電子装置およびその製造方法、並びに発振器
【課題】高い信頼性を有する電子装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る電子装置１００は、基板１０と、基板１０の上方に形成された機能素子２０と、機能素子２０が配置された空洞部１を画成する包囲壁４０と、基板１０の上方に形成され、機能素子２０に接続された配線層３０，３２と、を含み、配線層３０，３２は、基板１０と包囲壁４０との間を通って、包囲壁４０の外側まで延出され、包囲壁４０は、窒化シリコン層４２と、金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を有し、配線層３０，３２と導電層４４との間には、窒化シリコン層４２が配置されている。
【解決手段】本発明に係る電子装置１００は、基板１０と、基板１０の上方に形成された機能素子２０と、機能素子２０が配置された空洞部１を画成する包囲壁４０と、基板１０の上方に形成され、機能素子２０に接続された配線層３０，３２と、を含み、配線層３０，３２は、基板１０と包囲壁４０との間を通って、包囲壁４０の外側まで延出され、包囲壁４０は、窒化シリコン層４２と、金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を有し、配線層３０，３２と導電層４４との間には、窒化シリコン層４２が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置およびその製造方法、並びに発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の機能素子を、基板上に設けられた空洞部に配置してなる電子装置が知られている。マイクロ振動子、マイクロセンサー、マイクロアクチュエーター等のＭＥＭＳは、微小な構造体が振動、変形、その他の動作が可能となる状態で配置される必要があるため、空洞部内に動作可能な状態で収容される。空洞部内は、減圧状態に保たれ、これにより機能素子の動作精度の向上を図ることができる。
【０００３】
例えば特許文献１には、基板上に機能素子を形成し、その上に層間絶縁層を形成した後、機能素子周辺の層間絶縁層をエッチングして空洞部を形成し、機能素子をリリースさせる方法が記載されている。機能素子のリリース工程では、機能素子の周囲に形成された包囲壁がエッチングストッパーとなり、例えば、空洞部と外気とが連通することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０５４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
層間絶縁層は、例えば酸化シリコン層から構成されるが、酸化シリコン層は、機能素子のリリース工程において、エッチング速度が大きい。そのため、空洞部を画成する包囲壁の内面の一部に酸化シリコン層が露出していると、リリース工程において該酸化シリコン層のエッチングが進行し、空洞部と外気とが連通して空洞部内の圧力が上昇することがあった。これにより、機能素子の動作精度が悪化し、信頼性が低下することがあった。特に、機能素子に接続された配線層の上に酸化シリコン層が形成されている場合は、課題となることがある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高い信頼性を有する電子装置およびその製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記の電子装置を有する発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電子装置は、
基板と、
前記基板の上方に形成された機能素子と、
前記機能素子が配置された空洞部を画成する包囲壁と、
前記基板の上方に形成され、前記機能素子に接続された配線層と、
を含み、
前記配線層は、前記基板と前記包囲壁との間を通って、前記包囲壁の外側まで延出され、
前記包囲壁は、
窒化シリコン層と、
金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を有し、
前記配線層と前記導電層との間には、前記窒化シリコン層が配置されている。
【０００８】
このような電子装置によれば、配線層と包囲壁の導電層との間には、窒化シリコン層が形成されている。窒化シリコン層は、空洞部を形成するためのリリース工程において、エッチング速度が酸化シリコン層よりも小さい。そのため、空洞部の一部が酸化シリコン層によって画成されている場合に比べて、リリース工程において、包囲壁がエッチングされることを抑制することができる。特に、リリース工程において、機能素子に接続された配線層上にエッチングされやすい酸化シリコン層が形成されていると、配線層に沿ってエッチングが進行し、空洞部と外気とが連通して空洞部内の圧力が上昇することがある。本発明に係る電子装置では、このような問題を回避することができ、高い信頼性を有することができる。さらに、本発明に係る電子装置では、窒化シリコン層によって、配線層と包囲壁の導電層との短絡を防止することができる。
【０００９】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【００１０】
本発明に係る電子装置において、
前記金属層は、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体であってもよい。
【００１１】
このような電子装置によれば、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体は、ガスを発生し難いので、空洞部内を減圧状態に保ちやすくすることができる。
【００１２】
本発明に係る電子装置において、
前記窒化シリコン層は、前記機能素子を囲んでいてもよい。
【００１３】
このような電子装置によれば、高い信頼性を有することができる。
【００１４】
本発明に係る電子装置の製造方法は、
基板の上方に、機能素子、および該機能素子に接続された配線層を形成する工程と、
前記機能素子および前記配線層を覆うように、前記基板の上方に層間絶縁層を形成する工程と、
前記層間絶縁層をパターニングして、前記機能素子を囲む開口部を形成する工程と、
前記開口部内に包囲壁を形成する工程と、
前記包囲壁に囲まれた前記層間絶縁層をエッチングして、空洞部を形成する工程と、
を含み、
前記配線層は、前記基板と前記包囲壁との間を通って、前記包囲壁の外側まで延出して形成され、
前記包囲壁は、
前記空洞部を形成する工程におけるエッチング速度が、前記層間絶縁層よりも小さい絶縁層と、
金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を含んで形成され、
前記配線層と前記導電層との間には、前記絶縁層が形成されている。
【００１５】
このような電子装置の製造方法によれば、高い信頼性を有する電子装置を得ることができる。
【００１６】
本発明に係る電子装置の製造方法において、
前記絶縁層は、窒化シリコン層であってもよい。
【００１７】
このような電子装置の製造方法によれば、高い信頼性を有する電子装置を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る発振器は、
本発明に係る電子装置と、
前記電子装置の前記配線層と電気的に接続された回路部と、を含む。
【００１９】
このような発振器によれば、高い信頼性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る電子装置を模式的に示す断面図。
【図２】本実施形態に係る電子装置を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る電子装置を模式的に示す平面図。
【図４】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態の変形例に係る電子装置を模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態の変形例に係る電子装置を模式的に示す平面図。
【図１２】本実施形態に係る発振器を示す回路図。
【図１３】本実施形態の変形例に係る発振器を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
１． 電子装置
まず、本実施形態に係る電子装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電子装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る電子装置１００を模式的に示す断面図である。図３は、本実施形態に係る電子装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は図３のＩ−Ｉ線断面図であり、図２は図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００２３】
電子装置１００は、図１〜図３に示すように、基板１０と、機能素子２０と、第１配線層３０と、第２配線層３２と、包囲壁４０と、を含む。さらに、電子装置１００は、第１被覆層５０と、第２被覆層５４と、層間絶縁層６０，６２，６４と、パッシベーション層７０と、を含むことができる。なお、図３では、便宜上、第１被覆層５０、第２被覆層５４、層間絶縁層６０，６２，６４、およびパッシベーション層７０の図示を省略している。
【００２４】
基板１０は、図１および図２に示すように、支持基板１２と、第１下地層１４と、第２下地層１６と、を有することができる。
【００２５】
支持基板１２としては、シリコン基板等の半導体基板を用いることができる。支持基板１２として、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、ダイヤモンド基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いてもよい。
【００２６】
第１下地層１４は、支持基板１２上に形成されている。第１下地層１４としては、例えば、トレンチ絶縁層、ＬＯＣＯＳ（local oxidation of silicon）絶縁層、セミリセスＬＯＣＯＳ絶縁層を用いることができる。第１下地層１４は、機能素子２０と、他の素子（例えばトランジスター、図示せず）と、を電気的に分離することができる。
【００２７】
第２下地層１６は、第１下地層１４上に形成されている。第２下地層１６としては、例えば、窒化シリコン層を用いることができる。第２下地層１６は、空洞部１を形成するリリース工程において、エッチングストッパー層として機能することができる。
【００２８】
機能素子２０は、空洞部１に収容されている。図示の例では、機能素子２０は、第２下地層１６上に形成された第１電極２２と、第１電極２２と間隔を空けて形成された第２電極２４と、を有する振動子である。第２電極２４は、第２下地層１６上に形成された支持部２４ａと、支持部２４ａから延出し第１電極２２に対向して配置された梁部２４ｂと、を有することできる。すなわち、機能素子２０は、片持ち梁型のＭＥＭＳ振動子であるといえる。第１電極２２および第２電極２４の材質としては、例えば、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンが挙げられる。
【００２９】
なお、機能素子２０は、図示の例に限定されず、例えば、梁部の両端部が固定された両持ち梁型の振動子でもよい。また、機能素子２０は、第２電極が、支持部と、支持部から互い反対方向に延出する第１梁部および第２梁部と、を有し、第１梁部および第２梁部の各々に対向して、第１電極が形成された振動子であってもよい。また、機能素子２０は、例えば、振動子以外の、水晶振動子、ＳＡＷ（弾性表面波）素子、加速度センサー、ジャイロスコープ、マイクロアクチュエーターなどの各種の機能素子であってもよい。すなわち、電子装置１００は、空洞部１に収容されうる任意の機能素子を備えることができる。
【００３０】
第１配線層３０は、例えば、機能素子２０の第１電極２２に接続されている。第１配線層３０は、第１電極２２と一体的に形成されていてもよい。第２配線層３２は、例えば、機能素子２０の第２電極２４に接続されている。第２配線層３２は、第２電極２４と一体的に形成されていてもよい。第１配線層３０および第２配線層３２は、基板１０と包囲壁４０との間を通って、包囲壁４０の外側まで延出されている。第１配線層３０および第２配線層３２の材質としては、例えば、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンが挙げられる。
【００３１】
第１配線層３０および第２配線層３２は、電源部（図示せず）と電気的に接続されている。配線層３０，３２を介して、第１電極２２と第２電極２４との間に電圧が印加されると、梁部２４ｂは、電極２２，２４間に発生する静電力により、基板１０の厚み方向に振動することができる。
【００３２】
包囲壁４０は、機能素子２０が配置された空洞部１を画成することができる。包囲壁４０は、第２下地層１６上であって、空洞部１の周囲に形成されている。包囲壁４０は、図３に示すように、基板１０の厚み方向からの平面視において（以下、単に「平面視において」ともいう）、機能素子２０を囲む平面形状を有する。包囲壁４０によって画成される空洞部１の平面形状は、機能素子２０を収容する形状であれば特に限定されず、例えば、円形状、多角形状などの任意の形状であるが、図示の例では四角形である。
【００３３】
包囲壁４０は、窒化シリコン層と、金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を有する。包囲壁４０は、窒化シリコン層と、金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、からなっていてもよい。包囲壁４０は、例えば、図１に示すように、窒化シリコン層４２および金属層４４，４６からなる第１部分４０ａと、図２に示すように、シリコン層４３および金属層４４，４６からなる第２部分４０ｂと、によって構成されている。
【００３４】
第１部分４０ａは、第１配線層３０および第２配線層３２の上に形成されている。第１部分４０ａは、図３に示すように平面視において、第１配線層３０および第２配線層３２を跨いで形成されていてもよい。第１部分４０ａの最下層は、図１に示すように、窒化シリコン層４２であり、窒化シリコン層４２上に金属層４４が形成され、金属層４４上に金属層４６が形成されている。第１配線層３０と金属層４４との間には、窒化シリコン層４２が配置されている。同様に、第２配線層３２と金属層４４との間には、窒化シリコン層４２が配置されている。すなわち、窒化シリコン層４２によって、配線層３０，３２と金属層４４とは、絶縁されている。金属層４４としては、例えば、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体を用いることができる。
【００３５】
第２部分４０ｂは、第２下地層１６上に形成されている。第２部分４０ｂの最下層は、図２に示すように、シリコン層４３であり、シリコン層４３上に金属層４４が形成され、金属層４４上に金属層４６が形成されている。シリコン層４３の材質は、より具体意的には、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンである。シリコン層４３は、第２電極２４および第２配線３２と同じ工程で形成されることができる。第２部分４０ｂを構成する金属層４４，４６は、それぞれ第１部分４０ａを構成する金属層４４，４６と連続している。
【００３６】
なお、図示の例では、包囲壁４０は、２層の金属層４４，４６を有しているが、金属層の数は特に限定されず、１層でもよいし、３層以上でもよい。
【００３７】
第１被覆層５０は、図１および図２に示すように、空洞部１を上方から覆って形成されている。第１被覆層５０は、例えば、金属層４６と一体的に形成され、金属層４６と同じ材質から構成されている。第１被覆層５０には、空洞部１に連通する貫通孔５２が形成されている。貫通孔５２の数は、特に限定されない。貫通孔５２を通して、空洞部１内を減圧状態にすることができる。
【００３８】
包囲壁４０の金属層４４，４６および第１被覆層５０には、一定の電位（例えば接地電位）が与えられることが望ましい。これにより、金属層４４，４６および第１被覆層５０を、電磁シールドとして機能させることができる。そのため、機能素子２０を、外部と電気的に遮蔽することができる。これにより、機能素子２０は、より安定した特性を有することができる。
【００３９】
第２被覆層５４は、第１被覆層５０上に形成されている。第２被覆層５４としては、例えば、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体を用いることができる。第１被覆層５０および第２被覆層５４は、空洞部１を上方から覆って、空洞部１を封止する封止部材として機能することができる。
【００４０】
以上のように、空洞部１は、第２下地層１６と、包囲壁４０と、被覆層５０，５４と、によって、画成されている。
【００４１】
層間絶縁層６０，６２，６４は、図１および図２に示すように、第２下地層１６上であって、包囲壁４０の外側に形成されている。図示の例では、第２下地層１６側から、層間絶縁層６０，６２，６４の順で積層されている。図示の例では、電子装置１００は、３層の層間絶縁層６０，６２，６４を有しているが、その数は特に限定されず、例えば、金属層の数によって適宜変更されることができる。層間絶縁層６０，６２，６４としては、例えば、酸化シリコン層を用いることができる。
【００４２】
パッシベーション層７０は、第２被覆層５４が形成されている領域を避けて、層間絶縁層６４上に形成されている。パッシベーション層７０としては、例えば、窒化シリコン層を用いることができる。
【００４３】
本実施形態に係る電子装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００４４】
電子装置１００によれば、第１配線層３０と包囲壁４０の金属層４４との間、および第２配線層３２と包囲壁４０の金属層４４との間には、窒化シリコン層４２が形成されている。窒化シリコン層は、空洞部１を形成するためのリリース工程において、エッチング速度が酸化シリコン層よりも小さい。そのため、空洞部の一部が酸化シリコン層によって画成されている場合に比べて、リリース工程において、包囲壁４０がエッチングされることを抑制することができる。特に、リリース工程において、機能素子に接続された配線層上にエッチングされやすい酸化シリコン層が形成されていると、配線層に沿ってエッチングが進行し、空洞部と外気とが連通して空洞部内の圧力が上昇することがある。本実施形態に係る電子装置１００では、このような問題を回避することができ、高い信頼性を有することができる。さらに、電子装置１００では、空洞部１を区画する、第２下地層１６と、包囲壁４０と、被覆層５０とは、酸化シリコン層を有しておらず、酸化シリコン層よりもリリース工程におけるエッチング速度が小さい材料で形成されている。そのため、いっそう高い信頼性を有することができる。
【００４５】
さらに、酸化シリコン層には、水分や有機物が含まれやすく、長時間経過すると、空洞部内に酸化シリコン層の水分や有機物がガスとして揮発拡散し、空洞部内の圧力が上昇することがある。電子装置１００では、上記のように、空洞部１を区画する部材は酸化シリコン層を有していないので、このような問題を回避することができ、高い信頼性を有することができる。
【００４６】
さらに、窒化シリコン層４２によって、配線層３０，３２と包囲壁４０の金属層４４との間を絶縁し、配線層３０，３２と金属層４４との短絡を防止することができる。例えば、配線層と金属層とが電気的に接続すると、第１電極と第２電極とが短絡し、機能素子は動作することができない。
【００４７】
電子装置１００によれば、金属層４４，４６としては、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体を用いることができる。このような層は、ガスを発生し難く、空洞部１内を減圧状態に保ちやすくすることができる。
【００４８】
２． 電子装置の製造方法
次に、本実施形態に係る電子装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４〜図９は、本実施形態に係る電子装置１００の製造工程を模式的に示す断面図であって、図１に対応するものである。
【００４９】
図４に示すように、支持基板１２上に、第１下地層１４および第２下地層１６をこの順で形成して、基板１０を得る。第１下地層１４は、例えば、ＳＴＩ（shallow trench isolation）法、ＬＯＣＯＳ法により形成される。第２下地層１６は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法により形成される。
【００５０】
図５に示すように、第２下地層１６上に、第１電極２２、および第１電極２２に接続された第１配線層３０を形成する。第１電極２２および第１配線層３０は、一体的に形成されることができる。より具体的には、第１電極２２および第１配線層３０は、ＣＶＤ法やスパッタ法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングされることにより形成される。第１電極２２および第１配線層３０が多結晶シリコンからなる場合は、導電性を付与するために所定の不純物をドーピングする。
【００５１】
次に、熱酸化処理を行うことにより、第１電極２２を覆う犠牲層２３を形成する。犠牲層２３は、図５に示すように、第１配線層３０を覆っていてもよい。
【００５２】
次に、犠牲層２３上に第２電極２４を形成し、さらに、第２下地層１６上に第２配線層３２を形成する。第２電極２４および第２配線層３２は、一体的に形成されることができる。第２電極２４および第２配線層３２は、例えば、第１電極２２および第１配線層３０と同様の成膜処理およびパターニング処理により形成される。第２電極２４および第２配線層３２が多結晶シリコンからなる場合、導電性を付与するために所定の不純物をドーピングする。なお、第２電極２４および第２配線層３２を形成する工程において、図２に示すように、包囲壁４０のシリコン層４３を形成してもよい。
【００５３】
図６に示すように、基板１０の上方に層間絶縁層６０を形成する。層間絶縁層６０は、例えば、ＣＶＤ法や塗布（スピンコート）法などで形成することができる。層間絶縁層６０を形成した後に、層間絶縁層６０の表面を平坦化する処理を行ってもよい。次に、層間絶縁層６０をパターニングして、平面視において機能素子２０を囲むように、開口部６１を形成する。
【００５４】
次に、開口部６１内に、窒化シリコン層４２および金属層４４を、この順で形成する。窒化シリコン層４２は、包囲壁４０の第１部分４０ａとなる配線層３０，３２上に形成される。窒化シリコン層４２は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法などによって成膜された後、パターニングされることによって形成される。金属層４４は、例えば、スパッタ法、めっき法などによって成膜された後、パターニングされることによって形成される。
【００５５】
図７に示すように層間絶縁層６０上に層間絶縁層６２を形成する。層間絶縁層６２は、例えば、層間絶縁層６０と同じ方法で形成される。次に、層間絶縁層６２をパターニングして、金属層４４が露出するように、開口部６３を形成する。
【００５６】
次に、開口部６３内に、金属層４６を形成し、さらに、機能素子２０の上方に、第１被覆層５０を形成する。金属層４６および第１被覆層５０は、一体的に形成されることができる。金属層４６および第１被覆層５０は、例えば、金属層４４と同じ方法で形成される。以上の工程により、包囲壁４０を形成することができる。次に、第１被覆層５０をパターニングして、貫通孔５２を形成する。
【００５７】
図８に示すように、層間絶縁層６２上に層間絶縁層６４を形成する。層間絶縁層６４は、例えば、層間絶縁層６０と同じ方法で形成される。次に、層間絶縁層６４をパターニングして、機能素子２０の上方に開口部６５を形成する。
【００５８】
次に、層間絶縁層６４を覆うように、パッシベーション層７０を形成する。パッシベーション層７０は、例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法などによって成膜された後、パターニングされることによって形成される。
【００５９】
図９に示すように、貫通孔５２を通して、包囲壁４０に囲まれた層間絶縁層６０，６２および犠牲層２３をエッチングして、空洞部１を形成する（リリース工程）。エッチングは、例えば、フッ化水素酸や緩衝フッ酸（フッ化水素酸とフッ化アンモニウムとの混合液）などを用いたウェットエッチングによって行われる。
【００６０】
上述のとおり、窒化シリコン層は、リリース工程におけるエッチング速度が酸化シリコン層よりも小さい。そのため、空洞部の一部が酸化シリコン層によって画成されている場合に比べて、リリース工程において、包囲壁４０がエッチングされることを抑制することができる。なお、リリース工程におけるエッチング速度が酸化シリコン層よりも小さければ、窒化シリコン層４２の代わりに、別の絶縁層を用いていてもよい。
【００６１】
図１に示すように、第１被覆層５０上に第２被覆層５４を形成する。これにより、貫通孔５２を閉鎖することができ、空洞部１を封止することができる。第２被覆層５４は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法などの気相成長法により形成することができる。これにより、空洞部１を減圧状態のまま封止することができる。
【００６２】
以上の工程により、本実施形態に係る電子装置１００を製造することができる。
【００６３】
電子装置１００の製造方法によれば、上述のとおり、高い信頼性を有する電子装置１００を得ることができる。
【００６４】
３． 電子装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る電子装置について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の変形例に係る電子装置２００を模式的に示す断面図である。図１１は、本実施形態の変形例に係る電子装置２００を模式的に示す平面図である。なお、図１０は、図１１のＸ−Ｘ線断面図である。また、図１１では、便宜上、第１被覆層５０、第２被覆層５４、層間絶縁層６０，６２，６４、およびパッシベーション層７０の図示を省略している。以下、本実施形態の変形例に係る電子装置２００において、本実施形態に係る電子装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
電子装置１００の例では、図１〜図３に示すように、包囲壁４０の第１部分４０ａは、窒化シリコン層４２を有していたが、包囲壁４０の第２部分４０ｂは、窒化シリコン層を有していなかった。これに対し、電子装置２００では、図１０および図１１に示すように、第２部分４０ｂも窒化シリコン層４２を有している。
【００６６】
第２部分４０ｂの窒化シリコン層４２は、第１部分４０ａの窒化シリコン層４２と連続している。すなわち、窒化シリコン層４２は、図１１に示すように平面視において、機能素子２０を囲んでいる。第２部分４０ｂでは、窒化シリコン層４２は、シリコン層４３と金属層４４との間に形成されている。
【００６７】
電子装置２００によれば、電子装置１００と同様に、高い信頼性を有することができる。
【００６８】
４． 発振器
次に、本実施形態の発振器について、図面を参照しながら説明する。図１２は、本実施形態に係る発振器６００を示す回路図である。
【００６９】
発振器６００は、図１２に示すように、本発明に係る電子装置（例えば電子装置１００）と、反転増幅回路６１０と、を含んで構成されている。
【００７０】
電子装置１００は、第１配線層３０に電気的に接続された第１端子１００ａと、第２配線層３２に電気的に接続された第２端子１００ｂと、を有することができる。電子装置１００の第１端子１００ａは、反転増幅回路６１０の入力端子６１０ａと少なくとも交流的に接続する。電子装置１００の第２端子１００ｂは、反転増幅回路６１０の出力端子６１０ｂと少なくとも交流的に接続する。
【００７１】
反転増幅回路６１０は、所望の発振条件が満たされるように、複数のインバーター（反転回路）や増幅回路を組み合わせて構成されていてもよい。図１２に示す例では、反転増幅回路６１０は、入力端子６１０ａから出力端子６１０ｂに向かって順に、インバーター６１２、インバーター６１４、インバーター６１６が直列に接続されて構成されている。
【００７２】
発振器６００は、反転増幅回路６１０に対する帰還抵抗を含んで構成されていてもよい。図１２に示す例では、インバーター６１２の入力端子と出力端子とが抵抗６２０を介して接続され、インバーター６１４の入力端子と出力端子とが抵抗６２２を介して接続され、インバーター６１６の入力端子と出力端子とが抵抗６２４を介して接続されている。
【００７３】
発振器６００は、反転増幅回路６１０の入力端子６１０ａと基準電位（接地電位）との間に接続された第１キャパシター６３０と、反転増幅回路６１０の出力端子６１０ｂと基準電位（接地電位）との間に接続された第２キャパシター６３２と、を含んで構成されている。これにより、電子装置１００とキャパシター６３０，６３２とで共振回路を構成する発振回路とすることができる。発振器６００は、この発振回路で得られた発振信号ｆを出力する。
【００７４】
発振器６００を構成するトランジスターやキャパシター等の素子（図示せず）は、例えば、基板１０上に（図１参照）形成されていてもよい。これにより、電子装置１００と反増幅回路６１０をモノリシックに形成することができる。
【００７５】
発振器６００を構成するトランジスター等の素子を基板１０上に形成する場合、発振器６００を構成するトランジスター等の素子を、上述した電子装置１００を形成する工程と同一の工程で形成してもよい。具体的には、犠牲層２３を形成する工程において（図５参照）、トランジスターのゲート絶縁層を形成してもよい。さらに、第２電極３０を形成する工程において（図５参照）、トランジスターのゲート電極を形成してもよい。このように、電子装置１００の製造工程と発振器６００を構成するトランジスター等の素子の製造工程を共通化することで、製造工程の簡素化を図ることができる。
【００７６】
発振器６００によれば、信頼性の高い電子装置１００を含む。そのため、発振器６００は、高い信頼性を有することができる。
【００７７】
なお、発振器６００は、図１３に示すように、さらに、分周回路６４０を有していてもよい。分周回路６４０は、発振回路の出力信号Ｖｏｕｔを分周し、発振信号ｆを出力する。これにより、発振器６００は、例えば、出力信号Ｖｏｕｔの周波数よりも低い周波数の出力信号を得ることができる。
【００７８】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００７９】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００８０】
１ 空洞部、１０ 基板、１２ 支持基板、１４ 第１下地層、１６ 第２下地層、
２０ 機能素子、２２ 第１電極、２３ 犠牲層、２４ 第２電極、２４ａ 支持部、
２４ｂ 梁部、３０ 第１配線層、３２ 第２配線層、４０ 包囲壁、
４０ａ 第１部分、４０ｂ 第２部分、４２ 窒化シリコン層、４３ シリコン層、
４４，４６ 金属層、５０ 第１被覆層、５２ 貫通孔、５４ 第２被覆層、
６０ 層間絶縁層、６１ 開口部、６２ 層間絶縁層、６３ 開口部、
６４ 層間絶縁層、６５ 開口部、７０ パッシベーション層、１００ 電子装置、
１００ａ 第１端子、１００ｂ 第２端子、２００ 電子装置、６００ 発振器、
６１０ 反転増幅回路、６１０ａ 入力端子、６１０ｂ 出力端子、
６１２，６１４，６１６ インバーター、６２０，６２２，６２４ 抵抗、
６３０ 第１キャパシター、６３２ 第２キャパシター、６４０ 分周回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置およびその製造方法、並びに発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の機能素子を、基板上に設けられた空洞部に配置してなる電子装置が知られている。マイクロ振動子、マイクロセンサー、マイクロアクチュエーター等のＭＥＭＳは、微小な構造体が振動、変形、その他の動作が可能となる状態で配置される必要があるため、空洞部内に動作可能な状態で収容される。空洞部内は、減圧状態に保たれ、これにより機能素子の動作精度の向上を図ることができる。
【０００３】
例えば特許文献１には、基板上に機能素子を形成し、その上に層間絶縁層を形成した後、機能素子周辺の層間絶縁層をエッチングして空洞部を形成し、機能素子をリリースさせる方法が記載されている。機能素子のリリース工程では、機能素子の周囲に形成された包囲壁がエッチングストッパーとなり、例えば、空洞部と外気とが連通することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０５４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
層間絶縁層は、例えば酸化シリコン層から構成されるが、酸化シリコン層は、機能素子のリリース工程において、エッチング速度が大きい。そのため、空洞部を画成する包囲壁の内面の一部に酸化シリコン層が露出していると、リリース工程において該酸化シリコン層のエッチングが進行し、空洞部と外気とが連通して空洞部内の圧力が上昇することがあった。これにより、機能素子の動作精度が悪化し、信頼性が低下することがあった。特に、機能素子に接続された配線層の上に酸化シリコン層が形成されている場合は、課題となることがある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高い信頼性を有する電子装置およびその製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記の電子装置を有する発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電子装置は、
基板と、
前記基板の上方に形成された機能素子と、
前記機能素子が配置された空洞部を画成する包囲壁と、
前記基板の上方に形成され、前記機能素子に接続された配線層と、
を含み、
前記配線層は、前記基板と前記包囲壁との間を通って、前記包囲壁の外側まで延出され、
前記包囲壁は、
窒化シリコン層と、
金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を有し、
前記配線層と前記導電層との間には、前記窒化シリコン層が配置されている。
【０００８】
このような電子装置によれば、配線層と包囲壁の導電層との間には、窒化シリコン層が形成されている。窒化シリコン層は、空洞部を形成するためのリリース工程において、エッチング速度が酸化シリコン層よりも小さい。そのため、空洞部の一部が酸化シリコン層によって画成されている場合に比べて、リリース工程において、包囲壁がエッチングされることを抑制することができる。特に、リリース工程において、機能素子に接続された配線層上にエッチングされやすい酸化シリコン層が形成されていると、配線層に沿ってエッチングが進行し、空洞部と外気とが連通して空洞部内の圧力が上昇することがある。本発明に係る電子装置では、このような問題を回避することができ、高い信頼性を有することができる。さらに、本発明に係る電子装置では、窒化シリコン層によって、配線層と包囲壁の導電層との短絡を防止することができる。
【０００９】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【００１０】
本発明に係る電子装置において、
前記金属層は、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体であってもよい。
【００１１】
このような電子装置によれば、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体は、ガスを発生し難いので、空洞部内を減圧状態に保ちやすくすることができる。
【００１２】
本発明に係る電子装置において、
前記窒化シリコン層は、前記機能素子を囲んでいてもよい。
【００１３】
このような電子装置によれば、高い信頼性を有することができる。
【００１４】
本発明に係る電子装置の製造方法は、
基板の上方に、機能素子、および該機能素子に接続された配線層を形成する工程と、
前記機能素子および前記配線層を覆うように、前記基板の上方に層間絶縁層を形成する工程と、
前記層間絶縁層をパターニングして、前記機能素子を囲む開口部を形成する工程と、
前記開口部内に包囲壁を形成する工程と、
前記包囲壁に囲まれた前記層間絶縁層をエッチングして、空洞部を形成する工程と、
を含み、
前記配線層は、前記基板と前記包囲壁との間を通って、前記包囲壁の外側まで延出して形成され、
前記包囲壁は、
前記空洞部を形成する工程におけるエッチング速度が、前記層間絶縁層よりも小さい絶縁層と、
金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を含んで形成され、
前記配線層と前記導電層との間には、前記絶縁層が形成されている。
【００１５】
このような電子装置の製造方法によれば、高い信頼性を有する電子装置を得ることができる。
【００１６】
本発明に係る電子装置の製造方法において、
前記絶縁層は、窒化シリコン層であってもよい。
【００１７】
このような電子装置の製造方法によれば、高い信頼性を有する電子装置を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る発振器は、
本発明に係る電子装置と、
前記電子装置の前記配線層と電気的に接続された回路部と、を含む。
【００１９】
このような発振器によれば、高い信頼性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る電子装置を模式的に示す断面図。
【図２】本実施形態に係る電子装置を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る電子装置を模式的に示す平面図。
【図４】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係る電子装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態の変形例に係る電子装置を模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態の変形例に係る電子装置を模式的に示す平面図。
【図１２】本実施形態に係る発振器を示す回路図。
【図１３】本実施形態の変形例に係る発振器を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
１． 電子装置
まず、本実施形態に係る電子装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電子装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る電子装置１００を模式的に示す断面図である。図３は、本実施形態に係る電子装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は図３のＩ−Ｉ線断面図であり、図２は図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００２３】
電子装置１００は、図１〜図３に示すように、基板１０と、機能素子２０と、第１配線層３０と、第２配線層３２と、包囲壁４０と、を含む。さらに、電子装置１００は、第１被覆層５０と、第２被覆層５４と、層間絶縁層６０，６２，６４と、パッシベーション層７０と、を含むことができる。なお、図３では、便宜上、第１被覆層５０、第２被覆層５４、層間絶縁層６０，６２，６４、およびパッシベーション層７０の図示を省略している。
【００２４】
基板１０は、図１および図２に示すように、支持基板１２と、第１下地層１４と、第２下地層１６と、を有することができる。
【００２５】
支持基板１２としては、シリコン基板等の半導体基板を用いることができる。支持基板１２として、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、ダイヤモンド基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いてもよい。
【００２６】
第１下地層１４は、支持基板１２上に形成されている。第１下地層１４としては、例えば、トレンチ絶縁層、ＬＯＣＯＳ（local oxidation of silicon）絶縁層、セミリセスＬＯＣＯＳ絶縁層を用いることができる。第１下地層１４は、機能素子２０と、他の素子（例えばトランジスター、図示せず）と、を電気的に分離することができる。
【００２７】
第２下地層１６は、第１下地層１４上に形成されている。第２下地層１６としては、例えば、窒化シリコン層を用いることができる。第２下地層１６は、空洞部１を形成するリリース工程において、エッチングストッパー層として機能することができる。
【００２８】
機能素子２０は、空洞部１に収容されている。図示の例では、機能素子２０は、第２下地層１６上に形成された第１電極２２と、第１電極２２と間隔を空けて形成された第２電極２４と、を有する振動子である。第２電極２４は、第２下地層１６上に形成された支持部２４ａと、支持部２４ａから延出し第１電極２２に対向して配置された梁部２４ｂと、を有することできる。すなわち、機能素子２０は、片持ち梁型のＭＥＭＳ振動子であるといえる。第１電極２２および第２電極２４の材質としては、例えば、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンが挙げられる。
【００２９】
なお、機能素子２０は、図示の例に限定されず、例えば、梁部の両端部が固定された両持ち梁型の振動子でもよい。また、機能素子２０は、第２電極が、支持部と、支持部から互い反対方向に延出する第１梁部および第２梁部と、を有し、第１梁部および第２梁部の各々に対向して、第１電極が形成された振動子であってもよい。また、機能素子２０は、例えば、振動子以外の、水晶振動子、ＳＡＷ（弾性表面波）素子、加速度センサー、ジャイロスコープ、マイクロアクチュエーターなどの各種の機能素子であってもよい。すなわち、電子装置１００は、空洞部１に収容されうる任意の機能素子を備えることができる。
【００３０】
第１配線層３０は、例えば、機能素子２０の第１電極２２に接続されている。第１配線層３０は、第１電極２２と一体的に形成されていてもよい。第２配線層３２は、例えば、機能素子２０の第２電極２４に接続されている。第２配線層３２は、第２電極２４と一体的に形成されていてもよい。第１配線層３０および第２配線層３２は、基板１０と包囲壁４０との間を通って、包囲壁４０の外側まで延出されている。第１配線層３０および第２配線層３２の材質としては、例えば、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンが挙げられる。
【００３１】
第１配線層３０および第２配線層３２は、電源部（図示せず）と電気的に接続されている。配線層３０，３２を介して、第１電極２２と第２電極２４との間に電圧が印加されると、梁部２４ｂは、電極２２，２４間に発生する静電力により、基板１０の厚み方向に振動することができる。
【００３２】
包囲壁４０は、機能素子２０が配置された空洞部１を画成することができる。包囲壁４０は、第２下地層１６上であって、空洞部１の周囲に形成されている。包囲壁４０は、図３に示すように、基板１０の厚み方向からの平面視において（以下、単に「平面視において」ともいう）、機能素子２０を囲む平面形状を有する。包囲壁４０によって画成される空洞部１の平面形状は、機能素子２０を収容する形状であれば特に限定されず、例えば、円形状、多角形状などの任意の形状であるが、図示の例では四角形である。
【００３３】
包囲壁４０は、窒化シリコン層と、金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を有する。包囲壁４０は、窒化シリコン層と、金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、からなっていてもよい。包囲壁４０は、例えば、図１に示すように、窒化シリコン層４２および金属層４４，４６からなる第１部分４０ａと、図２に示すように、シリコン層４３および金属層４４，４６からなる第２部分４０ｂと、によって構成されている。
【００３４】
第１部分４０ａは、第１配線層３０および第２配線層３２の上に形成されている。第１部分４０ａは、図３に示すように平面視において、第１配線層３０および第２配線層３２を跨いで形成されていてもよい。第１部分４０ａの最下層は、図１に示すように、窒化シリコン層４２であり、窒化シリコン層４２上に金属層４４が形成され、金属層４４上に金属層４６が形成されている。第１配線層３０と金属層４４との間には、窒化シリコン層４２が配置されている。同様に、第２配線層３２と金属層４４との間には、窒化シリコン層４２が配置されている。すなわち、窒化シリコン層４２によって、配線層３０，３２と金属層４４とは、絶縁されている。金属層４４としては、例えば、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体を用いることができる。
【００３５】
第２部分４０ｂは、第２下地層１６上に形成されている。第２部分４０ｂの最下層は、図２に示すように、シリコン層４３であり、シリコン層４３上に金属層４４が形成され、金属層４４上に金属層４６が形成されている。シリコン層４３の材質は、より具体意的には、所定の不純物をドーピングすることにより導電性が付与された多結晶シリコンである。シリコン層４３は、第２電極２４および第２配線３２と同じ工程で形成されることができる。第２部分４０ｂを構成する金属層４４，４６は、それぞれ第１部分４０ａを構成する金属層４４，４６と連続している。
【００３６】
なお、図示の例では、包囲壁４０は、２層の金属層４４，４６を有しているが、金属層の数は特に限定されず、１層でもよいし、３層以上でもよい。
【００３７】
第１被覆層５０は、図１および図２に示すように、空洞部１を上方から覆って形成されている。第１被覆層５０は、例えば、金属層４６と一体的に形成され、金属層４６と同じ材質から構成されている。第１被覆層５０には、空洞部１に連通する貫通孔５２が形成されている。貫通孔５２の数は、特に限定されない。貫通孔５２を通して、空洞部１内を減圧状態にすることができる。
【００３８】
包囲壁４０の金属層４４，４６および第１被覆層５０には、一定の電位（例えば接地電位）が与えられることが望ましい。これにより、金属層４４，４６および第１被覆層５０を、電磁シールドとして機能させることができる。そのため、機能素子２０を、外部と電気的に遮蔽することができる。これにより、機能素子２０は、より安定した特性を有することができる。
【００３９】
第２被覆層５４は、第１被覆層５０上に形成されている。第２被覆層５４としては、例えば、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体を用いることができる。第１被覆層５０および第２被覆層５４は、空洞部１を上方から覆って、空洞部１を封止する封止部材として機能することができる。
【００４０】
以上のように、空洞部１は、第２下地層１６と、包囲壁４０と、被覆層５０，５４と、によって、画成されている。
【００４１】
層間絶縁層６０，６２，６４は、図１および図２に示すように、第２下地層１６上であって、包囲壁４０の外側に形成されている。図示の例では、第２下地層１６側から、層間絶縁層６０，６２，６４の順で積層されている。図示の例では、電子装置１００は、３層の層間絶縁層６０，６２，６４を有しているが、その数は特に限定されず、例えば、金属層の数によって適宜変更されることができる。層間絶縁層６０，６２，６４としては、例えば、酸化シリコン層を用いることができる。
【００４２】
パッシベーション層７０は、第２被覆層５４が形成されている領域を避けて、層間絶縁層６４上に形成されている。パッシベーション層７０としては、例えば、窒化シリコン層を用いることができる。
【００４３】
本実施形態に係る電子装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００４４】
電子装置１００によれば、第１配線層３０と包囲壁４０の金属層４４との間、および第２配線層３２と包囲壁４０の金属層４４との間には、窒化シリコン層４２が形成されている。窒化シリコン層は、空洞部１を形成するためのリリース工程において、エッチング速度が酸化シリコン層よりも小さい。そのため、空洞部の一部が酸化シリコン層によって画成されている場合に比べて、リリース工程において、包囲壁４０がエッチングされることを抑制することができる。特に、リリース工程において、機能素子に接続された配線層上にエッチングされやすい酸化シリコン層が形成されていると、配線層に沿ってエッチングが進行し、空洞部と外気とが連通して空洞部内の圧力が上昇することがある。本実施形態に係る電子装置１００では、このような問題を回避することができ、高い信頼性を有することができる。さらに、電子装置１００では、空洞部１を区画する、第２下地層１６と、包囲壁４０と、被覆層５０とは、酸化シリコン層を有しておらず、酸化シリコン層よりもリリース工程におけるエッチング速度が小さい材料で形成されている。そのため、いっそう高い信頼性を有することができる。
【００４５】
さらに、酸化シリコン層には、水分や有機物が含まれやすく、長時間経過すると、空洞部内に酸化シリコン層の水分や有機物がガスとして揮発拡散し、空洞部内の圧力が上昇することがある。電子装置１００では、上記のように、空洞部１を区画する部材は酸化シリコン層を有していないので、このような問題を回避することができ、高い信頼性を有することができる。
【００４６】
さらに、窒化シリコン層４２によって、配線層３０，３２と包囲壁４０の金属層４４との間を絶縁し、配線層３０，３２と金属層４４との短絡を防止することができる。例えば、配線層と金属層とが電気的に接続すると、第１電極と第２電極とが短絡し、機能素子は動作することができない。
【００４７】
電子装置１００によれば、金属層４４，４６としては、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体を用いることができる。このような層は、ガスを発生し難く、空洞部１内を減圧状態に保ちやすくすることができる。
【００４８】
２． 電子装置の製造方法
次に、本実施形態に係る電子装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４〜図９は、本実施形態に係る電子装置１００の製造工程を模式的に示す断面図であって、図１に対応するものである。
【００４９】
図４に示すように、支持基板１２上に、第１下地層１４および第２下地層１６をこの順で形成して、基板１０を得る。第１下地層１４は、例えば、ＳＴＩ（shallow trench isolation）法、ＬＯＣＯＳ法により形成される。第２下地層１６は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法により形成される。
【００５０】
図５に示すように、第２下地層１６上に、第１電極２２、および第１電極２２に接続された第１配線層３０を形成する。第１電極２２および第１配線層３０は、一体的に形成されることができる。より具体的には、第１電極２２および第１配線層３０は、ＣＶＤ法やスパッタ法などによって成膜された後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によってパターニングされることにより形成される。第１電極２２および第１配線層３０が多結晶シリコンからなる場合は、導電性を付与するために所定の不純物をドーピングする。
【００５１】
次に、熱酸化処理を行うことにより、第１電極２２を覆う犠牲層２３を形成する。犠牲層２３は、図５に示すように、第１配線層３０を覆っていてもよい。
【００５２】
次に、犠牲層２３上に第２電極２４を形成し、さらに、第２下地層１６上に第２配線層３２を形成する。第２電極２４および第２配線層３２は、一体的に形成されることができる。第２電極２４および第２配線層３２は、例えば、第１電極２２および第１配線層３０と同様の成膜処理およびパターニング処理により形成される。第２電極２４および第２配線層３２が多結晶シリコンからなる場合、導電性を付与するために所定の不純物をドーピングする。なお、第２電極２４および第２配線層３２を形成する工程において、図２に示すように、包囲壁４０のシリコン層４３を形成してもよい。
【００５３】
図６に示すように、基板１０の上方に層間絶縁層６０を形成する。層間絶縁層６０は、例えば、ＣＶＤ法や塗布（スピンコート）法などで形成することができる。層間絶縁層６０を形成した後に、層間絶縁層６０の表面を平坦化する処理を行ってもよい。次に、層間絶縁層６０をパターニングして、平面視において機能素子２０を囲むように、開口部６１を形成する。
【００５４】
次に、開口部６１内に、窒化シリコン層４２および金属層４４を、この順で形成する。窒化シリコン層４２は、包囲壁４０の第１部分４０ａとなる配線層３０，３２上に形成される。窒化シリコン層４２は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法などによって成膜された後、パターニングされることによって形成される。金属層４４は、例えば、スパッタ法、めっき法などによって成膜された後、パターニングされることによって形成される。
【００５５】
図７に示すように層間絶縁層６０上に層間絶縁層６２を形成する。層間絶縁層６２は、例えば、層間絶縁層６０と同じ方法で形成される。次に、層間絶縁層６２をパターニングして、金属層４４が露出するように、開口部６３を形成する。
【００５６】
次に、開口部６３内に、金属層４６を形成し、さらに、機能素子２０の上方に、第１被覆層５０を形成する。金属層４６および第１被覆層５０は、一体的に形成されることができる。金属層４６および第１被覆層５０は、例えば、金属層４４と同じ方法で形成される。以上の工程により、包囲壁４０を形成することができる。次に、第１被覆層５０をパターニングして、貫通孔５２を形成する。
【００５７】
図８に示すように、層間絶縁層６２上に層間絶縁層６４を形成する。層間絶縁層６４は、例えば、層間絶縁層６０と同じ方法で形成される。次に、層間絶縁層６４をパターニングして、機能素子２０の上方に開口部６５を形成する。
【００５８】
次に、層間絶縁層６４を覆うように、パッシベーション層７０を形成する。パッシベーション層７０は、例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法などによって成膜された後、パターニングされることによって形成される。
【００５９】
図９に示すように、貫通孔５２を通して、包囲壁４０に囲まれた層間絶縁層６０，６２および犠牲層２３をエッチングして、空洞部１を形成する（リリース工程）。エッチングは、例えば、フッ化水素酸や緩衝フッ酸（フッ化水素酸とフッ化アンモニウムとの混合液）などを用いたウェットエッチングによって行われる。
【００６０】
上述のとおり、窒化シリコン層は、リリース工程におけるエッチング速度が酸化シリコン層よりも小さい。そのため、空洞部の一部が酸化シリコン層によって画成されている場合に比べて、リリース工程において、包囲壁４０がエッチングされることを抑制することができる。なお、リリース工程におけるエッチング速度が酸化シリコン層よりも小さければ、窒化シリコン層４２の代わりに、別の絶縁層を用いていてもよい。
【００６１】
図１に示すように、第１被覆層５０上に第２被覆層５４を形成する。これにより、貫通孔５２を閉鎖することができ、空洞部１を封止することができる。第２被覆層５４は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法などの気相成長法により形成することができる。これにより、空洞部１を減圧状態のまま封止することができる。
【００６２】
以上の工程により、本実施形態に係る電子装置１００を製造することができる。
【００６３】
電子装置１００の製造方法によれば、上述のとおり、高い信頼性を有する電子装置１００を得ることができる。
【００６４】
３． 電子装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る電子装置について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の変形例に係る電子装置２００を模式的に示す断面図である。図１１は、本実施形態の変形例に係る電子装置２００を模式的に示す平面図である。なお、図１０は、図１１のＸ−Ｘ線断面図である。また、図１１では、便宜上、第１被覆層５０、第２被覆層５４、層間絶縁層６０，６２，６４、およびパッシベーション層７０の図示を省略している。以下、本実施形態の変形例に係る電子装置２００において、本実施形態に係る電子装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
電子装置１００の例では、図１〜図３に示すように、包囲壁４０の第１部分４０ａは、窒化シリコン層４２を有していたが、包囲壁４０の第２部分４０ｂは、窒化シリコン層を有していなかった。これに対し、電子装置２００では、図１０および図１１に示すように、第２部分４０ｂも窒化シリコン層４２を有している。
【００６６】
第２部分４０ｂの窒化シリコン層４２は、第１部分４０ａの窒化シリコン層４２と連続している。すなわち、窒化シリコン層４２は、図１１に示すように平面視において、機能素子２０を囲んでいる。第２部分４０ｂでは、窒化シリコン層４２は、シリコン層４３と金属層４４との間に形成されている。
【００６７】
電子装置２００によれば、電子装置１００と同様に、高い信頼性を有することができる。
【００６８】
４． 発振器
次に、本実施形態の発振器について、図面を参照しながら説明する。図１２は、本実施形態に係る発振器６００を示す回路図である。
【００６９】
発振器６００は、図１２に示すように、本発明に係る電子装置（例えば電子装置１００）と、反転増幅回路６１０と、を含んで構成されている。
【００７０】
電子装置１００は、第１配線層３０に電気的に接続された第１端子１００ａと、第２配線層３２に電気的に接続された第２端子１００ｂと、を有することができる。電子装置１００の第１端子１００ａは、反転増幅回路６１０の入力端子６１０ａと少なくとも交流的に接続する。電子装置１００の第２端子１００ｂは、反転増幅回路６１０の出力端子６１０ｂと少なくとも交流的に接続する。
【００７１】
反転増幅回路６１０は、所望の発振条件が満たされるように、複数のインバーター（反転回路）や増幅回路を組み合わせて構成されていてもよい。図１２に示す例では、反転増幅回路６１０は、入力端子６１０ａから出力端子６１０ｂに向かって順に、インバーター６１２、インバーター６１４、インバーター６１６が直列に接続されて構成されている。
【００７２】
発振器６００は、反転増幅回路６１０に対する帰還抵抗を含んで構成されていてもよい。図１２に示す例では、インバーター６１２の入力端子と出力端子とが抵抗６２０を介して接続され、インバーター６１４の入力端子と出力端子とが抵抗６２２を介して接続され、インバーター６１６の入力端子と出力端子とが抵抗６２４を介して接続されている。
【００７３】
発振器６００は、反転増幅回路６１０の入力端子６１０ａと基準電位（接地電位）との間に接続された第１キャパシター６３０と、反転増幅回路６１０の出力端子６１０ｂと基準電位（接地電位）との間に接続された第２キャパシター６３２と、を含んで構成されている。これにより、電子装置１００とキャパシター６３０，６３２とで共振回路を構成する発振回路とすることができる。発振器６００は、この発振回路で得られた発振信号ｆを出力する。
【００７４】
発振器６００を構成するトランジスターやキャパシター等の素子（図示せず）は、例えば、基板１０上に（図１参照）形成されていてもよい。これにより、電子装置１００と反増幅回路６１０をモノリシックに形成することができる。
【００７５】
発振器６００を構成するトランジスター等の素子を基板１０上に形成する場合、発振器６００を構成するトランジスター等の素子を、上述した電子装置１００を形成する工程と同一の工程で形成してもよい。具体的には、犠牲層２３を形成する工程において（図５参照）、トランジスターのゲート絶縁層を形成してもよい。さらに、第２電極３０を形成する工程において（図５参照）、トランジスターのゲート電極を形成してもよい。このように、電子装置１００の製造工程と発振器６００を構成するトランジスター等の素子の製造工程を共通化することで、製造工程の簡素化を図ることができる。
【００７６】
発振器６００によれば、信頼性の高い電子装置１００を含む。そのため、発振器６００は、高い信頼性を有することができる。
【００７７】
なお、発振器６００は、図１３に示すように、さらに、分周回路６４０を有していてもよい。分周回路６４０は、発振回路の出力信号Ｖｏｕｔを分周し、発振信号ｆを出力する。これにより、発振器６００は、例えば、出力信号Ｖｏｕｔの周波数よりも低い周波数の出力信号を得ることができる。
【００７８】
なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００７９】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００８０】
１ 空洞部、１０ 基板、１２ 支持基板、１４ 第１下地層、１６ 第２下地層、
２０ 機能素子、２２ 第１電極、２３ 犠牲層、２４ 第２電極、２４ａ 支持部、
２４ｂ 梁部、３０ 第１配線層、３２ 第２配線層、４０ 包囲壁、
４０ａ 第１部分、４０ｂ 第２部分、４２ 窒化シリコン層、４３ シリコン層、
４４，４６ 金属層、５０ 第１被覆層、５２ 貫通孔、５４ 第２被覆層、
６０ 層間絶縁層、６１ 開口部、６２ 層間絶縁層、６３ 開口部、
６４ 層間絶縁層、６５ 開口部、７０ パッシベーション層、１００ 電子装置、
１００ａ 第１端子、１００ｂ 第２端子、２００ 電子装置、６００ 発振器、
６１０ 反転増幅回路、６１０ａ 入力端子、６１０ｂ 出力端子、
６１２，６１４，６１６ インバーター、６２０，６２２，６２４ 抵抗、
６３０ 第１キャパシター、６３２ 第２キャパシター、６４０ 分周回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上方に形成された機能素子と、
前記機能素子が配置された空洞部を画成する包囲壁と、
前記基板の上方に形成され、前記機能素子に接続された配線層と、
を含み、
前記配線層は、前記基板と前記包囲壁との間を通って、前記包囲壁の外側まで延出され、
前記包囲壁は、
窒化シリコン層と、
金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を有し、
前記配線層と前記導電層との間には、前記窒化シリコン層が配置されている、電子装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記金属層は、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体である、電子装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記窒化シリコン層は、前記機能素子を囲んでいる、電子装置。
【請求項４】
基板の上方に、機能素子、および該機能素子に接続された配線層を形成する工程と、
前記機能素子および前記配線層を覆うように、前記基板の上方に層間絶縁層を形成する工程と、
前記層間絶縁層をパターニングして、前記機能素子を囲む開口部を形成する工程と、
前記開口部内に包囲壁を形成する工程と、
前記包囲壁に囲まれた前記層間絶縁層をエッチングして、空洞部を形成する工程と、
を含み、
前記配線層は、前記基板と前記包囲壁との間を通って、前記包囲壁の外側まで延出して形成され、
前記包囲壁は、
前記空洞部を形成する工程におけるエッチング速度が、前記層間絶縁層よりも小さい絶縁層と、
金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を含んで形成され、
前記配線層と前記導電層との間には、前記絶縁層が形成されている、電子装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記絶縁層は、窒化シリコン層である、電子装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子装置と、
前記電子装置の前記配線層と電気的に接続された回路部と、を含む、発振器。
【請求項１】
基板と、
前記基板の上方に形成された機能素子と、
前記機能素子が配置された空洞部を画成する包囲壁と、
前記基板の上方に形成され、前記機能素子に接続された配線層と、
を含み、
前記配線層は、前記基板と前記包囲壁との間を通って、前記包囲壁の外側まで延出され、
前記包囲壁は、
窒化シリコン層と、
金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を有し、
前記配線層と前記導電層との間には、前記窒化シリコン層が配置されている、電子装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記金属層は、アルミニウム層、チタン層、または、アルミニウム層およびチタン層の積層体である、電子装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記窒化シリコン層は、前記機能素子を囲んでいる、電子装置。
【請求項４】
基板の上方に、機能素子、および該機能素子に接続された配線層を形成する工程と、
前記機能素子および前記配線層を覆うように、前記基板の上方に層間絶縁層を形成する工程と、
前記層間絶縁層をパターニングして、前記機能素子を囲む開口部を形成する工程と、
前記開口部内に包囲壁を形成する工程と、
前記包囲壁に囲まれた前記層間絶縁層をエッチングして、空洞部を形成する工程と、
を含み、
前記配線層は、前記基板と前記包囲壁との間を通って、前記包囲壁の外側まで延出して形成され、
前記包囲壁は、
前記空洞部を形成する工程におけるエッチング速度が、前記層間絶縁層よりも小さい絶縁層と、
金属層およびシリコン層の少なくとも１層である導電層と、を含んで形成され、
前記配線層と前記導電層との間には、前記絶縁層が形成されている、電子装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記絶縁層は、窒化シリコン層である、電子装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子装置と、
前記電子装置の前記配線層と電気的に接続された回路部と、を含む、発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３１９０７（Ｐ２０１３−３１９０７Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９８３６（Ｐ２０１１−１６９８３６）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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