ＭＥＭＳ及びその製造方法
【課題】優れた素子特性を得ることができるＭＥＭＳを提供する。
【解決手段】基板１０上に下部電極１２Ａを形成する工程と、下部電極１２Ａに隣接するように電気的にフローティング状態になる補助構造体１３Ａを基板１０上に形成する工程と、下部電極１２Ａ上、補助構造体１３Ａ上、及び基板１０上に犠牲膜を形成する工程と、犠牲膜上に上部電極１６を形成する工程と、犠牲層を除去し、上部電極１６を下部電極１２Ａの上方に空洞２１Ａを介して配置する工程とを具備する。下部電極１２Ａ上及び補助構造体１３Ａ上に形成された犠牲膜は上面が平坦であり、犠牲膜上に形成された上部電極１６は下面が平坦である。
【解決手段】基板１０上に下部電極１２Ａを形成する工程と、下部電極１２Ａに隣接するように電気的にフローティング状態になる補助構造体１３Ａを基板１０上に形成する工程と、下部電極１２Ａ上、補助構造体１３Ａ上、及び基板１０上に犠牲膜を形成する工程と、犠牲膜上に上部電極１６を形成する工程と、犠牲層を除去し、上部電極１６を下部電極１２Ａの上方に空洞２１Ａを介して配置する工程とを具備する。下部電極１２Ａ上及び補助構造体１３Ａ上に形成された犠牲膜は上面が平坦であり、犠牲膜上に形成された上部電極１６は下面が平坦である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳを用いた可変容量素子（以下、ＭＥＭＳキャパシタ）は、固定電極、固定電極の上方に設けられた可動電極、及び固定電極と可動電極間に設けられた絶縁膜を有している。可動電極は、固定電極上に塗布により形成された犠牲膜上に形成される。
【０００３】
このような構造を有するＭＥＭＳキャパシタでは、犠牲膜の下地の凹凸により、すなわち犠牲膜の下に位置する固定電極により可動電極が平坦に形成されない場合がある。例えば、固定電極の端部がある領域では、犠牲膜の塗布特性により対応する可動電極が下方に湾曲する。このため、電圧を印加して可動電極を駆動させたとき、可動電極の湾曲部分が固定電極の端部に接触して、キャパシタ面積の大きな部分を占める固定電極と可動電極の平面部が十分に密着しない。
【０００４】
この結果、可動電極と固定電極（及び固定電極上に形成した絶縁膜）からなるＭＥＭＳキャパシタでは十分な容量が得られないなどの不具合が生じる。また、ＭＥＭＳを用いたスイッチ素子では、スイッチング動作が不安定になるなどの不具合が生じる。このように、従来のＭＥＭＳを用いて形成されたデバイスでは、優れた素子特性を得ることができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９９２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
優れた素子特性を得ることができるＭＥＭＳ及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施態様のＭＥＭＳの製造方法は、基板上に第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極に隣接するように電気的にフローティング状態になる補助構造体を前記基板上に形成する工程と、前記第１の電極上、前記補助構造体上、及び前記基板上に犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜上に第２の電極を形成する工程と、前記犠牲層を除去し、前記第２の電極を前記第１の電極の上方に空洞を介して配置する工程とを具備する。前記第１の電極上及び前記補助構造体上に形成された前記犠牲膜は上面が平坦であり、前記犠牲膜上に形成された前記第２の電極は下面が平坦である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【図２】第１実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【図３】第１実施形態のＭＥＭＳの第１下部電極と第２下部電極間の断面図である。
【図４】第１実施形態のＭＥＭＳの下部電極の端部近傍の断面図である。
【図５】第２実施形態のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【図６】第２実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【図７】第２実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【図８】第３実施形態のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【図９】第３実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【図１１】第３実施形態の変形例の第１下部電極と第２下部電極間の断面図である。
【図１２】第３実施形態の変形例の下部電極の端部近傍の断面図である。
【図１３】第１変形例のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【図１４】第２変形例のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【図１５】第３変形例のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態のＭＥＭＳについて説明する。ここでは、ＭＥＭＳを用いた可変容量素子を例に取る。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１０】
［第１実施形態］
第１実施形態のＭＥＭＳについて説明する。
【００１１】
［１］構造
図１（ａ）は、第１実施形態のＭＥＭＳの構造を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、支持基板１０上には絶縁膜１１が形成されている。例えば、支持基板１０はシリコン半導体基板から形成され、絶縁膜１１はシリコン酸化膜から形成される。
【００１３】
絶縁膜１１上には、第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、第１補助構造体１３Ａ、第２補助構造体１３Ｂ、第３補助構造体１３Ｃ、及び配線層１４が形成されている。第１補助構造体１３Ａは、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に、これら電極に隣接して配置されている。第２補助構造体１３Ｂは、第１補助構造体１３Ａとの間で第１下部電極１２Ａを挟むように、第１下部電極１２Ａに隣接して配置されている。第３補助構造体１３Ｃは、第１補助構造体１３Ａとの間で第２下部電極１２Ｂを挟むように、第２下部電極１２Ｂに隣接して配置されている。
【００１４】
第１下部電極１２Ａ及び第２下部電極１２Ｂは、支持基板１０上に固定された固定電極であり、信号用の電極、駆動用の電極、電源用の電極、あるいは基準電圧（例えば、接地電圧）用の電極である。第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、及び配線層１４は、導電材料、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。
【００１５】
第１補助構造体１３Ａ、第２補助構造体１３Ｂ、及び第３補助構造体１３Ｃは、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び配線層１４と絶縁されると共に、その他の信号用、駆動用、電源用、あるいは基準電圧用の電極と電気的に絶縁されたフローティング状態になっている。第１補助構造体１３Ａ、第２補助構造体１３Ｂ、及び第３補助構造体１３Ｃは、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び配線層１４と同じ材料、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成されていてもよいし、異なる導電材料から形成されていてもよい。
【００１６】
第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ上、及び配線層１４上には、絶縁膜１５が形成されている。絶縁膜１５は、例えばシリコン窒化膜から形成される。
【００１７】
第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、及び第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ上の絶縁膜１５の上方には、空洞２１Ａを介して上部電極（可動電極）１６が形成されている。
【００１８】
例えば、駆動電極としての下部電極と上部電極１６との間に印加される電圧によって生じる静電力により、上部電極１６は、下側（第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ側）に駆動される。上部電極１６は、導電膜、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。また、絶縁膜１５は、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に配置され、可変容量素子の絶縁膜として働く。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、絶縁膜１１上にはアンカー１７が形成され、アンカー１７には支持梁１８が固定されている。上部電極１６は、支持梁１８によって、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの上方に保持される。上部電極１６は、また接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続されている。
【００２０】
第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、上部電極１６、支持梁１８、及び接続梁１９などを含む構造体と、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂとが重なる領域の近傍に配置されている。
【００２１】
第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂと、上部電極１６と、及び下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６間の絶縁膜１５とにより、可変容量素子が構成されている。駆動電極としての下部電極と上部電極１６との間に生じる静電力により、上部電極１６が駆動されると、上部電極１６が下方向（下部電極側）に下降し、上部電極１６が下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。これにより、可変容量素子が持つ容量を可変することができる。
【００２２】
［２］製造方法
図２（ａ）〜図２（ｅ）は、第１実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、支持基板１０上に、例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)により絶縁膜１１を形成する。さらに、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polish)により絶縁膜１１を研磨し、絶縁膜１１の上面を平坦化する。
【００２４】
次に、絶縁膜１１上に電極膜を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜をパターニングして、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１１上に第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、第１補助構造体１３Ａ、第２補助構造体１３Ｂ、第３補助構造体１３Ｃ、及び配線層１４をそれぞれ形成する。第１補助構造体１３Ａ、第２補助構造体１３Ｂ、及び第３補助構造体１３Ｃは、信号電極あるいは駆動電極として関与しないように、電気的に絶縁されたフローティング状態となるように形成される。
【００２５】
続いて、図２（ｂ）に示した構造上に、すなわち第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ上、配線層１４上、及び絶縁膜１１上に、ＣＶＤにより絶縁膜１５を成膜する。そして、リソグラフィ法により絶縁膜１５をパターニングして、図２（ｃ）に示すように、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ上、及び配線層１４上に、絶縁膜１５を形成する。
【００２６】
次に、図２（ｃ）に示した構造上に、すなわち絶縁膜１１，１５上に、図２（ｄ）に示すように、犠牲膜２１を形成する。ここで、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に第１補助構造体１３Ａが形成され、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂの端部に隣接して第２，第３補助構造体１３Ｂ，１３Ｃがそれぞれ形成されているため、絶縁膜１１，１５上に形成される犠牲膜２１は平坦化される。すなわち、犠牲膜２１の上面が平坦になるように形成される。言い換えると、下部電極及び補助構造体を含む基板１０上に形成される犠牲膜２１の上面が十分に平坦になるように、下部電極の周辺に補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを配置する。さらに、リソグラフィ法により犠牲膜２１をパターニングすると共に、配線層１４上の犠牲膜２１にコンタクト孔を形成する。犠牲膜２１は、例えば、ポリイミド膜、またはシリコン窒化膜、シリコン酸化膜から形成される。
【００２７】
また、補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、上部電極１６と、下部電極１２Ａ，１２Ｂとが重なる領域の近傍に配置する。さらに、上部電極１６が存在しない箇所でも下部電極上に形成する犠牲膜２１の上面が平坦になるように、補助構造体を配置する。
【００２８】
続いて、犠牲膜２１上に、ＣＶＤにより上部電極となる電極膜１６を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜１６をパターニングして、図２（ｅ）に示すように、上部電極１６を形成する。さらに、配線層１４上のコンタクト孔に、アンカー（コンタクトプラグ）１７，２０を形成する。
【００２９】
次に、図１（ａ）に示すように、犠牲膜２１上に支持梁１８及び接続梁１９を形成する。支持梁１８は、アンカー１７と上部電極１６に接続され、上部電極１６を支持する。接続梁１９は、上部電極１６とアンカー２０に接続される。これにより、上部電極１６は、接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続される。なお、支持梁１８あるいは接続梁１９は、上部電極１６と同じ工程にて形成することもできる。
【００３０】
続いて、図２（ｅ）に示した構造において、犠牲膜２１を除去する。これにより、図１（ｂ）に示したように、下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に空洞２１Ａができ、空洞２１Ａ中に、上部電極１６が支持されたＭＥＭＳが形成される。
【００３１】
［３］下部電極間及び下部電極端部近傍の構造
次に、下部電極間、及び下部電極端部近傍の構造と、補助構造体を形成した場合の効果について説明する。
【００３２】
まず、下部電極１２Ａ，１２Ｂ間の構造を述べる。
【００３３】
図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、ＭＥＭＳの第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の断面構造を示す図である。図３（ａ）は、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、及び第１補助構造体１３Ａ上に犠牲膜２１と上部電極１６を形成した後の断面を示す。図３（ｂ）は、犠牲膜２１を除去した後の断面を示す。図３（ｃ）は、上部電極１６を駆動し、上部電極１６を第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触させたときの断面を示す。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、第１下部電極１２Ａ上、第１補助構造体１３Ａ上、及び第２下部電極１２Ｂ上に犠牲膜２１が形成され、さらに犠牲膜２１上に上部電極１６が形成されている。
【００３５】
ここで、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間には、第１補助構造体１３Ａが設けられている。第１補助構造体１３Ａの上面は、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂの上面と、絶縁膜１１（または基板１０）から同じ高さに形成されている。このため、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間の犠牲膜２１は窪むことなく、平坦化されている。すなわち、犠牲膜２１の上面は平坦に形成されている。従って、この犠牲膜２１上に形成された上部電極１６は、下側（基板１０側）に窪むことなく、平坦化される。すなわち、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６の下面は、基板１０側に下降せず、平坦に形成されている。
【００３６】
図３（ａ）に示した構造を持つＭＥＭＳにおいて、犠牲膜２１を除去すると、図３（ｂ）に示すように、上部電極１６は基板１０側に窪むことなく、平坦なまま維持される。
【００３７】
図３（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ側に下降し、図３（ｃ）に示すように、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６が基板１０側（下部電極側）に窪んだり、湾曲したりしていないため、上部電極１６に湾曲部分は存在せず、湾曲部分が下部電極１２Ａ（または１２Ｂ）の端部に接触するといった不具合は生じず、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じない。このため、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため十分な容量を確保することができる。
【００３８】
一方、例えば、上部電極１６が基板１０側に窪んでいる場合には、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、下部電極に対向する上部電極１６の平坦部分が下部電極上の絶縁膜１５に接触するのを妨げる。これにより、下部電極上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じてしまう。この結果、ＭＥＭＳキャパシタを構成する下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６間の実効的な絶縁膜の膜厚が大きくなるという不具合が生じる。第１実施形態では、このような不具合を低減することができる。
【００３９】
また、前述したように、上部電極１６に湾曲部分がないため、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、接触部分が支点となって、上部電極１６の駆動を妨げることがない。このため、上部電極１６と下部電極を十分に密着させるために、すなわち容量を十分に飽和させるために高い電圧を必要としたり、また上部電極と下部電極間に印加する電圧を高くしたとき、接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題も生じない。
【００４０】
次に、下部電極１２Ｂの近傍の構造を述べる。
【００４１】
図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、ＭＥＭＳの第２下部電極１２Ｂ端部近傍の断面構造を示す図である。図４（ａ）は、第２下部電極１２Ｂ上及び第３補助構造体１３Ｃ上に犠牲膜２１と上部電極１６を形成した後の断面を示す。図４（ｂ）は、犠牲膜２１を除去した後の断面を示す。図４（ｃ）は、上部電極１６を駆動し、上部電極１６を第２下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触させたときの断面を示す。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、第２下部電極１２Ｂ上及び第３補助構造体１３Ｃ上に犠牲膜２１が形成され、さらに犠牲膜２１上に上部電極１６が形成されている。
【００４３】
ここで、第２下部電極１２Ｂの周辺には、第２下部電極１２Ｂに隣接して第３補助構造体１３Ｃが設けられている。第３補助構造体１３Ｃの上面は、第２下部電極１２Ｂの上面と、絶縁膜１１（または基板１０）から同じ高さに形成されている。このため、第２下部電極１２Ｂの近傍上の犠牲膜２１は窪むことなく、平坦化されている。すなわち、犠牲膜２１の上面は平坦に形成されている。従って、この犠牲膜２１上に形成された上部電極１６は、下側（基板１０側）に窪むことなく、平坦化される。すなわち、第２下部電極１２Ｂの端部近傍に形成された上部電極１６の下面は、基板１０側に下降せず、平坦に形成されている。
【００４４】
図４（ａ）に示した構造を持つＭＥＭＳにおいて、犠牲膜２１を除去すると、図４（ｂ）に示すように、第２下部電極１２Ｂの端部近傍の上部電極１６は基板１０側に窪むことなく、平坦なまま維持される。
【００４５】
図４（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ｂ側に下降し、図４（ｃ）に示すように、上部電極１６は下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第２下部電極１２Ｂの端部近傍の上部電極１６が基板１０側（下部電極側）に窪んだり、湾曲したりしていないため、上部電極１６に湾曲部分は存在せず、湾曲部分が下部電極１２Ｂの端部に接触するといった不具合は生じない。このため、下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じることはない。これにより、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため、十分な容量を確保することができる。その他の効果は、前述した下部電極１２Ａ，１２Ｂ間の効果と同様である。
【００４６】
［第２実施形態］
第２実施形態のＭＥＭＳについて説明する。第１実施形態では補助構造体を下部電極と同じ電極材料で形成したが、第２実施形態では補助構造体を絶縁膜で形成する。
【００４７】
［１］構造
図５（ａ）は、第２実施形態のＭＥＭＳの構成を示す平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）中の５Ｂ−５Ｂ線に沿った断面図である。
【００４８】
図５（ｂ）に示すように、支持基板１０上の絶縁膜１１上には、第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、第１補助構造体３１Ａ、第２補助構造体３１Ｂ、第３補助構造体３１Ｃ、及び配線層１４が形成されている。第１補助構造体３１Ａは、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に、これら電極に隣接して配置されている。第２補助構造体３１Ｂは、第１補助構造体３１Ａとの間で第１下部電極１２Ａを挟むように、第１下部電極１２Ａに隣接して配置されている。第３補助構造体３１Ｃは、第１補助構造体３１Ａとの間で第２下部電極１２Ｂを挟むように、第２下部電極１２Ｂに隣接して配置されている。
【００４９】
下部電極１２Ａ，１２Ｂは、支持基板１０上に固定された固定電極であり、信号用の電極、駆動用の電極、電源用の電極、あるいは基準電圧用の電極である。下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び配線層１４は、導電材料、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、絶縁膜、例えばシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜から形成される。
【００５０】
下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ上、及び配線層１４上には、絶縁膜１５が形成されている。絶縁膜１５は、例えばシリコン窒化膜から形成される。
【００５１】
下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、及び補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ上の絶縁膜１５の上方には、空洞２１Ａを介して上部電極（可動電極）１６が形成されている。上部電極１６は、導電膜、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。また、絶縁膜１５は、下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に配置され、可変容量素子の絶縁膜として働く。
【００５２】
図５（ａ）に示すように、上部電極１６は、支持梁１８によって、下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの上方に保持される。上部電極１６は、また接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続されている。その他の構造は、第１実施形態と同様である。
【００５３】
［２］製造方法
図６（ａ）〜図６（ｃ）及び図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、支持基板１０上に、例えばＣＶＤにより絶縁膜１１を形成する。さらに、ＣＭＰにより絶縁膜１１を研磨し、絶縁膜１１の上面を平坦化する。
【００５５】
次に、絶縁膜１１上に電極膜を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜をパターニングして、図６（ｂ）に示すように、絶縁膜１１上に第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、及び配線層１４をそれぞれ形成する。
【００５６】
続いて、図６（ｂ）に示した構造上に、すなわち第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、配線層１４上、及び絶縁膜１１上に、ＣＶＤにより絶縁膜を成膜する。そして、リソグラフィ法により絶縁膜をパターニングして、図６（ｃ）に示すように、絶縁膜１１上に第１，第２，第３補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃをそれぞれ形成する。
【００５７】
さらに、図６（ｃ）に示した構造上に、すなわち下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ上、配線層１４上、及び絶縁膜１１上に、ＣＶＤにより絶縁膜１５を成膜する。そして、リソグラフィ法により絶縁膜１５をパターニングして、図７（ａ）に示すように、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ上、及び配線層１４上に、絶縁膜１５を形成する。なお、下部電極１２Ａ，１２Ｂを形成した後で、補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを形成する前に、絶縁膜１５を形成してもよい。
【００５８】
次に、図７（ａ）に示した構造上に、すなわち絶縁膜１１，１５上に、図７（ｂ）に示すように、犠牲膜２１を形成する。ここで、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に第１補助構造体３１Ａが形成され、下部電極１２Ａ，１２Ｂの端部に隣接して補助構造体３１Ｂ，３１Ｃがそれぞれ形成されているため、絶縁膜１１，１５上に形成される犠牲膜２１は平坦化される。すなわち、犠牲膜２１の上面が平坦になるように形成される。言い換えると、下部電極及び補助構造体を含む基板１０上に形成される犠牲膜２１の上面が十分に平坦になるように、下部電極の周辺に補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを配置する。
【００５９】
さらに、リソグラフィ法により犠牲膜２１をパターニングすると共に、配線層１４上の犠牲膜２１にコンタクト孔を形成する。犠牲膜２１は、例えば、ポリイミド膜、またはシリコン窒化膜、シリコン酸化膜から形成される。
【００６０】
続いて、犠牲膜２１上に、ＣＶＤにより上部電極となる電極膜１６を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜１６をパターニングして、図７（ｃ）に示すように、上部電極１６を形成する。さらに、配線層１４上のコンタクト孔にアンカー（コンタクトプラグ）１７，２０を形成する。
【００６１】
次に、図５（ａ）に示すように、犠牲膜２１上に支持梁１８及び接続梁１９を形成する。支持梁１８は、アンカー１７と上部電極１６に接続され、上部電極１６を支持する。接続梁１９は、上部電極１６とアンカー２０に接続される。これにより、上部電極１６は、接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続される。なお、支持梁１８あるいは接続梁１９は、上部電極１６と同じ工程にて形成することもできる。
【００６２】
続いて、図７（ｃ）に示した構造において、犠牲膜２１を除去する。これにより、図５（ｂ）に示したように、下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に空洞２１Ａができ、空洞２１Ａ中に、上部電極１６が支持されたＭＥＭＳが形成される。
【００６３】
［３］下部電極間及び下部電極端部近傍の構造
下部電極間、及び下部電極端部近傍の構造と、補助構造体を形成した場合の効果については、第１実施形態にて説明したものと同様である。
【００６４】
図５（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ側に下降し、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６が基板１０側（下部電極側）に窪んだり、湾曲したりしていないため、上部電極１６に湾曲部分は存在せず、湾曲部分が下部電極１２Ａ（または１２Ｂ）の端部に接触するといった不具合は生じず、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じない。このため、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため十分な容量を確保することができる。
【００６５】
また、前述したように、上部電極１６に湾曲部分がないため、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、接触部分が支点となって、上部電極１６の駆動を妨げることがない。このため、上部電極１６と下部電極を十分に密着させるために、すなわち容量を十分に飽和させるために高い電圧を必要としたり、また上下電極間に印加する電圧を高くしたとき、接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題も生じない。
【００６６】
［第３実施形態］
第３実施形態のＭＥＭＳについて説明する。第１，第２実施形態では補助構造体を残す例を示したが、第３実施形態では上部電極を形成した後、犠牲膜と共に補助構造体を除去する。
【００６７】
［１］構造
図８（ａ）は、第３実施形態のＭＥＭＳの構成を示す平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）中の８Ｂ−８Ｂ線に沿った断面図である。
【００６８】
図８（ｂ）に示すように、支持基板１０上の絶縁膜１１上には、第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、及び配線層１４が形成されている。下部電極１２Ａ，１２Ｂは、支持基板１０上に固定された固定電極であり、信号用の電極、駆動用の電極、電源用の電極、あるいは基準電圧用の電極である。下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び配線層１４は、導電材料、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。
【００６９】
下部電極１２Ａ，１２Ｂ上及び配線層１４上には、絶縁膜１５が形成されている。絶縁膜１５は、例えばシリコン窒化膜から形成される。
【００７０】
下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５の上方には、空洞２１Ａを介して上部電極（可動電極）１６が形成されている。上部電極１６は、導電膜、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。また、絶縁膜１５は、下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に配置され、可変容量素子の絶縁膜として働く。
【００７１】
図８（ａ）に示すように、上部電極１６は、支持梁１８によって、下部電極１２Ａ，１２Ｂの上方に保持される。上部電極１６は、また接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続されている。その他の構造は、第１実施形態と同様である。
【００７２】
［２］製造方法
図９（ａ）〜図９（ｃ）及び図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第３実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【００７３】
図９（ａ）に示すように、支持基板１０上に、例えばＣＶＤにより絶縁膜１１を形成する。さらに、ＣＭＰにより絶縁膜１１を研磨し、絶縁膜１１の上面を平坦化する。
【００７４】
次に、絶縁膜１１上に電極膜を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜をパターニングして、図９（ｂ）に示すように、絶縁膜１１上に第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、及び配線層１４をそれぞれ形成する。
【００７５】
続いて、図９（ｂ）に示した構造上に、すなわち下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、配線層１４上、及び絶縁膜１１上に、ＣＶＤにより絶縁膜１５を成膜する。そして、リソグラフィ法により絶縁膜１５をパターニングして、図９（ｃ）に示すように、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、及び配線層１４上に、絶縁膜１５を形成する。
【００７６】
次に、図９（ｃ）に示した構造上に、すなわち絶縁膜１１，１５上に、ＣＶＤにより絶縁膜を成膜する。そして、リソグラフィ法により絶縁膜をパターニングして、図１０（ａ）に示すように、第１補助構造体４１Ａ、第２補助構造体４１Ｂ、及び第３補助構造体４１Ｃをそれぞれ形成する。補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、例えば、ポリイミド膜、またはレジスト膜から形成される。
【００７７】
第１補助構造体４１Ａは、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に、これら電極に隣接して配置される。第２補助構造体４１Ｂは、第１補助構造体４１Ａとの間で第１下部電極１２Ａを挟むように、第１下部電極１２Ａに隣接して配置されている。第３補助構造体４１Ｃは、第１補助構造体４１Ａとの間で第２下部電極１２Ｂを挟むように、第２下部電極１２Ｂに隣接して配置されている。
【００７８】
続いて、図１０（ａ）に示した構造上に、すなわち絶縁膜１１，１５上、及び補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ上に、図１０（ｂ）に示すように、犠牲膜２１を形成する。ここで、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に第１補助構造体４１Ａが形成され、下部電極１２Ａ，１２Ｂの端部に隣接して補助構造体４１Ｂ，４１Ｃがそれぞれ形成されているため、絶縁膜１１，１５上、及び補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ上に形成される犠牲膜２１は平坦化される。すなわち、犠牲膜２１の上面が平坦になるように形成される。言い換えると、下部電極及び補助構造体を含む基板１０上に形成される犠牲膜２１の上面が十分に平坦になるように、下部電極の周辺に補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを配置する。
【００７９】
さらに、リソグラフィ法により犠牲膜２１をパターニングすると共に、配線層１４上の犠牲膜２１にコンタクト孔を形成する。犠牲膜２１は、例えば、ポリイミド膜またはレジスト膜から形成される。
【００８０】
続いて、犠牲膜２１上に、ＣＶＤにより上部電極となる電極膜１６を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜１６をパターニングして、図１０（ｃ）に示すように、上部電極１６を形成する。さらに、配線層１４上のコンタクト孔にアンカー（コンタクトプラグ）１７，２０を形成する。
【００８１】
次に、図８（ａ）に示すように、犠牲膜２１上に支持梁１８及び接続梁１９を形成する。支持梁１８は、アンカー１７と上部電極１６に接続され、上部電極１６を支持する。接続梁１９は、上部電極１６とアンカー２０に接続される。これにより、上部電極１６は、接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続される。なお、支持梁１８あるいは接続梁１９は、上部電極１６と同じ工程にて形成することもできる。
【００８２】
続いて、図１０（ｃ）に示した構造において、犠牲膜２１を除去し、さらに補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを除去する。犠牲膜と補助構造体を同じ材料、例えばポリイミド膜で形成した場合は、同時にエッチングすることができる。また、犠牲膜と補助構造体を異なる材料で形成した場合は、犠牲膜をエッチングした後に、ガスなどのエッチング条件を変更してから補助構造体をエッチングしてもよい。さらに、補助構造体が部分的に残留していてもよい。これにより、図８（ｂ）に示したように、下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に空洞２１Ａができ、空洞２１Ａ中に、上部電極１６が支持されたＭＥＭＳが形成される。
【００８３】
［３］下部電極間及び下部電極端部近傍の構造
補助構造体が存在しないことを除けば、その他の下部電極間、及び下部電極端部近傍の構造と、補助構造体を形成した場合の効果については、第１実施形態にて説明したものと同様である。
【００８４】
図８（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ側に下降し、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６が基板１０側（下部電極側）に窪んだり、湾曲したりしていないため、上部電極１６に湾曲部分は存在せず、湾曲部分が下部電極１２Ａ（または１２Ｂ）の端部に接触するといった不具合は生じず、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じない。このため、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため十分な容量を確保することができる。
【００８５】
また、前述したように、上部電極１６に湾曲部分がないため、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、接触部分が支点となって、上部電極１６の駆動を妨げることがない。このため、上部電極１６と下部電極を十分に密着させるために、すなわち容量を十分に飽和させるために高い電圧を必要としたり、また上下電極間に印加する電圧を高くしたとき、接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題も生じない。
【００８６】
第３実施形態では、補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃが全て除去された例を示したが、各々の補助構造体は残っていてもよいし、除去されてもよい。例えば、中央の補助構造体４１Ａを残し、両側の補助構造体４１Ｂ，４１Ｃを除去してもよい。さらに、補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを全て残してもよい。
【００８７】
犠牲膜２１の材料に対して、補助構造体の材料がエッチング選択比を有するものであれば補助構造体を残すことができ、補助構造体の材料がエッチング選択比を有さないものであれば補助構造体を除去することができる。
【００８８】
犠牲膜２１をポリイミド膜で形成する場合、補助構造体もポリイミド膜で形成すれば、犠牲膜２１を除去する工程で補助構造体も同時に除去することができる。一方、犠牲膜（ポリイミド膜）２１を除去する工程でエッチングされ難い材料で補助構造体を形成すれば、補助構造体を残すことができる。
【００８９】
また、犠牲膜２１をシリコン膜で形成してもよい。犠牲膜２１をシリコン膜で形成する場合、同様に、補助構造体もシリコン膜で形成すれば、犠牲膜２１を除去する工程で補助構造体も同時に除去することができる。一方、犠牲膜（シリコン膜）２１を除去する工程でエッチングされ難い材料で補助構造体を形成すれば、補助構造体を残すことができる。
【００９０】
次に、下部電極１２Ａ，１２Ｂ間の構造及びその製造方法の変形例を、図１１を参照して述べる。
【００９１】
図１０（ａ）に示したように、補助構造体４１Ａの上面の高さを下部電極１２Ａ，１２Ｂの上面の高さと同じにした場合、犠牲膜２１の材料によっては犠牲膜２１上面の平坦性を確保できない場合がある。このような場合に、犠牲膜２１上面の平坦性を確保するために、この図１１に示す変形例では補助構造体４１Ａの上面の高さを下部電極１２Ａ，１２Ｂの上面の高さより高くしている。
【００９２】
図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、ＭＥＭＳの第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の断面構造とその製造方法を示す図である。図１１（ａ）は、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、及び補助構造体４１Ａ上に犠牲膜２１と上部電極１６を形成した後の断面を示す。図１１（ｂ）は、犠牲膜２１と補助構造体４１Ａを除去した後の断面を示す。図１１（ｃ）は、上部電極１６を駆動し、上部電極１６を第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触させたときの断面を示す。
【００９３】
図１１（ａ）に示すように、第１下部電極１２Ａ上、補助構造体４１Ａ上、及び第２下部電極１２Ｂ上に犠牲膜２１が形成され、さらに犠牲膜２１上に上部電極１６が形成されている。
【００９４】
ここで、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間には、補助構造体４１Ａが形成されている。補助構造体４１Ａの上面の高さは、下部電極１２Ａ，１２Ｂの上面の高さより高くなっている。このため、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間の犠牲膜２１は、上方向に盛り上がった構造を持つ。すなわち、犠牲膜２１の上面は上側に膨らんでいる。従って、この犠牲膜２１上に形成された上部電極１６も、上側に膨らむように形成される。すなわち、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６の下面は、上側に膨らんでいる。
【００９５】
図１１（ａ）に示した構造を持つＭＥＭＳにおいて、犠牲膜２１と補助構造体４１Ａを除去すると、図１１（ｂ）に示すように、上部電極１６は基板１０側に窪むことなく、上側に膨らんだまま維持される。
【００９６】
図１１（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ側に下降し、図１１（ｃ）に示すように、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６が上側に膨らんでいる、すなわち上部電極１６の下面が上方向に盛り上がっている。このため、上部電極１６が絶縁膜１５に接触する前に、上部電極１６の一部が下部電極の端部に接触するようなことはなく、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じない。このため、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため、十分な容量を確保することができる。
【００９７】
また、上部電極１６に下側への湾曲部分がないため、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、接触部分が支点となって、上部電極１６の駆動を妨げるといった不具合は生じない。このため、上部電極１６と下部電極を十分に密着させるために、すなわち容量を十分に飽和させるために高い電圧を必要としたり、また上下電極間に印加する電圧を高くしたとき、前記接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題も生じない。
【００９８】
次に、下部電極１２Ｂの近傍の構造及びその製造方法の変形例を、図１２を参照して述べる。
【００９９】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、ＭＥＭＳの第２下部電極１２Ｂ端部近傍の断面構造を示す図である。図１２（ａ）は、第２下部電極１２Ｂ上及び補助構造体４１Ｃ上に犠牲膜２１と上部電極１６を形成した後の断面を示す。図１２（ｂ）は、犠牲膜２１と補助構造体４１Ｃを除去した後の断面を示す。図１２（ｃ）は、上部電極１６を駆動し、上部電極１６を第２下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触させたときの断面を示す。
【０１００】
図１０（ａ）では、補助構造体４１Ｃの上面の高さを下部電極１２Ｂの上面の高さと同じにしたが、図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）では補助構造体４１Ｃの上面の高さを下部電極１２Ｂの上面の高さより高くしている。
【０１０１】
図１２（ａ）に示すように、第２下部電極１２Ｂ上、及び補助構造体４１Ｃ上に犠牲膜２１が形成され、さらに犠牲膜２１上に上部電極１６が形成されている。
【０１０２】
ここで、第２下部電極１２Ｂの周辺には、第２下部電極１２Ｂに隣接して補助構造体４１Ｃが設けられている。補助構造体４１Ｃの上面は、第２下部電極１２Ｂの上面より高く形成されている。このため、第２下部電極１２Ｂの近傍（補助構造体４１Ｃ）上の犠牲膜２１は窪むことなく、平坦化されている。すなわち、犠牲膜２１の上面は平坦に形成されている。従って、この犠牲膜２１上に形成された上部電極１６は、下側（基板１０側）に窪むことなく、平坦化される。すなわち、第２下部電極１２Ｂの端部近傍に形成された上部電極１６の下面は、基板１０側に下降せず、平坦に形成されている。
【０１０３】
図１２（ａ）に示した構造を持つＭＥＭＳにおいて、犠牲膜２１と補助構造体４１Ｃを除去すると、図１２（ｂ）に示すように、第２下部電極１２Ｂの端部近傍の上部電極１６は基板１０側に窪むことなく、平坦なまま維持される。
【０１０４】
図１２（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ｂ側に下降し、図１２（ｃ）に示すように、上部電極１６は下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第２下部電極１２Ｂの端部近傍の上部電極１６が基板１０側（下部電極側）に窪んだり、湾曲したりしていないため、上部電極１６に湾曲部分は存在せず、湾曲部分が下部電極１２Ｂの端部に接触するといった不具合は生じず、下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じない。このため、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため、十分な容量を確保することができる。
【０１０５】
また、前述したように、下部電極１２Ｂの端部近傍の上部電極１６に湾曲部分がないため、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、接触部分が支点となって、上部電極１６の駆動を妨げることがない。このため、上部電極１６と下部電極を十分に密着させるために、すなわち容量を十分に飽和させるために高い電圧を必要としたり、また上下電極間に印加する電圧を高くしたとき、接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題も生じない。
【０１０６】
［変形例］
下部電極端部の周辺に配置される補助構造体は、以下に示すような構成を有していてもよい。
【０１０７】
図１３（ａ）は、第１変形例のＭＥＭＳの構造を示す平面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中の１３Ｂ−１３Ｂ線に沿った断面図である。
【０１０８】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、支持基板１０上の絶縁膜１１上には、下部電極１２Ａ、補助構造体１３Ａ，１３Ｂ、及び配線層１４が形成されている。補助構造体１３Ａと補助構造体１３Ｂは、下部電極１２Ａを挟むように、下部電極１２Ａに隣接して配置されている。
【０１０９】
補助構造体１３Ａ，１３Ｂは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と絶縁されると共に、その他の信号用、駆動用、電源用、あるいは基準電圧用の電極と電気的に絶縁されたフローティング状態になっている。補助構造体１３Ａ，１３Ｂは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と同じ材料から形成されていてもよいし、異なる導電材料あるいは絶縁膜から形成されていてもよい。
【０１１０】
下部電極１２Ａと、上部電極１６と、及び下部電極１２Ａと上部電極１６間の絶縁膜１５とにより、可変容量素子が構成されている。駆動電極としての下部電極と上部電極１６との間に生じる静電力により、上部電極１６が駆動されると、上部電極１６が下方向（下部電極側）に下降し、上部電極１６が下部電極１２Ａ上の絶縁膜１５に接触する。これにより、可変容量素子が持つ容量を可変することができる。その他の構成及び効果については、前述した第１実施形態と同様である。
【０１１１】
図１４（ａ）は、第２変形例のＭＥＭＳの構造を示す平面図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）中の１４Ｂ−１４Ｂ線に沿った断面図である。
【０１１２】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、支持基板１０上の絶縁膜１１上には、下部電極１２Ａ、補助構造体１３Ｄ、及び配線層１４が形成されている。補助構造体１３Ｄは、下部電極１２Ａの周囲を囲むように、下部電極１２Ａに隣接して配置されている。
【０１１３】
補助構造体１３Ｄは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と絶縁されると共に、その他の信号用、駆動用、電源用、あるいは基準電圧用の電極と電気的に絶縁されたフローティング状態になっている。補助構造体１３Ｄは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と同じ材料から形成されていてもよいし、異なる導電材料あるいは絶縁膜から形成されていてもよい。
【０１１４】
下部電極１２Ａと、上部電極１６と、及び下部電極１２Ａと上部電極１６間の絶縁膜１５とにより、可変容量素子が構成されている。駆動電極としての下部電極と上部電極１６との間に生じる静電力により、上部電極１６が駆動されると、上部電極１６が下方向（下部電極側）に下降し、上部電極１６が下部電極１２Ａ上の絶縁膜１５に接触する。これにより、可変容量素子が持つ容量を可変することができる。
【０１１５】
この変形例では、補助構造体１３Ｄが下部電極１２Ａの周囲を囲むように、下部電極１２Ａに隣接して配置されている。すなわち、下部電極１２Ａが矩形形状を有し、補助構造体１３Ｄは、下部電極１２Ａの３辺方向を囲うように設けられている。このため、下部電極１２Ａの周囲に形成される上部電極１６が下方向に窪んだり、湾曲したりするのを防ぐことができる。このように湾曲部分が存在しないため、湾曲部分が存在する場合に生じる、下部電極１２Ａ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間の空隙や、湾曲部分と下部電極端部との接触部分が支点となって下部電極と上部電極間の空隙が変化するという問題をなくすことができる。その他の構成及び効果については、前述した第１実施形態と同様である。
【０１１６】
図１５（ａ）は、第３変形例のＭＥＭＳの構造を示す平面図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）中の１５Ｂ−１５Ｂ線に沿った断面図である。
【０１１７】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、支持基板１０上の絶縁膜１１上には、下部電極１２Ａ、補助構造体１３Ｅ，１３Ｆ、及び配線層１４が形成されている。補助構造体１３Ｅは複数の島状パターンからなり、これら島状パターンが下部電極１２Ａの周囲を囲むように、下部電極１２Ａに隣接して配列されている。さらに、補助構造体１３Ｆも、複数の島状パターンからなり、これら島状パターンは補助構造体１３Ｅに隣接して接続梁１９側に配列されている。
【０１１８】
補助構造体１３Ｅ，１３Ｆは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と絶縁されると共に、その他の信号用、駆動用、電源用、あるいは基準電圧用の電極と電気的に絶縁されたフローティング状態になっている。補助構造体１３Ｅ，１３Ｆは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と同じ材料から形成されていてもよいし、異なる導電材料あるいは絶縁膜から形成されていてもよい。
【０１１９】
下部電極１２Ａと、上部電極１６と、及び下部電極１２Ａと上部電極１６間の絶縁膜１５とにより、可変容量素子が構成されている。駆動電極としての下部電極と上部電極１６との間に生じる静電力により、上部電極１６が駆動されると、上部電極１６が下方向（下部電極側）に下降し、上部電極１６が下部電極１２Ａ上の絶縁膜１５に接触する。これにより、可変容量素子が持つ容量を可変することができる。
【０１２０】
この変形例では、複数の補助構造体１３Ｅが下部電極１２Ａの周囲を囲むように、下部電極１２Ａに隣接して配列されると共に、補助構造体１３Ｅの外側にさらに複数の補助構造体１３Ｆが配列されている。すなわち、下部電極１２Ａが矩形形状を有し、複数の補助構造体１３Ｅは、下部電極１２Ａの３辺方向を囲うように配設されている。さらに、補助構造体１３Ｅのアンカー２０側にさらに複数の補助構造体１３Ｆが配設されている。このため、この変形例では、補助構造体１３Ｅ，１３Ｆ上に形成される上部電極１６が下方向に窪んだり、湾曲したりするのを防ぐことができる。このように湾曲部分が存在しないため、湾曲部分が存在する場合に生じる、下部電極１２Ａ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間の空隙や、湾曲部分と下部電極端部との接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題をなくすことができる。その他の構成及び効果については、前述した第１実施形態と同様である。
【０１２１】
なお、前述したＭＥＭＳの製造方法は一例であり、特に限定するものではない。例えば、上部電極の支持梁は、上部電極と同じ材料で上部電極と同時に形成することもできるし、別の材料で別に形成することもできる。また、実施形態は、上下電極間に電圧を印加して静電力で駆動させる方式であるが、電極を積層の異種金属で形成してその圧電力で駆動する方式のＭＥＭＳ構造体にも適用できる。
【０１２２】
実施形態のＭＥＭＳは、可変容量素子だけではなく、スイッチにも適用可能である。スイッチに適用する場合、下部電極上に形成したキャパシタ絶縁膜の一部、例えば上部信号電極と接触する絶縁膜をパターニングとエッチングにより除去し、下部電極の表面を露出させる。これにより、上部電極と下部電極によるスイッチが形成され、上下駆動電極により上部電極が駆動することにより、スイッチが動作する。
【０１２３】
実施形態は、可動する上部電極と固定された下部電極の２つの電極を有する構造であるが、上部電極と下部電極のどちらも可動する構造とした場合でも適用可能である。また、３つ以上の電極（例えば、固定した上部電極と固定した下部電極と可動する中間電極）で構成されたＭＥＭＳにも適用可能である。
【０１２４】
下部電極及び上部電極の大きさは、必要な静電容量により自由に設計できる。また、ＭＥＭＳ構造をＣＭＯＳ等のトランジスタ回路上に形成することも可能である。さらに、ＭＥＭＳを保護するようなドーム構造を形成することもできる。
【０１２５】
以上説明したように実施形態によれば、優れた素子特性を得ることができるＭＥＭＳ及びその製造方法を提供できる。
【０１２６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０…支持基板、１１…絶縁膜、１２Ａ…第１下部電極、１２Ｂ…第２下部電極、１３Ａ…第１補助構造体、１３Ｂ…第２補助構造体、１３Ｃ…第３補助構造体、１３Ｄ…補助構造体、１３Ｅ…補助構造体、１３Ｆ…補助構造体、１４…配線層、１５…絶縁膜、１６…上部電極、１７…アンカー、１８…支持梁、１９…接続梁、２０…アンカー、２１…犠牲膜、２１Ａ…空洞、３１Ａ…第１補助構造体、３１Ｂ…第２補助構造体、３１Ｃ…第３補助構造体、４１Ａ…第１補助構造体、４１Ｂ…第２補助構造体、４１Ｃ…第３補助構造体。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳを用いた可変容量素子（以下、ＭＥＭＳキャパシタ）は、固定電極、固定電極の上方に設けられた可動電極、及び固定電極と可動電極間に設けられた絶縁膜を有している。可動電極は、固定電極上に塗布により形成された犠牲膜上に形成される。
【０００３】
このような構造を有するＭＥＭＳキャパシタでは、犠牲膜の下地の凹凸により、すなわち犠牲膜の下に位置する固定電極により可動電極が平坦に形成されない場合がある。例えば、固定電極の端部がある領域では、犠牲膜の塗布特性により対応する可動電極が下方に湾曲する。このため、電圧を印加して可動電極を駆動させたとき、可動電極の湾曲部分が固定電極の端部に接触して、キャパシタ面積の大きな部分を占める固定電極と可動電極の平面部が十分に密着しない。
【０００４】
この結果、可動電極と固定電極（及び固定電極上に形成した絶縁膜）からなるＭＥＭＳキャパシタでは十分な容量が得られないなどの不具合が生じる。また、ＭＥＭＳを用いたスイッチ素子では、スイッチング動作が不安定になるなどの不具合が生じる。このように、従来のＭＥＭＳを用いて形成されたデバイスでは、優れた素子特性を得ることができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９９２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
優れた素子特性を得ることができるＭＥＭＳ及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施態様のＭＥＭＳの製造方法は、基板上に第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極に隣接するように電気的にフローティング状態になる補助構造体を前記基板上に形成する工程と、前記第１の電極上、前記補助構造体上、及び前記基板上に犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜上に第２の電極を形成する工程と、前記犠牲層を除去し、前記第２の電極を前記第１の電極の上方に空洞を介して配置する工程とを具備する。前記第１の電極上及び前記補助構造体上に形成された前記犠牲膜は上面が平坦であり、前記犠牲膜上に形成された前記第２の電極は下面が平坦である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【図２】第１実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【図３】第１実施形態のＭＥＭＳの第１下部電極と第２下部電極間の断面図である。
【図４】第１実施形態のＭＥＭＳの下部電極の端部近傍の断面図である。
【図５】第２実施形態のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【図６】第２実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【図７】第２実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【図８】第３実施形態のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【図９】第３実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【図１１】第３実施形態の変形例の第１下部電極と第２下部電極間の断面図である。
【図１２】第３実施形態の変形例の下部電極の端部近傍の断面図である。
【図１３】第１変形例のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【図１４】第２変形例のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【図１５】第３変形例のＭＥＭＳの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態のＭＥＭＳについて説明する。ここでは、ＭＥＭＳを用いた可変容量素子を例に取る。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１０】
［第１実施形態］
第１実施形態のＭＥＭＳについて説明する。
【００１１】
［１］構造
図１（ａ）は、第１実施形態のＭＥＭＳの構造を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、支持基板１０上には絶縁膜１１が形成されている。例えば、支持基板１０はシリコン半導体基板から形成され、絶縁膜１１はシリコン酸化膜から形成される。
【００１３】
絶縁膜１１上には、第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、第１補助構造体１３Ａ、第２補助構造体１３Ｂ、第３補助構造体１３Ｃ、及び配線層１４が形成されている。第１補助構造体１３Ａは、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に、これら電極に隣接して配置されている。第２補助構造体１３Ｂは、第１補助構造体１３Ａとの間で第１下部電極１２Ａを挟むように、第１下部電極１２Ａに隣接して配置されている。第３補助構造体１３Ｃは、第１補助構造体１３Ａとの間で第２下部電極１２Ｂを挟むように、第２下部電極１２Ｂに隣接して配置されている。
【００１４】
第１下部電極１２Ａ及び第２下部電極１２Ｂは、支持基板１０上に固定された固定電極であり、信号用の電極、駆動用の電極、電源用の電極、あるいは基準電圧（例えば、接地電圧）用の電極である。第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、及び配線層１４は、導電材料、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。
【００１５】
第１補助構造体１３Ａ、第２補助構造体１３Ｂ、及び第３補助構造体１３Ｃは、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び配線層１４と絶縁されると共に、その他の信号用、駆動用、電源用、あるいは基準電圧用の電極と電気的に絶縁されたフローティング状態になっている。第１補助構造体１３Ａ、第２補助構造体１３Ｂ、及び第３補助構造体１３Ｃは、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び配線層１４と同じ材料、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成されていてもよいし、異なる導電材料から形成されていてもよい。
【００１６】
第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ上、及び配線層１４上には、絶縁膜１５が形成されている。絶縁膜１５は、例えばシリコン窒化膜から形成される。
【００１７】
第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、及び第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ上の絶縁膜１５の上方には、空洞２１Ａを介して上部電極（可動電極）１６が形成されている。
【００１８】
例えば、駆動電極としての下部電極と上部電極１６との間に印加される電圧によって生じる静電力により、上部電極１６は、下側（第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ側）に駆動される。上部電極１６は、導電膜、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。また、絶縁膜１５は、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に配置され、可変容量素子の絶縁膜として働く。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、絶縁膜１１上にはアンカー１７が形成され、アンカー１７には支持梁１８が固定されている。上部電極１６は、支持梁１８によって、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの上方に保持される。上部電極１６は、また接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続されている。
【００２０】
第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、上部電極１６、支持梁１８、及び接続梁１９などを含む構造体と、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂとが重なる領域の近傍に配置されている。
【００２１】
第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂと、上部電極１６と、及び下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６間の絶縁膜１５とにより、可変容量素子が構成されている。駆動電極としての下部電極と上部電極１６との間に生じる静電力により、上部電極１６が駆動されると、上部電極１６が下方向（下部電極側）に下降し、上部電極１６が下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。これにより、可変容量素子が持つ容量を可変することができる。
【００２２】
［２］製造方法
図２（ａ）〜図２（ｅ）は、第１実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、支持基板１０上に、例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)により絶縁膜１１を形成する。さらに、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polish)により絶縁膜１１を研磨し、絶縁膜１１の上面を平坦化する。
【００２４】
次に、絶縁膜１１上に電極膜を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜をパターニングして、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１１上に第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、第１補助構造体１３Ａ、第２補助構造体１３Ｂ、第３補助構造体１３Ｃ、及び配線層１４をそれぞれ形成する。第１補助構造体１３Ａ、第２補助構造体１３Ｂ、及び第３補助構造体１３Ｃは、信号電極あるいは駆動電極として関与しないように、電気的に絶縁されたフローティング状態となるように形成される。
【００２５】
続いて、図２（ｂ）に示した構造上に、すなわち第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ上、配線層１４上、及び絶縁膜１１上に、ＣＶＤにより絶縁膜１５を成膜する。そして、リソグラフィ法により絶縁膜１５をパターニングして、図２（ｃ）に示すように、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、第１，第２，第３補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ上、及び配線層１４上に、絶縁膜１５を形成する。
【００２６】
次に、図２（ｃ）に示した構造上に、すなわち絶縁膜１１，１５上に、図２（ｄ）に示すように、犠牲膜２１を形成する。ここで、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に第１補助構造体１３Ａが形成され、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂの端部に隣接して第２，第３補助構造体１３Ｂ，１３Ｃがそれぞれ形成されているため、絶縁膜１１，１５上に形成される犠牲膜２１は平坦化される。すなわち、犠牲膜２１の上面が平坦になるように形成される。言い換えると、下部電極及び補助構造体を含む基板１０上に形成される犠牲膜２１の上面が十分に平坦になるように、下部電極の周辺に補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを配置する。さらに、リソグラフィ法により犠牲膜２１をパターニングすると共に、配線層１４上の犠牲膜２１にコンタクト孔を形成する。犠牲膜２１は、例えば、ポリイミド膜、またはシリコン窒化膜、シリコン酸化膜から形成される。
【００２７】
また、補助構造体１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、上部電極１６と、下部電極１２Ａ，１２Ｂとが重なる領域の近傍に配置する。さらに、上部電極１６が存在しない箇所でも下部電極上に形成する犠牲膜２１の上面が平坦になるように、補助構造体を配置する。
【００２８】
続いて、犠牲膜２１上に、ＣＶＤにより上部電極となる電極膜１６を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜１６をパターニングして、図２（ｅ）に示すように、上部電極１６を形成する。さらに、配線層１４上のコンタクト孔に、アンカー（コンタクトプラグ）１７，２０を形成する。
【００２９】
次に、図１（ａ）に示すように、犠牲膜２１上に支持梁１８及び接続梁１９を形成する。支持梁１８は、アンカー１７と上部電極１６に接続され、上部電極１６を支持する。接続梁１９は、上部電極１６とアンカー２０に接続される。これにより、上部電極１６は、接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続される。なお、支持梁１８あるいは接続梁１９は、上部電極１６と同じ工程にて形成することもできる。
【００３０】
続いて、図２（ｅ）に示した構造において、犠牲膜２１を除去する。これにより、図１（ｂ）に示したように、下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に空洞２１Ａができ、空洞２１Ａ中に、上部電極１６が支持されたＭＥＭＳが形成される。
【００３１】
［３］下部電極間及び下部電極端部近傍の構造
次に、下部電極間、及び下部電極端部近傍の構造と、補助構造体を形成した場合の効果について説明する。
【００３２】
まず、下部電極１２Ａ，１２Ｂ間の構造を述べる。
【００３３】
図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、ＭＥＭＳの第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の断面構造を示す図である。図３（ａ）は、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、及び第１補助構造体１３Ａ上に犠牲膜２１と上部電極１６を形成した後の断面を示す。図３（ｂ）は、犠牲膜２１を除去した後の断面を示す。図３（ｃ）は、上部電極１６を駆動し、上部電極１６を第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触させたときの断面を示す。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、第１下部電極１２Ａ上、第１補助構造体１３Ａ上、及び第２下部電極１２Ｂ上に犠牲膜２１が形成され、さらに犠牲膜２１上に上部電極１６が形成されている。
【００３５】
ここで、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間には、第１補助構造体１３Ａが設けられている。第１補助構造体１３Ａの上面は、第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂの上面と、絶縁膜１１（または基板１０）から同じ高さに形成されている。このため、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間の犠牲膜２１は窪むことなく、平坦化されている。すなわち、犠牲膜２１の上面は平坦に形成されている。従って、この犠牲膜２１上に形成された上部電極１６は、下側（基板１０側）に窪むことなく、平坦化される。すなわち、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６の下面は、基板１０側に下降せず、平坦に形成されている。
【００３６】
図３（ａ）に示した構造を持つＭＥＭＳにおいて、犠牲膜２１を除去すると、図３（ｂ）に示すように、上部電極１６は基板１０側に窪むことなく、平坦なまま維持される。
【００３７】
図３（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ側に下降し、図３（ｃ）に示すように、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６が基板１０側（下部電極側）に窪んだり、湾曲したりしていないため、上部電極１６に湾曲部分は存在せず、湾曲部分が下部電極１２Ａ（または１２Ｂ）の端部に接触するといった不具合は生じず、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じない。このため、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため十分な容量を確保することができる。
【００３８】
一方、例えば、上部電極１６が基板１０側に窪んでいる場合には、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、下部電極に対向する上部電極１６の平坦部分が下部電極上の絶縁膜１５に接触するのを妨げる。これにより、下部電極上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じてしまう。この結果、ＭＥＭＳキャパシタを構成する下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６間の実効的な絶縁膜の膜厚が大きくなるという不具合が生じる。第１実施形態では、このような不具合を低減することができる。
【００３９】
また、前述したように、上部電極１６に湾曲部分がないため、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、接触部分が支点となって、上部電極１６の駆動を妨げることがない。このため、上部電極１６と下部電極を十分に密着させるために、すなわち容量を十分に飽和させるために高い電圧を必要としたり、また上部電極と下部電極間に印加する電圧を高くしたとき、接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題も生じない。
【００４０】
次に、下部電極１２Ｂの近傍の構造を述べる。
【００４１】
図４（ａ）、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、ＭＥＭＳの第２下部電極１２Ｂ端部近傍の断面構造を示す図である。図４（ａ）は、第２下部電極１２Ｂ上及び第３補助構造体１３Ｃ上に犠牲膜２１と上部電極１６を形成した後の断面を示す。図４（ｂ）は、犠牲膜２１を除去した後の断面を示す。図４（ｃ）は、上部電極１６を駆動し、上部電極１６を第２下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触させたときの断面を示す。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、第２下部電極１２Ｂ上及び第３補助構造体１３Ｃ上に犠牲膜２１が形成され、さらに犠牲膜２１上に上部電極１６が形成されている。
【００４３】
ここで、第２下部電極１２Ｂの周辺には、第２下部電極１２Ｂに隣接して第３補助構造体１３Ｃが設けられている。第３補助構造体１３Ｃの上面は、第２下部電極１２Ｂの上面と、絶縁膜１１（または基板１０）から同じ高さに形成されている。このため、第２下部電極１２Ｂの近傍上の犠牲膜２１は窪むことなく、平坦化されている。すなわち、犠牲膜２１の上面は平坦に形成されている。従って、この犠牲膜２１上に形成された上部電極１６は、下側（基板１０側）に窪むことなく、平坦化される。すなわち、第２下部電極１２Ｂの端部近傍に形成された上部電極１６の下面は、基板１０側に下降せず、平坦に形成されている。
【００４４】
図４（ａ）に示した構造を持つＭＥＭＳにおいて、犠牲膜２１を除去すると、図４（ｂ）に示すように、第２下部電極１２Ｂの端部近傍の上部電極１６は基板１０側に窪むことなく、平坦なまま維持される。
【００４５】
図４（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ｂ側に下降し、図４（ｃ）に示すように、上部電極１６は下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第２下部電極１２Ｂの端部近傍の上部電極１６が基板１０側（下部電極側）に窪んだり、湾曲したりしていないため、上部電極１６に湾曲部分は存在せず、湾曲部分が下部電極１２Ｂの端部に接触するといった不具合は生じない。このため、下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じることはない。これにより、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため、十分な容量を確保することができる。その他の効果は、前述した下部電極１２Ａ，１２Ｂ間の効果と同様である。
【００４６】
［第２実施形態］
第２実施形態のＭＥＭＳについて説明する。第１実施形態では補助構造体を下部電極と同じ電極材料で形成したが、第２実施形態では補助構造体を絶縁膜で形成する。
【００４７】
［１］構造
図５（ａ）は、第２実施形態のＭＥＭＳの構成を示す平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）中の５Ｂ−５Ｂ線に沿った断面図である。
【００４８】
図５（ｂ）に示すように、支持基板１０上の絶縁膜１１上には、第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、第１補助構造体３１Ａ、第２補助構造体３１Ｂ、第３補助構造体３１Ｃ、及び配線層１４が形成されている。第１補助構造体３１Ａは、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に、これら電極に隣接して配置されている。第２補助構造体３１Ｂは、第１補助構造体３１Ａとの間で第１下部電極１２Ａを挟むように、第１下部電極１２Ａに隣接して配置されている。第３補助構造体３１Ｃは、第１補助構造体３１Ａとの間で第２下部電極１２Ｂを挟むように、第２下部電極１２Ｂに隣接して配置されている。
【００４９】
下部電極１２Ａ，１２Ｂは、支持基板１０上に固定された固定電極であり、信号用の電極、駆動用の電極、電源用の電極、あるいは基準電圧用の電極である。下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び配線層１４は、導電材料、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは、絶縁膜、例えばシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜から形成される。
【００５０】
下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ上、及び配線層１４上には、絶縁膜１５が形成されている。絶縁膜１５は、例えばシリコン窒化膜から形成される。
【００５１】
下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、及び補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ上の絶縁膜１５の上方には、空洞２１Ａを介して上部電極（可動電極）１６が形成されている。上部電極１６は、導電膜、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。また、絶縁膜１５は、下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に配置され、可変容量素子の絶縁膜として働く。
【００５２】
図５（ａ）に示すように、上部電極１６は、支持梁１８によって、下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの上方に保持される。上部電極１６は、また接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続されている。その他の構造は、第１実施形態と同様である。
【００５３】
［２］製造方法
図６（ａ）〜図６（ｃ）及び図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、支持基板１０上に、例えばＣＶＤにより絶縁膜１１を形成する。さらに、ＣＭＰにより絶縁膜１１を研磨し、絶縁膜１１の上面を平坦化する。
【００５５】
次に、絶縁膜１１上に電極膜を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜をパターニングして、図６（ｂ）に示すように、絶縁膜１１上に第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、及び配線層１４をそれぞれ形成する。
【００５６】
続いて、図６（ｂ）に示した構造上に、すなわち第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、配線層１４上、及び絶縁膜１１上に、ＣＶＤにより絶縁膜を成膜する。そして、リソグラフィ法により絶縁膜をパターニングして、図６（ｃ）に示すように、絶縁膜１１上に第１，第２，第３補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃをそれぞれ形成する。
【００５７】
さらに、図６（ｃ）に示した構造上に、すなわち下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ上、配線層１４上、及び絶縁膜１１上に、ＣＶＤにより絶縁膜１５を成膜する。そして、リソグラフィ法により絶縁膜１５をパターニングして、図７（ａ）に示すように、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ上、及び配線層１４上に、絶縁膜１５を形成する。なお、下部電極１２Ａ，１２Ｂを形成した後で、補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを形成する前に、絶縁膜１５を形成してもよい。
【００５８】
次に、図７（ａ）に示した構造上に、すなわち絶縁膜１１，１５上に、図７（ｂ）に示すように、犠牲膜２１を形成する。ここで、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に第１補助構造体３１Ａが形成され、下部電極１２Ａ，１２Ｂの端部に隣接して補助構造体３１Ｂ，３１Ｃがそれぞれ形成されているため、絶縁膜１１，１５上に形成される犠牲膜２１は平坦化される。すなわち、犠牲膜２１の上面が平坦になるように形成される。言い換えると、下部電極及び補助構造体を含む基板１０上に形成される犠牲膜２１の上面が十分に平坦になるように、下部電極の周辺に補助構造体３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを配置する。
【００５９】
さらに、リソグラフィ法により犠牲膜２１をパターニングすると共に、配線層１４上の犠牲膜２１にコンタクト孔を形成する。犠牲膜２１は、例えば、ポリイミド膜、またはシリコン窒化膜、シリコン酸化膜から形成される。
【００６０】
続いて、犠牲膜２１上に、ＣＶＤにより上部電極となる電極膜１６を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜１６をパターニングして、図７（ｃ）に示すように、上部電極１６を形成する。さらに、配線層１４上のコンタクト孔にアンカー（コンタクトプラグ）１７，２０を形成する。
【００６１】
次に、図５（ａ）に示すように、犠牲膜２１上に支持梁１８及び接続梁１９を形成する。支持梁１８は、アンカー１７と上部電極１６に接続され、上部電極１６を支持する。接続梁１９は、上部電極１６とアンカー２０に接続される。これにより、上部電極１６は、接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続される。なお、支持梁１８あるいは接続梁１９は、上部電極１６と同じ工程にて形成することもできる。
【００６２】
続いて、図７（ｃ）に示した構造において、犠牲膜２１を除去する。これにより、図５（ｂ）に示したように、下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に空洞２１Ａができ、空洞２１Ａ中に、上部電極１６が支持されたＭＥＭＳが形成される。
【００６３】
［３］下部電極間及び下部電極端部近傍の構造
下部電極間、及び下部電極端部近傍の構造と、補助構造体を形成した場合の効果については、第１実施形態にて説明したものと同様である。
【００６４】
図５（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ側に下降し、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６が基板１０側（下部電極側）に窪んだり、湾曲したりしていないため、上部電極１６に湾曲部分は存在せず、湾曲部分が下部電極１２Ａ（または１２Ｂ）の端部に接触するといった不具合は生じず、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じない。このため、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため十分な容量を確保することができる。
【００６５】
また、前述したように、上部電極１６に湾曲部分がないため、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、接触部分が支点となって、上部電極１６の駆動を妨げることがない。このため、上部電極１６と下部電極を十分に密着させるために、すなわち容量を十分に飽和させるために高い電圧を必要としたり、また上下電極間に印加する電圧を高くしたとき、接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題も生じない。
【００６６】
［第３実施形態］
第３実施形態のＭＥＭＳについて説明する。第１，第２実施形態では補助構造体を残す例を示したが、第３実施形態では上部電極を形成した後、犠牲膜と共に補助構造体を除去する。
【００６７】
［１］構造
図８（ａ）は、第３実施形態のＭＥＭＳの構成を示す平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）中の８Ｂ−８Ｂ線に沿った断面図である。
【００６８】
図８（ｂ）に示すように、支持基板１０上の絶縁膜１１上には、第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、及び配線層１４が形成されている。下部電極１２Ａ，１２Ｂは、支持基板１０上に固定された固定電極であり、信号用の電極、駆動用の電極、電源用の電極、あるいは基準電圧用の電極である。下部電極１２Ａ，１２Ｂ、及び配線層１４は、導電材料、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。
【００６９】
下部電極１２Ａ，１２Ｂ上及び配線層１４上には、絶縁膜１５が形成されている。絶縁膜１５は、例えばシリコン窒化膜から形成される。
【００７０】
下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５の上方には、空洞２１Ａを介して上部電極（可動電極）１６が形成されている。上部電極１６は、導電膜、例えばアルミニウム(Ａｌ)またはタングステン(Ｗ)から形成される。また、絶縁膜１５は、下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に配置され、可変容量素子の絶縁膜として働く。
【００７１】
図８（ａ）に示すように、上部電極１６は、支持梁１８によって、下部電極１２Ａ，１２Ｂの上方に保持される。上部電極１６は、また接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続されている。その他の構造は、第１実施形態と同様である。
【００７２】
［２］製造方法
図９（ａ）〜図９（ｃ）及び図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、第３実施形態のＭＥＭＳの製造方法を示す断面図である。
【００７３】
図９（ａ）に示すように、支持基板１０上に、例えばＣＶＤにより絶縁膜１１を形成する。さらに、ＣＭＰにより絶縁膜１１を研磨し、絶縁膜１１の上面を平坦化する。
【００７４】
次に、絶縁膜１１上に電極膜を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜をパターニングして、図９（ｂ）に示すように、絶縁膜１１上に第１下部電極１２Ａ、第２下部電極１２Ｂ、及び配線層１４をそれぞれ形成する。
【００７５】
続いて、図９（ｂ）に示した構造上に、すなわち下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、配線層１４上、及び絶縁膜１１上に、ＣＶＤにより絶縁膜１５を成膜する。そして、リソグラフィ法により絶縁膜１５をパターニングして、図９（ｃ）に示すように、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、及び配線層１４上に、絶縁膜１５を形成する。
【００７６】
次に、図９（ｃ）に示した構造上に、すなわち絶縁膜１１，１５上に、ＣＶＤにより絶縁膜を成膜する。そして、リソグラフィ法により絶縁膜をパターニングして、図１０（ａ）に示すように、第１補助構造体４１Ａ、第２補助構造体４１Ｂ、及び第３補助構造体４１Ｃをそれぞれ形成する。補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、例えば、ポリイミド膜、またはレジスト膜から形成される。
【００７７】
第１補助構造体４１Ａは、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に、これら電極に隣接して配置される。第２補助構造体４１Ｂは、第１補助構造体４１Ａとの間で第１下部電極１２Ａを挟むように、第１下部電極１２Ａに隣接して配置されている。第３補助構造体４１Ｃは、第１補助構造体４１Ａとの間で第２下部電極１２Ｂを挟むように、第２下部電極１２Ｂに隣接して配置されている。
【００７８】
続いて、図１０（ａ）に示した構造上に、すなわち絶縁膜１１，１５上、及び補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ上に、図１０（ｂ）に示すように、犠牲膜２１を形成する。ここで、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間に第１補助構造体４１Ａが形成され、下部電極１２Ａ，１２Ｂの端部に隣接して補助構造体４１Ｂ，４１Ｃがそれぞれ形成されているため、絶縁膜１１，１５上、及び補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ上に形成される犠牲膜２１は平坦化される。すなわち、犠牲膜２１の上面が平坦になるように形成される。言い換えると、下部電極及び補助構造体を含む基板１０上に形成される犠牲膜２１の上面が十分に平坦になるように、下部電極の周辺に補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを配置する。
【００７９】
さらに、リソグラフィ法により犠牲膜２１をパターニングすると共に、配線層１４上の犠牲膜２１にコンタクト孔を形成する。犠牲膜２１は、例えば、ポリイミド膜またはレジスト膜から形成される。
【００８０】
続いて、犠牲膜２１上に、ＣＶＤにより上部電極となる電極膜１６を形成する。そして、リソグラフィ法により電極膜１６をパターニングして、図１０（ｃ）に示すように、上部電極１６を形成する。さらに、配線層１４上のコンタクト孔にアンカー（コンタクトプラグ）１７，２０を形成する。
【００８１】
次に、図８（ａ）に示すように、犠牲膜２１上に支持梁１８及び接続梁１９を形成する。支持梁１８は、アンカー１７と上部電極１６に接続され、上部電極１６を支持する。接続梁１９は、上部電極１６とアンカー２０に接続される。これにより、上部電極１６は、接続梁１９及びアンカー２０を介して配線層１４に電気的に接続される。なお、支持梁１８あるいは接続梁１９は、上部電極１６と同じ工程にて形成することもできる。
【００８２】
続いて、図１０（ｃ）に示した構造において、犠牲膜２１を除去し、さらに補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを除去する。犠牲膜と補助構造体を同じ材料、例えばポリイミド膜で形成した場合は、同時にエッチングすることができる。また、犠牲膜と補助構造体を異なる材料で形成した場合は、犠牲膜をエッチングした後に、ガスなどのエッチング条件を変更してから補助構造体をエッチングしてもよい。さらに、補助構造体が部分的に残留していてもよい。これにより、図８（ｂ）に示したように、下部電極１２Ａ，１２Ｂと上部電極１６との間に空洞２１Ａができ、空洞２１Ａ中に、上部電極１６が支持されたＭＥＭＳが形成される。
【００８３】
［３］下部電極間及び下部電極端部近傍の構造
補助構造体が存在しないことを除けば、その他の下部電極間、及び下部電極端部近傍の構造と、補助構造体を形成した場合の効果については、第１実施形態にて説明したものと同様である。
【００８４】
図８（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ側に下降し、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６が基板１０側（下部電極側）に窪んだり、湾曲したりしていないため、上部電極１６に湾曲部分は存在せず、湾曲部分が下部電極１２Ａ（または１２Ｂ）の端部に接触するといった不具合は生じず、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じない。このため、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため十分な容量を確保することができる。
【００８５】
また、前述したように、上部電極１６に湾曲部分がないため、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、接触部分が支点となって、上部電極１６の駆動を妨げることがない。このため、上部電極１６と下部電極を十分に密着させるために、すなわち容量を十分に飽和させるために高い電圧を必要としたり、また上下電極間に印加する電圧を高くしたとき、接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題も生じない。
【００８６】
第３実施形態では、補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃが全て除去された例を示したが、各々の補助構造体は残っていてもよいし、除去されてもよい。例えば、中央の補助構造体４１Ａを残し、両側の補助構造体４１Ｂ，４１Ｃを除去してもよい。さらに、補助構造体４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃを全て残してもよい。
【００８７】
犠牲膜２１の材料に対して、補助構造体の材料がエッチング選択比を有するものであれば補助構造体を残すことができ、補助構造体の材料がエッチング選択比を有さないものであれば補助構造体を除去することができる。
【００８８】
犠牲膜２１をポリイミド膜で形成する場合、補助構造体もポリイミド膜で形成すれば、犠牲膜２１を除去する工程で補助構造体も同時に除去することができる。一方、犠牲膜（ポリイミド膜）２１を除去する工程でエッチングされ難い材料で補助構造体を形成すれば、補助構造体を残すことができる。
【００８９】
また、犠牲膜２１をシリコン膜で形成してもよい。犠牲膜２１をシリコン膜で形成する場合、同様に、補助構造体もシリコン膜で形成すれば、犠牲膜２１を除去する工程で補助構造体も同時に除去することができる。一方、犠牲膜（シリコン膜）２１を除去する工程でエッチングされ難い材料で補助構造体を形成すれば、補助構造体を残すことができる。
【００９０】
次に、下部電極１２Ａ，１２Ｂ間の構造及びその製造方法の変形例を、図１１を参照して述べる。
【００９１】
図１０（ａ）に示したように、補助構造体４１Ａの上面の高さを下部電極１２Ａ，１２Ｂの上面の高さと同じにした場合、犠牲膜２１の材料によっては犠牲膜２１上面の平坦性を確保できない場合がある。このような場合に、犠牲膜２１上面の平坦性を確保するために、この図１１に示す変形例では補助構造体４１Ａの上面の高さを下部電極１２Ａ，１２Ｂの上面の高さより高くしている。
【００９２】
図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）は、ＭＥＭＳの第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の断面構造とその製造方法を示す図である。図１１（ａ）は、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上、及び補助構造体４１Ａ上に犠牲膜２１と上部電極１６を形成した後の断面を示す。図１１（ｂ）は、犠牲膜２１と補助構造体４１Ａを除去した後の断面を示す。図１１（ｃ）は、上部電極１６を駆動し、上部電極１６を第１，第２下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触させたときの断面を示す。
【００９３】
図１１（ａ）に示すように、第１下部電極１２Ａ上、補助構造体４１Ａ上、及び第２下部電極１２Ｂ上に犠牲膜２１が形成され、さらに犠牲膜２１上に上部電極１６が形成されている。
【００９４】
ここで、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間には、補助構造体４１Ａが形成されている。補助構造体４１Ａの上面の高さは、下部電極１２Ａ，１２Ｂの上面の高さより高くなっている。このため、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂとの間の犠牲膜２１は、上方向に盛り上がった構造を持つ。すなわち、犠牲膜２１の上面は上側に膨らんでいる。従って、この犠牲膜２１上に形成された上部電極１６も、上側に膨らむように形成される。すなわち、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６の下面は、上側に膨らんでいる。
【００９５】
図１１（ａ）に示した構造を持つＭＥＭＳにおいて、犠牲膜２１と補助構造体４１Ａを除去すると、図１１（ｂ）に示すように、上部電極１６は基板１０側に窪むことなく、上側に膨らんだまま維持される。
【００９６】
図１１（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ側に下降し、図１１（ｃ）に示すように、上部電極１６は下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第１下部電極１２Ａと第２下部電極１２Ｂ間の上部電極１６が上側に膨らんでいる、すなわち上部電極１６の下面が上方向に盛り上がっている。このため、上部電極１６が絶縁膜１５に接触する前に、上部電極１６の一部が下部電極の端部に接触するようなことはなく、下部電極１２Ａ，１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じない。このため、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため、十分な容量を確保することができる。
【００９７】
また、上部電極１６に下側への湾曲部分がないため、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、接触部分が支点となって、上部電極１６の駆動を妨げるといった不具合は生じない。このため、上部電極１６と下部電極を十分に密着させるために、すなわち容量を十分に飽和させるために高い電圧を必要としたり、また上下電極間に印加する電圧を高くしたとき、前記接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題も生じない。
【００９８】
次に、下部電極１２Ｂの近傍の構造及びその製造方法の変形例を、図１２を参照して述べる。
【００９９】
図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）は、ＭＥＭＳの第２下部電極１２Ｂ端部近傍の断面構造を示す図である。図１２（ａ）は、第２下部電極１２Ｂ上及び補助構造体４１Ｃ上に犠牲膜２１と上部電極１６を形成した後の断面を示す。図１２（ｂ）は、犠牲膜２１と補助構造体４１Ｃを除去した後の断面を示す。図１２（ｃ）は、上部電極１６を駆動し、上部電極１６を第２下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触させたときの断面を示す。
【０１００】
図１０（ａ）では、補助構造体４１Ｃの上面の高さを下部電極１２Ｂの上面の高さと同じにしたが、図１２（ａ）、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）では補助構造体４１Ｃの上面の高さを下部電極１２Ｂの上面の高さより高くしている。
【０１０１】
図１２（ａ）に示すように、第２下部電極１２Ｂ上、及び補助構造体４１Ｃ上に犠牲膜２１が形成され、さらに犠牲膜２１上に上部電極１６が形成されている。
【０１０２】
ここで、第２下部電極１２Ｂの周辺には、第２下部電極１２Ｂに隣接して補助構造体４１Ｃが設けられている。補助構造体４１Ｃの上面は、第２下部電極１２Ｂの上面より高く形成されている。このため、第２下部電極１２Ｂの近傍（補助構造体４１Ｃ）上の犠牲膜２１は窪むことなく、平坦化されている。すなわち、犠牲膜２１の上面は平坦に形成されている。従って、この犠牲膜２１上に形成された上部電極１６は、下側（基板１０側）に窪むことなく、平坦化される。すなわち、第２下部電極１２Ｂの端部近傍に形成された上部電極１６の下面は、基板１０側に下降せず、平坦に形成されている。
【０１０３】
図１２（ａ）に示した構造を持つＭＥＭＳにおいて、犠牲膜２１と補助構造体４１Ｃを除去すると、図１２（ｂ）に示すように、第２下部電極１２Ｂの端部近傍の上部電極１６は基板１０側に窪むことなく、平坦なまま維持される。
【０１０４】
図１２（ｂ）に示した構造を持つＭＥＭＳの上部電極１６を駆動した場合、上部電極１６は下部電極１２Ｂ側に下降し、図１２（ｃ）に示すように、上部電極１６は下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５に接触する。このとき、第２下部電極１２Ｂの端部近傍の上部電極１６が基板１０側（下部電極側）に窪んだり、湾曲したりしていないため、上部電極１６に湾曲部分は存在せず、湾曲部分が下部電極１２Ｂの端部に接触するといった不具合は生じず、下部電極１２Ｂ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間に空隙が生じない。このため、ＭＥＭＳキャパシタにおいて上部電極を下部電極側へ駆動した時に、上部電極と下部電極間に不要な空隙が生じないため、十分な容量を確保することができる。
【０１０５】
また、前述したように、下部電極１２Ｂの端部近傍の上部電極１６に湾曲部分がないため、上部電極１６の湾曲部分が下部電極の端部に接触し、接触部分が支点となって、上部電極１６の駆動を妨げることがない。このため、上部電極１６と下部電極を十分に密着させるために、すなわち容量を十分に飽和させるために高い電圧を必要としたり、また上下電極間に印加する電圧を高くしたとき、接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題も生じない。
【０１０６】
［変形例］
下部電極端部の周辺に配置される補助構造体は、以下に示すような構成を有していてもよい。
【０１０７】
図１３（ａ）は、第１変形例のＭＥＭＳの構造を示す平面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中の１３Ｂ−１３Ｂ線に沿った断面図である。
【０１０８】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、支持基板１０上の絶縁膜１１上には、下部電極１２Ａ、補助構造体１３Ａ，１３Ｂ、及び配線層１４が形成されている。補助構造体１３Ａと補助構造体１３Ｂは、下部電極１２Ａを挟むように、下部電極１２Ａに隣接して配置されている。
【０１０９】
補助構造体１３Ａ，１３Ｂは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と絶縁されると共に、その他の信号用、駆動用、電源用、あるいは基準電圧用の電極と電気的に絶縁されたフローティング状態になっている。補助構造体１３Ａ，１３Ｂは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と同じ材料から形成されていてもよいし、異なる導電材料あるいは絶縁膜から形成されていてもよい。
【０１１０】
下部電極１２Ａと、上部電極１６と、及び下部電極１２Ａと上部電極１６間の絶縁膜１５とにより、可変容量素子が構成されている。駆動電極としての下部電極と上部電極１６との間に生じる静電力により、上部電極１６が駆動されると、上部電極１６が下方向（下部電極側）に下降し、上部電極１６が下部電極１２Ａ上の絶縁膜１５に接触する。これにより、可変容量素子が持つ容量を可変することができる。その他の構成及び効果については、前述した第１実施形態と同様である。
【０１１１】
図１４（ａ）は、第２変形例のＭＥＭＳの構造を示す平面図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）中の１４Ｂ−１４Ｂ線に沿った断面図である。
【０１１２】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、支持基板１０上の絶縁膜１１上には、下部電極１２Ａ、補助構造体１３Ｄ、及び配線層１４が形成されている。補助構造体１３Ｄは、下部電極１２Ａの周囲を囲むように、下部電極１２Ａに隣接して配置されている。
【０１１３】
補助構造体１３Ｄは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と絶縁されると共に、その他の信号用、駆動用、電源用、あるいは基準電圧用の電極と電気的に絶縁されたフローティング状態になっている。補助構造体１３Ｄは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と同じ材料から形成されていてもよいし、異なる導電材料あるいは絶縁膜から形成されていてもよい。
【０１１４】
下部電極１２Ａと、上部電極１６と、及び下部電極１２Ａと上部電極１６間の絶縁膜１５とにより、可変容量素子が構成されている。駆動電極としての下部電極と上部電極１６との間に生じる静電力により、上部電極１６が駆動されると、上部電極１６が下方向（下部電極側）に下降し、上部電極１６が下部電極１２Ａ上の絶縁膜１５に接触する。これにより、可変容量素子が持つ容量を可変することができる。
【０１１５】
この変形例では、補助構造体１３Ｄが下部電極１２Ａの周囲を囲むように、下部電極１２Ａに隣接して配置されている。すなわち、下部電極１２Ａが矩形形状を有し、補助構造体１３Ｄは、下部電極１２Ａの３辺方向を囲うように設けられている。このため、下部電極１２Ａの周囲に形成される上部電極１６が下方向に窪んだり、湾曲したりするのを防ぐことができる。このように湾曲部分が存在しないため、湾曲部分が存在する場合に生じる、下部電極１２Ａ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間の空隙や、湾曲部分と下部電極端部との接触部分が支点となって下部電極と上部電極間の空隙が変化するという問題をなくすことができる。その他の構成及び効果については、前述した第１実施形態と同様である。
【０１１６】
図１５（ａ）は、第３変形例のＭＥＭＳの構造を示す平面図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）中の１５Ｂ−１５Ｂ線に沿った断面図である。
【０１１７】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、支持基板１０上の絶縁膜１１上には、下部電極１２Ａ、補助構造体１３Ｅ，１３Ｆ、及び配線層１４が形成されている。補助構造体１３Ｅは複数の島状パターンからなり、これら島状パターンが下部電極１２Ａの周囲を囲むように、下部電極１２Ａに隣接して配列されている。さらに、補助構造体１３Ｆも、複数の島状パターンからなり、これら島状パターンは補助構造体１３Ｅに隣接して接続梁１９側に配列されている。
【０１１８】
補助構造体１３Ｅ，１３Ｆは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と絶縁されると共に、その他の信号用、駆動用、電源用、あるいは基準電圧用の電極と電気的に絶縁されたフローティング状態になっている。補助構造体１３Ｅ，１３Ｆは、下部電極１２Ａ及び配線層１４と同じ材料から形成されていてもよいし、異なる導電材料あるいは絶縁膜から形成されていてもよい。
【０１１９】
下部電極１２Ａと、上部電極１６と、及び下部電極１２Ａと上部電極１６間の絶縁膜１５とにより、可変容量素子が構成されている。駆動電極としての下部電極と上部電極１６との間に生じる静電力により、上部電極１６が駆動されると、上部電極１６が下方向（下部電極側）に下降し、上部電極１６が下部電極１２Ａ上の絶縁膜１５に接触する。これにより、可変容量素子が持つ容量を可変することができる。
【０１２０】
この変形例では、複数の補助構造体１３Ｅが下部電極１２Ａの周囲を囲むように、下部電極１２Ａに隣接して配列されると共に、補助構造体１３Ｅの外側にさらに複数の補助構造体１３Ｆが配列されている。すなわち、下部電極１２Ａが矩形形状を有し、複数の補助構造体１３Ｅは、下部電極１２Ａの３辺方向を囲うように配設されている。さらに、補助構造体１３Ｅのアンカー２０側にさらに複数の補助構造体１３Ｆが配設されている。このため、この変形例では、補助構造体１３Ｅ，１３Ｆ上に形成される上部電極１６が下方向に窪んだり、湾曲したりするのを防ぐことができる。このように湾曲部分が存在しないため、湾曲部分が存在する場合に生じる、下部電極１２Ａ上の絶縁膜１５と上部電極１６との間の空隙や、湾曲部分と下部電極端部との接触部分が支点となって上下電極間の空隙が変化するという問題をなくすことができる。その他の構成及び効果については、前述した第１実施形態と同様である。
【０１２１】
なお、前述したＭＥＭＳの製造方法は一例であり、特に限定するものではない。例えば、上部電極の支持梁は、上部電極と同じ材料で上部電極と同時に形成することもできるし、別の材料で別に形成することもできる。また、実施形態は、上下電極間に電圧を印加して静電力で駆動させる方式であるが、電極を積層の異種金属で形成してその圧電力で駆動する方式のＭＥＭＳ構造体にも適用できる。
【０１２２】
実施形態のＭＥＭＳは、可変容量素子だけではなく、スイッチにも適用可能である。スイッチに適用する場合、下部電極上に形成したキャパシタ絶縁膜の一部、例えば上部信号電極と接触する絶縁膜をパターニングとエッチングにより除去し、下部電極の表面を露出させる。これにより、上部電極と下部電極によるスイッチが形成され、上下駆動電極により上部電極が駆動することにより、スイッチが動作する。
【０１２３】
実施形態は、可動する上部電極と固定された下部電極の２つの電極を有する構造であるが、上部電極と下部電極のどちらも可動する構造とした場合でも適用可能である。また、３つ以上の電極（例えば、固定した上部電極と固定した下部電極と可動する中間電極）で構成されたＭＥＭＳにも適用可能である。
【０１２４】
下部電極及び上部電極の大きさは、必要な静電容量により自由に設計できる。また、ＭＥＭＳ構造をＣＭＯＳ等のトランジスタ回路上に形成することも可能である。さらに、ＭＥＭＳを保護するようなドーム構造を形成することもできる。
【０１２５】
以上説明したように実施形態によれば、優れた素子特性を得ることができるＭＥＭＳ及びその製造方法を提供できる。
【０１２６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０…支持基板、１１…絶縁膜、１２Ａ…第１下部電極、１２Ｂ…第２下部電極、１３Ａ…第１補助構造体、１３Ｂ…第２補助構造体、１３Ｃ…第３補助構造体、１３Ｄ…補助構造体、１３Ｅ…補助構造体、１３Ｆ…補助構造体、１４…配線層、１５…絶縁膜、１６…上部電極、１７…アンカー、１８…支持梁、１９…接続梁、２０…アンカー、２１…犠牲膜、２１Ａ…空洞、３１Ａ…第１補助構造体、３１Ｂ…第２補助構造体、３１Ｃ…第３補助構造体、４１Ａ…第１補助構造体、４１Ｂ…第２補助構造体、４１Ｃ…第３補助構造体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極に隣接するように電気的にフローティング状態になる補助構造体を前記基板上に形成する工程と、
前記第１の電極上、前記補助構造体上、及び前記基板上に犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に第２の電極を形成する工程と、
前記犠牲層を除去し、前記第２の電極を前記第１の電極の上方に空洞を介して配置する工程と、
を具備し，
前記第１の電極上及び前記補助構造体上に形成された前記犠牲膜は上面が平坦であり、前記犠牲膜上に形成された前記第２の電極は下面が平坦であるＭＥＭＳの製造方法。
【請求項２】
基板上に設けられた第１の電極と、
前記基板上に前記第１の電極に隣接して設けられ、電気的にフローティング状態にある補助構造体と、
前記第１の電極及び前記補助構造体の上方に設けられ、前記第１の電極の方向へ駆動される第２の電極と、
を具備することを特徴とするＭＥＭＳ。
【請求項３】
前記第１の電極との間で、前記補助構造体を挟むように前記基板上に設けられた第３の電極をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳ。
【請求項４】
前記補助構造体は、前記第１の電極を挟むように、前記第１の電極の両側に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載のＭＥＭＳ。
【請求項５】
前記補助構造体は、前記第１の電極と同じ材料から形成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のＭＥＭＳ。
【請求項６】
基板上に第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極に隣接するように電気的にフローティング状態になる補助構造体を前記基板上に形成する工程と、
前記第１の電極上、前記補助構造体上、及び前記基板上に犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に第２の電極を形成する工程と、
前記犠牲層を除去し、前記第２の電極を前記第１の電極の上方に空洞を介して配置する工程と、
を具備することを特徴とするＭＥＭＳの製造方法。
【請求項７】
前記犠牲膜を除去する工程では、前記犠牲膜と共に前記補助構造体を除去することを特徴とする請求項１または６に記載のＭＥＭＳの製造方法。
【請求項１】
基板上に第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極に隣接するように電気的にフローティング状態になる補助構造体を前記基板上に形成する工程と、
前記第１の電極上、前記補助構造体上、及び前記基板上に犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に第２の電極を形成する工程と、
前記犠牲層を除去し、前記第２の電極を前記第１の電極の上方に空洞を介して配置する工程と、
を具備し，
前記第１の電極上及び前記補助構造体上に形成された前記犠牲膜は上面が平坦であり、前記犠牲膜上に形成された前記第２の電極は下面が平坦であるＭＥＭＳの製造方法。
【請求項２】
基板上に設けられた第１の電極と、
前記基板上に前記第１の電極に隣接して設けられ、電気的にフローティング状態にある補助構造体と、
前記第１の電極及び前記補助構造体の上方に設けられ、前記第１の電極の方向へ駆動される第２の電極と、
を具備することを特徴とするＭＥＭＳ。
【請求項３】
前記第１の電極との間で、前記補助構造体を挟むように前記基板上に設けられた第３の電極をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳ。
【請求項４】
前記補助構造体は、前記第１の電極を挟むように、前記第１の電極の両側に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載のＭＥＭＳ。
【請求項５】
前記補助構造体は、前記第１の電極と同じ材料から形成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のＭＥＭＳ。
【請求項６】
基板上に第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極に隣接するように電気的にフローティング状態になる補助構造体を前記基板上に形成する工程と、
前記第１の電極上、前記補助構造体上、及び前記基板上に犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に第２の電極を形成する工程と、
前記犠牲層を除去し、前記第２の電極を前記第１の電極の上方に空洞を介して配置する工程と、
を具備することを特徴とするＭＥＭＳの製造方法。
【請求項７】
前記犠牲膜を除去する工程では、前記犠牲膜と共に前記補助構造体を除去することを特徴とする請求項１または６に記載のＭＥＭＳの製造方法。
【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１４】
【図１５】
【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１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１９１０５２（Ｐ２０１２−１９１０５２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４３３４（Ｐ２０１１−５４３３４）
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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