(57)【要約】【課題】信頼性の高い電気部品およびその製造方法を提供する。【解決手段】電気部品は、基板１００と、前記基板上に形成された機能素子１２０と、前記基板上において前記機能素子を収納するキャビティ１３０を形成し、複数の貫通孔１１０ａを有し、その上面において第１凹部１６０および第１凸部１５０を有し、異なる膜厚を有する第１層１１１と、前記第１層上に形成され、前記複数の貫通孔を塞ぐ第２層１１２と、を具備する。【選択図】      図１
2014155980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された機能素子と、
前記基板上において前記機能素子を収納するキャビティを形成し、複数の貫通孔を有し、その上面において第１凹部および第１凸部を有し、異なる膜厚を有する第１層と、
前記第１層上に形成され、前記複数の貫通孔を塞ぐ第２層と、
を具備し、
前記第１層はその下面において平坦であり、前記第１凸部の膜厚は前記第１凹部の膜厚よりも厚く、
前記複数の貫通孔は、前記第１層における前記第１凹部に形成される
ことを特徴とする電気部品。
【請求項２】
基板と、
前記基板上に形成された機能素子と、
前記基板上において前記機能素子を収納するキャビティを形成し、複数の貫通孔を有し、その上面において第１凹部および第１凸部を有し、異なる膜厚を有する第１層と、
前記第１層上に形成され、前記複数の貫通孔を塞ぐ第２層と、
を具備することを特徴とする電気部品。
【請求項３】
前記第１層はその下面において平坦であり、前記第１凸部の膜厚は前記第１凹部の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項２に記載の電気部品。
【請求項４】
前記複数の貫通孔は、前記第１層における前記第１凹部に形成されることを特徴とする請求項３に記載の電気部品。
【請求項５】
前記第１層はその下面において第２凹部および第２凸部を有し、前記第２凹部は前記第１凸部に対応し、前記第２凸部は前記第１凹部に対応し、前記第１凸部と前記第１凹部との間の段差部の膜厚は前記第１凸部および前記第１凹部の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項２に記載の電気部品。
【請求項６】
前記複数の貫通孔は、前記第１層における前記第１凹部および／または前記第１凸部に形成されることを特徴とする請求項５に記載の電気部品。
【請求項７】
基板上に第１犠牲層を形成する工程と、
前記第１犠牲層上に、機能素子を形成する工程と、
前記機能素子を覆うように、第２犠牲層を形成する工程と、
前記第２犠牲層上に、その上面において第１凹部および第１凸部を有し、前記基板面垂直方向において異なる膜厚を有する第１層を形成する工程と、
前記第１層に、複数の貫通孔を形成する工程と、
前記複数の貫通孔を通して前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を除去して、前記基板上において前記機能素子を収納するキャビティを形成する工程と、
前記第１層上に、前記複数の貫通孔を塞ぐ第２層を形成する工程と、
を具備することを特徴とする電気部品の製造方法。
【請求項８】
前記第１層を形成する工程は、
前記第２犠牲層上に、パターニングされた第１絶縁膜を形成する工程と、
前記第２犠牲層上および前記第１絶縁膜上に、第２絶縁膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の電気部品の製造方法。
【請求項９】
前記第１層を形成する工程は、
前記第２犠牲層上に、パターニングされた第３犠牲層を形成する工程と、
前記第２犠牲層上および前記第３犠牲層上に、第２絶縁膜を形成する工程と、
を含み、
前記第１犠牲層および前記第２犠牲層を除去する工程において、前記複数の貫通孔を通して前記第３犠牲層を除去する
ことを特徴とする請求項７に記載の電気部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電気部品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可動電極と固定電極とで形成されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスは、低損失、高絶縁性、および線形性の特徴を有する。このため、キャパシタ、スイッチ、または加速度センサ等のＭＥＭＳデバイスは、次世代の携帯電話のキーデバイスとして着目されている。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイスの特徴は、通常の半導体デバイスと異なり、機械的可動部分（ＭＥＭＳ素子）を有するデバイスであるという点である。このため、ＭＥＭＳデバイスは、そのままでは回路基板上に実装することができず、キャビティ（空洞）を有する保護カバーを形成する必要がある。特に、ＭＥＭＳデバイスの製造プロセスと同様のプロセスを用いて保護カバー（薄膜ドーム）を形成することは、コストおよびサイズの観点から非常に有効である。
【０００４】
可動部分を有するＭＥＭＳ素子、およびＭＥＭＳ素子を収納する薄膜ドーム構造の製造方法は、第１犠牲層を形成してパターニングする工程、第１犠牲層上にＭＥＭＳ素子を形成する工程、第１犠牲層およびＭＥＭＳ素子上に第２犠牲層を形成してパターニングする工程、第２犠牲層上に第１層（例えばＳｉＯＸ膜）を形成する工程、第１層に貫通孔を形成する工程、貫通孔を介して第１犠牲層および第２犠牲層を除去する工程、第１層上に貫通孔を封止する第２層を形成する工程、第２層上に防湿性を有する第３層（例えばＳｉＮ膜）を形成する工程を具備する。第１層、第２層、および第３層によって空洞を有する薄膜ドームを構成する。
【０００５】
この薄膜ドームの形成時において、空洞部分の膨張により薄膜ドームが変形し、その変形に伴う応力集中箇所にクラックが発生してしまう。その結果、ドーム内部の密封性が損なわれ、デバイスの信頼性を低下させる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−４５６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
信頼性の高い電気部品およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態による電気部品は、基板１００と、前記基板上に形成された機能素子１２０と、前記基板上において前記機能素子を収納するキャビティ１３０を形成し、複数の貫通孔１１０ａを有し、その上面において第１凹部１６０および第１凸部１５０を有し、異なる膜厚を有する第１層１１１と、前記第１層上に形成され、前記複数の貫通孔を塞ぐ第２層１１２と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る電気部品の構造を示す平面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】図２における一部拡大図。
【図４】第１の実施形態に係る電気部品の製造工程を示す断面図。
【図５】図４に続く、第１の実施形態に係る電気部品の製造工程を示す断面図。
【図６】図５に続く、第１の実施形態に係る電気部品の製造工程を示す断面図。
【図７】図６に続く、第１の実施形態に係る電気部品の製造工程を示す断面図。
【図８】図７に続く、第１の実施形態に係る電気部品の製造工程を示す断面図。
【図９】図８に続く、第１の実施形態に係る電気部品の製造工程を示す断面図。
【図１０】図９に続く、第１の実施形態に係る電気部品の製造工程を示す断面図。
【図１１】図１０に続く、第１の実施形態に係る電気部品の製造工程を示す断面図。
【図１２】第１の実施形態に係る電気部品の製造工程の他の例を示す断面図。
【図１３】第１の実施形態の変形例１に係る電気部品の構造を示す平面図。
【図１４】図１３におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図１５】第１の実施形態の変形例２に係る電気部品の構造を示す平面図。
【図１６】図１５におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図１７】第２の実施形態に係る電気部品の構造を示す平面図。
【図１８】図１７におけるＤ−Ｄ線に沿った断面図。
【図１９】図１８における一部拡大図。
【図２０】第２の実施形態に係る電気部品の構造の他の例を示す平面図。
【図２１】図１７におけるＥ−Ｅ線に沿った断面図。
【図２２】第２の実施形態に係る電気部品の製造工程における断面図。
【図２３】図２２に続く、第２の実施形態に係る電気部品の製造工程における断面図。
【図２４】図２３に続く、第２の実施形態に係る電気部品の製造工程における断面図。
【図２５】図２４に続く、第２の実施形態に係る電気部品の製造工程における断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
薄膜ドームの形成において、薄膜ドームのうち特に最も下層に位置する第１層にクラックが発生する恐れがある。このクラックは、第３層の成膜時に空洞部分が膨張することで生じる。より具体的には、空洞部分の膨張によりＳｉＯＸ膜で構成される第１層が変形し、その変形に伴う応力集中箇所にクラックが発生する。第１層にクラックが発生すると、クラックが薄膜ドームの内部と外部を接続する経路の起点となる。その結果、ドーム内部の密封性が損なわれ、デバイスの信頼性を低下させる恐れがある。
【００１１】
一方、クラックを回避するためには、第１層の膜厚を厚くすることが有効である。しかし、第１層の膜厚を厚くした場合、第１層に貫通孔を形成することが困難になる。すなわち、第１層の加工膜厚が厚くなるため、貫通孔形成時のＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等においてレジストマスクの耐久性が問題となり得る。
【００１２】
これに対し、本実施形態は、第１層の表面に凹凸を形成して部分的に異なる膜厚を有することで、上記問題を解消するものである。
【００１３】
本実施形態を以下に図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一の参照符号を付す。なお、重複した説明は、必要に応じて行う。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
図１乃至図１７を用いて第１の実施形態に係る電気部品について説明する。第１の実施形態は、第１層１１１がその上面において第１凹部１５０（溝部）および第１凸部１６０（突起部）を有する例である。これにより、第１層１１１におけるクラックの発生を抑制することができる。以下に、第１の実施形態について詳説する。
【００１５】
［第１の実施形態に係る構造］
図１は第１の実施形態に係る電気部品の構造を示す平面図であり、主に第１層１１１を示す図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は、図２における一部拡大図であり、主に第１層１１１を示す図である。
【００１６】
図２に示すように、第１の実施形態に係る電気部品は、基板１００上に形成された機能素子１２０と、第１層１１１、第２層１１２、および第３層１１３で構成される薄膜ドームと、を備える。
【００１７】
基板１００は、例えば、表面に絶縁膜が形成されたシリコン基板、または絶縁体基板である。この基板１００上に機能素子１２０が形成される。機能素子１２０は、例えば静電駆動型のＭＥＭＳ可変容量キャパシタである。
【００１８】
機能素子１２０は、第１金属配線１０２と、第１金属配線１０２に対向する第２金属配線１０６と、第２金属配線１０６同士を接続する絶縁体接続部１０７とで構成される。第１金属配線１０２および第２金属配線１０６は、例えばアルミニウムで構成される。絶縁体接続部１０７は、例えばＳｉＮ膜で構成される。機能素子１２０は、第１金属配線１０２と第２金属配線１０６との間に電圧を印加すると、静電引力によって第１金属配線１０２と第２金属配線１０６との間の距離が変化することにより容量が変化する。
【００１９】
第１金属配線１０２上には、例えばＳｉＯＸ膜またはＳｉＮ膜で構成されるパッシベーション膜１０４が形成される。パッシベーション膜１０４は、キャパシタの絶縁膜として機能する。このパッシベーション膜１０４は、接続孔部分１０４ａに開口を有する。この接続孔部分１０４ａにおいて、第１金属配線１０２と第２金属配線１０６とが電気的に接続される。
【００２０】
機能素子１２０は、キャビティ１３０内に形成される。このキャビティ１３０は、機能素子１２０の動作空間を確保するための領域である。キャビティ１３０内は、乾燥雰囲気または真空雰囲気に保たれる。このため、有害ガス、例えば水分によって、アルミニウムで構成される第１金属配線１０２および第２金属配線１０６が劣化することが防止され、ＭＥＭＳ可変容量キャパシタの特性劣化が防止される。
【００２１】
第１層１１１は、機能素子１２０を収納するキャビティ１３０を形成し、複数の貫通孔（開口）１１０ａを有する。第１層１１１の複数の貫通孔１１０ａは、機能素子１２０を形成した後、後述する犠牲層をエッチングして除去し、キャビティ１３０を形成するためのものである。すなわち、犠牲層は、貫通孔１１０ａを通してエッチングされる。
【００２２】
この第１層１１１の詳細については、後述する。
【００２３】
第２層１１２は、第１層１１１上に形成され、複数の貫通孔１１０ａを塞いでいる。この第２層１１２は、キャビティ１３０を封止する機能を有する。
【００２４】
第２層１１２は、ポリイミド等の有機材料の塗布膜で構成されることが望ましい。これにより、貫通孔１１０ａのサイズ（直径または開口面積）が大きくても、貫通孔１１０ａを容易かつ確実に封止することができる。サイズの大きい複数の貫通孔１１０ａを配置することにより、後述する犠牲層のエッチングを短時間で確実に行うことが可能である。
【００２５】
なお、第２層１１２は、有機材料の塗布膜に限らず、ＳｉＯＸ膜またはＳｉＮ膜等の絶縁膜で構成されてもよい。
【００２６】
第３層１１３は、第２層１１２上に形成される。この第３層１１３は、大気中の水分が第２層１１２を透過してキャビティ１３０内に浸入することを防止する防湿膜として機能する。第３層１１３は、例えばＳｉＮ膜等の絶縁膜で構成される。
【００２７】
これら第１層１１１、第２層１１２、および第３層１１３は、機能素子１２０を外部から保護するための薄膜ドームとして機能する。
【００２８】
以下に、第１の実施形態における第１層１１１について説明する。
【００２９】
図１および図２に示すように、第１の実施形態における第１層１１１は、その上面において、第１凹部１５０および第１凸部１６０を有する。また、第１層１１１は、その下面において平坦である。言い換えると、第１層１１１は、上面において、異なる高さを有する。この構造により、第１層１１１は、基板面垂直方向において異なる膜厚を有する。第１層１１１の膜厚についての詳細は、後述する。
【００３０】
なお、第１の実施形態において、第１凹部１５０とは、第１層１１１において第１凸部１６０以外の領域を示す。
【００３１】
第１層１１１は、キャビティ１３０を形成するために側部、上部、およびこれらを接続する角部で構成される。第１層１１１は、上部の上面において第１凹部１５０および第１凸部１６０を有する。第１凸部１６０は、例えば平面において第１方向および第１方向に直交する第２方向に延在するように形成される。
【００３２】
上面に第１凹部１５０および第１凸部１６０を有する第１層１１１は、第１絶縁膜１０９および第２絶縁膜１１０で構成される。第１絶縁膜１０９は、中空状態であり、例えば第１方向および第１方向に直交する第２方向に延在するようにパターニングされて形成される。第２絶縁膜１１０は、第１絶縁膜１０９を覆い、全面に連接して形成される。より具体的には、第２絶縁膜１１０は、第１絶縁膜１０９の側面上および上面上に形成され、それ以外の領域で中空状態である。また、中空状態の第１絶縁膜１０９の下面と中空状態の第２絶縁膜１１０の下面とは高さが同じである。このため、第１層１１１の下面は、ほぼ平坦に形成される。
【００３３】
第１凸部１６０は、中空状態の第１絶縁膜１０９および第１絶縁膜１０９上に形成された第２絶縁膜１１０で構成される。すなわち、第１凸部１６０は、第１絶縁膜１０９と第２絶縁膜１１０との積層構造で構成される。一方、第１凹部１５０は、中空状態の第２絶縁膜１１０で構成される。すなわち、第１凹部１５０は、第２絶縁膜１１０の単層構造で構成される。
【００３４】
言い換えると、第２絶縁膜１１０は、その上面において第１凹部および１５０第１凸部１６０を有し、その下面において第１凹部および１５０第１凸部１６０に対応する位置に凸部および凹部を有する。そして、第１絶縁膜１０９は、第２絶縁膜１１０の下面における凹部（第１凸部１６０の下部）に埋め込まれる。
【００３５】
第１絶縁膜１０９および第２絶縁膜１１０は、ＳｉＯＸ膜またはＳｉＮ膜等の絶縁膜で構成される。なお、プロセス上の観点から、第１絶縁膜１０９および第２絶縁膜１１０は、同材料を含む絶縁膜で構成されることが望ましい。
【００３６】
図３に示すように、第１凸部１６０における基板面垂直方向の膜厚は、第１凹部１５０における基板面垂直方向の膜厚よりも厚い。より具体的には、第１凸部１６０における基板面垂直方向の膜厚は、第１絶縁膜１０９における成膜方向の膜厚Ｗ２と第２絶縁膜１１０における成膜方向の膜厚Ｗ１との積算膜厚と同等である。一方、第１凹部１５０における基板面垂直方向の膜厚は、第２絶縁膜１１０における成膜方向の膜厚Ｗ１と同等である。すなわち、第１凸部１６０における基板面垂直方向の膜厚は、第１凹部１５０における基板面垂直方向の膜厚よりも、第１絶縁膜１０９における成膜方向の膜厚Ｗ２の分だけ厚い。
【００３７】
なお、第１凸部１６０における基板面垂直方向の膜厚は、第１凹部１５０における基板面垂直方向の膜厚の２倍程度であることが望ましい。すなわち、第２絶縁膜１１０における成膜方向の膜厚Ｗ１と第１絶縁膜１０９における成膜方向の膜厚Ｗ２とが同程度であることが望ましい。より具体的には、第１凸部１６０における基板面垂直方向の膜厚は例えば６μｍ程度、第１凹部１５０における基板面垂直方向の膜厚は例えば３μｍ程度に形成される。しかし、これに限らず、第１層１０９において、膜厚が薄い第１凹部１５０と膜厚が厚い第１凸部１６０とが形成されればよい。
【００３８】
このように、第１層１０９において基板面垂直方向の膜厚が厚い第１凸部１６０が形成されることで、第１層１０９の機械的強度を強くすることができる。すなわち、第１絶縁膜１０９は、補強材として機能する。
【００３９】
また、図１および図２に示すように、複数の貫通孔１１０ａは、第１層１０９において膜厚が薄い第１凹部１５０（第２絶縁膜１１０）に形成される。これにより、貫通孔１１０ａを形成する加工工程を容易に行うことができる。
【００４０】
［第１の実施形態に係る製造方法］
図４乃至図１３は、第１の実施形態に係る電気部品の製造工程における断面図を示している。以下では、第１の実施形態に係る電気部品におけるＭＥＭＳ素子の形成工程から薄膜ドームの形成工程を説明する。
【００４１】
まず、図４に示すように、ＭＥＭＳ素子の形成工程において、表面に絶縁膜が形成されたシリコン基板、または絶縁体基板である基板１００上に、例えばアルミニウムで構成される第１金属配線１０２が形成され、パターニングされる。この第１金属配線１０２は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。第１金属配線１０２の成膜方法としては、例えばスパッタリング法が用いられる。また、パターニング方法としては、例えば従来のフォトリソグラフィ法とＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法が用いられてもよいし、フォトリソグラフィとウェットエッチング法が用いられてもよい。
【００４２】
次に、全面に、例えばＳｉＯＸ膜、またはＳｉＮ膜で構成され、キャパシタの絶縁膜として機能するパッシベーション膜１０４が形成される。パッシベーション膜１０４の成膜方法としては、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法が用いられる。このパッシベーション膜１０４は、膜厚が例えば数十ｎｍ〜数百ｎｍで形成される。その後、パッシベーション膜１０４がパターニングされ、接続孔部分１０４ａが開口される。すなわち、接続孔部分１０４ａの第１金属配線１０２が露出される。パッシベーション膜１０４のパターニング方法としては、例えばフォトリソグラフィ法とＲＩＥ法が用いられる。
【００４３】
次に、第１金属配線１０２を覆うように、ポリイミド等の有機材料で構成される第１犠牲層１０５が塗布される。この第１犠牲層１０５は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。
【００４４】
その後、図５に示すように、第１犠牲層１０５が所望の形状にパターニングされる。これにより、接続孔部分１０４ａの第１金属配線１０２が露出される。第１犠牲層１０５は、感光露光および現像によりパターニングされてもよい。または、第１犠牲層１０５上に通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法より、第１犠牲層１０５がパターニングされてもよい。または、第１犠牲層１０５上に形成された図示せぬＳｉＯＸ膜等を通常のリソグラフィ法によるレジストパターンとＲＩＥ法あるいはウェットエッチング法によってハードマスクとしてパターニングし、このハードマスクを用いて第１犠牲層１０５がパターニングされてもよい。
【００４５】
次に、図６に示すように、第１犠牲層１０５上に、例えばアルミニウムで構成される第２金属配線１０６が形成され、パターニングされる。この第２金属配線１０６は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。これにより、第２金属配線１０６は、露出された接続孔部分１０４ａの第１金属配線１０２と接続される。第２金属配線１０６の成膜方法としてはスパッタリング法が用いられる。また、パターニング方法としてはフォトリソグラフィ法とＲＩＥ法が用いられてもよいし、フォトリソグラフィとウェットエッチング法が用いられてもよい。
【００４６】
次に、第２金属配線１０６間に、例えばＳｉＮ膜で構成される絶縁体接続部１０７が形成され、パターニングされる。絶縁体接続部１０７は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。これにより、第２金属配線１０６同士が接続される。絶縁体接続部１０７の成膜方法およびパターニング方法としては、従来の半導体技術が用いられる。このようにして、可動部となるＭＥＭＳ素子１２０が完成する。
【００４７】
次に、図７に示すように、ウェハレベルの薄膜ドームの形成工程において、ＭＥＭＳ素子１２０および第１犠牲層１０５を覆うように、ポリイミド等の有機材料で構成される第２犠牲層１０８が塗布される。この第２犠牲層１０８は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。
【００４８】
その後、第２犠牲層１０８が所望の形状にパターニングされる。第２犠牲層１０８は、感光露光および現像によりパターニングされてもよい。または、第２犠牲層１０８上に通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法により、第２犠牲層１０８がパターニングされてもよい。または、第２犠牲層１０８上に形成された図示せぬＳｉＯＸ膜等を通常のリソグラフィ法によるレジストパターンとＲＩＥ法あるいはウェットエッチング法によってハードマスクとしてパターニングし、このハードマスクを用いて第２犠牲層１０８がパターニングされてもよい。
【００４９】
次に、第２犠牲層１０８を覆うように、複数の貫通孔１１０ａを有し、その上面において第１凹部１５０および第１凸部１６０を有する第１層１１１が形成される。
【００５０】
より具体的には、まず、図８に示すように、全面に、第１絶縁膜１０９が形成される。第１絶縁膜１０９は、例えばＳｉＯＸ膜またはＳｉＮ膜等の絶縁膜で構成される。第１絶縁膜１０９の成膜方法としては、例えばＣＶＤ法が用いられる。その後、第１絶縁膜１０９が所望の形状にパターニングされる。第１絶縁膜１０９のパターニング方法としてはフォトリソグラフィ法とＲＩＥ法が用いられてもよいし、フォトリソグラフィとウェットエッチング法が用いられてもよい。これにより、第２犠牲層１０８上に、例えば第１方向および第２方向に延在するように、補強材となる第１絶縁膜１０９が形成される。
【００５１】
次に、図９に示すように、全面に連接して、第２絶縁膜１１０が形成される。より具体的には、第２絶縁膜１１０は、第１絶縁膜１０９上（側面上および上面上）、第２犠牲層１０８上、およびパッシベーション膜１０４上に形成される。第２絶縁膜１１０は、例えばその成膜方向の膜厚が一定になるように形成される。第２絶縁膜１１０は、例えばＳｉＯＸ膜またはＳｉＮ膜等の絶縁膜で構成される。第２絶縁膜１１０の成膜方法としては、例えばＣＶＤ法が用いられる。これにより、第２犠牲層１０８上の第２絶縁膜１１０からなる第１凹部１５０、および第２犠牲層１０８上の第１絶縁膜１０９と第１絶縁膜１０９上の第２絶縁膜１１０とからなる第１凸部１６０を上面に有する第１層１１１が形成される。
【００５２】
次に、図１０に示すように、第１層１１１（第２絶縁膜１１０）上に、図示せぬレジストが塗布される。その後、通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法またはウェットエッチング法により、第１層１１１に第１犠牲層１０５および第２犠牲層１０８除去用の複数の貫通孔１１０ａが開口される。
【００５３】
このとき、複数の貫通孔１１０ａは、第１層１０９において、膜厚が厚い第１凸部１６０ではなく、膜厚が薄い第１凹部１５０に形成される。これにより、貫通孔１１０ａを形成する加工工程を容易に行うことができる。
【００５４】
なお、図示せぬレジストパターンと第１層１０９との選択比を調整することにより、貫通孔１１０ａの形状が、外側から内側に向かって次第に径が大きくなることが望ましい。言い換えると、貫通孔１１０ａの形状が外側から内側に向かって次第に径が小さくなるテーパー形状であることが望ましい。これは、後述する第１犠牲層１０５および第２犠牲層１０８を除去した後に、貫通孔１１０ａの封止特性を向上させるためである。
【００５５】
次に、図１１に示すように、Ｏ２ガス、ＣＦ４ガスやそれらの混合ガスを用いたアッシングにより、図示せぬレジストパターン、第１犠牲層１０５および第２犠牲層１０８が除去される。これにより、機能素子１２０がリリースされ、機能素子１２０の動作空間であるキャビティ１３０が形成される。
【００５６】
次に、図２に示すように、第１層１１１上に、第２層１１２が形成される。これにより、複数の貫通孔１１０ａが塞がれ、キャビティ１３０が封止される。第２層１１２は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。第２層１１２は、例えばポリイミド等の有機材料の塗布膜、またはＳｉＮ膜、ＳｉＯｘ膜で構成される。このとき、第２層１１２は貫通孔１１０ａの下面まで形成されても良い。言い換えると貫通孔１１３ａを充填するように形成されても良い。
【００５７】
次に、第２層１１２上に、防湿膜としての第３層１１３が形成される。第３層１１３は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。第３層１１３は、例えばＳｉＮ膜で構成される。第３層１１３の成膜方法としては、例えばＣＶＤ法が用いられる。
【００５８】
この第３層１１３が形成される際、成膜条件として減圧および加熱される。このため、第３層１１１が形成される際、それによって大きな応力が生じ、特に第１層１１１が変形（例えば膨張）する。このとき、第１層１１１は、補強材となる第１絶縁膜１０９を形成することで、膜厚の厚い第１凸部１６０を形成している。これにより、第３層１１３の形成の際の応力による第１層１１１の変形を小さくし、クラックの発生を抑制することができる。
【００５９】
その後、第３層１１１が所望の形状にパターニングされる。第３層１１１は、通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法またはウェットエッチングにより、パターニングされる。このようにして、薄膜ドームが完成する。
【００６０】
なお、複数の貫通孔１１０ａは、補強材となる第１絶縁膜１０９の側壁（第２絶縁膜１１０）に対してセルフアラインで形成されてもよい。すなわち、図９に示すように、全面に第２絶縁膜１１０が形成された後、図１２に示すように、エッチバックにより、第２絶縁膜１１０の一部を除去して貫通孔１１０ａを形成する。より具体的には、第２犠牲層１０８の上面上および第１絶縁膜１０９の上面上の第２絶縁膜１１０を除去する。これにより、第２犠牲層１０８の側面上および第１絶縁膜１０９の側面上に第２絶縁膜１１０が残存する。その結果、貫通孔１１０ａの側面は、第２犠牲層１０８の側面上および第１絶縁膜１０９の側面上に形成された第２絶縁膜１１０の側面と一致する。
【００６１】
このセルフアライン工程によれば、貫通孔１１０ａの形成の際にＰＥＰ（Photolithography Etching Process）を行う必要がない。このため、貫通孔１１０ａの形成を簡略化することができる。
【００６２】
［第１の実施形態に係る効果］
上記第１の実施形態によれば、薄膜ドームの一部である第１層１１１が、その上面において第１凹部１５０および第１凸部１６０を有し、その下面において平坦である。すなわち、第１凸部１６０が基板面垂直方向において膜厚の厚い領域となり、第１凹部１５０が基板面垂直方向において膜厚の薄い領域となる。これにより、以下の効果を得ることができる。
【００６３】
第１層１１１に部分的に膜厚の厚い領域（第１凸部１６０）を形成することで、その機械的強度を強くする。これにより、第３層１１３の形成の際の応力による第１層１１１の変形を小さくすることができる。その結果、第１層１１１に発生するクラックを抑制することができる。
【００６４】
また、貫通孔１１０ａは、第１層１１１における膜厚の薄い領域（第１凹部１５０）に形成される。これにより、貫通孔１１０ａを形成する際のレジストマスク等の耐久性の問題を軽減することができ、貫通孔１１０ａを形成する加工工程を容易に行うことができる。
【００６５】
［第１の実施形態に係る変形例］
図１３は第１の実施形態の変形例１に係る電気部品の構造を示す平面図であり、主に第１層１１１を示す図である。図１４は、図１３におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００６６】
変形例１において、上記第１の実施形態と異なる点は、第１凸部１６０の形成領域である。より具体的には、図１３および図１４に示すように、第１層１１１は、上部の上面において第１凹部１５０および第１凸部１６０を有する。そして、第１凸部１６０は、平面において第１層１１１の中央部から放射状に延在するように形成される。
【００６７】
このように、膜厚の厚い第１凸部１６０を第１層１１１において中心から放射状に延在するように形成することで、第１層１１１の機械的強度をより強くすることができる。これは、第１層１１１にかかる応力がその中央部に近いほど大きいためである。すなわち、応力の大きい第１層１１１の中央部付近の膜厚を厚くして補強することで、第１層１１１の変形を小さくすることができる。その結果、第１層１１１に発生するクラックをより抑制することができる。
【００６８】
図１５は第１の実施形態の変形例２に係る電気部品の構造を示す平面図であり、主に第１層１１１を示す図である。図１６は、図１５におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【００６９】
変形例２において、上記第１の実施形態と異なる点は、第１凸部１６０の形成領域である。より具体的には、図１５および図１６に示すように、第１層１１１は、上部の上面において第１凹部１５０および第１凸部１６０を有する。そして、第１凸部１６０は、平面において第１層１１１の上部における周辺部に延在するように形成される。言い換えると、第１凸部１６０は、第１層１１１の上部における角部付近に形成される。
【００７０】
このように、膜厚の厚い第１凸部１６０を第１層１１１の上部における周辺部に延在するように形成することで、第１層１１１に発生するクラックをより抑制することができる。これは、クラックの発生が主に第１層１１１の角部付近で起こるためである。すなわち、クラックの発生が多い第１層１１１の角部付近の膜厚を厚くして補強することで、応力による第１層１１１の変形が大きくても、その角部付近におけるクラックの発生を抑制することができる。
【００７１】
＜第２の実施形態＞
図１７乃至図２５を用いて第２の実施形態に係る電気部品について説明する。第１の実施形態では、第１層１１１がその上面のみに第１凹部１５０および第１凸部１６０を有した。これに対し、第２の実施形態は、第１層１１１がその上面だけではなく、その下面において第２凹部１７０および第２凸部１８０を有する例である。以下に、第２の実施形態について詳説する。
【００７２】
なお、第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同様の点については説明を省略し、主に異なる点について説明する。
【００７３】
［第２の実施形態に係る構造］
図１７は第２の実施形態に係る電気部品の構造を示す平面図であり、主に第１層１１１を示す図である。図１８は、図１７におけるＤ−Ｄ線に沿った断面図である。図１９は、図１８における一部拡大図であり、主に第１層１１１を示す図である。
【００７４】
第２の実施形態において、上記第１の実施形態と異なる点は、第１層１１１がその下面においても第２凹部１７０および第２凸部１８０を有する点である。
【００７５】
より具体的には、図１７および図１８に示すように、第２の実施形態における第１層１１１は、その上面において、第１凹部１５０および第１凸部１６０を有する。また、第１層１１１は、その下面において、第２凹部１７０および第２凸部１８０を有する。言い換えると、第１層１１１は、上面および下面において、異なる高さを有する。この構造により、第１層１１１は、基板面垂直方向において異なる膜厚を有する。第１層１１１の膜厚についての詳細は、後述する。
【００７６】
なお、第２の実施形態において、第１凹部１５０とは、第１層１１１において第１凸部１６０以外の領域を示す。また、第２凸部１８０とは、第１層１１１において第２凹部１７０以外の領域を示す。また、第１凹部１５０（第２凸部１８０）と第１凸部１６０（第２凹部１７０）との間には、これらを接続する段差部１９０が設けられる。
【００７７】
第１層１１１は、キャビティ１３０を形成するために側部、上部、およびこれらを接続する角部で構成される。第１層１１１は、上部の上面において第１凹部１５０および第１凸部１６０を有する。第１凸部１６０は、例えば平面において第１方向および第１方向に直交する第２方向に延在するように形成される。一方、第１層１１１は、上部の下面において第２凹部１７０および第２凸部１８０を有する。第１層１１１の下面における第２凹部１７０は、上面における第１凸部１６０の位置に対応する。第１層１１１の下面における第２凸部１８０は、上面における第１凹部１５０の位置に対応する。
【００７８】
上面に第１凹部１５０および第１凸部１６０、下面に第２凹部１７０および第２凸部１８０を有する第１層１１１は、第２絶縁膜１１０で構成される。第２絶縁膜１１０は、中空状態であり、全面に連接して形成される。第２絶縁膜１１０は、ＳｉＯＸ膜またはＳｉＮ膜等の絶縁膜で構成される。
【００７９】
図１９に示すように、第１層１１１（第２絶縁膜１１０）において、第１凹部１５０と第１凸部１６０との間（第２凹部１７０と第２凸部１８０との間）には段差部１９０が形成される。この段差部１９０の基板面垂直方向の膜厚は、第１凹部１５０および第１凸部１６０（第２凹部１７０および第２凸部１８０）における基板面垂直方向の膜厚よりも厚い。より具体的には、段差部１９０における基板面垂直方向の膜厚は、後述する第３犠牲層２１０における成膜方向の膜厚Ｗ２と第２絶縁膜１１０における成膜方向の膜厚Ｗ１との積算膜厚と同等である。一方、第１凹部１５０および第１凸部１６０（第２凹部１７０および第２凸部１８０）における基板面垂直方向の膜厚は、第２絶縁膜１１０における成膜方向の膜厚Ｗ１と同等である。第３犠牲層２１０における成膜方向の膜厚Ｗ２は、第１凹部１５０と第１凸部１６０との高さの差（第２凹部１７０と第２凸部１８０との高さの差）と同等である。
【００８０】
なお、段差部１９０における基板面垂直方向の膜厚は、第１凹部１５０および第１凸部１６０（第２凹部１７０および第２凸部１８０）における基板面垂直方向の膜厚の例えば２倍程度である。すなわち、第２絶縁膜１１０における成膜方向の膜厚Ｗ１と第３犠牲層２１０における成膜方向の膜厚Ｗ２とが同程度である。より具体的には、段差部１９０における基板面垂直方向の膜厚は例えば６μｍ程度、第１凹部１５０および第１凸部１６０（第２凹部１７０および第２凸部１８０）における基板面垂直方向の膜厚は例えば３μｍ程度に形成される。
【００８１】
このように、第１層１０９において第１凹部１５０および第１凸部１６０（第２凹部１７０および第２凸部１８０）を形成して段差部１９０を設けることで、第１層１０９において基板面垂直方向の膜厚を部分的に厚くすることができる。その結果、第１層１０９の機械的強度を強くすることができる。
【００８２】
また、図１７および図１８に示すように、複数の貫通孔１１０ａは、第１層１０９において膜厚が薄い第１凹部１５０（第２凸部１８０）に形成される。これにより、貫通孔１１０ａを形成する加工工程を容易にすることができる。
【００８３】
なお、図２０および図２１に示すように、複数の貫通孔１１０ａは、第１層１０９において膜厚が薄い第１凸部１６０（第２凹部１７０）に形成されてもよい。
【００８４】
また、図１７乃至図２１では、複数の貫通孔１１０ａが第１層１０９において第１凹部１５０（第２凸部１８０）および第１凸部１６０（第２凹部１７０）のいずれかに形成される例を示しているがこれに限らない。複数の貫通孔１１０ａは、第１層１０９において第１凹部１５０（第２凸部１８０）および第１凸部１６０（第２凹部１７０）のいずれにも形成されてもよい。すなわち、複数の貫通孔１１０ａは、第１層１０９において膜厚が厚い段差部１９０以外の領域に形成されればよい。
【００８５】
［第２の実施形態に係る製造方法］
図２２乃至図２５は、第２の実施形態に係る電気部品の製造工程における断面図を示している。以下では、第２の実施形態に係る電気部品におけるＭＥＭＳ素子の形成工程から薄膜ドームの形成工程を説明する。
【００８６】
まず、第１の実施形態における図４乃至図７の工程が行われる。すなわち、ＭＥＭＳ素子１２０および第１犠牲層１０５を覆うようにポリイミド等の有機材料で構成される第２犠牲層１０８が塗布された後、第２犠牲層１０８が所望の形状にパターニングされる。
【００８７】
次に、第２犠牲層１０８を覆うように、複数の貫通孔１１０ａを有し、その上面において第１凹部１５０および第１凸部１６０を有し、その下面において第２凹部１７０および第２凸部１８０を有する第１層１１１が形成される。
【００８８】
より具体的には、まず、図２２に示すように、全面に、ポリイミド等の有機材料で構成される第３犠牲層２１０が塗布される。その後、第３犠牲層２１０が所望の形状にパターニングされる。第３犠牲層２１０は、感光露光および現像によりパターニングされてもよい。または、第３犠牲層２１０上に通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法より、第３犠牲層２１０がパターニングされてもよい。または、第３犠牲層２１０上に形成された図示せぬＳｉＯＸ膜等を通常のリソグラフィ法によるレジストパターンとＲＩＥ法あるいはウェットエッチング法によってハードマスクとしてパターニングし、このハードマスクを用いて第３犠牲層２１０がパターニングされてもよい。これにより、第２犠牲層１０８上に、例えば第１方向および第２方向に延在するように、第３犠牲層２１０が形成される。
【００８９】
次に、図２３に示すように、全面に連接して、第２絶縁膜１１０が形成される。より具体的には、第２絶縁膜１１０は、第３犠牲層２１０上（側面上および上面上）、第２犠牲層１０８上、およびパッシベーション膜１０４上に形成される。第２絶縁膜１１０は、例えばその成膜方向の膜厚が一定になるように形成される。第２絶縁膜１１０は、例えばＳｉＯＸ膜またはＳｉＮ膜等の絶縁膜で構成される。第２絶縁膜１１０の成膜方法としては、例えばＣＶＤ法が用いられる。これにより、第２犠牲層１０８の上面上の第２絶縁膜１１０からなる第１凹部１５０（第２凸部１８０）、第３犠牲層２１０の上面上の第２絶縁膜１１０からなる第１凸部１６０（第２凹部１７０）、および第３犠牲層２１０の側面上の第２絶縁膜１１０からなる段差部１９０を有する第１層１１１が形成される。
【００９０】
次に、図２４に示すように、第１層１１１（第２絶縁膜１１０）上に、図示せぬレジストが塗布される。その後、通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法またはウェットエッチング法により、第１層１１１に第１犠牲層１０５、第２犠牲層１０８、および第３犠牲層２１０除去用の複数の貫通孔１１０ａが開口される。
【００９１】
このとき、複数の貫通孔１１０ａは、第１層１０９において、膜厚が厚い段差部１９０ではなく、膜厚が薄い第１凹部１５０（第２凸部１８０）および／または第１凸部１６０（第２凹部１７０）に形成される。これにより、貫通孔１１０ａを形成する加工工程を容易に行うことができる。
【００９２】
次に、図２５に示すように、Ｏ２ガス、ＣＦ４ガスやそれらの混合ガスを用いたアッシングにより、図示せぬレジストパターン、第１犠牲層１０５、第２犠牲層１０８、および第３犠牲層２１０が除去される。これにより、機能素子１２０がリリースされ、機能素子１２０の動作空間であるキャビティ１３０が形成される。また、上面に第１凹部１５０および第１凸部１６０、下面に第２凹部１７０および第２凸部１８０を有する第１層１１１（第２絶縁膜１１０）が形成される。
【００９３】
次に、図１８に示すように、第１層１１１上に、第２層１１２が形成される。これにより、複数の貫通孔１１０ａが塞がれ、キャビティ１３０が封止される。第２層１１２は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。第２層１１２は、例えばポリイミド等の有機材料の塗布膜、またはＳｉＮ膜、ＳｉＯｘ膜で構成される。
【００９４】
次に、第２層１１２上に、防湿膜としての第３層１１３が形成される。第３層１１３は、膜厚が例えば数百ｎｍ〜数μｍで形成される。第３層１１３は、例えばＳｉＮ膜で構成される。第３層１１３の成膜方法としては、例えばＣＶＤ法が用いられる。
【００９５】
この第３層１１３が形成される際、成膜条件として減圧および加熱される。このため、第３層１１１が形成される際、それによって大きな応力が生じ、特に第１層１１１が変形（例えば膨張）する。このとき、第１層１１１は、第１凹部１５０（第２凸部１８０）および第１凸部１６０（第２凹部１７０）を有することで、その間に膜厚の厚い段差部１９０を形成している。これにより、第３層１１３の形成の際の応力による第１層１１１の変形を小さくし、クラックの発生を抑制することができる。
【００９６】
その後、第３層１１１が所望の形状にパターニングされる。第３層１１１は、通常のリソグラフィ法で形成された図示せぬレジストパターンとＲＩＥ法またはウェットエッチングにより、パターニングされる。このようにして、薄膜ドームが完成する。
【００９７】
［第２の実施形態に係る効果］
上記第２の実施形態によれば、薄膜ドームの一部である第１層１１１が、その上面において第１凹部１５０および第１凸部１６０を有し、その下面において第１凹部１５０および第１凸部１６０に対応する位置に第２凸部１８０および第２凹部１７０を有する。そして、第１凹部１５０（第２凸部１８０）と第１凸部１６０（第２凹部１７０）との間に段差部１９０が形成される。すなわち、第１凹部１５０および第１凸部１６０（第２凸部１８０および第２凹部１７０）が基板面垂直方向において膜厚の薄い領域となり、その間の段差部１９０が基板面垂直方向において膜厚の厚い領域となる。これにより、以下の効果を得ることができる。
【００９８】
第１層１１１に部分的に膜厚の厚い領域（段差部１９０）を形成することで、その機械的強度を強くする。これにより、第３層１１３の形成の際の応力による第１層１１１の変形を小さくすることができる。その結果、第１層１１１に発生するクラックを抑制することができる。
【００９９】
また、貫通孔１１０ａは、第１層１１１における膜厚の薄い領域（第１凹部１５０（第２凸部１８０）および／または第１凸部１６０（第２凹部１７０））に形成される。これにより、貫通孔１１０ａを形成する際のレジストマスク等の耐久性の問題を軽減することができ、貫通孔１１０ａを形成する加工工程を容易に行うことができる。
【０１００】
また、貫通孔１１０ａは、段差部１９０以外の領域、すなわち、第１凹部１５０および第１凸部１６０のいずれに形成されてもよい。これにより、第１の実施形態よりも、貫通孔１１０ａの形成領域の制限を抑制することができる。
【０１０１】
その他、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【０１０２】
１００…基板、１０５…第１犠牲層、１０８…第２犠牲層、１０９…第１絶縁膜、１１０…第２絶縁膜、１１０ａ…貫通孔、１１１…第１層、１１２…第２層、１２０…機能素子、１３０…キャビティ、１５０…第１凸部、１６０…第１凹部、１７０…第２凹部、１８０…第２凸部、１９０…段差部、２１０…第３犠牲層。
【図１】
2014155980.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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