JP6269113B2 - Mems素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1(A)は、本発明の一態様に係るMEMS素子を示す平面図であり、図1(B)は、図1(A)に示すA−A'線に沿った断面図である。図2〜図4は、図1(B)に示すMEMS素子の製造方法を説明するための断面図である。
第1の窒化シリコン膜14上に第1の導電膜を成膜し、第1の導電膜をパターニングすることにより、第1の導電膜からなる第1の電極15a及び第2の電極15bを第1の窒化シリコン膜14上に形成する。なお、第1の導電膜は、例えば多結晶質シリコン膜、非晶質シリコン膜または単結晶シリコン膜のいずれかである。次いで、第1の窒化シリコン膜14、第1及び第2の電極15a,15b上にギャップ用絶縁膜16を成膜し、ギャップ用絶縁膜16をパターニングする。次いで、ギャップ用絶縁膜16を含む全面上に第2の導電膜を成膜し、第2の導電膜をパターニングすることにより、第2の導電膜からなる可動電極15cをギャップ用絶縁膜16上に形成する。なお、第2の導電膜は、例えば多結晶質シリコン膜、非晶質シリコン膜または単結晶シリコン膜のいずれかである。この可動電極15cは第1の電極15aに電気的に接続される。このようにして第1の電極15a、第2の電極15b及び可動電極15cを有するMEMS部15が第1の窒化シリコン膜14上に形成される(図1(A)参照)。
次いで、第3〜第6の接続孔41a,42a,43a,44a内及び第1の層間絶縁膜37上に第3の導電膜を成膜し、第1の層間絶縁膜37上に存在する第3の導電膜をCMPまたはエッチバックにより除去する。これにより、第3の接続孔41a内には第1の導電プラグ41が埋め込まれ、第4の接続孔42a内には第2の導電プラグ42が埋め込まれ、第5の接続孔43a内には第3の導電プラグ43が埋め込まれ、第6の接続孔44a内には第4の導電プラグ44が埋め込まれる。その結果、第1の導電プラグ41は第1の接続孔21内に位置するシリコン膜(電極ポスト)18に電気的に接続され、第2の導電プラグ42は第2の接続孔22内に位置するシリコン膜(電極ポスト)18に電気的に接続され、第3の導電プラグ43はソース拡散層34に電気的に接続され、第4の導電プラグ44はドレイン拡散層35に電気的に接続される。
本実施の形態の効果を明確にするために比較例について説明する。
図5(A)は、比較例に係るMEMS素子を示す平面図であり、図5(B)は、図5(A)に示すB−B'線に沿った断面図及びC−C'線に沿った断面図である。図6及び図7は、図5(B)に示すMEMS素子の製造方法を説明するための断面図である。
図8(A)は、本発明の一態様に係るMEMS素子を示す平面図であり、図8(B)は、図8(A)に示すA−A'線に沿った断面図である。図8において、実施の形態1と同一部分には同一符号を付し、同一部分の説明は省略する。
また、本実施の形態では、第1及び第2の電極台74,75、第1及び第2のシリコン台72,73を配置することにより空間61の上方の天井部分のシリコン膜18を平らにすることができる。
Claims (11)
- 第1の窒化シリコン膜とシリコン膜によって覆われた空間に、第1及び第2の電極を有するMEMS部が配置されており、
前記シリコン膜は第1及び第2のリング状の孔を有し、
前記第1のリング状の孔の内側に位置する前記シリコン膜が前記第1の電極に電気的に接続されており、
前記第2のリング状の孔の内側に位置する前記シリコン膜が前記第2の電極に電気的に接続されており、
前記第1及び第2のリング状の孔それぞれが第2の窒化シリコン膜によって埋められていることを特徴とするMEMS素子。 - 請求項1において、
前記MEMS部は前記第1の窒化シリコン膜上に配置され、
前記シリコン膜は、前記MEMS部上方に配置され、且つ前記MEMS部の周囲に位置する前記第1の窒化シリコン膜に密着していることを特徴とするMEMS素子。 - 請求項1において、
前記第1の電極上に配置され、前記第1のリング状の孔の内側に位置する前記シリコン膜下に配置された第1の電極台と、
前記第2の電極上に配置され、前記第2のリング状の孔の内側に位置する前記シリコン膜下に配置された第2の電極台と、
前記第1の窒化シリコン膜上に密着されたシリコン台と、
を有し、
前記MEMS部は前記第1の窒化シリコン膜上に配置され、
前記シリコン台は前記MEMS部の周囲に位置し、
前記シリコン膜は、前記MEMS部上方に配置され、且つ前記シリコン台に密着していることを特徴とするMEMS素子。 - 請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記シリコン膜は第1の孔を有し、
前記第1の孔が金属膜によって埋められており、
前記金属膜、前記シリコン膜、前記第1及び第2の窒化シリコン膜によって気密構造が形成されていることを特徴とするMEMS素子。 - 請求項4において、
前記シリコン膜上に形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜に形成され、前記第1の孔上に位置する第2の孔と、
前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜と、
を有し、
前記第1及び第2の孔が前記金属膜によって埋められていることを特徴とするMEMS素子。 - 請求項4または5において、
前記第1の孔が前記MEMS部の可動電極の直上には配置されていないことを特徴とするMEMS素子。 - 請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記MEMS部は半導体基板上に配置されており、
前記半導体基板には集積回路が形成されていることを特徴とするMEMS素子。 - 第1の窒化シリコン膜上に第1及び第2の電極を有するMEMS部を形成し、
前記MEMS部を覆う犠牲層を前記第1の窒化シリコン膜上に形成し、
前記犠牲層に、前記第1の電極上に位置する第1の接続孔及び前記第2の電極上に位置する第2の接続孔を形成し、
前記犠牲層の周囲に位置する前記第1の窒化シリコン膜上に密着し、前記第1及び第2の接続孔内に形成され、前記犠牲層を覆うシリコン膜を形成し、
前記シリコン膜に第1のリング状の孔を形成することによって前記第1の接続孔内の前記シリコン膜を分離するとともに、前記シリコン膜に第2のリング状の孔を形成することによって前記第2の接続孔内の前記シリコン膜を分離し、
前記第1及び第2のリング状の孔を第2の窒化シリコン膜によって埋め込み、
前記シリコン膜に第1の孔を形成し、
前記第1の孔を通してウェットエッチング液を前記犠牲層に供給することによって前記犠牲層を除去することで、前記第1及び第2の窒化シリコン膜と前記シリコン膜によって覆われた空間にMEMS部が位置することを特徴とするMEMS素子の製造方法。 - 第1の窒化シリコン膜上に第1及び第2の電極を有するMEMS部を形成し、
前記MEMS部を覆う犠牲層を前記第1の窒化シリコン膜上に形成し、
前記犠牲層に、前記第1の電極上に位置する第1の接続孔及び前記第2の電極上に位置する第2の接続孔を形成し、
前記犠牲層の周囲に位置する前記第1の窒化シリコン膜上に密着し、前記第1及び第2の接続孔内に形成され、前記犠牲層を覆うシリコン膜を形成し、
前記シリコン膜に、第1のリング状の孔を形成することによって前記第1の接続孔内の前記シリコン膜を分離するとともに、前記シリコン膜に第2のリング状の孔を形成することによって前記第2の接続孔内の前記シリコン膜を分離し、且つ第1の孔を形成し、
前記第1の孔、前記第1及び第2のリング状の孔を第2の窒化シリコン膜によって埋め込み、
前記第1の孔に埋め込まれた前記第2の窒化シリコン膜を除去し、
前記第1の孔を通してウェットエッチング液を前記犠牲層に供給することによって前記犠牲層を除去することで、前記第1及び第2の窒化シリコン膜と前記シリコン膜によって覆われた空間にMEMS部が位置することを特徴とするMEMS素子の製造方法。 - 請求項8または9において、
前記MEMS部は可動電極を有し、
前記MEMS部を形成する際に、前記第1の窒化シリコン膜上に、第1及び第2の電極と前記第1及び第2の電極を囲む第1のシリコン台を形成した後に、前記第1の電極上に第1の電極台を形成するとともに前記第2の電極上に前記可動電極及び第2の電極台を形成するとともに前記第1のシリコン台上に第2のシリコン台を形成し、
前記MEMS部を覆う犠牲層を形成する際に、前記第1及び第2の電極台と前記第1及び第2のシリコン台を覆う前記犠牲層を前記第1の窒化シリコン膜上に形成し、
前記犠牲層に前記第1及び第2の接続孔を形成する際に、前記犠牲層に、前記第1の電極台上に位置する前記第1の接続孔、前記第2の電極台上に位置する前記第2の接続孔及び前記第2のシリコン台上に位置する溝を形成し、
前記シリコン膜を形成する際に、前記溝内に前記シリコン膜を形成し、
前記犠牲層を除去することで、前記空間にMEMS部、第1及び第2の電極台、第1及び第2のシリコン台が位置することを特徴とするMEMS素子の製造方法。 - 請求項8乃至10のいずれか一項において、
前記犠牲層を除去した後に、前記第1の孔に金属膜をスパッタリングにより埋め込むことで前記空間が封止されることを特徴とするMEMS素子の製造方法。
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