(57)【要約】【課題】信頼性に優れた微小電気機械式装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板２上に形成された微小電気機械式構造体３と、前記微小電気機械式構造体３を取り囲むように基板２上に形成された枠部材４と、前記枠部材４を覆い、前記微小電気機械式構造体３との間に空洞５を形成する空洞形成膜６と、前記空洞形成膜６上に積層され、微小電気機械式構造体３を空洞５内に封止する封止層７とを具備する。【選択図】図１
2008137139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された微小電気機械式構造体と、
前記微小電気機械式構造体を取り囲むように基板上に形成された枠部材と、
前記枠部材を覆い、前記微小電気機械式構造体との間に空洞を形成する空洞形成膜と、
前記空洞形成膜上に積層され、前記微小電気機械式構造体を空洞内に封止する封止層と
を具備することを特徴とする微小電気機械式装置。
【請求項２】
前記空洞形成膜が、錘台状又は半球形状を有することを特徴とする請求項１に記載の微小電気機械式装置。
【請求項３】
前記枠部材が、Ｃｕ又はＣｕ合金からなる電極であることを特徴とする請求項１に記載の微小電気機械式装置。
【請求項４】
前記Ｃｕ又はＣｕ合金からなる電極は、その側壁にＭｎＳｉｘＯｙからなるバリア層を有することを特徴とする請求項３に記載の微小電気機械式装置。
【請求項５】
基板上に微小電気機械式構造体を形成する工程と、
前記微小電気機械式構造体を覆う犠牲部材、前記基板面上で犠牲部材を取り囲む枠部材、及び前記犠牲部材と枠部材を覆う空洞形成膜を前記枠部材及び空洞形成膜の少なくとも一方が貫通孔を有するように形成する工程と、
前記貫通孔を通して前記犠牲部材を除去する工程と、
前記犠牲部材を除去した後、前記空洞形成膜上に封止層を積層する工程と
を備えることを特徴とする微小電気機械式装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロメカニカルリレー、加速度センサ、圧力センサ、アクチュエーター等を始めとする微小電気機械式構造体（ＭＥＭＳ素子）を封止した微小電気機械式装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩなどの半導体製造プロセスやその他の超微細加工プロセスを利用して作製されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）素子が注目されている。ＭＥＭＳ素子は、通常の半導体装置と同様に外界の影響から素子を保護するために気密に封止されている。ただし、ＭＥＭＳ素子は、その動作特性から素子を中空に保持しなければならないため、中空状態を保持し得る封止構造を適用する必要がある。このような封止構造としては、従来から適用されている金属キャップタイプのパッケージが知られているが、パッケージの大型化が避けられないことから、近年の小型化要求には到底対応することができない。
【０００３】
このような問題に対応して、ＭＥＭＳ素子を覆う犠牲層を形成し、犠牲層に通じる貫通孔を有する空洞形成膜を犠牲層上に積層した後、この貫通孔から犠牲層を選択的に除去し、空洞形成膜の貫通孔を塞ぐように封止層を積層して、ＭＥＭＳ素子を封止した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようにしてＭＥＭＳ素子は、空洞形成膜と封止層からなる封止材によって、その動作特性に必要な空洞を周囲に保持した状態で封止される。
【０００４】
しかしながら、従来の封止構造では、例えば基板上の配線層等を外部環境から保護するために、これらをモールド樹脂でパッケージすると、そのモールド圧力に対して封止材の強度が十分ではないため、基底部の破断、クラック等を招く。そして、封止材がＭＥＭＳ素子に接触すると、素子特性を劣化させる要因となる。
【特許文献１】特開２００５−１２３５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、信頼性に優れた微小電気機械式装置及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】
本発明の一態様に係る微小電気機械式装置は、基板上に形成された微小電気機械式構造体と、前記微小電気機械式構造体を取り囲むように基板上に形成された枠部材と、前記枠部材を覆い、前記微小電気機械式構造体との間に空洞を形成する空洞形成膜と、前記空洞形成膜上に積層され、前記微小電気機械式構造体を空洞内に封止する封止層とを具備することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る微小電気機械式装置の製造方法は、基板上に微小電気機械式構造体を形成する工程と、前記微小電気機械式構造体を覆う犠牲部材、前記基板面上で犠牲部材を取り囲む枠部材、及び前記犠牲部材と枠部材を覆う空洞形成膜を前記枠部材及び空洞形成膜の少なくとも一方が貫通孔を有するように形成する工程と、前記貫通孔を通して前記犠牲部材を除去する工程と、前記犠牲部材を除去した後、前記空洞形成膜上に封止層を積層する工程とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成により、信頼性に優れた微小電気機械式装置及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて述べるが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る微小電気機械式装置（以下、ＭＥＭＳ装置とする。）の構成を模式的に示す断面図である。
【００１１】
図１に示すように、第１の実施形態のＭＥＭＳ装置１は、基板２上に形成されたＭＥＭＳ素子３と、このＭＥＭＳ素子３を取り囲むように基板２上に形成された枠部材４と、枠部材４を覆いＭＥＭＳ素子３との間に空洞５を形成する空洞形成膜６と、空洞形成膜６上に積層された封止層７とを備えている。また、基板２上には、ＭＥＭＳ素子３を動作させるための信号線や電源線、接地線等の配線層８が形成されている。基板２としては、例えばガラス、合成樹脂等の絶縁性基板やシリコン等の半導体基板を用いることができ、半導体基板を用いる場合には、基板２上に配線層８が図示しない絶縁層を介して形成される。
【００１２】
ＭＥＭＳ素子３としては、カンチレバー３ａとカンチレバー支持部３ｂとから構成されるカンチレバー式のリレーを適用することができる。カンチレバー３ａは、金属薄膜等から構成される。カンチレバー支持部３ｂは、例えば窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、あるいは絶縁性樹脂等から構成され、フォトリソグラフィー法、ドライエッチング法等により所定の形状に加工して得られる。ＭＥＭＳ素子３には、例えば静電気式マイクロスイッチ、静電マイクロリレー、マイクロメカニカルリレー、加速度センサ、圧力センサ、アクチュエーター等を適用することができる。
【００１３】
枠部材４は、ＭＥＭＳ素子３を取り囲むようにして基板２上に形成される。枠部材４の形状としては、これを平面視した場合の外形として、例えば四角形、円形、楕円形等が挙げられ、その他任意の形状でもよいが、作業効率、耐衝撃性の点から、四角形（ロ字形）状が好ましい。枠部材４を構成する材料は、所望の枠形状を容易に形成でき、ＭＥＭＳ装置１の製造工程において、後述する犠牲層をエッチング除去する際に剥がれ難いものであればよい。枠部材４は、例えばＳｉＮ（窒化ケイ素）、ポリシリコン（poly-Si）等から構成され、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等を用いて形成することができる。
【００１４】
空洞形成膜６は、その内側にＭＥＭＳ素子３の動作特性に必要な空洞５を形成し、枠部材４を覆うように形成される。空洞形成膜６の形状としては、全体として、例えば円錐、六角錐、四角錐等の錐体の頂部を切除した錘台状、または半球形（ドーム）状などが挙げられる。本実施形態では、その形状は四角錘台状であり、その平坦部（中央部）に貫通孔９を有している。空洞形成膜６は、例えばＳｉＮ等からなり、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法等により形成される。
【００１５】
封止層７は、空洞形成膜６上に積層される。本実施形態では、空洞形成膜６の平坦部に設けられた貫通孔９を塞ぐように形成される。封止層７の形状は、空洞形成膜６と同様の形状であり、本実施形態では四角錘台状である。封止層７は、空洞形成膜６と同様の材料、形成方法によって成膜することができる。
【００１６】
配線層８は、基板２上に形成され、ＭＥＭＳ素子３と電気的に接続され外部との間で電気信号等のやりとりを行う。配線層８には、例えばＡｕ、Ｃｒ、Ｒｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ等から構成される金属薄膜、これらの合金薄膜、あるいはこれらを多層積層した導体薄膜等を適用することができる。この場合、スパッタリング法、金属蒸着法等により金属薄膜等を形成した後、フォトリソグラフィー等でパターニングして形成する。また、配線層８の形態は、特に限定されるものではなく、例えばコプレーナ線路、マイクロストリップ線路、グランド付きコプレーナ線路、あるいは単純な薄膜信号線路など要求される仕様に応じて適宜選択できる。
【００１７】
上述した本実施形態のＭＥＭＳ装置１は、例えば以下のようにして製造される。図２（ａ）〜（ｃ）と図３（ｄ）〜（ｆ）は、図１に示すＭＥＭＳ装置１の製造方法を模式的な断面で示す工程図である。
【００１８】
まず、図２（ａ）に示すように、基板２上に、スパッタリング法等でＡｌ等からなる金属薄膜を形成した後、これをフォトリソグラフィー法等によりパターニングして配線層８を形成する。この配線層８の一部を覆うように例えばＳｉＯ２等からなる犠牲層１０を形成して、カンチレバー３ａとカンチレバー支持部３ｂとを具備したＭＥＭＳ素子３を形成する。次いで、ＭＥＭＳ素子３が形成された犠牲層１０を取り囲むように、ＳｉＮ等からなるロ字形の枠部材４をＣＶＤ法、次いでフォトリソグラフィー法等によりパターニングして形成する。
【００１９】
次に、図２（ｂ）に示すように、ロ字形の枠部材４を覆うようにして、上述した犠牲層１０上に、犠牲層１０と同じ材料（ＳｉＯ２）からなる犠牲層１１を積層し、この犠牲層１１上にレジスト１２等の有機絶縁膜を塗布等により形成する。レジスト１２は、次工程のテーパエッチングにおいてマスク材として使用されるものであり、犠牲層１０，１１とともに犠牲部材として空洞形成膜６の形成にも利用される。続いて、レジスト１２をマスク材として使用し、テーパエッチングが行われる条件で、犠牲層１１をテーパエッチングにより四角錘台状の形状に加工する。テーパエッチングは、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチングにより行われる。このテーパエッチングにおいては、エッチングガスのガス条件を制御することにより、テーパの角度を所望の角度に調整することができる。上記テーパエッチングの際には、エッチングが進行するにつれて、レジスト１２の後退が起こるとともに、レジスト１２の厚さが減少するが、エッチング終了後に少なくとも犠牲層１１の上面がこのレジスト１２により覆われるように、最初に形成するレジスト１２の厚さを決めておくことが好ましい。
【００２０】
この後、図２（ｃ）に示すように、ＳｉＮ等からなる空洞形成膜６を、枠部材４、形状加工された犠牲層１１及びレジスト１２全体を覆うようにスパッタ法、ＣＶＤ法等を用いて成膜する。
【００２１】
図３（ｄ）に示すように、空洞形成膜６の一部、ここでは上面の一部をフォトリソグラフィー法、ドライエッチング法等を用いて除去し、犠牲層１０，１１とレジスト１２を除去するための貫通孔９を空洞形成膜６に形成する。貫通孔９は、貫通孔９の形成とこれに続くエッチング等によってＭＥＭＳ素子３の特性に悪影響が及ばないように、ＭＥＭＳ素子３の直上にあたる部位を避けるようにして設ける。
【００２２】
次に、空洞形成膜６に設けた貫通孔９から、レジスト１２をアッシングにより除去し、続けてＳｉＯ２からなる犠牲層１０，１１を選択的に溶解除去可能な例えばバッファフッ酸等のエッチャントを使用して、犠牲層１０，１１を除去し、図３（ｅ）に示すように、ＭＥＭＳ素子３の周囲に空洞５を形成する。レジスト１２はウエットエッチング法により除去することもでき、犠牲層１０，１１がＳｉＯ２からなる場合には、ウエットエッチング法以外に、ＲＩＥ法やフッ酸蒸気によるドライエッチング法等を用いることもできる。この後、図３（ｆ）に示すように、空洞形成膜６上にスパッタ法、ＣＶＤ法等を使用してＳｉＮ等からなる封止層７を積層し、空洞形成膜６の貫通孔９を塞ぐことによりＭＥＭＳ素子３を封止する。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＭＥＭＳ素子３を取り囲むようにロ字形の枠部材４を形成し、この枠部材４を覆うように空洞形成膜６および封止層７からなる封止材を形成することによって、これらをモールド樹脂でパッケージした場合にもその衝撃や応力に強く、封止材の基底部にクラック等が生じ難い。このため、ＭＥＭＳ素子３を確実に空洞５内に封止することが可能な封止信頼性の高いＭＥＭＳ装置１を提供することができる。
【００２４】
また、犠牲層１１をＲＩＥ法によりテーパエッチングすることにより、容易に錘台状の形状に加工することができる。
【００２５】
なお、犠牲層１０，１１には、ポリイミド樹脂等の合成樹脂を用いてもよい。この場合、空洞形成膜６としては、空洞形成膜６の成膜プロセスで犠牲層１１がダメージを受け難く、犠牲層１１と空洞形成膜６との間でのエッチングの選択性の点から、ＳｉＯ２等を適用することもできる。ポリイミド樹脂からなる犠牲層１０，１１は、空洞形成膜６に設けられた貫通孔９を通してアッシングにより除去することができる。よって、犠牲部材としての犠牲層１０，１１と犠牲層１０，１１に塗布されたレジスト１２をアッシングにより一括して除去できる。
【００２６】
また、犠牲層１１は、その形状を四角錘台等の錘台状としたが、ドーム（半球形）状でもよい。この場合、犠牲層１０，１１をフォトレジスト等により形成し、３００℃程度でアニールすることによりドーム状に形成することができる。このような錘台状又は半球形状にすることで、犠牲層１１の側壁を基板２に対してほぼ垂直に形成する場合と比べて、続く工程で空洞形成膜６と封止層７とを、各部（基底部と上部）ほぼ均一な膜厚で犠牲層１１上に積層することができ、封止材の強度向上を図ることができ、封止信頼性に優れたＭＥＭＳ装置１を提供することができる。
【００２７】
次に、第２の実施形態に係るＭＥＭＳ装置について図４を用いて説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るＭＥＭＳ装置２１の構成を模式的に示す断面図である。本実施形態に係るＭＥＭＳ装置２１は、第１の実施形態と同様に、ロ字形の枠部材２３と、錘台状の空洞形成膜２４及び封止層７とを備えており、第１の実施形態とは、犠牲層１０，１１をエッチング除去するための貫通孔２２が枠部材２３の側壁に設けられている点が異なる。第１の実施形態と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を簡略化または省略する。
【００２８】
図４に示すように、第２の実施形態のＭＥＭＳ装置２１は、基板２上に形成されたＭＥＭＳ素子３と、ＭＥＭＳ素子３を取り囲むように形成され、その側壁に貫通孔２２を有する枠部材２３と、枠部材２３を覆い、ＭＥＭＳ素子３との間に空洞５を形成する空洞形成膜２４と、空洞形成膜２４上に積層された封止層７とを備えている。
【００２９】
上述した本実施形態のＭＥＭＳ装置２１は、例えば以下のようにして製造される。図５（ａ）〜（ｃ）と図６（ｄ）〜（ｆ）は、図４に示すＭＥＭＳ装置２１の製造方法を模式的な断面で示す工程図である。図７は、本発明の第２の実施形態に係るＭＥＭＳ装置２１の製造工程において形成された枠部材２３と、枠部材２３に貫通孔を形成するための貫通孔形成膜２５を模式的に示す平面図である。
【００３０】
まず、図５（ａ）に示すように、基板２上に配線層８を形成する。この配線層８の一部を覆うように例えばポリイミド樹脂等からなる犠牲層１０を成膜して、カンチレバー３ａとカンチレバー支持部３ｂとを具備したＭＥＭＳ素子３を形成する。
【００３１】
次に、図５（ｂ）に示すように、枠部材２３に貫通孔２２を形成するための貫通孔形成膜２５を基板２上に形成し、この貫通孔形成膜２４上にＳｉＯ２からなるロ字形の枠部材２３をＭＥＭＳ素子３を取り囲むように、ＣＶＤ法、次いでフォトリソグラフィー法等によりパターニングして形成する。貫通孔形成膜２５と枠部材２３とは、これを平面視した場合に、図７に示すように貫通孔形成膜２５の上に、枠部材２３の一部が積層されるようにする。貫通孔形成膜２５は、犠牲層１０と同材料のポリイミド樹脂から構成される。
【００３２】
続いて、図５（ｃ）に示すように、枠部材２３を覆うようにして、上述した犠牲層１０上に、ポリイミドからなる犠牲層１１を積層し、レジスト１２等の有機絶縁膜を塗布する。次いで、上述した第１の実施形態と同様にして、テーパエッチングにより犠牲層１１を錘台状の形状に加工する。
【００３３】
図６（ｄ）に示すように、枠部材２３と、形状加工された犠牲層１１とレジスト１２を覆うように、ＳｉＯ２等からなる空洞形成膜２４をスパッタ法、ＣＶＤ法等を用いて成膜する。
【００３４】
次に、図６（ｅ）に示すように、ポリイミドからなる貫通孔形成膜２５をアッシングにより除去し、犠牲部材である犠牲層１０，１１とレジスト１２を除去するための、犠牲層１１に通じる貫通孔２２を形成する。続けて、この貫通孔２２から、ポリイミドからなる犠牲層１０，１１とレジスト１２をアッシングにより順次除去し、ＭＥＭＳ素子３の周囲に空洞５を形成する。
【００３５】
次に、図６（ｆ）に示すように、空洞形成膜２４上にＨＤＰ（High Density Plasma）法等を使用してＳｉＯ２等からなる封止層７を成膜し、枠部材２３の側壁に設けられた貫通孔２２を塞ぐことによりＭＥＭＳ素子３を封止する。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＭＥＭＳ素子３を取り囲むようにロ字形の枠部材２３を形成し、この枠部材２３を覆うように空洞形成膜２４および封止層７からなる封止材を形成することによって、これらをモールド樹脂でパッケージした場合にもその衝撃や応力に強く、封止材の基底部にクラック等が生じ難い。このため、ＭＥＭＳ素子３を確実に空洞５内に封止することが可能な封止信頼性の高いＭＥＭＳ装置２１を提供することができる。
【００３７】
また、貫通孔２２をＭＥＭＳ素子３の直上ではなく枠部材２３に設けることによって、貫通孔２２形成時やエッチング工程等においてＭＥＭＳ素子３に不要な異物が付着し難くなり、製造歩留まりの向上を図ることができる。
【００３８】
また、犠牲層１０，１１にポリイミドを適用することにより、貫通孔２２から犠牲層１０，１１とレジスト１２を除去する際に、犠牲層１０，１１とレジスト１２をアッシングにより一括して除去することができ、製造プロセスを簡便にすることができる。
【００３９】
次に、第３の実施形態に係るＭＥＭＳ装置について図８を用いて説明する。図８は本発明の第３の実施形態に係るＭＥＭＳ装置３１の構成を模式的に示す断面図である。同図に示すＭＥＭＳ装置３１は、上述した第１及び第２の実施形態とは、枠部材４，２３としてＣｕからなる電極３２をＭＥＭＳ素子３の周囲に形成する点が異なる。なお、第１及び第２の実施形態と同一の構成部分には、同一の符号を付してその説明を簡略化または省略する。
【００４０】
図８に示すように、第３の実施形態のＭＥＭＳ装置３１は、基板２上に形成されたＭＥＭＳ素子３と、ＭＥＭＳ素子３を取り囲むように基板２上に形成されたＣｕからなる電極３２と、電極３２上に形成され、貫通孔３３を有するとともに、ＭＥＭＳ素子３との間に空洞５を形成する空洞形成膜３４と、空洞形成膜３４上に積層され貫通孔３３を塞ぐように形成された封止層３５とを備えている。
【００４１】
電極３２は、基板２上に形成された配線層８と電気的に接続されて基板２上の配線の引き出し線として作用し、外部との間で電気信号等のやりとりを行う。電極３２は、Ｃｕから構成され、ダマシン（Damascene）法等で形成される。電極３２は、ＭＥＭＳ素子３を取り囲むようにロ字形状で形成されているが、その一部は、ショート防止のため、配線層８との間にＳｉＮ等からなる絶縁膜３６が設けられている。
【００４２】
上述した本実施形態のＭＥＭＳ装置３１は、例えば以下のようにして製造される。図９（ａ）〜（ｃ）及び図１０（ｄ）〜（ｆ）は、図８に示すＭＥＭＳ装置３１の製造方法の一例を模式的な断面で示す工程図である。
【００４３】
まず、図９（ａ）に示すように、基板２上に配線層８を形成する。この配線層８の一部を覆うように例えばＳｉＯ２等からなる犠牲層１０を成膜して、カンチレバー３ａとカンチレバー支持部３ｂとを具備したＭＥＭＳ素子３を形成する。次いで、配線層８上に、ＳｉＮ等の絶縁性材料を例えばスパッタ法、ＣＶＤ法等で成膜し、パターニングして絶縁膜３６を形成する。
【００４４】
次に、図９（ｂ）に示すように、配線層８の一部と、絶縁膜３６を覆うようにＳｉＯ２等からなる犠牲層１１を成膜する。
【００４５】
この後、図９（ｃ）に示すように、ダマシン法により電極３２を形成する。すなわち、ＭＥＭＳ素子３を取り囲むようにして犠牲層１１にロ字形の溝を形成し、この溝にＣｕが埋め込まれるように犠牲層１１上にＣｕ膜を形成し、その後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法で不要なＣｕ膜を除去して電極３２を形成する。電極３２の幅は、位置ズレを見込んで絶縁膜３６よりも小さい幅とする。
【００４６】
図１０（ｄ）に示すように、電極３２及び犠牲層１１上にＳｉＮ等からなる空洞形成膜３４を成膜する。空洞形成膜３４は、次工程の犠牲層エッチングにおいてマスク材としても使用されるものである。マスク材としては、犠牲層エッチングが可能であり、最終的にＭＥＭＳ素子３との間に空洞５を形成する空洞形成膜３４としてＭＥＭＳ装置３１内に残るため、無機系の材料が好ましく、例えば、ＳｉＮ等が挙げられる。
【００４７】
空洞形成膜３４に犠牲層１０，１１をエッチング除去するための、犠牲層１１に通じる貫通孔３３をフォトリソグラフィー法、ドライエッチング法等を用いて形成する。次いで、貫通孔３３を通して犠牲層１０，１１をエッチング除去し、ＭＥＭＳ素子３の周囲に空洞５を形成する（図１０（ｅ））。
【００４８】
図１０（ｆ）に示すように、空洞形成膜３４及び電極３２を被覆するようにＨＤＰ法等を用いてＳｉＮ等からなる封止層３５を成膜し、空洞形成膜３４の貫通孔３３を塞ぐことによりＭＥＭＳ素子３を封止する。この後、電極３２にワイヤボンディングするための貫通孔（不図示）を封止層３５に形成し、外部のボンディングパッド（不図示）と電極３２とをワイヤボンディングする。すなわち、一方のボンディングワイヤ３７を電極３２にボンディングし、他方のボンディングワイヤ３８を基板２上の配線層８にボンディングする。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態によれば、Ｃｕからなる電極３２が、基板２上の配線の引き出し線として用いられる他に、モールド樹脂で全体をパッケージした場合にその衝撃と応力に対する封止材の補強部材としても作用するため、封止材が圧し折れてＭＥＭＳ素子３に付着することなく、ＭＥＭＳ素子３を確実に空洞５内に封止することが可能な封止信頼性の高いＭＥＭＳ装置３１を提供することができる。
【００５０】
なお、図１０（ｆ）に示したように、一方のボンディングワイヤ３７を電極３２にボンディングし、他方のボンディングワイヤ３８を基板２上の配線層８にボンディングしているが、例えば図１１に示すように、ワイヤボンディングすることもできる。すなわち、基板２上の配線層８には、図８に示したようなＳｉＮ等からなる絶縁膜３６は形成されておらず、電極３２はこれを平面視した場合に、ショート防止のため図１２に示すような形状を有する。
【００５１】
次に、第４の実施形態に係るＭＥＭＳ装置について図１３を用いて説明する。図１３は本発明の第４の実施形態に係るＭＥＭＳ装置４１の構成を模式的に示す断面図である。同図に示すＭＥＭＳ装置４１は、上述した第３の実施形態とは、電極４２が、その側壁にＭｎＳｉｘＯｙからなるバリア層４３を有する点が異なる。なお、第１乃至第３の実施形態と同一の構成部分には、同一の符号を付してその説明を簡略化または省略する。
【００５２】
図１３に示すように、第４の実施形態のＭＥＭＳ装置４１は、電極４２の側壁にＭｎＳｉｘＯｙからなるバリア層４３を有している。電極４２は、ショート防止のため、これを平面視した場合に、図１２に示したような形状を有する。
【００５３】
上述した本実施形態のＭＥＭＳ装置４１は、例えば以下のようにして作製される。図１４（ａ）〜（ｃ）、図１５（ｄ）〜（ｆ）及び図１６（ｇ）は、図１３に示すＭＥＭＳ装置４１の製造方法の一例を模式的な断面で示す工程図である。
【００５４】
まず、図１４（ａ）に示すように、基板２上に配線層８を形成する。この配線層８の一部を覆うように例えばＳｉＯ２等からなる犠牲層１０を成膜して、カンチレバーとカンチレバー支持部とを具備したＭＥＭＳ素子３を形成する。配線層８の一部を覆い、上述した犠牲層１０上に、同じ材料（ＳｉＯ２）からなる犠牲層１１を積層する。
【００５５】
次に、図１４（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳ素子３を取り囲むようにして犠牲層１１に溝を形成し、この溝にＣｕ―Ｍｎ等のＣｕ合金が埋め込まれるようにＣＶＤ法等で犠牲層１１上にＣｕ合金膜４４を形成する。この場合、溝は、これを平面視した場合に、図１２に示したような形状で形成する。
【００５６】
この後、２００〜３５０℃で熱処理を行う。これにより、図１４（ｃ）に示すように、Ｃｕ合金膜４４と犠牲層１１との界面に、ＭｎＳｉｘＯｙからなるバリア層４３を形成する。バリア層４３の膜厚は、２〜３ｎｍ程度であることが好ましい。なお、Ｃｕ合金膜４４は、熱処理によってＣｕ―ＭｎのＭｎ成分が取り除かれ、Ｃｕ膜となることも考えられる。
【００５７】
図１５（ｄ）に示すように、不要なＣｕ合金膜４４（又はＣｕ膜）とバリアメタル膜４３をＣＭＰ法で除去して平坦化して、電極４２を形成する。
【００５８】
ＳｉＮ等からなる空洞形成膜３４を成膜し（図１５（ｅ））、図１５（ｆ）に示すように、この空洞形成膜３４に、犠牲層１０，１１をエッチング除去するための、犠牲層１１に通じる貫通孔３３をフォトリソグラフィー法、ドライエッチング法等を用いて形成する。次いで、貫通孔３３から犠牲層１０，１１をエッチング除去し、ＭＥＭＳ素子３の周囲に空洞５を形成する。
【００５９】
図１６（ｇ）に示すように、空洞形成膜３４上にＣＶＤ法等を用いてＳｉＮ等からなる封止層３５を成膜して、空洞形成膜３４の貫通孔３３を塞ぐことによりＭＥＭＳ素子３を封止する。この後、電極４２にワイヤボンディングするための貫通孔（不図示）を封止層３５に形成し、外部のボンディングパッド（不図示）と電極４２とをワイヤボンディングする。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、電極４２にＣｕ―Ｍｎ等のＣｕ合金を使用して、電極４２の側壁に設けるバリア層４３をＭｎＳｉｘＯｙから構成することで、犠牲層１０，１１をドライエッチングで除去する場合にＯ２系のガスを使用しても、バリア層４３や電極４２の酸化を回避することができる。そのため、電極４２の強度劣化を防ぐとともに、電極４２を各配線の引き出し線として使用した場合の抵抗上昇も抑制することができるため、ＭＥＭＳ装置４１の信頼性向上を図ることができる。
【００６１】
また、上述した実施形態と同様に、電極４２が、基板２上の各配線の引き出し線として用いられる他に、モールド樹脂で全体をパッケージした場合にその衝撃と応力に対する封止材の補強部材としても作用するため、ＭＥＭＳ素子３を確実に空洞５内に封止することが可能な封止信頼性の高いＭＥＭＳ装置４１を提供することができる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上述の第１〜第４の実施形態において挙げた材料、構造、形状、基板、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる材料、構造、形状、基板、プロセスなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＭＥＭＳ装置の構成を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示すＭＥＭＳ装置の製造工程を模式的な断面で示す工程図。
【図３】図１に示すＭＥＭＳ装置の製造工程を模式的な断面で示す工程図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るＭＥＭＳ装置の構成を模式的に示す断面図。
【図５】図４に示すＭＥＭＳ装置の製造工程を模式的な断面で示す工程図。
【図６】図４に示すＭＥＭＳ装置の製造工程を模式的な断面で示す工程図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＭＥＭＳ装置の製造工程において形成された枠部材２３及び貫通孔形成膜２５を模式的に示す平面図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るＭＥＭＳ装置の構成を模式的に示す断面図。
【図９】図８に示すＭＥＭＳ装置の製造工程を模式的な断面で示す工程図。
【図１０】図８に示すＭＥＭＳ装置の製造工程を模式的な断面で示す工程図。
【図１１】図８に示すＭＥＭＳ装置の一変形例を模式的に示す断面図。
【図１２】図１１に示すＭＥＭＳ装置に適用された電極３２を模式的に示す平面図。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係るＭＥＭＳ装置の構成を模式的に示す断面図。
【図１４】図１３に示すＭＥＭＳ装置の製造工程を模式的な断面で示す工程図。
【図１５】図１３に示すＭＥＭＳ装置の製造工程を模式的な断面で示す工程図。
【図１６】図１３に示すＭＥＭＳ装置の製造工程を模式的な断面で示す工程図。
【符号の説明】
【００６４】
１，２１，３１，４１…ＭＥＭＳ装置、２…基板、３…ＭＥＭＳ素子、４，２３…枠部材、５…空洞、６，２４，３４…空洞形成膜、７，３５…封止層、８…配線層、９，２２，３３…貫通孔、１０，１１…犠牲層、１２…レジスト、２５…貫通孔形成膜、３２，４２…電極、３６…絶縁膜、３７…ボンディングワイヤ、４３…バリア層、４４…Ｃｕ合金膜。
【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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