专利名称：半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种在一个基板上集成了振子等机械要素部件、传感器、致动器、电子电路等的MEMS ( Micro Electric Mechanical System: 微机电系统)器件等半导体器件的制造方法。
背景技术：
作为以往的半导体器件的制造方法，有以下方法(例如，参考专利 文献l):在除去成膜于振子周围的牺牲膜之后，利用CVD( Chemical Vapor Deposition:化学气相生长法)来形成氧化膜，由此密封该振子 的上部。上述振子为配置在基板上的构造体(机械要素部件)。专利文献l:美国专利第5188983号说明书但是，在上述的以往技术中，存在如下问题，即当利用CVD进 行密封时，因为使用550'C以上的高温，所以，该密封工序之前的构造 必须为能耐高温的构造，而不能使用铝等熔点低的物质。另外，被密封的中空部分最好是高真空，但是，在使用CVD时有 难以实现高真空的问题。并且，当利用CVD进行密封时，存在如下问题，即由于中空的 内部的振子的周围也被成膜(专利文献1:图14)，所以有改变振子的 特性的可能性。发明内容本发明以解决上述问题为课题。因此，本发明特征在于，具有如下工序利用牺牲膜覆盖形成于半 导体基板上的可动构造体的工序；利用第一密封部件覆盖上述牺牲膜的 工序；在上述第一密封部件上形成通孔的工序；通过上述通孔除去上述 牺牲膜，在上述构造体和上述第一密封部件之间形成空间的工序；利用 溅射法在上述第一密封部件上进行流动性高的第二密封部件的成膜，密封上述通孔的工序。这样，本发明可取得如下效果不会对被密封的构造体施加高温， 可以使用由熔点低的材料形成的构造体。另外，可得到能使被密封的空间为高真空的效果。并且，不会在构造体上进行密封部件的成膜，从而可得到不改变构 造体的特性的效果。
图l是密封实施例中的构造体而得到的半导体器件的剖视图。 图2是实施例中的半导体器件的制造方法的每个工序的剖视图。 图3是实施例中的半导体器件的俯视图。 图4是实施例中的被密封的通孔的剖视图。 符号说明1:半导体基板，2:电极，3:可动构造体，4:牺牲膜，5:第一 密封部件，6:通孔，7: TiN膜，8:第二密封部件，9:硅氮化膜，21: 狭缝部，23:中空区域，31:开口部具体实施方式
以下，参考附图对本发明的半导体器件的制造方法的实施例进行说明。(实施例)图l是密封实施例中的构造体而得到的半导体器件的剖视图。在图1中，l为半导体基板，具有未图示的晶体管和多层布线。2为电极，是利用多晶硅或锗化硅(SiGe)等在半导体基板1上形 成的。3为可动构造体，是以单臂梁构造或双臂梁构造等形成在半导体基■k: i " AA化"sr^Jifi:生yHr ，血l二A扭辜玄虔^f 1 ~ ;画画m "fr另外，在本发明中，对电极2和可动构造体3的形状等不作特别限定，哪种形状等都可以，可以适当地选择。5是第一密封部件，7是TiN(氮化钛)层，此外，8是第二密封部 件，是以覆盖形成于半导体基板1上的电极2以及可动构造体3的方式 形成的，将电极2和可动构造体3密封在其与半导体基板1之间的空间 内。第一密封部件5为了在其与半导体基板1之间形成空间而设置了通 孔，第二密封部件8通过堵住该通孔，将电极2和可动构造体3密封于 在其与半导体基板1之间形成的空间内。该第一密封部件5，例如用硅氧化膜构成，第二密封部件8利用流 动(flow)性高的材料，例如，铝或铝合金构成。9是硅氮化膜，以覆盖第一密封部件5和第二密封部件8的方式成 膜，上述第一密封部件5和第二密封部件8在它们与半导体基板1之间 形成空间。根据本发明的半导体器件，在第一密封部件5和第二密封部件8与 半导体基板l之间形成有空间，即中空区域。上述第一密封部件5和第 二密封部件8是以覆盖形成于半导体基板1上的电极2和可动构造体3 的方式形成的。接下来，基于图2的实施例中的半导体器件的制造方法的每个工序 的剖视图(a) ~ (i)对半导体器件的制造方法进行说明。首先，如图2(a)所示，在半导体基板1上形成电极2，利用单臂 梁构造或双臂梁构造形成可动构造体3。在这里，为了形成梁构造的可动构造体3，作为牺牲层4，例如， 使用锗(Ge)层。然后，如图2(b)所示，以覆盖形成于半导体基板1上的电极2和 可动构造体3的方式，利用LP-CVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition )法等来形成锗层等牺牲膜4。该牺牲膜4，例如形成为LOjim左右。形成了牺牲膜4后，如图2(c)所示，利用光刻法以及蚀刻法对该 牺牲膜4的一部分进行加工，留下要真空密封的区域，除去其它区域的 牺牲膜4。留下要真空密封的区域的牺牲膜4后，如图2(d)所示，以覆盖该 牺牲膜4的方式，通过等离子体CVD法等来形成硅氧化膜等第一密封 部件5。该第一密封部件5，例如，形成为0.7nm左右的厚度。形成了第一密封部件5后，如图2(e)所示，利用光刻法或蚀刻法 形成贯穿该第一密封部件5的孔，即用于除去牺牲层4的通孔6。该通 孔6的直径，例如形成为0.5fim左右。在这里，基于图3的实施例中的半导体器件的俯视图来说明通孔6 的配置例子。图3 (a)表示了电极2和可动构造体3的配置例子。如图 3 (a)所示，在配置于半导体基板1上的可动构造体3的两侧分别配置 了电极2，并且，电极2是以隔着梳齿状延伸的可动构造体3的方式突 出配置的。在这样配置的梳齿状延伸的可动构造体3和以隔着该可动构 造体3的方式突出设置的电极2之间的间隙处，形成有狭缝部21。图3 ( b )表示在成膜后的第一密封部件5上形成的通孔6的配置例 子，通孔6配置在作为真空密封的空间的中空区域23 (图2 (c)中的 残留了牺牲膜4的区域)的上方，并且是配置在避开了可动构造体3以 及狭缝部21的正上方的第一密封部件5上，即配置在靠近配置了可动 构造体3的区域以外的区域的第一密封部件5上。回到对图2的说明，在第一密封部件5上形成通孔6后，如图2(f) 所示，通过通孔6除去牺牲膜4，在可动构造体3和第一密封部件5之 间形成中空区域23。例如，将半导体基板1浸入过氧化氢溶液(H202) 中，溶解作为牺牲膜4的锗膜，将其除去。之后，充分清洗，并使之干 燥而形成中空区域23。在除去了牺牲膜4后，如图2(g)所示，利用溅射法在第一密封部 件5上，形成TiN膜7或Ti膜、或它们的叠层膜。该TiN膜7，例如， 形成为100nm左右的厚度。在形成了 TiN膜7后，进一步利用溅射法在该TiN膜7上形成第二 密封部件8 (铝(Al)或铝(Al)合金(以下称为(铝等))。该第二密 封部件8，例如形成为700nm左右的厚度。
并且，对于该TiN膜7以及第二密封部件8的成膜，例如，使用多 腔室装置等，在真空腔室内形成了 TiN膜7之后，在原样保持该真空状 态的情况下，向其它的真空腔室输送，连续地进行第二密封部件8的成 膜。
此外，第二密封部件8的溅射是在氩(Ar)压为2mTorr左右、温 度为300 500'C左右的状态下进行的。
另外，图2 (g)所示的22是通过通孔6成膜于中空区域23内的 TiN膜7以及第二密封部件8，不过，由于是避开可动构造体3的可动 部分和狭缝部21的正上方来配置该通孔6，所以不会在可动构造体3 上成膜。
在这里，基于图4的实施例的被密封的通孔的剖视图，对进行第二 密封部件8的成膜时的通孔6的形状变化进行说明。
首先，如图4(a)所示，利用溅射法在第一密封部件5上形成TiN 膜7，此时将在第一密封部件5的上侧以及通孔6的内侧形成TiN膜7。 成膜在第一密封部件5的上侧的TiN膜7以大体一样的厚度成膜；而成 膜在通孔6的内侧的TiN膜7,形成得从通孔6的中空区域23侧向开 口部31侧逐渐地加厚。这是由于利用溅射法淀积TiN膜7，会在通孔6 的开口部31侧淀积得较多的缘故。
然后，利用溅射法进行第二密封部件8的成膜，此时，如图4(b) 所示，第二密封部件8在成膜于第一密封部件5的上侧的TiN膜7以及 成膜于通孔6的TiN膜7的外侧成膜。此时，在通孔6的开口部31的 附近，由于第二密封部件8向着开口部31的中心生长，所以，该开口 部31逐渐减小。
接着，继续进行溅射来进行第二密封部件8的成膜，如图4(c)所 示，生长于通孔6的开口部31的第二密封部件8，将封闭通孔6。在如 此生长铝等第二密封部件8，来封闭通孔6时，要在300 500。C的范围内进行铝等的溅射，在这种情况下，由于该铝等具有流动性，并且因自身的表面张力而聚集，所以，在通孔6封闭时，能够将成膜于通孔6的 内侧的铝等吸起来，而密封通孔6。密封了通孔6后，如图4(d)所示，将进一步吸起成膜于通孔6的 内侧的铝等，并且，中空区域23的相反侧的表面将变得平坦。回到对图2的说明，在TiN膜7上进行了第二密封部件8的成膜后， 如图2 (h)所示，利用光刻法(photolithography)或蚀刻法除去第二 密封部件8的不需要的部分。在这里，在采用铝等作为第二密封部件8的情况下，由于其热膨胀 系数较大，因此有时会因温度变化等而产生应力，所以，当密封区域大 到数十Hm以上时，最好是，如图2(h)所示，只留下通孔6以及其外 周部的上方的铝等，从而将由金属膜所致的应力的影响抑制在最小限 度。在除去了第二密封部件8的不需要的部分后，如图2(i)所示，利 用等离子体cvd法在第二密封部件8上进行硅氮化膜9的成膜，而完 成密封。因为第一密封部件的硅氧化膜有吸湿性，所以通过形成硅氮化 膜9可以更可靠地维持真空。如此进行真空密封的中空区域23，溅射中的Ar分压可为2mTorr 以下。例如，以400。C进行铝等的溅射，在冷却为室温时，可使中空区 域23的真空度为0.9mTorr。另外，在利用溅射法进行TiN膜7以及第二密封部件8的成膜时， 该TiN膜7等的一部分通过通孔6而成膜在半导体基板1上，但是，因 为未在可动构造体3和狭缝部21的上方形成通孔6，所以TiN膜7等 不会附着在可动构造体3上，不会给可动构造体3的动作带来影响。另外，在本实施例中，以牺牲膜4为锗进行了说明，不过，也可以 采用钨。当使牺牲膜4为钨时，可以和本实施例同样地利用过氧化氢溶 液除去。此外，还可以使牺牲膜4为硅氧化膜，该情况下，可以将硅氮化膜、 多晶硅膜、硅化锗膜等用作第一密封部件5，进而利用氢氟酸除去硅氧化膜。
另外，通过使第一密封部件5为硅氧化膜(下)/硅氮化膜(上)的 叠层结构，可以可靠地维持真空，并且可以充分地确保与Ti或TiN膜 7的密接性。
如以上^L明的那样，在本实施例中，利用'减射法进行铝等密封部件 的成膜，来堵住通孔而进行密封，所以，可以得到如下效果不会对被 密封的构造体施加高温，从而可以使用由熔点低的材料形成的构造体。
此外，由于利用溅射法进行铝等密封部件的成膜，所以可以得到如 下效果，即可以将密封的中空区域置为高真空，并且可以长时间地维 持该高真空状态，而不改变构造体的特性。
并且，由于利用溅射法进行成膜，并且未在构造体的正上方形成通 孔，所以可取得如下效果，即不会在构造体上进行密封部件的成膜， 不会改变构造体的特性。
此外，由于Ti和Al这样的金属材料有吸收氧气和水分的功能，所 以能取得如下效果，即即使不封入吸气剂等，也能维持良好的真空。
权利要求
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，具有利用牺牲膜覆盖形成于半导体基板上的可动构造体的工序；利用第一密封部件覆盖上述牺牲膜的工序；在上述第一密封部件上形成通孔的工序；通过上述通孔除去上述牺牲膜，在上述构造体和上述第一密封部件之间形成空间的工序；利用溅射法在上述第一密封部件上进行流动性高的第二密封部件的成膜，密封上述通孔的工序。
2. 根据权利要求l所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，在靠近配置了上述可动构造体的区域以外的区域的第一密封部件 上配置上述通孔。
3. 根据权利要求1或2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于， 在与上述可动构造体相邻配置的电极的上方配置上述通孔。
4. 根据权利要求1 3任意一项所述的半导体器件的制造方法，其 特征在于，在上述可动构造体的上方不配置上述通孔。
5. 根据权利要求1 4任意一项所述的半导体器件的制造方法，其 特征在于，采用硅氧化膜、硅氮化膜、或它们的叠层膜作为上述第一密封部件。
6. 根据权利要求1~5任意一项所述的半导体器件的制造方法，其 特征在于，采用铝或铝合金作为上述第二密封部件。
7. 根据权利要求6所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，利用上述溅射法进行的铝或铝合金的成膜，在300 500'C的范围内 进行。
全文摘要
本发明提供一种半导体器件的制造方法，可以使用由熔点低的材料形成的构造体，另外，可将密封该构造体而形成的空间置为高真空，并且，不在构造体上进行密封部件的成膜。利用牺牲膜覆盖形成于半导体基板(1)上的可动构造体(3)，利用硅氧化膜(5)覆盖该牺牲膜，进而在该硅氧化膜(5)上形成通孔。然后，通过该通孔除去牺牲膜，在可动构造体(3)和硅氧化膜(5)之间形成空间，并利用溅射法在硅氧化膜(5)上进行流动性高的铝或铝合金的成膜，来密封通孔。
文档编号B81C1/00GK101239699SQ20081000415
公开日2008年8月13日 申请日期2008年1月18日 优先权日2007年2月5日
发明者中村麻树子 申请人:冲电气工业株式会社