微机电系统装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种MEMS装置。该MEMS装置具备：半导体基板，其被形成有沟槽；功能元件，其被设置于半导体基板的沟槽内，且具有连接电极；结构体，其被设置于半导体基板的沟槽内，且在功能元件的周围形成空腔；盖部，其包括与连接电极电连接的导电体，且对空腔进行覆盖；绝缘层，其对盖部以及设置有半导体电路元件的半导体基板的主面进行覆盖；第一电极，其贯穿绝缘层并与导电体电连接；第二电极，其贯穿绝缘层并与半导体电路元件电连接；配线，其被设置于绝缘层的表面上，并对第一电极与第二电极进行电连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将谐振器、传感器、致动器等的功能元件、及/或电子电路集成于一个基板上的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统)装置、以及这种MEMS装置的制造方法等。
技术介绍
例如，在作为功能元件而具有静电电容型的谐振器的MEMS装置中，谐振器在真空状态下被密封于基板上所形成的空腔内。另外，为了防止尘埃或水分等的影响，即便是无需真空密闭的功能元件，也被密封于空腔内。在将这种功能元件与半导体电路元件集成于一个半导体基板上的情况下，以往是通过在半导体基板上设置功能元件并采用绝缘膜等包围功能元件的周围，从而形成空腔的。因此，空腔成了在半导体基板上经由绝缘层而形成配线时的障碍。在这种MEMS装置中，为了将功能元件与半导体电路元件电连接，而使用引线接合或TSV(Through Silicon Via:娃贯穿电极)等的特殊的工艺。或者，即便在能够使用标准的半导体晶片工艺进行连接的情况下，在引出将功能元件与半导体电路元件电连接的配线方面，也受到很大的限制。其结果为，使功能元件与半导体电路元件之间的电连接变得复杂，并导致MEMS装置的设计自由度的降低与成本的上升。作为相关的技术，在专利文献I中公开有一种实现了如下结构的MEMS与半导体复合电路，所述结构易于对被设置在半导体基板上的层结构进行平坦化，并且不易受半导体元件部的元件结构与MEMS结构体的相互间的影响。在该MEMS与半导体复合电路中，在半导体基板的表层部上，形成有由用于实施MEMS结构体的相对于半导体基板的元件分离的表面凹部以及被配置于其内部的绝缘体构成的MEMS沟槽结构、和由被设置在用于实施半导体元件部的元件分离的元件边界部上的表面槽以及被配置于其内部的绝缘体构成的边界沟槽结构，并且MEMS沟槽结构内的绝缘体的表面被构成为低于半导体基板的基板表面，且在绝缘体的表面上形成有MEMS结构体。另外，在专利文献2中，公开了一种在空腔内具有MEMS元件的电子装置。该电子装置具有:具有第一面和其相反侧的第二面的由半导体材料构成的基板、和具备固定电极与可动电极的MEMS元件，并且可动电极被形成于被封闭的空腔内，且能够在第一间隙位置与第二位置之间于相对于固定电极而或接近或远离的方向上进行移动。空腔通过在基板的第二面侧露出的基板内的蚀刻开口而被打开，电极在第一面侧与接触衬垫结合，并且在MEMS元件的电极与接触衬垫之间存在树脂层。基板在第二面侧具备蚀刻开口延伸的封装部，并且空腔至少局部地存在于可动电极与封装部之间。在专利文献I以及专利文献2中公开了如下内容，S卩，在半导体基板上形成MEMS沟槽结构与空腔，并在空腔内设置MEMS元件。然而，由于MEMS元件在与基板的主面相比而较高的区域内延伸，因此包围MEMS元件的空腔的一部分被形成于与基板的主面相比而较高的区域内，从而成为在基板上经由绝缘层而形成配线时的障碍。专利文献I: H本特开2008-100325号公报(第0004?0006段、图8)专利文献2:日本特表2009-516346号公报(摘要、权利要求9、图1)
技术实现思路
因此，鉴于上述情况，本专利技术的目的之一为，在将功能元件与半导体电路元件集成于一个半导体基板上的MEMS装置中，即使在对功能元件进行收纳的空腔的上层上，也能够与半导体电路元件的上层相同地使用标准的半导体晶片工艺来配置配线层，从而提高MEMS装置的设计自由度。为了解决上述课题，本专利技术的一个观点所涉及的MEMS装置具备:半导体基板，其在主面的第一区域中形成有沟槽，并且在主面的第二区域中形成有半导体电路元件的杂质扩散区域；功能元件，其被设置于半导体基板的沟槽内，且具有连接电极；结构体，其被设置于所述半导体基板的沟槽内，且在功能元件的周围形成空腔；盖部，其包括与连接电极电连接的导电体，且对空腔进行覆盖，并且该盖部中的导电体与该盖部的其他部分绝缘；绝缘层，其对盖部以及设置有半导体电路元件的半导体基板的主面进行覆盖；第一电极，其贯穿绝缘层并与导电体电连接；第二电极，其贯穿绝缘层并与半导体电路元件电连接；配线，其被设置于绝缘层的表面上，并对第一电极与第二电极进行电连接。另外，本专利技术的一个观点所涉及的MEMS装置的制造方法具备:工序(a)，在半导体基板的主面的第一区域中形成沟槽；工序(b)，在半导体基板的沟槽内，形成具有连接电极的功能元件、以及在功能元件的周围形成空腔的结构体；工序(C)，在空腔内形成牺牲膜；工序(d)，形成第一盖部，所述第一盖部被形成有开口并对空腔的一部分进行覆盖；工序(e)，在半导体基板的主面的第二区域中形成半导体电路元件；工序(f)，通过脱模蚀刻而去除空腔内的牺牲膜；工序(g)，形成第二盖部，所述第二盖部在第一盖部的表面上，且包括与连接电极电连接的导电体，该第二盖部中的导电体与该第二盖部的其他部分绝缘；工序(h)，形成绝缘层，所述绝缘层对第一盖部及第二盖部、以及被形成有半导体电路元件的半导体基板的主面进行覆盖；工序(i)，形成第一电极以及第二电极，所述第一电极贯穿绝缘层并与导电体电连接，所述第二电极贯穿绝缘层并与半导体电路元件电连接；工序(j)，在绝缘层的表面上形成对第一电极与第二电极进行电连接的配线。根据本专利技术的一个观点，在于主面的第一区域中形成有沟槽且于主面的第二区域中形成有半导体电路元件的杂质扩散区域的半导体基板的沟槽内形成空腔，并且在空腔内设置有功能元件，且在对空腔进行覆盖的盖部上设置有与功能元件的连接电极电连接的导电体。由此，能够使与导电体电连接的第一电极的上端的高度和与半导体电路元件电连接的第二电极的上端的高度一致。因此，即使在对功能元件进行收纳的空腔的上层上，也能够与半导体电路元件的上层相同地使用标准的半导体晶片工艺来配置配线层，从而提高了MEMS装置的设计自由度。在此，优选为，绝缘层的表面通过CMP (化学机械研磨)而被加工。由此，绝缘层的表面被平坦化，从而易于在绝缘层上形成配线。另外，优选为，功能元件以及结构体在半导体基板的沟槽内被设置于与半导体基板的主面相比而较低的区域中。由此，由于空腔被形成于与半导体基板的主面相比而较低的区域中，因此能够将盖部的厚度设为足以确保空腔内为高真空的厚度。【附图说明】图1为表示本专利技术的一个实施方式所涉及的MEMS装置的主要部分的剖视图。图2为本专利技术的一个实施方式所涉及的MEMS装置的制造工序的剖视图。图3为本专利技术的一个实施方式所涉及的MEMS装置的制造工序的剖视图。图4为本专利技术的一个实施方式所涉及的MEMS装置的制造工序的剖视图。图5为本专利技术的一个实施方式所涉及的MEMS装置的制造工序的剖视图。图6为本专利技术的一个实施方式所涉及的MEMS装置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。本专利技术的一个实施方式所涉及的MEMS装置为，将谐振器、传感器、致动器等的功能元件以及电子电路集成于一个基板上的装置。在下文中，作为一个示例，对于作为功能元件而具有静电电容型的谐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装置进行说明。谐振器被封闭在形成于半导体基板的沟槽(表面凹部)内的空腔内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电系统装置，具备：半导体基板，其在主面的第一区域中形成有沟槽，并且在主面的第二区域中形成有半导体电路元件的杂质扩散区域；功能元件，其被设置于所述半导体基板的沟槽内，且具有连接电极；结构体，其被设置于所述半导体基板的沟槽内，且在所述功能元件的周围形成空腔；盖部，其包括与所述连接电极电连接的导电体，且对所述空腔进行覆盖，并且该盖部中的所述导电体与该盖部的其他部分绝缘；绝缘层，其对所述盖部以及设置有所述半导体电路元件的所述半导体基板的主面进行覆盖；第一电极，其贯穿所述绝缘层并与所述导电体电连接；第二电极，其贯穿所述绝缘层并与所述半导体电路元件电连接；配线，其被设置于所述绝缘层的表面上，并对所述第一电极与所述第二电极进行电连接。

【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