專利名稱：微型機(jī)電系統(tǒng)元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有例如加速度傳感器、角速度傳感器、振子、機(jī)械濾波器等功能的微型機(jī)電系統(tǒng)元件(MEMS ( Micro Electro Mechanical Systems)元件)及其制造技術(shù)，涉及^皮氣密密封并與外 部進(jìn)行電信號(hào)交換的MEMS元件及其制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
圖41表示以往的MEMS元件的密封技術(shù)和電極取出技術(shù)的一 例。在該技術(shù)中，在襯底上形成有MEMS結(jié)構(gòu)部501、梁502、電 極支承部503以及包圍MEMS結(jié)構(gòu)部501形成的外周壁504。在其 上下通過陽極接合來接合覆層505，通過噴砂等在由玻璃構(gòu)成的覆層 505上挖出貫通孔506后，形成導(dǎo)電膜507并進(jìn)行加工，由此能與外 部交換電信號(hào)。例如，在由日本特開平10-213441 (專利文獻(xiàn)l)的說明書所7> 開的公知技術(shù)中，在上側(cè)的覆層上形成貫通孔，使用填充在該貫通 孔中的導(dǎo)電糊(或金屬)將MEMS結(jié)構(gòu)部和外部的電路板的布線圖 案等電連接。例如，在由日本特開2000-186931 (專利文獻(xiàn)2)的說明書所公 開的公知技術(shù)中，在角速度沖全測(cè)部(MEMS結(jié)構(gòu)部)和覆層上形成 貫通孔后，在其上淀積導(dǎo)電膜，通過圖形化形成焊盤，與外部進(jìn)行 信號(hào)交換。例如，在由非專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)中，在SOI (Silicon On Insulator)晶片的活性層與MEMS元件一起混裝形成外圍電路，在 MEMS元件部和外圍電路之間形成隔離溝道而電絕緣。此外，夕卜圍 電^^部與MEMS元件部的信號(hào)交換，通過4黃跨在隔離溝道上方的空
中布線來進(jìn)行。[專利文獻(xiàn)l]日本特開平10-213441號(hào)公報(bào) [專利文獻(xiàn)2]曰本特開2000-186931號(hào)公報(bào)[非專利文獻(xiàn)1] " Embedded Interconnect and Electrical Isolation for High-Aspect-Ratio, SOI Inertial Instruments" ,Transducers'97, pp. 637-640發(fā)明內(nèi)容但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，在形成有MEMS結(jié)構(gòu)部501、和包 圍MEMS結(jié)構(gòu)部501形成的外周壁504的層的兩面接合了覆層505。 并且，在接合了覆層505后使用噴砂等挖出對(duì)應(yīng)于電極數(shù)量的貫通 孔506。然后，通過淀積或埋入導(dǎo)電膜或?qū)щ姾鹊膶?dǎo)體來形成電極， 做成將MEMS結(jié)構(gòu)部501和外部連接的結(jié)構(gòu)。因此，由于加工貫通孔506時(shí)的壓力的影響，易于在接合面上 產(chǎn)生微小縫隙，密封壓力等包圍MEMS結(jié)構(gòu)部501的環(huán)境隨時(shí)間變 化的可能性大。并且，由噴砂加工形成的貫通孔506，在加工開始的覆層505的 表面呈大直徑，在底面呈小直徑。因此，必須依照在表面形成的孔 徑來設(shè)定貫通孔506間的節(jié)距，這不利于小型化。尤其是在角速度傳感器、加速度傳感器、能同時(shí)測(cè)量角速度和 加速度等各種物理量的綜合傳感器等中，所需的電極數(shù)多，因而存 在由電極的大小限制了傳感器的小型化的問題。此外，由于多個(gè)電極支承部503在平面上彼此分離，所以為了 氣密密封，必需有包圍MEMS結(jié)構(gòu)部501、梁502和電極支承部503 的形狀的外周壁504，因此，不利于元件的小型化。并且，通過噴砂等在覆層505上加工貫通孔506時(shí)，有可能在 該覆層505和襯底的接合面上形成不連續(xù)的邊沿，使導(dǎo)電膜發(fā)生斷 線，從而存在生產(chǎn)率變差的問題。噴砂加工是用砂等小的磨料進(jìn)行的加工方法，由于產(chǎn)生灰塵等
問題而不能在無塵室中處理。因此，不能在無塵室中連續(xù)加工，有 可能降低生產(chǎn)率、降低工作效率等。此外，在非專利文獻(xiàn)l的內(nèi)容中，在SOI晶片的活性層上混裝形成MEMS元件部和外圍電路，其間由隔離溝道電分離，但沒有提 及晶片級(jí)的密封，在分割芯片時(shí)需要特別注意保護(hù)MEMS元件。因此，本發(fā)明正是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而完成的，其目的 在于，提供一種角速度傳感器、加速度傳感器、綜合傳感器等MEMS 元件的密封和電極取出方法。本發(fā)明的上述以及其它目的和新的特征將根據(jù)本說明書的記載 和附圖得以明確。如下所述，簡單說明本申請(qǐng)所公開的發(fā)明中有代表性的發(fā)明的 概要。本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于包括(a)半導(dǎo)體 襯底；(b)固定在上述半導(dǎo)體襯底上并包圍預(yù)定區(qū)域地形成的底座 支承部；(c)固定在上述半導(dǎo)體襯底上并形成于上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的 固定部；(d)連接上述固定部并形成于上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的梁；(e) 連接上述梁、且懸架在上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的空間中的可動(dòng)部；(f)在 上述底座支承部所包圍的上述預(yù)定區(qū)域的外側(cè)形成的端子部；(g ) 貫穿上述底座支承部地連接上述可動(dòng)部和上述端子部的布線部； (h)形成于上述底座支承部和上述布線部上并包圍上述預(yù)定區(qū)域地 形成的底座部；以及(i)形成于上述底座部上并覆蓋上述預(yù)定區(qū)域 的覆層，其中，在上述底座支承部和上述布線部之間、以及上述布 線部和上述底座部之間形成有絕緣膜。本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)元件的制造方法，其特征在于包括以下 步驟(a)準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底的步驟，上述半導(dǎo)體襯底包含支承襯底、 形成于上述支承襯底上的中間絕緣層、以及形成于上述中間絕緣層 上的導(dǎo)體層；(b)在上述導(dǎo)體層上形成到達(dá)上述中間絕緣層的孔的 步驟；(c)在上述孔內(nèi)埋入第一絕緣膜的步驟；(d)在上述導(dǎo)體 層上形成第一導(dǎo)體膜的步驟；(e)通過圖形化上述第一導(dǎo)體膜而在
預(yù)定區(qū)域的外側(cè)形成端子部的步驟；(f)在上述導(dǎo)體層上形成第二 絕緣膜的步驟；(g)在上述第二絕緣膜上形成第二導(dǎo)體膜的步驟； (h)通過圖形化上述第二絕緣膜和上述第二導(dǎo)體膜來形成將上述預(yù) 定區(qū)域和上述端子部開口的底座部的步驟；(i)通過圖形化在上述 預(yù)定區(qū)域和上述端子部露出的上述導(dǎo)體層，形成包圍上述預(yù)定區(qū)域 并隔著上述第二絕緣膜在上部形成有上述底座部的底座支承部，并 且，在上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)形成固定部，進(jìn)而，形成連接上述固定部并 形成于上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的梁、連接上述梁并形成于上述預(yù)定區(qū)域內(nèi) 的可動(dòng)部、以及連接上述可動(dòng)部和上述端子部的布線部，在貫穿上緣膜，在貫穿上述底座支承部的上述布線部和上述底座部之間形成 上述第二絕緣膜的步驟；(j)通過除去形成于上述梁和上述可動(dòng)部 的下層的上述中間絕緣膜來將上述可動(dòng)部懸架在上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的 空間中的步驟；以及(k)接合上述底座部和覆層來密封上述預(yù)定區(qū) 域的步驟。本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)元件的制造方法，其特征在于包括以下 步驟(a)準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底的步驟，上述半導(dǎo)體襯底包含支承襯底、 形成于上述支承襯底上的中間絕緣層、以及形成于上述中間絕緣層 上的導(dǎo)體層；(b)通過圖形化上述導(dǎo)體層來形成包圍預(yù)定區(qū)域的底 座支承部、形成在上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的固定部、連接上述固定部并形 成于上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的梁、連接上述梁并形成于上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的 可動(dòng)部、以及從上述預(yù)定區(qū)域貫穿上述底座支承部并延伸到外部的 布線部的步驟；(c)形成第三絕緣膜以將圖形化后的上述導(dǎo)體層埋 入，使得在貫穿上述底座支承部的上述布線部的周圍形成上述第三 絕緣膜的步驟；(d)在位于上述預(yù)定區(qū)域的外部的上述導(dǎo)體層上形 成端子部并連接上述端子部和上述布線部的步驟；(e)在隔著上述 第三絕緣膜的上述底座支承部上形成底座部的步驟；(f)通過除去 上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的上述第三絕緣膜、和形成于上述梁和上述可動(dòng)部 的下層的上述中間絕緣膜，將上述可動(dòng)部懸架在上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的空間中的步驟；以及(g)接合上述底座部和覆層來密封上述預(yù)定區(qū) 域的步驟。如下所述，簡單說明本申請(qǐng)所公開的發(fā)明中有代表性的發(fā)明取 得的效果。因?yàn)闃?gòu)成為在氣密密封的預(yù)定區(qū)域的外部形成外部連接用電 極，在外部連接用電極上使用具有開口部的覆層來密封預(yù)定區(qū)域， 所以，無需在接合后的覆層上進(jìn)行電極^取出用的開口加工。因此， 不會(huì)在接合面上產(chǎn)生微小縫隙，能夠提高氣密性。結(jié)果，能夠制造 壓力的變動(dòng)等隨時(shí)間變化小的高性能、高可靠度的MEMS元件。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的MEMS元件的結(jié)構(gòu)的俯一見圖。圖2是表示在圖1的A-A，線剖開的剖面的剖視圖。圖3是表示在圖1的B-B，線剖開的剖面的剖視圖。圖4是表示在圖1的C-C，線剖開的剖面的剖視圖。圖5是表示實(shí)施方式1的MEMS元件的制造工序的俯視圖。圖6是說明在圖5的D-D ，線剖開的剖面處的制造工序的剖視圖。圖7是接著圖6表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。圖8是接著圖7表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。圖9是表示實(shí)施方式1的MEMS元件的制造工序的俯視圖。圖10是說明在圖9的E-E，線剖開的剖面處的制造工序的剖視圖。圖ll是接著圖IO表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖12是接著圖ll表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖13是表示實(shí)施方式1的MEMS元件的制造工序的俯視圖。 圖14是說明在圖13的F-F，線剖開的剖面處的制造工序的剖視圖。圖15是接著圖14表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖16是表示實(shí)施方式1的MEMS元件的制造工序的俯視圖。 圖17是說明在圖16的G-G，線剖開的剖面處的制造工序的剖視圖。圖18是表示實(shí)施方式1的MEMS元件的制造工序的俯一見圖。圖19是表示實(shí)施方式2的MEMS元件的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖20是表示在圖19的yl-yl線剖開的剖面的剖視圖。圖21是表示在圖19的y2-y2線剖開的剖面的剖視圖。圖22是表示實(shí)施方式2的MEMS元件的制造工序的俯一見圖。圖23是說明在圖22的xl-xl線剖開的剖面處的制造工序的剖視圖。圖24是接著圖23表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖25是放大了圖24的一部分的剖視圖。圖26是說明在圖22的y2-y2線剖開的剖面處的制造工序的剖視圖。圖27是表示圖25所示的制造工序的其它制造工序例的剖視圖。 圖28是接著圖26表示MEMS元件的制造工序的剖浮見圖。 圖29是接著圖28表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖30是接著圖29表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖31是表示安裝實(shí)施方式2的MEMS元件的例子的剖視圖。 圖32是表示實(shí)施方式3的MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖33是接著圖32表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖34是接著圖33表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖35是接著圖34表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖36是接著圖35表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖37是接著圖36表示MEMS元件的制造工序的剖視圖。 圖38是表示實(shí)施方式4的MEMS元件的剖一見圖。 圖39是表示實(shí)施方式5的MEMS元件的結(jié)構(gòu)的俯^L圖。 圖40是表示
具體實(shí)施方式
在以下實(shí)施方式中，為方便起見在必要時(shí)分成多個(gè)部分或?qū)嵤?方式進(jìn)行說明，但除了特別明示的情況之外，這些部分或?qū)嵤┓绞?并不是彼此無關(guān)的，而是一個(gè)是另一個(gè)的部分或全部變形例、詳細(xì)、 補(bǔ)充說明等的關(guān)系。在以下的實(shí)施方式中，提及要素?cái)?shù)等(包含個(gè)數(shù)、數(shù)值、量、 范圍等)時(shí)，除了特別明示的情況和在原理上明顯被限定為特定數(shù) 的情況之外，并不限定為該特定數(shù)，也可以在特定數(shù)以上或以下。另外，在以下的實(shí)施方式中，其構(gòu)成要素(也包含要素步驟等)， 除了特別明示的情況和可以認(rèn)為在原理上明顯是必須的情況等之 外，顯然不一定是必須的。同樣，在以下的實(shí)施方式中，提及構(gòu)成要素等的形狀、位置關(guān) 系等時(shí)，除了特別明示的情況和可以認(rèn)為在原理上明顯不是那樣的 情況等之外，也包含實(shí)質(zhì)上近似或類似于其形狀等的情況。這一點(diǎn) 對(duì)上述數(shù)值和范圍也同樣。并且，在用于說明實(shí)施方式的所有圖中，原則上對(duì)同一部件標(biāo) 記同一符號(hào)，省略其重復(fù)的說明。為了易于看懂圖，有時(shí)對(duì)俯視圖 也標(biāo)有剖面線。(實(shí)施方式1 )參照

本實(shí)施方式1的微型機(jī)電系統(tǒng)元件(以下稱為MEMS元件)。在本實(shí)施方式l中，作為MEMS元件的一個(gè)例子， 以加速度傳感器為例進(jìn)行說明。圖1是俯視示出本實(shí)施方式1的加 速度傳感器的主要構(gòu)成要素的示意圖。圖2示出在圖1的A-A，線剖 開的剖面，圖3示出在圖1的B-B，線剖開的剖面。圖4示出在圖1 的C-C，線剖開的剖面。在圖1中，MEMS元件1A包圍元件形成區(qū)域(預(yù)定區(qū)域)DA 地形成有底座支承部10。在該底座支承部IO上形成有底座和通過與 該底座接合來覆蓋元件形成區(qū)域DA的覆層，但在圖1中省略了該 底座和覆層的圖示。該底座和覆層的結(jié)構(gòu)在圖2至圖4中示出，因
此用圖2至圖4來說明。在由底座支承部IO所圍的元件形成區(qū)域DA內(nèi)，形成有固定部 11。該固定部11被固定在下層的半導(dǎo)體襯底上。而且，在固定部ll 連接著可彈性形變的梁12。在該可彈性形變的梁12上，連接著可動(dòng) 部13。即，在由底座支承部10所圍的元件形成區(qū)域DA的中央部， 形成有作為加速度傳感器的質(zhì)量部的可動(dòng)部13,夾著該可動(dòng)部13 的兩側(cè)形成有固定部11。而且，夾著可動(dòng)部13形成的兩側(cè)的固定部 11分別經(jīng)由可彈性形變的梁12連接。該可動(dòng)部13懸架在元件形成 區(qū)域DA的空間，構(gòu)成為可位移的結(jié)構(gòu)。在元件形成區(qū)域DA內(nèi)，形成有用于4企測(cè)可動(dòng)部13的位移的枱r 測(cè)部14。檢測(cè)部14由呈梳齒狀配置電極的電容元件形成。具體而言， 其形成在元件形成區(qū)域DA內(nèi)，由固定在半導(dǎo)體襯底上的固定電極 14a和與可動(dòng)部13 —體化的可動(dòng)電才及14b構(gòu)成。包含可動(dòng)電極14b的可動(dòng)部13,經(jīng)由布線部15與形成于元件形 成區(qū)域DA外部的端子17電連接。端子17是外部連接用的電極。 即，端子17是為了將在元件形成區(qū)域DA內(nèi)產(chǎn)生的電信號(hào)輸出到外 部的集成電路而設(shè)置的。此時(shí)，梁12和固定部11被用作布線的一 部分。元件形成區(qū)域DA是密閉的，將形成于元件形成區(qū)域DA外部 的端子17與該密閉的元件形成區(qū)域DA內(nèi)的可動(dòng)部13連接，因此， 布線部15構(gòu)成為貫穿包圍元件形成區(qū)域DA設(shè)置的底座支承部10。 即，在底座支承部10之間，形成有將外部區(qū)域與元件形成區(qū)域DA 連接的布線部15,該布線部15從元件形成區(qū)域DA向外部區(qū)域延伸。在底座支承部IO之間形成有布線部15，但在該布線部15和底 座支承部IO之間形成有孔16，埋入該孔16地形成有絕緣膜18。由 該絕緣膜18防止布線部15和底座支承部10的電接觸。即，布線部 15和底座支承部IO例如由多晶硅膜形成，因此一旦接觸就會(huì)導(dǎo)致布 線部15和底座支承部IO導(dǎo)通。如圖1所示，在底座支承部10之間 形成有連接目標(biāo)不同的多個(gè)布線部15。因此，當(dāng)布線部15和底座支 承部10導(dǎo)通時(shí)，多個(gè)布線部15彼此間發(fā)生短^各。因此，在設(shè)置于 底座支承部IO和布線部15之間的孔16的內(nèi)部形成絕緣膜18，以避 免布線部15和底座支承部10的導(dǎo)通。此外，雖然在布線部15和底 座支承部IO之間形成有孔16,但如果存在由孔16造成的間隙，就 不能將元件形成區(qū)域DA氣密密封。因此，絕緣膜18具有使得布線 部15和底座支承部10不電連接的功能，并且具有埋入孔16而不形 成間隙的功能。接下來，圖2是表示在圖1的A-A，線剖開的剖面的剖視圖。在 圖2中，作為構(gòu)成本實(shí)施方式1的MEMS元件1A的半導(dǎo)體襯底， 例^口4吏用SOI (Silicon On Insulator) 一十底。即，SOI坤于底，在支厚義 襯底20a上形成有中間絕緣層21,在該中間絕緣層21上形成有導(dǎo)體 層(活性層)。支承襯底20a例如由硅(Si)形成，中間絕緣層21 例如由氧化硅(Si02)形成。此外，在中間絕緣層21上形成的導(dǎo)體 層例如由導(dǎo)電性硅形成。支承襯底20a和中間絕緣層21的總厚度例如為幾十pm至幾百 [im,導(dǎo)體層的厚度例如為幾|im至幾十(im。在本實(shí)施方式1中，使 用了 SOI襯底，但作為半導(dǎo)體襯底并不限于SOI襯底，可進(jìn)行各種 變更，也可以將例如使用了表面MEMS技術(shù)的導(dǎo)電性多晶硅或例如 鎳(Ni)等的鍍層金屬用作導(dǎo)體層。如圖2所示，在支承襯底20a上形成有中間絕緣層21，在該中 間絕緣層21上形成有導(dǎo)體層。加工該導(dǎo)體層而形成底座支承部10、 檢測(cè)部的固定電極14a以及可動(dòng)部13。即，將形成于中間絕^彖層21 上的同一導(dǎo)體層圖形化，形成底座支承部10、固定電極14a以及可 動(dòng)部13。雖然未在圖2中示出，但圖1所示的固定部11、梁12、可 動(dòng)電極14b以及布線部15也通過圖形化同一導(dǎo)體層而形成。由導(dǎo)體 層形成的底座支承部10、固定部11 (未在圖2中示出)、固定電極 14a以及布線部15 (未在圖2中示出)，隔著形成于下層的中間絕 緣層21固定在支承襯底20a上。而在可動(dòng)部13、可動(dòng)電極14b(未 在圖2中示出)以及梁12 (未在圖2中示出)的下層形成的中間絕 緣層21被除去，處于懸架在空間的狀態(tài)。因此，可動(dòng)部13等能夠
在平行于SOI襯底(支承襯底20a)的主面(元件形成面)的平面內(nèi)移動(dòng)。在底座支承部10上形成有絕緣膜22，在該絕緣膜22上形成有 底座23 。絕緣膜22例如由氧化硅膜形成，底座23例如由多晶硅膜 形成。在底座23上形成有覆層24，覆層24覆蓋MEMS元件1A的 元件形成區(qū)域DA。該覆層24例如由玻璃襯底形成，通過陽極4妻合 與由多晶硅膜形成的底座接合。接下來，圖3是表示在圖1的B-B，線剖開的剖面的剖視圖。如 圖3所示，在支承襯底20a上形成有中間絕緣層21,在該中間絕緣 層21上配置有通過圖形化導(dǎo)體層而形成的底座支承部10。在底座支 承部IO之間形成有布線部15，該布線部15貫穿底座支承部10。即， 如圖1所示，布線部15從由底座支^c部10所圍的元件形成區(qū)域DA 向位于元件形成區(qū)域DA外側(cè)的外部區(qū)域延伸，布線部15在向外部 區(qū)域延伸的中途與底座支承部IO交叉。該交叉區(qū)域的剖面由圖3示 出。在交叉的布線部15和底座支承部10之間設(shè)有到達(dá)中間絕緣層 21的孔16，防止布線部15和底座支承部10直接接觸。而且，在孔 16的內(nèi)部埋入了絕緣膜18。此外，在底座支承部10、布線部15以 及絕緣膜18上形成有絕緣膜22,在該絕緣膜22上形成有底座23。 在此，也可以認(rèn)為在底座支承部10、布線部15以及絕緣膜18上直 接形成底座23，但會(huì)產(chǎn)生以下所示的不妥。即，為了防止設(shè)于底座 支承部IO之間的多個(gè)布線部15彼此導(dǎo)通，在底座支承部IO和布線 部15之間形成有孔16,并在該孔16的內(nèi)部埋入了絕緣膜18。因此， 能夠避免多個(gè)布線部15經(jīng)由底座支承部10而彼此導(dǎo)通。但是，當(dāng) 在底座支承部10、布線部15以及絕緣膜18上直接形成底座23時(shí)， 多個(gè)布線部15將經(jīng)由該底座23連接。底座23由于要在與覆層24 之間進(jìn)行陽極接合而由導(dǎo)電性的多晶硅膜形成。因此，多個(gè)布線部 15將經(jīng)由底座23電連接。因此，在本實(shí)施方式l中，不在底座支承 部10、布線部15以及絕緣膜18上直接形成底座23,而是在形成絕緣膜22之后在該絕緣膜22上形成底座23。由此，能夠防止多個(gè)布 線部15經(jīng)由底座23電連接。這樣，采用了以下對(duì)策，即，在布線 部15和底座支承部IO的交叉區(qū)域，覆蓋布線部15的周圍地形成絕 緣膜，來抑制在多個(gè)布線部15之間發(fā)生短路。接下來，圖4是表示在圖1的C-C，線剖開的剖面的剖視圖。如 圖4所示，在支承襯底20a上形成有中間絕緣層21,在該中間絕緣 層21上形成有SOI襯底的導(dǎo)體層。該導(dǎo)體層被圖形化，形成了底座 支承部10、固定部ll、梁12、可動(dòng)部13以及布線部15。即，底座 支承部10、固定部11、梁12、可動(dòng)部13以及布線部15通過加工同 一導(dǎo)體層而來形成。而且，在底座支承部IO和固定部11的下層形 成有中間絕緣層21,隔著該中間絕緣層21固定在支承襯底20a上。 而在梁12和可動(dòng)部13的下層形成的中間絕緣層21被除去，梁12 和可動(dòng)部13懸架在元件形成區(qū)域DA的空間。接下來，在底座支承部10和布線部15上，隔著絕緣膜22形成 有底座23。該底座23和覆層24通過陽極接合而接合，使得由覆層 24覆蓋MEMS元件1A的元件形成區(qū)域DA。即，MEMS元件1A的 元件形成區(qū)域DA由陽極接合在底座23上的覆層24氣密密封。從 該被氣密密封的元件形成區(qū)域DA向外部區(qū)域延伸地形成有布線部 15,該布線部15連接在形成于未被氣密密封的外部區(qū)域的端子17 上。在本實(shí)施方式1中，不在被氣密密封的元件形成區(qū)域DA形成 端子17,而是在元件形成區(qū)域DA的外側(cè)的外部區(qū)域形成有端子17。 而且，由于將該端子17與元件形成區(qū)域DA內(nèi)的可動(dòng)部13電連接， 使得布線部15從被氣密密封的元件形成區(qū)域DA向外部區(qū)域延伸。 在形成于外部區(qū)域的端子17上沒有形成覆層24。即，以在端子17 的上部開口的方式在覆層24上形成有開口部，以能夠用金屬線等連 接端子17和外部的集成電路。本實(shí)施方式1的MEMS元件1A如上述那樣構(gòu)成，接下來說明 本發(fā)明的特征。首先，本發(fā)明的特征之一在于，如圖4所示，在被 氣密密封的元件形成區(qū)域DA的外側(cè)的外部區(qū)域設(shè)有外部連接用的
端子17。通過這樣地構(gòu)成，在安裝覆層24之后不必在覆層24上進(jìn) 行端子形成用的開孔加工。因此，能夠抑制在覆層24的接合面產(chǎn)生 微小縫隙，能夠提高氣密性。結(jié)果，能夠形成壓力的變動(dòng)等隨時(shí)間 變化小的高性能、高可靠度的MEMS元件1A。例如，在示出本發(fā)明人所研究的技術(shù)的圖41中，在襯底500上 形成有MEMS結(jié)構(gòu)部501、梁502、電極支承部503以及包圍MEMS 結(jié)構(gòu)部501形成的外周壁504。而且，在外周壁504上通過陽極接合 來接合覆層505,通過噴砂等在由玻璃構(gòu)成的覆層505上挖出貫通孔 506后，形成導(dǎo)電膜507并進(jìn)行加工，由此能與外部交換信號(hào)。但是，在該技術(shù)中，在形成有MEMS結(jié)構(gòu)部501、和包圍MEMS 結(jié)構(gòu)部501形成的外周壁504的層的兩面接合了覆層505。并且，在 接合了覆層505后使用噴砂等挖出對(duì)應(yīng)于電極數(shù)量的貫通孔506。然 后，通過淀積或埋入導(dǎo)電膜或?qū)щ姾鹊膶?dǎo)體來形成電極，做成連 4妄MEMS結(jié)構(gòu)部501和外部的結(jié)構(gòu)。因此，由于加工貫通孔506時(shí) 的壓力的影響，易于在接合面上產(chǎn)生微小縫隙，存在密封壓力等包 圍MEMS結(jié)構(gòu)部501的環(huán)境隨時(shí)間變化的問題。而在本實(shí)施方式1中，在被氣密密封的元件形成區(qū)域DA的外 側(cè)的外部區(qū)域設(shè)有外部連接用的端子17。因此，在安裝了覆層24 之后，不必在覆層24上進(jìn)行端子形成用的開孔加工。因此，能夠抑 制在覆層24的接合面產(chǎn)生微小縫隙，能夠提高氣密性。結(jié)果，能夠 形成壓力的變動(dòng)等隨時(shí)間變化小的高性能、高可靠度的MEM S元件 1A。這樣，本發(fā)明的特征之一在于，在被氣密密封的元件形成區(qū)域 DA的外側(cè)的外部區(qū)域形成端子17。當(dāng)采用該結(jié)構(gòu)時(shí)，必須形成將 形成于元件形成區(qū)域DA內(nèi)部的結(jié)構(gòu)體和形成于外部區(qū)域的端子17 電連接的布線部15。此時(shí)，因?yàn)榘鼑纬蓞^(qū)域DA地形成有底 座支承部10,所以在要用布線部15連接元件形成區(qū)域DA的內(nèi)部和 外部的情況下，將導(dǎo)致底座支承部IO和布線部15交叉。底座支承 部10和布線部15例如由同一導(dǎo)體層形成，因此當(dāng)使其直接交叉時(shí) 會(huì)發(fā)生短路。即，通常被取出到外部區(qū)域的布線部15有多個(gè)，因此， 當(dāng)以與底座支承部10直接接觸的狀態(tài)形成貫穿底座支承部10的多個(gè)布線部15時(shí)，多個(gè)布線部15導(dǎo)通。因此，本實(shí)施方式1的特征 之一在于，如圖3所示，在底座支承部10和布線部15之間i殳有孔 16,在該孔16的內(nèi)部埋入了絕緣膜18。由此，能夠在避免底座支承 部IO和布線部15的導(dǎo)通的同時(shí)4吏布線部15和底座支^c部10交叉。 即，能夠在確保底座支承部IO和布線部15之間的絕緣性的同時(shí)使 布線部15從元件形成區(qū)域DA的內(nèi)部向外部區(qū)域延伸。此外，即使 形成孔16,也在該孔16的內(nèi)部埋入絕緣膜18,因此并不是在底座 支承部10上僅挖有孔16的狀態(tài)。因此，能夠?qū)⒃纬蓞^(qū)域DA 完全氣密密封。即，通過在孔16中形成絕緣膜18,能夠在確保底座 支承部IO和布線部15之間的絕^^性的同時(shí)4吏布線部15乂人元件形成 區(qū)域DA的內(nèi)部向外部區(qū)域延伸，并且能夠充分進(jìn)行元件形成區(qū)域 DA的氣密密封。此外，如圖3所示，在底座支承部10、布線部15以及絕緣膜 18上形成底座23。底座23與在底座23上形成的覆層24陽極接合。 因此，底座23例如由多晶硅膜形成，覆層24例如由玻璃襯底形成。 這樣，由于底座23由導(dǎo)電膜形成，當(dāng)在布線部15上直接形成底座 23時(shí)，多個(gè)布線部15將經(jīng)由底座23電連接。因此，在底座支承部 10、布線部15以及絕緣膜18上，隔著絕緣膜22形成底座23。這一 點(diǎn)也是本發(fā)明的特征之一。由此，能夠防止多個(gè)布線部15之間的短 路。由此可知，特征之一在于，在底座支承部10和布線部15交叉 的區(qū)域，布線部15的上下左右(周邊)由絕緣膜覆蓋。接下來，本發(fā)明的特征之一還在于，如圖4所示，在形成于位 于元件形成區(qū)域D A外側(cè)的外部區(qū)域的端子17上沒有形成覆層2 4 。 即，覆層24延伸到端子17上，但以在端子17上開口的方式預(yù)先形 成有開口部。由此，不必在覆層24上進(jìn)行端子連接用的開孔加工， 能夠使MEMS元件1A的制造工序簡化。例如，在示出本發(fā)明人所研究的技術(shù)的圖41中，難以在電極支 承部503上形成具有開口部的覆層505。這是因?yàn)椋姌O支承部503 設(shè)置在被氣密密封的元件形成區(qū)域的內(nèi)部，覆層505必須氣密密封 元件形成區(qū)域。即，當(dāng)在覆層505上形成比電才及支^c部503大的開 口部時(shí)，不能將元件形成區(qū)域氣密密封。而在本實(shí)施例1中，在氣密密封的元件形成區(qū)域DA的外部設(shè) 有端子17。即，在不必氣密密封的外部區(qū)域形成有端子17。因此， 能夠構(gòu)成為在覆層24上設(shè)置開口部而在端子17上開口。這樣，在 本實(shí)施方式1中，不必通過噴砂形成外部連接用的端子17,因此能 夠謀求制造工序的生產(chǎn)率提高?；趪娚暗募庸な鞘褂蒙暗刃〉哪チ线M(jìn)行的加工方法，由于產(chǎn) 生灰塵等問題而不能在無塵室中處理。因此，不能在無塵室中連續(xù) 加工，有可能降低生產(chǎn)率、降低工作效率等。但是，在本實(shí)施方式1中，無需噴砂等開孔工序，因此，能夠 在無塵室中連續(xù)制造MEMS元件1A,能夠謀求制造工序的生產(chǎn)率的 提高和工作效率的提高。此外，在本實(shí)施方式1的MEMS元件1A中，如圖4所示，在 支承襯底20a上形成有中間絕緣層21,在該中間絕緣層21上形成有 導(dǎo)體層。而且，將該導(dǎo)體層圖形化而形成有布線部15,在位于元件 形成區(qū)域DA的外側(cè)的外部區(qū)域，在布線部15上形成有端子17。這 樣，在本實(shí)施方式l中，能夠在由導(dǎo)體層構(gòu)成的布線部15上，使用 例如鋁膜等導(dǎo)體膜形成端子17。因此，能夠借助于引線接合法等手 段與外部的集成電路或電路板的布線圖案連接。因此，與在通過噴 砂加工形成的貫通孔的側(cè)面淀積導(dǎo)體膜而形成電極(端子)的技術(shù) 相比，與現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件的制造工序的互換性高，能夠提高端子 17的連接可靠度。接下來，說明本實(shí)施方式1的MEMS元件1A的動(dòng)作。在圖1 中，當(dāng)在x方向施加加速度時(shí)，梁12發(fā)生彈性形變，可動(dòng)部13在x 方向移動(dòng)。由此，與可動(dòng)部13—體形成的4全測(cè)部14的可動(dòng)電極14b 也在x方向移動(dòng)(位移)。因此，檢測(cè)部14的可動(dòng)電極14b與固定 電極14a之間的距離(x方向)變化。因此，由可動(dòng)電極14b和固定 電極14a構(gòu)成的電容元件的靜電電容變化。能夠通過利用外部電路 等檢測(cè)該靜電電容的變化來測(cè)量加速度。可動(dòng)電極14b和固定電極 14a分別經(jīng)由布線部15連接在端子17上，因此，能夠通過將端子 17電連接在獨(dú)立于MEMS元件1A的電容測(cè)量用集成電^各上，來測(cè) 量可動(dòng)電極14b和固定電極14a之間的靜電電容變化。并且，能夠 在MEMS元件1A所在的支承襯底20a上形成電容測(cè)量用集成電路， 并使用端子17與之電連接。接下來，參照

本實(shí)施方式1的MEMS元件1A的制造 方法。首先，如圖5所示，使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)在SOI襯底的 導(dǎo)體層25上形成孔16。如圖3所示，在其后的工序中形成的底座支 承部IO和布線部15的交叉區(qū)域，為了使底座支承部IO和布線部15 電絕緣而形成該孔16。使用在圖5的D-D，線剖開的剖面(圖6至圖 8),說明形成孔16并在該孔16中埋入絕緣膜18的工序。如圖6所示，準(zhǔn)備在支承襯底20a上形成有中間絕緣層21并在 該中間絕緣層21上形成有導(dǎo)體層25的SOI襯底。然后，通過使用 光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)在導(dǎo)體層25上形成孔16,該孔16貫穿導(dǎo)體層 25,底面到達(dá)中間絕緣層21。由此，能夠使在其后的工序中對(duì)導(dǎo)體 層25進(jìn)行圖形化而形成的底座支承部IO和布線部15在交叉區(qū)域分 離。接下來，如圖7所示，在形成有孔16的導(dǎo)體層25上形成絕緣 膜18。絕緣膜18例如由氧化硅膜形成，可以利用例如CVD( Chemical Vapor Deposition )法形成。該絕緣膜l8,具有使在后述的工序中形 成的底座支承部10和布線部15電絕緣的功能，并且具有將元件形 成區(qū)域氣密密封的功能。通過利用CVD法形成該絕緣膜18，能夠形 成氣密性好的埋入膜。接下來，如圖8所示，通過使用例如化學(xué)機(jī)械研磨法(Chemical Mechanical Polishing )進(jìn)行研磨，來除去在導(dǎo)體層25上形成的不需 要的絕緣膜18。由此，能夠只在形成于導(dǎo)體層25的孔16的內(nèi)部埋2
入絕緣膜18。然后，在孔16內(nèi)埋入絕緣膜18之后，如圖9所示，在導(dǎo)體層 25上形成多個(gè)端子17。然后，在導(dǎo)體層25上形成絕緣膜22 (在圖 9中未圖示)，在該絕緣膜22上形成多晶硅膜27。然后，使用光刻 技術(shù)和蝕刻技術(shù)對(duì)多晶硅膜27進(jìn)行圖形化，形成開口部26a和開口 部26b。在開口部26a和開口部26b，除去多晶>眭膜27和絕纟彖膜22 (在圖9中未圖示)，露出導(dǎo)體層25。開口部26a與元件形成區(qū)域 對(duì)應(yīng)，開口部26b與端子形成區(qū)域(外部區(qū)域)對(duì)應(yīng)。在從開口部 26b露出的導(dǎo)體層25上形成有多個(gè)端子17。使用在圖9的E-E，線剖 開的剖視圖(圖IO至圖12)來說明圖9所說明的到此為止的工序。如圖IO所示，在導(dǎo)體層25上使用例如濺射法形成鋁膜之后， 通過使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)來將鋁膜圖形化。進(jìn)行圖形化，使得 在形成于元件形成區(qū)域的外側(cè)的外部區(qū)域形成多個(gè)端子17。即，在 外部區(qū)域形成由鋁膜構(gòu)成的多個(gè)端子17。接下來，如圖ll所示，在形成有端子17的導(dǎo)體層25的整個(gè)面 上形成絕緣膜22。絕緣膜22例如由氧化硅膜形成，可以使用例如 CVD法形成。接著，在絕緣膜22上形成多晶硅膜27。多晶硅膜27 可以使用例如CVD法形成。然后，如圖12所示，通過使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，將形成于 導(dǎo)體層25上的絕緣膜22和多晶硅膜27圖形化。進(jìn)行圖形化，使得 在元件形成區(qū)域開口形成開口部26a (在圖12中未圖示，參照?qǐng)D9) 和在端子形成區(qū)域(外部區(qū)域)開口形成開口部26b。在開口部26a 和開口部26b,除去絕緣膜22和多晶硅膜27,露出導(dǎo)體層25。在此， 在開口部26a和開口部26b以外的區(qū)域，絕緣膜22和多晶硅膜27 殘留下來，形成由多晶硅膜27構(gòu)成的底座23。即，在殘存多晶硅膜 27的區(qū)域形成底座23,在沒有殘存多晶石圭膜27的區(qū)域形成開口部 26a和開口部26b。這樣能夠形成如圖9所示的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式1中，構(gòu)成為在導(dǎo)體層25的外部區(qū)域上形成端子 17之后形成絕緣膜22。但是，并不限于此，例如，也可以在導(dǎo)體層
25上形成絕緣膜22之后，在外部區(qū)域形成開口部，在從該開口部露 出的導(dǎo)體層25上形成端子17。在這種情況下，通過在形成端子17 之后形成多晶硅膜27并圖形化來形成底座23,并且將形成有端子 17的外部區(qū)域開口。并且，在本實(shí)施方式l中，在絕緣膜22上形成 有多晶硅膜27,但也可以構(gòu)成為形成非晶硅膜而不形成多晶硅膜27。 接下來，如圖13所示，將導(dǎo)體層25圖形化而形成MEMS元件 的結(jié)構(gòu)體，其中，上述導(dǎo)體層25是從在元件形成區(qū)域開口的開口部 26a和在端子形成區(qū)域(外部區(qū)域)開口的開口部26b露出的導(dǎo)體層。 使用表示在圖13的F-F，線剖開的剖面的剖視圖(圖14、圖15)來 i兌明該工序。如圖14所示，通過使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，將從開口部26a 露出的導(dǎo)體層25圖形化。由此，形成底座支承部10、固定電極14a 以及可動(dòng)部13。雖然未在圖14中示出，但此時(shí)圖1所示的固定部 11、梁12、可動(dòng)電極14b以及布線部15也通過將導(dǎo)體層25圖形化 來形成。這樣能夠由同一導(dǎo)體層形成MEMS元件的結(jié)構(gòu)體。在本實(shí) 施方式l中，完全由同一導(dǎo)體層25形成MEMS元件的結(jié)構(gòu)體，因 此，能夠謀求比在各個(gè)層通過不同工序形成時(shí)簡化制造工序。接下來，如圖15所示，通過蝕刻來除去形成于可動(dòng)部13的下 層的中間絕緣層21,由此在空間懸架可動(dòng)部13。通過該工序能夠形 成可移動(dòng)的可動(dòng)部13。此外，雖然在圖15中未示出，^f旦如圖4所示， 在梁12的下層形成的中間絕緣膜21也被除去，梁12也在空間懸架。 不除去形成于其它結(jié)構(gòu)體的下層的中間絕緣層21。由此，能夠?qū)⒖?動(dòng)部13和梁12以外的結(jié)構(gòu)體隔著中間絕緣層21固定在支承襯底20a 上。接下來，如圖16所示，在MEMS結(jié)構(gòu)體上安裝具有預(yù)定的開口 部的覆層24。此時(shí)，進(jìn)行對(duì)位使得預(yù)定的開口部重疊在形成有多個(gè) 端子17的開口部26b上。即，多個(gè)端子17從形成于覆層24的預(yù)定 的開口部露出。由此，即使在形成覆層24之后也能夠在端子17上 開口，能夠使用金屬線等將端子17與外部的集成電路電連接。圖17
是在圖16的G-G，線剖開的剖視圖。如圖17所示，與在底座支承部 10上隔著絕緣膜22形成的底座23接合地形成有覆層24。該覆層24 覆蓋元件形成區(qū)域DA地形成，MEMS元件的形成有結(jié)構(gòu)體的元件 形成區(qū)域DA由覆層24氣密密封。而在位于外部區(qū)域的端子17上 形成有覆層24的開口部。形成有端子17的外部區(qū)域不同于元件形 成區(qū)域，是沒有被氣密密封的區(qū)域。形成于外部區(qū)域的端子17和形 成于元件形成區(qū)域DA內(nèi)部的結(jié)構(gòu)體，由從元件形成區(qū)域DA向外部 區(qū)域延伸的布線部15連接。在此，如圖16所示，在MEMS元件上形成有多個(gè)端子17,由 共同包含多個(gè)端子17地開口的覆層24密封。例如，在是端子17數(shù) 量眾多的角速度傳感器、能同時(shí)測(cè)量角速度和加速度等的綜合傳感 器等時(shí)，可以密集地形成端子17,在密集地形成的端子17上，由共 同包含多個(gè)端子17地開口的覆層24密封。由此，與按端子形成貫 通孔而取出布線的密封方法相比，能夠謀求MEMS元件的小型化。 并且，還能夠降低覆層的加工成本。即，在圖41所示那樣的結(jié)構(gòu)中，相當(dāng)于端子的電極支承部503 處于被氣密密封的空間內(nèi)，因此，難以在用于氣密密封的覆層505 上設(shè)置開口部以在多個(gè)電極支承部503上開口。因此，在圖41所示 那樣的結(jié)構(gòu)中，必須在覆層505上設(shè)置貫通孔506并按電極支承部 503形成取出布線。即，必須對(duì)多個(gè)電極支承部503中的每一個(gè)設(shè)置 貫通孔506,難以使多個(gè)電極支承部503的間隔縮短。尤其是由噴砂 加工形成的貫通孔506，在加工開始的覆層505的表面呈大直徑，在 底面呈小直徑。因此，必須依照在表面形成的孔徑來設(shè)定貫通孔506 間的節(jié)距，這不利于小型化。尤其是在角速度傳感器、加速度傳感 器、能同時(shí)測(cè)量角速度和加速度等各種物理量的綜合傳感器等中， 所需的電極數(shù)多，因而由電極的大小限制了傳感器的小型化。而在本實(shí)施方式1的覆層24中，匯集多個(gè)端子17進(jìn)行開口地 形成有開口部。即，在包含多個(gè)端子17的區(qū)域上一并開口地形成開 口部。這一點(diǎn)是本發(fā)明的特征之一。能夠這樣在覆層24中匯集多個(gè)
端子17進(jìn)行開口，是因?yàn)椴皇窃跉饷苊芊獾脑纬蓞^(qū)域DA內(nèi)形 成多個(gè)端子17，而是在位于元件形成區(qū)域DA的外側(cè)的未被密封的 外部區(qū)域形成多個(gè)端子17。即，因?yàn)閷⒍俗?7形成在外部區(qū)域，所 以即使在覆層24上形成在端子17上開口的開口部也不會(huì)給氣密密 封帶來任何影響。基于這樣的理由，能夠使用在端子17上具有開口 部的覆層24。尤其是在本實(shí)施方式1中，形成于覆層24上的開口部， 匯集多個(gè)端子17上的區(qū)域進(jìn)行開口。通過這樣地構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn) MEMS元件的小型化。即，在本實(shí)施方式l中，因?yàn)椴话炊俗有纬?貫通孔，所以不必考慮貫通孔的孔徑，能夠縮短多個(gè)端子17間的距 離。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)MEMS元件的小型化。并且，在本實(shí)施方式1 中，因?yàn)椴话炊俗?7形成開口部，所以還具有易于加工覆層24的 優(yōu)點(diǎn)。由此，能夠降低MEMS元件的制造成本。在本實(shí)施方式l中，覆層24例如由玻璃襯底形成。由此，能夠 將由多晶硅膜構(gòu)成的底座23和由玻璃襯底構(gòu)成的覆層24陽極接合。 結(jié)果，能進(jìn)行晶片級(jí)的密封。因?yàn)槟軌驅(qū)⒃摳矊?4和底座23陽極 接合，所以能夠?qū)蓜?dòng)部13、梁12、固定部11、；險(xiǎn)測(cè)部14以 及布線部15的一部分等的結(jié)構(gòu)體密封為氣密狀態(tài)。因此，能夠使收 容MEMS元件的結(jié)構(gòu)體的空間為真空或特定壓力的氣體氛圍。由此， 在可動(dòng)部13的移動(dòng)、用于對(duì)可動(dòng)部13測(cè)定位移量的可動(dòng)電才及14b 的移動(dòng)等中，能夠控制在收容MEMS元件的結(jié)構(gòu)體的空間內(nèi)存在的 氣體的流阻造成的阻力。在本實(shí)施方式l中，使用玻璃襯底作為覆層24，但也可以使用 硅襯底等其它材質(zhì)的襯底。此外，作為接合方法，示出了通過陽極 接合來接合覆層24和底座23的例子，但也可以采用利用等離子體 或離子的表面活化的常溫接合，或使用玻璃料、焊料等粘合劑來接 合覆層24和底座23。例如，通過使用硅襯底作為覆層24,能夠通過常溫接合來接合 覆層24和由多晶硅膜構(gòu)成的底座23。此時(shí)，因?yàn)楦矊?4和底座23 是相同的材料，所以能夠消除由密封材料之間的溫度膨脹系數(shù)的差
異造成的密封應(yīng)力，因此，能夠得到高性能的MEMS元件。接下來，如圖18所示，沿著分割線28分割與覆層24 (在圖18 中未示出)接合的半導(dǎo)體村底，由此將MEMS元件1A單片化。由 此能夠形成本實(shí)施方式1的MEMS元件1A。 4要照本實(shí)施方式1,通 過將MEMS元件的結(jié)構(gòu)體密封在密閉氣氛中，并且在被密封的元件 形成區(qū)域的外部設(shè)置與結(jié)構(gòu)體電連接的端子，能夠?qū)碜越Y(jié)構(gòu)體的 電信號(hào)取出到外部。按照該技術(shù)，不必在密封用的覆層上設(shè)置貫通 孔，并且能夠?qū)鼑Y(jié)構(gòu)體的底座和覆層的接合部取為較大的面積， 因此，具有氣密性不會(huì)隨時(shí)間變差的可靠度高的優(yōu)點(diǎn)。 (實(shí)施方式2)參照

本實(shí)施方式2的MEMS元件，在本實(shí)施方式2中， 作為MEMS元件的一個(gè)例子以角速度傳感器為例進(jìn)行說明。圖19 是俯視示出本實(shí)施方式2的角速度傳感器的主要構(gòu)成要素的立體圖。 圖20示出在圖19的yl-yl線剖開的剖面，圖21示出在圖19的y2-y2 線剖開的剖面。在圖19中，在由SOI襯底構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底20上，隔著絕緣 膜22形成有底座23,在由底座23所圍的元件形成區(qū)域DA形成有 開口部。在作為該元件形成區(qū)域DA的開口部形成有MEMS元件1B 的結(jié)構(gòu)體。例如，在元件形成區(qū)域DA的內(nèi)部形成有固定部11和連 接在該固定部11上的梁12,經(jīng)由該梁12形成有成為質(zhì)量體的可動(dòng) 部13。固定部11被固定在半導(dǎo)體襯底20上，而梁12和可動(dòng)部13 沒有被固定在半導(dǎo)體襯底20上，而是懸架在空間能夠進(jìn)行位移。在元件形成區(qū)域DA，形成有使可動(dòng)部13發(fā)生基準(zhǔn)振動(dòng)(激勵(lì) 振動(dòng))的驅(qū)動(dòng)部19。該驅(qū)動(dòng)部19由固定在半導(dǎo)體襯底20上的固定 電才及19a和與可動(dòng)部13—體形成的可動(dòng)電才及19b構(gòu)成。此外，在元 件形成區(qū)域DA，形成有一全測(cè)可動(dòng)部13的位移的4企測(cè)部14。該4全測(cè) 部14由固定在半導(dǎo)體襯底20上的固定電極14a和與可動(dòng)部13 —體 形成的可動(dòng)電極14b構(gòu)成。從這樣形成在元件形成區(qū)域DA的結(jié)構(gòu)體分別取出布線部15, 該布線部15從元件形成區(qū)域DA延伸到外側(cè)的外部區(qū)域，在外部區(qū) 域與端子17電連接。即，布線部15貫穿包圍元件形成區(qū)域DA的 底座23的下層，并延伸到外部區(qū)域。接著，為了密閉元件形成區(qū)域DA，例如形成有由玻璃襯底構(gòu)成 的覆層24。該覆層24覆蓋元件形成區(qū)域DA，在底座23上，與例 如由多晶硅膜構(gòu)成的底座23陽極接合。由此，能夠密閉元件形成區(qū) 域DA。另一方面，覆層24從元件形成區(qū)域DA延伸到外側(cè)的區(qū)域， 在形成有端子17的外部區(qū)域上開口 。即，在覆層24上形成有開口 部24a。此外，在覆層24上還形成有開口部24b。即，底座23包圍 元件形成區(qū)域DA地形成，并且從該元件形成區(qū)域DA延伸到外側(cè)地 形成。而且，在從元件形成區(qū)域DA延伸到外側(cè)地形成的底座23上 形成有陽極接合用電極23a。此時(shí)，覆層24延伸到陽極接合用電極 23a上地形成，在陽極接合用電極23a上的覆層24上形成有開口部 24b。即，底座23從覆層24的開口部24b露出，該露出的底座23 的區(qū)域作為陽極接合用電極23a發(fā)揮作用。這一點(diǎn)是本發(fā)明的特征 之一。通過這樣在覆層24上設(shè)置開口部24b使底座23露出，能夠 在安裝了覆層24之后向從該開口部24b露出的底座23(陽極接合用 電極23a)施加電壓，能夠容易地將底座23和覆層24陽極接合。圖20是表示在圖19的yl-yl線剖開的剖面的剖視圖。在圖20 中，由SOI襯底構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底20，由支承襯底20a、形成在支 承襯底20a上的中間絕緣層21、以及形成在中間絕緣層21上的導(dǎo)體 層25形成。在導(dǎo)體層25上形成有絕緣膜22,在該絕緣膜22上形成 有底座23。此外，在底座23上形成有覆層24。將導(dǎo)體層25圖形化，形成底座支承部10和布線部15。即，在 底座支承部IO之間形成有布線部15，該布線部15貫穿底座支承部 10。即，布線部15從由形成于底座支承部10上的底座23所圍的元 件形成區(qū)域DA延伸到位于元件形成區(qū)域DA的外側(cè)的外部區(qū)域，導(dǎo) 致在向外部區(qū)域延伸的中途，布線部15與形成于底座23的下層的 底座支承部10交叉。該交叉區(qū)域的剖面示于圖20中。
底座支承部IO之間，設(shè)有到達(dá)中間絕緣 層21的孔16,以防止布線部15和底座支^^部10直4妾^接觸。而且， 在孔16的內(nèi)部埋入了絕緣膜18。此外，在底座支承部10、布線部 15以及絕緣膜18上形成有絕緣膜22,在該絕緣膜22上形成有底座 23。這樣，在布線部15和底座支承部IO的交叉區(qū)域，覆蓋布線部 15的周圍地形成絕緣膜，防止在多個(gè)布線部15之間發(fā)生短路。圖21是表示在圖19的y2-y2線剖開的剖面的剖視圖。在圖21 中，在支承襯底20a上形成有中間絕緣層21,在該中間絕緣層21上 形成有SOI襯底的導(dǎo)體層25。將該導(dǎo)體層25圖形化，形成端子支承 部17a、布線部15、固定電才及19a以及可動(dòng)部13。底座支 K部10也 通過圖形化導(dǎo)體層25而形成，但在圖21中，雖未示出底座支承部 10,但示出了在設(shè)于底座支承部10的孔16中埋入的絕緣膜18。在 絕緣膜18 (包含底座支承部10)上形成有絕緣膜22,在該絕緣膜 22上形成有底座23。底座23與覆層24接合，由覆層24密封元件 形成區(qū)域DA。端子支承部17a形成在被密封的元件形成區(qū)域DA的 外側(cè)，在端子支承部17a上形成有端子17。本實(shí)施方式2的MEMS元件1B如上述那樣構(gòu)成，本實(shí)施方式2 的MEMS元件1B也具有與上述實(shí)施方式1的MEMS元件1A相同 的特征。因此，能夠取得與在上述實(shí)施方式1的MEMS元件1A所 說明的效果相同的效果。例如，在本實(shí)施方式2中，也在被氣密密封的元件形成區(qū)域DA 的外側(cè)的外部區(qū)域設(shè)有外部連接用的端子17。因此，不必在安裝了 覆層24之后在覆層24上進(jìn)行端子形成用的開孔加工。因此，能夠 抑制在覆層24的接合面產(chǎn)生微小縫隙，能夠提高氣密性。結(jié)果，能 夠形成壓力的變動(dòng)等隨時(shí)間變化小的高性能、高可靠度的MEMS元 件1B。并且，如圖20所示，通過形成孔16并在該孔16中形成絕緣膜 18,能夠在確保底座支承部10和布線部15之間的絕緣性的同時(shí)， 使布線部15從元件形成區(qū)域DA的內(nèi)部向外部區(qū)域延伸，并且能夠 充分地進(jìn)行元件形成區(qū)域DA的氣密密封。此外，如圖21所示，在位于元件形成區(qū)域DA外側(cè)的外部區(qū)域 形成的端子17上沒有形成覆層24,這一點(diǎn)是本發(fā)明的特征之一 。即， 覆層24延伸到端子17上，但以在端子17上開口的方式預(yù)先形成有 開口部。由此，不必在覆層24上進(jìn)行端子連接用的開孔加工，能夠 使MEMS元件1B的制造工序簡化。以上說明了主要的效果，但按照本實(shí)施方式2，還能夠取得與上 述實(shí)施方式1相同的其它效果。接下來，說明本實(shí)施方式2的MEMS元件1B的動(dòng)作。如圖19 所示，通過在驅(qū)動(dòng)部19的可動(dòng)電才及19b和固定電才及19a之間施加適 當(dāng)?shù)碾妷?，使可?dòng)部13始終在y方向進(jìn)行基準(zhǔn)振動(dòng)(激勵(lì)振動(dòng))。 在這種狀態(tài)下，當(dāng)在圖19的z軸周邊施加角速度時(shí)，梁12借助于 科里奧利力發(fā)生彈性形變，可動(dòng)部13在與可動(dòng)部13進(jìn)行基準(zhǔn)振動(dòng) 的y軸方向垂直的x軸方向位移。由此，檢測(cè)部14的可動(dòng)電極14b 與固定電極14a之間的距離變化。因此，由可動(dòng)電極14b和固定電 極14a構(gòu)成的電容元件的靜電電容變化。能夠通過利用外部電路等 檢測(cè)該靜電電容的變化來測(cè)量角速度。可動(dòng)電極14b和固定電極14a 分別經(jīng)由布線部15連接在端子17上，因此，通過將端子17電連接 在獨(dú)立于MEMS元件1B的電容測(cè)量用集成電路上，能夠測(cè)量可動(dòng) 電極14b和固定電極14a之間的靜電電容變化。并且，能夠在MEMS 元件1B所在的支承襯底20a上形成電容測(cè)量用集成電路，并使用端 子17與之電連接。接下來，參照

本實(shí)施方式2的MEMS元件1B的制造 方法。如圖22所示，通過使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)在SOI襯底的導(dǎo) 體層25上形成孔16。圖22的虛線所示的結(jié)構(gòu)，表示在后述的工序 中形成的結(jié)構(gòu)體。由圖示可知在該結(jié)構(gòu)體的哪個(gè)位置形成孔16。使 用在圖22的xl-xl線剖開的剖面圖(圖23、圖24),說明形成孔 16后在該孔16埋入絕緣膜18的工序。準(zhǔn)備如圖23所示在支承襯底20a上形成有中間絕緣層21并在
該中間絕緣層21上形成有導(dǎo)體層的SOI襯底。然后，通過使用光刻 技術(shù)和蝕刻技術(shù)，蝕刻導(dǎo)體層25形成到達(dá)中間絕緣層21的孔16。 接下來，如圖24所示，通過使用例如C VD法形成埋入孔16的絕緣 膜18和覆蓋導(dǎo)體層25的絕緣膜22。絕緣膜18和絕緣膜22例如可 由氧化硅膜形成。圖25是放大了圖24所示的孔16形成區(qū)域的剖視 圖。接下來，使用在圖22的y2-y2線剖開的剖面圖說明接著圖24 的工序。如圖26所示，在絕緣膜22上形成多晶硅膜后，通過使用 光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)來圖形化絕緣膜22和多晶硅膜。進(jìn)行圖形化， 使得僅在底座23的形成區(qū)域殘留絕緣膜22和多晶硅膜。由此，能 夠形成由多晶硅膜構(gòu)成的底座23。這里，底座23也可以由以下所示的工序形成。即，如與圖25 對(duì)應(yīng)的圖27所示，在孔16的表面和導(dǎo)體層25的表面使用熱氧化法 或CVD法形成薄的絕緣膜22。該絕緣膜22例如可由氧化硅膜和氮 化硅膜形成。然后，使用CVD法等成膜技術(shù)，用硅或多晶硅埋入孔 16的內(nèi)部地在絕緣膜22上形成多晶硅膜27。然后，將多晶硅膜27 的表面平坦化之后，使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)來形成底座23。這樣， 能夠用多晶硅膜27埋入孔16，并且在絕緣膜22上形成底座23。按 照該方法，如圖27所示，用多晶硅膜27埋入孔16地構(gòu)成，所以與 如圖25所示用絕緣膜18埋入孔16的情況相比，能夠提高埋入特性。 即，因?yàn)槎嗑Ч枘?7比氧化硅膜等的絕緣膜18的埋入特性好，所 以能夠充分地埋入孔16。通過使用該方法，能夠在用幾百nm左右 的薄氧化硅膜(絕緣膜22 )確保寬度幾M m至幾十n m的孔16的絕 緣性之后，用易于得到幾iam左右的厚度的多晶硅膜27埋入孔16, 并且淀積在孔16以外的絕緣膜22上。接下來，如圖28所示，在形成有底座23的導(dǎo)體層25上，例如 用'減射法形成鋁膜。然后，通過使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)來將鋁膜 圖形化。進(jìn)行圖形化，使得在形成MEMS元件1B的結(jié)構(gòu)體的元件 形成區(qū)域的外側(cè)的外部區(qū)域形成端子17。
接著，如圖29所示，通過使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)來將導(dǎo)體層 25圖形化。由此，在MEMS元件1B的元件形成區(qū)域形成布線部15、 固定電極19a、可動(dòng)部13,在元件形成區(qū)域外側(cè)的外部區(qū)域形成端 子支承部17a。雖然在圖29中未圖示，但圖19所示的固定部11、 梁12、驅(qū)動(dòng)部19 (可動(dòng)電極19b)以及4企測(cè)部14 (固定電極14a、 可動(dòng)電極14b)也通過將導(dǎo)體部25圖形化而形成。然后，通過除去 在可動(dòng)部13的下層形成的中間絕緣層21,使得可動(dòng)部13懸架在空 間而能夠移動(dòng)。雖然在圖29中未圖示，但在梁12、可動(dòng)電極19b 以及可動(dòng)電極14b的下層形成的中間絕緣層21也被除去，這些結(jié)構(gòu) 體也懸架在空間而能夠移動(dòng)。接下來，如圖30所示，將具有預(yù)定的開口部的覆層24和所加 工的SOI襯底接合。此時(shí)，在進(jìn)行對(duì)位使得形成于覆層24的預(yù)定開 口部配置在端子形成區(qū)域(外部區(qū)域)上的狀態(tài)下，將底座23和覆 層24陽極接合。即，覆層24例如由玻璃襯底形成。由此，能夠?qū)?元件形成區(qū)域DA氣密密封，并且能夠在位于元件形成區(qū)域DA外側(cè) 的外部區(qū)域開口以露出端子17。然后，通過分割單片化成各個(gè)MEMS元件1B。由此能夠形成本 實(shí)施方式2的MEMS元件1B。在本實(shí)施方式2中，使用玻璃襯底作 為覆層24,但也可以使用硅襯底等其它材質(zhì)的襯底。此外，作為接 合方法，不限于陽極接合，還可以使用利用適當(dāng)?shù)恼澈蟿?玻璃料、 焊料)的接合、或使用等離子體或離子的表面活化的常溫接合。圖31表示通過上述工序制造的MEMS元件1B的實(shí)施方式的一 個(gè)例子。在圖31中，在引線30上形成有信號(hào)處理用IC31，在該信 號(hào)處理用IC31上安裝有MEMS元件1B。而且，形成于MEMS元件 1B的端子17與形成于信號(hào)處理用IC31的端子31a由金屬線32電連 接。此外，信號(hào)處理用IC31上的端子31b由引線30和金屬線33電 連接。并且，在引線30上形成有端子30a。而且，引線30的主面、 即形成有信號(hào)處理用IC31和MEMS元件1B的面由樹脂34密封。 這樣，例如能夠得到安裝有角速度傳感器的半導(dǎo)體器件。
按照本實(shí)施方式2,通過將MEMS元件的結(jié)構(gòu)體密封在密閉氣 氛中，并且在被密封的元件形成區(qū)域的外部設(shè)置與結(jié)構(gòu)體電連接的 端子，能夠?qū)碜越Y(jié)構(gòu)體的電信號(hào)取出到外部。根據(jù)該技術(shù)，不必 在密封用的覆層上設(shè)置貫通孔，并且能夠?qū)鼑Y(jié)構(gòu)體的底座和覆 層的接合部取為較大的面積，因此，具有氣密性不會(huì)隨時(shí)間惡化的 可靠度高的優(yōu)點(diǎn)。 (實(shí)施方式3 )在本實(shí)施方式3中，與上述實(shí)施方式2相同，作為MEMS元件 1B的一個(gè)例子以角速度傳感器為例進(jìn)行說明。本實(shí)施方式3的角速 度傳感器的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方式2的角速度傳感器相同。不同點(diǎn)在 于MEMS元件1B的制造方法，在本實(shí)施方式3中，說明一并形成 上述實(shí)施方式2所說明的孔16和MEMS元件1B的結(jié)構(gòu)體(固定部 11、梁12、可動(dòng)部13、 一全測(cè)部14、布線部15以及驅(qū)動(dòng)部19)的例 子。參照附圖iJL明本實(shí)施方式3的MEMS元件1B的制造方法，在 說明中使用表示在圖22的y2-y2線剖開的剖面的剖視圖。首先，準(zhǔn)備如圖32所示在支承襯底20a上形成有中間絕緣層21 并在該中間絕緣層21上形成有導(dǎo)體層25的SOI襯底。然后，通過 使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)將導(dǎo)體層25圖形化，形成端子支承部17a、 布線部15、固定電才及19a以及可動(dòng)部13。形成布線部15，以Y更將可 動(dòng)部13和端子支承部17a等電連接。雖然在圖32中未圖示，但還 形成圖19所示的固定部11、梁12、 4企測(cè)部14以及驅(qū)動(dòng)部19。并且， 雖然在圖32中未圖示，但還形成底座支承部10。還形成在底座支承 部10之間形成的孔16。在圖32中，在端子支承部17a和布線部15 之間形成有空間，該空間包含孔16的內(nèi)部空間。接下來，如圖33所示，埋入包含孔16 (在圖33中未示出)的 內(nèi)部空間的形成于導(dǎo)體層25的所有的溝，覆蓋導(dǎo)體層25的表面地 形成絕緣膜35。該絕緣膜35例如可由氧化硅膜形成，例如可使用 CVD法形成。 接下來，如圖34所示，通過使用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)在絕緣膜 35上形成孔。使端子支承部17a露出地形成該孔。然后，在包含端 子支承部17a的絕緣膜35上形成例如鋁膜，通過將該鋁膜圖形化， 在端子支承部17a上形成端子17。該端子17形成在外部區(qū)域，為了 用金屬線等與形成在外部的信號(hào)處理IC和電路圖案電連接而設(shè)置。接下來，如圖35所示，在形成硅或多晶硅膜之后，通過使用光 刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)將多晶硅膜圖形化。通過該圖形化來形成底座23。 底座23在與玻璃襯底進(jìn)行面接合(陽極接合)時(shí)作為電極和接合面 使用。接下來，如圖36所示，通過蝕刻除去露出的絕緣膜35。此時(shí)， 在底座23下部形成的絕緣膜35殘存下來。在此，在底座23下部形 成有孔16 (在圖36中未示出)的內(nèi)部空間，圖36中示出了被埋入 到該內(nèi)部空間的絕緣膜35。然后，通過除去在可動(dòng)部13下層形成的 中間絕緣層21,使得可動(dòng)部13懸架在空間而能夠移動(dòng)。此外，雖然 在圖36中未示出，但在梁12、可動(dòng)電極19b以及可動(dòng)電極14b的下 層形成的中間絕緣層21也被除去，這些結(jié)構(gòu)體也懸架在空間而能夠 移動(dòng)。接下來，如圖37所示，將具有預(yù)定的開口部的覆層24和所加 工的SOI襯底接合。此時(shí)，在進(jìn)行對(duì)位使得形成于覆層24的預(yù)定開 口部配置在端子形成區(qū)域(外部區(qū)域)上的狀態(tài)下，將底座23和覆 層24陽極接合。即，覆層24例如由玻璃襯底形成。由此，能夠?qū)?元件形成區(qū)域D A氣密密封，并且能夠在位于元件形成區(qū)域D A外側(cè) 的外部區(qū)域開口以露出端子17。通過在真空中或氣體氛圍中進(jìn)行陽 極接合，能夠使元件形成區(qū)域DA處于真空狀態(tài)或處于特定的氣體 氛圍中。然后，通過分割單片化成各個(gè)MEMS元件1B。由此能夠形成本 實(shí)施方式3的MEMS元件1B。在本實(shí)施方式3中，〗吏用玻璃襯底作 為覆層24，但也可以使用硅襯底等其它材質(zhì)的襯底。此外，作為接 合方法，不限于陽極接合，還可以使用利用適當(dāng)?shù)恼澈蟿?玻璃料、
焊料等)的接合、或使用等離子體或離子的表面活化的常溫接合。按照本實(shí)施方式3, —并加工孔16、底座支承部10、固定部11、 梁12、可動(dòng)部13、 ^r測(cè)部14、布線部15、端子支承部17a、驅(qū)動(dòng)部 19等形成于導(dǎo)體層25的結(jié)構(gòu)體，因此，制造工序簡單。結(jié)果，能夠 減少制造MEMS元件1B所需的掩模張數(shù)，能夠提高生產(chǎn)效率。其 它結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方式2相同，因此能夠得到與上述實(shí)施方式2相 同的效果。(實(shí)施方式4)在上述實(shí)施方式2中，說明了通過陽極接合來接合SOI襯底和 覆層的例子，在本實(shí)施方式4中，說明使用玻璃料或粘合劑來接合 SOI襯底和覆層的例子。圖38是表示在本實(shí)施方式4的MEMS元件1B中使用玻璃料等 粘合劑36接合SOI襯底和覆層24的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在圖38中，本 實(shí)施方式4的MEMS元件1B具有與上述實(shí)施方式2的MEMS元件 1B大致相同的結(jié)構(gòu)，以下說明不同的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式4中，構(gòu)成為不在絕緣膜35 (包含底座支承部10 (未在圖38中示出))上形成底座，而是用粘合劑36來接合該絕 緣膜35和覆層24。在此，沒有設(shè)置底座是出于以下所示的理由。在 上述實(shí)施方式2中，通過陽極接合來接合SOI襯底和覆層。因此， 作為與由玻璃村底構(gòu)成的覆層接合的材料必須是多晶硅膜。因此， 形成由多晶硅膜構(gòu)成的底座，將底座和覆層陽極接合。即，底座是 陽極接合所必須的。而在本實(shí)施方式4中，不用陽極接合而是使用 粘合劑36來接合SOI襯底和覆層24。由此，不必設(shè)置由多晶硅膜構(gòu) 成的底座。按照本實(shí)施方式4，使用粘合劑36進(jìn)行密封，因此即使是不能結(jié)果，密封材料的選擇范圍變寬，能夠謀求生產(chǎn)效率提高。本實(shí)施方式4的其它結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方式2相同，因此能夠得 到與上述實(shí)施方式2相同的效果。(實(shí)施方式5 )在實(shí)施方式5中，^說明在構(gòu)成MEMS元件的可動(dòng)部的內(nèi)部等周 圍凈皮包圍的區(qū)域形成有斗全測(cè)部時(shí)，可/人形成于可動(dòng)部的內(nèi)部的才企測(cè) 部向外部電連接的MEMS元件的例子。圖39是表示本實(shí)施方式5的MEMS元件1C的結(jié)構(gòu)的俯視圖。 如圖39所示，在被氣密密封的元件形成區(qū)域DA的內(nèi)部形成有固定 部11,在該固定部11上連接有可彈性形變的梁12。而且，在該梁 12上形成有作為質(zhì)量部的、且可位移的可動(dòng)部13。在可動(dòng)部13的 內(nèi)部，形成有周圍被包圍的檢測(cè)部40。能夠由該檢測(cè)部40檢測(cè)可動(dòng) 部13的位移作為電容變化來檢測(cè)角速度。即，與可動(dòng)部13 —體形 成的可動(dòng)電極和形成于檢測(cè)部40的固定電極之間的距離根據(jù)可動(dòng)部 13的位移而變化，由此，由可動(dòng)電極和固定電極形成的電容元件的 靜電電容變化，將該靜電電容的變化(電壓變化等)作為電信號(hào)輸 出到連接在外部的信號(hào)處理用集成電路，由此能夠檢測(cè)角速度。在此，檢測(cè)部40的周圍被可動(dòng)部13包圍著，因此，不能將檢 測(cè)部40的電信號(hào)取出到外部。因此，在本實(shí)施方式5中，由跨過可 動(dòng)部13地配置的空中布線42，連接一全測(cè)部40和形成在可動(dòng)部13 外部的固定電極41。由此，能夠用空中布線42將被可動(dòng)部13包圍 周圍的檢測(cè)部40的電信號(hào)輸出到固定電極41，并且，能夠從該固定 電極41輸出到形成在元件形成區(qū)域DA外部的端子?？罩胁季€42 并非用于連接被氣密密封的元件形成區(qū)域DA的內(nèi)部和外部，而是 在被氣密密封的元件形成區(qū)域DA的內(nèi)部形成，因此在密封時(shí)沒有 問題。圖40是表示在圖39的x2-x2線剖開的剖面的剖視圖。如圖40 所示，在支承襯底20a上隔著中間絕緣層21形成有檢測(cè)部40。該檢 測(cè)部40由中間絕緣層21固定在支承襯底20a上，在該檢測(cè)部40的 外側(cè)形成有可動(dòng)部13。并且，在可動(dòng)部13的外側(cè)形成有固定電極 41。而且，在檢測(cè)部40和固定電極41之間跨過可動(dòng)部13地連接有 空中布線42,將檢測(cè)部40和固定電極41電連接。這樣，根據(jù)本實(shí)
施方式5,即使在檢測(cè)部40存在于由可動(dòng)部13包圍周圍的區(qū)域時(shí)， 也能夠通過跨過可動(dòng)部13地形成的空中布線42,從周圍被包圍的檢 測(cè)部40向外部取出電信號(hào)。發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，顯然在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可 進(jìn)行各種變更。[工業(yè)上的可利用性]本發(fā)明能夠廣泛地應(yīng)用于制造加速度傳感器、角速度傳感器、 綜合傳感器等MEMS元件的制造業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于包括(a)半導(dǎo)體襯底；(b)固定在上述半導(dǎo)體襯底上并包圍預(yù)定區(qū)域地形成的底座支承部；(c)固定在上述半導(dǎo)體襯底上并形成于上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的固定部；(d)連接于上述固定部并形成于上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的梁；(e)連接于上述梁、且懸架在上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的空間中的可動(dòng)部；(f)在上述底座支承部所包圍的上述預(yù)定區(qū)域的外側(cè)形成的端子部；(g)貫穿上述底座支承部地連接上述可動(dòng)部和上述端子部的布線部；(h)形成于上述底座支承部和上述布線部上并包圍上述預(yù)定區(qū)域地形成的底座部；以及(i)形成于上述底座部上并覆蓋上述預(yù)定區(qū)域的覆層，其中，在上述底座支承部和上述布線部之間、以及上述布線部和上述底座部之間形成有絕緣膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于 在上述底座支承部和上述底座部之間也形成有上述絕緣膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于 上述底座支承部、上述固定部、上述梁以及上述可動(dòng)部通過加工同一導(dǎo)體層形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于 上述半導(dǎo)體襯底包含支承襯底、形成于支承襯底上的中間絕緣層、以及形成于上述中間絕緣層上的導(dǎo)體層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于 上述導(dǎo)體層由多晶硅膜或金屬膜形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于 通過加工上述導(dǎo)體層，來形成上述底座支^c部、上述固定部、上述梁以及上述可動(dòng)部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于 上述覆層延伸到上述端子部上，在上述端子部上具有開口部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于 上述端子部存在多個(gè)，形成于上述覆層的上述開口部在包含多個(gè)上述端子部的區(qū)域上開口 。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于 上述覆層由玻璃襯底、半導(dǎo)體襯底或金屬襯底中的任意一種形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于 上述底座部包圍上述預(yù)定區(qū)域，并且，從上述預(yù)定區(qū)域向外側(cè)延伸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于接合用電極部，并且，上述覆層延伸到上述陽極接合用電極部上地 形成，在上述陽極接合用電極部上的上述覆層上形成有開口部。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件，其特征在于 上述預(yù)定區(qū)域被氣密密封。
13. —種微型機(jī)電系統(tǒng)元件的制造方法，其特征在于 包括以下步驟(a) 準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底的步驟，上述半導(dǎo)體襯底包含支承襯底、 形成于上述支承襯底上的中間絕緣層、以及形成于上述中間絕緣層 上的導(dǎo)體層；(b) 在上述導(dǎo)體層上形成到達(dá)上述中間絕緣層的孔的步驟；(c) 在上述孔內(nèi)埋入第一絕緣膜的步驟；(d) 在上述導(dǎo)體層上形成第一導(dǎo)體膜的步驟；(e) 通過圖形化上述第一導(dǎo)體膜而在預(yù)定區(qū)域的外側(cè)形成端子 部的步驟；(f) 在上述導(dǎo)體層上形成第二絕緣膜的步驟；(g) 在上述第二絕緣膜上形成第二導(dǎo)體膜的步驟；(h) 通過圖形化上述第二絕緣膜和上述第二導(dǎo)體膜來形成對(duì)上 述預(yù)定區(qū)域和上述端子部進(jìn)行開口的底座部的步驟；(i) 通過圖形化在上述預(yù)定區(qū)域和上述端子部露出的上述導(dǎo)體 層，形成包圍上述預(yù)定區(qū)域并隔著上述第二絕緣膜在上部形成有上 述底座部的底座支承部，并且，在上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)形成固定部，進(jìn) 而，形成連接于上述固定部并形成于上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的梁、連接于 上述梁并形成于上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的可動(dòng)部、以及連接上述可動(dòng)部和 上述端子部的布線部，使得在貫穿上述底座支承部的上述布線部和 上述底座支承部之間形成上述第一絕緣膜，在貫穿上述底座支承部 的上述布線部和上述底座部之間形成上述第二絕緣膜的步驟；(j)通過除去形成于上述梁和上述可動(dòng)部的下層的上述中間絕 緣膜來將上述可動(dòng)部懸架在上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的空間中的步驟；以及(k)接合上述底座部和覆層來密封上述預(yù)定區(qū)域的步驟。
14. 一種微型機(jī)電系統(tǒng)元件的制造方法，其特征在于 包括以下步驟(a)準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底的步驟，上述半導(dǎo)體襯底包含支承襯底、 形成于上述支承襯底上的中間絕緣層、以及形成于上述中間絕緣層 上的導(dǎo)體層；(b )通過圖形化上述導(dǎo)體層來形成包圍預(yù)定區(qū)域的底座支承部、 形成在上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的固定部、連接于上述固定部并形成于上述 預(yù)定區(qū)域內(nèi)的梁、連接于上述梁并形成于上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的可動(dòng)部、步驟；(c)埋入圖形化后的上述導(dǎo)體層地形成第三絕緣膜，使得在貫穿上述底座支承部的上述布線部的周圍形成上述第三絕緣膜的步驟；(d) 在位于上述預(yù)定區(qū)域的外部的上述導(dǎo)體層上形成端子部并 連接上述端子部和上述布線部的步驟；(e) 在隔著上述第三絕緣膜的上述底座支承部上形成底座部的步驟；(f) 通過除去上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的上述第三絕緣膜、和形成于上 述梁和上述可動(dòng)部的下層的上述中間絕緣膜，將上述可動(dòng)部懸架在 上述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的空間中的步驟；以及(g) 接合上述底座部和覆層來密封上述預(yù)定區(qū)域的步驟。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件的制造方法，其 特征在于上述覆層具有對(duì)形成于上述預(yù)定區(qū)域的外側(cè)的上述端子部上的 區(qū)域進(jìn)行開口的開口部。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件的制造方法，其 特征在于上述覆層的上述開口部將多個(gè)上述端子部集中進(jìn)行開口 。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件的制造方法，其 特征在于上述第二導(dǎo)體膜是多晶硅膜。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件的制造方法，其 特征在于上述覆層是玻璃襯底，通過陽極接合來接合由上述多晶硅膜構(gòu)成 的上述底座和上述覆層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件的制造方法，其 特征在于上述覆層是硅襯底，通過常溫接合來接合由上述多晶硅膜構(gòu)成的 上述底座和上述^隻層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的微型機(jī)電系統(tǒng)元件的制造方法，其 特征在于上述步驟(c)通過使用化學(xué)氣相生長法形成上述第一絕緣膜來 實(shí)施。
全文摘要
本發(fā)明提供角速度傳感器、加速度傳感器、綜合傳感器等的MEMS元件的密封和電極取出方法。在由底座支承部(10)所圍的元件形成區(qū)域(DA)內(nèi)形成有固定部(11)，在該固定部(11)上連接有梁(12)。而且，在梁(12)上連接有可動(dòng)部(13)。此外，在元件形成區(qū)域(DA)內(nèi)設(shè)有檢測(cè)可動(dòng)部(13)的位移的檢測(cè)部(14)。在可動(dòng)部(13)和檢測(cè)部(14)上連接有布線部(15)，該布線部(15)從被氣密密封的元件形成區(qū)域(DA)延伸到外側(cè)的外部區(qū)域。布線部(15)貫穿底座支承部(10)連接在端子(17)上。在布線部(15)和底座支承部(10)之間形成有孔(16)，在該孔(16)內(nèi)形成有絕緣膜(18)。由被埋入到該孔(16)的絕緣膜(18)使布線部(15)和底座支承部(10)絕緣。
文檔編號(hào)G01P9/04GK101130426SQ20071011258
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者福田宏, 鄭希元 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所