專利名稱：梳齒電極對的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微振蕩元件中的梳齒電極對的制造方法，該微振蕩元件包括可旋轉(zhuǎn)移位的振蕩部分。該電極對可以是作為驅(qū)動該振蕩部分的驅(qū)動機構(gòu)的一部分的一對梳齒電極，或者作為用于檢測該振蕩元件的旋轉(zhuǎn)位移量的檢測機構(gòu)的一部分的一對梳齒電極。
背景技術(shù)：
近年來，人們致力于改進通過微機械加工技術(shù)形成有顯微結(jié)構(gòu)的元件的實用性。例如在光通信技術(shù)領(lǐng)域，作為能夠反射光的微小元件，微鏡元件受到特別關(guān)注。在感測領(lǐng)域，能夠檢測加速度的微小加速度傳感器以及能夠檢測角速度的微小角速度傳感器受到關(guān)注。
在光通信中，光纖用作一種傳遞光信號的介質(zhì)。當經(jīng)由指定光纖的光信號被切換到另一光纖時，通常使用所謂的光切換設(shè)備。為了實現(xiàn)高質(zhì)量光通信，光切換設(shè)備必須在切換操作中具有諸如大容量、高速度以及高可靠性這樣的特性。鑒于此，利用微機械加工技術(shù)制造的微鏡元件作為在光切換設(shè)備中所含的切換元件受到越來越多的關(guān)注。微鏡元件使得光切換設(shè)備能夠在不將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的情況下實現(xiàn)從輸入端光程到輸出端光程的切換。這有利于實現(xiàn)上述特性。例如在以下專利參考文獻1-3中公開了微機械加工技術(shù)。
專利參考文獻1JP-A-10-190007專利參考文獻2JP-A-10-270714專利參考文獻3JP-A-2000-31502圖31是通過微機械加工技術(shù)制造的傳統(tǒng)微鏡元件X6的局部分解透視圖。微鏡元件X6包括鏡支撐體61，其上表面具有鏡面64；框體62(部分未示出)；以及連接鏡支撐體61和框體62的一對扭桿63。鏡支撐體61具有利用一對梳齒電極61a、61b形成的端部?？蝮w62形成有一對朝內(nèi)延伸的梳齒電極62a、62b，它們與梳齒電極61a、61b相對應(yīng)。扭桿63提供用于使鏡支撐體61相對于框體62振蕩運動的軸。
按照具有上述結(jié)構(gòu)的微鏡元件X6，為了產(chǎn)生靜電力而彼此靠近設(shè)置的一組梳齒電極，例如梳齒電極61a和梳齒電極62a，在不施加電壓時彼此遠離，如圖32(a)中所示形成上、下臺階。另一方面，在施加電壓時，如圖32(b)所示，梳齒電極61a被吸引在梳齒電極62a之間，同時使鏡支撐體61旋轉(zhuǎn)移位。更具體地，當對梳齒電極61a、62a施加預(yù)定電壓并且由此使梳齒電極61a被正向充電而梳齒電極62a被負向充電時，在梳齒電極61a、62a之間產(chǎn)生靜電引力，這使得扭桿63扭轉(zhuǎn)的同時，鏡支撐體61繞軸A6旋轉(zhuǎn)移位。利用鏡支撐體61的這種振蕩運動，能夠切換由鏡支撐體的鏡面64反射的光的方向。
圖33示出微鏡元件X6的制造方法。在圖33中，以截面圖示出形成如圖31中所示的那些組件的工藝，即，形成鏡支撐體61的一部分、框體62、扭桿63、一對梳齒電極61a和62a的一部分以及一對梳齒電極61b和62b的一部分的工藝。該截面代表執(zhí)行制造工藝的材料襯底(晶片)的截面，更具體地，代表形成單一微鏡元件的單塊晶片的截面。該截面包括多個組件區(qū)域的截面，并且這些截面圖是示例性的連續(xù)圖示。
在制造微鏡元件X6的方法中，首先在如圖33(a)中所示的材料襯底600上形成掩模圖案604。材料襯底600是所謂的SOI(絕緣體上硅)晶片，其具有包括硅層601、硅層602以及它們之間的絕緣層603的疊層結(jié)構(gòu)。掩模圖案604具有用于掩蔽微鏡元件X6上的預(yù)定區(qū)域(包括梳齒電極61a、61b)的圖案。首先通過在硅層601上形成預(yù)定掩模材料的膜，然后圖案化該膜，形成掩模圖案604。
接著，在制造微鏡元件X6的方法中，在如圖33(b)中所示的硅襯底602上形成掩模圖案605。掩模圖案605具有用于掩蔽微鏡元件X6上的預(yù)定區(qū)域(包括梳齒電極62a、62b)的圖案。首先通過在硅層602上形成預(yù)定掩模材料的膜，然后圖案化該膜，形成掩模圖案605，并相對于硅層601上的掩模圖案604定位該掩模圖案605。
接著，如圖33(c)所示，經(jīng)由掩模圖案604對硅層601進行各向異性蝕刻，以在硅層601上形成如下結(jié)構(gòu)，即鏡支撐體61、框體62的一部分、扭桿63和梳齒電極61a、61b。
接著，如圖33(d)所示，經(jīng)由掩模圖案605對硅層602進行各向異性蝕刻，以在硅層602上形成如下結(jié)構(gòu)，即框體62的一部分和梳齒電極62a、62b。
接著，如圖33(e)所示，對絕緣層603進行各向同性蝕刻以去除絕緣層603的暴露部分。按照上述工藝，形成鏡支撐體61、框體62、扭桿63和梳齒電極61a、62a、以及梳齒電極61b、62b。
如以上參照圖33(b)所述的，根據(jù)傳統(tǒng)方法，必須將掩模圖案605中形成的圖案相對于掩模圖案604進行定位。但是，由于掩模圖案604在材料襯底600的硅層601上圖案化，而掩模圖案605必須在遠離硅層601一側(cè)的硅層602上圖案化，因此難以高精度地實現(xiàn)上述定位。根據(jù)上述傳統(tǒng)方法，掩模圖案604包括用于掩蔽梳齒電極61a、61b的部分，并且掩模圖案605包括用于掩蔽梳齒電極62a、62b的部分。然而，由于難以在相對于掩模圖案604的位置高精度地圖案化掩模圖案605，因此，對梳齒電極61a和62a之間的相對位置以及梳齒電極61b和62b之間的相對位置而言，難以高精度地實現(xiàn)所制造的產(chǎn)品或微鏡元件X6。換句話說，根據(jù)上述傳統(tǒng)方法，難以以高對準精度形成梳齒電極61a、62a，并且難以以高對準精度形成梳齒電極61b、62b。如果梳齒電極61a、62a不具有足夠的對準精度，當通過施加預(yù)定電壓至梳齒電極61a、62a驅(qū)動元件時，可能產(chǎn)生稱為拽入(pull-in)現(xiàn)象的不期望狀況，即由于相互吸引導致梳齒電極61a、62a彼此接觸。同樣，如果梳齒電極61b、62b不具有足夠的對準精度，當通過施加預(yù)定電壓至梳齒電極61b、62b驅(qū)動元件時，也可能產(chǎn)生稱為拽入現(xiàn)象的不期望狀況，即由于相互吸引導致梳齒電極61b、62b彼此接觸。必須避免這種拽入現(xiàn)象，因為它阻礙元件的振蕩驅(qū)動和振蕩操作。

發(fā)明內(nèi)容
在上述情況下實現(xiàn)本發(fā)明，由此本發(fā)明的目的是提供一種適于以高對準精度形成一對梳齒電極的方法。
本發(fā)明的第一方案提供一種由具有疊層結(jié)構(gòu)的材料襯底制造一對梳齒電極的方法，該疊層結(jié)構(gòu)包括第一導電層、第二導電層以及位于第一導電層與第二導電層之間的絕緣層。該對梳齒電極包括第一梳齒電極，具有疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)包括由第一導電層得到的第一導體、由第二導電層得到的第二導體以及由絕緣層得到的絕緣體；和第二梳齒電極，由第二導電層得到。該方法包括如下步驟在第一導電層上形成預(yù)備第一掩模圖案；在預(yù)備第一掩模圖案和第一導電層上形成第二掩模圖案，該第二掩模圖案包括在預(yù)備第一掩模圖案上形成的并用于第一梳齒電極的第一掩模部分以及在第一導電層上形成的并用于第二梳齒電極的第二掩模部分；進行第一蝕刻，經(jīng)由第二掩模圖案蝕刻預(yù)備第一掩模圖案，以由預(yù)備第一掩模圖案形成第一梳齒電極的第一掩模圖案，該第一掩模圖案包括第三掩模部分，該第三掩模部分被圖案化為與第二掩模圖案的第一掩模部分的圖案一致；進行第二蝕刻，經(jīng)由第一和第二掩模圖案蝕刻第一導電層，直至到達絕緣層為止，以在第一導電層中形成第一導體和第一剩余掩模部分，其中該第一導體由第一和第三掩模部分的疊層掩蔽，該第一剩余掩模部分由第二掩模部分掩蔽；進行第三蝕刻，從第一導電層一側(cè)蝕刻絕緣層，直至到達第二導電層為止，以在絕緣層中形成絕緣體和第二剩余掩模部分，其中該絕緣體由第一導體掩蔽，該第二剩余掩模部分由第一剩余掩模部分掩蔽；去除第二掩模圖案；以及進行第四蝕刻，從第一導電層一側(cè)蝕刻第二導電層，以去除第一剩余掩模部分并在第二導電層中形成第二導體和第二梳齒電極，該第二導體與絕緣體接觸，該第二梳齒電極由第二剩余掩模部分掩蔽。去除第二掩模圖案的步驟可在第四蝕刻步驟之前或之后執(zhí)行。通過本方法制造的梳齒電極對(第一和第二梳齒電極)適用于具有可旋轉(zhuǎn)移位的搖桿(rocker)的微振蕩元件，作為用于驅(qū)動搖桿的驅(qū)動機構(gòu)(所謂的梳齒電極致動器)，或作為用于檢測搖桿的旋轉(zhuǎn)位移量的檢測機構(gòu)。
根據(jù)本方法，在材料襯底的同一側(cè)上圖案化第二掩模圖案的第一和第二掩模部分，因此在第一和第二掩模部分的相對形成位置方面能夠?qū)崿F(xiàn)高精度。同時，在形成第二掩模圖案之后，在第一蝕刻步驟中，通過利用第二掩模圖案作為掩模進行蝕刻，將第一掩模圖案的第三掩模部分形成為與第二掩模圖案的第一掩模部分形狀一致的圖案。因此，根據(jù)本方法，在第二和第三掩模部分的相對形成位置方面能夠?qū)崿F(xiàn)高精度。換句話說，根據(jù)本方法，通過位于材料襯底同一側(cè)上的第一掩模圖案的第三掩模部分與第二掩模圖案的第二掩模部分之間的自對準，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度定位。(具體地，通過利用包括在與第二掩模部分相同的掩模圖案中的第一掩模部分來圖案化第三掩模部分，基本上能夠?qū)崿F(xiàn)第三掩模部分相對于第二掩模部分的定位)由此，在根據(jù)本方法的第二蝕刻步驟中，第一導電層生成其形狀與第三掩模部分的形狀一致的第一導體以及其形狀與第二掩模部分的形狀一致的第一剩余掩模部分。在第三蝕刻步驟中，絕緣層生成其形狀與第一導體(從而與第三掩模部分)的形狀一致的絕緣體以及其形狀與第一剩余掩模部分(從而與第二掩模部分)的形狀一致的第二剩余掩模部分。在第四蝕刻步驟中，第二導電層生成其形狀與絕緣體(從而與第三掩模部分)的形狀一致的第二導體以及其形狀與第二剩余掩模部分(從而與第二掩模部分)的形狀一致的第二梳齒電極。因此，根據(jù)本方法，能夠以高對準精度形成第一梳齒電極和第二梳齒電極，該第一梳齒電極具有包括第一導體、絕緣體和第二導體的疊層結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方案，在第二蝕刻步驟中可以在相對于材料襯底的厚度方向傾斜的斜面上形成第一導體和第一剩余掩模部分。此外，在第四蝕刻步驟中，可以在相對于材料襯底的厚度方向傾斜的斜面上形成第二導體和第二梳齒電極。
本發(fā)明的第二方案提供一種由具有疊層結(jié)構(gòu)的材料襯底制造一對梳齒電極的方法，該疊層結(jié)構(gòu)包括第一導電層、第二導電層以及位于第一導電層與第二導電層之間的絕緣層。該對梳齒電極包括由第一導電層得到的第一梳齒電極和由第二導電層得到的第二梳齒電極。該方法包括如下步驟在第一導電層上形成預(yù)備第一掩模圖案；在預(yù)備第一掩模圖案和第一導電層上形成第二掩模圖案，該第二掩模圖案包括在預(yù)備第一掩模圖案上形成的并用于第一梳齒電極的第一掩模部分，以及在第一導電層上形成的并用于第二梳齒電極的第二掩模部分；進行第一蝕刻，經(jīng)由第二掩模圖案蝕刻預(yù)備第一掩模圖案，以由預(yù)備第一掩模圖案形成第一梳齒電極的第一掩模圖案，該第一掩模圖案包括第三掩模部分，該第三掩模部分被圖案化為與第二掩模圖案的第一掩模部分的圖案一致；在第二導電層上形成第三掩模圖案，該第三掩模圖案包括用于第二梳齒電極的第四掩模部分；進行第二蝕刻，經(jīng)由第一和第二掩模圖案蝕刻第一導電層，直至到達絕緣層為止，以在第一導電層中形成第一梳齒電極和第一剩余掩模部分，其中該第一梳齒電極由第一和第三掩模部分的疊層掩蔽，該第一剩余掩模部分由第二掩模部分掩蔽；進行第三蝕刻，從第一導電層一側(cè)蝕刻絕緣層，直至到達第二導電層為止，以在絕緣層中形成第二剩余掩模部分，該第二剩余掩模部分由第一剩余掩模部分掩蔽；去除第二掩模圖案；進行第四蝕刻，從第一導電層一側(cè)在第二導電層的厚度方向蝕刻第二導電層至其中間位置，以去除第一剩余掩模部分并在第二導電層中形成第二梳齒電極中由第二剩余掩模部分掩蔽的一部分；以及進行第五蝕刻，經(jīng)由第三掩模圖案蝕刻第二導電層，以形成第二梳齒電極的剩余部分。形成第三掩模圖案的步驟可在形成預(yù)備第一掩模圖案、第二掩模圖案或第一掩模圖案之前或之后執(zhí)行。去除第二掩模圖案的步驟可在第四蝕刻步驟之前或在第四或第五蝕刻步驟之后執(zhí)行。通過本方法制造的梳齒電極對(第一和第二梳齒電極)適用于具有可旋轉(zhuǎn)移位的搖桿的微振蕩元件，作為用于驅(qū)動搖桿的驅(qū)動機構(gòu)(所謂的梳齒電極致動器)，或作為用于檢測搖桿的旋轉(zhuǎn)位移量的檢測機構(gòu)。
根據(jù)本方法，在材料襯底的同一側(cè)上圖案化第二掩模圖案的第一和第二掩模部分，因此在第一和第二掩模部分的相對形成位置方面能夠?qū)崿F(xiàn)高精度。同時，在形成第二掩模圖案之后，在第一蝕刻步驟中，通過利用第二掩模圖案作為掩模進行蝕刻，將第一掩模圖案的第三掩模部分形成為與第二掩模圖案的第一掩模部分的形狀一致的圖案。因此，根據(jù)本方法，在第二和第三掩模部分的相對形成位置方面能夠?qū)崿F(xiàn)高精度。換句話說，根據(jù)本方法，通過位于材料襯底同一側(cè)上的第一掩模圖案的第三掩模部分與第二掩模圖案的第二掩模部分之間的自對準，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度定位。由此，在根據(jù)本方法的第二蝕刻步驟中，第一導電層生成其形狀與第三掩模部分的形狀一致的第一梳齒電極以及其形狀與第二掩模部分的形狀一致的第一剩余掩模部分。在第三蝕刻步驟，絕緣層生成其形狀與第一剩余掩模部分(從而與第二掩模部分)的形狀一致的第二剩余掩模部分。在第四蝕刻步驟中，第二導電層生成其形狀與第二剩余掩模部分(從而與第二掩模部分)的形狀一致的第二梳齒電極的一部分(更靠近第一梳齒電極的第二梳齒電極部分)。因此，根據(jù)本方法，能夠以高對準精度形成第一梳齒電極以及第二梳齒電極中更靠近第一梳齒電極的部分。根據(jù)本方法，在第五蝕刻步驟中，通過利用第三掩模圖案的第四掩模部分作為掩模執(zhí)行蝕刻工藝，形成第二梳齒電極的剩余部分(更遠離第一梳齒電極的第二梳齒電極部分)。但是，在某些情況下，相對于第一梳齒電極，更遠離第一梳齒電極的第二梳齒電極部分的形成位置可能不會與更靠近第一梳齒電極的第二梳齒電極部分的形成位置一樣精確。在這種情況下，本發(fā)明的第二方案在相對形成位置方面能夠以實際的高對準精度形成梳齒電極對。
根據(jù)本發(fā)明的第二方案，在第二蝕刻步驟中可以在相對于材料襯底的厚度方向傾斜的斜面上形成第一梳齒電極和第一剩余掩模部分。


圖1為利用本發(fā)明第一實施例的梳齒電極對的制造方法制造的微鏡元件的平面圖。
圖2為圖1中的微鏡元件的局部平面圖。
圖3是沿圖1中的線III-III的截面圖。
圖4是沿圖1中的線IV-IV的截面圖。
圖5是沿圖1中的線V-V的截面圖。
圖6是沿圖1中的線III-III的截面圖，示出工作中的微鏡元件。
圖7示出在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例梳齒電極對的制造方法中的幾個步驟。
圖8示出圖7中的步驟之后的步驟。
圖9為圖1中的微鏡元件的第一變化例的截面圖，該視圖與描繪圖1中的微鏡元件的圖3相對應(yīng)。
圖10為圖1中的微鏡元件的第一變化例的另一截面圖，該視圖與描繪圖1中的微鏡元件的圖4相對應(yīng)。
圖11示出在根據(jù)本發(fā)明的第二實施例梳齒電極對的制造方法中的幾個步驟。
圖12示出圖11中的步驟之后的步驟。
圖13為圖1中的微鏡元件的第二變化例的截面圖，該視圖與描繪圖1中的微鏡元件的圖3相對應(yīng)。
圖14為圖1中的微鏡元件的第二變化例的截面圖，該視圖與描繪圖1中的微鏡元件的圖4相對應(yīng)。
圖15示出在根據(jù)本發(fā)明的第三實施例梳齒電極對的制造方法中的幾個步驟。
圖16示出圖15中的步驟之后的步驟。
圖17為利用本發(fā)明第四實施例的梳齒電極對的制造方法制造的微鏡元件的平面圖。
圖18為圖17中的微鏡元件的局部平面圖。
圖19是沿圖17中的線XIX-XIX的截面圖。
圖20是沿圖17中的線XX-XX的截面圖。
圖21是沿圖17中的線XXI-XXI的截面圖。
圖22是沿圖17中的線XIX-XIX的截面圖，示出工作中的微鏡元件。
圖23示出在根據(jù)本發(fā)明的第四實施例梳齒電極對的制造方法中的幾個步驟。
圖24示出圖23中的步驟之后的步驟。
圖25示出圖24中的步驟之后的步驟。
圖26為圖17中的微鏡元件的變化例的截面圖，該視圖與描繪圖17中的微鏡元件的圖19相對應(yīng)。
圖27為圖17中的微鏡元件的變化例的截面圖，該視圖與描繪圖17中的微鏡元件的圖20相對應(yīng)。
圖28示出在根據(jù)本發(fā)明的第五實施例梳齒電極對的制造方法中的幾個步驟。
圖29示出圖28中的步驟之后的步驟。
圖30示出圖29中的步驟之后的步驟。
圖31為另一傳統(tǒng)微鏡元件的局部透視圖。
圖32示出一對梳齒電極的取向。
圖33示出微鏡元件的傳統(tǒng)制造方法中的幾個步驟。
具體實施例方式
圖1至圖5示出可以利用本發(fā)明第一實施例的梳齒電極對的制造方法制造的微鏡元件X1。圖1為微鏡元件X1的平面圖。圖2為微鏡元件X1的局部平面圖，圖3至圖5分別為沿圖1中的線III-III、IV-IV和V-V的截面圖。
微鏡元件X1包括搖桿10、框體21、一對扭桿22和梳齒電極23、24，并且通過作為一種微型機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的微機械加工技術(shù)，用SOI(絕緣體上硅)襯底提供的材料襯底制造這種微鏡元件X1。這種材料襯底具有由第一硅層、第二硅層以及所述硅層之間的絕緣層組成的疊層結(jié)構(gòu)。每個硅層摻雜有雜質(zhì)，因此它具有預(yù)定程度的導電性。微鏡元件X1中的上述每個部分主要由第一硅層和/或第二硅層得到。為了便于清楚地觀察，在圖1中用陰影線表示由第一硅層得到的并且在紙張表面方向上朝觀察者突出的部分。圖2示出由微鏡元件X1中的第二硅層得到的結(jié)構(gòu)。
搖桿10具有鏡支撐體11、臂12和梳齒電極13、14。
鏡支撐體11由第一硅層得到，并且其表面設(shè)有能夠反射光的鏡面11a。鏡面11a具有例如由第一硅層上形成的Cr層和其上形成的Au層組成的疊層結(jié)構(gòu)。注意圖1中所示的鏡支撐體11的長度L1例如是20至300μm。
如圖5所示，從鏡支撐體11延伸的臂12具有疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)包括由第一硅層得到的導體12a、由第二硅層得到的導體12b和由絕緣層得到且位于導體12a、12b之間的絕緣體12c。圖2也示出導體12b。必要時，臂12可具有穿透導體12a和絕緣體12c的導電塞，以電連接在導體12a和導體12b之間。注意圖1中所示的臂12的長度L2例如是10至100μm。
梳齒電極13具有多個電極齒13A。每個電極齒13A從臂12延伸，并在臂12延伸的方向上與相鄰電極齒隔開。如圖3和圖5所示，梳齒電極13或每個電極齒13A具有疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)包括由第一硅層得到的導體13a、由第二硅層得到的導體13b和由絕緣層得到且位于導體13a、13b之間的絕緣體13c。圖2也示出導體13b。導體13a、13b和絕緣體13c在搖桿10的振蕩方向上(即，在微鏡元件X1的厚度方向H)疊置。如圖1所示，導體13a與臂12的導體12a接續(xù)并且電連接。如圖2所示，導體13b與臂12的導體12b接續(xù)并且電連接。此外，如圖1所示，電極齒13A延伸的方向垂直于臂12延伸的方向，并且如圖3所示，電極齒13A在元件的厚度方向H豎直放置。
梳齒電極14具有多個電極齒14A。每個電極齒14A從臂12遠離電極齒13A的一側(cè)延伸，并在臂12延伸的方向上與相鄰電極齒隔開。如圖4和圖5所示，梳齒電極14或每個電極齒14A具有疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)包括由第一硅層得到的導體14a、由第二硅層得到的導體14b和由絕緣層得到且位于導體14a、14b之間的絕緣體14c。圖2也示出導體14b。導體14a、14b和絕緣體14c在搖桿10的振蕩方向上(即，在微鏡元件X1的厚度方向H)疊置。如圖1所示，導體14a與臂12的導體12a接續(xù)并且電連接。如圖2所示，導體14b與臂12的導體12b接續(xù)并且電連接。所述的梳齒電極14或電極齒14A經(jīng)由臂12與梳齒電極13或電極齒13A電連接。此外，如圖1所示，電極齒14A延伸的方向垂直于臂12延伸的方向，并且如圖4所示，電極齒14A在元件的厚度方向H豎直放置。
如圖1所示，框體21圍繞搖桿10，并且如圖3至圖5所示，框體21具有疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)包括由第一硅層得到的導體21a、由第二硅層得到的導體21b和由絕緣層得到且位于導體21a、21b之間的絕緣體21c。圖2也示出導體21b。注意圖1中所示的框體21的長度L3例如是5至50μm。
主要由第一硅層得到的一對扭桿22與搖桿10的臂12的導體12a以及框體21的導體21a連接，從而將導體12a與導體21a連接在一起。扭桿22電連接在導體12a與導體21a之間。如圖3和圖4所示，在元件的厚度方向H上，每個扭桿22的厚度比臂12的導體12a薄，也比框體21的導體21a薄。所述扭桿22提供搖桿10或鏡支撐體11的振蕩軸A1。如圖1所示，振蕩軸A1垂直于臂12延伸的方向。因此，電極齒13A、14A的延伸方向垂直于臂12的延伸方向，并平行于振蕩軸A1延伸。上述振蕩軸A1優(yōu)選穿過或者接近搖桿10的重心。
梳齒電極23與梳齒電極13一起作用以產(chǎn)生靜電引力，并且梳齒電極23包括多個電極齒23A。每個電極齒23A從框體21延伸，并在臂12延伸的方向上與相鄰電極齒隔開。梳齒電極23主要由第二硅層得到，并且如圖2和圖5所示，梳齒電極23固定至框體21中的導體21b。如圖1所示，電極齒23A在垂直于臂12延伸的方向的方向上延伸，因而電極齒23A在平行于振蕩軸A1的方向上延伸。此外，如圖3所示，電極齒23A在元件的厚度方向H上豎直放置。所述的梳齒電極23和梳齒電極13構(gòu)成微鏡元件X1中的驅(qū)動機構(gòu)。
梳齒電極24與梳齒電極14一起作用以產(chǎn)生靜電引力，并且梳齒電極24包括多個電極齒24A。每個電極齒24A從框體21延伸，并在臂12延伸的方向上與相鄰電極齒隔開。梳齒電極24主要由第二硅層得到，并且如圖2和圖5所示，梳齒電極24固定到至框體21的導體21b上。所述的梳齒電極24或電極齒24A經(jīng)由框體21的導體21b與梳齒電極23或電極齒23A電連接。如圖1所示，電極齒24A在垂直于臂12延伸的方向的方向上延伸，因而電極齒24A在平行于振蕩軸A1的方向上延伸。此外，如圖4所示，電極齒24A在元件的厚度方向H上豎直放置。所述的梳齒電極24和梳齒電極14構(gòu)成微鏡元件X1中的驅(qū)動機構(gòu)。
在微鏡元件X1中，通過根據(jù)需要對梳齒電極13的導體13a、梳齒電極14的導體14a以及梳齒電極23、24施加預(yù)定電壓，能夠使搖桿10或者鏡支撐體11繞振蕩軸A1旋轉(zhuǎn)移位。經(jīng)由框體21的導體21a、扭桿22以及臂12的導體12a來將電壓施加至梳齒電極13、14的導體13a、14a。例如將梳齒電極13、14的導體12a、14a接地。另一方面，經(jīng)由框體21的導體21b可以將電壓施加至梳齒電極23、24。在框體21中，導體21a通過絕緣體21c與導體21b電絕緣。
當在導體13a和梳齒電極23之間以及導體14a和梳齒電極24之間產(chǎn)生期望的靜電引力時，導體13a被吸引到梳齒電極23中，而導體14a被吸引到梳齒電極24。這使得搖桿10或鏡支撐體11繞振蕩軸A1作樞軸運動，直至靜電引力與扭桿22中的扭轉(zhuǎn)阻力之和達到平衡為止。在所述平衡狀態(tài)中，梳齒電極13、23采用例如圖6所示的取向，因此‘梳齒電極14、24也是如此。在所述振蕩運動中，可以通過調(diào)節(jié)施加至導體13a、14a和梳齒電極23、24的電壓來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)位移量。當取消導體13a和梳齒電極23之間的靜電引力以及導體14a和梳齒電極24之間的靜電引力時，每個扭桿22均恢復到其自然狀態(tài)，使得搖桿10或鏡支撐體11處于圖3至圖5所示的取向。通過上述搖桿10或鏡支撐體11的振蕩運動，能夠適當?shù)厍袚Q鏡支撐體11上的鏡面11a反射的光的方向。
圖7和圖8示出在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的梳齒電極對的制造方法中的一系列步驟。該方法是形成一對梳齒電極13、23和一對梳齒電極14、24的實例，該方法適用于微鏡元件X1的制造工藝。在圖7和圖8中，在左手側(cè)以截面圖示出形成圖8(d)所示的一對梳齒電極E1、E2的工藝。該截面代表進行微機械加工的材料襯底(具有多層結(jié)構(gòu)的晶片)的局部截面。類似地，圖7和圖8的右手側(cè)為進行微機械加工的材料襯底的局部平面圖。每個平面圖與左側(cè)的截面圖相對應(yīng)。(左側(cè)的每個截面圖是沿圖7(a)右手側(cè)的平面圖中的線VII-VII的截面圖)梳齒電極E1代表梳齒電極13、14，并具有由導體E1a、導體E1b和位于導體E1a與導體E1b之間的絕緣體E1c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。梳齒電極E2代表梳齒電極23、24。
在形成梳齒電極E1、E2的過程中，首先，如圖7(a)所示，在材料襯底70上形成預(yù)備氧化膜圖案71’。材料襯底70是SOI襯底，其具有由硅層70a、70b和硅層70a與70b之間的絕緣層70c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。硅層70a、70b由摻雜有雜質(zhì)的硅材料制成，由此其具有導電性?？梢詮闹T如B的p型雜質(zhì)或者從諸如P和Sb的n型雜質(zhì)中選擇雜質(zhì)。例如由二氧化硅構(gòu)成絕緣層70c。硅層70a具有例如10至100μm的厚度。硅層70b具有例如50至500μm的厚度。絕緣層70c具有例如0.3至3μm的厚度。預(yù)備氧化膜圖案71’形成于材料襯底70的硅層70a上，并用于形成將在后面說明的氧化膜圖案71。在形成預(yù)備氧化膜圖案71’的過程中，首先，例如通過CVD方法在硅層70a的表面上形成厚度為例如1μm的二氧化硅膜。接著，利用預(yù)定抗蝕圖案作為掩模，通過干蝕刻或濕蝕刻圖案化硅層70a上的氧化膜。如果使用干蝕刻，則蝕刻氣體的實例包括CF4和CHF3。如果使用濕蝕刻，則在該工藝中使用的蝕刻劑可為包含氫氟酸和氟化銨的緩沖氫氟酸(BHF)。通過與形成氧化膜、形成氧化膜上的抗蝕圖案的工藝以及之后的蝕刻工藝相同的工藝，還形成將在后面說明的氧化膜圖案。
接著，如圖7(b)所示，形成抗蝕圖案72。抗蝕圖案72包括預(yù)備氧化膜圖案71’上的掩模部分72a和硅層70a上的掩模部分72b。掩模部分72a的圖案與梳齒電極E1的圖案相一致，而掩模部分72b的圖案與梳齒電極E2的圖案相一致。在形成抗蝕圖案72的過程中，首先，通過旋涂方式在材料襯底70的硅層70a一側(cè)從預(yù)備氧化膜圖案71’的上方涂敷液體光致抗蝕劑。接著，通過隨后的曝光工藝和顯影工藝圖案化該光致抗蝕劑。光致抗蝕劑的實例包括由AZ電子材料公司制造的AZP4210和AZ1500。通過與形成光致抗蝕膜、曝光工藝和顯影工藝的步驟相同的步驟還可以形成后面將說明的其它抗蝕圖案。
接著，如圖7(c)所示，利用抗蝕圖案72作為掩模，蝕刻預(yù)備氧化膜圖案71’，以形成包括掩模部分71a的氧化膜圖案71。掩模部分71a是被抗蝕圖案72的掩模部分72a掩蔽的預(yù)備氧化膜圖案71’的一部分，并且掩模部分71a的圖案實質(zhì)上與掩模部分72a的圖案相同，因此掩模部分71a的圖案與梳齒電極E1的圖案一致。
接著，如圖7(d)所示，使用氧化膜圖案71和抗蝕圖案72作為掩模，通過DRIE(深層反應(yīng)離子蝕刻)對硅層70a執(zhí)行各向異性蝕刻工藝，直至到達絕緣層70c為止。該蝕刻工藝生成梳齒電極E1的導體E1a和剩余掩模部分70a’。導體E1a由被兩個掩模部分71a、72a的疊層掩蔽的硅層70a的一部分代表。剩余掩模部分70a’是被掩模部分72b掩蔽的硅層70a的一部分。在DRIE中，在蝕刻和側(cè)壁保護處理相互交替進行的博希(Bosch)工藝中可以實現(xiàn)良好的各向異性蝕刻。博希工藝還可以在該DRIE工藝以及隨后說明的其它DRIE工藝中使用。
接著，如圖8(a)所示，通過蝕刻去除前述步驟所暴露的部分絕緣層70c。具體地，從硅層70a一側(cè)對絕緣層70c進行蝕刻工藝，直至到達硅層70b為止?？梢允褂美绨–F4和CHF3的蝕刻氣體進行干蝕刻，或者使用例如BHF的蝕刻劑進行濕蝕刻，實現(xiàn)上述去除處理。該蝕刻工藝生成梳齒電極E1的絕緣體E1c和剩余掩模部分70c’。絕緣體E1c由被導體E1a掩蔽的絕緣層70c的一部分代表。剩余掩模部分70c’是被剩余掩模部分70a’掩蔽的絕緣層70c的一部分。
接著，如圖8(b)所示，利用例如去除劑(remover)去除抗蝕圖案72。該去除劑可以是AZ電子材料公司制造的AZ去除劑700。
接著，如圖8(c)所示，通過DRIE從硅層70a一側(cè)對硅層70b進行各向異性蝕刻，以去除剩余掩模部分70a’并形成梳齒電極E1的導體E1b以及梳齒電極E2。導體E1b由與絕緣體E1c接觸的硅層70b的一部分代表。梳齒電極E2由被剩余掩模部分70c’掩蔽的硅層70b的一部分代表。
接著，如圖8(d)所示，通過蝕刻去除氧化膜圖案71和剩余掩模部分70c’?？梢允褂美绨–F4和CHF3的蝕刻氣體進行干蝕刻，或者使用例如BHF的蝕刻劑進行濕蝕刻，實現(xiàn)上述去除處理。利用上述一系列步驟，能夠形成一對梳齒電極E1、E2(一對梳齒電極13、23以及一對梳齒電極14、24)。
根據(jù)本方法，在材料襯底70的同一側(cè)上圖案化抗蝕圖案72的掩模部分72a、72b，因此能夠高精度地形成掩模部分72a、72b的相對位置。此外，通過在圖7(c)的步驟中使用抗蝕圖案72作為掩模進行蝕刻，形成氧化膜圖案71的掩模部分71a，并使其圖案與抗蝕圖案72的掩模部分72a的圖案一致。因此，根據(jù)本方法，能夠高精度地形成掩模部分71a、72b的相對位置。換句話說，根據(jù)本方法，通過位于材料襯底70同一側(cè)上的氧化膜圖案71的掩模部分71a與抗蝕圖案72的掩模部分72b之間的自對準，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度定位。(具體地，通過利用與掩模部分72b一起包含在抗蝕圖案72中的掩模部分72a圖案化掩模部分71a，能夠基本實現(xiàn)掩模部分71a相對于掩模部分72b的定位)由此，在參照圖7(d)所述的步驟中，所形成的導體E1a的形狀與掩模部分71a的形狀一致，而所形成的剩余掩模部分70a’的形狀與掩模部分72b的形狀一致。此外，在參照圖8(a)所述的步驟中，所形成的絕緣體E1c的形狀與導體E1a(從而與掩模部分71a)的形狀一致，而所形成的剩余掩模部分70c’的形狀與剩余掩模部分70a’(從而與掩模部分72b)的形狀一致。在參照圖8(c)所述的步驟中，所形成的導體E1b的形狀與絕緣體E1c(從而與掩模部分71a)的形狀一致，而所形成的梳齒電極E2的形狀與剩余掩模部分70c’(從而與掩模部分72b)的形狀一致。因此，本方法能夠以高對準精度形成梳齒電極E1和梳齒電極E2，其中梳齒電極E1具有由導體E1a、導體E1b和絕緣體E1c組成的疊層結(jié)構(gòu)。
此外，本方法能夠在元件厚度方向上實現(xiàn)高尺寸精度的梳齒電極E1、E2。梳齒電極E1在元件厚度方向的尺寸等于材料襯底70的厚度。梳齒電極E2在元件厚度方向的尺寸等于材料襯底70的硅層70b的厚度。由于能夠高度精確地控制材料襯底70的厚度和材料襯底70內(nèi)包含的硅層70b的厚度，因此根據(jù)本方法能夠?qū)崿F(xiàn)其元件厚度方向的尺寸具有高精度的梳齒電極E1、E2。
圖9和圖10是作為微鏡元件X1的第一變化例的微鏡元件X2的截面圖。圖9和圖10分別是與示出微鏡元件X1的圖3和圖4相對應(yīng)的截面圖。微鏡元件X2與微鏡元件X1的不同之處在于當搖桿10靜止時梳齒電極13、14、23、24的電極齒13A、14A、23A、24A相對于厚度方向H在預(yù)定方向上傾斜。
圖11和圖12示出在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的梳齒電極對的制造方法中的一系列步驟。該方法是形成微鏡元件X2中的一對梳齒電極13、23和一對梳齒電極14、24的實例，該方法適用于微鏡元件X2的制造工藝。在圖11和12中，以截面圖示出形成圖12(d)所示的一對電極E3、E4的工藝。該截面代表進行微機械加工的材料襯底(具有多層結(jié)構(gòu)的晶片)的局部截面。梳齒電極E3代表微鏡元件X2的梳齒電極13、14，并具有由導體E3a、導體E3b和位于導體E3a與導體E3b之間的絕緣體E3c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。梳齒電極E4代表微鏡元件X2的梳齒電極23、24。
在形成梳齒電極E3、E4的過程中，首先，如圖11(a)所示，在材料襯底70上形成抗蝕膜73。材料襯底70與第一實施例中的相同，因此材料襯底70具有疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)例如由導電硅層70a、70b和二氧化硅絕緣層70c組成?？刮g膜73相對于材料襯底70在其厚度方向傾斜，并具有預(yù)定的厚度梯度，從而在將在后面說明的各向異性蝕刻工藝過程中，材料襯底70的硅層70a、70b將以相對于材料襯底的厚度方向的某個角度被快速蝕刻。傾斜角度例如為1-5度?？梢酝ㄟ^例如如下步驟形成抗蝕膜73首先，通過旋涂方式在材料襯底70的硅層70b上涂敷液體光致抗蝕劑。光致抗蝕劑的實例包括由AZ電子材料公司制造的AZP4210和AZ1500。接著，使用具有預(yù)定透光率的灰度掩模(gray mask)進行曝光工藝，將光致抗蝕膜圖案化至預(yù)定程度。之后，進行顯影工藝，以在其厚度方向部分去除光致抗蝕膜。以這種方式，能夠形成具有預(yù)定厚度梯度的抗蝕膜73。
然后，通過與參照圖7(a)至圖8(d)所述的第一實施例中微機械加工材料襯底70相同的工藝，形成梳齒電極E3、E4，不同之處僅在于形成目標是梳齒電極E3、E4，并且該工藝包括去除抗蝕膜73的步驟。
具體地，首先，如圖11(b)所示，在材料襯底70的硅層70a上形成預(yù)備氧化膜圖案71’。接著，如圖11(c)所示，形成抗蝕圖案72，抗蝕圖案72包括預(yù)備氧化膜圖案71’上的掩模部分72a和硅層70a上的掩模部分72b。在本實施例中，掩模部分72a的圖案與梳齒電極E3的圖案一致，而掩模部分72b的圖案與梳齒電極E4的圖案一致。接著，如圖11(d)所示，利用抗蝕圖案72作為掩模，蝕刻預(yù)備氧化膜圖案71’，以形成包括掩模部分71a的氧化膜圖案71。在本實施例中，掩模部分71a是被抗蝕圖案72的掩模部分72a掩蔽的預(yù)備氧化膜圖案71’的一部分，并且掩模部分71a的圖案實質(zhì)上與掩模部分72a的圖案相同，因此掩模部分71a的圖案與梳齒電極E3的圖案一致。
接著，如圖11(e)所示，使用氧化膜圖案71和抗蝕圖案72作為掩模，通過DRIE對硅層70a執(zhí)行各向異性蝕刻工藝，直至到達絕緣層70c為止。在該蝕刻工藝過程中，材料襯底70置于蝕刻室中的支撐臺上，并且由于抗蝕膜73的厚度梯度使得材料襯底70與支撐臺表面呈一定角度。由此，該蝕刻工藝中的蝕刻方向(蝕刻以最高速度進行的方向)相對于材料襯底70的厚度方向傾斜。該蝕刻工藝生成梳齒電極E3的導體E3a和剩余掩模部分70a’。導體E3a由被兩個掩模部分71a、72a的疊層掩蔽的硅層70a的一部分代表。剩余掩模部分70a’是被掩模部分72b掩蔽的硅層70a的一部分。
接著，如圖12(a)所示，從硅層70a一側(cè)蝕刻絕緣層70c，直至到達硅層70b為止。該蝕刻工藝生成梳齒電極E3的絕緣體E3c和剩余掩模部分70c’。絕緣體E3c由被導體E3a掩蔽的絕緣層70c的一部分代表。剩余掩模部分70c’是被剩余掩模部分70a’掩蔽的絕緣層70c的部分。接著，如圖12(b)所示，利用例如氧灰化處理去除抗蝕圖案72。然后，如圖12(c)所示，通過DRIE從硅層70a一側(cè)對硅層70b進行各向異性蝕刻，以去除剩余掩模部分70a’并形成梳齒電極E3的導體E3b以及梳齒電極E4。同樣，在該蝕刻工藝中，與圖11(e)所示的工藝相同，蝕刻方向相對于材料襯底70的厚度方向傾斜。導體E3b由與絕緣體E3c接觸的硅層70b的一部分代表。梳齒電極E4由被剩余掩模部分70c’掩蔽的硅層70b的一部分代表。接著，如圖12(d)所示，通過蝕刻去除氧化膜圖案71和剩余掩模部分70c’。同時去除抗蝕膜73。利用上述一系列步驟，能夠形成微鏡元件X2的一對梳齒電極E3、E4(一對梳齒電極13、23以及一對梳齒電極14、24)。
與前述第一實施例一樣，本方法能夠高精度地形成掩模部分71a、72b的相對位置。具體地，根據(jù)本方法，由于在材料襯底70同一側(cè)上的自對準，氧化膜圖案71的掩模部分71a和抗蝕圖案72的掩模部分72b能夠被高精確地定位。由此，在參照圖11(e)所述的步驟中，所形成的導體E3a的形狀與掩模部分71a的形狀一致，而所形成的剩余掩模部分70a’的形狀與掩模部分72b的形狀一致。此外，在參照圖12(a)所述的步驟中，所形成的絕緣體E3c的形狀與導體E3a(從而與掩模部分71a)的形狀一致，而所形成的剩余掩模部分70c’的形狀與剩余掩模部分70a’(從而與掩模部分72b)的形狀一致。在參照圖12(c)所述的步驟中，所形成的導體E3b的形狀與絕緣體E3c(從而與掩模部分71a)的形狀一致，而所形成的梳齒電極E4的形狀與剩余掩模部分70c’(從而與掩模部分72b)的形狀一致。因此，本方法能夠以高對準精度形成梳齒電極E3和梳齒電極E4，其中梳齒電極E3具有由導體E3a、導體E3b和絕緣體E3c組成的疊層結(jié)構(gòu)。
此外，本方法能夠在元件厚度方向使梳齒電極E3、E4具有高尺寸精度。梳齒電極E3在元件厚度方向的尺寸等于材料襯底70的厚度。梳齒電極E4在元件厚度方向的尺寸等于材料襯底70的硅層70b的厚度。由于能夠高度精確地控制材料襯底70的厚度和材料襯底70內(nèi)包含的硅層70b的厚度，因此根據(jù)本方法能夠?qū)崿F(xiàn)其元件厚度方向的尺寸具有高精度的梳齒電極E3、E4。
此外，根據(jù)本方法，使用具有預(yù)定厚度梯度的抗蝕膜73，能夠形成相對于元件厚度方向傾斜預(yù)定角度的梳齒電極E3、E4。
圖13和圖14是作為微鏡元件X1的第二變化例的微鏡元件X3的截面圖。圖13和圖14分別是與示出微鏡元件X1的圖3和圖4相對應(yīng)的截面圖。微鏡元件X3與微鏡元件X1的不同之處在于當搖桿10靜止時電極齒13A、14A的導體13a、14a或梳齒電極13、14相對于厚度方向H在預(yù)定方向上傾斜。
圖15和圖16示出在根據(jù)本發(fā)明第三實施例的梳齒電極對的制造方法中的一系列步驟。該方法是形成微鏡元件X3中的一對梳齒電極13、23和一對梳齒電極14、24的實例，該方法適用于微鏡元件X3的制造工藝。在圖15和16中，以截面圖示出形成一對電極E5、E6的工藝。該截面代表進行微機械加工的材料襯底(具有多層結(jié)構(gòu)的晶片)的局部截面。梳齒電極E5代表微鏡元件X3的梳齒電極13、14，并具有由導體E5a、導體E5b和位于導體E5a與導體E5b之間的絕緣體E5c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。梳齒電極E6代表微鏡元件X3的梳齒電極23、24。
在形成梳齒電極E5、E6的過程中，首先，如圖15(a)所示，在材料襯底70上形成抗蝕膜73。材料襯底70與第一實施例中的相同，因此材料襯底70具有疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)例如由導電硅層70a、70b和二氧化硅絕緣層70c組成。抗蝕膜73與第二實施例中所用的抗蝕膜相同，因此其具有預(yù)定厚度梯度。
然后，通過與參照圖7至圖8所述的第一實施例中微機械加工材料襯底70相同的工藝，形成梳齒電極E5、E6，不同之處僅在于形成目標是梳齒電極E5、E6，并且該工藝包括去除抗蝕膜73的步驟。
具體地，首先，如圖15(b)所示，在材料襯底70的硅層70a上形成預(yù)備氧化膜圖案71’。接著，如圖15(c)所示，形成抗蝕圖案72，抗蝕圖案72包括預(yù)備氧化膜圖案71’上的掩模部分72a和硅層70a上的掩模部分72b。在本實施例中，掩模部分72a的圖案與梳齒電極E5的圖案一致，而掩模部分72b的圖案與梳齒電極E6的圖案一致。接著，如圖15(d)所示，利用抗蝕圖案72作為掩模，蝕刻預(yù)備氧化膜圖案71’，以形成包括掩模部分71a的氧化膜圖案71。在本實施例中，掩模部分71a是預(yù)備氧化膜圖案71’中被抗蝕圖案72的掩模部分72a掩蔽的部分，并且掩模部分71a的圖案實質(zhì)上與掩模部分72a的圖案相同，因此掩模部分71a的圖案與梳齒電極E5的圖案一致。接著，如圖15(e)所示，使用氧化膜圖案71和抗蝕圖案72作為掩模，通過DRIE對硅層70a執(zhí)行各向異性蝕刻工藝，直至到達絕緣層70c為止。同樣，在該蝕刻工藝中，與參照圖11(e)所述的蝕刻工藝一樣，蝕刻方向相對于材料襯底70的厚度方向傾斜。該蝕刻工藝生成梳齒電極E5的導體E5a和剩余掩模部分70a’。導體E5a由硅層70a中被兩個掩模部分71a、72a的疊層掩蔽的部分代表。剩余掩模部分70a’是被掩模部分72b掩蔽的硅層70a的一部分。
接著，如圖16(a)所示，從硅層70a一側(cè)蝕刻絕緣層70c，直至到達硅層70b。該蝕刻工藝生成梳齒電極E5的絕緣體E5c和剩余掩模部分70c’。絕緣體E5c由被導體E5a掩蔽的絕緣層70c的一部分代表。剩余掩模部分70c’是被剩余掩模部分70a’掩蔽的絕緣層70c的一部分。接著，如圖16(b)所示，利用例如去除劑去除抗蝕圖案72和抗蝕膜73。接著，如圖16(c)所示，通過DRIE從硅層70a一側(cè)對硅層70b進行各向異性蝕刻，以去除剩余掩模部分70a’并形成梳齒電極E5的導體E5b以及梳齒電極E6。導體E5b由與絕緣體E5c接觸的硅層70b的一部分代表。梳齒電極E6由被剩余掩模部分70c’掩蔽的硅層70b的一部分代表。接著，如圖16(d)所示，通過蝕刻來去除氧化膜圖案71和剩余掩模部分70c’。利用上述一系列步驟，能夠形成微鏡元件X3的一對梳齒電極E5、E6(一對梳齒電極13、23以及一對梳齒電極14、24)。
與前述第一實施例一樣，本方法能夠以高精度形成掩模部分71a、72b的相對位置。具體地，根據(jù)本方法，由于在材料襯底70同一側(cè)上的自對準，氧化膜圖案71的掩模部分71a和抗蝕圖案72的掩模部分72b能夠被高精確地定位。由此，在參照圖15(e)所述的步驟中，所形成的導體E5a的形狀與掩模部分71a的形狀一致，而所形成的剩余掩模部分70a’的形狀與掩模部分72b的形狀一致。此外，在參照圖16(a)所述的步驟中，所形成的絕緣體E5c的形狀與導體E5a(從而與掩模部分71a)的形狀一致，而所形成的剩余掩模部分70c’的形狀與剩余掩模部分70a’(從而與掩模部分72b)的形狀一致。在參照圖16(c)所述的步驟中，所形成的導體E5b的形狀與絕緣體E5c(從而與掩模部分71a)的形狀一致，而所形成的梳齒電極E6的形狀與剩余掩模部分70c’(從而與掩模部分72b)的形狀一致。因此，本方法能夠以高對準精度形成梳齒電極E5和梳齒電極E6，其中梳齒電極E5具有由導體E5a、導體E5b和絕緣體E5c組成的疊層結(jié)構(gòu)。
此外，本方法能夠在元件厚度方向使梳齒電極E5、E6具有高尺寸精度。梳齒電極E5在元件厚度方向的尺寸等于材料襯底70的厚度。梳齒電極E6在元件厚度方向的尺寸等于材料襯底70的硅層70b的厚度。由于能夠高度精確地控制材料襯底70的厚度和材料襯底70內(nèi)包含的硅層70b的厚度，因此根據(jù)本方法能夠?qū)崿F(xiàn)其元件厚度方向的尺寸具有高精度的梳齒電極E5、E6。
此外，根據(jù)本方法，使用具有預(yù)定厚度梯度的抗蝕膜73，能夠形成相對于材料襯底70的厚度方向或元件厚度方向傾斜預(yù)定角度的梳齒電極E5。
圖17至圖21示出可以利用根據(jù)本發(fā)明第四實施例的梳齒電極制造方法制造的微鏡元件X4。圖17為微鏡元件X4的平面圖。圖18為微鏡元件X4的局部平面圖。圖19至圖21分別為沿圖17中的線XIX-XIX、XX-XX和XXI-XXI的截面圖。
微鏡元件X4包括搖桿30、框體41、一對扭桿42和梳齒電極43、44，并且通過作為一種MEMS技術(shù)的微機械加工技術(shù)，用SOI襯底提供的材料襯底制造這種微鏡元件X4。這種材料襯底具有由第一硅層、第二硅層和第一硅層與第二硅層之間的絕緣層構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。每個硅層摻雜有雜質(zhì)，因此它具有預(yù)定程度的導電性。微鏡元件X4中的上述每個部分主要由第一硅層和/或第二硅層得到。為了便于清楚地觀察，在圖18中用陰影線表示由第一硅層得到的并且在絕緣層上方朝觀察者突出的部分。圖18示出由微鏡元件X4中的第二硅層得到的結(jié)構(gòu)。
搖桿30具有鏡支撐體31、臂32和梳齒電極33、34。
鏡支撐體31由第一硅層得到，并且其表面設(shè)有能夠反射光的鏡面31a。鏡面31a具有疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)例如由第一硅層上形成的Cr層和其上形成的Au層組成。臂32主要由第一硅層得到，并從鏡支撐體31延伸。
梳齒電極33具有多個電極齒33A。每個電極齒33A從臂32延伸，并在臂32延伸的方向上與相鄰電極齒隔開。梳齒電極34具有多個電極齒34A。每個電極齒34A從臂32遠離電極齒33A的一側(cè)延伸，并在臂32延伸的方向上與相鄰電極齒隔開。電極齒33A、34A主要由第一硅層得到。在本實施例中，如圖17所示，電極齒33A、34A延伸的方向垂直于臂32延伸的方向，并且如圖19所示，電極齒33A在元件的厚度方向H上豎直放置。如圖20所示，電極齒34A豎直放置并與元件的厚度方向H平行。所述的梳齒電極33或電極齒33A與梳齒電極34或電極齒34A經(jīng)由臂32互相電連接。
如圖17所示，框體41圍繞搖桿30，并且如圖19至圖21所示，框體41具有疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)包括由第一硅層得到的導體41a、由第二硅層得到的導體41b和由絕緣層得到且位于導體41a、41b之間的絕緣體41c。圖18也示出導體41b。
主要由第一硅層得到的該對扭桿42與搖桿30的臂32以及框體41的導體41a連接，從而將臂32與導體41a連接在一起。扭桿42電連接在臂32與導體41a之間。如圖19和圖20所示，在元件的厚度方向H上，扭桿42的厚度比臂32薄，也比框體41的導體41a薄。所述扭桿42提供搖桿30或鏡支撐體31作振蕩運動的振蕩軸A4。如圖17所示，振蕩軸A4垂直于臂32延伸的方向。因此，從臂32延伸的電極齒33A、34A的方向垂直于臂32的延伸方向，并平行于振蕩軸A4。上述振蕩軸A4優(yōu)選穿過或者接近搖桿30的重心。
梳齒電極43與梳齒電極33一起作用以產(chǎn)生靜電引力，并且梳齒電極43包括多個電極齒43A。每個電極齒43A從框體41延伸，并在臂32延伸的方向上與相鄰電極齒隔開。梳齒電極43主要由第二硅層得到，并且如圖18所示，梳齒電極43固定至框體41的導體41b上。如圖17所示，電極齒43A在與臂32延伸的方向垂直的方向上延伸，因而電極齒43A在平行于振蕩軸A4的方向上延伸。此外，如圖19所示，電極齒43A豎直放置并與元件厚度方向H平行。
所述的梳齒電極43與梳齒電極33一起構(gòu)成驅(qū)動機構(gòu)。如圖19和圖21所示，例如當搖桿30靜止時梳齒電極33、43處于彼此不同的高度。此外，梳齒電極33、43的各自的電極齒33A、43A彼此偏移，因此當搖桿30做振蕩運動時梳齒電極33和梳齒電極43不會相互碰撞。
梳齒電極44與梳齒電極34一起作用以產(chǎn)生靜電引力，并且梳齒電極44包括多個電極齒44A。每個電極齒44A從框體41延伸，并在臂32延伸的方向上與相鄰電極齒隔開。梳齒電極44主要由第二硅層得到，并且如圖18所示，梳齒電極44固定到體41中的導體41b上。所述的梳齒電極44或電極齒43A經(jīng)由框體41的導體41b與梳齒電極43或電極齒43A電連接。如圖17所示，電極齒44A在垂直于臂32延伸的方向的方向上延伸，因而電極齒44A在平行于振蕩軸A4的方向上延伸。此外，如圖20所示，電極齒44A豎直放置并與元件的厚度方向H平行。
所述的梳齒電極44與梳齒電極34一起構(gòu)成驅(qū)動機構(gòu)。如圖20和21所示，例如當搖桿30靜止時梳齒電極34、44處于彼此不同的高度。此外，梳齒電極34、44的各自的電極齒34A、44A彼此偏移，因此當搖桿30做振蕩運動時梳齒電極34和梳齒電極44不會相互碰撞。
在微鏡元件X4中，通過根據(jù)需要向梳齒電極33、34、43、44施加預(yù)定電壓，能夠使得搖桿30或鏡支撐體31繞振蕩軸A4旋轉(zhuǎn)移位?？梢越?jīng)由框體41的導體41a、扭桿42以及臂32來將電壓施加至梳齒電極33、34。例如將梳齒電極33、34接地。另一方面，經(jīng)由框體41的導體41b可以將電壓施加至梳齒電極43、44。在框體41中，導體41a通過絕緣體41c與導體41b電絕緣。
當在梳齒電極33和梳齒電極43之間以及梳齒電極34和梳齒電極44之間產(chǎn)生期望的靜電引力時，梳齒電極33被吸引到梳齒電極43中，而梳齒電極34被吸引到梳齒電極44中。這使得搖桿30或鏡支撐體31繞振蕩軸A4作樞軸運動，直至靜電引力與扭桿42中的扭轉(zhuǎn)阻力之和達到平衡為止。在所述平衡狀態(tài)中，梳齒電極33、43采用例如圖22所示的取向，梳齒電極34、44也是如此。在所述振蕩運動中，可以通過調(diào)節(jié)施加至梳齒電極33、34、43、44的電壓來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)位移量。當取消梳齒電極33和梳齒電極43之間以及梳齒電極34和梳齒電極44之間的靜電引力時，每個扭桿42均恢復到其自然狀態(tài)，使得搖桿30或鏡支撐體31處于圖19至圖21所示的取向。利用上述搖桿30或鏡支撐體31的振蕩運動，能夠適當?shù)厍袚Q鏡支撐體31上的鏡面31a反射的光的方向。
圖23至圖25示出在根據(jù)本發(fā)明第四實施例的梳齒電極對的制造方法中的一系列步驟。該方法是形成一對梳齒電極33、43和一對梳齒電極34、44的實例，該方法適用于微鏡元件X4的制造工藝。在圖23和圖24中，在左手側(cè)以截面圖示出形成圖25(c)所示的一對梳齒電極E7、E8的工藝。該截面代表進行微機械加工的材料襯底(具有多層結(jié)構(gòu)的晶片)的局部截面。類似地，圖23至圖25的右手側(cè)為進行微機械加工的材料襯底的局部平面圖。每個平面圖與左側(cè)的截面圖相對應(yīng)。(左側(cè)的每個截面圖是沿圖23(a)右手側(cè)的平面圖中的線XXIII-XXIII的截面圖)梳齒電極E7代表梳齒電極33、44。梳齒電極E8代表梳齒電極43、44。
在形成梳齒電極E7、E8的過程中，首先，如圖23(a)所示，在材料襯底80上形成預(yù)備氧化膜圖案81’和氧化膜圖案82。材料襯底80是SOI襯底，其具有由硅層80a、80b和硅層80a與80b之間的絕緣層80c構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。硅層80a、80b由摻雜有雜質(zhì)的硅材料制成，由此其具有導電性。例如由二氧化硅制成絕緣層80c。硅層80a具有例如10至100μm的厚度。硅層80b的厚度在例如50至500μm的范圍內(nèi)，并且大于硅層80a的厚度。絕緣層80c具有例如0.3至3μm的厚度。預(yù)備氧化膜圖案81’形成于材料襯底80的硅層80a上，并用于形成將在后面說明的氧化膜圖案81。氧化膜圖案82包括掩模部分82a，掩模部分82a的圖案與梳齒電極E8的圖案一致。在該步驟中，當相對于預(yù)備氧化膜圖案81’圖案化氧化膜圖案82時，采用公知的定位方法。
接著，如圖23(b)所示，形成抗蝕圖案83?？刮g圖案83包括預(yù)備氧化膜圖案81’上的掩模部分83a和硅層80a上的掩模部分83b。掩模部分83a的圖案與梳齒電極E7的圖案一致，而掩模部分83b的圖案與梳齒電極E8的圖案一致。
接著，如圖23(c)所示，利用抗蝕圖案83作為掩模，蝕刻預(yù)備氧化膜圖案81’，以形成包括掩模部分81a的氧化膜圖案81。掩模部分81a是預(yù)備氧化膜圖案81’中被抗蝕圖案83的掩模部分83a掩蔽的部分，并且掩模部分81a的圖案實質(zhì)上與掩模部分83a的圖案相同，因此掩模部分81a的圖案與梳齒電極E7的圖案一致。
接著，如圖24(a)所示，使用氧化膜圖案81和抗蝕圖案83作為掩模，通過DRIE對硅層80a執(zhí)行各向異性蝕刻工藝，直至到達絕緣層80c為止。該蝕刻工藝生成梳齒電極E7和剩余掩模部分80a’。梳齒電極E7由硅層80a中被兩個掩模部分81a、83a的疊層掩蔽的部分代表。剩余掩模部分80a’是被掩模部分83b掩蔽的硅層80a的一部分。
接著，如圖24(b)所示，通過蝕刻去除前述步驟所暴露的絕緣層80c的一部分。具體地，從硅層80a一側(cè)對絕緣層80c進行蝕刻工藝，直至到達硅層80b為止?？梢允褂美鏑F4和CHF3的蝕刻氣體進行干蝕刻，或者使用例如BHF的蝕刻劑進行濕蝕刻，實現(xiàn)上述去除處理。該蝕刻工藝生成剩余掩模部分80c’。剩余掩模部分80c’是被剩余掩模部分80a’掩蔽的絕緣層80c的一部分。注意該蝕刻工藝并不去除絕緣層80c在中與梳齒電極E7接觸的部分。
接著，如圖24(c)所示，利用去除劑去除抗蝕圖案83。該去除劑可以是AZ電子材料公司制造的AZ去除劑700。
接著，如圖25(a)所示，通過DRIE從硅層80a一側(cè)對硅層80b進行各向異性蝕刻，以去除剩余掩模部分80a’并形成梳齒電極E8的一部分E8a。該部分E8a是被剩余掩模部分80c’掩蔽的硅層80b的一部分。注意該蝕刻工藝并不去除硅層80b中位于圖中梳齒電極E7下方的部分。
接著，如圖25(b)所示，通過DRIE從氧化膜圖案82一側(cè)對硅層80b進行各向異性蝕刻，以形成梳齒電極E8的剩余部分E8b，并去除硅層80b中位于圖中梳齒電極E7下方的剩余部分。梳齒電極E8的部分E8b是硅層80b中被氧化膜圖案82的掩模部分82a掩蔽的部分。
接著，如圖25(c)所示，通過蝕刻來去除氧化膜圖案81、82、剩余掩模部分80c’以及由保留在梳齒電極E7下方的絕緣層80c得到的部分?？梢允褂美绨–F4和CHF3的蝕刻氣體進行干蝕刻，或者使用例如BHF的蝕刻劑進行濕蝕刻，實現(xiàn)上述去除處理。利用上述一系列步驟，能夠形成一對梳齒電極E7、E8(一對梳齒電極33、43以及一對梳齒電極34、44)。
根據(jù)本方法，在材料襯底80的同一側(cè)上圖案化抗蝕圖案83的掩模部分83a、83b，因此能夠以高精度形成掩模部分83a、83b的相對位置。此外，通過在圖23(c)的步驟中使用抗蝕圖案83作為掩模進行蝕刻，形成氧化膜圖案81的掩模部分81a，并使該掩模部分81a的圖案與抗蝕圖案83的掩模部分83a的圖案一致。因此，根據(jù)本方法，能夠以高精度形成掩模部分81a、83b的相對位置。換句話說，根據(jù)本方法，通過位于材料襯底80同一側(cè)上的氧化膜圖案81的掩模部分81a與抗蝕圖案83的掩模部分83b之間的自對準，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度定位。(具體地，利用與掩模部分83b一起包含在抗蝕圖案82中的掩模部分83a圖案化掩模部分81a，能夠基本實現(xiàn)掩模部分81a相對于掩模部分83b的定位)由此，在參照圖24(a)所述的步驟中，所形成的梳齒電極E7的形狀與掩模部分81a的形狀一致，而所形成的剩余掩模部分80a’的形狀與掩模部分83b的形狀一致。此外，在參照圖24(b)所述的步驟中，所形成的剩余掩模部分80c’的形狀與剩余掩模部分80a’(從而與掩模部分83b)的形狀一致。在參照圖25(a)所述的步驟中，所形成的梳齒電極E8的部分E8a(梳齒電極E8更靠近梳齒電極E7的部分)的形狀與剩余掩模部分80c’(從而與掩模部分83b)的形狀一致。因此，本方法能夠以高對準精度形成梳齒電極E7和梳齒電極E8的部分E8a。根據(jù)本方法，在參照圖25(b)所述的步驟中，利用氧化膜圖案82的掩模部分82a作為掩模執(zhí)行蝕刻工藝，形成梳齒電極E8的剩余部分E8b(梳齒電極E8中更遠離梳齒電極E7的部分)，并且就相對于梳齒電極E7的位置精度而言，難以以與部分E8a的精度一樣的精度形成部分E8b。但是，在某些情況下，部分E8b相對于梳齒電極E7的形成位置可能不會與部分E8a相對于梳齒電極E7的形成位置一樣精確。在這種情況下，就相對形成位置而言，本方法能夠以實際的高對準精度形成梳齒電極對E7、E8。
此外，本方法能夠在元件厚度方向使梳齒電極E7、E8具有高尺寸精度。梳齒電極E7在元件厚度方向的尺寸等于材料襯底80的硅層80a的厚度。梳齒電極E8在元件厚度方向的尺寸等于材料襯底80的硅層80b的厚度。由于能夠高度精確地控制硅層80a、80b的厚度，因此根據(jù)本方法能夠?qū)崿F(xiàn)其元件厚度方向的尺寸具有高精度的梳齒電極E7、E8。
圖26和圖27是作為微鏡元件X4的變化例的微鏡元件X5的截面圖。圖26和圖27分別是與示出微鏡元件X4的圖19和圖20相對應(yīng)的截面圖。微鏡元件X5與微鏡元件X4的不同之處在于當搖桿30靜止時梳齒電極33、34的電極齒33A、34A相對于厚度方向H在預(yù)定方向上傾斜。
在微鏡元件X5中，搖桿30旋轉(zhuǎn)移位并使得梳齒電極33的電極齒33A局部面向梳齒電極43的電極齒43A，因此電極齒33A可以平行或近似平行于電極齒43A。同樣，由于搖桿30旋轉(zhuǎn)移位并使得梳齒電極34的電極齒34A局部面向梳齒電極44的電極齒44A，電極齒34A可以平行或近似平行于電極齒44A。因此，在微鏡元件X5中易于控制梳齒電極33和43之間以及梳齒電極34和44之間的穩(wěn)定靜電引力。
圖28至圖30示出在根據(jù)本發(fā)明第五實施例的梳齒電極對的制造方法中的一系列步驟。該方法是形成微鏡元件X5中的一對梳齒電極33、43和一對梳齒電極34、44的實例，該方法適用于微鏡元件X5的制造工藝。圖28至30中，以截面圖示出形成圖30(c)所示的一對電極E9、E10的工藝。該截面代表進行微機械加工的材料襯底(具有多層結(jié)構(gòu)的晶片)的局部截面，更具體地，代表形成單一微鏡元件的單塊晶片的界面。梳齒電極E9代表微鏡元件X5的梳齒電極33、34。梳齒電極E10代表微鏡元件X5的梳齒電極43、44。
在形成梳齒電極E9、E10的過程中，首先，進行與參照圖23(a)和圖23(b)所述的第四實施例相同的步驟。具體地，如圖28(a)所示，在材料襯底80上形成預(yù)備氧化膜圖案81’、氧化膜圖案82和抗蝕圖案83。在本實施例中，氧化膜圖案82包括掩模部分82a，掩模部分82a的圖案與梳齒電極E10的圖案一致。抗蝕圖案83包括氧化膜圖案81’上的掩模部分83a和硅層80a上的掩模部分83b。在本實施例中，掩模部分83a的圖案與梳齒電極E9的圖案一致，而掩模部分83b的圖案與梳齒電極E10的圖案一致。
接著，如圖28(b)所示，在材料襯底80上形成抗蝕膜84?？刮g膜84相對于材料襯底80在其厚度方向傾斜，并具有預(yù)定的厚度梯度，從而在將在后面說明的各向異性蝕刻工藝過程中，材料襯底80的硅層80a、80b將以相對于材料襯底的厚度方向的某個角度被快速蝕刻。傾斜角度例如為1-5度。可以通過例如如下步驟形成抗蝕膜84首先，通過旋涂方式在材料襯底80的硅層80b上涂敷液體光致抗蝕劑。光致抗蝕劑的實例包括由AZ電子材料公司制造的AZP4210和AZ1500。接著，使用具有預(yù)定透光率的灰度掩模執(zhí)行曝光工藝，將光致抗蝕膜圖案化至預(yù)定程度。之后，進行顯影工藝，以在其厚度方向上部分去除光致抗蝕膜。以這種方式，能夠形成具有預(yù)定厚度梯度的抗蝕膜84。
然后，通過與參照圖23(a)至圖25(c)所述的第四實施例中微機械加工材料襯底80相同的工藝，形成梳齒電極E9、E10，不同之處僅在于形成目標是梳齒電極E9、E10，并且該工藝包括去除抗蝕膜84的步驟。
具體地，首先，如圖28(c)所示，利用抗蝕圖案83作為掩模，蝕刻預(yù)備氧化膜圖案81’，以形成包括掩模部分81a的氧化膜圖案81。在本實施例中，掩模部分81a是預(yù)備氧化膜圖案81’中被抗蝕圖83的掩模部分83a掩蔽的部分，并且掩模部分81a的圖案實質(zhì)上與掩模部分83a的圖案相同，因此掩模部分81a的圖案與梳齒電極E9的圖案一致。
接著，如圖29(a)所示，使用氧化膜圖案81和抗蝕圖案83作為掩模，通過DRIE對硅層80a執(zhí)行各向異性蝕刻工藝，直至到達絕緣層80c為止。該蝕刻工藝生成梳齒電極E9和剩余掩模部分80a’。在該蝕刻工藝過程中，材料襯底80置于蝕刻室中的支撐臺上，并且由于抗蝕膜84的厚度梯度使得材料襯底80與支撐臺表面呈一定角度。由此，該蝕刻工藝中的蝕刻方向(蝕刻以最快速度進行的方向)相對于材料襯底80的厚度方向傾斜。梳齒電極E9由硅層80a中被兩個掩模部分81a、83a的疊層掩蔽的部分代表。剩余掩模部分80a’是被掩模部分83b掩蔽的硅層80a的一部分。接著，如圖29(b)所示，從硅層80a一側(cè)蝕刻絕緣層80c，直至到達硅層80b為止。該蝕刻工藝生成剩余掩模部分80c’。剩余掩模部分80c’是絕緣層80c中被剩余掩模部分80a’掩蔽的部分。注意該蝕刻工藝并不去除絕緣層80c中與梳齒電極E9接觸的部分。接著，如圖29(c)所示，利用例如去除劑去除抗蝕圖案83和抗蝕膜84。
接著，如圖30(a)所示，通過DRIE從硅層80a一側(cè)對硅層80b進行各向異性蝕刻，以去除剩余掩模部分80a’并形成梳齒電極E10的一部分E10a。該部分E10a是被剩余掩模部分80c’掩蔽的硅層80b的一部分。注意該蝕刻工藝并不去除硅層80b中位于圖中梳齒電極E9下方的部分。接著，如圖30(b)所示，通過DRIE從氧化膜圖案82一側(cè)對硅層80b進行各向異性蝕刻，以形成梳齒電極E10的剩余部分E10b，并去除硅層80b中位于圖中梳齒電極E9下方的部分。梳齒電極E10的部分E10b是硅層80b中被氧化膜圖案82的掩模部分82a掩蔽的部分。接著，如圖30(c)所示，通過蝕刻來去除圖中的氧化膜圖案81、82、剩余掩模部分80c’以及由絕緣層80c得到并保留在梳齒電極E9下方的部分。利用上述一系列步驟，能夠形成微鏡元件X5的一對梳齒電極E9、E10(一對梳齒電極33、43以及一對梳齒電極34、44)。
如第四實施例所述，根據(jù)本方法能夠以高精度形成掩模部分81a、83b的相對位置。換句話說，根據(jù)本方法，通過位于材料襯底80同一側(cè)上的氧化膜圖案81的掩模部分81a與抗蝕圖案83的掩模部分83b之間的自對準，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度定位。因此，在參照圖29(a)所述的步驟中，所形成的梳齒電極E9的形狀與掩模部分81a的形狀一致，而所形成的剩余掩模部分80a’的形狀與掩模部分83b的形狀一致。此外，在參照圖29(b)所述的步驟中，所形成的剩余掩模部分80c’的形狀與剩余掩模部分80a’(從而與掩模部分83b)的形狀一致。在參照圖30(a)所述的步驟中，所形成的梳齒電極E10的部分E10a(梳齒電極E10更靠近梳齒電極E9的部分)的形狀與剩余掩模部分80c’(從而與掩模部分83b)的形狀一致。因此，本方法能夠以高對準精度形成梳齒電極E9和梳齒電極E10的部分E10a。根據(jù)本方法，在參照圖30(b)所述的步驟中，利用氧化膜圖案82的掩模部分82a作為掩模執(zhí)行蝕刻工藝，形成梳齒電極E10的剩余部分E10b(梳齒電極E10更遠離梳齒電極E9的部分)，并且就相對于梳齒電極E9的位置精度而言，難以以與部分E10a的形成精度一樣精度形成部分E10b。但是，在某些情況下，部分E10b相對于梳齒電極E9的形成位置可能不會與部分E10a相對于梳齒電極E9的形成位置一樣精確。在這種情況下，就相對形成位置而言，本方法能夠以實際的高對準精度形成梳齒電極對E9、E10。
此外，本方法能夠在元件厚度方向使梳齒電極E9、E10具有高尺寸精度。梳齒電極E9在元件厚度方向的尺寸等于材料襯底80的硅層80a的厚度。梳齒電極E10在元件厚度方向的尺寸等于材料襯底80的硅層80b的厚度。由于能夠高度精確地控制硅層80a、80b的厚度，因此根據(jù)本方法能夠?qū)崿F(xiàn)其元件厚度方向的尺寸具有高精度的梳齒電極E9、E10。
此外，根據(jù)本方法，通過使用具有預(yù)定厚度梯度的抗蝕膜84，能夠形成相對于材料襯底80的厚度方向即元件厚度方向傾斜預(yù)定角度的梳齒電極E9。
根據(jù)本發(fā)明的梳齒電極對的制造方法適用于制造包括可旋轉(zhuǎn)移位的搖桿的微振蕩元件。本發(fā)明適用于形成用于驅(qū)動搖桿的梳齒電極對，以及形成用于檢測搖桿的旋轉(zhuǎn)位移量的梳齒電極對。用于檢測的梳齒電極對可以是例如電容器，該電容器采用一對梳齒電極的形式。根據(jù)由梳齒電極對之間的取向變化導致的靜電電容的變化，可檢測搖桿的旋轉(zhuǎn)位移量。
權(quán)利要求
1.一種由具有疊層結(jié)構(gòu)的材料襯底制造一對梳齒電極的方法，該疊層結(jié)構(gòu)包括第一導電層、第二導電層以及位于該第一導電層與該第二導電層之間的絕緣層，該對梳齒電極包括第一梳齒電極，其具有疊層結(jié)構(gòu)，該疊層結(jié)構(gòu)包括由該第一導電層得到的第一導體、由該第二導電層得到的第二導體以及由該絕緣層得到的絕緣體；和第二梳齒電極，其由該第二導電層得到，該方法包括以下步驟在該第一導電層上形成預(yù)備第一掩模圖案；在該預(yù)備第一掩模圖案和該第一導電層上形成第二掩模圖案，該第二掩模圖案包括在該預(yù)備第一掩模圖案上形成的并用于第一梳齒電極的第一掩模部分，以及在該第一導電層上形成的并用于第二梳齒電極的第二掩模部分；進行第一蝕刻，經(jīng)由該第二掩模圖案蝕刻該預(yù)備第一掩模圖案，以由該預(yù)備第一掩模圖案形成該第一梳齒電極的第一掩模圖案，該第一掩模圖案包括第三掩模部分，該第三掩模部分被圖案化為與該第二掩模圖案的第一掩模部分的圖案一致；進行第二蝕刻，經(jīng)由該第一和第二掩模圖案蝕刻該第一導電層，直至到達該絕緣層為止，以在該第一導電層中形成該第一導體和第一剩余掩模部分，其中該第一導體由該第一和第三掩模部分的疊層掩蔽，該第一剩余掩模部分由該第二掩模部分掩蔽；進行第三蝕刻，從該第一導電層一側(cè)蝕刻該絕緣層，直至到達該第二導電層為止，以在該絕緣層中形成該絕緣體和第二剩余掩模部分，其中該絕緣體由該第一導體掩蔽，該第二剩余掩模部分由該第一剩余掩模部分掩蔽；去除該第二掩模圖案；以及進行第四蝕刻，從該第一導電層一側(cè)蝕刻該第二導電層，以去除該第一剩余掩模部分并在該第二導電層中形成該第二導體和該第二梳齒電極，該第二導體與該絕緣體接觸，該第二梳齒電極由該第二剩余掩模部分掩蔽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造一對梳齒電極的方法，其中在該第二蝕刻步驟中，在相對于該材料襯底的厚度方向傾斜的斜面上形成該第一導體和該第一剩余掩模部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造一對梳齒電極的方法，其中在該第四蝕刻步驟中，在相對于該材料襯底的厚度方向傾斜的斜面上形成該第二導體和該第二梳齒電極。
4.一種由具有疊層結(jié)構(gòu)的材料襯底制造一對梳齒電極的方法，該疊層結(jié)構(gòu)包括第一導電層、第二導電層以及位于該第一導電層與該第二導電層之間的絕緣層，該對梳齒電極包括由該第一導電層得到的第一梳齒電極和由該第二導電層得到的第二梳齒電極，該方法包括以下步驟在該第一導電層上形成預(yù)備第一掩模圖案；在該預(yù)備第一掩模圖案和該第一導電層上形成第二掩模圖案，該第二掩模圖案包括在該預(yù)備第一掩模圖案上形成的并用于該第一梳齒電極的第一掩模部分，以及在該第一導電層上形成的并用于該第二梳齒電極的第二掩模部分；進行第一蝕刻，經(jīng)由該第二掩模圖案蝕刻該預(yù)備第一掩模圖案，以由該預(yù)備第一掩模圖案形成該第一梳齒電極的第一掩模圖案，該第一掩模圖案包括第三掩模部分，該第三掩模部分被圖案化為與該第二掩模圖案的第一掩模部分的圖案一致；在該第二導電層上形成第三掩模圖案，該第三掩模圖案包括用于該第二梳齒電極的第四掩模部分；進行第二蝕刻，經(jīng)由該第一和第二掩模圖案蝕刻該第一導電層，直至到達該絕緣層為止，以在該第一導電層中形成該第一梳齒電極和第一剩余掩模部分，其中該第一梳齒電極由該第一和第三掩模部分的疊層掩蔽，該第一剩余掩模部分由該第二掩模部分掩蔽；進行第三蝕刻，從該第一導電層一側(cè)蝕刻該絕緣層，直至到達該第二導電層為止，以在該絕緣層中形成第二剩余掩模部分，該第二剩余掩模部分由該第一剩余掩模部分掩蔽；去除該第二掩模圖案；進行第四蝕刻，從該第一導電層一側(cè)在該第二導電層的厚度方向蝕刻該第二導電層至其中間位置，以去除該第一剩余掩模部分并在該第二導電層中形成該第二梳齒電極中由該第二剩余掩模部分掩蔽的部分；以及進行第五蝕刻，經(jīng)由該第三掩模圖案蝕刻該第二導電層，以形成該第二梳齒電極的剩余部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造一對梳齒電極的方法，其中在該第二蝕刻步驟中，在相對于該材料襯底的厚度方向傾斜的斜面上形成該第一梳齒電極和該第一剩余掩模部分。
全文摘要
本發(fā)明提供梳齒電極對的制造方法。該方法由材料襯底制造一對梳齒電極，該材料襯底包括第一導電層、第二導電層以及位于第一導電層與第二導電層之間的絕緣層。該對梳齒電極包括第一梳齒電極和第二梳齒電極。第一梳齒電極包括由第一導電層得到的第一導體、由第二導電層得到的第二導體以及由絕緣層得到的絕緣體。第二梳齒電極由第二導電層得到。
文檔編號G03F7/20GK1831579SQ20061005974
公開日2006年9月13日 申請日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
發(fā)明者高馬悟覺, 壺井修, 曾根田弘光, 上田知史 申請人:富士通株式會社