JP2017042864A

JP2017042864A - デバイス

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Publication number: JP2017042864A
Application number: JP2015166699A
Authority: JP
Inventors: 義明下岡; Yoshiaki Shimooka
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2017-03-02
Also published as: US20170057811A1

Abstract

【課題】信頼性の低下を抑制できる基板上に設けられた素子を含むデバイスを提供すること。【解決手段】実施形態のデバイスは、基板１００と、基板１００上に設けられた素子２００と、基板１００とともに素子２００を収納する空洞１１０を形成する膜１２１−１２３と、パターンを有するガス吸収部材３００とを含む。ガス吸収部材３００は、前記空洞内に設けられ、空洞１１０に晒される部分を含む。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、基板上に設けられた素子を含むデバイスに関する。

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ＭＥＭＳ素子を含むデバイスは、基板と、基板上に設けられた固定電極（下部電極）と、固定電極の上方に設けられた可動電極（上部電極）とを備えている。ＭＥＭＳ素子は、さらに基板上に設けられた薄膜ドーム（ダイヤフラム）を備えている。薄膜ドームおよび基板は、固定電極および可動電極を収容する空洞を形成する。

特許第４５８１０１１号公報

本発明の目的は、特性の変化を抑制できる基板上に設けられた素子を含むデバイスを提供することにある。

実施形態のデバイスは、基板と、前記基板上に設けられた素子と、前記基板とともに前記素子を収納する空洞を形成する膜と、パターンを有するガス吸収部材とを含む。前記ガス吸収部材は、前記空洞内に設けられ、前記空洞に晒される部分を含む。

図１は、第１の実施形態に係るデバイスを模式的に示す平面図である。図２は、図１の平面図の２−２断面図である。ゲッター部材中に電流を流す機構を備えたデバイスの一例を説明するための図である。ゲッター部材中に電流を流す機構を備えたデバイスの他の例を説明するための図である。図５は、第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。図６は、図５に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。図７は、図６に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。図８は、図７に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。図９は、図８に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。図１０は、図９に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。図１１は、図１０に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。図１２は、図１１に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。図１３は、図１２に続く第１の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。図１４は、第２の実施形態に係るデバイスを模式的に示す平面図である。図１５は、図１４の平面図の１５−１５断面図である。図１６は、第３の実施形態に係るデバイスを模式的に示す平面図である。図１７は、第４の実施形態に係るデバイスを模式的に示す平面図である。図１８は、図１７の平面図の１８−１８断面図である。図１９は、第４の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。図２０は、第１のキャップの貫通孔内のゲッター部材の断面形状を示す断面図である。図２１は、第４の実施形態に係るデバイスの変形例を示す断面図である。図２２は、他の実施形態に係るデバイスを示す断面図である。図２３は、他の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。図２４は、図２３に続く他の実施形態に係るデバイスの製造方法を説明するための断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図面は、模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は、必ずしも現実のものと同一であるとは限らない。また、図面において、同一符号（添字が異なるものを含む）は同一または相当部分を付してあり、重複した説明は必要に応じて行う。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るデバイスを模式的に示す平面図である。図２は、図１の平面図の２−２断面図である。

本実施形態のデバイスは、図２に示すように、基板１００およびその上に設けられたＭＥＭＳ素子２００を含む。

基板１００は、例えば、半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に設けられた絶縁膜１０２とを含む。半導体基板１０１上には、例えば、ＣＭＯＳ集積回路（不図示）が形成されている。

ＭＥＭＳ素子２００は、絶縁膜１０２上に固定された固定電極（下部電極）１０３と、固定電極１０３の上方に設けられ、上下方向に可動な可動電極（上部電極）２０４Ｍとを含む。ＭＥＭＳ素子２００は、例えば、スイッチング素子またはキャパシタ（容量素子）として用いられる。

絶縁膜１０２上には配線１０４が設けられている。固定電極１０３および配線１０４の上には絶縁膜１０５が設けられている。固定電極１０３上の絶縁膜１０５はキャパシタ絶縁膜として用いられる。配線１０４上にはアンカー部２０４Ａが設けられている。アンカー部２０４Ａは、絶縁膜１０５中に形成された貫通孔を介して配線１０４に接続されている。可動電極２０４Ｍとアンカー部２０４Ａとはばね部２０５によって接続されている。

本実施形態のデバイスは、さらに、基板１００上に絶縁膜１０５を介して設けられた第１−第３のキャップ膜１２１−１２３を含む。第１−第３のキャップ膜１２１−１２３は薄膜ドーム（ダイヤフラム）を構成する。基板１００および第１−第３のキャップ膜１２１−１２３は、固定電極１０３、配線１０４、可動電極２０４Ｍ、アンカー部２０４Ａおよびばね部２０５を収容する空洞１１０を形成する。

本実施形態のデバイスは、さらに、空洞１１０内に設けられたゲッター部材（ガス吸収部材）３００を含む。ゲッター部材３００は、空洞１１０内の絶縁膜１０５上に配置されている。

ゲッター部材３００の材料（ゲッター材料）は、例えば、チタン（Ｔｉ）を含む。ＴｉはＣＭＯＳプロセスでも使用される材料である。ゲッター材料としてはＺｒ_xＦｅ_yもあるが、Ｚｒ_xＦｅ_yはＣＭＯＳを汚染する。したがって、ゲッター材料としてはＴｉを用いることが好ましいである。

ゲッター部材３００は、Ｔｉ層の単層構造でも構わないし、または、Ｔｉ層およびその上に設けられた窒化チタン（ＴｉＮ）層を含む積層構造でも構わない。Ｔｉ層／ＴｉＮ層の積層構造には以下の利点がある。すなわち、フォトリソグラフィプロセスにおいて、ＴｉＮ層は露光光に対して反射防止膜として機能するので、寸法精度の高いゲッター部材３００を形成することが可能となる。

キャップ膜１２１−１２３（薄膜ドーム）の内壁からはガス（例えば、Ｏ₂ガス（酸素のガス）やＯＨガス（ＯＨ基（水酸基）のガス））が放出される。上記ガス（放出ガス）は、薄膜ドーム内の圧力の経時的な変化や、薄膜ドーム内の雰囲気の変化をもたらす。これらの変化はＭＥＭＳ素子の特性の変化をもたらす可能性がある。

しかし、本実施形の場合、放出ガスは、ゲッター部材３００の表面に吸着し、ゲッター部材３００中に拡散し、そして、ゲッター部材３００中に取り込まれる。したがって、放出ガスによるＭＥＭＳ素子の特性の変化は抑制される。

ゲッター部材３００は、図１に示すように、ＭＥＭＳ素子２００の回りに形成されているが、ＭＥＭＳ素子２００の周囲を完全には囲んではいない。すなわち、ゲッター部材３００は一端部Ｅ１および他端部Ｅ２を有する。ゲッター部材３００の一端部Ｅ１と他端部Ｅ２との間の部分は、ジグザグ状に折れ曲がるパターンを有する。これは、ゲッター部材３００の面積を大きくし、多くの放出ガスを取り込めるようにするためである。

ゲッター部材３００の一端部Ｅ１および他端部Ｅ２は図示しない直流の電流源に接続される。電流源から供給される電流がゲッター部材３００中に流れると、ゲッター部材３００は発熱する。

ゲッター部材３００を発熱させる理由は、ゲッター部材３００の表面上のチタン酸化物を低減するためである。後述するように、ＭＥＭＳ素子を製造するプロセスの途中で、ゲッター部材３００の表面上にはチタン酸化物が形成される。

ゲッター部材３００の表面上のチタン酸化物は、ゲッター部材３００が放出ガスを取り込むことの妨げとなる。

そこで、本実施形態では、ＭＥＭＳ素子を製造した後、ゲッター部材３００中に電流を流し、ゲッター部材３００を発熱させることにより、ゲッター部材３００の表面に形成されたチタン酸化物を加熱する。加熱されたチタン酸化物は活性化し、チタン酸化物から酸素が分離され、ゲッター部材３００の表面上のチタン酸化物は低減される。

チタン酸化物を活性化するためには、ゲッター部材３００の温度は、例えば、５００−７００℃程度まで上げる必要がある。ＭＥＭＳ素子の温度を５００−７００℃程度まで上げると、ＭＥＭＳ素子は劣化する可能性がある。したがって、ＭＥＭＳ素子を加熱することなく、ゲッター部材３００の温度を上げることが重要である。本実施形態では、ゲッター部材３００中に電流を流すことで、ゲッター部材３００の温度を選択的に上げることができる。

図３は、ゲッター部材３００中に電流を流す機構を備えたデバイスの一例を説明するための図である。

このデバイスはチップ１を備えている。チップ１は、図２に示されたデバイス（ＭＥＭＳデバイス）を含み、さらに直流電源２、スイッチ３、配線４、制御回路５および入力端子６も含んでいる。

ゲッター部材３００の一端部Ｅ１および他端部Ｅ２は、配線４によって直流電源２に接続される。配線４の途中にはスイッチ３が設けられている。スイッチ３のオン／オフは制御回路５からの制御信号Ｓ２によって制御される。図３には、オフ状態のスイッチ３が示されている。制御回路５は、チップ１の外部から与えられる信号Ｓ１に基づいて動作を開始する。

なお、直流電源２、スイッチ３、配線４、制御回路５および入力端子６は、例えば、ＭＥＭＳ素子２００よりも下の層内に設けられる。

ゲッター部材３００の表面上に形成されたチタン酸化物の除去を行う場合、まず、信号Ｓ１が入力端子６を介して制御回路５に入力される。

制御回路５は信号Ｓ１が入力されると、スイッチ３をオンにする制御信号Ｓ２を発生する。

スイッチ３がオンになると、直流電源２からの電流は配線４を介してゲッター部材３００に与えられ、ゲッター部材３００は発熱する。

ゲッター部材３００の発熱によってチタン酸化物が除去されたと判断された場合、制御回路５はスイッチ３をオフにする制御信号Ｓ２を発生する。上記の判断は、例えば、予め求められた時間に基づいて行われる。具体的には、どの程度の時間だけゲッター部材３００中に電流を流すと、チタン酸化物が低減されるのかを予め調べておく。ゲッター部材３００中に流す電流が大きいほど、一般には、電流を流す時間は短くて済む。

制御回路５はスイッチ３をオンにする制御信号Ｓ２を発生してからの経過時間をモニタし、予め求められた時間が過ぎたら、スイッチ３をオフにする制御信号Ｓ２発生する。

図４は、ゲッター部材３００中に電流を流す機構を備えたデバイスの他の例を説明するための図である。

このデバイスでは、外部直流電源２ａを用いてゲッター部材３００中に電流を流す。外部直流電源２ａはチップ１の外部に設けられている。チップ１は二つのパッド（外部パッド）７を備えている。外部パッド７に外部直流電源２ａを接続することにより、外部直流電源２ａからの電流は配線４を介してゲッター部材３００に与えられ、ゲッター部材３００は発熱する。

なお、配線４およびパッド７は、例えば、ＭＥＭＳ素子２００よりも上の層内に設けられる。

以下、本実施例のデバイスをその製造方法に従いながらさらに説明する。

［図５］
まず、周知のプロセスにより、半導体基板１０１上に絶縁膜１０２を形成し、絶縁膜１０２上に固定電極１０３および配線１０４を形成し、さらに、絶縁膜１０２、固定電極１０３および配線１０４を含む領域上に絶縁膜１０５を形成する。

半導体基板１０１は、例えば、シリコン基板である。絶縁膜１０２は、例えば、シリコン酸化膜である。固定電極１０３および配線１０４の材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を含む。固定電極１０３は、例えば、Ｔｉ層とＡｌ合金層とＴｉ層の積層体でも構わない。絶縁膜１０５は、例えば、ＣＶＤプロセスにより形成する。絶縁膜１０５は、例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜である。

なお、以下の図では、簡単のため、図５の半導体基板１０１および絶縁膜１０２をまとめて一つの基板１００として示してある。

［図６］
絶縁膜１０５上にゲッター部材３００となるチタン膜を形成し、その後、チタン膜をフォトリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスにより加工し、ゲッター部材３００を形成する。フォトリソグラフィプロセスでは、マスクとして使用されるレジストパターンが形成される。エッチングプロセスは、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）プロセスである。上記レジストパターンは、エッチングプロセス後に酸素アッシングで除去される。酸素アッシングは、ゲッター部材３００の表面上にチタン酸化物を生じさせる。

［図７］
絶縁膜１０５およびゲッター部材３００の上に第１の犠牲膜１１１を形成し、その後、第１の犠牲膜１１１および絶縁膜１０５をフォトリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスにより加工し、第１の犠牲膜１１１および絶縁膜１０５中に配線１０４の上面に連通する貫通孔を有する。上記貫通孔は、アンカー部に対応する領域に形成される。第１の犠牲膜１１１は、例えば、ポリイミド等の有機物を材料とする絶縁膜である。

［図８］
第１の犠牲膜１１１上に可動電極およびアンカー部となる導電膜２０４が形成される。導電膜２０４は、例えば、スパッタリング法で形成される。上記導電膜の材料は、例えばＡｌ、Ａｌを主成分とする合金、Ｃｕ、Ａｕ、またはＰｔである。導電膜２０４の代わりに半導体膜（例えば、Ｓｉ膜またはＳｉＧｅ膜）を用いても構わない。

［図９］
導電膜２０４上にバネ部２０５となる導電膜が形成され、その後、当該導電膜をフォトリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて加工することにより、バネ部２０５が形成される。バネ部２０５の材料と導電膜２０４の材料とは、同じでも構わないし、または、異なっていても構わない。また、導電膜の代わりに半導体膜を用いても構わない。

［図１０］
導電膜２０４およびバネ部２０５の上にレジストパターン５０１が形成される。レジストパターン５０１は、可動電極およびアンカー部に対応するパターンを有する。

［図１１］
レジストパターン５０１をマスクに用いたウェットエッチングにより導電膜２０４をパターニングすることにより、アンカー部２０４Ａおよび可動電極２０４Ｍが形成される。

レジストパターン５０１で覆われていないバネ部２０５下に位置する導電膜２０４は、そのサイドからエッチャント５０２によりエッチングされる。このため、導電膜２０４はアンカー部２０４Ａおよび可動電極２０４Ｍに分離される。

なお、ウェットエッチング以外の等方性エッチングを用いて導電膜２０４のパターニングを行っても構わない。

アンカー部２０４Ａおよび可動電極２０４Ｍの形成後、レジストパターン５０１は除去される。

［図１２］
第１の犠牲膜１１１、アンカー部２０４Ａ、可動電極２０４Ｍおよびバネ部２０５の上に第２の犠牲膜１１２が形成され、その後、第１の犠牲膜１１１および第２の犠牲膜１１２がパターニングされる。第２の犠牲膜１１２は、例えば、塗布法に形成される、ポリイミド等の有機物を材料とする膜（塗布膜）である。

第１の犠牲膜１１１、第２の犠牲膜１１２および絶縁膜１０５の上に複数の貫通孔を有する第１のキャップ膜１２１が形成される。第１のキャップ膜１２１は無機薄膜（例えば、シリコン酸化膜）である。第１のキャップ膜１２１は、例えば、ＣＶＤプロセスにより形成される。複数の貫通孔は、犠牲膜１１１，１１２を除去するためのガスを第１のキャップ膜１２１内に供給するために利用される。

［図１３］
酸素（Ｏ₂）ガス等を用いたアッシングにより、図１２に示された第１の犠牲膜１１１および第２の犠牲膜１１２が除去される。これにより、基板１００と第１のキャップ膜１２１とにより、ＭＥＭＳ素子の動作空間である空洞（キャビティ）１１０が形成される。

第１のキャップ膜１２１上に第２のキャップ膜１２２が塗布法により形成される。本実施形態では、第２のキャップ膜１２２は、ポリイミド系樹脂等の有機物を材料とする有機膜（絶縁膜）とする。この場合、第２のキャップ膜１２２は、第１のキャップ膜１２１の複数の貫通孔を埋めるように形成でき、そして、第２のキャップ膜１２２は第１のキャップ膜１２１よりもガス透過率が高くなる。第２のキャップ膜１２２は、第１のキャップ膜１２１の複数の第１の貫通孔を埋めていなくても、上記複数の貫通孔を塞いでいればよい。

その後、図２に示すように、第２のキャップ膜１２２上に第３のキャップ膜１２３を形成することにより、薄膜ドーム（キャップ膜１２１−１２３）が完成する。第３のキャップ膜１２３は防湿膜としての役割を果たす。そのためには、第３のキャップ膜１２３は、第２のキャップ膜１２２よりもガス透過率が低いことが好ましい。このようなガス透過率の関係は、例えば、第３のキャップ膜１２３はＣＶＤプロセスによる堆積膜とし、第２のキャップ膜１２２はスピンコート法による塗布膜とすることで、実現できる。

次に、ゲッター部材３００中に電流を流し、ゲッター部材３００を発熱させることにより、ゲッター部材３００の表面上のチタン酸化物を活性化させ、チタン酸化物から酸素を分離させる。

薄膜ドーム（キャップ膜１２１−１２３）内にはチタン酸化物から分離された酸素が生じることになるが、チタン酸化物が低減されたゲッター部材３００は上記分離された酸素よりも多くの酸素を取り込むことができる。

したがって、ＭＥＭＳ素子の特性変化の原因となる薄膜ドーム内の酸素等のガスは低減され、特性の変化を抑制できるＭＥＭＳ素子を含むデバイスを提供できる。

（第２の実施形態）
図１４は、第２の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを模式的に示す平面図である。図１５は、図１４の平面図の１５−１５断面図である。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、複数のコイル状のゲッター部材３００ａを用いることにある。複数のコイル状のゲッター部材３００ａは基板１００中に設けられた配線３０およびビア３１によって接続されている。図１４には、６個のコイル状のゲッター部材３００ａが示されているが、ゲッター部材３００ａの数は６個には限定されない。

ゲッター部材３００ａに高周波電流を流すと、ゲッター部材３００ａの周囲に磁界が発生し、この磁界によりゲッター部材３００の表面に渦電流が流れる。渦電流によりゲッター部材３００の表面上のチタン酸化物が加熱される。これにより、第１の実施形態と同様に、チタン酸化物は活性化され、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

ゲッター部材３００ａに高周波電流を印加するには、例えば、図３または図４中の直流電源を高周波の交流電源に変更した機構を用いればよい。

（第３の実施形態）
図１６は、第３の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを模式的に示す平面図である。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、板状のゲッター部材３００ｂを用いることにある。図１６には、４個の板状のゲッター部材３００ｂが示されているが、ゲッター部材３００ｂの数は４個には限定されない。

チタン酸化物（ＴｉＯ₂）のバンドギャップは３．２ｅＶ以上である。そこで、本実施形態では、３．２ｅＶ以上のエネルギに対応する４００ｎｍ以下の波長を有する光（ＵＶ光）をゲッター部材３００ｂに照射する。ＵＶ光が照射されたチタン酸化物は活性化し、チタン酸化物から酸素が分離され、ゲッター部材３００ｂの表面のチタン酸化物は低減される。

ＵＶ光の照射は、例えば、第２のキャップ膜１２２の形成後、または、第３のキャップ膜１２３の形成後に行われる。

（第４の実施形態）
図１７は、第４の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを模式的に示す平面図である。図１８は、図１７の平面図の１８−１８断面図である。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、薄膜ドーム（キャップ膜１２１−１２３）内に空洞ゲッター部材３００ｃが設けられていることなる。ゲッター部材３００ｃの一部分は空洞１１０に晒される。

具体的には、第１のキャップ膜１２１上にゲッター部材３００ｃが設けられ、ゲッター部材３００ｃ上には第２のキャップ膜１２２、第３のキャップ膜２２３が順次設けられている。第１のキャップ膜１２１の複数の貫通孔内のゲッター部材３００ｃが空洞１１０に晒される。

ゲッター部材３００ｃを形成するためには、図１２の工程後、図１９に示すように、ゲッター材料の膜を形成し、その後、当該膜をフォリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて加工することにより、ゲッター部材３００ｃを形成する。

ゲッター材料の膜は、例えば、スパッタリングプロセスにより形成される。ゲッター材料が第１のキャップ膜１２１の複数の貫通孔を通り抜けることを防止するには、例えば、以下の対策を取る。第１のキャップ膜１２１の複数の貫通孔の径は小さくし、真空度の高い雰囲気中でスパッタリングを行う。これにより、ＭＥＭＳ素子２００上にゲッター材料が堆積することによるＭＥＭＳ素子２００の特性の変化を防止できる。

ゲッター部材３００ｃを形成した後、上記フォリソグラフィプロセスにおいて形成されたレジストパターンを酸素アッシングにより除去する。酸素アッシングにおいて、空洞１１０の外部のゲッター部材３００ｃの表面は酸素に晒されるが、空洞１１０（真空の空間）に接しているゲッター部材３００ｃ（ゲッターとして使用される部分）は酸素に晒されない。したがって、本実施形態の場合、ゲッター部材３００ｃの表面からチタン酸化物を除去する工程は不要である。

なお、図１９の場合、破線Ａで囲まれている、第１のキャップ膜１２１の貫通孔内のゲッター部材３００ｃの断面形状は長方形であり、そして、空洞１１０（真空の空間）に接しているゲッター部材３００ｃの表面は一つの平面で構成されている。しかし、断面形状は長方形以外でも構わないし、そして、空洞１１０に接しているゲッター部材３００ｃの表面は二つ以上の平面または一つ以上の曲面で構成されていても構わない。

例えば、粘性の高いゲッター材料が用いた場合、図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示すように、貫通孔内のゲッター部材３００ｃの断面形状は下に凸の形状となる。図２０（ａ）はＶ字状の断面形状を示し、図２０（ｂ）は下に凸の曲面の断面形状を示している。

逆に、粘性の低いゲッター材料が用いた場合、例えば、図２０（ｃ）および図２０（ｄ）に示すように、貫通孔内のゲッター部材３００ｃの断面形状は上に凸の形状となる。図２０（ａ）はＶ字の逆さまの断面形状を示し、図２０（ｂ）は上に凸の曲面の断面形状を示している。

このように、空洞１１０と接している、第１のキャップ膜１２１の貫通孔内のゲッター部材３００ｃの表面が、図２０（ａ）−（ｄ）のように折れ曲った二つの平面または一つの曲面を含むことによって、貫通孔内のゲッター部材３００ｃが空洞１１０に接している面積をより大きくすることができる。これにより、ゲッター部材３００ｃの機能（ガス吸着）を高めることが可能となる。

なお、本実施形態の場合、ゲッター部材３００ｃは第１のキャップ膜１２１の貫通孔を封止するので、第２のキャップ膜１２２は省いても構わない。

図２１は、本実施形態の変形例のＭＥＭＳ素子２００を含むデバイスを示す断面図である。

変形例のＭＥＭＳ素子２００の可動電極２０４Ｍは貫通孔を有する。図２１には、一つの貫通孔の例が示されているが、貫通孔の数は一つには限定されない。

変形例のＭＥＭＳ素子２００では、可動電極２０４Ｍの貫通孔上に、第１のキャップ膜１２の貫通孔が存在する。そのため、仮に、図２１の矢印で示すように、可動電極２０４Ｍの貫通孔上の第１のキャップ膜１２の貫通孔からゲッター材料が空洞１１０内に入ることがあっても、当該ゲッター材料は可動電極２０４Ｍの貫通孔を通過して、キャパシタの固定電極１０３として機能しない領域の絶縁膜１０５上に堆積する。

すなわち、第１のキャップ膜１２の貫通孔から空洞１１０内に入るゲッター材料が、可動電極２０４Ｍおよび固定電極１０３の上に堆積されることは抑制される。これにより、ゲッター材料の堆積によるＭＥＭＳ素子２００の性能および信頼性の低下は抑制される。

また、可動電極２０４Ｍの貫通孔は、図１３の工程において、可動電極２０４Ｍ下の犠牲膜１１１を除去するためのガスの導入口として利用でき、第１の犠牲膜１１１の除去が容易になる。

なお、図２１の変形例において、可動電極２０４Ｍに加えて、アンカー部２０４Ａ中にも貫通孔を設けても構わない。

以上述べた実施形態では、ゲッター部材は基板上またはキャップ膜中に設けられているが、ゲッター部材は他の箇所に設けられていても構わない。ただし、ゲッター部材はその機能（ガス吸収）を発揮するためには空洞に晒される部分を含んでいる必要がある。

ゲッター部材の設置場所としては、基板およびキャップ膜の他に、例えば、図２２に示すように、アンカー部２０４Ａおよび可動電極２０４Ｍがある。アンカー部２０４Ａおよび可動電極２０４Ｍ上にゲッター部材３００を有するデバイスを得るには、例えば、図５の工程に続き、図２３および図２４の工程を行う。

図２３では、絶縁膜１０５上に、配線１０４に連通する貫通孔を有する第１の犠牲膜１１１、導電膜２０４が形成される。

図２４では、導電膜２０４上にゲッター部材３００となる膜が形成され、その後、当該膜をフォリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを用いて加工することにより、アンカー部および可動電極となる領域の導電膜２０４上にゲッター部材３００ｄが形成される。その後、図９以降の工程に準じる工程を経て、図２２に示されるデバイスが得られる。

以上述べた実施形態の半導体装置およびその製造方法の上位概念、中位概念および下位概念の一部または全ては、例えば以下のような付記１−２０またはその組合せで表現できる。

［付記１］
基板と、
前記基板上に設けられた素子と、
前記基板とともに前記素子を収納する空洞を形成する膜と、
前記空洞内に設けられ、前記空洞に晒される部分を含み、パターンを有するガス吸収部材と
を具備してなることを特徴とするデバイス。

［付記２］
前記ガス吸収部材は、ジグザグ状に折れ曲がるパターンを有することを特徴とする付記１に記載のデバイス。

［付記３］
前記ガス吸収部材は、直流電流が流れると熱を発することを特徴とする付記２に記載のデバイス。

［付記４］
前記ガス吸収部材は、コイル状のパターンを有することを特徴とする付記１に記載のデバイス。

［付記５］
前記ガス吸収部材は、交流電流が流れると熱を発することを特徴とする付記４に記載のデバイス。

［付記６］
前記ガス吸収部材に電流を与える電流源をさらに具備してなることを特徴とする付記１ないし５のいずれか１項に記載のデバイス。

［付記７］
前記ガス吸収部材に電流を与える外部電流源に接続されるパッドをさらに具備してなることを特徴とする付記１ないし５のいずれか１項に記載のデバイス。

［付記８］
前記ガス吸収部材は、板状のパターンを有することを特徴とする付記１に記載のデバイス。

［付記９］
前記ガス吸収部材は、光が照射されると活性化されることを特徴とする付記８に記載のデバイス。

［付記１０］
前記ガス吸収部材は、前記素子の外側の前記基板上に配置されていることを特徴とする付記１ないし９のいずれか１項に記載のデバイス。

［付記１１］
前記膜は、複数の貫通孔を有する第１の膜と、前記第１の膜上に設けられ、前記複数の貫通孔に面する第２の膜とを含むことを特徴とする付記１ないし１０のいずれか１項に記載のデバイス。

［付記１２］
基板と、
前記基板上に設けられた素子と、
前記基板とともに前記素子を収納する空洞を形成する膜と、
前記膜中に設けられ、前記空洞に晒される部分を含むガス吸収部材と
を具備してなることを特徴とするデバイス。

［付記１３］
前記膜は、貫通孔を有する第１の膜と、前記第１の膜上に設けられた第２の膜とを含み、前記ガス吸収部材は、前記第１の膜と前記第２の膜との間に設けられ、前記第１の膜の前記貫通孔を塞ぐことを特徴とする付記１２に記載のデバイス。

［付記１４］
前記空洞と接している、前記貫通孔内の前記ガス吸収部材の表面は、二つ以上の平面または一つ以上の曲面を含むことを特徴とする付記１３に記載のデバイス。

［付記１５］
前記貫通孔の深さ方向と平行な断面における、前記貫通孔内の前記ガス吸収部材の断面形状は、Ｖ字の形状、または、凸の形状を含むことを特徴とする付記１３に記載のデバイス。

［付記１６］
前記膜は前記第２の膜上に設けられた第３の膜をさらに含み、前記第２の膜は前記第１の膜よりもガス透過率が高く、前記第３の膜は前記第２の膜よりもガス透過率が低いことを特徴とする付記１１、１３ないし１５のいずれか１項に記載のデバイス。

［付記１７］
前記ガス吸収部材は、チタンの層を含むことを特徴とする付記１ないし１６のいずれか１項に記載のデバイス。

［付記１８］
前記ガス吸収部材は、前記チタンの層の上に設けられた窒化チタンの層をさらに含むことを特徴とする付記１７に記載のデバイス。

［付記１９］
前記ガス吸収部材は、酸素または水酸基のガスを吸収することを特徴とする付記１ないし１８のいずれか１項に記載のデバイス。

［付記２０］
前記素子は、前記基板上に固定された第１の電極と、前記第１の電極の上方に配置され、上下方向に可動である第２の電極とを含むことを特徴とする付記１ないし１９のいずれか１項に記載のデバイス。

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。

１…チップ、２…直流電源、２ａ…外部直流電源、３…スイッチ、４…配線、５…制御回路、３０…配線、３１…ビア、１００…基板、１０１…半導体基板、１０２…絶縁膜、１０３…固定電極（第１の電極）、１０４…配線、１０５…絶縁膜、２０４Ｍ…可動電極（第２の電極）、２０４Ａ…アンカー部、１０２…絶縁膜、１１０…空洞、１１１…第１の犠牲膜、１１２…第２の犠牲膜、１２１…第１のキャップ膜、１２２…第２のキャップ膜、１２３…第３のキャップ膜、２００…ＭＥＭＳ素子、２０５…ばね部、３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ…ゲッター部材（ガス吸収部材）、５０１…レジストパターン、５０２…エッチャント。

Claims

基板と、
前記基板上に設けられた素子と、
前記基板とともに前記素子を収納する空洞を形成する膜と、
前記空洞内に設けられ、前記空洞に晒される部分を含み、パターンを有するガス吸収部材と
を具備してなることを特徴とするデバイス。
前記ガス吸収部材は、ジグザグ状に折れ曲がるパターンを有することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
前記ガス吸収部材は、直流電流または交流電流が流れると熱を発することを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
前記ガス吸収部材は、コイル状のパターンを有することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
前記ガス吸収部材は、光が照射されると活性化されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
前記ガス吸収部材は、前記素子の外側の前記基板上に配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のデバイス。
基板と、
前記基板上に設けられた素子と、
前記基板とともに前記素子を収納する空洞を形成する膜と、
前記膜中に設けられ、前記空洞に晒される部分を含むガス吸収部材と
を具備してなることを特徴とするデバイス。
前記膜は、貫通孔を有する第１の膜と、前記第１の膜上に設けられた第２の膜とを含み、前記ガス吸収部材は、前記第１の膜と前記第２の膜との間に設けられ、前記第１の膜の前記貫通孔を塞ぐことを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
前記空洞と接している、前記貫通孔内の前記ガス吸収部材の表面は、二つ以上の平面または一つ以上の曲面を含むことを特徴とする請求項８に記載のデバイス。
前記貫通孔の深さ方向と平行な断面における、前記貫通孔内の前記ガス吸収部材の断面形状は、Ｖ字の形状、または、凸の形状を含むことを特徴とする請求項８に記載のデバイス。
前記ガス吸収部材は、チタンの層を含むことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のデバイス。
前記ガス吸収部材は、酸素または水酸基のガスを吸収することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のデバイス。