(57)【要約】【課題】キャビティーを有するＭＥＭＳデバイスにおいて、高真空のキャビティー封止を実現する。【解決手段】このＭＥＭＳデバイスは、基板に直接又は第１の絶縁膜を介して設けられ、外部接続電極を有する機能素子と、機能素子の周囲にキャビティーを形成する構造体と、外部接続電極の第１の面における所定の領域の周囲に設けられた第２の絶縁膜と、外部接続電極の第１の面において第２の絶縁膜を覆う第３の絶縁膜を含み、開口が形成されてキャビティーの一部を覆う第１の蓋部と、第１の蓋部の表面に設けられ、外部接続電極の該所定の領域に電気的に接続された中間導電体と第１の蓋部の開口を封止する封止部とを含む第２の蓋部と、第２の蓋部の表面に設けられ、第２又は第３の絶縁膜に接して中間導電体を封止部から絶縁する第４の絶縁膜と、第４の絶縁膜を貫通して中間導電体に電気的に接続された導電体とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に直接又は第１の絶縁膜を介して設けられ、外部接続電極を有する機能素子と、
前記基板又は前記第１の絶縁膜の表面に設けられ、前記機能素子の周囲にキャビティーを形成する構造体と、
前記外部接続電極の第１の面における所定の領域の周囲に設けられた第２の絶縁膜と、
前記外部接続電極の第１の面において前記第２の絶縁膜を覆う第３の絶縁膜を含み、開口が形成されて前記キャビティーの一部を覆う第１の蓋部と、
前記第１の蓋部の表面に設けられ、前記外部接続電極の該所定の領域に電気的に接続された中間導電体と前記第１の蓋部の開口を封止する封止部とを含む第２の蓋部と、
前記第２の蓋部の表面に設けられ、前記第２又は第３の絶縁膜に接して前記中間導電体を前記封止部から絶縁する第４の絶縁膜と、
前記第４の絶縁膜を貫通して前記中間導電体に電気的に接続された導電体と、
を備えるＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記第４の絶縁膜が、前記第２の蓋部及び前記第３の絶縁膜を貫通して前記第２の絶縁膜に接する、請求項１記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記基板が、半導体回路素子が設けられた半導体基板であって、少なくとも前記第４の絶縁膜を貫通して前記半導体回路素子に電気的に接続されたコンタクトプラグが設けられており、
前記中間導電体に電気的に接続された導電体が、前記コンタクトプラグと同じ材料で形成されている、
請求項１又は２記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記キャビティーが、前記半導体基板のトレンチ内に形成されている、請求項３記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記第２及び第４の絶縁膜が、ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で形成され、
前記第３の絶縁膜が、窒化ケイ素（ＳｉＮ）で形成され、
前記第２の蓋部が、アルミニウム（Ａｌ）で形成されている、
請求項１〜４のいずれか１項記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記コンタクトプラグが、タングステン（Ｗ）で形成されている、請求項３又は４記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
基板の表面に、外部接続電極を有する機能素子、及び、前記機能素子の周囲にキャビティーを形成する構造体を直接又は第１の絶縁膜を介して形成する工程（ａ）と、
前記外部接続電極の第１の面における所定の領域の周囲及び前記キャビティー内に第２の絶縁膜を形成する工程（ｂ）と、
前記外部接続電極の第１の面において前記第２の絶縁膜を覆う第３の絶縁膜を含み、開口が形成されて前記キャビティーの一部を覆う第１の蓋部を形成する工程（ｃ）と、
前記キャビティー内の前記第２の絶縁膜をリリースエッチングによって除去する工程（ｄ）と、
真空チャンバー内において、前記第１の蓋部の表面に、前記外部接続電極の該所定の領域に電気的に接続される中間導電体と前記第１の蓋部の開口を封止する封止部とを含む第２の蓋部を形成する工程（ｅ）と、
前記第２の蓋部の表面に、前記第２又は第３の絶縁膜に接して前記中間導電体を前記封止部から絶縁する第４の絶縁膜を形成する工程（ｆ）と、
前記第４の絶縁膜を貫通して前記中間導電体に電気的に接続される導電体を形成する工程（ｇ）と、
を備えるＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項８】
工程（ｂ）が、前記第２の絶縁膜をニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で形成することを含み、
工程（ｃ）が、前記第３の絶縁膜を窒化ケイ素（ＳｉＮ）で形成することを含み、
工程（ｅ）が、前記第２の蓋部をアルミニウム（Ａｌ）で形成することを含み、
工程（ｆ）が、前記第４の絶縁膜をニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で形成することを含む、
請求項７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】
本発明は、レゾネーター、センサー、アクチュエーター等の機能素子、及び／又は、電子回路を１つの基板に集積化したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス、及び、そのようなＭＥＭＳデバイスの製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、機能素子として静電容量タイプのレゾネーターを備えるＭＥＭＳデバイスにおいて、レゾネーターは、基板に形成されたキャビティー内に真空状態で密閉される。そのために、レゾネーターの周囲を囲む構造体を基板に設けてキャビティーを形成し、キャビティー内を真空状態として、キャビティーに蓋部（キャップ層）が接合される。
【０００３】
従来は、キャビティーの蓋部として、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって堆積された窒化ケイ素（Ｐ−ＳｉＮ）等の絶縁物が用いられていた。しかしながら、キャビティーの蓋部として窒化ケイ素等の絶縁物を用いる場合には、高性能のＭＥＭＳデバイスにおいて要求される高真空のキャビティー封止を実現することができない。
【０００４】
また、機能素子の外部接続電極に電気的に接続される導電体の材料として、ＭＯＳ電界効果トランジスターの不純物拡散領域等に接続される配線の材料であるアルミニウム（Ａｌ）が兼用されていた。しかしながら、高性能のＭＯＳ電界効果トランジスターにおいては、接続部材として、アルミニウム（Ａｌ）の配線の替りにタングステン（Ｗ）のコンタクトプラグが用いられており、機能素子用の接続部材の材料を高性能のＭＯＳ電界効果トランジスター用の接続部材の材料と兼用することができない。
【０００５】
関連する技術として、特許文献１には、共通の基板上に電子回路を備えたＭＥＭデバイスが開示されている。このＭＥＭデバイスにおいては、基板にキャビティーが形成されており、キャビティーの蓋部（キャップ層）の材料として、窒化ケイ素（ＳｉＮ）又はニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が用いられる。
【０００６】
また、特許文献２には、半導体基板上に設けられた構造体によってキャビティーが形成されたＭＥＭＳセンサーが開示されている。このＭＥＭＳセンサーにおいては、シリコン基板上に酸化シリコン等の絶縁層を介してキャビティーの壁部が設けられ、キャビティーの壁部上に、酸化シリコン等の絶縁層を介して、キャビティーの蓋部（キャップ）の周縁部が支持される。ここで、キャップ、接地用導電部、及び、電圧印加用導電部は、ドープドポリシリコンからなり、同一層に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５７９８２８３号明細書（コラム７−８、図８−９）
【特許文献２】特開２００９−２７２４７７号公報（段落００２０−００２７、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１においては、キャビティーの蓋部の材料として、窒化ケイ素（ＳｉＮ）又はニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が用いられるので、高真空のキャビティー封止を実現することは困難である。また、特許文献２においては、キャビティーの蓋部の材料として、導電性を有するポリシリコンが用いられるが、真空チャンバー内において、キャビティーの側壁と蓋部との位置合わせや接合を行う必要がある。また、機能素子の配線部とキャビティーの蓋部とを絶縁分離するための構造が重要になる。
【０００９】
そこで、上記の点に鑑み、本発明の第１の目的は、キャビティー内に機能素子が設けられたＭＥＭＳデバイスにおいて、比較的簡単な構造及び製造方法を用いて、高性能のＭＥＭＳデバイスにおいて要求される高真空のキャビティー封止を実現することである。また、本発明の第２の目的は、機能素子の配線部とキャビティーの蓋部とを確実に絶縁分離することである。さらに、本発明の第３の目的は、機能素子用の接続部材の材料を高性能の半導体回路素子用の接続部材の材料と兼用することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するため、本発明の１つの観点に係るＭＥＭＳデバイスは、基板と、基板の表面に直接又は第１の絶縁膜を介して設けられ、外部接続電極を有する機能素子と、基板又は第１の絶縁膜の表面に設けられ、機能素子の周囲にキャビティーを形成する構造体と、外部接続電極の第１の面における所定の領域の周囲に設けられた第２の絶縁膜と、外部接続電極の第１の面において第２の絶縁膜を覆う第３の絶縁膜を含み、開口が形成されてキャビティーの一部を覆う第１の蓋部と、第１の蓋部の表面に設けられ、外部接続電極の該所定の領域に電気的に接続された中間導電体と第１の蓋部の開口を封止する封止部とを含む第２の蓋部と、第２の蓋部の表面に設けられ、第２又は第３の絶縁膜に接して中間導電体を封止部から絶縁する第４の絶縁膜と、第４の絶縁膜を貫通して中間導電体に電気的に接続された導電体とを備える。
【００１１】
また、本発明の１つの観点に係るＭＥＭＳデバイスの製造方法は、基板の表面に、外部接続電極を有する機能素子、及び、機能素子の周囲にキャビティーを形成する構造体を直接又は第１の絶縁膜を介して形成する工程（ａ）と、外部接続電極の第１の面における所定の領域の周囲及びキャビティー内に第２の絶縁膜を形成する工程（ｂ）と、外部接続電極の第１の面において第２の絶縁膜を覆う第３の絶縁膜を含み、開口が形成されてキャビティーの一部を覆う第１の蓋部を形成する工程（ｃ）と、キャビティー内の第２の絶縁膜をリリースエッチングによって除去する工程（ｄ）と、真空チャンバー内において、第１の蓋部の表面に、外部接続電極の該所定の領域に電気的に接続される中間導電体と第１の蓋部の開口を封止する封止部とを含む第２の蓋部を形成する工程（ｅ）と、第２の蓋部の表面に、第２又は第３の絶縁膜に接して中間導電体を封止部から絶縁する第４の絶縁膜を形成する工程（ｆ）と、第４の絶縁膜を貫通して中間導電体に電気的に接続される導電体を形成する工程（ｇ）とを備える。
【００１２】
本発明の１つの観点によれば、機能素子の外部接続電極に電気的に接続される中間導電体と第１の蓋部の開口を封止する封止部とを含む第２の蓋部が第１の蓋部の表面に設けられるので、比較的簡単な構造及び製造方法を用いて、高性能のＭＥＭＳデバイスにおいて要求される高真空のキャビティー封止を実現することができる。また、機能素子の外部接続電極に電気的に接続される中間導電体の材料と封止部の材料とを兼用して、ＭＥＭＳデバイスの製造工程を削減することができる。
【００１３】
ここで、第４の絶縁膜が、第２の蓋部及び第３の絶縁膜を貫通して第２の絶縁膜に接するようにしても良い。それにより、第２〜第４の絶縁膜によって、中間導電体と封止部とを確実に絶縁分離することができる。
【００１４】
また、基板が、半導体回路素子が設けられた半導体基板であって、少なくとも第４の絶縁膜を貫通して半導体回路素子に電気的に接続されたコンタクトプラグが設けられており、中間導電体に電気的に接続された導電体が、該コンタクトプラグと同じ材料で形成されるようにしても良い。それにより、機能素子用の接続部材の材料を半導体回路素子用の接続部材の材料と兼用することができる。
【００１５】
その場合に、キャビティーが、半導体基板のトレンチ内に形成されても良い。それにより、半導体基板上に形成される層構造が平坦化されて配線層の形成が容易になる。また、機能素子用のコンタクトプラグの上端の高さを半導体回路素子用のコンタクトプラグの上端の高さに揃えて、同一の層に設けられた配線で両者を接続することができる。
【００１６】
以上において、第２及び第４の絶縁膜が、ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で形成され、第３の絶縁膜が、窒化ケイ素（ＳｉＮ）で形成され、第２の蓋部が、アルミニウム（Ａｌ）で形成されるようにしても良い。その場合には、リリースエッチング工程において、ニ酸化ケイ素の第２の絶縁膜を、エッチング液に対する耐性が高い窒化ケイ素の第３の絶縁膜によって保護すると共に、ニ酸化ケイ素からの水蒸気等のガスの放出による真空度の低下を防止することができる。また、アルミニウムは、高性能のＭＥＭＳデバイスにおいて要求される高真空のキャビティー封止を実現する封止部の材料として適している。
【００１７】
また、コンタクトプラグが、タングステン（Ｗ）で形成されても良い。高性能のＭＯＳ電界効果トランジスターにおいては、接続部材としてタングステン（Ｗ）のコンタクトプラグが用いられているので、中間導電体に電気的に接続される導電体をタングステン（Ｗ）で形成すれば、機能素子用の接続部材の材料を高性能のＭＯＳ電界効果トランジスター用の接続部材の材料と兼用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの主要部を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの製造工程における断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの製造工程における断面図。
【図４】主要な製造工程におけるＭＥＭＳデバイスの一部を拡大して示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスは、レゾネーター、センサー、アクチュエーター等の機能素子、及び／又は、電子回路を１つの基板に集積化したデバイスである。
【００２０】
以下においては、一例として、機能素子として静電容量タイプのレゾネーターを備えると共に、半導体回路素子としてＭＯＳ電界効果トランジスターを備えるＭＥＭＳデバイスについて説明する。レゾネーターは、例えば、半導体基板のトレンチ（表面凹部）内に形成されたキャビティー内に密閉される。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの主要部を示す断面図である。図１に示すように、このＭＥＭＳデバイスにおいては、主面（図中上面）の第１の領域（図中右側）にトレンチが形成されると共に、主面の第２の領域（図中左側）に半導体回路素子の不純物拡散領域が形成された半導体基板１０が用いられる。
【００２２】
レゾネーターは、半導体基板１０のトレンチの底面に絶縁膜２０を介して設けられた下部電極３１、上部電極３２、及び、外部接続電極３３を含み、それらの周囲にキャビティーを形成する構造体として壁部３４が設けられている。例えば、絶縁膜２０は、ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の絶縁膜２１と、窒化ケイ素（ＳｉＮ）の絶縁膜２２とを含んでいる。なお、壁部３４は、半導体基板１０のトレンチの底面に直接設けても良い。また、ガラス、セラミックス、又は、樹脂等の絶縁性の高い基板を用いる場合には、下部電極３１〜外部接続電極３３を、基板上に直接設けても良い。
【００２３】
また、下部電極３１〜壁部３４は、不純物がドープされて導電性を有するポリシリコン等で形成される。レゾネーターの上部電極３２は、カンチレバー（片持ち梁）状の構造体を含み、構造体の一端が固定され、構造体の他端が可動となっている。外部接続電極３３は、下部電極３１に電気的に接続されており、下部電極３１と一体的に構成されても良い。なお、図１においては、上部電極３２に電気的に接続される外部接続電極は図示されていない。
【００２４】
半導体基板１０のトレンチ内において、壁部３４によって囲まれた領域がキャビティーとなる。キャビティー内の空間は、高真空領域とされる。キャビティー内に設けられたレゾネーターにおいて、下部電極３１と上部電極３２との間に交流電圧を印加することにより、静電力によって上部電極３２の機械的振動が励起され、この機械的振動に起因する下部電極３１と上部電極３２との間の静電容量の変化が検出される。
【００２５】
外部接続電極３３は、例えば、扁平な角柱又は円柱の形状を有しており、外部接続電極３３の第１の面（図中上面）における所定の領域の周囲に絶縁膜４１が設けられている。さらに、外部接続電極３３の第１の面において絶縁膜４１を覆う絶縁膜５１が設けられている。
【００２６】
ここで、絶縁膜４１は、膜厚を厚くすることが容易な絶縁膜であり、絶縁膜５１は、絶縁膜４１よりも、後述するリリースエッチング工程においてエッチング液に対する耐性が高い絶縁膜である。例えば、絶縁膜４１がニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等で形成され、絶縁膜５１が窒化ケイ素（ＳｉＮ）等で形成されても良い。
【００２７】
絶縁膜５１は、導電性を有するポリシリコン膜５２と共に、第１の蓋部５０を構成している。なお、ポリシリコン膜５２の表面に、窒化チタン（ＴｉＮ）又はサリサイド等の膜が設けられても良い。また、ポリシリコン膜５２の一部は、外部接続電極３３の第１の面における所定の領域に設けられ、外部接続電極３３に電気的に接続されている。第１の蓋部５０は、開口（リリースホール）５０ａが形成されており、開口５０ａ以外の部分でキャビティーを覆っている。
【００２８】
キャビティー内を減圧状態（真空状態）として、第１の蓋部５０の表面にアルミニウム（Ａｌ）等の金属で第２の蓋部６０が形成される。第２の蓋部６０は、ポリシリコン膜５２を介して外部接続電極３３の第１の面における所定の領域に電気的に接続された中間導電体６１と、第１の蓋部の開口５０ａを封止する封止部６２とを含んでいる。
【００２９】
このように、レゾネーターの外部接続電極３３に電気的に接続される中間導電体６１と第１の蓋部の開口５０ａを封止する封止部６２とを含む第２の蓋部６０が第１の蓋部５０の表面に設けられるので、比較的簡単な構造及び製造方法を用いて、高性能のＭＥＭＳデバイスにおいて要求される高真空のキャビティー封止を実現することができる。
【００３０】
第２の蓋部６０の表面には、ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）又はＢＰＳＧ（Boron Phosphorus Silicon Glass）等の絶縁膜７０が設けられている。絶縁膜７０は、絶縁膜４１又は５１に接して、中間導電体６１を封止部６２から絶縁する。図１に示すように、絶縁膜７０が、第２の蓋部６０及び絶縁膜５１を貫通して絶縁膜４１に接することにより、絶縁分離部を構成しても良い。それにより、絶縁膜４１、絶縁膜５１、及び、絶縁膜７０によって、中間導電体６１を封止部６２から確実に絶縁分離することができる。
【００３１】
絶縁膜７０は、半導体回路素子が形成される半導体基板１０の第２の領域に延在しても良い。半導体基板１０の第２の領域には、半導体回路素子が設けられている。例えば、半導体基板１０内に、ＭＯＳ電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）のソース及びドレインとなる不純物拡散領域８１及び８２が設けられ、半導体基板１０上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極８３が設けられている。また、少なくとも絶縁膜７０を貫通して不純物拡散領域８１及び８２及びゲート電極８３に電気的に接続されたタングステン（Ｗ）等のコンタクトプラグ（電極）９１等が設けられている。
【００３２】
従って、半導体基板１０の第１の領域において、絶縁膜７０を貫通して中間導電体６１に電気的に接続される導電体が、コンタクトプラグ９１と同じ材料で形成されても良い。例えば、絶縁膜７０を貫通して中間導電体６１に電気的に接続されたタングステン（Ｗ）等のコンタクトプラグ（電極）９２が設けられている。例えば、絶縁膜７０の表面に設けられたアルミニウム（Ａｌ）等の配線１００によって、コンタクトプラグ９１とコンタクトプラグ９２とが電気的に接続されている。これにより、レゾネーターの外部接続電極３３を、ＭＯＳ電界効果トランジスターに電気的に接続することができる。
【００３３】
このように、機能素子用の接続部材として半導体回路素子用の接続部材と同じ材料で形成された導電体を用いることにより、機能素子用の接続部材の材料を高性能の半導体回路素子用の接続部材の材料と兼用することができる。また、キャビティーが半導体基板１０のトレンチ内に形成されているので、半導体基板１０上に形成される層構造が平坦化されて配線層の形成が容易になる。さらに、機能素子用のコンタクトプラグ９２の上端の高さを半導体回路素子用のコンタクトプラグ９１の上端の高さに揃えて、同一の層に設けられた配線で両者を接続することができる。
【００３４】
次に、図１に示すＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。
図２及び図３は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの製造工程における断面図である。まず、図２（ａ）に示すように、例えば、シリコン単結晶等で構成された半導体基板１０の主面の一部に、フォトリソグラフィー法によってレジスト１１を設けてドライエッチングを行うことにより、半導体基板１０の主面の第１の領域に深いトレンチ（ディープトレンチ）１０ａが形成される。その後、レジスト１１が除去される。
【００３５】
次に、図２（ｂ）に示すように、半導体基板１０のトレンチの底面に絶縁膜２０が形成される。例えば、絶縁膜２０は、ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の絶縁膜２１と、窒化ケイ素（ＳｉＮ）の絶縁膜２２とを含んでいる。窒化ケイ素（ＳｉＮ）の絶縁膜２２は、後述するキャビティー内の犠牲膜を除去するためのウエットエッチング（リリースエッチング）に耐えることができる。
【００３６】
また、半導体基板１０のトレンチの底面に絶縁膜２０を介して、不純物がドープされて導電性を有するポリシリコン等を形成し、レジストを用いたドライエッチングよってパターニングすることにより、レゾネーターの下部電極３１が形成される。さらに、下部電極３１上にギャップ犠牲膜２３を形成した後、導電性を有するポリシリコン等を形成し、レジストを用いたドライエッチングによってパターニングすることにより、レゾネーターの上部電極３２及び外部接続電極３３と、壁部３４とが形成される。その後、ギャップ犠牲膜２３が、ウエットエッチングによって除去される。
【００３７】
これにより、半導体基板１０のトレンチの底面に、絶縁膜２０を介して、外部接続電極を有するレゾネーターと、レゾネーターの周囲にキャビティーを形成する構造体である壁部３４とが形成される。なお、壁部３４は、半導体基板１０のトレンチの底面に直接設けても良い。また、ガラス、セラミックス、又は、樹脂等の絶縁性の高い基板を用いる場合には、下部電極３１〜外部接続電極３３を、基板上に直接設けても良い。
【００３８】
次に、レゾネーター等が形成された半導体基板１０の表面に、プラズマＣＶＤ法によってニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の絶縁膜が堆積された後、ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の絶縁膜が、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）によって研磨され、エッチングによってパターニングされる。その結果、図２（ｃ）に示すように、外部接続電極３３の表面における所定の領域３３ａの周囲にニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の絶縁膜４１が形成されると共に、キャビティー内に犠牲膜としてニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の絶縁膜４２が形成される。
【００３９】
次に、絶縁膜４１及び４２等が形成された半導体基板１０の表面に、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の絶縁膜が形成された後、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の絶縁膜が、レジストを用いたドライエッチングによってパターニングされる。その結果、図３（ａ）に示すように、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の絶縁膜５１が形成される。絶縁膜５１は、外部接続電極３３の第１の面において絶縁膜４１を覆うと共に、キャビティーの一部を覆っている。
【００４０】
また、絶縁膜５１等が形成された半導体基板１０の表面に、導電性を有するポリシリコン膜が形成された後、ポリシリコン膜が、レジストを用いたドライエッチングによってパターニングされる。その結果、図３（ａ）に示すように、絶縁膜５１及びポリシリコン膜５２を含む第１の蓋部５０が形成される。第１の蓋部５０は、開口５０ａが形成されており、開口５０ａ以外の部分でキャビティーを覆っている。ここで、ポリシリコン膜５２の一部は、外部接続電極３３の第１の面における所定の領域に設けられ、外部接続電極３３に電気的に接続される。
【００４１】
次に、第１の蓋部５０等が形成された半導体基板１０の表面に対して、溝加工、ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の絶縁膜の形成、絶縁膜の平坦化等が行われる。その後、図３（ｂ）に示すように、半導体基板１０の第２の領域に、半導体回路素子として、例えば、ＭＯＳ電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）が形成される。
【００４２】
即ち、半導体基板１０上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極８３が形成され、ゲート電極８３の両側の半導体基板１０内に、ソース及びドレインとなる不純物拡散領域８１及び８２が形成される。また、ゲート絶縁膜及びゲート電極８３の側壁に、絶縁性を有するサイドウォールを形成しても良い。さらに、サイドウォールの周囲の領域に、所定の厚さを有する絶縁膜を形成しても良い。
【００４３】
また、ＭＯＳ電界効果トランジスター等が形成された半導体基板１０の表面に、フォトリソグラフィー法によって、第１の蓋部の開口５０ａに対応する位置に開口２４ａを有するレジスト２４が設けられる。さらに、キャビティー内の犠牲膜が、エッチング液としてフッ酸等を用いたウエットエッチング（リリースエッチング）によって除去される。その後、レジスト２４が、ＭＣＰ等によって除去される。
【００４４】
次に、真空チャンバー内において、スパッター（高真空成膜法）によってアルミニウム（Ａｌ）等の金属を第１の蓋部５０の表面に堆積させ、堆積した金属層が、レジストを用いたドライエッチングによってパターニングされる。それにより、図３（ｃ）に示すように、第１の蓋部５０の表面に、アルミニウム（Ａｌ）等の金属で第２の蓋部６０が形成される。
【００４５】
第２の蓋部６０は、ポリシリコン膜５２を介して外部接続電極３３の所定の領域に電気的に接続される中間導電体６１と、第１の蓋部の開口５０ａを封止する封止部６２とを含んでいる。また、レジストを用いたドライエッチングによって、第２の蓋部６０及び絶縁膜５１を貫通して絶縁膜４１に達する開口６０ａが形成される。
【００４６】
次に、図１に示すように、第２の蓋部６０の表面に、ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）又はＢＰＳＧ等の絶縁膜７０が形成される。絶縁膜７０は、絶縁膜４１又は５１に接して、第２の蓋部６０の中間導電体６１を封止部６２から絶縁する。図１に示すように、絶縁膜７０が、第２の蓋部６０及び絶縁膜５１を貫通して絶縁膜４１に接することにより、絶縁分離部を構成しても良い。
【００４７】
絶縁膜７０は、ＭＯＳ電界効果トランジスターが形成される半導体基板１０の第２の領域に延在しても良い。その場合には、絶縁膜７０を貫通してＭＯＳ電界効果トランジスターに電気的に接続されるタングステン（Ｗ）等のコンタクトプラグ９１と、絶縁膜７０を貫通して中間導電体６１に電気的に接続されるタングステン（Ｗ）等のコンタクトプラグ９２とが、同時に形成される。その後、絶縁膜７０の表面にアルミニウム（Ａｌ）等の配線１００を形成することによって、コンタクトプラグ９１とコンタクトプラグ９２とが電気的に接続される。
【００４８】
図４は、主要な製造工程におけるＭＥＭＳデバイスの一部を拡大して示す断面図である。図４（ａ）は、リリースエッチング工程におけるＭＥＭＳデバイスの一部を示している。以下においては、絶縁膜４１がニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で形成され、絶縁膜５１が窒化ケイ素（ＳｉＮ）で形成される場合について説明する。その場合には、リリースエッチング工程において、エッチング液としてフッ酸を用いることができる。フッ酸は、ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を溶解して侵食するが、窒化ケイ素（ＳｉＮ）を溶解することは困難である。
【００４９】
従って、図４（ａ）に示すように、エッチング耐性が高い窒化ケイ素（ＳｉＮ）の絶縁膜５１が外部接続電極３３上でニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の絶縁膜４１を覆うことにより、絶縁膜４１をエッチング液から保護すると共に、ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からの水蒸気等のガスの放出による真空度の低下を防止することができる。
【００５０】
また、絶縁膜４１は、外部接続電極３３とポリシリコン膜５２との電気的接続がリリースエッチングによってダメージを受けないように、外部接続電極３３及びポリシリコン膜５２をガードする役割を有するので、相応な大きさを必要とする。従って、絶縁膜５１が絶縁膜４１をエッチング液から保護することによって、絶縁膜４１の大きさを小さくすることができる。
【００５１】
図４（ｂ）は、アルミニウム等のドライエッチング工程におけるＭＥＭＳデバイスの一部を示している。図４（ｂ）に示すように、ドライエッチングによって、第２の蓋部６０及び絶縁膜５１を貫通して絶縁膜４１に達する開口６０ａが形成される。このドライエッチング工程において、窒化ケイ素（ＳｉＮ）の絶縁膜５１はエッチングされ易く、ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の絶縁膜４１はエッチングされ難い。従って、絶縁膜４１は、ドライエッチングが外部接続電極３３に達することを防止して、外部接続電極３３を保護することができる。
【００５２】
上記の実施形態においては、キャビティーが半導体基板の深いトレンチ内に形成されるＭＥＭＳデバイスについて説明したが、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、キャビティーが基板の浅いトレンチ内や基板上に形成されるＭＥＭＳデバイスにおいても利用可能であり、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…半導体基板、１１…レジスト、２０…絶縁膜、２１…ニ酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の絶縁膜、２２…窒化ケイ素（ＳｉＮ）の絶縁膜、２３…ギャップ犠牲膜、２４…レジスト、３１…下部電極、３２…上部電極、３３…外部接続電極、３４…壁部、４１、４２…絶縁膜、５０…第１の蓋部、５１…絶縁膜、５２…ポリシリコン膜、６０…第２の蓋部、６１…中間導電体、６２…封止部、７０…絶縁膜、８１、８２…不純物拡散領域、８３…ゲート電極、９１、９２…コンタクトプラグ、１００…配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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