CN1580861A - Mems器件及其制造方法以及mems组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在对电极和可动基板进行布线时容易进行引线接合的MEMS器件、不损伤该MEMS器件的驱动部分等而进行切割的制造方法、以及装有该MEMS器件的MEMS组件。包括设置电极(2)的第1基材(1)、至少具有可动部(3a)和外周支撑部(3b)的可动基板(3)、和具有凹部(6)的第2基材(5)，通过接合第1基材(1)、可动基板(3)以及第2基材(5)，形成使凹部(6)为其一部分的空间部(7)，通过在电极(2)和可动部(3a)之间施加电压，可动部(3a)在空间部(7)的内部动作，其中上述可动部(3a)上的电压经由外周支撑部(3b)而施加，并且，第1基材(1)的一部分比第2基材(5)的侧面更向外侧突出。

Description

MEMS器件及其制造方法以及MEMS组件
技术领域
本发明涉及MEMS(Micro Electro Mechanical Systems、微型电子机械系统)器件及其制造方法以及MEMS组件，尤其是涉及在对电极等进行布线时容易进行引线接合的MEMS器件、不损伤该MEMS器件的驱动部分等而进行切割(dicing)的制造方法、以及装有该MEMS器件的MEMS组件。
背景技术
在以前的半导体器件的制造方法中，通过利用金刚石锯切割(切断)而将在硅片上形成的半导体器件分别切出。该切割如下进行，即，将硅片粘贴在被称为切割片(dicing sheet)的粘结性的薄片上，一面在硅片上流淌水，一面利用金刚石锯切断。
在以前的MEMS器件的制造方法中，通过利用金刚石笔在形成有驱动部分(执行机构)等的硅片上划线，并沿着该线割断，从而从硅片切出构成MEMS器件的硅基板。
而且，在以前的波长可变的法布里珀罗滤光器(MEMS器件之一)中，有以下结构的类型，即，在具有可动部的可动基板和处于其下方的硅基板之间施加电压，使可动部移动(例如参照专利文献1)。向该可动基板供给电压用的布线与可动部的微小的侧面连接在一起，而且向硅基板供给电压的布线与硅基板直接相连。
专利文献1：美国专利第6341039号说明书(图1)
但是，在一面直接在硅基板上流淌水一面进行切割的半导体器件的制造方法中，具有如下的问题，即，如果对于MEMS器件的制造也与此同样地进行切割，则会损伤在硅片等上形成的驱动部分(执行机构)或镜等，而且会被切屑污染。
而且，在通过利用金刚石笔在硅片上划线，并沿着该线切断，从而切出构成MEMS器件的硅基板的MEMS器件的制造方法中，在割断时会造成冲击，所以有驱动部分等会由于该机械冲击而破损等问题。而且也有由割断时产生的切屑而造成驱动部分的污染等问题。
而且，在以前的波长可变的法布里珀罗滤光器中(例如参照专利文献1)，因为向可动基板供给电压用的布线与可动基板的微小的侧面连接在一起，所以有引线接合困难的问题。而且，在代替处于可动基板的下方的硅基板而使用硼硅玻璃等、并另行设置电极的情况下，也有难于对向该电极供给电压用的布线进行引线接合的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在对电极或可动基板进行布线时容易进行引线接合的MEMS器件、不损伤该MEMS器件的驱动部分等而进行切割的制造方法、以及装有该MEMS器件的MEMS组件。
本发明的MEMS器件，包括设置电极的第1基材、至少具有可动部和外周支撑部的可动基板、和具有凹部的第2基材，通过接合第1基材、可动基板以及第2基材，形成使凹部为其一部分的空间部，通过在电极和可动部之间施加电压，可动部在空间部的内部动作，其中上述可动部上的电压经由外周支撑部而施加，并且，第1基材的一部分比第2基材的侧面更向外侧突出。
因为设置着电极的第1基材的一部分比具有凹部的第2基材的侧面更向外侧突出，所以通过使电极从第1基材的比第2基材的侧面更突出的部分露出，可以利用引线接合器进行引线接合。
而且，本发明的MEMS器件，其上述电极和外周支撑部的一部分比第2基材的侧面更向外侧突出。
因为电极的一部分比第2基材的侧面更向外侧突出，所以可以利用引线接合器进行引线结合。而且，因为外周支撑部的一部分也比第2基材的侧面更向外侧突出，所以可以利用引线接合器进行引线结合。
而且，本发明的MEMS器件，比第2基材的侧面更向外侧突出的电极具有与比第2基材的侧面更向外侧突出的外周支撑部不重叠的部分。
因为比第2基材的侧面更向外侧突出的电极具有与比第2基材的侧面更向外侧突出的外周支撑部不重叠的部分，所以可以对电极和外周支撑部双方进行引线接合。
而且，本发明的MEMS器件，光向可动部入射时，在该光的光路上没有电极。
在光向可动部入射时，如果该光和由金属等构成的电极相遇，则会产生反射或折射率的变化，故不理想。所以，在光的光路上不设置电极。
本发明的MEMS器件的制造方法，该MEMS器件包括设置电极的第1基材、至少具有可动部和外周支撑部的可动基板、和具有凹部的第2基材，通过接合第1基材、可动基板以及第2基材，形成使凹部为其一部分的空间部，通过在电极和可动部之间施加电压，可动部在空间部的内部动作，其中上述可动部上的电压经由外周支撑部而施加，并且，将构成第1基材的部件、构成可动基板的部件以及构成第2基材的部件接合后，以第1基材的一部分比第2基材的侧面更向外侧突出的方式，切断构成第1基材的部件和构成第2基材的部件。
以设置着电极的第1基材的一部分比具有凹部的第2基材的侧面更向外侧突出的方式切断构成第1基材的部件和构成第2基材的部件，使电极从第1基材的比第2基板的侧面更突出的部分露出，从而可以利用引线接合器进行引线接合。而且，因为在将构成第1基材的部件、构成可动基板的部件以及构成第2基材的部件接合后进行切断(切割)，从而切出MEMS器件，所以第2基材成为保护层，能够在进行切割时保护可动部等不与流淌的水接触。
而且，本发明的MEMS器件的制造方法，以比第2基材的侧面更向外侧突出的方式，形成电极和外周部的一部分。
因为以比第2基材的侧面更向外侧突出的方式形成电极的一部分，所以可以利用引线接合器进行引线接合。而且，因为也以比第2基材的侧面更向外侧突出的方式形成外周支撑部的一部分，所以可以利用引线接合器进行引线接合。
而且，本发明的MEMS器件的制造方法，以具有与比第2基材的侧面更向外侧突出的外周支撑部不重叠的部分的方式，形成比第2基材的侧面更向外侧突出的电极。
因为以具有与比第2基材的侧面更向外侧突出的外周支撑部不重叠的部分的方式，形成比第2基材的侧面更向外侧突出的电极，所以可以在电极和外周支撑部双方上进行引线接合。
而且，本发明的MEMS器件的制造方法，在接合构成第1基材的部件、构成可动基板的部件以及构成第2基材的部件、形成接合基板，并从该接合基板切出多个MEMS器件时，在接合基板的构成MEMS器件的部分之间，形成收容从第2基材的侧面突出的电极和外周支撑部的一部分的空隙。
因为在接合基板的构成MEMS器件的部分之间，形成收容从第2基材的侧面突出的电极和外周支撑部的一部分的空隙，所以如果用切割锯切断该空隙的部分，则电极和外周支撑部就漏出到外部，从而能够容易地进行布线。
而且，本发明的MEMS器件的制造方法，在收容在上述空隙中的电极上，设置比切断构成第1基材的部件时所使用的刀具的宽度宽的间隙，以使电极不与切断构成第1基材的部件时所使用的刀具接触。
因为如果在利用切割锯切断构成第1基材的部件和构成第2基材的部件的空隙部分时，同时切断电极，则会使导电性的切屑飞散，从而成为引起短路的原因。而且在电极由金等金属构成的情况下，还会有金属附着在切割锯上的问题。因此，在收容在空隙中的电极上，设置比切断构成第1基材的部件时所使用的刀具(切割锯)的宽度宽的间隙，使切断构成第1基材的部件时所使用的刀具不与电极接触。
而且，本发明的MEMS器件的制造方法，切断构成第1基材的部件所使用的刀具的宽度和切断构成第2基材的部件所使用的刀具的宽度不同。
如果增加切断构成第2基材所使用的刀具(切割锯)的宽度，减小切断构成第1基材所使用的刀具的宽度，则能够容易地切出第1基材的一部分比第2基材的侧面更向外侧突出的MEMS器件。
而且，本发明的MEMS器件的制造方法，切断构成第1基材的部件和构成第2基材的部件时，切断构成可动基板的部件。
如果在切断构成第1基材的部件或者构成第2基材的部件时，切断构成可动基板的部件，则能够容易地切出NENS器件。
而且，本发明的MEMS器件的制造方法，光向可动部入射时，该光不与电极相遇地形成电极。
在光向可动部入射时，如果该光和由金属等构成的电极相遇，则会产生反射或折射率的变化，故不理想。所以，使光不与电极相遇地形成电极。
本发明的MEMS组件，装有上述的任一种MEMS器件。
因为是装有上述的任一种MEMS器件的MEMS组件，所以可以容易地利用引线结合进行布线。
而且，本发明的MEMS组件，具有使光向可动部入射用的开口部。
通过在MEMS组件上设置用于使光向可动部入射的开口部，从而可以入射光。而且，如果在没有电极的部分形成该开口部，则能够使光没有反射等而向可动部入射。
附图说明
图1是表示实施方式1的MEMS器件的纵剖面图。
图2是图1所示的MEMS器件的俯视图。
图3是利用引线接合在MEMS器件上进行布线的图。
图4是表示实施方式2的MEMS器件的纵剖面图。
图5是表示实施方式3的MEMS器件的制造工序的图。
图中：1-第1基材，2-电极，2a-开口部，3-可动基板，3a-可动部，3b-外周支撑部，3c-铰链，4-绝缘膜，5-第2基材，6-凹部，7-空间部，8-侧面，10-粘结剂，11-MEMS组件，12-开口部，13-引线接合器，21-接合基板，22-切割片，23-第1部件，24-第2部件，25-第3部件，26-空隙，27-间隙，30-切割锯，31-切割锯。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的MEMS器件的纵剖面图。在本实施方式1中，以波长可变滤光器(也称为波长可变法布里珀罗滤光器)为MEMS器件的例子进行说明。图1所示的MEMS器件，在下部具有由硼硅玻璃等构成的第1基材1，在第1基材1的上面形成有由金铬合金等构成的电极2。在电极2的中央部设置着没有电极的开口部2a。在第1基材1的上方接合着由硅等构成的可动基板3，可动基板3由可动部3a、外周支撑部3b及铰链3c构成。可动部3a和外周支撑部3b通过1个或者多个铰链3c连接在一起。此外，第1基材1和可动基板3在外周支撑部3b的部分接合在一起，在外周支撑部3b和可动部3a的下面形成有绝缘膜4。在可动基板3的外周支撑部3b的上方，接合着由硼硅玻璃等构成的第2基材5。在第2基材5的下部设置着凹部6，在该凹部6和可动基板3的下部的空间形成有空间部7。第2基板5的最外周部分为侧面8，图1中表示了侧面8的上部向外侧突出而形成台阶状的结构。此外，第2基板5覆盖着空间部7整体，以封闭空间部7。
图2是图1所示的MEMS器件的俯视图。并且第2基材5的侧面8的最外部用虚线表示。图2中，第1基材1的左右的一部分比第2基材5的侧面8更向外侧突出。而且，电极2的一部分、外周支撑部3b的一部分也比第2基材5的侧面8更向外侧突出。此外，这里所谓的比第2基材5的侧面8向外侧突出，是指从侧面8的最外部的外侧突出。而且，比第2基材5的侧面8向外侧突出的电极2和比侧面8向外侧突出的外周支撑部3b具有不重叠的部分，在图2中，电极2处于向左右伸出的状态。此外，可动基板3在可动部3a的周围开有孔，处于借助铰链3c连接着可动部3a和外周支撑部3b的状态。而且，虽然在图2中表示了2个铰链3c，但是也可以为不同的数量。
在此，对图1和图2所示的MEMS器件的动作进行说明。在电极2和可动部3a之间施加着电压。施加在可动部3a上的电压经由外周支撑部3b和铰链3c供给。因此，通过施加在电极2和可动部3a之间的电压产生静电力，而使可动部3a上下变位。光从第1基材1的下侧入射，通过电极2的开口部2a、并透过可动部3a，进入凹部6，在设置于可动部3a的上面和第2基材5的凹部6侧的反射膜(未图示)之间反复反射。这时，不满足该2个反射膜之间的距离的干涉条件的波长的光急剧衰减，仅残留满足干涉条件的波长的光。然后，满足该干涉条件的光从第2基材5的上侧出射，从而能够仅使特定波长的光选择透过。
此外，可以通过可动部3a变位，选择透过的光的波长。
图3是利用引线接合在图1和图2所示的MEMS器件上进行布线时的图。MEMS器件利用粘结剂10接合在MEMS组件11上，在MEMS组件11上设置着开口部12。该开口部12以比电极2a稍宽的面积设置在电极的开口部2a的下部，能够向可动部3a入射光。在这种MEMS组件11上接合MEMS器件后，利用引线接合进行布线。引线接合，通过用导线连接外周支撑部3b的比第2基材5的侧面8更向外侧突出的部分、和设置在MEMS组件11上的电极来进行。这时，为了在外周支撑部3b的比侧面8更向外侧突出的部分安装导线而使用引线接合器13。引线接合器13是利用超声波和电压接合导线的装置，不从外周支撑部3b的正上方接触引线接合器13，就无法接合导线。由于外周支撑部3b具有比第2基材5的侧面8更向外侧突出的部分，所以如图3所示，可以利用引线接合器13容易地连接导线。同样在电极2上也连接导线，由于电极2具有比侧面8更向外侧突出的部分，而且该突出的部分具有与外周支撑部3b的比侧面8更向外侧突出的部分不重叠的部分，所以能够利用引线接合器13容易地连接导线。
此外，为了容易地利用引线接合器13进行引线接合，希望例如外周支撑部3b从侧面8突出5μm以上，电极2从侧面8突出10μm以上。
在本实施方式1中，设置有电极2的第1基材1的一部分比具有凹部6的第2基材5的侧面8更向外侧突出，电极2和外周支撑部3b的一部分比第2基材5的侧面8更向外侧突出，所以能够容易地利用引线接合器13进行引线接合。而且，比第2基材5的侧面8更向外侧突出的电极2具有与比第2基材5的侧面8更向外侧突出的外周支撑部3b不重叠的部分，所以能够在电极2和外周支撑部3b双方进行引线接合。
并且，由于在电极2上设置开口部2a、在光的光路上没有电极2，所以没有反射和折射率变化的问题。而且，由于在MEMS组件11上设置着开口部12，所以可以向可动部3a入射光。
在本实施方式1中，作为MEMS器件而举出了波长可变滤光器，但是本实施方式1的MEMS器件的构造也可以适用于具有第1基材1、电极2、可动基板3及第2基材5、凹部6等的其它MEMS器件。例如，在OADM(Optical Add Drop Multiplexer)中，具有如图2所示的可动基板3，使可动部3a以铰链3c为轴改变方向，进行光的开关。
而且，在本实施方式1中，虽然在电极2上设置着开口部2a，但在可动部3a的下部具有电极的一部分，不与光的光路重叠即可，不需要在第1基材1的上面全面地设置电极2。并且，也可以没有外周支撑部3b的绝缘膜4，这时使电极2和外周支撑部3b不接触即可。而且，如果电极2和外周支撑部3b的一部分具有比第2基材的侧面更向外侧突出的部分，且其具有不重叠的部分，则MEMS器件的构造不局限于图1和图2所示的构造。并且，在可动基板3上，也可以为可动部3a、外周支撑部3b及铰链3c以外的构成要素，这些部分可以由同一部件形成，也可以分开形成。而且，也可以仅在左侧或者右侧的单面使第1基材1的左右的一部分比第2基材5的侧面8更向外侧突出，使电极2的一部分、外周支撑部3b的一部分比第2基材5的侧面8更向外侧突出。以上的应用例和变形例，在以下所示的实施方式2的MEMS器件以及由实施方式3的制造方法所得到的MEMS器件中也同样。
实施方式2
图4是表示本发明的实施方式2的MEMS器件的纵剖面图。并且，图4所示的MEMS器件中，除去第2基材5的侧面8的形状之外，与图1所示的实施方式1的MEMS器件相同，采用相同的符号。
图4所示的MEMS器件中，第2基材5的侧面8的下部比上部向外侧突出，形成为台阶状。在图4中，电极2的一部分、外周支撑部3b的一部分也比第2基材5的侧面8更向外侧突出。并且，这里所谓的比第2基材5的侧面8向外侧突出，是指从侧面8的最外部的外侧突出。此外，也可以在侧面8上没有台阶，使侧面8笔直。
在本实施方式2中，由于第2基材5的侧面8的下部比上部向外侧突出而形成为台阶状，所以在利用图3所示的引线接合器13连接导线时，外周支撑部3b的比侧壁8更向外侧突出的部分的面积增大，与实施方式1相比较，可以更容易地进行引线接合。
实施方式3
图5是表示本发明的实施方式3的MEMS器件的制造方法、尤其是切割(切断)工序的图。图5中，表示了切割图1所示的实施方式1的构造的MEMS器件的工序。并且，对于与实施方式1相同的部分，采用相同的符号。
首先，准备将接合基板21和切割片22接合而成的部件(图5(a))。所谓接合基板21，是指将构成第1基材的第1部件23、构成第2基材5的第2部件24、以及构成可动基板3的第3部件25接合而成的部件，将预先加工成规定的形状的部件接合而制成。这时也形成电极2等。接合基板21的构成MEMS器件的部分之间设置着空隙26，处于收容从构成第2基材5的部分的侧面8突出的电极2和外周支撑部3b的状态。而且，收容在空隙26中的电极2，在构成各个MEMS器件的电极2的部分之间设置着间隙27。
此外，虽然在图5中对应每个MEMS器件分开接合着第3部件25，但是也可以接合连接在一起的第3部件25，在切断第1部件23或者第2部件24时一起切断。而且，虽然在图5中表示了从1个接合基板21切出2个MEMS器件的情况，但是在切出3个以上或者1个MEMS器件的情况下，也能够应用本实施方式3的切割方法。
然后，用宽度较宽的切割锯30切断第2部件24的间隙26的大致中央部分(图5(b))。这时，不切断第1部件23。而且，也与之同样地切断第2部件24的端部。
然后，使用比切断第2部件24的切割锯30宽度窄的切割锯31切断第1部件23以及切割片(图5(c))。这时，切断间隙27的部分。沿着用切割锯31切断的线、以比切割锯31宽的宽度设定间隙27，以使在切断第1部件23时切割锯31(刀具)不接触电极2。而且在必要时，也切断第1部件23的端部。这样，从接合基板21切出MEMS器件，最后取下切割片22，从而完成MEMS器件。
并且，图5(b)和图5(c)所示的切断至少在一个方向上进行即可，与图5的纸面平行的方向的切断，也可以用例如宽度窄的切割锯一次切出接合部件21和切割片22。而且间隙27的宽度，考虑到一般的切割锯的宽度，而希望以例如2μm以上的宽度设置。
在本实施方式3中，由于在接合第1部件23、第2部件24和第3部件25之后进行切断(切割)、切出MEMS器件，所以第2部件24称为保护层，能够保护可动部3a等，使之不与进行切割时的流淌的水接触。
而且，在接合基板21的构成MEMS器件的部分之间，形成收容从构成第2基材5的部分的侧面8突出的电极2和外周支撑部3b的一部分的空隙26，所以如果利用切割锯切断该空隙26的部分，电极2和外周支撑部3b就会露出到外部，能够容易地进行引线接合。
并且，在收容在空隙26中的电极2上，设置比切断第1部件23时所使用的切割锯31的宽度宽的间隙，在切断第1部件23时所使用的切割锯31不与之接触，所以不会由切屑飞散而导致短路，或者在切割锯31上附着金属。
而且，由于增加了切断第2部件24所使用的切割锯30的宽度，并减小了切断构成第1基材的部件所使用的切割锯31的宽度，所以能够容易地切出第1基材1的一部分比第2基材5的侧面更向外侧突出的MEMS器件。
并且，如果在切断第2部件24时，使用宽度窄的切割锯分两次切断，则能够切出与图5相同的构造的MEMS器件。而且在图5(b)中，适当地设定切割锯30的宽度，则能够切出在侧面8上没有台阶、侧面8笔直的状态的MEMS器件，和图4所示的侧面8的下部比上部向外侧突出而形成为台阶状的MEMS器件。
此外，虽然在本发明中表示了光学MEMS器件及其制造方法以及MEMS组件，但是如果是与本发明的实施方式相同的结构，则也能够在光学用途以外的MEMS器件及其制造方法以及MEMS组件中应用本发明。

Claims (14)

1.一种MEMS器件，包括设置电极的第1基材、至少具有可动部和外周支撑部的可动基板、和具有凹部的第2基材，通过接合上述第1基材、上述可动基板以及上述第2基材，形成使上述凹部为其一部分的空间部，通过在上述电极和上述可动部之间施加电压，上述可动部在上述空间部的内部动作，其中上述可动部上的电压经由上述外周支撑部而施加，其特征在于，
上述第1基材的一部分比上述第2基材的侧面更向外侧突出。
2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，上述电极和上述外周支撑部的一部分比上述第2基材的侧面更向外侧突出。
3.根据权利要求2所述的MEMS器件，其特征在于，比上述第2基材的侧面更向外侧突出的电极，具有与比上述第2基材的侧面更向外侧突出的外周支撑部不重叠的部分。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的MEMS器件，其特征在于，光向上述可动部入射时，在该光的光路上没有上述电极。
5.一种MEMS器件的制造方法，该MEMS器件包括设置电极的第1基材、至少具有可动部和外周支撑部的可动基板、和具有凹部的第2基材，通过接合上述第1基材、上述可动基板以及上述第2基材，形成使上述凹部为其一部分的空间部，通过在上述电极和上述可动部之间施加电压，上述可动部在上述空间部的内部动作，其中上述可动部上的电压经由上述外周支撑部而施加，其特征在于，
将构成上述第1基材的部件、构成上述可动基板的部件以及构成上述第2基材的部件接合后，以上述第1基材的一部分比上述第2基材的侧面更向外侧突出的方式，切断构成上述第1基材的部件和构成上述第2基材的部件。
6.根据权利要求5所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，以比上述第2基材的侧面更向外侧突出的方式，形成上述电极和上述外周支撑部的一部分。
7.根据权利要求6所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，以具有与比上述第2基材的侧面更向外侧突出的外周支撑部不重叠的部分的方式，形成比上述第2基材的侧面更向外侧突出的电极。
8.根据权利要求6或7所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，在接合构成上述第1基材的部件、构成上述可动基板的部件以及构成上述第2基材的部件、形成接合基板，并从该接合基板切出多个MEMS器件时，在上述接合基板的构成MEMS器件的部分之间，形成收容从上述第2基材的侧面突出的上述电极和上述外周支撑部的一部分的空隙。
9.根据权利要求8所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，在收容在上述空隙中的电极上，设置比切断构成上述第1基材的部件时所使用的刀具的宽度宽的间隙，以使电极不与切断构成上述第1基材的部件时所使用的刀具接触。
10.根据权利要求5～9中任一项所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，切断构成上述第1基材的部件所使用的刀具的宽度和切断构成上述第2基材的部件所使用的刀具的宽度不同。
11.根据权利要求5～10中任一项所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，切断构成上述第1基材的部件和构成上述第2基材的部件时，切断构成上述可动基板的部件。
12.根据权利要求5～11中任一项所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，光向上述可动部入射时使该光不与上述电极相遇地形成上述电极。
13.一种MEMS组件，其特征在于，装有权利要求1～4中任一项所述的MEMS器件。
14.根据权利要求13所述的MEMS组件，其特征在于，具有使光向上述可动部入射用的开口部。
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