JP2016137565A - 厚い可動膜を備えるｍｅｍｓ構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】動作の信頼性を向上させるＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】犠牲ベース層１０２上に第１膜層１０１を形成し、前記第１膜層上に第２膜層１０５を形成し、前記第２膜層は、前記第１膜層の側方部を露出する側方凹部（Ｒ）を備え、前記第１膜層の移動を制限するストッパ１０４を形成する。また、第１膜層と、前記第１膜層上に形成された第２膜層とを備える可動膜を備え、前記第２膜層は、前記第１膜層の側方部を露出する側方凹部（Ｒ）を備える。第１膜層は、従来用いられた均一な厚みの膜よりも薄いので膜の自由移動距離は減少し、それにより動作の信頼性が向上する。【選択図】図３ｅ

Description

本発明は、微小電気機械システム（Micro Electromechanical Systems（ＭＥＭＳ））に関し、特に、厚い膜を備えるＲＦ−ＭＥＭＳ（Radio Frequency-Micro Electromechanical System）スイッチ及びキャパシタに関する。

微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、センサ、アクチュエータ又は受動素子として、非常に広い多様な用途に用いられている。特に、ＲＦ−ＭＥＭＳは、無線伝送などの無線周波用途や、モバイル通信のような様々な産業において用いられる。例えば、携帯電話では、ＲＦ−ＭＥＭＳは、アンテナ同調又はアンテナ切り替えのＲＦフロントエンドにおいて用いられうる。ＭＥＭＳ構成要素は、固体デバイスなどの他の技術に比べて、非常に低い挿入損失、スイッチの場合には高いアイソレーション、及び、非常に高い直線性（ＩＩＰ３で７０デシベル超）のような、強力な技術的利点をこれらの用途に提供する。

すなわち、ＲＦ−ＭＥＭＳスイッチについては、作動原理はすべて既存の技術と同じまま、導電伝送線は電気機械の作動によって開閉される。伝送線の閉鎖は、例えば、伝送線における電気伝導を避けるために互いに分離された伝送線の２つの導電端部から短い距離に位置するビーム、ブリッジ又は膜に装備された導電素子を用いてなされうる。ビーム、ブリッジ又は膜は電気機械的に作動し、装備された導電素子は、例えば、オーミックコンタクトを介して伝送線の２つの導電端部の間の回路を短絡し、導電線を形成し、スイッチを閉鎖する。

前に述べたように、導電素子を支持する部分は、（一方の端部が固定された）ビーム、（２つの端部が固定された）ブリッジ、又は、（自由な又はいくつかの固定を備える）膜でありうる。実施の形態によれば、膜は完全に自由であり、ピラーやストッパによって維持されている（特許文献１及び２参照）。

欧州特許出願公開第１７０５６７６号明細書 欧州特許出願公開第２２３０６７９号明細書

自由に支持された膜を備える既知のＭＥＭＳスイッチ構造の例が図１に示される。自由に支持された膜１を屈曲させるために、ＭＥＭＳ構造体１０は、膜の機能部を下げるために可撓性膜を屈曲するように適合された電気作動手段を備える。膜の機能部は、２つのポスト間で、膜の一部の下に装備された導電素子８であり、閉鎖モードでは伝送線を短絡させる。電気降下作動手段は、典型的には、膜１の下に位置する外部作動電極２Ａによって構成され、外部作動電極２Ａに作動電圧が印加されたときに、ポスト間で膜１に直接静電引張応力を加えるように適合されている。

ポスト３のレバー効果と組み合わされたこれらの引張応力は、膜１を曲げることが可能である。曲がった膜によって、伝送線４へのオーミック接触が、膜の下に現れる接触のおかげで実現される。伝送線４は、ＲＦ信号を伝送するように適合されうる。図示の例では、電極２、ポスト３、伝送線４は、同一の基板５上に形成されている。停止位置に戻るか、分離位置（導電要素と導電プロットとの間の間隙が最大である位置）に移動するために、電極２Ａの作動電圧は０に戻り、作動電圧は、ポスト３とレバー効果を実行する外部電極２Ｂに印加され、膜を他方に曲げる。なお、自由に支持された膜スイッチはまた、オーミックコンタクトスイッチではなく、容量性接触スイッチとして機能することができる。

図１に示されるように、ストッパ６は、３つのすべての方向に自由膜１の移動を制限するために設けられる必要がある。典型的な用途において、膜の移動は、スイッチ構造体の信頼性のある、再現可能な動作を保証するために、数μｍに制限される必要がある。

図１に示すスイッチ構造体を製造する従来の方法は、製造工程の仕上げ状態で除去される犠牲ベース層１０２（図２ａ参照）上の膜層１０１の形成を含む。次に、犠牲層１０３が、膜層１０１と膜層１０１によって覆われていない犠牲ベース層１０２の部分の上に形成される（図２ｂ参照）。ストッパ層が、犠牲層１０３上に形成され、図２ｃに示すように、ストッパ１０４を形成するためにエッチングされる。ストッパ１０４を形成した後、犠牲層１０３が除去される（図２ｄ）。その後又は同時に、犠牲ベース層１０２が除去され、膜層１０１は、図１に示されるポスト３上に落ちることができる。

しかしながら、ＭＥＭＳデバイスの信頼性のある動作は、例えば、自由に支持された膜１を備えるＭＥＭＳスイッチが、提示された技術において、（機械的な理由のため）中央部の膜１の厚さが少なくとも３μｍであることを要求する。図２ａから２ｄに示すように、従来の処理では、膜層１０１の信頼性のある被覆のための犠牲層１０３の必要な厚さは、各々のストッパ１０４と膜１の対応する端部との間の約１．５μｍの側方の間隔をもたらし、約３μｍの膜１の側方の自由移動空間が得られる。このような自由に支持された膜１の比較的大きい側方の自由移動空間は、ＭＥＭＳスイッチの信頼性のある動作に悪影響を及ぼしうる。同様の推論は、容量を調整するために移動可能である、膜電極を備えた可変容量の動作にも当てはまる。

従って、従来と比較して動作の信頼性を向上させる、改良されたＭＥＭＳデバイス及びその製造方法が必要である。

上述の目的は、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法によって対応できる。方法は、犠牲ベース層の上に（over）（例えば、上に接して（on））第１膜層を形成し、第１膜層上に（over）（例えば、上に接して（on））第２膜層を形成し、第２膜層は、第１膜層の側方部を露出する側方凹部を備え、ＭＥＭＳデバイスが動作するときに、第１膜層の移動を制限するストッパを形成するステップを備える。第２膜層によって露出された第１膜層の側方部は、原理的には、他の材料層により覆われている。本発明によれば、膜は、凹部が第２膜層に形成されており、側方の領域以外が第２膜層により覆われた第１膜層を備えるＭＥＭＳデバイスの移動要素として提供される。凹部は、第２膜層の端部で、膜の縦方向に配置されている（以下の詳細な説明参照）。ここで、「縦（longitudinal）」の用語は、膜の縦軸を表わし、「横方向（transverse）」の用語は、同横軸を表わしている。

第１膜層及び第２膜層を備える膜の移動は、第１膜層のストッパへの機械的接触により、制限される。動作において、第１膜層は、当該第１膜層に接触したときに第２膜層に接触しない、第２膜層の凹部内に部分的に延びるストッパに接触しうる。膜の自由移動距離は、ストッパと第１膜層の端部との間の間隙により与えられる。製造プロセス中、薄い厚さの犠牲層が膜上に適用されるため、第１膜層は、従来用いられた均一な厚みの膜よりも薄く、膜の自由移動距離は従来と比較して減少し、それにより、動作の信頼性が向上される。

特に、第２膜層は、第１膜層よりも厚く形成されうる。第１膜層は、最大でも２μｍ、せいぜい１μｍの厚みで形成され、第２膜層は、少なくとも２μｍの厚みで形成されうる。

実施の形態によれば、（例えば、ポリマー又は他の誘電材料により形成された）犠牲層は、第１膜層上に（over）（例えば、上に接して（on））、及び、第１膜層により覆われていない犠牲ベース層の一部の上に形成されており、ストッパの形成は、犠牲層上にストッパ層を形成し、第１膜層の移動を制限するために設けられるストッパを形成するために、ストッパ層を、例えば、エッチングによりパターニングすることを備える。第１膜層の厚みは、犠牲層の厚みを決定し（以下の詳細な説明参照）、それにより、ＭＥＭＳデバイスの動作中の第１及び第２膜層を備える膜の自由移動距離が決定される。

さらに、発明の方法は、第１膜層の一部上の犠牲層を、例えばエッチングで、除去し、犠牲層の除去処理により露出された第１膜層の一部上に第２膜層を形成することを含む。本実施の形態では、上述の第２膜層の凹部は、第２膜層の形成前に除去されていない犠牲層の一部により、第２膜層によって第１膜層が完全には覆われていないことにより形成される。

ストッパ及び第２膜層は、同じ処理ステップで形成することができ、それによって全体の処理を加速、簡略化することができる。また、ストッパ層及び第２膜層は、例えば、金属又は導電性合金の同じ材料により形成することができる。他の実施の形態によれば、ストッパだけでなくストッパ層も、第１膜層の一部上の（over）（例えば、上に接した（on））犠牲層の除去の前に形成される。

ＭＥＭＳデバイスは、基板上に形成された、作動手段としての電極を備えている。基板は、シリコンのウエハ、シリコン・オン・インシュレータ、シリコン・オン・サファイア、ガリウム砒素、窒化ガリウム、ガラス、石英、アルミニウム、半導体デバイスの製造に使用される任意の他の材料であってもよい。基板は、さらに、例えば、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又はマイクロエレクトロニクスデバイスの製造に使用される任意の他の誘電体層からなる、絶縁材料の薄い層で覆われうる。さらに、膜層の製造前に、電気接続、保護バンプ、又は、支持ピラーのような、材料の機能層及び機能構造が、前記ウエハに装備されうる。

ストッパは、基板と機械的接触を形成し、方法は、さらに、基板上にポスト、伝送線（例えば、アルミニウム又は金により形成される）を形成し、ポストに接触して（on）又はポストの上に（over）形成されうる犠牲ベース層を除去し、第１膜層（及び、第１膜層上に形成された第２膜層）を、第１及び第２膜層を備える膜の自由移動を可能にするポスト上に配置することを含む。

ＭＥＭＳデバイスの製造方法の上述した実施例のステップは、容量性又はオーミックコンタクトＭＥＭＳスイッチを得るために実行される。一方、ＭＥＭＳデバイスの製造方法の上述した実施例は、ＭＥＭＳキャパシタを得るために実行されうる。ＭＥＭＳキャパシタの場合、膜は、キャパシタの一方の電極を表わしうる。

実施の形態によれば、方法は、さらに、その上に膜が置かれるポスト上の領域及び／又は伝送線上の領域に、局所的に第２膜層の上に（over）（例えば、上に接して（on））第３膜層を形成することを含む。第３膜層が第２膜層に部分的にのみ重なるように、第３膜層は、ポストのうちの一つの上（特に、全てのポスト上）の領域及び／又は伝送線上の領域で、第１膜層上に形成されうる。第２膜層が、第３膜層が当該第３膜層が形成された領域に隣接して形成されていない領域を有するように、第３膜層は、ポストのうちの一つ上（特に、全てのポスト上）の領域及び／又は伝送線上の領域で、第１膜層上に形成される。第３膜層は、その幅方向において、ポスト及び／又は伝送線（導電線）にいくらか重なりうる。例えば、重なりは、ポスト／伝送線の２つの幅又は１つの幅でありうる。第３膜層は、（横方向の）ポストの全ての長さに沿って延びる領域に、又は、ポストに沿って部分的にのみ、形成され、ポストを完全に又は部分的に覆い、ポストの幅の１／４から２倍の範囲の幅を有する。第３膜層は、（横方向の）伝送線の全ての長さに沿って延びる領域に、又は、伝送線に沿って部分的にのみ、形成され、伝送線を完全に又は部分的に覆い、伝送線の幅の１／４から２倍の範囲の幅又はそれ以上を有する。第３膜層は、スイッチング処理の信頼性を高めることを可能にし、スイッチング速度を改善する。特に、局所的に膜を硬化させる第３膜層は、接触力を増加させ、挿入損失を低減するために設けられていてもよい。

さらに、方法は、前記第２膜層の側方凹部の凹部上に、前記第２膜層の張り出し部を形成する。張出し部を設けることにより、第１膜層は、第２膜層（及びストッパ）を形成するための材料層をパターニングする処理の間、保護される（詳細は、以下を参照）。第２膜層は、例えば、凹部全てにわたって延びる張出し部を備える。

さらに、上述の目的は、第１膜層と、第１膜層（１０１）上に（over）（例えば、上に接して（on））形成された第２膜層とを備える可動膜を備え、第２膜層は、第１膜層の側方部を露出する側方凹部を備える、ＭＥＭＳデバイス（特に、容量性又はオーミックコンタクトスイッチ又はＭＥＭＳキャパシタ）によって対応できる。第２膜層によって露出された第１膜層の側方部は、原理的には、他の材料層により覆われている。動作中、ストッパは、第２膜層よりも大きい又は小さい全表面積を有する第１膜層の端部で膜と機械的に接触しうる。機械的接触は、例えば、第２膜層の凹部内に限局化していてもよく、ストッパは、第１膜層に接触するときに、第２膜層に接触することなく、凹部内に部分的に延びうる。

特に、第２膜層は、第１膜層よりも厚くてもよい。この場合、第１膜層は、最大でも２μｍ、せいぜい１μｍの厚みで形成され、第２膜層は、少なくとも２μｍの厚みで形成されうる。

実施の形態によれば、ＭＥＭＳデバイスは、さらに、第１膜層を支持するポストを備える。第１膜層は、（当該第１膜層上に形成された第２膜層とともに）ポスト上で移動可能である。ストッパは、例えば、第２膜層の凹部内に置いて、第１膜層の端部に接触するように構成されうる。ストッパは、当該ストッパの他の部分が第１膜層に接触するときに、第２膜層の凹部内に延びる部分を有する。

上述のＭＥＭＳデバイスは、さらに、基板と、（例えば、耐熱性金属から形成された）電極と、伝送線を備え、電極、伝送線及び上述のポストは、基板上に形成されている。上述したように、基板は、シリコンのウエハ、シリコン・オン・インシュレータ、シリコン・オン・サファイア、ガリウム砒素、窒化ガリウム、ガラス、石英、アルミニウム、半導体デバイスの製造に使用される任意の他の材料であってもよい。

ＭＥＭＳデバイスは、さらに、その上に膜が置かれるポスト上の領域及び／又は伝送線上の領域に、局所的に第２膜層の上に形成された第３膜層を備える。第３膜層が第２膜層に部分的にのみ重なるように、第３膜層は、ポストのうちの一つの上（特に、全てのポスト上）の領域及び／又は伝送線上の領域で、第２膜層上に形成されうる。第２膜層が、第３膜層が当該第３膜層が形成された領域に隣接して形成されていない領域を有するように、第３膜層は、ポストのうちの一つ上（特に、全てのポスト上）の領域及び／又は伝送線上の領域で、第２膜層上に形成される。第３膜層は、その幅方向において、ポスト及び／又は伝送線にいくらか重なりうる。例えば、重なりは、ポスト／伝送線の２つの幅又は１つの幅でありうる。第３膜層は、（横方向の）ポストの全ての長さに沿って延びる領域に、又は、ポストに沿って部分的にのみ、形成され、ポストを完全に又は部分的に覆い、ポストの幅の１／４から２倍の範囲の幅を有する。第３膜層は、（横方向の）伝送線の全ての長さに沿って延びる領域に、又は、伝送線に沿って部分的にのみ、形成され、伝送線を完全に又は部分的に覆い、伝送線の幅の１／４から２倍の範囲の幅又はそれ以上を有する。第２膜層は、当該第２膜層の側方凹部の凹部上に、張り出し部を備える。第２膜層は、全ての凹部上に延びる張り出し部を備えうる。

本発明の他の特徴及び利点は、図面を参照して説明されうる。説明では、発明の好ましい実施の形態の説明することを意図している添付の図面が参照される。このような実施の形態は、本発明のすべての範囲を表わすものではないことを理解されたい。

従来のＭＥＭＳスイッチを示す図である。 従来のＭＥＭＳスイッチの製造方法のステップを説明する図である。 従来のＭＥＭＳスイッチの製造方法のステップを説明する図である。 従来のＭＥＭＳスイッチの製造方法のステップを説明する図である。 従来のＭＥＭＳスイッチの製造方法のステップを説明する図である。 本発明の実施例に係る２層可撓性膜を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係る２層可撓性膜を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係る２層可撓性膜を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係る２層可撓性膜を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係る２層可撓性膜を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係るストッパと２層可撓性膜の第２層の形成を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係るストッパと２層可撓性膜の第２層の形成を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係るストッパと２層可撓性膜の第２層の形成を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係るストッパと２層可撓性膜の第２層の形成を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係るストッパと２層可撓性膜の第２層の形成を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係るストッパと２層可撓性膜の第２層の形成を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係るストッパと３層可撓性膜の形成を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係るストッパと３層可撓性膜の形成を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 本発明の実施例に係るストッパと３層可撓性膜の形成を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する図である。 図３ｅ、４ｃ、５ｃに示す構成の上面図である。 図６ｃに示す構成の上面図である。

図３ａから８を参照して、本発明の実施例に係る２層可撓性膜を備えるＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する。ＭＥＭＳデバイスは、例えば、導電性合金又は金属から形成される２層膜の形の可動素子を備える。原理的には、ＭＥＭＳデバイスは、容量性又はオーミックコンタクトのＭＥＭＳスイッチ、あるいはキャパシタであってもよい。

図３ａに示すように、第１膜層１０１は、犠牲ベース層１０２の上に（over）形成されている。犠牲ベース層１０２は、層１００の上に形成されている。以下では、例示の目的で、層１００は、基板上に形成されたポスト（図１参照）を表すものとする。最終的に製造された膜は、ポスト上に置かれる（以下の説明参照）。犠牲層１０３は、第１膜層１０１及び、第１膜層１０１によって覆われていない部分の犠牲ベース層１０２の上に形成されている（図３ｂ参照）。犠牲層１０３は、例えば、ポリマー又は誘電材料のスピンコーティングによって形成されうる。

ストッパ層は、犠牲層１０３の上に形成され、層１００に結合するストッパ１０４を形成するためにエッチングされる（図３ｃ参照）。次に、犠牲層１０３は、第１膜層１０１の大部分上がエッチングされる。エッチングプロセスの後、犠牲層１０３は、第１膜層１０１の比較的小さい側方の領域上のみに残る。露出された第１膜層１０１の大部分上に、第２膜層１０５が形成される（図３ｄ参照）。なお、第２膜層１０５は、必ずしも厳密に第１膜層１０１の中心としなくてもよい。第１膜層１０１の表面積は、その上に形成された第２膜層１０５よりも大きくても小さくてもよい。第２膜層１０５は、第１膜層１０１と同じ材料、例えば、導電性合金又は金属材料（例えば、アルミニウム又は金）から形成することができる。ストッパ層と第２膜層１０５のいずれも、蒸着によって形成することができる。

図３ｅに示すように、犠牲層１０３は、例えば、反応性イオンエッチング又はプラズマエッチングにより除去される。得られた第２膜層１０５は、犠牲層１０３が除去された第１膜層１０１の側方部上に配置された、側方凹部Ｒを表わしている。また、犠牲ベース層１０２は除去される。犠牲層１０３及び犠牲ベース層１０２は、例えば、１回のエッチングプロセス中に除去することができる、又は、それらは、順に除去することができる。犠牲ベース層１０２の除去の後、第１膜層１０１及び第２膜層１０５を備える自由可動膜は、層１００上に落ちる（図３ｅには示されていない）。ストッパ１０４は、第２膜層１０５に接触することなく、第２膜層１０５の凹部内に第１膜層１０１の端部に接触するように配置されている（第１膜層１０１及び第２膜層１０５と、第２膜層１０５の凹部内に部分的に配置されたストッパ１０４とを含む構成の上面図を示す図７参照）。第１膜層１０１にいくつかの部分で接触したとき、ストッパは、第２膜層１０５の凹部Ｒ内に延びる部分で第２膜層１０５に接触しない。得られた側方の自由移動空間（距離）は、犠牲層の厚さに依存する。合計では、側方の自由移動距離は最大で２Ａ加えられる（図３ｅ参照）。特定の実施例によれば、２Ａは、約１μｍを超えない。例えば、第１膜層１０１は、約１μｍの厚さを有し、第２膜層１０５の厚さは約２μｍ又はそれ以上であり、犠牲層１０３の厚さは約０．５μｍである。

従来に対して、本発明によれば、膜は、第２膜層１０５の凹部Ｒで厚い部分と薄い部分とを備える。従来と比較すると、薄い部分は、薄い犠牲層を可能にし、（自由に支持されている）可動膜の小さい側方の自由移動空間（距離）が得られる。小さい側方の自由移動空間は、得られたＭＥＭＳスイッチのより信頼性の高い動作を可能にする。図３ａから３ｅに示された例では、第２膜層１０５は、ストッパ１０４の形成に続いて形成される。しかしながら、図３ｅに示された構成は、様々な方法で形成されうる。特に、第２膜層１０５は、ストッパ１０４と同時に形成することができる。これらの層の厚さは同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

図４ａに示される例によれば、図３ｂに示された構成は、ストッパ１０４の形成の前に第１膜層１０１の大部分上の犠牲層１０３を除去するために、エッチングされる。犠牲層１０３は、第１膜層１０１の異なる側方の領域に保持される。繰り返すが、犠牲層１０３は、ポリマー又は誘電体材料から形成することができ、例えば、反応性イオンエッチングによりエッチングされうる。第２膜層１０５は、エッチングされた領域の第１膜層１０１上に形成される。さらに、ストッパ層は、犠牲層１０３上に形成され、層１００に接続されたストッパ１０４を形成するためにエッチングされる（図４ｂ参照）。例えば、ストッパ１０４と第２膜層１０５は、金属材料又は導電性合金である同じ材料により形成されうる。例えば、ストッパ１０４と第２膜層１０５は、同じ処理ステップで形成されうる。処理ステップは、従来から知られている蒸着技術からなりうる。蒸着技術は、例えば、電気めっきシード層続いて、その後、第２膜層１０５とストッパ１０４とを形成するためにパターニングされる材料層の電気めっきの堆積を含む。

ストッパ１０４と第２膜層１０５の形成の後、犠牲層１０３が除去される（図４ｃ）。さらに、犠牲ベース層１０２除去され、第１膜層１０１及び第２膜層１０５を備える膜は、層（ポスト）１００上に落ちることができる。図３ｅに示す実施例と同様に、従来と比較して小さい（自由に支持された）可動膜の側方の自由移動空間（距離）２Ａが得られる。

図４ａから４ｃに示された実施例の改良版が、図５ａから５ｃに示される。図４ａから４ｃに示された実施例と異なるのは、第２膜層１０５が、第２膜層１０５の凹部の方向に延びる張り出し部１１５を備えている点である。図４ｂに示す構造に達するために、材料層は、図４ａに示す構造上に連続して形成され、パターンマスクによって覆われ、ストッパ１０４と第２膜層１０５とを得るためにエッチングされる。

しかしながら、犠牲層１０３がさらなる手順で適切に除去されることを保証するために、材料層は、犠牲層１０３上ある程度までオーバーエッチされる必要がある。第２膜層１０５と犠牲層１０３との間のいくらかのミスマッチに起因して、材料層のエッチングの間、下にある第１膜層１０１が（第２膜層１０５の下端で）アタックを受けうる。このリスクは、図５ｂ及び図５ｃに示すように、犠牲層１０３上の張り出し部１１５の形成によって回避することができる。

図４ａから４ｃに示された実施例のさらなる改良版が、図６ａから６ｃに示される。この改良例の製造は、第２膜層１０５上に形成された追加の第３膜層１０６以外、図４ａから４ｃを参照して説明されたものと同様である。第３膜層１０６は、ポスト上及び／又は伝送（導電）線（図１、８参照）上に形成されうる。第３膜層１０６は、伝送（導電）線上に設けられたとき、接触力の増強を生じさせることができ、それによりスイッチングプロセスの信頼性の向上が得られる。自由可動膜がその上に置かれるポスト上に形成されたとき、第３膜層１０６は、ポストへの力の伝達を改善し、それによりスイッチングプロセスの加速を可能にする。

図３ｅ、４ｃ、５ｃに示す構成の上面図が図７に示される。図７からわかるように、第２膜層１０５は、第２膜層１０５は、第１膜層１０１の一部を露出させる、（左から右の）縦方向に沿って配置された側方凹部を備える。動作中、第１膜層１０１及び第２膜層１０５を備える膜の動きは、第２膜の凹部内に部分的に設けられたストッパ１０４によって規制される。

図６ｃに示す構成の上面図が図８に示される。第３膜層１０６は、その上に膜が置かれるポスト上及びスイッチングプロセスの間、膜の下に装備された導電部と接触する導電線上に、第２膜層１０５の領域上に形成される。第３膜層は、縦方向及び／又は横方向において、ポスト及び／又は膜の下に形成された伝送線に完全に又は部分的に重なっていてもよい。ポスト及び導電線は、横方向（上下）に延びている。第２膜層の凹部は、（左から右の）縦方向に沿って配置されている。

図７、８に示される両方の構成では、第２膜層の全表面積は、第１膜層より大きくても小さくてもよい。第１膜層は、凹部の全領域にわたって延びないように成形してもよい。また、第１及び第２膜層を備える膜の形状を変化させることができる。例えば、第１及び第２膜層において追加の凹部が縦方向に設けられていてもよい。具体的には、第１及び第２膜層は、伝送線がＭＥＭＳデバイスの基板上に配置される縦方向の位置で、側方凹部を備えることができる。第１膜層１０１及び第２膜層１０５を含み、追加の第３膜層１０６を含み、第２層１０５の張り出し部分を含む構成は、それぞれ自由に組み合わせることができることに留意されたい。

図３ｅ、４ｃ、５ｃ、６ｃ、７、８に示された構成は、動作の信頼性が向上されたＭＥＭＳスイッチを得るために、図１に示されたＭＥＭＳスイッチに実装されうる。

上述した実施例によれば、ＭＥＭＳスイッチが形成されるが、同一の製造工程は、ＭＥＭＳキャパシタを形成する工程で使用されうる。この場合、第１膜層１０１及び第２膜層１０５を備える膜は、図１に示したものと同一の構成で、電極として機能しうる。また、図１に示したものと同一の構成において、ＭＥＭＳキャパシタの他方の電極は、伝送線４の位置に形成されうる（図１で説明されたスイッチの伝送線４はキャパシタの電極として機能する）。作動電極２によって、ＭＥＭＳキャパシタの電極間の距離は変更でき、それにより静電容量が調整される。これにより、キャパシタの電極及びストッパを表わす可動膜を備える可変ＭＥＭＳキャパシタが得られる。

上述した全ての実施形態は、限定するものでなく、本発明の特徴及び利点を説明する例示として機能する。なお、上述の特徴のいくつか又は全てはまた、様々な方法で組み合わせることができることが理解されるであろう。

Claims (15)

1. 犠牲ベース層（１０２）上に第１膜層（１０１）を形成し、
   前記第１膜層（１０１）上に第２膜層（１０５）を形成し、
   前記第２膜層（１０５）は、前記第１膜層（１０１）の側方部を露出する側方の凹部（Ｒ）を備え、
   前記第１膜層（１０１）の移動を制限するストッパ（１０４）を形成する、
   容量性スイッチ、オーミックコンタクトスイッチ又はＭＥＭＳキャパシタのＭＥＭＳデバイスの製造方法。
2. 前記ＭＥＭＳデバイスの動作中、前記ストッパは、前記第２膜層（１０５）の前記凹部（Ｒ）中に第１膜層（１０１）のエッジに接触するように配置される、
   請求項１の方法。
3. 前記第２膜層（１０５）は、第１膜層（１０１）よりも厚く形成される、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. さらに、前記第１膜層（１０１）及び前記第１膜層（１０１）に覆われていない前記犠牲ベース層（１０２）の一部の上に犠牲層（１０３）を形成し、
   前記ストッパ（１０４）の形成は、
   前記犠牲層（１０３）上にストッパ層を形成し、
   前記ストッパ層をエッチングして、ストッパ（１０４）を形成する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. さらに、前記第１膜層（１０１）の一部から前記犠牲層（１０３）を除去し、
   前記第２膜層（１０５）は、前記除去の処理によって露出された前記第１膜層（１０１）の一部上に形成される、
   請求項４に記載の方法。
6. 前記ストッパ層及び前記第２膜層（１０５）は、同じ処理ステップ及び又は同じ材料で形成される、
   請求項５に記載の方法。
7. 前記ストッパ層及び前記ストッパは、前記第１膜層（１０１）の一部上の犠牲層（１０３）を除去する前に形成される、
   請求項５に記載の方法。
8. 前記ストッパ（１０４）は、基板と機械的接触を形成し、
   さらに、前記基板上に、ポスト、電極及び伝送線形成し、
   前記犠牲ベース層（１０２）を除去し、
   前記ポスト上に前記第１膜層（１０１）及び第２膜層（１０５）を配置する、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. さらに、前記ポスト上の領域及び／又は前記伝送線上の領域に前記第２膜層（１０５）上に第３膜層（１０６）を形成し、
   前記第３膜層（１０６）は、前記第２膜層（１０５）に部分的にのみ重なる、
   請求項８に記載の方法。
10. さらに、前記第２膜層（１０５）の前記側方の凹部の凹部上に、前記第２膜層（１０５）の張り出し部（１１５）を形成する、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 第１膜層（１０１）と、前記第１膜層（１０１）上に形成された第２膜層（１０５）とを備える可動膜を備え、
    前記第２膜層は、前記第１膜層（１０１）の側方部を露出する側方の凹部（Ｒ）を備える、
    容量性スイッチ、オーミックコンタクトスイッチ又はＭＥＭＳキャパシタのＭＥＭＳデバイス。
12. ポスト上で移動可能な前記第１膜層（１０１）を支持するポストと、
    前記第２膜層（１０５）の前記凹部（Ｒ）内において、前記第１膜層（１０１）の端部に接触するよう構成されたストッパ（１０４）と、
    をさらに備える、
    請求項１１に記載のＭＥＭＳデバイス。
13. 基板と、電極と、伝送線をさらに備え、
    前記電極、前記伝送線及び前記ポストは、前記基板上に形成されている、
    請求項１２に記載のＭＥＭＳデバイス。
14. 前記ポスト上の領域及び／又は前記伝送線上の領域で、前記第２膜層（１０５）上の第３膜層（１０６）をさらに備え、
    前記第３膜層（１０６）は、前記第２膜層（１０５）に部分的にのみ重なる、
    請求項１３に記載のＭＥＭＳデバイス。
15. 前記第２膜層（１０５）は、前記第２膜層（１０５）の前記側方の凹部（Ｒ）の凹部（Ｒ）上に、前記第２膜層（１０５）の張り出し部（１１５）を備える、
    請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。

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