CN105293417A - Mems结构体、电子设备以及移动体 - Google Patents

Abstract

本发明提供MEMS结构体、电子设备以及移动体，所述MEMS结构体具有优异的频率特性，所述电子设备以及移动体具有该MEMS结构体。本发明的MEMS结构体(1)具有：基板(2)；配置于基板(2)的下部电极(51)；上部电极(53)，其具有与下部电极(51)分离地相对配置的可动部(531)；以及加强部(541、542)，其以沿着可动部(531)扩展的方向延伸的方式配置于上部电极(53)，由杨氏模量比上部电极(53)大的材料构成。

Description

MEMS结构体、电子设备以及移动体

技术领域

本发明涉及MEMS结构体、电子设备以及移动体。

背景技术

使用MEMS(MicroElectroMechanicalSystem：微机电系统)技术制造出的MEMS结构体被应用于具有可动部的各种结构体(例如振子、滤波器、传感器、汽车等)。

例如，专利文献1中记载的MEMS加速度传感器具有传感器壳体框、配置在传感器壳体框的框内的圆板形状的可动锤以及连接可动锤的周围与传感器框体的内侧壁面的板簧，并利用硅使它们形成为一体。此外，该MEMS加速度传感器具有经由可动锤相对地配置的上侧电容电极以及下侧电容电极。而且，在该MEMS加速度传感器中，可动锤根据测定对象物的运动而进行移位，上侧电容电极和下侧电容电极之间的静电电容随之变化。因此，根据上侧电容电极和下侧电容电极之间的静电电容，能够测定出测定对象物的加速度。

此外，在专利文献1中记载的MEMS加速度传感器中，为了能够降低气体分子对可动锤的碰撞引起的干扰，在可动锤的中心沿厚度方向贯通的孔中，填充金锗等高密度部件，由此增大可动锤的质量。

但是，在专利文献1中记载的MEMS加速度传感器中，仅在可动锤的中心局部地设置高密度部件，因此，存在不需要的振动模式的频率接近基本振动模式的频率等，频率特性恶化这样的问题。

专利文献1：日本特开2009-276305号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供具有优异的频率特性的MEMS结构体，此外，提供具有该MEMS结构体的电子设备以及移动体。

这样的目的，通过下述的本发明而达成。

[应用例1]

本发明的MEMS结构体的特征在于具有：基板；固定电极，其配置在所述基板上；可动电极，其具有与所述固定电极分离地相对配置的可动部；以及加强部，其以沿着所述可动部扩展的方向延伸的方式配置于所述可动电极，该加强部包含杨氏模量比所述可动电极大的材料。

根据这样的MEMS结构体，利用加强部，能够加强可动电极，从而提高可动电极的刚性。因此，能够使可动部的不需要的振动模式的频率远离基本振动模式(正规的振动模式)的频率，或调整可动部的频率。其结果是，能够提供具有优异的频率特性的MEMS结构体。

[应用例2]

在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述加强部具有沿着所述可动部的宽度方向延伸的部分。

由此，能够有效地使可动部的寄生振动模式的频率远离基本振动模式的频率。

[应用例3]

在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述可动电极具有固定部，该固定部与所述可动部相连，且相对于所述基板被固定，所述加强部具有沿着所述可动部和所述固定部在俯视时的排列方向延伸的部分。

由此，能够提高容许输入电压，提高例如包含以悬臂方式支承于固定部的可动部在内的振动系统的弹性常数(可动部的弹力)，提高基本振动模式的频率，降低可动电极对固定电极的粘连。

[应用例4]

在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述可动电极具有固定部，该固定部与所述可动部相连，且固定在所述基板上，所述加强部具有以连接所述可动部和所述固定部的方式配置的部分。

由此，能够有效地提高包含例如以悬臂方式支承于固定部的可动部在内的振动系统的弹性常数。

[应用例5]

在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述加强部包含金属。

由此，能够使可动电极的导电性变得优异，使可动电极的电特性变得优异。此外，能够通过成膜，简单且高精度形成加强部。此外，通常，可动电极是使用硅形成的，而多数金属的比重大于硅。因此，通过利用金属来构成加强部，能够增大包含可动部的振动系统的质量，实现可动部的小型化，并实现该振动系统的低频率化。

[应用例6]

在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述金属包含钨。

钨的硬度(杨氏模量)极高。因此，利用加强部，能够有效地(高效地)加强可动电极。

[应用例7]

在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述加强部在所述可动电极的厚度方向上贯通。

由此，能够简单且高精度在可动电极形成加强部。此外，能够防止或减轻因加强部与可动电极的热膨胀系数差而使可动电极挠曲的情况。

[应用例8]

在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述加强部分别配置在所述可动电极的两面。

由此，能够在可动电极的厚度方向上对称地配置加强部。因此，能够防止或减轻因加强部与可动电极的热膨胀系数差而使可动电极挠曲的情况。此外，还可根据需要利用激光等去除加强部的一部分，由此，能够比较简单地调整包含可动部的振动系统的共振频率。

[应用例9]

在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述可动部的数量为多个。

由此，能够减轻从可动部向外部的振动泄漏。

[应用例10]

本发明的电子设备的特征在于具有本发明的MEMS结构体。

由此，能够提供具备具有优异的频率特性的MEMS结构体的电子设备。

[应用例11]

本发明的移动体的特征在于具有本发明的MEMS结构体。

由此，能够提供具备具有优异的频率特性的MEMS结构体的移动体。

附图说明

图1是示出本发明的MEMS结构体的第1实施方式的剖视图。

图2是示出图1所示的MEMS结构体具有的振动元件的图，其中，图2的(a)为剖视图，图2的(b)为俯视图。

图3是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(固定电极形成工序)的图。

图4是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(可动电极形成工序)的图。

图5是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(腔体形成工序)的图。

图6是示出本发明的第2实施方式的MEMS结构体具有的振动元件的图，其中，图6的(a)为剖视图，图6的(b)为俯视图。

图7是示出本发明的第3实施方式的MEMS结构体具有的振动元件的图，其中，图7的(a)为剖视图，图7的(b)为俯视图。

图8是示出本发明的MEMS结构体的第4实施方式的剖视图。

图9是示出作为本发明的电子设备的第1例的移动型(或笔记本型)的个人计算机的结构的立体图。

图10是示出作为本发明的电子设备的第2例的便携电话(也包括PHS)的结构的立体图。

图11是示出作为本发明的电子设备的第3例的数字照相机的结构的立体图。

图12是示出作为本发明的移动体的一例的汽车的结构的立体图。

标号说明

1：MEMS结构体；1A：MEMS结构体；1B：MEMS结构体；1C：MEMS结构体；2：基板；2C：基板；5：振动元件；5A：振动元件；5B：振动元件；6：层叠结构体；20：膈膜部；21：半导体基板；21C：半导体基板；22：绝缘膜；23：绝缘膜；31：导体层；32：绝缘层；51：下部电极；51a：下部电极；51b：下部电极；51c：下部电极；51d：下部电极；52：下部电极；52B：下部电极；53：上部电极；53A：上部电极；53B：上部电极；61：层间绝缘膜；62：布线层；63：层间绝缘膜；64：布线层；65：表面保护膜；66：密封层；71：导体膜；72：牺牲层；73：导体膜；74：层间绝缘膜；75：层间绝缘膜；211：凹部；212：薄壁部分；213：受压面；531：可动部；531A：可动部；531B：可动部；531a：可动部；531b：可动部；531c：可动部；531d：可动部；532：固定部；532A：固定部；532B：固定部；533：连结部；533A：连结部；533B：连结部；541：加强部；541A：加强部；542：加强部；542A：加强部；542B：加强部；543：加强部；641：覆盖层；642：细孔；721：开口；731：贯通孔；732：贯通孔；1100：个人计算机；1102：键盘；1104：主体部；1106：显示单元；1200：便携电话；1202：操作按钮；1204：接听口；1206：通话口；1300：数字照相机；1302：壳体；1304：受光单元；1306：快门按钮；1308：存储器；1312：视频信号输出端子；1314：输入/输出端子；1430：电视监视器；1440：个人计算机；1500：移动体；1501：车体；1502：车轮；2000：显示部；S：空腔部。

具体实施方式

以下，基于附图所示的各实施方式，对本发明的MEMS结构体、电子设备以及移动体详细说明。

＜第1实施方式＞

1.MEMS结构体

图1是示出本发明的MEMS结构体的第1实施方式的剖视图。此外，图2是示出图1所示的MEMS结构体具有的振动元件的图，图2的(a)是剖视图，图2的(b)是俯视图。

图1所示的MEMS结构体1具有基板2(基体)、配置在基板2上的振动元件5以及层叠结构体6，在层叠结构体6与基板2之间形成收纳振动元件5的空腔部S(腔体)。在本实施方式中，在基板2的振动元件5一侧的面上，除了配置有振动元件5以外，还配置有导体层31，此外，在基板2与层叠结构体6之间，还配置有绝缘层32。以下，依次对这各部分进行说明。

-基板2-

基板2具有：半导体基板21；设置在半导体基板21的一个面上的绝缘膜22；以及设置在绝缘膜22的与半导体基板21相反一侧的面上的绝缘膜23。

半导体基板21由硅等半导体构成。此外，半导体基板21不限于硅基板那样的由单一材料构成的基板，例如，也可以是SOI基板那样的具有层叠结构的基板。

绝缘膜22例如为硅氧化膜，具有绝缘性。此外，绝缘膜23例如为硅氮化膜，具有绝缘性，并具有针对包含氟酸的蚀刻液的耐性。此处，在半导体基板21和(硅基板)绝缘膜23(硅氮化膜)之间夹设绝缘膜22(硅氧化膜)，由此，能够利用绝缘膜22缓解绝缘膜23成膜时产生的应力传到半导体基板21。此外，当在半导体基板21及其上方形成半导体电路的情况下，绝缘膜22能够作为元件间分离膜来使用。此外，绝缘膜22、23不限于上述结构材料，此外，也可以是根据需要省略绝缘膜22、23中的任意一方。

在这样的基板2的绝缘膜23上，配置有进行了构图的导体层31。该导体层31具有导电性，例如通过在单晶硅、多晶硅(多结晶硅)或非晶硅中掺杂(扩散或注入)磷、硼等杂质来构成。此外，虽然没有图示，但导体层31以具有第1部分和第2部分的方式进行构图，其中，第1部分构成与振动元件5电连接的布线，第2部分与该第1部分离开且电绝缘。

此外，在导体层31上配置有绝缘层32。该绝缘层32例如为硅氧化膜。此外，该绝缘层32也可以省略。

-振动元件5-

如图2所示，振动元件5具有：配置在基板2的绝缘膜23上的1对下部电极51、52；以及支承于下部电极52的上部电极53。

下部电极51、52分别呈沿着基板2的板状或片状，且彼此分离地配置。此外，虽然没有图示，但下部电极51、52分别与上述导体层31具有的布线电连接。此处，下部电极51构成“固定电极”。此外，下部电极52可以省略。在该情况下，上部电极53可以直接固定于绝缘膜23。

上部电极53具有：与下部电极51以隔开间隔的方式相对的板状或片状的可动部531；固定于下部电极52的固定部532；以及连结可动部531与固定部532的连结部533。该上部电极53与上述下部电极52电连接。此处，上部电极53构成“可动电极”。

这样的下部电极51、52以及上部电极53分别通过在单晶硅、多晶硅(多结晶硅)或非晶硅中掺杂(扩散或注入)磷、硼等杂质来构成，具有导电性。

此外，下部电极51、52的膜厚各自没有特别限定，例如可以为0.1μm以上且1.0μm以下。此外，上部电极53的膜厚没有特别限定，例如可以为0.1μm以上且1.0μm以下。

在这样的振动元件5具有的上部电极53(可动电极)，配置有多个加强部541以及多个加强部542。这些加强部541、542具有加强上部电极53的功能。由此，能够减少上部电极53的不需要的振动，能够调整上部电极53的共振频率，使MEMS结构体1的频率特性变得优异。此外，关于加强部541、542，将在后面详细记述。

-层叠结构体6-

层叠结构体6以分隔出收纳振动元件5的空腔部S的方式形成。该层叠结构体6具有：层间绝缘膜61，其在俯视时，以包围振动元件5的方式形成在基板2上；布线层62，其在层间绝缘膜61上形成；层间绝缘膜63，其在布线层62以及层间绝缘膜61上形成；布线层64，其在层间绝缘膜63上形成，且具有形成有多个细孔642(开孔)的覆盖层641；表面保护膜65，其在布线层64以及层间绝缘膜63上形成；以及密封层66，其设置在覆盖层641上。

层间绝缘膜61、63例如分别为硅氧化膜。此外，布线层62、64以及密封层66分别由铝等金属构成。此外，表面保护膜65例如为硅氮化膜。

此外，半导体基板21上及其上方，除了上述结构以外，还可以设置半导体电路。该半导体电路具有MOS晶体管等有源元件，此外，具有根据需要而形成的电容器、电感器、电阻、二极管、布线(包含与下部电极51连接的布线和与上部电极53连接的布线、布线层62、64)等电路要素。此外，虽然没有图示，但在布线层62与绝缘膜23之间，以连接空腔部S的内外的方式配置有与上述振动元件5电连接的布线，布线层62以与该布线分离的方式形成。

由基板2和层叠结构体6分隔出的空腔部S作为收纳振动元件5的收纳部而发挥作用。此外，空腔部S为密闭的空间。在本实施方式中，空腔部S为真空状态(300Pa以下)。由此，能够使振动元件5的振动特性变得优异。不过，空腔部S也可以不是真空状态，也可以是大气压、气压比大气压低的减压状态，或者气压比大气压高的加压状态。此外，也可以在空腔部S中封入氮气、稀有气体等惰性气体。

以上，对MEMS结构体1的结构进行简单说明。

在这样构成的MEMS结构体1中，在下部电极51与上部电极53之间施加周期性变化的电压，由此，可动部531朝与下部电极51接近的方向和分离的方向交替地移位而弯曲振动。这样，MEMS结构体1能够作为如下静电驱动型的振子来使用：在下部电极51与可动部531之间产生周期性变化的电场，使可动部531振动。

这样的MEMS结构体1例如可以通过与振荡电路(驱动电路)组合而作为取出规定频率的信号的振荡器来使用。而且，该振荡电路可以作为半导体电路设置在基板2上。此外，MEMS结构体1也可以应用于陀螺仪传感器、压力传感器、加速度传感器、倾斜传感器等各种传感器。

(加强部)

此处，对加强部541、542进行详细记述。

如图2所示，在振动元件5的上部电极53，配置有多个(在本实施方式中为两个)的加强部541以及多个(在本实施方式中为3个)的加强部542。在本实施方式中，这些加强部541、542分别在上部电极53的厚度方向上贯通。

尤其是，各加强部541以及各加强部542分别以沿着板状的可动部531扩展的方向延伸的方式配置于上部电极53。

具体而言，多个加强部541配置在可动部531的自由端侧的部分，其中，该可动部531以悬臂方式支承于固定部532。而且，在从下部电极51和可动部531排列的方向观察时，(以下也称作“俯视时”)，多个加强部541沿着连接可动部531的固定端与自由端的方向(以下也称作“长度方向”)排列。此外，在俯视时，多个加强部541分别沿着与可动部531的固定端和自由端排列的方向垂直的方向(以下也称作“宽度方向”)延伸。

多个加强部542分别以连接可动部531与固定部532的方式相对于由多个加强部541构成的组被配置在固定部532侧。而且，多个加强部542在俯视时，以沿着可动部531的宽度方向的方式排列。此外，多个加强部542分别沿着可动部531的长度方向延伸。

而且，这样配置的加强部541、542分别由杨氏模量比上部电极53大的材料构成。

这样的加强部541、542具有加强上部电极53的功能。由此，能够提高上部电极53的刚性。因此，能够使可动部531的不需要的振动模式的频率远离基本振动模式(标准的振动模式)的频率，能够调整可动部531的频率。其结果是，能够提供具有优异的频率特性的MEMS结构体1。

此处，加强部541沿着可动部531的宽度方向延伸，因此，能够减轻可动部531的绕沿着长度方向的轴线的扭曲，能够有效地使可动部531的寄生振动模式的频率远离基本振动模式的频率。此外，在本实施方式中，加强部541配置在可动部531的自由端侧的部分，因此，加强部541的质量给该振动系统的质量带来的影响较大。因此，通过增大加强部541的质量，能够有效地降低该振动系统的共振频率，减小可动部531的长度方向的尺寸。

此外，加强部542沿着可动部531与固定部532排列的方向延伸，其中，固定部532与可动部531相连且相对于基板2被固定，因此，能够提高容许输入电压，提高包含以悬臂方式支承于固定部532的可动部531在内的振动系统的弹性常数(可动部531的弹力)，提高基本振动模式的频率，降低上部电极53对下部电极51的粘连(sticking)。

此外，加强部542以连接可动部531与固定部532的方式进行配置。因此，能够有效地提高包含以悬臂方式支承于固定部532的可动部531在内的振动系统的弹性常数。这是由于，越是靠近可动部531的固定部532的部分，则越有助于该振动系统的弹性。此外，在本实施方式中，加强部542的固定部532侧的端部与下部电极52接触。由此，加强部542与下部电极52牢固接合，能够使固定部532稳定地固定于下部电极52。其结果是，能够提高MEMS结构体1的可靠性。

此外，加强部541、542在上部电极53的厚度方向上贯通，因此，如后面详细记述的那样，能够使用半导体制造工艺或与其近似的处理，简单且高精度在上部电极53形成加强部541、542。此外，加强部541、542具有在上部电极53的厚度方向的一侧和另一侧分别存在的部分。因此，能够防止或减轻因加强部541、542与上部电极53的热膨胀系数差而使上部电极53挠曲的情况。

这样的加强部541的长度没有特别限定，相对于可动部531的宽度，优选为0.6以上且1以下的范围内，更优选为0.7以上且0.9以下的范围内。由此，能够有效地使可动部531的寄生振动模式的频率远离基本振动模式的频率。

此外，加强部542的长度没有特别限定，相对于可动部531的长度，优选为0.1以上且1.5以下的范围内。由此，既能够防止加强部542变得过大，又能够将加强部542配置为连接可动部531与固定部532。

此外，加强部541、542的宽度分别没有特别限定，例如，相对于可动部531的厚度，优选为0.1以上且3以下的范围内。由此，既能够容易地形成加强部541、542，又能够使可动部531的振动特性优异。

此外，在图示中，加强部541、542的各自的宽度在上部电极53的厚度方向的整个区域中是固定的，但也可以具有宽度不同的部分。例如也可以是，加强部541、542的各自的宽度从上部电极53的一个面侧朝向另一个面侧连续或阶段性地扩大。

此外，在图示中，加强部541、542的厚度与上部电极53的厚度相同，但也可以小于或大于上部电极53的厚度，在大于上部电极53的厚度的情况下，加强部541、542的一部分从上部电极53的两面中任意一个面突出。在加强部541、542的一部分从上部电极53的下部电极51一侧的面突出的情况下，该突出的部分发挥防止上部电极53对下部电极51的固定(粘连)的功能。

此外，作为构成加强部541、542的材料，只要杨氏模量比构成上部电极53的材料(例如硅)大，则没有特别限定，例如，可以使用金属、陶瓷等，但优选使用金属。由此，能够使上部电极53的导电性变得优异，使上部电极53的电特性变得优异。此外，能够通过成膜，简单且高精度形成加强部541、542。此外，上部电极53通常是使用硅形成的，而多数金属的比重大于硅。因此，通过利用金属(比重比构成上部电极53的材料大的材料)构成加强部541、542，能够增大包含可动部531的振动系统的质量，实现可动部531的小型化，实现该振动系统的低频率化。

作为加强部541、542的结构材料而使用的金属没有特别限定，例如，可举出金、铂、铱、铜、镍、钨、钽或包含它们中的至少1种的合金等，但优选使用钨或钨合金。钨的硬度(杨氏模量)极高。因此，利用加强部，能够有效地(高效地)加强上部电极。此外，钨容易成膜，与半导体制造工艺的亲和性也高。

(MEMS结构体的制造方法)

接下来，对MEMS结构体1的制造方法进行简单说明。

图3是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(固定电极形成工序)的图，图4是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(可动电极形成工序)的图，图5是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(腔体形成工序)的图。以下，基于这些图说明。

[振动元件形成工序]

-准备基板的工序-

首先，如图3的(a)所示，准备半导体基板21(硅基板)。

此外，当在半导体基板21上及其上方形成半导体电路的情况下，在半导体基板21的上表面中的不形成绝缘膜22以及绝缘膜23的部分，通过离子掺杂形成半导体电路的MOS晶体管的源极以及漏极。

接下来，如图3的(b)所示，在半导体基板21的上表面形成绝缘膜22(硅氧化膜)。

绝缘膜22(硅氧化膜)的形成方法没有特别限定，例如可以使用热氧化法(包括LOCOS法、STI法)、溅射法、CVD法等。此外，绝缘膜22可根据需要进行构图，例如，当在半导体基板21的上表面或其上方形成半导体电路的情况下，以使半导体基板21的上表面的一部分露出的方式，对绝缘膜22进行构图。

然后，如图3的(c)所示，在绝缘膜22上形成绝缘膜23(硅氮化膜)。

作为绝缘膜23(硅氮化膜)的形成方法，没有特别限定，例如，可以使用溅射法、CVD法等。此外，绝缘膜23可根据需要进行构图，例如，当在半导体基板21的上表面或其上方形成半导体电路的情况下，以使半导体基板21的上表面的一部分露出的方式对绝缘膜23进行构图。

-形成固定电极形成用膜的工序-

接下来，如图3的(d)所示，在绝缘膜23上形成用于形成导体层31以及下部电极51、52的导体膜71(固定电极形成用膜)。

具体而言，例如，在绝缘膜23上，利用溅射法、CVD法等形成由多晶硅或非晶硅构成的硅膜，然后在该硅膜中掺杂磷等杂质，由此形成导体膜71。此外，根据绝缘膜23的结构，也可以在外延生长出的硅膜中掺杂磷等杂质，由此形成导体膜71。

接下来，如图3的(e)所示，对导体膜71进行构图，形成导体层31以及下部电极51、52。

具体而言，例如，在导体膜71上涂布光致抗蚀剂，按照导体层31以及下部电极51、52的形状(俯视时形状)进行构图，形成光致抗蚀剂膜。而且，使用该光致抗蚀剂膜作为掩模，对导体膜71进行蚀刻，然后去除光致抗蚀剂膜。由此，形成导体层31以及下部电极51、52。

此外，半导体基板21的上表面或其上方形成半导体电路的情况下，例如，与下部电极51、52等的构图同时地，对导体膜71进行构图，形成半导体电路的MOS晶体管的栅极电极。

-形成牺牲层的工序-

接下来，如图4的(a)所示，在下部电极51上，形成牺牲层72。在本实施方式中，在下部电极52上的一部分(形成固定部532的部分)以外的整个区域，形成牺牲层72。在该牺牲层72上，与形成固定部532的部分对应地形成开口721。

在本实施方式中，牺牲层72为硅氧化膜，在后述的工序中，将一部分去除，剩余部分成为绝缘层32。此外，在省略绝缘层32的情况下，也可以使牺牲层72形成为仅覆盖下部电极51。此外，牺牲层72也可以是由PSG(磷掺杂玻璃)等构成。

此外，牺牲层72的形成方法没有特别限定，例如，可以使用溅射法或CVD法等。

-形成可动电极形成用膜的工序-

接下来，如图4的(b)所示，在开口721内以及牺牲层72上，形成用于形成上部电极53的导体膜73(可动电极形成用膜)。

具体而言，例如，在开口721内以及牺牲层72上，利用溅射法、CVD法等沉积多晶硅或非晶硅，在形成硅膜后，在该硅膜中掺杂磷等杂质，由此形成导体膜73。此外，根据牺牲层72的结构，也可以在外延生长出的硅膜中掺杂磷等杂质，由此形成导体膜73。此外，硅膜也可以利用回蚀或CMP(chemicalmechanicalpolishing：化学机械抛光)等进行平坦化。

-形成加强部的工序-

接下来，如图4的(c)所示，在导体膜73中形成贯通孔731、732。

贯通孔731、732的形成方法没有特别限定，例如可以使用干式蚀刻。此外，在进行干式蚀刻时，可以使用利用光刻得到的抗蚀剂膜作为掩模。

接下来，如图4的(d)所示，在贯通孔731、732内填充金属，形成加强部541、542。

具体而言，例如，在贯通孔731、732内以及导体膜73上，利用溅射法、CVD法等沉积钨等金属形成金属膜，然后对该金属膜进行回蚀或CMP等，由此将贯通孔731、732内以外的不需要部分去除，而仅在贯通孔731、732内残留金属。由此，能够形成加强部541、542。此外，在形成金属膜时，可以分为多次使金属沉积，在该情况下，在第1次或第2次的金属的沉积中，作为金属，可以使用钛及氮化钛等来形成胶层。

接下来，如图4的(e)所示，对导体膜73进行构图，形成上部电极53。

具体而言，例如，在导体膜73上涂布光致抗蚀剂，按上部电极53的形状(俯视时形状)进行构图，形成光致抗蚀剂膜。进而，使用该光致抗蚀剂膜作为掩模，对导体膜73进行蚀刻，然后去除光致抗蚀剂膜。由此，形成上部电极53。

如上所述，形成具有下部电极51、52以及上部电极53的振动元件5。

[腔体形成工序]

如图5的(a)所示，在振动元件5以及牺牲层72的上侧，形成层间绝缘膜74、75、布线层62、64以及表面保护膜65。

具体而言，例如，在振动元件5以及牺牲层72上，利用溅射法、CVD法等形成硅氧化膜，对该硅氧化膜进行蚀刻来进行构图，由此，形成呈与布线层62对应的形状且形成有贯通孔的层间绝缘膜74。进而，以填充层间绝缘膜74的贯通孔的方式，在层间绝缘膜74上，利用溅射法、CVD法等形成由铝的构成的膜，对该膜进行蚀刻来进行构图(去不需要部分)，由此形成布线层62。

然后，在与层间绝缘膜74同样地形成层间绝缘膜75后，与布线层62同样地形成布线层64。此外，在形成布线层64后，利用溅射法、CVD法等，形成作为硅氧化膜、硅氮化膜、聚酰亚胺膜、环氧树脂等的表面保护膜65。

此外，这样的层间绝缘膜与布线层的层叠结构可由通常的CMOS处理形成，其层叠数可根据需要适当设定。即，根据需要，有时可隔着层间绝缘膜而层叠更多布线层。此外，当在半导体基板21的上表面或其上方形成半导体电路的情况下，例如与布线层62、64的形成同时地，形成与半导体电路的MOS晶体管的栅极电极等电连接的布线层。

-对牺牲层进行蚀刻的工序-

接下来，如图5的(b)所示，去除牺牲层72以及层间绝缘膜74、75的一部分，由此形成空腔部S以及层间绝缘膜61、63。

具体而言，利用通过覆盖层641中形成的多个细孔642的蚀刻，去除位于振动元件5的周围及下部电极51与可动部531之间的牺牲层72以及层间绝缘膜74、75。由此，形成收纳振动元件5的空腔部S，并且，在下部电极51与可动部531之间形成空隙，成为可驱动振动元件5的状态。

此处，关于层间绝缘膜74、75以及牺牲层72的去除(释放(リリース)工序)，例如可以利用湿法蚀刻或干式蚀刻来进行，在湿法蚀刻中，从多个细孔642提供作为蚀刻液的氟酸、缓冲氟酸等，在干式蚀刻中，从多个细孔642提供氟化氢酸气体等作为蚀刻气体。此时，绝缘膜23以及布线层62、64具有针对在释放工序中实施的蚀刻的耐性，作为所谓的蚀刻停止层而发挥作用。此外，在蚀刻之前，可以根据需要，在包含作为蚀刻对象的部分的结构体的外表面利用光致抗蚀剂等形成保护膜。

接下来，如图5的(c)所示，在覆盖层641上，形成密封层66。

具体而言，例如，利用溅射法、CVD法等，形成由硅氧化膜、硅氮化膜、AL、Cu、W、Ti、TiN等金属膜等构成的密封层66，将各细孔642密封。

通过以上那样的工序，能够制造出MEMS结构体1。

＜第2实施方式＞

接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。

图6是示出本发明的第2实施方式的MEMS结构体具有的振动元件的图，其中，图6的(a)是剖视图，图6的(b)是俯视图。

以下，对本发明的第2实施方式进行说明，与以上述实施方式的不同点为中心进行说明，对相同事项省略其说明。

第2实施方式除了加强部的结构不同以外，与上述第1实施方式相同。

图6所示的MEMS结构体1A具有振动元件5A。振动元件5A具有1对下部电极51、52和支承于下部电极52的上部电极53A。而且，上部电极53A(可动电极)具有：与下部电极51以隔开间隔的方式相对的可动部531A；设置在下部电极52上的固定部532A；以及连结可动部531A与固定部532A的连结部533A。

如图6的(a)所示，在上部电极53A的两面，分别配置有多个加强部541A以及多个加强部542A。由此，能够在上部电极53A的厚度方向上对称配置加强部541A、542A。因此，能够防止或减轻因加强部541A、542A与上部电极53A的热膨胀系数差而使上部电极53A挠曲的情况。此外，配置加强部541A、542A，使得上部电极53A的一个面与另一个面的应力抵消。此外，根据需要，可利用激光等去除加强部541A、542A的一部分，由此，能够比较简单地调整包含可动部531A的振动系统的共振频率。即，加强部541A、542A(尤其是，与下部电极51相反一侧的加强部541A、542A)可以作为调整该振动系统的共振频率的调整部来使用。

在本实施方式中，配置在上部电极53A的一个面侧的加强部541A、542A与配置在上部电极53A的另一个面侧的加强部541A、542A关于上部电极53A对称地配置。此外，加强部541A、542A的配置也可以关于上部电极53A不对称。

通过这样的加强部541A、542A，也能够加强上部电极53A，提高上部电极53A的刚性。

＜第3实施方式＞

接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。

图7是示出本发明的第3实施方式的MEMS结构体具有的振动元件的图，其中，图7的(a)是剖视图，图7的(b)是俯视图。

以下，对本发明的第3实施方式进行说明，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对相同事项省略其说明。

第3实施方式除了可动电极以及固定电极的数量不同以外，与上述第1实施方式相同。

图7所示的MEMS结构体1B具有振动元件5B。振动元件5B具有4个下部电极51、下部电极52B以及支承于下部电极52B的上部电极53B。

4个下部电极51(固定电极)由两个下部电极51a、51b和两个下部电极51c、51d构成，其中，两个下部电极51a、51b在俯视时隔着下部电极52B，沿着第1方向(图7的(b)中的左右方向)排列，两个下部电极51c、51d隔着下部电极52B，沿着与第1方向垂直的第2方向(图7的(b)中的上下方向)排列。此外，4个下部电极51在俯视时分别与下部电极52B分离地配置。

两个下部电极51a、51b经由未图示的布线彼此电连接，且构成为彼此为相同电位。同样，两个下部电极51c、51d经由未图示的布线彼此电连接，且构成为彼此为相同电位。

上部电极53B(可动电极)具有4个可动部531B、固定于下部电极52B的固定部532B以及连结各可动部531B与固定部532B的连结部533B。

4个可动部531B与上述4个下部电极51对应地设置，各可动部531B与对应的下部电极51以隔开间隔的方式相对。即，4个可动部531B由两个可动部531a、531b和两个可动部531c、531d构成，其中，两个可动部531a、531b隔着固定部532B，沿着第1方向(图7的(b)中的左右方向)排列，两个可动部531c、531d隔着固定部532B，沿着与第1方向垂直的第2方向(图7的(b)中的上下方向)排列。

在这样的上部电极53B的各可动部531B，配置有多个加强部541以及多个加强部542B、543。

在这样构成的MEMS结构体1B中，在下部电极51a、51b和上部电极53B之间施加周期性变化的第1电压(交变电压)，并且，在下部电极51c、51d和上部电极53B之间施加第2电压，该第2电压相比第1电压，除了相位偏移180°以外，与第1电压相同。

这样，可动部531a、531b朝与下部电极51a、51b接近的方向和分离的方向交替地移位而弯曲振动，并且，以与可动部531a、531b反相的方式，可动部531c、531d朝与下部电极51c、51d接近的方向和分离的方向交替地移位而弯曲振动。即，可动部531a、531b在朝与下部电极51a、51b接近的方向移位时，可动部531c、531d朝与下部电极51c、51d分离的方向移位，另一方面，在可动部531a、531b朝与下部电极51a、51b分离的方向移位时，可动部531c、531d朝与下部电极51c、51d接近的方向移位。

这样，通过使可动部531a、531b与可动部531c、531d以反相方式振动，能够使从可动部531a、531b传到固定部532B振动与从可动部531c、531d传到固定部532B的振动相互抵消。其结果是，能够减少这些振动经由固定部532B泄漏到外部的所谓振动泄漏，能够提高MEMS结构体1B的振动效率。这样，在MEMS结构体1B中，可动部531B的数量为多个，由此，能够减轻从可动部531B向外部的振动泄漏。

＜第4实施方式＞

接下来，对本发明的第4实施方式进行说明。

图8是示出本发明的MEMS结构体的第4实施方式的剖视图。

以下，对本发明的第4实施方式进行说明，与以上述实施方式的不同点为中心进行说明，对相同事项省略其说明。

第4实施方式除了具有隔膜部的以外，与上述第1实施方式相同。

图8所示的MEMS结构体1C构成为能够检测压力。该MEMS结构体1C在第1实施方式的MEMS结构体1的基础上，具备具有隔膜部20的基板2C来替代基板2。

基板2C具有：半导体基板21C；设置在半导体基板21C的一个面的绝缘膜22；以及设置在绝缘膜22上的绝缘膜23。

在该基板2C设置有隔膜部20，该隔膜部20比周围的部分薄，会因受压而挠曲变形。隔膜部20是通过在半导体基板21C的下表面设置有底的凹部211而形成的。这样的隔膜部20的下表面成为受压面213。此外，凹部211可利用蚀刻来形成。

在本实施方式的基板2C中，凹部211不贯通半导体基板21C，膈膜部20由半导体基板21C的薄壁部分212、绝缘膜22以及绝缘膜23这3层构成。

在这样的膈膜部20的与受压面213相反一侧的面上设置有振动元件5。在本实施方式中，振动元件5在俯视时配置在膈膜部20的中央部。

此外，收纳振动元件5的空腔部S作为压力基准室而发挥作用，该压力基准室形成MEMS结构体1C检测压力的基准值。通过将空腔部S设为真空状态，可以使用MEMS结构体1C作为以真空状态为基准来检测压力的“绝对压传感器”，其方便性提高。

在这样的结构的MEMS结构体1C中，当在受压面213施加压力时，膈膜部20朝空腔部S侧挠曲变形。随着该变形，上部电极53的可动部531与下部电极51之间的间隙(分离距离)变化。

在上部电极53的可动部531与下部电极51之间的间隙变化时，由下部电极51以及上部电极53构成的振动系统的共振频率变化，因此，根据该共振频率的变化，能够求出在受压面213受到的压力的大小(绝对压)。

2.电子设备

接下来，基于图9～图11，对应用了本发明的振动片的电子设备(本发明的电子设备)进行详细说明。

图9是示出作为本发明的电子设备的第1例的移动型(或笔记本)的个人计算机的结构的立体图。在该图中，个人计算机1100由具有键盘1102的主体部1104和具有显示部2000的显示单元1106构成，显示单元1106经由铰接结构部以能够转动的方式支承于主体部1104。在这样的个人计算机1100中，内置有MEMS结构体1(振荡器)。

图10是示出作为本发明的电子设备的第2例的便携电话(也包括PHS)的结构的立体图。在该图中，便携电话1200具有多个操作按钮1202、接听口1204以及通话口1206，在操作按钮1202与接听口1204之间，配置有显示部2000。在这样的便携电话1200中，内置有MEMS结构体1(振荡器)。

图11是示出作为本发明的电子设备的第3例的数字照相机的结构的立体图。此外，在该图中，还简易地示出了与外部设备的连接。此处，通常的照相机利用被摄体的光像而使银盐摄影胶卷感光，与此相对，数字照相机1300利用CCD(ChargeCoupledDevice：电荷耦合器件)等摄像元件，对被摄体的光像进行光电转换，生成摄像信号(图像信号)。

在数字照相机1300中的壳体(体)1302的背面设置有显示部，构成为基于CCD的摄像信号进行显示，显示部作为将被摄体显示为电子图像的取景器而发挥作用。此外，在壳体1302的正面侧(图中背面侧)，设置有包含光学透镜(摄像光学系统)及CCD等的受光单元1304。

在摄影者确认显示部中显示的被摄体像并按下快门按钮1306时，该时刻的CCD的摄像信号被传送/保存到存储器1308。此外，在该数字照相机1300中，在壳体1302的侧面，设置有视频信号输出端子1312和数据通信用的输入/输出端子1314。而且，如图所示，根据需要，分别使视频信号输出端子1312与电视监视器1430连接，使数据通信用的输入/输出端子1314与个人计算机1440连接。此外构成为，通过规定的操作，将存储器1308中保存的摄像信号输出到电视监视器1430或个人计算机1440。在这样的数字照相机1300中，内置有MEMS结构体1(振荡器)。

以上说明那样的电子设备具有优异的可靠性。

此外，具有本发明的振动片的电子设备除了可以应用于图9的个人计算机(移动型个人计算机)、图10的便携电话、图11的数字照相机以外，例如还可以应用于喷射式喷出装置(例如喷墨打印机)、笔记本计算机型个人计算机、电视机、摄像机、录像机、汽车导航装置、寻呼器、电子记事本(也包含带通信功能的)、电子词典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、电视电话、防盗用视频监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、计量仪器类(例如车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器等。

3.移动体

图12是示出作为本发明的移动体的一例的汽车的结构的立体图。

在该图中，移动体1500具有车体1501和4个车轮1502，并构成为利用车体1501中设置的未图示的动力源(发动机)使车轮1502旋转。在这样的移动体1500中，内置有MEMS结构体1(振荡器)。

以上说明那样的移动体具有优异的可靠性。此外，本发明的移动体不限于汽车，例如也可以应用于飞机、船舶、摩托车等各种移动体。

以上，基于图示的各实施方式对本发明的MEMS结构体、电子设备以及移动体进行了说明，但本发明不限于这些，各部分的结构可以置换为具有相同功能的任意结构。此外，也可以附加其它任意结构物。

例如，在本实施方式中，加强部541的数量为2个，且加强部542的数量为3个，但不限于此，加强部541的数量也可以为1或3个以上，加强部542的数量也可以是为1个、2个或4个以上。

此外，在本实施方式中，多个加强部541的长度形成为彼此相等，并且，多个加强部542的长度形成为彼此相等，但多个加强部541的长度也可以彼此不同，多个加强部542的长度也可以彼此不同。

此外，在本实施方式中，各加强部541、542呈直线地延伸的形状，但各加强部541、542的形状不限于此，例如也可以是，至少1个加强部541具有折曲或弯曲的部分。

此外，在本实施方式中，加强部541与加强部542相互分离地配置，但加强部541与加强部542也可以一体地形成。例如，加强部也可以由具有在可动部531的长度方向上延伸的部分和在宽度方向上延伸的部分的1个结构体构成。

此外，在上述实施方式中，对固定电极的俯视时的面积大于可动电极的可动部的面积的情况进行了说明，但固定电极的俯视时的面积也可以与可动电极的可动部的面积相同，或小于可动电极的可动部的面积。

此外，在上述实施方式中，对以悬臂方式支承振动元件的可动部的结构进行了说明，但不限于此，也可以对可动部进行两端固定。此外，固定部以及连结部的数量分别可以是多个。此外，连结可动部与固定部的连结部可以呈梁那样的长条形状，可动部的振动模式不仅限于上述实施方式那样的弯曲振动，通过适当变更可动部以及连结部的形状、作用于可动部的驱动力的方向等，可实现各种振动模式。

此外，在上述实施方式中，以设置有在可动部的长度方向上延伸的加强部和在可动部的宽度方向上延伸的加强部这双方情况为例进行了说明，但也可以省略沿着某一个的方向延伸的加强部。

此外，加强部也可以具有沿着相对于可动部的长度方向或宽度方向倾斜的方向延伸的部分，此外，也可以呈沿着可动部的板面的片状。

此外，在上述实施方式中，以利用成膜来形成固定电极以及可动电极的情况为例进行了说明，但不限于此，例如，也可以通过对基板进行蚀刻来形成固定电极或可动电极。

Claims (11)

1.一种MEMS结构体，其特征在于，具有：

基板；

固定电极，其配置在所述基板的上方；

可动电极，其具有与所述固定电极分离地相对配置的可动部；以及

加强部，其以沿着所述可动部扩展的方向延伸的方式配置于所述可动电极，该加强部包含杨氏模量比所述可动电极大的材料。

2.根据权利要求1所述的MEMS结构体，其中，

所述加强部具有沿着所述可动部的宽度方向延伸的部分。

3.根据权利要求1所述的MEMS结构体，其中，

所述可动电极具有固定部，该固定部与所述可动部相连，且相对于所述基板被固定，

所述加强部具有沿着所述可动部和所述固定部在俯视时的排列方向延伸的部分。

4.根据权利要求1所述的MEMS结构体，其中，

所述可动电极具有固定部，该固定部与所述可动部相连，且固定在所述基板上，

所述加强部具有以连接所述可动部和所述固定部的方式配置的部分。

5.根据权利要求1所述的MEMS结构体，其中，

所述加强部包含金属。

6.根据权利要求5所述的MEMS结构体，其中，

所述金属包含钨。

7.根据权利要求1所述的MEMS结构体，其中，

所述加强部在所述可动电极的厚度方向上贯通。

8.根据权利要求1所述的MEMS结构体，其中，

所述加强部分别配置在所述可动电极的两面。

9.根据权利要求1所述的MEMS结构体，其中，

所述可动部的数量为多个。

10.一种电子设备，其特征在于，其具有权利要求1所述的MEMS结构体。

11.一种移动体，其特征在于，其具有权利要求1所述的MEMS结构体。