專利名稱：構(gòu)建到半導(dǎo)體集成電路中的電器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種構(gòu)建到半導(dǎo)體集成電路中的電器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
由于孩i機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)是具有可動(dòng)部的功能元件，所以MEMS 需要腔體來(lái)作為可動(dòng)部的操作空間，并且該腔體被氣密密封，以便防止外 部空氣侵入以及保護(hù)功能元件。
通過(guò)在基底上蝕刻犧牲膜形成腔體，在腔體中氣密密封功能元件，這 已經(jīng)是公知常識(shí)了 。就在JP 2006-7459中公開(kāi)的功能元件而言，硅基底上 的功能元件被犧牲膜覆蓋，并且形成在犧牲膜上具有開(kāi)口的抗蝕劑膜。通 過(guò)該開(kāi)口蝕刻犧牲膜，通過(guò)犧牲膜形成該腔體，并且將功能元件容納在該 腔體中。此后，由于在犧牲膜上形成氮化硅膜，所以該開(kāi)口被密封，然后 氣密密封該腔體的內(nèi)部。
然而，在JP2006々459中公開(kāi)的技術(shù)中，由于氮化珪膜對(duì)硅基底具有 強(qiáng)壓縮力，所以用于形成腔體的抗蝕劑膜發(fā)生形變，并且腔體隨時(shí)間推移 而發(fā)生形變。
通過(guò)讓用于密封開(kāi)口的氮化硅膜減薄，可以降j氐膜的應(yīng)力。然而，在 氮化硅膜減薄的情況下，需要讓開(kāi)口的尺寸足夠小，以便防止氮化硅膜從開(kāi)口落入腔體中以及密封開(kāi)口。因此，該技術(shù)的問(wèn)題在于，將犧牲膜從尺 寸小的開(kāi)口去除需要花費(fèi)大量時(shí)間，并且因蝕刻不足會(huì)導(dǎo)致?tīng)奚埩粼?腔體中。因此，希望提供一種具有更高可靠性的電器件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種電器件，包括基底，配置為包 括功能元件；絕緣的第一膜，配置為與基底一起形成容納功能元件的腔體 并且包括多個(gè)通孔；絕緣的第二膜，配置為覆蓋所述多個(gè)通孔，絕緣的第 二膜形成在第一膜上，并且透氣性高于第一膜的透氣性；絕緣的第三膜， 配置為至少形成在第二膜上，絕緣的第三膜的透氣性低于第二膜的透氣性； 以及絕緣的笫四膜，配置為形成在第三膜上，絕緣的第四膜的彈性高于第 三膜的彈性。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件，包括基底，配置 為包括功能元件；絕緣的第一膜，配置為形成在基底上，絕緣的第一膜形 成容納功能元件的腔體并且包括多個(gè)通孔；絕緣的第二膜，配置為形成在 通孔中，絕緣的第二膜覆蓋所述多個(gè)通孔中的每一個(gè)，并且透氣性高于第 一膜的透氣性；絕緣的第三膜，配置為形成在第一膜和第二膜上，絕緣的 第三膜的透氣性低于第二膜的透氣性；以及絕緣的第四膜，配置為形成在 第三膜上，絕緣的第四膜的彈性高于第三膜的彈性。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一種電器件的制造方法，包括以下步 驟在具有功能元件的基底上形成具有多個(gè)通孔的絕緣的第一膜，第一膜 與基底一起形成容納功能元件的腔體；在第 一膜上形成覆蓋所述多個(gè)通孔 的絕緣的第二膜，絕緣的第二膜的透氣性高于第一膜的透氣性；在形成第 二膜之后，將腔體中的水蒸氣釋放到第二膜的外部；在釋放水蒸氣之后， 在第二膜上形成絕緣的第三膜，絕緣的第三膜的透氣性低于第二膜的透氣 性；以及在第三膜上形成絕緣的第四膜，絕緣的第四膜的彈性高于第三膜 的彈性。


圖l是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例的電器件的橫截面圖2A-4B是依次示出第 一 實(shí)施例的電器件的制造方法的原理的橫截面
圖5是示出第一實(shí)施例的變型例的電器件的制造方法的原理的橫截面
圖6A-6C是依次示出第 一 實(shí)施例的變型例的電器件的制造方法的原理 的橫截面圖7A-7C是依次示出第二實(shí)施例的電器件的制造方法的原理的橫截面
圖8是示出第二實(shí)施例的電器件的制造方法的原理的橫截面圖9是示出應(yīng)用于本發(fā)明的電器件的材料的特征的視圖10是示出具有本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)電極單元的電器件的橫截
面圖11是示出具有本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)電極單元的電器件的橫截
面圖；以及
圖12是示出具有本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)電極單元的電器件的橫截 面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。 [第一實(shí)施例]
將參照?qǐng)Dl至圖4A和4B來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例的電器件。圖1 示例電器件的橫截面圖，圖2A、 2B、 2C和2D至圖4A和4B依次示例電 器件的制造方法的原理的橫截面圖。
如圖l所示，電器件10包括具有功能元件11的基底12;絕緣的第 一膜14，它與基底12 —起形成容納功能元件11的腔體13,并且具有多個(gè) 通孔14a;以及絕緣的第二膜15,它通過(guò)覆蓋多個(gè)通孔14a的上表面而形成在第一膜14上，它的透氣性高于第一膜14的透氣性。
此外，器件10包括絕緣的第三膜16，它形成在第二膜15上，它的
透氣性小于第二膜15的透氣性；以及絕緣的第四膜17,形成在第三膜16
上，且彈性高于第三膜16的彈性。
基底12是例如硅基底，而基底12上的絕緣膜18是例如氧化硅膜。功
能元件11形成在絕緣膜18上。功能元件11是例如靜電驅(qū)動(dòng)型MEMS可
變電容電容器。
該MEMS可變電容電容器例如包括包含鋁的第一電極lla以及包含 鋁的、面對(duì)第一電極lla的第二電極llb。當(dāng)在第一和第二電極lla、 lib 之間施加電壓時(shí)，可變電容電容器的電容發(fā)生變化，這是因?yàn)殪o電力導(dǎo)致 第一和第二電極lla、 llb之間的距離發(fā)生變化。
該腔體是用于確保功能元件11的操作空間的區(qū)域。腔體13的內(nèi)部保 持為千燥或真空氣氛。從而，防止受到例如水蒸氣(濕氣)之類的有害氣 體對(duì)包含鋁的第一和第二電極lla、 llb的劣化，并且防止MEMS可變電 容電容器的性能劣化。在該實(shí)施例中，作為一個(gè)實(shí)例，將鋁用于電極材料。 然而，為了減小因塑性變形導(dǎo)致的徐變(gradual creep)現(xiàn)象，希望采用 含銅(Cu)的鋁合金，其中塑性變形伴隨著電學(xué)可靠性的提高和操作次數(shù) 的增加。
第一膜14是主要包含Si-O鍵的硅化合物，例如厚度約為ljim的氧化 硅膜，以及作為用于保護(hù)器件11免受外部影響的帽蓋的無(wú)機(jī)膜。
如下所述，在形成元件11之后，通過(guò)經(jīng)蝕刻去除犧牲層，第一膜14 的多個(gè)通孔(開(kāi)口 ) 14a形成腔體13。也就是，經(jīng)通孔14a蝕刻犧牲層。
笫二膜15是有機(jī)層，例如是主要包含碳的可紫外線固化的樹(shù)脂，更具 體而言，例如是包含預(yù)聚物、單體、光聚合引發(fā)劑、添加劑等的樹(shù)脂膜。 第二膜15通過(guò)在形成腔體13之后覆蓋通孔14a的上表面而涂覆第 一膜14 ， 如稍后將說(shuō)明的。而且，第二膜15具有釋放腔體13中的有害氣體以調(diào)節(jié) 腔體13中的氣氛的功能。
因此，第二膜15的透氣性優(yōu)選高于第一膜14的透氣性，并且才艮據(jù)腔體13的內(nèi)部容量可以更高，從而有害氣體例如水蒸氣可以在短時(shí)間內(nèi)從腔 體13釋放。
也就是，如果假設(shè)容納由MEMS代表的功能元件11的腔體13的尺 寸例如是大約2x2x0.04毫米，則從實(shí)踐角度出發(fā)希望第二膜15的透氣性 例如水蒸氣透氣性高于lxi(T15m2/s。
第三膜16是用于涂覆第二膜15的上表面的無(wú)機(jī)膜。第三膜16是主要 包含Si-N鍵的硅化合物，它的透氣性低于第二膜15的透氣性，例如是氮 化硅膜，并且防止例如水蒸氣的有害氣體穿過(guò)第二膜15而侵入腔體13中。
氮化硅膜是精細(xì)膜，它的透氣性非常低，氣體穿透例如厚度小于lnm 的薄膜的透氣性可以忽略不計(jì)。
氮化珪膜的膜應(yīng)力較大，為1.5GPa級(jí)。因此，為了防止因膜應(yīng)力導(dǎo) 致第一膜14發(fā)生暫時(shí)形變，希望將氮化硅膜的膜厚度設(shè)置為小于等于 0.3nm。為了確保膜的質(zhì)量而沒(méi)有任何針孔等，希望將氮化珪膜的膜厚度 設(shè)置為大于等于O.lnm。
而且，第二膜15的側(cè)表面15a的整個(gè)周邊覆蓋有透氣性低于第二膜 15的透氣性的絕緣的第五膜19。第五膜19是包含與例如第三膜16相同的 材料的膜。因此，通過(guò)引入第五膜19,該器件10可以防止例如水蒸氣的 有害氣體從第二膜15的側(cè)表面15a侵入膜，從而侵入腔體13。
第四膜17是有機(jī)膜，例如環(huán)氧樹(shù)脂，它增強(qiáng)具有第一至第三膜14、 15、 16的腔體結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度，防止氮化珪膜因熱應(yīng)力而斷裂，并且確保 熱穩(wěn)定性。
在第二膜15的外部形成電極單元20，用于將功能元件11電連接到外 部。電極單元20包括布線21、有機(jī)膜23、凸起24、絕緣膜25、電極墊 26和金屬膜27。
更具體而言，布線21的一端21a連接到功能元件11，另一端21b沿 基底12延伸到第二膜15的外部，構(gòu)成電極墊26。布線21包含例如鋁， 并且形成在絕緣膜18上。
布線21的另一端21b被絕緣膜25覆蓋。該膜25例如是與第一膜14接續(xù)的氧化硅膜。
有機(jī)膜23與第二膜15隔開(kāi)距離L，并且形成在絕緣膜25上。有機(jī)膜 23例如是與第二膜15相同的可紫外線固化的樹(shù)脂。有機(jī)膜23和絕緣膜14 具有對(duì)應(yīng)于電極墊26的開(kāi)口 22。
被稱為下凸起金屬(UBM)的金屬膜27形成在開(kāi)口 22中的電極墊26 上，并且形成在開(kāi)口 22的內(nèi)壁表面和開(kāi)口 22周?chē)挠袡C(jī)膜23上。金屬膜 27是例如鎳合金和金的層疊膜。凸起24以疊蓋的方式形成在開(kāi)口 22內(nèi)部 和周邊的金屬膜27上。
如此形成金屬膜27，以便增強(qiáng)電極墊26和例如由焊料球制成的凸起 24之間的粘接性。也就是，因?yàn)榘X的電極墊26對(duì)由焊料球制成的凸 起24的潤(rùn)濕性能差，所以難以將電極墊26直接接合到焊料球。
連接到器件11的第一電極lla的布線(未示出)的組分與布線21的 組分相同，因此省略對(duì)其的說(shuō)明。
根據(jù)圖l所示的電器件，具有較高透氣性、覆蓋通孔14a的上表面的 第二膜15是涂覆型有機(jī)膜。從而，即使每個(gè)通孔14a的尺寸(開(kāi)口區(qū)域的 直徑)大，第二膜15也可以確保密封每個(gè)通孔14a。
因此，由于不限制通禮14a的尺寸和結(jié)構(gòu)，所以多種結(jié)構(gòu)的大尺寸通 孔14a能夠確保在短時(shí)間內(nèi)蝕刻下面設(shè)置的犧牲膜。
由于形成在第二膜15上且具有低透氣性的第三膜16是氮化硅薄膜， 所以該器件10可以防止例如水蒸氣的有害氣體侵入腔體13中。此外，由 于第三膜16具有小的膜應(yīng)力，所以該器件10可以防止第一膜14因氮化硅 膜的膜應(yīng)力而發(fā)生形變。
而且，由于具有大彈性的第四膜17覆蓋該氮化硅薄膜，所以該器件 10可以增大腔體結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度且確保熱穩(wěn)定性。
具有高透氣性的第二膜15的側(cè)表面15a被第五膜19覆蓋，該第五膜 19具有與第三膜16相同的低透氣性。從而，例如水蒸氣的有害氣體幾乎 不可能侵入腔體13中。因此，為了防止例如水蒸氣的有害氣體侵入腔體 13中，不必接續(xù)第二膜15形成與第二膜15相同類型的有機(jī)膜23。因此，在其中從疊蓋在有機(jī)膜23上方的金屬膜27的邊緣到有機(jī)膜23產(chǎn)生裂縫的 情況下，該器件10可以防止例如水蒸氣的有害氣體侵入從而將氣體從有機(jī) 膜23擴(kuò)散到第二膜15中，并且防止氣體侵入腔體13中。
下面參照?qǐng)D2A、 2B、 2C和2D至圖4A和4B來(lái)說(shuō)明電器件10的制 造方法。
如圖2A所示，首先，在基底12的絕緣膜18上形成鋁膜。利用光刻 方法對(duì)鋁膜構(gòu)圖，形成元，11的第一電極lla和橋形第二電極lib的部分 llc。
在包括第一電極lla的上表面和側(cè)表面以及第二電極lib的部分llc 的絕緣膜18上，形成下述犧牲層蝕刻的保護(hù)膜(未示出)。該保護(hù)膜是例 如厚度為200nm的氮化硅膜和厚度為8nm的鋁膜的層疊膜。
形成第一犧牲膜41,它覆蓋第一電極lla和第二電極lib的部分llc， 并且在對(duì)應(yīng)于第二電極lib的腿部的位置具有形成開(kāi)口 。該第一犧牲膜41 是例如厚度為約10nm的聚酰亞胺膜。
在第一犧牲膜41上形成鋁膜，在光刻方法中對(duì)該鋁膜構(gòu)圖，形成橋形 第二電極llb。第二電極lib的尺寸為例如約2nmxl200nm。
如圖2B所示，再次涂覆聚酰亞胺，然后形成將成為第二犧牲膜42的 聚酰亞胺膜。在該聚酰亞胺膜上形成抗蝕劑膜(未示出)，以覆蓋元件形 成部分。利用抗蝕劑膜作為掩模，例如利用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)方法來(lái) 蝕刻該聚酰亞胺膜，形成例如6fim厚度的第二犧牲膜42?？刮g劑膜和包 含聚酰亞胺膜的第二犧牲膜42之間的選擇比為例如1.5-2.0。從而，功能元 件11附近被第一和第二犧牲膜41、 42覆蓋。為了對(duì)第二犧牲膜42構(gòu)圖， 可以采用光敏材料。然而，在這種情況下，圖形邊緣會(huì)因由啄光工藝引起 的固化和收縮而形成銳角，這導(dǎo)致在第二犧牲膜42上將要形成的絕緣膜上 出現(xiàn)裂縫。因此，如上所述，優(yōu)選通過(guò)利用抗蝕劑膜作為掩才莫來(lái)執(zhí)行構(gòu)圖。
如圖2C所示，在作為上述處理結(jié)果產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上，例如在化學(xué)氣相 沉積(CVD)方法中，形成厚度為lpm的未摻雜氧化硅膜作為第一膜14。 從而，第二犧牲膜42的外部被第一膜14覆蓋。在第一膜14上，如圖2D所示，形成具有多個(gè)開(kāi)口 43a的抗蝕劑膜43， 其中每個(gè)開(kāi)口的直徑為例如約10nm。利用抗蝕劑膜43作為掩模，例如， 在RIE方法中，形成多個(gè)通孔14a。
此時(shí)，希望通孔14a的形狀是，通過(guò)調(diào)節(jié)抗蝕劑膜43和第一膜14之 間的選擇比，從第二犧牲膜42的側(cè)面向抗蝕劑膜43的側(cè)面，通孔的直徑 逐漸增大。換言之，希望這些通孔具有錐形，其中通過(guò)調(diào)節(jié)抗蝕劑膜43 和第一膜14之間的選擇比，通孔直徑從抗蝕劑膜43的側(cè)面向第二犧牲膜 42的側(cè)面逐漸減小。
這就是在去除下述第一和第二犧牲膜41、 42之后改進(jìn)通孔14a的密封 特性的原因。
如圖3A所示，在通過(guò)利用例如灰化機(jī)(asher)剝離抗蝕劑膜43之后， 通過(guò)通孔14a蝕刻第一和第二犧牲膜41、 42。在150。C的基底溫度下，利 用例如氧氣(02)和CF4的混合氣體，通過(guò)等離子體處理大約15分鐘， 執(zhí)行該蝕刻。對(duì)第一和第二犧牲膜41、 42的去除不僅可以通過(guò)前述干法蝕 刻工藝而且可以通過(guò)利用化學(xué)液體應(yīng)用濕法蝕刻來(lái)執(zhí)行。
從而，其中容納有功能元件11的腔體13通過(guò)基底12和具有多個(gè)通孔 14a的絕緣的第一膜14形成。
如圖3B所示，將可紫外線固化的環(huán)氧樹(shù)脂作為光敏材料施加到作為 上述處理的結(jié)果形成的結(jié)構(gòu)。可紫外線固化的環(huán)氧樹(shù)脂的粘度為約 2000-3000 cp。因此，在其中第一膜14的膜厚為lnm且每個(gè)通孔14a的直 徑為lOfim的情況下，即使當(dāng)在第一膜14上形成厚度為lOjim的環(huán)氧樹(shù)脂 時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂也不可能從通孔14a侵入腔體13中。
之后，利用光刻工藝，如圖3C所示，對(duì)作為光敏材料的可紫外線固 化的環(huán)氧樹(shù)脂短時(shí)輻射紫外線，以構(gòu)圖樹(shù)脂。通過(guò)在例如200-250。C下固化 該樹(shù)脂，從而使樹(shù)脂硬化，形成厚度為約10nm的第二膜15。從而，通孔 14a的上表面被覆蓋，并且腔體13被密封。這時(shí)，第二膜15的側(cè)表面15a 暴露。
例如，通過(guò)熱板，在約150'C溫度下執(zhí)行30分鐘的熱處理，腔體13中的水蒸氣通過(guò)穿過(guò)具有高透氣性的第二膜15而被去除。從而，腔體13 中的氣氛凈皮調(diào)節(jié)到例如不高于1%的濕度。
之后，如圖4A所示，在第二膜15上和側(cè)表面15a上形成第三膜16。 第三膜16是例如厚度為約0.3jun的氮化硅膜(Si3N4)，并且是通過(guò)利用 例如SiH4和NH3作為工藝氣體在約250-300。C的低溫等離子體CVD方法 中形成的。從而，形成的第三膜16具有優(yōu)良的階梯覆蓋率(step coverage )。
以這種方式，同時(shí)形成絕緣的第三膜16和絕緣的第五膜19，其中絕 緣的第三膜16形成在第二膜15上且具有低透氣性，絕緣的第五膜具有低 透氣性且覆蓋第二膜15的側(cè)表面，并且腔體13被氣密密封。
在第三膜16上，如圖4B所示，涂覆并固化例如厚度為約100fim的環(huán) 氧樹(shù)脂。從而，第三膜16受到保護(hù)，并且形成具有彈性的絕緣的第四膜 17。
利用7>知方法，形成電極單元20。例如，同時(shí)形成布線21和第一電 極lla，且同時(shí)形成絕緣膜25和第一膜14。同時(shí)形成有機(jī)膜23和第二膜 15，通過(guò)蝕刻將它們相互隔開(kāi)，然后形成開(kāi)口22。利用非電場(chǎng)鍍敷方法形 成金屬膜27。之后，形成延伸到金屬膜27中的凸起24。
以這種方式，完成電器件10，其中功能元件11容納在腔體13中。
如上所述，在該實(shí)施例的器件10中，元件11容納在腔體13中，該腔 體通過(guò)第一膜14、透氣性高于第一膜14的第二膜15、透氣性低于第二膜 的第三膜16、以及彈性高于第三膜16的第四膜的層疊結(jié)構(gòu)形成。
結(jié)果，可以容易地調(diào)節(jié)腔體13中的氣氛。可以獲得腔體13的高氣密 性。因此，可以制得具有高可靠性的電器件10。
雖然已經(jīng)說(shuō)明了其中第一膜14是氧化珪膜(Si02)的情形，但是還可 以采用具有Si-O鍵的另一種珪化合物，例如低k材料(SiOxCy)以及氮氧 化珪膜(SiOxNy)。
雖然已經(jīng)說(shuō)明了其中具有高透氣性的第二膜15為可紫外線固化的環(huán) 氧樹(shù)脂的情形，但是也可以采用可紫外線固化的丙烯酸樹(shù)脂作為可紫外線 固化的環(huán)氧樹(shù)脂的替代品。公知的熱固型樹(shù)脂和電子束固化型樹(shù)脂可以是例如環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂、酞酸酯樹(shù)脂等。
而且，雖然已經(jīng)說(shuō)明了其中具有低透氣性的第三膜16為例如氮化硅膜(Si3N4)的情形，但是也可以采用另一種具有Si-N鍵的硅化合物，例如氮氧化硅膜(SiOxNy)。
在采用氮氧化硅膜的情況下，可以利用SiH4、 NH3和N20作為工藝氣體，在等離子體CVD中，在250-300。C的低溫下形成第三膜16。
而且，可以采用碳化珪膜(SiC)、氧化鋁膜(Ah03)或氮化鋁膜(AlN)作為第三膜16。
如果碳化硅膜被用作第三膜16，可以利用例如SiH4和CH4作為工藝氣體，在等離子體CVD中，在250-300。C的低溫下形成第三膜16。
雖然已經(jīng)說(shuō)明了在等離子體CVD中形成第三膜16的情形，但是也可以在濺射方法或真空蒸發(fā)方法中形成第三膜16。
由于濺射方法或真空蒸發(fā)方法可以不在被屏蔽部分精確地執(zhí)行階梯覆蓋，所以需要在由行星式系統(tǒng)使基底12旋轉(zhuǎn)的同時(shí)整體均勻地形成第三膜16。
由于不必加熱基底，所以濺射方法或真空蒸發(fā)方法的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以用于在比等離子體CVD方法更低的溫度下形成第三膜16。
具有大彈性的第四膜17不限制為環(huán)氧樹(shù)脂，可以采用聚酰亞胺樹(shù)脂。
雖然已經(jīng)說(shuō)明了其中同時(shí)形成第三膜16和第五膜19的情形，但是它們也可以單獨(dú)形成。
如果可以避免因例如水蒸氣的有害氣體從第二膜15的側(cè)表面15a侵入的影響，則可以省去第五膜19。
雖然已經(jīng)說(shuō)明了通過(guò)加熱去除腔體13中的水蒸氣的方法，但是本發(fā)明不限于該方法，還可以在容器中容納腔體13，其中通過(guò)干燥的氣體將該容器內(nèi)部調(diào)節(jié)為低濕度氣氛，然后根據(jù)分壓差去除腔體13中的水蒸氣。
還可以從腔體13中釋放氣體，并且保持腔體13的內(nèi)部處于真空氣氛下。
如果使腔體13的內(nèi)部保持在真空氣氛中，則可以從腔體13去除除了水蒸氣之外的有害氣體，例如氧化氣體、腐蝕氣體。從而，在采用電器件
10的情況下，可以防止功能元件11的特性劣化或者發(fā)生失效。
雖然已經(jīng)說(shuō)明了其中元件ll是靜電驅(qū)動(dòng)型MEMS可變電容電容器的情形，但是元件11不限于該情形，它還可以是壓電驅(qū)動(dòng)型MEMS可變電容電容器。而且，還可以采用另一種MEMS作為元件11，例如膜體聲共振器(FBAR)，它在下電極和上電極之間保持壓電薄膜，并且形成在在壓電薄膜下方具有凹陷的基底上，從而不會(huì)干擾機(jī)械振動(dòng)。
雖然已經(jīng)說(shuō)明了其中與第二膜15相同類型的有機(jī)膜23通過(guò)連接到第一膜14的絕緣膜25而形成在電極單元20的墊26上的情形，但是可以省去絕緣膜25。[變型例]
圖5、 6A、 6B和6C各示出第一實(shí)施例的變型例。在這些變型例中，與第 一實(shí)施例相同的部件采用相同的附圖標(biāo)記表示，下面僅i兌明不同的部件。
在第一實(shí)施例中，絕緣的第三膜16已經(jīng)形成在絕緣的第二膜15上。而在每個(gè)變型例中，例如，氧化珪膜44形成在絕緣的第二膜15和絕緣的第三膜16之間。氧化膜44用作用于加工第二膜15的硬掩模。
圖6A、 6B和6C各示出變型例的制造方法。在該變型例中，執(zhí)行與第一實(shí)施例的圖2A至3B的相同工藝，直到形成絕緣的第二膜15的工藝。
如圖6A所示，例如在等離子體CVD方法中，在第二膜15上形成例如厚度為約2jim的氧化硅膜44，該氧化硅膜例如包含可紫外線固化的環(huán)氧樹(shù)脂。用于加工氧化膜44的抗蝕劑膜45形成在氧化膜44上。
如圖6B所示，例如在RIE方法中蝕刻氧化膜44作為抗蝕劑掩模45。之后，蝕刻腔體13外部的第二膜15,并且通過(guò)利用氧化硅膜44作為掩模，經(jīng)等離子體處理暴露出第二膜15的側(cè)表面15a。
之后，如圖6C所示，在氧化膜44上以及第二膜15的暴露側(cè)表面15a上形成氮化珪膜作為第三膜16。形成氮化硅膜的方法與第一實(shí)施例的相同。然后，以與和第一實(shí)施例的相同的方法，在第一氮化硅膜上形成第四膜17和電極單元20。
根據(jù)前述變型例，氧化硅膜44形成為用于加工第二膜15的硬掩模。從而，利用該氧化膜44，能夠完全加工第二膜15。而且，形成氧化膜44能夠提高腔體13的強(qiáng)度。
[第二實(shí)施例I
圖7A、 7B、 7C和8各示出第二實(shí)施例。在第二實(shí)施例中，與第一實(shí)施例相同的部件采用相同的附圖標(biāo)記表示，下面僅說(shuō)明不同部件。
在第一實(shí)施例中，第二膜15已經(jīng)形成在整個(gè)表面上，包括第一膜14的通孔14a。而在第二實(shí)施例中，第二膜15僅形成在通孔14a中。
也就是，如圖8所示，第二膜15僅形成在第一膜14的通孔14a中，并且例如包含氮化珪膜的第三膜16形成在第一膜14和第二膜15上。例如包含環(huán)氧樹(shù)脂的第四膜17形成在第三膜16上。
下面參照?qǐng)D7A至圖8說(shuō)明第二實(shí)施例的制造方法。
如圖7A所示，在通過(guò)第一膜14的通孔14a去除第一和第二犧牲膜41 、42之后，在第一膜14上形成第二膜15。第二膜15是涂覆型有機(jī)材料，例如可紫外線固化的環(huán)氧樹(shù)脂。材料本身的表面張力與通孔14a和腔體13的內(nèi)外壓差之間的平衡，可以防止第二膜15侵入腔體13。因此，即使在其中通孔14a形成在功能元件11上的結(jié)構(gòu)中，涂覆型有機(jī)材料也不以膜的方式形成在功能元件11上。
如圖7B所示，通過(guò)利用干法工藝?yán)缁瘜W(xué)干法蝕刻(CDE)方法和RIE工藝，對(duì)第二膜進(jìn)行蝕刻，使得第二膜15僅留在第一膜14的通孔14a中。以這種方式，通孔14a被第二膜15密封。
在密封工藝中，可以對(duì)腔體13抽真空，然后在腔體13中填充惰性氣體。
然后，如圖7C所示，在第一膜14和第二膜15上形成第三膜16。例如在低溫等離子體CVD方法中，將第三膜16形成為氮化硅膜，其膜厚例如是幾jim至10nm。第三膜16不限于氮化硅膜(A1N)，通過(guò)利用例如噴墨方法，可以采用陶瓷材料例如氮化鋁膜。以這種方式，利用第三膜16覆蓋第一膜14和第二膜15能夠防止水蒸氣和灰塵侵入腔體13中，并且能
夠防止對(duì)功能元件11造成不利影響。
如果需要確保用于電極墊的開(kāi)口部分，可以對(duì)第三膜16構(gòu)圖。
然后，如圖8所示，在第三膜16上涂覆例如約100nm厚度的環(huán)氧樹(shù)
脂，然后固化第三膜。從而，形成用于保護(hù)第三膜16且具有彈性的絕緣的
第四膜17。
根據(jù)第二實(shí)施例，包含涂覆型有機(jī)材料的第二膜15僅形成在包含無(wú)機(jī)膜的膜14的通孔14a中。也就是，如圖9所示，僅在通孔14a中形成環(huán)氧樹(shù)脂，該環(huán)氧樹(shù)脂作為涂覆型有機(jī)材料，其熱膨脹系數(shù)(CTE)大于氧化硅膜和氮化硅膜的熱膨脹系數(shù)，其楊氏模量小于氧化珪膜和氮化硅膜的楊氏模量。因此，由于可以顯著減小楊氏模量和CTE與氧化硅膜和氮化硅膜大不相同的環(huán)氧樹(shù)脂的體積，因此可以防止因工藝中的熱量導(dǎo)致的氧化硅膜和氮化硅膜中出現(xiàn)裂縫以及膜剝落。因此，腔體13的可靠性得以提高。
[變型例J
圖10至12均示出圖l所示的電極單元20的變型例，它們是示例出沒(méi)有絕緣膜25的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。然而，在視圖中省去了布線21。
在圖10所示的電器件50的電極單元51中，在墊26上形成與第三膜16相同類型的絕緣膜52，從而與第三膜16接續(xù)。絕緣膜52具有觸及墊26的開(kāi)口22，并且在開(kāi)口 22中形成金屬膜27。而且，在金屬膜27上形成凸起24。
在圖11所示的電器件60的電極單元61中，在塾26上形成與第二膜15相同類型的有機(jī)膜62，從而接觸第四膜17。有機(jī)膜62具有觸及墊26的開(kāi)口 22，并且在開(kāi)口 22中形成金屬膜27。而且，在金屬膜27上形成凸起24。
在圖12所示的電器件70的電極單元71中，在墊26上形成與第四膜17相同類型的有機(jī)膜72，從而與第四膜17接續(xù)。該有機(jī)膜72具有觸及墊26的開(kāi)口22，并且在開(kāi)口 22中形成金屬膜27。而且，在金屬膜27上形成凸起24。如上所述，在每個(gè)電極單元20、 51、 61、 71中，如果與第二膜15相同類型的有機(jī)膜沒(méi)有形成為與第二膜15接續(xù)，則電極單元的結(jié)構(gòu)可以變化。
根據(jù)圖10至12所示的結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)絕緣膜52和有機(jī)膜62、 72已從均凈皮疊置的金屬膜27的邊緣到絕緣膜52和有機(jī)膜62、 72斷裂，并且例如水蒸氣的有害氣體從裂縫ii^時(shí)，電器件50、 60、 70均可以也都可以防止例如水蒸氣的有害氣體在第二膜15中擴(kuò)散和侵入腔體13中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地想到其他的優(yōu)點(diǎn)和變型。因此，本發(fā)明在其更寬的方面不限于在此所示和所述的具體細(xì)節(jié)和示范性實(shí)施例。因此，可以進(jìn)行多種變型，而不脫離由權(quán)利要求及其等價(jià)物所限定的總發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種電器件，包括基底，配置為包括功能元件；絕緣的第一膜，配置為與基底一起形成容納功能元件的腔體并且包括多個(gè)通孔；絕緣的第二膜，配置為覆蓋所述多個(gè)通孔，絕緣的第二膜形成在第一膜上，并且透氣性高于第一膜的透氣性；絕緣的第三膜，配置為至少形成在第二膜上，絕緣的第三膜的透氣性低于第二膜的透氣性；以及絕緣的第四膜，配置為形成在第三膜上，絕緣的第四膜的彈性高于第三膜的彈性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的器件，還包括絕緣的第五膜，配置為覆蓋第二膜的側(cè)表面，絕緣的第五膜的透氣性 低于第二膜的透氣性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中第五膜和第三膜包含相同的材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，還包括 電極，配置為形成在第二膜外部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，還包括布線，其一端連接到功能元件，另一端延伸到第二膜外部； 有機(jī)膜，其與第二膜分離，覆蓋布線的所述另一端，且包括對(duì)應(yīng)于布 線的所述另一端的開(kāi)口；以及凸起，其形成在有機(jī)膜上，包圍所述開(kāi)口，并且連接到布線的所述另-—。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的器件，其中 第一膜是主要包含Si-O鍵的硅化合物；第二膜是主要包含碳的以下樹(shù)脂中的任何一種熱固型樹(shù)脂、可紫外 線固化的樹(shù)脂和電子束固化型樹(shù)脂；第三膜是主要包含Si-N鍵的硅化合物；以及 第四膜是環(huán)氧樹(shù)脂和聚酰亞胺樹(shù)脂之一。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的器件，其中第二膜封閉每個(gè)通孔。
8. —種半導(dǎo)體器件，包括 基底，配置為包括功能元件；絕緣的第一膜，配置為形成在基底上，絕緣的第一膜形成容納功能元 件的腔體并且包括多個(gè)通孔；絕緣的第二膜，配置為形成在通孔中，絕緣的第二膜覆蓋所述多個(gè)通 孔中的每一個(gè)，并且透氣性高于第一膜的透氣性；絕緣的第三膜，配置為形成在第一膜和第二膜上，絕緣的第三膜的透 氣性低于第二膜的透氣性；以及絕緣的第四膜，配置為形成在第三膜上，絕緣的第四膜的彈性高于第 三膜的彈性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，還包括絕緣的第五膜，配置為覆蓋第二膜的側(cè)表面，該絕緣的第五膜的透氣 性低于第二膜的透氣性。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，還包括電極，配置為形成在第二膜外部，電極電連接到功能元件。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件，還包括布線，其一端連接到功能元件，另一端延伸到第二膜外部； 有機(jī)膜，其與第二膜分離，覆蓋布線的所述另一端，并且包括對(duì)應(yīng)于 布線的所述另一端的開(kāi)口；以及凸起，其形成在有機(jī)膜上，包圍所述開(kāi)口，并且連接到布線的所述另
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其中 第一膜是主要包含Si-O鍵的硅化合物；第二膜是主要包含碳的以下樹(shù)脂中的任何一種熱固型樹(shù)脂、可紫外 線固化的樹(shù)脂和電子束固化型樹(shù)脂；第三膜是主要包含Si-N鍵的硅化合物；以及 第四膜是環(huán)氧樹(shù)脂和聚酰亞胺樹(shù)脂之一。
13. —種電器件的制造方法，包括以下步驟在具有功能元件的基底上形成具有多個(gè)通孔的絕緣的第一膜，第一膜 與基底一起形成容納功能元件的腔體；在第 一膜上形成覆蓋所述多個(gè)通孔的絕緣的第二膜，絕緣的第二膜的 透氣性高于第 一膜的透氣性；在形成第二膜之后，將腔體中的水蒸氣釋放到第二膜的外部；在釋放水蒸氣之后，在第二膜上形成絕緣的第三膜，絕緣的第三膜的透氣性低于第二膜的透氣性；以及在第三膜上形成絕緣的第四膜，絕緣的第四膜的彈性高于第三膜的彈性。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中水蒸氣的釋方文通過(guò)熱處理來(lái)執(zhí)行的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括在形成第二膜之后，通過(guò)去除第二膜的一部分，暴露出第一膜的一部 分，以及第三膜形成在第一膜和第二膜上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種構(gòu)建到半導(dǎo)體集成電路中的電器件?；装üδ茉?。絕緣的第一膜與基底一起形成容納功能元件的腔體并且包括多個(gè)通孔。絕緣的第二膜覆蓋所述多個(gè)通孔，形成在第一膜上，并且其透氣性高于第一膜的透氣性。絕緣的第三膜形成在第二膜上，并且其透氣性低于第二膜的透氣性。絕緣的第四膜形成在第三膜上，并且其彈性高于第三膜的彈性。
文檔編號(hào)B81B7/02GK101492149SQ20091000327
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者下岡義明, 小島章弘, 杉崎吉昭 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝