專利名稱：Mems器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在硅基板上具備使用半導(dǎo)體制造工藝而形成的可動電極和固定電極等結(jié)構(gòu)體的MEMS器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著微細加工技術(shù)的發(fā)展，具備由使用半導(dǎo)體制造工藝而形成的可動電極和固定電極所構(gòu)成的微小的結(jié)構(gòu)體的機電系統(tǒng)器件，例如共振器、濾波器、傳感器、電動機等所謂的MEMS(Micro Electro Mechanical System :微電子機械系統(tǒng))器件備受關(guān)注。MEMS器件由于使用半導(dǎo)體制造工藝來制造，因此可形成與例如CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor :互補性氧化金屬半導(dǎo)體)的復(fù)合器件，所以作為能滿足近年來要求越來越高的電子設(shè)備的小型化和高性能化的器件，也受到期待。隨著這樣的電子設(shè)備的高性能化的要求，MEMS器件需要精密的電流值控制和電氣高速化，要求構(gòu)成MEMS器件的電路的結(jié)構(gòu)體和配線等的進一步的低電阻化。例如，在無線通訊用的RF (Radio Frequency :射頻)-MEMS等在高頻帶工作的MEMS器件與插入損失大和特性本身變差直接相關(guān)，所以需要極力地抑制MEMS器件的電路整體的電阻值。對MEMS器件的制造方法的一個示例進行說明，首先，在硅(Si)等半導(dǎo)體基板上， 形成固定電極和一部分形成在犧牲層上的方式的可動電極，接著在固定電極和可動電極上形成包括配線的配線層疊部。然后，通過將配線層疊部及犧牲層的一部分利用刻蝕(釋放刻蝕)除去以釋放可動電極，形成了機械可動的狀態(tài)的可動電極。但是，MEMS器件的電路中的配線一般是與通常的半導(dǎo)體制造同樣地通過這樣來形成的利用派射法或CVD(Chemical Vapor Deposition :化學(xué)氣相沉積)法或者真空蒸鍍法等，使鋁(Al)等金屬堆積起來，然后形成圖案，因此電阻低。與之相對，MEMS器件的可動電極和固定電極等結(jié)構(gòu)體在堆積硅后形成圖案之后，需要實施用于實現(xiàn)作為半導(dǎo)體的硅的低電阻化的某些處理。作為實現(xiàn)由硅構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體的低電阻化的處理的方法，已知有對硅膜進行注入磷離子(例如31P+)等雜質(zhì)離子的離子注入來形成擴散層的方法(例如參照專利文獻I)。此外，作為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體的進一步低電阻化的方法，在例如專利文獻I和專利文獻2 中公開了這樣的所謂的轉(zhuǎn)化為硅化物的方法利用用濺射法或CVD法或真空蒸鍍法等，使金屬堆積在硅膜上后，在高溫下進行退火，由此使與作為金屬的鈦接觸的硅擴散從而使其合金化。利用例如鈦(Ti)而轉(zhuǎn)化為硅化物的硅化物部分(TiSi)具有大約10_5Qcm的電阻率，該值是通過雜質(zhì)離子注入所形成的擴散層的大約一百分之一。專利文獻I :日本特開2004-221853號公報專利文獻2 :日本特開2001-264677號公報
如上所述，在由硅構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體中注入雜質(zhì)離子以形成擴散層的方法中，難以將結(jié)構(gòu)體的電阻值減小到在高頻帶工作的MEMS器件所要求的電阻值。另一方面，雖然將由硅構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)化為硅化物的方法是對大幅度降低結(jié)構(gòu)體的電阻有效的方法，但根據(jù)硅化物用金屬的種類，在利用刻蝕除去配線層疊部的一部分及犧牲層來釋放可動電極時，存在硅化物部分溶解于刻蝕液中的可能。在硅化物部分溶解了的情況下，電阻值反而上升、或者結(jié)構(gòu)體變薄導(dǎo)致機械強度下降，由此存在MEMS器件的電特性和機械特性發(fā)生變動而無法獲得所希望的特性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的是提供一種在保持了結(jié)構(gòu)體的機械特性的同時降低了電阻值、并具有優(yōu)良的工作特性的MEMS器件及其制造方法。為了解決上述問題，本發(fā)明的MEMS器件具有固定電極，其形成在半導(dǎo)體基板上， 由硅構(gòu)成；可動電極，其與半導(dǎo)體基板隔開間隙并以機械可動的狀態(tài)配置，該可動電極由硅構(gòu)成；和配線層疊部，其形成在可動電極的周圍，并且以覆蓋固定電極的一部分的方式形成，該配線層疊部包括配線，在固定電極或者可動電極中射入有雜質(zhì)離子，而且固定電極的由配線層疊部覆蓋的部分的至少一部分轉(zhuǎn)化為了硅化物。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可動電極或固定電極通過射入雜質(zhì)離子而被低電阻化。特別是在制造MEMS器件的可動電極和固定電極的過程中，在通過釋放刻蝕配線層疊部的一部分來釋放可動電極時，實現(xiàn)了暴露于釋放刻蝕液的部分、即硅化物轉(zhuǎn)化困難的部分的低電阻化。由此，達到了 MEMS器件的電路整體的電阻值減小的效果。而且，上述結(jié)構(gòu)的MEMS器件中的固定電極的由配線層疊部所覆蓋的部分的至少一部分轉(zhuǎn)化為了硅化物。即，在釋放可動電極時，不與釋放刻蝕液接觸的部分轉(zhuǎn)化為硅化物。由此，不管應(yīng)用什么金屬來作為硅化物轉(zhuǎn)化用金屬，都能夠在固定電極的硅化物部分不會被例如氟化氫類的釋放刻蝕液溶解的情況下，實現(xiàn)固定電極的低電阻化。轉(zhuǎn)化為了硅化物的硅與僅實施了例如磷離子等雜質(zhì)離子射入的情況相比，可使電阻率為大約一百分之一，可實現(xiàn)電阻值的大幅度減小。因此，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的MEMS器件，可大幅度減小MEMS器件的電路整體的電阻值， 能夠改善MEMS器件工作時的插入損失和通過特性，所以可提供能夠應(yīng)用于高頻器件等的具有優(yōu)良的工作特性的MEMS器件。本發(fā)明的MEMS器件的特征在于，固定電極的配置在配線層疊部的外部的部分和可動電極的一方或兩方轉(zhuǎn)化為了娃化物。此時，優(yōu)選的是用于硅化物轉(zhuǎn)化的硅化物用金屬為鎢(W)或鑰(Mo)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可將MEMS器件的作為結(jié)構(gòu)體的固定電極和可動電極的、配置于配線層疊部的外部的結(jié)構(gòu)體及包括其一部分在內(nèi)的大致全部形成為具有轉(zhuǎn)化為了硅化物的硅化物部分的結(jié)構(gòu)。由此，可實現(xiàn)MEMS器件的電路整體的更顯著的低電阻化。此時，如果是使用鎢或鑰來作為硅化物用金屬的結(jié)構(gòu)，則通過鎢或鑰而轉(zhuǎn)化為硅化物的硅化物部分特別難以溶解于例如氟化氫類的釋放刻蝕液。因此，在制造MEMS器件的過程中，在釋放可動電極時，由于可使接觸釋放刻蝕液的部分的結(jié)構(gòu)體穩(wěn)定地進行硅化物轉(zhuǎn)化，所以可穩(wěn)定地制造出電阻值進一步減小了的MEMS器件。
本發(fā)明是一種MEMS器件的制造方法，所述MEMS器件具有固定電極，其形成在半導(dǎo)體基板上，由硅構(gòu)成；可動電極，其與半導(dǎo)體基板隔開間隙并以機械可動的狀態(tài)配置，該可動電極由硅構(gòu)成；和配線層疊部，其形成在可動電極的周圍，并且以覆蓋固定電極的一部分的方式形成，該配線層疊部包括配線，其特征在于，所述MEMS器件的制造方法包括以下工序在半導(dǎo)體基板上形成固定電極的工序；以一部分形成在犧牲層上的方式來形成可動電極的工序；在固定電極和可動電極上形成配線層疊部的工序；和通過刻蝕來除去配線層疊部和犧牲層的一部分，從而釋放可動電極的工序，在形成固定電極的工序和形成可動電極的工序的一方或兩方工序中，包括向固定電極或可動電極中射入雜質(zhì)離子的離子射入工序，而且，在形成固定電極的工序中，包括將固定電極的由配線層疊部覆蓋的部分的至少一部分轉(zhuǎn)化為硅化物的工序。根據(jù)該制造方法，通過對固定電極或可動電極進行射入雜質(zhì)離子的離子射入，可實現(xiàn)可動電極或固定電極的低電阻化。特別是在釋放可動電極的釋放的工序中，由于接觸釋放刻蝕液，因此可實現(xiàn)硅化物轉(zhuǎn)化困難的部分的低電阻化。因此，MEMS器件的電路整體的電阻減小，可供具有優(yōu)良工作特性的MEMS器件的制造。此外，在釋放可動電極時，由于將不接觸釋放刻蝕液的部分轉(zhuǎn)化為硅化物，所以作為硅化物用金屬應(yīng)用任何金屬，固定電極都不會被釋放刻蝕液溶解。由此，可防止因硅化物部分溶解而導(dǎo)致固定電極的電阻值上升，或者固定電極的機械強度下降。因此，可穩(wěn)定地形成轉(zhuǎn)化為了硅化物的固定電極，可大幅度減小MEMS器件的電路整體的電阻值，所以可制造出具有優(yōu)良的工作特性的MEMS器件。在本發(fā)明的MEMS器件的制造方法中，其特征在于，在形成固定電極的工序和形成上述可動電極的工序的一方或兩方工序中，包括將上述固定電極的配置在上述配線層疊部外部的部分和上述可動電極的一方或兩方轉(zhuǎn)化為娃化物的工序。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選的是使用鎢(W)或鑰(Mo)來作為硅化物轉(zhuǎn)化所使用的硅化物用金屬。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可使固定電極和可動電極等MEMS器件結(jié)構(gòu)體的大致全部進行硅化物轉(zhuǎn)化以形成硅化物部分。這樣，可實現(xiàn)MEMS器件的電路整體的更顯著的低電阻化。此時，如果為使用鎢或鑰來作為硅化物用金屬的結(jié)構(gòu)，則鎢或鑰特別難以溶解于氟化氫類的釋放刻蝕液中。因此，在釋放可動電極的工序中，可使接觸釋放刻蝕液的部分的結(jié)構(gòu)體穩(wěn)定地進行硅化物轉(zhuǎn)化，所以可穩(wěn)定地制造電阻值進一步減小了的MEMS器件。


圖1(a)是說明作為本發(fā)明第一實施方式的MEMS器件的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖，該圖 (b)是沿著圖1(a)中的A-A線的剖面圖。圖2 (a) (C)是說明作為本發(fā)明第二實施方式的MEMS器件的制造方法的概要剖面圖。圖3 (a) (C)是說明作為本發(fā)明第二實施方式的MEMS器件的制造方法的概要剖面圖。圖4 (a) (d)是說明作為本發(fā)明第二實施方式的MEMS器件的制造方法的概要剖面圖。
圖5是說明作為本發(fā)明第三實施方式的MEMS器件的概要結(jié)構(gòu)的概要剖面圖。圖6 (a) (C)是說明作為本發(fā)明第四實施方式的MEMS器件的制造方法的概要剖面圖。圖7(a) (C)是說明作為本發(fā)明第四實施方式的MEMS器件的制造方法的概要剖面圖。圖8是說明本發(fā)明的MEMS器件的變形例的概要結(jié)構(gòu)的概要剖面圖。標號說明I :作為半導(dǎo)體基板的硅基板；3 :作為刻蝕停止層的氮化膜；10、50 :固定電極； 13 :作為配線層疊部之一的第一層間絕緣層；14 :作為配線層疊部之一的第二層間絕緣層； 23 :形成有配線的第一配線層；24 :形成有配線的第二配線層19 :作為配線層疊部之一的保護膜;20、60 :可動電極;25、55、65 :硅化物部分25a、55a、65a :硅化物用金屬層;30、70、90 MEMS器件。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的MEMS器件及其制造方法的實施方式進行說明。(第一實施方式)首先，按照附圖來對MEMS器件的一個實施方式進行說明。圖1(a)是表示本發(fā)明的MEMS器件的優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖1(b)是沿著該圖1(a)中的A-A線的剖面圖。圖I所示的MEMS器件30在硅基板I上具有以固定的狀態(tài)設(shè)置的固定電極10 ； 和配線層疊部，其層疊在該固定電極10的一部分的上方，由第一層間絕緣膜13、第一配線層23、第二層間絕緣膜14、第二配線層24和保護膜19構(gòu)成。此外，具備可動電極20，該可動電極20以可動狀態(tài)設(shè)置在形成于配線層疊部的大致中央的作為空間的開口部Cl內(nèi)。固定電極10的由配線層疊部覆蓋的部分的表面被轉(zhuǎn)化為硅化物，形成有硅化物部分25。在硅基板I上，依次層疊了作為氧化硅膜(SiO2，例如，熱氧化膜)的絕緣膜2和由氮化硅(SiN)等構(gòu)成的氮化膜3。在氮化膜3上設(shè)有固定電極10，該固定電極10是通過利用CVD法等層疊多晶硅膜后形成圖案而形成的。固定電極10在圖案形成前的堆積多晶硅膜的階段，對多晶硅膜進行了射入磷離子等雜質(zhì)離子的離子射入。此外，固定電極10具有 露出于在后述的配線層疊部形成的開口部Cl的部分；從開口部Cl以覆蓋預(yù)定面積的方式依次層疊有犧牲層11和層間膜12的部分；以及通過硅化物用的金屬而轉(zhuǎn)化為了硅化物的硅化物部分25。這樣，由多晶硅構(gòu)成的固定電極10在實施雜質(zhì)離子的離子射入后，一部分轉(zhuǎn)化為硅化物而形成了硅化物部分25。由此，與對多晶硅只進行了雜質(zhì)離子的離子射入的情況相比，可將固定電極10的表面電阻值減小到大約一百分之一。因此，MEMS器件30可實現(xiàn)工作時的插入損失和通過特性等的改善，具有能夠應(yīng)用于高頻器件等的優(yōu)良的工作特性。在固定電極10的硅化物部分25上和依次層疊有犧牲層11與層間膜12的部分上， 具有將第一層間絕緣膜13、第一配線層23、第二層間絕緣膜14、第二配線層24按該順序?qū)盈B起來而形成的配線層疊部。第一層間絕緣膜13的一部分被形成圖案，固定電極10和第一配線層23導(dǎo)通。此外，第二層間絕緣膜14的一部分被形成圖案，第一配線層23和第二配線層24導(dǎo)通。在第二配線層24上層疊有保護膜(鈍化膜)19。再有，在本實施方式中，說明了在第一層間絕緣膜13上夾著第二層間絕緣膜14具有第一配線層23和第二配線層24兩個配線層的配線層疊部的結(jié)構(gòu)，但并不限于此，也可以是具有一個或三個以上配線層而構(gòu)成的配線層疊部。在犧牲層11、層間膜12、第一層間絕緣膜13、第一配線層23、第二層間絕緣膜14、 第二配線層24、保護膜19按該順序?qū)盈B而成的配線層疊部的大致中央，形成有作為圓筒形狀或矩形形狀的凹部的開口部Cl。在該開口部Cl的凹底部分，具備通過在用CVD法等層疊多晶硅膜后形成圖案而形成的可動電極20。可動電極20，通過將一部分支撐于氮化膜3上， 并除去可動電極20的下側(cè)部分的犧牲層11，該可動電極20與氮化膜3和固定電極10隔開預(yù)定間隙以可動的狀態(tài)設(shè)置。此外，可動電極20在形成圖案前的堆積多晶硅膜的階段，向多晶硅膜進行了射入磷離子等雜質(zhì)離子的離子射入。下面，對具有上述結(jié)構(gòu)的MEMS器件30的動作的一個示例進行說明。在本實施方式中，將固定電極10的形成在夾著可動電極20的兩側(cè)的一方作為驅(qū)動電極，并將另一方作為檢測電極來進行說明。此外，在可動電極20上施加有適當?shù)拇?lián)偏置電壓。當在MEMS器件30的固定電極10的驅(qū)動電極側(cè)施加驅(qū)動電壓時，在固定電極10 和可動電極20之間產(chǎn)生電位差，隨之電荷被蓄積。通過該電位的時間變化或者蓄積的電荷的時間變化，與通常的電容器同樣地在固定電極10的驅(qū)動電極側(cè)和可動電極20之間流過交流電流。這在固定電極10的檢測電極側(cè)和可動電極20之間也是一樣的，在MEMS器件30 整體上流過與串聯(lián)連接了兩個電容器的情況下的靜電電容值相當?shù)慕涣麟娏?。另一方面?可動電極20在特定的頻率具有固有的振動頻率，且在特定頻率向厚度方向產(chǎn)生彎曲。該情況下，上述固定電極10的驅(qū)動電極側(cè)和檢測電極側(cè)與可動電極20之間的靜電電容發(fā)生移位，在各結(jié)構(gòu)體間形成的電容器中蓄積了與電壓相當?shù)碾姾?，但在靜電電容變化了的情況下，為滿足向電容器的蓄電量Q = CV,電荷發(fā)生移動。其結(jié)果為，在可動電極20的固有振動頻率下，隨著靜電電容的變化，有電流流過。來自可動電極20的輸出電流被從固定電極10 的檢測電極側(cè)檢測到。(第二實施方式)下面，對上述第一實施方式的MEMS器件30的制造方法進行說明。圖2、圖3、圖4 是說明MEMS器件30的制造工序的概要剖面圖。再有，圖2、圖3、圖4圖示了與圖1(b)相同位置的MEMS器件30的剖面。在MEMS器件30的制造中，使用半導(dǎo)體制造工藝。在圖2(a)中，使硅基板I表面熱氧化等，以形成由氧化硅膜(SiO2)構(gòu)成的絕緣膜2，并利用CVD法或濺射法等堆積形成由氮化硅(SiN)等構(gòu)成的氮化膜3。該氮化膜3成為作為進行后述的釋放刻蝕時的刻蝕停止層發(fā)揮作用的基層。接著，在氮化膜3上利用CVD法等層疊多晶硅膜，在進行注入磷離子(例如，31P+) 等雜質(zhì)離子的離子注入后，通過利用光刻法等形成圖案，來形成固定電極10。接著，在固定電極10上通過濺射法等形成由氧化硅等氧化膜構(gòu)成的犧牲層11。然后，在犧牲層11上，利用CVD法或濺射法或者真空蒸鍍法層疊多晶硅膜后，進行注入磷離子等雜質(zhì)離子的離子注入，而后利用光刻法形成圖案，從而形成可動電極20。接下來，如圖2(b)所示，利用CVD法或濺射法等堆積形成由氧化硅等氧化膜構(gòu)成的層間膜12。接著，如圖2(c)所示，用光刻法等除去層間膜12和犧牲層11的預(yù)定區(qū)域，以露出固定電極10的多晶硅的一部分。此時露出的固定電極10的預(yù)定區(qū)域為在后述工序中進行硅化物轉(zhuǎn)化的區(qū)域。接著，如圖3 (a)所示，利用真空蒸鍍法或濺射法或CVD法等，形成用于使固定電極 10的一部分轉(zhuǎn)化為硅化物的硅化物用金屬層25a。在該階段，硅化物用金屬層25a接觸地形成在固定電極10的多晶娃露出的一部分和層間膜12上。再有,娃化物用金屬層25a,可使用鈦(Ti)、鎢(W)、鑰(Mo)、鈷(Co)、鉬(Pt)、鈀(Pb)等金屬。然后，利用燈退火等方法，以預(yù)定溫度進行預(yù)定時間的退火。由此，固定電極10 的多晶硅露出的部分通過硅化物用金屬層25a而轉(zhuǎn)化為硅化物，由此，形成了硅化物部分 25(圖 3(b))。這樣，通過使固定電極10的一部分轉(zhuǎn)化為硅化物以形成硅化物部分25，可進一步減小硅化物部分25的表面電阻。其結(jié)果為，可實現(xiàn)MEMS器件整體的顯著的表面電阻的減小，所以MEMS器件30工作時的插入損失和通過特性等得到改善，因而可制造出具有優(yōu)良的工作特性的MEMS器件30。接著,如圖3(c)所示,利用氨氣(NH4)和過氧化氫(H2O2)的水溶液,刻蝕除去沒有轉(zhuǎn)化為硅化物的硅化物用金屬25a。再有，這里使用的刻蝕液并不限于氨氣和過氧化氫的水溶液，也可使用具有留下硅化物部分25而僅刻蝕硅化物用金屬層25a的選擇比的其它刻蝕液。接下來，如圖4(a)所示，利用濺射等方法形成第一層間絕緣膜13。此時，雖然層疊第一層間絕緣膜13的襯底層具有凹凸，但為了在后面的工序中容易形成在第一層間絕緣膜13上層疊的配線層等，優(yōu)選第一層間絕緣膜13的上表面為平坦的。因此，第一層間絕緣膜13優(yōu)選使用可通過軟熔而變平坦的BPSG (Boron PhosphorusSi I icon Glass :硼磷娃玻璃)或PSG(Phosphorus Silicon Glass :磷娃玻璃)。除此之外，可以使用利用旋轉(zhuǎn)噴涂法涂敷液狀的絕緣性玻璃材料而成膜的SOG(Spin On Glass :旋涂玻璃)來用作層間絕緣膜， 或者，也可以構(gòu)成為在濺射氧化硅等之后使用進行化學(xué)研磨和機械研磨的CMP(Chemical Mechanical Polishing :化學(xué)機械研磨)等平坦化技術(shù),來使層間絕緣膜上表面變得平坦。接下來，如圖4(b)所示，在第一層間絕緣膜13上，利用濺射法或CVD法，以及光刻法等，依次層疊第一配線層23、第二層間絕緣膜14和第二配線層24，并且通過形成圖案來形成所述各層。第一配線層23及第二配線層24具有由氧化硅(SiO2)等構(gòu)成的多個配線 (未圖示)，并從具有硅化物部分25的固定電極10向表面引出配線。再有，在本實施方式中，說明了形成第一配線層23及第二配線層24的兩層配線層的示例。這里，配線層可以是單層，并且也可根據(jù)需要而成為設(shè)置三層以上的結(jié)構(gòu)。接著，如圖4(c)所示，在第二配線層24上，形成由氮化硅等構(gòu)成的保護膜(鈍化膜)19。保護膜19可利用CVD法或濺射法等堆積形成。此外，由四氮化三硅(Si3N4)構(gòu)成的保護膜19優(yōu)選使用例如等離子CVD形成。 接著，進行可動電極20的釋放刻蝕。釋放刻蝕使用例如氟化氫(HF)類的刻蝕液來進行，所述刻蝕液具有這樣的選擇比刻蝕除了由多晶硅構(gòu)成的固定電極10及可動電極 20、和由氮化硅構(gòu)成的氮化膜3以外的由單晶氧化硅等構(gòu)成的各層。首先，形成用于形成圖 4(d)所示的開口部Cl的光致抗蝕劑圖案，將該光致抗蝕劑圖案作為刻蝕掩模，利用氟化氫類的刻蝕液進行濕法刻蝕。于是，如圖4(d)所示，保護膜19、第二層間絕緣膜14、第一層間絕緣膜13、覆蓋可動電極20的上表面和側(cè)面的層間膜12、以及可動電極20的下側(cè)部分的犧牲層11被除去，從而形成開口部Cl。該釋放刻蝕通過作為刻蝕停止層發(fā)揮功能的氮化膜 3而停止厚度方向的刻蝕，另外，固定電極10不被刻蝕而留下。此外，通過除去可動電極20 的下側(cè)部分的犧牲層11，可動電極20被釋放成與氮化膜3和固定電極10隔開預(yù)定間隙，成為可動狀態(tài)。這里，根據(jù)硅化物用金屬的種類，存在這樣的可能性硅化物部分溶解于氟化氫類的釋放刻蝕液中，產(chǎn)生表面電阻反而上升或者結(jié)構(gòu)體變薄從而導(dǎo)致機械特性變化等不良情況。根據(jù)本實施方式的制造方法，由于可將固定電極I的沒有釋放刻蝕的區(qū)域轉(zhuǎn)化為硅化物，所以不會發(fā)生釋放刻蝕液對硅化物部分25的溶解。此外，不用考慮對釋放刻蝕液的耐性，可在很多選擇項中選定硅化物用金屬層25a所使用的金屬，以獲得將MEMS器件30中的固定電極10和可動電極20等MEMS結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)化為硅化物的效果。再有，釋放刻蝕也可以與干刻蝕法組合而可分為多個階段進行。例如，首先，利用隔著上述的光致抗蝕劑圖案而使用了例如CHF3等反應(yīng)性氣體的RIE (反應(yīng)離子刻蝕)法， 來將保護膜19、第二層間絕緣膜14及第一層間絕緣膜13干刻蝕到預(yù)定深度。接著，利用氟化氫類的刻蝕液進行釋放刻蝕以釋放可動電極20。根據(jù)該方法，由于利用RIE法所進行的干刻蝕的異向性優(yōu)良，且不易發(fā)生光致抗蝕劑圖案的端部正下方的保護膜19被刻蝕的所謂的下切(undercut)，所以可在大致鉛直方向上進行刻蝕，并可縮短釋放刻蝕時間。而且，在釋放刻蝕后，通過剝離光致抗蝕劑圖案，來結(jié)束一連串的MEMS器件的制造工序。如上所述，在本實施方式的制造方法中，MEMS器件30具備固定電極10，固定電極 10具有硅化物部分25，該MEMS器件利用半導(dǎo)體制造工藝來制造。由此，在硅基板I上，制造出并設(shè)有MEMS結(jié)構(gòu)體和例如振蕩電路等CMOS的復(fù)合MEMS器件可較容易地實現(xiàn)，且可制造出實現(xiàn)了更多功能的MEMS器件30。(第三實施方式)關(guān)于利用上述第二實施方式的制造方法制造的上述第一實施方式的MEMS器件 30，將固定電極10的、釋放可動電極20時沒有暴露在釋放刻蝕液的部分，轉(zhuǎn)化為硅化物，從而形成了硅化物部分25。與之相對，在該第三實施方式中，按照附圖來說明在暴露于釋放刻蝕液中的可動電極和固定電極的一部分上形成硅化物部分的示例。圖5是說明第三實施方式的MEMS器件70的概要剖面圖，其圖示了與上述第一實施方式中的圖1(b)相同位置的剖面。再有，在第三實施方式的MEMS器件70的結(jié)構(gòu)中，對于與第一實施方式的MEMS器件30相同的結(jié)構(gòu),標以相同標號并省略說明。在圖5中，MEMS器件70在硅基板I上具有以固定狀態(tài)設(shè)置的固定電極50 ;以及在該固定電極50的上方層疊的、由第一層間絕緣膜13、第一配線層23、第二層間絕緣膜14、 第二配線層24和保護膜19構(gòu)成的配線層疊部。此外，具備在形成于配線層疊部的大致中央的作為空間的開口部C2內(nèi)以可動狀態(tài)設(shè)置的可動電極60。固定電極50的表面被轉(zhuǎn)化為硅化物而形成有硅化物部分55。此外，可動電極60的表面被轉(zhuǎn)化為硅化物而形成有硅化物部分65。在硅基板I上，依次層疊絕緣膜2和氮化膜3，在氮化膜3上層疊多晶硅膜并進行離子射入后，進行圖案形成，從而形成固定電極50。此外，在固定電極50的表面具有通過由高熔點金屬構(gòu)成的硅化物用金屬而轉(zhuǎn)化為了硅化物化的硅化物部分55。作為硅化物用金屬使用的高熔點金屬優(yōu)選使用不易溶解于釋放刻蝕可動電極60時的氟化氫類的刻蝕液、特別難溶于刻蝕液的鎢和鑰。這樣，固定電極50形成為在向多晶硅中實施了雜質(zhì)離子的射入后，表面被轉(zhuǎn)化為硅化物從而具有硅化物部分55，所以表面電阻值大幅度減小。由此，達到了進一步改善使 MEMS器件70工作時的插入損失和通過特性等的效果。在固定電極50的硅化物部分55的一部分的上方層疊有犧牲層11。再有，在犧牲層11上形成有將第一層間絕緣膜13、第一配線層23、第二層間絕緣膜14、第二配線層24以該順序?qū)盈B起來而構(gòu)成的配線層疊部。在配線層疊部上層疊有保護膜(鈍化膜)19。在配線層疊部的大致中央，形成有作為圓筒形狀或矩形形狀凹部的開口部C2。在開口部C2的凹底部分，形成有一部分支撐在氮化膜3上的以可動狀態(tài)設(shè)置的可動電極60。 可動電極60由多晶硅構(gòu)成，其通過在對多晶硅膜實施了雜質(zhì)離子射入后進行圖案形成而形成。再有，在可動電極60的表面，通過由鎢和鑰等高熔點金屬構(gòu)成的硅化物用金屬進行硅化物轉(zhuǎn)化而形成有硅化物部分65?？蓜与姌O60通過在實施雜質(zhì)離子射入而實現(xiàn)了低電阻化后進行圖案形成而形成，并且利用高熔點金屬進行硅化物轉(zhuǎn)化而具有硅化物部分65，所以表面電阻大幅度減小。 這樣，通過使作為MEMS器件70的結(jié)構(gòu)體的可動電極60和固定電極50轉(zhuǎn)化為硅化物，大幅度減小了 MEMS器件70的電路整體的電阻值，插入損失和通過特性等變得更好，所以可提供具有可應(yīng)用于高頻設(shè)備等的優(yōu)良的工作特性的MEMS器件70。(第四實施方式)下面，對上述第三實施方式的MEMS器件70的制造方法，按照附圖進行說明。再有， 在第四實施方式的MEMS器件70的制造方法中，對于與第二實施方式的MEMS器件30的制造方法相同的結(jié)構(gòu)，標以相同標號并省略說明。在圖6(a)中，在使硅基板I表面熱氧化等而形成的絕緣膜2上，利用CVD法和濺射法等堆積形成氮化膜3。然后，利用CVD法等層疊多晶硅膜，并進行磷離子等雜質(zhì)離子的離子注入以實現(xiàn)低電阻化，然后用光刻法等形成圖案，從而形成固定電極50。再有，在固定電極50上，利用真空蒸鍍法或濺射法或者CVD法等形成由高熔點金屬構(gòu)成的硅化物用金屬層55a。在本實施方式中，作為用于硅化物用金屬層55a的高熔點金屬使用鎢或鑰。通過使用鎢或鑰來進行硅化物轉(zhuǎn)化而形成的固定電極50的硅化物部分，特別難溶于在后述的釋放可動電極60的工序中進行釋放刻蝕時所使用的氟化氫類刻蝕液。由此， 能夠避免由于硅化物部分的暴露于釋放刻蝕液中的部分溶解而導(dǎo)致電阻值反而上升等不良情況。然后，在圖6(b)中，利用燈退火等方法以預(yù)定溫度進行預(yù)定時間的退火。由此，與固定電極50的多晶硅接觸的部分通過硅化物用金屬層55a而轉(zhuǎn)化為硅化物，從而形成了硅化物部分55。接著，利用氨氣(NH4)和過氧化氫(H2O2)的水溶液等除去沒有轉(zhuǎn)化為硅化物的氮化膜3上的未反應(yīng)的硅化物用金屬層55a。這樣，通過將固定電極50的一部分轉(zhuǎn)化為硅化物形成硅化物部分55，可進一步減小固定電極50的表面電阻。其結(jié)果為，由于可實現(xiàn)MEMS器件整體的顯著的表面電阻的減小，所以可制造出改善了使MEMS器件70工作時的插入損失和通過特性等的、具有優(yōu)良的工作特性的MEMS器件70。接下來，在圖6(c)中，在固定電極50上利用濺射法等形成由氧化硅等的氧化膜構(gòu)成的犧牲層11。接著，在犧牲層11上，在用CVD法或濺射法或者真空蒸鍍法等層疊多晶硅膜后，進行注入磷離子等雜質(zhì)離子的離子注入以實現(xiàn)低電阻化，然后利用光刻法等形成圖案，從而形成可動電極60。再有，利用真空蒸鍍法或濺射法或者CVD法等，層疊用于使可動電極60轉(zhuǎn)化為娃化物的娃化物用金屬層65a。在本實施方式中，作為用于娃化物用金屬層 55a的高熔點金屬使用鎢或鑰。使用鎢或鑰進行硅化物轉(zhuǎn)化而形成的可動電極60的硅化物部分特別難溶于在后述的釋放可動電極60的釋放工序中使用的氟化氫類的刻蝕液。由此，可以避免由于硅化物部分的暴露于釋放刻蝕液中的部分溶解而導(dǎo)致電阻值反而上升等不良情況。接著，如圖7(a)所示，利用用燈退火等方法以預(yù)定溫度進行預(yù)定時間的退火，可動電極60的多晶娃通過娃化物用金屬層65a而轉(zhuǎn)化為娃化物,從而形成娃化物部分65。這樣，通過使可動電極60轉(zhuǎn)化為硅化物以形成硅化物部分65，可進一步減小可動電極60的表面電阻。再有，在本實施方式中，由于作為MEMS器件70的結(jié)構(gòu)體的固定電極50也被轉(zhuǎn)化為硅化物而具有硅化物部分55，所以實現(xiàn)了 MEMS器件70的電路整體的大幅度的電阻降低。接著，在圖7(b)中，首先，利用氨氣(NH4)和過氧化氫(H2O2)的水溶液等，對沒有轉(zhuǎn)化為硅化物的硅化物用金屬層65a(參照圖7(a))。進行刻蝕以將其除去。接著，利用濺射等方法來形成第一層間絕緣膜13。接下來，在第一層間絕緣膜13上，利用濺射法或CVD 法、以及光刻法等按順序?qū)盈B第一配線層23、第二層間絕緣膜14、第二配線層24，并且進行圖案形成，從而形成配線層疊部。然后，在第二配線層24上，利用CVD法或濺射法等形成由氮化硅等構(gòu)成的保護膜(鈍化膜)19。接下來，如圖7(c)所示，用氟化氫類等的釋放刻蝕液，刻蝕除去保護膜19、第二層間絕緣膜14、第一層間絕緣膜13、可動電極60的下側(cè)部分的犧牲層11，以形成開口部C2， 由此，將可動電極60釋放為可動狀態(tài)。這里，根據(jù)硅化物用金屬的種類，有發(fā)生以下等不良情況的可能性硅化物部分 55、65溶解于釋放刻蝕液中，導(dǎo)致表面電阻反而上升，或者結(jié)構(gòu)體變薄而使得機械特性發(fā)生變化。根據(jù)本實施方式的制造方法，固定電極50及可動電極60利用難溶于氟化氫類等的釋放刻蝕液中的鎢或鑰來轉(zhuǎn)化為硅化物。由此，可獲得在各硅化物部分55、65不會被釋放刻蝕液溶解的情況下，使MEMS器件70的固定電極50和可動電極60等MEMS結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)化為硅化物的效果。(變形例)關(guān)于在上述第一及第二實施方式中說明的MEMS器件30，固定電極10的被配線層疊部覆蓋的部分在釋放可動電極20的工序中，在沒有暴露于釋放刻蝕液中的部分形成了硅化物部分25。此外，關(guān)于在上述第三及第四實施方式中說明的MEMS器件70，使用作為難溶于釋放刻蝕液中的高熔點金屬的鎢或鑰來作為硅化物用金屬，形成了固定電極50的硅化物部分55及可動電極60的娃化物部分65。
并不限于此，也可以是將第一及第二實施方式和第三及第四實施方式組合起來的結(jié)構(gòu)的MEMS器件及MEMS器件的制造方法。圖8是說明將上述實施方式的特征組合起來的結(jié)構(gòu)的MEMS器件90的概要剖面圖。再有，在本變形例的MEMS器件90的結(jié)構(gòu)中，對與上述實施方式相同的結(jié)構(gòu)標以相同標號并省略說明。在圖8中，MEMS器件90在硅基板I上具有以固定狀態(tài)設(shè)置的固定電極10 ;和在該固定電極10的上方層疊的、由第一層間絕緣膜13、第一配線層23、第二層間絕緣膜14、第二配線層24和保護膜19構(gòu)成的配線層疊部。此外，具備在形成于配線層疊部的大致中央的作為空間的開口部C3內(nèi)以可動狀態(tài)設(shè)置的可動電極60。固定電極10的被配線層疊部覆蓋的部分的表面被轉(zhuǎn)化為硅化物而形成有硅化物部分25。此外，可動電極60的表面被轉(zhuǎn)化為硅化物化而形成有硅化物部分65。在硅基板I上，依次層疊絕緣膜2和氮化膜3，在氮化膜3上堆積多晶硅膜并進行離子射入后，通過形成圖案來形成固定電極10。此外，固定電極10具有露出于開口部C3 的部分；從開口部C3以覆蓋預(yù)定面積的方式依次層疊有犧牲層11及層間膜12的部分；以及通過硅化物用金屬而轉(zhuǎn)化為了硅化物的硅化物部分25。這樣，固定電極10在實施了雜質(zhì)離子的離子射入后，一部分被轉(zhuǎn)化為硅化物而形成有硅化物部分25，所以表面電阻值可大幅度減小。此外，固定電極10的硅化物部分25形成在由配線層疊部覆蓋的部分。換言之，固定電極10的硅化物部分25形成于在釋放可動電極60的工序中不暴露于釋放刻蝕液的區(qū)域。由此，在硅化物用金屬的選擇時，不必考慮對釋放刻蝕液的耐腐蝕性等，如果將例如便宜的金屬用作硅化物用金屬，則還可實現(xiàn)低成本。在形成于配線層疊部的大致中央的開口部C3的凹底部分設(shè)置的可動電極60，在向多晶硅膜實施雜質(zhì)離子射入后通過形成圖案而形成。再有，在可動電極60的表面，利用由鎢或鑰等高熔點金屬構(gòu)成的硅化物用金屬來進行硅化物轉(zhuǎn)化，從而形成有硅化物部分 65。這樣，由于在實施雜質(zhì)離子射入后，利用作為高熔點金屬的鎢或鑰來進行硅化物轉(zhuǎn)化而具有硅化物部分65，所以表面電阻大幅度減小。此外，作為硅化物用金屬使用的鎢或鑰由于特別難溶于在釋放可動電極60的工序中使用的氟化氫類的釋放刻蝕液，所以可避免由于溶解于釋放刻蝕液導(dǎo)致可動電極60 的表面電阻反而上升等不良情況。以上，雖然對于由發(fā)明人研制的本發(fā)明實施方式及其變形例進行了具體說明，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，可在不脫離其中心思想的范圍內(nèi)進行各種變更。例如，在上述實施方式中，雖然通過使多晶硅形成圖案來形成作為MEMS器件的 MEMS結(jié)構(gòu)體的可動電極和固定電極的原始型，但并不限于此。也可為利用非晶質(zhì)(無定形) 硅來形成MEMS結(jié)構(gòu)體的原始型的結(jié)構(gòu)。由非晶質(zhì)硅形成的MEMS結(jié)構(gòu)體不像結(jié)晶硅那樣具有規(guī)則的結(jié)晶排列，所以特別可以在可動電極的連續(xù)工作中抑制沿結(jié)晶粒界的金屬疲勞。此外，非晶質(zhì)硅可兼作為例如晶體管的門電極材料使用，而且，由于覆膜形成溫度較低，所以可通過現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造工藝來制造與CMOS融合的高性能的MEMS器件。
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此外，在上述實施方式中，在分別形成固定電極和可動電極的工序中，在層疊成為固定電極或可動電極的原始型的多晶硅后，實施雜質(zhì)離子的離子射入。并不限于此，利用在形成固定電極的工序或形成可動電極的工序的任一工序中，對固定電極或可動電極的任一方進行射入雜質(zhì)離子的離子射入以實現(xiàn)低電阻化的結(jié)構(gòu)，也可達到使MEMS器件的電路整體低電阻化的效果。
權(quán)利要求
1.一種MEMS器件，其特征在于，該MEMS器件具有半導(dǎo)體基板；固定電極，其以固定在所述半導(dǎo)體基板上的狀態(tài)設(shè)置，并具有多晶硅；層間絕緣膜，其形成在所述半導(dǎo)體基板和所述固定電極上，并且在所述半導(dǎo)體基板和所述固定電極上的一部分具有開口部；可動電極，其設(shè)置于所述開口部，并與所述固定電極的露出于所述開口部的部分隔開預(yù)定間隙以可動狀態(tài)設(shè)置；和配線層，其形成在所述層間絕緣膜上，并與所述固定電極電連接，在所述固定電極上形成有第一硅化物層，所述第一硅化物層含有鎢或鑰。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS器件，其特征在于，在所述可動電極上形成有第二硅化物層，所述第二硅化物層含有鎢或鑰。
3.—種MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述MEMS器件的制造方法包括以下工序 在半導(dǎo)體基板上形成具有射入有雜質(zhì)離子的多晶硅的固定電極的工序；在所述固定電極上形成含有鎢或鑰的第一硅化物層的工序；在所述第一硅化物層上形成具有氧化硅的犧牲層的工序；在所述半導(dǎo)體基板上及所述犧牲層上形成具有射入有雜質(zhì)離子的多晶硅的可動電極的工序；在所述可動電極及所述犧牲層上形成具有氧化硅的層間膜的工序；在所述層間絕緣膜上形成與所述第一硅化物層連接的配線層的工序；和用刻蝕液去除所述層間絕緣膜的一部分、殘存的所述層間膜的一部分及殘存的所述犧牲層的一部分而形成開口部的工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS器件的制造方法，其特征在于，所述MEMS器件的制造方法包括在所述可動電極上形成含有鎢或鑰的第二硅化物層的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種MEMS器件及其制造方法，該MEMS器件在保持結(jié)構(gòu)體的機械特性的同時降低了電阻值，并具有優(yōu)良的工作特性。該MEMS器件具有在硅基板(1)上形成的由多晶硅構(gòu)成的固定電極(10)；可動電極(20)，其與形成在硅基板(1)上的氮化膜(3)隔開間隙并以機械可動的狀態(tài)配置，而且由多晶硅構(gòu)成；以及配線層疊部，其在可動電極(20)周圍形成，并以覆蓋固定電極(10)的一部分的方式形成，該配線層疊部按順序?qū)盈B有第一層間絕緣膜(13)、第一配線層(23)、第二層間絕緣膜(14)、第二配線層(24)以及保護膜(19)，固定電極(10)的被上述配線層疊部覆蓋的部分轉(zhuǎn)化為了硅化物，形成有硅化物部分(25)。
文檔編號B81B3/00GK102602876SQ20121009793
公開日2012年7月25日 申請日期2007年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者佐藤彰, 森岳志, 渡邊徹, 稻葉正吾 申請人:精工愛普生株式會社