JP2014192798A - 電子装置及びその製造方法、並びに発振器 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に形成された空洞内に機能素子が配置された電子装置であって、リリースエッチングが容易で、かつ、機械的強度及び電磁シールド性に優れた信頼性の高い電子装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る電子装置は、基板と、前記基板上に配置された機能素子と、前記機能素子を収容する空洞を形成する包囲壁及び蓋体と、を有し、前記包囲壁は、平面視において前記空洞を周回して配置され、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及びそれらの複合物からなる群より選択される少なくとも１種の材質により形成され、前記蓋体は、窒化チタン、窒化タンタル及びこれらの複合体、並びに、アルミニウム、銅、チタン、タンタル、タングステン、金、白金、コバルト、ニッケル及びこれらの２種以上の合金、からなる群より選択された少なくとも１種からなる層を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子装置及びその製造方法、並びに発振器に関する。

ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）等の機能素子を基板上に形成された空洞に配置した電子装置が知られている。例えば、特許文献１、２には、機能素子を、基板に形成した電子装置が記載されている。特許文献１、２に記載の電子装置は、基板上に機能素子を形成し、機能素子を覆うように層間絶縁層を形成し、機能素子の周辺に位置する層間絶縁層を除去（リリースエッチング）して空洞を形成することにより製造されている。

特開２０１２−１１９８２０号公報 特開２００８−２９６３３６号公報

近年、電子装置の微細化が進展し、ビア、コンタクトホール、ガードリング等のサイズは非常に小さくなってきている。上記引用文献１に記載の電子装置のような空洞を、薄いガードリング等を利用して形成する場合には、リリースエッチングの際に側壁が決壊しやすく、予定しない領域の層間絶縁層が除去されてしまう可能性があった。また、これによりリリースエッチングの時間管理におけるマージンは小さいものとなる。

また、上記特許文献２に記載の電子装置では、機能素子を収容する空洞の側面及び上面はシリコン窒化膜によって形成されている。このようなシリコン窒化膜のみから形成される空洞は、リリースエッチングのマージン等は大きくとれると考えられるが、脆性の素材で形成されるため機械的強度が不足したり、導電性を有さないため電磁シールド性が不十分となることが懸念される。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、基板上に形成された空洞内に機能素子が配置された電子装置であって、リリースエッチングが容易で、かつ、機械的強度及び電磁シールド性に優れた信頼性の高い電子装置、発振器、並びに電子装置の製造方法を提供することにある。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

［適用例１］ 本発明に係る電子装置の一態様は、基板と、前記基板上に配置された機能素子と、前記機能素子を収容する空洞を形成する包囲壁及び蓋体と、を有し、前記包囲壁は、平面視において前記空洞を周回して配置され、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及びそれらの複合物からなる群より選択される少なくとも１種の材質により形成され、前記蓋体は、窒化チタン、窒化タンタル及びこれらの複合体、並びに、アルミニウム、銅、チタン、タンタル、タングステン、金、白金、コバルト、ニッケル及びこれらの２種以上の合金、からなる群より選択された少なくとも１種からなる層を含む。

本適用例に係る電子装置では、機械的強度及び電磁シールド性が良好な部材によって形成された空洞内に、機能素子が配置されている。そのため、本適用例に係る電子装置は信頼性が高い。また、本適用例の電子装置の構成によれば、空洞を形成するためのリリースエッチングの際のプロセスマージン（時間的マージン）を大きくとれるため製造が容易である。

［適用例２］ 適用例１において、前記包囲壁は、前記空洞の周囲に２重に配置されていてもよい。

本適用例の電子装置は、空洞を形成する部材の機械的強度がさらに高く、信頼性がより良好である。

［適用例３］ 本発明に係る電子装置の製造方法の一態様は、基板の第１領域に機能素子を形成する工程と、前記機能素子を覆う第１層間絶縁層を形成する工程と、前記第１領域の前記第１層間絶縁層を残すように、前記第１層間絶縁層を除去する工程と、前記第１層間絶縁層を覆う耐蝕層を形成する工程と、前記基板の第２領域に、トランジスターを形成する工程と、前記耐蝕層及び前記トランジスターを覆う第２層間絶縁層を形成する工程と、前記第１領域の前記耐蝕層が除去されるまで前記第２層間絶縁層及び前記耐蝕層を除去する工程と、前記第１領域を覆う封止層を形成する工程と、前記封止層に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔を通じて、前記耐蝕層に囲まれた前記第１層間絶縁層をエッチングして除去し、前記機能素子が収容された空洞を形成する工程と、を含む。

本適用例の製造方法によれば、空洞を形成するための第１層間絶縁層のエッチング（リリースエッチング）の際のプロセスマージン（時間的マージン）を大きくとることができ、機械的強度及び電磁シールド性に優れた信頼性の高い電子装置を製造することができる。

［適用例４］ 本発明に係る電子装置の製造方法の一態様は、基板の第１領域に機能素子を形成する工程と、前記機能素子を覆う第１層間絶縁層を形成する工程と、前記第１領域の前記第１層間絶縁層を残すように、前記第１層間絶縁層を除去する工程と、前記第１層間絶縁層を覆う耐蝕層を形成する工程と、前記耐蝕層をエッチングして、前記第１層間絶縁層の周囲に前記耐蝕層を残すように、前記第１領域の前記耐蝕層を除去する工程と、前記基板の第２領域に、トランジスターを形成する工程と、前記耐蝕層及び前記トランジスターを覆う第２層間絶縁層を形成する工程と、前記耐蝕層が露出するまで前記第２層間絶縁層を除去する工程と、前記第１領域を覆う封止層を形成する工程と、前記封止層に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔を通じて、前記耐蝕層に囲まれた前記第１層間絶縁層をエッチングして除去し、前記機能素子が収容された空洞を形成する工程と、を含む。

本適用例の製造方法によれば、空洞を形成するための第１層間絶縁層のエッチング（リリースエッチング）の際のプロセスマージン（時間的マージン）を大きくとることができ、機械的強度及び電磁シールド性に優れた信頼性の高い電子装置を製造することができる。

［適用例５］ 適用例３又は適用例４において、前記トランジスターを形成する工程では、平面視において前記耐蝕層の外側に他の耐蝕層が形成されてもよい。

本適用例の製造方法によれば、空洞を形成する部材の機械的強度がさらに高い電子装置を製造することができる。

［適用例６］ 本発明に係る発振器の一態様は、適用例１又は適用例２に記載の電子装置であって、前記機能素子を駆動する回路部をさらに含む。本適用例に係る発振器は、機械的強度及び電磁シールド性が良好な部材によって形成された空洞内に、機能素子が配置されている。そのため、本適用例に係る発振器は信頼性が高い。

本明細書では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いる。

実施形態に係る電子装置１００の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程における断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程における断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程における断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程における断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程における断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程における断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程における断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置１００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置２００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置２００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置２００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置２００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置２００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置２００の製造方法の一工程の断面の模式図。 実施形態に係る電子装置２００の断面の模式図。 実施形態に係る発振器を示す回路図。 実施形態の変形例に係る発振器を示す回路図。

以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。

１．電子装置
本発明の実施形態に係る電子装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本
実施形態に係る電子装置１００の断面を模式的に示す図である。図２は、本実施形態に係る電子装置１００を模式的に示す断面図である。図１は、図２のＩ−Ｉ線の断面に相当し、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線の断面に相当する。

電子装置１００は、図１及び図２に示すように、基板１０と、機能素子２０と、機能素子２０を収容する空洞１を形成する包囲壁３０及び蓋体４０と、を有する。

１．１．基板
基板１０は、機能素子２０を収容する空洞１が形成される第１領域Ａ１を有している。基板１０としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板等の半導体基板を用いることができる。基板１０として、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いてもよい。基板１０の厚みは、例えば、１００μｍ〜４００μｍである。

基板１０は、図示のような下地層１２を有することができる。下地層１２は、基板１０上に形成されている。下地層１２は、少なくとも空洞１が形成される第１領域Ａ１に形成される。下地層１２の材質としては、例えば、窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）が挙げられる。下地層１２は、空洞１を形成する際に、エッチングストッパー層として機能することができる。また、基板１０には、ＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）絶縁層１１や、図示しないトレンチ絶縁層、セミリセスＬＯＣＯＳ絶縁層等が形成されていてもよい。

１．２．機能素子
機能素子２０は、基板１０の第１領域Ａ１に位置する空洞１内に配置される。機能素子２０は、空洞１に収容されうる限り、その種類は任意であり特に限定されない。機能素子２０としては、例えば、振動子、水晶振動子、ＳＡＷ（弾性表面波）素子、加速度センサー、ジャイロスコープ、マイクロアクチュエーターなどを例示することができる。機能素子２０の具体例としては、図示のような下地層１２上に形成された固定電極２２と、固定電極２２と一定間隔を空けて形成された可動電極２４と、を有する振動子を挙げることができる。固定電極２２及び可動電極２４の材質としては、例えば、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンが挙げられる。

図示の例では、機能素子２０は、固定電極２２及び可動電極２４は、それぞれ導電層３２を介してビア２８と電気的に接続され、さらに、配線２６及びビア２８を介してパッド５２に接続されている。

１．３．包囲壁
包囲壁３０は、基板１０上に配置され、空洞１を形成している。包囲壁３０は、機能素子２０を収容する空洞１を形成している。図１に示す例では、包囲壁３０は、下地層１２上であって、空洞１の周囲に形成されている。図２に示すように、包囲壁３０は、平面視において、空洞１を周回して配置される。すなわち、包囲壁３０は、平面視において切れ目なく機能素子２０を囲んで形成されている。包囲壁３０の平面的な形状は、機能素子６０を囲む形状であれば特に限定されず、例えば、円形状、多角形状などの任意の形状とすることができる。

包囲壁３０は、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及びそれらの複合物からなる群より選択される少なくとも１種の材質により形成される。包囲壁３０をこのような材質で形成することにより、空洞１を形成するためのエッチングの際のエッチャントに対して安定な包囲壁３０となる。そのため、例えば、エッチャントが包囲壁３０の外側へ漏れ出すことが抑制され、所望の形状の空洞１を形成しやすくなる。また、当該エッチングの工程の時間管理を容易化することができる。

包囲壁３０の厚みは、例えば、０．５μｍ以上２０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上１８μｍ以下、更に好ましくは２μｍ以上１５μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以上１２μｍ以下である。ここで、包囲壁３０の厚みとは、空洞１とその外側を隔てる包囲壁３０の厚さのうち、最も薄い部分の厚みを指す。包囲壁３０は、上述の材質で形成されることにより、例えば、タングステンを主成分とするガードリングで構成した場合に比較して、厚みを大きくすることができる。これにより包囲壁３０の機械的強度が高まり、例えば、空洞１の構造的な安定性を高めることができる。

さらに、例えば、タングステンを主成分とするガードリングの場合には、他の部材との密着性を高めるためにチタン等の金属が使用される場合があるが、本実施形態の包囲壁３０は、上述の材質で形成されることにより、チタン等のエッチング耐性の小さい材質を用いる必要がない。しかも包囲壁３０は、単層で構成することもできるため、異なる材質間に生じる界面の数を減らすことができる。これによりエッチャントが包囲壁３０の外側へ漏れ出すことがさらに抑制され、所望の形状の空洞１を容易に形成することができる。

１．４．蓋体
蓋体４０は、空洞１を覆うように形成される。蓋体４０は、機能素子２０を収容する空洞１を形成している。蓋体４０は、一つの部材で構成されてもよいが、貫通孔を有する部材と、該部材の貫通孔を封止する部材とによって構成されてもよい。蓋体４０が一つの部材で構成される場合には、電子装置１００は、空洞１を例えばエッチングにより形成するための孔や封止部材等の他の構成を有してもよい。図示の例では、蓋体４０は、貫通孔４２を有する第１封止層４４と、第１封止層４４に積層されて貫通孔４２を封止する第２封止層４６とによって構成されている。この例においては、第１封止層４４は、貫通孔４２を有する。第１封止層４４に形成される貫通孔４２の数は限定されない。第１封止層４４は、単層構造とすることもできるが、例えば、３層以上の積層構造としてもよい。第２封止層４６は、第１封止層４４上に形成されている。第２封止層４６は、第１封止層４４の貫通孔４２を塞ぐことができる。

このように蓋体４０は、単層あるいは複数層で形成されうるが、それらの層のうちの少なくとも１層は、窒化チタン、窒化タンタル及びこれらの複合体、並びに、アルミニウム、銅、チタン、タンタル、タングステン、金、白金、コバルト、ニッケル及びこれらの２種以上の合金、からなる群より選択された少なくとも１種により形成される。例えば、上記の例において、第１封止層４４を複数層で構成する場合には、当該積層構造のいずれかの層を、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選ばれた１種又は２種以上の合金若しくは複合窒化物で形成し、他の層をＡｌ−Ｃｕ合金で形成してもよい。第１封止層４４及び第２封止層４６は、空洞１を上方から覆って、空洞１を封止する蓋体４０として機能することができる。

蓋体４０がこのような材質で形成されることにより、空洞１に対する外界からの電磁波を遮蔽する電磁シールド性が良好となり、空洞１内に配置された機能素子２０の動作の安定性を高めることができる。そのため本実施形態の電子装置１００の信頼性を高めることができる。なお、この場合蓋体４０には、一定の電位（例えば接地電位）が与えられることがより好ましい。

また、上記の材質は、延性、展性、弾性、塑性等の性質を有しており、脆性が比較的小さい。そのため蓋体４０が当該材質で形成されることにより、脆性の高い素材（例えば窒化シリコン）で形成される場合に比較して、クラックを生じにくく、空洞１を維持するための機械的強度を高くすることができる。

空洞１は、機能素子２０を収容する空間である。空洞１は、少なくとも、下地層１２、包囲壁３０及び蓋体４０を含む構成によって画成される。空洞１内は、例えば減圧状態にすることができ、これにより機能素子２０の動作精度の向上を図ることができる。

１．５．その他の構成
電子装置１００は、回路部７０と、層間絶縁層８０と、配線２６と、ビア２８と、パッド５２と、絶縁層９０とを含んでもよい。

図１、２に示す例では、基板１０には、機能素子２０を駆動させるための回路部７０が形成されている。回路部７０は、基板１０の第２領域Ａ２に形成されている。回路部７０は、トランジスター７２やキャパシター（図示せず）などで構成されることができる。トランジスター７２は、例えば、ゲート絶縁膜７４と、ゲート電極７５と、ソース又はドレイン領域（図示せず）と、サイドウォール７６と、を有するＭＯＳトランジスターである。また、図示の例において、基板１０の第２領域Ａ２には、配線２６、ビア２８が形成されている。配線２６、ビア２８は、例えば、回路部７０を構成するその他の素子（図示せず）とを電気的に接続していてもよい。

トランジスター７２のゲート絶縁膜７４は、基板１０上に形成されている。ゲート絶縁膜７４は、例えば、酸化シリコン層からなる。ゲート絶縁膜７４は、基板１０とゲート電極７５とに挟まれている。ゲート電極７５の材質は、例えば、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンである。ソース又はドレイン領域７８は、基板１０に形成されている。ソース又はドレイン領域７８は、基板１０に所定の不純物をドーピングすることにより形成される。サイドウォール７６は、ゲート電極７５の側方に形成されている。サイドウォール７６の材質は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）、又は、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）である。

図示の例では、層間絶縁層８０は、基板１０の上方に形成されている。図１に示す例では、電子装置１００の層間絶縁層８０は連続して描かれているが、層間絶縁層８０は、複数の層の積層体であってもよい。層間絶縁層８０の材質としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）が挙げられる。なお、空洞１は、層間絶縁層８０が除去された領域に相当する。

パッド５２は、ビア２８上に形成されている。パッド５２の材質は、例えば、蓋体４０の第１封止層４４と同じ材質とすることができる。図示の例では、ビア２８は、配線２６と、パッド５２とを接続して回路を構成している。ビア２８の材質としては、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）などの金属やその合金が挙げられる。また、包囲壁３０の材質としては、Ｗ又はＣｕ若しくはそれらの合金としてもよく、Ｃｕ又はその合金とすれば、例えば、シングルダマシン法、デュアルダマシン法等により形成することができ、生産性が良好となる場合がある。

配線２６の材質としては、例えば、多結晶シリコン（Poly−Silicon）や、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）などの金属やその合金が挙げられる。

絶縁層９０は、例えば、層間絶縁層８０上及び蓋体４０上に形成されてもよい。絶縁層９０の材質としては、酸化シリコン、窒化シリコン等が挙げられる。絶縁層９０は、例えば、パッシベーション層として機能することができる。

電子装置１００は、さらに、図示せぬ樹脂層、パッド、外部端子、配線層、レジスト層等を有してもよい。また、電子装置１００は、ＷＣＳＰ構造であってもよい。

１．６．電子装置の変形等の説明
１．６．１．包囲壁の数
本実施形態の電子装置１００において、包囲壁３０は、１層で空洞を周回するように形成されれば十分に機能することができる。しかし、包囲壁３０は、複数層形成されてもよい。このようにすれば包囲壁３０の効果をさらに高めることができる。

図１、２に示す例では、上述の包囲壁３０の周囲に、第２包囲壁３４が形成されている。第２包囲壁３４は、包囲壁３０の周囲に導電層３２を介して周回して設けられている。第２包囲壁３４は、平面視において切れ目なく機能素子２０を囲んで形成されている。

導電層３２は、例えば、上述のゲート電極７５と同一の材料で形成することができ、同一のプロセスで形成することができる。第２包囲壁３４は、例えば、上述のサイドウォール７６と同一の材料で形成することができ、同一のプロセスで形成することができる。第２包囲壁３４の材質は、包囲壁３０と同じでも異なってもよい。

このように第２包囲壁３４を形成すれば、空洞を包囲する壁が２重となり、空洞１を形成するためのエッチングの際のエッチャントに対する安定性や機械的強度をさらに高めることができる。

なお、第２包囲壁３４を形成した場合の、包囲壁３０の内側から第２包囲壁３４の外側までの距離（厚み）は、例えば、２μｍ以上４０μｍ以下、好ましくは２μｍ以上３０μｍ以下、更に好ましくは３μｍ以上２０μｍ以下である。

１．６．２．包囲壁の開口
電子装置１００において、回路部７０が設けられ、かつ、包囲壁３０が、平面視において空洞１を切れ目なく包囲している場合には、包囲壁３０は、空洞１と、回路部７０の間に配置されることになる。しかし、例えば、機能素子２０の配線等のために、包囲壁３０の一部を不連続（隙間を形成）にしてもよい。このような場合には、電子装置１００が、平面視において包囲壁３０の不連続となる部分（隙間）は、空洞１と、回路部７０とを結ぶ線の位置を避けて配置されることが好ましい。このようにすれば、製造の際のエッチングにおけるエッチャントが、包囲壁３０によって堰き止められ、回路部７０の方向に向かって漏れ出しにくいので、例えば電子装置１００の製造歩留まりを高く維持することができる。

１．６．３．空洞を形成する構成
空洞１は、上記の通り、少なくとも、下地層１２、包囲壁３０及び蓋体４０を含む構成によって画成されるが、例えば、配線２６、ガードリング２９等の構成を含んで画成されてもよい。例えば、図１に示すように、空洞１は、下地層１２、包囲壁３０、配線２６、ガードリング２９、及び蓋体４０によって形成されてもよい。

図示の例では、包囲壁３０の上に、空洞１を周回するように配線２６が形成され、配線２６の上に、空洞１を周回するようにガードリング２９が形成されている。ガードリング２９は、上述のビア２８と同様の材質で形成することができる。また、図示しないが、ガードリング２９の上に、複数回、空洞１を周回する配線２６、及び、当該配線２６の上に、空洞１を周回するガードリング２９を形成してもよい。

このようにすれば、包囲壁３０の作用効果を損ねることなく、より体積の大きい空洞１を形成することができる。なお、包囲壁３０の上に配線２６を形成し、配線２６の上にガードリング２９を形成することにより、各々の界面に、例えばチタン等のエッチング耐性の小さい材質の使用量を最小限にすることができるため、エッチング時の弱点をほとんど
生じさせずに、より体積の大きい空洞１を形成することができる。

２．電子装置の製造方法
次に、電子装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。

２．１．第１実施形態
図３〜図２１は、第１実施形態に係る電子装置（上述の電子装置１００）の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。

本実施形態の電子装置１００の製造方法は、基板１０の第１領域Ａ１に機能素子２０を形成する工程と、機能素子２０を覆う第１層間絶縁層８１を形成する工程と、第１領域Ａ１の第１層間絶縁層８１を残すように、第１層間絶縁層８１を除去する工程と、第１層間絶縁層８１を覆う耐蝕層３１を形成する工程と、基板１０の第２領域Ａ２に、トランジスター７２を形成する工程と、耐蝕層３１及びトランジスター７２を覆う第２層間絶縁層８２を形成する工程と、第１領域Ａ１の耐蝕層３１が除去されるまで第２層間絶縁層８２及び耐蝕層３１を除去する工程と、第１領域Ａ１を覆う第１封止層４４を形成する工程と、第１封止層４４に貫通孔４２を形成する工程と、貫通孔４２を通じて、耐蝕層３１に囲まれた第１層間絶縁層８１をエッチングして除去し、機能素子２０が収容された空洞１を形成する工程と、を含む。

まず図３に示すように、基板１０上に下地層１２を形成する。下地層１２は、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法により成膜される。下地層１２は、例えば、窒化シリコンで形成される。下地層１２は、必要に応じて、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によってパターニングされてもよい。

次に、図３に示すように、下地層１２上に固定電極２２、固定電極２２を覆う被覆層（犠牲層）２３、および、可動電極２４を形成する。

固定電極２２は、多結晶シリコン等の半導体層（図示せず）をＣＶＤ法やスパッタ法などにより成膜した後、フォトリソフラフィー技術及びエッチング技術などによりパターニングして形成する。そして、パターニングされた半導体層に、リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）等の不純物を注入する。

被覆層２３は、例えば、酸化シリコン層である。被覆層２３は、例えば、固定電極２２が熱酸化されることにより形成される。固定電極２２の熱酸化処理は、例えば、８００℃以上１１００℃以下の温度で行われる。この工程において、トランジスター７２のゲート絶縁膜７４を形成してもよい。ゲート絶縁膜７４は、基板１０が熱酸化されることにより形成される。被覆層２３の膜厚とゲート絶縁膜７４の膜厚の関係は、固定電極２２と基板１０の結晶性や不純物濃度の関係を調整することにより、制御することができる。なお、被覆層２３及びゲート絶縁膜７４は、ＣＶＤ法やスパッタ法を用いて形成してもよい。

可動電極２４は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法、及びフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術などのパターニングにより形成される。そして可動電極５４に不純物を注入する。これにより、可動電極５４に対して導電性を付与することができる。注入される不純物としては、例えば、リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）が挙げられる。また、不純物を活性化するための熱処理を行ってもよい。

次に、図４に示すように、固定電極２２及び可動電極２４を覆う第１層間絶縁層８１を形成する。第１層間絶縁層８１は、例えば、ＣＶＤ法や塗布（スピンコート）法等により
形成し、図５に示すように、マスクＭ１をマスクとして、基板１０の第１領域Ａ１の第１層間絶縁層８１を残すように、第１層間絶縁層８１を除去する。

次いで、図６に示すように、第１層間絶縁層８１を覆う耐蝕層３１を形成する。耐蝕層３１の一部は、包囲壁３０となる層であり、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及びそれらの複合物からなる群より選択される少なくとも１種の材質により形成される。耐蝕層３１は、ＣＶＤ法、スパッタ法等により形成される。そして、図７に示すように、マスクＭ２をマスクとして、不要部分を除去する。このとき、下地層１２が残っている場合には、同時に下地層１２を除去してもよい。

次に、図８に示すように、多結晶シリコン層を基板１０の全面に成膜し不純物を注入し、図９に示すように、マスクＭ３をマスクとしてパターニングしてゲート電極７５を形成する。この工程では、図示のように固定電極２２及び可動電極２４に対して電気的に接続するように多結晶シリコン層を残してもよい。また、本工程において、耐蝕層３１の段差部分に導電層３２として多結晶シリコン層を残存させてもよい。

次に、図１０に示すように、ＣＶＤ法、ドライエッチング法などによって、サイドウォール７６を形成する。図１０に示すように、導電層３２が残っている場合には、その横にサイドウォール７６が形成され、それらのうち耐蝕層３１の周囲に形成された部分は、最終的に第２包囲壁３４となる。そして、所定の不純物を打込み、ソース及びドレインを形成し、トランジスター７２が形成される。これらの工程により、基板１０の第２領域Ａ２にトランジスター７２が形成される。

次に、図１１に示すように、耐蝕層３１及びトランジスター７２を覆う第２層間絶縁層８２を形成する。第２層間絶縁層８２は、例えば、ＣＶＤ法や塗布（スピンコート）法等により形成することができる。

次に、図１２に示すように、第１領域Ａ１の耐蝕層３１が除去されるまで第２層間絶縁層８２及び耐蝕層３１を、例えば化学機械研磨により除去する。第２層間絶縁層８２及び耐蝕層３１は、エッチングやイオンミリングによって、除去されてもよい。この工程では、耐蝕層３１、多結晶シリコン層及びサイドウォール７６の一部が除去され、これにより、包囲壁３０、導電層３２及び第２包囲壁３４が形成される。耐蝕層３１とその外側のサイドウォール７６によって、耐蝕性の層が２重に配置された包囲壁３０が形成される。この工程によって、第１層間絶縁層８１、第２層間絶縁層８２、包囲壁３０、導電層３２及び第２包囲壁３４からなる露出面が平坦となることが望ましい。平坦とは、後述するビア２８（コンタクト）や配線２６のパターン形成ができる程度に平坦であればよい。

次に、図１３に示すように、第２層間絶縁層８２に、ゲート電極７５及び多結晶シリコン層に接続するビア２８（コンタクト）を形成する。そして、図１４に示すように、ビア２８に接続する配線２６と、包囲壁３０の上に包囲壁３０に沿って周回する配線２６をスパッタ、パターニング等により形成する。次いで、図１５に示すように、第３層間絶縁層８３を形成する。第３層間絶縁層８３は、例えば、ＣＶＤ法や塗布（スピンコート）法等により形成することができる。

次いで、図１６に示すように、配線２６に接続するビア２８と、包囲壁３０の上方に包囲壁３０に沿って周回するガードリング２９を形成する。次いで、図１７に示すように、パッド５２及び第１領域Ａ１を覆う第１封止層４４を、スパッタ、パターニング等により形成する。この工程において、第１封止層４４にパターニングにより第３層間絶縁層８３を露出させる貫通孔４２を形成する。

次に、図１８に示すように、絶縁層９０を形成する。絶縁層９０は、例えばスパッタ、ＣＶＤ等により形成することができる。そして、図１９に示すように、リリースエッチング用のマスクＭ４を形成する。マスクＭ４は、例えば、スピンコート、ベーパーコートにより形成され、材質は、レジストとすることができる。

そして、図２０に示すように、貫通孔４２を通じて、耐蝕層３１に囲まれた第３層間絶縁層８３、第１層間絶縁層８１及び被覆層２３を除去する。すなわち、貫通孔４２にエッチング液又はエッチングガスを通して、空洞１となる領域に存在する第３層間絶縁層８３、第１層間絶縁層８１及び被覆層２３を除去し、空洞１を形成する（本明細書ではこの工程をリリース工程、リリースエッチング等ということがある。）。リリース工程は、例えば、フッ化水素酸や緩衝フッ酸（フッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液）などを用いたウェットエッチング、フッ化水素系のガスなどを用いたドライエッチングなどにより行うことができる。包囲壁３０は、リリース工程において極めて安定でエッチングされにくい材料で形成されるため、空洞１が包囲壁３０の外側へ拡がることを防止することができる。また、下地層１２は、エッチングストッパー層として機能する。この工程を経ることにより、基板１０の第１領域Ａ１に機能素子２０が形成される。

そして、図２１に示すように、第１封止層４４上に第２封止層４６を形成する。第２封止層４６は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法などの気相成長法により形成される。第２封止層４６は、気相成長法により形成されることにより、貫通孔４２を封止することができる。また、気相成長法により形成されることにより、空洞１内を減圧状態のまま封止することもできる。

必要に応じてパッド５２等との電気的接続をするために、図１及び図２に示すように絶縁層９０をパターニングすることができる。そして、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によって第２封止層４６をパターニングし、図１及び図２に示すような形状の第２封止層４６を形成し、蓋体４０が形成され、電子装置１００を製造することができる。

本実施形態の電子装置の製造方法によれば、高い信頼性が確保された電子装置１００を製造することができる。また、本実施形態の電子装置１００の製造方法によれば、包囲壁３０が形成された状態で空洞１内をリリースエッチングするので、エッチング時におけるエッチャントが、空洞１以外の領域に漏れ出すことを十分に抑制することができる。これにより、少なくとも、リリースエッチングの時間管理におけるマージンを大きくとることができ、製造歩留りを高めることができる。また、機械的強度及び電磁シールド性に優れた信頼性の高い電子装置１００を製造することができる。

２．２．第２実施形態
第２実施形態の電子装置の製造方法は、包囲壁３０がサイドウォール形成によって形成される点で異なる以外は、第１実施形態の電子装置の製造方法と実質的に同一である。以下第２実施形態の電子装置の製造方法について説明するが、第１実施形態と同様の部材には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

図２２〜図２７は、第２実施形態の電子装置（電子装置２００）の製造工程の要部を模式的に示す断面図である。図２８は、本実施形態の製造方法で製造される電子装置２００の断面の模式図である。

本実施形態の電子装置の製造方法は、基板１０の第１領域Ａ１に機能素子２０を形成する工程と、機能素子２０を覆う第１層間絶縁層８１を形成する工程と、第１領域Ａ１の第１層間絶縁層８１を残すように、第１層間絶縁層８１を除去する工程と、第１層間絶縁層
８１を覆う耐蝕層３１を形成する工程と、耐蝕層３１をエッチングして、第１層間絶縁層８１の周囲に耐蝕層３１を残すように、第１領域Ａ１の耐蝕層３１を除去する工程と、基板１０の第２領域Ａ２に、トランジスター７２を形成する工程と、耐蝕層３１及びトランジスター７２を覆う第２層間絶縁層８２を形成する工程と、耐蝕層３１が露出するまで第２層間絶縁層８２を除去する工程と、第１領域Ａ１を覆う第１封止層４４を形成する工程と、第１封止層４４に貫通孔４２を形成する工程と、貫通孔４２を通じて、耐蝕層３１に囲まれた第１層間絶縁層８１をエッチングして除去し、機能素子２０が収容された空洞１を形成する工程と、を含む。

本実施形態の電子装置２００の製造方法は、第１実施形態の図１から図６まで、すなわち、耐蝕層３１を形成する工程までは、第１実施形態と同様である。

本実施形態の製造方法では、耐蝕層３１を形成した後、図２２に示すように、耐蝕層３１をエッチングして、第１層間絶縁層８１の周囲に耐蝕層３１を残すように、第１領域Ａ１の耐蝕層３１を除去する。すなわち、第１層間絶縁層８１の周囲に耐蝕層３１のサイドウォールを形成する。この耐蝕層３１のサイドウォールが後に包囲壁３０となる。このとき、下地層１２が残っている場合には、同時に下地層１２を除去してもよい。

次に、図２３に示すように、多結晶シリコン層を基板１０の全面に成膜し不純物を注入し、図２４に示すように、マスクＭ５をマスクとしてパターニングしてゲート電極７５を形成する。この工程では、図示のように固定電極２２及び可動電極２４に対して電気的に接続するように多結晶シリコン層を残してもよい。また、本工程において、耐蝕層３１の段差部分に導電層３２として多結晶シリコン層を残存させてもよい。

次に、図２５に示すように、ＣＶＤ法、ドライエッチング法などによって、サイドウォール７６を形成する。図２５に示すように、導電層３２が残っている場合には、その横にサイドウォール７６が形成され、それらのうち耐蝕層３１の周囲に形成された部分は、最終的に第２包囲壁３４となる。そして、所定の不純物を打込み、ソース及びドレインを形成し、トランジスター７２が形成される。これらの工程により、基板１０の第２領域Ａ２にトランジスター７２が形成される。

次に、図２６に示すように、耐蝕層３１及びトランジスター７２を覆う第２層間絶縁層８２を形成する。第２層間絶縁層８２は、例えば、ＣＶＤ法や塗布（スピンコート）法等により形成することができる。

次に、図２７に示すように、耐蝕層３１（サイドウォール）が露出するまで第２層間絶縁層８２を、例えば化学機械研磨により除去する。第２層間絶縁層８２は、エッチングやイオンミリングによって、除去されてもよい。この工程では、耐蝕層３１、多結晶シリコン層及びサイドウォール７６の一部が除去され、これにより、包囲壁３０、導電層３２及び第２包囲壁３４が形成される。耐蝕層３１とその外側のサイドウォール７６によって、耐蝕性の層が２重に配置された包囲壁３０が形成される。なお、包囲壁３０の厚みは、耐蝕層３１がサイドウォールであるため、基板１０から遠ざかるにつれて薄くなる。そのため、化学機械研磨の時間を制御することにより包囲壁３０の厚みを所定の厚みとすることができる。この工程によって、第１層間絶縁層８１、第２層間絶縁層８２、包囲壁３０、導電層３２及び第２包囲壁３４からなる露出面が平坦となることが望ましい。平坦とは、ビア２８（コンタクト）や配線２６のパターン形成ができる程度に平坦であればよい。

本実施形態の電子装置２００の製造方法における第２層間絶縁層８２を除去する工程以降の工程は、第１実施形態の図１４から図２１までの工程と同様であるため説明を省略する。このようにして、図２８に示す電子装置２００を製造することができる。

本実施形態の電子装置の製造方法によれば、高い信頼性が確保された電子装置２００を製造することができる。また、本実施形態の電子装置２００の製造方法によれば、包囲壁３０が形成された状態で空洞１内をリリースエッチングするので、エッチング時におけるエッチャントが、空洞１以外の領域に漏れ出すことを十分に抑制することができる。これにより、少なくとも、リリースエッチングの時間管理におけるマージンを大きくとることができ、製造歩留りを高めることができる。また、機械的強度及び電磁シールド性に優れた信頼性の高い電子装置２００を製造することができる。

３．発振器
次に、本実施形態に係る電子装置が発振器である場合について、図面を参照しながら説明する。以下では、電子装置１００が発振器である場合について説明する。図２９は、本実施形態に係る電子装置（発振器）１００を示す回路図である。

発振器１００は、図２９に示すように、機能素子（具体的にはＭＥＭＳ振動子）２０と、反転増幅回路１１０と、を含む。

機能素子２０は、固定電極２２と電気的に接続された第１端子２０ａと、可動電極２４と電気的に接続された第２端子２０ｂと、を有している。機能素子２０の第１端子２０ａは、反転増幅回路１１０の入力端子１１０ａと少なくとも交流的に接続する。機能素子２０の第２端子２０ｂは、反転増幅回路１１０の出力端子１１０ｂと少なくとも交流的に接続する。

図示の例では、反転増幅回路１１０は、１つのインバーターから構成されているが、所望の発振条件が満たされるように、複数のインバーター（反転回路）や増幅回路を組み合わせて構成されていてもよい。

発振器１００は、反転増幅回路１１０に対する帰還抵抗を含んで構成されていてもよい。図２９に示す例では、反転増幅回路１１０の入力端子と出力端子とが抵抗１２０を介して接続されている。

発振器１００は、反転増幅回路１１０の入力端子１１０ａと基準電位（接地電位）との間に接続された第１キャパシター１３０と、反転増幅回路１１０の出力端子１１０ｂと基準電位（接地電位）との間に接続された第２キャパシター１３２と、を含んで構成されている。これにより、機能素子２０とキャパシター１３０，１３２とで共振回路を構成する発振回路とすることができる。電子装置１００は、この発振回路で得られた発振信号ｆを出力する。

発振器１００は、図３０に示すように、さらに、分周回路１４０を有していてもよい。分周回路１４０は、発振回路の出力信号Ｖ_outを分周し、発振信号ｆを出力する。これにより、電子装置１００は、例えば、出力信号Ｖ_outの周波数よりも低い周波数の出力信号を得ることができる。なお、反転増幅回路１１０、抵抗１２０、キャパシター１３０，１３２、および分周回路１４０は、例えば、図１に示す回路部７０を構成している。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明
は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…空洞、１０…基板、１１…ＬＯＣＯＳ絶縁層、１２…下地層、２０…機能素子、２０ａ…第１端子、２０ｂ…第２端子、２２…固定電極、２３…被覆層、２４…可動電極、２６…配線、２８…ビア、２９…ガードリング、３０…包囲壁、３１…耐蝕層、３２…導電層、３４…第２包囲壁、４０…蓋体、４２…貫通孔、４４…第１封止層、４６…第２封止層、５２…パッド、７０…回路部、７２…トランジスター、７４…ゲート絶縁膜、７５…ゲート電極、７６…サイドウォール、８０…層間絶縁層、８１…第１層間絶縁層、８２…第２層間絶縁層、８３…第３層間絶縁層、９０…絶縁層、１００，２００…電子装置、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５…マスク、１１０…反転増幅回路、１１０ａ…入力端子、１１０ｂ…出力端子、１２０…抵抗、１３０…第１キャパシター、１３２…第２キャパシター、１４０…分周回路

Claims (6)

1. 基板と、前記基板上に配置された機能素子と、前記機能素子を収容する空洞を形成する包囲壁及び蓋体と、を有し、
   前記包囲壁は、平面視において前記空洞を周回して配置され、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及びそれらの複合物からなる群より選択される少なくとも１種の材質により形成され、
   前記蓋体は、窒化チタン、窒化タンタル及びこれらの複合体、並びに、アルミニウム、銅、チタン、タンタル、タングステン、金、白金、コバルト、ニッケル及びこれらの２種以上の合金、からなる群より選択された少なくとも１種からなる層を含む、電子装置。
2. 請求項１において、
   前記包囲壁は、前記空洞の周囲に２重に配置されている、電子装置。
3. 基板の第１領域に機能素子を形成する工程と、
   前記機能素子を覆う第１層間絶縁層を形成する工程と、
   前記第１領域の前記第１層間絶縁層を残すように、前記第１層間絶縁層を除去する工程と、
   前記第１層間絶縁層を覆う耐蝕層を形成する工程と、
   前記基板の第２領域に、トランジスターを形成する工程と、
   前記耐蝕層及び前記トランジスターを覆う第２層間絶縁層を形成する工程と、
   前記第１領域の前記耐蝕層が除去されるまで前記第２層間絶縁層及び前記耐蝕層を除去する工程と、
   前記第１領域を覆う封止層を形成する工程と、
   前記封止層に貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔を通じて、前記耐蝕層に囲まれた前記第１層間絶縁層をエッチングして除去し、前記機能素子が収容された空洞を形成する工程と、
   を含む、電子装置の製造方法。
4. 基板の第１領域に機能素子を形成する工程と、
   前記機能素子を覆う第１層間絶縁層を形成する工程と、
   前記第１領域の前記第１層間絶縁層を残すように、前記第１層間絶縁層を除去する工程と、
   前記第１層間絶縁層を覆う耐蝕層を形成する工程と、
   前記耐蝕層をエッチングして、前記第１層間絶縁層の周囲に前記耐蝕層を残すように、前記第１領域の前記耐蝕層を除去する工程と、
   前記基板の第２領域に、トランジスターを形成する工程と、
   前記耐蝕層及び前記トランジスターを覆う第２層間絶縁層を形成する工程と、
   前記耐蝕層が露出するまで前記第２層間絶縁層を除去する工程と、
   前記第１領域を覆う封止層を形成する工程と、
   前記封止層に貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔を通じて、前記耐蝕層に囲まれた前記第１層間絶縁層をエッチングして除去し、前記機能素子が収容された空洞を形成する工程と、
   を含む、電子装置の製造方法。
5. 請求項３又は請求項４において、
   前記トランジスターを形成する工程では、平面視において前記耐蝕層の外側に他の耐蝕層が形成される、電子装置の製造方法。
6. 請求項１又は請求項２に記載の電子装置は、発振器であって、前記機能素子を駆動する
   回路部をさらに含む、発振器。

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