JP2024045392A - ダマシン配線構造及びアクチュエータ装置 - Google Patents

ダマシン配線構造及びアクチュエータ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】信頼性の高いダマシン配線構造及びアクチュエータ装置を提供する。【解決手段】ダマシン配線構造は、溝部が設けられた主面を有するベースと、溝部の内面上に設けられた第１部分、及び、第１部分と一体的に形成され、主面上に設けられた第２部分を有する絶縁層と、絶縁層の第１部分上に設けられた金属層と、溝部内に埋め込まれ、金属層に接合された配線部と、絶縁層の第２部分、金属層の端部、及び配線部を覆うように設けられたキャップ層と、を備える。絶縁層における第１部分と第２部分との境界部分のベースとは反対側の表面は、配線部の延在方向から見た場合に、主面に垂直な方向に対して傾斜した傾斜面を含んでいる。【選択図】図４

Description

本開示の一側面は、ダマシン配線構造、アクチュエータ装置、及びダマシン配線構造の製造方法に関する。
従来、溝部内に金属材料を埋め込むことにより配線部が形成されたダマシン配線構造が知られている（例えば特許文献１参照）。このようなダマシン配線構造では、溝部の内面上に金属層が設けられており、配線部は当該金属層に接合している。
特開平６－８４８９６号公報
上述したようなダマシン配線構造では、配線部及び金属層に応力が作用する場合がある。例えば、磁界との相互作用によってコイルに作用するローレンツ力を利用したアクチュエータ装置のコイルにダマシン配線構造を適用した場合、配線部及び金属層には配線部の延在方向に垂直な方向の応力が作用する。一方、上述したようなダマシン配線構造では、配線部の表面及び金属層の端部を覆うようにキャップ層が設けられる場合がある。そのようなダマシン配線構造において配線部及び金属層に応力が作用した場合、キャップ層のうち配線部及び金属層と接触する部分に応力が集中し、当該部分に剥離や損傷が生じるおそれがある。
そこで、本開示の一側面は、信頼性の高いダマシン配線構造及びアクチュエータ装置、並びにそのようなダマシン配線構造を得ることができるダマシン配線構造の製造方法を提供することを目的とする。
本開示の一側面に係るダマシン配線構造は、溝部が設けられた主面を有するベースと、溝部の内面上に設けられた第１部分、及び、第１部分と一体的に形成され、主面上に設けられた第２部分を有する絶縁層と、絶縁層の第１部分上に設けられた金属層と、溝部内に埋め込まれ、金属層に接合された配線部と、絶縁層の第２部分、金属層の端部、及び配線部を覆うように設けられたキャップ層と、を備え、絶縁層における第１部分と第２部分との境界部分のベースとは反対側の表面は、配線部の延在方向から見た場合に、主面に垂直な方向に対して傾斜した傾斜面を含んでおり、金属層の端部は、キャップ層と傾斜面との間に入り込んでおり、端部においては、キャップ層に沿った第１表面と傾斜面に沿った第２表面とが鋭角を成している。
このダマシン配線構造では、絶縁層が、溝部の内面上に設けられた第１部分、及び、第１部分と一体的に形成され、主面上に設けられた第２部分を有しており、キャップ層が、絶縁層の第２部分、金属層の端部、及び配線部を覆うように設けられている。これにより、例えば絶縁層が第１部分のみを有している場合と比べて、応力が集中し易い箇所を少なくすることができる。更に、絶縁層における第１部分と第２部分との境界部分のベースとは反対側の表面が傾斜面を含んでおり、金属層の端部が、キャップ層と当該傾斜面との間に入り込んでいる。そして、当該端部においては、キャップ層に沿った第１表面と傾斜面に沿った第２表面とが鋭角を成している。これにより、キャップ層に応力が集中的に作用するのを抑制することができる。以上により、このダマシン配線構造では、信頼性が高められている。
キャップ層の厚さは、絶縁層の厚さよりも厚くてもよい。この場合、キャップ層の強度を高めることができ、信頼性を一層高めることができる。
キャップ層のうち金属層の端部の第１表面に接触する部分と、絶縁層のうち金属層の端部の第２表面に接触する部分とは、互いに同一の材料によって構成されていてもよい。この場合、キャップ層と金属層の端部との接触部分の近傍においてキャップ層と絶縁層との間の接合強度を高めることができ、信頼性をより一層高めることができる。
絶縁層は、酸化膜からなる第１層と、窒化膜からなり、第１層上に設けられた第２層と、を有していてもよい。この場合、酸化膜からなる第１層に傾斜形状を容易に形成し得るため、傾斜面の形成を容易化することができる。
ベースにおける主面と溝部との境界部分には、延在方向から見た場合に、主面に垂直な方向に対して傾斜した境界面が設けられていてもよい。この場合、傾斜面の形成を一層容易化することができる。
傾斜面は、凸状に湾曲していてもよい。この場合、キャップ層に応力が集中的に作用するのをより確実に抑制することができる。
金属層の端部における第２表面とは反対側の第３表面は、延在方向から見た場合に、主面に垂直な方向に対して傾斜しており、配線部の一部は、キャップ層と第３表面との間に入り込んでいてもよい。この場合、配線部により金属層の端部を抑えることができ、金属層からキャップ層に作用する応力を低減することができる。更に、配線部の当該一部の主面に垂直な方向における厚さが薄くなるため、配線部からキャップ層に作用する応力を低減することができる。
金属層の端部の主面に平行な方向における厚さは、金属層における端部以外の部分の厚さよりも厚くてもよい。この場合、金属層の端部とキャップ層との接触面積を大きくすることができ、金属層からキャップ層に作用する応力をより好適に分散させることができる。
金属層の端部の主面に平行な方向における厚さは、端部の先端に近づくにつれて漸増していてもよい。この場合、金属層の端部とキャップ層との接触面積を一層大きくすることができ、金属層からキャップ層に作用する応力をより一層好適に分散させることができる。
配線部におけるキャップ層と接触する第１接触面は、絶縁層におけるキャップ層と接触する第２接触面に対して、溝部の底部側に位置していてもよい。この場合、応力が集中し易い箇所を一層少なくすることができる。更に、金属層の端部とキャップ層との接触面積をより一層大きくすることができ、金属層からキャップ層に作用する応力をより一層好適に分散させることができる。
キャップ層の厚さは、主面に垂直な方向における第１接触面と第２接触面との間の距離よりも大きくてもよい。この場合、キャップ層の強度を一層高めることができる。
キャップ層の厚さは、主面に垂直な方向における第１接触面と第２接触面との間の距離よりも小さくてもよい。この場合、配線部からキャップ層に作用する応力を一層低減することができる。
溝部は、主面に垂直な方向から見た場合に、渦巻き状に延在していてもよい。このような場合でも、高い信頼性を得ることができる。
溝部における互いに隣り合う部分の間の間隔は、溝部の幅よりも小さくてもよい。この場合、配線のピッチ（間隔）を狭くすることができ、省スペース化を図ることができる。
溝部の幅は、溝部の深さよりも小さくてもよい。この場合、省スペース化、及び配線の低抵抗化を図ることができる。
ベースは、主面とは反対側の反対面を有し、主面に垂直な方向における溝部の底部と反対面との間の距離は、溝部の深さよりも大きくてもよい。この場合、ベースの強度を高めることができ、信頼性をより一層高めることができる。
本開示の一側面に係るアクチュエータ装置は、上記ダマシン配線構造を備えるアクチュエータ装置であって、支持部と、支持部において揺動可能となるように支持された可動部と、ダマシン配線構造を有し、支持部及び可動部の少なくとも一方に設けられたコイルと、コイルに作用する磁界を発生させる磁界発生部と、を備える。このアクチュエータ装置では、配線部の延在方向に垂直な方向の応力が配線部及び金属層に作用するが、上述した理由により、信頼性を高めることができる。
本開示の一側面に係るダマシン配線構造の製造方法は、溝部が設けられた主面を有するベース上に、溝部の内面上に設けられた第１部分、及び、第１部分と一体的に形成され、主面上に設けられた第２部分を有する絶縁層を形成する第１ステップと、第１ステップの後に、絶縁層の第１部分及び第２部分上に金属層を形成する第２ステップと、第２ステップの後に、溝部内に埋め込まれると共に金属層に接合されるように、金属層上に配線部を形成する第３ステップと、第３ステップの後に、絶縁層の第２部分が露出するように、化学機械研磨により、第２部分上の金属層及び配線部を除去して平坦化する第４ステップと、第４ステップの後に、絶縁層の第２部分、金属層の端部、及び配線部を覆うようにキャップ層を形成する第５ステップと、を備え、第１ステップでは、絶縁層における第１部分と第２部分との境界部分のベースとは反対側の表面が、配線部の延在方向から見た場合に、主面に垂直な方向に対して傾斜した傾斜面を含む絶縁層を形成する。このダマシン配線構造の製造方法によれば、上述したような信頼性の高いダマシン配線構造を得ることができる。
第２ステップでは、スパッタリングにより金属層を形成してもよい。この場合、主面に平行な方向における金属層の端部の厚さを端部の先端に向かうにつれて漸増させることができ、金属層の端部とキャップ層との接触面積を大きくすることができる。
本開示の一側面によれば、信頼性の高いダマシン配線構造及びアクチュエータ装置、並びにそのようなダマシン配線構造を得ることができるダマシン配線構造の製造方法を提供できる。
実施形態に係るアクチュエータ装置の平面図である。 図１のII－II線断面図である。 図２の拡大図である。 図３の拡大図である。 （ａ）及び（ｂ）は、ダマシン配線構造の製造方法を説明するための断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、ダマシン配線構造の製造方法を説明するための断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、ダマシン配線構造の製造方法を説明するための断面図である。 第１変形例に係るダマシン配線構造の断面図である。 第２変形例に係るダマシン配線構造の断面図である。 （ａ）は、第３変形例に係るダマシン配線構造の断面図であり、（ｂ）は、第４変形例に係るダマシン配線構造の断面図である。
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
［ミラー装置の構成］
図１に示されるように、ミラー装置（アクチュエータ装置）１は、支持部２と、第１可動部３と、第２可動部（支持部）４と、一対の第１連結部５，６と、一対の第２連結部７，８と、磁界発生部９と、を備えている。支持部２、第１可動部３、第２可動部４、第１連結部５，６及び第２連結部７，８は、例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板等の半導体基板によって一体的に形成されている。つまり、ミラー装置１は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスとして構成されている。
ミラー装置１では、互いに直交する第１軸線Ｘ１及び第２軸線Ｘ２の周りに、ミラー面（光学面）１０を有する第１可動部３が揺動させられる。ミラー装置１は、例えば、光通信用光スイッチ、光スキャナ等に用いられ得る。磁界発生部９は、例えば、ハルバッハ配列がとられた永久磁石等によって構成されている。磁界発生部９は、後述するコイル２１，２２に作用する磁界を発生させる。
支持部２は、例えば、平面視において四角形状の外形を有し、枠状に形成されている。支持部２は、磁界発生部９に対してミラー面１０に垂直な方向における一方側に配置されている。第１可動部３は、磁界発生部９から離間した状態で、支持部２の内側に配置されている。なお、「平面視」とは、ミラー面１０に垂直な方向から見た場合を意味し、換言すれば、後述する基板３０の主面３１に垂直な方向から見た場合を意味する。
第１可動部３は、配置部３ａと、配置部３ａを囲む枠部３ｂと、配置部３ａと枠部３ｂとを互いに連結する複数（この例では４つ）の連結部３ｃと、を有している。配置部３ａは、例えば、平面視において円形状に形成されている。配置部３ａにおける磁界発生部９とは反対側の表面には、例えば、円形状のミラー面１０が設けられている。ミラー面１０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム系合金、銀、銀系合金、金、誘電体多層膜等からなる反射膜によって構成されている。
枠部３ｂは、例えば、平面視において四角形状の外形を有し、枠状に形成されている。複数の連結部３ｃは、第１軸線Ｘ１上における配置部３ａの両側、及び第２軸線Ｘ２上における配置部３ａの両側に配置され、第１軸線Ｘ１上又は第２軸線Ｘ２上において配置部３ａと枠部３ｂとを互いに連結している。
第２可動部４は、例えば、平面視において四角形状の外形を有し、枠状に形成されている。第２可動部４は、磁界発生部９から離間した状態で、第１可動部３を囲むように支持部２の内側に配置されている。
第１連結部５，６は、第１軸線Ｘ１上における第１可動部３の両側に配置されている。各第１連結部５，６は、第１可動部３が第１軸線Ｘ１周りに揺動可能となるように、第１軸線Ｘ１上において第１可動部３と第２可動部４とを互いに連結している。各第１連結部５，６は、例えば、第１軸線Ｘ１に沿って直線状に延在している。
第２連結部７，８は、第１軸線Ｘ１上における第２可動部４の両側に配置されている。各第２連結部７，８は、第２可動部４が第２軸線Ｘ２周りに揺動可能となるように、第２軸線Ｘ２上において第２可動部４と支持部２とを互いに連結している。各第２連結部７，８は、例えば、第２軸線Ｘ２に沿って直線状に延在している。
ミラー装置１は、コイル２１，２２と、複数の配線１２，１３，１４，１５と、複数の電極パッド２５，２６，２７，２８と、を更に備えている。コイル２１は、例えば、第１可動部３の枠部３ｂに埋め込まれており、平面視において渦巻き状に延在している。コイル２２は、例えば、第２可動部４に埋め込まれており、平面視において渦巻き状に延在している。各コイル２１，２２は、例えば銅等の金属材料によって構成されている。
複数の電極パッド２５，２６，２７，２８は、支持部２に設けられている。配線１２は、コイル２１の一端と電極パッド２５とを電気的に接続している。配線１２は、コイル２１の一端から第１連結部５、第２可動部４及び第２連結部７を介して電極パッド２５に延在している。配線１３は、コイル２１の他端と電極パッド２６とを電気的に接続している。配線１３は、コイル２１の他端から第１連結部６、第２可動部４及び第２連結部８を介して電極パッド２６に延在している。
配線１４は、コイル２２の一端と電極パッド２７とを電気的に接続している。配線１４は、コイル２２の一端から第２連結部８を介して電極パッド２７に延在している。配線１５は、コイル２２の他端と電極パッド２８とを電気的に接続している。配線１５は、コイル２２の他端から第２連結部７を介して電極パッド２８に延在している。
以上のように構成されたミラー装置１では、電極パッド２７，２８及び配線１４，１５を介してコイル２２にリニア動作用の駆動信号が入力されると、磁界発生部９が発生する磁界との相互作用によってコイル２２にローレンツ力が作用する。当該ローレンツ力と第２連結部７，８の弾性力とのつり合いを利用することで、第２軸線Ｘ２周りにミラー面１０（第１可動部３）を第２可動部４と共にリニア動作させることができる。
一方、電極パッド２５，２６及び配線１２，１３を介してコイル２１に共振動作用の駆動信号が入力されると、磁界発生部９が発生する磁界との相互作用によってコイル２１にローレンツ力が作用する。当該ローレンツ力に加え、共振周波数での第１可動部３の共振を利用することで、第１軸線Ｘ１周りにミラー面１０（第１可動部３）を共振動作させることができる。
［ダマシン配線構造］
図２、図３及び図４を参照しつつ、コイル２１，２２が有するダマシン配線構造１００について説明する。コイル２１，２２の構成は互いに同一であるので、以下ではコイル２２について説明し、コイル２１についての説明を省略する。
上述したように、コイル２２は、第２可動部４に設けられている。第２可動部４は、例えば、基板（ベース）３０の第１シリコン層８１によって構成されている。基板３０は、例えば、第１シリコン層８１及び第２シリコン層８２と、第１シリコン層８１及び第２シリコン層８２の間に配置された絶縁層８３と、を有している（図５～図７）。支持部２は、第１シリコン層８１、第２シリコン層８２及び絶縁層８３によって構成されており、第１可動部３、第２可動部４、第１連結部５，６及び第２連結部７，８は、第１シリコン層８１によって構成されている。基板３０は、主面３１を有している。この例では、主面３１は、第１シリコン層８１における絶縁層８３とは反対側の表面である。
主面３１には、溝部３３が設けられている。溝部３３は、コイル２１に対応した形状を有しており、この例では、平面視において渦巻き状に延在している。溝部３３の延在方向に垂直な断面において、溝部３３は、例えば矩形状を呈している。この例では、溝部３３の内面３４は、側面３４ａ及び底面（底部）３４ｂを有している。なお、図２～図４では一の断面のみが示されているが、例えば、ダマシン配線構造１００は溝部３３の延在方向に関して一様に構成されており、溝部３３の延在方向に垂直ないずれの断面においても同様に構成されている。ただし、ダマシン配線構造１００は必ずしも溝部３３の延在方向に関して一様に構成されていなくてもよい。例えば、ダマシン配線構造１００は、溝部３３の延在方向の一部においては本実施形態の形状を有し、溝部３３の延在方向の他の一部においては後述する変形例の形状を有していてもよい。
ダマシン配線構造１００は、ベースとしての基板３０に加えて、絶縁層４０と、金属層５０と、配線部６０と、キャップ層７０と、を備えている。絶縁層４０は、主面３１及び溝部３３の内面３４上にわたって設けられている。より具体的には、絶縁層４０は、内面３４上に設けられた第１部分４１と、第１部分４１と一体的に形成され、主面３１上に設けられた第２部分４２と、を有している。絶縁層４０における第１部分４１と第２部分４２との境界部分４３は、基板３０における主面３１と溝部３３との境界部分上に位置している。
絶縁層４０は、第１層４４及び第２層４５によって構成されている。第１層４４は、酸化膜からなり、主面３１及び溝部３３の内面３４上に設けられている。第１層４４を構成する酸化膜は、例えば、シリコンを熱酸化することにより形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）である。第２層４５は、窒化膜からなり、第１層４４上に設けられている。第２層４５を構成する窒化膜は、例えば、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）等である。第１部分４１及び境界部分４３は、第１層４４及び第２層４５によって構成されており、第２部分４２は、第１層４４によって構成されている。
金属層５０は、絶縁層４０の第１部分４１上にわたって設けられている。すなわち、金属層５０は、第１部分４１を介して溝部３３の内面３４上に設けられている。金属層５０は、例えば、チタン（Ｔｉ）等の金属材料によって構成されている。金属層５０は、例えば、配線部６０を半導体基板上に安定的に形成するためのシード層、及び、配線部６０に含まれる金属元素の第１シリコン層８１への拡散を防止するためのバリア層として機能し得る。
配線部６０は、溝部３３内に埋め込まれ、金属層５０に接合されている。すなわち、配線部６０は、絶縁層４０の第１部分４１及び金属層５０を介して溝部３３内に設けられている。配線部６０は、例えば、銅（Ｃｕ）等の金属材料によって構成されている。配線部６０の延在方向（換言すれば、溝部３３の延在方向）に垂直な断面における金属層５０の形状は、溝部３３の断面形状に対応しており、この例では、略矩形状を呈している。なお、本実施形態のように、配線部６０が平面視において渦巻き状に延在しており、配線部６０が、第１軸線Ｘ１に平行な方向に延在する第１部分、及び第２軸線Ｘ２に平行な方向に延在する第２部分を有している場合、配線部６０の延在方向は、第１部分においては第１軸線Ｘ１に平行な方向であり、第２部分においては第２軸線Ｘ２に平行な方向である。或いは、配線部６０が曲線状に又は湾曲して延在している場合には、配線部６０の或る部分の延在方向とは、当該部分の接線方向であってもよい。
キャップ層７０は、絶縁層４０の第２部分４２、金属層５０の端部５１、及び配線部６０を覆うように設けられている。この例では、キャップ層７０は、主面３１に平行に平面状に延在している。キャップ層７０の厚さＴ１は、絶縁層４０の厚さＴ２よりも厚い。キャップ層７０は、例えば、シリコン窒化膜によって構成されており、絶縁性を有している。つまり、キャップ層７０は、絶縁層４０の第２層４５と同一の材料によって構成されている。
図４に示されるように、絶縁層４０の第１部分４１における基板３０とは反対側の表面４１ａは、例えば、主面３１に垂直な平坦面となっている。絶縁層４０の第２部分４２における基板３０とは反対側の表面４２ａは、例えば、主面３１に平行な平坦面となっている。表面４２ａは、キャップ層７０に接触している。境界部分４３における基板３０とは反対側の表面４３ａは、配線部６０の延在方向から見た場合に、主面３１に垂直な方向Ａ１に対して傾斜した傾斜面４３ｂを含んでいる。より具体的には、傾斜面４３ｂは、第１部分４１の表面４１ａに対して外側に（溝部３３の底面３４ｂから離れるほど溝部３３の中心から遠ざかるように）傾斜している。この例では、傾斜面４３ｂは、基板３０とは反対側に向かって凸状に湾曲している。
金属層５０の端部５１は、キャップ層７０と傾斜面４３ｂとの間に入り込んでいる。より具体的には、端部５１は、主面３１に垂直な方向Ａ１においてキャップ層７０と傾斜面４３ｂとの間に形成された空間に配置された部分を有している。
端部５１は、第１表面５１ａと、第１表面５１ａに連続する第２表面５１ｂと、第２表面５１ｂとは反対側において第１表面５１ａに連続する第３表面５１ｃと、を有している。第１表面５１ａは、キャップ層７０に沿っており、キャップ層７０に接合されている。この例では、第１表面５１ａは、平坦面であり、絶縁層４０の第２部分４２の表面４２ａ、及び後述する配線部６０の表面６０ａと同一平面上に位置している。
第２表面５１ｂは、傾斜面４３ｂに沿っており、傾斜面４３ｂに接合されている。第２表面５１ｂは、傾斜面４３ｂと同様に、主面３１に垂直な方向Ａ１に対して外側に傾斜している。第２表面５１ｂは、基板３０とは反対側に向かって凹状に湾曲している。第２表面５１ｂは、絶縁層４０の境界部分４３を構成する第２層４５に接触している。すなわち、絶縁層４０のうち第２表面５１ｂに接触する部分（この例では、境界部分４３を構成する第２層４５）は、キャップ層７０のうち第１表面５１ａに接触する部分と同一の材料（シリコン窒化膜）によって構成されている。上述したとおり、この例では、キャップ層７０の全体がシリコン窒化膜によって構成されている。これにより、絶縁層４０とキャップ層７０との間の接合強度を高めることができる。
第３表面５１ｃは、端部５１における第２表面５１ｂとは反対側の表面である。第３表面５１ｃは、配線部６０の延在方向から見た場合に、方向Ａ１に対して外側に傾斜している。第３表面５１ｃの方向Ａ１に対する傾斜の度合いは、第２表面５１ｂの方向Ａ１に対する傾斜の度合いよりも緩やかになっている。これにより、主面３１に平行な方向Ａ２における端部５１の厚さは、端部５１の先端に近づくにつれて漸増している。配線部６０のうち金属層５０及びキャップ層７０との境界部分に位置する一部６１は、キャップ層７０と第３表面５１ｃとの間に入り込んでいる。より具体的には、配線部６０の一部６１は、方向Ａ１においてキャップ層７０と第３表面５１ｃとの間に形成された空間に配置されている。
端部５１においては、第１表面５１ａと第２表面５１ｂとが鋭角を成している。換言すれば、第１表面５１ａ及び第２表面５１ｂにより形成される角度θが、９０度よりも小さくなっている。すなわち、主面３１に垂直な方向Ａ１における端部５１の厚さは、端部５１の先端（例えば、第１表面５１ａ及び第２表面５１ｂにより形成される頂点）に近づくにつれて漸減している。角度θは、例えば、１５度～８８度であってもよい。金属層５０の端部５１は、絶縁層４０の第２部分４２上には設けられていない。
主面３１に平行な方向Ａ２における端部５１の厚さ（最小厚さ）は、金属層５０のうち端部５１以外の部分（例えば、金属層５０のうち主面３１に垂直な方向Ａ１における中間に位置する部分、或いは、金属層５０のうち絶縁層４０の第１部分４１上に位置する部分）の厚さよりも大きい。方向Ａ１における金属層５０の先端部の厚さ（最大厚さ）は、絶縁層４０の厚さＴ２よりも小さい。ここで、「金属層５０の先端部」とは、金属層５０のうち、主面３１に平行な方向Ａ２における厚さが主面３１に垂直な方向Ａ１における厚さよりも大きい部分を意味する。
この例では、配線部６０におけるキャップ層７０と接触する表面（第１接触面）６０ａは、絶縁層４０の第２部分４２の表面４２ａと同一平面上に位置している。表面４２ａは、絶縁層４０におけるキャップ層７０と接触する表面（第２接触面）である。キャップ層７０の基板３０側の表面７０ａは、平坦面となっている。
上述したように、溝部３３は、平面視において渦巻き状に延在している。これにより、図２に示されるように、溝部３３は、互いに隣り合う複数の部分３３ａを有している。部分３３ａ同士の間の間隔Ｂは、溝部３３の幅Ｗよりも小さい。溝部３３の幅Ｗは、溝部３３の深さＤよりも小さい。溝部３３の深さＤとは、例えば、主面３１に垂直な方向Ａ１における主面３１と底面３４ｂとの間の距離である。主面３１に垂直な方向Ａ１における溝部３３の底面３４ｂと基板３０における主面３１とは反対側の反対面との間の距離Ｌは、溝部３３の深さＤよりも大きい。この例では、当該反対面は、第１シリコン層８１における絶縁層８３側（主面３１とは反対側）の表面８１ａである。
［作用効果］
ダマシン配線構造１００では、絶縁層４０が、溝部３３の内面３４上に設けられた第１部分４１、及び、第１部分４１と一体的に形成され、主面３１上に設けられた第２部分４２を有しており、キャップ層７０が、絶縁層４０の第２部分４２、金属層５０の端部５１、及び配線部６０を覆うように設けられている。これにより、例えば絶縁層４０が第１部分４１のみを有している場合と比べて、応力が集中し易い箇所を少なくすることができる。すなわち、絶縁層４０が第１部分４１のみを有している場合、絶縁層４０の端部が主面３１と溝部３３との境界部分の近傍に位置し、主面３１とキャップ層７０とが接触する。この場合、基板３０、絶縁層４０の当該端部、金属層５０の端部５１、配線部６０及びキャップ層７０が、互いに近い箇所において接触することとなる。このような箇所には応力が集中し易い。これに対し、ダマシン配線構造１００では、主面３１と溝部３３との境界部分の近傍に絶縁層４０の端部が存在しないため、応力が集中する箇所を少なくすることができる。更に、金属層５０の端部５１がキャップ層７０に接触するように延在している。仮に、端部５１がキャップ層７０に到達しておらず、配線部６０の表面６０ａよりも低い位置に留まっていると、配線部６０のうち金属層５０から露出した部分にボイドが発生するおそれがある。これに対し、ダマシン配線構造１００では、そのようなボイドの発生を抑制することができ、ボイドに起因するキャップ層７０の剥離等を抑制することができる。更に、絶縁層４０における第１部分４１と第２部分４２との境界部分４３の基板３０とは反対側の表面４３ａが傾斜面４３ｂを含んでおり、金属層５０の端部５１が、キャップ層７０と傾斜面４３ｂとの間に入り込んでいる。そして、端部５１においては、キャップ層７０に沿った第１表面５１ａと傾斜面４３ｂに沿った第２表面５１ｂとが鋭角を成している。これにより、キャップ層７０に応力が集中的に作用するのを抑制することができる。以上により、ダマシン配線構造１００では、信頼性が高められている。
ダマシン配線構造１００では、キャップ層７０の厚さＴ１が、絶縁層４０の厚さＴ２よりも厚い。これにより、キャップ層７０の強度を高めることができ、信頼性を一層高めることができる。
ダマシン配線構造１００では、キャップ層７０のうち端部５１の第１表面５１ａに接触する部分と、絶縁層４０のうち端部５１の第２表面５１ｂに接触する部分（境界部分４３を構成する第２層４５）とが、互いに同一の材料によって構成されている。これにより、キャップ層７０と金属層５０の端部５１との接触部分の近傍においてキャップ層７０と絶縁層４０との間の接合強度を高めることができ、信頼性をより一層高めることができる。
ダマシン配線構造１００では、絶縁層４０が、酸化膜からなる第１層４４と、窒化膜からなり、第１層４４上に設けられた第２層４５と、を有している。これにより、酸化膜からなる第１層４４に傾斜形状を容易に形成し得るため、傾斜面４３ｂの形成を容易化することができる。
ダマシン配線構造１００では、傾斜面４３ｂが凸状に湾曲している。これにより、キャップ層７０に応力が集中的に作用するのをより確実に抑制することができる。
ダマシン配線構造１００では、金属層５０の端部５１における第２表面５１ｂとは反対側の第３表面５１ｃが傾斜しており、配線部６０の一部６１が、キャップ層７０と第３表面５１ｃとの間に入り込んでいる。これにより、配線部６０により金属層５０の端部５１を抑えることができ、金属層５０からキャップ層７０に作用する応力を低減することができる。更に、配線部６０の一部６１の主面３１に垂直な方向Ａ１における厚さが薄くなるため、配線部６０からキャップ層７０に作用する応力を低減することができる。
ダマシン配線構造１００では、金属層５０の端部５１の主面３１に平行な方向Ａ２における厚さが、金属層５０における端部５１以外の部分の厚さよりも厚い。これにより、金属層５０の端部５１とキャップ層７０との接触面積を大きくすることができ、金属層５０からキャップ層７０に作用する応力をより好適に分散させることができる。
ダマシン配線構造１００では、金属層５０の端部５１の主面３１に平行な方向Ａ２における厚さが、端部５１の先端に近づくにつれて漸増している。これにより、金属層５０の端部５１とキャップ層７０との接触面積を一層大きくすることができ、金属層５０からキャップ層７０に作用する応力をより一層好適に分散させることができる。
ダマシン配線構造１００では、溝部３３が渦巻き状に延在している。このように溝部３３が渦巻き状に延在している場合でも、高い信頼性を得ることができる。
ダマシン配線構造１００では、溝部３３における互いに隣り合う部分３３ａの間の間隔Ｂは、溝部３３の幅Ｗよりも小さくてもよい。これにより、配線のピッチ（間隔）を狭くすることができ、省スペース化を図ることができる。
ダマシン配線構造１００では、溝部３３の幅Ｗが溝部３３の深さＤよりも小さい。これにより、省スペース化、及び配線の低抵抗化を図ることができる。
ダマシン配線構造１００では、主面３１に垂直な方向Ａ１における溝部３３の底面３４ｂと基板３０における主面３１とは反対側の反対面（第１シリコン層８１の表面８１ａ）との間の距離Ｌが、溝部３３の深さＤよりも大きい。これにより、基板３０の強度を高めることができ、信頼性をより一層高めることができる。
［ダマシン配線構造の製造方法］
続いて、図５、図６及び図７を参照しつつ、ダマシン配線構造１００の製造方法について説明する。なお、図５～図７では、各部が模式的に示されているが、実際には、例えば図４に示されるような形状に形成されている。
まず、図５（ａ）に示されるように、第１シリコン層８１、第２シリコン層８２及び絶縁層８３を有する基板３０を用意し、基板３０の主面３１に溝部３３を形成する。溝部３３は、例えば、ボッシュプロセスを用いた反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）により形成される。第１シリコン層８１の厚さは、例えば３０～１５０μｍ程度であり、第２シリコン層８２の厚さは、例えば６２５μｍ程度である。溝部３３の深さは、例えば５～３０μｍ程度である。
続いて、図５（ｂ）に示されるように、基板３０の主面３１上に、内面３４上に設けられた第１部分４１と、第１部分４１と一体的に形成され、主面３１上に設けられた第２部分４２と、を有する絶縁層４０を形成する（第１ステップ）。より具体的には、シリコン酸化膜（熱酸化膜）からなる第１層４４を主面３１及び溝部３３の内面３４上にわたって形成した後に、シリコン窒化膜（ＬＰ－ＳｉＮ）からなる第２層４５を第１層４４上に形成する。第１層４４及び第２層４５の厚さは、例えば１００～１０００ｎｍ程度である。
より具体的には、第１ステップでは、絶縁層４０における第１部分４１と第２部分４２との境界部分４３の基板３０とは反対側の表面４３ａが、配線部６０の延在方向から見た場合に、主面３１に垂直な方向Ａ１に対して傾斜した傾斜面４３ｂを含む絶縁層４０が形成される（図４参照）。例えば、シリコン酸化膜からなる第１層４４、及びシリコン窒化膜からなる第２層４５を主面３１及び溝部３３の内面３４上に形成することにより、境界部分４３の表面４３ａに傾斜面４３ｂが形成される。これは、シリコン酸化膜からなる第１層４４には傾斜形状が容易に形成されるためである。
続いて、図６（ａ）に示されるように、絶縁層４０の第１部分４１及び第２部分４２上に金属層５０を形成する（第２ステップ）。第２ステップでは、金属層５０上に金属層５５が形成される。金属層５５は、例えば、銅等の金属材料によって構成されている。金属層５５は、金属層５０と共にシード層として機能する。金属層５０及び金属層５５は、例えば、スパッタリングにより形成されるが、原子層堆積法（ＡＬＤ）、化学成長法（ＣＶＤ）、イオンプレーティング又は無電解メッキにより形成されてもよい。金属層５０及び金属層５５の総厚は、例えば１０ｎｍ～３０００ｎｍ程度である。
続いて、図６（ｂ）に示されるように、溝部３３内に埋め込まれると共に金属層５０に接合されるように、配線部６０を形成する（第３ステップ）。配線部６０は、例えば、メッキにより形成される。配線部６０は、例えば、主面３１上における配線部６０の厚さの平均が１μｍ以上となるように形成される。なお、この例では金属層５５が配線部６０と同一の材料により構成されているため、配線部６０の形成時に配線部６０と金属層５５とが一体化され、配線部６０と金属層５５の間の界面が無くなる場合がある。この場合、金属層５５は配線部６０を構成するとみなすことができる。
続いて、図７（ａ）に示されるように、絶縁層４０の第２部分４２が露出するように、化学機械研磨（ＣＭＰ）により、第２部分４２上の金属層５０、金属層５５及び配線部６０を除去して平坦化する（第４ステップ）。第４ステップでは、絶縁層４０、金属層５０、金属層５５及び配線部６０に対して、基板３０とは反対側から化学機械研磨が実施される。絶縁層４０、金属層５０、金属層５５及び配線部６０の各々について、主面３１に垂直な方向Ａ１における主面３１又は底面３４ｂとは反対側の一部が除去されることにより、絶縁層４０、金属層５０、金属層５５及び配線部６０が平坦化される。このとき、この例では、絶縁層４０の第２層４５のうち第２部分４２を構成する部分が除去される。
続いて、図７（ｂ）に示されるように、絶縁層４０の第２部分４２、金属層５０の端部５１、及び配線部６０を覆うように、キャップ層７０を形成する（第５ステップ）。キャップ層７０は、例えばシリコン窒化膜（ＰＥ－ＳｉＮ）からなり、２００～３０００ｎｍ程度の厚さに形成される。続いて、第２シリコン層８２及び絶縁層８３をエッチング等により除去する。以上の工程により、上述したダマシン配線構造１００が得られる。
［変形例］
本開示は、上記実施形態に限られない。ダマシン配線構造１００は、図８に示される第１変形例のように構成されてもよい。第１変形例では、基板３０における主面３１と溝部３３との境界部分には、配線部６０の延在方向から見た場合に、主面３１に垂直な方向Ａ１に対して外側に傾斜した境界面３５が設けられている。境界面３５は、例えば平坦面である。絶縁層４０の境界部分４３は、境界面３５上に設けられているため、境界面３５に沿って延在し、主面３１に垂直な方向Ａ１に対して外側に傾斜している。境界部分４３の傾斜面４３ｂ、及び金属層５０の端部５１の第２表面５１ｂは、境界面３５に平行な平坦面となっている。端部５１の第３表面５１ｃも、方向Ａ１に対して外側に傾斜した平坦面となっている。第３表面５１ｃの方向Ａ１に対する傾斜角度は、第２表面５１ｂの方向Ａ１に対する傾斜角度よりも緩やかになっている。これにより、主面３１に平行な方向Ａ２における端部５１の厚さは、端部５１の先端に近づくにつれて漸増している。
第１変形例のダマシン配線構造１００の製造に際しては、例えば、ノンボッシュプロセス及びボッシュプロセスを用いた反応性イオンエッチングにより溝部３３が形成される。これにより、溝部３３の形成時に、基板３０における主面３１と溝部３３との境界部分に境界面３５が形成される。ノンボッシュプロセス及びボッシュプロセスを組み合わせることにより、信頼性の向上を図ることができる。
第１変形例によっても、上記実施形態と同様に、信頼性を高めることができる。更に、基板３０における主面３１と溝部３３との境界部分に境界面３５が設けられているため、傾斜面４３ｂの形成を容易化することができる。第１変形例においても、溝部３３が有する複数の部分３３ａ同士の間の間隔Ｂは、溝部３３の幅Ｗよりも小さくてもよい。第１変形例の場合、間隔Ｂは、複数の部分３３ａにおける境界面３５以外の内面３４間の距離（換言すれば、内面３４のうち主面３１に垂直な方向Ａ１に沿って延在する部分の間の距離）である。
ダマシン配線構造１００は、図９に示される第２変形例のように構成されてもよい。第２変形例では、配線部６０の表面６０ａが、絶縁層４０の第２部分４２の表面４２ａに対して、溝部３３の底面３４ｂ側に位置している。金属層５０の端部５１の第３表面５１ｃが、キャップ層７０における表面６０ａ上の部分と表面４２ａ上の部分との境界部分７１によって覆われている。境界部分７１は、第３表面５１ｃに沿って延在しており、主面３１に垂直な方向Ａ１に対して外側に傾斜している。第２変形例のダマシン配線構造１００の製造に際しては、例えば、第４ステップの化学機械研磨におけるスラリーを調整することにより配線部６０のディッシング量（配線部６０が除去される量）を増加させる。これにより、図９に示されるような形状の配線部６０を形成することができる。
第２変形例によっても、上記実施形態と同様に、信頼性を高めることができる。更に、表面６０ａが表面４２ａに対して溝部３３の底面３４ｂ側に位置している。これにより、応力が集中し易い箇所を一層少なくすることができる。更に、境界部分７１によって端部５１の第３表面５１ｃが覆われるため、金属層５０の端部５１とキャップ層７０との接触面積を一層大きくすることができ、金属層５０からキャップ層７０に作用する応力を一層好適に分散させることができる。
ダマシン配線構造１００は、図１０（ａ）に示される第３変形例のように構成されてもよい。第３変形例では、第２変形例と同様に、配線部６０の表面６０ａが、絶縁層４０の第２部分４２の表面４２ａに対して、溝部３３の底面３４ｂ側に位置している。また、金属層５０の端部５１の第３表面５１ｃが、キャップ層７０の境界部分７１によって覆われている。第３変形例では、キャップ層７０の厚さＴ１が、主面３１に垂直な方向Ａ１における表面６０ａと表面４２ａとの間の距離Ｈよりも大きい。第３変形例によっても、上記実施形態と同様に、信頼性を高めることができる。更に、キャップ層７０の厚さＴ１が、主面３１に垂直な方向Ａ１における表面６０ａと表面４２ａとの間の距離Ｈよりも大きいため、キャップ層７０の強度を一層高めることができる。
ダマシン配線構造１００は、図１０（ｂ）に示される第４変形例のように構成されてもよい。第４変形例では、第２変形例と同様に、配線部６０の表面６０ａが、絶縁層４０の第２部分４２の表面４２ａに対して、溝部３３の底面３４ｂ側に位置している。また、金属層５０の端部５１の第３表面５１ｃが、キャップ層７０の境界部分７１によって覆われている。第４変形例では、キャップ層７０の厚さＴ１が、主面３１に垂直な方向Ａ１における表面６０ａと表面４２ａとの間の距離Ｈよりも小さい。第４変形例によっても、上記実施形態と同様に、信頼性を高めることができる。更に、キャップ層７０の厚さＴ１が、主面３１に垂直な方向Ａ１における表面６０ａと表面４２ａとの間の距離Ｈよりも小さいため、方向Ａ１における配線部６０の厚さを薄くすることができ、その結果、配線部６０からキャップ層に作用する応力を一層低減することができる。
コイル２１，２２の形状及び配置は、上述した例に限られない。例えば、上記実施形態では、コイル２２が、第１軸線Ｘ１に平行な方向に延在する部分、及び第２軸線Ｘ２に平行な方向に延在する部分のみを有していたが、コイル２２は、平面視において第１軸線Ｘ１及び第２軸線Ｘ２と交差する方向に延在する部分を有していてもよい。コイル２２は、平面視において第１軸線Ｘ１に対して４５度傾斜して延在する部分を有していてもよい。これらの点はコイル２１についても同様である。上記実施形態において、コイル２１，２２のいずれか一方が省略されてもよい。上記実施形態においては、第２可動部４を、第１可動部３を揺動可能に支持する支持部とみなすこともできる。第２可動部４及び第２連結部７，８が省略されてもよい。この場合、第１可動部３は、第１軸線Ｘ１の周りのみに揺動させられる。
各構成の材料及び形状は、上述した例に限られない。金属層５０の端部５１の第３表面５１ｃは、第２表面５１ｂに沿って延在していてもよい。例えば、第３表面５１ｃの傾斜の度合い（傾斜角度）が第２表面５１ｂの傾斜の度合い（傾斜角度）と同一であってもよい。第３表面５１ｃと第２表面５１ｂとが互いに平行に延在していてもよい。第２部分４２は、第１層４４及び第２層４５によって構成されていてもよい。この場合、応力が集中し易い箇所を一層少なくすることができる。キャップ層７０が絶縁層４０の第２層４５と同一の材料によって構成されている場合、同一の材料同士が接合されている部分の面積が大きくなるため、密着性を高めることができる。絶縁層４０は、単一の層によって構成されていてもよい。絶縁層４０は、例えば、酸化膜からなる単一の層によって構成されてもよい。この場合、キャップ層７０は、酸化膜によって構成されてもよい。配線部６０の延在方向から見た場合に、第１表面５１ａと第２表面５１ｂとは、互いの曲率が連続するように接続されていてもよい。ダマシン配線構造１００は、アクチュエータ装置以外の構成に適用されてもよい。
１…ミラー装置（アクチュエータ装置）、２…支持部、３…第１可動部、４…第２可動部（支持部）、９…磁界発生部、２１，２２…コイル、３０…基板、３１…主面、３３…溝部、３４…内面、３４ｂ…底面（底部）、３５…境界面、４０…絶縁層、４１…第１部分、４２…第２部分、４２ａ…表面（第２接触面）、４３…境界部分、４３ａ…表面、４３ｂ…傾斜面、４４…第１層、４５…第２層、５０…金属層、５１…端部、５１ａ…第１表面、５１ｂ…第２表面、５１ｃ…第３表面、６０…配線部、６０ａ…表面（第１接触面）、６１…配線部の一部、７０…キャップ層、８１ａ…表面（反対面）、１００…ダマシン配線構造。

Claims (17)

  1. 溝部が設けられた主面を有するベースと、
    前記溝部の内面上に設けられた第１部分、及び、前記第１部分と一体的に形成され、前記主面上に設けられた第２部分を有する絶縁層と、
    前記絶縁層の前記第１部分上に設けられた金属層と、
    前記溝部内に埋め込まれ、前記金属層に接合された配線部と、
    前記絶縁層の前記第２部分、前記金属層の端部、及び前記配線部を覆うように設けられたキャップ層と、を備え、
    前記絶縁層における前記第１部分と前記第２部分との境界部分の前記ベースとは反対側の表面は、前記配線部の延在方向から見た場合に、前記主面に垂直な方向に対して傾斜した傾斜面を含んでいる、ダマシン配線構造。
  2. 前記キャップ層の厚さは、前記絶縁層の厚さよりも厚い、請求項１に記載のダマシン配線構造。
  3. 前記絶縁層は、酸化膜からなる第１層と、窒化膜からなり、前記第１層上に設けられた第２層と、を有している、請求項１又は２に記載のダマシン配線構造。
  4. 前記ベースにおける前記主面と前記溝部との境界部分には、前記延在方向から見た場合に、前記主面に垂直な方向に対して傾斜した境界面が設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載のダマシン配線構造。
  5. 前記傾斜面は、凸状に湾曲している、請求項１～４のいずれか一項に記載のダマシン配線構造。
  6. 前記金属層の前記端部の前記主面に平行な方向における厚さは、前記金属層における前記端部以外の部分の厚さよりも厚い、請求項１～５のいずれか一項に記載のダマシン配線構造。
  7. 前記金属層の前記端部の前記主面に平行な方向における厚さは、前記端部の先端に近づくにつれて漸増している、請求項１～６のいずれか一項に記載のダマシン配線構造。
  8. 前記配線部における前記キャップ層と接触する第１接触面は、前記絶縁層における前記キャップ層と接触する第２接触面に対して、前記溝部の底部側に位置している、請求項１～７のいずれか一項に記載のダマシン配線構造。
  9. 前記キャップ層の厚さは、前記主面に垂直な方向における前記第１接触面と前記第２接触面との間の距離よりも大きい、請求項８に記載のダマシン配線構造。
  10. 前記キャップ層の厚さは、前記主面に垂直な方向における前記第１接触面と前記第２接触面との間の距離よりも小さい、請求項８に記載のダマシン配線構造。
  11. 前記溝部は、前記主面に垂直な方向から見た場合に、渦巻き状に延在している、請求項１～１０のいずれか一項に記載のダマシン配線構造。
  12. 前記溝部における互いに隣り合う部分の間の間隔は、前記溝部の幅よりも小さい、請求項１１に記載のダマシン配線構造。
  13. 前記溝部の幅は、前記溝部の深さよりも小さい、請求項１～１０のいずれか一項に記載のダマシン配線構造。
  14. 前記ベースは、前記主面とは反対側の反対面を有し、
    前記主面に垂直な方向における前記溝部の底部と前記反対面との間の距離は、前記溝部の深さよりも大きい、請求項１～１３のいずれか一項に記載のダマシン配線構造。
  15. 前記金属層の前記端部は、前記絶縁層の前記傾斜面に沿う第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
    前記主面に垂直な方向に対する前記第２面の傾斜の度合いは、前記主面に垂直な方向に対する前記第１面の傾斜の度合いよりも緩やかである、請求項１～１４のいずれか一項に記載のダマシン配線構造。
  16. 前記主面に垂直な方向における前記金属層の先端部の厚さは、前記絶縁層の前記第２部分の厚さよりも小さい、請求項１～１５のいずれか一項に記載のダマシン配線構造。
  17. 請求項１～１６のいずれか一項に記載のダマシン配線構造を備えるアクチュエータ装置であって、
    支持部と、
    前記支持部において揺動可能となるように支持された可動部と、
    前記ダマシン配線構造を有し、前記支持部及び前記可動部の少なくとも一方に設けられたコイルと、
    前記コイルに作用する磁界を発生させる磁界発生部と、を備える、アクチュエータ装置。
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