JP6060569B2 - Manufacturing method of electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、電子装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic device manufacturing method.
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)は、微小構造体形成技術の1つで、例えば、ミクロンオーダーの微細な電子機械システムを作る技術やその製品のことをいう。 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) is one of micro structure forming techniques, and refers to, for example, a technique for producing a micro electro-mechanical system of micron order and its product.
近年、このような半導体製造技術をベースとしたMEMS素子が広く用いられている。特に、発振器の市場におけるMEMS素子(MEMS振動子)の需要は、年々伸長傾向にある。このような発振器の構造は、MEMS振動子と発振器の動作回路とを別々の半導体基板(半導体チップ)で形成する場合と、MEMS振動子と発振器の動作回路とを同一基板上に形成する場合と、に大別される。 In recent years, MEMS devices based on such semiconductor manufacturing techniques have been widely used. In particular, demand for MEMS elements (MEMS vibrators) in the oscillator market has been increasing year by year. Such an oscillator structure includes a case where the MEMS vibrator and the operating circuit of the oscillator are formed on separate semiconductor substrates (semiconductor chips), and a case where the MEMS vibrator and the operating circuit of the oscillator are formed on the same substrate. It is divided roughly.
MEMS振動子と発振器の動作回路とを別々の半導体チップで形成する場合、それぞれの半導体チップを別のパッケージ上に実装し、ワイヤボンディング等で接続することが一般的である。しかし、この場合、パッケージコストや実装コストが必要となるため、MEMS振動子と発振器の動作回路とを同一基板上に形成する場合と比べて、コスト的に不利になってしまう。 When the MEMS vibrator and the operation circuit of the oscillator are formed by separate semiconductor chips, it is common to mount the respective semiconductor chips on separate packages and connect them by wire bonding or the like. However, in this case, package cost and mounting cost are required, which is disadvantageous in cost compared to the case where the MEMS vibrator and the operation circuit of the oscillator are formed on the same substrate.
一方で、MEMS振動子と発振器の動作回路とを同一基板上に形成する場合、製造工程が増加してしまうという問題がある。この問題に対して、特許文献1では、ONOキャパシタ部の下部電極を第1シリコン層を用いて形成すること、MEMS構造体部の下部構造体とONOキャパシタ部の上部電極とを第2シリコン層を用いて形成すること、MEMS構造体部の上部構造体とCMOS回路部のゲート電極とを第3シリコン層を用いて形成することにより、製造工程を簡素化し低コスト化を実現している。 On the other hand, when the MEMS vibrator and the operation circuit of the oscillator are formed on the same substrate, there is a problem that the manufacturing process increases. With respect to this problem, in Patent Document 1, the lower electrode of the ONO capacitor unit is formed using the first silicon layer, and the lower structure of the MEMS structure unit and the upper electrode of the ONO capacitor unit are formed of the second silicon layer. Forming the upper structure of the MEMS structure portion and the gate electrode of the CMOS circuit portion using the third silicon layer, thereby simplifying the manufacturing process and reducing the cost.
このような同一基板上に形成されたMEMS振動子と回路部とを有する電子装置では、製造工程のさらなる簡素化が望まれている。 In such an electronic device having a MEMS vibrator and a circuit portion formed on the same substrate, it is desired to further simplify the manufacturing process.
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、製造工程を簡素化することができる電子装置の製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、製造工程を簡素化することができる電子装置を提供することにある。 One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide an electronic device manufacturing method capable of simplifying the manufacturing process. Another object of some aspects of the present invention is to provide an electronic device that can simplify the manufacturing process.
本発明に係る電子装置の製造方法は、
基板の上方に形成されたMEMS振動子と回路部とを有する電子装置の製造方法であって、
前記MEMS振動子を構成する第1構造体と、前記回路部を構成するキャパシターの第1電極とを、第1シリコン層を用いて形成する工程と、
前記第1構造体を覆う犠牲層を形成する工程と、
前記MEMS振動子を構成する第2構造体と、前記回路部を構成する前記キャパシターの第2電極と、前記回路部を構成するトランジスターのゲート電極とを、第2シリコン層を用いて形成する工程と、
前記犠牲層を除去して前記第1構造体と前記第2構造体との間に空隙を形成する工程と、
を含む。
An electronic device manufacturing method according to the present invention includes:
A method of manufacturing an electronic device having a MEMS vibrator and a circuit unit formed above a substrate,
Forming a first structure constituting the MEMS vibrator and a first electrode of a capacitor constituting the circuit unit using a first silicon layer;
Forming a sacrificial layer covering the first structure;
Forming a second structure constituting the MEMS vibrator, a second electrode of the capacitor constituting the circuit unit, and a gate electrode of a transistor constituting the circuit unit using a second silicon layer; When,
Removing the sacrificial layer to form a gap between the first structure and the second structure;
including.
このような電子装置の製造方法によれば、第1構造体と第1電極とを第1シリコン層を用いて形成することにより、第1構造体および第1電極を同一工程で形成することができる。さらに、第2構造体と第2電極とゲート電極とを、第2シリコン層を用いて形成することにより、第2構造体、第2電極、およびゲート電極を同一工程で形成することができる。したがって、製造工程を簡素化することができる。 According to such an electronic device manufacturing method, the first structure and the first electrode can be formed in the same process by forming the first structure and the first electrode using the first silicon layer. it can. Furthermore, the second structure, the second electrode, and the gate electrode can be formed in the same step by forming the second structure, the second electrode, and the gate electrode using the second silicon layer. Therefore, the manufacturing process can be simplified.
なお、本発明に係る記載では、「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」という文言を用いている。 In the description according to the present invention, the word “upper” is used, for example, “specifically” (hereinafter referred to as “A”) is formed above another specific thing (hereinafter referred to as “B”). The word “above” is used to include the case where B is formed directly on A and the case where B is formed on A via another object. Used.
本発明に係る電子装置の製造方法において、
前記第2構造体と前記第2電極と前記ゲート電極とを前記第2シリコン層を用いて形成する工程の前に、前記第1構造体および前記第1電極を覆う第1酸化膜を形成する工程と、
前記第1酸化膜で覆われた前記第1構造体を覆う第2酸化膜と、前記トランジスターを構成するゲート絶縁膜とを、熱酸化で形成する工程と、
を含み、
前記犠牲層は、前記第1酸化膜および前記第2酸化膜で形成され、
前記第2構造体と前記第2電極と前記ゲート電極とを前記第2シリコン層を用いて形成する工程において、前記第2酸化膜の上方に前記第2構造体を形成し、前記ゲート絶縁膜の上方に前記ゲート電極を形成してもよい。
In the method for manufacturing an electronic device according to the present invention,
Before the step of forming the second structure, the second electrode, and the gate electrode using the second silicon layer, a first oxide film that covers the first structure and the first electrode is formed. Process,
Forming a second oxide film covering the first structure covered with the first oxide film, and a gate insulating film constituting the transistor by thermal oxidation;
Including
The sacrificial layer is formed of the first oxide film and the second oxide film,
In the step of forming the second structure, the second electrode, and the gate electrode using the second silicon layer, the second structure is formed above the second oxide film, and the gate insulating film The gate electrode may be formed above the gate.
このような電子装置の製造方法によれば、第1構造体と第2構造体との間の空隙(ギャップ)を形成するための層とキャパシターの誘電体層とを、同一工程で形成することができる。さらに、第1構造体と第2構造体との間の空隙を形成するための層とゲート絶縁膜とを、同一工程で形成することができる。したがって、製造工程を簡素化することができる。さらに、第1構造体と第2構造体との間の空隙の大きさを、第1酸化膜および第2酸化膜の膜厚で制御することができる。 According to such an electronic device manufacturing method, the layer for forming a gap between the first structure and the second structure and the dielectric layer of the capacitor are formed in the same process. Can do. Furthermore, the layer for forming the gap between the first structure and the second structure and the gate insulating film can be formed in the same process. Therefore, the manufacturing process can be simplified. Furthermore, the size of the gap between the first structure and the second structure can be controlled by the thicknesses of the first oxide film and the second oxide film.
本発明に係る電子装置の製造方法において、
前記第2構造体と前記第2電極と前記ゲート電極とを前記第2シリコン層を用いて形成する工程の前に、前記第1構造体および前記第1電極を覆う第1酸化膜を形成する工程と、
前記第1構造体を覆う前記第1酸化膜を除去する工程と、
前記第1酸化膜が除去された前記第1構造体を覆う第2酸化膜と、前記トランジスターを構成するゲート絶縁膜とを、熱酸化で形成する工程と、
を含み、
前記犠牲層は、前記第2酸化膜で形成され、
前記第2構造体と前記第2電極と前記ゲート電極とを前記第2シリコン層を用いて形成する工程において、前記第2酸化膜の上方に前記第2構造体を形成し、前記ゲート絶縁膜の上方に前記ゲート電極を形成してもよい。
In the method for manufacturing an electronic device according to the present invention,
Before the step of forming the second structure, the second electrode, and the gate electrode using the second silicon layer, a first oxide film that covers the first structure and the first electrode is formed. Process,
Removing the first oxide film covering the first structure;
Forming a second oxide film covering the first structure from which the first oxide film has been removed, and a gate insulating film constituting the transistor by thermal oxidation;
Including
The sacrificial layer is formed of the second oxide film,
In the step of forming the second structure, the second electrode, and the gate electrode using the second silicon layer, the second structure is formed above the second oxide film, and the gate insulating film The gate electrode may be formed above the gate.
このような電子装置の製造方法によれば、第1構造体と第2構造体との間の空隙(ギャップ)を形成するため層とゲート絶縁膜とを、同一工程で形成することができる。したがって、製造工程を簡素化することができる。さらに、第1構造体と第2構造体との間の空隙の大きさを、第2酸化膜の膜厚で制御することができる。 According to such a method for manufacturing an electronic device, the layer and the gate insulating film can be formed in the same process in order to form a gap (gap) between the first structure and the second structure. Therefore, the manufacturing process can be simplified. Further, the size of the gap between the first structure and the second structure can be controlled by the thickness of the second oxide film.
本発明に係る電子装置の製造方法は、
基板の上方に形成されたMEMS振動子と回路部とを有する電子装置の製造方法であって、
前記MEMS振動子を構成する第1構造体と、前記回路部を構成するキャパシターの第1電極と、前記回路部を構成するトランジスターのゲート電極とを、第1シリコン層を用いて形成する工程と、
前記第1構造体を覆う犠牲層を形成する工程と、
前記回路部を構成する前記キャパシターの第2電極と、前記MEMS振動子を構成する第2構造体とを、第2シリコン層を用いて形成する工程と、
前記犠牲層を除去して前記第1構造体と前記第2構造体との間に空隙を形成する工程と、
を含む。
An electronic device manufacturing method according to the present invention includes:
A method of manufacturing an electronic device having a MEMS vibrator and a circuit unit formed above a substrate,
Forming a first structure constituting the MEMS vibrator, a first electrode of a capacitor constituting the circuit unit, and a gate electrode of a transistor constituting the circuit unit using a first silicon layer; ,
Forming a sacrificial layer covering the first structure;
Forming a second electrode of the capacitor constituting the circuit portion and a second structure constituting the MEMS vibrator using a second silicon layer;
Removing the sacrificial layer to form a gap between the first structure and the second structure;
including.
このような電子装置の製造方法によれば、第1構造体と第1電極とゲート電極とを、第1シリコン層を用いて形成することにより、第1構造体、第1電極、およびゲート電極を同一工程で形成することができる。さらに、第2構造体と第2電極とを、第2シリコン層を用いて形成することにより、第2構造体および第2電極を同一工程で形成することができる。したがって、製造工程を簡素化することができる。 According to such an electronic device manufacturing method, the first structure, the first electrode, and the gate electrode are formed by using the first silicon layer to form the first structure, the first electrode, and the gate electrode. Can be formed in the same step. Furthermore, by forming the second structure body and the second electrode using the second silicon layer, the second structure body and the second electrode can be formed in the same process. Therefore, the manufacturing process can be simplified.
本発明に係る電子装置は、
基板の上方に形成されたMEMS振動子と回路部とを有する電子装置であって、
前記MEMS振動子は、
第1構造体と、
前記第1構造体との間に空隙を有した状態で、前記第1構造体との間の静電力によって振動可能に形成された第2構造体と、
を有し、
前記回路部は、
第1電極および前記第1電極に対向する第2電極を備えたキャパシターと、
ゲート電極を備えたトランジスターと、
を有し、
前記MEMS振動子の前記第1構造体と、前記キャパシターの前記第1電極とは、第1シリコン層を用いて形成され、
前記MEMS振動子の前記第2構造体と、前記キャパシターの前記第2電極と、前記トランジスターの前記ゲート電極とは、第2シリコン層を用いて形成されている。
An electronic device according to the present invention includes:
An electronic device having a MEMS vibrator and a circuit unit formed above a substrate,
The MEMS vibrator is
A first structure;
A second structure formed so as to be vibrated by an electrostatic force between the first structure and a gap between the first structure and the first structure;
Have
The circuit section is
A capacitor comprising a first electrode and a second electrode facing the first electrode;
A transistor with a gate electrode;
Have
The first structure of the MEMS vibrator and the first electrode of the capacitor are formed using a first silicon layer,
The second structure of the MEMS vibrator, the second electrode of the capacitor, and the gate electrode of the transistor are formed using a second silicon layer.
このような電子装置によれば、MEMS振動子の第1構造体とキャパシターの第1電極とは、第1シリコン層を用いて形成され、MEMS振動子の第2構造体とキャパシターの第2電極とトランジスターのゲート電極とは、第2シリコン層を用いて形成されているため、製造工程を簡素化することができる。 According to such an electronic device, the first structure of the MEMS vibrator and the first electrode of the capacitor are formed using the first silicon layer, and the second structure of the MEMS vibrator and the second electrode of the capacitor are formed. Since the gate electrode of the transistor is formed using the second silicon layer, the manufacturing process can be simplified.
本発明に係る電子装置は、
基板の上方に形成されたMEMS振動子と回路部とを有する電子装置であって、
前記MEMS振動子は、
第1構造体と、
前記第1構造体との間に空隙を有した状態で、前記第1構造体との間の静電力によって
振動可能に形成された第2構造体と、
を有し、
前記回路部は、
第1電極および前記第1電極に対向する第2電極を備えたキャパシターと、
ゲート電極を備えたトランジスターと、
を有し、
前記MEMS振動子の前記第1構造体と、前記キャパシターの前記第1電極と、前記トランジスターの前記ゲート電極とは、第1シリコン層を用いて形成され、
前記MEMS振動子の前記第2構造体と、前記キャパシターの前記第2電極とは、第2シリコン層を用いて形成されている。
An electronic device according to the present invention includes:
An electronic device having a MEMS vibrator and a circuit unit formed above a substrate,
The MEMS vibrator is
A first structure;
A second structure formed so as to be vibrated by an electrostatic force between the first structure and a gap between the first structure and the first structure;
Have
The circuit section is
A capacitor comprising a first electrode and a second electrode facing the first electrode;
A transistor with a gate electrode;
Have
The first structure of the MEMS vibrator, the first electrode of the capacitor, and the gate electrode of the transistor are formed using a first silicon layer,
The second structure of the MEMS vibrator and the second electrode of the capacitor are formed using a second silicon layer.
このような電子装置によれば、MEMS振動子の第1構造体とキャパシターの第1電極とトランジスターのゲート電極とは、第1シリコン層を用いて形成され、MEMS振動子の第2構造体とキャパシターの第2電極とは、第2シリコン層を用いて形成されているため、製造工程を簡素化することができる。 According to such an electronic device, the first structure of the MEMS vibrator, the first electrode of the capacitor, and the gate electrode of the transistor are formed using the first silicon layer, and the second structure of the MEMS vibrator Since the second electrode of the capacitor is formed using the second silicon layer, the manufacturing process can be simplified.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1. 第1実施形態
1.1. 電子装置
まず、第1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、第1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。
1. 1. First embodiment 1.1. Electronic Device First, an electronic device according to a first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an
電子装置100は、図1に示すように、基板10と、MEMS振動子20と、回路部3と、を含む。さらに、電子装置100は、第1下地層12と、第2下地層14と、層間絶縁層50,52と、包囲壁60と、第1被覆層70と、第2被覆層72と、パッシベーション層90と、を含むことができる。
As shown in FIG. 1, the
基板10としては、例えば、シリコン基板等の半導体基板を用いる。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、ダイヤモンド基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いてもよい。基板10の上方には、MEMS振動子20および回路部3が形成されている。すなわち、MEMS振動子20および回路部3は、同一基板10に形成されている。
For example, a semiconductor substrate such as a silicon substrate is used as the
第1下地層12は、基板10上に形成されている。第1下地層12は、例えば、LOCOS(local oxidation of silicon)絶縁層、セミリセスLOCOS絶縁層、トレンチ絶縁層である。第1下地層12は、トランジスター30と、MEMS振動子20やキャパシター40と、を電気的に分離することができる。
The
第2下地層14は、第1下地層12上に形成されている。第2下地層14は、例えば、窒化シリコン層である。第2下地層14は、後述するリリース工程において、エッチングストッパー層として機能することができる。
The
MEMS振動子20は、第2下地層14上(基板10の上方)に形成されている。MEMS振動子20は、図示の例では、空洞部2に収容(配置)されている。MEMS振動子20は、例えば、片持ち梁型の振動子である。図示の例では、MEMS振動子20は、第2下地層14上に形成された第1構造体(以下「下部構造体」ともいう)22と、下部構造体22との間に空隙を有した状態で、下部構造体22との間の静電力によって振動可能に形成された第2構造体(以下「上部構造体」ともいう)24と、を有している。
The
下部構造体22は、平板状の部材である。下部構造体22の平面形状(基板10の厚み方向から見た形状)は、例えば、長方形である。下部構造体22の平面形状は、長方形に限定されずに、長方形以外の多角形であってもよい。下部構造体22は、第1シリコン層4を用いて形成されている。下部構造体22とキャパシター40の下部電極42と導電層62とは、第1シリコン層4を用いて形成されている。下部構造体22(第1シリコン層4)の材質は、例えば、所定の不純物(例えばボロン)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。
The
上部構造体24は、下部構造体22に対して所定の間隔を空けて形成されている。上部構造体24は、第2下地層14上に形成された支持部24aと、支持部24aから延出し下部構造体22に対向して配置された梁部24bと、を有する。梁部24bの平面形状は特に限定されず、例えば、長方形である。梁部24bの平面形状は、長方形に限定されずに、長方形以外の多角形であってもよい。上部構造体24は、第2シリコン層8を用いて形成されている。上部構造体24とトランジスター30のゲート電極34とキャパシター40の上部電極44とは、第2シリコン層8を用いて形成されている。上部構造体24(第2シリコン層8)の材質は、例えば、所定の不純物(例えばボロン)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。
The
MEMS振動子20では、下部構造体22および上部構造体24の間に電圧(交番電圧)が印加されると、梁部24bは、構造体22,24間に発生する静電力により、基板10の厚み方向に振動する。
In the
なお、MEMS振動子20は、図示の例に限定されず、例えば、梁部の両端部が固定された両持ち梁型の振動子であってもよい。また、MEMS振動子20は、上部構造体が、支持部と、支持部から互い反対方向に延出する第1梁部および第2梁部と、を有し、第1梁部および第2梁部の各々に対向して、下部構造体が形成された振動子であってもよい。MEMS振動子20は、上部構造体24が下部構造体22との間に空隙を有した状態で、下部構造体22との間の静電力によって振動可能となるように形成されていればその構造は特に限定されない。
Note that the
空洞部2は、MEMS振動子20を収容するための空間である。空洞部2は、第2下地層14上に(基板10の上方に)形成され、内部にMEMS振動子20が配置されている。図示の例では、空洞部2は、第2下地層14、包囲壁60、および被覆層70,72によって画成(規定)されている。空洞部2内は、例えば、減圧状態である。これにより、MEMS振動子20の動作精度の向上を図ることができる。なお、図示はしないが、空洞部2は、さらに層間絶縁層50によって画成されていてもよい。
The
回路部3は、電子装置100の動作回路を含んで構成されている。例えば、回路部3は、発振器の動作回路を含んで構成されている。回路部3は、温度補償のための温度センサー、アナログ・デジタル変換回路、論理回路、クロック回路、および電源制御回路等を含んで構成されてもよい。回路部3は、トランジスター30と、キャパシター40と、を含む。回路部3は、さらに、配線層80,82,84,86を含むことができる。
The
トランジスター30は、基板10上に形成されている。図示の例では、トランジスター30は、基板10の第1下地層12が形成されていない領域に形成されている。トランジスター30は、ゲート絶縁膜32と、ゲート電極34と、ソース領域36と、ドレイン領域37と、サイドウォール38と、を有するMOSトランジスターである。
The
ゲート絶縁膜32は、基板10上に形成されている。ゲート絶縁膜32は、例えば、酸化シリコン層からなる。ゲート絶縁膜32の一部は、基板10とゲート電極34とに挟まれている。ゲート電極34は、ゲート絶縁膜32上に形成されている。ゲート電極34は、第2シリコン層8を用いて形成されている。ゲート電極34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。ソース領域36およびドレイン領域37は、基板10に形成されている。ソース領域36およびドレイン領域37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38は、ゲート電極34の側方に形成されている。サイドウォール38の材質は、例えば、酸化シリコンである。
The
キャパシター40は、第1下地層12上に形成されている。キャパシター40は、第1電極(以下「下部電極」ともいう)42と、第2電極(以下「上部電極」ともいう)44と、下部電極42と上部電極44との間の誘電体層46,48と、を有する。キャパシター40は、例えば、PIP(PolySilicon−Insulator−Polysilicon)キャパシターである。
The
下部電極42は、第1下地層12上に形成されている。下部電極42は、第1シリコン層4を用いて形成されている。誘電体層46,48は、下部電極42上に形成されている。第1誘電体層46は、例えば、酸化シリコン層であり、第2誘電体層48は、例えば、窒化シリコン層である。なお、ここでは、誘電体層46,48が2層の場合について説明
したが、誘電体層の総数は特に限定されず、単層であってもよいし、3層以上の層であってもよい。キャパシター40は、誘電体層として酸化シリコン層で窒化シリコン層を挟んだONOキャパシターであってもよい。上部電極44は、第2誘電体層48上に形成されている。上部電極44は、誘電体層46,48を介して、下部電極42に対向するように形成されている。上部電極44は、第2シリコン層8を用いて形成されている。電極42,44の平面形状は、例えば、長方形である。電極42,44の材質は、例えば、所定の不純物(例えばボロン)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。
The
第1配線層80は、層間絶縁層50上に形成されている。さらに、第1配線層80は、層間絶縁層50に設けられた貫通孔51a内に形成され、ソース領域36またはドレイン領域37に接続されている。第1配線層80は、ソース領域36またはドレイン領域37と、第2配線層82と、を接続するための配線である。
The
第2配線層82は、層間絶縁層52上に形成されている。さらに、第2配線層82は、層間絶縁層52に設けられた貫通孔53a内に形成され、第1配線層80に接続されている。第2配線層82は、第1配線層80と、他の素子(例えばMEMS振動子20やキャパシター40)と、を接続するための配線である。
The
第3配線層84は、層間絶縁層50上に設けられている。さらに、第3配線層84は、層間絶縁層50に設けられた貫通孔51b内に形成され、下部電極42または上部電極44に接続されている。第3配線層84は、下部電極42または上部電極44と、第4配線層86と、を接続するための配線である。
The
第4配線層86は、層間絶縁層52上に形成されている。さらに、第4配線層86は、層間絶縁層52に設けられた貫通孔53b内に形成され、第3配線層84に接続されている。第4配線層86は、第3配線層84と、他の素子(例えばMEMS振動子20やトランジスター30)と、を接続するための配線である。
The
配線層80,82,84,86としては、例えば、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体を用いる。回路部3は、トランジスター30やキャパシター40以外の素子を含んで構成されていてもよい。
As the wiring layers 80, 82, 84, 86, for example, an aluminum layer, a titanium layer, or a laminate of an aluminum layer and a titanium layer is used. The
層間絶縁層50は、第1下地層12上、第2下地層14上、およびゲート絶縁膜32上に(基板10の上方に)形成されている。層間絶縁層52は、層間絶縁層50上に形成されている。層間絶縁層50,52は、空洞部2の周囲に形成されている。層間絶縁層50,52は、例えば、酸化シリコン層である。図示の例では、電子装置100は、2層の層間絶縁層50,52を有しているが、その数は特に限定されない。
The interlayer insulating
包囲壁60は、空洞部2を画成している。包囲壁60は、図示はしないが平面視において、MEMS振動子20を囲む形状を有している。包囲壁60の平面形状は、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である。
The surrounding
包囲壁60は、導電層62と、第1金属層64と、第2金属層66と、を有している。図示の例では、基板10側から、導電層62、第1金属層64、第2金属層66の順で積層されている。なお、図示の例では、包囲壁60は、2つの金属層64,66を有しているが、その数は特に限定されない。
The surrounding
導電層62は、例えば、第1シリコン層4を用いて形成されている。導電層62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。第1金属層64および第2金属層66は、例えば、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体である。
The
第1被覆層70は、空洞部2を上方から覆って形成されている。第1被覆層70は、空洞部2の上面を画成している。第1被覆層70には、貫通孔71が設けられている。図示の例では、貫通孔71は、3つ設けられているが、その数は限定されない。後述するように、空洞部2を形成するリリース工程において、貫通孔71を通して、エッチング液やエッチングガスを供給することができる。
The
第2被覆層72は、第1被覆層70上に配置されている。第2被覆層72は、第1被覆層70に形成された貫通孔71を塞いでいる。これにより、貫通孔71を通じて、外部から気体等が空洞部2に侵入することを防ぐことができる。第2被覆層72は、例えば、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体である。第1被覆層70および第2被覆層72は、空洞部2を上方から覆って、空洞部2を封止する封止部材として機能することができる。
The
包囲壁60および第1被覆層70には、一定の電位(例えば接地電位)が与えられることが望ましい。これにより、包囲壁60および第1被覆層70を、電磁シールドとして機能させることができる。そのため、MEMS振動子20を、外部と電気的に遮蔽することができる。
It is desirable that a constant potential (for example, ground potential) is applied to the surrounding
パッシベーション層90は、層間絶縁層52、第2配線層82、第4配線層86および第2金属層66上に形成されている。パッシベーション層90は、例えば、窒化シリコン層である。
The
図2は、本実施形態に係る電子装置100を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the
電子装置100は、図2に示すように、例えば、MEMS振動子20と、反転増幅回路110と、を含んで構成されている。反転増幅回路110は、例えば、図1に示す回路部3に設けられている。
As shown in FIG. 2, the
MEMS振動子20は、下部構造体22と電気的に接続された第1端子20aと、上部構造体24と電気的に接続された第2端子20bと、を有している。MEMS振動子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。MEMS振動子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。
The
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。
In the illustrated example, the inverting
電子装置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2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。抵抗120は、例えば、回路部3に設けられている。
The
電子装置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、MEMS振動子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。図1に示すキャパシター40が、第1キャパシター130または第2キャパシター132であってもよい。
The
なお、電子装置100は、さらに、分周回路(図示せず)を有していてもよい。分周回路は、発振回路の出力信号を分周し、発振信号fを出力してもよい。分周回路は、回路部3に設けられていてもよい。
Note that the
本実施形態に係る電子装置100は、例えば、以下の特徴を有する。
The
電子装置100によれば、MEMS振動子20の下部構造体22と、キャパシター40の下部電極42とは、第1シリコン層4を用いて形成されている。これにより、下部構造体22および下部電極42を同一工程で形成することができる。さらに、電子装置100によれば、MEMS振動子20の上部構造体24と、キャパシター40の上部電極44と、トランジスター30のゲート電極34とは、第2シリコン層8を用いて形成されている。これにより、上部構造体24、上部電極44、およびゲート電極34を同一工程で形成することができる。したがって、製造工程を簡素化することができる。そのため、例えば、低コスト化を図ることができる。
According to the
電子装置100では、基板10の上方に形成されたMEMS振動子20および回路部3を有している。したがって、電子装置100によれば、MEMS振動子20と発振器の動作回路を含む回路部3を1チップ化できる。
The
1.2. 電子装置の製造方法
次に、第1実施形態に係る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。図3〜図14は、本実施形態に係る電子装置100の製造工程を模式的に示す断面図である。
1.2. Next, a method for manufacturing an electronic device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. 3-14 is sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the
図3に示すように、基板10上に第1下地層12を形成する。第1下地層12は、例えば、LOCOS法、STI(shallow trench isolation)法により形成される。本工程では、基板10の第1下地層12が形成される領域以外の領域には、第1下地層12よりも膜厚の小さい酸化シリコン層12aが形成される。
As shown in FIG. 3, the
図4に示すように、第1下地層12上に第2下地層14を形成する。第2下地層14は、例えば、CVD(chemical vapor deposition)法、スパッタ法により成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングされることにより形成される。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、下部構造体22と、下部電極42と、導電層62とを、第1シリコン層4を用いて、形成する。具体的には、まず、第1シリコン層4を、基板10の上方にCVD法やスパッタ法などによって成膜する。第1シリコン層4は、基板10上、下地層12,14上に成膜される。次に、第1シリコン層4に所定の不純物をドーピングして導電性を付与する。次に、第1シリコン層4を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングする。以上の工程により、下部構造体22、下部電極42、および導電層62が形成される。このように、本工程では、下部構造体22と、下部電極42と、導電層62とが、第1シリコン層4を用いて同時に形成される。第1シリコン層4は、例えば、多結晶シリコン層、アモルファスシリコン層である。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、下部構造体22、下部電極42、および導電層62を覆う第1酸化膜5を形成する。第1酸化膜5は、例えば、下部構造体22、下部電極42、および導電層62の表面を酸化(熱酸化)させることにより形成される。下部構造体22、下部電極
42、および導電層62の熱酸化処理は、例えば、800℃以上1100℃以下で行われる。本工程において、下部構造体22を覆う第1酸化膜5、下部電極42を覆う第1酸化膜5、および導電層62を覆う第1酸化膜5は、同時に形成される。第1酸化膜5は、例えば、酸化シリコン層である。下部電極42を覆う第1酸化膜5が、第1誘電体層46となる。なお、第1酸化膜5を、CVD法やスパッタ法を用いて形成してもよい。
As shown in FIG. 6, a
図7に示すように、第1酸化膜5で覆われた下部電極42を覆う第2誘電体層48を形成する。第2誘電体層48は、例えば、CVD法等により成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングされることにより形成される。第2誘電体層48を形成する際のエッチングにより、第2下地層14の露出している表面がエッチングされる。すなわち、第2下地層14の、下部構造体22および導電層62が形成されていない領域の一部がエッチングされて、第2下地層14の表面に凹部が形成される。第2誘電体層48は、例えば、窒化シリコン層である。なお、誘電体層を3層以上にする場合には、さらに、第2誘電体層48を形成する工程と同様の工程で成膜およびパターニングを繰り返す。
As shown in FIG. 7, a
図8に示すように、酸化シリコン層12aを除去する。酸化シリコン層12aの除去は、公知のエッチング技術により行われる。このとき、下部構造体22および導電層62を覆う第1酸化膜5は、除去しない。
As shown in FIG. 8, the
図9に示すように、基板10が露出した領域(第1下地層12が形成されていない領域)、第1酸化膜5で覆われた下部構造体22、および第1酸化膜5で覆われた導電層62を覆う第2酸化膜6を形成する。第2酸化膜6は、例えば、基板10、下部構造体22、および導電層62の表面を酸化(熱酸化)させることにより形成される。基板10の露出した領域上の第2酸化膜6が、ゲート絶縁膜32となる。本工程において、ゲート絶縁膜32、第1酸化膜5で覆われた下部構造体22を覆う第2酸化膜6、および第1酸化膜5で覆われた導電層62を覆う第2酸化膜6は、同時に形成される。本工程において、下部構造体22を覆う第1酸化膜5および第2酸化膜6からなる犠牲層7が形成される。
As shown in FIG. 9, the region where the
図10に示すように、上部構造体24と、上部電極44と、ゲート電極34とを、第2シリコン層8を用いて形成する。
As shown in FIG. 10, the
具体的には、まず、第2シリコン層8を、基板10の上方にCVD法やスパッタ法などによって成膜する。第2シリコン層8は、ゲート絶縁膜32上、第2下地層14上、第2酸化膜6上、第2誘電体層48上に成膜される。次に、第2シリコン層8に所定の不純物をドーピングして導電性を付与する。次に、第2シリコン層8を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングする。以上の工程により、上部構造体24、上部電極44、およびゲート電極34が形成される。このように、本工程では、上部構造体24と、上部電極44と、ゲート電極34とが、第2シリコン層8を用いて同時に形成される。本工程において、上部構造体24は、下部構造体22を覆う第2酸化膜6上に形成される。すなわち、上部構造体24は、酸化膜5,6を介して、下部構造体22の上方に形成される。本工程において、ゲート電極34は、ゲート絶縁膜32上に形成される。第2シリコン層8は、例えば、多結晶シリコン層、アモルファスシリコン層である。本工程において、MEMS振動子20およびキャパシター40が形成される。
Specifically, first, the
図11に示すように、ソース領域36、ドレイン領域37、およびサイドウォール38を形成する。本工程では、まず、基板10の第1下地層12が形成されていない領域に所定の不純物を注入して、不純物領域を形成する。次に、ゲート電極34の側方にサイドウォール38を、公知の方法により形成する。次に、サイドウォール38をマスクとして、基板10に所定の不純物をさらに注入して、ソース領域36およびドレイン領域37を形
成する。これにより、LDD(Lightly doped drain)構造を形成することができる。本工程において、トランジスター30が形成される。
As shown in FIG. 11, a
図12に示すように、MEMS振動子20、トランジスター30、キャパシター40、および導電層62を覆うように、基板10の上方に層間絶縁層50を形成する。層間絶縁層50は、例えば、CVD法や塗付(スピンコート)法により形成される。層間絶縁層50を形成した後に、層間絶縁層50の表面を平坦化する処理を行ってもよい。
As shown in FIG. 12, an
次に、層間絶縁層50をパターニングして、貫通孔51a,51b,51cを形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。貫通孔51aは、ソース領域36またはドレイン領域37を露出するように形成される。貫通孔51bは、下部電極42または上部電極44を露出するように形成される。貫通孔51cは、導電層62を露出するように形成される。貫通孔51cは、平面視において、MEMS振動子20を囲むように形成される。
Next, the
次に、第1配線層80、第3配線層84、および第1金属層64を形成する。第1配線層80は、層間絶縁層50上および貫通孔51a内に形成される。第3配線層84は、層間絶縁層50上および貫通孔51b内に形成される。第1金属層64は、層間絶縁層50上および貫通孔51c内に形成される。第1配線層80、第3配線層84、および第1金属層64は、CVD法やスパッタ法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングされることにより形成される。本工程において、第1配線層80、第3配線層84、および第1金属層64を同一工程で形成することができる。
Next, the
図13に示すように、第1配線層80、第3配線層84、および第1金属層64を覆うように、層間絶縁層50上に層間絶縁層52を形成する。層間絶縁層52は、例えば、CVD法や塗付(スピンコート)法により形成される。層間絶縁層52を形成した後に、層間絶縁層52の表面を平坦化する処理を行ってもよい。
As shown in FIG. 13, an
次に、層間絶縁層52をパターニングして、貫通孔53a,53b,53cを形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって行われる。貫通孔53aは、第1配線層80を露出するように形成される。貫通孔53bは、第3配線層84を露出するように形成される。貫通孔53cは、第1金属層64を露出するように形成される。貫通孔53cは、平面視において、MEMS振動子20を囲むように形成される。
Next, the
次に、第2配線層82、第4配線層86、第2金属層66、および第1被覆層70を形成する。第2配線層82は、層間絶縁層52上および貫通孔53a内に形成される。第4配線層86は、層間絶縁層52上および貫通孔53b内に形成される。第2金属層66は、層間絶縁層52上および貫通孔53c内に形成される。第1被覆層70は、層間絶縁層52上に形成される。第2配線層82、第4配線層86、第2金属層66、および第1被覆層70は、CVD法やスパッタ法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングされることにより形成される。本工程において、第2配線層82、第4配線層86、第2金属層66、および第1被覆層70を同一工程で形成することができる。本工程において、包囲壁60が形成される。
Next, the
次に、第1被覆層70をパターニングして、貫通孔71を形成する。なお、貫通孔71は、第1被覆層70を形成する工程において、同時に形成されてもよい。これにより、製造工程の簡素化を図ることができる。
Next, the
図14に示すように、第1被覆層70上および層間絶縁層52上にパッシベーション層90を形成する。パッシベーション層90は、例えば、CVD法やスパッタ法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングされることにより形成される。
As shown in FIG. 14, a
次に、貫通孔71にエッチング液またはエッチングガスを通して、MEMS振動子20の上方の層間絶縁層50,52および酸化膜5,6からなる犠牲層7を除去し、空洞部2を形成する(リリース工程)。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われる。包囲壁60および第1被覆層70が、リリース工程においてエッチングされない材料で形成されることにより、空洞部2が包囲壁60の外側へ拡がることを防止することができる。また、第2下地層14は、エッチングストッパー層として機能することができる。リリース工程において、酸化膜5,6からなる犠牲層7が除去されることにより、MEMS振動子20の下部構造体22と上部構造体24との間に空隙(ギャップ)が形成される。すなわち、酸化膜5,6は、下部構造体22と上部構造体24との間に空隙を形成するための犠牲層を構成している。
Next, the sacrificial layer 7 composed of the
図1に示すように、第1被覆層70およびパッシベーション層90上に、貫通孔71を塞ぐ第2被覆層72を形成する。第2被覆層72は、例えば、CVD法やスパッタ法など気相成長法により成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングされることにより形成される。これにより、空洞部2を減圧状態のまま封止することができる。
As shown in FIG. 1, a
以上の工程により、電子装置100を製造することができる。
Through the above steps, the
本実施形態に係る電子装置100の製造方法は、以下の特徴を有する。
The manufacturing method of the
本実施形態に係る電子装置100の製造方法は、MEMS振動子20を構成する下部構造体22と、キャパシター40の下部電極42とを、第1シリコン層4を用いて形成する工程と、MEMS振動子20を構成する上部構造体24と、トランジスター30のゲート電極34と、キャパシター40の上部電極44とを、第2シリコン層8を用いて形成する工程と、を含む。このように、下部構造体22と下部電極42とを、第1シリコン層4を用いて形成することにより、下部構造体22および下部電極42を同一工程で形成することができる。さらに、上部構造体24とゲート電極34と上部電極44とを、第2シリコン層8を用いて形成することにより、上部構造体24、ゲート電極34および上部電極44を同一工程で形成することができる。したがって、本実施形態に係る電子装置100の製造方法によれば、製造工程を簡素化することができる。そのため、例えば、低コスト化を図ることができる。
The manufacturing method of the
本実施形態に係る電子装置100の製造方法は、MEMS振動子20の下部構造体22およびキャパシター40の下部電極42を覆う第1酸化膜5を形成する工程と、第1酸化膜5で覆われた下部構造体22を覆う第2酸化膜6と、トランジスター30を構成するゲート絶縁膜32とを、熱酸化で形成する工程と、を含み、上部構造体24と上部電極44とゲート電極34とを第2シリコン層8を用いて形成する工程において、第2酸化膜6上に上部構造体24を形成し、ゲート絶縁膜32上にゲート電極34を形成する。このように、本実施形態では、MEMS振動子20の下部構造体22と上部構造体24との間の空隙(ギャップ)を形成するための犠牲層7を構成する層と、キャパシター40の第1誘電体層46を構成する層とを、同一工程で形成することができる。さらに、犠牲層7を構成する層とゲート絶縁膜32とを、同一工程で形成することができる。したがって、製造工
程を簡素化することができる。また、下部構造体22と上部構造体24との間の空隙の大きさを、第1酸化膜5および第2酸化膜6の膜厚で制御することができる。
The method for manufacturing the
本実施形態に係る電子装置100の製造方法では、基板10の上方に形成されたMEMS振動子20および回路部3を有している電子装置100を得ることができる。したがって、MEMS振動子20と発振器の動作回路を含む回路部3を1チップ化できる電子装置100を得ることができる。
In the method for manufacturing the
1.3. 電子装置の製造方法の変形例
次に、第1実施形態に係る電子装置100の製造方法の変形例について、図面を参照しながら、説明する。図15〜図17は、第1実施形態の変形例に係る電子装置100の製造工程を模式的に示す断面図である。以下、本変形例に係る電子装置の製造方法において、上述した第1実施形態に係る電子装置の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
1.3. Modification of Method for Manufacturing Electronic Device Next, a modification of the method for manufacturing the
本変形例に係る電子装置100の製造方法において、図7に示す第1酸化膜5で覆われた下部電極42を覆う第2誘電体層48を形成するまでの工程(図3〜図7に示す工程)は、上述した第1実施形態に係る電子装置100の製造工程と同様である。そのため、その説明を省略する。
In the method of manufacturing the
図15に示すように、酸化シリコン層12aおよび下部構造体22を覆う第1酸化膜5を除去する。酸化シリコン層12aおよび下部構造体22を覆う第1酸化膜5の除去は、公知のエッチング技術により行われる。なお、図示の例では、導電層62を覆う第1酸化膜5は除去されていないが、本工程において、導電層62を覆う第1酸化膜5を除去してもよい。
As shown in FIG. 15, the
図16に示すように、基板10が露出した領域(第1下地層12が形成されていない領域)、第1酸化膜5が除去された下部構造体22、および第1酸化膜5で覆われた導電層62を覆う第2酸化膜6を形成する。基板10が露出した領域上の第2酸化膜6が、ゲート絶縁膜32となる。第2酸化膜6は、例えば、熱酸化により形成される。本工程において、下部構造体22を覆う第2酸化膜6からなる犠牲層7が形成される。
As shown in FIG. 16, the
図17に示すように、上部構造体24と、上部電極44と、ゲート電極34とを、第2シリコン層8を用いて形成する。
As shown in FIG. 17, the
具体的には、まず、第2シリコン層8を、基板10の上方にCVD法やスパッタ法などによって成膜する。第2シリコン層8は、ゲート絶縁膜32上、第2下地層14上、第1酸化膜5上、第2酸化膜6上、第2誘電体層48上に成膜される。次に、第2シリコン層8に所定の不純物をドーピングして導電性を付与する。次に、第2シリコン層8を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングする。以上の工程により、上部構造体24、上部電極44、およびゲート電極34が形成される。このように、本工程では、上部構造体24と、上部電極44と、ゲート電極34とが、第2シリコン層8を用いて同時に形成される。本工程において、上部構造体24は、下部構造体22を覆う第2酸化膜6上に形成される。すなわち、上部構造体24は、第2酸化膜6を介して、下部構造体22上に形成される。本工程において、MEMS振動子20およびキャパシター40が形成される。
Specifically, first, the
以降の工程は、上述した第1実施形態に係る電子装置100の製造方法と同様である(図11〜図14参照)。したがって、その説明を省略する。
The subsequent steps are the same as those in the method for manufacturing the
以上の工程により、電子装置100を製造することができる。
Through the above steps, the
本変形例に係る電子装置100の製造方法によれば、MEMS振動子20の下部構造体22およびキャパシター40の下部電極42を覆う第1酸化膜5を形成する工程と、下部構造体22を覆う第1酸化膜5を除去する工程と、第1酸化膜5が除去された下部構造体22を覆う第2酸化膜6と、トランジスター30を構成するゲート絶縁膜32とを、熱酸化で形成する工程と、を含み、上部構造体24と上部電極44とゲート電極34とを第2シリコン層8を用いて形成する工程において、第2酸化膜6上に上部構造体24を形成し、ゲート絶縁膜32上にゲート電極34を形成する。このように、本変形例では、MEMS振動子20の下部構造体22と上部構造体24との間の空隙(ギャップ)を形成するための犠牲層7とゲート絶縁膜32とを、同一工程で形成することができる。したがって、製造工程を簡素化することができる。また、下部構造体22と上部構造体24との間の空隙の大きさを、第2酸化膜6の膜厚で制御することができる。
According to the method for manufacturing the
2. 第2実施形態
2.1. 電子装置
次に、第2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18は、第2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。
2. Second Embodiment 2.1. Electronic Device Next, an electronic device according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing the
上述した電子装置100では、図1に示すように、MEMS振動子20の下部構造体22とキャパシター40の下部電極42とは、第1シリコン層4を用いて形成されていた。さらに、MEMS振動子20の上部構造体24とトランジスター30のゲート電極34とキャパシター40の上部電極44とは、第2シリコン層8を用いて形成されていた。
In the
これに対して、電子装置200では、図18に示すように、MEMS振動子20の下部構造体22とトランジスター30のゲート電極34とキャパシター40の下部電極42とは、第1シリコン層4を用いて形成されている。さらに、MEMS振動子20の上部構造体24とキャパシター40の上部電極44とは、第2シリコン層8を用いて形成されている。
On the other hand, in the
電子装置200によれば、MEMS振動子20の下部構造体22と、トランジスター30のゲート電極34と、キャパシター40の下部電極42とは、第1シリコン層4を用いて形成されている。これにより、下部構造体22、ゲート電極34、および下部電極42を同一工程で形成することができる。さらに、電子装置200によれば、MEMS振動子20の上部構造体24と、キャパシター40の上部電極44とは、第2シリコン層8を用いて形成されている。これにより、上部構造体24および上部電極44を同一工程で形成することができる。したがって、製造工程を簡素化することができる。そのため、例えば、低コスト化を図ることができる。
According to the
2.2. 電子装置の製造方法
次に、第2実施形態に係る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。図19〜図26は、第2実施形態に係る電子装置100の製造工程を模式的に示す断面図である。以下、第2実施形態に係る電子装置200の製造方法において、上述した第1実施形態に係る電子装置100の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。以下、第2実施形態に係る電子装置200の製造方法において、上述した第1実施形態に係る電子装置100の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
2.2. Method for Manufacturing Electronic Device Next, a method for manufacturing an electronic device according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. 19 to 26 are cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the
第2実施形態に係る電子装置200の製造方法において、図4に示す第2下地層14を形成する工程するまでの工程(図3および図4に示す工程)は、上述した第1実施形態に
係る電子装置100の製造工程と同様である。そのため、その説明を省略する。
In the manufacturing method of the
図19に示すように、酸化シリコン層12aを除去する。酸化シリコン層12aの除去は、公知のエッチング技術により行われる。
As shown in FIG. 19, the
図20に示すように、基板10の表面を酸化させることにより、ゲート絶縁膜32を形成する。
As shown in FIG. 20, the
図21に示すように、下部構造体22と、ゲート電極34と、下部電極42と、導電層62とを、第1シリコン層4を用いて、形成する。具体的には、まず、第1シリコン層4を、基板10の上方にCVD法やスパッタ法などによって成膜する。第1シリコン層4は、ゲート絶縁膜32上、下地層12,14上に成膜される。次に、第1シリコン層4に所定の不純物をドーピングして導電性を付与する。次に、第1シリコン層4を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングする。以上の工程により、下部構造体22、ゲート電極34、下部電極42、および導電層62が形成される。このように、本工程では、下部構造体22と、ゲート電極34と、下部電極42と、導電層62とが、第1シリコン層4を用いて同時に形成される。第1シリコン層4は、例えば、多結晶シリコン層、アモルファスシリコン層である。
As shown in FIG. 21, the
図22に示すように、ソース領域36、ドレイン領域37、およびサイドウォール38を形成する。本工程において、トランジスター30が形成される。
As shown in FIG. 22, a
図23に示すように、トランジスター30を覆う保護層30aを形成する。保護層30aの材質は、例えば、酸化シリコンである。なお、保護層30aの材質は、窒化シリコンであってもよい。保護層30aは、CVD法等により成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングされることにより形成される。
As shown in FIG. 23, a
図24に示すように、下部構造体22、下部電極42、および導電層62を覆う第1酸化膜5を形成する。第1酸化膜5は、例えば、下部構造体22、下部電極42、および導電層62の表面を酸化(熱酸化)させることにより形成される。下部電極42を覆う第1酸化膜5が、第1誘電体層46となる。本工程において、下部構造体22を覆う第1酸化膜5からなる犠牲層7が形成される。なお、第1酸化膜5を、CVD法やスパッタ法を用いて形成してもよい。
As shown in FIG. 24, the
図25に示すように、第1酸化膜5で覆われた下部電極42を覆う第2誘電体層48を形成する。第2誘電体層48は、例えば、CVD法等により成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングされることにより形成される。第2誘電体層48を形成する際のエッチングにより、第2下地層14の露出している表面がエッチングされる。第2誘電体層48は、例えば、窒化シリコン層である。
As shown in FIG. 25, the 2nd
図26に示すように、上部構造体24と、上部電極44とを、第2シリコン層8を用いて形成する。
As shown in FIG. 26, the
具体的には、まず、第2シリコン層8を、基板10の上方にCVD法やスパッタ法などによって成膜する。第2シリコン層8は、第2下地層14上、第1酸化膜5上、第2誘電体層48上に成膜される。次に、第2シリコン層8に所定の不純物をドーピングして導電性を付与する。次に、第2シリコン層8を、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングする。以上の工程により、上部構造体24および上部電極44が形成される。このように、本工程では、上部構造体24と、上部電極44とが、第2シリコン層8を用いて同時に形成される。上部構造体24は、第1酸化膜5を介して、下部
構造体22上に形成される。本工程において、MEMS振動子20およびキャパシター40が形成される。なお、本工程の後に、保護層30aを除去してもよい。また、保護層30aを除去せずに、保護層30aを層間絶縁層50の一部として用いてもよい。
Specifically, first, the
以降の工程は、上述した第1実施形態に係る電子装置100の製造方法と同様である。そのため、その説明を省略する。
The subsequent steps are the same as those in the method for manufacturing the
以上の工程により、電子装置200を製造することができる。
Through the above steps, the
本実施形態に係る電子装置200の製造方法は、MEMS振動子20を構成する下部構造体22と、トランジスター30のゲート電極34と、キャパシター40の下部電極42とを、第1シリコン層4を用いて形成する工程と、MEMS振動子20を構成する上部構造体24と、回路部3を構成するキャパシター40の上部電極44とを、第2シリコン層8を用いて形成する工程と、を含む。このように、下部構造体22とゲート電極34と下部電極42とを、第1シリコン層4を用いて形成することにより、下部構造体22、ゲート電極34、および下部電極42を同一工程で形成することができる。さらに、上部構造体24と上部電極44とを、第2シリコン層8を用いて形成することにより、上部構造体24および上部電極44を同一工程で形成することができる。したがって、本実施形態に係る電子装置200の製造方法によれば、製造工程を簡素化することができる。そのため、例えば、低コスト化を図ることができる。
In the method for manufacturing the
本発明は、実施の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、実施の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、実施の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、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
2…空洞部、3…回路部、4…第1シリコン層、5…第1酸化膜、6…第2酸化膜、7…犠牲層、8…第2シリコン層、10…基板、12…第1下地層、14…第2下地層、20…MEMS振動子、20a…第1端子、20b…第2端子、22…第1構造体(下部構造体)、24…第2構造体(上部構造体)、24a…支持部、24b…梁部、30…トランジスター、32…ゲート絶縁膜、34…ゲート電極、36…ソース領域、37…ドレイン領域、38…サイドウォール、40…キャパシター、42…第1電極(下部電極)、44…第2電極(上部電極)、46…第1誘電体層、48…第2誘電体層、50…層間絶縁層、51a,51b,51c…貫通孔、52…層間絶縁層、53a,53b,53c…貫通孔、60…包囲壁、62…導電層、64…第1金属層、66…第2金属層、70…第1被覆層、71…貫通孔、72…第2被覆層、80…第1配線層、82…第2配線層、84…第3配線層、86…第4配線層、90…パッシベーション層、100…電子装置、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、200…電子装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
て、
前記MEMS振動子を構成する第1構造体と、前記回路部を構成するキャパシターの第
1電極とを、第1シリコン層を用いて形成する工程と、
前記第1構造体を覆う犠牲層を形成する工程と、
前記MEMS振動子を構成する第2構造体と、前記回路部を構成する前記キャパシター
の第2電極と、前記回路部を構成するトランジスターのゲート電極とを、第2シリコン層
を用いて形成する工程と、
前記犠牲層を除去して前記第1構造体と前記第2構造体との間に空隙を形成する工程と
、
前記第2構造体と前記第2電極と前記ゲート電極とを前記第2シリコン層を用いて形成
する工程の前に、前記第1構造体および前記第1電極を覆う第1酸化膜を形成する工程と
、
前記第1酸化膜で覆われた前記第1構造体を覆う第2酸化膜と、前記トランジスターを
構成するゲート絶縁膜とを、熱酸化で形成する工程と、
を含み、
前記犠牲層は、前記第1酸化膜および前記第2酸化膜で形成され、
前記第2構造体と前記第2電極と前記ゲート電極とを前記第2シリコン層を用いて形成
する工程において、前記第2酸化膜の上方に前記第2構造体を形成し、前記ゲート絶縁膜
の上方に前記ゲート電極を形成する、
電子装置の製造方法。 A method of manufacturing an electronic device having a MEMS vibrator and a circuit unit formed above a substrate,
Forming a first structure constituting the MEMS vibrator and a first electrode of a capacitor constituting the circuit unit using a first silicon layer;
Forming a sacrificial layer covering the first structure;
Forming a second structure constituting the MEMS vibrator, a second electrode of the capacitor constituting the circuit unit, and a gate electrode of a transistor constituting the circuit unit using a second silicon layer; When,
Removing the sacrificial layer to form a gap between the first structure and the second structure;
Forming the second structure, the second electrode, and the gate electrode using the second silicon layer
Forming a first oxide film covering the first structure and the first electrode before the step of performing
,
A second oxide film covering the first structure covered with the first oxide film, and the transistor
Forming a gate insulating film to be formed by thermal oxidation;
Including
The sacrificial layer is formed of the first oxide film and the second oxide film,
Forming the second structure, the second electrode, and the gate electrode using the second silicon layer
Forming the second structure over the second oxide film, and forming the gate insulating film
Forming the gate electrode above
A method for manufacturing an electronic device.
て、
前記MEMS振動子を構成する第1構造体と、前記回路部を構成するキャパシターの第
1電極とを、第1シリコン層を用いて形成する工程と、
前記第1構造体を覆う犠牲層を形成する工程と、
前記MEMS振動子を構成する第2構造体と、前記回路部を構成する前記キャパシター
の第2電極と、前記回路部を構成するトランジスターのゲート電極とを、第2シリコン層
を用いて形成する工程と、
前記犠牲層を除去して前記第1構造体と前記第2構造体との間に空隙を形成する工程と
前記第2構造体と前記第2電極と前記ゲート電極とを前記第2シリコン層を用いて形成
する工程の前に、前記第1構造体および前記第1電極を覆う第1酸化膜を形成する工程と
、
前記第1構造体を覆う前記第1酸化膜を除去する工程と、
前記第1酸化膜が除去された前記第1構造体を覆う第2酸化膜と、前記トランジスター
を構成するゲート絶縁膜とを、熱酸化で形成する工程と、
を含み、
前記犠牲層は、前記第2酸化膜で形成され、
前記第2構造体と前記第2電極と前記ゲート電極とを前記第2シリコン層を用いて形成
する工程において、前記第2酸化膜の上方に前記第2構造体を形成し、前記ゲート絶縁膜
の上方に前記ゲート電極を形成する、電子装置の製造方法。 A method of manufacturing an electronic device having a MEMS vibrator and a circuit unit formed above a substrate,
Forming a first structure constituting the MEMS vibrator and a first electrode of a capacitor constituting the circuit unit using a first silicon layer;
Forming a sacrificial layer covering the first structure;
Forming a second structure constituting the MEMS vibrator, a second electrode of the capacitor constituting the circuit unit, and a gate electrode of a transistor constituting the circuit unit using a second silicon layer; When,
Removing the sacrificial layer to form a gap between the first structure and the second structure;
Forming the second structure, the second electrode, and the gate electrode using the second silicon layer
Forming a first oxide film covering the first structure and the first electrode before the step of performing
,
Removing the first oxide film covering the first structure;
A second oxide film covering the first structure from which the first oxide film has been removed; and the transistor
A step of forming a gate insulating film that constitutes by thermal oxidation;
Including
The sacrificial layer is formed of the second oxide film,
Forming the second structure, the second electrode, and the gate electrode using the second silicon layer
Forming the second structure over the second oxide film, and forming the gate insulating film
A method of manufacturing an electronic device , wherein the gate electrode is formed above the substrate .
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