Mems裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及MEMS裝置，具有：MEMS元件，設(shè)置于基板上；第一保護(hù)膜，設(shè)置于基板上及MEMS元件上，形成對(duì)MEMS元件進(jìn)行收容的空洞；密封層，以覆蓋保護(hù)膜的方式設(shè)置；以及第二保護(hù)膜，設(shè)置于密封層上。并且，保護(hù)膜上的密封層的外側(cè)端部設(shè)定為基板上的空洞的端部靠外側(cè)，從密封層的外側(cè)端部起至空洞的端部為止的距離A與保護(hù)膜的厚度B之比B/A為0.25～0.52的范圍。
【專利說(shuō)明】MEMS裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用:本申請(qǐng)要求2015年3月6日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)2015-044746號(hào)的優(yōu)先權(quán)，并且要求其權(quán)益，通過(guò)引用其整體內(nèi)容而包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本說(shuō)明書(shū)中記載的實(shí)施例涉及使用了 MEMS (Micro Electro MechanicalSystems:微電子機(jī)械系統(tǒng))元件的MEMS裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]作為具備MEMS元件的電氣部件的MEMS裝置，需要有空洞來(lái)作為MEMS元件的可動(dòng)部的動(dòng)作空間。這樣的空洞例如是通過(guò)將具有多個(gè)貫通孔的圓頂狀薄膜(具有中空構(gòu)造的帽層)、堵塞貫通孔的密封層及防止水分或可動(dòng)離子等侵入的表面保護(hù)膜層疊而得的構(gòu)造來(lái)形成的。
[0004]然而，在具有用于形成空洞的層疊膜的MEMS裝置中，存在由于帽層及表面保護(hù)膜的裂縫等導(dǎo)致MEMS元件的特性惡化、裝置的可靠性降低的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的課題在于，提供一種能夠抑制用于形成對(duì)MEMS元件的可動(dòng)部進(jìn)行收容的空洞的層疊膜產(chǎn)生裂縫、能夠有助于可靠性提高的MEMS裝置。
[0006]實(shí)施方式提供下述的MEMS裝置。
[0007]MEMS裝置，其中，具有:MEMS元件，設(shè)置于基板上，具有可動(dòng)部；第一保護(hù)膜，以形成對(duì)所述MEMS元件進(jìn)行收容的空洞的方式，設(shè)置于所述基板上及所述MEMS元件上，具備與所述空洞連通的多個(gè)貫通孔；密封層，以覆蓋所述第一保護(hù)膜的方式設(shè)置于所述第一保護(hù)膜上；以及第二保護(hù)膜，以覆蓋所述密封層的方式設(shè)置于所述密封層上；所述第一保護(hù)膜上的所述密封層的外側(cè)端部設(shè)定為比所述基板上的所述空洞的端部靠外側(cè)，從所述密封層的所述外側(cè)端部起至所述空洞的所述端部為止的距離A所述第一保護(hù)膜的厚度B之比B/A為0.25?0.52的范圍。
[0008]此外，實(shí)施方式提供下述的MEMS裝置。
[0009]MEMS裝置其中，具有:MEMS元件，設(shè)置于基板上，具有可動(dòng)部；第一保護(hù)膜，設(shè)置于所述基板上及所述MEMS元件上，形成對(duì)所述MEMS元件進(jìn)行收容的空洞，而且具備與該空洞連通的多個(gè)貫通孔；密封層，以覆蓋所述第一保護(hù)膜的方式設(shè)置于所述第一保護(hù)膜上；以及第二保護(hù)膜，以覆蓋所述密封層的方式，設(shè)置于所述密封層上；所述第一保護(hù)膜上的所述密封層的外側(cè)端部設(shè)定為比所述基板上的所述空洞的端部靠外側(cè)，從所述密封層的所述外側(cè)端部起至所述空洞的所述端部為止的距離A與所述第二保護(hù)膜的厚度C之比C/A為0.25?0.52的范圍。
[0010]此外，實(shí)施方式提供下述的MEMS裝置。
[0011]MEMS裝置，其中，具有:MEMS元件，設(shè)置于基板上，具有可動(dòng)部；第一保護(hù)膜，設(shè)置于所述基板上及所述MEMS元件上，設(shè)置成與所述基板一起形成對(duì)所述MEMS元件進(jìn)行收容的空洞，而且具備與所述空洞連通的多個(gè)貫通孔；密封層，以堵塞所述貫通孔的方式設(shè)置，以覆蓋所述第一保護(hù)膜的所述空洞形成部分的方式設(shè)置于所述第一保護(hù)膜上；以及第二保護(hù)膜，設(shè)置于所述密封層上及所述第一保護(hù)膜上，所述第一保護(hù)膜上的所述密封層的外側(cè)端部設(shè)定為比所述基板上的所述空洞的端部靠外側(cè)，從所述密封層的所述外側(cè)端部起至所述空洞的所述端部為止的距離A與所述第一保護(hù)膜的厚度B之比B/A為0.25?0.52的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是表示第一實(shí)施方式的MEMS裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0013]圖2A?2F是表示圖1的MEMS裝置的制造工序的截面圖。
[0014]圖3是用于規(guī)定薄膜圓頂?shù)母鞑康某叽绲氖疽鈭D。
[0015]圖4是表示密封層的伸出量與最大應(yīng)力之間的關(guān)系的特性圖。
[0016]圖5是表示密封層的伸出量與最大主應(yīng)力及裂縫產(chǎn)生之間的關(guān)系的特性圖。
[0017]圖6是用于說(shuō)明第一實(shí)施方式的圖，是表示B/A與最大主應(yīng)力及裂縫產(chǎn)生之間的關(guān)系的特性圖。
[0018]圖7是用于說(shuō)明第二實(shí)施方式的圖，是表示C/A與最大主應(yīng)力及裂縫產(chǎn)生之間的關(guān)系的特性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]根據(jù)本實(shí)施方式，MEMS裝置具備:MEMS元件，設(shè)置于基板上，具有可動(dòng)部；第一保護(hù)膜，以形成對(duì)所述MEMS元件進(jìn)行收容的空洞的方式，設(shè)置于所述基板上及所述MEMS元件上，而且具備與所述空洞連通的多個(gè)貫通孔；密封層，以覆蓋所述第一保護(hù)膜的方式設(shè)置于所述第一保護(hù)膜上；以及第二保護(hù)膜，以覆蓋所述密封層的方式設(shè)置于所述密封層上。并且，所述第一保護(hù)膜上的所述密封層的外側(cè)端部設(shè)定為比所述基板上的所述空洞的端部靠外側(cè)，從所述密封層的所述外側(cè)端部起至所述空洞的所述端部為止的距離A與所述第一保護(hù)膜的厚度B之比B/A為0.25?0.52的范圍。
[0020]以下，參照附圖對(duì)實(shí)施方式的MEMS裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0021](第一實(shí)施方式)
[0022][結(jié)構(gòu)]
[0023]圖1是表示第一實(shí)施方式的MEMS裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0024]圖中的10是在Si基板11上形成有硅氧化膜等絕緣膜12的支撐基板。該基板10上也可以設(shè)置構(gòu)成邏輯電路或存儲(chǔ)電路等的場(chǎng)效應(yīng)晶體管等元件。
[0025]在支撐基板10上形成有:作為固定電極的下部電極(第一電極)21、以及用于固定梁部的錨定(anchor)部22。下部電極21形成為例如長(zhǎng)方形，例如由鋁(Al)或者以Al為主成分的合金來(lái)構(gòu)成。下部電極21的構(gòu)成材料并不必限于這些，也可以是銅(Cu)、或者鉑(Pt)、鎢(W)等。而且，下部電極21也可以分割為多個(gè)。
[0026]以覆蓋下部電極21的表面的方式，形成有例如由硅氮化膜構(gòu)成的厚度10nm的電容器絕緣膜15。作為電容器絕緣膜15的材料，不限于硅氮化膜，也可以使用比S1x及SiN具有更高的介電常數(shù)的High-k膜。
[0027]在下部電極21的上方，以與該電極21相對(duì)置的方式配置有作為可動(dòng)電極的上部電極(第二電極)31。上部電極31例如由Al、Al合金、Cu、Au或者Pt等可延展性材料來(lái)形成。但是，不必限于可延展性材料，也可以由鎢(W)等脆性材料形成。此外，在錨定部22上，形成有由與上部電極31相同的材料構(gòu)成的錨定部32。
[0028]上部電極31的一部分通過(guò)彈簧部(梁部)33而與固定于錨定部22的錨定部32連接。即，彈簧部33的一端被固定于錨定部32，另一端被固定于上部電極31的上表面。此夕卜，彈簧部33及錨定部22、32相對(duì)于上部電極31而設(shè)置有多處。彈簧部33例如由硅氮化膜構(gòu)成，形成為蜿蜒形狀。由此，彈簧部33具有彈性。并且，通過(guò)這些彈簧部33，使上部電極31能夠沿上下方向移動(dòng)。
[0029]在上部電極31、錨定部32及彈簧部33的周邊形成中空區(qū)域，同時(shí)，以將它們覆蓋的方式形成有由硅氧化膜構(gòu)成的帽層(第一保護(hù)膜)41。該帽層41形成有多個(gè)在將犧牲層除去時(shí)使用的例如圓形的貫通孔41a。
[0030]以將帽層41的貫通孔41a堵塞的方式，在帽層41上形成有樹(shù)脂密封層42。在此，樹(shù)脂密封層42不僅形成于帽層41的上表面，還形成于帽層41的側(cè)面。此外，以將帽層41及樹(shù)脂密封層42覆蓋的方式，形成有作為防濕膜起到作用的SiN等的絕緣膜(第二保護(hù)膜)43。
[0031]這樣，通過(guò)帽層41、樹(shù)脂密封層42以及絕緣膜43這3層構(gòu)造，形成了作為MEMS元件的可動(dòng)部的動(dòng)作空間的空洞(薄膜圓頂)。
[0032][制造方法]
[0033]接下來(lái)，參照?qǐng)D2A?2F對(duì)本實(shí)施方式的MEMS裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0034]首先，如圖2A所示那樣，在Si等的半導(dǎo)體基板11上形成有硅氧化膜等絕緣膜12的支撐基板10上，以幾百nm?幾μ m厚度形成Al等的金屬膜。通過(guò)對(duì)該金屬膜進(jìn)行圖案形成，形成下部電極21及錨定部22。接著，以覆蓋下部電極21及錨定部22的方式在支撐基板10上，利用CVD (Chemical Vapor Deposit1n:化學(xué)氣相沉積)法等形成SiN等的電容器絕緣膜15。作為電容器絕緣膜15的材料，不限于硅氮化膜，也可以使用比S1x及SiN具有更高的介電常數(shù)的High-k膜。
[0035]接下來(lái)，作為第一犧牲層16而涂敷了聚酰亞胺等有機(jī)材料之后，將第一犧牲層16圖案形成為所希望的形狀。具體地說(shuō)，第一犧牲層16以在下部電極21及錨定部22上殘留的方式被進(jìn)行圖案形成。進(jìn)而，在錨定部22上的一部分設(shè)置開(kāi)口，在該開(kāi)口的部分將絕緣膜15除去。
[0036]另外，也可以是，在第一犧牲層16上利用通常的平版印刷法形成抗蝕劑圖案，將該抗蝕劑圖案作為掩模，利用RIE (Reactive 1n Etching:反應(yīng)離子蝕刻)法進(jìn)行圖案形成。此外，也可以是，對(duì)在第一犧牲層16上成膜的S1膜等，利用基于通常的平版印刷法而得到的抗蝕劑圖案和RIE法或者濕式蝕刻法進(jìn)行圖案形成而形成硬掩模，使用該硬掩模來(lái)對(duì)第一犧牲層16進(jìn)行圖案形成。
[0037]接下來(lái)，為了形成上部電極及銷定部，以幾百nm?幾μ m的膜厚形成Al等的金屬膜30，除去不需要部分。
[0038]接下來(lái)，如圖2B所示那樣，通過(guò)對(duì)金屬膜30進(jìn)行圖案形成，形成上部電極31和錨定部32。接著，形成將上部電極31和錨定部32連接的彈簧部(梁部)33。形成該彈簧部33時(shí)，在對(duì)作為彈簧部33的材料的硅氮化膜等進(jìn)行了成膜之后，通過(guò)RIE來(lái)圖案形成為彈簧部33的形狀即可。在此，也可以將上部電極31與錨定部32之間的間隙預(yù)先用與第一犧牲層16相同的材料填埋。
[0039]另外，在圖2B中，在錨定部22之上形成錨定部32，在錨定部32固定彈簧部33，但是也可以是，在錨定部22上直接固定彈簧部33。通過(guò)如圖2B所示那樣，在錨定部22上形成錨定部32，并將固定彈簧部33的部分設(shè)為與上部電極31相同的高度，由此能夠?qū)椈刹?3在與上部電極31的表面平行的面內(nèi)平坦地形成。
[0040]另外，形成上部電極31和彈簧部33的工序順序，可以是在形成上部電極31后圖案形成彈簧部33，也可以是圖案形成出彈簧部33之后形成上部電極31。
[0041]接著，進(jìn)入薄膜圓頂?shù)男纬晒ば颉?br>[0042]如圖2C所示那樣，以覆蓋上部電極31、錨定部32及彈簧部33的方式，涂敷形成由聚酰亞胺等有機(jī)材料構(gòu)成的第二犧牲層17。該第二犧牲層17以幾百nm?幾μ m厚度進(jìn)行涂敷后，進(jìn)行圖案形成而得到所希望的形狀。關(guān)于圖案形成方法，也可以是，在第二犧牲層17上利用通常的平版印刷法形成了抗蝕劑圖案之后，利用RIE法進(jìn)行圖案形成。而且也可以是，對(duì)在第二犧牲層17上成膜的S1膜等進(jìn)行圖案形成而形成硬掩模，使用該硬掩模對(duì)第二犧牲層17進(jìn)行圖案形成。
[0043]接著，為了形成薄膜圓頂，利用CVD法等將S1等的絕緣膜成膜為幾百nm?幾μ m厚度。然后，通過(guò)通常的平版印刷法形成了抗蝕劑(未圖示)之后，進(jìn)行圖案形成，由此形成帽層(第一保護(hù)膜)41。
[0044]接下來(lái)，如圖2D所示那樣，使用RIE法或濕式蝕刻法，對(duì)帽層41形成用于除去第一及第二犧牲層16、17的例如圓形的貫通孔41a。
[0045]接下來(lái)，通過(guò)使用了 O2氣體等的灰化(Ashing)方法，如圖2E所示那樣，經(jīng)由貫通孔41a來(lái)進(jìn)行第一及第二犧牲層16、17的除去。由此，在上部電極31及彈簧部33的周邊制造出中空構(gòu)造(空洞)。即，將上部電極31及彈簧部33設(shè)為可動(dòng)的狀態(tài)。
[0046]接下來(lái)，如圖2F所示那樣，對(duì)聚酰亞胺等有機(jī)材料進(jìn)行涂敷成膜，進(jìn)行圖案形成，由此形成樹(shù)脂密封層42。作為圖案形成方法，也可以是，以幾百nm?幾ym厚度涂敷了樹(shù)脂密封層42之后，進(jìn)行曝光/顯影。此外，也可以是，在樹(shù)脂密封層42上利用通常的平版印刷法形成抗蝕劑圖案之后，使用RIE法對(duì)樹(shù)脂密封層42進(jìn)行加工。進(jìn)而，也可以是，對(duì)在樹(shù)脂密封層42上成膜的S1膜等進(jìn)行圖案形成而形成硬掩模，使用該硬掩模來(lái)對(duì)樹(shù)脂密封層42進(jìn)行加工。
[0047]在此，在樹(shù)脂密封層42的圖案形成中，密封層42殘留在帽層41的上表面及側(cè)面即可。
[0048]之后，雖然未圖示，但是在包含樹(shù)脂密封層42的基板整面，利用CVD法等以幾百nm?幾ym厚度成膜出作為防濕膜起到作用的SiN等的絕緣膜(第二保護(hù)膜)43，由此所述圖1所示的構(gòu)造完成。
[0049]以上，MEMS元件和薄膜圓頂?shù)男纬晒ば蚪Y(jié)束，但是，之后根據(jù)需要，進(jìn)行與半導(dǎo)體元件的連接工序、用于獲得從MEMS元件向外部的導(dǎo)通的工序。
[0050][尺寸設(shè)計(jì)][0051 ] 接下來(lái)，對(duì)作為本實(shí)施方式的特征的、薄膜圓頂?shù)母鞑康某叽缫?guī)定進(jìn)行說(shuō)明。
[0052]為了抑制MEMS元件的特性惡化及可靠性的降低，需要防止構(gòu)成薄膜圓頂?shù)膶盈B膜產(chǎn)生裂縫。因此，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行樹(shù)脂密封層42的圖案形成時(shí)，通過(guò)以下那樣設(shè)定，能夠抑制層疊膜產(chǎn)生裂縫。
[0053]如圖3所示那樣，將從第一保護(hù)膜41上的密封層42的外側(cè)端部(密封層42的最下部的外側(cè)端)起至基板10上的空洞的端部(第一保護(hù)膜41的最下部的內(nèi)側(cè)端)為止的距離、即密封層42的伸出量，設(shè)為A。進(jìn)而，將第一保護(hù)膜41的厚度設(shè)為B，將第二保護(hù)膜43的厚度設(shè)為C，將空洞的高度設(shè)為D。
[0054]圖4示出了對(duì)在B = δμ??Χ = 5ym,D = 15 μ m的條件下使A改變時(shí)的最大應(yīng)力進(jìn)行了模擬的結(jié)果。
[0055]在第一及第二犧牲層16、17的除去工序(犧牲層除去工序)及第二保護(hù)膜43的成膜工序(第二保護(hù)膜成膜工序)中，相對(duì)于密封層42的伸出量A而言，應(yīng)力幾乎不變。而且，這些應(yīng)力從層疊膜的裂縫產(chǎn)生的觀點(diǎn)來(lái)看為允許范圍。在密封層42的固化工序后(樹(shù)脂密封層硬化后)，當(dāng)密封層42的伸出量A超過(guò)10 μ m時(shí)，應(yīng)力開(kāi)始變大，A越變大則應(yīng)力也越變大。在密封層42的伸出量A = 30μπι時(shí)，應(yīng)力達(dá)到800MPa，可以認(rèn)為產(chǎn)生了層疊膜的裂縫。
[0056]此外，在最終成品的狀態(tài)(20°C，常壓)下，密封層42的伸出量A = O μπι時(shí)應(yīng)力比較大(650MPa)，A越變大則應(yīng)力也越變大，A = 5 μπι時(shí)應(yīng)力成為峰值(850MPa)。然后，當(dāng)密封層42的伸出量A超過(guò)5 μπι時(shí)，應(yīng)力緩緩地變小，A= 15 μπι時(shí)應(yīng)力充分變小，之后成為大致一定(恒定)。
[0057]為了防止層疊膜產(chǎn)生裂縫，在各個(gè)工序中最大應(yīng)力需要為一定以下。
[0058]在此，圖5示出了針對(duì)密封層42的伸出量A計(jì)算了最大主應(yīng)力和裂縫產(chǎn)生率的結(jié)果。最大主應(yīng)力是指各工序中的應(yīng)力的最大的值。此時(shí)，第一及第二保護(hù)膜41、43的膜厚B、C 均一定(B = C = 5 μ m)。
[0059]根據(jù)圖5可知，當(dāng)密封層42的伸出量A小于10 μ m時(shí)，最大主應(yīng)力變大，進(jìn)而伸出量A超過(guò)20 μπι時(shí)，最大主應(yīng)力急劇地增大。并且，在密封層42的伸出量A為10 μπι以下的區(qū)域，產(chǎn)生大量的裂縫。因此，優(yōu)選伸出量A為10?20 μπι的區(qū)域。
[0060]其中，圖5中保護(hù)膜41、43的膜厚B、C均為一定(5 μ m)，如果它們變化則圖5的特性也可能變化。
[0061]于是，在本實(shí)施方式中，針對(duì)B/A計(jì)算了最大主應(yīng)力和裂縫產(chǎn)生率。以下示出了其結(jié)果。
[0062]圖6是表示最大主應(yīng)力及裂縫產(chǎn)生率相對(duì)于B/A的變化的圖。此時(shí)，設(shè)為第二保護(hù)膜43的膜厚C大致一定(C = 5 μπι)，空洞的高度D大致一定(D = 15 μπι)，對(duì)伸出量A和第一保護(hù)膜41的膜厚B進(jìn)行各種改變來(lái)進(jìn)行了測(cè)定。
[0063]根據(jù)圖6可知，在Β/Α為0.25?0.52的范圍內(nèi)，應(yīng)力非常小，裂縫產(chǎn)生率充分地低。在此，Β/Α的下限根據(jù)最大主應(yīng)力求出。S卩，這是因?yàn)槿籀?Α小于0.25則最大主應(yīng)力急劇地變大。進(jìn)而，Β/Α的上限根據(jù)裂縫產(chǎn)生的有無(wú)來(lái)求出。S卩，這是因?yàn)槿籀?Α超過(guò)0.52則確認(rèn)出產(chǎn)生裂縫。
[0064]另外，只要C、D的尺寸不極端地變化上述的Β/Α的優(yōu)選范圍就是一定的。具體地說(shuō)，在作為C、D的尺寸而通常使用的范圍(C = 4?6ym，D=10?20ym)內(nèi)，圖6的特性幾乎不變。因此，只要C、D的尺寸是通常使用的范圍，那么通過(guò)將B/A設(shè)定為0.25?0.52的范圍，就能夠抑制裂縫的產(chǎn)生。
[0065][實(shí)施方式的效果]
[0066]這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)將樹(shù)脂密封層42的伸出量A與第一保護(hù)膜41的膜厚B之間的關(guān)系設(shè)定為B/A = 0.25?0.52，能夠使對(duì)構(gòu)成薄膜圓頂?shù)膶盈B膜施加的應(yīng)力充分地小。由此，能夠抑制用于形成對(duì)MEMS元件的可動(dòng)部進(jìn)行收容的空洞的層疊膜產(chǎn)生裂縫，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性的提尚。
[0067](第二實(shí)施方式)
[0068]在之前說(shuō)明的第一實(shí)施方式中，設(shè)定了樹(shù)脂層42的伸出量A與第一保護(hù)膜41的膜厚B之間的關(guān)系，但是也可以是，取代之而設(shè)定樹(shù)脂層42的伸出量A與第二保護(hù)膜43的月旲厚C之間的關(guān)系。
[0069]MEMS裝置的結(jié)構(gòu)及制法與之前的第一實(shí)施方式同樣。在本實(shí)施方式中，針對(duì)C/A，計(jì)算了最大主應(yīng)力和裂縫產(chǎn)生率。以下示出其結(jié)果。
[0070]圖7是表示最大主應(yīng)力及裂縫產(chǎn)生率相對(duì)于C/A的變化的圖。此時(shí)，設(shè)為第一保護(hù)膜41的膜厚B大致一定(B = 5 μπι)、空洞的高度D大致一定(D = 15 μπι)，對(duì)伸出量A和第二保護(hù)膜43的膜厚C進(jìn)行各種改變來(lái)進(jìn)行了測(cè)定。
[0071]根據(jù)圖7可知，在C/A為0.25?0.52的范圍內(nèi)，應(yīng)力非常小，裂縫產(chǎn)生率充分地低。在此，C/A的下限根據(jù)最大主應(yīng)力來(lái)求出。S卩，這是因?yàn)槿鬋/A小于0.25則最大主應(yīng)力急劇地變大。進(jìn)而，C/A的上限根據(jù)裂縫產(chǎn)生的有無(wú)來(lái)求出。S卩，這是因?yàn)槿鬋/A超過(guò)0.52則確認(rèn)出裂縫的產(chǎn)生。
[0072]另外，只要B，D的尺寸不極端地變化上述的C/A的優(yōu)選范圍就是一定的。具體地說(shuō)，在作為B、D的尺寸而通常使用的范圍(B = 4?6ym，D=10?20ym)內(nèi)，圖7的特性幾乎不變。因此可知，如果B、D的尺寸是通常使用的范圍，那么通過(guò)將C/A設(shè)定為0.25?0.52的范圍，就能夠抑制裂縫的產(chǎn)生。
[0073]此外可知，如果D的尺寸是通常使用的范圍，那么通過(guò)將樹(shù)脂密封層42的伸出量A與第一及第二保護(hù)膜41、42的膜厚B、C之間的關(guān)系設(shè)定為B/A = 0.25?0.52、C/A =
0.25?0.52，就能夠可靠地抑制裂縫的產(chǎn)生。
[0074]這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)將樹(shù)脂密封層42的伸出量A與第二保護(hù)膜41的膜厚C之間的關(guān)系設(shè)定為C/A = 0.25?0.52，就能夠充分地減小對(duì)構(gòu)成薄膜圓頂?shù)膶盈B膜施加的應(yīng)力。由此，能夠抑制層疊膜產(chǎn)生裂縫，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性的提高。
[0075](第三實(shí)施方式)
[0076]在之前說(shuō)明的第一及第二實(shí)施方式中，設(shè)定了樹(shù)脂層42的伸出量A與第一保護(hù)膜41的膜厚B或者第二保護(hù)膜43的膜厚C之間的關(guān)系，但是也可以取代這些而設(shè)定樹(shù)脂層42的伸出量A與空洞的高度D之間的關(guān)系。
[0077]在第一及第二實(shí)施方式中，即使將B/A或者C/A設(shè)定為優(yōu)選范圍，在空洞的高度D極端地不同的情況下也可能會(huì)產(chǎn)生裂縫。于是，在本實(shí)施方式中，與B/A及C/A同樣地，測(cè)定了最大應(yīng)力及裂縫產(chǎn)生率相對(duì)于D/A的變化。作為其結(jié)果可知，在B、C的尺寸為通常使用的范圍內(nèi)，通過(guò)將D/A設(shè)定為0.9?3.6的范圍，應(yīng)力充分地小，能夠抑制裂縫產(chǎn)生。
[0078]此外，為了還考慮B、C的尺寸而可靠地防止裂縫產(chǎn)生，將B/A、C/A、D/A全部設(shè)定為優(yōu)選范圍即可。即，將樹(shù)脂密封層42的伸出量A、第一及第二保護(hù)膜的膜厚B、C、空洞的高度D分別設(shè)定為滿足
[0079]B/A = 0.25 ?0.52
[0080]C/A = 0.25 ?0.52
[0081]D/A = 0.9?3.6
[0082]的全部，由此，能夠使對(duì)構(gòu)成薄膜圓頂?shù)膶盈B膜施加的應(yīng)力充分地小，能夠可靠地防止層疊膜產(chǎn)生裂縫。
[0083](變形例)
[0084]另外，本發(fā)明不限于上述的各實(shí)施方式。
[0085]在實(shí)施方式中，用可變電容元件說(shuō)明了薄膜圓頂內(nèi)的MEMS元件，但是，也可以是其他的需要薄膜圓頂?shù)腗EMS元件。S卩，MEMS元件不限于可變電容元件，也可以是傳感器、過(guò)濾器、開(kāi)關(guān)等，也就是說(shuō)只要具有可動(dòng)部的元件即可。
[0086]此外，構(gòu)成薄膜圓頂?shù)膶盈B膜的各材料不限于實(shí)施方式的情況。作為第一保護(hù)膜，只要是能夠以比較低溫(?250°C)進(jìn)行成膜的膜即可，優(yōu)選含有硅的氧化膜。而且，還能夠使用硅氮化膜或非晶硅膜。作為密封層，只要是能夠?qū)⒌谝槐Ｗo(hù)膜的貫通孔可靠地堵塞的膜即可，優(yōu)選聚酰亞胺系的樹(shù)脂。作為第二保護(hù)膜，只要?dú)怏w透過(guò)率小、防濕性優(yōu)良即可，優(yōu)選含有硅的氮化膜。而且，還能夠使用硅炭化膜(SiC)、鋁氧化膜(Al2O3)、鋁氮化膜(AlN)。
[0087]此外，層疊膜的各材料不限于這些，能夠根據(jù)規(guī)格而適當(dāng)?shù)刈兏?br>[0088]對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但這些實(shí)施方式是作為例子提示的，不意圖限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式能夠以其他各種方式來(lái)實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含于發(fā)明的范圍、主旨內(nèi)，并且包含于權(quán)利要求書(shū)所記載的發(fā)明及其等同的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MEMS裝置，其中，具有: MEMS元件，設(shè)置于基板上，具有可動(dòng)部； 第一保護(hù)膜，以形成對(duì)所述MEMS元件進(jìn)行收容的空洞的方式，設(shè)置于所述基板上及所述MEMS元件上，具備與所述空洞連通的多個(gè)貫通孔； 密封層，以覆蓋所述第一保護(hù)膜的方式設(shè)置于所述第一保護(hù)膜上；以及 第二保護(hù)膜，以覆蓋所述密封層的方式設(shè)置于所述密封層上； 所述第一保護(hù)膜上的所述密封層的外側(cè)端部設(shè)定為比所述基板上的所述空洞的端部靠外側(cè)， 從所述密封層的所述外側(cè)端部起至所述空洞的所述端部為止的距離A與所述第一保護(hù)膜的厚度B之比B/A為0.25?0.52的范圍。2.如權(quán)利要求1所述的MEMS裝置，其中， 所述距離A與所述第二保護(hù)膜的厚度C之比C/A為0.25?0.52的范圍。3.如權(quán)利要求1所述的MEMS裝置，其中， 所述距離A與所述空洞的高度D之比D/A為0.9?3.6的范圍。4.如權(quán)利要求2所述的MEMS裝置，其中， 所述距離A與所述空洞的高度D之比D/A為0.9?3.6的范圍。5.如權(quán)利要求1所述的MEMS裝置，其中， 所述第一保護(hù)膜為含有硅的氧化膜，所述密封層為聚酰亞胺系的樹(shù)脂膜，所述第二保護(hù)膜為含有硅的氮化膜。6.如權(quán)利要求1所述的MEMS裝置，其中， 所述密封層將所述貫通孔堵塞。7.如權(quán)利要求1所述的MEMS裝置，其中， 所述密封層覆蓋所述第一保護(hù)膜的所述空洞部分。8.如權(quán)利要求1所述的MEMS裝置，其中， 所述第二保護(hù)膜設(shè)置于所述密封層上及所述第一保護(hù)膜上。9.一種MEMS裝置，其中，具有: MEMS元件，設(shè)置于基板上，具有可動(dòng)部； 第一保護(hù)膜，設(shè)置于所述基板上及所述MEMS元件上，形成對(duì)所述MEMS元件進(jìn)行收容的空洞，而且具備與該空洞連通的多個(gè)貫通孔； 密封層，以覆蓋所述第一保護(hù)膜的方式設(shè)置于所述第一保護(hù)膜上；以及 第二保護(hù)膜，以覆蓋所述密封層的方式設(shè)置于所述密封層上； 所述第一保護(hù)膜上的所述密封層的外側(cè)端部設(shè)定為比所述基板上的所述空洞的端部靠外側(cè)， 從所述密封層的所述外側(cè)端部起至所述空洞的所述端部為止的距離A與所述第二保護(hù)膜的厚度C之比C/A為0.25?0.52的范圍。10.如權(quán)利要求9所述的MEMS裝置，其中， 所述距離A與所述空洞的高度D之比D/A為0.9?3.6的范圍。11.如權(quán)利要求9所述的MEMS裝置，其中， 所述第一保護(hù)膜為含有硅的氧化膜，所述密封層為聚酰亞胺系的樹(shù)脂膜，所述第二保護(hù)膜為含有硅的氮化膜。12.如權(quán)利要求9所述的MEMS裝置，其中， 所述密封層將所述貫通孔堵塞。13.如權(quán)利要求9所述的MEMS裝置，其中， 所述密封層覆蓋所述第一保護(hù)膜的所述空洞部分。14.如權(quán)利要求9所述的MEMS裝置，其中， 所述第二絕緣膜設(shè)置于所述密封層上及所述第一保護(hù)膜上。15.一種MEMS裝置，其中，具有: MEMS元件，設(shè)置于基板上，具有可動(dòng)部； 第一保護(hù)膜，設(shè)置于所述基板上及所述MEMS元件上，設(shè)置成與所述基板一起形成對(duì)所述MEMS元件進(jìn)行收容的空洞，而且具備與所述空洞連通的多個(gè)貫通孔； 密封層，以堵塞所述貫通孔的方式設(shè)置，以覆蓋所述第一保護(hù)膜的所述空洞形成部分的方式設(shè)置于所述第一保護(hù)膜上；以及 第二保護(hù)膜，設(shè)置于所述密封層上及所述第一保護(hù)膜上， 所述第一保護(hù)膜上的所述密封層的外側(cè)端部設(shè)定為比所述基板上的所述空洞的端部靠外側(cè)， 從所述密封層的所述外側(cè)端部起至所述空洞的所述端部為止的距離A與所述第一保護(hù)膜的厚度B之比B/A為0.25?0.52的范圍。16.如權(quán)利要求15所述的MEMS裝置，其中， 所述距離A與所述第二保護(hù)膜的厚度C之比C/A為0.25?0.52的范圍。17.如權(quán)利要求15所述的MEMS裝置，其中， 所述距離A與所述空洞的高度D之比D/A為0.9?3.6的范圍。18.如權(quán)利要求16所述的MEMS裝置，其中， 所述距離A與所述空洞的高度D之比D/A為0.9?3.6的范圍。
【文檔編號(hào)】B81B3/00GK105936498SQ201510535440
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年8月27日
【發(fā)明人】山田雅基
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社東芝