述第一导体层、上述第二导体层以及上述绝缘层而直到上述第三导体层的孔的工序；通过在该孔中填充导电材料而形成导电连接部的工序。
13.一种微型结构体的制造方法，是用于制造具有第一薄壁部以及第二薄壁部的微型结构体的方法，其特征在于，包括：
通过对包含有由第一导体层、第二导体层、具有与上述第二薄壁部的厚度相当的厚度的第三导体层、与该第三导体层连接并且蚀刻速度比上述第三导体层高的第四导体层、上述第二导体层以及上述第三导体层之间的绝缘层构成的层叠结构的材料基板，经由第一掩模图形以及第二掩模图形而从上述第一导体层侧进行第一蚀刻处理，从而对上述第一导体层中的未被上述第一掩模图形和第二掩模图形覆盖的部分进行蚀刻的工序，该第一掩模图形具有对在该材料基板中被加工成厚壁部的地方进行掩模的部位，该第二掩模图形用于对与在上述第二导体层中被加工成第一薄壁部的地方对应的第一导体层的一部分进行掩模，其中，上述第一导体层由导电性硅材料构成；上述第二导体层由导电性硅材料构成，且具有与上述第一薄壁部的厚度相当的厚度，该第二导体层与上述第一导体层不隔着绝缘层而连接，并且其蚀刻速度比该第一导体层低；上述第三导体层由导电性硅材料构成；上述第四导体层由导电性硅材料构成；
用于对上述材料基板，经由第三掩模图形以及第四掩模图形而从上述第四导体层侧进行第二蚀刻处理，从而对上述第四导体层中的未被上述第三掩模图形和第四掩模图形覆盖的部分进行蚀刻的工序，该第三掩模图形具有对在该材料基板中被加工成厚壁部的地方进行掩模的部位，该第四掩模图形用于对与在上述第三导体层中被加工成第二薄壁部的地方对应的第四导体层的一部分进行掩模；
除去了上述第二掩模图形后，通过对上述材料基板经由上述第一掩模图形而从上述第一导体层侧进行第三蚀刻处理，对上述第一导体层中的未被上述第一掩模图形覆盖的部分进行蚀刻，从而在上述第二导体层中形成第一预备薄壁部的工序，该第一预备薄壁部在该第二导体层的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并与上述第一导体层以及上述绝缘层连接；
除去了上述第四掩模图形后，对上述材料基板经由上述第三掩模图形而从上述第四导体层侧进行第四蚀刻处理，对上述第四导体层中的未被上述第三掩模图形覆盖的部分进行蚀刻，从而在上述第三导体层中形成第二预备薄壁部的工序，该第二预备薄壁部在该第三导体层的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并与上述第四导体层以及上述绝缘层连接；
通过第五蚀刻处理，除去上述第一导体层中的在上述第一预备薄壁部残存的部分，并且除去上述第四导体层中的在上述第二预备薄壁部残存的部分的工序；
通过第六蚀刻处理，除去上述绝缘层中的至少与上述第一预备薄壁部和上述第二预备薄壁部对应的部分来形成第一薄壁部和第二薄壁部的工序。
14.如权利要求13所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第三蚀刻处理是在上述第一导体层以及上述第二导体层中相比于面内方向而在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性反应性离子蚀刻，并且上述第四蚀刻处理是在上述第四导体层以及上述第三导体层中相比于面内方向而在厚度方向上示出高的蚀刻速度的各向异性反应性离子蚀刻。
15.如权利要求13所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第五蚀刻处理是相比于上述第二导体层而在第一导体层中示出高的蚀刻速度、并且相比于上述第三导体层而在第四导体层中示出高的蚀刻速度的湿式蚀刻。
16.如权利要求15所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第二导体层的掺杂剂浓度比上述第一导体层的掺杂剂浓度高，并且上述第三导体层的掺杂剂浓度比上述第四导体层的掺杂剂浓度高。
17.如权利要求13所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第一导体层的导电性硅材料具有如下的结晶结构，即，该结晶结构具有在该第一导体层的面内方向扩展的(110)面和与该(110)面垂直且相互交叉的两个(111)面；上述第一掩模图形的轮廓的至少一部分沿着该两个(111)面。
18.如权利要求17所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第四导体层的导电性硅材料具有如下的结晶结构，即，该结晶结构具有在该第四导体层的面内方向扩展的(110)面、和与上述第一导体层的上述两个(111)面的任意一个平行且互相交叉的两个(111)面；上述第三掩模图形的轮廓的至少一部分沿着上述第四导体层的该两个(111)面。
19.一种微型结构体的制造方法，是用于制造具有薄壁部的微型结构体的方法，其特征在于，包括：
通过对包含有由具有与上述薄壁部的厚度相当的厚度的第一导体层以及第二导体层构成的层叠结构的材料基板，经由用于对在上述第一导体层中被加工成薄壁部的地方进行掩模的掩模图形，而从上述第一导体层侧进行第一蚀刻处理，对上述第一导体层和上述第二导体层中的未被上述掩模图形覆盖的部分进行蚀刻，从而在上述第一导体层中形成预备薄壁部的工序，该预备薄壁部在该第一导体层的面内方向上具有间隔开的一对侧面，并与上述第二导体层连接，其中，上述第一导体层由导电性硅材料构成；上述第二导体层由导电性硅材料构成，且与上述第一导体层不隔着绝缘层而连接，并且，其蚀刻速度比该第一导体层高；
通过从上述第一导体层侧起的第二蚀刻处理，除去上述第二导体层中的在上述预备薄壁部残存的部分的工序。
20.如权利要求19所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第二蚀刻处理是相比于上述第一导体层在第二导体层中示出高的蚀刻速度的湿式蚀刻。
21.如权利要求20所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第一导体层的掺杂剂浓度比上述第二导体层的掺杂剂浓度高。
22.如权利要求19所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述第二导体层的导电性硅材料具有如下的结晶结构，即，该结晶结构具有在该第二导体层的面内方向扩展的(111)面。
23.如权利要求19所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，上述材料基板具有还包含有绝缘层和由导电性硅材料构成的第三导体层的层叠结构，该绝缘层在和上述第一导体层相反一侧与上述第二导体层连接，该第三导体层在和上述第二导体层相反一侧与该绝缘层连接。
24.如权利要求23所述的微型结构体的制造方法，其特征在于，还包括：通过从上述第一导体层侧起的蚀刻处理，形成了贯通上述第一导体层、上述第二导体层以及上述绝缘层而直至上述第三导体层的孔的工序；通过在该孔中填充导电材料而形成导电连接部的工序。
25.一种微型结构体，由包含层叠结构的材料基板形成，该层叠结构包括：由具有结晶结构的导电性硅材料构成的第一导体层，该结晶结构具有在面内方向扩展的(110)面以及与该(110)面垂直且互相交叉的两个(111)面；由相比于该第一导体层而掺杂剂浓度高的导电性硅材料构成的第二导体层，其特征在于，具有：
分别包含第一部位以及第二部位的多个厚壁部，该第一部位具有沿着上述(110)面以及上述两个(111)面的外轮廓，并在上述第一导体层上形成，该第二部位在上述第二导体层上形成，且和上述第一部位连接；
薄壁部，其在上述第二导体层上形成并露出，并且连接所选择的两个厚壁部。
26.如权利要求25所述的微型结构体，其特征在于，上述材料基板具有层叠结构，该层叠机构还包含在和上述第一导体层相反一侧与上述第二导体层连接的绝缘层、在和上述第二导体层相反一侧与该绝缘层连接的第三导体层，该第三导体层由具有结晶结构的导电性硅材料构成，该结晶结构具有在面内方向扩展的(110)面和与上述第一导体层的上述两个(111)面的任意一个平行且互相交叉的两个(111)面，至少一个上述厚壁部还包含有第三部位，该第三部位具有沿着上述第三导体层的上述(110)面以及上述两个(111)面的外轮廓，并在上述第三导体层上形成。
27.如权利要求26所述的微型结构体，其特征在于，还具有用于贯通上述绝缘层并电连接上述第一部位、上述第二部位、以及上述第三部位的导电连接部。
28.如权利要求25所述的微型结构体，其特征在于，上述材料基板具有层叠结构，该层叠机构还包含有在和上述第一导体层相反一侧与上述第二导体层连接的绝缘层、在和上述第二导体层相反一侧与该绝缘层连接的第三导体层、在和上述绝缘层相反一侧与该第三导体层连接的第四导体层，该第四导体层由具有结晶结构的导电性硅材料构成，该结晶结构具有在面内方向扩展的(110)面和与上述第一导体层的上述两个(111)面的任意一个平行且互相交叉的两个(111)面，该第三导体层由相比于上述第四导体层而掺杂剂浓度高的导电性硅材料构成，至少一个上述厚壁部还包含有在上述第三导体层中形成的第三部位和具有沿着上述第四导体层的上述(110)面以及上述两个(111)面的外轮廓并在上述第四导体层形成的第四部位。
CNB038263645A 2003-04-25 2003-04-25 微型结构体的制造方法以及微型结构体 Expired - Fee Related CN100515921C (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2003/005404 WO2004103892A1 (ja) 2003-04-25 2003-04-25 マイクロ構造体の製造方法およびマイクロ構造体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1771191A CN1771191A (zh) 2006-05-10
CN100515921C true CN100515921C (zh) 2009-07-22

Family

ID=32732630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB038263645A Expired - Fee Related CN100515921C (zh) 2003-04-25 2003-04-25 微型结构体的制造方法以及微型结构体

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7833430B2 (zh)
JP (1) JP4150003B2 (zh)
CN (1) CN100515921C (zh)
AU (1) AU2003234993A1 (zh)
TW (1) TW574129B (zh)
WO (1) WO2004103892A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2880127B1 (fr) * 2004-12-29 2007-03-02 Commissariat Energie Atomique Accelerometre micro-usine a peignes capacitifs
JP4919750B2 (ja) * 2006-09-27 2012-04-18 富士通株式会社 マイクロ構造体製造方法およびマイクロ構造体
KR101281166B1 (ko) * 2006-10-17 2013-07-02 삼성전자주식회사 섀도우 마스크와 그 제조방법 및 섀도우 마스크를 이용한박막 형성방법
US7911672B2 (en) * 2006-12-26 2011-03-22 Zhou Tiansheng Micro-electro-mechanical-system micromirrors for high fill factor arrays and method therefore
US7535620B2 (en) * 2007-04-04 2009-05-19 Precisely Microtechnology Corp. Micro-electro-mechanical system micro mirror
JP4809308B2 (ja) * 2007-09-21 2011-11-09 新光電気工業株式会社 基板の製造方法
DE102008003452A1 (de) * 2008-01-08 2009-07-09 Robert Bosch Gmbh Schutzsystem und Verfahren zur Vereinzelung von MEMS-Strukturen
DE102009029201B4 (de) * 2009-09-04 2019-05-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines ein mikro- oder nanostrukuriertes Bauelement umfassenden Bauteils
AU2013294616B2 (en) 2012-07-26 2016-04-28 Apple Inc. Dual-axis scanning mirror
CN105229511B (zh) * 2012-10-23 2018-07-20 苹果公司 微机械器件的制备
JP6467347B2 (ja) * 2013-11-07 2019-02-13 住友精密工業株式会社 半導体装置
US10437046B1 (en) 2014-10-28 2019-10-08 AG Microsystems, INC. Micro electro mechanical system and layered hinge for use in MEMS micromirror having first and second serpentine shapes
DE112021007048T5 (de) * 2021-02-10 2024-02-22 Mitsubishi Electric Corporation Mems-element, optische abtasteinrichtung, abstands-messeinrichtung, sowie herstellungsverfahren für mems-elemente

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5728625A (en) * 1996-04-04 1998-03-17 Lucent Technologies Inc. Process for device fabrication in which a thin layer of cobalt silicide is formed
JPH10190007A (ja) 1996-12-25 1998-07-21 Mitsubishi Materials Corp 半導体慣性センサの製造方法
JPH10270714A (ja) 1997-03-26 1998-10-09 Mitsubishi Materials Corp 半導体慣性センサの製造方法
JP4265016B2 (ja) 1998-05-08 2009-05-20 株式会社デンソー 半導体力学量センサの製造方法
US6287885B1 (en) 1998-05-08 2001-09-11 Denso Corporation Method for manufacturing semiconductor dynamic quantity sensor
US6535318B1 (en) * 1999-11-12 2003-03-18 Jds Uniphase Corporation Integrated optoelectronic devices having pop-up mirrors therein and methods of forming and operating same
JP2002267996A (ja) * 2001-03-13 2002-09-18 Ricoh Co Ltd 光走査装置及びその製造方法
JP4102037B2 (ja) * 2001-04-26 2008-06-18 富士通株式会社 マイクロミラー素子およびその製造方法
JP2003015064A (ja) * 2001-07-04 2003-01-15 Fujitsu Ltd マイクロミラー素子
JP3827977B2 (ja) * 2001-08-20 2006-09-27 富士通株式会社 マイクロミラー素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1771191A (zh) 2006-05-10
TW574129B (en) 2004-02-01
US20060057761A1 (en) 2006-03-16
JP4150003B2 (ja) 2008-09-17
WO2004103892A1 (ja) 2004-12-02
US7833430B2 (en) 2010-11-16
TW200422249A (en) 2004-11-01
AU2003234993A1 (en) 2004-12-13
JPWO2004103892A1 (ja) 2006-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100515921C (zh) 微型结构体的制造方法以及微型结构体
TWI297398B (en) Micro-oscillating element and method of making the same
US7453182B2 (en) Micro oscillating element
JP3827977B2 (ja) マイクロミラー素子の製造方法
US6995495B2 (en) 2-D actuator and manufacturing method thereof
US7439184B2 (en) Method of making comb-teeth electrode pair
US6753638B2 (en) Electrostatic actuator for micromechanical systems
US8049394B2 (en) Micro oscillating comb tooth element with two interesecting oscillation axes
US7943525B2 (en) Method of producing microelectromechanical device with isolated microstructures
US6791731B2 (en) Micro-optical switch and method for manufacturing the same
US7038830B2 (en) Micro-oscillation element
WO2004034126A1 (ja) トーションバーを備えるマイクロ可動素子
EP1932803B1 (en) MEMS device with Z-axis asymetry
JP4364249B2 (ja) マイクロミラー素子およびその製造方法
KR100825626B1 (ko) 마이크로 구조체
EP1544165A2 (en) Method for gyroscope using SMS wafer and gyroscope fabricated by the same
KR100828890B1 (ko) 마이크로 구조체의 제조 방법
JP4565510B2 (ja) マイクロミラー素子の製造方法およびマイクロミラー素子
JP4445027B2 (ja) マイクロミラー素子およびマイクロミラーアレイ
WO2003050889A1 (en) Micro-machine electrostatic actuator, method and system employing same, and fabrication methods thereof
JP2007140558A (ja) マイクロミラー素子およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090722

Termination date: 20200425

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee