JP2007216358A - Mems device and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small MEMS device and its manufacturing method simplified to manufacture the small MEMS device in a series of processes. <P>SOLUTION: A movable electrode 5 is formed on a CMOS element 23, and thereby area occupied by the MEMS device 1 on a surface of a substrate can be reduced as compared with a case where a movable electrode 5 is formed in a region separate from the CMOS element 23 to obtain the small MEMS device 1. Formation of the movable electrode 5 and formation of a bump 90 are simultaneously performed in a plating process. The MEMS device 1 therefore can be manufactured in the series of processes of a semiconductor manufacturing process and the manufacturing method can be simplified. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板とＭＥＭＳ構造体とを備えたＭＥＭＳデバイス、およびＭＥＭＳデバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a MEMS device including a semiconductor substrate and a MEMS structure, and a method for manufacturing the MEMS device.

半導体基板とＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）構造体とを備えたＭＥＭＳデバイスは、加速度センサー、映像デバイス等に利用され、その需要も伸びている。
半導体基板は、半導体素子、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を備えている。一方、ＭＥＭＳ構造体は、シリコン基板、ガリウム砒素基板等の基板を直接加工することによって形成されている。例えば、ガリウム砒素基板に直接形成されたＭＥＭＳ構造体を有するマイクロマシンスイッチが開示されている（特許文献１参照）。 A MEMS device including a semiconductor substrate and a MEMS (Micro Electro Mechanical System) structure is used for an acceleration sensor, a video device, and the like, and the demand for the MEMS device is also increasing.
The semiconductor substrate includes a semiconductor element, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). On the other hand, the MEMS structure is formed by directly processing a substrate such as a silicon substrate or a gallium arsenide substrate. For example, a micromachine switch having a MEMS structure directly formed on a gallium arsenide substrate is disclosed (see Patent Document 1).

特開２００５−１６６６２２号公報（３頁、図１および図２）Japanese Patent Laying-Open No. 2005-166622 (page 3, FIGS. 1 and 2)

しかしながら、基板を直接加工することによってＭＥＭＳ構造体を形成するには、基板に形成された半導体素子とは別の領域にＭＥＭＳ構造体を形成しなければならない。したがって、ＭＥＭＳデバイス全体として大きな基板面積が必要となり、ＭＥＭＳデバイスの小型化が難しい。また、半導体素子形成工程とＭＥＭＳ構造体形成工程がそれぞれ別途必要である。
本発明の目的は、小型のＭＥＭＳデバイスおよび小型のＭＥＭＳデバイスが一連の工程で製造できる簡略化した製造方法を提供することにある。 However, in order to form the MEMS structure by directly processing the substrate, the MEMS structure must be formed in a region different from the semiconductor element formed on the substrate. Therefore, a large substrate area is required for the entire MEMS device, and it is difficult to reduce the size of the MEMS device. Further, a semiconductor element forming step and a MEMS structure forming step are separately required.
The objective of this invention is providing the simplified manufacturing method which can manufacture a small-sized MEMS device and a small-sized MEMS device in a series of processes.

本発明のＭＥＭＳデバイスは、半導体素子を備えた半導体基板と、可動部を有するＭＥＭＳ構造体と、バンプとを備え、前記ＭＥＭＳ構造体は前記半導体素子上に形成され、前記バンプと前記ＭＥＭＳ構造体とが同一材料で形成されていることを特徴とする。   A MEMS device according to the present invention includes a semiconductor substrate including a semiconductor element, a MEMS structure having a movable portion, and a bump. The MEMS structure is formed on the semiconductor element, and the bump and the MEMS structure are provided. And are made of the same material.

この発明によれば、半導体素子上にＭＥＭＳ構造体が形成されているので、半導体素子とは別の領域にＭＥＭＳ構造体を形成した場合と比較して、ＭＥＭＳデバイスの基板表面に占める面積が少なくなり、小型のＭＥＭＳデバイスが得られる。   According to the present invention, since the MEMS structure is formed on the semiconductor element, the area occupied on the substrate surface of the MEMS device is small as compared with the case where the MEMS structure is formed in a region different from the semiconductor element. Thus, a small MEMS device can be obtained.

本発明では、前記材料は、金を含むのが好ましい。
この発明では、ＭＥＭＳ構造体が化学的に安定した金で形成されるため、耐蝕性に優れたＭＥＭＳ構造体が得られる。 In the present invention, the material preferably contains gold.
In the present invention, since the MEMS structure is formed of chemically stable gold, a MEMS structure having excellent corrosion resistance can be obtained.

本発明のＭＥＭＳデバイスの製造方法は、半導体素子を備えた半導体基板と、可動部を有するＭＥＭＳ構造体と、バンプとを備えたＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、前記半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板上の前記可動部が形成される領域に犠牲層を形成する工程と、前記半導体基板上にメッキ用電極を形成する工程と、前記ＭＥＭＳ構造体および前記バンプが形成される領域外にマスクを形成する工程と、前記ＭＥＭＳ構造体および前記バンプを形成するメッキ工程と、前記マスクを除去する工程と、前記ＭＥＭＳ構造体および前記バンプが形成された領域外の前記メッキ用電極を除去する工程と、前記可動部と前記半導体基板との間の前記犠牲層をエッチングして、前記可動部と前記半導体基板とを分離するリリースエッチング工程とを含むことを特徴とする。   A method of manufacturing a MEMS device according to the present invention is a method of manufacturing a MEMS device including a semiconductor substrate having a semiconductor element, a MEMS structure having a movable part, and a bump, the step of preparing the semiconductor substrate, A step of forming a sacrificial layer in a region where the movable part is formed on the semiconductor substrate, a step of forming a plating electrode on the semiconductor substrate, and a region outside the region where the MEMS structure and the bump are formed. Forming a mask, plating step for forming the MEMS structure and the bump, removing the mask, and removing the plating electrode outside the region where the MEMS structure and the bump are formed And a step of etching the sacrificial layer between the movable part and the semiconductor substrate to separate the movable part from the semiconductor substrate. Characterized in that it comprises a quenching step.

この発明によれば、ＭＥＭＳ構造体の形成とバンプの形成とがメッキ工程で同時に行なわれる。したがって、ＭＥＭＳデバイスが半導体製造工程の一連の工程で製造され、製造方法が簡略化される。   According to the present invention, the formation of the MEMS structure and the formation of the bump are simultaneously performed in the plating process. Therefore, the MEMS device is manufactured in a series of steps of the semiconductor manufacturing process, and the manufacturing method is simplified.

本発明では、前記メッキ工程は、金メッキ工程であるのが好ましい。
この発明では、ＭＥＭＳ構造体が化学的に安定した金で形成されるため、耐蝕性に優れたＭＥＭＳ構造体が得られる。 In the present invention, the plating step is preferably a gold plating step.
In the present invention, since the MEMS structure is formed of chemically stable gold, a MEMS structure having excellent corrosion resistance can be obtained.

以下、本発明を具体化した実施形態および変形例について、図面に基づいて説明する。
なお、各実施形態および各変形例の図面において、同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。 Embodiments and modifications embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the drawings of each embodiment and each modification, the same components are described with the same reference numerals.

（第１実施形態）
図１は、本発明にかかるＭＥＭＳデバイス１の実施形態を示す概略構成図である。図１（ａ）はＭＥＭＳデバイス１の概略部分平面図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略部分断面図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a MEMS device 1 according to the present invention. FIG. 1A is a schematic partial plan view of the MEMS device 1, and FIG. 1B is a schematic partial cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

図１において、ＭＥＭＳデバイス１は、半導体基板２とＭＥＭＳスイッチ３とを備えている。
半導体基板２は、シリコン基板２２に形成された半導体素子としてのＣＭＯＳ素子２３と絶縁層２４とアルミ配線１０とホール層間膜１１とコンタクト電極６と制御電極７と固定用電極８と外部接続電極８０と絶縁最上層４とを備えている。ここで、コンタクト電極６と制御電極７と固定用電極８と外部接続電極８０とは、最上部電極である。
ＣＭＯＳ素子２３は、絶縁層２４を介して所定のアルミ配線１０と接続されている（コンタクトホール等は図示していない）。
また、制御電極７は、絶縁最上層４で覆われているが、その他の最上部電極は、その一部が露出している。
なお、絶縁最上層４は、プラズマによって形成されたシリコン窒化膜等を使用することができ、厚みは０．８〜１．４μｍ程度である。また、最上部電極は、それぞれアルミニュウムで形成されている。 In FIG. 1, a MEMS device 1 includes a semiconductor substrate 2 and a MEMS switch 3.
The semiconductor substrate 2 includes a CMOS element 23 as a semiconductor element formed on the silicon substrate 22, an insulating layer 24, an aluminum wiring 10, a hole interlayer film 11, a contact electrode 6, a control electrode 7, a fixing electrode 8, and an external connection electrode 80. And an insulating top layer 4. Here, the contact electrode 6, the control electrode 7, the fixing electrode 8, and the external connection electrode 80 are the uppermost electrodes.
The CMOS element 23 is connected to a predetermined aluminum wiring 10 through an insulating layer 24 (contact holes and the like are not shown).
The control electrode 7 is covered with the insulating uppermost layer 4, but a part of the other uppermost electrode is exposed.
The insulating uppermost layer 4 can use a silicon nitride film formed by plasma and has a thickness of about 0.8 to 1.4 μm. The uppermost electrodes are each formed of aluminum.

コンタクト電極６と制御電極７と固定用電極８と外部接続電極８０は、ホール電極９を介して下層のアルミ配線１０と接続されている。そして、これらの電極とアルミ配線１０とは、ホール層間膜１１によって絶縁されている。ホール層間膜１１は、二酸化シリコンで形成されている。
なお、アルミ配線１０とホール層間膜１１は、シリコン基板表面に形成されたＣＭＯＳ素子まで複数層形成されていてもよい。 The contact electrode 6, the control electrode 7, the fixing electrode 8 and the external connection electrode 80 are connected to the lower aluminum wiring 10 through the hole electrode 9. These electrodes and the aluminum wiring 10 are insulated by a hole interlayer film 11. The hole interlayer film 11 is made of silicon dioxide.
The aluminum wiring 10 and the hole interlayer film 11 may be formed in a plurality of layers up to the CMOS element formed on the silicon substrate surface.

ＭＥＭＳスイッチ３は、半導体基板２のコンタクト電極６と制御電極７と固定用電極８とＭＥＭＳ構造体である可動電極５とで構成されている。
可動電極５は、可動部５０とコンタクト電極６と電気的接続を得るためのコンタクト部５１と基部５２とを備えている。
基部５２は、可動電極５の一方の端に設けられ、固定用電極８に固定されている。また、可動部５０は半導体基板２との間に間隙を有し、可動電極５はいわゆる片持梁構造となっている。そして、コンタクト部５１は、基部５２とは反対の端に形成されている。
なお、可動電極５は、金メッキによって形成されており、メッキの際使用されるメッキ用電極１２を有している。メッキ用電極１２には、チタンタングステン合金が用いられる。 The MEMS switch 3 includes a contact electrode 6, a control electrode 7, a fixing electrode 8, and a movable electrode 5 that is a MEMS structure on the semiconductor substrate 2.
The movable electrode 5 includes a contact part 51 and a base part 52 for obtaining electrical connection between the movable part 50 and the contact electrode 6.
The base 52 is provided at one end of the movable electrode 5 and is fixed to the fixing electrode 8. Moreover, the movable part 50 has a gap between the semiconductor substrate 2 and the movable electrode 5 has a so-called cantilever structure. The contact portion 51 is formed at the end opposite to the base portion 52.
The movable electrode 5 is formed by gold plating and has a plating electrode 12 used for plating. A titanium tungsten alloy is used for the electrode 12 for plating.

コンタクト電極６は、コンタクト部５１が形成された位置に対向する半導体基板２の位置に形成されている。制御電極７は、固定用電極８とコンタクト電極６との間で、半導体基板２の可動部５０と対向する位置に形成されている。   The contact electrode 6 is formed at a position on the semiconductor substrate 2 that faces the position at which the contact portion 51 is formed. The control electrode 7 is formed between the fixing electrode 8 and the contact electrode 6 at a position facing the movable portion 50 of the semiconductor substrate 2.

外部接続電極８０には、バンプ９０が金メッキによって形成されている。そして、可動電極５と同様にメッキ用電極１２を有している。外部接続電極８０は、半導体基板２と外部のデバイス等との電気的接続をとるための電極である。
本実施形態では、可動電極５およびバンプ９０は、半導体基板２に対して同じ高さに形成されている。ここで、ＭＥＭＳデバイス１を基板等に実装する際に、バンプ９０の高さを調整する必要があるときは、予めホール層間膜１１等の厚みを、ＭＥＭＳスイッチ３の位置と外部接続電極８０の位置とで変えることによって、バンプ９０の半導体基板２に対する高さを変えることができる。 Bumps 90 are formed on the external connection electrode 80 by gold plating. In addition, like the movable electrode 5, it has a plating electrode 12. The external connection electrode 80 is an electrode for establishing electrical connection between the semiconductor substrate 2 and an external device.
In the present embodiment, the movable electrode 5 and the bump 90 are formed at the same height with respect to the semiconductor substrate 2. Here, when it is necessary to adjust the height of the bump 90 when mounting the MEMS device 1 on a substrate or the like, the thickness of the hole interlayer film 11 or the like is set in advance to the position of the MEMS switch 3 and the external connection electrode 80. The height of the bump 90 relative to the semiconductor substrate 2 can be changed by changing the position.

ＭＥＭＳスイッチ３は、以下のように作動する。
制御電極７と可動電極５とに異符号の電圧を印加すると、図中に示した距離Ｌだけ離れた制御電極７と可動電極５の可動部５０との間には、引力としての静電気力が働き、可動電極５が制御電極７に引きつけられる。可動電極５が引きつけられることによって、可動電極５のコンタクト部５１がメッキ用電極１２を介してコンタクト電極６に接触し、コンタクト電極６と固定用電極８との電気的接続が得られ、スイッチとして作動する。
一方、制御電極７と可動電極５との間に静電気力が働かないときは、可動電極５の剛性により、コンタクト部５１とコンタクト電極６とは離れており、コンタクト電極６と固定用電極８との電気的接続は得られない。 The MEMS switch 3 operates as follows.
When voltages having opposite signs are applied to the control electrode 7 and the movable electrode 5, an electrostatic force as an attractive force is generated between the control electrode 7 and the movable portion 50 of the movable electrode 5 which are separated by a distance L shown in the figure. The movable electrode 5 is attracted to the control electrode 7. As the movable electrode 5 is attracted, the contact portion 51 of the movable electrode 5 comes into contact with the contact electrode 6 via the plating electrode 12, and electrical connection between the contact electrode 6 and the fixing electrode 8 is obtained. Operate.
On the other hand, when the electrostatic force does not act between the control electrode 7 and the movable electrode 5, the contact portion 51 and the contact electrode 6 are separated due to the rigidity of the movable electrode 5, and the contact electrode 6, the fixing electrode 8, The electrical connection is not obtained.

以下に、本実施形態にかかるＭＥＭＳデバイス１の製造方法を図面に基づいて説明する。
図２には、ＭＥＭＳデバイス１の製造方法のフローチャート図が示されている。また、図３〜図５には、各工程における概略断面図が示されている。
図２において、ＭＥＭＳデバイス１の製造方法は、半導体基板準備工程（Ｓ１）、犠牲層形成工程（Ｓ２）、メッキ用電極形成工程（Ｓ３）、マスク形成工程（Ｓ４）、メッキ工程（Ｓ５）、マスク除去工程（Ｓ６）、メッキ用電極除去工程（Ｓ７）、リリースエッチング工程（Ｓ８）を含んでいる。 Below, the manufacturing method of the MEMS device 1 concerning this embodiment is demonstrated based on drawing.
FIG. 2 shows a flowchart of the method for manufacturing the MEMS device 1. Moreover, the schematic sectional drawing in each process is shown by FIGS.
2, the manufacturing method of the MEMS device 1 includes a semiconductor substrate preparation step (S1), a sacrificial layer formation step (S2), a plating electrode formation step (S3), a mask formation step (S4), a plating step (S5), It includes a mask removal step (S6), a plating electrode removal step (S7), and a release etching step (S8).

図３（ａ）は、半導体基板準備工程（Ｓ１）を示している。
半導体基板準備工程（Ｓ１）では、半導体基板２として、シリコン基板２２に設けられたＣＭＯＳ素子２３、絶縁層２４、アルミ配線１０、ホール層間膜１１、コンタクト電極６、制御電極７、固定用電極８、外部接続電極８０、および絶縁最上層４の形成までを行う。この工程には、通常よく知られた半導体基板製造工程を使用することができる。 FIG. 3A shows a semiconductor substrate preparation step (S1).
In the semiconductor substrate preparation step (S1), the CMOS substrate 23, the insulating layer 24, the aluminum wiring 10, the hole interlayer film 11, the contact electrode 6, the control electrode 7, and the fixing electrode 8 provided on the silicon substrate 22 as the semiconductor substrate 2. Then, the external connection electrode 80 and the insulating top layer 4 are formed. For this step, a generally well-known semiconductor substrate manufacturing step can be used.

図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、および図４（ｅ）は、犠牲層形成工程（Ｓ２）を示している。
図３（ｂ）において、絶縁最上層４、コンタクト電極６、外部接続電極８０、および固定用電極８上に犠牲層２０を形成する。犠牲層２０は、最終的にエッチングによって取り除かれる層である。
犠牲層２０の形成用材料としては、犠牲層２０をエッチングする方法において、金属で形成される電極等のエッチングレートより早いエッチングレートの材料を用いる。例えば、エッチングにバッファードフッ酸を用い、犠牲層２０を形成する材料として二酸化シリコンを用いることができる。
図３（ｃ）において、よく知られたフォトリソ工程により、図１に示した可動部５０と半導体基板２との間隙部に対応する犠牲層２０上にフォトマスク３０を形成する。
図３（ｄ）において、エッチングによりフォトマスク３０の形成された領域以外の犠牲層２０を除去する。
図４（ｅ）において、残存したフォトマスク３０を除去する。
以上の工程により、可動部５０と半導体基板２との間隙部に対応する位置に犠牲層２０が形成される。 3 (b), (c), (d), and FIG. 4 (e) show a sacrificial layer forming step (S2).
In FIG. 3B, the sacrificial layer 20 is formed on the insulating top layer 4, the contact electrode 6, the external connection electrode 80, and the fixing electrode 8. The sacrificial layer 20 is a layer that is finally removed by etching.
As a material for forming the sacrificial layer 20, in the method for etching the sacrificial layer 20, a material having an etching rate faster than an etching rate of an electrode or the like formed of metal is used. For example, buffered hydrofluoric acid can be used for etching, and silicon dioxide can be used as a material for forming the sacrificial layer 20.
3C, a photomask 30 is formed on the sacrificial layer 20 corresponding to the gap between the movable part 50 and the semiconductor substrate 2 shown in FIG. 1 by a well-known photolithography process.
In FIG. 3D, the sacrificial layer 20 other than the region where the photomask 30 is formed is removed by etching.
In FIG. 4E, the remaining photomask 30 is removed.
Through the above steps, the sacrificial layer 20 is formed at a position corresponding to the gap between the movable portion 50 and the semiconductor substrate 2.

図４（ｆ）は、メッキ用電極形成工程（Ｓ３）を示している。
メッキ用電極１２は、メッキに使用する電極である。メッキ用電極１２は、図１に示したバンプ９０の形成される外部接続電極８０上も含めた半導体基板２上に形成される。 FIG. 4F shows a plating electrode forming step (S3).
The plating electrode 12 is an electrode used for plating. The plating electrode 12 is formed on the semiconductor substrate 2 including the external connection electrode 80 on which the bump 90 shown in FIG. 1 is formed.

図４（ｇ）は、マスク形成工程（Ｓ４）を示している。
マスク４０は、フォトリソ工程によって形成する。マスク４０は、図１に示した可動電極５およびバンプ９０を形成する領域外に形成する。 FIG. 4G shows the mask formation step (S4).
The mask 40 is formed by a photolithography process. The mask 40 is formed outside the region where the movable electrode 5 and the bump 90 shown in FIG. 1 are formed.

図４（ｈ）は、メッキ工程（Ｓ５）を示している。
メッキ工程（Ｓ５）では、金メッキを行う。金メッキによって、可動電極５およびバンプ９０が同時に形成される。このとき、コンタクト電極６に対応する位置にコンタクト部５１が、固定用電極８に対応する位置に基部５２が形成される。 FIG. 4H shows the plating step (S5).
In the plating step (S5), gold plating is performed. The movable electrode 5 and the bump 90 are simultaneously formed by gold plating. At this time, a contact portion 51 is formed at a position corresponding to the contact electrode 6, and a base portion 52 is formed at a position corresponding to the fixing electrode 8.

図５（ｉ）は、マスク除去工程（Ｓ６）を示している。
この工程は、不要となったマスク４０を除去する工程である。マスク４０の除去は通常知られた方法で行うことができる。 FIG. 5I shows the mask removal step (S6).
This step is a step of removing the mask 40 that is no longer needed. The removal of the mask 40 can be performed by a generally known method.

図５（ｊ）は、メッキ用電極除去工程（Ｓ７）を示している。
この工程は、メッキ用電極１２を除去し、犠牲層２０の側面等を露出させる工程である。 FIG. 5J shows a plating electrode removal step (S7).
This step is a step of removing the plating electrode 12 and exposing the side surface of the sacrificial layer 20 and the like.

図５（ｋ）は、リリースエッチング工程（Ｓ８）を示している。
この工程では、犠牲層２０をバッファードフッ酸でエッチングして、可動電極５の可動部５０と半導体基板２とを切り離す工程である。バッファードフッ酸は、犠牲層２０の側面等から侵入して犠牲層２０をエッチングする。この工程により可動部５０が可動可能な状態になる。
以上示した工程により、ＭＥＭＳスイッチ３が最終的に形成され、ＭＥＭＳデバイス１が得られる。 FIG. 5K shows a release etching step (S8).
In this step, the sacrificial layer 20 is etched with buffered hydrofluoric acid to separate the movable portion 50 of the movable electrode 5 from the semiconductor substrate 2. The buffered hydrofluoric acid enters from the side surface of the sacrificial layer 20 and etches the sacrificial layer 20. By this process, the movable part 50 becomes movable.
Through the steps described above, the MEMS switch 3 is finally formed, and the MEMS device 1 is obtained.

このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）ＣＭＯＳ素子２３上に可動電極５が形成されているので、ＣＭＯＳ素子２３とは別の領域に可動電極５を形成した場合と比較して、ＭＥＭＳデバイス１の基板表面に占める面積を少なくでき、小型のＭＥＭＳデバイス１を得ることができる。 According to this embodiment, there are the following effects.
(1) Since the movable electrode 5 is formed on the CMOS element 23, the area occupied on the substrate surface of the MEMS device 1 is less than that when the movable electrode 5 is formed in a region different from the CMOS element 23. And a small MEMS device 1 can be obtained.

（２）可動電極５の形成とバンプ９０の形成とがメッキ工程で同時に行なわれる。したがって、ＭＥＭＳデバイス１が半導体製造工程の一連の工程で製造でき、製造方法を簡略化できる。   (2) The formation of the movable electrode 5 and the formation of the bump 90 are performed simultaneously in the plating process. Therefore, the MEMS device 1 can be manufactured in a series of steps of the semiconductor manufacturing process, and the manufacturing method can be simplified.

（３）可動電極５が化学的に安定した金で形成されているため、耐蝕性に優れた可動電極５を得ることができる。   (3) Since the movable electrode 5 is made of chemically stable gold, the movable electrode 5 having excellent corrosion resistance can be obtained.

（４）半導体製造工程で行うバンプ９０形成工程によって可動電極５を形成するので、新たな工程を加える必要がなく、ＣＭＯＳ素子２３の特性への影響が少ない。   (4) Since the movable electrode 5 is formed by the bump 90 forming process performed in the semiconductor manufacturing process, it is not necessary to add a new process and the influence on the characteristics of the CMOS element 23 is small.

（５）可動電極５が金で形成されているので、可動電極５自体の電気抵抗を小さくできる。したがって、シリコン基板２２を加工して電極を形成する場合に行う、導電性を付与するためのイオン注入等を行う必要がない。   (5) Since the movable electrode 5 is made of gold, the electric resistance of the movable electrode 5 itself can be reduced. Therefore, there is no need to perform ion implantation or the like for imparting conductivity, which is performed when the silicon substrate 22 is processed to form electrodes.

（第２実施形態）
図６は、本発明にかかるＭＥＭＳデバイス１００の実施形態を示す概略構成図である。図６（ａ）は、ＭＥＭＳデバイス１００の概略部分平面図、図６（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う概略部分断面図である。 (Second Embodiment)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the MEMS device 100 according to the present invention. 6A is a schematic partial plan view of the MEMS device 100, and FIG. 6B is a schematic partial cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 6A.

図６において、ＭＥＭＳデバイス１００は、半導体基板２とＭＥＭＳ振動子６０とを備えている。
半導体基板２は、シリコン基板２２に形成された半導体素子としてのＣＭＯＳ素子２３と絶縁層２４とアルミ配線１０とホール層間膜１１と制御電極７と２つの固定用電極８と外部接続電極８０と絶縁最上層４とを備えている。ここで、制御電極７の上には、絶縁最上層４が形成されている。最上部電極および絶縁最上層４の材質、厚さ等は第１実施形態と同様である。
制御電極７と固定用電極８と外部接続電極８０とは、ホール電極９を介して下層のアルミ配線１０と接続されている。そして、これらの電極とアルミ配線１０とは、ホール層間膜１１によって絶縁されている。ホール層間膜１１の材質、ホール層間膜１１より下層の概略構造は、第１実施形態と同様である。 In FIG. 6, the MEMS device 100 includes a semiconductor substrate 2 and a MEMS vibrator 60.
The semiconductor substrate 2 is insulated from a CMOS element 23 as a semiconductor element formed on the silicon substrate 22, an insulating layer 24, an aluminum wiring 10, a hole interlayer film 11, a control electrode 7, two fixing electrodes 8, and an external connection electrode 80. And the uppermost layer 4. Here, the insulating top layer 4 is formed on the control electrode 7. The materials and thicknesses of the uppermost electrode and the insulating uppermost layer 4 are the same as those in the first embodiment.
The control electrode 7, the fixing electrode 8, and the external connection electrode 80 are connected to the lower aluminum wiring 10 through the hole electrode 9. These electrodes and the aluminum wiring 10 are insulated by a hole interlayer film 11. The material of the hole interlayer film 11 and the schematic structure below the hole interlayer film 11 are the same as in the first embodiment.

ＭＥＭＳ振動子６０は、半導体基板２の制御電極７と固定用電極８とＭＥＭＳ構造体である可動電極５とで構成されている。
可動電極５は、可動部５０と、可動部５０を挟む可動電極５の両端に２つの基部５２とを備えている。２つの基部５２は、固定用電極８に固定されていて、可動部５０は半導体基板２との間に間隙を有し、可動電極５はいわゆる両持梁構造となっている。なお、可動電極５は、金メッキによって形成されており、メッキ用電極１２を有している。
制御電極７は、２つの固定用電極８の間で、半導体基板２の可動部５０と対向する位置に形成されている。
また、第１実施形態と同様に、外部接続電極８０には、バンプ９０が金メッキによって形成されている。 The MEMS vibrator 60 includes a control electrode 7 of the semiconductor substrate 2, a fixing electrode 8, and a movable electrode 5 that is a MEMS structure.
The movable electrode 5 includes a movable part 50 and two base parts 52 at both ends of the movable electrode 5 sandwiching the movable part 50. The two base portions 52 are fixed to the fixing electrode 8, the movable portion 50 has a gap with the semiconductor substrate 2, and the movable electrode 5 has a so-called doubly-supported beam structure. The movable electrode 5 is formed by gold plating and has a plating electrode 12.
The control electrode 7 is formed between the two fixing electrodes 8 at a position facing the movable portion 50 of the semiconductor substrate 2.
Similarly to the first embodiment, the external connection electrode 80 has bumps 90 formed by gold plating.

ＭＥＭＳ振動子６０は、以下のように作動する。
制御電極７と可動電極５とに交電場を印加すると、距離Ｌ１だけ離れた制御電極７と可動電極５の可動部５０との間には、引力および斥力としての静電気力が働き、可動電極５は、ＭＥＭＳ振動子６０の構造に応じた共振周波数で振動し、ＭＥＭＳ振動子６０として機能する。 The MEMS vibrator 60 operates as follows.
When an alternating field is applied to the control electrode 7 and the movable electrode 5, an electrostatic force as an attractive force and a repulsive force acts between the control electrode 7 and the movable portion 50 of the movable electrode 5 separated by a distance L 1, and the movable electrode 5 Vibrates at a resonance frequency corresponding to the structure of the MEMS vibrator 60 and functions as the MEMS vibrator 60.

以下に、本実施形態にかかるＭＥＭＳデバイス１００の製造方法を図面に基づいて説明する。
本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１００の製造方法のフローチャート図は、第１実施形態で図２に示した図と同様である。図７〜図９には、本実施形態の各工程における概略断面図が示されている。 Below, the manufacturing method of the MEMS device 100 concerning this embodiment is demonstrated based on drawing.
The flowchart of the method for manufacturing the MEMS device 100 according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. 2 in the first embodiment. 7 to 9 are schematic cross-sectional views in each process of the present embodiment.

図７（ａ）は、半導体基板準備工程（Ｓ１）を示している。
半導体基板準備工程（Ｓ１）では、半導体基板２として、シリコン基板２２に設けられたＣＭＯＳ素子２３、絶縁層２４、アルミ配線１０、ホール層間膜１１、制御電極７、固定用電極８、外部接続電極８０、および絶縁最上層４の形成までを行う。この工程には、通常よく知られた半導体基板製造工程を使用することができる。 FIG. 7A shows a semiconductor substrate preparation step (S1).
In the semiconductor substrate preparation step (S1), as the semiconductor substrate 2, a CMOS element 23 provided on the silicon substrate 22, an insulating layer 24, an aluminum wiring 10, a hole interlayer film 11, a control electrode 7, a fixing electrode 8, an external connection electrode 80 and the formation of the insulating top layer 4 are performed. For this step, a generally well-known semiconductor substrate manufacturing step can be used.

図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、および図８（ｅ）は、犠牲層形成工程（Ｓ２）を示している。
図７（ｂ）において、絶縁最上層４、外部接続電極８０、および固定用電極８上に犠牲層２０を形成する。
犠牲層２０の形成用材料としては、第１実施形態と同様の材料を用いることができる。 7 (b), (c), (d), and FIG. 8 (e) show a sacrificial layer forming step (S2).
In FIG. 7B, the sacrificial layer 20 is formed on the insulating top layer 4, the external connection electrode 80, and the fixing electrode 8.
As a material for forming the sacrificial layer 20, the same material as in the first embodiment can be used.

図７（ｃ）において、よく知られたフォトリソ工程により、図６に示した可動部５０と半導体基板２との間隙部に対応する犠牲層２０上にフォトマスク３０を形成する。
図７（ｄ）において、エッチングによりフォトマスク３０の形成された領域以外の犠牲層２０を除去する。
図８（ｅ）において、フォトマスク３０を除去する。可動部５０と半導体基板２との間隙部に対応する位置の犠牲層２０が残存する。 7C, a photomask 30 is formed on the sacrificial layer 20 corresponding to the gap between the movable part 50 and the semiconductor substrate 2 shown in FIG. 6 by a well-known photolithography process.
In FIG. 7D, the sacrificial layer 20 other than the region where the photomask 30 is formed is removed by etching.
In FIG. 8E, the photomask 30 is removed. The sacrificial layer 20 at a position corresponding to the gap between the movable part 50 and the semiconductor substrate 2 remains.

図８（ｆ）は、メッキ用電極形成工程（Ｓ３）を示している。
メッキ用電極１２は、メッキに使用する電極である。メッキ用電極１２は、図６に示したバンプ９０の形成される外部接続電極８０上も含めた半導体基板２上に形成される。 FIG. 8F shows a plating electrode forming step (S3).
The plating electrode 12 is an electrode used for plating. The plating electrode 12 is formed on the semiconductor substrate 2 including the external connection electrode 80 on which the bump 90 shown in FIG. 6 is formed.

図８（ｇ）は、マスク形成工程（Ｓ４）を示している。
マスク４０は、フォトリソ工程によって形成する。マスク４０は、図６に示した可動電極５およびバンプ９０を形成しない部分に形成する。 FIG. 8G shows the mask formation step (S4).
The mask 40 is formed by a photolithography process. The mask 40 is formed in a portion where the movable electrode 5 and the bump 90 shown in FIG. 6 are not formed.

図８（ｈ）は、メッキ工程（Ｓ５）を示している。
メッキ工程（Ｓ５）では、金メッキを行う。金メッキによって、可動電極５およびバンプ９０が同時に形成される。このとき、固定用電極８に対応する位置に基部５２が形成される。 FIG. 8H shows the plating step (S5).
In the plating step (S5), gold plating is performed. The movable electrode 5 and the bump 90 are simultaneously formed by gold plating. At this time, the base 52 is formed at a position corresponding to the fixing electrode 8.

図９（ｉ）は、マスク除去工程（Ｓ６）を示している。
この工程は、不要となったマスク４０を除去する工程である。マスク４０の除去は通常知られた方法で行うことができる。 FIG. 9I shows a mask removal step (S6).
This step is a step of removing the mask 40 that is no longer needed. The removal of the mask 40 can be performed by a generally known method.

図９（ｊ）は、メッキ用電極除去工程（Ｓ７）を示している。
この工程では、不要となったメッキ用電極１２を除去し、犠牲層２０の側面を露出させる工程である。 FIG. 9J shows the plating electrode removal step (S7).
In this step, the plating electrode 12 that has become unnecessary is removed, and the side surface of the sacrificial layer 20 is exposed.

図９（ｋ）は、リリースエッチング工程（Ｓ８）を示している。
この工程では、犠牲層２０をバッファードフッ酸でエッチングして、可動電極５の可動部５０と半導体基板２とを切り離す工程である。バッファードフッ酸は犠牲層２０の側面等から侵入して犠牲層２０をエッチングする。この工程により可動部５０が可動可能な状態になる。 FIG. 9K shows the release etching step (S8).
In this step, the sacrificial layer 20 is etched with buffered hydrofluoric acid to separate the movable portion 50 of the movable electrode 5 from the semiconductor substrate 2. Buffered hydrofluoric acid enters from the side surface of the sacrificial layer 20 and etches the sacrificial layer 20. By this process, the movable part 50 becomes movable.

以上示した工程により、ＭＥＭＳ振動子６０が最終的に形成され、ＭＥＭＳデバイス１００が得られる。
このような本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある。 Through the steps described above, the MEMS vibrator 60 is finally formed, and the MEMS device 100 is obtained.
According to this embodiment, there are the same effects as in the first embodiment.

（変形例１）
図１０は、本発明にかかるＭＥＭＳデバイス１の第１実施形態の変形例を示す概略構成図である。図１０（ａ）は、ＭＥＭＳデバイス１の概略部分平面図、図１０（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断線に沿う概略部分断面図である。
図１０において、ＭＥＭＳデバイス１は、半導体基板２とＭＥＭＳスイッチ３とを備えている。以下に、第１実施形態と異なる点について説明する。
第１実施形態においては、制御電極７と可動電極５との間に絶縁最上層４が存在しており、図１に示すように、制御電極７と可動電極５との間の距離Ｌが長い。本変形例では、半導体基板２の制御電極７上の絶縁最上層４が形成されていない。さらに、可動部５０の基部５２とコンタクト部５１との間には、半導体基板２に向かって凸部５３が形成されている。したがって、制御電極７と可動電極５との間の距離Ｌ２は図１に示した距離Ｌより短くなっている。 (Modification 1)
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a modification of the first embodiment of the MEMS device 1 according to the present invention. FIG. 10A is a schematic partial plan view of the MEMS device 1, and FIG. 10B is a schematic partial cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
In FIG. 10, the MEMS device 1 includes a semiconductor substrate 2 and a MEMS switch 3. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.
In the first embodiment, the insulating top layer 4 exists between the control electrode 7 and the movable electrode 5, and the distance L between the control electrode 7 and the movable electrode 5 is long as shown in FIG. . In this modification, the insulating top layer 4 on the control electrode 7 of the semiconductor substrate 2 is not formed. Further, a convex portion 53 is formed between the base portion 52 of the movable portion 50 and the contact portion 51 toward the semiconductor substrate 2. Therefore, the distance L2 between the control electrode 7 and the movable electrode 5 is shorter than the distance L shown in FIG.

以下に、本変形例にかかるＭＥＭＳデバイス１の製造方法を図面に基づいて説明する。
本変形例に係るＭＥＭＳデバイス１の製造方法のフローは、第１実施形態と同様である。図１１〜図１３には、本変形例の各工程における概略断面図が示されている。 Below, the manufacturing method of the MEMS device 1 concerning this modification is demonstrated based on drawing.
The flow of the manufacturing method of the MEMS device 1 according to this modification is the same as that of the first embodiment. 11 to 13 are schematic cross-sectional views in each process of the present modification.

図１１（ａ）は、半導体基板準備工程（Ｓ１）を示している。
半導体基板準備工程（Ｓ１）では、半導体基板２として、シリコン基板２２に設けられたＣＭＯＳ素子２３、絶縁層２４、アルミ配線１０、ホール層間膜１１、コンタクト電極６、制御電極７、固定用電極８、外部接続電極８０、および絶縁最上層４の形成までを行う。ここで、本変形例では、制御電極７の上の絶縁最上層４が除去された半導体基板２を用いる。この工程には、通常よく知られた半導体製造工程を使用することができる。 FIG. 11A shows a semiconductor substrate preparation step (S1).
In the semiconductor substrate preparation step (S1), the CMOS substrate 23, the insulating layer 24, the aluminum wiring 10, the hole interlayer film 11, the contact electrode 6, the control electrode 7, and the fixing electrode 8 provided on the silicon substrate 22 as the semiconductor substrate 2. Then, the external connection electrode 80 and the insulating top layer 4 are formed. Here, in this modification, the semiconductor substrate 2 from which the uppermost insulating layer 4 on the control electrode 7 is removed is used. For this process, a generally well-known semiconductor manufacturing process can be used.

図１１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、および図１２（ｅ）は、犠牲層形成工程（Ｓ２）を示している。
図１１（ｂ）は、絶縁最上層４、コンタクト電極６、制御電極７、外部接続電極８０、および固定用電極８上に犠牲層２０を形成する工程である。
半導体基板２および犠牲層２０の形成用材料、各層の厚み等は、第１実施形態と同様の材料を用いることができる。 11 (b), (c), (d), and FIG. 12 (e) show a sacrificial layer forming step (S2).
FIG. 11B shows a step of forming the sacrificial layer 20 on the insulating top layer 4, the contact electrode 6, the control electrode 7, the external connection electrode 80, and the fixing electrode 8.
As the material for forming the semiconductor substrate 2 and the sacrificial layer 20, the thickness of each layer, and the like, the same materials as in the first embodiment can be used.

図１１（ｃ）において、フォトリソ工程により、図１０に示した可動部５０と半導体基板２との間隙部に対応する犠牲層２０上にフォトマスク３０を形成する。
図１１（ｄ）において、エッチングによりフォトマスク３０の形成された領域以外の犠牲層２０を除去する。
図１２（ｅ）において、フォトマスク３０を除去する。したがって、図１０に示した可動部５０と半導体基板２との間隙部に対応する位置の犠牲層２０が残存する。 In FIG. 11C, a photomask 30 is formed on the sacrificial layer 20 corresponding to the gap between the movable part 50 and the semiconductor substrate 2 shown in FIG.
In FIG. 11D, the sacrificial layer 20 other than the region where the photomask 30 is formed is removed by etching.
In FIG. 12E, the photomask 30 is removed. Therefore, the sacrificial layer 20 at the position corresponding to the gap between the movable part 50 and the semiconductor substrate 2 shown in FIG.

図１２（ｆ）は、メッキ用電極形成工程（Ｓ３）を示している。
メッキ用電極１２は、メッキに使用する電極である。メッキ用電極１２は、図１０に示したバンプ９０の形成される外部接続電極８０上も含めた半導体基板２上に形成される。 FIG. 12F shows a plating electrode forming step (S3).
The plating electrode 12 is an electrode used for plating. The plating electrode 12 is formed on the semiconductor substrate 2 including the external connection electrode 80 on which the bump 90 shown in FIG. 10 is formed.

図１２（ｇ）は、マスク形成工程（Ｓ４）を示している。
マスク４０は、フォトリソ工程によって形成する。マスク４０は、図１０に示した可動電極５およびバンプ９０を形成する領域外に形成する。 FIG. 12G shows the mask formation step (S4).
The mask 40 is formed by a photolithography process. The mask 40 is formed outside the region where the movable electrode 5 and the bump 90 shown in FIG. 10 are formed.

図１２（ｈ）は、メッキ工程（Ｓ５）を示している。
メッキ工程（Ｓ５）では、金メッキを行う。金メッキによって、可動電極５およびバンプ９０が同時に形成される。このとき、固定用電極８に対応する位置に基部５２が、制御電極７に対応する位置に凸部５３が形成される。 FIG. 12 (h) shows the plating step (S5).
In the plating step (S5), gold plating is performed. The movable electrode 5 and the bump 90 are simultaneously formed by gold plating. At this time, a base portion 52 is formed at a position corresponding to the fixing electrode 8, and a convex portion 53 is formed at a position corresponding to the control electrode 7.

図１３（ｉ）は、マスク除去工程（Ｓ６）を示している。
この工程は、不要となったマスク４０を除去する工程である。マスク４０の除去は通常知られた方法で行うことができる。 FIG. 13I shows a mask removal step (S6).
This step is a step of removing the mask 40 that is no longer needed. The removal of the mask 40 can be performed by a generally known method.

図１３（ｊ）は、メッキ用電極除去工程（Ｓ７）を示している。
この工程は、不要となったメッキ用電極１２を除去し、犠牲層２０の側面等を露出させる工程である。 FIG. 13J shows the plating electrode removal step (S7).
This process is a process of removing the electrode 12 for plating which became unnecessary, and exposing the side surface etc. of the sacrificial layer 20.

図１３（ｋ）は、リリースエッチング工程（Ｓ８）を示している。
この工程では、犠牲層２０をエッチングして、可動電極５の可動部５０と半導体基板２とを切り離す工程である。この工程により可動部５０が可動可能な状態になる。
この工程により、ＭＥＭＳスイッチ３が最終的に形成され、ＭＥＭＳデバイス１が得られる。 FIG. 13K shows a release etching step (S8).
In this step, the sacrificial layer 20 is etched to separate the movable portion 50 of the movable electrode 5 from the semiconductor substrate 2. By this process, the movable part 50 becomes movable.
By this step, the MEMS switch 3 is finally formed, and the MEMS device 1 is obtained.

このような本変形例によれば、第１実施形態の効果に加えて以下の効果がある。
（６）制御電極７上の一部に絶縁最上層４が形成されてなく、可動電極５の制御電極７に対向する位置に凸部５３を設けたので、可動電極５と制御電極７との間の距離Ｌ２を第１実施形態における距離Ｌより短くできる。したがって、小さい静電気力つまり少ない電力でＭＥＭＳスイッチ３を作動させることができる。 According to such a modification, in addition to the effects of the first embodiment, there are the following effects.
(6) Since the insulating uppermost layer 4 is not formed on a part of the control electrode 7 and the convex portion 53 is provided at a position facing the control electrode 7 of the movable electrode 5, the movable electrode 5 and the control electrode 7 The distance L2 between them can be made shorter than the distance L in the first embodiment. Therefore, the MEMS switch 3 can be operated with a small electrostatic force, that is, with a small amount of power.

（変形例２）
図１４は、本発明にかかるＭＥＭＳデバイス１の第１実施形態の変形例を示す概略構成図である。図１４（ａ）は、ＭＥＭＳデバイス１の概略部分平面図、図１４（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ断線に沿う概略部分断面図である。 (Modification 2)
FIG. 14: is a schematic block diagram which shows the modification of 1st Embodiment of the MEMS device 1 concerning this invention. FIG. 14A is a schematic partial plan view of the MEMS device 1, and FIG. 14B is a schematic partial cross-sectional view taken along the line DD in FIG.

図１４において、ＭＥＭＳデバイス１は、半導体基板２とＭＥＭＳスイッチ３とを備えている。以下に、第１実施形態および変形例１と異なる点について説明する。
第１実施形態においては、制御電極７と可動電極５との間に絶縁最上層４が存在しており、図１に示すように、制御電極７と可動電極５との間の距離Ｌが長い。本実施形態では、半導体基板２の制御電極７上の絶縁最上層４が形成されていない。さらに、可動部５０には、半導体基板２に向かって凸部５３が形成されている。したがって、制御電極７と可動電極５との間の距離Ｌ３は図１に示した距離Ｌより短くなっている点は変形例１と同様である。
変形例１と異なる点は、制御電極７と可動電極５との間の距離Ｌ３が図１０に示した変形例１の距離Ｌ２より長くなっている点である。その他使用する材質、厚さ等は、変形例１と同様である。 In FIG. 14, the MEMS device 1 includes a semiconductor substrate 2 and a MEMS switch 3. Below, a different point from 1st Embodiment and the modification 1 is demonstrated.
In the first embodiment, the insulating top layer 4 exists between the control electrode 7 and the movable electrode 5, and the distance L between the control electrode 7 and the movable electrode 5 is long as shown in FIG. . In the present embodiment, the insulating top layer 4 on the control electrode 7 of the semiconductor substrate 2 is not formed. Furthermore, a convex portion 53 is formed on the movable portion 50 toward the semiconductor substrate 2. Accordingly, the point that the distance L3 between the control electrode 7 and the movable electrode 5 is shorter than the distance L shown in FIG.
The difference from Modification 1 is that the distance L3 between the control electrode 7 and the movable electrode 5 is longer than the distance L2 of Modification 1 shown in FIG. Other materials used, thicknesses, and the like are the same as in the first modification.

以下に、本変形例にかかるＭＥＭＳデバイス１の製造方法を図面に基づいて説明する。
本変形例にかかるＭＥＭＳデバイス１の製造方法のフローでは、第１実施形態の図２で示した犠牲層形成工程（Ｓ２）を２回行う点が異なる。
図１５および図１６には、本変形例の１回目の犠牲層形成工程（Ｓ２）の概略断面図が示されている。２回目の犠牲層形成工程（Ｓ２）の一部以降は、第１実施形態および変形例１と同様の工程であるので省略してある。 Below, the manufacturing method of the MEMS device 1 concerning this modification is demonstrated based on drawing.
The flow of the manufacturing method of the MEMS device 1 according to this modification differs in that the sacrificial layer forming step (S2) shown in FIG. 2 of the first embodiment is performed twice.
15 and 16 are schematic cross-sectional views of the first sacrificial layer forming step (S2) of this modification. Since a part of the second sacrificial layer forming step (S2) is the same as that in the first embodiment and the first modification, it is omitted.

図１５（ａ）は半導体基板準備工程（Ｓ１）、図１５（ｂ）、（ｃ）、図１６（ｄ）、図１６（ｅ）は１回目の犠牲層形成工程（Ｓ２）を示している。
半導体基板準備工程（Ｓ１）は、変形例１と同様の工程で行うことができる。 FIG. 15A shows the semiconductor substrate preparation step (S1), and FIGS. 15B, 15C, 16D, and 16E show the first sacrificial layer forming step (S2). .
The semiconductor substrate preparation step (S1) can be performed in the same process as in the first modification.

本変形例では、１回目の犠牲層形成工程（Ｓ２）で、図１４に示した可動部５０に設けられた凸部５３と制御電極７との間隙部に対応する位置に犠牲層２０を形成する。
図１５（ｂ）において、半導体基板２上に犠牲層２０を形成する。
図１５（ｃ）において、図１４に示した可動部５０に設けられた凸部５３と制御電極７との間隙部に対応する犠牲層２０上にフォトマスク３０を形成する。
図１６（ｄ）において、エッチングによりフォトマスク３０の形成された領域以外の犠牲層２０を除去する。
図１６（ｅ）において、フォトマスク３０を除去する。したがって、図１４に示した可動部５０に設けられた凸部５３と制御電極７との間隙部に対応する位置に犠牲層２０が形成される。 In this modification, the sacrificial layer 20 is formed at a position corresponding to the gap between the convex portion 53 and the control electrode 7 provided in the movable portion 50 shown in FIG. 14 in the first sacrificial layer forming step (S2). To do.
In FIG. 15B, a sacrificial layer 20 is formed on the semiconductor substrate 2.
In FIG. 15C, the photomask 30 is formed on the sacrificial layer 20 corresponding to the gap between the convex portion 53 provided on the movable portion 50 shown in FIG. 14 and the control electrode 7.
In FIG. 16D, the sacrificial layer 20 other than the region where the photomask 30 is formed is removed by etching.
In FIG. 16E, the photomask 30 is removed. Therefore, the sacrificial layer 20 is formed at a position corresponding to the gap between the convex portion 53 provided on the movable portion 50 shown in FIG.

図１６（ｆ）は、２回目の犠牲層形成工程（Ｓ２）の一部を示している。
２回目の犠牲層形成工程（Ｓ２）では、絶縁最上層４、コンタクト電極６、外部接続電極８０、固定用電極８、および制御電極７上に形成された犠牲層２０上に犠牲層２１を形成する。したがって、制御電極７上には、犠牲層２０と犠牲層２１とが重なり、他の部分と比較して厚い犠牲層が形成される。 FIG. 16F shows a part of the second sacrificial layer forming step (S2).
In the second sacrificial layer formation step (S2), the sacrificial layer 21 is formed on the sacrificial layer 20 formed on the insulating top layer 4, the contact electrode 6, the external connection electrode 80, the fixing electrode 8, and the control electrode 7. To do. Therefore, the sacrificial layer 20 and the sacrificial layer 21 overlap on the control electrode 7, and a sacrificial layer that is thicker than other portions is formed.

以後、２回目の犠牲層形成工程（Ｓ２）を、変形例１と同様に行うことによって、図１４に示したように、制御電極７と可動電極５との間の距離Ｌ３が変形例の距離Ｌ２より長いＭＥＭＳデバイス１が得られる。   Thereafter, by performing the second sacrificial layer forming step (S2) in the same manner as in the first modification, as shown in FIG. 14, the distance L3 between the control electrode 7 and the movable electrode 5 is the distance of the modification. A MEMS device 1 longer than L2 is obtained.

このような本変形例によれば、第１実施形態および変形例１の効果に加えて以下の効果がある。
（７）ＭＥＭＳスイッチ３の作動時に、コンタクト部５１とコンタクト電極６との間隔と比較して、制御電極７と可動電極５の凸部５３との距離Ｌ３が長いので、コンタクト部５１とコンタクト電極６が接触する前に制御電極７と可動電極５の凸部５３とが接触することを少なくできる。したがって、コンタクト部５１とコンタクト電極６を確実に接触させることができる。 According to such a modification, in addition to the effects of the first embodiment and the modification 1, the following effects are obtained.
(7) When the MEMS switch 3 is operated, since the distance L3 between the control electrode 7 and the convex portion 53 of the movable electrode 5 is longer than the distance between the contact portion 51 and the contact electrode 6, the contact portion 51 and the contact electrode It can reduce that the control electrode 7 and the convex part 53 of the movable electrode 5 contact before 6 contacts. Therefore, the contact part 51 and the contact electrode 6 can be reliably contacted.

（変形例３）
図１７は、本発明にかかるＭＥＭＳデバイス１００の第２実施形態の変形例を示す概略構成図である。図１７（ａ）は、ＭＥＭＳデバイス１００の概略部分平面図、図１７（ｂ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ断線に沿う概略部分断面図である。 (Modification 3)
FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing a modification of the second embodiment of the MEMS device 100 according to the present invention. FIG. 17A is a schematic partial plan view of the MEMS device 100, and FIG. 17B is a schematic partial cross-sectional view taken along the line EE in FIG.

図１７において、ＭＥＭＳデバイス１００は、半導体基板２とＭＥＭＳ振動子６０とを備えている。以下に、第２実施形態と異なる点について説明する。
第２実施形態においては、制御電極７と可動電極５との間に絶縁最上層４が存在しており、図６に示すように、制御電極７と可動電極５との間は距離Ｌ１ほど離れている。本変形例では、半導体基板２の制御電極７上の絶縁最上層４が形成されていない。さらに、可動部５０には、半導体基板２に向かって凸部５３が形成されている。したがって、制御電極７と可動電極５との間の距離Ｌ４は図６に示した距離Ｌ１より短くなっている。 In FIG. 17, the MEMS device 100 includes a semiconductor substrate 2 and a MEMS vibrator 60. Hereinafter, differences from the second embodiment will be described.
In the second embodiment, the insulating top layer 4 exists between the control electrode 7 and the movable electrode 5, and as shown in FIG. 6, the distance between the control electrode 7 and the movable electrode 5 is about L1. ing. In this modification, the insulating top layer 4 on the control electrode 7 of the semiconductor substrate 2 is not formed. Furthermore, a convex portion 53 is formed on the movable portion 50 toward the semiconductor substrate 2. Therefore, the distance L4 between the control electrode 7 and the movable electrode 5 is shorter than the distance L1 shown in FIG.

本変形例にかかるＭＥＭＳデバイス１００の製造方法で第２実施形態と異なるのは、制御電極７上の一部に絶縁最上層４を形成しない半導体基板２を準備して、凸部５３を形成する点である。   The method of manufacturing the MEMS device 100 according to this modification differs from the second embodiment in that the semiconductor substrate 2 that does not form the insulating uppermost layer 4 on a part of the control electrode 7 is prepared, and the convex portion 53 is formed. Is a point.

このような本変形例によれば、第２実施形態の効果に加えて以下の効果がある。
（８）制御電極７上の一部に絶縁最上層４が形成されてなく、可動電極５の制御電極７に対向する位置に凸部５３を設けたので、可動電極５と制御電極７との間の距離Ｌ４を第２実施形態における距離Ｌ１より短くできる。したがって、小さい静電気力つまり少ない電力でＭＥＭＳ振動子６０を作動させることができる。 According to such a modification, in addition to the effects of the second embodiment, there are the following effects.
(8) Since the insulating top layer 4 is not formed on a part of the control electrode 7 and the convex portion 53 is provided at a position facing the control electrode 7 of the movable electrode 5, the movable electrode 5 and the control electrode 7 The distance L4 can be made shorter than the distance L1 in the second embodiment. Therefore, the MEMS vibrator 60 can be operated with a small electrostatic force, that is, with a small electric power.

なお、本発明は前述の実施形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、ＭＥＭＳ振動子としてのくし型振動子にも利用できる。
図１８には、半導体基板上にくし型振動子７０を備えたＭＥＭＳデバイス２００の平面図が示されている。くし型振動子７０の可動電極５５，５６は、それぞれ基部５７，５８によって図示しない半導体基板に固定されている。
可動電極５５，５６も前述のようにバンプの形成と同様に形成することができ、前述の効果を得ることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
For example, it can be used for a comb-type vibrator as a MEMS vibrator.
FIG. 18 shows a plan view of a MEMS device 200 provided with a comb vibrator 70 on a semiconductor substrate. The movable electrodes 55 and 56 of the comb vibrator 70 are fixed to a semiconductor substrate (not shown) by bases 57 and 58, respectively.
The movable electrodes 55 and 56 can be formed in the same manner as the bump formation as described above, and the above-described effects can be obtained.

また、本発明を実施するための最良の方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、使用する材料、厚さ、その他の詳細な事項において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した材料、厚さなどを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの材料、厚さなどの限定の一部もしくは全部の限定を外した記載は、本発明に含まれるものである。 The best method for carrying out the present invention has been disclosed in the above description, but the present invention is not limited to this. That is, although the present invention has been mainly described with reference to specific embodiments, materials, thicknesses, and the like to be used for the above-described embodiments without departing from the scope of the technical idea and object of the present invention. Various other modifications can be made by those skilled in the art.
Accordingly, the descriptions of the materials, thicknesses, and the like disclosed above are exemplary for ease of understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The description excluding some or all of the limitations such as thickness is included in the present invention.

（ａ）は、本発明の第１実施形態にかかるＭＥＭＳデバイスの概略部分平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う概略部分断面図。(A) is a schematic fragmentary top view of the MEMS device concerning 1st Embodiment of this invention, (b) is a schematic fragmentary sectional view which follows the AA disconnection of the figure (a). 本発明にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法を示すフローチャート図。The flowchart figure which shows the manufacturing method of the MEMS device concerning this invention. 本発明の第１実施形態にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法の各工程における概略断面図。The schematic sectional drawing in each process of the manufacturing method of the MEMS device concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法の各工程における概略断面図。The schematic sectional drawing in each process of the manufacturing method of the MEMS device concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法の各工程における概略断面図。The schematic sectional drawing in each process of the manufacturing method of the MEMS device concerning 1st Embodiment of this invention. （ａ）は、本発明の第２実施形態にかかるＭＥＭＳデバイスの概略部分平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断線に沿う概略部分断面図。(A) is a schematic fragmentary top view of the MEMS device concerning 2nd Embodiment of this invention, (b) is a schematic fragmentary sectional view which follows the BB disconnection of the figure (a). 本発明の第２実施形態にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法の各工程における概略断面図。The schematic sectional drawing in each process of the manufacturing method of the MEMS device concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法の各工程における概略断面図。The schematic sectional drawing in each process of the manufacturing method of the MEMS device concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法の各工程における概略断面図。The schematic sectional drawing in each process of the manufacturing method of the MEMS device concerning 2nd Embodiment of this invention. （ａ）は、本発明の変形例１にかかるＭＥＭＳデバイスの概略部分平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ断線に沿う概略部分断面図。(A) is a schematic fragmentary top view of the MEMS device concerning the modification 1 of this invention, (b) is a schematic fragmentary sectional view which follows the CC disconnection of the figure (a). 本発明の変形例１にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法の各工程における概略断面図。The schematic sectional drawing in each process of the manufacturing method of the MEMS device concerning the modification 1 of this invention. 本発明の変形例１にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法の各工程における概略断面図。The schematic sectional drawing in each process of the manufacturing method of the MEMS device concerning the modification 1 of this invention. 本発明の変形例１にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法の各工程における概略断面図。The schematic sectional drawing in each process of the manufacturing method of the MEMS device concerning the modification 1 of this invention. （ａ）は、本発明の変形例２にかかるＭＥＭＳデバイスの概略部分平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ断線に沿う概略部分断面図。(A) is a schematic fragmentary top view of the MEMS device concerning the modification 2 of this invention, (b) is a schematic fragmentary sectional view which follows the DD disconnection of the figure (a). 本発明の変形例２にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法の各工程における概略断面図。The schematic sectional drawing in each process of the manufacturing method of the MEMS device concerning the modification 2 of this invention. 本発明の変形例２にかかるＭＥＭＳデバイスの製造方法の各工程における概略断面図。The schematic sectional drawing in each process of the manufacturing method of the MEMS device concerning the modification 2 of this invention. （ａ）は、本発明の変形例３にかかるＭＥＭＳデバイスの概略部分平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ断線に沿う概略部分断面図。(A) is a schematic fragmentary top view of the MEMS device concerning the modification 3 of this invention, (b) is a schematic fragmentary sectional view in alignment with the EE disconnection of the same figure (a). くし型振動子を表す平面図。The top view showing a comb-type vibrator.

符号の説明Explanation of symbols

１，１００，２００…ＭＥＭＳデバイス、２…半導体基板、５，５５，５６…ＭＥＭＳ構造体としての可動電極、６…最上部電極としてのコンタクト電極、７…最上部電極としての制御電極、８…最上部電極としての固定用電極、１２…メッキ用電極、２０，２１…犠牲層、２３…半導体素子としてのＣＭＯＳ素子、３０…フォトマスク、４０…マスク、５０…可動部、５２…ＭＥＭＳ構造体の基部、９０…バンプ。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100,200 ... MEMS device, 2 ... Semiconductor substrate, 5,55,56 ... Movable electrode as a MEMS structure, 6 ... Contact electrode as uppermost electrode, 7 ... Control electrode as uppermost electrode, 8 ... Fixed electrode as uppermost electrode, 12 ... Plating electrode, 20, 21 ... Sacrificial layer, 23 ... CMOS device as semiconductor device, 30 ... Photomask, 40 ... Mask, 50 ... Moving part, 52 ... MEMS structure Base of 90, bump.

Claims (4)

半導体素子を備えた半導体基板と、
可動部を有するＭＥＭＳ構造体と、
バンプとを備え、
前記ＭＥＭＳ構造体は前記半導体素子上に形成され、
前記バンプと前記ＭＥＭＳ構造体とが同一材料で形成されている
ことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。 A semiconductor substrate comprising a semiconductor element;
A MEMS structure having a movable part;
With bumps,
The MEMS structure is formed on the semiconductor element;
The said bump and the said MEMS structure are formed with the same material. The MEMS device characterized by the above-mentioned. 請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスにおいて、
前記材料は、金を含む
ことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。 The MEMS device according to claim 1, wherein
The MEMS device, wherein the material includes gold. 半導体素子を備えた半導体基板と、可動部を有するＭＥＭＳ構造体と、バンプとを備えたＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、
前記半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板上の前記可動部が形成される領域に犠牲層を形成する工程と、
前記半導体基板上にメッキ用電極を形成する工程と、
前記ＭＥＭＳ構造体および前記バンプが形成される領域外にマスクを形成する工程と、
前記ＭＥＭＳ構造体および前記バンプを形成するメッキ工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記ＭＥＭＳ構造体および前記バンプが形成された領域外の前記メッキ用電極を除去する工程と、
前記可動部と前記半導体基板との間の前記犠牲層をエッチングして、前記可動部と前記半導体基板とを分離するリリースエッチング工程とを含む
ことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。 A method of manufacturing a MEMS device comprising a semiconductor substrate including a semiconductor element, a MEMS structure having a movable part, and a bump,
Preparing the semiconductor substrate;
Forming a sacrificial layer in a region where the movable part is formed on the semiconductor substrate;
Forming a plating electrode on the semiconductor substrate;
Forming a mask outside the region where the MEMS structure and the bump are formed;
A plating process for forming the MEMS structure and the bump;
Removing the mask;
Removing the plating electrode outside the region where the MEMS structure and the bump are formed;
A method of manufacturing a MEMS device, comprising: a release etching step of etching the sacrificial layer between the movable part and the semiconductor substrate to separate the movable part and the semiconductor substrate. 請求項３に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法において、
前記メッキ工程は、金メッキ工程である
ことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the MEMS device of Claim 3,
The method for manufacturing a MEMS device, wherein the plating step is a gold plating step.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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