KR101007612B1 - 마이크로머신 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

Q값이 높고, 또한 주파수대역의 보다 높은 고주파수필터용의 마이크로머신을 얻는다. 기판(1) 상에 설치된 출력전극(7)과, 출력전극(7)을 덮은 상태로 기판 상에 설치된 제1 절연막(9) 및 제2 절연막(11)으로 이루어지는 층간절연막과, 출력전극(7)에 도달하는 상태에서 제2 절연막(11)에 설치된 홀패턴(11a)과, 홀패턴(11a) 내를 공간부(A)로 하여 이 상부를 가로지르도록 제2 절연막(11) 상에 설치된 띠형상의 진동자전극(15)을 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로머신(20).
진동자, 전극, 홀, 패턴, 마이크로, 머신, 제조방법, 필터, 실리콘

Description

마이크로머신 및 그 제조방법{MICROMACHINE AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}
본 발명은 마이크로머신 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 공간부를 통해 출력전극 상을 가로지르도록 진동자전극이 설치된 마이크로머신 및 그 제조방법에 관한 것이다.
기판 상에서의 미세가공기술의 진전에 따라, 실리콘 기판, 유리기판 등의 기판 상에, 미세구조체와 이 구동을 제어하는 전극 및 반도체 집적회로 등을 형성하는 마이크로머신 기술이 주목되고 있다.
그 중 하나로, 무선통신용의 고주파필터로서의 이용이 제안되어 있는 미소진동자가 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 미소진동자(100)는, 기판(101) 상에 설치된 출력전극(102a)의 위쪽에, 공간부(A)를 통해 진동자전극(103)을 배치하여 이루어진다. 이 진동자전극(103)은, 출력전극(102a)과 동일한 도전층으로 구성된 입력전극(102b)에 일단부가 접속되어 있고, 입력전극(102b)에 특정한 주파수전압이 인가된 경우에, 출력전극(102a) 상에 공간부(A)를 통해 설치된 진동자전극(103)의 빔(진동부)(103a)이 고유진동주파수로 진동하고, 출력전극(102a)과 빔(진동부)(103a)과의 사이의 공간부(A)에서 구성되는 커패시터의 용량이 변화되어, 이것이 출력전극(102a)으로부터 출력된다. 이와 같은 구성의 미소진동자(100)로 이루어지는 고주파필터는, 표면탄성파(SAW)나 박막탄성파(FBAR)를 이용한 고주파필터와 비교하여, 높은 Q값을 실현할 수 있다.
이러한 미소진동자의 제조는 다음과 같이 행한다. 우선, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 표면이 절연막으로 덮인 기판(101) 상에, 폴리실리콘으로 이루어지는 출력전극(102a), 입력전극(102b), 지지전극(102c)을 형성한다. 이들 전극(102a∼102c)은, 출력전극(102a)을 끼운 양측에 입력전극(102b)과 지지전극(102c)이 배치된다. 이어서, 이들 전극(102a∼102c)을 덮은 상태로, 기판(101) 상에 산화실리콘으로 이루어지는 희생층(105)을 형성한다.
다음에, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 희생층(105)에, 입력전극(102b) 및 지지전극(102c)에 도달하는 접속홀(105b, 105c)을 형성한다. 그 후, 이들 접속홀(105b, 105c) 내를 포함하는 희생층(105) 상에 폴리실리콘층(106)을 형성한다.
이어서, 도 9c에 나타내는 바와 같이, 이 폴리실리콘층(106)을 패턴에칭함으로써, 출력전극(102a) 상을 통과하는 띠형상의 진동자전극(103)을 형성한다. 이때, 폴리실리콘으로 이루어지는 입력전극(102b) 및 지지전극(102c)의 에칭을 방지하기 위해, 접속홀(105b, 105c)이 완전히 덮어지도록 폴리실리콘층(106)의 패턴에칭을 행한다.
이상의 후에, 희생층(105)을 선택적으로 제거하고, 이것에 의해 먼저 도 9a∼9c에 나타내는 바와 같이, 출력전극(102a)과 진동자전극(103)과의 사이에 공간부(A)를 형성하고, 미소진동자(100)를 완성시킨다.
도 10은, 전술한 구성의 미소진동자(100)의 빔(진동부)(103a)의 길이(빔길이) L과 고유진동주파수와의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 하기 식 (1)에 근거하는 이론상의 고유진동주파수25(Theory)는, (1/L2)에 비례한다. 이 때문에, 고주파화를 달성하기 위해서는, 빔길이 L을 축소할 필요가 있다.
Figure 112004014121805-pct00001
그런데, 전술한 미소진동자(100)에서는, 출력전극(102a)을 걸치도록 공간부(A) 및 진동자전극(103)이 설치되기 때문에, 출력전극(102a)의 선폭보다도 빔길이 L을 짧게 하는 것은 할 수 없다.
또한, 고주파화를 위해 빔길이 L을 미세화하고자 했던 경우, 출력전극(102a)의 선폭도 미세화할 필요가 있기 때문에, 출력전극(102a)과 진동자전극(103)과의 사이의 용량이 작아져 출력이 저하해 버린다. 이상의 것은, 빔길이 L의 미세화에 의한 고주파화의 달성을 제한하는 요인으로 되어 있다.
그래서 본 발명은, 빔길이의 미세화에 의한 고주파화를 더 진행시키는 것이 가능한 진동자전극을 갖는 마이크로머신 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(발명의 개시)
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마이크로머신은 진동자전극을 구비한 것으로, 다음과 같은 구성을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 마이크로머신은, 기판 상의 출력전극을 덮은 층간절연막에, 출력전극에 도달하는 홀패턴이 형성되어 있다. 그리고, 이 층간절연막 상에는, 홀패턴 내를 공간부로 하여 이 상부를 가로지르도록 띠형상의 진동자전극이 설치된다.
이러한 구성의 마이크로머신에 있어서는, 층간절연막에 형성한 홀패턴 내를 공간부로 하여, 이 상부를 가로지르도록 진동자전극이 배치되어 있다. 이 때문에, 홀패턴 상을 가로지르는 진동자전극 부분이, 해당 진동자전극의 빔(진동부)이 된다. 따라서, 출력전극의 폭에 의존하지 않고, 홀패턴의 크기에 의해 빔(진동부)의 길이가 설정되고, 출력전극의 폭보다도 짧은 빔(진동부)을 갖는 진동자전극을 얻을 수 있다.
또한 본 발명은, 전술한 구성의 마이크로머신의 제조방법이기도 하고, 다음 순서로 행하는 것을 특징으로 한다. 우선, 기판 상의 출력전극을 덮은 상태로, 이 기판 상에 층간절연막을 형성하고, 해당 층간절연막에 상기 출력전극에 도달하는 홀패턴을 형성한다. 다음에, 홀패턴 저부의 출력전극 표면을 희생층으로 덮고, 홀패턴의 일부를 노출시킨 상태로 해당 홀패턴 상을 가로지르는 띠형상의 진동자전극 을, 희생층 및 층간절연막 상에 패턴형성한다. 그 후, 홀패턴 내의 희생층을 선택적으로 제거함으로써, 출력전극과 진동자전극과의 사이에 공간부를 설치한다.
이러한 형성순서에 의해, 전술한 구성의 진동자전극을 갖는 마이크로머신을 얻을 수 있다.
도 1a∼1h는, 제1 실시예의 제조방법을 나타내는 단면공정도이다.
도 2는, 도 1f에 대응하는 평면도이다.
도 3은, 도 1h에 대응하는 평면도이다.
도 4는, 제1 실시예의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 5a∼5c는, 제2 실시예의 제조방법을 나타내는 단면공정도이다.
도 6은, 도 5a에 대응하는 평면도이다.
도 7은, 도 5c에 대응하는 평면도이다.
도 8은, 종래의 마이크로머신(미소진동자)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9a∼9c는, 종래의 제조방법을 나타내는 단면공정도이다.
도 10은, 종래의 마이크로머신의 과제를 설명하기 위한 그래프이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 상세히 설명한다. 한편, 각 실시 예에 있어서는, 우선 제조방법을 설명하고, 이어서 이것에 의해 얻어지는 마이크로머신의 구성을 설명한다.
<제1 실시예>
도 1a∼1h는, 제1 실시예의 제조방법을 나타내는 단면공정도고, 또한 도 2,도 3은 제1 실시예의 제조방법을 설명하기 위한 평면도이다. 여기서는, 도 1a∼1h에 근거하여, 도 2, 도 3을 참조하면서 제1 실시예에서의 마이크로머신의 제조방법을 설명한다. 한편, 도 1a∼1h는, 도 2, 3의 평면도에서의 A-A 단면에 대응하고 있다.
우선, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 단결정실리콘 등의 반도체기판(1) 상을 절연층(3)으로 덮어 이루어지는 기판(4)을 형성한다. 이 절연층(3)은, 이후에 행해지는 희생층(예를 들면 산화실리콘)의 에칭제거에 대하여 에칭내성을 갖는 재료로 최표면이 구성되는 것이 바람직하다. 그래서, 예를 들면, 반도체기판(1)과의 사이의 응력을 완화하기 위한 산화실리콘막(3a)을 통해, 전술한 에칭내성을 갖는 질화실리콘막(3b)을 이, 순서로 적층하여 이루어지는 절연층(3)을 형성하는 것으로 한다.
다음에, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 기판(4) 상에 제1 도전층을 패터닝하여 이루어지는 출력전극(7)을 형성한다. 이 출력전극(7)을 구성하는 제1 도전층은, 예를 들면 인(P)을 함유하는 폴리실리콘 등의 실리콘층인 것으로 한다.
그 후, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 출력전극(7)의 표면을 노출시킨 상태로, 기판(4) 상을 제1 절연막(9)으로 덮는다. 이때, 예를 들면, 출력전극(7)이 매 립되도록 기판(4) 상에 출력전극(7)의 막두께보다도 두꺼운 막두께로 제1 절연막(9)을 형성하고, 출력전극(7)이 노출될 때까지 이 제1 절연막(9)을 연마함으로써, 제1 절연막(9)으로부터 출력전극(7)의 표면을 노출시킨다. 이 제1 절연막(9)은, 예를 들면 산화실리콘으로 이루어지는 것으로 한다.
이어서, 도 1d에 나타내는 바와 같이, 출력전극(7) 및 제1 절연막(9) 상에, 후에 행해지는 희생층의 에칭제거에 대하여 에칭내성을 갖는 절연성재료로 이루어지는 제2 절연막(11)을 형성한다. 이때, 예를 들면 전술한 희생층을 산화실리콘으로 형성하는 경우에는, 질화실리콘으로 이루어지는 제2 절연막(11)을 형성하는 것으로 한다. 이에 따라, 제1 절연막(9)과 제2 절연막(11)으로 이루어져, 출력전극(7)을 매립하는 층간절연막을 얻는다. 이 층간절연막의 표면은, 거의 평탄하게 형성된다. 한편, 층간절연막은, 표면평탄하게 출력전극(7)을 매립하도록 형성될 필요는 없고, 출력전극(7)의 배치에 따른 표면형상을 갖고 해당 출력전극(7)을 덮은 것이어도 되고, 출력전극(7)의 막두께보다도 얇은 막두께를 가지고 있어도 된다.
이상의 후에, 이 제2 절연막(11)에, 출력전극(7)에 도달하는 홀패턴(11a)을 형성한다. 이 홀패턴(11a)은, 레지스트패턴(도시생략)을 마스크로 사용하여 제2 절연막(11)을 에칭함으로써 형성된다. 여기서 형성하는 홀패턴(11a)은, 출력전극(7) 상에서 새어 나오지 않고, 출력전극(7) 상에만 배치되게 한다.
이어서, 도 1e에 나타내는 바와 같이, 홀패턴(11a)의 저부에 노출하고 있는 출력전극(7)의 표면을 희생층(13)으로 덮는다. 이 희생층(13)은, 제2 절연막(11)에 대하여 선택적으로 제거가 가능한 재료, 예를 들면 산화실리콘으로 구성되게 한다. 이 경우, 예를 들면 질화실리콘으로 이루어지는 제2 절연막(11)을 마스크로 하여 폴리실리콘으로 이루어지는 출력전극(7)의 표면에 산화막을 성장시켜, 이에 따라 출력전극(7)의 노출표면을 산화실리콘으로 이루어지는 희생층(13)으로 덮도록 해도 된다. 또한, 제2 절연막(11) 상에 산화실리콘으로 이루어지는 희생층(13)을 퇴적형성하고, 그 후 제2 절연막(11)이 노출될 때까지 희생층(13)의 표면을 연마해도 된다.
이상의 후에, 도 1f 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 홀패턴(11a) 상을 가로지르는 상태로, 희생층(13) 및 제2 절연막(11) 상에 진동자전극(15)을 패턴형성한다. 이 진동자전극(15)은, 홀패턴(11a)의 일부 및 홀패턴(11a) 내에 형성된 희생층(13)의 일부를 노출하는 띠형상으로 패턴형성되게 한다. 이 경우, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이, 진동자전극(15)의 폭 W 방향의 양측으로부터, 홀패턴(11a) 및 희생층(13)을 노출시켜도 된다. 또한, 진동자전극(15)의 폭 W 방향의 한쪽에서만, 홀패턴(11a) 및 희생층(13)을 노출시켜도 된다. 한편, 도 1d를 사용하여 설명한 바와 같이, 출력전극(7)을 매립하는 층간절연막(이에 따라 제1 절연막(9) 및 제2 절연막(11))의 표면이, 거의 평탄하게 형성되어 있는 경우, 이 진동자전극(15)은 평탄면 상에 형성되게 된다. 따라서, 본 공정에서는, 진동자전극(15)의 패턴형성에서의 오버에칭량을 최소한으로 하여, 하지(층간절연막)의 손상을 감소할 수 있다.
다음에, 도 1g에 나타내는 바와 같이, 진동자전극(15)에 접속하는 배선(17) 을 제2 절연막(11) 상에 형성한다. 이 배선(17)을 형성하는 경우에는, 예를 들면 우선, 기판(4) 상의 전체면에 금(Au)의 시드층(도시생략)을 형성하였다, 후에, 배선을 형성하는 부분을 노출시켜 다른 부분을 덮는 레지스트패턴(도시생략)을 형성한다. 이어서, 도금법에 의해 레지스트패턴의 개구부 내의 시드층 상에 도금층을 성장시켜 배선(17)을 형성한다. 배선(17)형성 후에는, 레지스트패턴을 제거하고, 또한 시드층을 제거하기 위한 전체면 에칭을 행한다. 한편, 진동자전극(15)을 형성할 때에, 이 진동자전극(15)에 연속시켜, 진동자전극(15)과 동일층의 배선을 형성해도 되고, 이 경우에는 배선(17)을 형성할 필요는 없다.
이상의 후에, 배선(17),진동자전극(15),제2 절연막(11)및 출력전극(7)·에 대하여 선택적으로 희생층(13)을 에칭제거한다. 이때, 버퍼드플루오르화수소산을 사용한 웨트에칭을 행함으로써, 진동자전극(15) 하의 산화실리콘으로 이루어지는 희생층(13)을 확실히 제거한다.
이에 따라, 도 1h 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 진동자전극(15)의 하부에 희생층을 제거하여 이루어지는 공간부(갭) A를 형성함과 동시에, 홀패턴(11a) 저부의 출력전극(7)을 노출시킨다. 그리고, 홀패턴(11a) 내를 공간부(A)로서 이 상부를 가로지르도록, 제2 절연막(11) 상에 띠형상의 진동자전극(15)을 설치하여 이루어지는 마이크로머신(20)을 얻는다.
이러한 구성의 마이크로머신(20)에 있어서는, 제2 절연막(11)에 형성된 홀패턴(11a) 내를 공간부(A)로서, 이 상부를 가로지르도록 진동자전극(15)이 배치되어 있다. 이 때문에, 특정한 주파수의 전압을 인가하여 진동자전극(15)을 진동시킨 경 우, 홀패턴(11a) 상을 가로지르는 진동자전극(15) 부분이 진동하고, 이 부분이 진동자전극(15)의 빔(진동부)(16)이 된다. 따라서, 홀패턴(11a)의 크기에 따라, 빔(진동부)(16)의 길이(빔길이 L)가 설정되게 된다.
이 때문에, 도 8을 사용하여 설명한 바와 같은, 출력전극(102a)을 걸치도록 공간부(A) 및 진동자전극(103)이 배치되는 종래의 구성의 마이크로머신에 있어서는, 진동자전극(103)의 빔길이 L을 출력전극(102a)의 최소가공치수보다도 작게 하는 것은 할 수 없지만, 도 1h 및 도 3에 나타낸 본 제1 실시예의 마이크로머신(20)에 있어서는, 출력전극(7)의 선폭에 상관없이, 진동자전극(15)의 빔길이 L을 홀패턴(11a)의 최소가공치수에까지 축소하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 다른 빔길이 L의 미세화와, 이것에 의한 고주파화의 달성이 가능하게 된다.
또한, 진동자전극(15)과 출력전극(7)과의 사이에 생기는 용량을, 종래의 구성의 마이크로머신(도 8 참조)과 본 제1 실시예의 마이크로머신(20)으로 비교한 경우, 본 제1 실시예의 마이크로머신(20)의 쪽이, 진동자전극(15)과 출력전극(7)과의 대향면적을 빔길이 L에 대하여 넓게 할 수 있기 때문에, 빔길이 L에 대한 용량을 크게 할 수 있다. 따라서, 고주파화를 목적으로서 빔길이 L을 미세화한 경우이어도도, 출력을 유지하는 것이 가능하게 된다.
더욱이, 본 제1 실시예의 구성의 마이크로머신(20)에서는, 진동자전극(15)의 양단부, 즉 빔(진동부)(16)을 지지하는 앵커부분이, 그 전체면에 걸쳐 제2 절연막(11)에 대하여 고정되어 있다. 이 때문에, 소정주파수의 전압을 인가하여 진동자전극(15)을 진동시킨 경우, 빔(진동부)(16)만이 진동에 관여하여 진동하게 된 다. 따라서, 고유진동주파수가, 전술한 식 (1)을 만족하는 이론상의 값(진동부의 길이 L의 제곱에 반비례한 값)에 의해 가깝게 된다. 이렇기 때문이라도, 미세화에 의한 고주파화의 달성이 용이하게 된다.
이것에 대하여, 도 8에 나타낸 종래 구성의 마이크로머신(20)에 있어서는, 제조공정상의 형편으로부터, 빔(진동부)(103a)을 지지하는 앵커부분의 선단이, 하지에 밀착하지 않은 저부 B가 형성되기 때문에, 이 저부 B가, 빔(진동부)(103a)의 진동에 대하여 영향을 미치게 하고 있었다.
이 때문에, 도 10의 시뮬레이션 결과에 나타내는 바와 같이, 빔길이(L)가 미세화된 영역에서는, 고유진동주파수가, 전술한 식 (1)을 만족하는 이론상의 값을 하회하여, 빔길이 L의 미세화에 의한 고주파화가 곤란했었다.
이상의 결과, 본 구성의 마이크로머신(20)을 사용함으로써, Q값이 높고 또한 주파수 대역의 보다 높은 고주파필터를 실현하는 것이 가능하게 된다.
또한 특히, 출력전극(7)을 매립하는 층간절연막(이에 따라, 제1 절연막(9) 및 제2 절연막(11))의 표면을 평탄하게 형성한 경우, 층간절연막을 통해 출력전극(7)과 진동자전극(15)과의 사이에 생기는 기생용량(진동에 기여하지 않은 부분의 용량)을 최소한으로 억제할 수 있다. 이 때문에, 이 마이크로머신(20)으로 이루어지는 고주파필터에서의, 주파수의 선택성(투과특성)의 향상을 도모하는 것도 가능하게 된다.
한편, 전술한 제1 실시예에 있어서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 진동자전극(15)의 선폭 W가 동일한 경우를 설명하였다. 그러나, 도 2에서의 이점 쇄선에 나타내는 바와 같이, 진동자전극(15a)은, 그 양단부에 선폭이 큰 부분이 설치된 형상이어도 된다. 이러한 형상의 진동자전극(15a)을 설치한 경우에는, 진동자전극(15a)의 단부에 있어서, 또한 빔(진동부)(16)의 지지를 확실하게 하는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 고유진동주파수를, 전술한 식 (1)을 만족하는 이론상의 값(진동부의 길이 L의 제곱에 반비례한 값)에 의해 가깝게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 8을 사용하여 설명한 종래의 마이크로머신에 있어서는, 출력전극(102a)과 동일층으로 구성된 입력전극(102b)에 대하여 진동자전극(15)을 접속시키기 위한 접속부를 진동자전극(103)의 일단에 설치할 필요가 있었다.
그러나, 본 제1 실시예의 마이크로머신(20)에 있어서는, 진동자전극이 그대로 입력전극을 겸하고 있기 때문에, 전술한 바와 같은 접속부를, 설치할 필요가 없고, 그 때문에 맞춤 어긋남을 고려할 필요가 없다. 따라서, 도면에 나타내는 바와 같이, 진동자전극(15) 사이 및 출력전극(7) 사이의 피치를 축소하는 것이 가능하게 되어, 고집적화에 유리하다. 더구나, 진동자전극(15)이 입력전극을 겸하기 때문에, 각 고유진동주파수를 공급하는 홀패턴(11a, 11a)을 게이트 어레이형으로 배치해 놓음으로써, 진동자전극(15)의 레이아웃을 변경하는 것만으로 여러가지 형태의 회로를 구성하는 것이 가능하게 된다.
<제2 실시예>
도 5a∼5c는, 제2 실시예의 제조방법을 나타내는 단면공정도이고, 또한 도 6, 도 7은 제2 실시예의 제조방법을 설명하기 위한 평면도이다. 여기서는, 도 5a∼5c에 근거하여, 도 6, 도 7을 참조하면서 제2 실시예에서의 마이크로머신의 제 조방법을 설명한다. 한편, 도 5a∼5c는, 도 6, 도 7의 평면도에서의 A-A단면에 대응하고 있다.
우선, 제1 실시예에서 도 1a∼도 1e를 사용하여 설명한 것과 동일한 공정을 행한다. 이에 따라, 기판(4) 상에, 출력전극(7), 제1 절연막(9) 및 제2 절연막(11)으로 이루어지는 층간절연막을 형성하고, 또한 2 절연막(11)에 홀패턴(11a)을 형성하여 이 저부에 출력전극(7)을 노출시켜, 출력전극(7)의 노출표면을 표면을 희생층(13)으로 덮는다.
이상의 후에, 도 5a 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 홀패턴(11a) 상을 가로지르는 상태에서, 희생층(13) 및 제2 절연막(11) 상에 진동자전극(31)을 패턴형성한다. 이. 진동자전극(31)은, 홀패턴(11a)을 막음과 동시에, 홀패턴(11a) 내의 희생층(13)에 도달하는 홀부(31a)를 갖는 띠형상으로 패턴형성되고, 이에 따라 홀패턴(11a)의 일부 및 홀패턴(11a)의 내부에 형성된 희생층(13)의 일부를 노출하는 형상으로 되어 있다. 이 홀부(31a)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 진동자전극(31)에 2개소 이상의 복수개소(도면형에 있어서는 2개소) 설치해도 되고, 1개소이어도 된다. 단, 홀부(31a)의 개구면적률(홀패턴(11a) 에 대한) 및 배치상태(개수도 포함하는, 본 제2 실시예에 의해 얻어지는 마이크로머신을 고주파필터로서 사용한 경우에, 목적으로 하는 주파수 대역의 출력을 얻을 수 있도록 적절히 설정되게 한다.
다음에, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 진동자전극(31)에 접속하는 배선(17)을 제2 절연막(11) 상에 형성한다. 이 공정은, 제1 실시예에서 도 1g를 사용하여 설명한 것과 동일하게 행하는 것으로 한다.
이상의 후, 제1 실시예와 같이, 배선(17), 진동자전극(31), 제 2 절연막(11) 및 출력전극(7)에 대하여 선택적으로 희생층(13)을 에칭제거한다. 이때, 버퍼드플루오르화수소산을 사용한 웨트에칭을 행함으로써, 홀부(31a)로부터 희생층(13)에 에칭액을 공급하고, 진동자전극(31) 하의 산화실리콘으로 이루어지는 희생층(13)을 확실히 제거한다.
이에 따라, 도 5c 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 진동자전극(31)의 하부에 희생층을 제거하여 이루어지는 공간부(갭) A를 형성함과 동시에, 홀패턴(11a) 저부의 출력전극(7)을 노출시킨다. 그리고, 홀패턴(11a) 내를 공간부(A)로서 이 홀패턴(11a)을 막음과 동시에, 홀패턴(11a) 내의 공간부(A)에 연통하는 홀부(31a)를 갖는 띠형상의 진동자전극(31)을, 제2 절연막(11) 상에 설치하여 이루어지는 마이크로머신(40)을 얻는다.
이러한 구성의 마이크로머신(40)에서는, 홀패턴(11a) 내를 공간부(A)로서, 이 상부를 막도록 진동자전극(31)이 배치되고, 진동자전극(31)에는 공간부(A)에 연통하는 홀부(31a)가 설치된다. 이 때문에, 특정주파수의 전압을 인가하여 진동자전극(31)을 진동시킨 경우, 홀패턴(11a)을 막는 진동자전극(31) 부분이 진동하여, 이 부분이 진동자전극(31)의 빔(진동부)(31b)이 된다. 따라서, 홀패턴(11a)의 크기에 따라, 빔(진동부)(31b)의 길이(빔길이 L)가 설정되게 된다. 이 때문에, 제1 실시예의 마이크로머신과 같이, 출력전극(7)의 선폭에 의존하지 않고, 홀패턴(11a)의 크기에 의해 빔(진동부)(31b)의 길이(빔길이 L)를 설정하는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 빔길이 L의 미세화에 의한 고주파화의 달성 및 출력의 유지를 달성하는 것이 가능하게 된다.
특히, 본 제2 실시예의 마이크로머신(40)은, 빔(진동부)(31b)에 의해 홀패턴(11a)이 막힐 수 있기 때문에, 빔(진동부)(31b)에 전체둘레에 걸쳐 제2 절연막(11)에 지지고정된 상태가 된다. 이 때문에, 제1 실시예의 마이크로머신과 비교하여 진동자전극(31)의 다른 고주파화를 달성할 수 있다.
더욱이, 본 제2 실시예의 구성의 마이크로머신(40)에 있어서도, 진동자전극(31)의 양단부, 즉 빔(진동부)(31b)을 지지하는 앵커부분이, 그 전체면에 걸쳐 제2 절연막(11)에 대하여 고정되어 있다. 이 때문에, 제1 실시예의 마이크로머신과 같이, 빔(진동부)(31b)만이 진동에 관여하여 진동하게 된다. 따라서, Q값이 높고, 또한 주파수 대역의 보다 높은 고주파필터를 실현하는 것이 가능하게 된다.
한편, 전술한 제2 실시예에서도, 도 6에서의 이점 쇄선에 나타내는 바와 같이, 진동자전극(31c)은, 그 양단부에 선폭의 큰 부분이 설치된 형상이어도 되고, 이에 따라 빔(진동부)(31b)의 지지를 확실하게 하여, 고유진동주파수를 더욱 상승시키는 것이 가능하다.
또한, 본 제2 실시예의 마이크로머신(40)이어도, 진동자전극(31)이 그대로 입력전극을 겸하고 있기 때문에, 제1 실시예에서 도 4를 사용하여 설명한 것과 동일한 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 마이크로머신 및 그 제조방법에 의하면, 출력전극을 덮는 층간절연막에 홀패턴을 형성하고, 이 홀패턴 내의 공간부를 통해 홀패턴을 가로지르는 진동자전극을 설치한 구성으로 함으로써, 빔(진동부)의 길이를 출력전극의 폭보다도 짧게 하고, 또한 진동부의 길이에 대하여 출력전극과 진동자전극과의 사이의 용량을 크게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 빔(진동부)길이의 미세화에 의한 고주파화의 달성이 용이하게 되어, Q값이 높고 또한 주파수 대역이 보다 높은 고주파필터를 실현하는 것이 가능하게 된다.

Claims (6)

  1. 기판 상에 설치된 출력전극과,
    상기 출력전극을 덮은 상태이며, 상기 출력전극의 선폭보다 작은 폭을 갖고서 상기 출력전극에 도달하는 홀패턴을 갖는 층간절연막과,
    상기 홀패턴 저부의 출력전극 표면을 덮는 희생층과,
    상기 홀패턴의 일부를 노출시키면서 상기 홀패턴의 상부를 가로지르도록 상기 층간절연막 상에 설치된 띠형상의 진동자전극를 포함하며,
    상기 진동자전극의 고유진동주파수의 고주파화를 위해, 노출된 홀패턴을 통해 상기 희생층을 에칭하여 상기 홀패턴 내를 공간부로 형성한 것을 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로머신.
  2. 기판 상에 설치된 출력전극과,
    상기 출력전극을 덮은 상태이며, 상기 출력전극의 선폭보다 작은 폭을 갖고서 상기 출력전극에 도달하는 홀패턴을 갖는 층간절연막과,
    상기 홀패턴 저부의 출력전극 표면을 덮는 희생층과,
    상기 홀패턴을 막은 상태로 상기 홀패턴의 상부를 가로지르도록 상기 층간절연막 상에 설치되며, 상기 홀패턴 내로 연통하는 홀부를 갖는 띠형상의 진동자전극를 포함하며,
    상기 진동자전극의 고유진동주파수의 고주파화를 위해, 상기 홀부를 통해 상기 희생층을 에칭하여 상기 홀패턴 내를 공간부로 형성한 것을 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로머신.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 출력전극은, 상기 층간절연막에 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로머신.
  4. 기판 상에 출력전극을 형성하는 제1 공정과,
    상기 출력전극을 덮은 상태로 상기 기판 상에 층간절연막을 형성하고, 상기 출력전극의 선폭보다 작은 폭을 갖고서 상기 출력전극에 도달하는 홀패턴을 형성하는 제2 공정과,
    상기 홀패턴 저부의 출력전극 표면을 희생층으로 덮는 제3 공정과,
    상기 홀패턴의 일부를 노출시킨 상태로 해당 홀패턴 상을 가로지르는 띠형상의 진동자전극을, 상기 희생층 및 상기 층간절연막 상에 패턴형성하는 제4 공정과,
    상기 진동자전극의 고유진동주파수의 고주파화를 위해 상기 홀패턴 내의 희생층을 선택적으로 제거함으로써, 상기 출력전극과 상기 진동자전극과의 사이에 공간부를 설치하는 제5 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 마이크로머신의 제조방법.
  5. 기판 상에 출력전극을 형성하는 제1 공정과,
    상기 출력전극을 덮은 상태로 상기 기판 상에 층간절연막을 형성하고, 상기 출력전극의 선폭보다 작은 폭을 갖고서 상기 출력전극에 도달하는 홀패턴을 형성하는 제2 공정과,
    상기 홀패턴 저부의 출력전극 표면을 희생층으로 덮는 제3 공정과,
    상기 홀패턴을 막은 상태로 상기 홀패턴의 상부를 가로지름과 동시에 해당 홀패턴 내의 희생층에 도달하는 홀부를 갖는 띠형상의 진동자전극을, 상기 희생층 및 상기 층간절연막 상에 패턴형성하는 제4 공정과,
    상기 진동자전극의 고유진동주파수의 고주파화를 위해 상기 홀패턴 내의 희생층을 선택적으로 제거함으로써, 상기 출력전극과 상기 진동자전극과의 사이에 공간부를 설치하는 제5 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 마이크로머신의 제조방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    진동자전극의 형성방법에서,
    상기 제2공정에서는, 상기 출력전극을 매립하도록 상기 층간절연막을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로머신의 제조방법.
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