[发明专利]MEMS器件的制造方法及MEMS器件

说明书

本发明提供一种可提高活动空间内部的真空度，可降低制造成本以及制造装置的引入及维护成本的MEMS器件的制造方法及MEMS器件。所述MEMS器件具有MEMS器件晶圆11及CAP晶圆12，所述MEMS器件晶圆在Si基板11a上形成有活动元件21，所述CAP晶圆12以形成活动空间13且覆盖所述MEMS器件晶圆11的方式而设置，所述活动元件21以可动的方式收纳于所述活动空间13中。CAP晶圆12为硅制，并具有以与活动空间13连通的方式形成的通气孔23。以将CAP晶圆12与MEMS器件晶圆11接合的状态，在氢气氛围中进行热处理，通过CAP晶圆12的硅的表面迁移来堵塞通气孔23，由此将活动空间13密封。

技术领域

本发明涉及一种MEMS器件的制造方法及MEMS器件。

背景技术

近年来，作为利用了微机电系统(Micro Electro Mechanical System；MEMS)的器件(以下，称作“MEMS器件”)，正在开发作为对物体的姿态、角速度或者角加速度进行电检测的测量仪器的陀螺仪、由MEMS振子与模拟振荡电路构成的时钟振荡器(Timing resonator)MEMS振荡器、作为对红外线进行电检测的测量仪器的IR传感器等。

这些MEMS器件由于被真空密封封装，因此能够进行高性能的工作。对于真空密封封装，提出了各种封装的方式，例如，作为时钟振荡器MEMS振荡器，存在下述MEMS振荡器：其将形成有作为活动元件的起振板的硅基板与由相同的硅基板形成的CAP基板接合，从而以形成有起振板的活动空间的状态进行密封(例如，参考专利文献1)。该MEMS振荡器中，为了维持振子的高Q值，在100Pa以下的真空氛围中密封活动空间。

作为将MEMS器件真空密封的方法，正在开发通常被称为Episeal技术的晶圆级封装技术(例如，参考专利文献2或3)。该方法中，首先在由硅基板或多晶硅形成的CAP晶圆中形成沿厚度方向贯穿的通气孔，以形成有不会阻碍MEMS器件的活动元件的移动的活动空间的状态，将该CAP晶圆粘合于MEMS器件晶圆上。然后，在H₂氛围下，以少量的作为原料气体的SiH₂Cl₂二氯硅烷或HSiCl₃三氯硅烷等为原料，进行结合了高温下的热分解与化学反应的气相沉积成膜，由此将形成于CAP晶圆中的通气孔闭塞。具体而言，使用外延反应装置，使单晶或多晶硅外延沉积在CAP晶圆的通气孔的侧壁上，从而形成硅外延层，并将通气孔闭塞、阻断(Pinch off)。此时，活动空间被硅外延层沉积时的未反应气体填满，但由于原子尺寸极小的H₂会通过热扩散现象而几乎全部逸出至外部，因此能够使活动空间为高真空。

另外，开发了一种在硅基板的表面设置呈一列的多个孔，以低于硅的熔点的温度进行热处理，由此发生硅的表面迁移(silicon surface migration)，并通过该表面迁移，在硅基板的表面将各个孔堵塞，并同时沿着硅基板的表面将各个孔连结，在硅基板中形成管状中空的方法，利用基于表面迁移的硅原子的扩散系数与热处理温度的关系，确定热处理温度(例如，参考非专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-171393号公报

专利文献2：美国专利第6928879号说明书

专利文献3：日本专利第5113980号公报

非专利文献

非专利文献1：Tsutomu Sato,et.al.,“Fabrication of Silicon-on-NothingStructure by Substrate Engineering Using the Empty-Space-in-Silicon FormationTechnique”,Jpn.J.Appl.Phys.,2004,Vol.43,No.1,p.12-18

发明内容