[发明专利]电子器械元件及其制造方法、以及共振器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子机械元件及其制造方法、以及共振器及其制造方法。

背景技术

近年来，伴随着基板上的细微化制造技术的发展，电子机械元件即微型机械(超小型电子机械复合体：Micro Electro Mechanical Systems，以下称为MEMS)、以及组装有该MEMS元件的小型器械等得到关注。MEMS元件为使作为可动结构体的振动件、及控制该振动件的驱动的半导体集成电路等进行电子、机械结合的元件。而且，振动件装入元件的一部分中，使用电极间的库仑引力等对该振动件进行电子驱动。

在这样的MEMS元件中，特别是使用半导体加工工艺而形成的元件，由于具有器件的占用面积小、能够实现高Q值(表示振动系统的共振敏感度)、能够与其它的半导体器件集成(统合)等特征，而提出将其作为无线通信用的高频过滤器使用(例如，参照非专利文献1)。

但是，在将MEMS元件与其它的半导体器件集成的情况下，提出如下的方案：封壳密封该MEMS元件的振动件的部分，由此，能够在更上层配置配线等(例如，参考专利文献1的第7页、第10页)。但是，对于振动件的封壳密封，需要在该振动件的可动部周围确保空间、使振动件处于可动状态。该可动部周围的空间确保，通常通过所谓的牺牲层蚀刻而进行(参照专利文献1)。

牺牲层蚀刻是指：在振动件的可动部周围预先形成薄膜，之后，通过蚀刻而除去该薄膜，在该可动部周围形成空间(间隙)。另外，为了进行牺牲层蚀刻而在可动部周围形成的薄膜称为牺牲层。

MEMS元件的研究开发，除了高频滤波器之外，还在各种传感器、促动器、光学元件、及其它MEMS元件等各种领域展开。

专利文献1(日本)特开2002-94328号公报

非专利文献C.T.-C.Nguyen，“Micromechanical components forminiaturized low-power communication(invited plenary)”，proceedings，1999IEEE MTT-S International Microwave Symposium RFMEMS Workshop，June，18，1999，pp.48-77.

但是，MEMS元件与其它的半导体器件的集成存在几个问题。一般地，该集成在其它的半导体器件相关的制造过程(例如CMOS过程)的最后工序中，以附加MEMS元件(特别是其振动件)的制造过程的形式而进行。因此，在MEMS元件的制造过程中，为了规避对已形成的半导体器件的不良影响，不能在高温下进行加工。即，需要在低温下形成振动件，其加工有可能变得不容易。

相对于此，在封壳密封MEMS元件的振动件的部分的情况下，由此，能够在更上层配置配线层等，因此，即使在高温下形成振动件，也能够规避该高温加工对配线层等的不良影响。但是，该情况下，为了对通过牺牲层蚀刻而形成的振动件的可动部周围的空间进行真空密封，需要使用绝缘材料等的特殊的封装技术(例如，参照专利文献1)。即，由于需要用于真空密封的封装工序，难以在现有的半导体加工(例如CMOS加工)过程进行。可以认为，其结果会导致包含MEMS元件的器件的生产效率的降低。

如图13所示，表示封壳密封的电子机械元件的比较例。图13为应用于作为无线通信用高频过滤器使用的共振器的例子。该共振器1构成为，在例如硅基板2表面上形成由氧化硅膜3和氮化硅膜4的层积膜构成的绝缘膜5而构成基板6，在基板6上构成具有：成为下部电极7的输出电极7和成为经由空间8与该输出电极7相对的振动件的带状横梁9。横梁9由导电材料构成、成为输入侧的电极。横梁9形成为在基板6上形成的下部配线11A、11B上经支承部12A、12B而支承并且形成具有双支承梁的结构。下部配线11A、11B的外侧上，形成绝缘膜例如氧化硅膜13，通过其开口部14由溅射膜形成外部配线层15。

另一方面，由输出电极7及横梁9构成的共振器主体16的整体保持有空间17并且由例如氧化硅膜形成的外敷膜18覆盖而气体密封。该外敷膜18在制造上，在空间8及17上形成牺牲层的状态下，在其整体上成膜。外敷膜18成膜后，形成贯通口19，通过贯通口19有选择地对牺牲层蚀刻而除去，形成空间8及17。贯通口19由溅射膜形成的密封膜而密封。

该共振器1中，在作为振动件的横梁上施加直流偏置电压，且施加特定频率的电压，则横梁9以固有振动频率振动，由输出电极7和横梁9之间的空间8构成的电容器的容量变化，由输出电极7输出特定的频率信号。