(57)【要約】【課題】工程時間の短縮により製造効率を向上し、空間部のコンパクト化を図るとともに、機能構造体や空間部の形状のばらつきを低減してデバイス特性の安定化を図る。【解決手段】本発明の機能デバイスの製造方法は、基板１１上において犠牲層１４Ａを介して機能構造体１５Ａを形成する機能構造形成工程と、犠牲層１４Ａを除去して機能構造体１５Ａを解放する第１リリース工程と、機能構造体１５Ａを犠牲層１４Ａとは異なる材料よりなる保護材１６で包摂して固定し、かつ、保護材１６を周囲より上方へ突出させて設ける保護材形成工程と、保護材１６の周囲に保護材１６とは異なる材料よりなる周囲構造Ｐを形成して保護材１６を包囲する周囲構造形成工程と、保護材１６を除去して空間部を形成する第２リリース工程とを具備する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に配置された機能構造体と、該機能構造体を収容する空間部とを具備する機能デバイスの製造方法であって、
前記基板上において犠牲層を介して前記機能構造体を形成する機能構造形成工程と、
前記犠牲層を除去して前記機能構造体を解放する第１リリース工程と、
前記機能構造体を前記犠牲層とは異なる材料よりなる保護材で包摂して固定し、かつ、該保護材を周囲より上方へ突出させて設ける保護材形成工程と、
前記保護材の周囲に前記保護材とは異なる材料よりなる周囲構造を形成して前記保護材を包囲する周囲構造形成工程と、
前記保護材を除去して前記空間部を形成する第２リリース工程と、
を具備することを特徴とする機能デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記周囲構造形成工程と前記第２リリース工程の間に前記保護材上に開孔を備えた被覆層を形成する工程と、
前記第２リリース工程の後に前記開孔を閉鎖する封止工程と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の機能デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記機能構造体が導電性シリコン層により構成され、前記周囲構造部が酸化シリコン膜と金属層の少なくとも一方で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の機能デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記機能構造形成工程では前記機能構造体と並行して前記基板の表層部若しくは前記基板上に少なくとも半導体素子の一部が形成され、前記周囲構造形成工程では前記周囲構造と並行して、或いは、前記周囲構造の一部として配線層が形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の機能デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記保護材がポリイミド樹脂を主体とする有機樹脂又は有機レジスト材料で構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の機能デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記第２リリース工程がドライプロセスで行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の機能デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記第１リリース工程では、フッ化アンモニウムが１０ｗｔ％以下の沸酸を主体とするエッチング剤が用いられることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の機能デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機能デバイスの製造方法に係り、特に、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）と呼ばれる微細パターニング技術を利用して形成された微小構造体を含む機能デバイスの製造に好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）は、半導体製造プロセス等で用いられる微細パターニング技術を利用した種々の電子部品として製造されているが、多くの場合、基板との間に間隔を有する機能構造体を備えたものとされる。この機能構造体としては、基板に対して片持ち状若しくは両持ち状に支持された梁状部、基板上に形成された支持部上に設けられ、当該支持部の周囲に張り出すように形成されることで基板との間に間隔を有する張出部などが挙げられる。このような梁状部や張出部等からなる構造部分は、通常、機能構造体であるＭＥＭＳ構造体において、基板に対して或る程度の自由度を持つ可動部分として構成される。
【０００３】
この場合、上記機能構造体の従来の形成方法では、例えば、最初に基板上に酸化シリコン等よりなる犠牲層を形成し、次に、当該犠牲層上にさらに上記機能構造体の少なくとも一部を構成する層を形成する。その後、緩衝フッ酸等のエッチング液により犠牲層を除去することで機能構造体と基板との間に間隙を形成するためのリリース工程を実施する。そして、当該リリース工程のエッチングが完了した後にエッチング液を完全に排除するために純水等で洗浄が行われる。
【０００４】
ところが、上記の洗浄後の乾燥段階では、上記機能構造体の一部が乾燥に伴う水位の低下に従って下方へ変形し、最終的に当該一部が基板上に貼り着いてしまうというスティッキングと呼ばれる現象が生ずる場合がある。この機能構造体のスティッキングについては従来から問題視されており、様々な対策が講じられてきた。
【０００５】
たとえば、リリース後に機能構造体に接する適宜の液体を凍結させ、その後、この凍結したものを昇華させる方法（以下の特許文献１参照）、リリース工程においてフッ酸ガスで犠牲層をドライエッチングする方法（以下の特許文献３参照）、機能構造体のリリース後にナフタレンやポリイミド樹脂をリリース工程でエッチングされた穴部に流し込み、これらを固化させて機能構造体の保護材とし、その後、当該保護材を昇華、ドライエッチングなどで除去する方法（以下の特許文献２乃至５参照）、リリース後の機能構造体に接する液体を凍結後昇華させて除去する方法において、当該液体の凍結時の容積変化をなくすために混合液を用いる方法（以下の特許文献６参照）などが提案されている。
【特許文献１】特表平３−５０２２６８号公報
【特許文献２】特開平７−２０９１０５号公報
【特許文献３】特開平８−１１６０７０号公報
【特許文献４】特開平９−１９０９９６号公報
【特許文献５】特開平９−２６０３３７号公報
【特許文献６】特開平１１−２９４９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の従来方法では、いずれも液体の凍結や有機物の固化の前に予め機能構造体をリリースさせておく必要があり、このリリース工程では従来と同様のエッチングを実施するため、エッチング時間が長くなることから、製造時間を短縮することが難しく、製造効率を高めることができないという問題点がある。特に、ＭＥＭＳ構造体と半導体回路とを組み合わせてなる機能デバイスの場合には、ＭＥＭＳ構造体の周囲に絶縁膜と配線層の積層構造が取り巻く構造を有するため、リリース工程では上記犠牲層とともにＭＥＭＳ構造体の上方に積層されている絶縁膜をもエッチング除去する必要があることから、極めて長いエッチング時間（たとえば１時間を越えるエッチング時間）が必要になるという問題点がある。
【０００７】
さらに、上記のような長いエッチング時間を要する場合には、ＭＥＭＳ構造体を収容する空間部を形成するリリース工程においてサイドエッチングが顕著となり、また、配線材料などのエッチングされるべきでない部分のエッチングも発生することから、上記空間部をコンパクトに構成することが難しくなるとともに、空間形状のばらつきも大きくなることで、デバイス特性に影響を与えるという問題点もある。特に、従来の一般的なリリース工程では緩衝フッ酸（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  ＨＦ）を用いることで配線層や機能構造体などのＭＥＭＳ構造体も或る程度エッチングされるため、ＭＥＭＳ構造体を取り巻く空間部の形状や構造体の形状のばらつきが大きくなり、デバイス特性により大きな影響を与える虞がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、工程時間の短縮により製造効率を向上できる機能デバイスの製造方法を提供することにある。また、他の課題は、空間部のコンパクト化を図ることができるとともに、機能構造体や空間部の形状のばらつきを低減してデバイス特性の安定化を図ることのできる機能デバイスの製造方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
斯かる実情に鑑み、本発明の機能デバイスの製造方法は、基板と、該基板上に配置された機能構造体と、該機能構造体を収容する空間部とを具備する機能デバイスの製造方法であって、前記基板上において犠牲層を介して前記機能構造体を形成する機能構造形成工程と、前記犠牲層を除去して前記機能構造体を解放する第１リリース工程と、前記機能構造体を前記犠牲層とは異なる材料よりなる保護材で包摂して固定し、かつ、該保護材を周囲より上方へ突出させて設ける保護材形成工程と、前記保護材の周囲に前記保護材とは異なる材料よりなる周囲構造を形成して前記保護材を包囲する周囲構造形成工程と、前記保護材を除去して前記空間部を形成する第２リリース工程と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、第１リリース工程で犠牲層を除去して機能構造体をリリースさせてから、機能構造体を保護材で包摂して固定するとともに、当該保護材を周囲より上方へ突出させて設けた上で、保護材の周囲に周囲構造を形成していることにより、機能構造体が配置される空間部の周囲に周囲構造を有する機能デバイスであっても、第１リリース工程で除去する部分を機能構造体を形成するのに必要最小限の部分、たとえば犠牲層のみとすることができるため、第１リリース工程の工程時間を短縮することができ、製造効率を向上させることができる。
【００１１】
また、リリース後の機能構造体を保護材で固定した状態で周囲構造を形成し、第２リリース工程において保護材を除去するようにしているので、第２リリース工程における保護材と周囲構造の素材を適宜に選定することにより当該第２リリース工程の工程時間を短縮することが可能である。さらに、保護材の形成範囲をそのまま空間部とすることが可能であって、しかも、保護材を前記犠牲層及び前記周囲構造とは異なる材料で構成することで、当該空間部をコンパクトに構成できるとともに当該空間部の形状のばらつきを低減できる。
【００１２】
本発明の一つの態様は、前記周囲構造形成工程と前記第２リリース工程の間に前記保護材上に開孔を備えた被覆層を形成する工程と、前記第２リリース工程の後に前記開孔を閉鎖する封止工程と、をさらに具備する。開孔を備えた被覆層を形成し、この開孔を通して第２リリース工程を実施し、その後、開孔を閉鎖することで、機能構造体を収容する空間部を封止できる。このように被覆部の開孔を通して第２リリース工程を実施する場合には、除去する素材如何によっては工程時間が長くなったり空間部の形状のばらつきが大きくなったりするが、本発明では犠牲層とは異なる材料よりなる保護材を除去すればよいので、機能構造形成工程とは独立して除去する素材を選定できるという利点がある。
【００１３】
本発明の他の態様では、前記保護材形成工程後に行われる工程温度の最大値が前記保護材形成工程前に行われる工程温度の最大値より低い。具体的には、たとえば、機能構造体が導電性シリコン層により構成され、周囲構造部が酸化シリコン膜と金属層の少なくとも一方で構成される。この場合には、保護材形成工程前の導電性シリコン層の形成工程では工程温度が高いが、保護材形成工程後の酸化シリコン膜や金属層の形成工程の工程温度は低いので、保護材の耐熱温度を高くする必要がないことから、材料選択の自由度が高まり、第２リリース工程での除去が容易な材料を選定することが可能になる。
【００１４】
本発明の別の態様においては、前記機能構造形成工程では前記機能構造体と並行して半導体素子の少なくとも一部が形成され、前記周囲構造形成工程では前記周囲構造と並行して、或いは、前記周囲構造の一部として配線層が形成される。これによれば、機能構造体と並行して半導体素子が形成され、周囲構造と並行して、或いはその一部として配線層が形成されるので、半導体回路を一体に作りこむことが可能になり、たとえば、ＭＥＭＳ構造体と半導体回路とが一体化された機能デバイスを構成できる。
【００１５】
本発明の或る態様においては、前記保護材がポリイミド樹脂を主体とする有機樹脂又は有機レジスト材料で構成される。この場合には、アッシング処理等によって保護材を容易に分解除去できるので、第２リリース工程を容易に実施でき、しかも、短時間で処理可能になる。有機レジスト材料としては、ポジ型の光感光性レジストを構成するものが特に挙げられる。なお、保護材が昇華性材料で構成され、第２リリース工程を昇華プロセスで実施してもよい。昇華性材料としては水（凍結乾燥）、ヨウ素などをも含むが、この場合には特に、ナフタレン、パラジクロルベンゼン、樟脳などの有機昇華性材料であることがさらに望ましい。
【００１６】
本発明の一態様では、前記第２リリース工程がドライプロセスで行われる。ドライプロセスは気相でのエッチング処理や昇華処理を意味し、取り扱いが容易になるとともに、ワークの汚染も低減できるという利点がある。
【００１７】
本発明の他の態様では、前記第１リリース工程では、フッ化アンモニウムが１０ｗｔ％以下の沸酸を主とするエッチング剤が用いられる。特に、フッ化アンモニウムが５ｗｔ％以下であることが好ましく、純粋なフッ化水素酸水溶液であることがさらに望ましい。このようにすると、エッチング後の機能構造体の表面が親水化しにくくなり、スティッキングが生じにくくなる。また、機能構造体や配線層のエッチングレートが低下し、形状のばらつきが低減されることにより、デバイス特性への影響が抑制される。
【００１８】
本発明の或る態様では、機能構造体によってＭＥＭＳ構造体が構成される。ＭＥＭＳ構造体としては、加速度センサ、ジャイロセンサなどの各種センサ、レゾネータ（共振子）その他の振動子、フィルタ、アクチュエータなどを構成するものが挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１乃至図７は本発明に係る機能デバイスの製造方法の実施形態を示す工程断面図である。本実施形態では半導体基板上にＭＥＭＳ素子、半導体素子及び配線パターンを形成してなるデバイス構造について説明するが、各所に示すように本発明は本実施形態に限られるものではない。
【００２０】
本実施形態では、まず、図１に示すように、半導体基板等からなる基板１１を用意する。基板１１としてはシリコン基板、化合物半導体基板等の半導体基板であることが最も好ましいが、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、ダイヤモンド基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いることができる。半導体基板を用いる場合には、基板１１に予め、或いは、適宜の工程途中において、所定の不純物領域を作りこんでおくことができる。本実施形態の製造方法では、基板１１の表層部に適宜の能動層１１Ｃ、及び、不純物領域１１Ｄ、１１Ｅを形成する。ここで、能動層１１Ｃは後述するＭＯＳトランジスタのチャネル領域となる。また、不純物領域の形成工程は、たとえば基板１１上に開口部を備えたマスクを形成してイオン注入や熱拡散法などにより不純物を導入する。ここで、不純物領域１１Ｄ、１１Ｅは後述するＭＯＳトランジスタＹのソース領域、ドレイン領域となる。
【００２１】
また、不純物領域１１Ｄ、１１Ｅは後述するゲート絶縁膜１４Ｂ及びゲート電極１５Ｂの積層構造を形成した後に、当該積層構造をマスクの一部としてセルフアライメントで形成してもよい。
【００２２】
次に、基板１１の所定領域に窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等よりなる下地層（素子分離層）１２を形成する。この工程はスパッタリング法やＣＶＤ法等により下地層１２を全面的に成膜した後にレジスト等の開口部を備えたマスクを形成してエッチング等によるパターニングを行うことで実施される。下地層１２としては後述する犠牲層とはパターニング選択性を有する素材で構成される。
【００２３】
そして、上記下地層１２上には導電性シリコン層（ドーピングされたシリコン層）などで構成される下部構造部１３Ａ、１３Ｂが形成される。この工程は、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などで成膜後パターニングすることで実施される。
【００２４】
次に、上記下部構造部１３Ａ上に酸化シリコン膜（例えば、ＰＳＧ（りんドープガラス））等よりなる犠牲層１４Ａを形成する。また、この犠牲層１４Ａと同時に同材料でゲート絶縁膜１４Ｂが形成される。犠牲層１４Ａとゲート絶縁膜１４Ｂとが要求される膜厚、膜質等が異なる場合には別工程で形成してもよい。この工程は、スパッタリング法、ＣＶＤ法等による成膜後パターニングを行うことで実施される。
【００２５】
その後、上記犠牲層１４Ａ上に導電性シリコン膜等により上部構造部（本発明の機能構造体の一部に相当する。）１５Ａを形成する（機能構造形成工程）。この上部構造部１５Ａもまた上記下部構造部１３Ａと同様にして形成され、また、上記ゲート絶縁膜１４Ｂ上のゲート電極１５Ｂと同時に同材料で形成される。この場合も、上部構造部１５Ａとゲート電極１５Ｂとを別工程で形成しても構わない。このとき、上部構造部１５Ａの周囲には当該上部構造部１５Ａより上層の構造が存在せず、特に上部構造部１５Ａと同層の構造も存在しない。
【００２６】
次に、図２に示すように、上記ゲート絶縁膜１４Ｂ及びゲート電極１５Ｂの積層部に酸化シリコン等でサイドウォール１５Ｓを形成し、当該サイドウォール１５Ｓをマスクの一部としてセルフアライメントで不純物領域１１Ｄ、１１Ｅの一部にさらに不純物を導入し、ＬＤＤ構造を形成する。これによってＭＯＳトランジスタＹが完成される。
【００２７】
そして、基板１１の表面上にエッチングマスクＭをポジ型レジスト等により形成し、当該エッチングマスクＭには上記上部構造部１５Ａの上方及びその周囲を含む範囲に開口部Ｍａを形成する。そして、フッ化水素酸（ＨＦ）等を主成分とするエッチング液で開口部Ｍａを通して犠牲層１４Ａを除去する（第１リリース工程）。この第１リリース工程は、上述のように、上部構造部１５Ａの周囲に上層の構造、具体的には同層以上の構造が存在しない状態で実施される。したがって、エッチング処理量に対するエッチング処理時の暴露面積の比が大きくなるため、犠牲層１４Ａの除去は極めて短時間に効率的に実施できる。エッチング後には上部構造部１５Ａを中心に純粋等で水洗し、乾燥させる。
【００２８】
ここで、犠牲層１４Ａが酸化シリコンで構成されている場合には、沸酸（ＨＦ）や緩衝沸酸（ＢＨＦ）等によるウエットエッチング、あるいは、沸酸系ガス（蒸気）等によるドライエッチング等によって行うことができる。しかし、エッチング液として純粋なフッ化水素酸（ＨＦ）の水溶液か、或いは、フッ化水素酸を主成分（４０−７０ｗｔ％程度）とし、フッ化アンモニウムの含有率が１０ｗｔ％以下、好ましくは５ｗｔ％以下である組成比を有する水溶液を用いる。これは、フッ化アンモニウムの含有率が１０ｗｔ％より大きくなる（緩衝フッ酸；ＢＨＦ）と、上部構造部１５Ａの表面が親水化し、水洗後の乾燥時に上部構造部１５Ａが下部構造部１３Ａに貼り付いてしまう、いわゆるスティッキングが発生しやすくなるからである。また、フッ化アンモニウムの含有率を低減することでエッチングレートが増大し、第１リリース工程の工程時間が短縮されるという利点もある。上記エッチング液には酢酸などの他の成分が含まれていてもよい。
【００２９】
上記第１リリース工程を実施することによって上部構造部１５Ａの下方には間隔が形成され、上部構造部１５Ａが比較的自由に動作することができるように構成される。そして、これによって下部構造部１３Ａ及び上部構造部１５ＡよりなるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ；微小電気機械システム）構造体Ｘが完成される。
【００３０】
なお、図示例ではＭＥＭＳ構造体Ｘを模式的に示したものであって実際の構造を正確に表現したものではない。ＭＥＭＳ構造体ｘとしては、櫛歯状、梁状、円盤状などの種々の平面パターンを備えた可動部を形成することができる。また、振動子として用いられるもの、アクチュエータとして用いられるもの、センサとして用いられるものなど、任意の機能を有する素子として構成されたものを形成することができる。
【００３１】
また、ＭＥＭＳ構造体Ｘの他に、ＭＥＭＳ以外の、水晶振動子、ＳＡＷ（表面弾性波）素子、加速度センサ、ジャイロスコープなどの各種の機能素子を構成するための機能構造体であってもよい。すなわち、本発明の機能構造体は、機能デバイスを構成するための、後述する空間部に配置されうる機能構造体を備えたものであれば如何なるものであっても構わない。
【００３２】
次に、図３に示すように、上記エッチングマスクＭを除去し、上部構造部１５Ａを包摂する保護材１６を形成する。保護材１６はポリイミド樹脂若しくはこれを主成分とする樹脂で構成され、当該樹脂は流動性を有する状態（たとえば前駆体（ポリアミド酸）等）で基板１１上に塗布され、その後、所定のパターニングで図示例のように上部構造部１５Ａを包摂し、基板１１上に上方に突出した状態に形成される。そして、当該保護材１６が固化（ポリイミドへの転化（熱硬化）等）されることで上部構造部１５Ａが固定される（保護材形成工程）。
【００３３】
なお、当該保護材１６は、上記ポリイミド樹脂に限らず、他の樹脂材料、たとえば、フォトレジスト材料（具体的には、ポジ型フォトレジストとしては、東京応化工業社製のＴＳＭＲ−８７００、ＴＳＭＲ−８９００、ＴＳＭＲ−３６５ｉＢ、ＴＳＭＲ−Ｖ９０などが挙げられる。）などで構成することもできる。この場合にはフォトレジスト材料の露光及び現像からなるパターニングによって保護材１６がそのまま形成できるという利点がある。
【００３４】
なお、保護材１６を構成する他の材料としては、ナフタレン、パラジクロルベンゼン、樟脳などの昇華性材料を用いることもできる。ただし、これらの昇華性材料を用いる場合には、後述する第２リリース工程では凍結乾燥、減圧、加熱等を施すことで保護材１６を昇華させることになる。
【００３５】
次に、図４に示すように、基板１１上に酸化シリコン膜等よりなる層間絶縁膜１７、アルミニウム等の導電体よりなる配線層１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、酸化シリコン膜等によりなる層間絶縁膜１９を順次に積層する。この工程は、スパッタリング法やＣＶＤ法などで各層の成膜後パターニングを行うことで実施できる。たとえば、層間絶縁膜１７の成膜後、パターニングして上記保護材１６の形成領域及びコンタクトホールを形成する。そして、配線層１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃを形成してコンタクトホールを通して下部構造部１３Ｂやソース・ドレイン領域１１Ｄ、１１Ｅに導電接続する。また、配線パターンは必要に応じて層間絶縁膜１７の表面上に適宜のパターンにて形成することができる。そして、上記構成の上にさらに層間絶縁膜１９を形成する。
【００３６】
その後、図５に示すように、層間絶縁膜１９をパターニングし、保護材１６の形成領域に開口を設けるとともに適宜のコンタクトホールを形成する。そして、その上から第１被覆層２１Ａ、配線層２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄをアルミニウム等の導電体により形成する。この工程はスパッタリング法やＣＶＤ法による成膜後パターニングを行うことで実施される。第１被覆層２１Ａは露出した保護材１６上に形成され、保護材１６を完全に覆い、かつ、その周囲の層間絶縁膜１９上に広がるように構成される。また、第１被覆層２１Ａには上記パターニングと同時に開孔２１ａが形成される。配線層２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄはそれぞれ下層の配線層とコンタクトホールを通して導電接続される（以上、周囲構造形成工程）。
【００３７】
ここで、第１被覆層２１Ａは、他の配線層と同様に複数層の積層構造で構成される場合がある。たとえば、第１層（最下層）が厚み１−１０００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ程度のＴｉ又はＴｉＮ、第２層（中間層）が厚み１０−１００００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍ程度のＡｌ−Ｃｕ合金層、第３層（最上層）が厚み１−１０００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ程度のＴｉＮで構成される。この場合、空洞部Ｃの直上に配置されるべき第１層を除去しておくことで、リリース工程を容易に行うことが可能になる。
【００３８】
上記のようにして保護材１６の周囲に周囲構造が形成されると、図６に示すように、表面上には保護膜２２が窒化シリコン等により形成される。この保護膜２２には、上記第１被覆層２１Ａ及び配線層２１Ｂを露出させる開口部２２ａ、２２ｂ、２２ｃが形成される。
【００３９】
次に、上記第１被覆層２１Ａの開孔２１ａを通してアッシング処理によりポリイミド樹脂や有機レジスト材料よりなる保護材１６を分解し、除去することで、空間部Ｃを形成する（第２リリース工程）。このアッシング処理は、減圧したチャンバーの内部においてオゾンガス、酸素ガス等の反応ガスを導入し、これを保護材１６と反応させて分解する。当該分解によって生じたＣＯ２、Ｈ２Ｏなどはチャンバーから排気される。上記のように第２リリース工程をドライプロセスによって行うことで、取り扱いの容易化、空間部Ｃの汚染防止などを図ることができる。この工程ではプラズマアッシング装置、光励起アッシング装置などを用いることができる。
【００４０】
上記のようにして空間部Ｃが形成されると、上部構造部１５Ａは保護材１６による拘束から解放されるので、ＭＥＭＳ構造体Ｘとして機能しうる状態になる。その後、図７に示すように、外部より第２被覆層２３Ａを形成することで、開孔２１ａが閉鎖され、空間部Ｃは密閉される。本実施形態では、第２被覆層２３Ａの形成を減圧されたチャンバー内にて行うことで、空間部Ｃが減圧状態で封止される（減圧封止工程）。
【００４１】
ただし、ＭＥＭＳ構造体Ｘとしては、空間部Ｃを減圧封止する必要のあるものばかりでなく、単に空間部Ｃを確保するだけでよいもの、空間部Ｃを閉鎖するだけでよいものなどがあるので、必要に応じて適宜に構成すればよい。たとえば、空間部Ｃを確保するだけでよい場合には第１被覆層２１Ａ及び第２被覆層２３Ａを共に形成しなくてもよい。
【００４２】
なお、この工程では、第２被覆層２３Ａとともに、保護膜２２上に形成される電極パッドなどの導電体２３Ｂ、２３Ｃを必要に応じて形成することも可能である。第２被覆層２３Ａの形成方法及び材質は特に限定されず、合成樹脂材料などを塗布する方法を用いることもできるが、上記のように空間部Ｃの減圧封止を必要とする場合には気相成長法で減圧と成膜を同時に行うことが好ましい。このように気相成長法で形成する第２被覆層９の材料としては、例えば、酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁体（ＣＶＤ法）、或いは、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉ等の金属その他の導電性材料（スパッタリング法）などが挙げられる。
【００４３】
次に、上記の製造方法のうち保護材形成工程についてより詳細に説明する。図８は当該保護材形成工程の説明図である。保護材１６の形成においては、保護材１６を上部構造部１５Ａを包摂するように形成するとともに、保護材１６が上方に突出するように構成する。このとき、保護材１６の高さＨ（図示例では基板１１の表面を基準として示す。）は特に限定されない。ただし、図示例のように、当該高さＨが周囲構造形成工程で形成される周囲構造（上記の層間絶縁膜１７、配線層１８Ａ、層間絶縁膜１９）の平均高さｈ（上記と同様に基板１１の表面を基準として示す。）とほぼ同様又はそれ以上となるように設定することが好ましい。これは、周囲構造Ｐから保護材１６の頂部を露出させることが容易になるからである。この場合の周囲構造形成工程で形成される周囲構造Ｐとは、保護材形成工程後で第２リリース工程前に形成される周囲構造を言い、本実施形態では、層間絶縁膜１７、１９、配線層１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ，２１Ｂ，２１Ｃ、２１Ｄで構成される。
【００４４】
また、上記実施形態や図８では保護材１６をほぼ垂直な側面及び平坦な上面を有する形状で示しているが、実際には図９に示すように或る程度の傾斜した側面を有する形状としたり、或いは、図９に２点鎖線で示すように上部が丸みを帯びた形状としてもよい。
【００４５】
次に、上記実施形態の作用効果を以下に示す比較例と対比することで説明する。ここで、図１０乃至図１３は比較例１の製造方法及び構造を示す縦断面図、図１４は比較例２の構造を示す縦断面図、図１５は比較例３の構造を示す縦断面図である。
【００４６】
比較例１では、図１１に示すように、基板１上に酸化シリコン等よりなる犠牲層２、導電性シリコン等よりなるＭＥＭＳ構造体３Ｘ及びガードリング３Ｙ、酸化シリコン等よりなる層間絶縁膜４、アルミニウム等の導電体よりなる配線層５（ガードリング５Ｙ）、層間絶縁膜６、導体層７を順次に形成しておく。
【００４７】
その後、導体層７をパターニングして図１２に示すように開孔７ａを備えた第１被覆層７Ｙ（及び図示しない配線層７）を形成する。そして、この状態で図１３に示すように保護膜８を形成し、その開口部内に配置される開孔７ａを通してリリース工程を実施する。すなわち、ＭＥＭＳ構造体３Ｘを取り巻く犠牲層２、層間絶縁膜４、６をエッチング除去し、図１３に示すように空間部Ｓを形成する。その後、開孔７ａを第２被覆層９により閉鎖する。ＭＥＭＳ構造体３Ｘが減圧封止を必要とするものであれば、第２被覆層９を減圧されたチャンバー内での成膜により形成する点は実施形態と同様である。
【００４８】
なお、上記リリース工程時において保護膜８とは異なるエッチングマスクを形成した状態でエッチングを実施し、その後、保護膜８を形成し、しかる後に第２被覆層９を形成してもよい。
【００４９】
この比較例１では、配線層等と同時に形成された金属製の包囲壁５Ｙが形成され、これが第１被覆層７Ｙと一体化されているので、リリース工程時のサイドエッチングを低減できる。また、第１被覆層７Ｙの開孔７ａは、第２被覆部９の素材がＭＥＭＳ構造体３Ｘの上部構造部に付着しないように、その上部構造部の平面的な配置領域を避けた位置に形成されている。これらの各点は上記実施形態にも適用することが可能である。
【００５０】
図１４は上記と異なる比較例２を示すもので、この比較例２は上記第２被覆層９を保護膜８で構成した例である。この場合には、保護膜８を形成することで第１被覆層７の開孔７ａを閉鎖しているので、工程数を減らすことができる。この点も上記実施形態に適用することが可能である。
【００５１】
図１５はさらに別の比較例３を示すもので、配線層５（ガードリング５Ｙ）とともに開孔５ａを備えた第１下被覆層５Ｚを形成し、その上に開孔７ａを備えた第１上被覆層７を形成して、第１被覆層を２層構造としている。ここで、開孔５ａと７ａは平面的に重なり合わないように構成される。このようにすると、開孔を上部構造部の平面的な配置領域を避けた位置に形成しなくても、第２被覆層９の材料の一部が上部構造部に付着する虞をなくすことができる。このような構成も上記実施形態に適用できる。
【００５２】
上記の各比較例では、いずれもリリース工程において周囲構造である層間絶縁膜４，６を形成してからこれらを犠牲層２とともに除去するようにしているので、エッチング時間が極めて長くなり、１時間を越える場合もある。しかしながら、実施形態では、周囲構造Ｐを形成する前に第１リリース工程を実施し、その後、保護材１６で上部構造部１５Ａを固定してから周囲構造Ｐを形成しているので、第１リリース工程を極めて短時間で実施することができる。実施形態では第２リリース工程が必要となり、工程数が増加するが、第２リリース工程において除去する保護材１６は犠牲層１４Ａとは異なって精度や工程温度に関する制約が少ないことから除去しやすい材料で構成できるため、トータルとして製造時間を短縮することができる。
【００５３】
また、実施形態では、保護材形成工程前の、第１リリース工程以前の機能構造形成工程及びその前後工程では、基板１１へのイオン注入、不純物拡散、導電性シリコン膜の形成等が必要とされるので、７００℃から１０００℃以上といった高温プロセスが必要となる。しかし、保護材形成工程後においては、層間絶縁膜や配線層の形成及び第２リリース工程などでは、高々４００℃から６００℃といった低温プロセスで足りる。したがって、保護材１６がそれほど高い耐熱性を持たなくてもよいため、保護材１６を酸化シリコンや配線層の素材との選択性の高い有機材料、たとえばポリイミド樹脂やレジスト材料などで構成することができ、その結果、第２リリース工程の工程時間の短縮を図ることができるとともに、上部構造部１５Ａや空間部Ｃの形状のばらつきを抑制してデバイス特性への影響を低減できるという利点がある。
【００５４】
さらに、実施形態では、第１リリース工程で緩衝フッ酸（ＢＨＦ）ではなく純粋のフッ酸（ＨＦ）若しくはフッ化アンモニウムが１０ｗｔ％以下、好ましくは５ｗｔ％以下のフッ酸を主とするエッチング液を用いることにより、上部構造部１５Ａの表面の親水化を抑制し、スティッキングを防止できるとともに、上部構造部１５Ａや配線層のエッチングを回避できるという利点がある。
【００５５】
尚、本発明の機能デバイスの製造方法は、上述の図示例にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。たとえば、上記実施形態ではＭＥＭＳ構造体を半導体回路とともに製造する例について説明したが、本発明はこのような場合に限らず、機能構造体を空間部内に配置した構成を有する種々の機能デバイスに適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施形態の工程断面図。
【図２】実施形態の工程断面図。
【図３】実施形態の工程断面図。
【図４】実施形態の工程断面図。
【図５】実施形態の工程断面図。
【図６】実施形態の工程断面図。
【図７】実施形態の工程断面図。
【図８】実施形態の保護材形成工程の工程説明図。
【図９】実施形態の保護材の異なる形状を示す断面図。
【図１０】比較例１の工程断面図。
【図１１】比較例１の工程断面図。
【図１２】比較例１の工程断面図。
【図１３】比較例１の工程断面図。
【図１４】比較例２の工程断面図。
【図１５】比較例３の工程断面図。
【符号の説明】
【００５７】
１１…基板、１２…下地層、１３Ａ…下部構造部、１４Ａ…犠牲層、１５Ａ…上部構造部（機能構造体）、１６…保護材、１７、１９…層間絶縁膜、１８Ａ…配線層、２１Ａ…第１被覆層、２１ａ…開孔、２２…保護膜、２３…第２被覆層、Ｘ…ＭＥＭＳ構造体（機能構造体）、Ｙ…ＭＯＳトランジスタ
【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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