JP2002219695A - Fine structure, and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、２つの電極構造体
の間に空間を有する微細構造およびこの製造方法に関す
る。The present invention relates to a fine structure having a space between two electrode structures and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体装置やマイクロマシン装置を作製
するためには、例えば可動させる電極構造の周囲に空間
構造を形成したり、可動させる電極が接触する接点部を
形成することが必要となる。この場合、空間構造を形成
する技術は、必須の要件である。これまで、マイクロマ
シンの可動構造は、ポリシリコンや窒化シリコンもしく
は酸化シリコンを、フッ酸系のウエットエッチングによ
り選択的にエッチングすることで形成していた。2. Description of the Related Art In order to manufacture a semiconductor device or a micromachine device, for example, it is necessary to form a space structure around a movable electrode structure or to form a contact portion with which a movable electrode comes into contact. In this case, the technology for forming the spatial structure is an essential requirement. Heretofore, the movable structure of a micromachine has been formed by selectively etching polysilicon, silicon nitride, or silicon oxide by hydrofluoric acid-based wet etching.
【０００３】しかしながら、これらの材料は、形成温度
が高く、電気抵抗が大きく、また、膜厚を厚くすること
が容易ではないなど、マイクロマシンを実現する上で大
きな障害を有していた。このため、マイクロマシンの可
動構造に用いる材料として、金属（金属膜）を用いるこ
とが望まれている。例えば、犠牲膜上に金属からなる可
動構造を形成し、犠牲膜を除去して可動構造下に可動構
造が可動可能な空間を形成することで、マイクロマシン
が実現できる。[0003] However, these materials have a great obstacle in realizing a micromachine, such as a high forming temperature, a high electric resistance, and a difficulty in increasing the film thickness. Therefore, it is desired to use a metal (metal film) as a material used for the movable structure of the micromachine. For example, a micromachine can be realized by forming a movable structure made of a metal on a sacrificial film and removing the sacrificial film to form a space in which the movable structure can move below the movable structure.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】例えば、図４に示すよ
うに、半導体基板４０１上に、下部電極４０２および金
属からなる柱４０３を形成し、柱４０３の間の空間を有
機材料であるレジスト４０４で充填し、レジスト４０４
上に上部電極４０５を形成する。この後、レジスト４０
４を除去すれば、上部電極４０５下に空間が形成され、
上部電極４０５と下部電極４０２とからなる微細構造が
形成できる。このように空間を形成することで、例えば
上部電極４０５を下方に可動させることも可能となり、
また、上部電極４０５と下部電極４０２との間が非常に
低い誘電率の状態となる。For example, as shown in FIG. 4, a lower electrode 402 and a pillar 403 made of metal are formed on a semiconductor substrate 401, and the space between the pillars 403 is formed by a resist 404 made of an organic material. Filled with resist 404
An upper electrode 405 is formed thereon. After that, the resist 40
If 4 is removed, a space is formed below the upper electrode 405,
A fine structure including the upper electrode 405 and the lower electrode 402 can be formed. By forming the space in this manner, for example, the upper electrode 405 can be moved downward,
In addition, the state between the upper electrode 405 and the lower electrode 402 has a very low dielectric constant.
【０００５】しかしながら、犠牲膜を選択的にエッチン
グ除去するときに、つぎに示すような問題が発生する。
レジスト４０４の除去では、ＣＦ4と酸素ガスとの混合
ガスをエッチングガスとしたドライエッチングにより、
上部電極４０５に形成した開口部４０５ａから、レジス
ト４０４のみを選択的に除去するようにしている。とこ
ろが、このようなドライエッチングにおいては、上記混
合ガスのプラズマのために重合物が新たに形成される。
このため、この重合物が上部電極４０５の下面や下部電
極４０２上面に付着するなど、形成した空間にエッチン
グによる残留物が形成され、所望の空間を実現できない
という問題があった。However, when the sacrificial film is selectively removed by etching, the following problems occur.
In removing the resist 404, dry etching using a mixed gas of CF 4 and oxygen gas as an etching gas is performed.
Only the resist 404 is selectively removed from the opening 405a formed in the upper electrode 405. However, in such dry etching, a polymer is newly formed due to the plasma of the mixed gas.
For this reason, there is a problem that a residue formed by etching is formed in the formed space such that the polymer adheres to the lower surface of the upper electrode 405 and the upper surface of the lower electrode 402, and a desired space cannot be realized.
【０００６】また、上記ドライエッチングでは、酸素ガ
スのプラズマを用いているため、上部電極４０５や下部
電極４０２を構成している金属が酸化されて変質し、例
えば、導電性が低下するなどの問題があった。これは、
上部電極下に形成する空間を大きくするために、厚い犠
牲膜を用いる場合、酸素プラズマによる処理時間が長く
なるため、より顕著な問題となる。以上説明したよう
に、従来では金属からなる微細な可動構造を得ることが
困難であるという問題があった。In the above dry etching, since the plasma of the oxygen gas is used, the metal constituting the upper electrode 405 and the lower electrode 402 is oxidized and deteriorated, and, for example, there is a problem that the conductivity is lowered. was there. this is,
When a thick sacrificial film is used in order to increase the space formed below the upper electrode, the processing time by oxygen plasma becomes longer, which causes a more significant problem. As described above, conventionally, there has been a problem that it is difficult to obtain a fine movable structure made of metal.
【０００７】本発明は、以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、金属からなる２つの部材間
に空間を有する微細構造を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a fine structure having a space between two metal members.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の微細構造は、基
板上に形成された金属からなる下部電極と、この下部電
極周囲に下部電極とは絶縁分離されて配置され下部電極
より高く形成された金属からなる支持部材と、この支持
部材に支持されて下部電極上に所定の間隔をあけて配置
され複数の穴を備えた金属からなる板状の上部電極とを
備えたものである。この発明によれば、金属からなる下
部電極と上部電極の間には、空間が形成されている。The fine structure of the present invention comprises a lower electrode made of a metal formed on a substrate, and a lower electrode disposed around the lower electrode so as to be insulated and separated from the lower electrode. And a plate-shaped upper electrode made of a metal provided with a plurality of holes and arranged at predetermined intervals on the lower electrode supported by the support member. According to the present invention, a space is formed between the lower electrode and the upper electrode made of metal.
【０００９】本発明の他の形態における微細構造は、基
板上に形成された金属からなる下部電極と、この下部電
極周囲に下部電極とは絶縁分離されて配置され下部電極
より高く形成された金属からなる支持部材と、この支持
部材に支持されて下部電極上に所定の間隔をあけて配置
され複数の穴を備えた金属からなる板状の上部電極と、
この上部電極の下部電極に対向する面に接して形成され
た金属からなる接点部とを備えたものである。この発明
によれば、金属からなる下部電極と上部電極の間には、
空間が形成され、上部電極が金属からなる接点部を備え
ている。上記発明において、上部電極は変形可能な材料
から構成してもよく、例えば、下部電極，支持部材，お
よび上部電極は、金から構成されたものであり、また、
接点部は、金から構成されたものである。According to another aspect of the present invention, there is provided a fine structure comprising: a lower electrode made of a metal formed on a substrate; and a metal formed around the lower electrode so as to be insulated and separated from the lower electrode. And a plate-shaped upper electrode made of metal provided with a plurality of holes and arranged at predetermined intervals on the lower electrode supported by the support member,
A contact portion made of metal and formed in contact with a surface of the upper electrode facing the lower electrode. According to the present invention, between the lower electrode and the upper electrode made of metal,
A space is formed, and the upper electrode has a contact portion made of metal. In the above invention, the upper electrode may be made of a deformable material. For example, the lower electrode, the support member, and the upper electrode are made of gold.
The contact portion is made of gold.
【００１０】本発明の微細構造の製造方法は、基板上に
金属からなる下部電極を形成し、この下部電極周囲に下
部電極とは絶縁分離されて配置され下部電極より高い状
態に金属からなる支持部材を形成し、基板上に下部電極
および支持部材を埋め込んだ樹脂からなる犠牲膜を形成
し、この犠牲膜を表面より除去して支持部材の上面を露
出させ、犠牲膜および支持部材の露出した上面上に複数
の穴を備えた金属からなる板状の上部電極を形成し、上
部電極の穴を介して犠牲膜をエッチング除去するもので
ある。In the method of manufacturing a microstructure according to the present invention, a lower electrode made of a metal is formed on a substrate, and the lower electrode is arranged around the lower electrode so as to be insulated and separated from the lower electrode. Forming a member, forming a sacrificial film made of resin in which the lower electrode and the support member are embedded on the substrate, removing the sacrificial film from the surface to expose the upper surface of the support member, and exposing the sacrificial film and the support member. A plate-like upper electrode made of a metal having a plurality of holes is formed on the upper surface, and the sacrificial film is removed by etching through the holes of the upper electrode.
【００１１】本発明の他の形態における製造方法は、基
板上に金属からなる下部電極を形成し、この下部電極周
囲に下部電極とは絶縁分離されて配置され下部電極より
高い状態に金属からなる支持部材を形成し、基板上に下
部電極および支持部材を埋め込んだ樹脂からなる犠牲膜
を形成し、この犠牲膜を表面より除去して支持部材の上
面を露出させ、下部電極の上部に当たる犠牲膜の表面に
凹部を形成し、この凹部内に金属からなるパターンを形
成し、犠牲膜の上，支持部材の露出した上面，およびパ
ターン上に接して複数の穴を備えた金属からなる板状の
上部電極を形成し、上部電極の穴を介して犠牲膜をエッ
チング除去し、上部電極の下部電極対向面にパターンか
らなる接点部を形成するものである。In a manufacturing method according to another aspect of the present invention, a lower electrode made of a metal is formed on a substrate, and the lower electrode is arranged around the lower electrode so as to be insulated from the lower electrode and made of a metal higher than the lower electrode. Forming a support member, forming a sacrificial film made of resin in which the lower electrode and the support member are embedded on the substrate, removing the sacrificial film from the surface to expose the upper surface of the support member, and forming a sacrificial film on the upper portion of the lower electrode; A concave portion is formed in the surface of the substrate, a metal pattern is formed in the concave portion, and a metal plate having a plurality of holes in contact with the upper surface of the sacrificial film, the exposed upper surface of the support member, and the pattern. An upper electrode is formed, and a sacrificial film is removed by etching through a hole of the upper electrode, thereby forming a contact portion made of a pattern on the lower electrode facing surface of the upper electrode.
【００１２】上記発明において、上部電極は変形可能な
材料から構成してもよく、また、パターンは、クロム膜
とこの上に形成された金膜とからなる積層パターンであ
り、犠牲膜のエッチング除去において、積層パターンよ
りクロム膜を除去することで接点部を形成する。また、
犠牲膜は、ポリイミドからなる樹脂、もしくは、ポリベ
ンゾオキサゾール前駆対からなる樹脂である。また、犠
牲膜の除去は、犠牲膜を加熱すると共にオゾン雰囲気に
曝すことで行う。また、犠牲膜の除去とクロム膜の除去
は、犠牲膜を加熱すると共にオゾン雰囲気に曝す。In the above invention, the upper electrode may be made of a deformable material, and the pattern is a laminated pattern of a chromium film and a gold film formed thereon, and the sacrificial film is removed by etching. In the above, the contact portion is formed by removing the chromium film from the laminated pattern. Also,
The sacrificial film is a resin made of polyimide or a resin made of a polybenzoxazole precursor. The removal of the sacrificial film is performed by heating the sacrificial film and exposing it to an ozone atmosphere. The removal of the sacrificial film and the removal of the chromium film are performed by heating the sacrificial film and exposing the film to an ozone atmosphere.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。 ＜実施の形態１＞図１，２は、本発明の実施の形態にお
ける微細構造の製造方法を説明する工程図である。ま
ず、図１（ａ）に示すように、基板１０１上に蒸着法に
より膜厚０．１μｍのチタン膜と膜厚０．１μｍの金膜
との２層膜からなるシード層１０２を形成する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIGS. 1 and 2 are process diagrams illustrating a method for manufacturing a fine structure according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a seed layer 102 composed of a two-layer film of a 0.1 μm-thick titanium film and a 0.1 μm-thick gold film is formed on a substrate 101 by a vapor deposition method.
【００１４】つぎに、図１（ｂ）に示すように、シード
層１０２上に開口部１０３ａを備えた膜厚５μｍ程度の
レジストパターン１０３を形成する。レジストパターン
１０３は、公知のフォトリソグラフィ技術により形成す
る。レジストパターン１０３を形成したら、開口部１０
３ａに露出しているシード層１０２上に、電界メッキに
より金のメッキ膜からなる金属パターン１０４を、膜厚
１μｍ程度に形成する。Next, as shown in FIG. 1B, a resist pattern 103 having an opening 103a and a thickness of about 5 μm is formed on the seed layer 102. The resist pattern 103 is formed by a known photolithography technique. After forming the resist pattern 103, the opening 10
A metal pattern 104 made of a gold plating film is formed to a thickness of about 1 μm on the seed layer 102 exposed at 3a by electroplating.
【００１５】つぎに、レジストパターン１０３を除去し
た後、図１（ｃ）に示すように、新たに開口部１０５ａ
を備えた膜厚５μｍ程度のレジストパターン１０５を形
成する。このとき、レジストパターン１０５により金属
パターン１０４を覆うようにする。レジストパターン１
０５を形成したら、開口部１０５ａに露出しているシー
ド層１０２上に、電界メッキにより金のメッキ膜からな
る金属パターン１０６を、膜厚３μｍ程度に形成する。Next, after removing the resist pattern 103, a new opening 105a is formed as shown in FIG.
Is formed with a thickness of about 5 μm. At this time, the metal pattern 104 is covered with the resist pattern 105. Resist pattern 1
After the formation of the layer 05, a metal pattern 106 made of a gold plating film is formed to a thickness of about 3 μm on the seed layer 102 exposed in the opening 105a by electroplating.
【００１６】つぎに、レジストパターン１０５を除去し
た後、金属パターン１０４および金属パターン１０６を
マスクとして、シード層１０２を選択的にエッチングす
る。このエッチングでは、まず、ヨウ素，ヨウ化アンモ
ニウム，水，エタノールからなるエッチング液を用い、
シード層１０２上層の金を選択的に除去する。次いで、
ＨＦ系のエッチング液を用い、シード層１０２下層のチ
タンを選択的に除去する。なお、金のウエットエッチン
グでは、エッチング速度が毎分０．０５μｍである。Next, after removing the resist pattern 105, the seed layer 102 is selectively etched using the metal pattern 104 and the metal pattern 106 as a mask. In this etching, first, an etching solution composed of iodine, ammonium iodide, water, and ethanol is used.
Gold on the seed layer 102 is selectively removed. Then
Using an HF-based etchant, titanium under the seed layer 102 is selectively removed. In the wet etching of gold, the etching rate is 0.05 μm per minute.
【００１７】この結果、図１（ｄ）に示すように、基板
１０１上に、上層が金からなる下部電極１０４ａと、こ
の下部電極１０４ａとは絶縁分離された支持部材１０６
ａとが形成される。この支持部材１０６ａは、後述する
上部電極を支持するものであり、例えば、基板１０１上
に格子状に形成され、図１（ｇ）の平面図に示すよう
に、格子状の支持部材１０６ａで囲まれた領域の中心部
に複数の下部電極１０４ａが配置されている。なお、支
持部材１０６ａの形状は、格子状に限るものではない。
例えば、底面が正方形の四角柱に形成された支持部材
を、下部電極１０４ａの周辺（例えば４隅の延長線上）
に、複数配置しても良い。As a result, as shown in FIG. 1D, on the substrate 101, a lower electrode 104a of which the upper layer is made of gold, and a supporting member 106 which is insulated and separated from the lower electrode 104a.
a is formed. The support member 106a supports an upper electrode, which will be described later. For example, the support member 106a is formed in a grid on the substrate 101, and is surrounded by the grid-shaped support member 106a as shown in the plan view of FIG. A plurality of lower electrodes 104a are arranged in the center of the region. Note that the shape of the support member 106a is not limited to a lattice shape.
For example, a support member formed in a square pillar having a square bottom is placed around the lower electrode 104a (for example, on an extension of the four corners).
May be arranged in plural.
【００１８】つぎに、図１（ｅ）に示すように、下部電
極１０４ａおよび支持部材１０６ａを覆うように、基板
１０１上に感光性を有する樹脂膜１０７を、回転塗布に
より形成する。ポリイミド膜１０７は、ポジ型の感光性
を有し、例えば、ポリアミド，ポリアミド酸，ポリベン
ゾオキサゾール（もしくはこの前駆対）などのベース樹
脂にポジ型感光剤を付加したものである。ポリベンゾオ
キサゾールをベース樹脂とするポジ型の感光性を有する
樹脂としては、例えば、住友ベークライト株式会社製の
「ＣＲＣ８３００」がある。Next, as shown in FIG. 1E, a photosensitive resin film 107 is formed on the substrate 101 by spin coating so as to cover the lower electrode 104a and the support member 106a. The polyimide film 107 has positive photosensitivity, and is obtained by adding a positive photosensitizer to a base resin such as polyamide, polyamic acid, or polybenzoxazole (or a precursor thereof). As a positive photosensitive resin having polybenzoxazole as a base resin, for example, "CRC8300" manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd. is available.
【００１９】形成した樹脂膜１０７は、約１２０℃とし
たホットプレート上に基板１０１を約４分間程度載置す
ることで、加熱処理を行う。次いで、公知のフォトリソ
グラフィ技術により、支持部材１０６ａ上部の領域に露
光を行い、引き続いて現像処理を行うことで、図１
（ｆ）に示すように、樹脂膜１０７の支持部材１０６ａ
上部が露出する開口部１０７ａが形成された状態とす
る。現像処理の後、樹脂膜１０７は、約３１０℃の温度
の加熱処理を行い、熱硬化した状態とする。The formed resin film 107 is subjected to a heat treatment by placing the substrate 101 on a hot plate at about 120 ° C. for about 4 minutes. Next, the region above the support member 106a is exposed to light by a known photolithography technique, and subsequently, a developing process is performed, whereby the structure shown in FIG.
As shown in (f), the support member 106a of the resin film 107
It is assumed that the opening 107a whose upper part is exposed is formed. After the development process, the resin film 107 is subjected to a heat treatment at a temperature of about 310 ° C. to be in a thermosetting state.
【００２０】つぎに、硬化させた樹脂膜１０７を化学的
機械的研磨によりエッチバックし、図２（ａ）に示すよ
うに、表面が平坦化された犠牲膜１１７を形成する。つ
ぎに、図２（ｂ）に示すように、平坦化して支持部材１
０６ａ上面を露出させた犠牲膜１１７上に、蒸着法によ
り膜厚０．１μｍのチタン膜と膜厚０．１μｍの金膜と
の２層膜からなるシード層１０８を形成する。Next, the cured resin film 107 is etched back by chemical mechanical polishing to form a sacrifice film 117 having a flattened surface as shown in FIG. Next, as shown in FIG.
A seed layer 108 composed of a two-layered film of a 0.1 μm-thick titanium film and a 0.1 μm-thick gold film is formed on the sacrificial film 117 exposing the upper surface of the 06a by an evaporation method.
【００２１】次いで、図２（ｃ）に示すように、メッシ
ュ状の溝を有するレジストパターン１０９を形成し、こ
れら溝底部に露出しているシード層１０８上に、電界メ
ッキ法により金のメッキ膜からなる金属膜１１０を、膜
厚０．４μｍ程度に形成する。次いで、レジストパター
ン１０９を除去した後、メッシュ状のパターンに形成さ
れた金属膜１１０をマスクとし、シード層１０８を選択
的にエッチング除去する。Next, as shown in FIG. 2C, a resist pattern 109 having a mesh-like groove is formed, and a gold plating film is formed on the seed layer 108 exposed at the bottom of the groove by electroplating. Is formed to a thickness of about 0.4 μm. Next, after removing the resist pattern 109, the seed layer 108 is selectively etched away using the metal film 110 formed in a mesh pattern as a mask.
【００２２】このエッチングでは、まず、ヨウ素，ヨウ
化アンモニウム，水，エタノールからなるエッチング液
を用い、シード層１０８上層の金を選択的に除去する。
次いで、ＨＦ系のエッチング液を用い、シード層１０８
下層のチタンを選択的に除去する。なお、金のウエット
エッチングでは、エッチング速度が毎分０．０５μｍで
ある。この結果、図２（ｄ）に示すように、複数の開口
部を備えたメッシュ状の上部電極１１０ａが形成され
る。In this etching, first, gold in the upper layer of the seed layer 108 is selectively removed using an etching solution containing iodine, ammonium iodide, water, and ethanol.
Next, the seed layer 108 is formed using an HF-based etchant.
The lower titanium layer is selectively removed. In the wet etching of gold, the etching rate is 0.05 μm per minute. As a result, as shown in FIG. 2D, a mesh-shaped upper electrode 110a having a plurality of openings is formed.
【００２３】つぎに、上部電極１１０ａまでを形成した
基板１０１を、オゾン雰囲気中で例えば２５０〜３００
℃に加熱することで、上部電極１１０ａの複数の開口部
を介してオゾンを犠牲膜１１７に接触させ、犠牲膜１１
７を除去する。この結果、図２（ｅ）に示すように、上
部電極１１０ａが支持部材１０６ａに支えられた状態
で、上部電極１１０ａ下には空間が形成され、上部電極
１１０ａと下部電極１０４ａとが、空間で離間された状
態の微細構造が形成される。上部電極１１０ａと下部電
極１０４ａとは、空間で離間しているので、これらの間
には、例えば空気という非常に低い誘電率の物質が存在
していることになる。また、上部電極１１０ａを変形可
能なものとすれば、上部電極１１０ａが可動できる状態
となる。Next, the substrate 101 on which the upper electrode 110a is formed is placed in an ozone atmosphere, for example, in the range of 250 to 300.
The ozone is brought into contact with the sacrificial film 117 through the plurality of openings of the upper electrode 110a by heating to
7 is removed. As a result, as shown in FIG. 2E, a space is formed below the upper electrode 110a in a state where the upper electrode 110a is supported by the support member 106a, and the upper electrode 110a and the lower electrode 104a are separated by a space. A spaced apart microstructure is formed. Since the upper electrode 110a and the lower electrode 104a are spaced apart from each other in space, a material having a very low dielectric constant, such as air, exists between them. If the upper electrode 110a is deformable, the upper electrode 110a can be moved.
【００２４】このように、本実施の形態によれば、上部
電極１１０ａ下の犠牲膜を除去するとき、プラズマを用
いることがないので、上部電極１１０ａに対する損傷を
低く抑えることが可能となる。また、オゾンを用いて樹
脂である犠牲膜１１７を灰化させるようにしたので、プ
ラズマを用いる場合のように重合物を生成することが無
く、残留物のない状態で犠牲膜１１７を除去できる。As described above, according to the present embodiment, when removing the sacrificial film under the upper electrode 110a, plasma is not used, so that damage to the upper electrode 110a can be reduced. Further, since the sacrificial film 117, which is a resin, is ashed using ozone, a polymer is not generated unlike the case where plasma is used, and the sacrificial film 117 can be removed without any residue.
【００２５】＜実施の形態２＞つぎに、本発明の他の形
態について説明する。本実施の形態においても、前述し
たように、基板１０１上に下部電極１０４ａ，支持部材
１０６ａを形成し、また、表面が平坦化された犠牲膜１
１７を形成する（図３（ａ））。これは、図１（ａ）〜
図１（ｇ）までと同様にすれば形成できる。次いで、本
実施の形態では、図３（ｂ）に示すように、犠牲膜１１
７の下部電極１０４ａ上の領域に凹部１１７ａを形成す
る。凹部１１７ａは、公知のフォトリソグラフィ技術
と、ＣＦ4および酸素ガスを用いたドライエッチングに
より形成すればよい。また、凹部１１７ａは、以降に示
すシード層と金属膜との膜厚を合わせた深さとする。Second Embodiment Next, another embodiment of the present invention will be described. Also in the present embodiment, as described above, the lower electrode 104a and the support member 106a are formed on the substrate 101, and the sacrificial film 1 having a planarized surface is formed.
17 are formed (FIG. 3A). This is shown in FIGS.
It can be formed in the same manner as in FIG. 1 (g). Next, in the present embodiment, as shown in FIG.
A recess 117a is formed in a region on the lower electrode 104a of No.7. The recess 117a may be formed by a known photolithography technique and dry etching using CF 4 and oxygen gas. The depth of the recess 117a is the sum of the thicknesses of the seed layer and the metal film described below.
【００２６】次いで、蒸着法により膜厚０．１μｍのク
ロム膜と膜厚０．１μｍの金膜との２層膜からなるシー
ド層３０８を形成する。この後、開口部３０９ａを有す
る膜厚５μｍ程度のレジストパターン３０９を形成し、
開口部３０９ａの底面に露出しているシード層３０８上
に、金のメッキ膜からなる金属膜３１０を、膜厚０．５
μｍ程度に形成する。メッキ膜は、電界メッキ法により
形成する。Next, a seed layer 308 composed of a two-layer film of a chromium film having a thickness of 0.1 μm and a gold film having a thickness of 0.1 μm is formed by a vapor deposition method. Thereafter, a resist pattern 309 having a thickness of about 5 μm having an opening 309a is formed.
On the seed layer 308 exposed on the bottom surface of the opening 309a, a metal film 310 made of a gold plating film is
It is formed to about μm. The plating film is formed by an electroplating method.
【００２７】つぎに、図３（ｃ）に示すように、レジス
トパターン３０９を除去した後、金属膜３１０をマスク
としてシード層３０８を選択的にエッチング除去する。
このエッチングでは、まず、ヨウ素，ヨウ化アンモニウ
ム，水，エタノールからなるエッチング液を用い、シー
ド層３０８上層の金を選択的に除去する。次いで、フェ
リシアン化カリウム，水酸化ナトリウム，水からなるエ
ッチング液を用い、シード層３０８下層のクロムを選択
的に除去する。なお、金のウエットエッチングでは、エ
ッチング速度が毎分０．０５μｍであり、クロムのウエ
ットエッチングでは、エッチング速度が毎分０．１μｍ
である。Next, as shown in FIG. 3C, after removing the resist pattern 309, the seed layer 308 is selectively etched away using the metal film 310 as a mask.
In this etching, first, gold in the upper layer of the seed layer 308 is selectively removed using an etching solution containing iodine, ammonium iodide, water, and ethanol. Next, chromium in the lower layer of the seed layer 308 is selectively removed using an etching solution containing potassium ferricyanide, sodium hydroxide, and water. In the wet etching of gold, the etching rate is 0.05 μm / min, and in the wet etching of chromium, the etching rate is 0.1 μm / min.
It is.
【００２８】このエッチングの結果、図３（ｃ）に示す
ように、凹部１１７ａ内にシード層としてのクロム膜と
金膜に上記メッキ膜が積層された接点部３１０ａが形成
される。つぎに、新たな樹脂膜を形成し、これを化学的
機械的研磨によりエッチバックして平坦化することで、
図３（ｄ）に示すように、犠牲膜１１７の凹部１１７ａ
内で、接点部３１０ａの周囲が樹脂膜３１１で埋め込ま
れた状態とする。As a result of this etching, as shown in FIG. 3C, a contact portion 310a in which the chromium film as a seed layer and the gold film are laminated with the plating film is formed in the concave portion 117a. Next, a new resin film is formed, which is etched back by chemical mechanical polishing to be flattened,
As shown in FIG. 3D, a concave portion 117a of the sacrificial film 117 is formed.
Inside, the periphery of the contact portion 310a is buried with the resin film 311.
【００２９】次いで、図２（ｂ）〜図２（ｄ）で示した
ことと同様にしてメッシュ状の上部電極１１０ａを形成
する（図３（ｆ））。この後、基板１０１を、オゾン雰
囲気中で例えば２５０〜３００℃に加熱することで、上
部電極１１０ａの複数の開口部を介してオゾンを犠牲膜
１１７および樹脂膜３１１に接触させ、犠牲膜１１７お
よび樹脂膜３１１を除去する。このオゾン処理では、接
点部３１０ａを構成しているクロム膜がエッチングさ
れ、接点部３１０ａは、金膜が露出した状態となる。Next, a mesh-shaped upper electrode 110a is formed in the same manner as shown in FIGS. 2B to 2D (FIG. 3F). Thereafter, the substrate 101 is heated to, for example, 250 to 300 ° C. in an ozone atmosphere, so that ozone is brought into contact with the sacrifice film 117 and the resin film 311 through the plurality of openings of the upper electrode 110a. The resin film 311 is removed. In this ozone treatment, the chromium film forming the contact portion 310a is etched, and the contact portion 310a is in a state where the gold film is exposed.
【００３０】犠牲膜１１７を除去することで、図３
（ｇ）に示すように、上部電極１１０ａが支持部材１０
６ａに支えられた状態で、上部電極１１０ａ下には空間
が形成され、上部電極１１０ａと下部電極１０４ａとが
空間で離間された状態の微細構造が形成される。この実
施の形態においても、上部電極１１０ａと下部電極１０
４ａとは、空間で離間しているので、これらの間には、
例えば空気という非常に低い誘電率の物質が存在してい
ることになる。また、上部電極１１０ａを変形可能なも
のとすれば、上部電極１１０ａが可動できる状態とな
る。また、本実施の形態によれば、上部電極１１０ａ
の、下部電極１０４ａに対向する面に、金からなる接点
部３１０ａが形成された状態が得られる。By removing the sacrificial film 117, FIG.
As shown in (g), the upper electrode 110a is
A space is formed below the upper electrode 110a while being supported by the 6a, and a fine structure is formed in a state where the upper electrode 110a and the lower electrode 104a are separated by a space. Also in this embodiment, upper electrode 110a and lower electrode 10
4a is spaced apart from the space, so that
For example, air has a very low dielectric constant. If the upper electrode 110a is deformable, the upper electrode 110a can be moved. Further, according to the present embodiment, upper electrode 110a
A state is obtained in which the contact portion 310a made of gold is formed on the surface facing the lower electrode 104a.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
微細構造を構成する部材に金属を用いることができるよ
うになり、金属からなる２つの部材間に空間を有する微
細構造を容易に製造できるようになるという優れた効果
が得られる。As described above, according to the present invention,
A metal can be used as a member constituting the microstructure, and an excellent effect that a microstructure having a space between two metal members can be easily manufactured can be obtained.
【図１】 本発明の実施の形態における微細構造の製造
方法を説明する工程図である。FIG. 1 is a process chart illustrating a method for manufacturing a fine structure according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図１に続く、微細構造の製造方法を説明する
工程図である。FIG. 2 is a process drawing illustrating a method for manufacturing a microstructure, following FIG. 1;
【図３】 本発明の他の形態における微細構造の製造方
法を説明する工程図である。FIG. 3 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a microstructure according to another embodiment of the present invention.
【図４】 従来よりある微細構造の製造方法を説明する
ための模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a conventional method for manufacturing a fine structure.
１０１…基板、１０２…シード層、１０３…レジストパ
ターン、１０３ａ…開口部、１０４…金属パターン、１
０４ａ…下部電極、１０５…レジストパターン、１０５
ａ…開口部、１０６…金属パターン、１０６ａ…支持部
材、１０７…樹脂膜、１０７ａ…開口部、１０８…シー
ド層、１０９…レジストパターン、１１０…金属膜、１
１０ａ…上部電極、１１７…犠牲膜。101: substrate, 102: seed layer, 103: resist pattern, 103a: opening, 104: metal pattern, 1
04a: lower electrode, 105: resist pattern, 105
a: opening, 106: metal pattern, 106a: support member, 107: resin film, 107a: opening, 108: seed layer, 109: resist pattern, 110: metal film, 1
10a: upper electrode, 117: sacrificial film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 昇男 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 久良木 億 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 4K057 WA10 WB01 WE07 WE30 WN01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Norio Sato 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Billion Kuragi 2-chome Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 1 Nippon Telegraph and Telephone Corporation F term (reference) 4K057 WA10 WB01 WE07 WE30 WN01
Claims (14)
極と、 この下部電極周囲に前記下部電極とは絶縁分離されて配
置され前記下部電極より高く形成された金属からなる支
持部材と、 この支持部材に支持されて前記下部電極上に所定の間隔
をあけて配置され複数の穴を備えた金属からなる板状の
上部電極とを備えたことを特徴とする微細構造。A lower electrode made of a metal formed on a substrate; a support member made of a metal formed so as to be insulated and separated from the lower electrode around the lower electrode and formed higher than the lower electrode; A fine structure comprising: a plate-shaped upper electrode made of a metal provided with a plurality of holes and supported by a support member and arranged at predetermined intervals on the lower electrode.
極と、 この下部電極周囲に前記下部電極とは絶縁分離されて配
置され前記下部電極より高く形成された金属からなる支
持部材と、 この支持部材に支持されて前記下部電極上に所定の間隔
をあけて配置され複数の穴を備えた金属からなる板状の
上部電極と、 この上部電極の前記下部電極に対向する面に接して形成
された金属からなる接点部とを備えたことを特徴とする
微細構造。2. A lower electrode made of a metal formed on a substrate, and a supporting member made of a metal formed above the lower electrode and insulated and separated from the lower electrode around the lower electrode. A plate-like upper electrode made of metal supported by a support member and arranged on the lower electrode at a predetermined interval and having a plurality of holes, and formed in contact with a surface of the upper electrode facing the lower electrode. And a contact portion made of a metal.
て、 前記上部電極は、変形可能な板状の金属から構成された
ものであることを特徴とする微細構造。3. The microstructure according to claim 1, wherein the upper electrode is made of a deformable plate-shaped metal.
る工程と、 この下部電極周囲に前記下部電極とは絶縁分離されて配
置され前記下部電極より高い状態に金属からなる支持部
材を形成する工程と、 前記基板上に前記下部電極および前記支持部材を埋め込
んだ樹脂からなる犠牲膜を形成する工程と、 この犠牲膜を表面より除去して前記支持部材の上面を露
出させる工程と、 前記犠牲膜および前記支持部材の露出した上面上に複数
の穴を備えた金属からなる板状の上部電極を形成する工
程と、 前記上部電極の穴を介して前記犠牲膜をエッチング除去
する工程とを備えたことを特徴とする微細構造の製造方
法。4. A step of forming a lower electrode made of metal on a substrate, and forming a supporting member made of metal around the lower electrode so as to be insulated from the lower electrode and higher than the lower electrode. Forming a sacrificial film made of resin in which the lower electrode and the support member are embedded on the substrate; removing the sacrificial film from a surface to expose an upper surface of the support member; Forming a plate-shaped upper electrode made of metal having a plurality of holes on the exposed upper surface of the film and the supporting member; and etching and removing the sacrificial film through the holes of the upper electrode. A method for producing a fine structure, characterized in that:
る工程と、 この下部電極周囲に前記下部電極とは絶縁分離されて配
置され前記下部電極より高い状態に金属からなる支持部
材を形成する工程と、 前記基板上に前記下部電極および前記支持部材を埋め込
んだ樹脂からなる犠牲膜を形成する工程と、 この犠牲膜を表面より除去して前記支持部材の上面を露
出させる工程と、 前記下部電極の上部に当たる前記犠牲膜の表面に凹部を
形成する工程と、 この凹部内に金属からなるパターンを形成する工程と、 前記犠牲膜の上，前記支持部材の露出した上面，および
前記パターン上に接して複数の穴を備えた金属からなる
板状の上部電極を形成する工程と、 前記上部電極の穴を介して前記犠牲膜をエッチング除去
し、前記上部電極の前記下部電極対向面に前記パターン
からなる接点部を形成する工程とを備えたことを特徴と
する微細構造の製造方法。5. A step of forming a lower electrode made of a metal on a substrate, and forming a supporting member made of a metal around the lower electrode so as to be insulated from the lower electrode and higher than the lower electrode. Forming a sacrificial film made of resin in which the lower electrode and the support member are embedded on the substrate; removing the sacrificial film from a surface to expose an upper surface of the support member; Forming a concave portion on the surface of the sacrificial film corresponding to the upper portion of the electrode; forming a metal pattern in the concave portion; and forming a pattern on the sacrificial film, the exposed upper surface of the support member, and the pattern A step of forming a plate-shaped upper electrode made of a metal having a plurality of holes in contact therewith; and etching away the sacrificial film through the holes of the upper electrode to form a lower electrode of the upper electrode. Method for manufacturing a microstructure characterized by comprising a step of forming a contact portion formed of the pattern on the facing surface.
方法において、 前記上部電極は、変形可能な板状の金属から構成された
ものであることを特徴とする微細構造の製造方法。6. The method according to claim 4, wherein the upper electrode is made of a deformable plate-shaped metal.
て、 前記パターンは、クロム膜とこの上に形成された金膜と
からなる積層パターンであり、 前記犠牲膜のエッチング除去において、前記積層パター
ンより前記クロム膜を除去することで前記接点部を形成
することを特徴とする微細構造の製造方法。7. The method for manufacturing a microstructure according to claim 5, wherein the pattern is a laminated pattern including a chromium film and a gold film formed thereon, and the etching is performed to remove the sacrificial film. A method for manufacturing a fine structure, wherein the contact portion is formed by removing the chromium film from a pattern.
構造の製造法において、 前記犠牲膜は、ポリイミドからなる樹脂であることを特
徴とする微細構造の製造方法。8. The method for manufacturing a fine structure according to claim 3, wherein the sacrificial film is a resin made of polyimide.
構造の製造法において、 前記犠牲膜は、ポリベンゾオキサゾール前駆対からなる
樹脂であることを特徴とする微細構造の製造方法。9. The method for manufacturing a microstructure according to claim 3, wherein the sacrificial film is a resin composed of a polybenzoxazole precursor.
細構造の製造法において、 前記犠牲膜の除去は、前記犠牲膜を加熱すると共にオゾ
ン雰囲気に曝すことで行うことを特徴とする微細構造の
製造方法。10. The method of manufacturing a microstructure according to claim 3, wherein the removal of the sacrificial film is performed by heating the sacrificial film and exposing the sacrificial film to an ozone atmosphere. Manufacturing method of microstructure.
いて、 前記犠牲膜の除去と前記クロム膜の除去は、前記犠牲膜
を加熱すると共にオゾン雰囲気に曝すことで同時に行う
ことを特徴とする微細構造の製造方法。11. The method for manufacturing a microstructure according to claim 7, wherein the removal of the sacrificial film and the removal of the chromium film are performed simultaneously by heating the sacrificial film and exposing the sacrificial film to an ozone atmosphere. Manufacturing method of microstructure.
おいて、 前記下部電極，支持部材，および上部電極は、金から構
成されたものであることを特徴とする微細構造。12. The microstructure according to claim 1, wherein the lower electrode, the support member, and the upper electrode are made of gold.
とする微細構造。13. The microstructure according to claim 2, wherein said contact portion is made of gold.
微細構造の製造法において、 前記下部電極，支持部材，および上部電極は、金から構
成したものであることを特徴とする微細構造の製造方
法。14. The microstructure manufacturing method according to claim 3, wherein the lower electrode, the support member, and the upper electrode are made of gold. Manufacturing method.
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- 2001-01-23 JP JP2001014331A patent/JP3706310B2/en not_active Expired - Lifetime
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