(57)【要約】【課題】固定電極および可動電極を収容する空洞を形成する膜中にクラックが発生することを抑制できるＭＥＭＳデバイスを提供すること。【解決手段】ＭＥＭＳデバイスは、基板と、前記基板上に設けられた第１の部品としてのＭＥＭＳ素子と、前記基板とともに前記ＭＥＭＳ素子を収納する空洞を形成し、複数の貫通孔を有する第１の膜と、前記第１の膜１１１上に設けられた第２の膜１１２とを含む。ＭＥＭＳデバイスは、さらに、前記基板上に設けられ、前記空洞の外側に配置された第２の部品１０３と、前記基板上に設けられ、前記空洞の外側に配置され、前記第２の部品１０３を囲む膜とを含む。【選択図】      図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた第１の部品としてのＭＥＭＳ素子と、
前記基板とともに前記ＭＥＭＳ素子を収納する空洞を形成し、複数の貫通孔を有する第１の膜と、
前記第１の膜上に設けられた第２の膜と、
前記基板上に設けられ、前記空洞の外側に配置された第２の部品と、
前記基板上に設けられ、前記空洞の外側に配置され、前記第２の部品を囲む膜と
を具備してなることを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記第２の部品は、前記ＭＥＭＳ素子が外部に電気的に接続されることを可能とする電極パッドを含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記第２の膜を含む領域上に設けられた第３の膜をさらに具備し、前記第３の膜は露出していることを特徴とする請求項１または２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記第２の膜は前記第１の膜よりもガス透過率が高く、前記第３の膜は前記第２の膜よりもガス透過率が低いことを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記第３の膜の表面の一部の領域上に、前記第３の膜よりも伸縮性が大きく、かつ、前記第２の部品を囲む前記膜とは分離されている第４の膜をさらに具備してなることを請求項３または４に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
基板上に第１の部品としてのＭＥＭＳ素子および第２の部品を形成する工程と、
前記基板上に前記ＭＥＭＳ素子を覆う犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層上に複数の第１の貫通孔を有する第１の膜を形成する工程と、
前記犠牲層を除去し、前記ＭＥＭＳ素子を収納する空洞を形成する工程であって、前記第２の部品が前記空洞の外側に配置される前記工程と、
前記第１の膜上に第２の膜を形成する工程と、
前記空洞の外側の前記基板上に、前記第２の部品を囲む膜を形成する工程と
を具備してなることを特徴するＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項７】
前記第２の部品は、前記ＭＥＭＳ素子を外部に電気的に接続するための電極パッドを含むことを特徴とする請求項６に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第２の膜を含む領域上に第３の膜を形成する工程をさらに具備してなることを特徴とする請求項６または７に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項９】
前記第２の部品を囲む前記膜を形成する工程の後に、前記ＭＥＭＳ素子を水蒸気を含む雰囲気中に晒す工程をさらに具備してなることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子を含むデバイス（ＭＥＭＳデバイス）およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳデバイスは、基板、固定電極（下部電極）、可動電極（上部電極）およびダイヤフラム（ドーム状薄膜）を備えている。基板およびダイヤフラムは、固定電極および可動電極を収容する空洞を形成する。
【０００３】
ダイヤフラムは、例えば、複数のキャップ膜で構成される。具体的には、複数のキャップ膜は、貫通孔を有する第１のキャップ膜と、第１のキャップ膜上に形成され、貫通孔を塞ぐための第２のキャップ膜と、第２のキャップ膜上に形成され、ガス透過率が低い第３の膜と、第３のキャップ膜上に形成され、伸縮性の高い第４の膜を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８３０９９５８Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、固定電極および可動電極を収容する空洞を形成する膜中にクラックが発生することを抑制できるＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のＭＥＭＳデバイスは、基板と、前記基板上に設けられた第１の部品としてのＭＥＭＳ素子と、前記基板とともに前記ＭＥＭＳ素子を収納する空洞を形成し、複数の貫通孔を有する第１の膜と、前記第１の膜上に設けられ、前記複数の貫通孔を塞ぐように形成された第２の膜とを含む。前記ＭＥＭＳデバイスは、さらに、前記基板上に設けられ、前記空洞の外側に配置された第２の部品と、前記基板上に設けられ、前記空洞の外側に配置され、前記第２の部品を囲む膜とを含む。
【０００７】
実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法は、基板上に第１の部品としてのＭＥＭＳ素子および第２の部品を形成する工程を含む。前記ＭＥＭＳデバイスの製造方法は、さらに、前記基板上に前記ＭＥＭＳ素子を覆う犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層上に複数の貫通孔を有する第１の膜を形成する工程と、前記犠牲層を除去し、前記ＭＥＭＳ素子を収納する空洞を形成する工程であって、前記第２の部品が前記空洞の外側に配置される前記工程と、前記第１の膜上に第２の膜を形成する工程とを含む。前記ＭＥＭＳデバイスの製造方法は、さらに、前記空洞の外側の前記基板上に、前記第２の部品を囲む膜を形成する工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態のＭＥＭＳデバイスを示す平面図である。
【図２】図２は、図１のＭＥＭＳデバイスの矢視２−２断面図である。
【図３】図３は、実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】図４は、図３に続く実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】図５は、図４に続く実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図６は、図５に続く実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】図７は、図６に続く実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図８は、図７に続く実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図９】図９は、図８に続く実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】図１０は、図９に続く実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に続く実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に続く実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】比較例のＭＥＭＳデバイスの問題点を説明するための断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態のＭＥＭＳデバイスのダイヤフラムの他のパターンを示す平面図である。
【図１５】図１５は、実施形態のＭＥＭＳデバイスのダイヤフラムの別のパターンを示す平面図である。
【図１６】図１６は、実施形態のＭＥＭＳデバイスのダイヤフラムのさらに別のパターンを示す平面図である。
【図１７】図１７は、実施形態のＭＥＭＳデバイスの電極部の他のレイアウトを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図面において、同一符号は同一符号または相当部分を付してあり、重複した説明は必要に応じて行う。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のＭＥＭＳデバイスを示す平面図である。図２は、図１のＭＥＭＳデバイスの矢視２−２断面図である。本実施形態のＭＥＭＳデバイスは、例えば、無線通信用デバイス用の可変容量キャパシタとして用いられる。
【００１１】
本実施形態では、前工程で各ＭＥＭＳデバイスのＭＥＭＳ素子をウェハ上で薄膜によって一括封止する場合（インラインＷＬＰ（Wafer Level Package））について説明するが、以下の説明では、簡単のために、一つのＭＥＭＳデバイスについて説明する。
【００１２】
本実施形態のＭＥＭＳデバイスは、基板１００と、基板１００上に形成された一対のＭＥＭＳ素子（第１の部品）１０と、基板１００とともにＭＥＭＳ素子１０を収納する空洞１１０を形成するダイヤフラム（ドーム状薄膜）２０とを備えている。実施形態のＭＥＭＳデバイスは、さらに、基板１００上に設けられ、ダイヤフラム２０（空洞）の外側に配置され、ＭＥＭＳ素子１０を外部に電気的に接続するための電極パッド（第２の部品）１０３と、基板１００上に設けられ、ダイヤフラム２０の外側に配置され、電極パッド１０３を囲む膜１１４とを備えている。電極パッド１０３を囲む膜１１４はパッド電極１０の一部分を保護する機能を持ち得るので、以下、電極パッド１０３を囲む膜１１４を保護膜１１４という。本実施形態では、保護膜１１４は、ポリイミド系樹脂等の有機物を材料とする有機膜（絶縁膜）とする。保護膜１１４の材料は、エポキシ樹脂でも構わない。
【００１３】
ＭＥＭＳ素子１０は、基板１００上に形成された固定電極１０２および可動電極１０６を含む。図１には、一対のＭＥＭＳ素子１０が示されているが、ＭＥＭＳデバイスを構成するＭＥＭＳ素子の数は一つまたは三つ以上でも構わない。
【００１４】
ダイヤフラム２０は、第１のキャップ膜１１１、第２のキャップ膜１１２および第３のキャップ膜１１３を含む。
【００１５】
第１のキャップ膜１１１は、複数の貫通孔を有する絶縁性の膜である。
【００１６】
第２のキャップ膜１１２は、第１のキャップ膜１１１の複数の貫通孔を塞ぐように、第１のキャップ膜１１１上に形成されている。第２のキャップ膜１１２は、第１のキャップ膜１１１よりもガス透過率が高い絶縁性の膜である。第２のキャップ膜１１２として第１のキャップ膜１１１よりもガス透過率が高い膜を用いると、第２のキャップ膜１１２の形成後から第３のキャップ膜１１３の形成前の期間において、キャビティ内の有害ガス（例えば気化した水分）は、第２のキャップ膜１１２を介して排出され、キャビティ内を良好な雰囲気に保つことが可能となる。
【００１７】
第３のキャップ膜１１３は、第２のキャップ膜１１２上に形成されている。第３のキャップ膜１１３は、第２のキャップ膜１１２よりもガス透過率が低い絶縁性の膜である。第３のキャップ膜１１３として第２のキャップ膜１１２よりもガス透過率が低い膜を用いると、第３のキャップ膜１１３の形成後において、有害ガス（例えば気化した水分）が第２のキャップ膜１１２を介してキャビティ内に侵入することを抑制することができる。
【００１８】
保護膜１１４は、第３のキャップ膜１１３よりも伸縮性が大きい絶縁性の膜である。
【００１９】
電極パッド１０３上にはバンプ１１５が設けられている。電極パッド１０３は図示しない配線を介してＭＥＭＳ素子１０に接続されている。図中、１０４はパッシベーション膜を示している。
【００２０】
本実施形態のＭＥＭＳデバイスのダイヤフラム２０は、保護膜１１４で覆われていないので、後述するように、ダイヤフラム２０中にクラックが発生することを抑制できる。
【００２１】
ダイヤフラム２０は、三つのキャップ膜１１１，１１２，１１３で構成されているが、二つのキャップ膜で構成されていても構わない。この二つのキャップ膜は、複数の貫通孔を有するキャップ膜と、このキャップ膜上に設けられ、上記複数の貫通孔を塞ぐキャップ膜とで構成される。
【００２２】
以下、本実施形態のＭＥＭＳデバイスをその製造方法に従いながらさらに説明する。
【００２３】
図３−図１２は、本実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための断面図である。
【００２４】
［図３］
基板１００上に絶縁膜１０１が形成される。基板１００は、例えば、シリコン基板等の半導体基板である。半導体基板の代わりに、ＳＯＩ基板などの基板を用いても構わない。絶縁膜１０１は、例えば、シリコン酸化膜である。
【００２５】
次に、絶縁膜１０１上に、固定電極（第１の配線）１０２および電極パッド１０３となる導電膜が形成される。フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、上記導電膜を加工することにより、固定電極１０２および電極パッド１０３が形成される。上記エッチング法は、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法である。ＲＩＥ法の代わりに、ウエットエッチング法を用いても構わない。前記導電膜は、例えば、アルミニウム膜である。このアルミニウム膜は、例えば、スパッタリング法を用いて形成される。固定電極１０２の厚さは、例えば、数百ｎｍ〜数μｍである。
【００２６】
次に、絶縁膜１０１、固定電極１０２および電極パッド１０３を含む領域上にパッシベーション膜１０４が形成され、そして、フォトリソグラフィ法およびＲＩＥ法を用いて固定電極１０２および電極パッド１０３に対しての接続孔がパッシベーション膜１０４中に開口される。パッシベーション膜１０４は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成される。パッシベーション膜１０４は、例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜である。パッシベーション膜１０４の厚さは、例えば、数百ｎｍ〜数μｍである。
【００２７】
［図４］
固定電極１０２およびパッシベーション膜１０４の上に、所定の形状を有する第１の犠牲層１０５が形成される。第１の犠牲層１０５は、固定電極１０２の接続孔に連通する貫通孔を有する。第１の犠牲層１０５は、例えば、ポリイミド等の有機物を材料とする絶縁膜である。第１の犠牲層１０５の厚さは、例えば、数百ｎｍ〜数μｍである。
【００２８】
第１の犠牲層１０５を形成するためには、例えば、以下の三つの方法がある。
【００２９】
第１の方法は、塗布法により第１の犠牲層１０５となる絶縁膜（塗布膜）が数百ｎｍ〜数μｍの厚さでもって全面に形成され、その後、露光および現像により上記塗布膜の不要な部分が除去されることにより、所望形状を有する第１の犠牲層１０５が形成される。
【００３０】
第２の方法は、上記塗布膜が形成された後、リソグラフィ法を用いて上記塗布膜上にレジストパターンが形成され、このレジストパターンをマスクにして上記塗布膜がＲＩＥ法を用いてエッチングされることにより、所定の形状を有する第１の犠牲層１０５が形成される。
【００３１】
第３の方法は、上記塗布膜が形成され、その後、上記塗布膜上にハードマスクが形成され、これをマスクにして塗布膜がＲＩＥ法またはウエットプロセスによりエッチングされることにより、所定の形状を有する第１の犠牲層１０５が形成される。上記ハードマスクを形成する工程は、上記塗布膜上にシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜等の絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜上にレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンをマスクにして上記絶縁膜をＲＩＥ法によりエッチングする工程とを含む。
【００３２】
［図５］
第１の犠牲層１０５の貫通孔が埋められるようにアルミニウム膜等の導電膜が全面に形成され、その後、前記導電膜を加工することにより、可動電極（第２の配線）１０６が形成される。上記導電膜の加工は、例えば、フォトリソグラフィ法およびＲＩＥ法を用いて行われる。ＲＩＥ法の代わりにウエットエッチング法を用いても構わない。可動電極１０６の厚さは、例えば、数百ｎｍ〜数μｍである。可動電極１０６は、第１の犠牲層１０５の貫通孔を介して、固定電極１０２に接続される。
【００３３】
［図６］
続いて、ＷＬＰ（Wafer Level Package）の工程に入る。
【００３４】
ＭＥＭＳ素子の固定電極１０２および可動電極１０６を含む領域を覆う所定の形状を有する第２の犠牲層１０８が形成される。第２の犠牲層１０８は、例えば、塗布法により、ポリイミド等の有機物を材料とする厚さ数百ｎｍ〜数μｍの膜（塗布膜）を形成し、その後、この塗布膜をパターニングすることにより得られる。
【００３５】
上記塗布膜のパターニング方法については、第２の犠牲層１０８の塗布後に、露光および現像により第２の犠牲層１０８の不要な部分を除去する方法、または、リソグラフィ法を用いて第２の犠牲層１０８上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして第２の犠牲層１０８をＲＩＥ法を用いてエッチングすることにより、第２の犠牲層１０８の不要な部分を除去する方法、または、第２の犠牲層１０８上にハードマスクを形成し、このハードマスクをマスクにして第２の犠牲層１０８をＲＩＥ法またはウエットプロセスによりエッチングすることにより、第２の犠牲層１０８の不要な部分を除去する方法がある。
【００３６】
［図７］
第２の犠牲層１０８上に複数の貫通孔を有する第１のキャップ膜１１１が形成される。複数の貫通孔は、第１および第２の犠牲層１０５，１０８を除去するためのガスを第１のキャップ膜１１１内に供給するために利用される。複数の貫通孔は、例えば、上記無機薄膜上に複数の貫通孔を有するレジストパターン（不図示）を形成し、このレジストパターンをマスクにして上記無機薄膜をＲＩＥ法またはウエットエッチング法を用いて加工することにより得られる。第１のキャップ膜１１１は数百ｎｍ〜数μｍの無機薄膜（例えば、シリコン酸化膜）である。第１のキャップ膜１１１は、例えば、ＣＶＤプロセスにより形成される。第１のキャップ膜１１１は、電極パッド１０３の一部が露出するように、第２の犠牲層１０８の外側にも形成されている。
【００３７】
［図８］
酸素（Ｏ2 ）ガス等を用いたアッシングにより、第１の犠牲層１０５、第２の犠牲層１０８が除去される。上記酸素ガスは、第１のキャップ膜１１１の複数の貫通孔を通じて、第１の犠牲層１０５、第２の犠牲層１０８に供給される。このようにして、基板１００と第１のキャップ膜１１１とにより、ＭＥＭＳ素子の動作空間である空洞（キャビティ）１１０が形成される。
【００３８】
［図９］
第１のキャップ膜１１１上に第２のキャップ膜１１２となる絶縁膜が塗布法により形成され、そして、例えば、リソグラフィ法およびエッチング法を用いて、上記絶縁膜を加工することにより、ダイヤフラムを構成する部分の第１のキャップ膜１１１の表面を覆う第２のキャップ膜１１２を形成する。本実施形態では、第２のキャップ膜１１２は、ポリイミド系樹脂等の有機物を材料とする有機膜（絶縁膜）とする。この場合、第２のキャップ膜１１２は、第１のキャップ膜１１１の複数の貫通孔を埋めるように形成でき、そして、第２のキャップ膜１１２は第１のキャップ膜１１１よりもガス透過率が高くなる。第２のキャップ膜１１２は、複数の貫通孔を埋めていなくても、上記複数の貫通孔を塞いでいればよい。
【００３９】
［図１０］
パッド電極１０３、第１のキャップ膜１１１および第２のキャップ膜１１２上に第３のキャップ膜１１３となる絶縁膜を全面に形成し、そして、例えば、リソグラフィ法およびエッチング法を用いて、上記絶縁膜を加工することにより、パッド電極１０３の一部が露出するように、第１のキャップ膜１１１の上面および第２のキャップ膜１１２の表面を覆う第３のキャップ膜１１３を形成する。このようにしてＷＬＰのダイヤフラム（第１−第３のキャップ膜１１１，１１２，１１３）が得られる。
【００４０】
第３のキャップ膜１１３は防湿膜としての役割を果たす。そのためには、第３のキャップ膜１１３は第２のキャップ膜１１２よりもガス透過率が低いことが好ましい。第３のキャップ膜１１３をＣＶＤ法による堆積膜とし、第２のキャップ膜１１２をスピンコート法による塗布膜とすることで、上記ガス透過率の関係は実現できる。
【００４１】
第３のキャップ膜１１３を形成するためのプロセスは、例えば、数百ｎｍ〜数μｍのシリコン窒化膜等の絶縁膜をＣＶＤ法により形成すること、上記絶縁膜上にフォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成すること、前記レジストパターンをマスクにして前記絶縁膜をＲＩＥ法またはウエットエッチング法を用いて加工することを含む。
【００４２】
［図１１］
電極パッド１０３、パッシベーション膜１０４、第１のキャップ膜１１１および第３のキャップ膜１１３を含む領域上に保護膜１１４を形成する。保護膜１１４は第３のキャップ膜１１３よりも伸縮性が大きい。第３のキャップ膜１１３がシリコン窒化膜の場合、保護膜１１４は、例えば、ポリイミド等の有機材料で構成される樹脂膜である。この樹脂膜は、例えば、塗布法を用いて形成され、そして、その厚さは、例えば、数百ｎｍ〜数μｍである。
【００４３】
［図１２］
ダイヤフラム（第１−第３のキャップ膜１１１，１１２，１１３）および電極パッド１０３の上の保護膜１１４を選択的に除去する。この保護膜１１４の部分的な除去は、例えば、以下の三つの方法がある。
【００４４】
第１の方法は、保護膜１１４として、ポリイミド等の有機材料で構成され、感光性を有する厚さの数百ｎｍ〜数μｍの樹脂膜を塗布法により全面に形成すること、露光および現像により、上記ダイヤフラムおよび電極パッド１０３の上の樹脂膜を選択的に除去することを含む。
【００４５】
第２の方法は、保護膜１１４としての樹脂膜を形成すること、リソグラフィ法を用いて樹脂膜上にレジストパターンを形成すること、このレジストパターンをマスクにして樹脂膜をＲＩＥ法によりエッチングすることにより、上記ダイヤフラムおよび電極パッド１０３の上の樹脂膜を選択的に除去することを含む。
【００４６】
第３の方法は、保護膜１１４としての樹脂膜を形成すること、樹脂膜上に絶縁性のハードマスクを形成すること、これをマスクにして樹脂膜をＲＩＥ法またはウエットプロセスによりエッチングすることにより、上記ダイヤフラムおよび電極パッド１０３の上の樹脂膜を選択的に除去することを含む。
【００４７】
その後、電極パッド１０３上にバンプ１１５が形成される（図２）。バンプ１１５としては、例えば、ハンドボールが使用される。電極パッド１０３のバンプ１１５の形成領域は露出しているが、電極パッド１０３の他の領域は保護膜１１４で覆われているので、例えば、めっきによりバンプ１１５を所定の領域に容易に形成することができる。
【００４８】
以上の製造方法を用いることにより、ＭＥＭＳ素子１０と、ＭＥＭＳ素子１０を封止するためのダイヤフラム（第１−第３のキャップ膜１１１，１１２，１１３）と、電極パッド１０３と、ダイヤフラム外側の電極パッド１０３を含む領域を保護するための保護膜１１４とを備えた、ＭＥＭＳデバイスが得られる。
【００４９】
次に、ＭＥＭＳデバイスの耐湿性の評価をするための一つまたは複数の試験（耐湿性試験）が行われる。例えば、プレッシャークッカー試験（ＰＣＴ：Pressure Cooker Test）が行われる。
【００５０】
実施形態のＭＥＭＳデバイスのＰＣＴ試験を行ったところ、ダイヤフラム（第１−第３のキャップ膜１１１，１１２，１１３）中に発生するクラックの数は十分に少ないことが確認された。
【００５１】
一方、比較例のＭＥＭＳデバイス、つまり、第１−第３のキャップ膜に加えて、第３のキャップ膜の全面上に形成された第４のキャップ膜を含むダイヤフラムが使用されたＭＥＭＳデバイスの場合、ダイヤフラム中には無視できない程度の数のクラックが発生することが確認された。
【００５２】
第４のキャップ膜は第３のキャップ膜よりも伸縮性が大きい絶縁性の膜である。以下の説明では、第４のキャップ膜は、例えば、保護膜と同じ材料の膜として説明するので、以下の図１３−図１７では、第４のキャップ膜には保護膜と同じ参照符号１１４を付してある。しかし、第４のキャップ膜と保護膜とはそれぞれ別の材料の絶縁性の膜であっても構わない。
【００５３】
比較例のＭＥＭＳデバイスにおいて、ダイヤフラム中にクラックが発生する理由は以下のように考えられる。
【００５４】
耐湿性試験ではＭＥＭＳデバイスは水蒸気雰囲気中に晒されるため、図１３に示すように、保護膜１１４’は水分２０１を吸収し、そして、水分を吸収した第４のキャップ膜１１４'が膨潤することで、ダイヤフラム中にクラック２０２が発生する。
【００５５】
本実施形態の場合、図２に示されるように、ダイヤフラム２０は、クラックの発生の原因となる第４のキャップ膜１１４は、第１−第３のキャップ膜１１１，１１２，１１３上には設けられていない。そのため、第４のキャップ膜１１４の膨潤によるダイヤフラム２０のクラックの発生は抑制されたものと考えられる。ダイヤフラム２０が形成された領域（空洞）の外側にはキャップ膜１１１，１１３および膨潤する可能性がある保護膜１１４が存在するが、空洞の外側にはキャップ膜１１２は存在せず、そして、空洞の外側に存在するキャップ膜１１１，１１３はフラットなので、ダイヤフラム２０中に発生するようなクラックの問題は生じない。
【００５６】
以上述べたように本実施形態によれば、ダイヤフラム中に発生するクラックの数を十分に少なくできるので、ダイシングにより１枚のウェハから取り出されるＭＥＭＳデバイスの歩留まりの向上を図れるようになる。
【００５７】
ＰＣＴ試験（ＭＥＭＳデバイスを、水蒸気を含む雰囲気中に晒す工程）は、例えば、ダイシング後に行われる。ダイシングの後、クラックがないＭＥＭＳデバイスを含むチップは製品として採用されるが、クラックがあるＭＥＭＳデバイスを含むチップは製品として採用されない。
【００５８】
また、試作の段階でクラックの発生が起こらないプロセス（レシピー）が確定されたなら、代表的なサンプルではＰＣＴ試験は行われるが、出荷するサンプルではＰＣＴ試験は行われない。
【００５９】
本実施形態は、ＭＥＭＳデバイスを、水蒸気を含む雰囲気中に晒す工程の例としてＰＣＴ試験をあげたが、それに限定されるものではない。水蒸気を含む雰囲気中に晒す工程として、例えば、ＰＣＴ試験の前に行われる前処理としての吸湿試験がある。この吸湿試験はＰＣＴ試験よりも低い温度の試験である。ＰＣＴ試験は例えば１１０℃以上で行われる。さらに、上記吸湿試験およびＰＣＴ試験を一つの水蒸気を含む雰囲気中に晒す工程として考えても構わない。
【００６０】
図１４−図１７は、それぞれ、実施形態に係るＭＥＭＳデバイスのダイヤフラムの他のパターンを示す平面図である。
【００６１】
図１４のダイヤフラム２０においては、第３のキャップ膜１１３の一部の領域上に第４のキャップ膜１１４が設けられ、そして、第４のキャップ膜１１４は第３のキャップ膜１１３の表面がストライプ状に露出する形状を有する。第４のキャップ膜１１４は、保護膜１１４と一体化している。第３のキャップ膜１１３は、第４のキャップ膜１１４で覆われた領域（第１の領域）と、第４のキャップ膜１１４で覆われていない領域（第２の領域）を有することになる。
【００６２】
このような構造（第１および第２の領域を有する第３のキャップ膜１１３）は、図１２の工程で、第３のキャップ膜１１３の一部の領域上に第４のキャップ膜１１４が残るように、保護膜１１４の部分的な除去を行えば得られる。
【００６３】
第１の領域は第４のキャップ膜１１４によって保護されている。これにより、ダイヤフラム２０の保護を図れる。第２の領域は第４のキャップ膜１１４の膨潤の影響が少ない。これにより、ダイヤフラム中にクラックが発生することを抑制できる。
【００６４】
図１４では、ストライプ状のパターンは水平方向に並んでいるが、垂直方向に並んでいても構わない。
【００６５】
図１５のダイヤフラムにおいても、第３のキャップ膜１１３の一部の領域上に第４のキャップ膜１１４が設けられている。第４のキャップ膜１１４は、第３のキャップ膜１１３のエッジ部（周縁部）の表面が露出する形状を有している。言い換えれば、第４のキャップ膜１１４は、第３のキャップ膜１１３のエッジ部を除いた領域上に設けられている。第４のキャップ膜１１４は、保護膜１１４とは分離している。
【００６６】
第３のキャップ膜１１３のエッジ部上に第４のキャップ膜１１４を設けない理由は、本発明者等の鋭意研究によれば、ダイヤフラムのエッジ部でクラックが発生しやすいことが分かったからである。
【００６７】
図１６のダイヤフラムにおいても、第３のキャップ膜１１３の上に領域上に第４のキャップ膜１１４が設けられている。第４のキャップ膜１１４は、第３のキャップ膜１１３の表面が複数のドット状に露出する形状を有する。言い換えれば、第４のキャップ膜１１４は複数のドット状の開口部を有している。開口部の形状は、図１５では円形であるが、矩形でも構わない。第４のキャップ膜１１４は、保護膜１１４と一体化している。
【００６８】
図１７は、実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの電極部（電極パッド１０３およびバンプ）の他のレイアウトを示す平面図である。電極部は、一対のダイヤフラムの周囲を囲むように配置されている。
【００６９】
以上述べた実施形態の上位概念、中位概念および下位概念の一部または全ては、例えば以下のような付記１−２０で表現できる。
【００７０】
［付記１］
基板と、
前記基板上に設けられた第１の部品としてのＭＥＭＳ素子と、
前記基板とともに前記ＭＥＭＳ素子を収納する空洞を形成し、複数の貫通孔を有する第１の膜と、
前記第１の膜上に設けられた第２の膜と、
前記基板上に設けられ、前記空洞の外側に配置された第２の部品と、
前記基板上に設けられ、前記空洞の外側に配置され、前記第２の部品を囲む膜と
を具備してなることを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【００７１】
［付記２］
前記第２の膜は、前記第１の膜の一部の領域上に設けられていることを特徴とする付記１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【００７２】
［付記３］
前記第２の部品は、前記第２の膜の外側の領域に配置されていることを特徴とする付記２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【００７３】
［付記４］
前記第２の部品は、前記ＭＥＭＳ素子が外部に電気的に接続されることを可能とする電極パッドを含むことを特徴とする付記１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【００７４】
［付記５］
前記第２の膜を含む領域上に設けられた第３の膜をさらに具備し、前記第３の膜は露出していることを特徴とする付記１ないし４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【００７５】
［付記６］
前記第２の膜は前記第１の膜よりもガス透過率が高く、前記第３の膜は前記第２の膜よりもガス透過率が低いことを特徴とする付記５に記載のＭＥＭＳデバイス。
【００７６】
［付記７］
前記第３の膜の表面の一部の領域上に、前記第３の膜よりも伸縮性が大きく、かつ、前記第２の部品を囲む前記膜とは分離されている第４の膜をさらに具備してなることを付記５または６に記載のＭＥＭＳデバイス。
【００７７】
［付記８］
前記第４の膜は、前記第２の部品を囲む前記膜の材料と同じ材料を含むことを特徴とする付記７に記載のＭＥＭＳデバイス。
【００７８】
［付記９］
前記第１の膜、前記第２の膜、前記第３の膜、前記第４の膜および前記第２の部品を囲む前記膜はそれぞれ絶縁性の膜であることを特徴とする付記８に記載のＭＥＭＳデバイス。
【００７９】
［付記１０］
前記第２の膜は前記複数の貫通孔を塞ぐことを特徴とする付記１ないし９のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【００８０】
［付記１１］
基板上に第１の部品としてのＭＥＭＳ素子および第２の部品を形成する工程と、
前記基板上に前記ＭＥＭＳ素子を覆う犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層上に複数の第１の貫通孔を有する第１の膜を形成する工程と、
前記犠牲層を除去し、前記ＭＥＭＳ素子を収納する空洞を形成する工程であって、前記第２の部品が前記空洞の外側に配置される前記工程と、
前記第１の膜上に第２の膜を形成する工程と、
前記空洞の外側の前記基板上に、前記第２の部品を囲む膜を形成する工程と
を具備してなることを特徴するＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【００８１】
［付記１２］
前記第２の膜は、前記第１の膜の一部の領域上に形成されることを特徴とする付記１０に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【００８２】
［付記１３］
前記第２の部品は、前記第２の膜の外側の領域に配置されていることを特徴とする付記１２に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【００８３】
［付記１４］
前記第２の部品は、前記ＭＥＭＳ素子を外部に電気的に接続するための電極パッドを含むことを特徴とする付記１１ないし１３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【００８４】
［付記１５］
前記第２の膜を含む領域上に第３の膜を形成する工程をさらに具備してなることを特徴とする付記１１ないし１４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【００８５】
［付記１６］
前記第２の部品を囲む前記膜を形成する工程は、前記第２の部品および前記第３の膜を覆うように前記第２の部品を囲む前記膜となる膜を形成する工程と、
前記第３の膜上の前記第２の部品を囲む前記膜となる前記膜の全てを除去する工程と
を具備してなることを特徴する付記１５に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【００８６】
［付記１７］
前記第２の部品を囲む前記膜を形成する工程は、前記第１の部品および前記第３の膜を覆うように前記第２の部品を囲む前記膜となる膜を形成する工程と、
前記第３の膜上の前記第２の部品を囲む前記膜となる前記膜の一部を除去する工程と
を具備してなることを特徴する付記１５に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【００８７】
［付記１８］
前記第２の部品を囲む前記膜を形成する工程の後に、前記ＭＥＭＳ素子を水蒸気を含む雰囲気中に晒す工程をさらに具備してなることを特徴とする付記１１ないし１７のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【００８８】
［付記１９］
前記水蒸気を含む雰囲気は、レッシャークッカー試験における水蒸気を含む雰囲気であることを特徴とする付記１８に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【００８９】
［付記２０］
前記第２の膜は前記複数の貫通孔を塞ぐことを特徴とする付記１１ないし１９のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【００９０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１０…ＭＥＭＳ素子（第１の部品）、２０…ダイヤフラム、１００…基板、１０１…絶縁膜、１０２…固定電極、１０３…電極パッド（第２の部品）、１０４…パッシベーション膜、１０５…第１の犠牲層、１１０…空洞、１０６…可動電極、１１０…空洞（キャビティ）、１１１…第１のキャップ膜（第１の膜）、１１２…第２のキャップ膜（第２の膜）、１１３…第３のキャップ膜（第３の膜）、１１４…保護膜（第４の膜）、１１５…バンプ、２０１…水分、２０２…クラック
【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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