JP3836809B2 - Micromachine manufacturing method - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチングを利用する通信，計測，ディスプレイ等に使用する光スイッチ素子などのマイクロマシンの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜形成技術やフォトリソグラフィ技術を基本にしてエッチングすることなどで立体的に微細加工を行うマイクロマシン技術を利用して作製された、ＭＥＭＳ素子がある。マイクロマシンであるＭＥＭＳ素子の中には、微細な固定構造体と可動する構造体とから構成され、可動する構造体の動作を電気的な信号により制御するものがある。このようなＭＥＭＳ素子として、可動する構造体に反射面を備えた光スイッチ素子がある（特許文献１，特許文献２，特許文献３，非特許文献１，非特許文献２，非特許文献３参照）。
【０００３】
光スイッチ装置は、例えば、固定構造体と可動する反射構造体とから構成されている。反射構造体は、支持材と可動部材を有し、可動部材が、トーションバネなどのバネ部材によって支持部材に連結されている。このように構成された光スイッチは、固定構造体と可動する反射構造体との間に働く引力、あるいは反発力によって反射構造体が可動することで光路を切り替えるスイッチング動作を行う。
【０００４】
このような光スイッチ素子の製造方法として、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる方法が提案されている。この方法によるミラー（可動部）の作製工程を説明する。まず、図１１（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板４０１の埋め込み絶縁層４０２が形成されている側（主表面：ＳＯＩ層）より、公知のフォトリソグラフィ技術とＤＥＥＰ ＲＩＥなどのエッチングによって溝４０１ａを形成することで、埋め込み絶縁層４０２上の単結晶シリコン層４０３にミラー４０４を形成する。
【０００５】
ＤＥＥＰ ＲＩＥは、例えばシリコンをドライエッチングするときに、ＳＦ₆とＣ₄Ｆ₈のガスを交互に導入し、エッチングと側壁保護膜形成とを繰り返すことにより、アスペクト比が５０にもなる溝または穴を、毎分数μｍのエッチング速度で形成する技術である。
【０００６】
つぎに、ＳＯＩ基板４０１の裏面にミラー４０４の形成領域が開口したレジストパターンを形成し、水酸化カリウム水溶液などのエッチング液を用い、ＳＯＩ基板４０１の裏面より選択的にシリコンをエッチングする。このエッチングでは、埋め込み絶縁層４０２をエッチングストッパ層として用い、図１１（ｂ）に示すように、ミラー４０４の形成領域に対応するＳＯＩ基板４０１の裏面に開口部４０１ｂを形成する。開口部４０１ｂは、光スイッチ素子のピクセルに相当する領域である。
【０００７】
次いで、埋め込み絶縁層４０２の開口部４０１ｂに露出している領域を、フッ酸を用いて選択的に除去することで、図１１（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板４０１に支持された回動可能なミラー４０４が形成された状態とする。このとき、ミラー４０４の反射率を向上させるために、開口部４０１ｂ側のミラー４０４表面に金などの金属膜を形成する場合もある。
【０００８】
一方、シリコン基板４１１をシリコン窒化膜あるいはシリコン酸化膜からなる所定のマスクパターンをマスクとし、水酸化カリウム水溶液で選択的にエッチングすることで、図１１（ｄ）に示すように、凹部構造が形成された状態とする。次いで、凹部構造上に蒸着法などにより金属膜を形成し、この金属膜を公知の超深度露光を用いたフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とによりパターニングし、図１１（ｅ）に示すように、ミラー駆動用電極配線などを含む電極部４１２を形成する。
【０００９】
この後、ＳＯＩ基板４０１及びシリコン基板４１１各々をダイシングし、チップに切り出すことでミラーチップ及び電極チップを形成し、これらを貼り合わせることで、図１１（ｆ）に示すように、電界印加によってミラー４０４が可動する光スイッチ素子が製造できる。なお、各チップに切り出した後で、ミラーの反射率を向上させるためにミラー表面に金などの金属膜を形成してもよい。
【００１０】
上述した従来の製造方法では、埋め込み絶縁層がエッチングされた後の工程において、ミラー部分は、一対の連結部材で連結され、これら連結部材を通る回動軸で回動可能な状態で取り扱われる。なお、連結部材は、トーションバースプリングなど、ねじりを受けて弾性変形する棒状や板状のばね部材である。
【００１１】
例えば、埋め込み絶縁層を緩衝フッ酸液でエッチング及び水洗した後のウエハ乾燥工程、ウエハのダイシング工程、ダイシング後のミラー表面への金属膜形成工程、ミラー駆動用電極配線を形成した基板との貼り合わせ工程、パッケージヘのダイボンディング工程、ワイヤホンディング工程及びポッティング工程などにおいて、ミラーはトーションバースプリングで連結された可動の状態で取り扱われる。
【００１２】
この光スイッチ素子は、ミラー駆動用電極に印加された電圧によって生じる電界でミラーに吸引力を与え、ミラーを数度の角度で回動させるものである。消費電力の低減のためなどのことにより、ミラー駆動用電極へ１００Ｖ程度の電圧を印加することで、ミラーが回動する状態が要求される。このため、連結部材は、ミラーが容易に回動するように、幅２μｍ程度に加工される。
【００１３】
ＳＯＩ層の厚さは１０μｍ程度であるので、連結部材は、幅２μｍ厚さ１０μｍ程度となっている。例えば、図１２に示すように、直径５００μｍ程度の円形のミラー５０１が、幅２μｍ程度と細い連結部材５１１で外側に配置される同心円状のミラー枠体５０２に連結され、ミラー枠体５０２が、連結部材５１２でＳＯＩ層５０３に連結されている。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−１９８８９７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８９１７８号公報
【特許文献３】
特開平１１−１１９１２３号公報
【非特許文献１】
"MEMS:Micro Technology, Mega Impact "Circuit & Device, p14-25(2001)
【非特許文献２】
Renshi Sawada, Eiji Higurashi, Akira Shimizu, and Tohru Maruno, "Single Crystalline Mirror Actuated Electrostatically by Terraced Electrodes With High-Aspect Ratio Torsion Spring," Optical MEMS 2001, pp.23-24 (Okinawa Japan), 2001.
【非特許文献３】
Renshi Sawada, Johji Yamaguchi, Eiji Higurashi, Akira Shimizu, Tsuyoshi Yamamoto, Nobuyuki Takeuchi, and Yuji Uenishi, "Single Si Crystal 1024ch MEMS Mirror Based on Terraced Electrodes and a High-Aspect Ratio Torsion Spring for 3-D Cross-Connect Switch," Optical MEMS 2002, pp.11-12 (Lugano Switzerland), 2002.
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述したような工程の処理においては、水流やウエハ乾燥時の遠心力あるいは振動や衝撃などが加わるため、連結部材の破損や、ミラーの欠損が発生しやすく、ミラー基板の製造歩留まりを低下させるという問題がある。特に多数のミラーが、マトリクス状に配置されたミラー基板の場合、１つでもミラーが不良となるとミラー基板としては使用できず不良品となるので、歩留りの低下をより一層招くことになる。
【００１６】
また、ミラー基板ウエハの製造後、ウエハ状態あるいはダイシングしてチップ状態で輸送する場合、ウエハそのものやチップそのものはこれらを収納する容器で保護されるが、細い連結部材で連結されたミラー及びミラー枠体は可動状態にあることから、遠心力や振動及び衝撃に弱く、ミラー基板の製造歩留まりを更に低下させる恐れがある。
【００１７】
更に、光スイッチ素子用ミラー基板の場合は、入射光を反射するミラー面が露出した状態で製造が完了するので、チップに分割するダイシングの際、微細なウエハの削り粉が連結部材の隙間等を通ってミラー面に付着し、また実装までの保管時やハンドリング時にダストが付着し、光の反射率が低下するという問題を起こす。
【００１８】
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、ミラーなどの可動する部分を備えたマイクロマシンが、良品歩留まりの高い状態で製造できるようにすることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマイクロマシンの製造方法は、表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する工程と、単結晶シリコン層を可動部形成用マスクパターンをマスクとして選択的にエッチングし、埋め込み絶縁層の上において、周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結する可動部を単結晶シリコン層に形成する可動部形成工程と、開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンをマスクとしてシリコン基板を裏面より選択的にエッチング除去してシリコン基板に基板開口部を形成し、この基板開口部の内部に埋め込み絶縁層の裏面を露出させるフレーム形成工程と、埋め込み絶縁層の上において可動部が形成された状態で、単結晶シリコン層の上に可動部を覆うように可動部保護膜を形成する可動部保護膜形成工程と、可動部保護膜が形成されている状態で、埋め込み絶縁層の可動部形成領域に基板開口部に連続する可動部開口部を形成する埋め込み絶縁層加工工程と、可動部保護膜が形成されている状態で、基板開口部および可動部開口部の内部に露出する可動部およびこの周囲の単結晶シリコン層を覆う埋め込み保護膜を形成する工程と、可動部保護膜を除去する工程と、埋め込み保護膜を除去する工程とを少なくとも備えるようにした。
このように構成した結果、単結晶シリコン層に形成された可動部は、埋め込み保護膜が形成されるまでの間、いずれかの層や膜が接触し、動くことができない状態となっている。
【００２０】
上記マイクロマシンの製造方法において、埋め込み保護膜が形成されている状態で、基板開口部を含む可動部が形成されている領域を切り出して可動部基板を形成し、予め用意された可動部駆動用電極を備えた電極基板と可動部基板とを単結晶シリコン層の表面側で貼り合わせ、可動部と可動部駆動用電極とが所定距離離間して対向配置した状態とし、電極基板と可動部基板とを貼り合わせた後で、埋め込み保護膜を除去すれば、可動部が固定された状態でマイクロマシンとなるチップが形成される。
【００２１】
上記マイクロマシンの製造方法において、フレーム形成工程を行った後、可動部形成工程を行うようにしてもよく、フレーム形成工程は、単結晶シリコン層の表面が表面保護膜で覆われた状態で行うようにすればよい。
また、上記マイクロマシンの製造方法において、可動部形成工程を行った後、フレーム形成工程を行うようにしてもよい。
また、上記マイクロマシンの製造方法において、埋め込み保護膜は、基板開口部および可動部開口部の内部にのみ形成するようにしてもよい。
【００２２】
上記マイクロマシンの製造方法において、可動部開口部を形成した後で、可動部開口部の内部に露出する可動部の裏面に反射用金属膜を形成するようにしてもよい。また、埋め込み保護膜を形成した後、可動部保護膜を除去し、単結晶シリコン層の表面に接続用金属膜を形成するようにしてもよい。
【００２３】
上記マイクロマシンの製造方法において、可動部形成工程では、反射面を備えたミラーより構成された可動部を形成すればよく、この場合、例えば、ミラーによる光スイッチを構成するマイクロマシンが製造できる。
【００２４】
上記マイクロマシンの製造方法において、表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意し、単結晶シリコン層の上に有機材料からなる保護膜を形成し、開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンをシリコン基板の裏面に形成し、フレーム形成用マスクパターンをマスクとしてシリコン基板を選択的にエッチング除去してシリコン基板に基板開口部を形成し、この基板開口部内に埋め込み絶縁層の裏面を露出させ、フレーム形成用マスクパターンと保護膜を除去し、単結晶シリコン層の上に可動部形成用マスクパターンを形成し、可動部形成用マスクパターンをマスクとして埋め込み絶縁層まで単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、シリコン基板の基板開口部上部の領域に、開口部及びこの開口部内に周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結するミラーを形成し、可動部形成用マスクパターンを除去した後、ミラー及び連結部が形成された単結晶シリコン層を覆う有機材料からなる可動部保護膜を形成し、可動部保護膜が形成されている状態で、埋め込み絶縁層の基板開口部内に露出している部分を選択的に除去して可動部開口部を形成し、単結晶シリコン層の一部の裏面，ミラーの裏面及び連結部の裏面を露出させ、基板開口部および可動部開口部の内部に露出している単結晶シリコン層の一部の裏面，ミラーの裏面及び連結部の裏面に、反射用金属膜を形成し、基板開口部の内部を含むシリコン基板の裏面に埋め込み保護膜を形成し、埋め込み保護膜が形成されている状態で可動部保護膜を除去した後、単結晶シリコン層の表面，ミラーの表面及び連結部の表面に接続用金属膜を形成するようにしてもよい。
【００２５】
また、上記マイクロマシンの製造方法において、表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意し、単結晶シリコン層の表面及びシリコン基板の裏面に第１絶縁膜及び第２絶縁膜を形成し、第１絶縁膜の上に有機材料からなる保護膜を形成し、シリコン基板の裏面に第２絶縁膜を挟むように開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンを形成し、フレーム形成用マスクパターンをマスクとして第２絶縁膜及びシリコン基板を選択的にエッチング除去し、貫通する開口部を第２絶縁膜に形成するとともに、シリコン基板の一部が残った状態でシリコン基板に開口部を形成し、フレーム形成用マスクパターンと保護膜を除去し、開口部が形成された第２絶縁膜をマスクとし、シリコン基板の開口部に残ったシリコン基板の一部を除去し、埋め込み絶縁層の裏面を露出させて基板開口部を形成し、基板開口部及びこの底部に露出する埋め込み絶縁層の裏面及び第２絶縁膜を覆う裏面保護膜を形成し、第１絶縁膜を除去して単結晶シリコン層の表面を露出させ、裏面保護膜を除去した後で単結晶シリコン層の上に可動部形成用マスクパターンを形成し、可動部形成用マスクパターンをマスクとして埋め込み絶縁層まで単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、基板開口部上部の領域に、基板開口部及びこの基板開口部内に周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結するミラーを形成し、可動部形成用マスクパターンを除去した後、ミラー及び連結部が形成された単結晶シリコン層を覆う有機材料からなる可動部保護膜を形成し、可動部保護膜が形成されている状態で、埋め込み絶縁層の基板開口部内に露出している部分を選択的に除去して可動部開口部を形成し、単結晶シリコン層の一部の裏面，ミラーの裏面及び連結部の裏面を露出させ、基板開口部および可動部開口部の内部に露出している単結晶シリコン層の一部の裏面，ミラーの裏面及び連結部の裏面に、反射用金属膜を形成し、シリコン基板の開口部を含むシリコン基板の裏面に埋め込み保護膜を形成し、埋め込み保護膜が形成されている状態で可動部保護膜を除去した後、単結晶シリコン層の表面，ミラーの表面及び連結部の表面に接続用金属膜を形成するようにしてもよい。
【００２６】
上記マイクロマシンの製造方法において、表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意し、単結晶シリコン層の露出している表面及びシリコン基板の露出している裏面を酸化して各々第１酸化膜及び第２酸化膜を形成し、第２酸化膜の露出面に有機材料からなる第１保護膜を形成し、第１酸化膜を除去して単結晶シリコン層の表面を露出させ、単結晶シリコン層の表面に可動部形成用マスクパターンを形成し、可動部形成用マスクパターンをマスクとして埋め込み絶縁層まで単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、連結部を介して可動可能に支持されたミラーを形成し、可動部形成用マスクパターンを除去した後、ミラーを含めた単結晶シリコン層の表面を覆う有機材料からなる可動部保護膜を形成し、第１保護膜及び第２酸化膜を除去し、ミラーの形成された領域に開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンをシリコン基板の裏面に形成し、フレーム形成用マスクパターンをマスクとしてシリコン基板を選択的にエッチングして埋め込み絶縁層が露出する基板開口部を形成し、フレーム形成用マスクパターンを除去した後、基板開口部内に露出する埋め込み絶縁層を選択的にエッチングし、ミラー及びこの周囲の単結晶シリコン層の一部が枠状に露出する可動部開口部を埋め込み絶縁層に形成し、基板開口部が形成されているシリコン基板の裏面及び可動部開口部の内部に露出する単結晶シリコン層の裏面に、反射用金属膜を形成し、基板開口部の内部のみに配置され、ミラー及び単結晶シリコン層の少なくとも可動部開口部の内部に露出する面を覆う有機材料からなる埋め込み保護膜を形成し、可動部保護膜を除去した後、ミラーとこの周囲の単結晶シリコン層との間の溝部に露出している反射用金属膜を選択的にエッチング除去し、ミラーを含めた単結晶シリコン層の表面を覆う有機材料からなる第２保護膜を形成するようにしても良い。
この場合、埋め込み保護膜は、第２保護膜より厚く形成しておく方がよい。
【００２７】
【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］
はじめに、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１〜図３は、本実施の形態における製造方法例を示す工程図である。
図１（ａ）に示すように、面方位が（１００）であるシリコン基板１０１の上に、膜厚１μｍの酸化シリコンからなる埋め込み絶縁層１０２と、膜厚１０μｍの単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）１０３とが形成されているＳＯＩ基板を用意する。
【００２８】
次いで、ＳＯＩ層１０３側（以下、表面側という）に、例えばポジ型のフォトレジスト材料からなる保護膜（表面保護膜）１０４を形成する。このフォトレジスト材料の代わりにポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールを塗布して保護膜１０４を構成してもよい。このように保護膜１０４を形成することで、以降の工程において、ＳＯＩ層１０３の表面が保護されるようになる。
【００２９】
つぎに、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１０１の裏面にマスクパターン（フレーム形成用マスクパターン）１０５を形成する。マスクパターン１０５は、光スイッチ装置のピクセル（またはチップ領域）に対応するパターンであり、ミラー毎に各々１つの正方形の領域が開口しているパターンである。なお、図１〜図３では、シリコン基板１０１上の一部領域を示すものである。ここでは、例えばマトリクス状の配列された複数のピクセルを備えた１つのミラーチップを供えたミラー基板の一部領域を示している。ただし、１つミラーを備えた部分からミラーチップが構成される場合もある。
【００３０】
つぎに、図１（ｃ）に示すように、マスクパターン１０５をマスクにした異方性エッチングにより、シリコン基板１０１を埋め込み絶縁層１０２が露出するまでエッチングし、基板開口部を形成する。前述したように、保護膜１０４が形成されているので、このエッチング処理の際に、ＳＯＩ層１０３は、エッチングされずに保護される。
【００３１】
つぎに、保護膜１０４及びマスクパターン１０５を灰化処理により除去し、図１（ｄ）に示すように、ＳＯＩ層１０３の表面が露出した状態とする。この状態において、ミラー形成領域のシリコン基板１０１は、開口した状態となっているが、ＳＯＩ層１０３の裏面は、埋め込み絶縁層１０２により覆われて保護された状態となっている。
【００３２】
つぎに、図１（ｅ）に示すように、ＳＯＩ層１０３上にマスクパターン（可動部形成用マスクパターン）１０６を形成し、マスクパターン１０６をマスクとしてＳＯＩ層１０３をエッチング加工する。このエッチングでは、例えばリアクティブイオンエッチングなどの異方性エッチングにより行い、エッチング箇所において埋め込み絶縁層１０２の表面を露出させる。このエッチングにより、ミラー１０３ａ及び図には簡略して示しているトーションバースプリング（連結部）１０３ｂを形成する。
このとき、マスクパターン１０６の図示していない領域に、ダイシングの際にガイドとなるスクライブラインを形成するためのパターンを備えておき、ＳＯＩ層１０３の図示しない領域にスクライブラインも同時に形成しておく。
【００３３】
以上に示したように、本実施の形態では、シリコン基板１０１側に開口部を形成した後の工程で、ミラー１０３ａの形成を行う。このため、ミラー１０３ａを形成する段階では、ミラー１０３ａを形成する領域が薄い状態となっている。このため、ミラー１０３ａを形成するためのフォトリソグラフィ工程において、ＳＯＩ層１０３の表面側からでもシリコン基板１０１裏面側より形成した開口部の位置が確認できる。この結果、本実施の形態によれば、両面アライナー機構が必要なくなる。
【００３４】
つぎに、マスクパターン１０６を灰化して除去した後、図２（ａ）に示すように、複数のミラー１０３ａ及び複数のトーションバースプリング１０３ｂが形成されているＳＯＩ層１０３を覆う有機材料からなる保護膜（可動部保護膜）１０７を形成する。保護膜１０７は、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料やポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールから構成すればよい。
【００３５】
つぎに、シリコン基板１０１の開口した領域に露出している埋め込み絶縁層１０２を、緩衝フッ酸液でエッチングして除去する。この結果、図２（ｂ）に示すように、貫通する開口部が形成された埋め込み絶縁層１０２ａが、開口部を備えたシリコン基板１０１の上に、ＳＯＩ層１０３に挟まれて形成された状態となる。
【００３６】
この後、シリコン基板１０１の開口部分に露出しているトーションバースプリング１０３ｂ部分などにおける分離部分の保護膜１０７の一部を除去し、トーションバースプリング１０３ｂの部分及びミラー１０３ａとＳＯＩ層１０３との隙間（溝）が、深さ方向に８μｍ程度開放した状態とする。これらの溝部分は、幅が２μｍ程度であり、形成された開放部分は、幅２μｍ深さ８μｍ程度の溝となっている。このとき、シリコン基板１０１の開口部にはＳＯＩ層１０３の裏面が露出するが、ＳＯＩ層１０３の表面は保護膜１０７で覆われているので、ミラー１０３ａは、固定された状態となっている。
【００３７】
次いで、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１０１の開口部分に露出しているミラー１０３ａなどを含むＳＯＩ層１０３裏面に、スパッタ法や蒸着法によりＡｕ／Ｔｉからなる金属膜（反射用金属膜）１０８を形成する。金属膜１０８は、下層（ＳＯＩ層１０３側）のチタン膜が膜厚０．０５μｍ程度、上層のＡｕ膜が膜厚０．０５μｍ程度である。なお、金属膜１０８は、シリコン基板１０１の裏面にも形成される。
【００３８】
つぎに、シリコン基板１０１に形成されている開口部内の金属膜１０８形成面を含むシリコン基板１０１の金属膜１０８が形成されている裏面を覆うように、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料などの有機材料からなる保護膜（埋め込み保護膜）１０９を形成する。フォトレジスト材料の代わりにポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールを塗布して保護膜１０９を形成してもよい。
この後、ＳＯＩ膜１０３表面の保護膜１０７を灰化して除去し、図２（ｄ）に示すように、ＳＯＩ層１０３の表面が露出した状態とする。このとき、シリコン基板１０１の開口部側の金属膜１０８が形成されているミラー１０３ａを含むＳＯＩ層１０３裏面は、保護膜１０９により覆われているので、ミラー１０３ａは固定された状態となっている。
【００３９】
つぎに、ＳＯＩ層１０３表面において、トーションバースプリング１０３ｂ部分などの分離部分に露出している保護膜１０９の一部を除去し、トーションバースプリング１０３ｂの部分及びミラー１０３ａとＳＯＩ層１０３との隙間（溝）が、深さ方向に８μｍ程度開放した状態とする。これらの溝部分は、幅が２μｍ程度であり、ＳＯＩ層１０３表面において形成された開放部分は、幅２μｍ深さ８μｍ程度の溝となっている。
【００４０】
次いで、図３（ａ）に示すように、ＳＯＩ層１０３の表面に、スパッタ法や蒸着法によりＡｕ／Ｔｉからなる金属膜（接続用金属膜）１１０を形成する。金属膜１１０は、下層のチタン膜が膜厚０．０５μｍ程度、上層のＡｕ膜が膜厚０．０５μｍ程度である。
ＳＯＩ層１０３の裏面に形成した金属膜１０８は、ミラー１０３ａの反射率を補償するために形成したものであり、ＳＯＩ層１０３の表面に形成した金属膜１１０は、ミラー駆動用電極配線を形成した基板と貼り合わせて光スイッチ装置を構成する際、ミラー基板とミラー駆動用電極基板の接続電極部とを電気的に低抵抗で接続するための導電性金属膜として作用する。
【００４１】
以上のことにより、ＳＯＩ層１０３を加工することで、ＳＯＩ層１０３に形成された複数の開口領域（図示せず）内に、各々トーションバースプリング１０３ｂで連結された複数のミラー１０３ａが形成され、この両面に金属膜１０８，金属膜１１０が形成された状態が得られる。
つぎに、ダイシング工程において、シリコン基板１０１を切断し、図３（ｂ）に示すように、チップに切り出したミラー基板１００を、基板１３１と貼り合わせる。なお、図面においては、チップに形成される複数のミラーの１つを示している。基板１３１には、ミラー駆動用電極配線が形成され、これに接続してミラー駆動用電極１３２ａ，１３２ｂが形成されている。
【００４２】
次いで、ミラー基板１００を貼り合わせた基板１３１をパッケージ（不図示）にダイボンディングし、必要な端子部同士をワイヤホンディング工程によりワイヤで接続し、ポッティング工程を行った後、ミラー基板１００を覆っている保護膜１０９をアセトンなどの有機溶剤で除去し、図３（ｃ）に示すように、ミラー１０３ａが可動な状態の光スイッチ装置用ミラー基板の実装まで完了する。
【００４３】
本実施の形態により、例えば両面アライナー機構などの装置が不要となる。また、本実施の形態によれば、実装までの各工程において、可動部であるミラー及びトーションバースプリングが形成されるＳＯＩ層の片面あるいは両面が、酸化膜や保護膜などにより常に覆われ、ミラー及びトーションバースプリングが固定された状態が保持される。この結果、本実施の形態によれば、工程の途中におけるミラーやトーションバースプリングの欠損が防止され、ミラー面へのダスト付着が抑えられ、マイクロマシンである光スイッチ装置用ミラー基板を高い歩留まりで製造及び実装ができるようになる。また、本実施の形態によれば、工程数をあまり増加させることがない。
【００４４】
［実施の形態２］
つぎに、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４〜図６は、本実施の形態における製造方法例を示す工程図である。
まず、図４（ａ）に示すように、面方位が（１００）であるシリコン基板２０１の上に、膜厚１μｍの埋め込み絶縁層２０２と膜厚１０μｍの単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）２０３とが形成されているＳＯＩ基板を用意する。
【００４５】
次いで、ＳＯＩ層２０３及びシリコン基板２０１を酸化して、ＳＯＩ層２０３表面にＳｉＯ₂からなる絶縁膜（第１絶縁膜）２０４を形成し、シリコン基板２０１裏面にＳｉＯ₂からなる絶縁膜（第２絶縁膜）２０５を形成する。加えて、絶縁膜２０４上に、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料からなる保護膜２０６を形成する。フォトレジスト材料の代わりにポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールを塗布し、保護膜２０６としてもよい。
【００４６】
次いで、図４（ｂ）に示すように、シリコン基板２０１裏面に形成した絶縁膜２０５上に、マスクパターン（フレーム形成用マスクパターン）２０７を形成する。マスクパターン２０７は、光スイッチ装置のピクセル（またはチップ領域）に対応するパターンであり、ミラー毎に各々１つの正方形の領域が開口しているパターンである。なお、図４〜図６では、シリコン基板２０１上の一部領域を示すものであり、ここでは、シリコン基板２０１を切り出すことでミラー基板の中の１つのピクセルとなる正方形の領域を示している。
【００４７】
つぎに、マスクパターン２０７をマスクとし、例えばリアクティブイオンエッチングなどの異方性エッチングや緩衝フッ酸によるウエットエッチングにより、絶縁膜２０５を選択的に除去する。引き続き、例えばリアクティブイオンエッチングなどの異方性エッチングなどにより、シリコン基板２０１の裏面を選択的に除去する。この結果、図４（ｃ）に示すように、貫通する開口部が形成された絶縁膜２０５ａが、開口部を備えたシリコン基板２０１裏面に形成された状態となる。このエッチングでは、埋め込み絶縁層２０２が露出しないように、シリコン基板２０１をある程度（例えば３００μｍ程度）残した状態とする。シリコン基板２０１を残すことで、上述のエッチングによる、埋め込み絶縁層２０２を通過してＳＯＩ層２０３に達する損傷を抑制できるようになる。
【００４８】
次いで、マスクパターン２０７を灰化して除去した後、絶縁膜２０５ａをマスクにし、水酸化カリウム水溶液を用いたウエットエッチングにより、シリコン基板２０１裏面の開口部に残した部分を除去し、図４（ｄ）に示すように、埋め込み絶縁層２０２の裏面を露出させて基板開口部を形成する。この際、ポジ型のフォトレジストからなる保護膜２０６も、水酸化カリウム水溶液に溶解して同時に除去される。
【００４９】
つぎに、図４（ｅ）に示すように、シリコン基板２０１に形成されている開口部内の埋め込み絶縁層２０２の裏面を含むシリコン基板２０１の裏面を覆うように、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料などの有機材料からなる裏面保護膜２０８を形成する。
次いで、緩衝フッ酸液によるウエットエッチングにより、ＳＯＩ層２０３上の絶縁膜２０４を除去し、図５（ａ）に示すように、ＳＯＩ層２０３表面が露出した状態とする。このエッチング処理では、埋め込み絶縁層２０２は裏面保護膜２０８に覆われているので、緩衝フッ酸液によりエッチングされることがない。
【００５０】
次いで、裏面保護膜２０８を除去した後、図５（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層２０３上にマスクパターン（可動部形成用マスクパターン）２０９を形成し、マスクパターン２０９をマスクとしてＳＯＩ層２０３をエッチング加工する。このエッチングでは、例えばリアクティブイオンエッチングなどの異方性エッチングにより行い、エッチング箇所において埋め込み絶縁層２０２の表面を露出させる。このエッチングにより、ミラー２０３ａ及び図には簡略して示しているトーションバースプリング２０３ｂを形成する。
このとき、マスクパターン２０９の図示していない領域に、ダイシングの際にガイドとなるスクライブラインを形成するためのパターンを備えておき、ＳＯＩ層２０３の図示しない領域にスクライブラインも同時に形成しておく。
【００５１】
以上に示したように、本実施の形態では、シリコン基板２０１側に開口部を形成した後の工程で、ミラー２０３ａの形成を行う。このため、ミラー２０３ａを形成する段階では、ミラー２０３ａを形成する領域が薄い状態となっている。このため、ミラー２０３ａを形成するためのフォトリソグラフィ工程において、ＳＯＩ層２０３の表面側からでもシリコン基板２０１裏面側より形成した開口部の位置が確認できる。この結果、本実施の形態によれば、両面アライナー機構が必要なくなる。
【００５２】
つぎに、マスクパターン２０９を灰化して除去した後、図５（ｃ）に示すように、複数のミラー２０３ａ及び複数のトーションバースプリング２０３ｂが形成されているＳＯＩ層２０３を覆う有機材料からなる保護膜（可動部保護膜）２１０を形成する。保護膜２１０は、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料やポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールから構成すればよい。
【００５３】
次いで、緩衝フッ酸液によるエッチング処理で、シリコン基板２０１裏面の開口部に露出している埋め込み絶縁層２０２を除去し、同時に、シリコン基板２０１裏面の絶縁膜２０５ａを除去する。この結果、図５（ｄ）に示すように、貫通する開口部が形成された埋め込み絶縁層２０２ａが、開口部を備えたシリコン基板２０１の上に、ＳＯＩ層２０３に挟まれて形成された状態となる。
【００５４】
この後、シリコン基板２０１の開口部分に露出しているトーションバースプリング２０３ｂ部分などにおける分離部分の保護膜２１０の一部を除去し、トーションバースプリング２０３ｂの部分及びミラー２０３ａとＳＯＩ層２０３との隙間（溝）が、深さ方向に８μｍ程度開放した状態とする。これらの溝部分は、幅が２μｍ程度であり、形成された開放部分は、幅２μｍ深さ８μｍ程度の溝となっている。このとき、シリコン基板２０１の開口部にはＳＯＩ層２０３の裏面が露出するが、ＳＯＩ層２０３の表面は保護膜２１０で覆われているので、ミラー２０３ａは、固定された状態となっている。
【００５５】
次いで、図５（ｅ）に示すように、シリコン基板２０１の開口部分に露出しているミラー２０３ａなどを含むＳＯＩ層２０３裏面に、スパッタ法や蒸着法によりＡｕ／Ｔｉからなる金属膜（反射用金属膜）２１１を形成する。金属膜２１１は、下層（ＳＯＩ層２０３側）のチタン膜が膜厚０．０５μｍ程度、上層のＡｕ膜が膜厚０．０５μｍ程度である。なお、金属膜２１１は、シリコン基板２０１の裏面にも形成される。
【００５６】
つぎに、図６（ａ）に示すように、シリコン基板２０１に形成されている開口部内の金属膜２１１形成面を含むシリコン基板２０１の金属膜２１１が形成されている裏面を覆うように、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料などの有機材料からなる保護膜（埋め込み保護膜）２１２を形成する。フォトレジスト材料の代わりにポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンザオキサゾールを塗布して保護膜２１２を形成してもよい。
【００５７】
この後、ＳＯＩ膜２０３表面の保護膜２１０を除去し、図６（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層２０３の表面が露出した状態とする。このとき、シリコン基板２０１の開口部側の金属膜２１１が形成されているミラー２０３ａを含むＳＯＩ層２０３裏面は、保護膜２１２により覆われているので、ミラー２０３ａは固定された状態となっている。
【００５８】
つぎに、ＳＯＩ層２０３表面において、トーションバースプリング２０３ｂ部分などの分離部分に露出している保護膜２１２の一部を除去し、トーションバースプリング２０３ｂの部分及びミラー２０３ａとＳＯＩ層２０３との隙間（溝）が、深さ方向に８μｍ程度開放した状態とする。これらの溝部分は、幅が２μｍ程度であり、ＳＯＩ層２０３表面において形成された開放部分は、幅２μｍ深さ８μｍ程度の溝となっている。
【００５９】
次いで、図６（ｃ）に示すように、ＳＯＩ層２０３の表面に、スパッタ法や蒸着法によりＡｕ／Ｔｉからなる金属膜（接続用金属膜）２１３を形成する。金属膜２１３は、下層のチタン膜が膜厚０．０５μｍ程度、上層のＡｕ膜が膜厚０．０５μｍ程度である。
ＳＯＩ層２０３の裏面に形成した金属膜２１１は、ミラー２０３ａの反射率を補償し、また向上させるために形成したものであり、ＳＯＩ層２０３の表面に形成した金属膜２１３は、ミラー駆動用電極配線を形成した基板と貼り合わせて光スイッチ装置を構成する際、ミラー基板とミラー駆動用電極基板の接続電極部とを電気的に低抵抗で接続するための導電性金属膜として作用する。
【００６０】
以上のことにより、ＳＯＩ層２０３を加工することで、ＳＯＩ層２０３に形成された複数の開口領域（図示せず）内に、各々トーションバースプリング２０３ｂで連結された複数のミラー２０３ａが形成され、この両面に金属膜２１１，金属膜２１３が形成された状態が得られる。
つぎに、ダイシング工程において、シリコン基板２０１を切断してチップに切り出し、図３（ｂ）に示す状態と同様に、チップに切り出したミラー基板を、基板１３１と貼り合わせる。
【００６１】
次いで、ミラー基板を貼り合わせた基板１３１をパッケージ（不図示）にダイボンディングし、必要な端子部同士をワイヤホンディング工程によりワイヤで接続し、ポッティング工程を行った後、ミラー基板を覆っている保護膜２１２をアセトンなどの有機溶剤で除去し、図６（ｄ）に示すように、ミラー２０３ａが可動な状態の光スイッチ装置用ミラー基板の実装まで完了する。
【００６２】
本実施の形態により、例えば両面アライナー機構などの装置が不要となる。また、本実施の形態によれば、実装までの各工程において、可動部であるミラー及びトーションバースプリングが形成されるＳＯＩ層の片面あるいは両面が、酸化膜や保護膜などにより常に覆われ、ミラー及びトーションバースプリングが固定された状態が保持される。この結果、本実施の形態によれば、工程の途中におけるミラーやトーションバースプリングの欠損が防止され、ミラー面へのダスト付着が抑えられ、マイクロマシンである光スイッチ装置用ミラー基板を高い歩留まりで製造及び実装ができるようになる。また、本実施の形態によれば、工程数をあまり増加させることがない。
【００６３】
［実施の形態３］
つぎに、本発明の他の実施の形態について説明する。図７〜図１０は、本実施の形態における製造方法例を示す工程図である。
まず、図７（ａ）に示すように、例えば面方位が（１００）であるシリコン基板３０１の上に、膜厚１μｍの酸化シリコンからなる埋め込み絶縁層３０２と、膜厚１０μｍの単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）３０３とが形成されているＳＯＩ基板を用意する。
【００６４】
次いで、ＳＯＩ層３０３及びシリコン基板３０１の露出している面を酸化し、各々膜厚１μｍのシリコン酸化膜３０４，３０５を形成する。加えて、シリコン酸化膜３０５の露出している面に、ポリベンゾオキサゾールなどの樹脂からなる保護膜（第１保護膜）３０６を形成する。保護膜３０６は、ポリイミドやポジ型のフォトレジストから構成してもよい。保護膜３０６は、いずれかの材料を塗布することで形成すればよい。
【００６５】
つぎに、図７（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜３０４を緩衝フッ酸液に溶解させて除去する。このとき、保護膜３０６が形成されているので、シリコン酸化膜３０５は除去されない。
つぎに、図７（ｃ）に示すように、ＳＯＩ層３０３上にマスクパターン（可動部形成用マスクパターン）３０７を形成し、マスクパターン３０７をマスクとしてＳＯＩ層３０３をエッチング加工する。このエッチングでは、例えばリアクティブイオンエッチングなどの異方性エッチングにより行い、エッチング箇所において埋め込み絶縁層３０２の表面を露出させる。このエッチングにより、ミラー３０３ａ及び図には簡略して示しているトーションバースプリング（連結部）３０３ｂを形成する。
【００６６】
このとき、マスクパターン３０７の図示していない領域に、ダイシングの際にガイドとなるスクライブラインを形成するためのパターンを備えておき、ＳＯＩ層３０３の図示しない領域にスクライブラインも同時に形成しておく。
ここで、本実施の形態では、トーションバースプリング３０３ｂなどのパターンの形成が、シリコン基板３０１に開口部などの形成されていない、ＳＯＩ基板の破損などが起きにくい状態で行われている。
【００６７】
つぎに、マスクパターン３０７を灰化処理により除去した後、図７（ｄ）に示すように、ミラー３０３ａ及びトーションバースプリング３０３ｂが形成されているＳＯＩ層３０３を覆う有機材料からなる保護膜（可動部保護膜）３０８を形成する。保護膜３０８は、例えば、ポジ型のフォトレジスト材料やポリイミドや感光性有機樹脂であるポリベンゾオキサゾールから構成すればよい。
また、保護膜３０６を灰化して除去し、加えて、シリコン酸化膜３０５を緩衝フッ酸液に溶解させて除去し、シリコン基板３０１の埋め込み絶縁層３０２が形成されていない面、すなわちＳＯＩ基板の裏面を露出させる。
【００６８】
つぎに、図８（ａ）に示すように、ミラー３０３ａが形成された領域の下部に、例えば平面視正方形の開口部を備えたマスクパターン（フレーム形成用マスクパターン）３０９を、シリコン基板３０１の裏面に形成する。ここで、複数の光スイッチ素子を同時に製造する場合、マスクパターン３０９は、各光スイッチ素子のピクセルに対応するパターンであり、ミラー毎に各々１つの正方形の領域が開口しているパターンである。なお、図７〜図１０では、シリコン基板３０１上の一部領域を示すものであり、ここでは、１つのピクセルとなる正方形の領域を示している。
【００６９】
つぎに、マスクパターン３０９をマスクにした異方性エッチングにより、シリコン基板３０１を埋め込み絶縁層３０２が露出するまでエッチングする。このことにより、図８（ｂ）に示すように、埋め込み絶縁層３０２のＳＯＩ層３０３とは反対側の面には、基板開口部が形成されたシリコン基板３０１ａが形成された状態となる。ここで、前述したように、保護膜３０８が形成されているので、このエッチング処理の際に、ミラー３０３ａなどが形成されているＳＯＩ層３０３は、エッチングされずに保護される。
【００７０】
次いで、マスクパターン３０９を灰化して除去した後、シリコン基板３０１ａの開口した領域に露出している埋め込み絶縁層３０２を、緩衝フッ酸液でエッチングして除去する。この結果、図８（ｃ）に示すように、可動部開口部が形成された埋め込み絶縁層３０２ａが、基板開口部を備えたシリコン基板３０１ａとＳＯＩ層３０３とに挟まれて形成された状態となる。
【００７１】
この後、トーションバースプリング３０３ｂ部分などの隙間（溝）からシリコン基板３０１ａの基板開口部側に露出している保護膜３０８の一部を除去し、トーションバースプリング３０３ｂの部分及びミラー３０３ａとＳＯＩ層３０３との溝が、深さ方向に８μｍ程度開放した状態とする。これらの溝部分は、幅が２μｍ程度であり、形成された開放部分は、幅２μｍ深さ８μｍ程度の溝となっている。このとき、埋め込み絶縁層３０２ａの可動部開口部の内部にはＳＯＩ層３０３の裏面が露出するが、ＳＯＩ層３０３の表面は保護膜３０８で覆われているので、ミラー３０３ａは、固定された状態となっている。
【００７２】
次いで、図８（ｄ）に示すように、シリコン基板３０１ａの露出面，埋め込み絶縁層３０２ａの露出面，及びこれらの開口部内に露出しているミラー３０３ａなどを含むＳＯＩ層３０３の露出面に、スパッタ法や蒸着法により金／チタンからなる金属膜（反射用金属膜）３１０を形成する。金属膜３１０は、下層（ＳＯＩ層３０３側）のチタン膜が膜厚０．０５μｍ程度、上層の金膜が膜厚０．０５μｍ程度である。なお、ＳＯＩ層３０３の裏面に形成した金属膜３１０は、ミラー３０３ａの反射率を向上させるためのものである。
【００７３】
つぎに、まず、シリコン基板３０１ａの埋め込み絶縁層３０２ａが形成されていない側の面、すなわちＳＯＩ基板の裏面に、例えばポジ型のフォトレジストを塗布して感光膜を形成する。一般的なポジ型のフォトレジストの代わりに、感光性を有するポリイミドや、ポリベンゾオキサゾールなどの有機樹脂を用いるようにしてもよい。次いで、上記感光膜を公知のフォトリソグラフィ技術によりパターニングし、シリコン基板３０１ａ，埋め込み絶縁層３０２ａの開口部内にパターンが形成された状態とする。これらのことにより、図９（ａ）に示すように、保護膜（埋め込み保護膜）３１１を形成する。
【００７４】
保護膜３１１は、シリコン基板３０１ａ，埋め込み絶縁層３０２ａの開口部内に埋め込まれているように形成し、ＳＯＩ基板の裏面側に突出しないようにする。例えば、保護膜３１１が形成されている部分が、窪んでいる状態となっていてもよい。ただし、ＳＯＩ層３０３の埋め込み絶縁層３０２ａの可動部開口部内に露出しているＳＯＩ層３０３の裏面が、すべて保護膜３１１により覆われているようにする。なお、ＳＯＩ基板の裏面に有機樹脂を塗布して有機膜を形成した後、有機膜をエッチバックし、開口部以外のＳＯＩ基板の裏面を露出させることで、保護膜３１１を形成するようにしてもよい。
【００７５】
以上のようにして保護膜３１１を形成した後、灰化処理などにより保護膜３０８を除去し、図９（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層３０３（ＳＯＩ基板）の表面を露出させる。このとき、保護膜３１１が形成されているので、ミラー３０３ａは固定された状態となっている。
つぎに、図９（ｃ）に示すように、ミラー３０３ａとトーションバースプリング３０３ｂとの間などのＳＯＩ層３０３に形成されている溝内に露出している金属膜３１０を、例えば逆スパッタ法などによりエッチングして除去する。
【００７６】
次いで、図９（ｄ）に示すように、ミラー３０３ａ，トーションバースプリング３０３ｂが形成されているＳＯＩ層３０３を覆うように、有機材料からなる保護膜（第２保護膜）３１２を形成する。保護膜３１２は、ポリベンゾオキサゾールやポリイミド、また、一般的なポジ型のフォトレジストから構成すればよい。
つぎに、ダイシング工程において、ＳＯＩ基板をチップ領域毎に切断し、例えば、図１０（ａ）に示すように、ミラーチップ３００を形成する。
【００７７】
この後、保護膜３１２を除去し、図１０（ｂ）に示すように、ミラーチップ３００を、駆動電極チップ３３１と貼り合わせる。駆動電極チップ３３１は、ミラー駆動用の電極配線が形成され、これに接続してミラー駆動用電極３３２ａ，３３２ｂが形成されている。ここでは、保護膜３１２を除去してから貼り合わせるが、保護膜３１１を保護膜３１２より厚く形成しておけば、保護膜３１２の除去が容易となる。例えば、保護膜３１１，３１２が溶解する有機溶剤にミラーチップ３００を浸漬し、保護膜３１２が除去された段階でミラーチップ３００を有機溶剤より取り出せば、より厚く形成されている保護膜３１１が形成されている状態が維持できる。
【００７８】
次いで、ミラーチップ３００を貼り合わせた駆動電極チップ３３１をパッケージ（不図示）にダイボンディングし、必要な端子部同士をワイヤホンディング工程によりワイヤで接続し、ポッティング工程を行った後、ミラーチップ３００に形成されている保護膜３１１を例えばアセトンなどの有機溶剤で除去するか、あるいは灰化処理などにより除去し、図１０（ｃ）に示すように、ミラー３０３ａが可動な状態の光スイッチ素子の実装までが完了する。
【００７９】
以上に説明したように、本実施の形態では、ミラーなどのパターンを形成した後これらをミラーチップに切り出す段階で、ミラーなどの可動部分が保護膜で覆われているようにした。また、ミラーチップを貼り合わせる段階においても、ミラーなどの可動部分の一面が保護膜で覆われているようにした。従って、本実施の形態によれば、チップへの切り出しやチップの貼り合わせなどの工程において、ミラーなどの可動部が、保護膜に覆われて固定された状態となっている。
【００８０】
この結果、本実施の形態によれば、工程の途中におけるミラーやトーションバースプリングなどの可動部分の欠損が防止される。また、保護膜３１１により、ミラー３０３ａの反射面へのダスト付着が抑えられ、マイクロマシンである光スイッチ素子を高い歩留まりで製造及び実装ができるようになる。また、本実施の形態によれば、工程数をあまり増加させることがない。
なお、上述では、マイクロマシンとして回動するミラーを備えた光スイッチを例にしたが、本発明の適用例はこれに限るものではない。例えば、連結部で連結された可動部が、ＳＯＩ層の平面方向に可動するマイクロマシンであっても、本発明が適用できることはいうまでもない。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、単結晶シリコン層に形成された可動部は、埋め込み保護膜が形成されるまでの間、いずれかの層や膜が接触し、動くことができない状態となっているようにした。
この結果、本発明によれば、ミラーなどの可動する部分を備えたマイクロマシンが、良品歩留まりの高い状態で製造できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図４】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図５】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図６】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図７】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図８】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図９】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図１０】 本発明の他の実施の形態における製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図１１】 従来よりあるマイクロマシンの製造方法を説明するための各工程を示す模式的な断面図である。
【図１２】
【符号の説明】
１００…ミラー基板、１０１…シリコン基板、１０２，１０２ａ…埋め込み絶縁層、１０３…単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）、１０３ａ…ミラー、１０３ｂ…トーションバースプリング（連結部）、１０４…保護膜（表面保護膜）、１０５…マスクパターン（フレーム形成用マスクパターン）、１０６…マスクパターン（可動部形成用マスクパターン）、１０７…保護膜（可動部保護膜）、１０８…金属膜（反射用金属膜）、１０９…保護膜（埋め込み保護膜）、１１０…金属膜（接続用金属膜）、１３１…基板、１３２ａ，１３２ｂ…ミラー駆動用電極。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a micromachine such as an optical switch element used for communication, measurement, display and the like using switching.
[0002]
[Prior art]
There is a MEMS device manufactured by using a micromachine technology that performs three-dimensional microfabrication by etching on the basis of a thin film formation technology or a photolithography technology. Some MEMS devices that are micromachines are composed of a fine fixed structure and a movable structure, and the operation of the movable structure is controlled by an electrical signal. As such a MEMS element, there is an optical switch element having a reflecting surface on a movable structure (see Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and Non-Patent Document 3). ).
[0003]
The optical switch device includes, for example, a fixed structure and a movable reflecting structure. The reflection structure has a support member and a movable member, and the movable member is connected to the support member by a spring member such as a torsion spring. The optical switch configured as described above performs a switching operation for switching an optical path by moving the reflecting structure by an attractive force or a repulsive force acting between the fixed structure and the moving reflecting structure.
[0004]
As a method for manufacturing such an optical switch element, a method using an SOI (Silicon on Insulator) substrate has been proposed. The manufacturing process of the mirror (movable part) by this method will be described. First, as shown in FIG. 11A, from the side (main surface: SOI layer) where the buried insulating layer 402 of the SOI substrate 401 is formed, a groove 401a is formed by a known photolithography technique and etching such as DEEP RIE. By forming the mirror 404, the mirror 404 is formed in the single crystal silicon layer 403 over the buried insulating layer 402.
[0005]
For example, DEEP RIE uses SF when dry etching silicon. ₆ And C _Four F ₈ This is a technique for forming grooves or holes having an aspect ratio of 50 at an etching rate of several μm per minute by alternately introducing the above gas and repeating etching and sidewall protective film formation.
[0006]
Next, a resist pattern having an opening in which the mirror 404 is formed is formed on the back surface of the SOI substrate 401, and silicon is selectively etched from the back surface of the SOI substrate 401 using an etchant such as a potassium hydroxide aqueous solution. In this etching, the embedded insulating layer 402 is used as an etching stopper layer, and an opening 401b is formed on the back surface of the SOI substrate 401 corresponding to the formation region of the mirror 404, as shown in FIG. The opening 401b is a region corresponding to a pixel of the optical switch element.
[0007]
Next, the region exposed to the opening 401b of the buried insulating layer 402 is selectively removed using hydrofluoric acid, whereby the rotation supported by the SOI substrate 401 as shown in FIG. 11C. Assume that a possible mirror 404 is formed. At this time, in order to improve the reflectance of the mirror 404, a metal film such as gold may be formed on the surface of the mirror 404 on the opening 401b side.
[0008]
On the other hand, the silicon substrate 411 is selectively etched with an aqueous potassium hydroxide solution using a predetermined mask pattern made of a silicon nitride film or a silicon oxide film as a mask, thereby forming a concave structure as shown in FIG. It is assumed that Next, a metal film is formed on the concave structure by vapor deposition or the like, and this metal film is patterned by a photolithography technique and an etching technique using known ultra-deep exposure, and as shown in FIG. An electrode portion 412 including a driving electrode wiring is formed.
[0009]
Thereafter, each of the SOI substrate 401 and the silicon substrate 411 is diced, cut into chips to form a mirror chip and an electrode chip, and these are bonded together to apply a mirror by applying an electric field as shown in FIG. An optical switch element in which 404 is movable can be manufactured. In addition, after cutting out into each chip | tip, in order to improve the reflectance of a mirror, you may form metal films, such as gold | metal | money, on the mirror surface.
[0010]
In the conventional manufacturing method described above, in the step after the buried insulating layer is etched, the mirror portions are connected by a pair of connecting members, and are handled in a state where they can be rotated by a rotating shaft passing through these connecting members. The connecting member is a bar-like or plate-like spring member that is elastically deformed by receiving a twist, such as a torsion bar spring.
[0011]
For example, a wafer drying process after etching and rinsing a buried insulating layer with a buffered hydrofluoric acid solution, a wafer dicing process, a metal film forming process on a mirror surface after dicing, and a substrate with a mirror driving electrode wiring formed thereon In the alignment process, the die bonding process to the package, the wire bonding process, the potting process, and the like, the mirror is handled in a movable state connected by a torsion bar spring.
[0012]
This optical switch element applies an attractive force to the mirror by an electric field generated by a voltage applied to the mirror driving electrode, and rotates the mirror at an angle of several degrees. A state in which the mirror rotates is required by applying a voltage of about 100 V to the mirror driving electrode, for example, to reduce power consumption. For this reason, the connecting member is processed to a width of about 2 μm so that the mirror can be easily rotated.
[0013]
Since the thickness of the SOI layer is about 10 μm, the connecting member has a width of 2 μm and a thickness of about 10 μm. For example, as shown in FIG. 12, a circular mirror 501 having a diameter of about 500 μm is connected to a concentric mirror frame body 502 disposed on the outside by a thin connection member 511 having a width of about 2 μm, and the mirror frame body 502 is The connecting member 512 is connected to the SOI layer 503.
[0014]
[Patent Document 1]
JP 2001-198897 A
[Patent Document 2]
JP 2002-189178 A
[Patent Document 3]
JP 11-119123 A
[Non-Patent Document 1]
"MEMS: Micro Technology, Mega Impact" Circuit & Device, p14-25 (2001)
[Non-Patent Document 2]
Renshi Sawada, Eiji Higurashi, Akira Shimizu, and Tohru Maruno, "Single Crystalline Mirror Actuated Electrostatically by Terraced Electrodes With High-Aspect Ratio Torsion Spring," Optical MEMS 2001, pp.23-24 (Okinawa Japan), 2001.
[Non-Patent Document 3]
Renshi Sawada, Johji Yamaguchi, Eiji Higurashi, Akira Shimizu, Tsuyoshi Yamamoto, Nobuyuki Takeuchi, and Yuji Uenishi, "Single Si Crystal 1024ch MEMS Mirror Based on Terraced Electrodes and a High-Aspect Ratio Torsion Spring for 3-D Cross-Connect Switch, "Optical MEMS 2002, pp.11-12 (Lugano Switzerland), 2002.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the process of the process as described above, since a centrifugal force or vibration or impact is applied to the water flow or the drying of the wafer, the connecting member is easily broken or the mirror is lost, and the manufacturing yield of the mirror substrate is reduced. There is a problem of making it. In particular, in the case of a mirror substrate in which a large number of mirrors are arranged in a matrix, if even one mirror becomes defective, it cannot be used as a mirror substrate, resulting in a defective product, which further reduces the yield.
[0016]
Further, when the mirror substrate wafer is manufactured and transported in the wafer state or in the dicing and chip state, the wafer itself and the chip itself are protected by a container for storing them, but the mirror and the mirror frame connected by a thin connecting member. Since the body is in a movable state, it is vulnerable to centrifugal force, vibration and shock, and there is a risk of further reducing the manufacturing yield of the mirror substrate.
[0017]
Furthermore, in the case of a mirror substrate for an optical switch element, the manufacture is completed with the mirror surface that reflects incident light exposed, so that when wafers are diced into fine chips, fine wafer shavings are generated in the gaps between connecting members, etc. It passes through the mirror surface and adheres to the mirror surface, and dust adheres during storage and handling before mounting, resulting in a problem that the reflectance of light decreases.
[0018]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to allow a micromachine including a movable part such as a mirror to be manufactured with a high yield.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The method of manufacturing a micromachine according to the present invention includes a step of preparing a silicon substrate having a single crystal silicon layer on a surface through a buried insulating layer, and selectively using the single crystal silicon layer as a mask for forming a movable part as a mask. A movable portion forming step of forming a movable portion in the single crystal silicon layer by etching and forming a movable portion connected to the surrounding single crystal silicon layer via the connecting portion on the buried insulating layer, and a frame forming mask pattern having an opening The silicon substrate is selectively etched away from the back surface by using as a mask to form a substrate opening in the silicon substrate, and a frame forming process for exposing the back surface of the buried insulating layer inside the substrate opening, and the upper surface of the buried insulating layer. A movable part protective film that forms a movable part protective film on the single crystal silicon layer so as to cover the movable part in a state where the movable part is formed in A buried insulating layer processing step for forming a movable part opening continuous with the substrate opening in a movable part forming region of the buried insulating layer in a state where the movable part protective film is formed; Forming a buried protective film covering the substrate opening and the movable portion exposed inside the movable portion opening and the surrounding single crystal silicon layer in the formed state; Removing the movable part protective film; and removing the buried protective film. At least.
As a result of such a configuration, the movable portion formed in the single crystal silicon layer is in a state in which any layer or film is in contact and cannot move until the buried protective film is formed.
[0020]
In the micromachine manufacturing method, a movable part driving electrode prepared in advance is formed by cutting out a region where a movable part including a substrate opening is formed in a state where a buried protective film is formed, and forming a movable part substrate. The electrode substrate provided with the movable part substrate and the movable part substrate are bonded together on the surface side of the single crystal silicon layer, and the movable part and the movable part driving electrode are arranged to face each other with a predetermined distance therebetween. If the buried protective film is removed after bonding, a chip to be a micromachine is formed with the movable part fixed.
[0021]
In the micromachine manufacturing method, the movable part forming step may be performed after the frame forming step, and the frame forming step is performed in a state where the surface of the single crystal silicon layer is covered with the surface protective film. You can do it.
In the method for manufacturing a micromachine, the frame forming step may be performed after the movable portion forming step.
In the micromachine manufacturing method, the buried protective film may be formed only inside the substrate opening and the movable portion opening.
[0022]
In the micromachine manufacturing method, after the movable portion opening is formed, a reflective metal film may be formed on the back surface of the movable portion exposed inside the movable portion opening. Further, after forming the buried protective film, the movable part protective film may be removed, and a connection metal film may be formed on the surface of the single crystal silicon layer.
[0023]
In the manufacturing method of the micromachine, In the movable part forming step, it is sufficient to form a movable part composed of a mirror having a reflective surface, In this case, for example, a micromachine constituting an optical switch using a mirror can be manufactured.
[0024]
In the micromachine manufacturing method, a silicon substrate provided with a single crystal silicon layer on a surface through a buried insulating layer is prepared, a protective film made of an organic material is formed on the single crystal silicon layer, and an opening is provided. A frame forming mask pattern is formed on the back surface of the silicon substrate, and the silicon substrate is selectively etched away using the frame forming mask pattern as a mask to form a substrate opening in the silicon substrate. A buried insulating layer is formed in the substrate opening. Then, the frame forming mask pattern and the protective film are removed, the movable part forming mask pattern is formed on the single crystal silicon layer, and the movable part forming mask pattern is used as a mask to the buried insulating layer. The silicon layer is selectively etched, and the opening and the inside of the opening are formed in the region above the substrate opening of the silicon substrate. A movable part made of an organic material covering the single crystal silicon layer on which the mirror and the connecting part are formed after forming a mirror connected to the surrounding single crystal silicon layer via the connecting part and removing the movable part forming mask pattern In the state where the protective film is formed and the movable part protective film is formed, the exposed part of the embedded insulating layer is selectively removed to form the movable part opening, and the single crystal silicon layer A part of the back surface of the single crystal silicon layer exposed in the substrate opening and the movable part opening, the back of the mirror and the connection part A reflective metal film is formed on the back surface, a buried protective film is formed on the back surface of the silicon substrate including the inside of the substrate opening, and the movable portion protective film is removed while the buried protective film is formed. Surface of crystalline silicon layer It may be formed a connection metal film on the surface of the surface and the connecting portion of the mirror.
[0025]
Further, in the above-described micromachine manufacturing method, a silicon substrate having a single crystal silicon layer on a surface via a buried insulating layer is prepared, and a first insulating film and a second insulation are formed on the surface of the single crystal silicon layer and the back surface of the silicon substrate. A film is formed, a protective film made of an organic material is formed on the first insulating film, and a frame forming mask pattern having an opening is formed on the back surface of the silicon substrate so as to sandwich the second insulating film. Using the formation mask pattern as a mask, the second insulating film and the silicon substrate are selectively etched away to form a penetrating opening in the second insulating film and opening the silicon substrate with a portion of the silicon substrate remaining. Forming a mask, removing the frame forming mask pattern and the protective film, and using the second insulating film with the opening as a mask, the silicon remaining in the opening of the silicon substrate A part of the substrate is removed, the back surface of the buried insulating layer is exposed to form a substrate opening, and the back surface protective film is formed to cover the substrate opening and the back surface of the buried insulating layer exposed at the bottom and the second insulating film. Then, the first insulating film is removed to expose the surface of the single crystal silicon layer, and after the back surface protective film is removed, a movable part forming mask pattern is formed on the single crystal silicon layer, and the movable part forming mask is formed. The single crystal silicon layer is selectively etched to the buried insulating layer using the pattern as a mask, and is connected to the region above the substrate opening via the substrate opening and the surrounding single crystal silicon layer via the connecting portion. After the mirror is formed and the movable part forming mask pattern is removed, a movable part protective film made of an organic material covering the single crystal silicon layer on which the mirror and the connecting part are formed is formed, and the movable part protective film is formed. In this state, a portion of the buried insulating layer exposed in the substrate opening is selectively removed to form a movable portion opening, and a part of the back surface of the single crystal silicon layer, the back surface of the mirror, and the connecting portion A reflective metal film is formed on the back surface of the single crystal silicon layer, the back surface of the mirror, and the back surface of the connecting portion exposed on the back surface of the single crystal silicon layer exposed inside the substrate opening and the movable portion opening. A buried protective film is formed on the back surface of the silicon substrate including the opening, and the movable part protective film is removed in a state in which the buried protective film is formed, and then the surface of the single crystal silicon layer, the surface of the mirror, and the connecting part A metal film for connection may be formed on the surface.
[0026]
In the above-described micromachine manufacturing method, a silicon substrate having a single crystal silicon layer on a surface via a buried insulating layer is prepared, and the exposed surface of the single crystal silicon layer and the exposed back surface of the silicon substrate are oxidized. Forming a first oxide film and a second oxide film respectively, forming a first protective film made of an organic material on the exposed surface of the second oxide film, removing the first oxide film, and removing the surface of the single crystal silicon layer; A movable part forming mask pattern is formed on the surface of the single crystal silicon layer, and the single crystal silicon layer is selectively etched to the buried insulating layer using the movable part forming mask pattern as a mask, and is movable through the connecting part. After forming the mirror supported and removing the movable part forming mask pattern, a movable part protective film made of an organic material covering the surface of the single crystal silicon layer including the mirror is formed, 1 Remove the protective film and the second oxide film, and form a frame forming mask pattern with an opening in the region where the mirror is formed on the back surface of the silicon substrate, and select the silicon substrate using the frame forming mask pattern as a mask. Etching is performed to form a substrate opening where the buried insulating layer is exposed, and after removing the frame forming mask pattern, the buried insulating layer exposed in the substrate opening is selectively etched to form a mirror and a single surrounding area. A single crystal silicon layer exposed on the back surface of the silicon substrate on which the substrate opening is formed and the inside of the movable portion opening, wherein the movable portion opening in which a part of the crystalline silicon layer is exposed in a frame shape is formed in the embedded insulating layer A reflective metal film is formed on the back surface of the substrate, and is disposed only inside the substrate opening, and is exposed at least inside the opening of the movable portion of the mirror and the single crystal silicon layer. After forming a buried protective film made of an organic material covering the surface to be removed and removing the movable part protective film, the reflective metal film exposed in the groove between the mirror and the surrounding single crystal silicon layer is selectively used. The second protective film made of an organic material covering the surface of the single crystal silicon layer including the mirror may be formed by etching away.
In this case, the buried protective film is preferably formed thicker than the second protective film.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
First, a first embodiment of the present invention will be described. 1 to 3 are process diagrams showing an example of a manufacturing method in the present embodiment.
As shown in FIG. 1A, a buried insulating layer 102 made of silicon oxide having a thickness of 1 μm and a single crystal silicon layer (SOI layer having a thickness of 10 μm) are formed on a silicon substrate 101 having a plane orientation of (100). ) 103 is prepared.
[0028]
Next, a protective film (surface protective film) 104 made of, for example, a positive photoresist material is formed on the SOI layer 103 side (hereinafter referred to as the surface side). Instead of the photoresist material, polyimide or photosensitive organic resin polybenzoxazole may be applied to form the protective film 104. By forming the protective film 104 in this way, the surface of the SOI layer 103 is protected in subsequent steps.
[0029]
Next, as shown in FIG. 1B, a mask pattern (frame forming mask pattern) 105 is formed on the back surface of the silicon substrate 101. The mask pattern 105 is a pattern corresponding to a pixel (or chip region) of the optical switch device, and is a pattern in which one square region is opened for each mirror. 1 to 3 show a partial region on the silicon substrate 101. Here, for example, a partial region of a mirror substrate provided with one mirror chip having a plurality of pixels arranged in a matrix is shown. However, a mirror chip may be configured from a portion having one mirror.
[0030]
Next, as shown in FIG. 1C, the silicon substrate 101 is etched by anisotropic etching using the mask pattern 105 as a mask until the embedded insulating layer 102 is exposed, thereby forming a substrate opening. As described above, since the protective film 104 is formed, the SOI layer 103 is protected without being etched during this etching process.
[0031]
Next, the protective film 104 and the mask pattern 105 are removed by ashing, and the surface of the SOI layer 103 is exposed as shown in FIG. In this state, the silicon substrate 101 in the mirror formation region is in an open state, but the back surface of the SOI layer 103 is covered and protected by the buried insulating layer 102.
[0032]
Next, as shown in FIG. 1E, a mask pattern (movable part forming mask pattern) 106 is formed on the SOI layer 103, and the SOI layer 103 is etched using the mask pattern 106 as a mask. In this etching, anisotropic etching such as reactive ion etching is performed, for example, and the surface of the buried insulating layer 102 is exposed at the etched portion. By this etching, a mirror 103a and a torsion bar spring (connecting portion) 103b shown in a simplified manner in the figure are formed.
At this time, a pattern for forming a scribe line serving as a guide during dicing is provided in a region not shown in the mask pattern 106, and a scribe line is also formed in a region not shown in the SOI layer 103 at the same time. .
[0033]
As described above, in this embodiment mode, the mirror 103a is formed in the step after the opening is formed on the silicon substrate 101 side. Therefore, at the stage of forming the mirror 103a, the region where the mirror 103a is formed is thin. For this reason, in the photolithography process for forming the mirror 103a, the position of the opening formed from the back surface side of the silicon substrate 101 can be confirmed even from the front surface side of the SOI layer 103. As a result, according to the present embodiment, the double-side aligner mechanism is not necessary.
[0034]
Next, after the mask pattern 106 is ashed and removed, as shown in FIG. 2A, a protection made of an organic material covering the SOI layer 103 on which the plurality of mirrors 103a and the plurality of torsion bar springs 103b are formed. A film (movable part protective film) 107 is formed. The protective film 107 may be made of, for example, a positive photoresist material, polyimide, or polybenzoxazole that is a photosensitive organic resin.
[0035]
Next, the buried insulating layer 102 exposed in the opened region of the silicon substrate 101 is removed by etching with a buffered hydrofluoric acid solution. As a result, as shown in FIG. 2B, the embedded insulating layer 102a in which the opening is formed is formed on the silicon substrate 101 having the opening, sandwiched between the SOI layers 103. It becomes.
[0036]
Thereafter, a part of the protective film 107 at the separation portion in the torsion bar spring 103b exposed at the opening of the silicon substrate 101 is removed, and the gap between the torsion bar spring 103b and the mirror 103a and the SOI layer 103 is removed. The (groove) is in a state of being opened about 8 μm in the depth direction. These groove portions have a width of about 2 μm, and the formed open portions are grooves having a width of 2 μm and a depth of about 8 μm. At this time, the back surface of the SOI layer 103 is exposed in the opening of the silicon substrate 101. However, since the surface of the SOI layer 103 is covered with the protective film 107, the mirror 103a is fixed.
[0037]
Next, as shown in FIG. 2C, a metal film made of Au / Ti (for reflection) is formed on the back surface of the SOI layer 103 including the mirror 103a exposed in the opening of the silicon substrate 101 by sputtering or vapor deposition. Metal film) 108 is formed. In the metal film 108, the lower layer (SOI layer 103 side) titanium film has a thickness of about 0.05 μm, and the upper Au film has a thickness of about 0.05 μm. The metal film 108 is also formed on the back surface of the silicon substrate 101.
[0038]
Next, for example, an organic material such as a positive photoresist material is covered so as to cover the back surface of the silicon substrate 101 on which the metal film 108 is formed, including the surface on which the metal film 108 is formed in the opening formed in the silicon substrate 101. A protective film (embedded protective film) 109 made of a material is formed. Instead of the photoresist material, polyimide or photosensitive organic resin polybenzoxazole may be applied to form the protective film 109.
Thereafter, the protective film 107 on the surface of the SOI film 103 is ashed and removed, so that the surface of the SOI layer 103 is exposed as shown in FIG. At this time, since the back surface of the SOI layer 103 including the mirror 103a on which the metal film 108 on the opening side of the silicon substrate 101 is formed is covered with the protective film 109, the mirror 103a is in a fixed state. .
[0039]
Next, on the surface of the SOI layer 103, a part of the protective film 109 exposed in the separation part such as the torsion bar spring 103b is removed, and a gap between the part of the torsion bar spring 103b and the mirror 103a and the SOI layer 103 ( Groove) is opened in the depth direction by about 8 μm. These groove portions have a width of about 2 μm, and open portions formed on the surface of the SOI layer 103 are grooves having a width of 2 μm and a depth of about 8 μm.
[0040]
Next, as shown in FIG. 3A, a metal film (connection metal film) 110 made of Au / Ti is formed on the surface of the SOI layer 103 by sputtering or vapor deposition. The metal film 110 has a lower titanium film having a thickness of about 0.05 μm and an upper Au film having a thickness of about 0.05 μm.
The metal film 108 formed on the back surface of the SOI layer 103 is formed to compensate the reflectivity of the mirror 103a, and the metal film 110 formed on the surface of the SOI layer 103 is formed with a mirror driving electrode wiring. When the optical switch device is configured by being bonded to the substrate, it acts as a conductive metal film for electrically connecting the mirror substrate and the connection electrode portion of the mirror driving electrode substrate with low resistance.
[0041]
As described above, by processing the SOI layer 103, a plurality of mirrors 103a each connected by a torsion bar spring 103b are formed in a plurality of opening regions (not shown) formed in the SOI layer 103. A state in which the metal film 108 and the metal film 110 are formed on both surfaces is obtained.
Next, in the dicing process, the silicon substrate 101 is cut, and the mirror substrate 100 cut into a chip is bonded to the substrate 131 as shown in FIG. In the drawing, one of a plurality of mirrors formed on the chip is shown. On the substrate 131, mirror driving electrode wirings are formed, and mirror driving electrodes 132a and 132b are formed in connection therewith.
[0042]
Next, the substrate 131 to which the mirror substrate 100 is bonded is die-bonded to a package (not shown), the necessary terminal portions are connected to each other by a wire bonding process, a potting process is performed, and then the mirror substrate 100 is covered. The protective film 109 is removed with an organic solvent such as acetone, and as shown in FIG. 3C, the mounting of the mirror substrate for the optical switch device in which the mirror 103a is movable is completed.
[0043]
According to the present embodiment, for example, a device such as a double-sided aligner mechanism becomes unnecessary. Further, according to the present embodiment, in each process up to mounting, one or both surfaces of the SOI layer on which the mirror and the torsion bar spring as the movable part are formed are always covered with the oxide film, the protective film, etc. And the state where the torsion bar spring is fixed is maintained. As a result, according to the present embodiment, mirrors and torsion bar springs are prevented from being lost during the process, dust adhesion to the mirror surface is suppressed, and a mirror substrate for an optical switch device, which is a micromachine, is manufactured with a high yield. And can be implemented. Further, according to the present embodiment, the number of steps is not increased so much.
[0044]
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. 4 to 6 are process diagrams showing an example of the manufacturing method in the present embodiment.
First, as shown in FIG. 4A, a 1 μm thick buried insulating layer 202 and a 10 μm thick single crystal silicon layer (SOI layer) 203 are formed on a silicon substrate 201 whose plane orientation is (100). An SOI substrate on which is formed is prepared.
[0045]
Next, the SOI layer 203 and the silicon substrate 201 are oxidized to form SiO on the surface of the SOI layer 203. ₂ An insulating film (first insulating film) 204 is formed, and SiO is formed on the back surface of the silicon substrate 201. ₂ An insulating film (second insulating film) 205 is formed. In addition, a protective film 206 made of, for example, a positive photoresist material is formed on the insulating film 204. Instead of the photoresist material, polyimide or a photosensitive organic resin such as polybenzoxazole may be applied to form the protective film 206.
[0046]
Next, as shown in FIG. 4B, a mask pattern (frame forming mask pattern) 207 is formed on the insulating film 205 formed on the back surface of the silicon substrate 201. The mask pattern 207 is a pattern corresponding to the pixel (or chip region) of the optical switch device, and is a pattern in which one square region is opened for each mirror. 4 to 6 show a partial region on the silicon substrate 201, and here, a square region that becomes one pixel in the mirror substrate by cutting the silicon substrate 201 is shown. .
[0047]
Next, using the mask pattern 207 as a mask, the insulating film 205 is selectively removed by anisotropic etching such as reactive ion etching or wet etching using buffered hydrofluoric acid, for example. Subsequently, the back surface of the silicon substrate 201 is selectively removed by anisotropic etching such as reactive ion etching, for example. As a result, as shown in FIG. 4C, the insulating film 205a in which the opening is formed is formed on the back surface of the silicon substrate 201 having the opening. In this etching, the silicon substrate 201 is left to some extent (for example, about 300 μm) so that the buried insulating layer 202 is not exposed. By leaving the silicon substrate 201, the damage that reaches the SOI layer 203 through the buried insulating layer 202 due to the above-described etching can be suppressed.
[0048]
Next, after the mask pattern 207 is ashed and removed, the insulating film 205a is used as a mask, and the portion left in the opening on the back surface of the silicon substrate 201 is removed by wet etching using a potassium hydroxide aqueous solution. ), The back surface of the buried insulating layer 202 is exposed to form a substrate opening. At this time, the protective film 206 made of a positive photoresist is also dissolved in the potassium hydroxide aqueous solution and simultaneously removed.
[0049]
Next, as shown in FIG. 4E, for example, a positive photoresist material is formed so as to cover the back surface of the silicon substrate 201 including the back surface of the buried insulating layer 202 in the opening formed in the silicon substrate 201. A back protective film 208 made of an organic material such as is formed.
Next, the insulating film 204 on the SOI layer 203 is removed by wet etching using a buffered hydrofluoric acid solution, so that the surface of the SOI layer 203 is exposed as shown in FIG. In this etching process, since the buried insulating layer 202 is covered with the back surface protective film 208, it is not etched by the buffered hydrofluoric acid solution.
[0050]
Next, after removing the back surface protective film 208, as shown in FIG. 5B, a mask pattern (movable part forming mask pattern) 209 is formed on the SOI layer 203, and the SOI layer 203 is formed using the mask pattern 209 as a mask. Is etched. In this etching, anisotropic etching such as reactive ion etching is performed, for example, and the surface of the buried insulating layer 202 is exposed at the etched portion. By this etching, a mirror 203a and a torsion bar spring 203b which is simply shown in the figure are formed.
At this time, a pattern for forming a scribe line serving as a guide during dicing is provided in a region not shown in the mask pattern 209, and a scribe line is also formed in a region not shown in the SOI layer 203 at the same time. .
[0051]
As described above, in this embodiment mode, the mirror 203a is formed in the step after the opening is formed on the silicon substrate 201 side. For this reason, at the stage of forming the mirror 203a, the region where the mirror 203a is formed is thin. Therefore, in the photolithography process for forming the mirror 203a, the position of the opening formed from the back surface side of the silicon substrate 201 can be confirmed even from the front surface side of the SOI layer 203. As a result, according to the present embodiment, the double-side aligner mechanism is not necessary.
[0052]
Next, after the mask pattern 209 is ashed and removed, as shown in FIG. 5C, a protection made of an organic material covering the SOI layer 203 on which the plurality of mirrors 203a and the plurality of torsion bar springs 203b are formed. A film (movable part protective film) 210 is formed. The protective film 210 may be made of, for example, a positive photoresist material, polyimide, or polybenzoxazole that is a photosensitive organic resin.
[0053]
Next, the buried insulating layer 202 exposed in the opening on the back surface of the silicon substrate 201 is removed by etching with a buffered hydrofluoric acid solution, and at the same time, the insulating film 205a on the back surface of the silicon substrate 201 is removed. As a result, as shown in FIG. 5D, the embedded insulating layer 202a in which the through-holes are formed is formed on the silicon substrate 201 having the openings, sandwiched between the SOI layers 203. It becomes.
[0054]
Thereafter, a part of the protective film 210 at the separation portion in the torsion bar spring 203b exposed at the opening of the silicon substrate 201 is removed, and the gap between the torsion bar spring 203b and the mirror 203a and the SOI layer 203 is removed. The (groove) is in a state of being opened about 8 μm in the depth direction. These groove portions have a width of about 2 μm, and the formed open portions are grooves having a width of 2 μm and a depth of about 8 μm. At this time, the back surface of the SOI layer 203 is exposed at the opening of the silicon substrate 201. However, since the surface of the SOI layer 203 is covered with the protective film 210, the mirror 203a is fixed.
[0055]
Next, as shown in FIG. 5E, a metal film made of Au / Ti (for reflection) is formed on the back surface of the SOI layer 203 including the mirror 203a exposed at the opening of the silicon substrate 201 by sputtering or vapor deposition. Metal film) 211 is formed. In the metal film 211, the lower layer (SOI layer 203 side) titanium film has a film thickness of about 0.05 μm, and the upper Au film has a film thickness of about 0.05 μm. The metal film 211 is also formed on the back surface of the silicon substrate 201.
[0056]
Next, as shown in FIG. 6A, for example, so as to cover the back surface of the silicon substrate 201 on which the metal film 211 is formed, including the metal film 211 formation surface in the opening formed in the silicon substrate 201. Then, a protective film (embedded protective film) 212 made of an organic material such as a positive photoresist material is formed. Instead of the photoresist material, polyimide or a photosensitive organic resin such as polybenzoxazole may be applied to form the protective film 212.
[0057]
Thereafter, the protective film 210 on the surface of the SOI film 203 is removed, and the surface of the SOI layer 203 is exposed as shown in FIG. At this time, since the back surface of the SOI layer 203 including the mirror 203a on which the metal film 211 on the opening side of the silicon substrate 201 is formed is covered with the protective film 212, the mirror 203a is in a fixed state. .
[0058]
Next, on the surface of the SOI layer 203, a part of the protective film 212 exposed in the separation part such as the torsion bar spring 203b is removed, and a gap between the part of the torsion bar spring 203b and the mirror 203a and the SOI layer 203 ( Groove) is opened in the depth direction by about 8 μm. These groove portions have a width of about 2 μm, and open portions formed on the surface of the SOI layer 203 are grooves having a width of 2 μm and a depth of about 8 μm.
[0059]
Next, as shown in FIG. 6C, a metal film (connecting metal film) 213 made of Au / Ti is formed on the surface of the SOI layer 203 by sputtering or vapor deposition. The metal film 213 has a lower titanium film having a thickness of about 0.05 μm and an upper Au film having a thickness of about 0.05 μm.
The metal film 211 formed on the back surface of the SOI layer 203 is formed to compensate and improve the reflectivity of the mirror 203a. The metal film 213 formed on the surface of the SOI layer 203 is a mirror driving electrode. When an optical switch device is configured by being bonded to a substrate on which wiring is formed, it acts as a conductive metal film for electrically connecting the mirror substrate and the connection electrode portion of the mirror driving electrode substrate with low resistance.
[0060]
As described above, by processing the SOI layer 203, a plurality of mirrors 203a each connected by a torsion bar spring 203b are formed in a plurality of opening regions (not shown) formed in the SOI layer 203, A state in which the metal film 211 and the metal film 213 are formed on both surfaces is obtained.
Next, in the dicing process, the silicon substrate 201 is cut and cut into chips, and the mirror substrate cut into the chips is bonded to the substrate 131 in the same manner as shown in FIG.
[0061]
Next, the substrate 131 to which the mirror substrate is bonded is die-bonded to a package (not shown), the necessary terminal portions are connected to each other by a wire bonding process, a potting process is performed, and then the mirror substrate is covered. The protective film 212 is removed with an organic solvent such as acetone, and as shown in FIG. 6D, the mounting of the mirror substrate for the optical switch device in which the mirror 203a is movable is completed.
[0062]
According to the present embodiment, for example, a device such as a double-sided aligner mechanism becomes unnecessary. Further, according to the present embodiment, in each process up to mounting, one or both surfaces of the SOI layer on which the mirror and the torsion bar spring as the movable part are formed are always covered with the oxide film, the protective film, etc. And the state where the torsion bar spring is fixed is maintained. As a result, according to the present embodiment, mirrors and torsion bar springs are prevented from being lost during the process, dust adhesion to the mirror surface is suppressed, and a mirror substrate for an optical switch device, which is a micromachine, is manufactured with a high yield. And can be implemented. Further, according to the present embodiment, the number of steps is not increased so much.
[0063]
[Embodiment 3]
Next, another embodiment of the present invention will be described. 7 to 10 are process diagrams showing an example of the manufacturing method in the present embodiment.
First, as shown in FIG. 7A, for example, a buried insulating layer 302 made of silicon oxide having a thickness of 1 μm and a single crystal silicon layer having a thickness of 10 μm are formed on a silicon substrate 301 having a plane orientation of (100). An SOI substrate on which (SOI layer) 303 is formed is prepared.
[0064]
Next, the exposed surfaces of the SOI layer 303 and the silicon substrate 301 are oxidized to form silicon oxide films 304 and 305 each having a thickness of 1 μm. In addition, a protective film (first protective film) 306 made of a resin such as polybenzoxazole is formed on the exposed surface of the silicon oxide film 305. The protective film 306 may be made of polyimide or a positive photoresist. The protective film 306 may be formed by applying any material.
[0065]
Next, as shown in FIG. 7B, the silicon oxide film 304 is dissolved and removed in a buffered hydrofluoric acid solution. At this time, since the protective film 306 is formed, the silicon oxide film 305 is not removed.
Next, as shown in FIG. 7C, a mask pattern (movable part forming mask pattern) 307 is formed on the SOI layer 303, and the SOI layer 303 is etched using the mask pattern 307 as a mask. In this etching, anisotropic etching such as reactive ion etching is performed, for example, and the surface of the buried insulating layer 302 is exposed at the etched portion. By this etching, a mirror 303a and a torsion bar spring (connecting portion) 303b shown in a simplified manner in the drawing are formed.
[0066]
At this time, a pattern for forming a scribe line serving as a guide during dicing is provided in a region not shown of the mask pattern 307, and a scribe line is simultaneously formed in a region not shown of the SOI layer 303. .
Here, in the present embodiment, the formation of the pattern such as the torsion bar spring 303b is performed in a state where an opening or the like is not formed in the silicon substrate 301 and the SOI substrate is hardly damaged.
[0067]
Next, after removing the mask pattern 307 by ashing, as shown in FIG. 7D, a protective film (movable) made of an organic material covering the SOI layer 303 on which the mirror 303a and the torsion bar spring 303b are formed. Part protective film) 308 is formed. The protective film 308 may be made of, for example, a positive photoresist material, polyimide, or polybenzoxazole that is a photosensitive organic resin.
In addition, the protective film 306 is ashed and removed, and in addition, the silicon oxide film 305 is dissolved and removed in a buffered hydrofluoric acid solution, and the surface of the silicon substrate 301 where the embedded insulating layer 302 is not formed, that is, the SOI substrate. Expose the back side.
[0068]
Next, as shown in FIG. 8A, a mask pattern (frame forming mask pattern) 309 having a square opening in a plan view, for example, is formed below the region where the mirror 303a is formed. Form on the back side. Here, when a plurality of optical switch elements are manufactured simultaneously, the mask pattern 309 is a pattern corresponding to a pixel of each optical switch element, and is a pattern in which one square region is opened for each mirror. 7 to 10 show a partial region on the silicon substrate 301, and here, a square region serving as one pixel is shown.
[0069]
Next, the silicon substrate 301 is etched by anisotropic etching using the mask pattern 309 as a mask until the embedded insulating layer 302 is exposed. As a result, as shown in FIG. 8B, a silicon substrate 301a having a substrate opening is formed on the surface of the buried insulating layer 302 opposite to the SOI layer 303. Here, as described above, since the protective film 308 is formed, the SOI layer 303 on which the mirror 303a and the like are formed is protected without being etched during this etching process.
[0070]
Next, after the mask pattern 309 is ashed and removed, the buried insulating layer 302 exposed in the opened region of the silicon substrate 301a is removed by etching with a buffered hydrofluoric acid solution. As a result, as shown in FIG. 8C, the embedded insulating layer 302a in which the movable portion opening is formed is sandwiched between the silicon substrate 301a having the substrate opening and the SOI layer 303, and Become.
[0071]
Thereafter, a part of the protective film 308 exposed to the substrate opening side of the silicon substrate 301a is removed from a gap (groove) such as the torsion bar spring 303b portion, and the torsion bar spring 303b portion, the mirror 303a and the SOI layer are removed. It is assumed that the groove with 303 is opened by about 8 μm in the depth direction. These groove portions have a width of about 2 μm, and the formed open portions are grooves having a width of 2 μm and a depth of about 8 μm. At this time, the back surface of the SOI layer 303 is exposed inside the opening of the movable portion of the buried insulating layer 302a. However, since the surface of the SOI layer 303 is covered with the protective film 308, the mirror 303a is fixed. It has become.
[0072]
Next, as shown in FIG. 8D, on the exposed surface of the SOI layer 303 including the exposed surface of the silicon substrate 301a, the exposed surface of the buried insulating layer 302a, and the mirror 303a exposed in these openings, A metal film (reflection metal film) 310 made of gold / titanium is formed by sputtering or vapor deposition. In the metal film 310, the lower layer (SOI layer 303 side) titanium film has a thickness of about 0.05 μm, and the upper layer gold film has a thickness of about 0.05 μm. The metal film 310 formed on the back surface of the SOI layer 303 is for improving the reflectance of the mirror 303a.
[0073]
Next, for example, a positive photoresist is applied to the surface of the silicon substrate 301a where the buried insulating layer 302a is not formed, that is, the back surface of the SOI substrate to form a photosensitive film. Instead of a general positive photoresist, photosensitive polyimide or an organic resin such as polybenzoxazole may be used. Next, the photosensitive film is patterned by a known photolithography technique so that a pattern is formed in the openings of the silicon substrate 301a and the buried insulating layer 302a. As a result, a protective film (embedded protective film) 311 is formed as shown in FIG.
[0074]
The protective film 311 is formed so as to be embedded in the openings of the silicon substrate 301a and the embedded insulating layer 302a so as not to protrude to the back side of the SOI substrate. For example, the portion where the protective film 311 is formed may be depressed. However, the back surface of the SOI layer 303 exposed in the movable portion opening of the buried insulating layer 302 a of the SOI layer 303 is all covered with the protective film 311. Note that after forming an organic film by applying an organic resin to the back surface of the SOI substrate, the organic film is etched back to expose the back surface of the SOI substrate other than the openings, thereby forming the protective film 311. Also good.
[0075]
After forming the protective film 311 as described above, the protective film 308 is removed by ashing or the like, and the surface of the SOI layer 303 (SOI substrate) is exposed as shown in FIG. 9B. At this time, since the protective film 311 is formed, the mirror 303a is fixed.
Next, as shown in FIG. 9C, a metal film 310 exposed in a groove formed in the SOI layer 303 such as between the mirror 303a and the torsion bar spring 303b is formed by, for example, reverse sputtering. Etch to remove.
[0076]
Next, as shown in FIG. 9D, a protective film (second protective film) 312 made of an organic material is formed so as to cover the SOI layer 303 on which the mirror 303a and the torsion bar spring 303b are formed. The protective film 312 may be made of polybenzoxazole, polyimide, or a general positive type photoresist.
Next, in the dicing process, the SOI substrate is cut for each chip region, and for example, as shown in FIG. 10A, a mirror chip 300 is formed.
[0077]
Thereafter, the protective film 312 is removed, and the mirror chip 300 is bonded to the drive electrode chip 331 as shown in FIG. In the drive electrode chip 331, electrode wiring for mirror driving is formed, and mirror driving electrodes 332a and 332b are formed in connection with the electrode wiring. Here, the protective film 312 is removed and then bonded. However, if the protective film 311 is formed thicker than the protective film 312, the protective film 312 can be easily removed. For example, if the mirror chip 300 is immersed in an organic solvent in which the protective films 311 and 312 are dissolved, and the mirror chip 300 is taken out of the organic solvent at the stage where the protective film 312 is removed, a thicker protective film 311 is formed. Can be maintained.
[0078]
Next, the drive electrode chip 331 to which the mirror chip 300 is bonded is die-bonded to a package (not shown), necessary terminals are connected to each other by a wire bonding process, and a potting process is performed. The protective film 311 formed on the optical switch element is removed by, for example, an organic solvent such as acetone or by ashing or the like, and as shown in FIG. The implementation is complete.
[0079]
As described above, in the present embodiment, the movable part such as the mirror is covered with the protective film at the stage where the pattern such as the mirror is formed and then cut into the mirror chip. Also, at the stage of attaching the mirror chip, one surface of the movable part such as a mirror is covered with a protective film. Therefore, according to the present embodiment, the movable part such as the mirror is covered with the protective film and fixed in the process of cutting out the chip and bonding the chip.
[0080]
As a result, according to the present embodiment, loss of movable parts such as mirrors and torsion bar springs during the process is prevented. Further, the protective film 311 prevents dust from adhering to the reflection surface of the mirror 303a, and the optical switch element that is a micromachine can be manufactured and mounted with a high yield. Further, according to the present embodiment, the number of steps is not increased so much.
In the above description, an optical switch including a rotating mirror is taken as an example of a micromachine, but an application example of the present invention is not limited to this. For example, it goes without saying that the present invention can be applied even if the movable portion connected by the connecting portion is a micromachine that is movable in the planar direction of the SOI layer.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the movable part formed in the single crystal silicon layer is in a state where any layer or film is in contact and cannot move until the buried protective film is formed. It was made to become.
As a result, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that a micromachine including a movable part such as a mirror can be manufactured with a high yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing each step for explaining a manufacturing method in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing each step for explaining the manufacturing method in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing each step for explaining the manufacturing method in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing each step for explaining a manufacturing method in another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing each step for explaining a manufacturing method in another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing each step for explaining a manufacturing method in another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing each step for explaining a manufacturing method in another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing each step for explaining a manufacturing method in another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing each step for explaining a manufacturing method in another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing each step for explaining the manufacturing method in another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing each step for explaining a conventional method of manufacturing a micromachine.
FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Mirror substrate, 101 ... Silicon substrate, 102, 102a ... Embedded insulating layer, 103 ... Single crystal silicon layer (SOI layer), 103a ... Mirror, 103b ... Torsion bar spring (connection part), 104 ... Protective film (surface protection) Film), 105 ... mask pattern (mask forming mask pattern), 106 ... mask pattern (movable part forming mask pattern), 107 ... protective film (movable part protective film), 108 ... metal film (reflective metal film), 109: protective film (embedded protective film), 110: metal film (connecting metal film), 131: substrate, 132a, 132b: mirror driving electrodes.

Claims (13)

表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する工程と、
前記単結晶シリコン層を可動部形成用マスクパターンをマスクとして選択的にエッチングし、前記埋め込み絶縁層の上において、周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結する可動部を前記単結晶シリコン層に形成する可動部形成工程と、
開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板を裏面より選択的にエッチング除去して前記シリコン基板に基板開口部を形成し、この基板開口部の内部に前記埋め込み絶縁層の裏面を露出させるフレーム形成工程と、
前記埋め込み絶縁層の上において前記可動部が形成された状態で、前記単結晶シリコン層の上に前記可動部を覆うように可動部保護膜を形成する可動部保護膜形成工程と、
前記可動部保護膜が形成されている状態で、前記埋め込み絶縁層の前記可動部形成領域に前記基板開口部に連続する可動部開口部を形成する埋め込み絶縁層加工工程と、
前記可動部保護膜が形成されている状態で、前記基板開口部および前記可動部開口部の内部に露出する前記可動部およびこの周囲の前記単結晶シリコン層を覆う埋め込み保護膜を形成する工程と、
前記可動部保護膜を除去する工程と、
前記埋め込み保護膜を除去する工程と
を少なくとも備えたことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。Preparing a silicon substrate provided with a single crystal silicon layer via a buried insulating layer on the surface;
The single crystal silicon layer is selectively etched using the movable portion forming mask pattern as a mask, and the movable portion connected to the surrounding single crystal silicon layer via the connecting portion on the buried insulating layer is connected to the single crystal silicon. A movable part forming step to be formed on the layer;
The silicon substrate is selectively etched away from the back surface using a frame forming mask pattern having an opening as a mask to form a substrate opening in the silicon substrate, and the back surface of the buried insulating layer is formed inside the substrate opening. A frame forming process for exposing
A movable part protective film forming step of forming a movable part protective film on the single crystal silicon layer so as to cover the movable part in a state where the movable part is formed on the buried insulating layer;
A buried insulating layer processing step of forming a movable part opening continuous with the substrate opening in the movable part forming region of the buried insulating layer in a state where the movable part protective film is formed;
Forming a buried protective film that covers the substrate opening and the movable portion exposed inside the movable portion opening and the single crystal silicon layer around the movable portion, with the movable portion protective film being formed; ,
Removing the movable part protective film;
A method of manufacturing a micromachine comprising at least a step of removing the buried protective film . 請求項１記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記埋め込み保護膜が形成されている状態で、前記基板開口部を含む前記可動部が形成されている領域を切り出して可動部基板を形成する切り出し工程と、
予め用意された可動部駆動用電極を備えた電極基板と前記可動部基板とを前記単結晶シリコン層の表面側で貼り合わせ、前記可動部と前記可動部駆動用電極とが所定距離離間して対向配置した状態とする貼り合わせ工程と、
前記電極基板と前記可動部基板とを貼り合わせた後で、前記埋め込み保護膜を除去する工程と
を少なくとも備えたことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 1,
A cutting step of cutting out a region where the movable part including the substrate opening is formed to form a movable part substrate in a state where the embedded protective film is formed;
An electrode substrate having a movable part driving electrode prepared in advance and the movable part substrate are bonded together on the surface side of the single crystal silicon layer, and the movable part and the movable part driving electrode are separated by a predetermined distance. A bonding step to be placed opposite to each other;
A method of manufacturing a micromachine, comprising: at least a step of removing the buried protective film after bonding the electrode substrate and the movable portion substrate. 請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記フレーム形成工程を行った後、前記可動部形成工程を行うことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 1 or 2,
A method of manufacturing a micromachine, wherein the movable portion forming step is performed after the frame forming step. 請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記フレーム形成工程は、前記単結晶シリコン層の表面が表面保護膜で覆われた状態で行うことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 1 or 2,
The method of manufacturing a micromachine, wherein the frame forming step is performed in a state where a surface of the single crystal silicon layer is covered with a surface protective film. 請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記可動部形成工程を行った後、前記フレーム形成工程を行うことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 1 or 2,
A method of manufacturing a micromachine, wherein the frame forming step is performed after the movable portion forming step. 請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記埋め込み保護膜は、前記基板開口部および前記可動部開口部の内部にのみ形成することを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 1 or 2,
The method of manufacturing a micromachine, wherein the buried protective film is formed only inside the substrate opening and the movable portion opening. 請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記可動部開口部を形成した後で、前記可動部開口部の内部に露出する前記可動部の裏面に反射用金属膜を形成することを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 1 or 2,
A method of manufacturing a micromachine, comprising: forming a reflective metal film on a back surface of the movable portion exposed inside the movable portion opening after forming the movable portion opening. 請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記埋め込み保護膜を形成した後、前記可動部保護膜を除去し、前記単結晶シリコン層の表面に接続用金属膜を形成することを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 1 or 2,
After forming the buried protective film, the movable part protective film is removed, and a connection metal film is formed on the surface of the single crystal silicon layer. 請求項１または２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記可動部形成工程では、反射面を備えたミラーより構成された前記可動部を形成することを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 1 or 2,
In the movable part forming step, the movable part formed of a mirror having a reflecting surface is formed . 請求項９記載のマイクロマシンの製造方法において、
表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えた前記シリコン基板を用意する第１の工程と、
前記単結晶シリコン層の上に有機材料からなる保護膜を形成する第２の工程と、
開口部を備えた前記フレーム形成用マスクパターンを前記シリコン基板の裏面に形成する第３の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板を選択的にエッチング除去して前記シリコン基板に基板開口部を形成し、この基板開口部内に前記埋め込み絶縁層の裏面を露出させる第４の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンと前記保護膜を除去する第５の工程と、
前記単結晶シリコン層の上に前記可動部形成用マスクパターンを形成する第６の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンをマスクとして前記埋め込み絶縁層まで前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、前記シリコン基板の前記基板開口部上部の領域に、開口部及びこの開口部内に周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結する前記ミラーを形成する第７の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンを除去した後、ミラー及び連結部が形成された単結晶シリコン層を覆う有機材料からなる前記可動部保護膜を形成する第８の工程と、
前記可動部保護膜が形成されている状態で、前記埋め込み絶縁層の前記基板開口部内に露出している部分を選択的に除去して前記可動部開口部を形成し、前記単結晶シリコン層の一部の裏面，前記ミラーの裏面及び前記連結部の裏面を露出させる第９の工程と、
前記基板開口部および前記可動部開口部の内部に露出している前記単結晶シリコン層の一部の裏面，前記ミラーの裏面及び前記連結部の裏面に、反射用金属膜を形成する第１０の工程と、
前記基板開口部の内部を含む前記シリコン基板の裏面に前記埋め込み保護膜を形成する第１１の工程と、
前記埋め込み保護膜が形成されている状態で可動部保護膜を除去した後、前記単結晶シリコン層の表面，前記ミラーの表面及び前記連結部の表面に接続用金属膜を形成する第１２の工程と
を備え、
前記フレーム形成工程は、前記第３工程及び前記第４工程を含み、
前記可動部形成工程は、前記第６工程及び前記第７工程を含み、
前記可動部保護膜形成工程は、前記第８工程を含み、
前記埋め込み絶縁層加工工程は、前記第９工程を含む
ことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 9,
A first step of preparing the silicon substrate having the single crystal silicon layer through the buried insulating layer on the surface,
A second step of forming a protective film made of an organic material on the single crystal silicon layer;
A third step of forming the frame forming mask pattern having an opening on the back surface of the silicon substrate;
A fourth step of selectively removing the silicon substrate by etching using the frame forming mask pattern as a mask to form a substrate opening in the silicon substrate and exposing a back surface of the buried insulating layer in the substrate opening; ,
A fifth step of removing the frame forming mask pattern and the protective film;
A sixth step of forming the movable part forming mask pattern on the single crystal silicon layer;
The single crystal silicon layer is selectively etched up to the buried insulating layer using the movable portion forming mask pattern as a mask, and an opening portion and a surrounding single portion in the opening portion are formed in a region above the substrate opening portion of the silicon substrate. A seventh step of forming the mirror connected to the crystalline silicon layer via the connecting portion;
An eighth step of forming the movable part protective film made of an organic material covering the single crystal silicon layer on which the mirror and the connecting part are formed, after removing the movable part forming mask pattern;
In a state where the movable part protective film is formed, a portion of the buried insulating layer exposed in the substrate opening is selectively removed to form the movable part opening, and the single crystal silicon layer A ninth step of exposing a part of the back surface, the back surface of the mirror, and the back surface of the connecting portion;
A reflective metal film is formed on the back surface of a part of the single crystal silicon layer exposed inside the substrate opening and the movable portion opening, the back surface of the mirror, and the back surface of the connecting part. Process,
An eleventh step of forming the buried protective film on the back surface of the silicon substrate including the inside of the substrate opening;
A twelfth step of forming a connection metal film on the surface of the single crystal silicon layer, the surface of the mirror, and the surface of the connecting portion after removing the movable portion protective film in a state where the buried protective film is formed. equipped with a door,
The frame forming step includes the third step and the fourth step,
The movable part forming step includes the sixth step and the seventh step,
The movable part protective film forming step includes the eighth step,
The method of manufacturing a micromachine , wherein the buried insulating layer processing step includes the ninth step . 請求項９記載のマイクロマシンの製造方法において、
表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えた前記シリコン基板を用意する第１の工程と、
前記単結晶シリコン層の表面及び前記シリコン基板の裏面に第１絶縁膜及び第２絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記第１絶縁膜の上に有機材料からなる保護膜を形成する第３の工程と、
前記シリコン基板の裏面に前記第２絶縁膜を挟むように開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンを形成する第４の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンをマスクとして前記第２絶縁膜及び前記シリコン基板を選択的にエッチング除去し、貫通する開口部を前記第２絶縁膜に形成するとともに、前記シリコン基板の一部が残った状態で前記シリコン基板に開口部を形成する第５の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンと前記保護膜を除去する第６の工程と、
前記開口部が形成された第２絶縁膜をマスクとし、前記シリコン基板の開口部に残った前記シリコン基板の一部を除去し、前記埋め込み絶縁層の裏面を露出させて前記基板開口部を形成する第７の工程と、
前記基板開口部及びこの底部に露出する前記埋め込み絶縁層の裏面及び前記第２絶縁膜を覆う裏面保護膜を形成する第８の工程と、
前記第１絶縁膜を除去して前記単結晶シリコン層の表面を露出させる第９の工程と、
前記裏面保護膜を除去した後で前記単結晶シリコン層の上に可動部形成用マスクパターンを形成する第１０の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンをマスクとして前記埋め込み絶縁層まで前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、前記基板開口部上部の領域に、基板開口部及びこの基板開口部内に周囲の単結晶シリコン層と連結部を介して連結する前記ミラーを形成する第１１の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンを除去した後、ミラー及び連結部が形成された単結晶シリコン層を覆う有機材料からなる前記可動部保護膜を形成する第１２の工程と、
前記可動部保護膜が形成されている状態で、前記埋め込み絶縁層の前記基板開口部内に露出している部分を選択的に除去して前記可動部開口部を形成し、前記単結晶シリコン層の一部の裏面，前記ミラーの裏面及び前記連結部の裏面を露出させる第１３の工程と、
前記基板開口部および前記可動部開口部の内部に露出している前記単結晶シリコン層の一部の裏面，前記ミラーの裏面及び前記連結部の裏面に、反射用金属膜を形成する第１４の工程と、
前記シリコン基板の開口部を含む前記シリコン基板の裏面に埋め込み保護膜を形成する第１５の工程と、
前記埋め込み保護膜が形成されている状態で可動部保護膜を除去した後、前記単結晶シリコン層の表面，前記ミラーの表面及び前記連結部の表面に接続用金属膜を形成する第１６の工程と
を備え、
前記フレーム形成工程は、前記第４工程，前記第５工程，前記第６工程，及び前記第７工程を含み、
前記可動部形成工程は、前記第１０工程及び前記第１１工程を含み、
前記可動部保護膜形成工程は、前記第１２工程を含み、
前記埋め込み絶縁層加工工程は、前記第１３工程を含む
ことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 9,
A first step of preparing the silicon substrate having a single crystal silicon layer on the surface through a buried insulating layer;
A second step of forming a first insulating film and a second insulating film on the front surface of the single crystal silicon layer and the back surface of the silicon substrate;
A third step of forming a protective film made of an organic material on the first insulating film;
A fourth step of forming a frame forming mask pattern having an opening so as to sandwich the second insulating film on the back surface of the silicon substrate;
Using the frame forming mask pattern as a mask, the second insulating film and the silicon substrate are selectively removed by etching to form a penetrating opening in the second insulating film, and a part of the silicon substrate remains. A fifth step of forming an opening in the silicon substrate in a state;
A sixth step of removing the frame forming mask pattern and the protective film;
Using the second insulating film in which the opening is formed as a mask, a part of the silicon substrate remaining in the opening of the silicon substrate is removed, and the back surface of the buried insulating layer is exposed to form the substrate opening A seventh step of:
An eighth step of forming a back surface protective film covering the substrate opening and the back surface of the buried insulating layer exposed at the bottom and the second insulating film;
A ninth step of removing the first insulating film to expose a surface of the single crystal silicon layer;
A tenth step of forming a movable part forming mask pattern on the single crystal silicon layer after removing the back surface protective film;
The single crystal silicon layer is selectively etched up to the buried insulating layer using the movable portion forming mask pattern as a mask, and a substrate opening and a surrounding single crystal silicon in the substrate opening are formed in a region above the substrate opening. An eleventh step of forming the mirror connected to the layer via a connecting portion;
A twelfth step of forming the movable part protective film made of an organic material covering the single crystal silicon layer on which the mirror and the connecting part are formed, after removing the movable part forming mask pattern;
In a state where the movable part protective film is formed, a portion of the buried insulating layer exposed in the substrate opening is selectively removed to form the movable part opening, and the single crystal silicon layer A thirteenth step of exposing a part of the back surface, the back surface of the mirror, and the back surface of the connecting portion;
A reflective metal film is formed on a back surface of a part of the single crystal silicon layer exposed inside the substrate opening and the movable portion opening, a back surface of the mirror, and a back surface of the connecting portion. Process,
A fifteenth step of forming a buried protective film on the back surface of the silicon substrate including the opening of the silicon substrate;
A sixteenth step of forming a connecting metal film on the surface of the single crystal silicon layer, the surface of the mirror, and the surface of the connecting portion after removing the movable portion protective film in a state where the buried protective film is formed. equipped with a door,
The frame forming step includes the fourth step, the fifth step, the sixth step, and the seventh step,
The movable part forming step includes the tenth step and the eleventh step,
The movable part protective film forming step includes the twelfth step,
The method of manufacturing a micromachine , wherein the buried insulating layer processing step includes the thirteenth step . 請求項９記載のマイクロマシンの製造方法において、
表面に埋め込み絶縁層を介して単結晶シリコン層を備えたシリコン基板を用意する第１の工程と、
前記単結晶シリコン層の露出している表面及び前記シリコン基板の露出している裏面を酸化して各々第１酸化膜及び第２酸化膜を形成する第２の工程と、
前記第２酸化膜の露出面に有機材料からなる第１保護膜を形成する第３の工程と、
前記第１酸化膜を除去して前記単結晶シリコン層の表面を露出させる第４の工程と、
前記単結晶シリコン層の表面に前記可動部形成用マスクパターンを形成する第５の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンをマスクとして前記埋め込み絶縁層まで前記単結晶シリコン層を選択的にエッチングし、連結部を介して可動可能に支持された前記ミラーを形成する第６の工程と、
前記可動部形成用マスクパターンを除去した後、前記ミラーを含めた前記単結晶シリコン層の表面を覆う有機材料からなる可動部保護膜を形成する第７の工程と、
前記第１保護膜及び前記第２酸化膜を除去する第８の工程と、
前記ミラーの形成された領域に開口部を備えたフレーム形成用マスクパターンを前記シリコン基板の裏面に形成する第９の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンをマスクとして前記シリコン基板を選択的にエッチングして前記埋め込み絶縁層が露出する前記基板開口部を形成する第１０の工程と、
前記フレーム形成用マスクパターンを除去した後、前記基板開口部内に露出する前記埋め込み絶縁層を選択的にエッチングし、前記ミラー及びこの周囲の前記単結晶シリコン層の一部が枠状に露出する前記可動部開口部を前記埋め込み絶縁層に形成する第１１の工程と、
前記基板開口部が形成されている前記シリコン基板の裏面及び前記可動部開口部の内部に露出する前記単結晶シリコン層の裏面に、反射用金属膜を形成する第１２の工程と、
前記基板開口部の内部のみに配置され、前記ミラー及び前記単結晶シリコン層の少なくとも前記可動部開口部の内部に露出する面を覆う有機材料からなる前記埋め込み保護膜を形成する第１３の工程と、
前記可動部保護膜を除去した後、前記ミラーとこの周囲の前記単結晶シリコン層との間の溝部に露出している前記反射用金属膜を選択的にエッチング除去する第１４の工程と、
前記ミラーを含めた前記単結晶シリコン層の表面を覆う有機材料からなる第２保護膜を形成する第１５の工程と
を少なくとも備え、
前記可動部形成工程は、前記第５工程及び前記第６工程を含み、
前記可動部保護膜形成工程は、前記第７工程を含み、
前記フレーム形成工程は、前記第９工程及び前記第１０工程を含み、
前記埋め込み絶縁層加工工程は、前記第１１工程を含む
ことを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 9,
A first step of preparing a silicon substrate provided with a single crystal silicon layer on a surface through a buried insulating layer;
A second step of oxidizing the exposed surface of the single crystal silicon layer and the exposed back surface of the silicon substrate to form a first oxide film and a second oxide film, respectively;
A third step of forming a first protective film made of an organic material on the exposed surface of the second oxide film;
A fourth step of removing the first oxide film to expose the surface of the single crystal silicon layer;
A fifth step of forming the movable part forming mask pattern on the surface of the single crystal silicon layer;
A sixth step of selectively etching the single crystal silicon layer up to the buried insulating layer using the movable portion forming mask pattern as a mask, and forming the mirror movably supported through a coupling portion;
A seventh step of forming a movable part protective film made of an organic material covering the surface of the single crystal silicon layer including the mirror after removing the movable part forming mask pattern;
An eighth step of removing the first protective film and the second oxide film;
A ninth step of forming a frame forming mask pattern having an opening in a region where the mirror is formed on the back surface of the silicon substrate;
A tenth step of selectively etching the silicon substrate using the frame forming mask pattern as a mask to form the substrate opening exposing the buried insulating layer;
After removing the frame forming mask pattern, the embedded insulating layer exposed in the substrate opening is selectively etched, and the mirror and a part of the surrounding single crystal silicon layer are exposed in a frame shape. An eleventh step of forming a movable portion opening in the buried insulating layer;
A twelfth step of forming a reflective metal film on the back surface of the silicon substrate in which the substrate opening is formed and on the back surface of the single crystal silicon layer exposed inside the movable portion opening;
A thirteenth step of forming the buried protective film made of an organic material that is disposed only inside the substrate opening and covers at least the surface of the mirror and the single crystal silicon layer exposed to the inside of the movable portion opening; ,
A fourteenth step of selectively removing the reflective metal film exposed in the groove between the mirror and the surrounding single crystal silicon layer after removing the movable part protective film;
And fifteenth step of forming a second protective film made of an organic material covering the surface of the single crystal silicon layer including the mirror , and
The movable part forming step includes the fifth step and the sixth step,
The movable part protective film forming step includes the seventh step,
The frame forming step includes the ninth step and the tenth step,
The method of manufacturing a micromachine , wherein the buried insulating layer processing step includes the eleventh step . 請求項１２記載のマイクロマシンの製造方法において、
前記埋め込み保護膜は、前記第２保護膜より厚く形成することを特徴とするマイクロマシンの製造方法。In the manufacturing method of the micromachine of Claim 12,
The method of manufacturing a micromachine, wherein the buried protective film is formed thicker than the second protective film.

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