微机电系统设备及其制造方法技术方案

本发明专利技术涉及一种微机电系统设备及其制造方法，该微机电系统设备具有：基板；功能元件，其直接或经由绝缘膜而被设置于基板的表面上；构造体，其被设置于基板或者绝缘膜的表面上，并在功能元件的周围形成空腔；第1层，其在规定的位置处形成有开口，并以与功能元件之间留有间隙的方式而覆盖空腔的一部分；第2层，其被设置于第1层的表面上，并在与规定的位置对应的位置处形成有开口；封闭部，其在第2层的表面上被设置于与第1层的开口以及第2层的开口相比而更广的范围内，且至少封闭第2层的开口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将共振器、传感器、作动器等功能元件、以及/或者电子电路集成于一个基板上的微机电系统(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)设备、以及这种MEMS设备的制造方法等。
技术介绍
例如，在作为功能元件而具有静电电容式的共振器的MEMS设备中，共振器在基板上所形成的空腔内以真空状态被密封。另外，即使为无需真空密封的功能元件，但为了防止尘埃、水分等的影响，也被密封于空腔内。为了在这种MEMS设备中形成空腔，例如在设置有功能元件的空腔内形成有牺牲膜，在通过形成有开口(脱模孔)的多晶硅的盖部而覆盖了空腔之后，通过脱模蚀刻来除去牺牲膜。而且，为了封闭脱模孔，使用封闭材料并通过溅射而在盖部上形成了封闭部。然而，由于多晶硅的机械强度(杨氏模量等)较低，因此在通过溅射而在盖部上形成封闭部的工序中，由多晶硅形成的盖部容易变形。另一方面，虽然如果较厚地形成多晶硅会使盖部的强度提高，但存在不易在盖部形成微小的脱模孔的问题。而且，在将绝缘膜形成于盖部以及封闭部上并将绝缘膜平坦化的工序等中，也期望盖部以及封闭部的机械强度较尚O作为相关的技术，在专利文献I中公开了在基板上形成有收容MEMS构造体(功能元件)的空腔的MEMS设备的制造方法。该制造方法具有:在基板上形成MEMS构造体和覆盖构造的基板上构造形成工序，其中，所述覆盖构造在MEMS构造体的周围具有向外部开口的空洞部；从外部向MEMS构造体的周围供给蚀刻气体并以气相进行MEMS构造体的表面蚀刻的构造体蚀刻工序。在此，铝等的布线层的一部分构成覆盖MEMS构造体的上方的盖体，在该盖体上设置有一个或者多个开口，并进行脱模蚀刻。然后，在盖体上形成封闭层。另外，在专利文献2中公开了由形成有布线的半导体设备和被一体地形成在该半导体设备上的MEMS设备构成的MEMS系统。该MEMS系统具有通过设置于半导体设备上的铰接部而被支承的可变反射镜的反射镜部，并且在反射镜部中由设置于反射镜基底层的表面上的Al反射层来反射光。为了设置铰接部，从而在半导体设备上形成了牺牲层并在牺牲层的贯穿孔以及牺牲层上形成多晶硅膜且进行图案形成。在于铰接部的表面上通过溅射法等而形成了 Ti等的反射镜基底层以及Al反射层并进行了图案形成后，通过蚀刻而除去牺牲层。在专利文献I中，由于铝等的布线层的一部分构成了单层构造的盖体，因此在通过溅射而于盖体上形成了封闭层的情况下，存在盖体的机械强度不足的可能。另外，在专利文献2中，由于无需将空腔设为密封构造，从而牺牲层的蚀刻将在最终阶段被进行，因此在形成或加工反射镜基底层以及Al反射层时，铰接部的机械强度不会成为问题。专利文献I: H本特开 2010-162629 号公报(段落 0009，0033-0034，0057，图1)专利文献2:日本特开2006-247815号公报(段落0009，0015，0036-0051，图1)
技术实现思路
因此，鉴于上述问题点，本专利技术的第I目的在于，针对在空腔内设置有功能元件的MEMS设备，使覆盖空腔的盖部等的机械强度提高。另外，本专利技术的第2目的在于，使覆盖空腔的盖部上易于形成脱模孔。为了解决上述课题，本专利技术的第I观点所涉及的MEMS设备具有:基板；功能元件，其直接或者经由绝缘膜而被设置于基板的表面上；构造体，其设置于基板或者绝缘膜的表面上，并在功能元件的周围形成空腔；第I层，其在规定的位置处形成有开口，并以在与功能元件之间留有间隙的方式而覆盖空腔的一部分；第2层，其被设置于第I层的表面上，并在与规定的位置对应的位置处形成有开口 ；封闭部，其在第2层的表面上被设置在与第I层的开口以及第2层的开口相比而更广的范围内，并至少封闭第2层的开口。另外，本专利技术的第I观点所涉及的MEMS设备的制造方法具有如下工序:在基板的表面上直接或者经由绝缘膜而形成功能元件以及构造体的工序(a)，其中，所述构造体在功能元件的周围形成空腔；在空腔内形成牺牲膜的工序(b);形成覆盖空腔的第I层，并在第I层的规定的位置处形成开口的工序(c);在第I层的表面上形成第2层，并在第2层中与规定的位置对应的位置处形成开口的工序(d);通过脱模蚀刻来去除空腔内的牺牲膜的工序(e);在第2层的表面中与第I层的开口以及第2层的开口相比而较广的范围内，形成至少封闭第2层的开口的封闭部的工序(f)。根据本专利技术的第I观点，形成有脱模孔并覆盖空腔的一部分的盖部包括第I层与第2层这两层构造。因此，能够提高盖部的机械强度。而且，由于在第I层以及第2层上设置有封闭部，因此使覆盖空腔的盖构造的机械强度提高。本专利技术的第2观点的MEMS设备具有:基板；功能元件，其直接或者经由绝缘膜而被设置于基板的表面上；构造体，其被设置在基板或者绝缘膜的表面上，并在功能元件的周围形成空腔；第I层，其在规定的位置处形成有开口，并以与功能元件之间留有间隙的方式而覆盖空腔的一部分；第2层，其被设置在第I层的表面上，并在与规定的位置对应的位置处形成有开口 ；第3层，其被设置在第2层的表面上，并在与规定的位置对应的位置处形成有与第I层的开口以及第2层的开口相比而较大的开口 ；封闭部，其在第3层的表面上被设置在与第3层的开口相比而更广的范围内，并且在第2层的表面上被设置在与第I层的开口以及第2层的开口相比而更广的范围内，并且封闭部至少封闭第3层的开口。根据本专利技术的第2观点，通过设置形成有与第I层的开口以及第2层的开口相比而较大的开口的第3层，从而能够在不会妨碍脱模蚀刻的条件下，进一步提高形成有脱模孔并覆盖空腔的一部分的盖部的机械强度。在以上结构中，优选为，第I层的厚度与第2层的厚度相比而较薄。由此，易于在第I层形成脱模孔。另外也可以采用如下机构，即，第2层覆盖第I层的开口部的侧面。由此，在第2层上形成脱模孔时，第I层不会成为阻碍。另外，也可以采用如下机构，S卩，第I层由氮化硅(SiN)形成，第2层由多晶硅形成。由氮化硅(SiN)形成的第I层的机械强度以及对于脱模蚀刻的耐性较高，由多晶硅形成的第2层比较容易进行蚀刻。因此，能够提高盖部的机械强度，并且易于在盖部上形成脱模孔。而且，第3层可以由二氧化硅(S12)形成。由二氧化硅(S12)形成的第3层易于将膜厚设定得较厚。【附图说明】图1为表示本专利技术的一种实施方式所涉及的MEMS设备的主要部分的剖视图。图2为表示脱模孔的周围的盖构造的第I例的剖视图。图3为表示脱模孔的周围的盖构造的第2例的图。图4为本专利技术的一种实施方式所涉及的MEMS设备的制造工序的剖视图。图5为本专利技术的一种实施方式所涉及的MEMS设备的制造工序的剖视图。【具体实施方式】以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。此外，对于相同的结构要素标注相同的参照符号，并省略重复的说明。本专利技术的一种实施方式所涉及的MEMS设备是将共振器、传感器、作动器等功能元件以及/或者电子电路集成于一个基板上而构成的设备。在下文中，作为一个例子，对于作为功能元件而具有静电电容式的共振器并且作为半导体电路元件而具有MOS场效应晶体管的MEMS设备进行说明。共振器例如被密封在形成于半导体基板的沟槽(表面凹部)内的空腔内图1为表示本专利技术的一种实施方式所涉及的MEMS设备的主要部分的剖视图。如图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电系统设备，具有：基板；功能元件，其直接或者经由绝缘膜而被设置于所述基板的表面上；构造体，其设置于所述基板或者所述绝缘膜的表面上，并在所述功能元件的周围形成空腔；第1层，其在规定的位置处形成有开口，并以在与所述功能元件之间留有间隙的方式而覆盖所述空腔的一部分；第2层，其被设置于所述第1层的表面上，并在与所述规定的位置对应的位置处形成有开口；封闭部，其在所述第2层的表面上被设置在与所述第1层的开口以及所述第2层的开口相比而更广的范围内，并至少将所述第2层的开口封闭。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉泽隆彦，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP