微机电系统元件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统)元件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]现有的MEMS元件以在真空密封或气密密封了固定压力的非活性气体等的空腔等空间中配置振子等的MEMS部的方式而被制成(例如参照专利文献I)。该空腔等的空间使用由氧化硅膜构成的绝缘膜作为牺牲材料，并通过利用蚀刻来去除该牺牲材料而被形成。因此，在空腔等的空间的内壁上，较多地被使用有容易产生气体的氧化硅膜。其结果为，存在从氧化硅膜上产生的气体积存于该空间内而使真空度恶化或使气密密封压力变动的情况。由此，成为MEMS部的性能或可靠性降低的原因。
[0003]本发明的几个方式涉及对从配置有MEMS部的空间的内壁上产生气体的情况进行抑制的MEMS元件及其制造方法。
[0004]另外，本发明的几个方式涉及能够对从配置有MEMS部的空间的内壁上产生气体的情况进行抑制并且将MEMS部的电极取出到上述空间的外侧的MEMS元件及其制造方法。
[0005]专利文献1:日本特开2010-30021 (图4)
【发明内容】
[0006]本发明的一个方式为，在通过氮化硅膜与硅膜而被覆盖的空间中配置有MEMS (微机电系统)部的MEMS (微机电系统)元件。
[0007]根据本发明的一个方式，由于通过氮化硅膜与硅膜来形成对MEMS部进行配置的空间，因此能够抑制从空间的内壁上产生气体的情况。
[0008]本发明的一个方式为一种MEMS元件，其中，在至少由氮化硅膜和硅膜构成的空间中配置有MEMS部，所述硅膜具有第一孔，所述第一孔通过金属膜而被填埋，通过所述金属膜、所述氮化硅膜以及所述硅膜而形成气密结构。
[0009]根据本发明的一个方式，由于通过氮化硅膜与硅膜来形成对MEMS部进行配置的空间，因此能够抑制从空间的内壁上产生气体的情况。
[0010]另外，在上述本发明的一个方式中，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，且紧贴着位于所述MEMS部的周围的所述氮化硅膜。
[0011 ] 根据本发明的一个方式，通过使硅膜与位于MEMS部的周围的氮化硅膜紧贴，从而能够利用对所述MEMS部的上方进行覆盖的硅膜与所述MEMS部下的氮化硅膜而以三维包围的方式密闭，由此能够制成气密结构。
[0012]另外，在上述本发明的一个方式中，具有:第一绝缘膜，其被形成在所述硅膜上；第二孔，其被形成在所述第一绝缘膜上，并位于所述第一孔上；第二绝缘膜，其被形成在所述第一绝缘膜上，所述第一孔以及第二孔通过所述金属膜或所述金属硅化物而被填埋。
[0013]根据本发明的一个方式，第一孔以及第二孔通过金属膜而被填埋，通过在该金属膜上形成第二绝缘膜，从而使金属膜被完全埋入。因此，在第二绝缘膜上不会露出金属膜。因此，能够提高MEMS部的相对于来自外部的机械性应力的耐性。
[0014]另外，在上述本发明的一个方式中，所述硅膜具有环状的孔，位于所述环状的孔的内侧的所述硅膜与所述MEMS部电连接，所述环状的孔通过氮化硅膜而被填埋。
[0015]根据上述本发明的一个方式，能够在保持气密性的同时将两个电极从MEMS部取出到硅膜的外侧。
[0016]另外，在上述本发明的一个方式中，具有被形成在所述硅膜上的绝缘膜、被形成在所述绝缘膜的贯穿孔、被形成在所述硅膜上的位于所述贯穿孔下的孔、被埋入所述孔中的金属膜，通过所述金属膜、所述氮化硅膜以及所述硅膜而形成气密结构。
[0017]根据本发明的一个方式，由于通过金属膜、氮化硅膜以及硅膜来形成对MEMS部进行配置的空间，因此能够抑制从空间的内壁上产生气体的情况。
[0018]另外，在上述本发明的一个方式中，所述绝缘膜具有被形成在所述硅膜上的第一绝缘膜、被形成在所述第一绝缘膜上的第二绝缘膜、被形成在所述第二绝缘膜上的第三绝缘膜。
[0019]另外，在本发明的一个方式中，所述孔未被配置于所述MEMS部的正上方。
[0020]另外，在本发明的一个方式中，所述第一孔未被配置于所述MEMS部的正上方。由此，能够抑制MEMS部的可靠性降低的情况。
[0021]本发明的一个方式为一种MEMS元件，其中，在通过第一氮化硅膜和硅膜而被覆盖的空间中配置有MEMS部，所述MEMS部具有第一电极以及第二电极，所述硅膜具有第一环状的孔以及第二环状的孔，位于所述第一环状的孔的内侧的所述硅膜与所述第一电极电连接，位于所述第二环状的孔的内侧的所述硅膜与所述第二电极电连接，所述第一环状的孔以及第二环状的孔分别通过第二氮化硅膜而被填埋。
[0022]根据本发明的一个方式，由于通过氮化硅膜与硅膜来形成对MEMS部进行配置的空间，因此能够抑制从空间的内壁上产生气体的情况，并且通过将位于第一环状的孔的内侧的所述硅膜与第一电极电连接，将位于第二环状的孔的内侧的所述硅膜与第二电极电连接，从而能够将MEMS部的电极取出到所述空间的外侧。
[0023]另外，在上述本发明的一个方式中，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，且与位于所述MEMS部的周围的所述第一氮化硅膜紧贴。
[0024]根据本发明的一个方式，通过使硅膜与位于MEMS部的周围的第一氮化硅膜紧贴，从而能够利用对所述MEMS部的上方进行覆盖的硅膜与所述MEMS部下的第一氮化硅膜而以三维包围的方式密闭，由此能够制成气密结构。
[0025]另外，在上述本发明的一个方式中，具有:第一电极基座，其被配置于所述第一电极上，并且被配置于位于所述第一环状的孔的内侧的所述硅膜下；第二电极基座，其被配置于所述第二电极上，并且被配置于位于所述第二环状的孔的内侧的所述硅膜下；硅基座，其被紧贴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部的周围，所述硅膜配置于所述MEMS部上方，且与所述硅基座紧贴。
[0026]根据本发明的一个方式，由于通过氮化硅膜与硅膜来形成对MEMS部进行配置的空间，因此能够抑制从空间的内壁上产生气体的情况，并且通过将位于第一环状的孔的内侦_所述硅膜经由第一电极基座而与第一电极电连接，将位于第二环状的孔的内侧的所述硅膜经由第二电极基座而与第二电极电连接，从而能够将MEMS部的电极取出到所述空间的外侧。
[0027]另外，在上述本发明的一个方式中，所述硅膜具有第一孔，所述第一孔被金属膜填埋，通过所述金属膜、所述硅膜、所述第一氮化硅膜以及第二氮化硅膜而形成气密结构。
[0028]另外，在上述本发明的一个方式中，具有:第一绝缘膜，其被形成在所述硅膜上；第二孔，其被形成在所述第一绝缘膜上，并位于所述第一孔上；第二绝缘膜，其被形成在所述第一绝缘膜上，所述第一孔以及第二孔通过所述金属膜而被填埋。
[0029]根据本发明的一个方式，第一孔以及第二孔通过金属膜而被填埋，通过在该金属膜上形成第二绝缘膜，从而将金属膜完全埋入。因此，在第二绝缘膜上不会露出金属膜。因此，能够提高MEMS部的相对于来自外部的机械性应力的耐性。
[0030]另外，在本发明的一个方式中，所述第一孔未被配置于所述MEMS部的可动电极的正上方。由此，能够抑制MEMS部的可靠性降低的情况。
[0031]另外，在本发明的一个方式中，所述MEMS部被配置于半导体基板上，在所述半导体基板上也能够形成集成电路。如此，通过在半导体基板上与集成电路一起形成MEMS部，从而能够小型化或降低制造成本。
[0032]另外，在本发明的一个方式中，所述MEMS部具有可动电极、第一电极以及第二电极。
[0033]本发明的一个方式为一种MEMS元件的制造方法，其中，在第一氮化硅膜上形成MEMS部，将对所述MEMS部进行覆盖的牺牲层形成在所述第一氮化硅膜上，形成硅膜，所述硅膜与位于所述牺牲层的周围的所述第一氮化硅膜紧贴、且对所述牺牲层进行覆盖，在所述硅膜上形成孔，通过经由所述孔而将湿式蚀刻液供给至所述牺牲层而去除所述牺牲层，从而使MEMS部位于被所述第一氮化硅膜和所述硅膜覆盖的空间中。
[0034]根据本发明的一个方式，由于能够通过氮化硅膜与硅膜来形成对MEMS部进行配置的空间，因此能够抑制从空间的内壁上产生气体的情况。
[0035]另外，在上述本发明的一个方式中，在形成所述牺牲层之后且形成所述硅膜之前，在所述牺牲层上形成第一连接孔以及第二连接孔，在形成所述硅膜时，通过在所述第一连接孔以及第二连接孔内形成所述硅膜而使所述第一连接孔以及第二连接孔内的所述硅膜与所述MEMS部电连接，在形成所述硅膜之后且形成所述孔之前，通过在所述硅膜上形成第一环状的孔而将所述第一连接孔内的所述硅膜分离，并且通过在所述硅膜上形成第二环状的孔而将所述第二连接孔内的所述硅膜分离，由第二氮化硅膜来填埋所述第一环状的孔以及第二环状的孔。
[0036]根据本发明的一个方式，能够在保持气密性的同时将两个电极从MEMS部中取出到硅膜的外侧。
[0037]另外，在上述本发明的一个方式中，在通过第二氮化硅膜填埋了所述第一环状的孔以及第二环状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绝缘膜，在所述第一绝缘膜上形成第一配线层，在所述第一配线层以及所述第一绝缘膜上形成第二绝缘膜，在所述第二绝缘膜上形成第二配线层，在所述第二配线层以及所述第二绝缘膜上形成第三绝缘膜，在所述第一绝缘膜至第三绝缘膜上形成位于所述孔上的贯穿孔，在去除所述牺牲层时，经由所述贯穿孔以及所述孔而将所述湿式蚀刻液供给至所述牺牲层，在去除所述牺牲层后，通过利用溅射而将金属膜埋入所述贯穿孔以及所述孔中，从而利用所述金属膜、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气密结构。
[0038]根据本发明的一个方式，由于通过金属膜、氮化硅膜以及硅膜来形成对MEMS部进行配置的空间，因此能够抑制从空间的内壁上产生气体的情况。
[0039]本发明的一个方式为一种MEMS元件的制造方法，其中，在第一氮化硅膜上形成MEMS部，将对所述MEMS部进行覆盖的牺牲层形成在所述第一氮化硅膜上，形成硅膜，所述硅膜与位于所述牺牲层的周围的所述第一氮化硅膜紧贴、且对所述牺牲层进行覆盖，在所述硅膜上形成第一孔，通过经由所述第一孔而将湿式蚀刻液供给至所述牺牲层而去除所述牺牲层，从而使MEMS部位于被所述第一氮化硅膜和所述硅膜覆盖的空间中，并通过溅射而将金属膜埋入所述第一孔埋中而使所述空间被密封。
[0040]根据本发明的一个方式，由于通过氮化硅膜、硅膜和金属膜来包围对MEMS部进行配置的空间，因此能够抑制从空间的内壁上产生气体的情况。
[0041]另外，在上述本发明的一个方式中，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绝缘膜，在所述第一绝缘膜上形成第二孔，在所述硅膜上形成第一孔时，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，在将所述湿式蚀刻液向所述牺牲层进行供给时，经由所述第一孔以及第二孔来供给所述湿式蚀刻液，在通过溅射埋入所述金属膜时，在所述第一孔以及第二孔中埋入所述金属膜，在所述第一绝缘膜上形成配线层，在所述配线层、所述金属膜以及所述第一绝缘膜上形成第二绝缘膜。
[0042]根据本发明的一个方式，利用金属膜来填埋第一孔以及第二孔，并通过在该金属膜上形成第二绝缘膜，从而使金属膜被完全埋入。因此，在第二绝缘膜上不会露出金属膜。因此，能够提高MEMS部的相对于来自外部的机械性应力的耐性。
[0043]另外，在上述本发明的一个方式中，在形成所述牺牲层之后且形成所述硅膜之前，在所述牺牲层上形成第一连接孔以及第二连接孔，在形成所述硅膜时，通过在所述第一连接孔以及第二连接孔内形成所述硅膜，从而使所述第一连接孔以及第二连接孔内的所述硅膜与所述MEMS部电连接，在形成所述硅膜之后且形成所述第一孔前，通过在所述硅膜上形成第一环状的孔而使所述第一连接孔内的所述硅膜分离，并且通过