JP4438786B2 - Ｍｅｍｓ振動子及びその製造方法 - Google Patents
Ｍｅｍｓ振動子及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4438786B2 JP4438786B2 JP2006261135A JP2006261135A JP4438786B2 JP 4438786 B2 JP4438786 B2 JP 4438786B2 JP 2006261135 A JP2006261135 A JP 2006261135A JP 2006261135 A JP2006261135 A JP 2006261135A JP 4438786 B2 JP4438786 B2 JP 4438786B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fixed electrode
- movable electrode
- mems
- electrode
- mems vibrator
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- 229910016570 AlCu Inorganic materials 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N [B].[P] Chemical compound [B].[P] GDFCWFBWQUEQIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
- H03H9/2405—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive of microelectro-mechanical resonators
- H03H9/2447—Beam resonators
- H03H9/2457—Clamped-free beam resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/0072—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02244—Details of microelectro-mechanical resonators
- H03H9/02433—Means for compensation or elimination of undesired effects
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02244—Details of microelectro-mechanical resonators
- H03H2009/02488—Vibration modes
- H03H2009/02511—Vertical, i.e. perpendicular to the substrate plane
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
本発明は、ＭＥＭＳ振動子及びその製造方法に関する。
近年ＭＥＭＳは加速度センサ、映像デバイスなどで順調にその成長を見せている。ＭＥＭＳは、Micro Electro Mechanical Systemの略称であり、その包含する概念範囲には種々の解釈があって、マイクロマシン、ＭＳＴ（Micro System Technology）と呼ばれる場合もあるが、通常、「半導体製造技術を用いて作製された微小な機能素子」を意味するものとされる。それらは従来の半導体で培われた微細加工技術をベースとして製造されている。ただ、現在ではＭＥＭＳ単体での製造であるか又は、ＩＣを製造後に後から作りこむなどのプロセスにより製造されている。
半導体デバイスの微細化、高集積化の傾向に伴い、スルーホール或いはコンタクトホール（以下単にホールと呼ぶ）は微細化し、そのためにメタル配線は高い信頼性が要求されるようになってきている。そのためにホールにおいては、配線メタルの高いカバレージ率が必要不可欠になり、スルーホール或いはコンタクトホールにおける配線メタルのカバレージ率の改善に関し、ホールのアスペクト比が大きい場合においても配線メタルのカバレージ率を改善することが可能な方法として、形成されるホールの底部近傍の、ホールを囲む位置に、予めストッパー膜を形成する工程と、ストッパー膜の内壁にサイドウォールを形成する工程と、による半導体デバイスの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、厚いフィールド酸化膜を有する絶縁ゲート型等の半導体装置の製造方法においては、そのフィールド酸化膜の加工形状が悪いと、ゲート電極や主電流を流すＡｌ等の主配線に、フィールド酸化膜の肩口で配線細りが生じ、極端な場合配線の段切れが発生して、電極配線の信頼性が著しく損なわれてしまう。このような問題を低減するためには、厚いフィールド酸化膜に対して任意の角度のテーパーを容易に形成することを可能にすると共に、テーパー角度の加工制御性を高めた半導体装置の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
従来、ＭＥＭＳ振動子のＭＥＭＳ構造体部分にサイドウォール状のエッチング残りが発生したとしても、強めのオーバーエッチングで取り除くか、又はそのまま残されていた。今後は、ＩＣ製造と同時に形成するＭＥＭＳプロセスにおいて、ＭＥＭＳ構造部の平坦化が必要になってくる。このことから、ＭＥＭＳ構造体部分のサイドウォール状のエッチング残りを防止することができれば、ＭＥＭＳ振動子の信頼性を高めることができる。
本発明の目的は、ＭＥＭＳ構造体部分のサイドウォール状のエッチング残りを防止することにより、信頼性の高いＭＥＭＳ振動子及びその製造方法を提供することにある。
（１）本発明に係るＭＥＭＳ振動子は、基板と、前記基板上に形成される固定電極と、前記固定電極に対向して配置され、前記固定電極との間隙に働く静電引力又は静電反発力により駆動する可動電極と、を含み、前記可動電極は、前記固定電極に対向する前記可動電極の支持梁の内側面が傾斜面を有する。
本発明によれば、可動電極の支持梁の内側面が傾斜面であることにより、可動電極の支持梁の断面形状を滑らかにすることが可能となり、可動電極のサイドウォール状のエッチング残りが防止できる。これにより、ＭＥＭＳ構造体の動作の妨げ又は電流リークなどが改善でき、信頼性の高いＭＥＭＳ振動子を提供することができる。
（２）このＭＥＭＳ振動子は、前記傾斜面は傾斜角を持ってもよい。
（３）本発明に係るＭＥＭＳ振動子において、基板と、前記基板上に形成される固定電極と、前記固定電極に対向して配置され、前記固定電極との間隙に働く静電引力又は静電反発力により駆動する可動電極と、を含み、前記固定電極は側面部にテーパー面を有する。
本発明によれば、固定電極の側面部のテーパー面により、固定電極の側面部の断面形状を滑らかにすることが可能となり、可動電極のサイドウォール状のエッチング残りが防止できる。これにより、ＭＥＭＳ構造体の動作の妨げ又は電流リークなどが改善でき、信頼性の高いＭＥＭＳ振動子を提供することができる。
（４）このＭＥＭＳ振動子において、前記テーパー面は傾斜角を持ってもよい。
（５）このＭＥＭＳ振動子は、前記間隙は一定の間隔であってもよい。
（６）本発明に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、基板上に、側面部にサイドウォールを有する固定電極を形成すること、前記固定電極上に間隙を設けて対向配置するように可動電極を形成することを含む。
本発明によれば、固定電極の側面部にサイドウォールを形成することにより、可動電極の支持梁の内側面を傾斜面にすることで、可動電極の支持梁の断面形状を滑らかにすることが可能となり、可動電極のサイドウォール状のエッチング残りが防止できる。これにより、ＭＥＭＳ構造体の動作の妨げ又は電流リークなどが改善でき、信頼性の高いＭＥＭＳ振動子の製造方法を提供することができる。
（７）本発明に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、基板上に、側面部にテーパー面を有する固定電極を形成すること、前記固定電極上に間隙を設けて対向配置するように可動電極を形成することを含む。
本発明によれば、固定電極の側面部のテーパー面により、固定電極の側面部の断面形状を滑らかにすることが可能となり、可動電極のサイドウォール状のエッチング残りが防止できる。これにより、ＭＥＭＳ構造体の動作の妨げ又は電流リークなどが改善でき、信頼性の高いＭＥＭＳ振動子の製造方法を提供することができる。
（８）このＭＥＭＳ振動子の製造方法は、前記可動電極の形成は、前記固定電極上に犠牲膜を形成すること、その後、前記基板及び前記犠牲膜上に前記固定電極の少なくとも一部が対向配置されるように前記可動電極を形成することをさらに含んでもよい。
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子を示す概略平面図である。図２は、本発明を適用した第１の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の断面図である。本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子は、図２に示すように、基板１０と、この表面上に設けられたＭＥＭＳ構造体とによって構成されている。
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子を示す概略平面図である。図２は、本発明を適用した第１の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の断面図である。本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子は、図２に示すように、基板１０と、この表面上に設けられたＭＥＭＳ構造体とによって構成されている。
基板１０は、単結晶半導体基板、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの基板を用いることができる。特に、単結晶シリコン基板であることが望ましい。基板１０の表面上には、多結晶シリコンで構成された固定電極１２及び可動電極１４が形成されている。
固定電極１２は全体として薄板状に構成され、絶縁膜１１を介して基板１０上に配置されている。固定電極１２の側面部にサイドウォール１６が形成されている。ここで、サイドウォールとは、固定電極１２の基部側（基板１０側）に近づくに従って厚みが増加する状態を示す。サイドウォール１６の外周面は平面又は曲面であってもよい。サイドウォール１６は傾斜角を持っていてもよい。サイドウォール１６の傾斜角度は、例えば、５〜１５度の傾斜を有する。固定電極１２は、犠牲膜２０及び絶縁膜２２を貫通して絶縁膜２２上に延びる配線層１８に配線されている。固定電極１２は、配線層１８により配線されるが、配線層１８とは異なる階層に設けられたＣｕ，Ａｌ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｗ等の金属などからなる導電体により配線されるように構成してもよい。
可動電極１４は、全体として薄板状に構成され、固定電極１２の直上に配置されている。可動電極１４は、支持梁２４により、いわゆる片持ち梁式に構成されている。また、支持梁２４は、帯状若しくは棒状に構成され、その端部に設けられた被固定部２６は絶縁膜１１を介して基板１０上に設けられている。可動電極１４は、両持ち梁式或いは３箇所以上の支持梁で構成されていてもよい。可動電極１４は、間隙２８を介して、固定電極１２に対向して配置されている。間隙２８は一定の間隔であってもよい。可動電極１４は、固定電極１２に対向する可動電極１４の支持梁２４の内側面が傾斜面４０を有する。傾斜面４０は平面又は曲面であってもよい。傾斜面４０は可動電極１４の支持梁２４の内側面の全域に連続する面であってもよい。傾斜面４０は傾斜角を持っていてもよい。傾斜面４０の傾斜角度は、例えば、５〜１５度の傾斜を有する。傾斜面４０を設けることにより、支持梁２４を長く設けてもよい。可動電極１４の被固定部２６は、絶縁膜２２を貫通して絶縁膜２２上に延びる配線層３０に配線されている。可動電極１４の被固定部２６は、配線層３０により配線されるが、配線層３０とは異なる階層に設けられたＣｕ，Ａｌ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｗ等の金属などからなる導電体により配線されるように構成してもよい。
開口部３２は、固定電極１２の一部及び可動電極１４は可動電極１４の可動部分にほぼ対応する領域で、可動電極１４と固定電極１２との間に所定の間隙２８が確保されるように開口されている。
ここで、可動電極１４は板状に構成され、支持梁２４は梁状（細幅の帯状若しくは棒状）に構成されていることにより、可動電極１４が後述するように固定電極１２に対して接離する方向に移動するとき、主として支持梁２４が撓み変形し、可動電極１４は支持梁２４に比べて変形しにくく構成されている。可動電極１４は、支持梁２４によって基板１０上において下層の固定電極１２との間に間隙２８を有する状態で支持され、その結果、可動電極１４は、支持梁２４の弾性変形によって基板１０側に移動可能な状態となっている。
配線層１８，３０上には配線層絶縁膜３４が形成され、この配線層絶縁膜３４上に保護膜３６が形成されている。
本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子は、可動電極１４は固定電極１２との間隙２８に働く静電引力又は静電反発力により駆動する。配線層１８と配線層３０との間に周期的な変動電圧を印加することにより、固定電極１２と可動電極１４との間に静電引力又は静電反発力が周期的に発生し、可動電極１４を振動させることができる。この場合、公知のように、可動電極１４に交流電圧を印加して、直流的に接地された固定電極１２との間に周期的な電圧変動を発生させてもよく、或いは、固定電極１２と可動電極１４との間にＤＣバイアスを印加した状態で交流電圧を供給するようにしてもよい。例えば、固定電極１２と可動電極１４との間に所定のＤＣバイアス電圧を設定して、可動電極１４に入力信号（交流電圧）を供給するように構成することができる。
なお、本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子は、基板１０に半導体基板を用いる場合、上記可動電極を駆動するための駆動回路、出力信号を得るための出力回路、入力信号を導入するための入力回路、上記振動子構造体を組み込んだ発振回路などの種々の回路を半導体基板内に形成する。或いは、半導体基板上に形成することによって、振動子構造体を回路構造と一体化することができる。このような半導体装置の構成は、上記振動子構造体に相当する別の振動子素子を用いる場合や振動子構造体と回路構造とを別体に構成する場合に比べて、大幅なコンパクト化を可能にする。また、各回路間の配線における冗長性も排除できるため、特性の向上も期待できる。
本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子では、可動電極１４の支持梁２４の内側面が傾斜面４０であることにより、可動電極１４の支持梁２４の断面形状を滑らかにすることが可能となり、可動電極１４のサイドウォール状のエッチング残りが防止できるので、可動電極１４の振動動作への影響がなくなる。固定電極１２と可動電極１４との電気的リークパスの経路も無くなる。つまり、ＭＥＭＳ振動子の動作の妨げ又は電流リークなどを改善することができる。
次に、本発明を適用した第１の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法について図面を参照して説明する。
図３、図４は、本発明を適用した第１の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法ついて説明するための図である。本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、先ず、図３（Ａ）に示すように、基板１０を用意する。基板１０の材料は、例えば、ＳｉＮである。基板１０の厚さは、例えば、約１００〜２０００×０．１ｎｍ程度である。なお、この基板１０の表面上には、スパッタリング法や熱酸化法などによって酸化シリコン（ＳｉＯ2）などで構成される絶縁膜（図示しない）を形成してもよい。この絶縁膜は基板表面に自然に形成される自然酸化膜で構成してもよい。さらに、上記絶縁膜上にスパッタリング法やＣＶＤ（化学的気相成長）法などにより窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）などで構成される絶縁膜１１を形成してもよい。この絶縁膜１１は、主として製造上の観点で設けられるものであり、例えば、後述する犠牲膜のエッチングを行う際のエッチングストップ膜として機能してもよい。
次に、基板１０上に絶縁膜１１を介して固定電極１２Ａを形成する。固定電極１２Ａの形成方法は、例えば、基板１０上に形成されたＭＥＭＳ下部構造体をエッチングする。ＭＥＭＳ下部構造体の材料は、例えば、ＰＯＬＹ−Ｓｉである。ＭＥＭＳ下部構造体の厚さは、例えば、約１０００〜４０００×０．１ｎｍである。
次に、図３（Ｂ）に示すように、絶縁膜１１及び固定電極１２Ａ上に絶縁膜３８を形成する。絶縁膜３８の厚さは、例えば、約１００〜４０００×０．１ｎｍである。絶縁膜３８は、後述する可動電極１４と固定電極１２との間に間隙を形成するものである。絶縁膜３８は、少なくとも後述する固定電極１２Ａの側面部領域に存在するようにパターニングされる。このとき、絶縁膜３８が固定電極１２Ａの側面部領域にのみ限定して存在するようにパターニングされることが望ましい。
次に、図３（Ｃ）に示すように、絶縁膜３８をエッチングしサイドウォール１６を形成する。サイドウォール１６は固定電極１２Ａの全周に連続する面であってもよい。固定電極１２Ａとサイドウォール１６とを含んだ断面形状は下部が上部に対して幅が大きくなる。
次に、図３（Ｄ）に示すように、固定電極１２Ａ上に犠牲膜２０を形成する。犠牲膜２０を形成することにより犠牲膜２０の下に固定電極１２が形成される。犠牲膜２０の形成方法は、例えば、熱酸化処理で形成する。犠牲膜２０の厚さは、例えば、約１００〜２０００×０．１ｎｍである。犠牲膜２０は、後述する可動電極１４と固定電極１２との間に間隙を形成するものである。犠牲膜２０は、少なくとも後述する可動電極１４の形成領域を含む領域に存在するようにパターニングされる。このとき、犠牲膜２０が可動電極１４の形成領域にのみ限定して存在するようにパターニングされることが望ましい。
次に、図３（Ｅ）に示すように、絶縁膜１１、犠牲膜２０及びサイドウォール１６上に固定電極１２の少なくとも一部に対向配置されるように可動電極１４を形成する。可動電極１４は、固定電極１２上に犠牲膜２０及びサイドウォール１６を介して対向配置するように形成される。可動電極１４は、支持梁２４により、いわゆる片持ち梁式に構成される。また、支持梁２４は、帯状若しくは棒状に構成され、その端部に設けられた被固定部２６は絶縁膜１１を介して基板１０上に設けられる。可動電極１４の形成方法は、例えば、絶縁膜１１及び犠牲膜２０上に形成されたＭＥＭＳ上部構造体をエッチングする。ＭＥＭＳ上部構造体の材料は、例えば、ＰＯＬＹ−Ｓｉである。ＭＥＭＳ上部構造体の厚さは、例えば、約１０００〜４０００×０．１ｎｍである。
次に、図４（Ａ）に示すように、絶縁膜１１、犠牲膜２０、固定電極１２及びサイドウォール１６上に絶縁膜２２を形成する。絶縁膜２２の材料は、例えば、ＴＥＯＳ（テトラ・エチル・オルソ・シリケート）＋ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）（シリケートガラス膜）などである。絶縁膜２２の厚さは、例えば、ＴＥＯＳ（約１０００×０．１ｎｍ）＋ＢＰＳＧ（約８０００×０．１ｎｍ）である。
次に、図４（Ｂ）に示すように、絶縁膜２２上に配線層１８，３０を形成する。配線層１８は、固定電極１２に接続され、犠牲膜２０及び絶縁膜２２を貫通し絶縁膜２２上に延びている。配線層３０は、可動電極１４の被固定部２６に接続され、絶縁膜２２を貫通し絶縁膜２２上に延びている。配線層１８，３０の材料は、ＡｌＳｉＣｕやＡｌＣｕ（アルミニウムを含む合金）である。配線層１８，３０の厚みは、例えば、約５０００〜２００００×０．１ｎｍである。この工程が終了すると、基板１０上にはＭＥＭＳ振動子を構成する全ての構造要素が形成される。
次に、図４（Ｃ）に示すように、絶縁膜２２及び配線層１８，３０上に配線層絶縁膜３４を形成する。配線層絶縁膜３４の形成方法は、例えば、ＣＶＤ法により形成する。配線層絶縁膜３４の厚さは、例えば、約５０００〜１００００×０．１ｎｍである。
さらに、配線層絶縁膜３４上に保護膜３６を形成する。保護膜３６の形成方法は、例えば、ＣＶＤ法により酸化膜＋窒化膜を形成する。保護膜３６の厚さは、例えば、酸化膜（約４０００×０．１ｎｍ）＋窒化膜（約４０００〜１００００×０．１ｎｍ）である。
次に、図４（Ｄ）に示すように、ＭＥＭＳリリース窓を開口する。ＭＥＭＳリリース窓は、保護膜３６上から可動電極１４上に至り、可動電極１４の可動部分にほぼ対応する領域の開口部３２Ａである。
次に、図２に示すように、ＭＥＭＳ部をリリースする。ＭＥＭＳ部のリリースにより、開口部３２Ａに対応する部分において犠牲膜２０及びサイドウォール１６が除去され、これによって、可動電極１４と固定電極１２との間に所定の間隙２８が確保されるように開口部３２が形成される。ＭＥＭＳ部のリリースでは、フッ化水素酸系のエッチング液を用いてウエットエッチングを施すことにより、開口部３２Ａに対応する部分の犠牲膜２０及びサイドウォール１６が除去される。
本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法では、固定電極１２の側面部にサイドウォール１６を形成することにより、可動電極１４の支持梁２４の内側面を傾斜面４０にでき、可動電極１４の支持梁２４の断面形状を滑らかにすることが可能となる。これにより、可動電極１４のサイドウォール状のエッチング残りが防止できるので、リリースエッチングでのごみの発生が無くなる。リリースエッチングでのごみの発生が無くなる事により、リリースエッチングの時間的な加工マージンが増える。プロセス的な加工条件（可動電極１４のエッチング）のマージンが増える。
（第２の実施の形態）
図５は、本発明を適用した第２の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子を示す概略平面図である。図６は、本発明を適用した第２の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の断面図である。本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子は、図６に示すように、基板１０と、この表面上に設けられたＭＥＭＳ構造体とによって構成されている。
図５は、本発明を適用した第２の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子を示す概略平面図である。図６は、本発明を適用した第２の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の断面図である。本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子は、図６に示すように、基板１０と、この表面上に設けられたＭＥＭＳ構造体とによって構成されている。
固定電極１２は側面部にテーパー面４２を有している。ここで、テーパーとは、固定電極１２の端部に近づくに従って固定電極１２の厚みが減少する状態を示す。テーパー面４２は平面又は曲面であってもよい。テーパー面４２は固定電極１２の全周に連続する面であってもよい。テーパー面４２は傾斜角を持っていてもよい。テーパー面４２の傾斜角度は、例えば、５〜１５度の傾斜を有する。テーパー化された固定電極１２の断面形状は、下部の幅が上部の幅よりも広くなる。
本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子では、固定電極１２の側面部のテーパー面４２は、固定電極１２の側面部の断面形状を滑らかにすることにより可動電極１４のサイドウォール状のエッチング残りを防止するので、可動電極１４の振動動作への影響がなくなる。固定電極１２の側面部のテーパー面４２と可動電極１４とが対向するので、固定電極１２と可動電極１４との対向面積が増加する。よって、固定電極１２と可動電極１４との間の静電引力または静電反発力を増加させることができる。
次に、本発明を適用した第２の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法について図面を参照して説明する。
図７、図８は、本発明を適用した第２の実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法ついて説明するための図である。本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法は、先ず、図７（Ａ）に示すように、基板１０を用意する。
次に、基板１０上に絶縁膜１１を介して側面部にテーパー面４２Ａを有する固定電極１２Ａを形成する。このとき側面に斜めにテーパーがつくようにＭＥＭＳ下部構造体には不純物を導入し、エッチング条件を設定する。
次に、図７（Ｂ）に示すように、固定電極１２Ａ上に犠牲膜２０を形成する。
次に、図７（Ｃ）に示すように、絶縁膜１１及び犠牲膜２０上に固定電極１２の少なくとも一部が対向配置されるように可動電極１４を形成する。可動電極１４は、固定電極１２上に犠牲膜２０を介して対向配置するように形成される。
次に、図７（Ｄ）に示すように、絶縁膜１１、犠牲膜２０及び固定電極１２上に絶縁膜２２を、絶縁膜２２の上面が平坦化するように形成する。
次に、図８（Ａ）に示すように、絶縁膜２２上に配線層１８，３０を形成する。この工程が終了すると、基板１０上にはＭＥＭＳ振動子を構成する全ての構造要素が形成される。
次に、図８（Ｂ）に示すように、絶縁膜２２及び配線層１８，３０上に配線層絶縁膜３４を形成する。
次に、図８（Ｃ）に示すように、配線層絶縁膜３４上に保護膜３６を形成する。
次に、図８（Ｄ）に示すように、ＭＥＭＳリリース窓を開口する。ＭＥＭＳリリース窓は、保護膜３６上から可動電極１４上に至り、可動電極１４の可動部分にほぼ対応する領域の開口部３２Ａである。
次に、図６に示すように、ＭＥＭＳ部をリリースする。ＭＥＭＳ部のリリースにより、開口部３２Ａに対応する部分において犠牲膜２０が除去され、これによって、可動電極１４と固定電極１２との間に所定の間隙２８が確保されるように開口部３２が形成される。ＭＥＭＳ部のリリースでは、フッ化水素酸系のエッチング液を用いてウエットエッチングを施すことにより、開口部３２Ａに対応する部分の犠牲膜２０が除去される。
本実施の形態に係るＭＥＭＳ振動子の製造方法では、固定電極１２の側面部のテーパー面４２は、固定電極１２の側面部の断面形状を滑らかにすることにより可動電極１４のサイドウォール状のエッチング残りを防止するので、リリースエッチングでのごみの発生が無くなる。その他の構成及び製造方法については、第１の実施の形態で説明した内容を適用することができる。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、ＭＥＭＳ−ＣＭＯＳインテグレーションプロセスにおいて全ての構造体形成に適用可能である。例えば、ＭＥＭＳとしては、スイッチ、レゾネーター、加速度センサ、アクチュエータなどが列挙できる。
１０…基板 １１，２２，３８…絶縁膜 １２，１２Ａ…固定電極 １４…可動電極 １６…サイドウォール １８，３０…配線層 ２０…犠牲膜 ２４…支持梁 ２６…被固定部 ２８…間隙 ３２，３２Ａ…開口部 ３４…配線層絶縁膜 ３６…保護膜 ４０…傾斜面 ４２，４２Ａ…テーパー面。
Claims (5)
- 基板と、
前記基板上に形成される固定電極と、
前記固定電極に対向して配置され、前記固定電極との間隙に働く静電引力又は静電反発力により駆動する可動電極と、
を含み、
前記固定電極は前記可動電極と対向する側面部にテーパー面を有し、
前記可動電極は、前記固定電極のテーパー面に対向する前記可動電極の支持梁の内側面が傾斜面を有するＭＥＭＳ振動子。 - 請求項１に記載されたＭＥＭＳ振動子において、
前記テーパー面は傾斜角を持つＭＥＭＳ振動子。 - 請求項２に記載されたＭＥＭＳ振動子において、
前記傾斜面は傾斜角を持つＭＥＭＳ振動子。 - 請求項１又は３に記載されたＭＥＭＳ振動子において、
前記固定電極のテーパー面と前記可動電極の内側面の傾斜面との間隙は一定の間隔であるＭＥＭＳ振動子。 - 基板上に、側面部にテーパー面を有する固定電極を形成すること、
前記固定電極上面部および前記固定電極のテーパー面上に犠牲膜を形成すること、
前記基板及び前記犠牲膜上に前記固定電極上面部および前記固定電極のテーパー面の少なくとも一部が対向配置されるように前記可動電極を形成すること、
前記犠牲層を除去すること、
を含むＭＥＭＳ振動子の製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006261135A JP4438786B2 (ja) | 2005-11-17 | 2006-09-26 | Ｍｅｍｓ振動子及びその製造方法 |
| US11/561,146 US7656252B2 (en) | 2005-11-17 | 2006-11-17 | Micro-electro-mechanical-system (MEMS) resonator and manufacturing method thereof |
| EP06023918A EP1788703A3 (en) | 2005-11-17 | 2006-11-17 | Micro-electro-mechanical-system (MEMS) resonator and manufacturing method thereof |
| CN2010102457850A CN101917175B (zh) | 2005-11-17 | 2006-11-17 | Mems振子及其制造方法 |
| CN200610148484XA CN1966392B (zh) | 2005-11-17 | 2006-11-17 | Mems振子及其制造方法 |
| US12/534,468 US8018302B2 (en) | 2005-11-17 | 2009-08-03 | Micro-electro-mechanical-system (MEMS) resonator and manufacturing method thereof |
| US12/639,102 US8063721B2 (en) | 2005-11-17 | 2009-12-16 | Micro-electro-mechanical-system (MEMS) resonator and manufacturing method thereof |
| US13/270,868 US8198957B2 (en) | 2005-11-17 | 2011-10-11 | Micro-electro-mechanical-system (MEMS) resonator and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005332444 | 2005-11-17 | ||
| JP2005332445 | 2005-11-17 | ||
| JP2006261135A JP4438786B2 (ja) | 2005-11-17 | 2006-09-26 | Ｍｅｍｓ振動子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007160495A JP2007160495A (ja) | 2007-06-28 |
| JP4438786B2 true JP4438786B2 (ja) | 2010-03-24 |
Family
ID=37762068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006261135A Expired - Fee Related JP4438786B2 (ja) | 2005-11-17 | 2006-09-26 | Ｍｅｍｓ振動子及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (4) | US7656252B2 (ja) |
| EP (1) | EP1788703A3 (ja) |
| JP (1) | JP4438786B2 (ja) |
| CN (2) | CN1966392B (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4438786B2 (ja) | 2005-11-17 | 2010-03-24 | セイコーエプソン株式会社 | Ｍｅｍｓ振動子及びその製造方法 |
| CN101971495A (zh) * | 2008-02-21 | 2011-02-09 | 三洋电机株式会社 | 微型机械谐振器 |
| US7880448B2 (en) * | 2008-03-14 | 2011-02-01 | Astronics Advanced Electronic Systems Corp. | Fault clearing method for permanent magnet machines |
| JP5339755B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2013-11-13 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | Ｍｅｍｓ振動子、半導体パッケージ |
| JP5417737B2 (ja) * | 2008-04-23 | 2014-02-19 | パナソニック株式会社 | 慣性力センサ |
| JP5463961B2 (ja) * | 2010-03-04 | 2014-04-09 | 富士通株式会社 | Ｍｅｍｓデバイスの製造方法およびｍｅｍｓデバイス |
| JP2011189423A (ja) | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Seiko Epson Corp | Ｍｅｍｓ素子および発振器 |
| JP2011218462A (ja) | 2010-04-06 | 2011-11-04 | Seiko Epson Corp | Ｍｅｍｓ装置 |
| JP2012129605A (ja) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Seiko Epson Corp | Ｍｅｍｓ振動子、発振器、およびｍｅｍｓ振動子の製造方法 |
| JP5526061B2 (ja) | 2011-03-11 | 2014-06-18 | 株式会社東芝 | Ｍｅｍｓ及びその製造方法 |
| JP2013030905A (ja) * | 2011-07-27 | 2013-02-07 | Seiko Epson Corp | Ｍｅｍｓ振動子および発振器 |
| JP2013211650A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Seiko Epson Corp | Ｍｅｍｓ振動子およびｍｅｍｓ振動子の製造方法 |
| JP2014033335A (ja) * | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Seiko Epson Corp | Ｍｅｍｓ素子、電子機器、およびｍｅｍｓ素子の製造方法 |
| JP2014072876A (ja) * | 2012-10-02 | 2014-04-21 | Seiko Epson Corp | Ｍｅｍｓ素子および発振器 |
| JP2014107711A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Seiko Epson Corp | 振動子および電子機器 |
| JP2014107710A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Seiko Epson Corp | 振動子および電子機器 |
| JP2014116707A (ja) * | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Seiko Epson Corp | 振動子の製造方法 |
| JP2014212410A (ja) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | セイコーエプソン株式会社 | 振動子、発振器、電子機器、移動体、および振動子の製造方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5260596A (en) * | 1991-04-08 | 1993-11-09 | Motorola, Inc. | Monolithic circuit with integrated bulk structure resonator |
| JPH056891A (ja) | 1991-06-27 | 1993-01-14 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH06224385A (ja) | 1993-01-25 | 1994-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体記憶装置とその製造方法 |
| JPH06317404A (ja) | 1993-05-10 | 1994-11-15 | Canon Inc | カンチレバー型アクチュエータ及びそれを用いた走査型探針顕微鏡並びに情報処理装置 |
| JPH0766280A (ja) | 1993-08-30 | 1995-03-10 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US6249073B1 (en) * | 1999-01-14 | 2001-06-19 | The Regents Of The University Of Michigan | Device including a micromechanical resonator having an operating frequency and method of extending same |
| US20020074897A1 (en) * | 2000-12-15 | 2002-06-20 | Qing Ma | Micro-electromechanical structure resonator frequency adjustment using radient energy trimming and laser/focused ion beam assisted deposition |
| JP4075503B2 (ja) * | 2002-07-30 | 2008-04-16 | ソニー株式会社 | マイクロマシンおよびその製造方法 |
| US6661069B1 (en) * | 2002-10-22 | 2003-12-09 | International Business Machines Corporation | Micro-electromechanical varactor with enhanced tuning range |
| JP4337511B2 (ja) | 2003-02-12 | 2009-09-30 | 株式会社デンソー | 静電アクチュエータおよびその製造方法 |
| JP4513366B2 (ja) * | 2003-03-25 | 2010-07-28 | パナソニック株式会社 | 機械共振器、フィルタおよび電気回路 |
| JP2004314251A (ja) | 2003-04-17 | 2004-11-11 | Fuji Photo Film Co Ltd | 薄膜梁及びその成形方法 |
| US7372346B2 (en) * | 2003-12-24 | 2008-05-13 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) | Acoustic resonator |
| FR2864951B1 (fr) * | 2004-01-14 | 2006-03-31 | Suisse Electronique Microtech | Dispositif de type microsysteme electromecanique a film mince piezoelectrique |
| JP4438786B2 (ja) * | 2005-11-17 | 2010-03-24 | セイコーエプソン株式会社 | Ｍｅｍｓ振動子及びその製造方法 |
-
2006
- 2006-09-26 JP JP2006261135A patent/JP4438786B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-11-17 US US11/561,146 patent/US7656252B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-11-17 EP EP06023918A patent/EP1788703A3/en not_active Withdrawn
- 2006-11-17 CN CN200610148484XA patent/CN1966392B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-11-17 CN CN2010102457850A patent/CN101917175B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-08-03 US US12/534,468 patent/US8018302B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-12-16 US US12/639,102 patent/US8063721B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-10-11 US US13/270,868 patent/US8198957B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20120025922A1 (en) | 2012-02-02 |
| CN101917175B (zh) | 2012-07-04 |
| US20100090786A1 (en) | 2010-04-15 |
| US7656252B2 (en) | 2010-02-02 |
| US8063721B2 (en) | 2011-11-22 |
| US20090302707A1 (en) | 2009-12-10 |
| US8198957B2 (en) | 2012-06-12 |
| CN1966392B (zh) | 2010-09-29 |
| CN1966392A (zh) | 2007-05-23 |
| CN101917175A (zh) | 2010-12-15 |
| EP1788703A3 (en) | 2012-12-05 |
| US8018302B2 (en) | 2011-09-13 |
| JP2007160495A (ja) | 2007-06-28 |
| EP1788703A2 (en) | 2007-05-23 |
| US20070109074A1 (en) | 2007-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4438786B2 (ja) | Ｍｅｍｓ振動子及びその製造方法 | |
| KR101800914B1 (ko) | 평면 캐비티 ｍｅｍｓ 및 관련 스트럭처, 그 제조 방법 및 디자인 스트럭처 | |
| US7919346B2 (en) | Micromechanical component and manufacturing method | |
| US8470629B2 (en) | Method for manufacturing micromachine | |
| JP2007535797A (ja) | マイクロマシン技術（ｍｅｍｓ）スイッチ用のビーム | |
| US20080099860A1 (en) | Semiconductor array and method for manufacturing a semiconductor array | |
| JP2006528560A (ja) | Ｓｏｉ基板を持つマイクロ電気機械システム用アンカー及びその製造方法 | |
| US8198690B2 (en) | MEMS devices and methods of manufacture thereof | |
| JP2012512754A (ja) | 分離した微細構造を有する微小電気機械システムデバイス及びその製造方法 | |
| JP4544140B2 (ja) | Ｍｅｍｓ素子 | |
| TW202239697A (zh) | 電可致動的微機電系統開關 | |
| JP5579118B2 (ja) | 湾曲バイレイヤーによるメカニカルスイッチ | |
| JP2000190299A (ja) | マイクロ機械的な構造部材の製造方法 | |
| US20020126455A1 (en) | Tiled microelectromechanical device modules and fabrication methods | |
| JP3893636B2 (ja) | 微小機械の製造方法 | |
| JP5202236B2 (ja) | 微小電気機械スイッチ及びその作製方法 | |
| US7531424B1 (en) | Vacuum wafer-level packaging for SOI-MEMS devices | |
| JP2012191052A (ja) | Ｍｅｍｓ及びその製造方法 | |
| JP4857718B2 (ja) | マイクロマシン混載の電子回路装置、およびマイクロマシン混載の電子回路装置の製造方法 | |
| WO2016025102A1 (en) | Solder bump sealing method and device | |
| JP2007216358A (ja) | Ｍｅｍｓデバイスおよびその製造方法 | |
| JP2007111831A (ja) | Ｍｅｍｓ素子の製造方法およびｍｅｍｓ素子 | |
| JP2008221394A (ja) | Ｍｅｍｓ構造体の製造方法及び半導体装置の製造方法 | |
| JP2009178816A (ja) | マイクロマシン装置及びマイクロマシン装置の製造方法 | |
| JP2002264095A (ja) | 絶縁体上シリコン及びポリシリコンウェーハの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070406 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090210 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090212 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090410 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091215 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091228 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4438786 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140115 Year of fee payment: 4 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |