微機(jī)電系統(tǒng)元件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微機(jī)電系統(tǒng))元件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的MEMS元件以在真空密封或氣密密封了固定壓力的非活性氣體等的空腔等空間中配置振子等的MEMS部的方式而被制成(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。該空腔等的空間使用由氧化硅膜構(gòu)成的絕緣膜作為犧牲材料，并通過(guò)利用蝕刻來(lái)去除該犧牲材料而被形成。因此，在空腔等的空間的內(nèi)壁上，較多地被使用有容易產(chǎn)生氣體的氧化硅膜。其結(jié)果為，存在從氧化硅膜上產(chǎn)生的氣體積存于該空間內(nèi)而使真空度惡化或使氣密密封壓力變動(dòng)的情況。由此，成為MEMS部的性能或可靠性降低的原因。
[0003]本發(fā)明的幾個(gè)方式涉及對(duì)從配置有MEMS部的空間的內(nèi)壁上產(chǎn)生氣體的情況進(jìn)行抑制的MEMS元件及其制造方法。
[0004]另外，本發(fā)明的幾個(gè)方式涉及能夠?qū)呐渲糜蠱EMS部的空間的內(nèi)壁上產(chǎn)生氣體的情況進(jìn)行抑制并且將MEMS部的電極取出到上述空間的外側(cè)的MEMS元件及其制造方法。
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2010-30021 (圖4)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)方式為，在通過(guò)氮化硅膜與硅膜而被覆蓋的空間中配置有MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))部的MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))元件。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，由于通過(guò)氮化硅膜與硅膜來(lái)形成對(duì)MEMS部進(jìn)行配置的空間，因此能夠抑制從空間的內(nèi)壁上產(chǎn)生氣體的情況。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)方式為一種MEMS元件，其中，在至少由氮化硅膜和硅膜構(gòu)成的空間中配置有MEMS部，所述硅膜具有第一孔，所述第一孔通過(guò)金屬膜而被填埋，通過(guò)所述金屬膜、所述氮化硅膜以及所述硅膜而形成氣密結(jié)構(gòu)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，由于通過(guò)氮化硅膜與硅膜來(lái)形成對(duì)MEMS部進(jìn)行配置的空間，因此能夠抑制從空間的內(nèi)壁上產(chǎn)生氣體的情況。
[0010]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，所述MEMS部被配置于所述氮化硅膜上，所述硅膜被配置于所述MEMS部上方，且緊貼著位于所述MEMS部的周?chē)乃龅枘ぁ?br>[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，通過(guò)使硅膜與位于MEMS部的周?chē)牡枘ぞo貼，從而能夠利用對(duì)所述MEMS部的上方進(jìn)行覆蓋的硅膜與所述MEMS部下的氮化硅膜而以三維包圍的方式密閉，由此能夠制成氣密結(jié)構(gòu)。
[0012]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，具有:第一絕緣膜，其被形成在所述硅膜上；第二孔，其被形成在所述第一絕緣膜上，并位于所述第一孔上；第二絕緣膜，其被形成在所述第一絕緣膜上，所述第一孔以及第二孔通過(guò)所述金屬膜或所述金屬硅化物而被填埋。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，第一孔以及第二孔通過(guò)金屬膜而被填埋，通過(guò)在該金屬膜上形成第二絕緣膜，從而使金屬膜被完全埋入。因此，在第二絕緣膜上不會(huì)露出金屬膜。因此，能夠提高M(jìn)EMS部的相對(duì)于來(lái)自外部的機(jī)械性應(yīng)力的耐性。
[0014]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，所述硅膜具有環(huán)狀的孔，位于所述環(huán)狀的孔的內(nèi)側(cè)的所述硅膜與所述MEMS部電連接，所述環(huán)狀的孔通過(guò)氮化硅膜而被填埋。
[0015]根據(jù)上述本發(fā)明的一個(gè)方式，能夠在保持氣密性的同時(shí)將兩個(gè)電極從MEMS部取出到硅膜的外側(cè)。
[0016]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，具有被形成在所述硅膜上的絕緣膜、被形成在所述絕緣膜的貫穿孔、被形成在所述硅膜上的位于所述貫穿孔下的孔、被埋入所述孔中的金屬膜，通過(guò)所述金屬膜、所述氮化硅膜以及所述硅膜而形成氣密結(jié)構(gòu)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，由于通過(guò)金屬膜、氮化硅膜以及硅膜來(lái)形成對(duì)MEMS部進(jìn)行配置的空間，因此能夠抑制從空間的內(nèi)壁上產(chǎn)生氣體的情況。
[0018]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，所述絕緣膜具有被形成在所述硅膜上的第一絕緣膜、被形成在所述第一絕緣膜上的第二絕緣膜、被形成在所述第二絕緣膜上的第三絕緣膜。
[0019]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，所述孔未被配置于所述MEMS部的正上方。
[0020]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，所述第一孔未被配置于所述MEMS部的正上方。由此，能夠抑制MEMS部的可靠性降低的情況。
[0021]本發(fā)明的一個(gè)方式為一種MEMS元件，其中，在通過(guò)第一氮化硅膜和硅膜而被覆蓋的空間中配置有MEMS部，所述MEMS部具有第一電極以及第二電極，所述硅膜具有第一環(huán)狀的孔以及第二環(huán)狀的孔，位于所述第一環(huán)狀的孔的內(nèi)側(cè)的所述硅膜與所述第一電極電連接，位于所述第二環(huán)狀的孔的內(nèi)側(cè)的所述硅膜與所述第二電極電連接，所述第一環(huán)狀的孔以及第二環(huán)狀的孔分別通過(guò)第二氮化硅膜而被填埋。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，由于通過(guò)氮化硅膜與硅膜來(lái)形成對(duì)MEMS部進(jìn)行配置的空間，因此能夠抑制從空間的內(nèi)壁上產(chǎn)生氣體的情況，并且通過(guò)將位于第一環(huán)狀的孔的內(nèi)側(cè)的所述硅膜與第一電極電連接，將位于第二環(huán)狀的孔的內(nèi)側(cè)的所述硅膜與第二電極電連接，從而能夠?qū)EMS部的電極取出到所述空間的外側(cè)。
[0023]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，所述MEMS部被配置于所述第一氮化硅膜上，所述硅膜被配置于所述MEMS部上方，且與位于所述MEMS部的周?chē)乃龅谝坏枘ぞo貼。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，通過(guò)使硅膜與位于MEMS部的周?chē)牡谝坏枘ぞo貼，從而能夠利用對(duì)所述MEMS部的上方進(jìn)行覆蓋的硅膜與所述MEMS部下的第一氮化硅膜而以三維包圍的方式密閉，由此能夠制成氣密結(jié)構(gòu)。
[0025]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，具有:第一電極基座，其被配置于所述第一電極上，并且被配置于位于所述第一環(huán)狀的孔的內(nèi)側(cè)的所述硅膜下；第二電極基座，其被配置于所述第二電極上，并且被配置于位于所述第二環(huán)狀的孔的內(nèi)側(cè)的所述硅膜下；硅基座，其被緊貼在所述第一氮化硅膜上，所述MEMS部被配置于所述第一氮化硅膜上，所述硅基座位于所述MEMS部的周?chē)龉枘づ渲糜谒鯩EMS部上方，且與所述硅基座緊貼。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，由于通過(guò)氮化硅膜與硅膜來(lái)形成對(duì)MEMS部進(jìn)行配置的空間，因此能夠抑制從空間的內(nèi)壁上產(chǎn)生氣體的情況，并且通過(guò)將位于第一環(huán)狀的孔的內(nèi)偵_所述硅膜經(jīng)由第一電極基座而與第一電極電連接，將位于第二環(huán)狀的孔的內(nèi)側(cè)的所述硅膜經(jīng)由第二電極基座而與第二電極電連接，從而能夠?qū)EMS部的電極取出到所述空間的外側(cè)。
[0027]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，所述硅膜具有第一孔，所述第一孔被金屬膜填埋，通過(guò)所述金屬膜、所述硅膜、所述第一氮化硅膜以及第二氮化硅膜而形成氣密結(jié)構(gòu)。
[0028]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，具有:第一絕緣膜，其被形成在所述硅膜上；第二孔，其被形成在所述第一絕緣膜上，并位于所述第一孔上；第二絕緣膜，其被形成在所述第一絕緣膜上，所述第一孔以及第二孔通過(guò)所述金屬膜而被填埋。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，第一孔以及第二孔通過(guò)金屬膜而被填埋，通過(guò)在該金屬膜上形成第二絕緣膜，從而將金屬膜完全埋入。因此，在第二絕緣膜上不會(huì)露出金屬膜。因此，能夠提高M(jìn)EMS部的相對(duì)于來(lái)自外部的機(jī)械性應(yīng)力的耐性。
[0030]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，所述第一孔未被配置于所述MEMS部的可動(dòng)電極的正上方。由此，能夠抑制MEMS部的可靠性降低的情況。
[0031]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，所述MEMS部被配置于半導(dǎo)體基板上，在所述半導(dǎo)體基板上也能夠形成集成電路。如此，通過(guò)在半導(dǎo)體基板上與集成電路一起形成MEMS部，從而能夠小型化或降低制造成本。
[0032]另外，在本發(fā)明的一個(gè)方式中，所述MEMS部具有可動(dòng)電極、第一電極以及第二電極。
[0033]本發(fā)明的一個(gè)方式為一種MEMS元件的制造方法，其中，在第一氮化硅膜上形成MEMS部，將對(duì)所述MEMS部進(jìn)行覆蓋的犧牲層形成在所述第一氮化硅膜上，形成硅膜，所述硅膜與位于所述犧牲層的周?chē)乃龅谝坏枘ぞo貼、且對(duì)所述犧牲層進(jìn)行覆蓋，在所述硅膜上形成孔，通過(guò)經(jīng)由所述孔而將濕式蝕刻液供給至所述犧牲層而去除所述犧牲層，從而使MEMS部位于被所述第一氮化硅膜和所述硅膜覆蓋的空間中。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，由于能夠通過(guò)氮化硅膜與硅膜來(lái)形成對(duì)MEMS部進(jìn)行配置的空間，因此能夠抑制從空間的內(nèi)壁上產(chǎn)生氣體的情況。
[0035]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，在形成所述犧牲層之后且形成所述硅膜之前，在所述犧牲層上形成第一連接孔以及第二連接孔，在形成所述硅膜時(shí)，通過(guò)在所述第一連接孔以及第二連接孔內(nèi)形成所述硅膜而使所述第一連接孔以及第二連接孔內(nèi)的所述硅膜與所述MEMS部電連接，在形成所述硅膜之后且形成所述孔之前，通過(guò)在所述硅膜上形成第一環(huán)狀的孔而將所述第一連接孔內(nèi)的所述硅膜分離，并且通過(guò)在所述硅膜上形成第二環(huán)狀的孔而將所述第二連接孔內(nèi)的所述硅膜分離，由第二氮化硅膜來(lái)填埋所述第一環(huán)狀的孔以及第二環(huán)狀的孔。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，能夠在保持氣密性的同時(shí)將兩個(gè)電極從MEMS部中取出到硅膜的外側(cè)。
[0037]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，在通過(guò)第二氮化硅膜填埋了所述第一環(huán)狀的孔以及第二環(huán)狀的孔之后且形成所述孔前，在所述第二氮化硅膜以及所述硅膜上形成第一絕緣膜，在所述第一絕緣膜上形成第一配線(xiàn)層，在所述第一配線(xiàn)層以及所述第一絕緣膜上形成第二絕緣膜，在所述第二絕緣膜上形成第二配線(xiàn)層，在所述第二配線(xiàn)層以及所述第二絕緣膜上形成第三絕緣膜，在所述第一絕緣膜至第三絕緣膜上形成位于所述孔上的貫穿孔，在去除所述犧牲層時(shí)，經(jīng)由所述貫穿孔以及所述孔而將所述濕式蝕刻液供給至所述犧牲層，在去除所述犧牲層后，通過(guò)利用濺射而將金屬膜埋入所述貫穿孔以及所述孔中，從而利用所述金屬膜、所述第一氮化硅膜以及第二氮化硅膜以及所述硅膜而形成氣密結(jié)構(gòu)。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，由于通過(guò)金屬膜、氮化硅膜以及硅膜來(lái)形成對(duì)MEMS部進(jìn)行配置的空間，因此能夠抑制從空間的內(nèi)壁上產(chǎn)生氣體的情況。
[0039]本發(fā)明的一個(gè)方式為一種MEMS元件的制造方法，其中，在第一氮化硅膜上形成MEMS部，將對(duì)所述MEMS部進(jìn)行覆蓋的犧牲層形成在所述第一氮化硅膜上，形成硅膜，所述硅膜與位于所述犧牲層的周?chē)乃龅谝坏枘ぞo貼、且對(duì)所述犧牲層進(jìn)行覆蓋，在所述硅膜上形成第一孔，通過(guò)經(jīng)由所述第一孔而將濕式蝕刻液供給至所述犧牲層而去除所述犧牲層，從而使MEMS部位于被所述第一氮化硅膜和所述硅膜覆蓋的空間中，并通過(guò)濺射而將金屬膜埋入所述第一孔埋中而使所述空間被密封。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，由于通過(guò)氮化硅膜、硅膜和金屬膜來(lái)包圍對(duì)MEMS部進(jìn)行配置的空間，因此能夠抑制從空間的內(nèi)壁上產(chǎn)生氣體的情況。
[0041]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，在形成所述硅膜之后且形成所述第一孔前，在所述硅膜上形成第一絕緣膜，在所述第一絕緣膜上形成第二孔，在所述硅膜上形成第一孔時(shí)，以使所述第一孔位于所述第二孔下的方式在所述硅膜上形成所述第一孔，在將所述濕式蝕刻液向所述犧牲層進(jìn)行供給時(shí)，經(jīng)由所述第一孔以及第二孔來(lái)供給所述濕式蝕刻液，在通過(guò)濺射埋入所述金屬膜時(shí)，在所述第一孔以及第二孔中埋入所述金屬膜，在所述第一絕緣膜上形成配線(xiàn)層，在所述配線(xiàn)層、所述金屬膜以及所述第一絕緣膜上形成第二絕緣膜。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，利用金屬膜來(lái)填埋第一孔以及第二孔，并通過(guò)在該金屬膜上形成第二絕緣膜，從而使金屬膜被完全埋入。因此，在第二絕緣膜上不會(huì)露出金屬膜。因此，能夠提高M(jìn)EMS部的相對(duì)于來(lái)自外部的機(jī)械性應(yīng)力的耐性。
[0043]另外，在上述本發(fā)明的一個(gè)方式中，在形成所述犧牲層之后且形成所述硅膜之前，在所述犧牲層上形成第一連接孔以及第二連接孔，在形成所述硅膜時(shí)，通過(guò)在所述第一連接孔以及第二連接孔內(nèi)形成所述硅膜，從而使所述第一連接孔以及第二連接孔內(nèi)的所述硅膜與所述MEMS部電連接，在形成所述硅膜之后且形成所述第一孔前，通過(guò)在所述硅膜上形成第一環(huán)狀的孔而使所述第一連接孔內(nèi)的所述硅膜分離，并且通過(guò)