(57)【要約】【課題】内部空間の真空度の低下を抑制することが可能であり、信頼性に優れたＭＥＭＳデバイス及びこのようなＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供すること。【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、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、基板１１０は、平面視において一部の領域１１０ａに窒化物層１１３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、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、
前記基板は、平面視において一部の領域に窒化物層を有するＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
前記窒化物層は、窒化シリコンが用いられる請求項１記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記窒化物層は、平面視における前記基板の面積の２５％以下である請求項１または請求項２記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記窒化物層は、平面視において前記素子部と重なる領域に形成される請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記素子部は、前記可動部に電圧を印加する電極部を備え、
前記窒化物層は、平面視において前記電極部を囲むように形成される請求項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】
前記基板は、平面視において複数の領域に配線層を有し、
前記窒化物層は、前記配線層の領域間に形成された隙間に配置される請求項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】
前記窒化物層は、前記内部空間に対する非露出部分の幅が０．５μｍ〜２５μｍである請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項８】
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、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、
前記基板の表面のうち一部の領域に窒化物層を形成する窒化物層形成工程と、
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、
前記窒化物層をエッチングストッパとして、前記構造層及び前記犠牲層の一部または全部をエッチング液により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９】
前記窒化物層形成工程に続いて、多結晶シリコンにより配線層を形成する配線層形成工程を含み、
前記構造体形成工程は、前記窒化物層及び前記配線層の双方をエッチングストッパとして、前記構造層及び前記犠牲層の一部または全部を前記エッチング液により除去する請求項８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、ベースとリッド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デバイスは、高いＱ値を維持するため、振動素子が例えば５００Ｐａ以下の真空雰囲気で封止されている。このような真空雰囲気を維持しつつ封止する方法としては、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する方法が広く用いられる。振動素子は、ベースウェハ上に例えば多結晶シリコンの構造層及びシリコン酸化膜の犠牲層を形成した後、フッ酸溶液やフッ化水素ガスなどで犠牲層を除去することで形成される。ベースウェハの表面には、エッチングストッパとしてフッ酸に対する耐性を有する絶縁材料が全面に形成される。このようなエッチングストッパの一例として、例えばシリコン窒化物等の窒化物層が知られている。
【０００４】
また、上記構成のベースウェハをリッドウェハに接合する際には、例えばＡｒイオンを照射して、または３００℃程度の熱処理を行って、各ウェハ表面の水分を除去してからウェハ同士の接合を行うようにしている。これにより、各ウェハにガスが吸着するのを防ぐことができるため、内部空間の真空度が低下するのを抑制できる。
【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、上記方法においては、ウェハの接合後、ベースウェハの窒化物層等から窒素ガスが放出され、内部空間の真空度を低下させてしまう可能性がある。そうなると、振動素子のＱ値が低下し、ＭＥＭＳデバイスの信頼性が低下してしまう。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明は、内部空間の真空度の低下を抑制することが可能であり、信頼性に優れたＭＥＭＳデバイス及びこのようなＭＥＭＳデバイスの製造方法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、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、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、基板は、平面視において一部の領域に窒化物層を有する。また、窒化物層は、窒化シリコンが用いられてもよい。また、窒化物層は、平面視における基板の面積の２５％以下であってもよい。また、窒化物層は、平面視において素子部と重なる領域に形成されてもよい。また、素子部は、可動部に電圧を印加する電極部を備え、窒化物層は、平面視において電極部を囲むように形成されてもよい。また、基板は、平面視において複数の領域に配線層を有し、窒化物層は、配線層の領域間に形成された隙間に配置されてもよい。また、窒化物層は、内部空間に対する非露出部分の幅が０．５μｍ〜２５μｍであってもよい。
【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、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、基板の表面のうち一部の領域に窒化物層を形成する窒化物層形成工程と、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、窒化物層をエッチングストッパとして、構造層及び犠牲層の一部または全部をエッチング液により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、接合部に蓋部を接合する接合工程と、を含む。また、窒化物層形成工程に続いて、多結晶シリコンにより配線層を形成する配線層形成工程を含み、構造体形成工程は、窒化物層及び配線層の双方をエッチングストッパとして、構造層及び犠牲層の一部または全部をエッチング液により除去してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
基板のうち平面視において一部の領域に窒化物層が設けられるため、基板のうち平面視において全面に窒化物層が設けられる構成に比べて窒化物層の面積が小さい。これにより、接合後に窒化物層から内部空間に放出される窒素ガスの発生を少なくすることができるため、内部空間の真空度の低下を抑制できる。よって、素子部のＱ値が低下するのを防止でき、信頼性の高いＭＥＭＳデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの平面図、（ｂ）は基板の一例を示す平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】ＭＥＭＳデバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図３】ＭＥＭＳデバイスの製造工程を示す図である。
【図４】図３に続き、ＭＥＭＳデバイスの製造工程を示す図である。
【図５】（ａ）は第２実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを示す断面図、（ｂ）はＭＥＭＳデバイスの製造工程を示すフローチャートの一部である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの製造工程の一部を示す図である。
【図７】変形例に係るＭＥＭＳデバイスの基板の一例を示す平面図である。
【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。図１（ａ）は、ＭＥＭＳデバイス１００の平面図、（ｂ）は基板１１０の平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。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。なお、図１（ａ）は蓋部１６０を透過して示しており、（ｂ）は素子部１２０、電極１３０、１４０、接合部１５０及び蓋部１６０を透過して基板１１０の表面を示している。
【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、基材１１１と、絶縁層１１２と、窒化物層１１３とを有している。基材１１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）などを用いて板状に形成される。絶縁層１１２は、基材１１１上に積層され、例えばシリコン酸化物などの絶縁材料を用いて形成される。窒化物層１１３は、絶縁層１１２上に積層され、例えば窒化シリコンなどから形成される。窒化物層１１３は、後述するように、素子部１２０や電極１３０、１４０、接合部１５０をエッチングによって形成する際のエッチングストッパとして設けられる。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、窒化物層１１３は、基板１１０の表面上のうち平面視（−Ｙ方向視）において一部の領域１１０ａに配置される。ここで、一部の領域１１０ａとは、例えば平面視における基板１１０の全面よりも面積が小さい領域である。窒化物層１１３は、例えば平面視における基板の面積の２５％以下となる領域１１０ａに形成される。
【００１６】
窒化物層１１３は、円形部１１３ａ及び帯状部１１３ｂを有する。円形部１１３ａは、平面視において基板１１０の中央部に配置され、例えば素子部１２０と重なる領域に形成される。円形部１１３ａは、素子部１２０のうち後述の可動部１２１よりも例えば１２μｍ程度径が大きくなるように円形に形成される。なお、上記円形部１１３ａの径は一例であり、円形部１１３ａが上記とは異なる径を有してもよい。また、帯状部１１３ｂは、平面視において電極１３０、１４０を囲むように空隙部１８２に沿って形成され、空隙部１８２からはみ出すように帯状に形成される。帯状部１１３ｂは、短手方向の寸法（幅）が例えば１２μｍ程度に形成される。なお、上記帯状部１１３ｂの幅は一例であり、帯状部１１３ｂが上記とは異なる幅を有してもよい。
【００１７】
また、図１（ａ）に示すように、窒化物層１１３は、後述の空隙部１８２から内部空間１７０に露出した状態で形成される。窒化物層１１３は、内部空間１７０に対する非露出部分の幅ｄが０．５μｍ〜２５μｍとなるように形成される。この幅ｄは、上記空隙部１８２をエッチングにより形成する際のマージンとなる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
固定部１２２は、上端部（＋Ｙ側の端部）に接合面１２２ａを有し、接合面１２２ａは、蓋部１６０に接合されている。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
電極１３０、１４０は、図１（ａ）及び（ｃ）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。
【００２５】
図１（ｃ）に示すように、電極１３０は、基板１１０上に、第１犠牲層１３１、第１構造層１３２、第２犠牲層１３３の順で積層され、これらを第２構造層１３４が被覆した状態で形成されている。電極１３０の上部（＋Ｙ側）は、蓋部１６０の裏面１６０ｂに接合される接合面１３４ａを有している。同様に、電極１４０は、基板１１０上に、第１犠牲層１４１、第１構造層１４２、第２犠牲層１４３の順で積層され、これらを第２構造層１４４が被覆した状態で形成されている。電極１４０の上部（＋Ｙ側の部分）は、蓋部１６０の裏面１６０ｂに接合される接合面１４４ａを有している。なお、電極１３０、１４０の一方または双方が、蓋部１６０と接合されない構成としてもよく、この場合、電極１３０、１４０の一方または双方の上部と蓋部１６０との間には隙間が形成される。
【００２６】
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（接合面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、接合面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。
【００２７】
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と接合する接合面１５４ａが設けられている。この接合面１５４ａは、高さ（基板１１０からのＹ軸方向の距離）は、上記した接合面１２２ａ、１３４ａ、１４４ａと同一に形成されている。すなわち、接合面１２２ａ、１３４ａ、１４４ａ、１５４ａは、同一面となる。
【００２８】
接合部１５０は、図１（ｃ）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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、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、例えば窒素（Ｎ２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガス雰囲気に設定されてもよい。
【００３１】
また、蓋部１６０は、接合面１２２ａ、１３４ａ、１４４ａ、１５４ａとそれぞれ接合する。蓋部１６０の接合は、例えば、表面活性化接合などの直接接合法により行われる。なお、直接接合法に限定されず、例えば、接合材が用いられてもよい。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の形状、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。
【００３２】
可動部１２１及び第１構造層１３２、１４２、１５２は、同一の厚さ（Ｙ軸方向の幅）かつ同一の材料で形成され、例えば、厚さ２μｍの多結晶シリコン膜から形成される。この多結晶シリコンは、導電性を確保するためにリン（Ｐ）やボロン（Ｂ）などがドープされてもよい。なお、可動部１２１、第１構造層１３２、１４２、１５２の一部又は全ては、異なる厚さ又は材料から形成されてもよい。
【００３３】
第１犠牲層１３１、１４１、１５１及び第２犠牲層１３３、１４３、１５３は、同一の厚さ（Ｙ軸方向の幅）かつ同一の材料で形成され、例えば、厚さ１μｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）から形成される。なお、第１犠牲層１３１、１４１、１５１及び第２犠牲層１３３、１４３、１５３の一部又は全ては、異なる厚さ又は材料から形成されてもよい。また、第２犠牲層１３３、１４３、１５３は、図１（ｃ）に示すように、表面（＋Ｙ側の面）に犠牲層が積層されてもよい。この犠牲層は、後述する第３犠牲層Ｌ４（図３（ｅ）参照）であり、例えば、厚さ１００ｎｍのシリコン酸化膜により形成される。
【００３４】
固定部１２２及び第２構造層１３４、１４４、１５４は、同一の材料が用いられ、例えば、多結晶シリコン膜から形成される。この多結晶シリコンは、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。なお、第２構造層１３４、１４４は導電性を備える材料により形成されるが、固定部１２２、第２構造層１５４は、導電性を備えるかは任意である。また、第２構造層１３４、１４４、１５４は、それぞれ第２犠牲層１３３、１４３、１５３に対して同一の厚さ（Ｙ軸方向の幅）で積層され、厚さは、例えば２μｍである。なお、第２構造層１３４、１４４、１５４の厚さは、それぞれ異なってもよい。
【００３５】
このように、ＭＥＭＳデバイス１００によれば、基板１１０のうち平面視において一部の領域１１０ａに窒化物層１１３が設けられるため、基板１１０のうち平面視において全面に窒化物層が設けられる構成に比べて窒化物層１１３の面積が小さい。これにより、接合後に窒化物層１１３から内部空間１７０に放出される窒素ガスの発生を少なくすることができるため、内部空間１７０の真空度の低下を抑制できる。よって、例えば素子部１２０のＱ値が低下するのを防止でき、信頼性の高いＭＥＭＳデバイス１００を提供することができる。
（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２〜図４を用いて説明する。なお、以下の説明では、図２に示すフローチャートに沿いつつ、適宜図３及び図４を参酌している。また、図３及び図４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３及び図４に示す（ａ）〜（ｍ）の各図は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面に相当する図である。
【００３６】
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。そして、図２に示すように、絶縁層形成工程が行われる（ステップＳ０１）。絶縁層形成工程では、図３（ａ）に示すように、ベースウェハＢＷの表面（＋Ｙ側の面）に、例えばシリコン酸化物からなる絶縁層１１２が２〜２０μｍ程度の厚さに成膜される。
【００３７】
次に、窒化膜形成工程が行われる（ステップＳ０２）。窒化膜形成工程では、図３（ｂ）に示すように、絶縁層１１２の表面の全面に、シリコン窒化物からなる窒化膜１１４が例えば２００ｎｍ程度の厚さに成膜される。次に、パターニング工程が行われる（ステップＳ０３）。パターニング工程では、図３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ法及びエッチングによって窒化膜１１４がパターニングされ、円形部１１３ａ及び帯状部１１３ｂを有する窒化物層１１３が形成される。このように、絶縁層１１２の表面の全面に形成された窒化膜１１４は、パターニングされることにより、絶縁層１１２の表面の一部の領域（１１０ａ）に窒化物層１１３として形成される。また、パターニング工程では、円形部１１３ａは、可動部１２１の径よりも例えば１２μｍ大きい半径の円形に形成される。その後、窒化物層１１３上に不図示の配線が形成され、ベースウェハＢＷが形成される。
【００３８】
次に、第１積層工程が行われる（ステップＳ０４）。第１積層工程では、図３（ｄ）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。
【００３９】
続いて、第２積層工程が行われる（ステップＳ０５）。第２積層工程では、図３（ｅ）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の表面が清浄化された後に形成されてもよい。
【００４０】
続いて、第３積層工程が行われる（ステップＳ０６）。第３積層工程では、図３（ｆ）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。
【００４１】
続いて、第１除去工程が行われる（ステップＳ０７）。第１除去工程では、図３（ｇ）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。
【００４２】
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及び第２犠牲層Ｌ３は、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及び第２犠牲層１３３、１４３と、接合部１５０を構成する第１構造層１５２及び第２犠牲層１５３と、が形成される。
【００４３】
続いて、第４積層工程が行われる（ステップＳ０８）。第４積層工程では、図３（ｈ）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。
【００４４】
続いて、第２除去工程が行われる（ステップＳ０９）。第２除去工程では、図４（ｉ）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の窒化物層１１３（円形部１１３ａ、帯状部１１３ｂ）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。
【００４５】
これにより、電極１３０、１４０を構成する第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。孔部Ｈ２、Ｈ３、Ｈ５は、第２構造層Ｌ５とベースウェハＢＷ上の配線とを接合させるために設けられており、孔部Ｈ２、Ｈ３、Ｈ５に第２構造層Ｌ５が形成されることにより、配線と電極１３０、１４０との電気的接続が確保される。
【００４６】
また、孔部Ｈ４に第２構造層Ｌ５が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（ｃ）等参照）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。
【００４７】
また、孔部Ｈ１〜Ｈ５の底部には窒化物層１１３が配置されるため、絶縁層１１２へのエッチャントの侵入が防止される。なお、窒化物層１１３は、ＨＦに対してほとんど溶解しないものの若干のエッチングレートで溶解する。本実施形態では、平面視で孔部Ｈ１〜Ｈ５が形成される領域だけではなく、この領域からはみ出すように周囲の領域にも窒化物層１１３が形成されるため、窒化物層１１３が溶解した場合のマージンが確保される。
【００４８】
続いて、第５積層工程が行われる（ステップＳ１０）。第５積層工程では、図４（ｊ）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。
【００４９】
続いて、第１平坦化工程が行われる（ステップＳ１１）。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以下に成膜される。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。
【００５０】
続いて、第３除去工程が行われる（ステップＳ１２）。第３除去工程では、図４（ｋ）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が除去される。また、第２構造層１３４、１４４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、リッドウェハＬＷの裏面ＬＷｂと接合される接合面１２２ａ、１３４ａ、１４４ａ、１５４ａが形成される。
【００５１】
続いて、第４除去工程が行われる（ステップＳ１３）。第４除去工程では、図４（ｌ）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。
【００５２】
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により被覆された状態となっており、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。
【００５３】
また、上記のエッチングによって除去される第１犠牲層Ｌ１の下層には窒化物層１１３が配置されるため、絶縁層１１２へのエッチャントの侵入が防止される。なお、上記のように、窒化物層１１３は、ＨＦに対して若干のエッチングレートで溶解する。これに対して、本実施形態では、平面視で空隙部１８１、１８２が形成される領域だけではなく、この領域からはみ出すように周囲の領域にも窒化物層１１３が形成されるため、窒化物層１１３が溶解した場合のマージンが確保される。
【００５４】
また、電極１３０、１４０を構成する第１犠牲層１３１、１４１及び第２犠牲層１３３、１４３についても、第１及び第２構造層１３４、１４４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。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Ｓ１３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。
【００５５】
続いて、接合工程が行われる（ステップＳ１４）。接合工程では、図４（ｍ）に示すように、接合面１２２ａ、１３４ａ、１４４ａ、１５４ａとリッドウェハＬＷの裏面ＬＷｂとが接合される。接合は、接合面１２２ａ等及び裏面ＬＷｂの表面を真空雰囲気下において両者を加圧しながら接合する。これにより、内部空間１７０は真空封止される。
【００５６】
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Ｓ１５）。
【００５７】
このように、ＭＥＭＳデバイス１００の製造方法によれば、第２除去工程において孔部Ｈ１〜Ｈ５が形成され、かつ、第４除去工程において空隙部１８１、１８２が形成される領域に選択的に窒化物層１１３を形成することにより、絶縁層１１２へのエッチャントの侵入を防止しつつ、窒素ガスの発生源の少ないＭＥＭＳデバイス１００を効率的に製造することができる。
【００５８】
＜第２実施形態＞  
次に、第２実施形態に係るＭＥＭＳデバイス２００について、図５（ａ）を用いて説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。ＭＥＭＳデバイス２００は、第１実施形態のＭＥＭＳデバイス１００と同様に、ＭＥＭＳ技術により形成された振動子である。ＭＥＭＳデバイス２００は、図５（ａ）に示すように、基板２１０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。そして、基板２１０には、基材１１１と、絶縁層１１２と、窒化物層２１３と、配線層２１４とが積層されている。
【００５９】
配線層２１４は、絶縁層２１２及び窒化物層２１３の表面を含む基板１１０の表面に設けられている。配線層２１４は、電極１３０、１４０と電気的に接続されており、この配線を介して外部から駆動電圧が電極１３０、１４０間に印加される。配線層２１４は、例えば多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）によって形成される。配線層２１４は、基板１１０の表面において平面視で複数の領域に配置される。各配線層２１４の領域間には、隙間２１５が設けられる。各配線層２１４は、隙間２１５によって絶縁されている。
【００６０】
本実施形態において、窒化物層２１３は、平面視で隙間２１５に重なる領域１１０ｂに配置される。この領域１１０ｂは、基板２１０のうち平面視で一部の領域である。窒化物層２１３及び配線層２１４は、素子部１２０や電極１３０、１４０、接合部１５０をエッチングによって形成する際のエッチングストッパとして用いられる。なお、窒化物層２１３が設けられる領域１１０ｂは、平面視で隙間２１５が形成される領域だけではなく、この領域からはみ出すように周囲の領域を含んでいる。
【００６１】
次に、第２実施形態のＭＥＭＳデバイス２００の製造方法について、図５（ｂ）及び図６を用いて説明する。本実施形態では、ベースウェハＢＷを形成する工程が第１実施形態とは異なるため、この点を中心に説明する。先ず、第１実施形態と同様に、ベースウェハＢＷ及びリッドウェハＬＷが用意され、ベースウェハＢＷに対して絶縁層形成工程（ステップＳ０１）及び窒化膜形成工程（ステップＳ０２）が行われる。
【００６２】
次に、パターニング工程が行われる（ステップＳ０３）。パターニング工程では、フォトリソグラフィ法及びエッチングによって窒化膜１１４（図３参照）がパターニングされ、窒化物層２１３が形成される。パターニング工程では、配線層２１４同士の隙間２１５に対応する領域だけでなく、隙間２１５からはみ出す領域についても窒化物層２１３が形成される。次に、配線層形成工程が行われる（ステップＳ０３Ａ）。配線層形成工程では、図６（ａ）に示すように、窒化物層２１３上を含む絶縁層１１２の表面に、多結晶シリコンによる配線層２１４が形成される。この場合、絶縁層１１２の表面の全面に成膜が行われた後、エッチングによってパターニングされる。これにより、ベースウェハＢＷが形成され、その後は第１実施形態と同様、第１積層工程以降の工程（ステップＳ０４〜ステップＳ１５）が行われる。
【００６３】
なお、第２除去工程（ステップＳ０９）では、図６（ｂ）に示すように、孔部Ｈ１〜Ｈ５が、第１犠牲層Ｌ１の一部の領域を貫通してベースウェハＢＷ上の配線層２１４に到達するように形成される。このため、孔部Ｈ１〜Ｈ５及びその周囲に窒化物層２１３を設けなくても、絶縁層１１２へのエッチャントの侵入が防止される。
【００６４】
また、第４除去工程（ステップＳ０９）では、図６（ｃ）に示すように、エッチングによって除去される第１犠牲層Ｌ１の下層の一部に配線層２１４が配置され、配線層２１４の隙間２１５に窒化物層２１３が配置されるため、この配線層２１４及び窒化物層２１３の双方をエッチングストッパとして、絶縁層１１２へのエッチャントの侵入が防止される。このように、配線層２１４をエッチングストッパとして用いることにより、窒化物層２１３の面積を小さくすることができる。
【００６５】
このように、第２実施形態に係るＭＥＭＳデバイス２００は、各配線層２１４の領域間に形成される隙間２１５に窒化物層２１３が配置されるため、第１実施形態の構成に比べて窒化物層２１３の面積を小さくすることができる。これにより、接合後に窒化物層２１３から内部空間１７０に放出される窒素ガスの発生を少なくすることができるため、内部空間１７０の真空度の低下を抑制できる。よって、例えば素子部１２０のＱ値が低下するのを防止でき、信頼性の高いＭＥＭＳデバイス２００を提供することができる。
【００６６】
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。
【００６７】
また、上記のＭＥＭＳデバイスは、基板上のうち素子部１２０、電極１３０、１４０に沿った領域に窒化物層が形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、平面視において基板の一部の領域に形成されるものであれば、上記の領域１１０ａ、１１０ｂとは異なる領域に形成されてもよい。例えば、図７に示すように、基板１１０Ａ上の領域１１０ｃに窒化物層１１３Ａが形成された構成であってもよい。この領域１１０ｃは、一例として基板１１０Ａの中央部に矩形状に形成された場合を例に挙げているが、領域１１０ｃの形状や数、位置、寸法などは、図７に示す態様に限定されるものではない。例えば、領域１１０ｃの形状については、円形、楕円形、多角形、あるいはこれらを組み合わせた形状の領域に形成されてもよい。また、例えば領域１１０ｃの数については、１つの領域のみならず、複数の領域１１０ｃが設定されてもよい。また、領域１１０ｃの位置や寸法についても、上記各実施形態の領域１１０ａ、１１０ｂや図７に示す構成と異なっていてもよい。
【００６８】
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。
【００６９】
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】
【００７０】
ＢＷ…ベースウェハ
ＬＷ…リッドウェハ
１００、１００Ａ、２００…ＭＥＭＳデバイス
１１０…基板
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ…領域（一部の領域）
１１３、１１３Ａ、２１３…窒化物層
１２０…素子部
１２１…可動部
１５０…接合部
１５１、Ｌ１…第１犠牲層（犠牲層）
１５２、Ｌ２…第１構造層（構造層）
１５３、Ｌ３…第２犠牲層（犠牲層）
１５４、Ｌ５…第２構造層（構造層）
１６０…蓋部
１７０…内部空間
２１４…配線層
２１５…隙間
【図１】
2016072732.tif 000003
【図２】
2016072732.tif 000004
【図３】
2016072732.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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