(57)【要約】      （修正有）【課題】封止領域の気密性を高めることができる貫通電極及びその製造方法、並びに微小構造体を提供する。【解決手段】導電性を有する基板１０の所定領域１１を周囲と絶縁して形成した貫通電極１００であって、前記基板の第１の面側に、前記基板を貫通しない深さに形成された第１のトレンチ３０と、該第１のトレンチより溝幅が狭く、該第１のトレンチの底面と前記基板の第２の面とを貫通する第２のトレンチ２０と、該第２のトレンチを充填するとともに、前記第１のトレンチの溝表面を覆う絶縁層５０と、前記第１のトレンチの溝表面を覆う前記絶縁層上に、前記第１のトレンチの両側の内壁に沿うとともに、前記第１のトレンチの底面を横断する横断部６２を含むように形成された成長膜６０と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する基板の所定領域を周囲と絶縁して形成した貫通電極であって、
前記基板の第１の面側に、前記基板を貫通しない深さに形成された第１のトレンチと、
該第１のトレンチより溝幅が狭く、該第１のトレンチの底面と前記基板の第２の面とを貫通する第２のトレンチと、
該第２のトレンチを充填するとともに、前記第１のトレンチの溝表面を覆う絶縁層と、
前記第１のトレンチの溝表面を覆う前記絶縁層上に、前記第１のトレンチの両側の内壁に沿うとともに、前記第１のトレンチの底面を横断する横断部を含むように形成された成長膜と、を含むことを特徴とする貫通電極。
【請求項２】
前記成長膜は、前記第１のトレンチを充填することを特徴とする請求項１に記載の貫通電極。
【請求項３】
前記第２のトレンチは、前記第１のトレンチの溝幅の方向に複数設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の貫通電極。
【請求項４】
前記絶縁層は、熱酸化膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の貫通電極。
【請求項５】
前記基板は、シリコン基板であり、
前記成長膜は、ポリシリコン膜であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の貫通電極。
【請求項６】
前記成長膜の前記第１の面側は、絶縁膜で覆われたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の貫通電極。
【請求項７】
導電性を有する基板の所定領域を周囲と絶縁して形成した貫通電極であって、
前記基板を貫通し、両壁がテーパ形状を有するトレンチと、
該トレンチの前記両壁を覆う絶縁層と、
該絶縁層の上に、前記両壁に沿うとともに、前記テーパ形状の溝幅の最も狭い部分を横断する横断部を含むように形成された成長膜と、を含むことを特徴とする貫通電極。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の貫通電極と、
表面に電極が形成された微小構造体素子基板とを有し、
前記貫通電極と、前記微小構造体素子基板の前記電極が接合されたことを特徴とする微小構造体。
【請求項９】
導電性を有する基板に、第１のマスクを用いてドライエッチングにより第１のトレンチを形成する工程と、
前記第１のマスクよりも開口部の幅が広い第２のマスクを、該第２のマスクの開口部が前記第１のトレンチを含むように配置し、ドライエッチングにより前記第１のトレンチ上に前記第１のトレンチよりも溝幅が広い第２のトレンチを形成する工程と、
前記第１のトレンチを絶縁層で充填するとともに、前記第２のトレンチの溝表面を絶縁層で覆う絶縁層形成工程と、
前記第２のトレンチを覆う前記絶縁層の上に、前記第２のトレンチの両側の内壁に沿うとともに、前記第２のトレンチの底面を横断する横断部を含む成長膜を形成する成長膜形成工程と、
前記基板を、前記第１のトレンチ側の面から研磨し、前記第１のトレンチに充填された前記絶縁層を露出させる研磨工程と、を含むことを特徴とする貫通電極の製造方法。
【請求項１０】
前記成長膜形成工程において、前記成長膜は、前記第２のトレンチを充填することを特徴とする請求項９に記載の貫通電極の製造方法。
【請求項１１】
前記成長膜は、化学気相成長法により形成されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の貫通電極の製造方法。
【請求項１２】
前記絶縁層は、前記基板を熱酸化することにより形成されることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の貫通電極の製造方法。
【請求項１３】
前記第１のマスクは、前記第２のトレンチの溝幅方向に複数の開口部を有し、前記第１のトレンチは、１つの前記第２のトレンチに対して溝幅方向に複数形成されることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の貫通電極の製造方法。
【請求項１４】
前記成長膜形成工程と前記研磨工程との間に、前記基板の表面の前記成長膜をエッチバックにより除去する工程と、
該エッチバック後の前記成長膜の表面に、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１１に記載の貫通電極の製造方法。
【請求項１５】
前記基板は、シリコン基板であり、
前記成長膜は、ポリシリコン膜であり、
前記絶縁膜は、前記ポリシリコン膜の酸化膜であることを特徴とする請求項１４に記載の貫通電極の製造方法。
【請求項１６】
導電性を有する基板に、両壁がテーパ形状を有するトレンチを形成する工程と、
該トレンチの溝表面を絶縁層で覆う工程と、
該絶縁層上に、前記トレンチの前記両壁に沿うとともに、前記トレンチの最深部を横断する横断部を含むように成長膜を形成する工程と、
前記絶縁層が露出するとともに、前記横断部の全部又は一部が残る範囲で前記基板を前記トレンチの前記最深部側から研磨して薄板化する工程と、を含むことを特徴とする貫通電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通電極及びその製造方法、並びに微小構造体に関し、特に、導電性を有する基板を用いた貫通電極及びその製造方法、並びに微小構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ウエハの第１表面と第２表面との間に絶縁された電気的接続を作る方法であって、導電性又は半導体材料からなるウエハを用意し、ウエハの第１表面から少なくとも一つのトレンチをエッチングしてトレンチが完全にウエハの一部分を囲むようにした後、トレンチを絶縁材料で満たし、トレンチ内の絶縁性材料を露出させるためにウエハを第２表面から薄くし、それによりウエハを貫通して伸びる絶縁された電気的接続を作成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００６−５２１０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、トレンチの最深部がウエハの第２表面近くの深い位置に形成されるため、絶縁材料が連続的に最深部を横断するように形成された横断部も、当然ながらウエハの第２表面近くの深い位置に形成される。かかる横断部は、トレンチの深さ方向と交わる方向に横断するので、トレンチの深さ方向のリークパスを遮蔽する役割を果たさせることも可能であるが、特許文献１に記載の構成では、横断部は、ウエハを第２表面から薄くする際に削られてしまう可能性が高い。この場合には、トレンチの成長面同士が接触した部分が露出してしまい、成長面同士が接触した部分がリークパスになってしまい、絶縁材料の部分の第１表面と第２表面との間の気密性が低下してしまう。かかる気密性の低下は、例えば、ウエハをＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）等の微小構造体の電極として用い、かつ微小構造体とウエハの間の空間を真空状態に保つ必要がある場合に、当該空間を真空状態に保つことができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、封止領域の気密性を高めることができる貫通電極及びその製造方法、並びに微小構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る貫通電極は、導電性を有する基板の所定領域を周囲と絶縁して形成した貫通電極であって、
前記基板の第１の面側に、前記基板を貫通しない深さに形成された第１のトレンチと、
該第１のトレンチより溝幅が狭く、該第１のトレンチの底面と前記基板の第２の面とを貫通する第２のトレンチと、
該第２のトレンチを充填するとともに、前記第１のトレンチの溝表面を覆う絶縁層と、
前記第１のトレンチの溝表面を覆う前記絶縁層上に、前記第１のトレンチの両側の内壁に沿うとともに、前記第１のトレンチの底面を横断する横断部を含むように形成された成長膜と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
これにより、深さ方向に存在する絶縁層の成長面同士の接触部を、連続する横断部で横断するように覆うことにより、貫通電極を囲む深さ方向の気密性を高めることができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明に係る貫通電極において、
前記成長膜は、前記第１のトレンチを充填することを特徴とする。
【０００９】
これにより、貫通電極の機械的強度をも高めることができるとともに、気密性を更に向上させることができる。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係る貫通電極において、
前記第２のトレンチは、前記第１のトレンチの溝幅の方向に複数設けられたことを特徴とする。
【００１１】
これにより、溝幅の狭いトレンチ部の絶縁性を高めることができる。
【００１２】
第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係る貫通電極において、
前記絶縁層は、熱酸化膜であることを特徴とする。
【００１３】
これにより、容易に絶縁層を形成することができ、第１のトレンチよりも溝幅が狭く深い位置にある第２のトレンチを容易に充填することができる。
【００１４】
第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明に係る貫通電極において、
前記基板は、シリコン基板であり、
前記成長膜は、ポリシリコン膜であることを特徴とする。
【００１５】
これにより、半導体装置に一般的に用いられている入手容易かつ加工容易な材料を用いて、容易に貫通電極を構成することができる。
【００１６】
第６の発明は、第１〜５のいずれかの発明に係る貫通電極において、
前記成長膜の前記第１の面側は、絶縁膜で覆われたことを特徴とする。
【００１７】
これにより、成長膜に導電性を有する材料が用いられた場合でも、表面の絶縁性を保つことができるとともに、更に気密性を向上させることができる。
【００１８】
第７の発明に係る貫通電極は、導電性を有する基板の所定領域を周囲と絶縁して形成した貫通電極であって、
前記基板を貫通し、両壁がテーパ形状を有するトレンチと、
該トレンチの前記両壁を覆う絶縁層と、
該絶縁層の上に、前記両壁に沿うとともに、前記テーパ形状の溝幅の最も狭い部分を横断する横断部を含むように形成された成長膜と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
これにより、テーパ形状のトレンチについても、絶縁領域の気密性を高めることができる。
【００２０】
第８の発明に係る微小構造体は、第１〜７のいずれかの発明に係る貫通電極と、
表面に電極が形成された微小構造体素子基板とを有し、
前記貫通電極と、前記微小構造体素子基板の前記電極が接合されたことを特徴とする。
【００２１】
これにより、気密性の高い微小構造体とすることができ、真空封止等が必要な気密領域を、長期的に安定して同一圧力条件に保つことができる。
【００２２】
第９の発明に係る貫通電極の製造方法は、導電性を有する基板に、第１のマスクを用いてドライエッチングにより第１のトレンチを形成する工程と、
前記第１のマスクよりも開口部の幅が広い第２のマスクを、該第２のマスクの開口部が前記第１のトレンチを含むように配置し、ドライエッチングにより前記第１のトレンチ上に前記第１のトレンチよりも溝幅が広い第２のトレンチを形成する工程と、
前記第１のトレンチを絶縁層で充填するとともに、前記第２のトレンチの溝表面を絶縁層で覆う絶縁層形成工程と、
前記第２のトレンチを覆う前記絶縁層の上に、前記第２のトレンチの両側の内壁に沿うとともに、前記第２のトレンチの底面を横断する横断部を含む成長膜を形成する成長膜形成工程と、
前記基板を、前記第１のトレンチ側の面から研磨し、前記第１のトレンチに充填された前記絶縁層を露出させる研磨工程と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
これにより、溝幅の広い第２のトレンチを横切って鉛直方向を遮断する横断部を確実に残すことができ、気密性の高い絶縁構造を有する貫通電極を確実に製造することができる。
【００２４】
第１０の発明は、第９の発明に係る貫通電極の製造方法において、
前記成長膜形成工程において、前記成長膜は、前記第２のトレンチを充填することを特徴とする。
【００２５】
これにより、貫通電極の絶縁構造の機械的強度を高めることができるとともに、気密性を更に向上させることができる。
【００２６】
第１１の発明は、第９又は第１０の発明に係る貫通電極の製造方法において、
前記成長膜は、化学気相成長法により形成されることを特徴とする。
【００２７】
これにより、溝幅の大きい第２のトレンチを確実に成長膜で充填することができ、十分な機械的強度と気密性を得ることができる。
【００２８】
第１２の発明は、第９〜１１のいずれかの発明に係る貫通電極の製造方法において、
前記絶縁層は、前記基板を熱酸化することにより形成されることを特徴とする。
【００２９】
これにより、絶縁層を容易に製造することができ、第２のトレンチよりも溝幅の狭い第１のトレンチを確実に充填することができるとともに、第２のトレンチの溝表面も容易かつ確実に絶縁層で被覆することができる。
【００３０】
第１３の発明は、第９〜１２のいずれかの発明に係る貫通電極の製造方法において、
前記第２のマスクは、前記第１のトレンチの溝幅方向に複数の開口部を有し、前記第２のトレンチは、１つの前記第１のトレンチに対して溝幅方向に複数形成されることを特徴とする。
【００３１】
これにより、第２のトレンチよりも溝幅の狭い第１のトレンチの絶縁性を高めることができる。
【００３２】
第１４の発明は、請求項１１に記載の貫通電極の製造方法において、
前記成長膜形成工程と前記研磨工程との間に、前記基板の表面の前記成長膜をエッチバックにより除去する工程と、
該エッチバック後の前記成長膜の表面に、絶縁膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００３３】
これにより、成長膜に導電性の材料が用いられた場合であっても、成長膜の表面に絶縁膜を形成して、絶縁領域の絶縁性を安定して確保することができるとともに、気密性を更に向上させることができる。
【００３４】
第１５の発明は、第１４の発明に係る貫通電極の製造方法において、
前記基板は、シリコン基板であり、
前記成長膜は、ポリシリコン膜であり、
前記絶縁膜は、前記ポリシリコン膜の酸化膜であることを特徴とする。
【００３５】
これにより、シリコン基板と相性の良いポリシリコン膜を成長膜として利用できるとともに、成長膜の表面の絶縁膜も、熱酸化により容易に形成することができる。
【００３６】
第１６の発明に係る貫通電極の製造方法は、導電性を有する基板に、両壁がテーパ形状を有するトレンチを形成する工程と、
該トレンチの溝表面を絶縁層で覆う工程と、
該絶縁層上に、前記トレンチの前記両壁に沿うとともに、前記トレンチの最深部を横断する横断部を含むように成長膜を形成する工程と、
前記絶縁層が露出するとともに、前記横断部の全部又は一部が残る範囲で前記基板を前記トレンチの前記最深部側から研磨して薄板化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００３７】
これにより、テーパ形状を有するトレンチについても、横断部を残す範囲で研磨を行うことより、十分な気密性を確保することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、貫通電極の電極部を囲む絶縁領域の気密性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１に係る貫通電極１００の全体構成の一例を示した断面図である。
【図２】実施例１に係る貫通電極１００の断面を含む斜視図の一例である。
【図３】実施例１に係る微小構造体１５０の構成の一例を示した断面図である。
【図４】実施例１に係る貫通電極１００の製造途中の状態の一例を示した断面図である。
【図５】比較参考例として、従来の貫通電極の構成の一例を示した図である。図５（Ａ）は、薄板化前のキャップ基板２１０の状態を示した図である。図５（Ｂ）は、薄板化後の貫通電極の一例を示した図である。
【図６Ａ】実施例１に係る貫通電極の製造方法の狭幅トレンチ形成工程の一例を示した図である。
【図６Ｂ】実施例１に係る貫通電極の製造方法の広幅トレンチ形成工程の一例を示した図である。
【図６Ｃ】実施例１に係る貫通電極の製造方法の絶縁層形成工程の一例を示した図である。
【図６Ｄ】実施例１に係る貫通電極の製造方法の成長膜形成工程の一例を示した図である。
【図６Ｅ】実施例１に係る貫通電極の製造方法のエッチバック工程の一例を示した図である。
【図６Ｆ】実施例１に係る貫通電極の製造方法の絶縁膜形成工程の一例を示した図である。
【図６Ｇ】実施例１に係る貫通電極の製造方法の研磨工程の一例を示した図である。
【図７】実施例１の変形例に係る貫通電極１０１の一例を示した図である。
【図８】実施例２に係る貫通電極１０２の一例を示した図である。
【図９】実施例３に係る貫通電極１０３の一例を示した図である。図９（Ａ）は、実施例３に係る貫通電極１０３のトレンチ４３の断面構成の一例を示した図である。図９（Ｂ）は、実施例３に係る貫通電極１０３の研磨ラインの例を示した図である。
【図１０】実施例３に係る貫通電極１０３の完成後の構成の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【実施例１】
【００４１】
図１は、本発明の実施例１に係る貫通電極１００の全体構成の一例を示した断面図である。図１において、実施例１に係る貫通電極１００は、キャップ基板１０と、トレンチ４０と、絶縁層５０と、成長膜６０とを備える。ここで、キャップ基板１０は、電極部１１を含んでいる。また、トレンチ４０は、溝幅の狭いトレンチ２０と、溝幅の広いトレンチ３０とを有しており、全体として溝幅に段差を有するトレンチ４０を構成している。更に、実施例１に係る貫通電極１００は、必要に応じて、絶縁膜７０と、ザグリ１１０を備えてよい。
【００４２】
実施例１に係る貫通電極１００は、導電性を有するキャップ基板１０の所定領域を、貫通孔となっているトレンチ４０で電極部１１として囲み、トレンチ４０の溝表面を絶縁層５０で被覆することにより、周囲のキャップ基板１０から絶縁している。トレンチ４０のうち、溝幅の狭い方のトレンチ２０は、絶縁層５０で充填され、溝幅の広い方のトレンチ３０は、溝表面が絶縁層５０で被覆された構成となっている。トレンチ２０を充填している絶縁層５０と、トレンチ３０の溝表面を被覆する絶縁層５０は、同一絶縁層５０として連続的に形成されている。また、絶縁層５０は、トレンチ３０からキャップ基板１０の表面まで連続的に延在し、キャップ基板１０の表面も被覆している。また、溝幅の広いトレンチ３０には、絶縁層５０の上に更に成長膜６０が充填されている。トレンチ３０に充填された成長膜６０のキャップ基板１０と同じ高さの面は、絶縁膜７０で被覆されている。また、キャップ基板１０の右側には、ザグリ１１０が形成されている。
【００４３】
次に、貫通電極１００の各構成要素について説明する。
【００４４】
キャップ基板１０は、導電性を有する基板である。キャップ基板１０は、導電性を有する種々の基板を用いることができるが、例えば、半導体基板を用いてもよい。半導体基板は、不純物を高濃度にドープすることにより、導電性を高めることができ、電極として機能させることができる。実施例１に係る貫通電極１００においては、そのような半導体基板のような、導電性を有するキャップ基板１０を用意し、これに貫通電極１００を形成する。なお、半導体基板を用いる場合には、種々の半導体材料から構成される半導体基板を用いてよいが、例えば、シリコン基板を用いるようにしてもよい。
【００４５】
キャップ基板１０は、貫通電極１００の電極本体となる電極部１１を有する。上述のように、キャップ基板１０は導電性を有するので、この一部の所定領域を周囲から絶縁することにより、所定の形状及び大きさを有し、キャップ基板１０の２つの面の間の電気的接続を行う貫通電極１００として利用することができる。
【００４６】
図２は、キャップ基板１０に形成された実施例１に係る貫通電極１００の断面を含む斜視図の一例である。図２において、キャップ基板１０の一部の長方形領域が、貫通溝のトレンチ４０に周囲を囲まれ、電極部１１が周囲から絶縁された状態が示されている。図２に示すように、本実施例に係る貫通電極１００は、キャップ基板１０の一部の所定領域が、トレンチ４０に囲まれて周囲と絶縁されることにより形成される。なお、図２においては、貫通電極１００の電極部１１が長方形である例について説明したが、用途に応じて、円、楕円、正方形等の種々の形状に構成することができる。
【００４７】
なお、キャップ基板１０の厚さは、用途に応じて種々の厚さに構成されてよいが、例えば、１００〜２００μｍの厚さに構成されてもよい。
【００４８】
図１に戻る。
【００４９】
トレンチ４０は、キャップ基板１０の電極部１１の領域を囲み、周囲のキャップ基板１０から絶縁するための貫通溝である。トレンチ４０は、加工の途中までの段階では、溝形状に形成され、文字通りトレンチとして形成されるが、加工の最終段階で、溝幅の狭いトレンチ２０の側からキャップ基板１０が研磨により切削されて薄板化され、最終的に貫通溝として構成される。
【００５０】
トレンチ４０は、溝幅の狭いトレンチ２０と、溝幅の広いトレンチ３０が連続的に形成された断面形状を有する。つまり、溝幅の広いトレンチ３０と、溝幅の狭いトレンチ２０とで、段差のある断面形状を有する。図１においては、キャップ基板１０の表面から、キャップ基板１０を貫通しない深さまで溝幅の広いトレンチ３０が形成され、トレンチ３０の底面とキャップ基板１０の裏面との間を溝幅の狭いトレンチ２０が貫通して形成されている。そして、トレンチ４０は、溝幅の狭いトレンチ２０の上に、溝幅の広いトレンチ３０が存在する形状となっている。
【００５１】
トレンチ２０の溝幅は、キャップ基板１０を熱酸化して熱酸化膜からなる絶縁層５０を形成したときに、トレンチ２０が熱酸化膜の絶縁層５０で充填可能な溝幅に設定する。例えば、トレンチ２０の溝幅は、サブミクロン〜２μｍ程度に設定されてもよい。但し、絶縁層５０を、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition、化学気相成長）により形成する場合には、熱酸化膜よりも厚い膜を形成することができるので、その場合には、もっと溝幅を大きく設定してもよい。いずれの製法を用いるにしても、トレンチ２０の溝幅は、絶縁層５０で充填可能な範囲の溝幅に設定する。このような、溝幅の狭いトレンチ２０を形成することにより、確実に絶縁層５０で充填可能な溝を形成することができる。
【００５２】
トレンチ３０の溝幅は、トレンチ２０の溝幅より大きく形成されるが、上述のＣＶＤ等の成長法による成膜で、充填可能な範囲の溝幅に設定することが好ましい。例えば、５〜２０μｍ程度の溝幅に構成してよく、より好ましくは７〜１５μｍ、更に好ましくは８〜１２μｍの溝幅に構成してもよい。このような、広い溝幅のトレンチ３０を構成することにより、溝幅が狭く深い位置にあるトレンチ２０に酸素を入り易くして、トレンチ２０における熱酸化を容易にすることができる。また、トレンチ３０自体は、ＣＶＤ等の成長法により形成された膜による充填が可能となる。
【００５３】
トレンチ３０の深さは、用途に応じて適宜定められてよいが、例えば、数１０〜数１００μｍの範囲に形成されてもよい。
【００５４】
なお、トレンチ２０、３０は、図１に示すように、ほぼ垂直な壁面（側面）を有するように構成され、トレンチ３０については、更にほぼ水平な底面を有するように構成される。
【００５５】
絶縁層５０は、トレンチ２０を充填するともに、トレンチ３０の溝表面を覆い、電極部１１を周囲と絶縁するための絶縁膜である。絶縁層５０は、キャップ基板１０を熱酸化することにより形成される熱酸化膜であってもよいし、ＣＶＤ等により形成される絶縁膜であってもよい。一般的に、熱酸化の方が、ＣＶＤよりもプロセスは容易かつ安価であるので、製造のコスト低減と容易さを優先する場合には、熱酸化により絶縁層５０を形成するようにしてもよい。
【００５６】
絶縁層５０は、溝幅が狭くキャップ基板１０の下方の深い位置に存在するトレンチ２０を充填する。これにより、絶縁層５０のみでトレンチ２０の気密性を高めることができる。一般に、熱酸化により絶縁層を形成する場合、酸化膜の成長速度が非常に遅いので、厚い絶縁膜を形成することは困難であり、充填できる範囲は数ミクロンの範囲に留まる。一方、数ミクロン程度の溝幅で、基板の深くまで形成されたトレンチに酸化膜を形成する場合、トレンチの深部で内部空気の入れ替えが起こり難くなる現象が発生する。しかしながら、本実施例に係る貫通電極１００においては、数ミクロン程度の溝幅の狭いトレンチ２０の上方に溝幅の広いトレンチ３０が配置され、溝幅の狭いトレンチ２０自体の長さは短く構成されているので、熱酸化を容易かつ確実に行うことができ、トレンチ２０を確実に熱酸化膜で充填することができる。なお、絶縁層５０の中央部には、トレンチ２０の両壁から成長した絶縁層５０の膜界面５１が形成される。
【００５７】
絶縁層５０は、溝幅が広いキャップ基板１０の上方に存在するトレンチ３０及びキャップ基板１０の表面を被覆する。これにより、電極部１１を、確実に周囲から絶縁することができるとともに、キャップ基板１０の表面も被覆することができる。
【００５８】
なお、絶縁層５０が熱酸化で形成される場合には、キャップ基板１０の種類に応じた酸化膜が絶縁層５０として形成される。例えば、キャップ基板１０がシリコン基板の場合には、絶縁層５０は、ＳｉＯ２で形成されることになる。一方、ＣＶＤにより絶縁層５０が形成される場合には、用途に応じた材料を適宜選択して絶縁層５０を形成することができる。
【００５９】
成長膜６０は、絶縁層５０の上から、溝幅が広いトレンチ３０を、トレンチ３０の両側の内壁に沿い、トレンチ３０の底面に横断部６２が形成されるようにトレンチ３０内に形成される膜である。トレンチ３０は、上述のように、例えば１０μｍ程度の溝幅を有するので、成長膜６０は、５μｍ以上程度の膜厚で成膜できる成膜方法で成膜される。よって、例えば成長膜６０は、ＣＶＤにより形成されてもよい。
【００６０】
成長膜６０は、トレンチ２０が絶縁層５０で充填されて形成された底面を横切るような横断部６２を含んで形成される。絶縁層５０の膜界面５１は、キャップ基板１０の２つの面に垂直な方向に形成されるので、キャップ基板１０の面に垂直な方向の気密性は、絶縁層５０のみでは担保できない。成長膜６０の横断部６２は、キャップ基板１０の面とほぼ平行に形成され、絶縁層５０の膜界面５１とほぼ垂直に形成される。よって、絶縁層５０に形成されている膜界面５１のリークパスを、横断部６２が完全に塞ぐことができる。また、成長膜６０自身も、トレンチ３０の両壁から成長するので、膜界面６１をキャップ基板１０の面と垂直な方向に有するが、横断部６２は、成長膜６０自身の膜界面６１とも垂直に交わる位置関係となる。よって、横断部６２は、成長膜６０自身が形成するリークパスも遮断することができる。このように、横断部６２は、絶縁層５０及び成長膜６０の膜界面５１、６１、即ちリークパスを遮蔽するように設けられるので、貫通電極１００の気密性を著しく向上させることができる。
【００６１】
成長膜６０は、機械的強度を高めるために、トレンチ３０を充填するように形成されていてもよいが、十分な厚さの横断部６２を確保することができれば、必ずしもトレンチ３０を充填していなくてもよい。図１においては、トレンチ３０内は、成長膜６０で充填された状態が示されているが、充填は必須ではなく、その後の工程や、必要とする機械的強度等により充填の要否は選択されてよい。トレンチ３０を充填しない場合には、成長膜６０の成膜量を少なくすることができるので、製造コストを低減することができる。一方、トレンチ３０内を成長膜６０で充填する場合には、十分な機械的強度と確実な気密性を確保することができる。
【００６２】
成長膜６０の成膜材料は、導電材、絶縁材のいずれでもよい。電極部１１の周囲との絶縁性は、絶縁層５０により担保されているので、導電材も成膜材料として用いることができる。具体的には、例えば、ポリシリコンが成膜材料として用いられてもよい。キャップ基板１０にシリコンを用いる場合には、ポリシリコンとの相性が良いので、ポリシリコンを成膜材料として選択し、ポリシリコン膜を形成して成長膜６０を構成してもよい。また、成長膜６０は、酸化膜や窒化膜等であってもよい。絶縁性を高めたい場合には、ドーパントを含まないシリコンや、酸化物を用いるようにしてもよい。
【００６３】
絶縁膜７０は、成長膜６０の表面を被覆するための膜である。成長膜６０の形成のみの場合、成長膜６０の膜界面６１が、キャップ基板１０の表面と同じ高さで露出してしまうので、膜界面６１を覆い、気密性を高めるために、絶縁膜７０が必要に応じて形成される。また、成長膜６０の材料として、ポリシリコン等の導電材料が用いられた場合には、表面を絶縁材で覆うことが好ましいので、この観点からも絶縁膜７０が形成されてよい。
【００６４】
ザグリ１１０は、本実施例に係る貫通電極１００が、微小構造体の電極として用いられる場合に、微小構造体への設置の際、微小構造体とキャップ基板１０との接触を回避するために、必要に応じて形成される。ザグリ量は、例えば、数μｍ〜数１０μｍの範囲であってよく、１０μｍ程度であってもよい。ザグリ１１０は、本実施例に係る貫通電極１００の用途に応じて、必要に応じて設けられてよい。
【００６５】
図３は、実施例１に係る貫通電極１００を用いた微小構造体１５０の構成の一例を示した断面図である。図３において、実施例１に係る微小構造体１５０は、微小構造体素子基板１４０と、構造体１４１と、電極１４２、１４３と、酸化膜１４４、１４５と、封止領域１４６と、貫通電極１００とを有する。
【００６６】
微小構造体素子基板１４０は、微小な構造体１４１が形成された基板であり、微小構造体１５０の支持体として機能する。微小構造体素子基板１４０は、種々の材料からなる基板が用いられてよいが、例えば、シリコン基板等の半導体基板が用いられてよい。微小構造体素子基板１４０にシリコン基板等の半導体基板が用いられる場合には、半導体の微細加工技術を用いて、構造体１４１や電極１４２、１４３を微小構造体基板１４０上に形成することができる。特に、微小構造体素子基板１４０、構造体１４１、電極１４２、１４３及び酸化膜１４４、１４５が、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板から形成される場合には、ＭＥＭＳ技術を用いて微小構造体１５０を形成することができる。
【００６７】
構造体１４１は、本実施例に係る微小構造体１５０が、センサとして種々の物理量の検出又はアクチュエータとして機械的な駆動を行う部分である。
【００６８】
電極１４２、１４３は、微小構造体素子基板１４０側の電極であり、微小構造体１５０の外部と電気的接続を行うために用いられる。例えば、微小構造体１５０がセンサとして構成されている場合には、電極１４２、１４３が、構造体１４１で検出した物理量を電気信号として出力する際に用いられる。
【００６９】
酸化膜１４４、１４５は、電極１４２、１４３と微小構造体素子基板１４０とを絶縁するために用いられる。微小構造素子基板１４０は、電気的な動作は行わず、構造体１４１や電極１４２、１４３等の微小構造体素子基板１４０の表面に形成された構成要素の支持体として機能するので、不要な電気的導通は行わないように構成されている。
【００７０】
貫通電極１００は、図１において説明した構成と同様であるが、図１とは上下が逆に用いられており、更に、表面に絶縁層１２０と、配線層１３０とが形成されている点で、図１とは異なっている。また、キャップ基板１０の中央領域の電極部１１だけでなく、キャップ領域１０の左側の領域も電極部１２として用いられている点で、図１とは異なっている。微小構造体１５０の電極１４２、１４３は、所定の位置に形成されているので、貫通電極１００の電極部１１、１２は、キャップ基板１０内の該当する所定位置に形成されるとともに、それ以外の領域は、絶縁層５０及び絶縁膜７０で覆われていることが好ましい。一方、貫通電極１００の電極部１１、１２は、外部から微小構造体１５０に電力を供給するとともに、微小構造体１５０からの出力信号を外部に取り出すために微小構造体１５０の外部との電気的接続を行う必要がある。貫通電極１００の電極部１１、１２と外部との電気的接続を行うためには、例えば、電極部１１、１２に接続される新たな配線層１３０及び絶縁層１２０を設けるようにしてもよい。このとき、貫通電極１００の露出する外側の表面は、絶縁層５０等が形成されていないキャップ基板１０が露出した箇所が好ましい。
【００７１】
よって、本実施例に係る微小構造体１５０においては、絶縁層５０がキャップ基板１０の表面に存在しないトレンチ２０が上側、絶縁層５０がキャップ基板１０の表面に存在するトレンチ３０が下側となるように配置し、貫通電極１００を、微小構造体１５０の電極１４２、１４３と対向させて接合している。また、配線層１３０は、上述のように、貫通電極１００と外部との電気的接続を行えるように、貫通電極１００の電極部１１に接触して設けられ、絶縁膜１３０は、それ以外の導通な不要な部分が接触しないように、電極部１１以外のキャップ基板１０の表面を覆っている。
【００７２】
なお、図３においては、電極部１２と配線層１３０との導通が図られていないが、紙面と垂直ないずれかの場所に、絶縁層１２０が存在しない箇所を設け、その上を配線層１３０で覆うようにすれば、電極部１２と外部との電気的接続を行うことができる。よって、図３に図示しないいずれかの箇所に、電極部１２と外部との電気的接続を図る部分が設けられている。
【００７３】
但し、絶縁層１２０、配線層１３０の形成は、貫通電極１００の取り出し位置の変更が必要でなければ、省略することもできる。例えば、貫通電極１００の電極部１１、１２を、外部のＩＣ（Integrated  Circuit、集積回路）基板のパッドに直接接合するようにしてもよい。よって、貫通電極１００の表面の絶縁層１２０、配線層１３０は、必要に応じて設けるようにしてよい。
【００７４】
また、キャップ基板１０と、微小構造体１５０の電極１４２、１４３との接合は、基板同士の直接接合法を用いるようにしてもよい。例えば、接合面にプラズマを照射して活性化して接合面にＯＨ基を形成して接合を行うようにしてもよい。また、基板表面の異物、自然酸化膜を除去し、ダングリングボンドを形成し、接合する方式を用いるようにしてもよい。
【００７５】
なお、キャップ基板１０、微小構造体素子基板１４０とも、シリコン基板、熱酸化膜、ポリシリコン膜だけで形成可能なので、接合工程及びその後の工程でも、比較的高温のプロセスを利用することが可能であり、プロセス選択の幅を広くすることができる。また、接合部に共晶材料、その他金属、導電性接着剤等を介するようにしてもよい。
【００７６】
このように、貫通電極１００の電極部１１、１２と微小構造体素子基板１４０の電極１４２、１４３が、物理的に接合され、電気的に接続される方式であれば、種々の接合方式を用いることができる。
【００７７】
貫通電極１００の電極部１１、１２と微小構造体素子基板１４０上の電極１４２、１４３との接合により、キャップ基板１０と微小構造体基板１４０との間に空間が形成され、封止領域１４６として封止される。封止領域１４６は、キャップ基板１０と微小構造体１５０との接合の際に真空とされ、真空封止される場合がある。例えば、微小構造体１５０が、加速度センサとして構成された場合には、封止領域１４６は真空とされる。この場合、本実施例に係る微小構造体１５０は、貫通電極１００の絶縁領域を形成するトレンチ４０内の段差形状部分に、両壁の間を横断し、絶縁層５０の膜界面５１と成長膜６０の膜界面６１を遮蔽する横断部６２を有するので、封止領域１４６の気密性を確実に保つことができる。このように、本実施例に係る微小構造体１５０は、封止領域１４６の気密性を担保し、微小構造体１５０の本来の検出能力又は駆動能力を安定して維持することができる。
【００７８】
図４は、実施例１に係る貫通電極１００の製造途中の状態の一例を示した断面図である。図４において、トレンチ２０は、キャップ基板１０を貫通しておらず、キャップ基板１０の途中まで形成された状態となっている。つまり、トレンチ４０は、文字通り溝の状態となっている。また、図４において、研磨ラインＰが示されている。キャップ基板１０の裏面、つまりトレンチ２０の最深部側から、キャップ基板１０を研磨して切削し、薄板化すると、図１に示す貫通電極１００の形状となる。図４の段階では、成長膜６０のみならず、絶縁層５０にも、横断部５２が存在している。しかし、図４の状態では、電極部１１を、周囲から絶縁できていない。電極部１１を周囲から絶縁するためには、電極部１１の側面が総てトレンチ４０で囲まれた状態にする必要がある。そこで、キャップ基板１０を、絶縁層５０で満たされたトレンチ２０まで到達し、かつ横断部６２まで到達しない範囲で研磨切削し、薄板化するようにすれば、電極部１１を周囲から絶縁分離できるとともに、絶縁領域の鉛直方向の気密性も担保することができる。
【００７９】
このように、本実施例に係る貫通電極１００においては、２段形状のトレンチ４０と、２種類の成膜により、高い気密性を有する貫通電極構造を実現している。
【００８０】
なお、研磨工程（又は薄板化工程）における加工誤差は、±数１０μｍ程度であるので、トレンチ２０の深さは、加工誤差よりも深くなるように形成すればよく、例えば２０μｍ程度に形成してもよい。
【００８１】
図５は、比較参考例として、従来の貫通電極の構成の一例を示した図である。図５（Ａ）は、薄板化前のキャップ基板２１０の状態を示した図であり、図５（Ｂ）は、薄板化後の貫通電極の一例を示した図である。
【００８２】
図５（Ａ）において、位置に関わらず同じ溝幅を保ったトレンチ２４０内に、絶縁膜２５０が充填されている。この場合には、電極部２１１を周囲から絶縁分離するためには、トレンチ２４０の底部にある横断部２５２を研磨して除去せざるを得ない。
【００８３】
この場合、図５（Ｂ）に示すように、絶縁膜２５０には、横断部２５２が存在しなくなり、鉛直方向に膜界面２５１が貫く構成となってしまう。絶縁膜２５０の表面に、別の絶縁薄膜２７０、２７１を形成して被覆したとしても、表面に形成される絶縁薄膜２７０、２７１の気密性はあまり大きくないのが一般的であるので、真空封止等の気密が必要な場合には、十分な封止を行うことができない。
【００８４】
これに対し、本実施例に係る貫通電極１００は、成長膜６０の横断部６２が確実に残るように形成するので、気密性を従来よりも著しく向上させることができる。
【００８５】
次に、図６Ａ〜図６Ｇを用いて、実施例１に係る貫通電極１００の製造方法について説明する。図６Ａ〜図６Ｆは、実施例１に係る貫通電極１００の製造方法の一連の工程を示した図である。
【００８６】
図６Ａは、溝幅の狭いトレンチ２０をキャップ基板１０に形成する狭幅トレンチ形成工程の一例を示した図である。狭幅トレンチ形成工程においては、導電性を有するキャップ基板１０を用意し、開口幅の狭いマスク８０を用いて、ドライエッチングによりキャップ基板１０にトレンチ２０を形成する。後に、熱酸化でトレンチ２０内に熱酸化膜を充填する場合には、マスク８０の開口部の幅はサブミクロン〜２μｍ程度の大きさとし、そのサブミクロン〜２μｍ程度のトレンチ２０が形成されるようにする。また、トレンチ２０の深さは、図４において説明したように、少なくとも研磨工程の加工誤差以上とし、±数１０μｍ程度よりは大きく、例えば、２０〜５０μｍ程度の深さに形成する。
【００８７】
なお、ドライエッチングは、ＲＩＥ（Reactive  Ion  Etching、反応性イオンエッチング）等、微細加工に適した高精度の加工技術が用いられてよい。
【００８８】
図６Ｂは、トレンチ２０よりも溝幅の広いトレンチ３０をキャップ基板１０に形成する広幅トレンチ形成工程の一例を示した図である。広幅トレンチ形成工程においては、開口幅がマスク８０よりも広い開口を有するマスク９０を用いて、開口がトレンチ２０を含むようにマスク９０を配置し、ドライエッチングにより溝幅の広いトレンチ３０を形成する。これにより、溝幅の狭いトレンチ２０がキャップ基板１０の深い位置に形成され、その上に溝幅の広いトレンチ３０が形成されることになる。全体としては、図６Bに示すような、段差を有する断面形状のトレンチ４０が形成される。
【００８９】
図６Cは、絶縁層形成工程の一例を示した図である。絶縁層形成工程においては、トレンチ２０を充填するとともに、トレンチ３０の溝表面を被覆するように絶縁層５０が形成される。絶縁層５０は、キャップ基板１０を熱酸化することにより、熱酸化膜をトレンチ４０及びキャップ基板１０の表面全体に形成してもよいし、ＣＶＤにより化学気相成長絶縁膜をトレンチ４０及びキャップ基板１０の表面全体に形成してもよい。いずれの形成方法においても、この段階で、トレンチ２０は絶縁層５０で充填された状態とするともに、トレンチ３０についても絶縁層５０による絶縁被覆ができた状態とする。これにより、トレンチ３０の絶縁底面が形成されるとともに、溝表面全体に絶縁被覆が形成され、電極部１１の周囲との絶縁分離が可能な状態となる。
【００９０】
図６Ｄは、成長膜形成工程の一例を示した図である。成長膜形成工程においては、絶縁層５０の上に、トレンチ３０の両側の内壁に沿い、底面を横断する横断部６２を有する成長膜６０が形成される。成長膜６０は、トレンチ３０の溝表面全体から成長するので、両壁及び底面から成長が開始される。つまり、通常の成長による成膜工程を実行することにより、図６Ｄに示すような横断部６２を含む成長膜６０を形成することができる。
【００９１】
なお、成長膜６０は、気密性と機械強度を高める観点から、トレンチ３０を充填するようにしてもよいが、横断部６２が十分な厚さで形成されれば、トレンチ３０の総てを必ずしも充填していなくてもよい。例えば、成長膜６０は、横断部６２で気密性が確保されるので、成長膜６０の膜界面６１におけるボイドの発生はあまり気にする必要が無くなり、成長膜形成工程に要求される厳密度合いを緩和することができる。
【００９２】
なお、成長膜形成工程は、種々の成長方法が用いられてよいが、例えば、ＣＶＤにより行われてよい。また、成長膜６０の材料は、導電材、絶縁材の何れでもよく、例えば、ポリシリコンが用いられてもよい。その他、成長膜６０は、酸化膜、窒化膜が用いられてもよいし、絶縁性を高める場合には、ドーパントを含まないＳｉや、酸化物を用いるようにしてもよい。
【００９３】
図６Ｅは、エッチバック工程の一例を示した図である。エッチバック工程においては、キャップ基板１０の表面に形成された成長膜６０がエッチングされ、キャップ基板１０に近い高さとなるように加工される。成長膜６０に、ポリシリコン膜のような導電材が用いられた場合には、短絡等を防止する観点から、不要な成長膜６０を除去し、絶縁層５０を露出させることが好ましいので、エッチバック工程が必要に応じて設けられる。
【００９４】
但し、成長膜６０が絶縁材料の場合には、エッチバック工程は、必ずしも必要無い。しかしながら、貫通電極１００を薄く構成したい場合や、成長膜６０の表面が均一でなく、除去した方が好ましい場合には、エッチバック工程を設けるようにしてもよい。
【００９５】
図６Ｆは、絶縁膜形成工程の一例を示した図である。絶縁膜形成工程においては、成長膜６０が露出した表面に、絶縁膜７０が形成される。絶縁膜７０は、例えば、成長膜６０が導電材で構成され、短絡等の事故を防ぐためや、露出した膜界面６１を被覆し、気密性を更に向上させるために、必要に応じて設けられてよい。
【００９６】
絶縁膜７０は、熱酸化膜であってもよいし、ＣＶＤ等の成長膜であってもよい。例えば、成長膜６０がポリシリコン膜の場合には、熱酸化により、ポリシリコン酸化膜を形成して絶縁膜７０としてもよい。また、逆に、成長膜６０がポリシリコン膜の場合であっても、ＣＶＤで絶縁膜７０を形成してもよい。絶縁膜７０は、用途に応じて、適切な材料と成膜方法を用いて形成することができる。
【００９７】
図６Ｇは、研磨工程の一例を示した図である。研磨工程においては、溝幅の狭いトレンチ２０の深部側からキャップ基板１０を研磨して薄板化し、トレンチ４０を貫通溝として電極部１１を周囲のキャップ基板１０から絶縁分離する。その際、キャップ基板１０の研磨は、トレンチ２０に到達し、かつ成長膜６０の横断部６２が残る範囲で行う。横断部６２は、一部が残っていれば、リークパスの遮蔽膜としての役割を果たすが、気密性を高める観点から、横断部６２の総てが残るように研磨することが好ましい。よって、好ましくは、トレンチ２０と交差する範囲内に研磨ラインＰを設定し、トレンチ２０に充填された絶縁層５０が裏面に露出するようにする。
【００９８】
研磨工程を終了すると、図１に示した構成の貫通電極１００が完成する。また、微小構造体素子基板１４０に貫通電極１００を搭載する場合には、例えば、図３に示したような構成となる。なお、貫通電極１００を微小構造体素子基板１４０に搭載し、微小構造体１５０を形成する工程は、実質的に図３の説明で行っているので、その説明を省略する。
【００９９】
実施例１に係る貫通電極１００によれば、貫通電極１００の電極部１１、１２を周囲から絶縁する絶縁領域の気密性を高めることができる。これにより、実施例１に係る微小構造体の封止領域１４６の気密性を高め、検出機能及び駆動機能の信頼性を高めることができる。また、実施例１に係る貫通電極１００の製造方法によれば、複雑な加工処理を行うことなく、通常のドライエッチング工程、成膜工程、研磨工程等を用いて、気密性の高い貫通電極１００及び信頼性の高い微小構造体１５０を製造することができる。
【０１００】
〔変形例〕
図７は、実施例１の変形例に係る貫通電極１０１の一例を示した図である。図７において、変形例に係る貫通電極１０１のトレンチ４１の断面形状が示されているが、溝幅の狭いトレンチ２１が、溝幅の広いトレンチ３０の底面の中央部ではなく、左側に寄って形成されている点で、今まで説明した実施例１に係る貫通電極１００と異なっている。
【０１０１】
このように、用途に応じて、トレンチ２１とトレンチ３０との配置関係を変化させてもよい。トレンチ２１が、トレンチ３０の底面の何れかの位置に形成されていれば、成長膜６０に横断部６２を形成することが可能であるので、高い気密性を有する貫通電極１０１として構成することができる。
【０１０２】
なお、その他の構成要素については、今までの説明と同様であるので、その説明を省略する。
【実施例２】
【０１０３】
図８は、本発明の実施例２に係る貫通電極１０２の一例を示した図である。図８（Ａ）は、実施例２に係る貫通電極１０２のトレンチ４２の断面形状を示した図である。図８（Ａ）において、実施例２に係る貫通電極１０２のトレンチ４２は、溝幅の狭いトレンチ２２、２３、２４が３本形成されている。このように、１つの溝幅の広いトレンチ３０の底面に対して、３つの溝幅の狭いトレンチ２２、２３、２４が形成される構成としてもよい。
【０１０４】
図８（Ｂ）は、実施例２の係る貫通電極１０２のトレンチ４２を透過的に示した平面図の一例である。図８（Ｂ）に示すように、貫通電極１０２の平面形状が円形に構成された場合には、幅の広いトレンチ３０が形成する環に、３重の環が含まれて形成された状態となる。なお、図８（Ｂ）の左側の断面図は、Ａ−Ａ断面における断面構成を示した図である。
【０１０５】
図８（Ｃ）は、実施例２に係る貫通電極１０２のトレンチ４２の拡大透過図の一例である。溝幅の広いトレンチ３０が、溝幅の狭いトレンチ２２、２３、２４の３重環を含んだ構成となっている。
【０１０６】
図８に示したように、実施例２に係る貫通電極１０２は、複数のトレンチ２２、２３、２４を含むトレンチ４２を有する。このように、複数の溝幅の狭いトレンチ２２、２３、２４を、１つの溝幅の広いトレンチ３０に対して設けるようにしてもよい。溝幅の狭いトレンチ２２、２３、２４を複数設けることで、幅の狭いトレンチ２２、２３、２４のトレンチ部の気密性を更に高めることが可能となる。
【０１０７】
なお、その他の構成要素については、実施例1に係る貫通電極１００及び微小構造体１５０と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０８】
また、実施例２に係る貫通電極１０２のトレンチ４２を形成するためには、実施例１の図６Ａにおいて説明した狭幅トレンチ形成工程において、トレンチ２２、２３、２４に対応する幅の狭い開口が複数配列されたマスクを用いて、溝幅の狭い複数のトレンチ２２、２３、２４を形成すれば良い。つまり、図８に示されたトレンチ２２、２３、２４を形成するためには、３つの開口が環状に形成されたマスクを用いてドライエッチングを行うようにすればよい。その後は、実施例１において説明した図６B〜図６Gの工程を実行すれば、図８に示したトレンチ形状の絶縁領域を有する貫通電極１０２を製造することができる。
【０１０９】
このように、実施例２に係る貫通電極１０２は、狭幅トレンチ形成工程におけるマスクの形状を複数開口の形状とするだけで、容易に複数の溝幅の狭いトレンチ２２、２３、２４を有するトレンチ４２を形成し、製造することができる。
【実施例３】
【０１１０】
図９は、本発明の実施例３に係る貫通電極１０３の一例を示した図である。図９（Ａ）は、実施例３に係る貫通電極１０３のトレンチ４３の断面構成の一例を示した図である。図９（Ａ）において、実施例３に係る貫通電極１０３のトレンチ４３は、テーパ形状の１つのトレンチ４３として構成される。よって、トレンチ４３は、段差形状を有しない点で、実施例１及び実施例２に係る貫通電極１００、１０１、１０２と異なっている。
【０１１１】
図９（Ａ）に示すように、実施例３に係る貫通電極１０３においても、絶縁層５０及び成長膜６０は形成されており、成長膜６０の横断部６３も形成されている。よって、この横断部６３を残すようにしてキャップ基板１０の研磨を行うようにすれば、気密性の高い貫通電極１０３とすることができる。
【０１１２】
図９（Ｂ）は、実施例３に係る貫通電極１０３の研磨ラインの例を示した図である。図９（Ｂ）において、気密性の高い貫通電極１０３を構成するための研磨ラインＰ１、Ｐ２、Ｐ３の例が示されている。本実施例に係る貫通電極１０３は、横断部６３の全部又は一部を残せば、膜界面５１、６１を遮蔽し、気密性を高めることが可能であるので、研磨ラインＰ１、Ｐ２、Ｐ３の何れを研磨ラインとして設定してもよい。研磨ラインＰ１は、横断部６３のほぼ総てを残すとともに、絶縁層５０のみがキャップ基板１０の裏面から露出するラインである。研磨ラインＰ２は、横断部６３の大部分が残るが、一部除去されるラインである。研磨ラインＰ３は、横断部６３の１／３程度の一部のみが残されるラインである。
【０１１３】
これら総ての場合において、成長膜６０の横断部６３の全部又は一部が残されるので、何れの構成においても、高い気密性を確保できる。しかしながら、より気密の確実性を高める意味においては、横断部６３が総て残される研磨ラインＰ１での研磨が好ましい。一方、研磨加工には誤差があり、所望の研磨ラインで確実に研磨加工が行えるとも言い切れない場合がある。そこで、例えば、研磨ラインＰ２付近を目標ラインに設定し、誤差の範囲で、研磨ラインＰ１になったり、研磨ラインＰ３になったりしても加工上及び性能上問題の無い製品が作製できるようなプロセスとしてもよい。
【０１１４】
図１０は、実施例３に係る貫通電極１０３の完成後の構成の一例を示した図である。テーパ形状のトレンチ４３に、絶縁層５０とその上に成長膜６０が形成され、成長膜６０の横断部６３の一部は除去されているが、大部分は残った構成となっている。
【０１１５】
この場合であっても、電極部１１の側方の絶縁性は絶縁層５０で確保され、鉛直方向の気密性は横断部６３で確保されているので、気密性の高い貫通電極１０３として、気密封止の必要な微小構造体１５０等に利用することができる。
【０１１６】
なお、実施例３に係る貫通電極１０３の製造方法は、実施例１に係る貫通電極１００の製造方法において説明した図６Ａの狭幅トレンチ形成工程と、図６Ｂの広幅トレンチ形成工程とを１つのトレンチ形成工程に統合し、テーパ形状のトレンチ４３を形成するようにすればよい。その後は、実施例１の図６Ｃ〜図６Ｇの工程を実行するようにすれば、実施例３に係る貫通電極１０３を製造することができる。なお、図６Ｇにおける研磨工程は、図９（Ｂ）で説明したように研磨ラインＰ１〜Ｐ３を設定して研磨を行う工程に置き換えればよい。このようにすることにより、図１０に示したような実施例３に係る貫通電極１０３を製造することができる。
【０１１７】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、種々の部品の表面に設けられた電極に接合する貫通電極として利用することができ、特に、ＭＥＭＳ等の気密封止が必要な微小構造体に用いる貫通電極として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１９】
１０    キャップ基板
１１、１２    電極部
２０、２１、２２、２３、２４、３０、４０、４１、４２、４３    トレンチ
５０    絶縁層
５１、６１    膜界面
６０    成長膜
６２、６３    横断部
７０    絶縁膜
１００    貫通電極
１１０    ザグリ
１２０    絶縁層
１３０    配線層
１４０    微小構造体素子基板
１４１    構造体
１４２、１４３    電極
１５０    微小構造体
【図１】
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【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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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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