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JP2008137139A - Micro-electromechanical device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2008137139A
JP2008137139A JP2006328140A JP2006328140A JP2008137139A JP 2008137139 A JP2008137139 A JP 2008137139A JP 2006328140 A JP2006328140 A JP 2006328140A JP 2006328140 A JP2006328140 A JP 2006328140A JP 2008137139 A JP2008137139 A JP 2008137139A
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forming film
cavity
frame member
mems
layer
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Withdrawn
Application number
JP2006328140A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Oguro
達也 大黒
Tamio Ikehashi
民雄 池橋
Takamasa Usui
孝公 臼井
Hiromi Hayashi
裕美 林
Kazumichi Tsumura
一道 津村
Isato Nasu
勇人 那須
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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Abstract

【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
A microelectromechanical device having excellent reliability and a method for manufacturing the same are provided.
A microelectromechanical structure 3 formed on a substrate 2, a frame member 4 formed on the substrate 2 so as to surround the microelectromechanical structure 3, and the frame member 4 are covered. A cavity forming film 6 that forms a cavity 5 between the micro electro mechanical structure 3 and a seal layer that is laminated on the cavity forming film 6 and seals the micro electro mechanical structure 3 in the cavity 5. And a stop layer 7.
[Selection] Figure 1

Description

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。   The present invention relates to a microelectromechanical device in which a microelectromechanical structure (MEMS element) such as a micromechanical relay, an acceleration sensor, a pressure sensor, and an actuator is sealed, and a method for manufacturing the same.

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。   2. Description of the Related Art In recent years, attention has been focused on MEMS (Micro Electro Mechanical System) elements manufactured by using a semiconductor manufacturing process such as LSI and other ultra-fine processing processes. The MEMS element is hermetically sealed in order to protect the element from the influence of the outside world as in a normal semiconductor device. However, since the MEMS element must hold the element in a hollow state due to its operating characteristics, it is necessary to apply a sealing structure that can hold the hollow state. As such a sealing structure, a metal cap type package that has been conventionally applied is known. However, since an increase in the size of the package is inevitable, it is possible to meet the recent demand for downsizing. Can not.

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。   In response to such a problem, a sacrificial layer covering the MEMS element is formed, a cavity forming film having a through hole leading to the sacrificial layer is laminated on the sacrificial layer, and then the sacrificial layer is selectively removed from the through hole. And the structure which laminated | stacked the sealing layer so that the through-hole of a cavity formation film was plugged up, and sealed the MEMS element was proposed (for example, refer patent document 1). In this way, the MEMS element is sealed with the cavity necessary for its operating characteristics held around by the sealing material composed of the cavity forming film and the sealing layer.

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。
特開2005−123561号公報
However, in the conventional sealing structure, for example, when these are packaged with a mold resin in order to protect the wiring layer on the substrate from the external environment, the strength of the sealing material against the mold pressure is not sufficient, Breaking the base, cracking, etc. And when a sealing material contacts a MEMS element, it will become a factor which degrades an element characteristic.
JP-A-2005-123561

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。   An object of the present invention is to provide a microelectromechanical device excellent in reliability and a method for manufacturing the same.

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。   A microelectromechanical device according to an aspect of the present invention includes a microelectromechanical structure formed on a substrate, a frame member formed on the substrate so as to surround the microelectromechanical structure, A cavity-forming film that covers a frame member and forms a cavity between the micro-electromechanical structure and a seal that is laminated on the cavity-forming film and seals the micro-electromechanical structure in the cavity And a layer.

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。   In addition, a method for manufacturing a microelectromechanical device according to one embodiment of the present invention includes a step of forming a microelectromechanical structure on a substrate, a sacrificial member that covers the microelectromechanical structure, and the substrate surface. Forming a frame member surrounding the sacrificial member, a cavity forming film covering the sacrificial member and the frame member so that at least one of the frame member and the cavity forming film has a through hole, and the sacrificial member through the through hole And a step of laminating a sealing layer on the cavity forming film after removing the sacrificial member.

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。   With the above configuration, it is possible to provide a microelectromechanical device having excellent reliability and a method for manufacturing the same.

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。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, although embodiment of this invention is described below based on drawing, those drawings are provided for illustration and this invention is not limited to those drawings.

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。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a microelectromechanical device (hereinafter referred to as a MEMS device) according to a first embodiment of the present invention.

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。   As shown in FIG. 1, the MEMS device 1 according to the first embodiment includes a MEMS element 3 formed on a substrate 2, a frame member 4 formed on the substrate 2 so as to surround the MEMS element 3, and A cavity forming film 6 that covers the frame member 4 and forms a cavity 5 with the MEMS element 3 and a sealing layer 7 laminated on the cavity forming film 6 are provided. Further, a wiring layer 8 such as a signal line, a power supply line, and a ground line for operating the MEMS element 3 is formed on the substrate 2. As the substrate 2, for example, an insulating substrate such as glass or synthetic resin or a semiconductor substrate such as silicon can be used. When a semiconductor substrate is used, the wiring layer 8 is disposed on the substrate 2 via an insulating layer (not shown). It is formed.

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。   As the MEMS element 3, a cantilever relay configured by a cantilever 3 a and a cantilever support portion 3 b can be applied. The cantilever 3a is composed of a metal thin film or the like. The cantilever support 3b is made of, for example, silicon nitride, aluminum oxide, titanium oxide, or an insulating resin, and is obtained by processing into a predetermined shape by a photolithography method, a dry etching method, or the like. For example, an electrostatic microswitch, electrostatic microrelay, micromechanical relay, acceleration sensor, pressure sensor, or actuator can be applied to the MEMS element 3.

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。   The frame member 4 is formed on the substrate 2 so as to surround the MEMS element 3. The shape of the frame member 4 includes, for example, a quadrangle, a circle, an ellipse, and the like as an outer shape when viewed in plan, and may be any other shape, but from the viewpoint of work efficiency and impact resistance, a quadrangle ( B-shaped) is preferable. The material constituting the frame member 4 may be any material as long as it can easily form a desired frame shape and is difficult to peel off when a sacrificial layer described later is etched away in the manufacturing process of the MEMS device 1. The frame member 4 is made of, for example, SiN (silicon nitride), polysilicon (poly-Si), or the like, and can be formed using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or the like.

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。   The cavity forming film 6 is formed so as to form a cavity 5 necessary for operating characteristics of the MEMS element 3 on the inner side thereof and cover the frame member 4. As the shape of the cavity forming film 6, for example, a frustum shape obtained by excising the top of a cone such as a cone, a hexagonal pyramid, a quadrangular pyramid, or a hemispherical (dome) shape can be given. In this embodiment, the shape is a square frustum shape, and has a through hole 9 in the flat portion (center portion). The cavity forming film 6 is made of, for example, SiN or the like, and is formed by sputtering, CVD, vapor deposition, or the like.

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。   The sealing layer 7 is stacked on the cavity forming film 6. In the present embodiment, it is formed so as to block the through hole 9 provided in the flat portion of the cavity forming film 6. The shape of the sealing layer 7 is the same shape as that of the cavity forming film 6, and in this embodiment is a square frustum shape. The sealing layer 7 can be formed by the same material and forming method as the cavity forming film 6.

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。   The wiring layer 8 is formed on the substrate 2, is electrically connected to the MEMS element 3, and exchanges electric signals and the like with the outside. For the wiring layer 8, for example, a metal thin film made of Au, Cr, Rt, Ti, Ni, Al, Cu, or the like, an alloy thin film thereof, a conductor thin film in which these layers are laminated, or the like can be applied. In this case, a metal thin film or the like is formed by a sputtering method, a metal vapor deposition method, or the like, and then patterned by photolithography or the like. The form of the wiring layer 8 is not particularly limited, and can be appropriately selected according to required specifications such as a coplanar line, a microstrip line, a grounded coplanar line, or a simple thin film signal line.

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。   The MEMS device 1 of the present embodiment described above is manufactured as follows, for example. 2A to 2C and FIGS. 3D to 3F are process diagrams schematically showing a method for manufacturing the MEMS device 1 shown in FIG.

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SiO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。 First, as shown in FIG. 2A, a metal thin film made of Al or the like is formed on a substrate 2 by a sputtering method or the like, and then patterned by a photolithography method or the like to form a wiring layer 8. A sacrificial layer 10 made of, for example, SiO 2 is formed so as to cover a part of the wiring layer 8, and the MEMS element 3 including the cantilever 3a and the cantilever support portion 3b is formed. Next, a rectangular frame member 4 made of SiN or the like is patterned by a CVD method, then a photolithography method or the like so as to surround the sacrificial layer 10 on which the MEMS element 3 is formed.

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(SiO)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。 Next, as shown in FIG. 2B, a sacrificial layer 11 made of the same material (SiO 2 ) as the sacrificial layer 10 is laminated on the sacrificial layer 10 so as to cover the square-shaped frame member 4. Then, an organic insulating film such as a resist 12 is formed on the sacrificial layer 11 by coating or the like. The resist 12 is used as a mask material in the subsequent taper etching, and is also used for forming the cavity forming film 6 as a sacrificial member together with the sacrificial layers 10 and 11. Subsequently, using the resist 12 as a mask material, the sacrificial layer 11 is processed into a square frustum shape by taper etching under the condition that taper etching is performed. The taper etching is performed by dry etching such as reactive ion etching (RIE). In this taper etching, the taper angle can be adjusted to a desired angle by controlling the gas conditions of the etching gas. In the taper etching, as the etching progresses, the resist 12 retreats and the thickness of the resist 12 decreases, but at least the upper surface of the sacrificial layer 11 is covered with the resist 12 after the etching is completed. The thickness of the resist 12 to be formed first is preferably determined.

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。   Thereafter, as shown in FIG. 2C, the cavity forming film 6 made of SiN or the like is used by sputtering, CVD, or the like so as to cover the frame member 4, the sacrificial layer 11 that has been processed in shape, and the resist 12 as a whole. To form a film.

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。   As shown in FIG. 3D, a part of the cavity forming film 6, here, a part of the upper surface is removed by using a photolithography method, a dry etching method or the like, and the sacrificial layers 10 and 11 and the resist 12 are removed. A through hole 9 is formed in the cavity forming film 6. The through-hole 9 is provided so as to avoid a portion directly above the MEMS element 3 so that the formation of the through-hole 9 and subsequent etching or the like do not adversely affect the characteristics of the MEMS element 3.

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SiO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SiO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。 Next, the resist 12 is removed by ashing from the through-hole 9 provided in the cavity forming film 6, and then an etchant such as buffer hydrofluoric acid that can selectively dissolve and remove the sacrificial layers 10 and 11 made of SiO 2 is removed. Then, the sacrificial layers 10 and 11 are removed, and a cavity 5 is formed around the MEMS element 3 as shown in FIG. The resist 12 can also be removed by a wet etching method. When the sacrificial layers 10 and 11 are made of SiO 2 , an RIE method, a dry etching method using hydrofluoric acid vapor, or the like can be used in addition to the wet etching method. Thereafter, as shown in FIG. 3F, a sealing layer 7 made of SiN or the like is laminated on the cavity forming film 6 by using a sputtering method, a CVD method or the like, and the through holes 9 of the cavity forming film 6 are formed. The MEMS element 3 is sealed by closing.

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。   As described above, according to the present embodiment, the rectangular frame member 4 is formed so as to surround the MEMS element 3, and the sealing composed of the cavity forming film 6 and the sealing layer 7 is formed so as to cover the frame member 4. By forming the stoppers, even when these are packaged with a mold resin, they are resistant to impacts and stresses, and cracks and the like are unlikely to occur at the base of the sealing material. For this reason, it is possible to provide the MEMS device 1 with high sealing reliability capable of reliably sealing the MEMS element 3 in the cavity 5.

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。   Further, the sacrificial layer 11 can be easily processed into a frustum shape by taper etching by the RIE method.

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、SiO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。 The sacrificial layers 10 and 11 may be made of a synthetic resin such as a polyimide resin. In this case, as the cavity forming film 6, the sacrificial layer 11 is not easily damaged by the film forming process of the cavity forming film 6, and from the viewpoint of the selectivity of etching between the sacrificial layer 11 and the cavity forming film 6, 2 etc. can also be applied. The sacrificial layers 10 and 11 made of polyimide resin can be removed by ashing through the through holes 9 provided in the cavity forming film 6. Therefore, the sacrificial layers 10 and 11 as the sacrificial members and the resist 12 applied to the sacrificial layers 10 and 11 can be collectively removed by ashing.

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。   The sacrificial layer 11 has a frustum shape such as a square frustum, but may have a dome (hemispherical) shape. In this case, the sacrificial layers 10 and 11 can be formed in a dome shape by forming them with a photoresist or the like and annealing at about 300 ° C. By making such a frustum shape or hemispherical shape, the cavity forming film 6 and the sealing layer 7 are formed in a subsequent process as compared with the case where the side wall of the sacrificial layer 11 is formed substantially perpendicular to the substrate 2. To provide a MEMS device 1 that can be laminated on the sacrificial layer 11 with a substantially uniform film thickness in each part (base and upper part), can improve the strength of the sealing material, and is excellent in sealing reliability. Can do.

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。   Next, the MEMS device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the MEMS device 21 according to the second embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, the MEMS device 21 according to the present embodiment includes a square frame member 23, a frustum-shaped cavity forming film 24, and a sealing layer 7. The form is different in that a through hole 22 for etching away the sacrificial layers 10 and 11 is provided on the side wall of the frame member 23. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

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。   As shown in FIG. 4, the MEMS device 21 according to the second embodiment includes a MEMS element 3 formed on a substrate 2 and a frame member that is formed so as to surround the MEMS element 3 and that has a through hole 22 on a side wall thereof. 23, a cavity forming film 24 that covers the frame member 23 and forms the cavity 5 with the MEMS element 3, and a sealing layer 7 laminated on the cavity forming film 24.

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。   The MEMS device 21 of the present embodiment described above is manufactured as follows, for example. FIGS. 5A to 5C and FIGS. 6D to 6F are process views schematically showing a method for manufacturing the MEMS device 21 shown in FIG. FIG. 7 schematically shows the frame member 23 formed in the manufacturing process of the MEMS device 21 according to the second embodiment of the present invention and the through-hole forming film 25 for forming a through-hole in the frame member 23. It is a top view.

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。   First, as shown in FIG. 5A, the wiring layer 8 is formed on the substrate 2. A sacrificial layer 10 made of, for example, a polyimide resin is formed so as to cover a part of the wiring layer 8, and the MEMS element 3 including the cantilever 3a and the cantilever support portion 3b is formed.

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SiO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。 Next, as shown in FIG. 5B, a through hole forming film 25 for forming the through hole 22 in the frame member 23 is formed on the substrate 2, and the through hole forming film 24 is made of SiO 2. The square-shaped frame member 23 is formed by patterning so as to surround the MEMS element 3 by a CVD method, then a photolithography method or the like. When the through hole forming film 25 and the frame member 23 are viewed in plan, a part of the frame member 23 is laminated on the through hole forming film 25 as shown in FIG. The through-hole forming film 25 is made of a polyimide resin that is the same material as the sacrificial layer 10.

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。   Subsequently, as shown in FIG. 5C, the sacrificial layer 11 made of polyimide is laminated on the sacrificial layer 10 so as to cover the frame member 23, and an organic insulating film such as a resist 12 is applied. . Next, in the same manner as in the first embodiment described above, the sacrificial layer 11 is processed into a frustum shape by taper etching.

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、SiO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。 As shown in FIG. 6D, a cavity forming film 24 made of SiO 2 or the like is formed by sputtering, CVD or the like so as to cover the frame member 23, the sacrificial layer 11 and the resist 12 that have been processed. Film.

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。   Next, as shown in FIG. 6E, the through-hole forming film 25 made of polyimide is removed by ashing, and the sacrificial layers 11 and 11 that are sacrificial members and the sacrificial layer 11 for removing the resist 12 are led. A through hole 22 is formed. Subsequently, the sacrificial layers 10 and 11 made of polyimide and the resist 12 are sequentially removed from the through holes 22 by ashing to form a cavity 5 around the MEMS element 3.

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SiO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。 Next, as shown in FIG. 6 (f), a sealing layer 7 made of SiO 2 or the like is formed on the cavity forming film 24 using an HDP (High Density Plasma) method or the like, and the side wall of the frame member 23 is formed. The MEMS element 3 is sealed by closing the through-hole 22 provided in.

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。   As described above, according to the present embodiment, the rectangular frame member 23 is formed so as to surround the MEMS element 3, and the sealing formed of the cavity forming film 24 and the sealing layer 7 is formed so as to cover the frame member 23. By forming the stoppers, even when these are packaged with a mold resin, they are resistant to impacts and stresses, and cracks and the like are unlikely to occur at the base of the sealing material. For this reason, it is possible to provide the MEMS device 21 with high sealing reliability capable of reliably sealing the MEMS element 3 in the cavity 5.

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。   In addition, by providing the through hole 22 in the frame member 23 instead of directly above the MEMS element 3, unnecessary foreign matters are less likely to adhere to the MEMS element 3 during the formation of the through hole 22 or in an etching process, thereby improving the manufacturing yield. be able to.

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。   Further, by applying polyimide to the sacrificial layers 10 and 11, when removing the sacrificial layers 10 and 11 and the resist 12 from the through-hole 22, the sacrificial layers 10 and 11 and the resist 12 are collectively removed by ashing. The manufacturing process can be simplified.

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。   Next, a MEMS device according to a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the MEMS device 31 according to the third embodiment of the present invention. The MEMS device 31 shown in the figure is different from the first and second embodiments described above in that an electrode 32 made of Cu is formed around the MEMS element 3 as the frame members 4 and 23. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st and 2nd embodiment, and the description is simplified or abbreviate | omitted.

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。   As shown in FIG. 8, the MEMS device 31 of the third embodiment includes a MEMS element 3 formed on the substrate 2 and an electrode 32 made of Cu formed on the substrate 2 so as to surround the MEMS element 3. Formed on the electrode 32, having a through hole 33, a cavity forming film 34 forming the cavity 5 between the MEMS element 3, and a layer formed on the cavity forming film 34 so as to block the through hole 33. The sealing layer 35 is provided.

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。   The electrode 32 is electrically connected to the wiring layer 8 formed on the substrate 2 and acts as a lead-out line for wiring on the substrate 2, and exchanges electric signals and the like with the outside. The electrode 32 is made of Cu, and is formed by a damascene method or the like. The electrode 32 is formed in a square shape so as to surround the MEMS element 3, but an insulating film 36 made of SiN or the like is provided between a part of the electrode 32 and the wiring layer 8 to prevent a short circuit. .

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。   The MEMS device 31 of the present embodiment described above is manufactured as follows, for example. FIGS. 9A to 9C and FIGS. 10D to 10F are process diagrams schematically showing an example of a method for manufacturing the MEMS device 31 shown in FIG.

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SiO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。 First, as shown in FIG. 9A, the wiring layer 8 is formed on the substrate 2. A sacrificial layer 10 made of, for example, SiO 2 is formed so as to cover a part of the wiring layer 8, and the MEMS element 3 including the cantilever 3a and the cantilever support portion 3b is formed. Next, an insulating material such as SiN is formed on the wiring layer 8 by, for example, sputtering or CVD, and patterned to form the insulating film 36.

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SiO等からなる犠牲層11を成膜する。 Next, as shown in FIG. 9B, a sacrificial layer 11 made of SiO 2 or the like is formed so as to cover a part of the wiring layer 8 and the insulating film 36.

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。   Thereafter, as shown in FIG. 9C, an electrode 32 is formed by a damascene method. That is, a square-shaped groove is formed in the sacrificial layer 11 so as to surround the MEMS element 3, and a Cu film is formed on the sacrificial layer 11 so that Cu is embedded in the groove, and then CMP (Chemical Mechanical Polishing) is performed. An unnecessary Cu film is removed by the method to form the electrode 32. The width of the electrode 32 is set to be smaller than that of the insulating film 36 in consideration of positional deviation.

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。   As shown in FIG. 10D, a cavity forming film 34 made of SiN or the like is formed on the electrode 32 and the sacrificial layer 11. The cavity forming film 34 is also used as a mask material in the sacrificial layer etching in the next step. As the mask material, sacrificial layer etching is possible, and since it remains in the MEMS device 31 as a cavity forming film 34 that finally forms the cavity 5 with the MEMS element 3, an inorganic material is preferable. SiN etc. are mentioned.

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))。   A through hole 33 leading to the sacrificial layer 11 for etching away the sacrificial layers 10 and 11 is formed in the cavity forming film 34 by using a photolithography method, a dry etching method, or the like. Next, the sacrificial layers 10 and 11 are removed by etching through the through holes 33 to form the cavities 5 around the MEMS element 3 (FIG. 10E).

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。   As shown in FIG. 10 (f), a sealing layer 35 made of SiN or the like is formed using an HDP method or the like so as to cover the cavity forming film 34 and the electrode 32, and the through hole 33 of the cavity forming film 34 is formed. The MEMS element 3 is sealed by closing. Thereafter, a through hole (not shown) for wire bonding to the electrode 32 is formed in the sealing layer 35, and an external bonding pad (not shown) and the electrode 32 are wire bonded. That is, one bonding wire 37 is bonded to the electrode 32, and the other bonding wire 38 is bonded to the wiring layer 8 on the substrate 2.

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。   As described above, according to the present embodiment, the electrode 32 made of Cu is used as a lead line for wiring on the substrate 2, and when the whole is packaged with a mold resin, the impact and stress are sealed. Since it also acts as a reinforcing member for the material, the sealing element is pressed and broken, so that the MEMS element 3 can be reliably sealed in the cavity 5 without sticking to the MEMS element 3. A device 31 can be provided.

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。   As shown in FIG. 10F, one bonding wire 37 is bonded to the electrode 32, and the other bonding wire 38 is bonded to the wiring layer 8 on the substrate 2. For example, as shown in FIG. Thus, wire bonding can also be performed. That is, the insulating layer 36 made of SiN or the like as shown in FIG. 8 is not formed on the wiring layer 8 on the substrate 2, and the electrode 32 shown in FIG. It has a shape as shown in FIG.

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MnSi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。 Next, a MEMS device according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a MEMS device 41 according to the fourth embodiment of the present invention. The MEMS device 41 shown in the figure is different from the third embodiment described above in that the electrode 42 has a barrier layer 43 made of MnSi x O y on its side wall. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st thru | or 3rd embodiment, and the description is simplified or abbreviate | omitted.

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MnSi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。 As shown in FIG. 13, the MEMS device 41 of the fourth embodiment has a barrier layer 43 made of MnSi x O y on the side wall of the electrode 42. The electrode 42 has a shape as shown in FIG. 12 when viewed in a plan view to prevent a short circuit.

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。   The MEMS device 41 of the present embodiment described above is manufactured as follows, for example. FIGS. 14A to 14C, 15D to 15F, and FIG. 16G are process diagrams schematically showing an example of a method for manufacturing the MEMS device 41 shown in FIG. .

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SiO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(SiO)からなる犠牲層11を積層する。 First, as shown in FIG. 14A, the wiring layer 8 is formed on the substrate 2. A sacrificial layer 10 made of, for example, SiO 2 is formed so as to cover a part of the wiring layer 8 to form the MEMS element 3 including a cantilever and a cantilever support portion. A part of the wiring layer 8 is covered, and a sacrificial layer 11 made of the same material (SiO 2 ) is laminated on the sacrificial layer 10 described above.

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。   Next, as shown in FIG. 14B, a trench is formed in the sacrificial layer 11 so as to surround the MEMS element 3, and sacrifice is performed by CVD or the like so that a Cu alloy such as Cu—Mn is embedded in the trench. A Cu alloy film 44 is formed on the layer 11. In this case, the groove is formed in a shape as shown in FIG. 12 when viewed in plan.

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、MnSi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。 Thereafter, heat treatment is performed at 200 to 350 ° C. As a result, as shown in FIG. 14C, a barrier layer 43 made of MnSi x O y is formed at the interface between the Cu alloy film 44 and the sacrificial layer 11. The film thickness of the barrier layer 43 is preferably about 2 to 3 nm. The Cu alloy film 44 may be a Cu film by removing the Mn component of Cu—Mn by heat treatment.

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。   As shown in FIG. 15D, the unnecessary Cu alloy film 44 (or Cu film) and the barrier metal film 43 are removed and planarized by CMP to form the electrode 42.

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。   A cavity forming film 34 made of SiN or the like is formed (FIG. 15E). As shown in FIG. 15F, the sacrificial layers 10 and 11 are removed from the cavity forming film 34 by etching. A through-hole 33 communicating with the layer 11 is formed using a photolithography method, a dry etching method, or the like. Next, the sacrificial layers 10 and 11 are removed by etching from the through holes 33 to form the cavities 5 around the MEMS elements 3.

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。   As shown in FIG. 16G, a MEMS layer is formed by forming a sealing layer 35 made of SiN or the like on the cavity forming film 34 using a CVD method or the like, and closing the through holes 33 of the cavity forming film 34. 3 is sealed. Thereafter, a through hole (not shown) for wire bonding to the electrode 42 is formed in the sealing layer 35, and an external bonding pad (not shown) and the electrode 42 are wire bonded.

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MnSi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O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。 As described above, according to the present embodiment, the sacrificial layer is formed by using the Cu alloy such as Cu—Mn for the electrode 42 and forming the barrier layer 43 provided on the side wall of the electrode 42 from MnSi x O y. Even when an O 2 gas is used when 10 and 11 are removed by dry etching, oxidation of the barrier layer 43 and the electrode 42 can be avoided. Therefore, it is possible to prevent the strength of the electrode 42 from deteriorating, and to suppress an increase in resistance when the electrode 42 is used as a lead line for each wiring. Therefore, the reliability of the MEMS device 41 can be improved.

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。   Similarly to the above-described embodiment, the electrode 42 is used as a lead-out line for each wiring on the substrate 2 and as a reinforcing member for a sealing material against the impact and stress when the whole is packaged with a mold resin. Therefore, it is possible to provide the MEMS device 41 with high sealing reliability capable of reliably sealing the MEMS element 3 in the cavity 5.

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。   The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. For example, the materials, structures, shapes, substrates, processes, etc. mentioned in the first to fourth embodiments are merely examples, and if necessary, materials, structures, shapes, substrates, processes, etc. different from these. May be used.

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。1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a MEMS device according to a first embodiment of the present invention. 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。Process drawing which shows the manufacturing process of the MEMS apparatus shown in FIG. 1 with a typical cross section. 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。Process drawing which shows the manufacturing process of the MEMS apparatus shown in FIG. 1 with a typical cross section. 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。Sectional drawing which shows typically the structure of the MEMS apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 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。Process drawing which shows the manufacturing process of the MEMS apparatus shown in FIG. 4 with a typical cross section. 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。Process drawing which shows the manufacturing process of the MEMS apparatus shown in FIG. 4 with a typical cross section. 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。The top view which shows typically the frame member 23 and the through-hole formation film 25 which were formed in the manufacturing process of the MEMS device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 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。Sectional drawing which shows typically the structure of the MEMS apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 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。Process drawing which shows the manufacturing process of the MEMS device shown in FIG. 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。Process drawing which shows the manufacturing process of the MEMS device shown in FIG. 図8に示すMEMS装置の一変形例を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the modification of the MEMS apparatus shown in FIG. 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。The top view which shows typically the electrode 32 applied to the MEMS apparatus shown in FIG. 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。Sectional drawing which shows typically the structure of the MEMS apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 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。Process drawing which shows the manufacturing process of the MEMS device shown in FIG. 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。Process drawing which shows the manufacturing process of the MEMS device shown in FIG. 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。Process drawing which shows the manufacturing process of the MEMS device shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

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。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 21, 31, 41 ... MEMS device, 2 ... Board | substrate, 3 ... MEMS element, 4, 23 ... Frame member, 5 ... Cavity, 6, 24, 34 ... Cavity formation film, 7, 35 ... Sealing layer, 8 ... wiring layer, 9, 22, 33 ... through hole, 10, 11 ... sacrificial layer, 12 ... resist, 25 ... through hole forming film, 32, 42 ... electrode, 36 ... insulating film, 37 ... bonding wire, 43 ... barrier Layer, 44 ... Cu alloy film.

Claims (5)

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。
A microelectromechanical structure formed on a substrate;
A frame member formed on the substrate so as to surround the microelectromechanical structure;
A cavity-forming film that covers the frame member and forms a cavity with the micro-electromechanical structure;
A microelectromechanical device comprising: a sealing layer which is laminated on the cavity forming film and seals the microelectromechanical structure in the cavity.
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。   The micro electromechanical device according to claim 1, wherein the cavity forming film has a frustum shape or a hemispherical shape. 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。   The micro electromechanical device according to claim 1, wherein the frame member is an electrode made of Cu or a Cu alloy. 前記Cu又はCu合金からなる電極は、その側壁にMnSi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。 The microelectromechanical device according to claim 3, wherein the electrode made of Cu or Cu alloy has a barrier layer made of MnSi x O y on a side wall thereof. 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。
Forming a microelectromechanical structure on a substrate;
A sacrificial member that covers the microelectromechanical structure, a frame member that surrounds the sacrificial member on the substrate surface, and a cavity forming film that covers the sacrificial member and the frame member, at least one of the frame member and the cavity forming film is a through hole Forming to have
Removing the sacrificial member through the through hole;
And a step of laminating a sealing layer on the cavity forming film after removing the sacrificial member.
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