1245741 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 /發明係關於微型機器及錢造方法，特別係關於以介 =間部而橫切輸出電極上方方式設置振動器電極之微型 機為及其製造方法。 【先前技術】 隨：在基板上之微細加工技術之進展，在矽基板、破璃 基板寺之基板上形成微細構造體與控制此微細構造體之兩 極及半導體積體電路等之微型機器技術已逐漸受到注目。包 其中之-係被提案利用作為無線通訊用之高頻遽波哭之 微小振動器。如圖u所示，微小振動器1〇〇係在設於基板⑼ 上4出電極l〇2a上方’ |著空間部a配置振動器電極⑻ 所構成。此振動器電極1()3之—端部連接於以與輸出電極 102:同-導電層所構成之輸人電極1㈣，有特定之頻率電壓 被她加土輻入電極102b時，介著空間部A而設於輸出電極 、 之振動备私極103之樑（振動部）1 03a會振動，使構成 =出電極l〇2a與樑（振動部）1〇3a間之空間部a之電容器之 二备各生又化，並由輸出電極1 〇2a輸出此變化。此種構成之 ^小振動严100所構成之高頻濾波器與利用表面彈性波 (SAW)或薄月吴彈性波（Fbar)之高頻滤》皮器相比，可實現 一此種微小振動器係利用下列方式製造。f先，如圖12A所 不不在表面覆盍絕緣層之基板101上，形成多晶矽構成之輸 出^1Q2a、輸人電核1G2b、支持電極1〇2〇。此等電極1〇2a 85725 1245741 〜102c係在夾著輪出兩打 甩心102a<兩側配置輸入電極 支持電極1〇2〇。接著，以 一 - 乂復皿此寺电極l〇2a〜102〇之狀態， 在基板101上形成氧化矽構成之犧牲層1〇5。 ^ 其次’如圖12 B所示，在冑牲層10 5形成到達輸入電極職 及支持電極⑽之連接孔祕、呢。其後，在包含此等連 要孔1〇5b、1〇5c内之犧牲層105上形成多晶矽層1〇6。 其次，如圖12C所示，利用將此多晶石夕層1〇6施行圖案姓 刻’形成通過輸出電極咖上之帶狀振動器電極iQ3。此時 ’為防止多_構成之輸人電極嶋及支持電極⑽ :;;:r〇^^Li〇5b'10^ 經以上工序之後，選擇地除去犧牲層1〇5，藉以如先前圖 11所不，在輸出電極1G2a與振動器電極1G3 A而完成微小振動器100。 /成工間部 但，如此所製得之微小振動器1〇〇會在接觸棣之 之錯部(支持部)103b之周緣端分形成未被固 二： 難或^電極咖之層部B。此«部B在振動器電= 進步細小時，對樑l〇3a之振動會帶來大的影響。 、係表示上述微小振動器1〇〇之樑長^固有振動頻率 《關係圖。如本圖所示’依據下式⑴之理論上之 頻率（Theory)與（1/L2)成正比： 辰動 f ^ °162 h「【 h :膜厚 E :楊氏模量 85725 1245741 又，本發明亦係有關此種構成之微型機器之製造方法， 其特徵在於利用下列步驟執行製造。 化 首先，第！種製造方法係利用將基板上之第工導電層圖案 形成輸入電極及輸出電極後’在輸入電極之上面及夹 奢輸出電極而與該輸入電極相反側之芙板上 少、 之保護膜。接著’將可對保護膜選擇地施行触刻之 ’以使該保護膜露出而覆蓋輸人電極及輸出電極之狀能; 成於基板上。X，在保護膜形成達到輸人電極及基板= 接孔。其後，在含連接孔之犧牲層上形成第2導電層 將其圖案化’开編端部完全覆蓋連接孔内，該兩端部之 周緣端位於保護膜上，且中央部橫 器電極。其次，選擇地除去犧牲狀振動 電極之間設置空間部。犧牲層而在振動器電極與輸出 依據此第1種製造方法，由热你利m 一 由於係利用以犧牲層將基板上费 盍成露出形成有連接孔之保護膜之狀態，以覆蓋 : ，且兩端部之周緣端位於保護膜 之圖案。因此，振動器電極可在以二=振動器電極 ， 以具兩缅惑全面配置於速 接孔及保護膜上之狀態，僅將其中央部配置於犧牲芦上 而’在此狀態下，對保制選㈣除去犧料 ς哭 電極係被形成僅在中央部設置空間部，且兩端部之周= 不超出保護膜而全面地固定於連接孔及保護膜上之响 =，由於利用覆蓋連接孔方式形成振動器電極之圖案，即 使配置於連接孔之下部之輸入 ^ ^ ^ 伯u乃、I動咨電極> ，力器電極之圖案形成也不會對連接孔内之 85725 1245741 輸入電極造成影響。 又’第2種製造方法係利用將基板上之第i導電層圖案化 ’形成輸人電極及輸出電極後，在基板上形成覆蓋 極之犧牲層。接著，在犧牲層形成達到輸入電極之連接： 及夹著輸出電極而達到血贫輪入兩打一 k3輛入兒椏又相反側之基板上 連接孔，在含此等連接孔内之犧牲層±，形成可對 + 層選擇地蚀刻之第2導電層。其後，利用對 = 地將第2導電層圖案化，形成兩端部之周緣端配置於二: 孔内，且中央部橫切輸出電極上之帶狀振動器電柄… :選擇地除去犧牲層而在振動器電極與輸出電極：間；： 空間部。 1 h又置 依據此第2種製造古、、表，&、人& ^ 及…、、“ 係在具有分別達到輸入電柄 及基板上之連接孔 > 接“旺 於連接孔内之方式〜士 \/以將兩端部之周緣端配置 f ^ ^她仃振動奋電極之圖案形成。因此，振 動咨電極可在以並+、山、 振 …^ 面配置於連接孔内之狀態，僅 將中央部配置於犧牲厣 〜惶 Μ 2 ^ ^ Μ -Τ Λ ㈢ ，由於構成振動器電柄之 弟2導電層可對構成輸入電極 Κ 在振動器電極之圖案开n “層選擇地敍刻，故 會對露出連接孔之/ 振動器電極之圖案形成不 此狀能下㈣邵之輸人電極部分造成影響。而，在 此狀悲下，選擇地除去 社 在中央部之下方設置””文振動器電極係被形成僅 電極及基板之形狀。’且兩端部全面地固定於輸入 【貫施方式】 以下，依據圖式詳細說明本發明之實施形態。又，在各 85725 -10- 1245741 實施形態中，首先說明 之微型機器之構成。 n接者’說明由此所獲得 〈弟1貫施形態>
圖1 A〜1 I係表+隹，A '、罘1貫施形態之製造方法之剖面工序圖 ’圖2〜圖4係說明第彳余 、 罘u她形慼之製造方法用之平面圖。在 此’依據圖1A〜II，—二么 一 —面參照圖2〜圖4，一面說明第1眚施 形悲之微型機器之製谇女 ^ @、τ 万法。又，圖1Α〜II係對應於圖2〜 圖4之平面圖之Α-Α剖面。 首先，如圖1Α所+，卫，丄、 .、形成以絕緣層3覆蓋單晶矽等之半導 體基板1上所構成之其〗」 # fJr ^ ' 4^ 土 。4絕緣層3之最表面係利用對以 κ犧牲層（氧切）之㈣^具有㈣耐性之材 、所構成：因此’例如，可介著用t緩和與半導體基板㈣ "氧化夕版3a’形成將具有上述姓刻耐性之氮化5夕膜 3b依此順序疊層所構成之絕緣層3。 其〆人，如圖1B所示，在基板4形成將第1導電層圖案化所 構成之輸出電心、輸人電極7b、及支持電極7e。構成此等 各電極7a〜7c之第丄導電層例如係含有_(p)之多晶石夕等之 :夕層。而，此等各電極7a〜7c係以將輸出電極乃夾在輸入電 亟7b與支持電極7c之間之方式被配置於基板4上。 其後，如圖1C所示，以氧化矽膜9覆蓋由各電極。〜八露 出之基板4之表面。此時，例如以覆蓋各電極。〜乃之狀態 ，在氮化矽膜3b上形成氧化矽膜，利用研磨氧化矽膜9，= 到各電極7a〜7c露出為止，藉以僅在基板4之表面上 化矽膜9。 氧 85725 -11 - 1245741 其次’如圖1 D所示，左I菩於 、 在；1耆鈿入電極几及支持電極八之 ㈣=，、圖案形成對以後所施行之犧牲層之#刻除去具有 刻耐紅絕緣性材料所構成保護膜u。此時，例如，以氧 =形成，層之情形時，係形成由氮切膜構成之保 夺又月吴11 (以上參照圖2)。 利二=膜U例如係使用光阻圖案(省略圖示)作為掩膜而 _刻成膜於基板4之上方之氮切膜所形成，但在此敍 刻之際，氧切膜9成為保護基板4表面之氮切膜儿之膜 :因此’對形成保護膜n用之㈣】，氮切㈣具有充分之 厚度時’即無必要在前面之工序中形成氧切膜％而，不 形成氧切膜9時，如圖2中之二點短劃線所示，也可以由 輸入電極7b及支持電極7e上超出基板4上之方式形成保護膜 山。又，基板4之表面由對保護膜形成材料之圖案形成具有 姓刻耐性之絕緣性材料所構成時，也可以設置同樣之二點 短劃線所示之保護膜丨U。 水一， ，以上之後’如圖1E所示，在可露出保護膜u之狀態，以 犧牲層13覆蓋絕緣層3之上方。此犧牲層13係利用對基板* 之表面層（在此為氮化矽膜讣）及保護膜（在此為氮化二口工 及各電極（在此為多晶矽）7a〜7c被選擇地蝕刻之材料所形 成。^種犧牲層13係β覆蓋各電極7a〜7ct(態，形成犧 牲層膜，利用研磨犧牲層膜直到露出保護膜丨丨為止之方式 所形成。 ~ 其次，如圖1F所示，在保護膜n形成達到輸入電極几之 連接孔lib、與介著支持電極7〇而達到基板4之連接孔He。 85725 _ 12 _ 1245741 以上之後，如圖1G及圖3所示，介著連接孔ub、連接孔 Uc連接於輸人電極％及支持電極7e，並形成橫切輸出電極 7a上之帶狀振動器電極15。此振動器電極15係利用圖案触刻 形成於含連接孔ub、llc内之犧牲層13上之第2導電層（例如 為多晶石夕）之万式所形成。此時，係以振動器電極15之兩侧 端部完全覆蓋連接孔Ub、Uc内，各端部之周緣端位於保護 膜11上，且中央邵橫切輸出電極7a之方式，施行圖案蝕刻。 以上之後，如圖1H所示，在振動器電極15之下方留下犧 牲層13之狀悲，以露出連接於輸入電極几之配線之形成部 方式，施行犧牲層13之局部的除去。此時，在基板4之上方 形成至少覆蓋振動器電極15及其周圍，且露出連接於輸入 電極7b之配線之形成部之形狀之光阻圖案（省略圖示）。而後 ，以此光阻圖案作為掩膜對保護膜（氮化矽）u、各電極（多 曰e(矽）7a〜7c 15、基板4之表面層（氮化矽膜3a)選擇地蝕刻 除去犧牲層（氧化石夕）13。藉以在振動器電極15與輸出電極^ 之間田下犧牲層1 3，除去配線形成部分之犧牲層丨3。其後 ，除去光阻圖案。 接著，在連接於輸入電極几之露出面之狀態，形成配線 U。形成此配線17時，首先，在基板4上之全面形成金a" 之軒晶層後，形成使形成配線之部分露出而覆蓋其他部分 之光阻圖木（省略圖示）。接著，利用電鍍法使電鍍層在光阻 圖末之開口部内之籽晶層上生長而形成配線丨7。配線1 7形 成後，除去光阻圖案，再施行除去籽晶層用之全面蝕刻。 以上之後，對保護膜U、各電極以〜八、15、基板*之表 85725 -13 - 1245741 严 J刊用使用緩衝氫 鼠酸之濕式蝕刻，確實除去振動器電極15下之氧化矽構成 之犧牲層13,藉以如圖Π所示，在振動器電極15 、 空間部Α(間隙）Α。 — 下部形成 以上，如圖Π及圖4所示，可獲得使兩側端部支持於輸入 電極几上與介著支持電極7C之基板4上之狀態，設有介著办
間部A將樑（振動部）16鋪設於輸出電極〜之上部所構成之: 狀振動器電極15之構成之微型機器2〇。 T ^斤其Λ上述第1實施形態之製造方法中，如利用㈣及 ^所由利錢形錢接孔llb、lle之保護利露出 在基板4上形成犧牲層13之狀態，以覆蓋連接孔llb、llc ’且兩端部之周緣端位於保護膜u上之方式施㈣動器電柄 化圖案形成。因此，振動器電極15可在 配置於保謹膜j〗卜艿、击枝， ，、r足王面 怵叹胰11上及連接孔llb、llc之狀態，僅 配置於犧牲層丨3上。 /、中央邯 而’在此狀態下’如利用W1I及圖4所述， 擇地除去犧牲層13 口又月吴1造 方設置空間部A，且兩：：僅在中央之樑(振動部Μ之下 、山, 兩％邵<周緣不超出保護膜丨丨上而由义 袖至樑（振動邵）丨6之間 由則 H U入 王面，介著保護膜11及連接孔llh 、山被王面地固定於輸入 動器電極15。 叉持％極形狀之振 在具有此種形狀之振動 輸入電極7b施加特定頻率：：，微型機器20中，經由 ，僅樑（振動部）16會干 ^而使振動器電極15振動時 曰干預到振動而振動。因此，固有振動頻 85725 -14- Ϊ245741 率更接近於滿足上述之式⑴之理論上之值（與振動部長[之 —次万成反比之值），容易達成利用微細化之高與化。此会士 果，可實現獲得Q值較高，且頻帶更高之高頻遽波器， 又’如利用圖2所述’以由輸入電極7b及支持電極&超出 :板4上万式設置保護膜lla時，如圖5所示，形成於此保護 ，l”la《連接孔llb、Ue也可構成由輸人電㈣及支持電極 超出基板4上之形狀。即使在 定在此種知形下，在形成振動器 《際，也可以振動器電極…之兩側端部完全覆μ :孔出、⑴内，各端部之周緣端配置於保護膜!二且 中央部橫切輸出電極以上之方式 她仃圖案蝕刻，藉以構成 動Μ極…之兩端部之周緣不超出保護膜山上，且由前 端至樑(振動部)l6a之間之全面，介著保護膜Ua及連接孔 爪、UC被全面地固定於輸入電極7b、支持電極7c。 在具有此種構成之振動器電極15a之微型機器2〇a中，不必 依存於輸入電極7b之線寬，即可設定振動器電極…之線寬 二又’在圖5所示之構成之微型機器2〇a中，&可以—定之線 見形成振動器電極15a。又，因可將端部之寬設定為充分寬 :樑（振動部）16a之寬’故可確實支持揉（振動部）心，達成 更接近理論值之高頻振動。 <第2實施形態> 圖6A〜6G係表示第2實施形態之製造方法之剖面工序圖 ’圖7〜圖9係說明第2實施形態之製造方法用之平面圖。在 ^依據圖6A〜6G’—面參照圖面說明第丄實施 开”K微型機器之製造方法。又，圖—係對應於圖7 85725 -15 - 1245741 〜圖9之平面圖之a-a剖面。 首先，如圖6A张-
所述同樣方士、勒a不、，利用與在第1實施形態中利用圖1 A ^ 3h ;仃工序，形成利用在氧化矽膜3a上疊層氮化 矽胺3b所構成乏* 且嘢虱化 基板4。 吧緣層3覆蓋單晶碎等之半導體基板！上之 其次’如圖6B所·^ ^ 構成之輸出電梅7二形成將第1導電層圖案化所 器電極之圖案米成;^在於：使用在施行其後形成之振動 等久+ & 7 " i k、具有蝕刻耐性之材料，作為構成此 ^石^ 之第1導電層。因此，例如，在利用多晶 :構成振動器電極時’利用對石夕之蚀刻具有触刻耐 夕日包材料’例如敍及鈥合金、鸫及鎢合金、含删（B)之 二矽、金剛石類碳（DLC)、含·(Β)或氮（ν)之金剛石形成 左Ϊ 口^極Μ〜7Cl。又’此等各電極7al〜7cl之配置狀態 興第1實施形態之電極7a〜電極7c相同。 其後，如圖6C所示，在覆蓋各電極7al〜7cl之狀態下， 以犧牲層1 3覆盍基板4之上方。此犧牲層丨3係利用對基板4 之表面層（在此為氮化矽膜3a)及對各電極7a 1〜7cl被選擇 地钱刻除去之材料（例如氧化矽）所形成。 其次，如圖6D及圖7所示，在犧牲層13形成達到輸入電極 几1之連接孔13b、與介著支持電極7cl而達到基板4上之連接 孔13c。此等連接孔13b、13c也可形成於輸入電極及支持 電極7cl上之範圍。如圖7中之二點短劃線所示，也可以設置 作為由輸入電極7bl及支持電極7c 1上超出基板4上方之連接 85725 -16 - 1245741 孔 1 3 b 1、1 3 c 1 〇 以上之後，如圖6E及圖8所示，介著連接孔m、uc連接 於輸入電極7bl及支持電極7cl，並形成橫切輸出電極W上 之帶狀振動器電極15。此振動器電_係在含連接孔⑽、 ⑴内之犧牲層13上，形成可對輸出電極7al、輸人電極7bI 及支持電極7cl施行選擇的敍刻之第2導電層（例如為多晶石夕 膜），並利用將其選擇地圖案蝕刻所形成。 此振動器電極15係以兩端部不由連接孔❿⑴内超出基 板4之上方之方式形成圖案。因&，只要採用由輸入電極7bl 及支持電極7el上超出基板4之上方之形狀之連接孔別卜 13小振動器電極15之兩端部也可以超出基板*之上方之方 式形成。 、上 < 後，如圖6F所π，在振動器電極丨5之下方之間切 :犧牲層"，而局部的除去配線形成部分之犧牲層η: :於二=接於輸入電極7bl之配線17。此工序係與在第1 貝她形悲利用圖1H所述之同樣方式施行。 〜7el'15'基板4之表面層及配 U 除去犧牲層13。因此，如圖6G及圖9所示 力：電極15〈下部形成空間部(間隙)a。此 在弟1貫施形態利用圖⑽述之同樣方式施行。 ，可獲得使兩側端部支持於輸入彻1上 樑（振Λ 之基板4上之狀態，設有介著空間部A將 4)16鋪設於輸出電極7al之上部 器電極B之構成之微型機器21。 $成…振動 85725 -17- 1245741 尤其，在上逑第2實施形態之製 圖辑，係利用將兩端部之周_ =中/如利用圖证及 ΓΓ 方式施行振動器電極15之圖案米成Γ 時，由於構成振動器電極15之第2 =成。此 ⑽及支持電極7el之帛/㈣成柄入電極 極之圖”成之際，可^4^擇地_，故在振動器電 不會對露*連接孔咖、13。之底部 之輸入電極7M及支持電極7cl 疋辰# 15夕円安工心 k成W響下，形成振動器電極 15之圖*。而利用此圖案 一 二山+入二=屯 依勒备兒極1 5可在以其兩 娜之王面配置於連接孔内13b、 於犧牲層丨3上。 狀一僅舲中央部配置 而 在此狀怨下’如利用圖% 層⑴故可獲得僅在中央=^述，可選擇地除去犧牲 又于僅在中央《接（振動邵）之下方設置空間部 A’且兩和邵全面地固定於輸入電極7Μ及基板4上之支持雨 極7cl足形狀之振動器電極15。 、兒 ，即使在具有此種形狀之振動器電極15之微型機器η之情 形，也與第！實施形態之微型機器2〇、2〇a同樣地，在經由輸 入電極7b施加特定頻率之電壓而使振動器電極。振動時1 僅樑（振動部）會干預到振動而振動。因此，固有振動頻率更 接近於滿足理論上之值（與振動部長L之二次方成反比之值） ’答易達成利用微細化之高頻化。此結果，可實現獲得Q值 較南’且頻帶更高之高頻濾波器。 又，如利用圖7所述，設置由輸入電極％及支持電極㈣ 出基板4上足連接孔13bl、13(：1時，如圖ι〇所示，振動器電 極15a之兩側之端部也可超出基板4上而形成，因此，不二 85725 > 18- 1245741 存於輸入電極7b 1之绰命 B 、 此種振動哭電極15a/卩可設足振動器電極15a之線寬。 农助口口甩極15a既可以—定之線 部之線寬較粗ϋ $ ^ ，也可形成僅端 見季乂粗《構成。又，因可將 於樑(振動部)16a之寬，故可確膏=…无分寬 ，可獲得達成更接近理論值之1^心動邵）心。因此 又……一 问頻振動之微型機器2U。 在上逑弟2實施形態中，不形 用_«之工序中，連接孔13==時’在利 狀態時，可獲得同樣效果之微型機器。7成達到基板4之 【產業上之可利用性】 如以上所說明，依據本發明之微型機器 用形成僅在樑（振動部）之下方設置空間部，將^ ’ 工f叙^叙全面固定於輸Μ極及基板等之底其板 心振動器電極之構成，在經由輸入電極施加特定頻车; 壓而使振動器電極振動時，僅樑（振動部）會干握^ 可獲得更接近於理論上之值之固有振動頻率，因此，力= 達成利用振動器電極之微細化之高頻化，實現q值較广 頻帶更高之高頻濾波器。 X Μ ’且 【圖式簡單說明】 ;lA〜，'係表示第1實施形態之製造方法之剖面工序圖。 圖2係對應於圖1D之平面圖。 圖3係對應於圖1 G之平面圖。 圖4係對應於圖π之平面圖。 圖5係第1實施形態之另一構成例之平面圖。 «6Α〜6G係表示第2實施形態之製造方法之剖面工序圖。 85725 -19- 1245741 圖7係對應於圖6D之平面圖。 圖8係對應於圖6E之平面圖。 圖9係對應於圖6G之平面圖。 圖1 0係第2實施形態之另一構成例之平面圖。 圖11係表示以往之微型機器（微小振動器）之構成之圖。 圖12A〜12C係表示以往之製造方法之剖面工序圖。 圖1 3係說明以往之微型機器之問題用之圖表。 【圖式代表符號說明】 1 半導體基板 3 絕緣層 4 基板 9 氧化矽膜 15 帶狀振動器電極 16 樑（振動部） 17 配線 20 微型機器 100 微小振動器 101 基板 103 振動器電極 105 犧牲層 106 多晶矽層 102a 輸出電極 102b 輸入電極 102c 支持電極
85725 -20- 1245741 103a 樑（振動部） 105b， 105c 連接孔 11，11a， 保護膜 11b， 11c 13bl，13cl 連接孔 15a 振動器電極 16a 樑（振動部） 20a 微型機器 3 a 氧化矽膜 3b 氮化矽膜 7a，7al 輸出電極 7b， 7bl 輸入電極 7c， 7cl 支持電極 A 空間部
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