JP2012119820A - 電子装置、電子機器及び電子装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板2上の空洞部33内に位置し電気駆動される振動素子5と、空洞部33の周囲を取り巻く絶縁層29と空洞部33とを画成する電気伝導性の包囲壁25と、振動素子5と接続し包囲壁25を貫通する第1配線8及び第2配線9と、を有し、第1配線8及び第2配線9が包囲壁25を貫通する場所には絶縁層29を溶解するエッチング液が空洞部33から絶縁層29に流動することを防止し包囲壁25と第1配線8及び第2配線9とを絶縁する第1耐食絶縁膜19及び第2耐食絶縁膜20を備える。
【選択図】図1
Description
本適用例にかかる電子装置であって、基板上の空洞部内に位置し電気駆動される機能素子と、前記空洞部の周囲を取り巻く層間絶縁膜と前記空洞部とを画成する電気伝導性を有する被覆部と、前記機能素子と接続し前記被覆部を貫通する配線と、を有し、前記配線が前記被覆部を貫通する場所には前記層間絶縁膜を溶解するエッチング液が前記空洞部から前記層間絶縁膜に流動することを防止し前記被覆部と前記配線とを絶縁する液流動防止部を備えることを特徴とする。
上記適用例にかかる電子装置において、前記液流動防止部は前記層間絶縁膜より前記エッチング液に対して腐食され難い耐食性絶縁膜を有し、前記耐食性絶縁膜は前記配線と前記被覆部との間に位置することを特徴とする。
上記適用例にかかる電子装置において、前記層間絶縁膜は二酸化シリコンであり、前記耐食性絶縁膜はアルミナであることを特徴とする。
上記適用例にかかる電子装置において、前記液流動防止部は前記被覆部から前記層間絶縁膜へ突出する側壁延長部を有し、前記側壁延長部と前記配線とで前記層間絶縁膜を挟むように配置されたことを特徴とする。
上記適用例にかかる電子装置において、前記側壁延長部及び前記配線に挟まれた前記層間絶縁膜は屈曲部を有することを特徴とする。
本適用例にかかる電子機器は、発振回路を備えた電子機器であって、前記発振回路に上記に記載の電子装置を用いたことを特徴とする。
本適用例にかかる電子装置の製造方法であって、基板上に形成された機能素子と接続して配線を形成する配線形成工程と、前記配線を覆って耐食性絶縁膜を形成する耐食性絶縁膜形成工程と、前記基板、前記配線、前記耐食性絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、前記機能素子を囲むように前記層間絶縁膜を筒状に除去し、除去した場所に側壁部を形成する側壁形成工程と、前記側壁部と前記側壁部に囲まれた前記層間絶縁膜とに重ねて開口部を有する蓋部を形成する蓋部形成工程と、前記側壁部を取り巻く前記層間絶縁膜上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記開口部からエッチング液を流入させて前記基板と前記側壁部と前記蓋部とに囲まれた場所の前記層間絶縁膜をエッチングして除去し空洞部を形成する空洞部形成工程と、前記開口部を封止する封止工程と、を有し、前記耐食性絶縁膜形成工程では前記層間絶縁膜よりエッチングされ難い前記耐食性絶縁膜を前記配線と前記側壁部との間に形成することを特徴とする。
本適用例にかかる電子装置の製造方法であって、基板上に形成された機能素子と接続して配線を形成する配線形成工程と、前記基板及び前記配線を覆って層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、前記機能素子を囲むように前記層間絶縁膜を筒状に除去し、除去した場所に側壁部を形成する側壁形成工程と、前記側壁部と前記配線とが交差する場所から前記側壁部の周囲の前記配線に沿って側壁延長部を形成する側壁延長部形成工程と、前記側壁部と前記側壁部に囲まれた前記層間絶縁膜とに重ねて開口部を有する蓋部を形成する蓋部形成工程と、前記側壁部を取り巻く前記層間絶縁膜上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記開口部からエッチング液を流入させて前記基板と前記側壁部と前記蓋部とに囲まれた場所の前記層間絶縁膜をエッチングして除去し空洞部を形成する空洞部形成工程と、前記開口部を封止する封止工程と、を有し、前記層間絶縁膜形成工程では前記配線を覆って前記層間絶縁膜を形成し、前記側壁延長部形成工程では、前記配線を覆う前記層間絶縁膜をさらに側壁延長部が覆うことを特徴とする。
上記適用例にかかる電子装置の製造方法において、前記基板上にはMOS素子が形成され、前記配線と前記層間絶縁膜とのうち少なくとも一方は前記MOS素子を形成する工程にて形成されることを特徴とする。
(第1の実施形態)
本実施形態では、振動素子を空洞内に備えて所定の周波数の波形を出力するレゾネーターとこのレゾネーターを製造する特徴的な例について、図1〜図7に従って説明する。
図1はレゾネーターの構成を示す概略分解斜視図である。図2(a)は図1のレゾネーターのA−A’線に沿う模式断面図であり、図2(b)は図1のレゾネーターのB−B’線に沿う模式断面図である。最初にレゾネーター1について図1及び図2に従って説明する。電子装置としてのレゾネーター1は長方形の基板2を備えている。基板2の長手方向をX方向とし、基板2の平面方向でX方向と直交する方向をY方向とする。基板2の厚み方向をZ方向とする。基板2の材質は特に限定されないが、シリコン基板等の半導体基板、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、合成樹脂基板等の各種の基板を用いることができる。基板2上に半導体による集積回路を形成するときには、シリコン基板等の半導体基板を用いる。本実施形態では、例えば、シリコン基板を採用している。基板2の厚みは特に限定されないが本実施形態では例えば、200μm〜600μmの厚みを採用している。
次に上述したレゾネーター1の製造方法について図3〜図7にて説明する。図3(b)は、レゾネーターの製造方法を示すフローチャートであり、図4〜図7はレゾネーターの製造方法を説明するための模式図である。尚、駆動回路10、第3中間端子13、第4中間端子14、第5中間端子15、配線13a,14a,15aの製造方法は公知であり、説明を省略する。
(1)本実施形態によれば、ステップS11の空洞部形成工程において、エッチング液により犠牲層51が溶解されることにより、包囲壁25内に空洞部33が形成される。包囲壁25はエッチング液により溶解され難く、エッチング液が溶解する範囲を包囲壁25が制御する。第1配線8及び第2配線9は包囲壁25を貫通している。空洞部33を形成するときに第1配線8や第2配線9と包囲壁25との間からエッチング液が流出すると、包囲壁25を取り巻く絶縁層29は溶解する。本実施形態では第1配線8や第2配線9と包囲壁25との間に第1耐食絶縁膜19及び第2耐食絶縁膜20が配置されている。従って、第1配線8や第2配線9と包囲壁25との間からエッチング液が包囲壁25の外側に流出することを防止することができる。
次に、レゾネーターの一実施形態について図8〜図11を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、エッチング液の漏洩を防止する構造が異なる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
図8はレゾネーターの構成を示す概略分解斜視図である。図9(a)は図8のレゾネーターのC−C’線及びE−E’線に沿う模式断面図であり、図9(b)は図8のレゾネーターのD−D’線及びF−F’線に沿う模式断面図である。図9(c)及び図9(d)は側壁延長部を示す要部拡大図である。すなわち、本実施形態では、図8及び図9に示すように、電子装置としてのレゾネーター55は振動素子5と振動素子5を駆動する駆動回路10とを備えている。レゾネーター55のうち駆動回路10以外の部分を発振装置55aとする。
次に上述したレゾネーター55の製造方法について図10及び図11にて説明する。図10は、レゾネーターの製造方法を示すフローチャートであり、図11はレゾネーターの製造方法を説明するための模式図である。
(1)本実施形態によれば、第1側壁延長部69と第3配線56との間には第4絶縁層64が位置している為、第1側壁延長部69と第3配線56とは電気的に絶縁されている。同様に、第2側壁延長部71と第4配線57との間には第5絶縁層65が位置している為、第2側壁延長部71と第4配線57とは電気的に絶縁されている。従って、包囲壁67は第3配線56及び第4配線57と絶縁させることができる。
次に、レゾネーターの一実施形態について図12を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、振動素子5及び包囲壁25を形成する工程と駆動回路10を形成する工程の一部が並行して行われる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(1)本実施形態によれば、MOS素子にゲート電極層77と第1絶縁層26とが設置されている。そして、第2配線9を形成する工程とMOS素子のゲート電極層77を形成する工程とは同じ工程にて行われる。さらに、絶縁層29の第1絶縁層26、第2絶縁層27、第3絶縁層28を形成する工程とMOS素子の第1絶縁層26、第2絶縁層27、第3絶縁層28を形成する工程とは同じ工程にて行われる。従って、基板2上に振動素子5を形成する工程とMOS素子を形成する工程とを別々に行う場合に比べて生産性良く振動素子5及びMOS素子を形成することができる。
次に、レゾネーターを用いた電子機器の1つである時計の一実施形態について図13を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、レゾネーターを活用した電子機器である点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(1)本実施形態によれば、時計82はレゾネーター1を備えている。このレゾネーター1はエッチング液が包囲壁25から流出することのない品質の良い装置になっている。従って、時計82は品質の良いレゾネーター1を備えた機器とすることができる。
(変形例1)
前記第1の実施形態では、包囲壁25内の空洞部33に電気駆動される機能素子として振動素子5を設置した。電気駆動される機能素子は振動素子5に限らず他の素子でも良い。例えば、梁の自由端に錘が配置された加速度センサー、ジャイロセンサー、水晶振動子、SAW(弾性表面波)素子、櫛歯電極等により可動するマイクロアクチュエーターを設置することができる。このときにもエッチング液が包囲壁25から流出することのない構造となっている為、品質良く機能素子を駆動させることができる。
前記第1の実施形態では、犠牲層51のエッチングにはHFベーパーエッチングを行ったが、他の方法を用いても良い。例えば、エッチング液にフッ化水素酸や緩衝フッ酸等の薬液を用いて犠牲層51をエッチングしても良い。このとき、第2下地層4上にエッチング液に対して腐食され難い膜を形成するのが好ましい。エッチング液に対して腐食され難い膜の材質はとくに限定されないが例えば、SiN、チタン、アルミニウム、金を用いることができる。これにより、犠牲層51を品質良く除去することができる。
前記第1の実施形態では、包囲壁25は第1包囲壁16及び第2包囲壁17の上に第3包囲壁22、第4包囲壁23、第5包囲壁24の3層の包囲壁を配置した。絶縁層29は第1絶縁層26、第2絶縁層27、第3絶縁層28の3層の絶縁層を配置した。包囲壁の数、絶縁層の数は特に限定されず、1〜2層でも良く、4層以上でも良い。振動素子5の大きさや製造工程の要因に応じて決定してもよい。これにより、振動素子5が大きいときにも対応することができる。また、工程設計の自由度を高めることができる。
前記第1の実施形態では、包囲壁25の平面形状は図1に示すように四角形の枠形状とした。包囲壁25の平面形状は振動素子5を囲む形状であれば特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形の枠形状等の任意の形状にすることができる。これにより、配線、端子、駆動回路10を設定する配置の自由度を高めることができる。尚、変形例1〜4は前記第2の実施形態にも適用することができる。
前記第4の実施形態では、レゾネーター1を用いたがレゾネーター1の代わりにレゾネーター55を用いても良い。このときにも、品質良く所定の周波数の波形を活用することができる。
前記第4の実施形態では、レゾネーター1を用いる電子機器として時計82の例を示したが、電子機器は時計82に限らない。レゾネーター1を各種の電子機器に適用することができる。例えば、携帯電話、パーソナルコンピューター、電子辞書、デジタルカメラ、デジタル録音再生装置等に用いることができる。このとき、レゾネーター1は品質良く所定の周波数の波形を出力する為、品質の良い発振器を備えた電子機器とすることができる。
前記第3の実施形態では、駆動回路10のMOS素子を形成する工程の一部と第1の実施形態におけるレゾネーター1を形成する工程の一部とが同じ工程にて行われた。これに限らず、駆動回路10のMOS素子を形成する工程の一部と第2の実施形態におけるレゾネーター55を形成する工程の一部とが同じ工程にて行われても良い。具体的には、第4配線57を形成する工程とMOS素子のゲート電極層77を形成する工程とを同じ工程にて行っても良い。さらに、絶縁層29の第1絶縁層26、第2絶縁層27、第3絶縁層28を形成する工程とMOS素子の第1絶縁層26、第2絶縁層27、第3絶縁層28を形成する工程とは同じ工程にて行われる。従って、基板2上に振動素子5を形成する工程とMOS素子を形成する工程とを別々に行う場合に比べて生産性良く振動素子5及びMOS素子を形成することができる。
Claims (9)
- 基板上の空洞部内に位置し電気駆動される機能素子と、
前記空洞部の周囲を取り巻く層間絶縁膜と前記空洞部とを画成する電気伝導性を有する被覆部と、
前記機能素子と接続し前記被覆部を貫通する配線と、を有し、
前記配線が前記被覆部を貫通する場所には前記層間絶縁膜を溶解するエッチング液が前記空洞部から前記層間絶縁膜に流動することを防止し前記被覆部と前記配線とを絶縁する液流動防止部を備えることを特徴とする電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置であって、
前記液流動防止部は前記層間絶縁膜より前記エッチング液に対して腐食され難い耐食性絶縁膜を有し、前記耐食性絶縁膜は前記配線と前記被覆部との間に位置することを特徴とする電子装置。 - 請求項2に記載の電子装置であって、
前記層間絶縁膜は二酸化シリコンであり、前記耐食性絶縁膜はアルミナであることを特徴とする電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置であって、
前記液流動防止部は前記被覆部から前記層間絶縁膜へ突出する側壁延長部を有し、
前記側壁延長部と前記配線とで前記層間絶縁膜を挟むように配置されたことを特徴とする電子装置。 - 請求項4に記載の電子装置であって、
前記側壁延長部及び前記配線に挟まれた前記層間絶縁膜は屈曲部を有することを特徴とする電子装置。 - 発振回路を備えた電子機器であって、
前記発振回路に請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子装置を用いたことを特徴とする電子機器。 - 基板上に形成された機能素子と接続して配線を形成する配線形成工程と、
前記配線を覆って耐食性絶縁膜を形成する耐食性絶縁膜形成工程と、
前記基板、前記配線、前記耐食性絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記機能素子を囲むように前記層間絶縁膜を筒状に除去し、除去した場所に側壁部を形成する側壁形成工程と、
前記側壁部と前記側壁部に囲まれた前記層間絶縁膜とに重ねて開口部を有する蓋部を形成する蓋部形成工程と、
前記側壁部を取り巻く前記層間絶縁膜上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記開口部からエッチング液を流入させて前記基板と前記側壁部と前記蓋部とに囲まれた場所の前記層間絶縁膜をエッチングして除去し空洞部を形成する空洞部形成工程と、
前記開口部を封止する封止工程と、を有し、前記耐食性絶縁膜形成工程では前記層間絶縁膜よりエッチングされ難い前記耐食性絶縁膜を前記配線と前記側壁部との間に形成することを特徴とする電子装置の製造方法。 - 基板上に形成された機能素子と接続して配線を形成する配線形成工程と、
前記基板及び前記配線を覆って層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、
前記機能素子を囲むように前記層間絶縁膜を筒状に除去し、除去した場所に側壁部を形成する側壁形成工程と、
前記側壁部と前記配線とが交差する場所から前記側壁部の周囲の前記配線に沿って側壁延長部を形成する側壁延長部形成工程と、
前記側壁部と前記側壁部に囲まれた前記層間絶縁膜とに重ねて開口部を有する蓋部を形成する蓋部形成工程と、
前記側壁部を取り巻く前記層間絶縁膜上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記開口部からエッチング液を流入させて前記基板と前記側壁部と前記蓋部とに囲まれた場所の前記層間絶縁膜をエッチングして除去し空洞部を形成する空洞部形成工程と、
前記開口部を封止する封止工程と、を有し、
前記層間絶縁膜形成工程では前記配線を覆って前記層間絶縁膜を形成し、前記側壁延長部形成工程では、前記配線を覆う前記層間絶縁膜をさらに側壁延長部が覆うことを特徴とする電子装置の製造方法。 - 請求項7または8に記載の電子装置の製造方法であって、
前記基板上にはMOS素子が形成され、前記配線と前記層間絶縁膜とのうち少なくとも一方は前記MOS素子を形成する工程にて形成されることを特徴とする電子装置の製造方法。
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