(57)【要約】【課題】貫通電極の熱膨張及び収縮による基板側の変形又は破損を防ぐことが可能なＭＥＭＳデバイス及びＭＥＭＳデバイスの製造方を提供する。【解決手段】基板１１０上に設けられかつ可動部１２１を有する素子部１２２と、基板１１０上に設けられて素子部１２０を囲む接合部１５０と、基板側表面１６０ａの一部が接合部１５０に接合されて素子部１２０を含んだ内部空間１７０を形成する蓋部１６０と、を有するＭＥＭＳデバイス１００であって、蓋部は、蓋部を貫通する貫通電極と、基板側表面のうち接合部に接合する部分に形成されかつ貫通電極と電気的に接続される接続電極と、を有し、接合部は、平面視において貫通電極に重なる部分に、接続電極の一部を露出させる空間部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられかつ可動部を有する素子部と、前記基板上に設けられて前記素子部を囲む接合部と、基板側表面の一部が前記接合部に接合されて前記素子部を含んだ内部空間を形成する蓋部と、を有するＭＥＭＳデバイスであって、
前記蓋部は、前記蓋部を貫通する貫通電極と、前記基板側表面のうち前記接合部に接合する部分に形成されかつ前記貫通電極と電気的に接続される接続電極と、を有し、
前記接合部は、平面視において前記貫通電極に重なる部分に、前記接続電極の一部を露出させる空間部を有するＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記空間部は、前記接合部に形成される開口部または凹部である請求項１記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記空間部は、平面視において、前記接合部のうち前記貫通電極の少なくとも中央部に対応する部分に形成される請求項１または請求項２記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記空間部の平面視における面積は、前記貫通電極の平面視における面積よりも大きい請求項３記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記蓋部は、前記基板と反対側の表面に、前記貫通電極と電気的に接続しかつ実装基板と電気的に接続するための外部電極を備える請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記接合部は、前記素子部の前記可動部に電圧を印加する電極と電気的に接続され、
前記接続電極は、前記接合部を介して前記電極と電気的に接続される請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
基板と、前記基板上に設けられかつ可動部を有する素子部と、前記基板上に設けられて前記素子部を囲む接合部と、基板側表面の一部が前記接合部に接合されて前記素子部を含んだ内部空間を形成する蓋部と、を有するＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、
前記基板上に、多結晶シリコンから形成された構造層と、シリコン酸化膜から形成された犠牲層と、を積層する積層工程と、
前記構造層及び前記犠牲層の一部または全部を除去して前記素子部及び前記接合部を形成する構造体形成工程と、
前記蓋部を貫通する貫通電極を形成し、かつ、前記蓋部の前記基板側表面のうち前記接合部に接合する部分に、前記貫通電極と電気的に接続する接続電極を形成する電極形成工程と、
前記接合部のうち、平面視において前記貫通電極に重なる部分に、前記接続電極の一部を露出させる空間部を形成する空間部形成工程と、
前記接合部に前記蓋部を接合する接合工程と、を含むＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項８】
前記空間部形成工程は、前記構造体形成工程の一部と同時に行われる請求項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、ＭＥＭＳデバイス及びＭＥＭＳデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータや携帯端末などの電子製品は、振動子、発振器、共振子などの所定の周波数で振動する振動素子を備えた電子部品を有している。このような電子部品としては、例えば、パッケージの内部空間に振動素子が収容された振動子の構成が知られている。このような振動子は、基板と蓋部とから構成されるパッケージと、振動素子と、を有している。近年においては、このような電子部品の小型化や低コスト化の要請を受けて、基板上に一括して作成されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術の採用が検討されている。このＭＥＭＳデバイスとして、例えば、特許文献１に示すＭＥＭＳ振動子が提案されている。
【０００３】
このようなＭＥＭＳデバイスでは、基板上に設けられて素子部を囲む接合部と、基板側表面の一部が接合部に接合されて素子部を含んだ内部空間を形成する蓋部と、を有する構成となっている。接合部には、振動子に電圧を印加するための電極が設けられる。また、蓋部には貫通電極が形成されており、上記電極が貫通電極によって蓋部の外部側表面に電気的に引き回されている。蓋部の外部側表面には、貫通電極に電気的に接続される外部電極が形成される。ＭＥＭＳデバイスは、この外部電極によって外部基板等に接続される。
【０００４】
上記のＭＥＭＳデバイスは、例えば振動素子を形成したベースウェハと、蓋となるリッドウェハとを真空雰囲気下のチャンバー内で接合し、例えば加熱処理等を行った後、切断して個別化することで製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６３１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の製造方法において、ウェハ同士を接合して加熱処理を行う際に、リッドウェハに形成される貫通電極が熱膨張して内部空間側に突出し、この状態でベースウェハ側の電極に接触して接合されることがある。この場合、各ウェハが常温に戻る際に貫通電極が収縮し、内部空間側に突出していた部分がリッドウェハ内に引っ込むことにより、電極がベースウェハ側に引っ張られ、変形したり破損したりするといった不具合が生じるおそれがある。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明は、貫通電極の熱膨張及び収縮による基板側の変形又は破損を防ぐことが可能なＭＥＭＳデバイス及びＭＥＭＳデバイスの製造方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】
【０００８】
本発明では、基板と、前記基板上に設けられかつ可動部を有する素子部と、基板上に設けられて素子部を囲む接合部と、基板側表面の一部が接合部に接合されて素子部を含んだ内部空間を形成する蓋部と、を有するＭＥＭＳデバイスであって、蓋部は、蓋部を貫通する貫通電極と、基板側表面のうち接合部に接合する部分に形成されかつ貫通電極と電気的に接続される接続電極と、を有し、接合部は、平面視において貫通電極に重なる部分に、接続電極の一部を露出させる空間部を有する。また、空間部は、接合部に形成される開口部または凹部であってもよい。また、空間部は、平面視において、接合部のうち貫通電極の少なくとも中央部に対応する部分に形成されてもよい。また、空間部の平面視における面積は、貫通電極の平面視における面積よりも大きくてもよい。また、蓋部は、基板と反対側の表面に、貫通電極と電気的に接続しかつ実装基板と電気的に接続するための外部電極を備えてもよい。また、接合部は、素子部の可動部に電圧を印加する電極と電気的に接続され、接続電極は、接合部を介して電極と電気的に接続されてもよい。
【０００９】
また、本発明では、基板と、基板上に設けられかつ可動部を有する素子部と、基板上に設けられて素子部を囲む接合部と、基板側表面の一部が接合部に接合されて素子部を含んだ内部空間を形成する蓋部と、を有するＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、基板上に、多結晶シリコンから形成された構造層と、シリコン酸化膜から形成された犠牲層と、を積層する積層工程と、構造層及び犠牲層の一部または全部を除去して素子部及び接合部を形成する構造体形成工程と、蓋部を貫通する貫通電極を形成し、かつ、蓋部の基板側表面のうち接合部に接合する部分に、貫通電極と電気的に接続する接続電極を形成する電極形成工程と、接合部のうち、平面視において貫通電極に重なる部分に、接続電極の一部を露出させる空間部を形成する空間部形成工程と、接合部に蓋部を接合する接合工程と、を含む。また、空間部形成工程は、構造体形成工程の一部と同時に行われてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様によれば、接合部のうち平面視において貫通電極に重なる部分には、接続電極の一部を露出させる空間部を有するため、貫通電極が熱膨張によって内部空間側に突出した場合であっても、貫通電極と接合部との接触を回避することができる。これにより、貫通電極の熱膨張及び収縮による影響を防ぐことができるため、基板側の変形や破損を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】ＭＥＭＳデバイスの蓋部の断面を拡大して示す図である。
【図３】ＭＥＭＳデバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図４】ＭＥＭＳデバイスの製造工程を示す図である。
【図５】図４に続き、ＭＥＭＳデバイスの製造工程を示す図である。
【図６】図５に続き、ＭＥＭＳデバイスの製造工程を示す図である。
【図７】図６に続き、ＭＥＭＳデバイスの製造工程を示す図である。
【図８】変形例に係るＭＥＭＳデバイスを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、ＭＥＭＳデバイスの表面に平行な平面をＸＺ平面とする。このＸＺ平面においてＭＥＭＳデバイスの長手方向をＸ方向と表記し、Ｘ方向に直交する方向をＺ方向と表記する。ＸＺ平面に垂直な方向（ＭＥＭＳデバイスの厚さ方向）はＹ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞  
（ＭＥＭＳデバイス１００の構成）  
第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１００の構成について、図１を用いて説明する。なお、図１（ａ）は、蓋部を透過して示している。ＭＥＭＳデバイス１００は、ＭＥＭＳ技術により形成された振動子である。ＭＥＭＳデバイス１００は、図１に示すように、基板１１０と、素子部１２０と、一対の電極１３０、１４０と、接合部１５０と、蓋部１６０と、を有している。
【００１４】
基板１１０は、Ｘ軸方向に長辺、Ｚ軸方向に短辺を有する矩形状かつ板状の部材である。基板１１０の厚さについては任意に設定される。基板１１０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板が用いられる。
【００１５】
素子部１２０は、所定の周波数で振動する共振器である。素子部１２０は、例えば多結晶シリコンから形成されている。素子部１２０は、可動部１２１と固定部１２２とを有している。可動部１２１は、円板状の部材である。可動部１２１は、基板１１０に対して平行に、かつ後述する電極１３０、１４０及び接合部１５０との間に空隙部１８１が形成されるように配置して形成される。可動部１２１は、固定部１２２により後述する内部空間１７０において支持されている。
【００１６】
可動部１２１は、電極１３０、１４０に駆動電圧が印加されることにより、所定の周波数で振動する。振動モードとしては、例えば、コンターモードなどである。なお、可動部１２１は、円板形状に形成されることに限定されず、例えば、リング状、多角形状、長円形状、楕円形状、板状、音叉形状など、いずれであってもよい。
【００１７】
固定部１２２は、可動部１２１を基板１１０に支持するアンカー部材である。固定部１２２は、可動部１２１の中心部をＹ軸方向に貫通するように配置され、可動部１２１の中心部と接合されている。固定部１２２により、可動部１２１は、基板１１０の表面から離間して１点支持されている。固定部１２２は、可動部１２１の中心部分を支持している。この中心部分は周囲部分に比べて振動が少ないため、可動部１２１の振動に起因する支持強度の低下や、可動部１２１が支持されることによる可動部１２１の振動特性の悪化が抑制される。
【００１８】
固定部１２２は、上端部（＋Ｙ側の端部）に端面１２２ａを有し、端面１２２ａは、蓋部１６０に対向して配置されている。一方、下端部（−Ｙ側の端部）は基板１１０に接合されている。固定部１２２は、可動部１２１と同一材料から形成されており、例えば多結晶シリコンから形成される。なお、固定部１２２は、可動部１２１と異なる材料から形成されてもよい。また、固定部１２２は、上端部が蓋部１６０に接合されない構成であってもよい。また、固定部１２２は、可動部１２１に対して１つが設けられることに限定されず、可動部１２１の支持の安定化を図るために複数設けられてもよい。
【００１９】
固定部１２２は、可動部１２１の中央部分を支持することに限定されず、例えば、可動部１２１の外周から突出して形成される梁部分を支持するものでもよい。可動部１２１に梁部分が形成される場合、可動部１２１の一周にわたって等間隔に例えば４か所に梁部分が形成されてもよい。この場合、固定部１２２は、複数の梁部分のそれぞれを支持するように形成される。
【００２０】
なお、素子部１２０は、共振器であること限定されず、例えばＳＡＷ素子などであってもよい。素子部１２０がＳＡＷ素子の場合、例えば、可動部１２１の表面に一対の櫛歯状の電極が形成されて構成される。
【００２１】
電極１３０、１４０は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板１１０上に素子部１２０をＸ軸方向に挟むように形成されている。電極１３０、１４０には、素子部１２０を静電駆動させるための電圧が印加される。電極１３０は、空隙部１８１を介して素子部１２０の−Ｘ側、電極１４０は、空隙部１８１を介して素子部１２０の＋Ｘ側に配置される。また、電極１３０、１４０は、上記したように基板１１０に形成された不図示の配線と電気的に接続されている。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように、電極１３０は、第１犠牲層１３１、第１構造層１３２及び第２構造層１３３を有している。電極１３０は、基板１１０上に、第１犠牲層１３１と第１構造層１３２とが順に積層され、これらを第２構造層１３３が囲んだ状態で形成されている。また、第１構造層１３２の上部（＋Ｙ側）には、第２構造層１３３で囲まれた開口部（空間部）１３４が形成される。
【００２３】
同様に、電極１４０は、第１犠牲層１４１、第１構造層１４２及び第２構造層１４３を有している。電極１４０は、基板１１０上に、第１犠牲層１４１と第１構造層１４２とが順に積層され、これらを第２構造層１４３が囲んだ状態で形成されている。また、第１構造層１４２の上部（＋Ｙ側）には、第２構造層１４３で囲まれた開口部（空間部）１４４が形成される。
【００２４】
電極１３０の上部（＋Ｙ側）には、蓋部１６０に接合される端面１３３ａが形成されている。また、電極１４０の上部（＋Ｙ側の部分）は、蓋部１６０に接合される端面１４３ａが形成されている。このように、電極１３０、１４０は、端面１３３ａ、１４３ａによって蓋部１６０に接合されることで、蓋部１６０を支持する接合部としての機能も有している。
【００２５】
接合部１５０は、図１（ａ）に示すように、素子部１２０及び電極１３０、１４０を所定の間隔を空けて囲むように設けられている。この間隔は絶縁部として機能する。空隙部１８２は、接合部１５０と素子部１２０及び電極１３０、１４０との電気的な接続を絶つために設けられる。空隙部１８２を形成する間隔の幅は、十分な絶縁性を確保するために例えば１μｍ以上に設定される。ただし、この間隔が広いと、接合部１５０の上面（端面１５４ａ）が研磨された場合、ＸＺ平面に対して傾斜する場合がある。従って、端面１５４ａの傾斜を防止するために、空隙部１８２の間隔を３μｍ以下に設定してもよい。
【００２６】
接合部１５０の下部（−Ｙ側の部分）は、基板１１０に接合されている。また、接合部１５０の上側（＋Ｙ側の部分）には、蓋部１６０と接合する端面１５４ａが設けられている。この端面１５４ａは、高さ（基板１１０からのＹ軸方向の距離）が、上記した端面１３３ａ及び１４３ａとほぼ等しくなるように形成されている。
【００２７】
接合部１５０は、図１（ｂ）に示すように、基板１１０上に、第１犠牲層（犠牲層）１５１、第１構造層（構造層）１５２、第２犠牲層（犠牲層）１５３、第２構造層（構造層）１５４の順で積層された構成を有している。また、第１犠牲層１５１及び第２犠牲層１５３は、ともに、第１構造層１５２と第２構造層１５４とにより被覆された状態となっている。このように、接合部１５０は、第１及び第２構造層１５２、１５４と第１及び第２犠牲層１５１、１５３とから形成されている。よって、接合部１５０の強度は、これら第１構造層１５２等と第１犠牲層１５１等とが組み合わされて確保されている。
【００２８】
接合部１５０は、第１及び第２犠牲層１５１、１５３と第１及び第２構造層１５２、１５４とが積層されて配置されるので、成膜手法を用いて容易に形成される。なお、接合部１５０における第１及び第２犠牲層１５１、１５３と第１及び第２構造層１５２、１５４との配置については、第１及び第２犠牲層１５１、１５３が第１及び第２構造層１５２、１５４のいずれかにより被覆されていればよく、上記した構成に限定されない。
【００２９】
蓋部１６０は、Ｘ軸方向に長辺、Ｚ軸方向に短辺を有し、基板１１０と同一の矩形形状を有する板状の部材である。蓋部１６０は、基板側表面１６０ａが接合部１５０に接合される。これにより、素子部１２０及び電極１３０、１４０を含んだ内部空間１７０が形成される。内部空間１７０は、例えば真空雰囲気に設定されるが、これに代えて、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガス雰囲気に設定されてもよい。蓋部１６０は、端面１５４ａと接合する。蓋部１６０は、基板１１０と同様に、例えばシリコン基板が用いられる。なお、蓋部１６０の材質及び厚さは、基板１１０と同一に形成されるが、異なってもよい。
【００３０】
図１（ｂ）に示すように、蓋部１６０には、接続電極１６１、１６２と、外部電極１６３、１６４と、貫通電極１６５、１６６とが設けられる。接続電極１６１、１６２は、蓋部１６０の基板側表面１６０ａに形成される。接続電極１６１、１６２は、接続電極１６１、１６２は、例えば蒸着法によって形成される。
【００３１】
接続電極１６１は、平面視において、端面１３３ａ及び端面１５４ａにそれぞれ重なる領域に形成される。接続電極１６１は、例えば共晶接合によって、端面１３３ａ及び端面１５４ａに接合される。また、接続電極１６２は、端面１４３ａ及び端面１５４ａにそれぞれ重なる領域に形成される。接続電極１６２は、例えば共晶接合によって、端面１４３ａ及び端面１５４ａに接合される。これにより、接続電極１６１、１６２は、電極１３０、１４０に物理的に接合されると共に電気的にも接続される。
【００３２】
図２は、蓋部１６０の断面を拡大して示す図である。図２に示すように、接続電極１６１、１６２は、保護層１６１ａ、１６２ａ及び被覆層１６１ｂ、１６２ｂを有する。
【００３３】
保護層１６１ａ、１６２ａは、基板側表面１６０ａ上に積層される。保護層１６１ａ、１６２ａは、貫通電極１６５、１６６の−Ｙ側の端面を保護する。保護層１６１ａ、１６２ａは、例えばチタンを用いて形成される。なお、保護層１６１ａ、１６２ａは、チタンを用いる構成に限定するものではなく、例えばジルコニウムが用いられてもよいし、またはチタンとジルコニウムとを含む合金が用いられてもよい。保護層１６１ａ、１６２ａは、５ｎｍ以上の厚さで形成され、例えば５ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さで形成される。より具体的には、保護層１６１ａ、１６２ａは、５ｎｍ〜１００ｎｍ程度の厚さで形成される。
【００３４】
被覆層１６１ｂ、１６２ｂは、保護層１６１ａ、１６２ａ上に積層される。被覆層１６１ｂ、１６２ｂは、例えば金を用いて形成される。なお、被覆層１６１ｂ、１６２ｂは、白金を用いて形成されてもよい。被覆層１６１ｂ、１６２ｂは、例えば蒸着法によって形成される。被覆層１６１ｂ、１６２ｂは、例えば２００ｎｍ以下の厚さで形成される。より具体的には、被覆層１６１ｂ、１６２ｂを４０ｎｍ程度に形成してもよい。被覆層１６１ｂ、１６２ｂは、例えば共晶接合によって接合部１５０の端面１５４ａに接合される。
【００３５】
なお、保護層１６１ａ、１６２ａと被覆層１６１ｂ、１６２ｂとの間に、保護層１６１ａ、１６２ａの構成材料（例えば、チタン）及び被覆層１６１ｂ、１６２ｂの構成材料（例えば、金）の拡散等を防止するバリア層を設けてもよい。
【００３６】
また、図１（ｂ）に示すように、外部電極１６３、１６４は、蓋部１６０のうち基板側表面１６０ａとは反対側の外部側表面１６０ｂに形成される。ＭＥＭＳデバイス１００では、外部電極１６３、１６４を介して、例えば外部の実装基板１９０等に接続されるようになっている。
【００３７】
また、貫通電極１６５、１６６は、蓋部１６０をＹ方向に貫通して形成される。貫通電極１６５、１６６は、例えば平面視で円形に形成される（図１（ａ）の一点鎖線部分を参照）が、これに限定するものではなく、平面視で多角形など他の形状に形成されてもよい。貫通電極１６５、１６６は、例えば銅を用いて形成される。なお、貫通電極１６５、１６６がタングステンまたはその他の金属によって形成されてもよい。貫通電極１６５は、接続電極１６１と外部電極１６３とを電気的に接続する。貫通電極１６６は、接続電極１６２と外部電極１６４とを電気的に接続する。
【００３８】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態において、上記開口部１３４、１４４は、貫通電極１６５、１６６の−Ｙ側に配置され、平面視において貫通電極１６５、１６６を含む領域に形成される。開口部１３４、１４４の平面視における面積は、貫通電極１６５、１６６の平面視における面積よりも大きくなっている。
【００３９】
このように、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１００によれば、電極１３０、１４０のうち平面視において貫通電極１６５、１６６に重なる部分には、接続電極１６１、１６２の一部を露出させる開口部１３４、１４４を有するため、貫通電極１６５、１６６が熱膨張によって内部空間１７０側に突出した場合であっても、貫通電極１６５、１６６と電極１３０、１４０との接触を回避することができる。これにより、貫通電極１６５、１６６の熱膨張及び収縮による影響を防ぐことができるため、基板１１０側の変形や破損を防ぐことが可能となる。
【００４０】
（ＭＥＭＳデバイス１００の製造方法）  
次に、本実施形態のＭＥＭＳデバイス１００のウェハ製造方法について、図３〜図７を用いて説明する。なお、以下の説明では、図３に示すフローチャートに沿いつつ、適宜図４〜図７を参酌している。また、図４〜図７は、ウェハに形成されるＭＥＭＳデバイスの１つについて、時系列に並べて示しており、図４〜図７に示す（ａ）〜（ｒ）の各図は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面に相当する図である。
【００４１】
先ず、ベースウェハＢＷ及びリッドウェハＬＷが用意される。ベースウェハＢＷは、図１に示す基板１１０に相当する。リッドウェハＬＷは、図１に示す蓋部１６０に相当する。ベースウェハＢＷ及びリッドウェハＬＷは、例えばシリコンウェハが用いられ、シリコン結晶体から所定の厚さで切り出される。ベースウェハＢＷ及びリッドウェハＬＷの表面は、鏡面状に研磨されて洗浄される。ベースウェハＢＷの表面には、不図示の絶縁層及びエッチングストッパ層等が形成される。
【００４２】
次に、図３に示すように、第１積層工程が行われる（ステップＳ０１）。第１積層工程では、図４（ａ）に示すように、ベースウェハＢＷの表面（＋Ｙ側の面）に第１犠牲層Ｌ１が積層される。第１犠牲層Ｌ１は、シリコン酸化膜が成膜されることにより形成される。第１犠牲層Ｌ１は、例えば、厚さ（Ｙ軸方向の幅）が１μｍに成膜される。
【００４３】
続いて、第２積層工程が行われる（ステップＳ０２）。第２積層工程では、図４（ｂ）に示すように、第１犠牲層Ｌ１の表面に第１構造層Ｌ２が積層される。第１構造層Ｌ２は、導電性を備えた多結晶シリコン膜が成膜されることにより形成される。第１構造層Ｌ２は、例えば、厚さが２μｍに成膜される。また、第１構造層Ｌ２は、導電性を確保するために、リンやボロンなどがドープされてもよい。この場合、第１構造層Ｌ２は、第１犠牲層Ｌ１の表面がエッチングなどにより清浄化された後に形成されてもよい。
【００４４】
続いて、第３積層工程が行われる（ステップＳ０３）。第３積層工程では、図４（ｃ）に示すように、第１構造層Ｌ２の表面に第２犠牲層Ｌ３が積層される。第２犠牲層Ｌ３は、シリコン酸化膜が成膜されて形成される。第２犠牲層Ｌ３は、例えば、厚さが１μｍに成膜される。
【００４５】
続いて、第１除去工程が行われる（ステップＳ０４）。第１除去工程では、図４（ｄ）に示すように、第１構造層Ｌ２及び第２犠牲層Ｌ３の一部が除去される。この第１除去工程は、例えばフォトリソグラフィ法及びエッチングにより行われ、先ず、第２犠牲層Ｌ３の表面に、レジストが塗布されてマスクを介した露光及び現像によりレジストパターン（図示せず）が形成される。次いで、第１構造層Ｌ２及び第２犠牲層Ｌ３の一部がレジストパターンを介してエッチングにより除去される。
【００４６】
これにより、後述する第３犠牲層Ｌ４及び第２構造層Ｌ５の形成スペースが設けられる。また、第１構造層Ｌ２が分割されて、可動部１２１と、電極１３０、１４０を構成する第１構造層１３２、１４２と、接合部１５０を構成する第１構造層１５２とが形成される。また、第２犠牲層Ｌ３が分割されて第２犠牲層１５３が形成される。
【００４７】
続いて、第４積層工程が行われる（ステップＳ０５）。第４積層工程では、図４（ｅ）に示すように、ベースウェハＢＷの＋Ｙ側の表面に第３犠牲層Ｌ４が積層される。第３犠牲層Ｌ４は、シリコン酸化膜が成膜されることにより形成される。第３犠牲層Ｌ４は、例えば、厚さが１００ｎｍに成膜される。
【００４８】
続いて、第２除去工程が行われる（ステップＳ０６）。第２除去工程では、図４（ｆ）に示すように、孔部Ｈ１〜Ｈ５が設けられる。孔部Ｈ１〜Ｈ５は、第１犠牲層Ｌ１の一部の領域を貫通してベースウェハＢＷの配線に到達し、かつＹ軸方向に沿って形成された孔である。第２除去工程は、例えばフォトリソグラフィ法及びエッチングにより行われ、先ず、第３犠牲層Ｌ４の表面に、レジストが塗布されてマスクを介した露光及び現像によりレジストパターン（図示せず）が形成される。次いで、第３犠牲層Ｌ４及び第１犠牲層Ｌ１の一部がレジストパターンを介してエッチングにより除去される。
【００４９】
これにより、電極１３０、１４０を構成する第１第１犠牲層１３１、１４１、及び接合部１５０を構成する第１犠牲層１５１が形成される。孔部Ｈ１〜Ｈ５は、後述する第２構造層Ｌ５を形成するためのスペースとなる。
【００５０】
また、後述の第２構造層Ｌ５が孔部Ｈ４に形成されることにより、固定部１２２の下端部は、ベースウェハＢＷに固定される。また、孔部Ｈ２では、第１犠牲層Ｌ１の一部Ｌ１ａを除去せずに残存させている。これは、第１犠牲層Ｌ１の一部Ｌ１ａの除去を最後に行うことによって空隙部１８２（図１（ｂ）参照）を形成するためである。また、孔部Ｈ３、Ｈ５では、可動部１２１の側部１２１ａに第３犠牲層Ｌ４を残しており、さらに、第１犠牲層Ｌ１の一部Ｌ１ｂを除去せずに残存させている。その後、例えば希フッ酸（ＤＨＦ）を用いた洗浄により、孔部Ｈ１等の底部の自然酸化膜が除去される。
【００５１】
続いて、第５積層工程が行われる（ステップＳ０７）。第５積層工程では、図５（ｇ）に示すように、第３犠牲層Ｌ４の表面に第２構造層Ｌ５が積層される。第２構造層Ｌ５は、導電性を備えた多結晶シリコン膜が成膜されることにより形成される。これにより孔部Ｈ１〜Ｈ５は第２構造層Ｌ５により充填され、かつ第３犠牲層Ｌ４の表面に、例えば厚さが２μｍに積層される。第２構造層Ｌ５は、導電性を確保するために、リンやボロンなどがドープされてもよい。この場合、第２構造層Ｌ５は、例えば１５ｎｍ程度のスパッタエッチングにより、第３犠牲層Ｌ４の表面が清浄化された後に、形成されてもよい。
【００５２】
続いて、第１平坦化工程が行われる（ステップＳ０８）。第１平坦化工程では、第２構造層Ｌ５の表面が平坦化される。平坦化には、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）が用いられ、例えば、Ｒａ（算術平均粗さ）が１ｎｍ以下に設定される。上記したように、孔部Ｈ１〜Ｈ５は第２構造層Ｌ５により充填されているため、第２構造層Ｌ５の表面は、平坦化加工前において、孔や段差などを有しない状態となっている。そのため、平坦化加工を容易に行うことができる。
【００５３】
続いて、第３除去工程が行われる（ステップＳ０９）。第３除去工程では、図５（ｈ）に示すように、第２構造層Ｌ５の一部が除去される。第３除去工程により、第２構造層Ｌ５における電極１３０、１４０、固定部１２２、及び接合部１５０を形成する部分が残され、第２構造層Ｌ５におけるその他の部分が除去される。第３除去工程は、例えばフォトリソグラフィ法及びエッチングにより行われる。これにより、可動部１２１の上側（＋Ｙ側）の第２構造層Ｌ５が除去され、端面１２２ａが形成される。また、第２構造層１３３、１４３と第２構造層１５４とが形成され、電極１３０、１４０と接合部１５０とが形成される。また、第２構造層１３３、１４３に囲まれた開口部（空間部）１３４、１４４が形成される。したがって、第３除去工程は、空間部形成工程である。更に、リッドウェハＬＷと対向する端面１３３ａ、１４３ａと、リッドウェハＬＷに接合される端面１５４ａとが形成される。
【００５４】
続いて、第４除去工程が行われる（ステップＳ１０）。第４除去工程では、図５（ｉ）に示すように、第１、第２、及び第３犠牲層Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４の一部が除去される。第４除去工程は、例えばフッ酸（ＨＦ）を用いたウエットエッチングにより行われる。これにより、可動部１２１の上側（＋Ｙ側）及び下側（−Ｙ側）の第１犠牲層Ｌ１が除去される。また、可動部１２１の側部１２１ａの第３犠牲層Ｌ４が除去されて、空隙部１８１が形成される。
【００５５】
また、電極１３０、１４０と接合部１５０との間の第１犠牲層Ｌ１が除去されて、空隙部１８２（間隔）が形成される。但し、接合部１５０における第１及び第２犠牲層１５１、１５２は、第１及び第２構造層１５２、１５４により被覆された部分については、第１及び第２犠牲層１５１、１５３へのエッチャントの侵入が防止される。これにより、第１及び第２犠牲層１５１、１５３はエッチングされずに残存する。そのため、接合部１５０は、第１及び第２構造層１５２、１５４と第１及び第２犠牲層１５１、１５３とから形成される。
【００５６】
また、電極１３０、１４０を構成する第１犠牲層１３１、１４１については、第１構造層１３２、１４２及び第２構造層１３３、１４３により被覆された状態となっているため、除去されずに残存する。また、第１構造層１３２、１４２上の第２犠牲層Ｌ３及び第３犠牲層Ｌ４は、開口部１３４、１４４によって露出されているため、エッチングによって除去される。これにより、開口部１３４、１４４に第１構造層１３２、１４２が露出する。
【００５７】
エッチング後の表面は、例えばＩＰＡ置換されて、乾燥される。このステップＳ１０までの、構造層（第１構造層１５２等）及び犠牲層（第１犠牲層１５１等）の一部または全部を除去して素子部１２０及び接合部１５０を形成する工程は、構造体形成工程である。また、空間部である開口部１３４、１４４を形成する空間部形成工程は、構造体形成工程の一部（第３除去工程）と同時に行われる。
【００５８】
一方、リッドウェハＬＷに対しては、図３に示すように、まず貫通電極形成工程が行われる（ステップＳ１１）。貫通電極形成工程では、図６（ｊ）に示すように、リッドウェハＬＷの表面（−Ｙ側の面）のうち貫通電極を形成する位置に、例えばフォトリソグラフィ法及びドライまたはウェットエッチング法により、深さ５０μｍ〜１００μｍ程度の凹部１６０ｃが形成される。そして、不図示の絶縁層及びめっき用のシード層が成膜された後、図６（ｋ）に示すように、例えばめっき処理により、銅などの金属で構成される電極層１６０ｄが凹部１６０ｃの内部に充填される。なお、この処理では、リッドウェハＬＷの表面にも電極層１６０ｄが形成される。そこで、図６（ｌ）に示すように、リッドウェハＬＷの表面上の電極層１６０ｄがＣＭＰ法などによって除去され、凹部１６０ｃの内部のみに電極層１６０ｅ、１６０ｆが残される。電極層１６０ｅ、１６０ｆは、貫通電極１６５、１６６に相当する。
【００５９】
次に、接続電極形成工程が行われる（ステップＳ１２）。接続電極形成工程では、図６（ｍ）に示すように、リッドウェハＬＷ上にスパッタリング法または蒸着法によってチタン薄膜が５ｎｍ〜１００ｎｍ程度に形成され、更にこのチタン薄膜上にスパッタリング法または蒸着法によって金薄膜が２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度に形成されることで、積層金属膜Ｌ６が形成される。次に、積層金属膜Ｌ６のパターニングが行われる。積層金属膜Ｌ６のパターニングは、例えばフォトリソグラフィ法及びエッチングにより行われる。先ず、積層金属膜Ｌ６の表面にレジストが塗布され、マスクを介した露光及び現像によりレジストパターン（図示せず）が形成される。次に、積層金属膜Ｌ６の一部がレジストパターンを介してエッチングにより除去される。これにより、図６（ｎ）に示すように、平面視で電極層１６０ｅ、１６０ｆに重なる領域に接続電極１６１及び１６２が形成される。また、電極層１６０ｅ、１６０ｆと接続電極１６１、１６２とが電気的に接続される。なお、上記の貫通電極形成工程及び接続電極形成工程は、電極形成工程である。
【００６０】
続いて、接合工程が行われる（ステップＳ１３）。接合工程では、図６（ｏ）に示すように、端面１３３ａ、１４３ａ、１５４ａとリッドウェハＬＷとが接合される。先ず、端面１３３ａ、１４３ａ、１５４ａ及び被覆層１６１ｂ、１６２ｂを真空雰囲気下において両者を当接させる。この状態でベースウェハＢＷ及びリッドウェハＬＷを、金−シリコンの共晶温度である３６３℃以上の温度、例えば３９０℃程度の温度で熱処理する。この熱処理により、接続電極１６１、１６２の被覆層１６１ｂ、１６２ｂ（金）と端面１３３ａ、１４３ａ、１５４ａ（シリコン）とが共晶接合される。これにより、接続電極１６１、１６２が電極１３０、１４０に電気的に接続されると共に、素子部１２０及び電極１３０、１４０を含んだ内部空間１７０が形成される。また、この熱処理により電極層１６０ｄが熱膨張し、−Ｙ側（内部空間１７０側）に突出するが、電極層１６０ｄの−Ｙ側には開口部１３４、１４４が形成されているため、接続電極１６１、１６２のうち電極層１６０ｄの−Ｙ側端面上に配置される部分が第２構造層１３３、１４３に接触するのを回避できる。このため、接続電極１６１、１６２の上記部分が第２構造層１３３、１４３に接合されるのを防ぐことができる。
【００６１】
次に、貫通電極露出工程が行われる（ステップＳ１４）。貫通電極露出工程では、図７（ｐ）に示すように、バックグラインドによってリッドウェハＬＷの外部側表面が研削され、電極層１６０ｅ、１６０ｆの＋Ｙ側の端面が露出する。これにより、電極層１６０ｅ、１６０ｆが貫通電極１６５、１６６として形成される。なお、貫通電極露出工程は、上記の電極形成工程に含めることができる。
【００６２】
次に、外部電極形成工程が行われる（ステップＳ１５）。外部電極形成工程では、まず図７（ｑ）に示すように、例えばスパッタリング法または蒸着法によって電極層Ｌ７が形成される。その後、図７（ｒ）に示すように、例えばフォトリソグラフィ法及びエッチングによって電極層Ｌ７がパターニングされ、貫通電極１６５、１６６に平面視で重なる領域に外部電極１６３、１６４が形成される。これにより、貫通電極１６５、１６６と外部電極１６３、１６４とが電気的に接続される。
【００６３】
続いて、接合されたウェハは、ベースウェハＢＷあるいはリッドウェハＬＷ上に予め設定されたスクライブライン（図示せず）に沿って切断されることにより個別化され、ＭＥＭＳデバイス１００が完成する（切断工程、ステップＳ１６）。
【００６４】
以上のように、ＭＥＭＳデバイス１００の製造方法によれば、蓋部１６０を貫通する貫通電極１６５、１６６を形成し、かつ、蓋部１６０の基板側表面１６０ａのうち電極１３０、１４０に接合する部分に、貫通電極１６５、１６６と電気的に接続する接続電極１６１、１６２を形成する電極形成工程と、電極１３０、１４０のうち、平面視において貫通電極１６５、１６６に重なる部分に、接続電極１６１、１６２の一部を露出させる開口部１３４、１４４を形成する空間部形成工程と、電極１３０、１４０及び接合部１５０に蓋部を接合する接合工程とを含むため、接合工程において接続電極１６１、１６２のうち貫通電極１６５、１６６の−Ｙ側端面上に配置される部分が第２構造層１３３、１４３に接触するのを回避できる。これにより、貫通電極１６５、１６６の熱膨張及び収縮による影響を防ぐことができるため、製造時における基板１１０側の変形や破損を防ぐことが可能となる。
【００６５】
以上、実施形態について説明したが、本発明は、上記した説明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において種々の変更が可能である。例えば、上記した各実施形態においては、ＭＥＭＳデバイスとして振動子を例にとって説明しているが、これに限定されず、例えば、発信器、ＳＡＷデバイス、あるいは加速度センサ等の各種センサなどであってもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、平面視において開口部１３４、１４４が貫通電極１６５、１６６よりも広い範囲に形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、開口部１３４、１４４が貫通電極１６５、１６６の少なくとも中央部に対応する部分に形成されていればよい。例えば図８に示すように、開口部１３４Ａ、１４４Ａが平面視で貫通電極１６５、１６６の中央部のみに重なる領域に形成された構成であってもよい。これにより、接続電極１６１、１６２と電極１３０、１４０との接触面積を確保しつつ、貫通電極１６５、１６６の熱膨張による影響を低減することができる。
【００６７】
また、上記実施形態では、接続電極１６１、１６２が、保護層１６１ａ、１６２ａ及び被覆層１６１ｂ、１６２ｂの２層構造となるように形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、１層または３層以上に形成された構成であってもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、貫通電極１６５、１６６が電極１３０、１４０の＋Ｙ側に配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電極１３０側と電極１４０側とで接合部１５０が絶縁され、貫通電極１６５、１６６が接合部１５０の＋Ｙ側に配置され、接合部１５０の第２構造層１５４に空間部（開口部または凹部）が形成された構成であってもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、空間部として、第２構造層１３３、１４３を貫通する開口部１３４、１４４が設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えば第２構造層１３３、１４３の一部のみが−Ｙ側に凹んだ構成、つまり、凹部が設けられた構成であってもよい。
【００７０】
また、上記のＭＥＭＳデバイスでは、蓋部（ベースウェハＢＷ）と接合部（リッドウェハＬＷ）とが共晶接合によって接合される構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、接合部の接合面に金属薄膜を形成しておき、蓋部と接合部とを金属接合によって接合してもよい。
【００７１】
また、上記のＭＥＭＳデバイスは、可動部１２１をＸ方向に挟む位置に２つの電極（例えば、電極１３０、１４０など）が配置される構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、上記の２つの電極に加えて、可動部１２１をＺ方向に挟む位置に２つの電極が追加された構成としてもよい。この場合、４つの電極が設けられた構成となり、例えば可動部１２１の振動モードがワイングラスモードとなる。
【００７２】
また、上記したＭＥＭＳデバイスの製造方法においては、ベースウェハＢＷにリッドウェハＬＷを接合した後に切断して個別化したＭＥＭＳデバイスが製造されているが、これに限定されない。例えば、予めベースウェハＢＷを個別化して基板１１０を形成し、次いで、この基板１１０上において、ＭＥＭＳ技術により素子部１２０や接合部１５０を形成させ、その後、予めリッドウェハＬＷを個別化して形成された蓋部１６０を接合させてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
ＢＷ…ベースウェハ
ＬＷ…リッドウェハ
１００、２００…ＭＥＭＳデバイス
１１０…基板  
１２０…素子部
１２１…可動部
１３０、１４０…電極
１５０…接合部
１３１、１４１、１５１、Ｌ１…第１犠牲層
１３２、１４２、１５２、Ｌ２…第１構造層
１５３、２３３、Ｌ３…第２犠牲層
１３３、１４３、１５４、２３４、Ｌ５…第２構造層
１３４、１４４…開口部
１６０…蓋部
１６０ａ…基板側表面
１６０ｂ…外部側表面
１６１、１６２…接続電極
１６３、１６４…外部電極
１６５、１６６…貫通電極
１７０…内部空間
１９０…実装基板
【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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