JP2012122838A - Mems element and method for manufacturing the same - Google Patents

Mems element and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2012122838A
JP2012122838A JP2010273745A JP2010273745A JP2012122838A JP 2012122838 A JP2012122838 A JP 2012122838A JP 2010273745 A JP2010273745 A JP 2010273745A JP 2010273745 A JP2010273745 A JP 2010273745A JP 2012122838 A JP2012122838 A JP 2012122838A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor substrate
wiring
lid
electrode terminal
mems element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010273745A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunihito Kato
邦仁 加藤
Takashi Ushijima
隆志 牛島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2010273745A priority Critical patent/JP2012122838A/en
Publication of JP2012122838A publication Critical patent/JP2012122838A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a MEMS element capable of reducing an element area and also reducing manufacturing costs.SOLUTION: A MEMS element includes a semiconductor substrate 20; a movable part 33 provided on a principal surface 20a of the semiconductor substrate 20 so as to be displaceable relative to the semiconductor substrate 20; a lid part 50 provided on the principal surface 20a of the semiconductor substrate 20 so as to cover the movable part 33; a first electrode terminal 41 provided in an area that is on the principal surface 20a of the semiconductor substrate 20 and outside the lid part 50; and first wiring 51 which is formed on a surface that is a part of the lid part 50 and faces the semiconductor substrate 20 and which electrically connects the first electrode terminal 41 to the movable part 33.

Description

本発明は、MEMS素子及びMEMS素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a MEMS element and a method for manufacturing a MEMS element.

例えば、加速度センサ、振動子、メカニカルフィルタ等の機能を有するMEMS素子が開発されている。   For example, a MEMS element having functions such as an acceleration sensor, a vibrator, and a mechanical filter has been developed.

MEMS素子として、例えばSOI基板よりなる半導体基板に形成されているものがある。SOI基板は、支持基板上に絶縁層が形成されており、絶縁層上に導体層(活性層)が形成されている。支持基板は、例えばSiより形成され、絶縁層は、例えばSiOより形成されている。さらに、絶縁層上に形成されている導体層は、例えば導電性シリコンより形成されている。 Some MEMS elements are formed on a semiconductor substrate made of, for example, an SOI substrate. In an SOI substrate, an insulating layer is formed on a supporting substrate, and a conductor layer (active layer) is formed on the insulating layer. The support substrate is made of Si, for example, and the insulating layer is made of SiO 2 , for example. Furthermore, the conductor layer formed on the insulating layer is made of, for example, conductive silicon.

このようなSOI基板よりなる半導体基板に形成されているMEMS素子として、半導体基板と、台座支持部と、梁と、可動部と、端子部と、配線部と、台座部と、キャップとを備えたMEMS素子の例が開示されている(例えば特許文献1参照)。台座支持部は、半導体基板に固定され、所定領域を囲むように形成されている。梁は、半導体基板に接続され、所定領域内に形成されている。可動部は、梁に接続され、かつ、所定領域内の空間に懸架されている。端子部は、台座支持部に囲まれた所定領域の外側に形成されている。配線部は、可動部と端子部とを台座支持部を貫通して接続する。台座部は、台座支持部及び配線部上に形成され、所定領域を囲むように形成されている。   As a MEMS element formed on a semiconductor substrate made of such an SOI substrate, a semiconductor substrate, a pedestal support portion, a beam, a movable portion, a terminal portion, a wiring portion, a pedestal portion, and a cap are provided. An example of a MEMS element is disclosed (for example, see Patent Document 1). The pedestal support is fixed to the semiconductor substrate and formed so as to surround a predetermined region. The beam is connected to the semiconductor substrate and formed in a predetermined region. The movable part is connected to the beam and is suspended in a space within a predetermined area. The terminal portion is formed outside a predetermined region surrounded by the pedestal support portion. The wiring part connects the movable part and the terminal part through the base support part. The pedestal portion is formed on the pedestal support portion and the wiring portion, and is formed so as to surround a predetermined region.

特開2008−046078号公報JP 2008-046078 A

ところが、上記したMEMS素子には、以下のような問題がある。   However, the above MEMS element has the following problems.

MEMS素子には、アルミニウム(Al)とポリシリコン(Si)よりなり、端子部と可動部とを電気的に接続する配線が形成される。配線は、例えば可動部が接続されている梁等を含む本体素子に形成されることがある。   The MEMS element is made of aluminum (Al) and polysilicon (Si), and wiring for electrically connecting the terminal portion and the movable portion is formed. For example, the wiring may be formed on a main body element including a beam to which a movable part is connected.

ところが、例えば加速度センサの高機能化に伴って、可動部の本数が増加する等、可動部のパターンが複雑化することがある。従って、端子部から一の可動部との間に、例えば他の可動部が形成されていることがある。このような配置において、本体素子に配線を形成するときは、端子部と一の可動部とを接続する配線を、他の可動部を避けるように配置する必要があるため、配線パターンが複雑になるとともに、MEMS素子の面積が大きくなるという問題がある。   However, the pattern of the movable part may become complicated, for example, the number of movable parts increases as the acceleration sensor functions become higher. Therefore, for example, another movable part may be formed between the terminal part and one movable part. In such an arrangement, when wiring is formed on the main body element, it is necessary to arrange the wiring that connects the terminal portion and one movable portion so as to avoid other movable portions, so the wiring pattern is complicated. In addition, there is a problem that the area of the MEMS element increases.

他の可動部を避けるように、容易に配線を配置するためには、蓋部(キャップ)に開口部を形成し、開口部に可動部と電気的に接続された貫通電極を設けるとともに、蓋部の上面に貫通電極と端子部とを電気的に接続するための配線を形成することが考えられる。しかし、蓋部に開口部を形成し、開口部に貫通電極を設ける工程を有するため、製造コストが増大するという問題がある。   In order to easily arrange wiring so as to avoid other movable parts, an opening is formed in the lid (cap), a through electrode electrically connected to the movable part is provided in the opening, and the lid It is conceivable to form a wiring for electrically connecting the through electrode and the terminal part on the upper surface of the part. However, there is a problem in that the manufacturing cost increases because the step of forming the opening in the lid and providing the through electrode in the opening is included.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、素子面積を減少させることができるとともに、製造コストを低減することができるMEMS素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a MEMS element that can reduce the element area and reduce the manufacturing cost.

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized by the following measures.

第1の発明に係るMEMS素子は、半導体基板と、前記半導体基板の主面に、前記半導体基板に対して相対変位可能に設けられた可動部と、前記半導体基板の前記主面上に、前記可動部を覆うように設けられた蓋部と、前記半導体基板の前記主面であって、前記蓋部の外側の領域に設けられた第1の電極端子と、前記蓋部の前記半導体基板と対向する面に形成されており、前記第1の電極端子と前記可動部とを電気的に接続する第1の配線とを有する。   A MEMS element according to a first aspect of the present invention is a semiconductor substrate, a movable portion provided on the main surface of the semiconductor substrate so as to be relatively displaceable with respect to the semiconductor substrate, and on the main surface of the semiconductor substrate, A lid provided to cover the movable part; a first electrode terminal provided in a region outside the lid on the main surface of the semiconductor substrate; and the semiconductor substrate of the lid It is formed in the surface which opposes, and has the 1st wiring which electrically connects the 1st electrode terminal and the movable part.

第2の発明は、第1の発明に係るMEMS素子において、前記蓋部は、前記半導体基板と対向する面に凹部が形成されており、前記第1の配線は、前記凹部内に形成されている。   According to a second invention, in the MEMS element according to the first invention, the lid portion has a recess formed in a surface facing the semiconductor substrate, and the first wiring is formed in the recess. Yes.

第3の発明は、第2の発明に係るMEMS素子において、前記凹部は、開口径が深さ方向に減少するものである。   According to a third aspect of the present invention, in the MEMS element according to the second aspect, the concave portion has an opening diameter that decreases in the depth direction.

第4の発明は、第1の発明から第3の発明のいずれかに係るMEMS素子において、前記蓋部は、熱圧着接合、半田接合又は共晶結合により前記半導体基板に接合されたものである。   According to a fourth invention, in the MEMS element according to any one of the first to third inventions, the lid portion is bonded to the semiconductor substrate by thermocompression bonding, solder bonding, or eutectic bonding. .

第5の発明は、第1の発明から第4の発明のいずれかに係るMEMS素子において、前記半導体基板の前記主面に設けられており、前記半導体基板に固定された固定部と、前記半導体基板の前記主面であって、前記蓋部の外側の領域に設けられた第2の電極端子と、前記蓋部の前記半導体基板と対向する面に形成されており、前記第2の電極端子と前記固定部とを電気的に接続する第2の配線とを有し、前記蓋部は、前記半導体基板の前記主面上に、前記可動部と前記固定部とを覆うように設けられている。   According to a fifth invention, in the MEMS element according to any one of the first to fourth inventions, a fixing portion provided on the main surface of the semiconductor substrate, fixed to the semiconductor substrate, and the semiconductor A second electrode terminal provided on the main surface of the substrate and in a region outside the lid portion, and a surface of the lid portion facing the semiconductor substrate, the second electrode terminal And a second wiring for electrically connecting the fixed portion, and the lid portion is provided on the main surface of the semiconductor substrate so as to cover the movable portion and the fixed portion. Yes.

第6の発明に係るMEMS素子の製造方法は、半導体基板の主面に、前記半導体基板に対して相対変位可能な可動部を形成する可動部形成工程と、前記半導体基板の前記主面であって、蓋部が設けられる領域の外側に第1の電極端子を形成する電極端子形成工程と、前記蓋部の一の面に前記第1の電極端子と前記可動部とを電気的に接続するための第1の配線を形成する配線形成工程と、前記第1の配線が形成された前記蓋部を、前記蓋部の前記一の面が前記半導体基板の前記主面と対向した状態で前記蓋部が前記可動部を覆うとともに、前記第1の電極端子と前記可動部とが前記第1の配線を介して電気的に接続されるように、前記半導体基板に接合する接合工程とを有する。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a MEMS element comprising: a movable portion forming step of forming a movable portion that can be displaced relative to the semiconductor substrate on the main surface of the semiconductor substrate; and the main surface of the semiconductor substrate. An electrode terminal forming step of forming a first electrode terminal outside a region where the lid portion is provided, and electrically connecting the first electrode terminal and the movable portion to one surface of the lid portion A wiring forming step for forming a first wiring for the first wiring, and the lid portion on which the first wiring is formed, with the one surface of the lid portion facing the main surface of the semiconductor substrate. A cover step covering the movable portion, and a bonding step of bonding to the semiconductor substrate so that the first electrode terminal and the movable portion are electrically connected via the first wiring. .

第7の発明は、第6の発明に係るMEMS素子の製造方法において、前記蓋部の前記一の面に凹部を形成する凹部形成工程を有し、前記配線形成工程は、前記凹部内に前記第1の配線を形成するものである。   7th invention has the recessed part formation process which forms a recessed part in the said one surface of the said cover part in the manufacturing method of the MEMS element which concerns on 6th invention, The said wiring formation process includes the said recessed part in the said recessed part The first wiring is formed.

第8の発明は、第7の発明に係るMEMS素子の製造方法において、前記凹部形成工程は、シリコン基板よりなる前記蓋部の前記一の面をアルカリ性のエッチング液によりエッチングすることによって、開口径が深さ方向に減少するように、前記凹部を形成するものである。   According to an eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a MEMS element according to the seventh aspect, the recess forming step is performed by etching the one surface of the lid made of a silicon substrate with an alkaline etching solution. The recess is formed so that the thickness decreases in the depth direction.

第9の発明は、第6の発明から第8の発明のいずれかに係るMEMS素子の製造方法において、前記接合工程は、前記蓋部を、熱圧着接合、半田接合又は共晶結合により前記半導体基板に接合するものである。   According to a ninth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a MEMS element according to any one of the sixth to eighth aspects, the bonding step includes the step of bonding the lid portion to the semiconductor by thermocompression bonding, solder bonding, or eutectic bonding. It is bonded to the substrate.

第10の発明は、第6の発明から第9の発明のいずれかに係るMEMS素子の製造方法において、前記可動部形成工程は、前記半導体基板の前記主面に、前記可動部とともに、前記半導体基板に固定された固定部を形成するものであり、前記電極端子形成工程は、前記蓋部が設けられる領域の外側に、前記第1の電極端子とともに第2の電極端子を形成するものであり、前記配線形成工程は、前記蓋部の前記一の面に、前記第1の配線とともに、前記第2の電極端子と前記固定部とを電気的に接続するための第2の配線を形成するものであり、前記接合工程は、前記第1の配線と前記第2の配線とが形成された前記蓋部を、前記蓋部の前記一の面が前記半導体基板の前記主面と対向した状態で前記蓋部が前記可動部と前記固定部とを覆うとともに、前記第1の電極端子と前記可動部とが前記第1の配線を介して電気的に接続され、前記第2の電極端子と前記固定部とが前記第2の配線を介して電気的に接続されるように、前記半導体基板に接合するものである。   According to a tenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a MEMS element according to any one of the sixth to ninth aspects, the movable part forming step includes the semiconductor part together with the movable part on the main surface of the semiconductor substrate. The electrode terminal forming step forms a second electrode terminal together with the first electrode terminal outside the region where the lid portion is provided. The wiring formation step forms, on the one surface of the lid portion, a second wiring for electrically connecting the second electrode terminal and the fixing portion together with the first wiring. In the bonding step, the lid portion in which the first wiring and the second wiring are formed is in a state where the one surface of the lid portion faces the main surface of the semiconductor substrate. When the lid part covers the movable part and the fixed part, In addition, the first electrode terminal and the movable part are electrically connected via the first wiring, and the second electrode terminal and the fixed part are electrically connected via the second wiring. It is bonded to the semiconductor substrate so as to be connected to the semiconductor substrate.

本発明によれば、素子面積を減少させることができるとともに、製造コストを低減することができる。   According to the present invention, the element area can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.

本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図(その1)である。It is sectional drawing (the 1) which shows typically the structure of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図(その2)である。It is sectional drawing (the 2) which shows typically the structure of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図(その3)である。It is sectional drawing (the 3) which shows typically the structure of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図(その4)である。It is sectional drawing (the 4) which shows typically the structure of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子が加速度センサとして動作している状態を模式的に示す平面図である。It is a top view showing typically the state where the MEMS element concerning a 1st embodiment of the present invention is operating as an acceleration sensor. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その1)である。It is sectional drawing (the 1) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その2)である。It is sectional drawing (the 2) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その3)である。It is sectional drawing (the 3) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その4)である。It is sectional drawing (the 4) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その5)である。It is sectional drawing (the 5) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その6)である。It is sectional drawing (the 6) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その7)である。It is sectional drawing (the 7) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その8)である。It is sectional drawing (the 8) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その9)である。It is sectional drawing (the 9) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 比較例1に係るMEMS素子の構成を模式的に示す平面図である。6 is a plan view schematically showing a configuration of a MEMS element according to Comparative Example 1. FIG. 比較例1に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図である。6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a MEMS element according to Comparative Example 1. FIG. 比較例2に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図である。6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a MEMS element according to Comparative Example 2. FIG. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図(その1)である。It is sectional drawing (the 1) which shows typically the structure of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図(その2)である。It is sectional drawing (the 2) which shows typically the structure of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図(その3)である。It is sectional drawing (the 3) which shows typically the structure of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図(その4)である。It is sectional drawing (the 4) which shows typically the structure of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その1)である。It is sectional drawing (the 1) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その2)である。It is sectional drawing (the 2) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その3)である。It is sectional drawing (the 3) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その4)である。It is sectional drawing (the 4) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その5)である。It is sectional drawing (the 5) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その6)である。It is sectional drawing (the 6) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その7)である。It is sectional drawing (the 7) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その8)である。It is sectional drawing (the 8) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図(その9)である。It is sectional drawing (the 9) which shows typically the manufacturing method of the MEMS element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。なお、以下において、図示を容易にするために、平面図であっても断面図と同一のハッチングを施す場合がある。
(第1の実施の形態)
始めに、本発明の第1の実施の形態に係る微小電気機械システム素子(以下「MEMS素子」という。)及びMEMS素子の製造方法を説明する。
Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, in order to facilitate the illustration, even the plan view may be hatched in the same manner as the cross-sectional view.
(First embodiment)
First, a micro electro mechanical system element (hereinafter referred to as “MEMS element”) and a method for manufacturing the MEMS element according to the first embodiment of the present invention will be described.

最初に、図1から図5を参照し、本実施の形態に係るMEMS素子を説明する。   First, the MEMS element according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図1は、本実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す平面図である。   FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of the MEMS element according to the present embodiment.

MEMS素子10は、半導体基板20、支持部30、第1の梁部31、第2の梁部32、可動部33、固定部34、第1の電極端子41、第2の電極端子42、蓋部50、第1の配線51及び第2の配線52を有する。また、半導体基板20の主面20aであって、第1の梁部31、第2の梁部32、可動部33及び固定部34が形成されている領域を、素子形成領域DAと称する。素子形成領域DAに形成されている部分は、本体素子に相当する。   The MEMS element 10 includes a semiconductor substrate 20, a support portion 30, a first beam portion 31, a second beam portion 32, a movable portion 33, a fixed portion 34, a first electrode terminal 41, a second electrode terminal 42, a lid. The unit 50 includes a first wiring 51 and a second wiring 52. A region on the main surface 20a of the semiconductor substrate 20 where the first beam portion 31, the second beam portion 32, the movable portion 33, and the fixed portion 34 are formed is referred to as an element formation region DA. A portion formed in the element formation area DA corresponds to a main body element.

なお、図1では、図示を容易にするために、蓋部50、第1の配線51及び第2の配線52の図示を省略している。ただし、図1において、半導体基板20の主面20aであって、蓋部50が設けられている領域を、点線で囲まれた領域Iで示す。そして、蓋部50の第1の配線51が形成されている領域を、点線で囲まれた領域IIで示し、蓋部50の第2の配線52が形成されている領域を、点線で囲まれた領域IIIで示す。   In FIG. 1, the lid 50, the first wiring 51, and the second wiring 52 are not shown for ease of illustration. However, in FIG. 1, the area | region where the cover part 50 is provided on the main surface 20a of the semiconductor substrate 20 is shown by the area | region I enclosed with the dotted line. The region of the lid 50 where the first wiring 51 is formed is indicated by a region II surrounded by a dotted line, and the region of the lid 50 where the second wiring 52 is formed is surrounded by a dotted line. This is indicated by region III.

支持部30は、半導体基板20の主面20aであって、素子形成領域DAを囲むように形成されている。   The support portion 30 is the main surface 20a of the semiconductor substrate 20 and is formed so as to surround the element formation region DA.

第1の梁部31及び第2の梁部32は、素子形成領域DAに形成されている。第1の梁部31及び第2の梁部32は、下層の半導体基板20に固定されている。図1に示すように、第1の梁部31は、支持部30の後述する第1の電極端子41が形成されている側と直接接続されていなくてもよく、第2の梁部32は、支持部30の後述する第2の電極端子42が形成されている側と直接接続されていなくてもよい。   The first beam portion 31 and the second beam portion 32 are formed in the element formation region DA. The first beam portion 31 and the second beam portion 32 are fixed to the lower semiconductor substrate 20. As shown in FIG. 1, the first beam portion 31 may not be directly connected to the side of the support portion 30 where a first electrode terminal 41 described later is formed, and the second beam portion 32 is In addition, it is not necessary to be directly connected to the side where the second electrode terminal 42 described later of the support portion 30 is formed.

可動部33は、素子形成領域DAに複数設けられており、複数の可動部33が第1の梁部31に接続されている。可動部33は、半導体基板20に対して相対変位可能に設けられており、例えば加速度センサの質量部として機能する。   A plurality of movable portions 33 are provided in the element formation area DA, and the plurality of movable portions 33 are connected to the first beam portion 31. The movable portion 33 is provided so as to be capable of relative displacement with respect to the semiconductor substrate 20, and functions as a mass portion of an acceleration sensor, for example.

固定部34は、素子形成領域DAに複数設けられており、複数の固定部34が第2の梁部32に接続されている。固定部34は、半導体基板20に固定されている。複数の可動部33及び固定部34は、交互に配置されており、隣り合う固定部34がそれぞれ可動部33を挟み込むように設けられている。可動部33と固定部34とは、容量素子を構成しており、可動部33がY方向に変位するときに、可動部33と固定部34との間の容量が変化することによって、Y方向の加速度を検出できるように構成されている。   A plurality of fixing portions 34 are provided in the element forming area DA, and the plurality of fixing portions 34 are connected to the second beam portion 32. The fixing part 34 is fixed to the semiconductor substrate 20. The plurality of movable portions 33 and fixed portions 34 are alternately arranged, and adjacent fixed portions 34 are provided so as to sandwich the movable portion 33. The movable part 33 and the fixed part 34 constitute a capacitive element, and when the movable part 33 is displaced in the Y direction, the capacitance between the movable part 33 and the fixed part 34 changes, so that the Y direction. It is comprised so that the acceleration of can be detected.

第1の梁部31が接続されている支持部30の上面には、可動部側電極35が形成されており、第2の梁部32が接続されている支持部30の上面には、固定部側電極36が形成されている。可動部側電極35は、後述する第1の配線51に電気的に接続されており、固定部側電極36は、後述する第2の配線52に電気的に接続されている。可動部側電極35は、第1の梁部31の上面及び可動部33の上面にも形成されていてもよく、固定部側電極36は、第2の梁部32の上面及び固定部34の上面にも形成されていてもよい。   A movable portion side electrode 35 is formed on the upper surface of the support portion 30 to which the first beam portion 31 is connected, and is fixed to the upper surface of the support portion 30 to which the second beam portion 32 is connected. A side electrode 36 is formed. The movable part side electrode 35 is electrically connected to a first wiring 51 described later, and the fixed part side electrode 36 is electrically connected to a second wiring 52 described later. The movable portion side electrode 35 may be formed on the upper surface of the first beam portion 31 and the upper surface of the movable portion 33, and the fixed portion side electrode 36 is formed on the upper surface of the second beam portion 32 and the fixed portion 34. It may also be formed on the upper surface.

支持部30の上面には、素子形成領域DAから領域Iの外側の領域へ延在するように、配線部43、44が形成されている。配線部43は、後述する第1の配線51と電気的に接続されており、配線部44は、後述する第2の配線52と電気的に接続されている。   Wiring portions 43 and 44 are formed on the upper surface of the support portion 30 so as to extend from the element formation region DA to a region outside the region I. The wiring part 43 is electrically connected to a first wiring 51 described later, and the wiring part 44 is electrically connected to a second wiring 52 described later.

第1の電極端子41は、半導体基板20の主面20aであって、蓋部50が設けられている領域Iの外側の領域に形成されている。第1の電極端子41は、後述する第1の配線51により、可動部側電極35と電気的に接続されている。すなわち、可動部33は、可動部側電極35、第1の配線51を介し、第1の電極端子41と電気的に接続されている。   The first electrode terminal 41 is formed on the main surface 20 a of the semiconductor substrate 20 and in a region outside the region I where the lid portion 50 is provided. The first electrode terminal 41 is electrically connected to the movable part side electrode 35 by a first wiring 51 described later. That is, the movable portion 33 is electrically connected to the first electrode terminal 41 via the movable portion side electrode 35 and the first wiring 51.

第2の電極端子42は、半導体基板20の主面20aであって、蓋部50が設けられている領域Iの外側の領域に形成されている。第2の電極端子42は、後述する第2の配線52により、固定部側電極36と電気的に接続されている。すなわち、固定部34は、固定部側電極36、第2の配線52を介し、第2の電極端子42と電気的に接続されている。   The second electrode terminal 42 is formed on the main surface 20 a of the semiconductor substrate 20 and in a region outside the region I where the lid portion 50 is provided. The second electrode terminal 42 is electrically connected to the fixed portion side electrode 36 by a second wiring 52 described later. That is, the fixed portion 34 is electrically connected to the second electrode terminal 42 via the fixed portion side electrode 36 and the second wiring 52.

なお、第1の電極端子41、第2の電極端子42、配線部43及び配線部44は、主面20a上に、図示しない絶縁膜を介して形成されていてもよい。これにより、各電極端子及び各配線部の半導体基板20との電気的な絶縁性を確保することができる。   In addition, the 1st electrode terminal 41, the 2nd electrode terminal 42, the wiring part 43, and the wiring part 44 may be formed on the main surface 20a through the insulating film which is not shown in figure. Thereby, electrical insulation with respect to the semiconductor substrate 20 of each electrode terminal and each wiring part is securable.

図2から図5は、本実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図である。図2から図5は、それぞれ図1におけるA−A線、B−B線、C−C線、D−D線に沿う断面図である。   2 to 5 are cross-sectional views schematically showing the configuration of the MEMS element according to the present embodiment. 2 to 5 are sectional views taken along lines AA, BB, CC, and DD, respectively, in FIG.

半導体基板20として、SOI(Silicon On Insulator)基板が用いられている。SOI基板は、支持基板21上に絶縁層22が形成されており、絶縁層22上に導体層(活性層)23が形成されている。支持基板21は、例えば、シリコン(Si)により形成することができる。絶縁層22は、例えば、酸化シリコン(SiO)により形成することができる。導体層23は、例えば導電性シリコン(Si)により形成することができる。 As the semiconductor substrate 20, an SOI (Silicon On Insulator) substrate is used. In the SOI substrate, an insulating layer 22 is formed on a support substrate 21, and a conductor layer (active layer) 23 is formed on the insulating layer 22. The support substrate 21 can be formed of, for example, silicon (Si). The insulating layer 22 can be formed by, for example, silicon oxide (SiO 2 ). The conductor layer 23 can be formed of, for example, conductive silicon (Si).

支持基板21の厚さは、例えば、数十〜数百μmとすることができる。絶縁層22の厚さは、例えば、数〜数十μmとすることができる。導体層23の厚さは、例えば、数十〜数百μmとすることができる。本実施の形態では、SOI基板を用いた例を説明するが、半導体基板20としてSOI基板に限定されるものではなく、例えば、表面MEMS技術を用いた導電性ポリシリコン、または、例えば、ニッケル(Ni)等のめっき金属を導体層として用いてもよい。   The thickness of the support substrate 21 can be several tens to several hundreds of μm, for example. The thickness of the insulating layer 22 can be set to several to several tens of μm, for example. The thickness of the conductor layer 23 can be several tens to several hundreds μm, for example. In this embodiment, an example in which an SOI substrate is used is described. However, the semiconductor substrate 20 is not limited to an SOI substrate. For example, conductive polysilicon using surface MEMS technology or nickel ( A plated metal such as Ni) may be used as the conductor layer.

図2から図5に示すように、導体層23及び絶縁層22を加工することによって、支持部30、第1の梁部31、第2の梁部32、可動部33及び固定部34が形成されている。すなわち、導体層23及び絶縁層22をパターニングして、支持部30、第1の梁部31、第2の梁部32、可動部33及び固定部34が形成されている。   As shown in FIGS. 2 to 5, the support portion 30, the first beam portion 31, the second beam portion 32, the movable portion 33, and the fixed portion 34 are formed by processing the conductor layer 23 and the insulating layer 22. Has been. That is, the support layer 30, the first beam portion 31, the second beam portion 32, the movable portion 33, and the fixed portion 34 are formed by patterning the conductor layer 23 and the insulating layer 22.

第1の梁部31、第2の梁部32及び固定部34では、導体層23が下層の絶縁層22を介して支持基板21に固定されている。一方、可動部33では、導体層23の下層に形成されている絶縁層22は除去され、空間に懸架された状態となっている。従って、可動部33は、半導体基板20の素子形成領域DAに、第1の梁部31、第2の梁部32及び固定部34に対して相対変位可能に設けられている。   In the first beam portion 31, the second beam portion 32, and the fixing portion 34, the conductor layer 23 is fixed to the support substrate 21 through the lower insulating layer 22. On the other hand, in the movable portion 33, the insulating layer 22 formed in the lower layer of the conductor layer 23 is removed and is suspended in the space. Accordingly, the movable portion 33 is provided in the element formation area DA of the semiconductor substrate 20 so as to be relatively displaceable with respect to the first beam portion 31, the second beam portion 32, and the fixed portion 34.

蓋部50は、半導体基板20の主面20a上に、素子形成領域DAを覆うように形成されている。蓋部50の半導体基板20と対向する面には、凹部53が形成されている。蓋部50は、例えばシリコン基板、ガラス基板等の各種の基板により形成することができる。   The lid portion 50 is formed on the main surface 20a of the semiconductor substrate 20 so as to cover the element formation region DA. A recess 53 is formed on the surface of the lid 50 facing the semiconductor substrate 20. The lid 50 can be formed of various substrates such as a silicon substrate and a glass substrate.

蓋部50は、例えば熱圧着接合、半田接合、共晶結合等により、支持部30と接合されている。このとき、素子形成領域DAは、気密封止されていることが好ましい。   The lid part 50 is joined to the support part 30 by, for example, thermocompression bonding, solder bonding, eutectic bonding, or the like. At this time, the element formation region DA is preferably hermetically sealed.

第1の配線51は、蓋部50の半導体基板20と対向する面に形成されている。また、第1の配線51は、凹部53内、すなわち凹部53の底面に形成されている。前述したように、第1の配線51は、配線部43と可動部側電極35とを電気的に接続するように形成されている。   The first wiring 51 is formed on the surface of the lid 50 that faces the semiconductor substrate 20. The first wiring 51 is formed in the recess 53, that is, on the bottom surface of the recess 53. As described above, the first wiring 51 is formed so as to electrically connect the wiring part 43 and the movable part side electrode 35.

第2の配線52は、蓋部50の半導体基板20と対向する面に形成されている。また、第2の配線52は、凹部53内、すなわち凹部53の底面に形成されている。前述したように、第2の配線52は、配線部44と固定部側電極36とを電気的に接続するように形成されている。   The second wiring 52 is formed on the surface of the lid 50 that faces the semiconductor substrate 20. Further, the second wiring 52 is formed in the recess 53, that is, on the bottom surface of the recess 53. As described above, the second wiring 52 is formed so as to electrically connect the wiring portion 44 and the fixed portion side electrode 36.

凹部53の深さは、凹部53の底面に第1の配線51及び第2の配線52が形成された場合でも、蓋部50が第1の梁部31、第2の梁部32、可動部33及び固定部34と接触しないような深さを有することが好ましい。   Even when the first wiring 51 and the second wiring 52 are formed on the bottom surface of the concave portion 53, the depth of the concave portion 53 is such that the lid portion 50 has the first beam portion 31, the second beam portion 32, and the movable portion. It is preferable to have such a depth that it does not contact 33 and the fixing portion 34.

また、凹部53は、凹部53の開口径が深さ方向に徐々に減少するテーパ形状を有することが好ましい。凹部53がテーパ形状を有することにより、凹部53の側壁に第1の配線51及び第2の配線52を容易に形成することができるからである。後述するように、蓋部50が、例えば半導体基板20と対向する面が(100)面方位を有するシリコン単結晶基板であるときに、このようなテーパ形状を有する凹部53を容易に形成することができる。   Moreover, it is preferable that the recessed part 53 has a taper shape in which the opening diameter of the recessed part 53 reduces gradually in the depth direction. This is because the first wiring 51 and the second wiring 52 can be easily formed on the side wall of the concave portion 53 because the concave portion 53 has a tapered shape. As will be described later, when the lid 50 is a silicon single crystal substrate whose surface facing the semiconductor substrate 20 has a (100) plane orientation, for example, the concave portion 53 having such a tapered shape is easily formed. Can do.

次に、図6を参照し、本実施の形態に係るMEMS素子の動作について説明する。   Next, the operation of the MEMS element according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図6は、本実施の形態に係るMEMS素子が加速度センサとして動作している状態を模式的に示す平面図である。   FIG. 6 is a plan view schematically showing a state where the MEMS element according to the present embodiment is operating as an acceleration sensor.

加速度がY方向に印加されると、可動部33が弾性変形してY方向に移動する。これにより、可動部33と固定部34の間のY方向の距離が変化する。従って、可動部33と固定部34とで構成される容量素子の静電容量が変化する。この静電容量の変化を外部電気回路などにより検知することによって、加速度を測定することができる。可動部33は、第1の配線51を介して第1の電極端子41に接続されており、固定部34は、第2の配線52を介して第2の電極端子42に接続されている。従って、MEMS素子10と別の容量計測用回路に第1の電極端子41及び第2の電極端子42を電気的に接続することによって、可動部33と固定部34との間の静電容量の変化を計測することができる。あるいは、MEMS素子10と同一の半導体基板20上に、容量計測用回路を形成し、この容量計測用回路に第1の電極端子41及び第2の電極端子42、又は可動部側電極35及び固定部側電極36を電気的に接続するようにしてもよい。   When acceleration is applied in the Y direction, the movable portion 33 is elastically deformed and moves in the Y direction. Thereby, the distance of the Y direction between the movable part 33 and the fixed part 34 changes. Accordingly, the capacitance of the capacitive element formed by the movable portion 33 and the fixed portion 34 changes. The acceleration can be measured by detecting this change in capacitance by an external electric circuit or the like. The movable portion 33 is connected to the first electrode terminal 41 via the first wiring 51, and the fixed portion 34 is connected to the second electrode terminal 42 via the second wiring 52. Therefore, by electrically connecting the first electrode terminal 41 and the second electrode terminal 42 to the MEMS element 10 and another capacitance measurement circuit, the capacitance between the movable portion 33 and the fixed portion 34 can be reduced. Changes can be measured. Alternatively, a capacitance measurement circuit is formed on the same semiconductor substrate 20 as the MEMS element 10, and the first electrode terminal 41 and the second electrode terminal 42, or the movable part side electrode 35 and the fixed electrode are fixed to the capacitance measurement circuit. The part side electrode 36 may be electrically connected.

次に、図7から図15を参照し、本実施の形態に係るMEMS素子の製造方法について説明する。図7から図15は、本実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図である。なお、図7及び図15は、図1におけるA−A線に沿う断面図を示し、図8、図9及び図14は、図1におけるB−B線に沿う断面図を示し、図10から図13は、図1におけるC−C線に沿う断面図を示す。なお、図7から図15において、図1から図5と同一部分については、同一符号を付し、その説明は省略する場合がある。   Next, with reference to FIGS. 7 to 15, a method for manufacturing the MEMS element according to the present embodiment will be described. 7 to 15 are cross-sectional views schematically showing the method for manufacturing the MEMS element according to the present embodiment. 7 and 15 show cross-sectional views taken along line AA in FIG. 1, and FIGS. 8, 9 and 14 show cross-sectional views taken along line BB in FIG. FIG. 13 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 7 to 15, the same parts as those in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

始めに、図7に示す工程では、導体層23上に、例えばスパッタリング法により、例えばアルミニウム(Al)よりなる導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いることにより、導電膜をパターニングする。これにより、半導体基板20の主面20aに、可動部側電極35、配線部43及び第1の電極端子41を形成する(電極端子形成工程)。また、図示を省略するが、図1に示す固定部側電極36、配線部44及び第2の電極端子42も、導電膜をパターニングすることにより形成される。そして、第1の電極端子41と第2の電極端子42とは、蓋部50が設けられる領域Iの外側の領域に形成される。   First, in the step shown in FIG. 7, after a conductive film made of, for example, aluminum (Al) is formed on the conductor layer 23 by, for example, a sputtering method, the conductive film is patterned by using a photolithography technique and an etching technique. To do. Thereby, the movable part side electrode 35, the wiring part 43, and the 1st electrode terminal 41 are formed in the main surface 20a of the semiconductor substrate 20 (electrode terminal formation process). Although not shown, the fixed portion side electrode 36, the wiring portion 44, and the second electrode terminal 42 shown in FIG. 1 are also formed by patterning the conductive film. The first electrode terminal 41 and the second electrode terminal 42 are formed in a region outside the region I where the lid portion 50 is provided.

導電膜の材料として、アルミニウム(Al)に限定されるものではなく、例えば金(Au)線、半田等のボンディング材との組み合わせにより、例えば、金(Au)、銅(Cu)等の各種の金属材料等を用いることができる。   The material of the conductive film is not limited to aluminum (Al), but various combinations such as gold (Au), copper (Cu), etc., for example, in combination with a bonding material such as gold (Au) wire or solder. A metal material etc. can be used.

次いで、図8に示す工程では、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いることにより、導体層23をパターニングし、支持部30及び可動部33を形成する。また、図示を省略するが、図1に示す第1の梁部31、第2の梁部32及び固定部34も、導体層23をパターニングすることにより形成される。   Next, in the process shown in FIG. 8, the conductor layer 23 is patterned by using a photolithography technique and an etching technique to form the support part 30 and the movable part 33. Although not shown, the first beam portion 31, the second beam portion 32, and the fixing portion 34 shown in FIG. 1 are also formed by patterning the conductor layer 23.

次いで、図9に示す工程では、可動部33の下層における絶縁層22をエッチングにより除去することにより、可動部33を空間に懸架する。これにより、図1のY方向に移動可能な可動部33を形成することができる(可動部形成工程)。一方、第1の梁部31、第2の梁部32及び固定部34の下層における絶縁層22は除去しない。これにより、第1の梁部31、第2の梁部32及び固定部34を、絶縁層22を介して支持基板21に固定することができる。   Next, in the process shown in FIG. 9, the movable part 33 is suspended in the space by removing the insulating layer 22 below the movable part 33 by etching. Thereby, the movable part 33 which can move to the Y direction of FIG. 1 can be formed (movable part formation process). On the other hand, the insulating layer 22 below the first beam portion 31, the second beam portion 32, and the fixing portion 34 is not removed. Thereby, the first beam portion 31, the second beam portion 32, and the fixing portion 34 can be fixed to the support substrate 21 via the insulating layer 22.

次いで、図10に示す工程では、蓋部50の半導体基板20と対向する面(下面)に凹部53を形成する(凹部形成工程)。   Next, in the step shown in FIG. 10, a recess 53 is formed on the surface (lower surface) of the lid 50 facing the semiconductor substrate 20 (recess formation step).

蓋部50が例えばシリコン基板よりなるときは、例えば水酸化カリウム(KOH)、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)等のアルカリ性のエッチング液を用いたウェットエッチングにより、蓋部50の半導体基板20と対向する面(下面)に凹部53を形成することができる。   When the lid 50 is made of, for example, a silicon substrate, the lid 50 is opposed to the semiconductor substrate 20 by wet etching using an alkaline etching solution such as potassium hydroxide (KOH) or tetramethylammonium hydroxide (TMAH). A recess 53 can be formed on the surface (lower surface).

更に、蓋部50が、下面が(100)面方位を有するシリコン単結晶基板よりなり、上記したアルカリ性のエッチング液を用いてエッチングするときは、エッチング速度の異方性に起因し、シリコン単結晶基板は、(111)面が露出するようにエッチングされる。これにより、凹部53の開口径が深さ方向に徐々に減少するテーパ形状を有するように形成することができ、後述する導電膜54が凹部53の側壁を被覆できず、導電膜54が凹部53の側壁で途切れることを防止できる。   Further, when the lid 50 is made of a silicon single crystal substrate having a (100) plane orientation on the lower surface, and etching is performed using the above-described alkaline etchant, the silicon single crystal is caused by the anisotropy of the etching rate. The substrate is etched so that the (111) plane is exposed. Accordingly, the opening diameter of the concave portion 53 can be formed to have a tapered shape that gradually decreases in the depth direction, and the conductive film 54 described later cannot cover the side wall of the concave portion 53, and the conductive film 54 has the concave portion 53. Can be prevented from being interrupted at the side wall.

あるいは、蓋部50が例えばガラス基板よりなるときは、例えばフッ酸等のエッチング液を用いたウェットエッチングにより、蓋部50の下面に凹部53を形成することができる。   Or when the cover part 50 consists of glass substrates, for example, the recessed part 53 can be formed in the lower surface of the cover part 50 by wet etching using etching liquid, such as a hydrofluoric acid, for example.

次いで、図11に示す工程では、蓋部50の半導体基板20と対向する面に、導電膜54を形成する。   Next, in the step shown in FIG. 11, a conductive film 54 is formed on the surface of the lid 50 facing the semiconductor substrate 20.

例えばスパッタリング法により、例えばアルミニウム(Al)よりなる導電膜54を形成する。   For example, the conductive film 54 made of, for example, aluminum (Al) is formed by sputtering.

蓋部50が例えばシリコン基板よりなるときは、蓋部50の半導体基板20と対向する面に、予め、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、例えば酸化シリコンよりなる絶縁膜を形成しておき、絶縁膜を介して導電膜54を形成するようにしてもよい。   When the lid 50 is made of, for example, a silicon substrate, an insulating film made of, for example, silicon oxide is formed in advance on the surface of the lid 50 facing the semiconductor substrate 20 by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. The conductive film 54 may be formed through an insulating film.

次いで、図12に示す工程では、導電膜54が形成されている蓋部50の半導体基板20と対向する面に、レジスト膜55を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いることにより、レジスト膜55をパターニングする。これにより、第1の配線51及び第2の配線52を形成するためのマスクパターンを形成する。   Next, in a step shown in FIG. 12, a resist film 55 is formed on the surface of the lid 50 where the conductive film 54 is formed, facing the semiconductor substrate 20, and the resist film 55 is patterned by using a photolithography technique. To do. Thereby, a mask pattern for forming the first wiring 51 and the second wiring 52 is formed.

次いで、図13に示す工程では、レジスト膜55よりなるマスクパターンを用いたエッチング技術により、導電膜54をパターニングする。これにより、第1の配線51及び第2の配線52を形成することができる(配線形成工程)。   Next, in the step shown in FIG. 13, the conductive film 54 is patterned by an etching technique using a mask pattern made of the resist film 55. Thereby, the 1st wiring 51 and the 2nd wiring 52 can be formed (wiring formation process).

導電膜54が例えばアルミニウム(Al)よりなるときは、エッチング技術として、アルカリ性のエッチング液を用いたウェットエッチング、又は、例えば塩素ガス(Cl)等のエッチングガスを用いたドライエッチングを用いることができる。 When the conductive film 54 is made of aluminum (Al), for example, wet etching using an alkaline etching solution or dry etching using an etching gas such as chlorine gas (Cl 2 ) is used as an etching technique. it can.

次いで、図14及び図15に示す工程では、蓋部50を半導体基板20の支持部30に接合する(接合工程)。接合方法として、例えば熱圧着接合、プラズマやイオンによる表面活性化を用いた常温接合等の直接接合を用いることができる。また、例えば半田接合、共晶結合等の間接接合を用いることができる。更に、例えばガラスフリット等の接着剤による接合を用いることができる。   14 and 15, the lid 50 is bonded to the support 30 of the semiconductor substrate 20 (bonding process). As a bonding method, for example, direct bonding such as thermocompression bonding or room temperature bonding using surface activation by plasma or ions can be used. Further, for example, indirect bonding such as solder bonding or eutectic bonding can be used. Further, for example, bonding with an adhesive such as glass frit can be used.

例えば、蓋部50を、凹部53が形成された面が半導体基板20の主面20aと対向した状態で蓋部50が素子形成領域DAを覆うように、半導体基板20の支持部30上に配置し、蓋部50を支持部30に加圧した状態で熱処理することによって、蓋部50を支持部30に接合する。このとき、図1におけるB−B線に沿う断面では、図14に示すように、蓋部50の第1の配線51が形成されていない部分と、支持部30の可動部側電極35が形成されていない部分とが接合される。また、図1におけるA−A線に沿う断面では、図15に示すように、第1の配線51と、可動部側電極35が接合されるとともに、第1の配線51と、配線部43が接合される。その結果、図1におけるB−B線に沿う断面では、図3に示すように、蓋部50と支持部30とが接合される。そして、図1におけるA−A線に沿う断面では、図2に示すように、第1の配線51と可動部側電極35とが接合されるとともに、第1の配線51と配線部43とが接合される。また、図示を省略するが、第2の配線52と固定部側電極36とが接合されるとともに、第2の配線52と配線部44とが接合される。   For example, the lid portion 50 is disposed on the support portion 30 of the semiconductor substrate 20 so that the lid portion 50 covers the element formation region DA in a state where the surface on which the concave portion 53 is formed faces the main surface 20a of the semiconductor substrate 20. Then, the lid part 50 is bonded to the support part 30 by performing heat treatment in a state where the lid part 50 is pressurized to the support part 30. At this time, in the cross section taken along the line BB in FIG. 1, as shown in FIG. 14, the portion where the first wiring 51 of the lid portion 50 is not formed and the movable portion side electrode 35 of the support portion 30 are formed. The part which is not done is joined. Moreover, in the cross section along the AA line in FIG. 1, as shown in FIG. 15, while the 1st wiring 51 and the movable part side electrode 35 are joined, the 1st wiring 51 and the wiring part 43 are connected. Be joined. As a result, in the cross section taken along line BB in FIG. 1, the lid 50 and the support 30 are joined as shown in FIG. And in the cross section along the AA line in FIG. 1, as shown in FIG. 2, while the 1st wiring 51 and the movable part side electrode 35 are joined, the 1st wiring 51 and the wiring part 43 are connected. Be joined. Although not shown, the second wiring 52 and the fixed portion side electrode 36 are joined, and the second wiring 52 and the wiring portion 44 are joined.

蓋部50を熱圧着接合、半田接合又は共晶結合により支持部30に接合することによって、第1の電極端子41と可動部側電極35とを、第1の配線51を介して電気的に良好に接続することができる。また、蓋部50を熱圧着接合、半田接合又は共晶結合により支持部30に接合することによって、第2の電極端子42と固定部側電極36とを、第2の配線52を介して電気的に良好に接続することができる。   The lid part 50 is joined to the support part 30 by thermocompression bonding, soldering or eutectic bonding, so that the first electrode terminal 41 and the movable part side electrode 35 are electrically connected via the first wiring 51. It can be connected well. Further, the lid 50 is bonded to the support 30 by thermocompression bonding, solder bonding, or eutectic bonding, so that the second electrode terminal 42 and the fixed portion side electrode 36 are electrically connected via the second wiring 52. Can be connected well.

また、蓋部50を支持部30に接合する際、真空中等の減圧雰囲気下で接合することによって、素子形成領域DAを真空封止してもよい。あるいは、例えば窒素(N)ガス等の不活性雰囲気ガス中で接合することによって、素子形成領域DAを不活性雰囲気下で封止してもよい。 In addition, when the lid 50 is bonded to the support 30, the element formation region DA may be vacuum sealed by bonding in a reduced-pressure atmosphere such as in a vacuum. Alternatively, the element formation region DA may be sealed in an inert atmosphere by bonding in an inert atmosphere gas such as nitrogen (N 2 ) gas.

また、上記した工程は、素子ごとに、すなわちチップレベルで行ってもよい。しかし、素子を個片化していない状態で、すなわちウェハレベルで行ってもよい。そして、上記の工程をウェハレベルで行った後、ダイシングして素子ごとに個片化するようにしてもよい。   Further, the above-described steps may be performed for each element, that is, at the chip level. However, it may be performed in a state where the elements are not separated, that is, at the wafer level. Then, after performing the above steps at the wafer level, dicing may be performed for each element.

次に、図16及び図17を参照し、本実施の形態に係るMEMS素子が、素子面積を減少させることができる作用効果について、比較例1と対比しながら説明する。   Next, with reference to FIG. 16 and FIG. 17, the effect that the MEMS element according to the present embodiment can reduce the element area will be described in comparison with Comparative Example 1. FIG.

図16は、比較例1に係るMEMS素子の構成を模式的に示す平面図である。図17は、比較例1に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図である。図17は、図16におけるB−B線に沿う断面図である。   FIG. 16 is a plan view schematically showing the configuration of the MEMS element according to Comparative Example 1. FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the MEMS element according to Comparative Example 1. 17 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

比較例1に係るMEMS素子110は、第1の実施の形態に係るMEMS素子10と同様に、半導体基板120、支持部130、第1の梁部131、第2の梁部132、可動部133、固定部134、可動部側電極135、固定部側電極136、第1の電極端子141、第2の電極端子142、配線部143、144、蓋部150、第1の配線151及び第2の配線152を有する。また、半導体基板120は、支持基板121、絶縁層122及び導体層(活性層)123を有する。   Similar to the MEMS element 10 according to the first embodiment, the MEMS element 110 according to the comparative example 1 includes the semiconductor substrate 120, the support part 130, the first beam part 131, the second beam part 132, and the movable part 133. , Fixed part 134, movable part side electrode 135, fixed part side electrode 136, first electrode terminal 141, second electrode terminal 142, wiring parts 143 and 144, lid part 150, first wiring 151 and second A wiring 152 is provided. The semiconductor substrate 120 includes a support substrate 121, an insulating layer 122, and a conductor layer (active layer) 123.

半導体基板120、支持部130、可動部133、固定部134、可動部側電極135、固定部側電極136、第1の電極端子141、第2の電極端子142及び配線部143、144は、第1の実施の形態に係るMEMS素子10の半導体基板20、支持部30、可動部33、固定部34、可動部側電極35、固定部側電極36、第1の電極端子41、第2の電極端子42及び配線部43、44とそれぞれ同一構造であり、説明を省略する。また、支持基板121、絶縁層122及び導体層(活性層)123は、第1の実施の形態に係るMEMS素子10の支持基板21、絶縁層22及び導体層(活性層)23とそれぞれ同一構造であり、説明を省略する。   The semiconductor substrate 120, the support part 130, the movable part 133, the fixed part 134, the movable part side electrode 135, the fixed part side electrode 136, the first electrode terminal 141, the second electrode terminal 142, and the wiring parts 143 and 144 are The semiconductor substrate 20, the support part 30, the movable part 33, the fixed part 34, the movable part side electrode 35, the fixed part side electrode 36, the first electrode terminal 41, and the second electrode of the MEMS element 10 according to the first embodiment. The terminal 42 and the wiring portions 43 and 44 have the same structure, and a description thereof is omitted. The support substrate 121, the insulating layer 122, and the conductor layer (active layer) 123 have the same structure as the support substrate 21, the insulating layer 22, and the conductor layer (active layer) 23 of the MEMS element 10 according to the first embodiment. Therefore, the description is omitted.

比較例1に係るMEMS素子110では、第1の電極端子141と可動部側電極135とを接続する第1の配線151は、第1の梁部131の上面に形成されている。従って、図16に示すように、第1の電極端子141と第1の梁部131とが一直線上にないときなど、可動部133を迂回して第1の配線151を形成するために、第1の梁部131と支持部130とを接続する接続部137を設ける必要がある。例えば、接続部137を形成するために、素子形成領域DAのY方向の長さを、図1に示したY0から図16に示したY0+Y1に増加させる必要がある。そして、素子形成領域DAのX方向の長さを、図1に示したX0と同一とする場合、素子面積がX0×Y1だけ大きくなる。   In the MEMS element 110 according to the comparative example 1, the first wiring 151 that connects the first electrode terminal 141 and the movable portion side electrode 135 is formed on the upper surface of the first beam portion 131. Therefore, as shown in FIG. 16, in order to form the first wiring 151 bypassing the movable portion 133 such as when the first electrode terminal 141 and the first beam portion 131 are not in a straight line, It is necessary to provide a connection portion 137 that connects the first beam portion 131 and the support portion 130. For example, in order to form the connection portion 137, it is necessary to increase the length of the element formation region DA in the Y direction from Y0 shown in FIG. 1 to Y0 + Y1 shown in FIG. When the length of the element formation region DA in the X direction is the same as X0 shown in FIG. 1, the element area is increased by X0 × Y1.

一方、第1の実施の形態に係るMEMS素子10では、第1の電極端子41と可動部側電極35とを接続する第1の配線51は、蓋部50の半導体基板20と対向する面に形成されている。従って、比較例1に係るMEMS素子110における接続部137を設ける必要がなく、素子面積をX0×Y1だけ小さくすることができる。   On the other hand, in the MEMS element 10 according to the first embodiment, the first wiring 51 that connects the first electrode terminal 41 and the movable portion side electrode 35 is on the surface of the lid portion 50 that faces the semiconductor substrate 20. Is formed. Therefore, it is not necessary to provide the connection portion 137 in the MEMS element 110 according to Comparative Example 1, and the element area can be reduced by X0 × Y1.

次に、図18を参照し、本実施の形態に係るMEMS素子が、製造コストを低減することができる作用効果について、比較例2と対比しながら説明する。   Next, with reference to FIG. 18, the effect that the MEMS element according to the present embodiment can reduce the manufacturing cost will be described in comparison with Comparative Example 2.

図18は、比較例2に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図である。   FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the MEMS element according to Comparative Example 2.

比較例2に係るMEMS素子210は、蓋部250以外の構造は、第1の実施の形態に係るMEMS素子10と同一構造であり、MEMS素子10と同一の符号を付して、説明を省略する。   The structure of the MEMS element 210 according to the comparative example 2 is the same as that of the MEMS element 10 according to the first embodiment, except for the lid portion 250, and the same reference numerals as those of the MEMS element 10 are given to omit the description. To do.

比較例2に係るMEMS素子210では、第1の電極端子41と可動部側電極35とを接続する第1の配線251は、蓋部250の上面、すなわち、半導体基板20と対向する面と反対側の面に形成されている。また、蓋部250の可動部側電極35と平面視で重なる部分には、開口部255が形成されており、開口部255に、第1の配線251と可動部側電極235とを電気的に接続する貫通電極239が設けられている。従って、蓋部250に開口部255を形成する工程が必要となり、製造コストが増大する。   In the MEMS element 210 according to the comparative example 2, the first wiring 251 connecting the first electrode terminal 41 and the movable portion side electrode 35 is opposite to the upper surface of the lid portion 250, that is, the surface facing the semiconductor substrate 20. It is formed on the side surface. In addition, an opening 255 is formed in a portion of the lid 250 that overlaps the movable part side electrode 35 in plan view, and the first wiring 251 and the movable part side electrode 235 are electrically connected to the opening 255. A through electrode 239 to be connected is provided. Therefore, a process for forming the opening 255 in the lid 250 is required, and the manufacturing cost increases.

一方、第1の実施の形態に係るMEMS素子10では、第1の電極端子41と可動部側電極35とを接続する第1の配線51は、蓋部50の半導体基板20と対向する面に形成されている。従って、比較例2に係るMEMS素子210における蓋部250の開口部255を形成する必要もなく、製造コストを低減することができる。   On the other hand, in the MEMS element 10 according to the first embodiment, the first wiring 51 that connects the first electrode terminal 41 and the movable portion side electrode 35 is on the surface of the lid portion 50 that faces the semiconductor substrate 20. Is formed. Therefore, it is not necessary to form the opening 255 of the lid 250 in the MEMS element 210 according to the comparative example 2, and the manufacturing cost can be reduced.

また、図1に示すように、第1の梁部31が支持部30の第1の電極端子41が形成されている側と直接接続されていないときも、第1の梁部31に接続されている可動部33と第1の電極端子41とを電気的に接続する第1の配線51の配線長を短くすることができる。また、第2の梁部32が支持部30の第2の電極端子42が形成されている側と直接接続されていないときも、第2の梁部32に接続されている固定部34と第2の電極端子42とを電気的に接続する第2の配線52の配線長を短くすることができる。   Further, as shown in FIG. 1, even when the first beam portion 31 is not directly connected to the side on which the first electrode terminal 41 of the support portion 30 is formed, the first beam portion 31 is connected to the first beam portion 31. The wiring length of the first wiring 51 that electrically connects the movable portion 33 and the first electrode terminal 41 can be shortened. In addition, when the second beam portion 32 is not directly connected to the side of the support portion 30 where the second electrode terminal 42 is formed, the fixed portion 34 connected to the second beam portion 32 and the second portion The wiring length of the second wiring 52 that electrically connects the two electrode terminals 42 can be shortened.

また、本実施の形態では、第2の梁部32、固定部34が設けられている例を示したが、例えば支持部30を固定部として機能させる等により、第2の梁部32、固定部34が設けられていなくてもよい。
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態に係るMEMS素子及びMEMS素子の製造方法を説明する。
In the present embodiment, an example in which the second beam portion 32 and the fixing portion 34 are provided has been described. However, the second beam portion 32 and the fixing portion can be fixed by, for example, causing the support portion 30 to function as the fixing portion. The part 34 may not be provided.
(Second Embodiment)
Next, a MEMS element and a method for manufacturing the MEMS element according to the second embodiment of the present invention will be described.

最初に、図19から図23を参照し、本実施の形態に係るMEMS素子を説明する。   First, the MEMS element according to this embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施の形態に係るMEMS素子は、蓋部には凹部が設けられていない点で、実施の形態に係るMEMS素子と相違する。   The MEMS element according to the present embodiment is different from the MEMS element according to the embodiment in that the lid portion is not provided with a recess.

図19は、本実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す平面図である。図20から図23は、本実施の形態に係るMEMS素子の構成を模式的に示す断面図である。図20から図23は、それぞれ図19におけるA−A線、B−B線、C−C線、D−D線に沿う断面図である。   FIG. 19 is a plan view schematically showing the configuration of the MEMS element according to the present embodiment. 20 to 23 are cross-sectional views schematically showing the configuration of the MEMS element according to the present embodiment. 20 to 23 are cross-sectional views taken along lines AA, BB, CC, and DD in FIG. 19, respectively.

MEMS素子10aは、半導体基板20、支持部30、第1の梁部31、第2の梁部32、可動部33、固定部34、第1の電極端子41、第2の電極端子42、蓋部50a、第1の配線51及び第2の配線52を有する。半導体基板20の主面20aであって、第1の梁部31、第2の梁部32、可動部33及び固定部34が形成されている領域を、素子形成領域DAと称するのは、第1の実施の形態と同様である。   The MEMS element 10a includes a semiconductor substrate 20, a support portion 30, a first beam portion 31, a second beam portion 32, a movable portion 33, a fixed portion 34, a first electrode terminal 41, a second electrode terminal 42, a lid. A portion 50a, a first wiring 51, and a second wiring 52 are included. A region on the main surface 20a of the semiconductor substrate 20 where the first beam portion 31, the second beam portion 32, the movable portion 33, and the fixed portion 34 are formed is referred to as an element formation region DA. This is the same as the first embodiment.

なお、図19では、図示を容易にするために、蓋部50a、第1の配線51及び第2の配線52の図示を省略している。ただし、図19において、半導体基板20の主面20aであって、蓋部50aが設けられている領域を、台座部38が設けられている領域と同一の領域Iで示す。そして、蓋部50aの第1の配線51が形成されている領域を、点線で囲まれた領域IIで示し、蓋部50aの第2の配線52が形成されている領域を、点線で囲まれた領域IIIで示す。   In FIG. 19, the lid 50a, the first wiring 51, and the second wiring 52 are not shown for ease of illustration. However, in FIG. 19, the region of the main surface 20 a of the semiconductor substrate 20 where the lid portion 50 a is provided is indicated by the same region I as the region where the pedestal portion 38 is provided. A region where the first wiring 51 of the lid 50a is formed is indicated by a region II surrounded by a dotted line, and a region where the second wiring 52 of the lid 50a is formed is surrounded by a dotted line. As shown in region III.

半導体基板20、可動部33、固定部34、第1の電極端子41及び第2の電極端子42は、第1の実施の形態に係るMEMS素子10の半導体基板20、可動部33、固定部34、第1の電極端子41及び第2の電極端子42と同一構造であり、説明を省略する。   The semiconductor substrate 20, the movable portion 33, the fixed portion 34, the first electrode terminal 41, and the second electrode terminal 42 are the semiconductor substrate 20, the movable portion 33, and the fixed portion 34 of the MEMS element 10 according to the first embodiment. The first electrode terminal 41 and the second electrode terminal 42 have the same structure and will not be described.

支持部30は、支持部30上に台座部38が設けられている点で、第1の実施の形態に係るMEMS素子10の支持部30と相違する。台座部38は、例えばポリシリコン膜よりなる。また、可動部側電極35、固定部側電極36、配線部43、44は、台座部38の上に形成されている。   The support part 30 is different from the support part 30 of the MEMS element 10 according to the first embodiment in that a pedestal part 38 is provided on the support part 30. The pedestal portion 38 is made of, for example, a polysilicon film. The movable portion side electrode 35, the fixed portion side electrode 36, and the wiring portions 43 and 44 are formed on the pedestal portion 38.

蓋部50aは、台座部38上に、素子形成領域DAを覆うように形成されている。蓋部50aの半導体基板20と対向する面には、凹部が形成されていない。蓋部50aは、例えばガラス基板により形成することができる。   The lid part 50a is formed on the pedestal part 38 so as to cover the element formation region DA. A concave portion is not formed on the surface of the lid portion 50a facing the semiconductor substrate 20. The lid 50a can be formed of, for example, a glass substrate.

蓋部50aは、第1の実施の形態と同様に、例えば熱圧着接合、半田接合、共晶結合等により、台座部38と接合されている。このとき、素子形成領域DAは、気密封止されていることが好ましい。   Similar to the first embodiment, the lid 50a is joined to the pedestal 38 by, for example, thermocompression bonding, solder bonding, eutectic bonding, or the like. At this time, the element formation region DA is preferably hermetically sealed.

第1の配線51は、蓋部50aの半導体基板20と対向する面に、配線部43と可動部側電極35とを電気的に接続するように、形成されている。また、第2の配線52は、蓋部50aの半導体基板20と対向する面に、配線部44と固定部側電極36とを電気的に接続するように、形成されている。   The first wiring 51 is formed on the surface of the lid part 50a facing the semiconductor substrate 20 so as to electrically connect the wiring part 43 and the movable part side electrode 35. The second wiring 52 is formed on the surface of the lid portion 50a facing the semiconductor substrate 20 so as to electrically connect the wiring portion 44 and the fixed portion side electrode 36.

台座部38の高さは、蓋部50aの半導体基板20と対向する面に第1の配線51及び第2の配線52が形成された場合でも、蓋部50aが第1の梁部31、第2の梁部32、可動部33及び固定部34と接触しないような高さを有することが好ましい。   Even when the first wiring 51 and the second wiring 52 are formed on the surface of the lid 50a facing the semiconductor substrate 20, the height of the pedestal 38 is such that the lid 50a is the first beam 31 and the second It is preferable to have a height that does not contact the two beam portions 32, the movable portion 33, and the fixed portion 34.

本実施の形態に係るMEMS素子の動作も、第1の実施の形態に係るMEMS素子の動作と同様である。   The operation of the MEMS element according to the present embodiment is the same as the operation of the MEMS element according to the first embodiment.

次に、図24から図32を参照し、本実施の形態に係るMEMS素子の製造方法について説明する。図24から図32は、本実施の形態に係るMEMS素子の製造方法を模式的に示す断面図である。なお、図24及び図32は、図19におけるA−A線に沿う断面図を示し、図25、図26及び図31は、図19におけるB−B線に沿う断面図を示し、図27から図30は、図19におけるC−C線に沿う断面図を示す。なお、図24から図32において、図19から図23と同一部分については、同一符号を付し、その説明は省略する場合がある。   Next, with reference to FIGS. 24 to 32, a method for manufacturing the MEMS element according to the present embodiment will be described. 24 to 32 are cross-sectional views schematically showing the method for manufacturing the MEMS element according to the present embodiment. 24 and 32 show cross-sectional views along the line AA in FIG. 19, and FIGS. 25, 26 and 31 show cross-sectional views along the line BB in FIG. FIG. 30 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 24 to 32, the same portions as those in FIGS. 19 to 23 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

始めに、図24に示す工程では、例えばCVD法により、例えばポリシリコンよりなる台座膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いることにより、台座膜をパターニングする。これにより、台座部38を形成する。また、台座部38上に、例えばスパッタリング法により、例えば第1の実施の形態で例示したアルミニウム(Al)等よりなる導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いることにより、導電膜をパターニングする。これにより、半導体基板20の主面20aに、台座部38を介し、可動部側電極35、配線部43及び第1の電極端子41を形成する(電極端子形成工程)。また、図示を省略するが、図19に示す固定部側電極36、配線部44及び第2の電極端子42も、導電膜をパターニングすることにより形成される。そして、第1の電極端子41と第2の電極端子42とは、蓋部50aが設けられる領域Iの外側の領域に形成される。   First, in the step shown in FIG. 24, after a pedestal film made of, for example, polysilicon is formed by, eg, CVD, the pedestal film is patterned by using a photolithography technique and an etching technique. Thereby, the base part 38 is formed. Further, a conductive film made of, for example, aluminum (Al) exemplified in the first embodiment is formed on the pedestal portion 38 by, for example, a sputtering method, and then the conductive film is formed by using a photolithography technique and an etching technique. Is patterned. Thereby, the movable part side electrode 35, the wiring part 43, and the 1st electrode terminal 41 are formed in the main surface 20a of the semiconductor substrate 20 via the base part 38 (electrode terminal formation process). Although not shown, the fixed portion side electrode 36, the wiring portion 44, and the second electrode terminal 42 shown in FIG. 19 are also formed by patterning the conductive film. And the 1st electrode terminal 41 and the 2nd electrode terminal 42 are formed in the area | region outside the area | region I in which the cover part 50a is provided.

次いで、図25に示す工程では、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いることにより、導体層23をパターニングし、支持部30及び可動部33を形成する。また、図示を省略するが、図19に示す第1の梁部31、第2の梁部32及び固定部34も、導体層23をパターニングすることにより形成される。   Next, in the process shown in FIG. 25, the conductor layer 23 is patterned by using a photolithography technique and an etching technique, and the support part 30 and the movable part 33 are formed. Although not shown, the first beam portion 31, the second beam portion 32, and the fixing portion 34 shown in FIG. 19 are also formed by patterning the conductor layer 23.

次いで、図26に示す工程では、可動部33の下層における絶縁層22をエッチングにより除去することにより、可動部33を空間に懸架する。これにより、図19のY方向に移動可能な可動部33を形成することができる(可動部形成工程)。一方、第1の梁部31、第2の梁部32及び固定部34の下層における絶縁層22は除去しない。これにより、第1の梁部31、第2の梁部32及び固定部34を、絶縁層22を介して支持基板21に固定することができる。   Next, in the process shown in FIG. 26, the movable portion 33 is suspended in the space by removing the insulating layer 22 in the lower layer of the movable portion 33 by etching. Thereby, the movable part 33 which can move to the Y direction of FIG. 19 can be formed (movable part formation process). On the other hand, the insulating layer 22 below the first beam portion 31, the second beam portion 32, and the fixing portion 34 is not removed. Thereby, the first beam portion 31, the second beam portion 32, and the fixing portion 34 can be fixed to the support substrate 21 via the insulating layer 22.

次いで、図27に示す工程では、蓋部50aを準備する。前述したように、例えばガラス基板よりなる蓋部50aを準備する。   Next, in the step shown in FIG. 27, a lid 50a is prepared. As described above, the lid 50a made of, for example, a glass substrate is prepared.

次いで、図28〜図30に示す工程では、図11〜図13に示した工程と同様に、蓋部50aの半導体基板20と対向する面に、導電膜54を形成し、レジスト膜55を形成してマスクパターンを形成し、エッチング技術により、導電膜54をパターニングする。これにより、第1の配線51及び第2の配線52を形成することができる(配線形成工程)。   Next, in the steps shown in FIGS. 28 to 30, like the steps shown in FIGS. 11 to 13, the conductive film 54 is formed on the surface of the lid 50 a facing the semiconductor substrate 20, and the resist film 55 is formed. Then, a mask pattern is formed, and the conductive film 54 is patterned by an etching technique. Thereby, the 1st wiring 51 and the 2nd wiring 52 can be formed (wiring formation process).

次いで、図31及び図32に示す工程では、蓋部50aを半導体基板20の台座部38に接合する(接合工程)。接合方法は、第1の実施の形態における接合方法と同様にすることができる。   Next, in the process shown in FIGS. 31 and 32, the lid 50a is joined to the pedestal 38 of the semiconductor substrate 20 (joining process). The joining method can be the same as the joining method in the first embodiment.

図19におけるB−B線に沿う断面では、図31に示すように、蓋部50aの第1の配線51が形成されていない部分と、台座部38の可動部側電極35が形成されていない部分とが熱圧着接合される。また、図1におけるA−A線に沿う断面では、図32に示すように、第1の配線51と、可動部側電極35が接合されるとともに、第1の配線51と、配線部43が接合される。   In the cross section taken along line BB in FIG. 19, as shown in FIG. 31, the portion where the first wiring 51 of the lid portion 50a is not formed and the movable portion side electrode 35 of the pedestal portion 38 are not formed. The parts are joined by thermocompression bonding. Moreover, in the cross section along the AA line in FIG. 1, as shown in FIG. 32, while the 1st wiring 51 and the movable part side electrode 35 are joined, the 1st wiring 51 and the wiring part 43 are connected. Be joined.

また、第1の実施の形態と同様に、蓋部50aを台座部38に接合する際、素子形成領域DAを真空封止してもよく、素子形成領域DAを不活性雰囲気下で封止してもよい。また、上記した工程を、チップレベルで行ってもよく、ウェハレベルで行ってもよい。   Similarly to the first embodiment, when the lid 50a is joined to the pedestal 38, the element formation area DA may be vacuum-sealed, and the element formation area DA is sealed under an inert atmosphere. May be. Further, the above-described steps may be performed at the chip level or at the wafer level.

本実施の形態に係るMEMS素子も、第1の電極端子41と可動部側電極35とを接続する第1の配線51が、蓋部50aの半導体基板20と対向する面に形成されているため、素子面積を小さくすることができる。   Also in the MEMS element according to the present embodiment, the first wiring 51 that connects the first electrode terminal 41 and the movable portion side electrode 35 is formed on the surface facing the semiconductor substrate 20 of the lid portion 50a. The element area can be reduced.

また、本実施の形態に係るMEMS素子も、第1の電極端子41と可動部側電極35とを接続する第1の配線51が、蓋部50aの半導体基板20と対向する面に形成されているため、製造コストを低減することができる。   Also, in the MEMS element according to the present embodiment, the first wiring 51 that connects the first electrode terminal 41 and the movable portion side electrode 35 is formed on the surface of the lid portion 50a that faces the semiconductor substrate 20. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.

また、本実施の形態でも、例えば支持部30を固定部として機能させる等により、第2の梁部32、固定部34が設けられていなくてもよい。   Also in the present embodiment, the second beam portion 32 and the fixing portion 34 may not be provided, for example, by causing the support portion 30 to function as a fixing portion.

以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be modified or changed.

10 MEMS素子
20 半導体基板
20a 主面
21 支持基板
22 絶縁層
23 導体層
30 支持部
33 可動部
34 固定部
35 可動部側電極
36 固定部側電極
41 第1の電極端子
42 第2の電極端子
50 蓋部
51 第1の配線
52 第2の配線
53 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 MEMS element 20 Semiconductor substrate 20a Main surface 21 Support substrate 22 Insulating layer 23 Conductor layer 30 Support part 33 Movable part 34 Fixed part 35 Movable part side electrode 36 Fixed part side electrode 41 First electrode terminal 42 Second electrode terminal 50 Lid 51 First wiring 52 Second wiring 53 Recess

Claims (10)

半導体基板と、
前記半導体基板の主面に、前記半導体基板に対して相対変位可能に設けられた可動部と、
前記半導体基板の前記主面上に、前記可動部を覆うように設けられた蓋部と、
前記半導体基板の前記主面であって、前記蓋部の外側の領域に設けられた第1の電極端子と、
前記蓋部の前記半導体基板と対向する面に形成されており、前記第1の電極端子と前記可動部とを電気的に接続する第1の配線と
を有する、MEMS素子。
A semiconductor substrate;
A movable portion provided on the main surface of the semiconductor substrate so as to be capable of relative displacement with respect to the semiconductor substrate;
A lid provided on the main surface of the semiconductor substrate so as to cover the movable part;
A first electrode terminal provided on a region outside the lid portion on the main surface of the semiconductor substrate;
A MEMS element formed on a surface of the lid portion facing the semiconductor substrate and having a first wiring that electrically connects the first electrode terminal and the movable portion.
前記蓋部は、前記半導体基板と対向する面に凹部が形成されており、
前記第1の配線は、前記凹部内に形成されている、請求項1に記載のMEMS素子。
The lid portion has a recess formed on a surface facing the semiconductor substrate,
The MEMS element according to claim 1, wherein the first wiring is formed in the recess.
前記凹部は、開口径が深さ方向に減少するものである、請求項2に記載のMEMS素子。   The MEMS device according to claim 2, wherein the concave portion has an opening diameter that decreases in a depth direction. 前記蓋部は、熱圧着接合、半田接合又は共晶結合により前記半導体基板に接合されたものである、請求項1から請求項3のいずれかに記載のMEMS素子。   The MEMS element according to claim 1, wherein the lid is bonded to the semiconductor substrate by thermocompression bonding, solder bonding, or eutectic bonding. 前記半導体基板の前記主面に設けられており、前記半導体基板に固定された固定部と、
前記半導体基板の前記主面であって、前記蓋部の外側の領域に設けられた第2の電極端子と、
前記蓋部の前記半導体基板と対向する面に形成されており、前記第2の電極端子と前記固定部とを電気的に接続する第2の配線と
を有し、
前記蓋部は、前記半導体基板の前記主面上に、前記可動部と前記固定部とを覆うように設けられている、請求項1から請求項4のいずれかに記載のMEMS素子。
A fixing portion provided on the main surface of the semiconductor substrate, and fixed to the semiconductor substrate;
A second electrode terminal provided on a region outside the lid portion on the main surface of the semiconductor substrate;
Formed on a surface of the lid portion facing the semiconductor substrate, and having a second wiring for electrically connecting the second electrode terminal and the fixing portion;
5. The MEMS element according to claim 1, wherein the lid portion is provided on the main surface of the semiconductor substrate so as to cover the movable portion and the fixed portion.
半導体基板の主面に、前記半導体基板に対して相対変位可能な可動部を形成する可動部形成工程と、
前記半導体基板の前記主面であって、蓋部が設けられる領域の外側に第1の電極端子を形成する電極端子形成工程と、
前記蓋部の一の面に前記第1の電極端子と前記可動部とを電気的に接続するための第1の配線を形成する配線形成工程と、
前記第1の配線が形成された前記蓋部を、前記蓋部の前記一の面が前記半導体基板の前記主面と対向した状態で前記蓋部が前記可動部を覆うとともに、前記第1の電極端子と前記可動部とが前記第1の配線を介して電気的に接続されるように、前記半導体基板に接合する接合工程と
を有する、MEMS素子の製造方法。
A movable part forming step of forming a movable part relative to the semiconductor substrate on the main surface of the semiconductor substrate;
An electrode terminal forming step of forming a first electrode terminal on the main surface of the semiconductor substrate and outside a region where a lid is provided;
Forming a first wiring for electrically connecting the first electrode terminal and the movable portion on one surface of the lid portion; and
The lid portion on which the first wiring is formed is configured such that the lid portion covers the movable portion in a state where the one surface of the lid portion faces the main surface of the semiconductor substrate, and the first portion A method for manufacturing a MEMS element, comprising: a bonding step of bonding to the semiconductor substrate such that an electrode terminal and the movable portion are electrically connected via the first wiring.
前記蓋部の前記一の面に凹部を形成する凹部形成工程を有し、
前記配線形成工程は、前記凹部内に前記第1の配線を形成するものである、請求項6に記載のMEMS素子の製造方法。
A recess forming step of forming a recess in the one surface of the lid,
The method of manufacturing a MEMS element according to claim 6, wherein in the wiring formation step, the first wiring is formed in the recess.
前記凹部形成工程は、シリコン基板よりなる前記蓋部の前記一の面をアルカリ性のエッチング液によりエッチングすることによって、開口径が深さ方向に減少するように、前記凹部を形成するものである、請求項7に記載のMEMS素子の製造方法。   The recess forming step is to form the recess so that the opening diameter is reduced in the depth direction by etching the one surface of the lid made of a silicon substrate with an alkaline etchant. The manufacturing method of the MEMS element of Claim 7. 前記接合工程は、前記蓋部を、熱圧着接合、半田接合又は共晶結合により前記半導体基板に接合するものである、請求項6から請求項8のいずれかに記載のMEMS素子の製造方法。   9. The method of manufacturing a MEMS element according to claim 6, wherein in the bonding step, the lid is bonded to the semiconductor substrate by thermocompression bonding, solder bonding, or eutectic bonding. 前記可動部形成工程は、前記半導体基板の前記主面に、前記可動部とともに、前記半導体基板に固定された固定部を形成するものであり、
前記電極端子形成工程は、前記蓋部が設けられる領域の外側に、前記第1の電極端子とともに第2の電極端子を形成するものであり、
前記配線形成工程は、前記蓋部の前記一の面に、前記第1の配線とともに、前記第2の電極端子と前記固定部とを電気的に接続するための第2の配線を形成するものであり、
前記接合工程は、前記第1の配線と前記第2の配線とが形成された前記蓋部を、前記蓋部の前記一の面が前記半導体基板の前記主面と対向した状態で前記蓋部が前記可動部と前記固定部とを覆うとともに、前記第1の電極端子と前記可動部とが前記第1の配線を介して電気的に接続され、前記第2の電極端子と前記固定部とが前記第2の配線を介して電気的に接続されるように、前記半導体基板に接合するものである、請求項6から請求項9のいずれかに記載のMEMS素子の製造方法。

The movable part forming step forms a fixed part fixed to the semiconductor substrate together with the movable part on the main surface of the semiconductor substrate.
The electrode terminal forming step is to form a second electrode terminal together with the first electrode terminal outside a region where the lid portion is provided,
The wiring forming step forms a second wiring for electrically connecting the second electrode terminal and the fixing portion together with the first wiring on the one surface of the lid portion. And
In the bonding step, the lid portion on which the first wiring and the second wiring are formed is arranged such that the one surface of the lid portion faces the main surface of the semiconductor substrate. Covers the movable part and the fixed part, and the first electrode terminal and the movable part are electrically connected via the first wiring, and the second electrode terminal and the fixed part 10. The method of manufacturing a MEMS element according to claim 6, wherein the semiconductor element is bonded to the semiconductor substrate so as to be electrically connected via the second wiring. 11.

JP2010273745A 2010-12-08 2010-12-08 Mems element and method for manufacturing the same Pending JP2012122838A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010273745A JP2012122838A (en) 2010-12-08 2010-12-08 Mems element and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010273745A JP2012122838A (en) 2010-12-08 2010-12-08 Mems element and method for manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012122838A true JP2012122838A (en) 2012-06-28

Family

ID=46504425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010273745A Pending JP2012122838A (en) 2010-12-08 2010-12-08 Mems element and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012122838A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022503766A (en) * 2018-12-25 2022-01-12 中芯集成電路(寧波)有限公司 Packaging method and packaging structure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022503766A (en) * 2018-12-25 2022-01-12 中芯集成電路(寧波)有限公司 Packaging method and packaging structure
JP7059445B2 (en) 2018-12-25 2022-04-25 中芯集成電路(寧波)有限公司 Packaging method and packaging structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100579892C (en) Micro-electromechanical system device and manufacturing method thereof
KR100907514B1 (en) Sensor device, sensor system and method of manufacturing the same
JP5026038B2 (en) Electronic component equipment
CN101177234B (en) Electronic device and method for manufacturing thereof
US8748998B2 (en) Sensor module
JP4766143B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8695426B2 (en) Micro-electromechanical system device having electrical insulating structure and manufacturing methods
JP5610177B2 (en) Functional device and manufacturing method thereof
US8525277B2 (en) MEMS device
JP2002043463A (en) Surface mounting type chip scale packaging method of electronic and mems element
TW201400401A (en) Hybrid integrated component and method for the manufacture thereof
JP4539155B2 (en) Manufacturing method of sensor system
JP2006247833A (en) Mems element package and its manufacturing method
JP2003329704A (en) Inertial sensor and its manufacturing method
JP5615122B2 (en) Electronic component device and manufacturing method thereof
TW201322366A (en) Sensor manufacturing method
CN111170265A (en) MEMS device and method of manufacturing the same
JP2012210702A (en) Mems sensing device and method for making same
TW201524889A (en) Micromechanical component and process to produce a micromechanical component
JP2011003530A (en) Electronic device and method of manufacturing the same
US20040263186A1 (en) Capacitance type dynamic quantity sensor
JP2006201158A (en) Sensor
JP2012122838A (en) Mems element and method for manufacturing the same
JP2009081624A (en) Semiconductor sensor device
US7531229B2 (en) Microstructured component and method for its manufacture