MEMS结构体、电子设备以及移动体 |
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| 申请号 | CN201510204540.6 | 申请日 | 2015-04-27 | 公开(公告)号 | CN105016290A | 公开(公告)日 | 2015-11-04 |
| 申请人 | 精工爱普生株式会社; | 发明人 | 稻叶正吾; 蝦名昭彦; 衣川拓也; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供MEMS结构体、 电子 设备以及移动体，能够提高设计 自由度 且能够降低可动 电极 相对于固定电极的粘连。本发明的MEMS结构体(1)具有： 基板 (2)；下部电极(51)，其配置在基板(2)的上方；上部电极(53)，其具有与下部电极(51)分离地相对配置的可动部(531)；以及凸部(541)，其从可动部(531)的与下部电极(51)相对的一侧的面突出，由与可动部(531)不同的材料构成。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种MEMS结构体，其特征在于，具有： |
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| 说明书全文 | MEMS结构体、电子设备以及移动体技术领域[0001] 本发明涉及MEMS结构体、电子设备以及移动体。 背景技术[0002] 使用MEMS(Micro Electro Mechanical System：微机电系统)技术制造的MEMS结构体(MEMS器件)被应用于具有可动部的各种结构体(例如振子、滤波器、传感器、马达等)。 [0003] 例如，专利文献1中记载的MEMS器件具有基板以及可动结构体，可动结构体具有与基板隔开间隔配置于基板的可动部、固定于基板的固定部以及连结可动部与固定部的支承梁。该MEMS器件能够基于基板与可动部之间的静电电容变化，计算作用于MEMS器件的加速度及角速度。 [0004] 在制造这样的MEMS器件时，例如，如专利文献1公开的那样，根据可动结构体的形状，在对SOI基板的一个硅层进行蚀刻后，对SOI基板的氧化硅膜(牺牲层)进行蚀刻，形成可动结构体。利用蚀刻去除这样的牺牲层，在使蚀刻后的冲洗液干燥时等，与基板之间形成有微小的间隙的可动结构体容易固着于(粘连于)基板。 [0005] 因此，在专利文献1中记载的MEMS器件中，在基板的靠可动结构体侧的面以及可动结构体的靠基板侧的面上，分别设有凸部。 [0006] 但是，在专利文献1中记载的MEMS器件中，用于降低粘连的凸部由与基板或可动结构体相同的材料(具体而言为硅)构成，因此，有时因设置凸部而产生意外的特性变化，存在设计自由度下降这样的问题。 [0007] 专利文献1：日本特开2012-135819号公报 发明内容[0009] 这样的目的，通过下述的本发明而达成。 [0010] [应用例1] [0011] 本发明的MEMS结构体的特征在于具有：基板；固定电极，其配置在所述基板上；可动电极，其具有与所述固定电极分离且与所述固定电极相对地配置的可动部；以及凸部，其从所述固定电极的与所述可动部相对的一侧的面以及所述可动部的与所述固定电极相对的一侧的面中的至少一个面突出，含有与所述固定电极或所述可动部不同的材料。 [0012] 根据这样的MEMS结构体，凸部由与固定电极或可动部不同的材料构成，因此，通过适当选择构成凸部的材料，能够调整特性。因此，即使在固定电极或可动部处设置凸部，也能够使得设置凸部所引起的特性变化成为期望的情况。由此，能够提高设计自由度且能够降低可动电极相对于固定电极的粘连。 [0013] [应用例2] [0014] 在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述凸部含有金属。 [0015] 由此，通过优化凸部的导电性，能够优化固定电极或可动部的电特性。此外，能够利用成膜来简单且高精度地形成凸部。此外，通常，固定电极以及可动电极使用硅来形成，而多数金属的比重大于硅。因此，通过利用金属来构成凸部，能够增大包含可动部的振动系统的质量，实现可动部的小型化，并实现该振动系统的低频率化。 [0016] [应用例3] [0017] 在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述金属为钨。 [0018] 钨的熔点极高。因此，即使可动部与固定电极经由凸部短路而在凸部中流过过电流，也能够减轻凸部熔融的情况。此外，钨的硬度极高，因此，即使凸部与可动部或固定电极接触，也不易变形，从而能够减轻凸部的变形导致的特性变化。 [0019] [应用例4] [0020] 在本发明的MEMS结构体中，优选的是，具有贯通所述可动部且含有所述金属的金属部，所述金属部的从所述可动部突出的部分构成所述凸部。 [0021] 由此，能够简单且高精度地在可动部上形成凸部。 [0022] [应用例5] [0023] 在本发明的MEMS结构体中，优选的是，构成所述凸部的材料的熔点高于构成所述可动电极以及所述固定电极中的至少一方的材料的熔点。 [0024] 由此，即使可动部与固定电极经由凸部短路而在凸部中流过过电流，也能够减轻凸部熔融的情况。 [0025] [应用例6] [0026] 在本发明的MEMS结构体中，优选的是，构成所述凸部的材料的杨氏模量大于构成所述可动电极以及所述固定电极中的至少一方的材料的杨氏模量。 [0027] 由此，即使凸部与可动部或固定电极接触，也不易变形，从而能够减轻凸部的变形导致的特性变化。 [0028] [应用例7] [0029] 在本发明的MEMS结构体中，优选的是，构成所述凸部的材料对于含有氟酸的蚀刻液具有耐受性。 [0030] 由此，在对由氧化硅膜构成的牺牲层进行蚀刻而在可动部与固定电极之间形成间隙时，能够减轻凸部被蚀刻的情况。 [0031] [应用例8] [0032] 在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述可动部的数量为多个。 [0033] 由此，能够减轻从可动部向外部的振动泄漏。 [0034] [应用例9] [0035] 在本发明的MEMS结构体中，优选的是，所述可动部以被单端支承，所述凸部配置在所述可动部的自由端侧。 [0036] 由此，能够有效地减轻可动部固着于固定电极的情况。 [0037] [应用例10] [0038] 在本发明的MEMS结构体中，优选的是，在从所述固定电极和所述可动部排列的方向观察时，所述凸部配置在所述固定电极和所述可动部重叠的区域内。 [0039] 由此，能够抑制凸部的高度，减轻因设置凸部而导致的振动特性的变化，并有效地减轻可动部固着于固定电极的情况。 [0040] [应用例11] [0042] 由此，可提供能够提高设计自由度且能够降低可动电极相对于固定电极的粘连的静电驱动型的振子。 [0043] [应用例12] [0044] 本发明的MEMS结构体的制造方法的特征在于，具有如下工序：准备基板；在所述基板上形成固定电极形成用膜；在所述固定电极形成用膜上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成可动电极形成用膜；利用金属形成凸部，所述凸部从所述可动电极形成用膜的靠所述固定电极形成用膜侧的面突出；以及蚀刻所述牺牲层。 [0045] 由此，可制造出能够提高设计自由度且能够降低可动电极相对于固定电极的粘连的MEMS结构体。 [0046] [应用例13] [0047] 本发明的电子设备的特征在于具有本发明的MEMS结构体。 [0048] 由此，可提供具有能够提高设计自由度且能够降低可动电极相对于固定电极的粘连的MEMS结构体的电子设备。 [0049] [应用例14] [0050] 本发明的移动体的特征在于具有本发明的MEMS结构体。 [0052] 图1是示出本发明的MEMS结构体的第1实施方式的剖视图。 [0053] 图2是示出图1所示的MEMS结构体具有的振动元件的图，其中，图2的(a)为剖视图，图2的(b)为俯视图。 [0054] 图3是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(固定电极形成工序)的图。 [0055] 图4是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(可动电极形成工序)的图。 [0056] 图5是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(腔室形成工序)的图。 [0057] 图6是示出本发明的第2实施方式的MEMS结构体具有的振动元件的图，其中，图6的(a)为剖视图，图6的(b)为俯视图。 [0058] 图7是示出本发明的第3实施方式的MEMS结构体具有的振动元件的图，其中，图7的(a)为剖视图，图7的(b)为俯视图。 [0059] 图8是示出本发明的MEMS结构体的第4实施方式的剖视图。 [0060] 图9是示出作为本发明的电子设备的第1例的移动型(或笔记本型)的个人计算机的结构的立体图。 [0061] 图10是示出本作为发明的电子设备的第2例的移动电话(也包括PHS)的结构的立体图。 [0062] 图11是示出作为本发明的电子设备的第3例的数字静态照相机的结构的立体图。 [0063] 图12是示出作为本发明的移动体的一例的汽车的结构的立体图。 [0064] 标号说明 [0065] 1 MEMS 结构体；1A MEMS 结构体；1B MEMS 结构体；1C MEMS 结构体；2 基板；2C 基板；5 振动元件；5A 振动元件；5B 振动元件；6 层叠结构体；20 膜片部；21 半导体基板；21C 半导体基板；22 绝缘膜；23 绝缘膜；24 导体层；51 下部电极(固定电极)；51a 下部电极(固定电极)；51b 下部电极(固定电极)；51c 下部电极(固定电极)；51d 下部电极(固定电极)；52 下部电极；52B 下部电极；53上部电极(可动电极)；53A 上部电极(可动电极)；53B 上部电极(可动电极)；54金属部；54A 金属部；61 层间绝缘膜；62 层间绝缘膜；63 布线层；64 层间绝缘膜；65 布线层；66 表面保护膜；67 密封层；71 导体膜(可动电极形成用膜)；72 牺牲层；73 导体膜；74 层间绝缘膜；75 层间绝缘膜；211 凹部；212 薄壁部分；213受压面；531 可动部；531A 可动部；531B 可动部；531a 可动部；531b 可动部；531c 可动部；531d 可动部；532 固定部；532B 固定部；533 连结部；533B 连结部；534 贯通孔；541 凸部；541A 凸部；651 覆盖层；652 细孔；721 开口；722 凹部； 731 凹部；1100 个人计算机；1102 键盘；1104 主体部；1106 显示单元；1200移动电话； 1202 操作按钮；1204 接听口；1206 通话口；1300 数字静态照相机；1302壳体；1304 受光单元；1306 快门按钮；1308 存储器；1312 视频信号输出端子；1314输入/输出端子； 1430 电视监视器；1440 个人计算机；1500 移动体；1501 车体；1502 车轮；2000 显示部； S 空腔部。 具体实施方式[0066] 以下，基于附图所示的各实施方式，对本发明的MEMS结构体、电子设备以及移动体进行详细说明。 [0067] ＜第1实施方式＞ [0068] 1.MEMS结构体 [0069] 图1是示出本发明的MEMS结构体的第1实施方式的剖视图。此外，图2是示出图1所示的MEMS结构体具有的振动元件的图，图2的(a)是剖视图，图2的(b)是俯视图。 [0070] 图1所示的MEMS结构体1具有基板2(基体)、配置在基板2上的振动元件5、以及层叠结构体6，其中，层叠结构体6与基板2之间形成有收纳振动元件5的空腔部S(腔室)。以下，依次对这各部分进行说明。 [0071] -基板2- [0072] 基板2具有半导体基板21、设置于半导体基板21的一个面的绝缘膜22、设置在绝缘膜22上的绝缘膜23以及设置在绝缘膜23上的导体层24。 [0073] 半导体基板21由硅等半导体构成。此外，半导体基板21不限于硅基板那样的由单一材料构成的基板，例如，也可以是SOI基板那样的具有层叠结构的基板。 [0074] 绝缘膜22具有绝缘性，例如为氧化硅膜。此外，绝缘膜23例如为氮化硅膜，具有绝缘性，并对于含有氟酸的蚀刻液具有耐受性。此处，在半导体基板21(硅基板)与绝缘膜23(氮化硅膜)之间夹设有绝缘膜22(氧化硅膜)，由此，能够利用绝缘膜22缓解绝缘膜23成膜时产生的应力传到半导体基板21。此外，在半导体基板21及其上方形成半导体电路的情况下，绝缘膜22还能够作为元件间分离膜来使用。需要说明的是，绝缘膜22、23不限于上述构成材料，此外，也可以根据需要省略绝缘膜22、23中的任意一方。 [0075] 导体层24具有导电性，例如是通过在单晶硅、多晶硅(polysilicon)或非晶硅中掺杂(扩散或注入)磷、硼等杂质而构成的。此外，虽然没有图示，但导体层24被构图为具有第1部分和第2部分，其中，第1部分构成与振动元件5电连接的布线，第2部分与该第1部分离且电绝缘。 [0076] -振动元件5- [0077] 如图2所示，振动元件5具有：配置在基板2的绝缘膜23上的1对下部电极51、52；以及支承于下部电极52的上部电极53。 [0078] 下部电极51、52分别呈沿着基板2的板状或片状，且彼此分离地配置。此外，虽然没有图示，但下部电极51、52分别与上述导体层24具有的布线电连接。此处，下部电极51构成“固定电极”。此外，下部电极52可以省略。在该情况下，上部电极53可以直接固定于绝缘膜23。 [0079] 上部电极53具有：与下部电极51隔开间隔而相对的板状或片状的可动部531；固定于下部电极52的固定部532；以及连结可动部531与固定部532的连结部533。该上部电极53与上述下部电极52电连接。此处，上部电极53构成“可动电极”。 [0080] 这样的下部电极51、52以及上部电极53分别通过在单晶硅，多晶硅(polysilicon)或非晶硅中掺杂(扩散或注入)磷、硼等杂质来构成，具有导电性。 [0081] 此外，下部电极51、52的膜厚各自没有特别限定，例如可以为0.1μm以上且1.0μm以下。此外，上部电极53的膜厚没有特别限定，例如可以为0.1μm以上且1.0μm以下。 [0082] 这样，在被单端支承于固定部532的可动部531的靠自由端侧(与固定部532相反一侧)的部分处，设置有在其厚度方向上贯通的金属部54。该金属部54具有从可动部531的靠下部电极51侧的面突出的凸部541。该凸部541具有减轻可动部531固着于(粘连于)下部电极51的情况的功能。另外，后面会对金属部54以及凸部541进行详细描述。 [0083] -层叠结构体6- [0084] 层叠结构体6以划分出收纳振动元件5的空腔部S的方式形成。该层叠结构体6具有：以俯视时包围振动元件5的方式在基板2上形成的层间绝缘膜61；在层间绝缘膜61上形成的层间绝缘膜62；在层间绝缘膜62上形成的布线层63；在布线层63以及层间绝缘膜62上形成的层间绝缘膜64；在层间绝缘膜64上形成且具有形成有多个细孔652(开孔)的覆盖层651的布线层65；在布线层65以及层间绝缘膜64上形成的表面保护膜66；以及设置在覆盖层651上的密封层67。 [0086] 此外，在半导体基板21上及其上方，除了上述结构以外，还可以设置半导体电路。该半导体电路具有MOS晶体管等有源元件，此外，具有根据需要而形成的电容器、电感器、电阻、二极管、布线(包含与下部电极51连接的布线和与上部电极53连接的布线、布线层 63、65)等电路要素。此外，虽然没有图示，但在布线层63绝缘膜23之间，以跨越空腔部S的内外的方式配置有与上述振动元件5电连接的布线，布线层63形成为与该布线分离。 [0087] 由基板2和层叠结构体6划分出的空腔部S作为收纳振动元件5的收纳部而发挥作用。此外，空腔部S为密闭的空间。在本实施方式中，空腔部S为真空状态(300Pa以下)。由此，能够使振动元件5的振动特性变得优异。不过，空腔部S可以不是真空状态，也可以是大气压、气压比大气压低的减压状态、或者气压比大气压高的加压状态。此外，也可以在空腔部S中封入氮气、稀有气体等惰性气体。 [0088] 以上，对MEMS结构体1的结构进行了简单说明。 [0089] 在这样构成的MEMS结构体1中，通过在下部电极51与上部电极53之间施加周期性变化的电压，由此，可动部531在与下部电极51接近的方向和分离的方向上交替地位移而弯曲振动。这样，MEMS结构体1能够作为如下静电驱动型的振子来使用：在下部电极51与可动部531之间产生周期性变化的电场，使可动部531振动。 [0090] 这样的MEMS结构体1例如可以通过与振荡电路(驱动电路)组合而作为取出规定频率的信号的振荡器来使用。而且，该振荡电路可以作为半导体电路设置在基板2上。此外，MEMS结构体1也可以应用于陀螺仪传感器、压力传感器、加速度传感器、倾斜传感器等各种传感器。 [0091] (金属部以及凸部) [0092] 此处，对设置于上部电极53的、具有凸部541的金属部54进行说明。 [0093] 如上所述，在被单端支承于固定部532的可动部531的靠自由端侧(与固定部532相反一侧)的部分处，设置有在其厚度方向上贯通的金属部54。如图2的(a)所示，该金属部54贯穿插入到可动部531中形成的贯通孔534中。而且，金属部54具有从可动部531的靠下部电极51侧的面突出的凸部541。在本实施方式中，在可动部531的宽度方向(在俯视时与固定端和自由端排列的方向垂直的方向)上的中央部设置有1个金属部54。此处，单端支承是指一端自由，而另一端固定。 [0094] 在本实施方式中，金属部54以及凸部541的横截面形状(俯视形状)呈圆形。而且，金属部54设置在可动部531的宽度方向上的中央部。此外，金属部54以及凸部541的横截面形状不限于圆形，例如，也可以是椭圆形、四边形等多边形等。此外，在本实施方式中，金属部54的数量为1个，但金属部54的数量也可以为多个，在该情况下，多个金属部54可以沿可动部531的宽度方向排列，也可以沿可动部531的固定端和自由端排列的方向排列，此外，配列可以是规则的，也可以是不规则的。此外，在图示中，凸部541的末端部的末端面为平坦面，但不限于此，例如可以带圆角，也可以是尖的。 [0095] 这样的凸部541从可动部531的与下部电极51相对的一侧的面突出，其中，可动部531与下部电极51分离并与下部电极51相对地配置，因此，能够减轻可动部531固着于(粘连于)下部电极51的情况。尤其是，凸部541由与可动部531不同的材料(在本实施方式中为金属)构成，因此，通过适当选择构成凸部541(金属部54)的材料，能够调整特性。因此，即使在可动部531上设置凸部541，也能够使得因设置凸部541而导致的特性变化成为期望的情况。由此，能够提高设计自由度，且能够减轻上部电极53相对于下部电极51的粘连。 [0096] 此处，在被单端支承的可动部531的自由端侧配置有凸部541，因此，能够有效地减轻可动部531固着于下部电极51的情况。 [0097] 此外，在从下部电极51和可动部531排列的方向观察时(即在俯视时)，凸部541配置在下部电极51与可动部531重叠的区域内。由此，能够抑制凸部541的高度，减轻因设置凸部541而导致的振动特性的变化，从而有效地减轻可动部531固着于下部电极51的情况。 [0098] 此外，贯通可动部531的金属部54的从可动部531突出的部分构成凸部541，因此，如后面详细描述的那样，能够使用与半导体制造工艺相同的工艺，简单且高精度地在可动部531上形成凸部541。 [0099] 此外，凸部541是由金属构成的，因此，能够使得凸部541的导电性变得优异，使可动部531的电特性变得优异。此外，如后面详细描述的那样，能够利用成膜简单且高精度地形成凸部541。此外，通常，下部电极51、52以及上部电极53分别使用硅来形成，而多数金属的比重大于硅。因此，通过利用金属来构成凸部541，能够增大包含可动部531的振动系统的质量，实现可动部531的小型化，并能够实现该振动系统的低频率化。 [0100] 此处，作为构成金属部54的金属，只要是能够使得凸部541减轻可动部531固着于下部电极51的材料即可，可根据可动部531的设计适当选择，而没有特别限定，可以使用各种金属，但优选使用能够在半导体工艺中成膜的材料。 [0101] 此外，优选的是，构成凸部541的材料的熔点高于构成下部电极51以及上部电极53中的至少一方的材料(即硅)的熔点。由此，即使可动部531与下部电极51经由凸部 541短路而在凸部541中流过过电流，也能够减轻凸部541熔融的情况。 [0102] 此外，优选的是，构成凸部541的材料的杨氏模量大于构成下部电极51的材料的杨氏模量。由此，即使凸部541与下部电极51接触，也不易变形，从而能够减轻凸部541的变形导致的特性变化(例如可动部531的振动特性的变化)。此外，当在下部电极51的靠可动部531侧的面上设置有凸部的情况下，只要使该凸部的构成材料的杨氏模量大于可动部531的构成材料的杨氏模量即可。 [0103] 此外，优选的是，构成凸部541的材料对于含有氟酸的蚀刻液具有耐受性。由此，如后面详细描述的那样，在对由氧化硅膜构成的牺牲层进行蚀刻而在可动部531和下部电极51之间形成间隙时，能够减轻凸部541被蚀刻的情况。 [0104] 关于以上那样的凸部541的构成材料，优选使用钨或钨合金来作为构成金属部54的金属。钨的熔点极高。因此，即使可动部531与下部电极51经由凸部541短路而在凸部541中流过过电流，也能够减轻凸部541熔融的情况。此外，钨的硬度极高，因此，即使凸部 541与下部电极51接触，也不易变形，从而能够减轻凸部541的变形导致的特性变化。 [0105] 此外，凸部541的高度h(突出量)根据可动部531与下部电极51之间的距离g1而不同，只要能够减轻可动部531固着于(粘连于)下部电极51的情况即可，没有特别限定，例如设为0.1μm以上且10μm以下左右。 [0106] 此外，关于凸部541的宽度W，只要能够减轻可动部531固着于(粘连于)下部电极51的情况即可，没有特别限定，例如设为0.1μm以上且10μm以下左右。 [0107] 此外，凸部541的末端与下部电极51之间的距离g2被设定为如下程度：在如上述那样驱动振动元件5时，凸部541不会与下部电极51接触。 [0108] (MEMS结构体的制造方法) [0109] 接下来，对MEMS结构体1的制造方法进行简单说明。 [0110] 图3是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(固定电极形成工序)的图，图4是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(可动电极形成工序)的图，图5是示出图1所示的MEMS结构体的制造工序(腔室形成工序)的图。以下，基于这些图来进行说明。 [0111] [振动元件形成工序] [0112] -准备基板的工序- [0113] 首先，如图3的(a)所示，准备半导体基板21(硅基板)。 [0114] 此外，当在半导体基板21上及其上方形成半导体电路的情况下，在半导体基板21的上表面中的不形成绝缘膜22以及绝缘膜23的部分处，通过离子掺杂形成半导体电路的MOS晶体管的源极以及漏极。 [0115] 接下来，如图3的(b)所示，在半导体基板21的上表面形成绝缘膜22(氧化硅膜)。 [0116] 绝缘膜22(氧化硅膜)的形成方法没有特别限定，例如可以使用热氧化法、溅射法、CVD法等。此外，绝缘膜22可根据需要进行构图，例如，在半导体基板21的上表面或其上方形成半导体电路的情况下，以使半导体基板21的上表面的一部分露出的方式，对绝缘膜22进行构图。 [0117] 然后，如图3的(c)所示，在绝缘膜22上形成绝缘膜23(氮化硅膜)。 [0118] 作为绝缘膜23(氮化硅膜)的形成方法，没有特别限定，例如，可以使用溅射法、CVD法等。此外，绝缘膜23可根据需要进行构图，例如，当在半导体基板21的上表面或其上方形成半导体电路的情况下，以使半导体基板21的上表面的一部分露出的方式对绝缘膜23进行构图。 [0119] -形成固定电极形成用膜的工序- [0120] 接下来，如图3的(d)所示，在绝缘膜23上形成用于形成导体层24以及下部电极51、52的导体膜71(固定电极形成用膜)。 [0121] 具体而言，例如，在绝缘膜23上，利用溅射法、CVD法等形成由多晶硅或非晶硅构成的硅膜，然后在该硅膜中掺杂磷等杂质，由此形成导体膜71。此外，根据绝缘膜23的结构，也可以在外延地生长出的硅膜中掺杂磷等杂质，由此形成导体膜71。 [0122] 接下来，如图3的(e)所示，对导体膜71构图，形成导体层24以及下部电极51、52。 [0123] 具体而言，例如，在导体膜71上涂布光致抗蚀剂，按照导体层24以及下部电极51、52的形状(俯视时形状)进行构图，形成光致抗蚀剂膜。然后，使用该光致抗蚀剂膜作为掩模，对导体膜71进行蚀刻，然后去除光致抗蚀剂膜。由此，形成导体层24以及下部电极 51、52。 [0124] 此外，在半导体基板21的上表面或其上方形成半导体电路的情况下，例如，与下部电极51、52等的构图同时地，对导体膜71进行构图，形成半导体电路的MOS晶体管的栅电极。 [0125] -形成牺牲层的工序- [0126] 接下来，如图4的(a)所示，在下部电极51上，形成牺牲层72。在本实施方式中，在下部电极52上的一部分(形成固定部532的部分)以外的整个区域，形成牺牲层72。在该牺牲层72上，与形成固定部532的部分对应地形成开口721。 [0127] 在本实施方式中，牺牲层72为氧化硅膜，在后述的工序中，将一部分去除，剩余部分成为层间绝缘膜61。此外，在省略层间绝缘膜61的情况下，也可以使牺牲层72形成为仅覆盖下部电极51。此外，牺牲层72也可以是由PSG(掺磷玻璃)等构成。 [0128] 此外，牺牲层72的形成方法没有特别限定，例如，可以使用溅射法或CVD法等。 [0129] -形成可动电极形成用膜的工序- [0130] 接下来，如图4的(b)所示，在开口721内以及牺牲层72上，形成用于形成上部电极53的导体膜73(可动电极形成用膜)。 [0131] 具体而言，例如，在开口721内以及牺牲层72上，利用溅射法、CVD法等沉积多晶硅或非晶硅而形成硅膜，然后，在该硅膜中掺杂磷等杂质，由此形成导体膜73。此外，根据牺牲层72的结构，也可以在外延地生长出的硅膜中掺杂磷等杂质，由此形成导体膜73。此外，硅膜也可以利用回蚀或CMP(chemical mechanical plishing：化学机械抛光)等进行平坦化。 [0132] -利用金属形成凸部的工序- [0133] 接下来，如图4的(c)所示，在导体膜73中形成贯通孔534。此时，以与贯通孔534连续的方式，在牺牲层72中形成与凸部541对应的形状的凹部722。即，在由导体膜73以及牺牲层72构成的层叠体中，以成为与金属部54对应的形状的方式，形成由贯通孔534以及凹部722构成的凹部731。 [0134] 凹部731的形成方法没有特别限定，例如，可以使用干式蚀刻。通过使用干式蚀刻，能够利用形成贯通孔534时的过蚀刻，简单地形成微小的凹部722。此外，在进行干式蚀刻时，可以把利用光刻得到的抗蚀剂膜用作掩模。 [0135] 接下来，如图4的(d)所示，在凹部731内填充金属，形成金属部54。 [0136] 具体而言，例如，在凹部731内以及导体膜73上，利用溅射法、CVD法等沉积钨等金属而形成金属膜，然后，针对该金属膜，通过回蚀或CMP等，去除凹部731内部以外的无用部分，而仅在凹部731内残留有金属。由此，能够利用金属形成金属部54，该金属部54具有从导体膜73的靠导体膜71侧的面突出的凸部541。此外，在形成金属膜时，可以分多次地沉积金属，在该情况下，在第1次或第2次的金属的沉积中，作为金属，可以使用钛及氮化钛等来形成胶层。 [0137] 接下来，如图4的(e)所示，对导体膜73进行构图，形成上部电极53。 [0138] 具体而言，例如，在导体膜73上涂布光致抗蚀剂，按上部电极53的形状(俯视时形状)进行构图，形成光致抗蚀剂膜。进而，使用该光致抗蚀剂膜作为掩模，对导体膜73进行蚀刻，然后去除光致抗蚀剂膜。由此，形成上部电极53。 [0139] 如上所述，形成具有下部电极51、52以及上部电极53的振动元件5。 [0140] [腔室形成工序] [0141] 如图5的(a)所示，在上部电极53以及牺牲层72的上侧，形成层间绝缘膜74、75、布线层63、65以及表面保护膜66。 [0142] 具体而言，例如，在上部电极53以及牺牲层72上，利用溅射法、CVD法等形成氧化硅膜，对该氧化硅膜进行蚀刻来进行构图，由此，形成层间绝缘膜74，该层间绝缘膜74呈与布线层63对应的形状且形成有贯通孔。进而，以填充层间绝缘膜74的贯通孔的方式，在层间绝缘膜74上，利用溅射法、CVD法等形成由铝构成的膜，针对该膜，通过蚀刻来进行构图(去除无用部分)，由此形成布线层63。 [0143] 然后，在与层间绝缘膜74同样地形成层间绝缘膜75后，与布线层63同样地形成布线层65。此外，在形成布线层65后，利用溅射法、CVD法等，形成作为氧化硅膜、氮化硅膜、聚酰亚胺膜、环氧树脂等的表面保护膜66。 [0144] 此外，这样的层间绝缘膜与布线层的层叠结构可由通常的CMOS工艺形成，其层叠数可根据需要适当设定。即，根据需要，有时可隔着层间绝缘膜而层叠更多布线层。此外，当在半导体基板21的上表面或其上方形成半导体电路的情况下，例如与布线层63、65的形成同时地，形成与半导体电路的MOS晶体管的栅电极等电连接的布线层。 [0145] -对牺牲层进行蚀刻的工序- [0146] 接下来，如图5的(b)所示，去除牺牲层72以及层间绝缘膜74、75的一部分，由此形成空腔部S以及层间绝缘膜61、62、64。 [0147] 具体而言，利用通过覆盖层651中形成的多个细孔652的蚀刻，去除位于振动元件5的周围及下部电极51与可动部531之间的牺牲层72以及层间绝缘膜74、75。由此，形成收纳振动元件5的空腔部S，并且，在下部电极51与可动部531之间形成空隙，成为可驱动振动元件5的状态。 [0148] 此处，关于层间绝缘膜74、75以及牺牲层72的去除(释放工序)，例如可以利用湿式蚀刻或干式蚀刻来进行，在湿式蚀刻中，从多个细孔652提供作为蚀刻液的氟酸、缓冲氢氟酸等，在干式蚀刻中，从多个细孔652提供氢氟酸气体等作为蚀刻气体。此时，绝缘膜23以及布线层63、65对于在释放工序中实施的蚀刻具有耐受性，作为所谓的蚀刻阻挡层而发挥作用。此外，在蚀刻之前，可以根据需要，在包含作为蚀刻对象的部分的结构体的外表面利用光致抗蚀剂等形成保护膜。 [0149] 接下来，如图5的(c)所示，在覆盖层651上形成密封层67。 [0150] 具体而言，例如，利用溅射法、CVD法等，形成由氧化硅膜、氮化硅膜、Al、Cu、W、Ti、TiN等金属膜等构成的密封层67，将各细孔652密封。 [0151] 通过以上这样的工序，能够制造出MEMS结构体1。 [0152] 以上说明那样的MEMS结构体1的制造方法具有如下工序：准备半导体基板21；在半导体基板21上形成导体膜71(固定电极形成用膜)；在导体膜71上形成牺牲层72；在牺牲层72上形成导体膜73(可动电极形成用膜)；利用金属形成从导体膜73的靠导体膜71侧的面突出的凸部541；以及对牺牲层72进行蚀刻。由此，可制造出能够提高设计自由度、且能够减轻上部电极53相对于下部电极51的粘连的MEMS结构体1。 [0153] ＜第2实施方式＞ [0154] 接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。 [0155] 图6是示出本发明的第2实施方式的MEMS结构体具有的振动元件的图，其中，图6的(a)是剖视图，图6的(b)是俯视图。 [0156] 以下，对本发明的第2实施方式进行说明，不过，与以上述实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同事项省略其说明。 [0157] 第2实施方式除了设置于可动电极的金属部以及凸部的形状不同以外，与上述第1实施方式相同。 [0158] 图6所示的MEMS结构体1A具有振动元件5A。振动元件5A具有1对下部电极51、52和支承于下部电极52的上部电极53A。而且，上部电极53A(可动电极)具有：与下部电极51隔开间隔而相对的可动部531A；设置在下部电极52上的固定部532；以及连结可动部 531A与固定部532的连结部533。 [0159] 如图6的(a)所示，在可动部531A的自由端侧的部分处，设置有在其厚度方向上贯通的金属部54A。该金属部54A具有从可动部531A的靠下部电极51侧的面突出的凸部541A。在本实施方式中，如图6的(b)所示，金属部54A以及凸部541A呈沿着可动部531A的宽度方向延伸的形状。此外，金属部54A也可以具有沿金属部54A延伸的方向排列的多个凸部。 [0160] 通过这样的凸部541A，也能够减轻可动部531A固着于(粘连于)下部电极51的情况。此外，金属部54A沿着可动部531A的宽度方向延伸，因此能够显著获得如下效果：利用金属部54A加强可动部531A，降低包含可动部531A在内的振动系统的共振频率。 [0161] ＜第3实施方式＞ [0162] 接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。 [0163] 图7是示出本发明的第3实施方式的MEMS结构体具有的振动元件的图，其中，图7的(a)是剖视图，图7的(b)是俯视图。 [0164] 以下，对本发明的第3实施方式进行说明，不过，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同事项省略其说明。 [0165] 第3实施方式除了可动电极以及固定电极的数量不同以外，与上述第1实施方式相同。 [0166] 图7所示的MEMS结构体1B具有振动元件5B。振动元件5B具有4个下部电极51、下部电极52B以及支承于下部电极52B的上部电极53B。 [0167] 4个下部电极51(固定电极)由两个下部电极51a、51b和两个下部电极51c、51d构成，其中，两个下部电极51a、51b在俯视时隔着下部电极52B且沿着第1方向(图7的(b)中的左右方向)排列，两个下部电极51c、51d隔着下部电极52B且沿着与第1方向垂直的第2方向(图7的(b)中的上下方向)排列。此外，4个下部电极51在俯视时分别与下部电极52B分离地配置。 [0168] 两个下部电极51a、51b经由未图示的布线彼此电连接，且构成为彼此为相同电位。同样，两个下部电极51c、51d经由未图示的布线彼此电连接，且构成为彼此为相同电位。 [0169] 上部电极53B(可动电极)具有4个可动部531B、固定于下部电极52B的固定部532B以及连结各可动部531B与固定部532B的连结部533B。 [0170] 4个可动部531B与上述4个下部电极51对应地设置，各可动部531B与对应的下部电极51隔开间隔而相对。即，4个可动部531B由两个可动部531a、531b和两个可动部531c、531d构成，其中，两个可动部531a、531b隔着固定部532B，沿着第1方向(图7的(b)中的左右方向)排列，两个可动部531c、531d隔着固定部532B，沿着与第1方向垂直的第2方向(图7的(b)中的上下方向)排列。 [0171] 在这样的上部电极53B的各可动部531B的靠自由端侧(与固定部532B相反一侧)的部分处，设置有在其厚度方向上贯通的金属部54。该金属部54具有从可动部531B的靠下部电极51侧的面突出的凸部541。 [0172] 在这样构成的MEMS结构体1B中，在下部电极51a、51b和上部电极53B之间，施加周期性变化的第1电压(交变电压)，并且，在下部电极51c、51d和上部电极53B之间施加第2电压，该第2电压相比第1电压，除了相位偏移180°以外，与第1电压相同。 [0173] 这样，可动部531a、531b在与下部电极51a、51b接近的方向和分离的方向上交替地位移而弯曲振动，并且，以与可动部531a、531b反相的方式，可动部531c、531d在与下部电极51c、51d接近的方向和分离的方向上交替地位移而弯曲振动。即，当可动部531a、531b在与下部电极51a、51b接近的方向上位移时，可动部531c、531d在与下部电极51c、51d分离的方向上位移，另一方面，当可动部531a、531b在与下部电极51a、51b分离的方向上位移时，可动部531c、531d在与下部电极51c、51d接近的方向上位移。 [0174] 这样，通过使可动部531a、531b与可动部531c、531d反相地振动，能够使得从可动部531a、531b传到固定部532B的振动与从可动部531c、531d传到固定部532B的振动相互抵消。其结果是，能够减少这些振动经由固定部532B泄漏到外部的所谓振动泄漏，能够提高MEMS结构体1B的振动效率。这样，在MEMS结构体1B中，可动部531B的数量为多个，由此，能够减轻从可动部531B向外部的振动泄漏。 [0175] ＜第4实施方式＞ [0176] 接下来，对本发明的第4实施方式进行说明。 [0177] 图8是示出本发明的MEMS结构体的第4实施方式的剖视图。 [0178] 以下，对本发明的第4实施方式进行说明，不过，与以上述实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同事项省略其说明。 [0179] 第4实施方式除了具有膜片部以外，与上述第1实施方式相同。 [0180] 图8所示的MEMS结构体1C构成为能够检测压力。该MEMS结构体1C在第1实施方式的MEMS结构体1的基础上，具备包含膜片部20的基板2C来替代基板2。 [0181] 基板2C具有：半导体基板21C；设置于半导体基板21C的一个面的绝缘膜22；设置在绝缘膜22上的绝缘膜23；以及设置在绝缘膜23上的导体层24。 [0182] 在该基板2C中设置有膜片部20，该膜片部20比周围的部分薄，会因受压而挠曲变形。膜片部20是通过在半导体基板21C的下表面设置有底的凹部211而形成的。这样的膜片部20的下表面成为受压面213。此外，凹部211可利用蚀刻来形成。 [0183] 在本实施方式的基板2C中，凹部211不贯通半导体基板21C，膜片部20由半导体基板21C的薄壁部分212、绝缘膜22以及绝缘膜23这3层构成。 [0184] 在这样的膜片部20的与受压面213相反一侧的面上，设置有振动元件5。在本实施方式中，振动元件5在俯视时配置在膜片部20的中央部。 [0185] 此外，收纳振动元件5的空腔部S作为压力基准室而发挥作用，该压力基准室形成MEMS结构体1C检测的压力的基准值。通过使空腔部S成为真空状态，可以使用MEMS结构体1C作为以真空状态为基准来检测压力的“绝对压传感器”，其方便性提高。 [0186] 在这样的结构的MEMS结构体1C中，当对受压面213施加压力时，膜片部20朝空腔部S侧挠曲变形。随着该变形，上部电极53的可动部531与下部电极51之间的间隙(分离距离)发生变化。 [0187] 在上部电极53的可动部531与下部电极51之间的间隙发生变化时，由下部电极51以及上部电极53构成的振动系统的谐振频率发生变化，因此，根据该谐振频率的变化，能够求出受压面213受到的压力的大小(绝对压力)。 [0188] 2.电子设备 [0189] 接下来，基于图9～图11，对具有本发明的MEMS结构体的电子设备(本发明的电子设备)进行详细说明。 [0190] 图9是示出作为本发明的电子设备的第1例的移动型(或笔记本型)的个人计算机的结构的立体图。在该图中，个人计算机1100由具有键盘1102的主体部1104和具有显示部2000的显示单元1106构成，显示单元1106经由铰接结构部以能够转动的方式支承于主体部1104。在这样的个人计算机1100中，内置有MEMS结构体1。 [0191] 图10是示出作为本发明的电子设备的第2例的移动电话(也包括PHS)的结构的立体图。在该图中，移动电话1200具有多个操作按钮1202、接听口1204以及通话口1206，在操作按钮1202与接听口1204之间，配置有显示部2000。在这样的移动电话1200中，内置有MEMS结构体1。 [0192] 图11是示出作为本发明的电子设备的第3例的数字静态照相机的结构的立体图。此外，在该图中，还简易地示出了与外部设备的连接。此处，通常的照相机利用被摄体的光像而使银盐摄影胶卷感光，与此相对，数字静态照相机1300利用CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)等摄像元件，对被摄体的光像进行光电转换，生成摄像信号(图像信号)。 [0193] 在数字静态照相机1300的壳体(机身)1302的背面设置有显示部，构成为基于CCD的摄像信号进行显示，显示部作为将被摄体显示为电子图像的取景器而发挥作用。此外，在壳体1302的正面侧(图中背面侧)，设置有包含光学透镜(摄像光学系统)及CCD等的受光单元1304。 [0194] 在摄影者确认显示部中显示的被摄体像并按下快门按钮1306时，该时刻的CCD的摄像信号被传送/保存到存储器1308中。此外，在该数字静态照相机1300中，在壳体1302的侧面，设置有视频信号输出端子1312和数据通信用的输入/输出端子1314。而且，如图所示，根据需要，分别使视频信号输出端子1312与电视监视器1430连接，使数据通信用的输入/输出端子1314与个人计算机1440连接。此外构成为，通过规定的操作，将存储器1308中保存的摄像信号输出到电视监视器1430或个人计算机1440。在这样的数字静态照相机1300中，内置有MEMS结构体1。 [0195] 以上说明的电子设备具有优异的可靠性。 [0196] 此外，具有本发明的MEMS结构体的电子设备除了可以应用于图9的个人计算机(移动型个人计算机)、图10的移动电话、图11的数字静态照相机以外，例如还可以应用于喷射式喷出装置(例如喷墨打印机)、膝上型个人计算机、电视、摄像机、录像机、汽车导航装置、寻呼器、电子记事本(也包含带通信功能的)、电子词典、电子计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、电视电话、防盗用视频监视器、电子双筒望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、计量仪器类(例如车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器等。 [0197] 3.移动体 [0198] 图12是示出作为本发明的移动体的一例的汽车的结构的立体图。 [0199] 在该图中，移动体1500具有车体1501和4个车轮1502，并构成为利用车体1501中设置的未图示的动力源(发动机)使车轮1502旋转。在这样的移动体1500中，内置有MEMS结构体1。 [0200] 以上说明那样的移动体具有优异的可靠性。此外，本发明的移动体不限于汽车，例如也可以应用于飞机、船舶、摩托车等各种移动体。 [0201] 以上，基于图示的各实施方式对本发明的MEMS结构体、电子设备以及移动体进行了说明，但本发明不限于此，各部分的结构可以置换为具有相同功能的任意结构。此外，也可以附加其它任意结构物。 [0202] 此外，在上述实施方式中，对固定电极的俯视时的面积大于可动电极的可动部的面积的情况进行了说明，但固定电极的俯视时的面积也可以与可动电极的可动部的面积相同，或小于可动电极的可动部的面积。 [0203] 此外，在上述实施方式中，对振动元件的可动部被单端支承的结构进行了说明，但不限于此，也可以对可动部进行两端固定。在该情况下，从适当降低与固定电极之间的粘连的方面来看，优选在可动部的中央部设置凸部。 [0204] 此外，在上述实施方式中，以在可动电极的靠固定电极侧的面上设置用于降低可动电极相对于固定电极的粘连的凸部的情况为例进行了说明，但该凸部也可以设置在固定电极的靠可动电极侧的面上。在该情况下，可以省略可动电极的凸部。 [0205] 此外，在上述实施方式中，以在可动电极的可动部的靠自由端侧的部分处设置用于降低可动电极相对于固定电极的粘连的凸部的情况为例进行了说明，但该凸部也可以设置在可动部的固定端侧。在该情况下，优选构成为，在可动部朝固定电极侧位移时，与可动部的自由端相比，凸部先与固定于基板的固定电极或其它结构体接触。 [0206] 此外，在上述实施方式中，以在俯视时固定电极与可动电极重叠的区域内配置用于降低可动电极相对于固定电极的粘连的凸部的情况为例进行了说明，但该凸部也可以配置在固定电极与可动电极重叠的区域的外侧。在该情况下，优选构成为，在可动部朝固定电极侧位移时，与可动部的自由端相比，凸部先与固定于基板的固定电极或其它结构体接触。 [0207] 此外，在上述实施方式中，以利用金属来构成用于降低可动电极相对于固定电极的粘连的凸部的情况为例进行了说明，但关于该凸部的构成材料，可以根据可动电极或固定电极的设计而适当地从金属以外的材料中选择与固定电极或可动电极不同的材料。 [0208] 此外，在上述实施方式中，以具有用于降低可动电极相对于固定电极的粘连的凸部的金属部贯通可动部的情况为例进行了说明，但不限于此，例如也可以使金属部局部固着于固定电极的靠可动电极侧的面、或可动电极的靠固定电极侧的面上。 [0209] 此外，在上述实施方式中，以利用成膜来形成固定电极以及可动电极的情况为例进行了说明，但不限于此，例如，也可以通过对基板进行蚀刻来形成固定电极或可动电极。 |
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