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公開番号2024173214
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023091473
出願日2023-06-02
発明の名称MEMSデバイス及びMEMSデバイスの製造方法
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人
主分類G01P 15/08 20060101AFI20241205BHJP(測定;試験)
要約【課題】バンプストッパを有するMEMSデバイスを、プロセスコストを抑制しながら精度よく形成する。
【解決手段】
MEMSデバイス1は、第1主面11と第1主面11とは反対側の第2主面12とを有するデバイスウエハ2と、デバイスウエハ2に対して第1主面11側から対向するキャップウエハ3と、デバイスウエハ2とキャップウエハ3とを接合する接合層4とを備えている。デバイスウエハ2は、第1主面11から第2主面12に向かうZ方向に窪んだキャビティ13を有するデバイス基板10と、キャビティ13内に位置しており固定電極23と固定電極23に対向する可動電極27とを含むセンサ部20と、可動電極27の第1主面11側の表面上に配置されておりZ方向における可動電極27のキャップウエハ3に近接する側への変位を規制するバンプストッパ100とを有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１主面と前記第１主面とは反対側の第２主面とを有する、デバイスウエハと、
前記デバイスウエハに対して前記第１主面側から対向する、キャップウエハと、
前記デバイスウエハと前記キャップウエハとを接合する接合層と
を備え、
前記デバイスウエハは、
前記第１主面から第２主面に向かう第１方向に窪んだキャビティを有するデバイス基板と、
前記キャビティ内に位置しており、固定電極と前記固定電極に対向する可動電極とを含む、センサ部と、
前記可動電極の前記第１主面側の表面上に配置されており、前記第１方向における前記可動電極の前記キャップウエハに近接する側への変位を規制する、バンプストッパと
を有する、ＭＥＭＳデバイス。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記第１方向から見たときの前記可動電極の短手方向において、前記バンプストッパの両縁部は前記可動電極の両縁部に一致している、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記第１方向から見たときの前記可動電極の短手方向において、前記バンプストッパは、前記可動電極よりも幅が狭い、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記バンプストッパは、表面粗さが前記デバイス基板の第１主面よりも粗い、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記バンプストッパは、導電性を有する無機材料製である、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記キャップウエハは、前記第１方向において前記可動電極が前記キャップウエハに近接する側に変位した際に前記バンプストッパが接触する部分に、パッシベーション層を有する、
請求項５に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
前記デバイスウエハは、前記センサ部に電気的に接続されており、前記センサ部の前記第１主面側に配置されたデバイス配線をさらに有しており、
前記バンプストッパは、前記デバイス配線と同一レイヤに位置しており同一材料である、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項８】
前記キャップウエハは、キャップ配線を有し、
前記デバイス配線は、前記接合層に直接に接合されており、前記接合層を介して前記キャップ配線に電気的に導通している、
請求項７に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項９】
前記キャップウエハは、前記キャップ配線に電気的に導通しており、外部配線が接続される、電極パッドを有している、
請求項８に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１０】
前記接合層は、アルミニウムゲルマニウム合金製である、
請求項９に記載のＭＥＭＳデバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＭＥＭＳデバイス及びＭＥＭＳデバイスの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体微細加工技術を用いて製造されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）センサが知られている。ＭＥＭＳセンサとして、特許文献１には加速度センサが開示されている。特許文献１の加速度センサは、固定電極と可動電極とを有するセンサ部を備え、作用する加速度に応じた可動電極の変位に応じたセンサ部における静電容量の変化を検出することによって加速度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－２１７４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加速度センサは、可動電極の過度の変位を規制するためのバンプストッパを有することがある。例えば、バンプストッパは接触を考慮した硬い無機質の材料製であることが好ましく、配線層は導電性金属製であることが好ましい。デバイスウエハに両者を形成しようとすれば、配線層とバンプストッパ層とを異なる材料及びレイヤで形成することになるので、デバイスウエハの形成プロセスが複雑化してしまい、センサ部を高精度に形成することが難しくなる。このため、加速度センサでは、バンプストッパは、デバイスウエハでなくキャップウエハ側に形成されていた。
【０００５】
また、バンプストッパをキャップウエハに形成する場合、デバイスウエハとキャップウエハとの接合のズレに起因して、可動電極に対するバンプストッパの位置ズレも問題となりやすい。さらに、キャップウエハにＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を構成する多層配線を形成する場合、キャップウエハのうち固定電極が接触し得る部分において、帯電を抑制するべく多層配線及びこれに付随するパッシベーション層を除去してシリコン基板を表出させることを要し、キャップウエハの形成プロセスが複雑化する。
【０００６】
本発明は、バンプストッパを有するＭＥＭＳデバイスを、プロセスコストを抑制しながら精度よく形成できる、ＭＥＭＳデバイス及びＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、
第１主面と前記第１主面とは反対側の第２主面とを有する、デバイスウエハと、
前記デバイスウエハに対して前記第１主面側から対向する、キャップウエハと、
前記デバイスウエハと前記キャップウエハとを接合する接合層と
を備え、
前記デバイスウエハは、
前記第１主面から第２主面に向かう第１方向に窪んだキャビティを有するデバイス基板と、
前記キャビティ内に位置しており、固定電極と前記固定電極に対向する可動電極とを含む、センサ部と、
前記可動電極の前記第１主面側の表面上に配置されており、前記第１方向における前記可動電極の前記キャップウエハに近接する側への変位を規制する、バンプストッパと
を有する、ＭＥＭＳデバイスを提供する。
【０００８】
本開示の他の態様は、
デバイス基板の表面に酸化膜を形成し、
前記酸化膜を部分的に除去して前記デバイス基板の表面が露出する貫通孔部を形成し、
前記貫通孔部とこの周囲の前記酸化膜とに導電性を有する無機材料を積層して、平面視で前記貫通孔部よりも大きなバンプストッパを形成し、
前記デバイス基板の表面をパッシベーション層でさらに覆い、
前記パッシベーション層及び前記酸化膜を部分的に除去してマスクを形成し、ここで前記マスクは前記バンプストッパを少なくとも覆うように該バンプストッパよりも大きく、センサ部に対応する形状を有しており、
前記マスクを利用して前記デバイス基板をエッチングにより除去することによってセンサ部の輪郭を形成するストラクチャエッチングを実施し、
前記マスクを除去することによって、表面に幅狭のバンプストッパを有するセンサ部を形成する、ＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供する。
【０００９】
本開示の更なる他の態様は、
デバイス基板の表面に酸化膜を形成し、
前記酸化膜を部分的に除去して前記デバイス基板の表面が露出する開口部を形成し、
前記開口部内に、前記開口部よりも小さな無機材料を積層し、
前記デバイス基板の表面をパッシベーション層でさらに覆い、
前記パッシベーション層及び前記酸化膜を部分的に除去してマスクを形成し、ここで前記マスクはセンサ部に対応する形状を有しており、
前記マスクを利用して前記デバイス基板をエッチングにより除去することによってセンサ部及びバンプストッパの輪郭を同時に形成するストラクチャエッチングを実施し、
前記マスクを除去することによって、表面に同じ幅のバンプストッパを有するセンサ部を形成する、ＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バンプストッパは可動電極の表面に直接に設けられているので、バンプストッパをキャップウエハ側に設ける場合のようにデバイスウエハとキャップウエハとの位置ズレがなく、バンプストッパの可動電極に対する位置ズレが防止される。
さらに、キャップウエハにバンプストッパを設ける必要がないので、キャップウエハが単純化される。例えば、キャップウエハ側にＡＳＩＣ等を構成する多層配線を形成するときに、バンプストッパを形成するべく多層配線層及びこれに付随して存在し得るパッシベーション層を除去して、シリコン基板を表出させる必要がなく、キャップウエハの形成プロセスが単純化されると共にプロセスコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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