JP2012045656A

JP2012045656A - 電気部品およびその製造方法

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Publication number: JP2012045656A
Application number: JP2010188664A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Shimooka; 義明下岡; Yoshiaki Sugizaki; 吉昭杉崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2030-08-25
Also published as: JP5204171B2; US20120049390A1; US8921997B2

Abstract

【課題】信頼性の高い電気部品を提供する。
【解決手段】電気部品は、基板１００と、前記基板上に形成された機能素子１２０と、前記基板上において前記機能素子を収納するキャビティ１３０を形成し、複数の貫通孔１０９ｃを有する第１層１０９と、前記第１層上に形成され、複数の前記貫通孔を塞ぐ第２層１１０と、を具備し、前記第１層は、下部側に形成された第１膜１０９ａと、前記第１膜上に形成され、前記第１膜より熱膨張係数が小さい第２膜１０９ｂと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電気部品およびその製造方法に関する。

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスの特徴は、通常の半導体デバイスと異なり、機械的可動部分を有するデバイスであるという点である。したがって、ＭＥＭＳデバイスを実装する際には、機械的可動部分の動作空間としてキャビティ（空洞）が必要である。すなわち、ＭＥＭＳデバイスにおいて、中空構造を形成する実装技術／パッケージが用いられる。

米国特許出願公開２００９／０１８８７０９号明細書

信頼性の高い電気部品およびその製造方法を提供する。

本実施形態による電気部品は、基板と、前記基板上に形成された機能素子と、前記基板上において前記機能素子を収納するキャビティを形成し、複数の貫通孔を有する第１層と、前記第１層上に形成され、複数の前記貫通孔を塞ぐ第２層と、を具備し、前記第１層は、下部側に形成された第１膜と、前記第１膜上に形成され、前記第１膜より熱膨張係数が小さい第２膜と、を含む。

第１の実施形態に係る電気部品の構造を示す断面図。第１の実施形態に係る電気部品の製造工程を示す断面図。図２に続く、第１の実施形態に係る電気部品の製造工程を示す断面図。図３に続く、第１の実施形態に係る電気部品の製造工程を示す断面図。第１の実施形態に係る薄膜ドームの原理を説明するための図。第２の実施形態に係る電気部品の構造を示す断面図。

本実施形態を以下に図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一の参照符号を付す。

＜第１の実施形態＞
図１乃至図５を用いて第１の実施形態に係る電気部品について説明する。第１の実施形態は、薄膜ドームとして形成される開口を有する第１層が熱膨張係数（ＣＴＥ：Coefficient of Thermal Expansion）の異なる２膜で形成される例である。

［構造］
図１は、第１の実施形態に係る電気部品の断面図を示している。

図１に示すように、本実施形態に係る電気部品は、機能素子１２０を有する基板１００、第１層１０９、第２層１１０、および第３層１１１で構成されている。

基板１００は、例えばシリコン基板である。この基板１００上に、例えばＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜（シリコン酸化膜）で構成される絶縁膜１０１が形成されている。この絶縁膜１０１上に機能素子１２０が形成されている。機能素子１２０は、例えば静電駆動型のＭＥＭＳ可変容量キャパシタである。

機能素子１２０は、第１金属配線１０２と、第１金属配線１０２に対向する第２金属配線１０６と、第２金属配線１０６同士を接続する絶縁体接続部１０７とで構成されている。第１金属配線１０２および第２金属配線１０６は、例えばアルミニウムで構成されている。絶縁体接続部１０７は、例えばＳｉＮ膜で構成されている。機能素子１２０は、第１金属配線１０２と第２金属配線１０６との間に電圧を印加すると、静電引力によって第１金属配線１０２と第２金属配線１０６との間の距離が変化することにより容量が変化する。

第１金属配線１０２上には、例えばＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜、またはＳｉＮ膜で構成されるパッシベーション膜１０４が形成されている。このパッシベーション膜１０４は、パッド部分１０４ａおよび接続孔部分１０４ｂに開口を有している。パッド部分１０４ａは、後述する第３層１１１の外側に形成され、図示せぬ外部電極と電気的に接続されている。すなわち、機能素子１２０は、パッド部分１０４ａを介して外部電極と電気的に接続されている。また、接続孔部分１０４ｂにおいて、第１金属配線１０２と第２金属配線１０６とが電気的に接続されている。

機能素子１２０は、キャビティ１３０内に形成されている。このキャビティ１３０は、機能素子１２０の動作空間を確保するための領域である。キャビティ１３０内は、乾燥雰囲気、または真空雰囲気に保たれている。このため、有害ガス、例えば水分によって、アルミニウムで構成される第１金属配線１０２および第２金属配線１０６が劣化することが防止され、ＭＥＭＳ可変容量キャパシタの特性劣化が防止されている。

第１層１０９は、機能素子１２０を収納するキャビティ１３０を形成し、複数の貫通孔（開口）１０９ｃを有する。この第１層１０９は、機能素子１２０を外部から保護するための薄膜ドームとして機能する。

第１層１０９の複数の貫通孔１０９ｃは、機能素子１２０を形成した後、後述する犠牲層をエッチングして除去し、キャビティ１３０を形成するためのものである。すなわち、犠牲層は、貫通孔１０９ｃを通してエッチングされる。

この第１層１０９の詳細については、後述する。

第２層１１０は、第１層１０９上に形成され、複数の貫通孔１０９ｃを塞いでいる。この第２層１１０は、キャビティ１３０を封止しながら、キャビティ１３０内の有害ガスを透過させて排出し、キャビティ１３０内の雰囲気を調整する機能を有している。

第２層１１０は、ポリイミド等の有機材料の塗布膜で構成されていることが望ましい。これにより、貫通孔１０９ｃのサイズ（直径または開口面積）が大きくても、貫通孔１０９ｃを容易かつ確実に封止することができる。したがって、貫通孔１０９ｃのサイズや配置が制約されない。このため、サイズの大きい複数の貫通孔１０９ｃを配置することにより、後述する犠牲層のエッチングを短時間で確実に行うことが可能である。

なお、第２層１１０は、有機材料の塗布膜に限らず、ＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜、ＳｉＮ膜等の絶縁膜で構成されてもよい。

第３層１１１は、第２層１１０上に形成されている。この第３層１１１は、大気中の水分が第２層１１０を透過してキャビティ１３０内に浸入することを防止する防湿膜として機能する。第３層１１１は、例えばＳｉＮ膜等の絶縁膜で構成されている。

以下に、本実施形態における第１層１０９について説明する。本実施形態における第１層１０９は、内側（下部側）の第１膜１０９ａと、第１膜１０９ａ上に形成された外側（上部側）の第２膜１０９ｂとの積層膜で構成されている。

より具体的には、第１膜１０９ａの熱膨張係数は、第２膜１０９ｂの熱膨張係数より大きい。すなわち、貫通孔１０９ｃを有する第１層１０９において、内側の熱膨張係数が外側の熱膨張係数より大きくなる。

ここで、第１膜１０９ａは例えばＳｉＮ膜で構成され、第２膜１０９ｂは例えばＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜で構成される。このように、第１層１０９として、熱膨張係数の異なる２層を形成し、かつ内側の第１膜１０９ａの熱膨張係数を第２膜１０９ｂの熱膨張係数よりも大きくすることで、薄膜ドームが外側に膨らむ構造にすることができる。すなわち、キャビティ１３０内が大きく形成される。

なお、第１膜１０９ａと第２膜１０９ｂの組み合わせとして、ＳｉＮ膜とＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜に限らない。これ以外の第１膜１０９ａと第２膜１０９ｂの組み合わせとして、熱膨張係数が大きいＳｉＮ膜と熱膨張係数が小さいＳｉＮ膜、または熱膨張係数が大きいＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜と熱膨張係数が小さいＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜等が挙げられる。また、ＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜の熱膨張係数がＳｉＮ膜の熱膨張係数よりも大きければ、第１膜１０９ａをＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜とし、第２膜１０９ｂをＳｉＮ膜としてもよい。このような熱膨張係数は、後述する製造方法によって、適宜制御することが可能である。

また、ＳｉＮ膜は、防湿性が高く、大気の水分の浸透を抑制する。このため、第１膜１０９ａおよび第２膜１０９ｂのどちらか一方がＳｉＮ膜であることがより望ましい。

また、第２層１１０および第３層１１１の熱膨張係数は、第１層１０９の熱膨張係数より小さいことが望ましい。これにより、薄膜ドームが外側により膨らむ構造にすることができる。

［製造方法］
図２乃至図４は、第１の実施形態に係る電気部品の製造工程における断面図を示している。以下に、第１の実施形態に係る電気部品におけるＭＥＭＳ素子の形成工程〜ウェハレベルの薄膜ドームの形成工程を説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、ＭＥＭＳ素子の形成工程において、基板１００上に、例えばＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜で構成される絶縁膜１０１が形成される。この絶縁膜１０１上に、例えばアルミニウムで構成される第１金属配線１０２が形成され、パターニングされる。この第１金属配線１０２は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。第１金属配線１０２の成膜方法としてはスパッタリング法が用いられる。また、パターニング方法としては従来のフォトリソグラフィ法とＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法が用いられてもよいし、フォトリソグラフィとウェットエッチング法が用いられてもよい。なお、絶縁膜１０１は形成されなくてもよく、その場合、第１金属配線１０２は、基板１００上に直接形成される。

次に、全面に、例えばＳｉＯ（ＳｉＯ_２）、またはＳｉＮ膜で構成されるパッシベーション膜１０４が形成される。パッシベーション膜１０４の成膜方法としては、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法が用いられる。このパッシベーション膜１０４は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。その後、パッシベーション膜１０４がパターニングされ、パッド部分１０４ａおよび接続孔部分１０４ｂが開口される。すなわち、パッド部分１０４ａおよび接続孔部分１０４ｂの第１金属配線１０２が露出される。パッシベーション膜１０４のパターニング方法としては、例えばフォトリソグラフィ法とＲＩＥ法が用いられる。

次に、図２（ｂ）に示すように、第１金属配線１０２を覆うように、ポリイミド等の有機材料で構成される第１犠牲層１０５が塗布される。この第１犠牲層１０５は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。

その後、第１犠牲層１０５が所望の形状にパターニングされる。これにより、パッド部分１０４ａおよび接続孔部分１０４ｂの第１金属配線１０２が露出される。第１犠牲層１０５は、感光露光および現像によりパターニングされてもよい。または、第１犠牲層１０５上に通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法より、第１犠牲層１０５がパターニングされてもよい。または、第１犠牲層１０５上に形成された図示せぬＳｉＯ膜等を通常のリソグラフィ法によるレジストパターンとＲＩＥ法あるいはウェットエッチング法によってハードマスクとしてパターニングし、このハードマスクを用いて第１犠牲層１０５がパターニングされてもよい。

次に、図２（ｃ）に示すように、第１犠牲層１０５上に、例えばアルミニウムで構成される第２金属配線１０６が形成され、パターニングされる。この第２金属配線１０６は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。これにより、第２金属配線１０６は、露出された接続孔部分１０４ｂの第１金属配線１０２と接続される。第２金属配線１０６の成膜方法としてはスパッタリング法が用いられる。また、パターニング方法としてはフォトリソグラフィ法とＲＩＥ法が用いられてもよいし、フォトリソグラフィとウェットエッチング法が用いられてもよい。

次に、図３（ａ）に示すように、第２金属配線１０６間に、例えばＳｉＮ膜で構成される絶縁体接続部１０７が形成され、パターニングされる。絶縁体接続部１０７は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。これにより、第２金属配線１０６同士が接続される。絶縁体接続部１０７の成膜方法およびパターニング方法としては、従来の半導体技術が用いられる。このようにして、可動部となるＭＥＭＳ素子１２０が完成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、ウェハレベルの薄膜ドームの形成工程において、ＭＥＭＳ素子１２０および第１犠牲層１０５を覆うように、ポリイミド等の有機材料で構成される第２犠牲層１０８が塗布される。この第２犠牲層１０８は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。

その後、第２犠牲層１０８が所望の形状にパターニングされる。第２犠牲層１０８は、感光露光および現像によりパターニングされてもよい。または、第２犠牲層１０８上に通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法により、第２犠牲層１０８がパターニングされてもよい。または、第２犠牲層１０８上に形成された図示せぬＳｉＯ膜等を通常のリソグラフィ法によるレジストパターンとＲＩＥ法あるいはウェットエッチング法によってハードマスクとしてパターニングし、このハードマスクを用いて第２犠牲層１０８がパターニングされてもよい。

次に、図３（ｃ）に示すように、第２犠牲層１０８を覆うように、複数の貫通孔１０９ｃを有する第１層１０９が形成される。

より具体的には、まず、第２犠牲層１０８を覆うように、薄膜ドームの内側となる第１膜１０９ａが形成される。第１膜１０９ａは、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。また、第１膜１０９ａは、例えばＳｉＮ膜で構成されている。第１膜１０９ａの成膜方法としては、ＣＶＤ法が用いられる。このＣＶＤ法の条件として、例えばＳｉＨ_４ガスの流量５００ｓｃｃｍ、ＮＨ_３ガスの流量２ｓｌｍ、圧力５Ｔｏｒｒ、温度４００℃とする。また、ＲＦ出力を５００〜２０００Ｗとする。

次に、第１膜１０９ａ上に、薄膜ドームの外側となる第２膜１０９ｂが形成される。第２膜１０９ｂは、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。また、第２膜１０９ｂは、例えばＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜で構成されている。この第２膜１０９ｂは、第１膜１０９ａよりも熱膨張係数が小さくなるように制御される。第２膜１０９ｂの成膜方法としては、ＣＶＤ法が用いられる。このＣＶＤ法の条件として、例えばＳｉＨ_４ガスの流量２００ｓｃｃｍ、Ｎ_２Ｏガスの流量４ｓｌｍ、圧力３Ｔｏｒｒ、温度４００℃とする。また、ＲＦ出力を２００〜１０００Ｗとする。

次に、第２膜１０９ｂ上に、図示せぬレジストが塗布される。その後、通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法またはウェットエッチング法により、薄膜ドームの内側膜（第１膜１０９ａ）および外側膜（第２膜１０９ｂ）に第１犠牲層１０５および第２犠牲層１０８除去用の複数の貫通孔１０９ｃが開口される。

このとき、図示せぬレジストパターンと第１層１０９との選択比を調整することにより、貫通孔１０９ｃの形状が、外側から内側に向かって次第に径が大きくなることが望ましい。言い換えると、貫通孔１０９ｃの形状が外側から内側に向かって次第に径が小さくなるテーパー形状であることが望ましい。これは、後述する第１犠牲層１０５および第２犠牲層１０８を除去した後に、貫通孔１０９ｃの封止特性を向上させるためである。

このようにして、熱膨張係数が大きい内側の第１膜１０９ａと、それより熱膨張係数が小さい内側の第２膜１０９ｂとで構成され、複数の貫通孔１０９ｃを有する第１層１０９が形成される。

なお、第１膜１０９ａと第２膜１０９ｂの組み合わせとして、ＳｉＮ膜とＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜に限らない。第１膜１０９ａと第２膜１０９ｂの組み合わせとして、熱膨張係数が大きいＳｉＮ膜と熱膨張係数が小さいＳｉＮ膜でもよい。この場合、熱膨張係数が大きいＳｉＮ膜の成膜条件（ＣＶＤ条件）は、例えばＳｉＨ_４ガスの流量５００ｓｃｃｍ、ＮＨ_３ガスの流量２ｓｌｍ、圧力５Ｔｏｒｒ、温度４００℃、ＲＦ出力５００Ｗとする。一方、熱膨張係数が小さいＳｉＮ膜の成膜条件（ＣＶＤ条件）は、例えばＳｉＨ_４ガスの流量５００ｓｃｃｍ、ＮＨ_３ガスの流量２ｓｌｍ、圧力５Ｔｏｒｒ、温度４００℃、ＲＦ出力２０００Ｗとする。すなわち、ＣＶＤ条件におけるＲＦ出力を制御することにより、熱膨張係数を制御することができる。

また、第１膜１０９ａと第２膜１０９ｂの組み合わせとして、熱膨張係数が大きいＳｉＯ（ＳｉＯ_２）と熱膨張係数が小さいＳｉＯ（ＳｉＯ_２）でもよい。この場合、熱膨張係数が大きいＳｉＯ（ＳｉＯ_２）の成膜条件（ＣＶＤ条件）は、例えばＳｉＨ_４ガスの流量２００ｓｃｃｍ、Ｎ_２Ｏガスの流量４ｓｌｍ、圧力３Ｔｏｒｒ、温度４００℃、ＲＦ出力２００Ｗとする。一方、熱膨張係数が小さいＳｉＯ（ＳｉＯ_２）の成膜条件（ＣＶＤ条件）は、例えばＳｉＨ_４ガスの流量２００ｓｃｃｍ、Ｎ_２Ｏガスの流量４ｓｌｍ、圧力３Ｔｏｒｒ、温度４００℃、ＲＦ出力１０００Ｗとする。

一般的に、ＳｉＮ膜の熱膨張係数は、ＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜の熱膨張係数よりも大きい。しかし、上述したように成膜方法を制御することで、ＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜の熱膨張係数をＳｉＮ膜の熱膨張係数よりも大きくすることも可能である。この場合、第１膜１０９ａをＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜とし、第２膜１０９ｂをＳｉＮ膜としてもよい。

次に、図４（ａ）に示すように、Ｏ_２ガス等を用いたアッシングにより、図示せぬレジストパターン、第１犠牲層１０５および第２犠牲層１０８が除去される。これにより、機能素子１２０がリリースされ、機能素子１２０の動作空間であるキャビティ１３０が形成される。

次に、図４（ｂ）に示すように、第１層１０９上に、第２層１１０が形成される。これにより、複数の貫通孔１０９ｃが塞がれ、キャビティ１３０が封止される。第２層１１０は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。第２層１１０は、例えばポリイミド等の有機材料の塗布膜、またはＳｉＮ膜、ＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜で構成される。

第２層１１０がポリイミド等の有機材料で構成される場合、常温で塗布された後、２５０℃〜３５０℃でキュアされて硬化する。また、第２層１１０がＳｉＮ膜、ＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜で構成される場合、２５０℃〜３５０℃のＣＶＤ法で形成される。

上述したように、第２層１１０の形成温度（２５０℃〜３５０℃）は、第１層１０９（第１膜１０９ａおよび第２膜１０９ｂ）の形成温度（２５０℃〜４００℃）以下である。このように、形成時よりもその後の工程時の温度を低くすることで、第１層１０９は外側に膨らんだ状態を維持できる。この原理については後述する。この状態で第１層１０９上に第２層１１０を形成することにより、第２層１１０が封止膜となり、第１層１０９が外側に膨らんだ状態で固定される。すなわち、キャビティ１３０が大きくなった状態で第１層１０９は固定される。

なお、第１層１０９が膨らむタイミングとしては、少なくとも犠牲層を除去した後、第２層１１０が形成される前までの期間である。すなわち、犠牲層を除去してから第２層が形成されるまでに、温度を低くする必要がある。

また、第１層１０９は、２５０℃〜３５０℃のＣＶＤ法によっても形成され得る。この場合、第２層１１０の形成温度を少なくとも第１層１０９の形成温度以下にする必要がある。また、第１膜１０９ａおよび第２膜１０９ｂの形成温度が異なる場合もある。この場合、第２層１１０の形成温度を第１膜１０９ａおよび第２膜１０９ｂのどちらか一方（高い方）の形成温度以下にすればよい。

次に、図１に示すように、第２層１１０上に、防湿膜としての第３層１１１が形成される。第３層１１１は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。第３層１１１は、例えばＳｉＮ膜で構成されている。第３層１１１の成膜方法としては、ＣＶＤ法が用いられる。

その後、第３層１１１が所望の形状にパターニングされる。第３層１１１は、通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法またはウェットエッチングにより、パターニングされる。このようにして、ＷＬＰの薄膜ドームが完成する。

図５は、本実施形態における第１層１０９の原理を示している。

図５（ａ）に示すように、第１層１０９における第１膜１０９ａおよび第２膜１０９ｂは、高温（４００℃）で形成される。このとき、第１膜１０９ａおよび第２膜１０９ｂが同等の幅で形成された場合を考える。

その後、図５（ｂ）に示すように、例えば第２層１１０の形成工程において、低温に設定される。このとき、図示するように、熱膨張係数の大きい第１膜１０９ａは、熱膨張係数の小さい第２膜１０９ｂよりも幅の変化率が大きい。具体的には、第１膜１０９ａのほうが、第２膜１０９ｂよりも小さくなる。

図５（ｃ）に示すように、実際は第１膜１０９ａと第２膜１０９ｂとは接触している。このように、特性（ここでは、熱膨張係数）の異なる２層が接触している場合、これらにストレスが生じる。このとき、幅がより小さくなる第１膜１０９ａを第２膜１０９ｂの内側（下部側）に形成することにより、外側（上部側）に向かってストレスが生じる。このストレスにより、上部側に膨らむ第１層１０９が形成される。

［効果］
上記第１の実施形態によれば、複数の貫通孔１０９ｃを有し、キャビティ１３０を形成する第１層１０９が第１膜１０９ａと第２膜１０９ｂとの積層膜で構成されている。このとき、内側の第１膜１０９ａの熱膨張係数は、外側の第２膜１０９ｂの熱膨張係数より大きい。このように熱膨張係数を制御することで、第１層１０９を上部側に膨らむ構造とすることができ、キャビティ１３０を大きくすることができる。これにより、第１層１０９と機能素子１２０との接触、および毛細管現象による封止膜（第２層１１０）のキャビティ１３０への侵入を防ぐことができ、信頼性の向上を図ることができる。

＜第２の実施形態＞
図６を用いて第２の実施形態に係る電気部品について説明する。第１の実施形態では、第１層が熱膨張係数の異なる２膜で形成された。これに対し、第２の実施形態は、第１層が熱膨張係数の異なる３膜以上で形成される例である。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の点については説明を省略し、異なる点について説明する。

［構造］
図６は、第２の実施形態に係る電気部品の断面図を示している。

図６に示すように、本実施形態に係る電気部品は、機能素子１２０を有する基板１００、第１層１０９、第２層１１０、および第３層１１１で構成されている。

ここで、第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、第１層１０９が、内側（下部側）の第１膜１０９ａと、第１膜１０９ａ上に形成された中側の第２膜１０９ｂと、第２膜１０９ｂ上に形成された外側（上部側）の第３膜１０９ｄとの積層膜で構成されている点である。

より具体的には、第１膜１０９ａの熱膨張係数は、第２膜１０９ｂおよび第３膜１０９ｄの熱膨張係数より大きい。第２膜１０９ｂの熱膨張係数は、第３膜１０９ｄの熱膨張係数より大きいことが望ましいが、小さくてもよい。すなわち、貫通孔１０９ｃを有する第１層１０９において、内側の熱膨張係数が最も大きくなる。

ここで、第１膜１０９ａ、第２膜１０９ｂおよび第３膜１０９ｄはそれぞれ、例えばＳｉＮ膜またはＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜で構成される。この際、ＳｉＮ膜またはＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜の成膜方法を制御することで、第１膜１０９ａの熱膨張係数が最も大きくなるように制御される。このように、第１層１０９として、熱膨張係数の異なる３層を形成し、かつ内側の第１膜１０９ａの熱膨張係数を最も大きくすることで、薄膜ドームが外側に膨らむように形成される。すなわち、キャビティ１３０内が大きく形成される。

また、第１層１０９は、３膜の積層膜に限らず、４膜以上の積層膜であってもよい。第１層１０９を４膜以上の積層膜とする構造の場合でも、内側の絶縁膜の熱膨張係数を最も大きくすることにより、目的を達成することができる。

さらに、第１層１０９は、積層膜に限らず、内側から外側に向かって熱膨張係数が小さくなるようなグラデーション膜であってもよい。このとき、グラデーション膜として、ＳｉＮ膜、またはＳｉＯ（ＳｉＯ_２）膜が形成され得るが、防湿性の観点からＳｉＮ膜が形成されることがより望ましい。

［製造方法］
第２の実施形態における電気部品の製造工程においても、第１の実施形態と同様、図３（ｂ）の工程まで行われる。すなわち、ＭＥＭＳ素子１２０および第１犠牲層１０５を覆うように、ポリイミド等の有機材料で構成される第２犠牲層１０８が塗布される。その後、第２犠牲層１０８が所望の形状にパターニングされる。

次に、第２犠牲層１０８を覆うように、複数の貫通孔１０９ｃを有する第１層１０９が形成される。

より具体的には、まず、第２犠牲層１０８を覆うように、薄膜ドームの内側となる第１膜１０９ａが形成される。第１膜１０９ａは、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。第１膜１０９ａの成膜方法としては、ＣＶＤ法が用いられる。

次に、第１膜１０９ａ上に、薄膜ドームの中側となる第２膜１０９ｂが形成される。第２膜１０９ｂは、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。この第２膜１０９ｂは、第１膜１０９ａよりも熱膨張係数が小さくなるように制御される。第２膜１０９ｂの成膜方法としては、ＣＶＤ法が用いられる。

次に、第２膜１０９ｂ上に、薄膜ドームの外側となる第３膜１０９ｄが形成される。第３膜１０９ｄは、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。この第３膜１０９ｄは、第１膜１０９ａよりも熱膨張係数が小さくなるように制御される。第３膜１０９ｄの成膜方法としては、ＣＶＤ法が用いられる。

次に、第３膜１０９ｄ上に、図示せぬレジストが塗布される。その後、通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法またはウェットエッチング法により、薄膜ドームの内側膜（第１膜１０９ａ）、中間膜（第２膜１０９ｂ）および外側膜（第３膜１０９ｄ）に第１犠牲層１０５および第２犠牲層１０８除去用の複数の貫通孔１０９ｃが開口される。

このようにして、熱膨張係数が大きい内側の第１膜１０９ａと、それより熱膨張係数が小さい中側の第２膜１０９ｂおよび外側の第３膜１０９ｄとで構成され、複数の貫通孔１０９ｃを有する第１層１０９が形成される。

その後の工程は、第１の実施形態と同様の工程であるため、説明は省略する。

［効果］
上記第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、貫通孔１０９ｃを有し、キャビティ１３０を形成する第１層１０９が３層以上の積層膜で構成されている。これにより、第１層１０９が２層で形成される第１の実施形態と比較して、第１層１０９の耐久性が強くなるとともに、大気中の水分の浸透を抑制することができる。

その他、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１００…基板、１０９…第１層、１０９ａ…第１膜、１０９ｂ…第２膜、１０９ｃ…貫通孔、１１０…第２層、１２０…機能素子、１３０…キャビティ。

Claims

基板と、
前記基板上に形成された機能素子と、
前記基板上において前記機能素子を収納するキャビティを形成し、複数の貫通孔を有する第１層と、
前記第１層上に形成され、複数の前記貫通孔を塞ぐ第２層と、
を具備し、
前記第１層は、下部側に形成された第１膜と、前記第１膜上に形成され、前記第１膜より熱膨張係数が小さい第２膜と、を含むことを特徴とする電気部品。
前記第１膜はシリコン窒化膜であり、前記第２膜はシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載の電気部品。
前記第１層は、前記第２膜上に形成され、前記第１膜より熱膨張係数が小さい第３膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電気部品。
基板上に、機能素子を形成し、
前記機能素子を覆うように、犠牲層を形成し、
前記犠牲層上に、下部側に形成された第１膜と、前記第１膜上に形成され、前記第１膜より熱膨張係数が小さい第２膜と、を含む第１層を第１温度で形成し、
前記第１層に、複数の貫通孔を開口し、
複数の前記貫通孔を通して前記犠牲層を除去して、前記基板上において前記機能素子を収納するキャビティを形成し、
前記第１層上に、複数の前記貫通孔を塞ぐ第２層を前記第１温度以下の第２温度で形成する
ことを特徴とする電気部品の製造方法。
前記第１膜および前記第２膜は、ＣＶＤ法により形成され、
前記第１膜および前記第２膜の熱膨張係数は、前記ＣＶＤ法の条件によって制御されることを特徴とする請求項４に記載の電気部品の製造方法。