特許 5723876 多次元微細構造の製造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5723876

(24)【登録日】2015年4月3日

(45)【発行日】2015年5月27日

(54)【発明の名称】多次元微細構造の製造

(51)【国際特許分類】

   G11B 5/31 20060101AFI20150507BHJP

   B81C 1/00 20060101ALI20150507BHJP

   B81B 1/00 20060101ALI20150507BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20150507BHJP

【ＦＩ】

   G11B5/31 F

   B81C1/00

   B81B1/00

   H01F17/00 C

【請求項の数】22

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-519712(P2012-519712)

(86)(22)【出願日】2010年7月8日

(65)【公表番号】特表2012-533142(P2012-533142A)

(43)【公表日】2012年12月20日

(86)【国際出願番号】US2010041295

(87)【国際公開番号】WO2011005921

(87)【国際公開日】20110113

【審査請求日】2013年7月5日

(31)【優先権主張番号】12/501,372

(32)【優先日】2009年7月10日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500373758

【氏名又は名称】シーゲイト テクノロジー エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】スタッドニーチュック，ヘレナ

(72)【発明者】

【氏名】ハバーマス，アンドリュー

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１４１３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００５８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３１２３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２９７６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０３１００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００６４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１７６７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５２４６９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１１Ｂ ５／３１− ５／３２５、

Ｈ０１Ｆ １７／００−２７／０８、２７／２３、２７／２９−３０／００、

３８／４２、

Ｈ０１Ｌ ２１／３２０５−２１／３２１３、２１／７６８、

２３／５２−２３／５２２、

Ｂ８１Ｂ １／００、

Ｂ８１Ｃ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多次元微細構造を形成するための方法であって、
第１の誘電材料に第１の導電性経路を埋込むステップと、
前記第１の誘電材料に複数のビア領域をエッチングして、前記第１の導電性経路を選択的に露出させるステップと、
前記複数のビア領域から、前記複数のビア領域の間の前記第１の誘電材料の表面にかけて、連続的に、第１のシード層を形成するステップと、
前記複数のビア領域の各々に前記第１の導電性経路と電気接触した導電性支柱を形成するように前記複数のビア領域に形成された前記第１のシード層の第１の部分を使用するステップと、
前記導電性支柱とは異なる材料を有する導電性素子を一対の前記導電性支柱の間に形成するように、前記複数のビア領域の間の前記第１の誘電材料の表面に形成された前記第１のシード層の第２の部分を使用するステップとを備える、方法。

【請求項2】

各導電性支柱は、直線の垂直側壁形状からなる均一の断面を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記導電性素子は、前記一対の導電性支柱の各々から電気的に絶縁されている、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記導電性素子は強磁性体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記第１の導電性経路および前記導電性支柱から、前記導電性素子を取囲む導電性コイルが形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記第１のシード層の前記第２の部分を使用するステップは、
中心領域を規定するパターニング材料を用いて各導電性支柱を埋込むステップと、
前記中心領域の内部の前記第１のシード層の前記第２の部分上に前記導電性素子を形成するステップとを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記パターニング材料を、前記導電性支柱の全高まで第２の誘電材料に置換えて、前記導電性素子を前記第２の誘電材料に埋込むステップと、
前記一対の導電性支柱を電気的に接続する第２の導電性経路を形成するステップとをさらに備え、前記第２の導電性経路は前記導電性素子にまたがる、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の導電性経路は第１の方向に直線状に延在し、前記第２の導電性経路は、前記第１の方向に対して非直交の第２の方向に直線状に延在する、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記第２の導電性経路を形成する前記ステップは、
前記導電性支柱と前記第２の誘電材料とに接触する第２のシード層を形成するステップと、
前記第２のシード層上に第２の導電性経路を形成するステップとを含む、請求項７または８に記載の方法。

【請求項10】

前記第１の導電性経路は両側の第１の端および第２の端を有し、第１の導電性支柱が前記第１の端に接触係合して形成され、第２の導電性支柱が前記第２の端に接触係合して形成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記ビア領域は、前記微細構造の中の唯一のエッチングされた特徴である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

前記導電性素子と前記一対の導電性支柱との間の前記第１のシード層の一部を除去するステップをさらに備え、前記導電性素子と前記一対の導電性支柱との間の前記第１のシード層の一部を除去するステップにより、前記第１のシード層を、前記第１のシード層の第１の部分と、前記第１のシード層の前記第１の部分と電気的に絶縁された前記第１のシード層の前記第２の部分とに分離する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

前記第１の誘電材料は酸化物である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

前記導電性支柱は電気めっき作業で形成される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

前記導電性支柱の各々は、単一の電気めっき作業で形成される一体部品である、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記微細構造はインダクタとして特徴付けられる、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項17】

三次元微細構造装置であって、
第１の導電性経路と、
前記第１の導電性経路を埋め込む第１の誘電材料と、
前記第１の誘電材料の表面に形成された複数のビア領域と前記複数のビア領域の間の前記第１の誘電材料の表面とに設けられ、前記複数のビア領域において前記第１の導電性経路と電気接触する第１のシード層と、
前記複数のビア領域に設けられた前記第１のシード層の第１の部分の上に形成され、前記第１の導電性経路と電気接触する複数の導電性支柱と、
前記複数のビア領域の間の前記第１の誘電材料の表面に設けられた前記第１のシード層の第２の部分の上に形成され、前記導電性支柱とは異なる材料を有する導電性素子と、
前記導電性素子を埋め込む第２の誘電材料と、
一対の前記導電性支柱と前記第２の誘電材料との上に設けられた第２のシード層と、
前記第２のシード層上に設けられ、前記一対の導電性支柱を電気的に接続する第２の導電性経路とを備え、前記第２の導電性経路は前記導電性素子にまたがる、装置。

【請求項18】

前記導電性支柱の各々は、直線の垂直側壁形状からなる均一の断面を有する、請求項１７に記載の装置。

【請求項19】

前記第１のシード層の前記第１の部分と前記第１のシード層の前記第２の部分とは電気的に絶縁されている、請求項１７または１８に記載の装置。

【請求項20】

前記導電性素子は強磁性体である、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の装置。

【請求項21】

前記第１の導電性経路と前記導電性支柱とは、前記導電性素子を囲む導電性コイルを形成する、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の装置。

【請求項22】

前記微細構造装置はインダクタとして特徴付けられる、請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

背景
微細構造は、装置構成および動作環境に応じてさまざまな動作を行う一種の小型装置である。いくつかの微細構造は、モータやコイルの場合などは、電気信号を利用して動作するＭＥＭＳ（メムス）として特徴付けられ得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0002】

認識され得るように、微細構造の製造は、特定のマクロ装置およびＭＥＭＳ素子の小型化の進展もあって困難であり得る。そのような製造には、寸法の異なる、公差の小さい部品が必要であり得る。したがって、好適な微細構造を提供するためには多数の複雑な処理ステップが必要となることが多い。

【0003】

これらおよび他の種類の微細構造において、特に製造プロセスの数および複雑度の減少に関して製造効率を高めることがしばしば望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0004】

要約
本発明のさまざまな実施例は概して、データ記憶装置のデータ変換器に使用するための三次元（３Ｄ）微細構造コイルを含むがこれに限定されない、多次元微細構造を形成するための方法に向けられる。

【0005】

いくつかの実施例に従って、本方法は概して、第１の誘電材料に埋込まれた第１の導電性経路を有するベース領域を設けるステップと、各々が、埋込まれた第１の導電性経路に接触する第１のシード層で部分的に充填された複数のビア領域を、第１の誘電材料にエッチングするステップと、複数のビア領域の各々に導電性支柱を形成するように第１のシード層を使用するステップとを含み、各導電性支柱は、ベース領域の上方の第１の距離まで延在する実質的に垂直の側壁を有する。

【0006】

さらなる実施例に従って、本方法は概して、第１の誘電材料に第１の導電性経路を埋込むステップと、第１の誘電材料に複数のビア領域をエッチングして、第１の導電性経路を選択的に露出させるステップと、ビア領域を第１のシード層で部分的に充填するステップと、複数のビア領域の各々に第１の導電性経路と電気接触した導電性支柱を形成するように第１のシード層を使用するステップとを含む。

【0007】

さらに別の実施例では、三次元微細構造装置は、共通のシード層と、各々が共通のシード層の上に形成された少なくとも１つの第１の垂直部品および第２の垂直部品とを有する。第２の垂直部品は第１の垂直部品とは異なる材料で構成され、両垂直部品は、直線の垂直側壁形状からなる均一の断面を有する。

【0008】

本発明のさまざまな実施例を特徴付けるこれらおよび他の特徴および利点が、以下の詳細な説明および添付の図面に鑑みて理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明のさまざまな実施例に従って構成され動作する、例示的な微細構造の全体図である。

【図2】図１の例示的な微細構造の断面図である。

【図3】図１の例示的な微細構造の断面図である。

【図4A】本発明のさまざまな実施例に従って微細構造が製造され得る態様を概略的に示す図である。

【図4B】本発明のさまざまな実施例に従って微細構造が製造され得る態様を概略的に示す図である。

【図4C】本発明のさまざまな実施例に従って微細構造が製造され得る態様を概略的に示す図である。

【図4D】本発明のさまざまな実施例に従って微細構造が製造され得る態様を概略的に示す図である。

【図4E】本発明のさまざまな実施例に従って微細構造が製造され得る態様を概略的に示す図である。

【図4F】本発明のさまざまな実施例に従って微細構造が製造され得る態様を概略的に示す図である。

【図4G】本発明のさまざまな実施例に従って微細構造が製造され得る態様を概略的に示す図である。

【図4H】本発明のさまざまな実施例に従って微細構造が製造され得る態様を概略的に示す図である。

【図5】本発明のさまざまな実施例に従って構成され動作する、例示的な微細構造の等角図である。

【図6】本発明のさまざまな実施例に従って構成され動作する、例示的な微細構造を示す図である。

【図7】電子装置におけるそれぞれの半導体層同士の間の電気的および機械的配線として用いられる、さらに別の例示的な微細構造を示す図である。

【図8】本発明のさまざまな実施例に従って実行される、例示的な微細構造製造プロセスのフローチャートの図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

詳細な説明
本開示内容は概して多次元微細構造の製造に関し、特に、そのような微細構造の製造効率を向上させるために用いられ得る方法および装置に関する。先行技術の微細構造は、多数の複雑なステップを必要とする技術的に困難な作業を用いて形成されることが多い。たとえば、多数の異なる材料を十分な公差内で構成できないことが多い。また、既存の製造技法の中には、異なる導電性材料を同一の微細構造に容易に採用できないものがある。

【0011】

したがって、本明細書では、実質的に垂直の側壁を有する複数の導電性支柱を接続する埋込まれた第１の導電性経路を有する微細構造を提供する微細構造製造技法が開示される。これによって、単純な製造プロセスの使用、および多数の異なる材料の採用が可能になる。したがって、微細構造の部品同士の間の寸法的および構造的関係を変更することによって、微細構造の動作特性を調整し、向上させることができる。

【0012】

図１は、本発明のさまざまな実施例に従って構成され動作する、例示的な微細構造１００の上面図である。微細構造１００は一般に、強磁性体コアなどの、導電性の磁気透過性素子を取囲む導電性コイルを有するインダクタとして特徴付けられる。微細構造１００のこのような特徴付けは特定の実施例を示すために過ぎず、請求項に記載された主題を限定しないことが認識されるであろう。

【0013】

微細構造１００のコアが、図１において１０２で示される。取囲んでいる導電性コイルは全体的に１０４で示され、垂直に延在する導電性経路１１０を電気的に接続する複数の第１の導電性経路１０６および第２の導電性経路１０８を含む。第１の経路（導体）１０４は下部の誘電体基板（図１には独立して図示せず）に埋込まれており、第２の導体１０６は、垂直経路（スタンドオフ）１００および介在誘電材料（独立して図示せず）によってコア１０２の上方に支持されている。

【0014】

図２は、図１の線２−２に沿った図１の微細構造１００の断面図である。明確にするために、図２には単一の導体１０６しか示しておらず、この導体１０６は、図１の線２−２と交差するため、部分断面図で示される。図３は、図１の線３−３に沿った微細構造１００を示す。

【0015】

コア１０２は機械的に支持され、第１および第２の導体１０６，１０８ならびにスタンドオフ１１０から電気的に絶縁されている。垂直のスタンドオフ１１０は、第１の導体１０６からコア１０２の高さの上方のある高度まで延在する導電性支柱として特徴付けられる。いくつかの実施例では、支柱１１０は、各々が第１および第２の導電性経路１０６および１０８の両方に接触結合された一体部品である。しかし、さまざまな導電性経路のそれぞれの向きは、微細構造１００の動作特性を調整するために変更され得る。

【0016】

なお、支柱１１０は、微細構造の垂直の三次元部品として作製されてもよい。そのような垂直部品は、直線の垂直側壁形状からなる均一の断面を有し得る。すなわち、側壁は、既存の製造方法から生じる不均一な断面を有する円錐形状とは異なり、連続的に直線かつ垂直である。

【0017】

他の小型装置に対する微細構造１００の利点には、導電性素子１０２に対するさまざまな導電性経路の多様な位置決めを通じて、比較的厳格な公差を達成可能であることが含まれる。また、多数の異なる材料をさまざまな導電性経路および素子に採用して、微細構造１００の動作特性を最大化することができる。このような有利な結果は、誘導センサ、マイクロスピーカ、マイクロアクチュエータ、ＲＦ通信装置、振動エネルギハーベスティング、および発電などを含むがこれらに限定されない、さまざまな小型装置について用いることができる。

【0018】

微細構造１００のその他の利点は、垂直形状である。このような垂直形状によって、第１の導電性経路１０６の近くでビア断面の幅を広げ、フラックスの誘導のための電流要件を低減することができる。同様に、垂直形状によって、微細構造１００のスケーラビリティを向上させる垂直のビアおよび磁石バーが可能になる。

【0019】

図４Ａ〜図４Ｈは、図１〜図３の微細構造１００と全体的に同様の微細構造１３０の例示的な製造順序を示す。図４Ａは、ベース領域として特徴付けられる、第１の誘電材料１３４に埋込まれた第１の導電性経路１３２を示す。導電性経路１３２は、銅種を堆積させた後、予め定められたフォトレジストパターンで銅種に電気めっきをすることによって形成される。第１の導電性経路が完成すると、誘電材料１３４を堆積させて、第１の導電性経路１３２を埋込む。誘電材料１３４は単一の素子または部品に限定されず、酸化物などのさまざまな非導電性材料であり得る。図４には単一の埋込経路１３２しか示されていないが、図１〜図３のように、その他の経路を隣接して間隔を空けて同時に形成してもよい。

【0020】

図４Ｂは、本発明のさまざまな実施例に従った誘電材料１３４内の複数のビア領域１３６の形成を概略的に示す。ビア領域１３６は、第１の導電性経路１３２の１つ以上の局所領域が電気接続可能であるように露出するように形成され得る。ビア領域１３６はテーパ状の側壁を有して示されるが、このような構成は必須ではなく、限定されない。たとえば、ビア領域１３６は非対称であってもよく、さまざまな側壁設計を有し得る。

【0021】

第１のシード層１３８が、第１の誘電材料１３４、および第１の導電性経路１３２の露出部分に隣接して適用される。第１のシード層１３８はフォトレジストを用いてパターニングされ、図４Ｃに示すように各ビア領域１３６に導電性支柱１４０が形成される。導電性支柱１４０は、ベース領域の上方の共通の第１の高度距離まで均一に延在して示されるが、所望に応じて、異なる支柱は異なる高さおよび異なる断面寸法を有し得ることが認識されるであろう。

【0022】

導電性支柱１４０の各々は、ビア領域１３６および第１のシード層１３８を介して、第１の導電性経路１３２の両端に電気的に接続される。導電性支柱１４０は、さまざまな異なるプロセスで作製され得る。いくつかの実施例では、導電性支柱１４０は、単一の電気めっき作業を用いて単一片として形成される。他の実施例では、導電性支柱１４０は、所望の高さにまで支柱を徐々に築く堆積材料の漸増する層で形成される。

【0023】

図４Ｄは、微細構造１３０へのパターニング材料１４２の適用を示す。パターニング材料１４２は、実質的に垂直の側壁を有する中心領域１４４を規定しつつ、各導電性支柱１４０を埋込む。いくつかの実施例では、パターニング材料１４２は、導電性支柱１４０の周りに平面を形成し、かつ中心領域１４４の正確なパターニングを可能にするフォトレジスト作業によって堆積され得る。所望に応じて、図４Ｅに示すように、中心領域１４４に導電性材料を堆積させることによって導電性素子１４６（たとえばコア）が形成される。導電性素子１４６は、第１の距離および導電性支柱１４０の全高の下方の、ベース領域の上方の第２の距離まで延在する。導電性素子１４６の形状および寸法は異なり得、第１の導電性経路１３２および導電性支柱１４０は、複数の側において導電性素子１４６を部分的に囲むように作製され得る。

【0024】

図４Ｅから、シード層１３８は、導電性素子１４６と支柱１４０を電気的に相互接続する連続経路を形成することが認識されるであろう。所望に応じて、イオンミリングなどの材料除去プロセスを実行して、導電性素子１４６と支柱１４０との間のシード層１３８の一部またはすべてを除去して、図４Ｆの構成が得られる。このプロセスでは、中心領域１４４に第２の誘電材料１４８を埋め戻して、除去したパターニング材料１４２を置換え、導電性素子１４６を支柱１４０から電気的に絶縁することができる。第２の誘電材料１４８は、支柱１４０の垂直側壁を覆うが、その頂部はさらなる処理のために露出させたままにしておく。

【0025】

次に、第２の誘電材料１４８、および導電性支柱１４０の露出部分に、第２のシード層１５０を堆積させる。第２のシード層を形成する前に、第２の誘電材料１４８を化学的機械的研磨処理で研磨してもよい。第２のシード層１５０には、銅または何らかの他の好適な材料が用いられ得る。

【0026】

図４Ｇにおいて、導電性支柱１４０同士の間の電気接続は、第２のシード層１５０に接触隣接する第２の導電性経路１５２の作製によってさらに向上する。第１の導電性経路１３２と同様に、第２の導電性経路１５２は、電気めっきを含むがこれに限定されないさまざまなプロセスで形成され得る。第２の導電性経路１５２の形成は、多層化プロセスまたは単一の一体化同時成長プロセスによって促進され得る。第２の導電性経路１５２の結果、導電性素子１４６は、導電性素子１４６の周りで途切れることなく完全に電気信号を変換可能な部品の導電性リングで取囲まれる。このステップでは、多数の第２の導電性経路１５２が形成され得、図１〜図３に示されるように、非直交角度に延在して異なる支柱１４０で終端するように配置され得る。

【0027】

図４Ｈは、第２の誘電材料１４８の一部から第２のシード層１５０を除去し、各導電性支柱１４０の局所領域から第２のシード層を除去した、微細構造１３０の完成を概略的に示す。所望に応じて、さらなる量の第２の誘電材料１４８を堆積させて微細構造１３０を封入してもよい。

【0028】

図４Ａ〜図４Ｈの微細構造１３０は二次元側面を有するように、すなわち単一の交差平面に沿って形成される。上述のように、このプロセスは、三次元（３Ｄ）側面を有する微細構造、すなわち図５に概略的に示されるように、多数の交差平面に沿って存在する構造を形成するように、容易に適合され得る。

【0029】

図５は、本発明のさまざまな実施例に従って構成され動作する、例示的な微細構造１６０を示す。図４Ａ〜図４Ｈに示す微細構造の三次元実装によってさまざまな異なる設計を得ることができ、これに対してどの単一の構成も限定的ではない。しかし、第２の導電性経路１６６に結合された少なくとも１つの垂直導電性経路１６４に接続された第１の導電性経路１６２の存在によって、電気信号が導電性素子１６８を繰返し取囲むことができる。

【0030】

認識され得るように、微細構造１６０の導電性経路は、導電性素子１６８の周りに連続的な導電性コイルを形成し得る。しかし、コイルとしてのそのような構成は、第１の誘電材料１７０、第１のシード層１７２、および第２のシード層１７４などの微細構造のさまざまな構造部品を必ずしも無くすとは限らない。また、図５には第２の誘電材料が示されていないが、微細構造１６０には、導電性表面が露出しないように導電性素子１６８、導電性支柱１７４、および第２の導電性経路１６６を埋込む保護誘電材料が供給されてもよい。

【0031】

なお、微細構造１６０は、図４Ａ〜図４Ｈに示すステップで製造される三次元微細構造の概略図に過ぎない。したがって、三次元微細構造１６０は、所望に応じて、装置の構造特性および動作特性を調整するために変更され得る。たとえば、導電性支柱１７４の寸法および位置が、より大量の電流を導電性部材１６８により近接して流すように変更され得る。さらに別の例では、より多くの導電性経路を利用して、導電性素子１６８の周りにより多い巻数のコイルを形成してもよい。

【0032】

図６は、本発明のさまざまな実施例に従って構成され動作する、１つのそのような代替の例示的な微細構造１８０を示す。微細構造１８０は、図４Ａ〜図４Ｈに示すのと同様の態様で、第１の誘電材料１８４によって部分的に埋込まれ、かつ第１のシード層１８６に電気的に結合された第１の導電性経路１８２を有する。しかし、微細構造１８０は、垂直に積重ねられ、かつ途切れることなく電気信号を搬送可能であるように配置された、複数の導電性支柱１８８を有する。同様に、多数の導電性素子１９０が垂直に積重ねられて配置されている。

【0033】

導電性支柱１８８および導電性素子１９０を形成する個々の部品が示されているが、図４Ｃ〜図４Ｅに示される製造プロセスを繰返して単一の導電性支柱１８８および導電性素子１９０を作製することができるため、そのような形成は限定的ではない。いくつかの実施例では、導電性支柱１８８および／または導電性素子１９０を構成する際にいくつかの異なる材料を使用するが、異なる材料の使用は必須ではない。

【0034】

図７は、本明細書中に開示されたような微細構造を用いて、異なる半導体層２０２，２０４の機械的な支持および電気的な相互接続を提供する電子装置２００の一部を示す。より具体的には、１つ以上の支柱２０８および埋込まれた導電性経路２１０を有する第１の層に第１の微細構造２０６が形成され、１つ以上の支柱２１４および埋込まれた導電性経路２１６を有する第２の層２０４に第２の微細構造２１２が形成される。それぞれの支柱２０８，２１４は示されるように互いに嵌め合わされて、第２の層２０４を第１の層に対して固定し相互接続する。１つの層からの支柱が他方の層に形成された特徴の中に入るか他の方法で係合する構成などの他の構成も、容易に想定される。

【0035】

所望に応じて、それぞれの微細構造２０２，２０４の内部に中間素子（２１８として破線で示す）を配置してもよい。当該素子は、上述のような導電性コア、または何らかの他の好適な構成の形態をとり得る。たとえば、素子２１８は電気ノイズを抑制するために用いられ得、それぞれの層同士の間の回路内電気部品として実現され得る。

【0036】

図８は、本発明のさまざまな実施例に従って実行される例示的な微細構造製造手順２２０のフローチャートを示す。所与の用途の要件に応じてさまざまなステップが省略され得、また他の付加的なステップが含まれ得ることが認識されるであろう。

【0037】

まず、ステップ２２２において、第１の誘電材料に埋込まれた第１の導電性経路を有するベース領域を提供する。ステップ２２４において、第１の誘電材料に複数のビア領域を形成し、第１の導電性経路の局所部分を露出させる。このステップでは、第１の導電性経路の露出部分を被覆する第１のシード層によって、ビア領域を被覆し部分的に充填する。

【0038】

ステップ２２６において、第１のシード層を用いて、各ビア領域に導電性支柱を形成する。いくつかの実施例では、各導電性支柱はベース領域の上方の第１の距離まで延在し、実質的に垂直の側壁で構成される。導電性支柱が完全に形成されると、ステップ２２８において、導電性素子を形成するために用いる中心領域を規定するパターニング材料を用いて、各導電性支柱を埋込む。ステップ２２８は、導電性素子を形成する前に中間ステップが不要であるようにするために、導電性支柱の埋込みと中心領域の規定を同時に行なうように実行可能であるが、そのようなタイミングは限定されず、必須でもない。

【0039】

ステップ２３０において、パターニング材料を、導電性支柱の側壁を第１の距離まで実質的に被覆しつつ導電性素子を埋込む第２の誘電材料に置換える。さまざまな実施例では、導電性支柱の露出した最上部に第２のシード層をさらに堆積させる。次にステップ２３２において、第２のシード層上に第２の導電性経路を作製して導電性支柱を電気的に接続するとともに、導電性素子の周りに途切れない導電性経路のコイルを形成する。

【0040】

代替的に、ステップ２３２は、第２の導電性経路の周りに第２の誘電材料を堆積させて、すべての導電性部品を被覆して導電性部分が露出しないようにするステップを含み得る。図６に示されるように、製造手順２００を全体的または部分的に繰返して、さまざまな微細構造構成を作製してもよい。具体的には、複数の巻線で固体導電性素子を囲み、かつインダクタとして動作する連続的な導電性コイルを用いて、三次元微細構造が製造され得る。また、製造手順２００のさまざまなステップは限定されず、多様な構造および動作特性を有するさまざまな微細構造を作製するように所望に応じて省略され得るか、異なる順序で実行され得る。

【0041】

当業者によって認識され得るように、本明細書中に記載のさまざまな実施例は、技術的に困難な構成作業が無くなっているため、微細構造の製造効率および複雑度の両方における利点を提供する。置換えられた単純な製造プロセスによって、複雑な形成準備が減少した、より精密な微細構造部品が可能になる。また、垂直の導電性支柱の形成などの、さまざまな製造方法に関連付けられた複雑度を減少させることによって、製造精度を大いに向上させることができる。しかし、本明細書中に記載のさまざまな実施例には多数の潜在用途があり、一定の電子媒体分野または一種のデータ記憶装置に限定されないことが認識されるであろう。

【0042】

さらに、当業者であれば、本明細書中に記載のさまざまな実施例は、より多くの処理ステップおよびより高額な製造コストを伴う、エッチングされたビアの充填を不要とすることによって、微細構造の有利な構成を可能とすることを認識するであろう。実際、深いビア（すなわち高アスペクト比）を充填する場合は、エッチングされたビアの充填はより困難であると判明することが多い。なぜなら、エッチングされたビアはテーパ状の斜面を有している可能性が高いため、底部接触面積が小さくなり、スケーラビリティが問題となるからである。また、扱いにくい形状のビアの内部を充填前に洗浄することがより困難であるため、エッチングされ充填されたビアには、より多量の欠陥が見つかる場合がある。

【0043】

本明細書中に開示されたさまざまな実施例では、さまざまな導電性支柱を、埋込まれた第１の導電性経路の両端に接触係合させているが、このように限定されないことが認識されるであろう。導電性支柱は、所望に応じて、埋込まれた第１の導電性経路に対して配置することができ、第１の導電性経路の中間部に接触係合させることも含まれる。添付の請求項では、「異なる材料」等という用語は、鉄を含まない銅合金や、銅を含まない鉄合金などの、共通の元素を有しない異なる種類の導電性材料を説明するために、上記の説明と一致して解釈されるであろう。

【0044】

上記の説明では、本発明のさまざまな実施例の構造および機能の詳細と共に、本発明のさまざまな実施例の多数の特徴および利点を述べたが、この詳細な説明は例示的なものに過ぎず、詳細な点において、特に、添付の請求項が表現される用語の広範な一般的な意味によって表わされる最大範囲まで本発明の原則内で一部の構造および構成において変更がなされ得ることを理解すべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【図4H】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】