TWI233422B - Micromachine and method of producing the same - Google Patents

Description

1233422 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於微型機器及其製造方法，特別係關於以經 由空間部橫跨輸出電極上方之方式設有振動器電極之微型 機器及其製造方法。 【先前技術】 隨著基板上之微細加工技術之進展，在珍基板、玻璃基 板等基板上形成微細構造體與控制其驅動之電極及半導體 積體電路等之微型機器技術頗受注目。 其中之一，如下列非專利文獻l(C.T.C.Nguyen， ,f Micro mechanical components for miniaturized lowpower communications (invited plenary)/1 proceedings, 1999 IEEE MTT-S International Microwave Symposium RF MEMS Workshop, June 18，1999，pp· 48-77·)所示，有利用作為無 線通訊用之高頻濾波器之提案之微小振動器存在。如圖14 所示，微小振動器100係在設於基板101上之輸出電極102a 上方，介著空間部A而配置有振動器電極103。此振動器電 極103之一端部係連接於以與輸出電極102a同一導電層構 成之輸入電極102b，當特定頻率電壓施加至輸入電極102b 時，在輸出電極l〇2a上，介著空間部A而設於輸出電極102a 上之振動器電極103之樑（振動部）103a會以固有振動頻率 振動，使輸出電極102a與樑（振動部）103a間之空間部A所構 成之電容器之電容發生變化，使其從輸出電極102a輸出。 此種構成之微小振動器100所構成之高頻濾波器與利用表

88466.DOC 1233422 面聲波（SAW)或薄膜聲波（FBAR)之高頻濾波器相比，可實 現較高之Q值。

此種之微小振動器係利用下列方式製造。首先，如圖“A 所示，在表面覆蓋有絕緣膜之基板101上形成由多晶矽構成 之輸出電極102a、輸入電極l〇2b及支持電極1〇2c。此等電 極102a〜l〇2c係在夾著輸出電極102a之兩側配置輸入電極 l〇2b與支持電極i〇2c。接著，以覆蓋此等電極1〇2&〜1〇2^ 之狀態在基板101上形成由氧化矽構成之犧牲層1〇5。 其次，如圖15B所示，在犧牲層1〇5形成到達輸入電極 102b與支持電極102c之連接孔1〇5b、1〇5c。其後，在包含 此等連接孔105b、105c内之犧牲層105上形成多晶矽層1〇6。 其次，如圖15C所示，利用圖案蝕刻此多晶矽層1〇6，形 成通過輸出電極l〇2a上之帶狀振動器電極1〇3。此時，為了' 防止由多晶矽構成之輸入電極1〇几與支持電極i〇k被蝕刻 ，以疋全覆蓋連接孔l〇5b、l〇5c之方式施行多晶矽層1〇6 之圖案Ί虫刻。 經過以上工序後，選擇性除去犧牲層1〇5，藉此，如前 面圖14所示’在輸出電極1〇2a與振動器電極〖ο]之間形成空 間部A而完成微小振動器1 〇〇。 圖16係表示上述構成之微小振動器1〇〇之樑（振動部） 咖之長度（樑長）L與固有振動頻率之關係圖。如該圖所示 、依據下式（1)之理論上之固有振動頻率（丁h⑺ry)係與（1/L2) 成正比。目此，為了達成高頻化，有必要縮小樑長L。

88466.DOC (1)1233422 fR ^ 0 161^ [ek

P h :膜厚 E :楊氏係數 κ :電磁耦合率 P :膜密度

然而、’在上述微小振動^⑼中，由於以跨 102a《万式設置空間部A及振動器電極⑺ 去^ I L縮短至比輸出電極102a之線寬更短。 …去將樑長 又’為了達成高頻化而欲使樑長⑽細 1，之線寬也有必要微細化，故輸出電一 極103間之電容會變小，而使輸出降低。以上之現 長L(微細化限制高頻化的達成之重要原因。 衣 :本發明之目的在於提供具有可藉由樑長之微細化 進一步達成高頻化之振動器電極之微型機器及 【發明内容】 ”匕万凌。 為達成此種目的’本發明之微型機器係具備振動哭電極 者，其係在基板上具備形成有圖案之輸出電極，且於基板 上形成有具備以該輸出電極為底部之孔圖案之層間絕緣膜 。又’在此層間絕緣膜上，以孔圖案内為空間部而利用橫 跨其上部方式設有帶狀之振動器電極。而，尤其本發明之 第一微型機器之特徵係在於其振動器電極係沿著孔圖案之 側壁而在該孔圖案側設成凹狀。

88466.DOC 1233422 在此種構成之第一微型機器中，橫跨孔圖案上之振動器 電極邵分為孩振動器電極之操（以下稱振動部）。因此，不 必依存於輸出電極之寬度而可依據孔圖案之大小設定振動 邵《長度（即樑長），獲得具有短於輸出電極寬度之振動部 <振動益電極。而且’此振動器電極不僅其下面為層間絕 緣膜疋上面所支持，且呈現構成振動部側面之部分受到孔 圖案之側壁部分支持之狀態。因此，可使振動器電極確實 地支持於層間絕緣膜，並可僅使振動部發揮振動作用。又 ，因振動邵之長度可縮短相當於沿著孔圖案之側壁配 振：器電極之膜厚部份，故實質的振動部之長度係短於孔 圖案之開口徑。 、孔 此外纟其，本發H微型機器之特徵在 孔圖案兩側之振動器電極之兩端部分係夾持於層間努2 與設在其上部之絕緣膜之間。 、，彖膜

在此種構成之第二微型機器中，如同第—微型機 棱跨孔圖案上之振動器電極部分為該振動器電極“ 丄因此，可獲得具有短讀出電極寬度之振動部之= 廷極。而且，此振動器電極之孔圖案兩側，即振動^動。。 側部分係夾持於層間絕緣膜與設在其上部之絕緣膜之=兩 因此’可使其確實受到層間絕賴與絕賴的 I 夠僅使振動部發揮振動作用。 、而旎 、又’本發明也係、有_上述構成之第—微型機器 方法及第二微型機器之製造方法。 α 氣迨 【實施方式】

88466.DOC -9- 1233422 +以下依據圖式詳細說明本發明之實施形態。又，在各 ，y〜中依序說明適合於高頻濾波器之微小振動器之 微型機器之構成及其製造方法。 <第一實施形態> 圖係第見施开〉怨之微型機器之剖面圖，圖1 B係第一 貫施形態之微型機器之平面圖。又，圖1A係相當於圖⑺之 X - X ’剖面。 此等圖所示之微型機器丨係形成於以絕緣膜4覆蓋半導 月豆基板3足表面所構成之基板5上。在此基板5上圖案形成有 輸出電極7。此輸出電極7係由微型機器}之構成部引出而配 線於基板5上。 “又，在基板5上，以覆蓋輸出電極7之狀態設有層間絕緣 膜9此層間、纟巴緣膜9雖最好以埋入輸出電極7之狀態而形 成表面平坦狀’但並不限定於此種形狀，也可構成利用具 有符合輸出電極7之配置之凸部之表面形狀而覆蓋該輸出 電極7者。 在此種層間絕緣膜9中，設有到達輸出電極7之孔圖案9a 。此孔圖案9a並不由輸出電極7突*，而係僅配置於輸出電 極7上。但此孔圖案％之開口徑乙係決定此微型機器1之振 動頻率《因素足一 ’因此，此孔圖案係根據微型機器^ 所構成之高頻濾波器所需之頻率所規定之肖口徑"口以形 成。 又，在層間絕緣膜9上，以孔圖案9a作為空間部a而利用 橫過其上部之方式設有帶狀之振動器電極u，重疊配置於

88466.DOC -10- 1233422 二門碍A上，即重疊配置於孔圖案9&之部分為振動部（樑）

Ua。因此，孔圖案9a之開口徑L為此微型機器丨之振動部 (樑）1U之樑長L。此振動器電極"之振動部lu係沿著孔圖 案9a之側壁在孔圖㈣側設成凹狀。@，在振動器電極u <孔圖案9a側呈現凹狀之部分（振動部lu之中央部分）之 :面如圖1A所示，最好設成比層間絕緣膜9之表面低約任 思值d(例如d=〇.2 μηι)。 又，在層間絕緣膜9上，設有連接於振動器電如之配線 U。又，配線15也可形成於與振動器電極丨丨同一層。 其次，利用圖2Α至圖2D及圖3Α至圖3C之剖面工序圖詳 細說明上述第一實施形態之微型機器之製造方法之—例。 首先，如圖2Α所示，形成以絕緣膜4覆蓋單晶矽等之半 導體基板3之表面所構成之基板5。此絕緣膜4之最表面係以 利用對其後施行之犧牲層（例如氧切）之㈣除去具有触 刻耐性之材料所構成較為理想。因此，例如，介著緩和與 半導體基板3間之應力用之氧化矽膜钝，而形成依序疊層 具有上述蝕刻耐性之氮化矽膜仆所構成之絕緣膜私又，: 等氧化矽膜4a與氮化矽膜4b例如係以減壓cvd法所形成。 其次，如圖2B所示，在基板5上形成將第一導電層圖案 化而構成之輸出電極7。構成此輸出電極7之第_導電層例 如係含有磷(P)之多晶碎等梦層。又，第一導電層之圖‘及 以下所不《各構成部之圖案形成係以微影處理所形成之光 阻圖案為掩膜而利用蝕刻材料膜所施行。 其後’如圖2C所示，利用覆蓋輸出電極7之狀態以層間

88466.DOC -11- 1233422 絕緣膜9覆蓋基板5上。 、 f ’例如，最好以埋入輸出電極7 万式，以厚於輸出電極、 A就4 c 膜尽义膜厚將層間絕緣膜9形成 以板5上’使此層間絕緣膜 絕緣膜9係利用對其後施广、你 于卞一彳匕此滑間 研 丁 <犧牲層之蝕刻除去具有蝕刻 耐性<絕緣性材料所構成。 述犧牲層時，係开，成士 ^ 争，在例如以氧化矽形成上 =、·、夕 虱化矽構成之層間絕緣膜9。又，層 間％緣膜9並無必要以將輸 ^ ^ ^ ^ -X 于帮出私極7埋入成表面平坦狀之方 式开7成，也可具有符合輸 蓋該輸出電極7之方式以 …《表面形狀而以覆 /成。又，由氮化矽構成之層間絕緣 膜9例如係利用減壓CVD法形成。 接著’在此層間絕緣膜9’形成到達輸出電 =孔圖案Μ上所述，係以完全僅配置於輸出電極7 極^ 口形狀形成’因此，以孔圖案％之底部作為輸出電 接著’如圖2D所示，以犧牲層1〇覆蓋露出孔圖案9 邵足輸出電極7之表面。 一 9及輸出係利用可在層間絕緣膜 ^及褕出电極7中予以選擇性令. 成。此睡，m 、 除去&材科’例如氧化矽所構 ’，P ’ 〃由氮切構成之層間絕緣膜9為掩膜而 =構成之輸出電極7表面氧化，藉以利 = ，犧牲層_蓋輸出電極7之露出表面。且在此，重= :絕緣L成犧:層10時’犧牲層10之表面必須充分低於層 仍可唯抟，即在犧牲層10形成後，使孔圖案％部分 仍可維持凹狀。 丨刀 、工過以上工序〈後，如圖3A所示，利用覆蓋底部被犧牲

88466.DOC -12- 1233422 層10覆蓋之孔圖案9a之内壁之狀能名門 土 <狀心在間絕緣膜9上形成第 —導電層12。此第二導電層12係以利 ^ 、 對其後她伃之犧牲 層H)之触刻具有耐性之材料所構成。因此，在例如以氧化 硬形成犧牲層H)時，第二導電層12例如係由多W膜所構 成。又，在此第二導電層12中，係將該第二導電層η之膜 厚設定成使在孔圖案9a側呈凹狀之部分之表面低於層間絕 緣膜9之表面。 接著，如圖3B所示，利用將第二導電層12圖案化，在犧 牲層10及層間絕緣膜9上圖案形成振動器電極"。此振動器 電極11係橫過犧牲層1〇 ,而圖案形成露出孔圖案％之一部 分及形成於孔圖案9a内之犧牲層1〇之一部分之帶狀。此時 例如’如圖1B所不，也可使孔圖案9a由振動器電極丨1之 兩側露出。又，也可使孔圖案％及犧牲層1〇僅由振動器電 極11之寬度w方向（垂直於樑長L之方向）露出。 其次，如圖3C所示，在層間絕緣膜9上形成連接於振動 器電極11之配線1 5。形成此配線15時，例如，首先，在基 板5上之全面形成金（Au)之籽晶層（省略圖示）後，露出欲形 成配線之部分而形成覆蓋其他部分之光阻圖案（省略圖示） 。接著’利用電鍍法使電鍍層生長於光阻圖案之開口部内 之籽晶層上而形成配線15。配線15形成後，除去光阻圖案 ’再施行除去籽晶層用之全面姓刻。又，將此配線1 5構成 與振動器電極11之同一層時，無必要施行此工序。 經過以上工序之後，對配線1 5、振動器電極11、層間絕 緣膜9及輸出電極7選擇性蝕刻除去犧牲層丨〇。此時，利用

88466.DOC -13- 1233422 緩衝氫氟酸施行濕式蝕刻，確實地除去振動器電極11下之 氧化矽構成之犧牲層1 0。 因此，如圖1A及圖1 B所示，可在振動器電極11下部形成 除去犧牲層所構成之空間部A，並使孔圖案9a之底部之輸 出電極7露出。而，以孔圖案9a内作為空間部A，利用橫過 其上部之方式獲得在層間絕緣膜9上設有帶狀振動器電極 Η所構成之微型機器1。 在以上說明之構成之第一實施形態之微型機器丨中，以 形成於層間絕緣膜9之孔圖案9a内作為空間部Α，利用橫過 其上邵之方式配置振動器電極丨丨。因此，施加特定頻率電 壓而使振動器電極U振動時，橫過孔圖案9a上之振動器電 極η部分會振動，此部分為振動㈤樑）Ua。從而，可利用 孔圖术9a芡大小，設疋振動部丨丨a之長度（樑長l)。 、因此’在利用跨過圖14所述之輸出電極咖而配置空間 部A及振動③電極1G3《以往之構成之微型機器中，無法使 振動器«103之樑長M、於輸出電極脑之最小加工尺 寸仁在圖1A及圖1B所示之本第—實施形態之微型機器工 中不必依存於輸出電極7之線寬而可將振動器電極Η之操 長L縮小至孔圖案9仏最小加工尺寸。因&，可進一步達 成樑長L之微細化及其所促成之高頻化。 人’、册振動器電㈣與輸出電極7間產生之電容，在以 •微土機益(參照圖14)與本第-實施形態之微型機 二較時’由於本第-實施形態之微型機器!之振動器 ”興輸出電極7之對向面積寬於樑長L，故較可增大對

88466.DOC -14- 1233422 電容。因此，即使以高頻化為目的而將樑長l微細化 時’仍可維持其輸出。 哭=其，在本第一實施形態之構成之微型機器丨中，振動 口口兒極ιι<兩端部，即支持振動部lla之根部分不僅全面地 固疋於層間絕緣膜9，且呈現振動部丨la之側面被孔圖案％ 〈側壁部分支持之狀態。因此，可使振動器電極11確實地 支持於層間屹緣膜9，並可僅使振動部丨丨a有效地發揮有助 於振動〈作用。此結果，施加特定頻率電壓而使振動器電 極11振動時，僅振動部（樑）Ha會參與振動而振動，因此， 固有振動頻率更接近於滿足上述之式（丨）之理論上之值（與 振動u卩之長度L之二次方成反比之值），由此也可證明欲透 過微細化達成高頻化極為容易。 再者’彳政型機器1振動器電極11之振動部1 la之長度可縮 短相當於沿著孔圖案9a之側壁配置之振動器電極丨1之膜厚 部丫刀’故貫質的振動部分之長度短於孔圖案9a之開口寬。 因此，高頻化之達成也極為容易。 圖4係表示各構成之微型機器中之固有振動頻率之樑長 L依存性之模擬結果之圖。如此圖所示，在第一實施形態 《微型機器中，固有振動頻率之樑長L依存性更接近於滿 足上述之式（1)之理論上之值（Theory)，確認透過微細化達 成高頻化極為容易。 對此’圖14所示之以往構造之微型機器，由於製造工序 上之關係’支持振動部（樑）l〇3a之根部分之前端形成有未 密貼於底層之簷部B，此簷部B對振動部（樑）l〇3a之振動會

88466.DOC -15- I233422 造成影響。 、因此，在樑長L被微細化之區域中，固有振動頻率低於 滿足上述之式（1)疋理論上之值，難以利用樑長匕之微細化 達成高頻化。 由以上之結果，可知使用本構成之微型機器丨，可實現q 值高，且頻帶更高之高頻滤波器。 尤其，將埋入輸出電極7之層間絕緣膜9之表面形成平坦 狀時，可將介著層間絕緣膜9而產生於輸出電極7與振動器 電極11之間之寄生電容（無助於振動之部分之電容}抑制^ 最小限度’因此’也可謀求在此微型機器—成之高頻遽波 器中之頻率之選擇性（透過特性）之提高。 又，在上述之第-實施形態中，如圖1β所示，雖以振動 器電極11之線寬W相同之情形加以說明 之形狀也可呈現線寬較大之部分設在配置於二 上<兩端邵之形狀，構成此形狀時，可使振動部（樑口h之 支持更為確實。 <第二實施形態> 圖5A係表示第二實施形態之微型機器之構成之剖面圖 ，圖5B係表示第二實施形態之微型機器之平面圖。又，圖 5八係相當於圖56之1义丨剖面圖。 回 此等圖所示之第二實施形態之微型機器2〇與在第—實 施形態中利用圖1A及圖1B所述之微型機器不同之處在於 振動器電極11·之構成，其他構成則相同。 ； 即，此等圖5A及圖5B所述之微型機器2〇之振動器電極 88466.DOC -16- 1233422 11係以形成於層間絕緣膜9之孔圖案9 a内為空間部a而以 填塞此空間部A之寬度W被設置，且具有到達空間部A之孔 部1 lb。而，在此種振動器電極11，中，與第一實施形態相 同之處在於：重疊配置於空間部A上，即重疊配置於孔圖 案9a之部分為振動部ua’。 在此’孔部11 b如圖所示’既可在振動器電極11，設置1處 ’也可在振動裔電極11’设置2處以上。但，孔部lb之開口 面積率（對孔圖案9a)及配置狀態（亦含個數）在將本第二實 施形態之微型機器20使用作為高頻濾波器時，應以可獲得 目的之頻帶之輸出之方式適宜地加以設定。 又，與第一貫施形態同樣地，此振動器電極1 1，之振動部 I la’係沿著孔圖案9a之側壁在孔圖案9a側設成凹狀。另外 ，在振動器電極11，之孔圖案9a側呈現凹狀之部分（振動部 II a’之中央部分）之表面最好設成比層間絕緣膜9之表面低 約任意值d。 在製造具有此種構成之振動器電極丨丨，之微型機器2〇時 ,係採用在第一實施形態之微型機器之製造方法中，於利 用圖3B施行振動器電極之圖案形成之工序中，覆蓋孔圖案 9a，並形成具有到達孔圖案％内之犧牲層1〇之孔部之振動 器電極，其次介由此孔部選擇性除去犧牲層1〇之方法。。 以上，在利用圖5A及圖5B所述之構成之第二實施形態之 微型機㈣中，振動器電極"’係以孔圖案％内為空間部A 而以填塞其上部〈方式被設置，並在振動器電極"，設有連 通万、工間# a之孔部1丨b。因此，施加特定頻率電壓而使振

88466.DOC ，17 - 1233422 動器電極11，振動時，填塞孔圖案9a之振動器電極丨丨，部分會 振動’此部分為振動器電極11，之樑（振動部）lla，。從而， 可利用孔圖案9a之大小，設定振動部Ua，之長度（樑長L)。 因此，與第一實施形態之微型機器同樣地，不必依存於輸 出電極7之線寬而可利用孔圖案9a之大小，設定樑長l。此 。果，可達成樑長L之微細化所促成之高頻化，並達成輸 出之維持。 尤其，本第二實施形態之微型機器2〇由於孔圖案％被振 動态包極11’所填塞，呈現樑（振動部口丨^全面地被支持固 定於層間絕緣膜9之狀態，且振動器電極11，之兩端部，即 支持樑（振動部）Ua，之根部分不僅全面地固定於層間絕緣 膜9且王現振動部丨丨a，之側面被孔圖案％之側壁部分支持 又狀怨。因此，與第一實施形態之微型機器相比，可使振 動益兒極11 f更確實地支持於層間絕緣膜9 ,可使固有振動 頻率更為上升。 <第三實施形態> 圖6係表不第三實施形態之微型機器之構成之剖面圖。 此圖所示之第三實施形態之微型機器30與在第一實施形態 中利用圖1A及圖1B所述之微型機器不同之處在於層間絕 緣膜3 1之構成，其他構成則相同。 、即’此微型機器30係利用第—層32與其上部之第二層33 、㈢構成以覆盍輸出電極7之狀態設於基板5上之層間絕 緣膜31。 /、中，第一層32具有埋入輸出電極7用之充分之膜厚。

88466.DOC -18- 1233422 此第一層32最好形成表面平坦狀，但並不限定於此種形狀 ，也可構成利用具有符合輸出電極7之配置之凸部之表面形 狀覆蓋該輸出電極7之構造。而，在此第一層32中，設有到 達輸出電極7之孔圖案32a。此孔圖案32a最好不由輸出電極 7突出，而係僅配置於輸出電極7上。但並不限定於此。 又，第一層33具有比第一層32充分薄之膜厚，在沿著第 一層32之孔圖案3仏之内壁將其覆蓋之狀態被設置於第一 層32上。又，第二層33之膜厚係設定為可保護第一層u， 且各等於或厚於配置在振動器電極1 1之下部之空間部A之 同度而，在此第二層33中，設有到達輸出電極7之孔圖案 33a。此孔圖案33以系形成於孔圖案32a之内側，並不由輸出 電極7上突出，而係僅配置於輸出電極7上，且被設成可防 止第一層32露出。又，輸出電極7上係被特定寬（長）之第二 層33部分所覆蓋。 而，設於此等第一層32及第二層33構成之層間絕緣膜31 之振動器電極11係介著第二層33而沿著第一層32之孔圖案 32a之側壁被配設，在孔圖案32a側被設成凹狀。又，振動 為電極11係以第二層33之孔圖案33a内作為空間部A，並以 橫過此空間部A之狀態被設置。因此，重疊配置於空間部A 上，即重疊配置於孔圖案33a之部分為振動部（樑）Ua。 在此，振動器電極11係也可沿著·第二層33之孔圖案33& 之側壁，在孔圖案33a側（即空間部A側）設成凹狀。此時， 振動器電極11係構成朝向輸出電極7側之2段式之凹狀。因 此，振動邵11 a之側面側呈現被支持成階梯狀之狀態。又，

88466.DOC -19- 1233422 振動邵11 a之中央部分之表面最好設成比層間絕緣膜3丨（第 —層33)之表面低約任意值d，此點與第一實施形態相同。 其次，利用圖7A至圖7D及圖8A至圖8〇之剖面工序圖詳 ’田說明上述第二貫施形態之微型機器之製造方法之一例。 首先，如圖7A所示，形成以絕緣膜4覆蓋半導體基板3所 構成之基板5，利用與第一實施形態中利用圖2八及圖⑼所 I同樣之方式知行在其上邵形成輸出電極7之工序。 其/入，如圖7B所示，在覆蓋輸出電極7之狀態，以層間 絕緣膜之第-層32覆蓋基板5上方。此時，最好以例如埋入 輸出私極7之方式，以厚於輸出電極7膜厚之膜厚將第一層 32形成在基板5上’使此第一層”之表面保持平坦化。此第 「層32例如係用氧切形成，，在此第-層3卿 達輸出電極7之孔圖案32a。 接著’如圖7C所示’在覆蓋第一層32之孔圖案32a之内 壁之狀態下’形成膜厚比第-層32充分薄之第二層33。此 弟二層33係利用對其後施行之犧牲層之㈣除去具有 耐性之絕緣性材料所構成。此時，在例如以氧 i 述犧牲層時^形成由氮切構成之第二層〜成上 而，在此第二層33形成到達輸出電極7之孔圖案33 孔圖案3 3 a如上所述，供 士入 、 “ 70王僅配置於輸出電極7上 > 戸气 口形狀形成，因此，以孔圖安u 、、 上艾開 孔圖衣33a足底部作為輸出 經過以上工序之後，4国^ ^ ^ 7 〇 口圖7D所π，以犧牲層1〇嘗 孔圖案33a之底部之輸出雷 现露出 询私極7乏表面。此犧牲 可在第二層33及輸出兩iT 0係利用 屯極7中予以選擇性除去之材料’例如

88466.DOC -20- 1233422 氧化矽所構成。此時，犧牲層10係利用在第一實施形態中 圖2D所述同樣方式形成。且在此，重要的是：在形成犧牲 層1〇時，犧牲層10之表面必須與第二層33之表面保持同程 度或充分低之狀態。 其後，利用在第一實施形態中圖3A至圖3C所述同樣方式 施行圖8A至圖8C所示之工序。但，在圖8C所示之工序中\ 除去犧牲層10時，可在配線15、振動器電極u、第二層^ 及輸出電極7中選擇性蝕刻除去犧牲層丨〇。 由以上，如圖6所示，可在振動器電極丨丨下部形成除去犧 牲層所構成之空間部A，並使孔圖案33a之底部之輸出電極 7露出。*，以孔圖案33a内作為空間部A，利用橫過：」 邵之方式獲得在第：層33上設有帶狀振動器電極構 之微型機器30。 取 在以上說明之第三實施形態之微型機器3〇中，以孔圖案 33a内作為空間部A，利用橫過其上部之方式配置振動哭電 =，且呈現振動器電極u之樑（振動部）lu之側面被孔二 末32a、33a<側壁部分支持之狀態。因此，與 態之微型機器同樣地，可實現Q ^ 遽波器。 Q值…頻帶更高之高頻 <第四實施形態> 表示第四實施形態之微型機器之構成之剖面圖 ’圖叩係表示第四實施形態之微型機器之平面圖。 9A係相當於圖9B之X-X’剖面圖。 回 此等圖所示之第四實施形態之 w』機咨40與在第一實

88466.DOC -21 - 1233422 施形態中利用圖1A及圖1B所述之微型機器不同之處在 則出電極7’係構成作為溝配線之點上，其他構成則相同。 即’此等圖9A及圖9B所述之微型機器40之輸出電極7，係 在形成於廣間絕緣膜9,之孔圖案9a,内被設置作為溝配線， 主現輸出電極7,之上面全面由層間絕緣膜9,露出之狀態。因 此’形成於層間絕緣膜9,之孔圖案9&，係形成作為由輸出電 極7被引出之配線部分也露出之溝配線圖案。 其次，利用圖10A至圖l〇D及圖丨丨之剖面工序圖詳細說明 上述第四實施形態之微型機器之製造方法之一例。 、成:先’如圖1〇A所示’利用與在第-實施形態中圖2A所 込同樣义万式施行形成以絕緣膜4覆蓋半導體基板3所構成 之基板5以前之工序。 /、/人，如圖10B所示，在基板5上形成層間絕緣膜9,，在 此層間絕緣膜9形成料基板5 (絕緣膜4)之溝配 圖案9af。 其後’如圖l〇C所示，在$ R安〇 , 一 π丄、土人 在孔圖案9a内形成輸出電極7，。 在此’例如以埋入孔圖 口衣9a内万式在層間絕緣膜9,上形成 構成輸出電極7’之第一導

臂（夕日田矽層），接耆，利用CMP 幵磨除去層間絕緣膜9,上 , 上又罘—導電層，然後，蝕刻孔圖 案9a’内之第一導電芦， Μ 磁户》 曰精^利用比層間絕緣膜9,充分薄之 ^ 日構成 < 輸出電極7*。 接著’如圖10D所示，在銓 & 輸出电極7,之露出表面上選擇性 7犧牲層1 0。此工序係 少鬥详、二、 」用在弟一貫施形態中圖2D所示 之同樣万式施行。而，Α 、 <工序係利用在第一實施形態

88466.DOC 22 - 1233422 中圖3A至圖3C所tf之同樣方式施行，而獲得利用圖9A與圖 9B所述之構成之微型機器4〇。 即使在以上說明之第四實施形態之微型機器4〇中，也以 孔圖案9a内作為空間邵a，利用橫過其上部之方式配置振 動器電極11，且呈現振動器電極u之樑（振動部）Ua之側面 被孔圖案9a，之側壁部分支持之狀態。因此，與第一實施形 怨之彳政型機為同樣地，可實現Q值高，且頻帶更高之高頻 滤波器。 <第五實施形態> 圖11係表示第五實施形態之微型機器之構成之剖面圖。 此圖所示之第五實施形態之微型機器50與在第一實施形態 中利用圖1A及圖1B所述之微型機器不同之處在於以覆蓋 振動器電極11之狀態在層間絕緣膜9上設置絕緣膜51之點 上，其他構成則相同。 即，在此微型機器50中，支持於層間絕緣膜9上之振動 器電極11部分，即振動器電極丨丨之振動部Ua之兩側部分係 被夾持於層間絕緣膜9與設在其上部之絕緣膜51之間。又， 配線15也被夾持於層間絕緣膜9與絕緣膜51之間。 在此，以層間絕緣膜9之孔圖案％為第一孔圖案％時，疊 層於層間絕緣膜9上之絕緣膜51在與該具有第一孔圖案9& 大致相同位置具有大略同一形狀之第二孔圖案51&。又，此 第二孔圖案51&只要不妨礙振動器電極11之振動部1U之振 動之大小即可。 其次’利用圖12A至圖12B之剖面工彳圖詳細說明上述第

88466.DOC -23- 1233422 五實施形態之微型機器之製造方法之一例。 首先，利用與第一實施形態中利用圖2A至圖2D及圖3A 至圖3C所述同樣之步驟施行在層間絕緣膜9上形成振動器 電極11及配線1 5以前之工序。 其後，在除去犧牲層10之前，如圖12A所示，以覆蓋振 動备電極11及配線15之狀態，在層間絕緣膜9上形成絕緣膜 51。此絕緣膜51係利用對其後施行之犧牲層1〇之蝕刻除去 具有蝕刻耐性之絕緣性材料所構成。在此，係形成由氮化 矽構成之絕緣膜5 1。 其次，如12B圖所示，重鲞於層間絕緣膜9之第一孔圖案 9a’在絕緣膜51形成第二孔圖案5U。其後，在振動器電極 11、層間絕緣膜9、輸出電極7及絕緣膜51中選擇性蝕刻除 去犧牲層10。此時，利用緩衝氫氟酸施行濕式蝕刻，確實 地除去振動器電極丨丨下之氧化矽構成之犧牲層1 〇。 因此’如圖11所示，可在振動器電極11τ部形成除去犧 :層所構成之空間部A，並使第一孔圖案％之底部之輸出 電極7露出。而’以第—孔圖案_作為空間部A，利用橫 過其上部之方式獲得在層間絕緣膜9上設有帶狀振動器電 極11所構成之微型機器5〇。 卩使在以上說明《第五實施形態之微型機器财，也以 孔内作為空間部A，湘填塞其上部纟方式配置振 、私極11 王現振動⑤電極i i之樑（振動部）n a之側面 '、一圖衣9a〈側壁部分支持之狀態。而且，振動器電極u ' 部11 a之兩側部分係被夾持於層間絕緣膜9與設在其

88466.DOC -24- 1233422 上部之絕緣膜5 1之間，因此，與第— ^ ^ 1 Γ i t I 、 貫犯开九怒相比，可更 確貫地支持振動器電極卜故盥 比，矸#垃〜L — 貫她形悲之微型機器相 比了更確貫地貫現Q值高，且頻鹛、、 <第六實施形態〉 一更…頻遽波器。 圖13係表示第六實施形態之微型 。此圖所示之第六實施形態之 〈剖面圖 ^ X ^ 土機态60係利用圖11所說 《弟五貫施形態之微型機器之變形例。本第 ” 之微型機器6〇與利用圖u所說明之微刑機 只〜 振動器電極61之構成上，其他構成則_° 極7側而土機益6〇中，振動器電極61並無朝向輸出電 ^而構成凹部之部分，連其振動部仏也以平坦之形狀 ::門：’振動器電極61之振動部…之兩侧部分係 ==緣膜9與設在其上部之絕緣膜51之間。又，配線Μ 也被夾持於層間絕緣膜9與絕緣膜51之間。 ^製造具有此種構成之振動器電極Μ之微型機器㈣ 用利用在第-實施形態之微型機器之製造方法中， 圖::述之犧牲層_成工序形成與孔圖案樣:度 之犧牲層H)，然後施行與第五實施形態同樣之步驟之方法。 利用圖13所說明之構成之第六實施形態之微型 機:二〇中’以孔圖案9a内作為空間部A，利用橫過其上部 U式配置振動器電極61。因此，與第—實施形態同樣地 ’犯加特足頻率電壓而使振動器電極61振動時，橫過孔圖 案％上之振動器電極61部分會振動，此部分為振動器電極 &振動部6UM足而’可利用孔圖案％之大小，設定振動

88466.DOC -25- 1233422 部61a之長度（樑長L)。 因此，如同第一實施形態所述，可達成樑長[之微細化 及其所促成之高頻化’ i即使以高頻化為目的而將揉長匕 微細化時，仍可維持其輸出。 尤其，在本第六實施形態之構成之微型機器6〇中，與第 五實施形態同樣地，利用將振動器電極61之兩端部，即支 持振動部61a之根部分夾持於層間絕緣膜9與設於其上部之 絕緣膜51之間時，可利用層間絕緣膜9與絕緣膜5丨確實地支 持振動器電極6；1，並可僅使振動部有效地發揮有助於振動 〈作用。此結果’施加特定頻率電壓而使振動器電極川辰 動時，僅振動部（樑）61 a會參與振動而振動，因此，固有振 動頻率更接近於滿足上述之式⑴之理論上之值(與振動部 〈長度L(二次方成反比之值），由此也可獲悉欲透過微細 化達成高頻化極為容易。 。。在此：前述之圖4中也同時顯示第六實施形態之微型機 ⑽中之固有振動頻率之樑長L依存性之模擬結果。如此 圖所示，在第六實施形態之微型機器6〇中，固有振動與率 《揉長[依存性更接近㈣足上述之式⑴之理論上之值 (Theory)，確認透過微細化達成高頻化極為容易。 又，在上述第六實施形態中，振動器電極6丨也可構成在 其兩端邵設有線寬較大之部分之形狀，藉此可確實 動部（樑）61 a，並使固有振動頻率進一步提高。 又，上述第三-第六實施形態也可與第二實施形態組合， 用各振動态％極填基孔圖案，如此，除了各第三·第六實

88466.DOC -26- 1233422 可使振動器電極之 施形態之效果外， 有振動頻率之提高 支持更確實而謀求 固 依據以上說明之本發明之微型機器及其製造方法 振動器電極之振動部長（樑長）短於輸出電極之寬，且可對 振動部長增大輸出電極與振動器電極間之電容，並使對層 間絕緣膜之振動器電極之支持更為確實，因此，不僅“ 成樑長之微細化’且可使固有振動頻率接秘理論值，枚 容易達成高頻化，其結果可實現〇值高且頻帶更高之高頻 濾波器。 【圖式簡單說明】 圖1A及圖1B係第一實施形態之微型機器之剖面圖及肀 面圖。 圖2A至圖2D係第一實施形態之製造方法之剖面工房圖 (其 1)。 圖3A至圖3C係第一實施形態之製造方法之剖面工序圖 (其 2)。 圖4係表示對樑長l之固有振動頻率之模擬結果之曲線 圖。 圖5A及圖5B係第二實施形態之微型機器之剖面圖及年 面圖。 圖6係第三實施形態之微型機器之剖面圖。 圖7A至圖7D係第三實施形態之製造方法之剖面工序_ (其 1)。 圖8A至圖8C係第三實施形態之製造方法之剖面工序_ 88466.DOC -27- 1233422 (其 2)。 圖9A及圖9B係第四實施形態之微型機器之剖面圖及平 面圖。 圖10A至圖10D係第四實施形態之製造方法之剖面工序 圖。 圖11係第五實施形態之微型機器之剖面圖。 圖12A及圖12B係第五實施形態之製造方法之剖面工序 圖。 圖13係第六實施形態之微型機器之剖面圖。 圖14係以往之微型機器（微小振動器）之構成之圖。 圖15A至圖15C係以往之製造方法之剖面工序圖。 圖1 6係說明以往之微型機器之問題之曲線圖。 【圖式代表符號說明】 1 微型機器 3 半導體基板 4 絕緣膜 4a 氧化矽膜 4b 氮化矽膜 5 基板 7 輸出電極 9 層間絕緣膜 9丨 層間絕緣膜 9a 孔圖案 9a， 孔圖案 88466.DOC - 28 - 1233422 10 犧牲層 11 振動器電極 11， 振動器電極 11a 振動部（樑） lib 孑L部 12 第二導電層 15 配線 20 微型機器 30 微型機器 31 層間絕緣膜 32 第一層 33 第二層 33a 孔圖案 40 微型機器 50 微型機器 51 絕緣膜 51a 第二孔圖案 60 微型機器 61 振動器電極 61a 振動部 100 微小振動器 101 基板 102a 輸出電極 102b 輸入電極 88466.DOC -29- 1233422 102b 輸入電極 102c 支持電極 103 帶狀振動器電極 103a 樑（振動部） 105 犧牲層 105b 、 105c 連接孔 106 多晶矽層 A 空間部 -30-

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Claims (1)

1233422 拾、申請專利範圍： 1. 一種微型機器，其係包含： 輸出電極，其係圖案形成於基板上者； 層間絕緣膜，其係以覆蓋前述基板之狀態而設，且包 含以前述輸出電極為底部之孔圖案者；及 帶狀振動器電極，其係以前述孔圖案内為空間部而利 用橫跨其上部方式設於前述層間絕緣膜上者；其特徵在 於： 前述振動器電極係沿著前述孔圖案之側壁而在該孔 圖案側設成凹狀者。 2. 如申請專利範圍第1項之微型機器，其中 前述振動器電極於前述孔圖案側形成凹狀部分之表 面係設成低於前述層間絕緣膜之表面者。 3. 如申請專利範圍第1項之微型機器，其中 位於前述孔圖案兩側之前述振動器電極之兩端部分 係夹持於前述層間絕緣膜與設在該層間絕緣膜上之絕緣 膜之間者。 4. 如申請專利範圍第1項之微型機器，其中 前述振動器電極係以填塞前述孔圖案之狀態予以設 置，並包含連通於該孔圖案内之空間部之孔部者。 5. 如申請專利範圍第1項之微型機器，其中 前述輸出電極係埋入前述層間絕緣膜者。 6. —種微型機器，其係包含： 輸出電極，其係圖案形成於基板上者； 88466.DOC 1233422 八層間絕緣膜，其係以覆蓋前述基板之狀態而設，且包 含乂七逑輸出電極為底部之孔圖案者；及 y狀振動器電極，其係以前述孔圖案内為空間部而利 用袷跨其上邵方式設於前述層間絕緣膜上者；其特徵在 1万；前述孔圖案兩側之前述振動器電極之兩端部分 係夾持於則述層間絕緣膜與設在該層間絕緣膜上之絕緣 膜之間者。 如申請專利範圍第6項之微型機器，其中 則述振動器電極係以填塞前述孔圖案之狀態予以設 置’並包含連通於該孔圖案内之空間部之孔部者。 9. 如申請專利範圍第6項之微型機器，其中 則迟輸出私極係埋入前述層間絕緣膜者。 一^型_之製造方法，其特徵在於執行下列各工序： 、十二一工序:其係在基板上圖案形成輸*電極，並在前 絕緣膜者； 紅㈣之孔圖案之層間 絕二其係在!述孔圖案之底部以低於前述層間 p ^表面*度形成犧牲層’利用該犧牲層覆 现=孔圖术又甩邵之輸出電極表面者； 弟二工序’其係以露出前述犧牲層之—部分之狀賤， 在則述犧牲層及前述層卩$ ^ 上之帶狀据叙〜 膜上圖案形成橫該犧牲層 ，孔Η安倒r:%亟’使其沿著前述孔圖案之内壁而在 这孔圖案側形成凹狀者；及 88466.DOC 1233422 第四工序，其係藉由選擇性除去前述孔圖案内之犧牲 層，在前述輸出電極與前述振動器電極之間設置空間部 者。 ίο. —種微型機器之製造方法，其特徵在於執行下列各工序： 第一工序，其係在基板上圖案形成輸出電極，並在前 述基板上形成包含以該輸出電極為底部之第一孔圖案之 層間絕緣膜者； 第二工序，其係以犧牲層覆蓋前述第一孔圖案底部之 輸出電極之表面者； 第三工序，其係以露出前述犧牲層之一部分之狀態在 前述犧牲層及前述層間絕緣膜上圖案形成橫跨該犧牲層 上之帶狀振動器電極者； 第四工序，其係以覆蓋前述振動器電極之狀態在前述 層間絕緣膜上形成絕緣膜，在該絕緣膜形成露出前述振 動器電極及前述犧牲層之第二孔圖案者；及 第五工序，其係利用經由前述第二孔圖案而選擇性除 去前述第一孔圖案内之犧牲層，在前述輸出電極與前述 振動器電極之間設置空間部者。 88466.DOC