JP7240289B2

JP7240289B2 - Ｍｅｍｓ素子

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Publication number: JP7240289B2
Application number: JP2019148370A
Authority: JP
Inventors: 史隆石橋; 直文中村; 宏明山崎; 友博齋藤; 友彦永田; 桂増西; 慶彦久留井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2023-03-15
Anticipated expiration: 2039-08-13
Also published as: JP2021030310A; US11214481B2; US20210047171A1

Description

本発明の実施形態は、ＭＥＭＳ素子に関する。

例えば、ＭＥＭＳ構造を利用したＭＥＭＳ素子がある。ＭＥＭＳ素子において、安定した特性が望まれる。

特開２０１６－１９７０６０号公報

実施形態は、安定した特性を有するＭＥＭＳ素子を提供する。

実施形態によれば、ＭＥＭＳ素子は、基体、支持体、膜部、第１電極、第２電極及び絶縁部材を含む。前記支持体は、基体に固定される。前記膜部は、前記支持体に支持され第１方向において前記基体から離れる。前記第１電極は、前記基体と前記膜部との間に設けられ、前記基体に固定される。前記第２電極は、前記第１電極と前記膜部との間に設けられ、前記膜部に固定される。前記絶縁部材は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含む。前記第１絶縁領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられる。前記第１絶縁領域と前記第２電極との間に第１間隙が設けられる。前記第２絶縁領域は、前記第１方向において第１電極と重ならない。前記第１絶縁領域の前記第１方向に沿う第１厚さは、前記第２絶縁領域の前記第１方向に沿う第２厚さよりも薄い。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。図２は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子の一部を例示する模式的平面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、参考例のＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造方法を例示する模式的断面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、参考例のＭＥＭＳ素子の製造方法を例示する模式的断面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。図７は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。図８は、第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。図９は、第３実施形態に係るＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。
図１（ｂ）は、図１（ａ）の一部ＰＡの拡大図である。
図２は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子の一部を例示する模式的平面図である。
図１（ａ）に示すように、実施形態に係るＭＥＭＳ素子１１０は、基体６０ｓ、支持体６１、膜部６５、第１電極１１及び第２電極１２を含む。

基体６０ｓは、例えば、基板などを含むである。基体６０ｓは、例えば、絶縁性である。基体６０ｓは、例えば、酸化シリコンを含む。基体６０ｓは、例えば、シリコン基板に設けられた酸化シリコン層などを含む。基体６０ｓの材料は任意である。

支持体６１は、基体６０ｓに固定される。支持体６１は、絶縁性である。支持体６１は、例えば、酸化シリコン層である。支持体６１の材料は任意である。

膜部６５は、支持体６１に支持される。膜部６５は、第１方向において基体６０ｓから離れる。

第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

基体６０ｓは、例えば、Ｘ－Ｙ平面に沿って広がる。膜部６５は、Ｘ－Ｙ平面に沿って広がる。

基体６０ｓと膜部６５との間に間隙６５ｇが設けられる。

第１電極１１は、基体６０ｓと膜部６５との間に設けられる。第１電極１１は、基体６０ｓに固定される。第１電極１１は、固定電極である。

第２電極１２は、第１電極１１と膜部６５との間に設けられる。第２電極１２は、膜部６５に固定される。第２電極１２は、第１方向において、第１電極１１から離れる。

図２に示すように、第２電極１２は、接続部１３と電気的に接続される。図２及び図１（ａ）に示すように、接続部１３は、基体６０ｓに設けられた第２電極用導電部１４と電気的に接続される。

例えば、第１電極１１と第２電極用導電部１４との間の電気的特性が検出可能である。これにより、第１電極１１と第２電極１２との間の電気的特性（例えば静電容量）が検出可能である。

例えば、外部からの力（例えば圧力）が、膜部６５に加わると、膜部６５が変形する。これにより第２電極１２のＺ軸方向の位置が変位する。例えば、第１電極１１と第２電極１２との間の距離ｄ２は、膜部６５の変形に応じて変化する。第１電極１１と第２電極１２との間の静電容量は、膜部６５の変形に応じて変化する。例えば、第１電極１１と第２電極１２との間の静電容量に対応する特性を検出することで、外部からの力（例えば圧力）などを検出できる。ＭＥＭＳ素子１１０は、例えば、ＭＥＭＳ型の圧力ＭＥＭＳ素子として用いることができる。

図１（ｂ）に示すように、絶縁部材５０Ｕは、第１絶縁領域５１及び第２絶縁領域５２を含む。第１絶縁領域５１は、第１電極１１と第２電極１２との間に設けられる。第１絶縁領域５１と第２電極１２との間に第１間隙６１ｇが設けられる。第２絶縁領域５２は、第１方向（Ｚ軸方向）において第１電極１１と重ならない。

基体６０ｓは、第１面６０ａ及び第２面６０ｂを含む。例えば、第２面６０ｂから第１面６０ａへの方向は、Ｚ軸方向と交差する。例えば、第１電極１１は、基体６０ｓの第１面６０ａと、第１絶縁領域５１と、の間に設けられ。例えば、第１面６０ａの上に第１電極１１が設けられ、第１電極１１の上に第１絶縁領域５１が設けられる。第２面６０ｂの上に、第２絶縁領域５２が設けられる。

実施形態においては、第１絶縁領域５１の第１方向（Ｚ軸方向）に沿う第１厚さｔ１は、第２絶縁領域５２の第１方向に沿う第２厚さｔ２よりも薄い。これにより、第１電極１１による段差が緩和される。例えば、絶縁部材５０Ｕの表面が平坦化される。例えば、平坦な表面の絶縁部材５０Ｕの上に第２電極１２が形成されることで、第２電極１２の形状が安定化する。例えば、絶縁部材５０Ｕと第２電極１２との間の距離ｄ１が均一になる。

例えば、第２電極１２の形状が安定化しない場合、第２電極１２と絶縁部材５０Ｕとの間の距離ｄ１が過度に短くなる部分が生じる。この場合、第２電極１２が絶縁部材５０Ｕと接触する現象が生じ易い。例えば、第２電極１２が絶縁部材５０Ｕと離れ難くなる現象が生じ易い。所望の検出動作が困難になる場合がある。安定した特性が得にくい。

実施形態においては、第１厚さｔ１は、第２厚さｔ２よりも薄い。例えば、絶縁部材５０Ｕの表面が平坦化される。第２電極１２の形状が安定化し、例えば、絶縁部材５０Ｕと第２電極１２との間の距離ｄ１が均一になる。これにより、第２電極１２が絶縁部材５０Ｕと接触する、または、離れ難くなる現象が抑制できる。所望の検出動作が得られる。実施形態によれば、安定した特性を有するＭＥＭＳ素子を提供できる。

この例では、第２電極１２は、第１部分１２ａ及び第２部分１２ｂを含む。第１部分１２ａは、膜部６５に固定される。第２部分１２ｂは、膜部６５から離れる。第２部分１２ｂは、例えば、第１部分１２ａと連続する。例えば、第１方向（Ｚ軸方向）における第２部分１２ｂと膜部６５との間に、第２間隙６２ｇが設けられる。第２部分１２ｂは、必要に応じて設けられる。第２部分１２ｂは、省略されても良い。

例えば、このような第２部分１２ｂを設け、第２間隙６２ｇを設けることで、例えば、膜部６５の変位に対する容量の変化が大きくできる。これにより、高い感度で外力を検出できる。一方、第２電極１２の面積が広いことで、第１電極１１と第２電極１２との間の静電容量が大ききなり、高い感度が得やすくなる。第２間隙６２ｇを設けることで、大きな静電容量が得られる。第２間隙６２ｇを設けることで、例えば、膜部６５が変形し易くなる。

第２間隙６２ｇを設けた場合、第２電極１２が特に変形し易くなる。このため、第１厚さｔ１を第２厚さｔ２よりも薄くすることによる第２電極１２の形状の安定化の効果が、特に高くなる。第２間隙６２ｇを設けつつ、第１厚さｔ１を第２厚さｔ２よりも薄くすることで、高い検出がより安定して可能になる。

第１方向（Ｚ軸方向）に沿う第１電極１１の厚さを第３厚さｔ３とする。例えば、第３厚さｔ３と第１厚さｔ１との和は、第２厚さｔ２と実質的に同じである。例えば、第３厚さｔ３と第１厚さｔ１との和は、第２厚さｔ２の０．８倍以上１．２倍以下である。これにより、絶縁部材５０Ｕの表面において、高い平坦性が得られる。例えば、第２厚さｔ２は、第１方向に沿う第１電極１１の第３厚さｔ３よりも厚い。

図１（ｂ）に示すように、例えば、第１絶縁領域５１は、第１絶縁膜５０ａ及び第２絶縁膜５０ｂを含む。第１絶縁膜５０ａは、第１電極１１と第２絶縁膜５０ｂとの間にある。例えば、第２絶縁領域５２は、第３絶縁膜５０ｃ、第４絶縁膜５０ｄ及び第５絶縁膜５０ｅを含む。第３絶縁膜５０ｃは、基体６０ｓと第４絶縁膜５０ｄとの間にある。第５絶縁膜５０ｅは、第３絶縁膜５０ｃと第４絶縁膜５０ｄとの間にある。例えば、第４絶縁膜５０ｄは、第２絶縁膜５０ｂと連続する。

例えば、絶縁部材５０Ｕは、第３絶縁領域５３をさらに含む。第３絶縁領域５３から第１電極１１への方向は、第２方向に沿う。第２方向は、第１方向と交差する。第２方向は、例えば、Ｘ軸方向である。第３絶縁領域５３は、例えば、第１電極１１の側面１１ｓに対向する。

第１電極１１は、基体６０ｓの第１面６０ａと、第１絶縁領域５１と、の間に設けられている。第１電極１１の側面１１ｓは、第１面６０ａと交差する。側面１１ｓと第１面６０ａとの間の角度は、６０度以上９０度未満である。このような側面１１ｓに第３絶縁領域５３が設けられる。

例えば、基体６０ｓの第１面６０ａに第１電極１１が形成される。基体６０ｓの第２面６０ｂ、第１電極１１の上面１１ａ、及び、第１電極１１の側面１１ｓに、絶縁膜が形成される。この絶縁膜は、例えば、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）などの方法により形成される。第２面６０ｂに形成された絶縁膜が、第３絶縁膜５０ｃとなる。第１電極１１の上面１１ａに形成された絶縁膜が、第１絶縁膜５０ａとなる。第１電極１１の側面１１ｓに形成された絶縁膜が第３絶縁領域５３となる。第３絶縁膜５０ｃから第３絶縁領域５３の一部への方向は、第２方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿う。

例えば、第３絶縁領域５３は、第１絶縁膜５０ａと連続的である。第１絶縁膜５０ａと第３絶縁領域５３とは、シームレスである。一方、絶縁部材５０Ｕは、第３絶縁領域５３と第３絶縁膜５０ｃとの間の境界５５を含む。第３絶縁膜５０ｃは、第３絶縁領域５３と不連続である。境界５５は、例えば、第２面６０ｂに形成された絶縁膜と、第１電極１１の側面１１ｓに形成された絶縁膜と、が衝突することで形成される。

第３絶縁膜５０ｃと第３絶縁領域５３との間に境界５５があることで、例えば、絶縁膜の応力が緩和される。例えば、過度な応力により、第１電極１１または絶縁部材５０Ｕが変形する場合がある。境界５５により応力が緩和され、変形が抑制される。良好な検出特性が維持し易い。

第３絶縁領域５３の材料は、例えば、第１絶縁膜５０ａ及び第３絶縁膜５０ｃの材料と実質的に同じである。第１絶縁膜５０ａ及び第３絶縁膜５０ｃの材料は、第５絶縁膜５０ｅの材料とは異なる。第２絶縁膜５０ｂの材料は、第４絶縁膜５０ｄの材料と実質的に同じである。第２絶縁膜５０ｂ及び第４絶縁膜５０ｄの材料は、第５絶縁膜５０ｅの材料とは異なる。第２絶縁膜５０ｂ及び第４絶縁膜５０ｄのエッチングレートは、犠牲層のエッチングレートとは異なる。第２絶縁膜５０ｂ及び第４絶縁膜５０ｄは、例えば、ＳｉＯ_ｘ、Ｓｉ及びＳｉＮよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。例えば、第２絶縁膜５０ｂ及び第４絶縁膜５０ｄの材料は、第５絶縁膜５０ｅの材料と異なっても良い。例えば、第１絶縁膜５０ａ、第３絶縁膜５０ｃ及び第３絶縁領域５３は、シリコン及び窒素を含む。例えば、第５絶縁膜５０ｅは、シリコン及び酸素を含む。第２絶縁膜５０ｂ及び第４絶縁膜５０ｄは、例えば、化合物及びシリコンよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。化合物は、窒素及び酸素の少なくともいずれかと、シリコンと、を含む。第２絶縁膜５０ｂ及び第４絶縁膜５０ｄは、シリコン及び酸素を含んでも良い。

この例では、第２電極１２の一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１電極１１と重ならない。第２電極１２の端部１２ｅは、第１電極１１の端部１１ｅに比べて外側にある。第２電極１２の端部１２ｅは、第１電極１１と、第１方向において、重ならない。第２電極１２は、第１電極１１の端部１１ｅと第１方向において重なる。このような場合、第２電極１２の端部１２ｅは、第１電極１１の端部１１ｅに起因する段差の影響を受け易い。

以下、参考例について説明する。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、参考例のＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。
図３（ａ）に示すＭＥＭＳ素子１１９ａにおいては、第２絶縁領域５２は、第３絶縁膜５０ｃ及び第４絶縁膜５０ｄを含むが、第５絶縁膜５０ｅが設けられていない。図３（ｂ）に示すＭＥＭＳ素子１１９ｂにおいては、第５絶縁膜５０ｅ、第２絶縁膜５０ｂ及び第４絶縁膜５０ｄが設けられていない。ＭＥＭＳ素子１１９ａ及びＭＥＭＳ素子１１９ｂにおいては、第２厚さｔ２は、第１厚さｔ１と同じである。絶縁部材５０Ｕは、第１電極１１に起因する段差を有する。段差の影響により、第２電極１２の平坦性が悪化する。例えば、第２電極１２の端部１２ｅが、絶縁部材５０Ｕに近づく。例えば、第２電極１２が絶縁部材５０Ｕと接触する現象が生じ易い。これらの参考例においては、例えば、第２電極１２が絶縁部材５０Ｕと離れ難くなる現象が生じ易い。

以下、ＭＥＭＳ素子１１０の製造方法の例について説明する。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
図４（ａ）に示すように、基体６０ｓの第１面６０ａの上に第１電極１１が設けられる。基体６０ｓの第２面６０ｂの上、第１電極１１の上面の上、及び、第１電極１１の側面１１ｓの上に、絶縁膜を形成する。これにより、第３絶縁膜５０ｃ、第１絶縁膜５０ａ及び第３絶縁領域５３が形成される。この後、第５絶縁膜５０ｅとなる絶縁膜を形成し、ＣＭＰなどの手法により平坦化する。第１絶縁膜５０ａは、例えば、平坦化処理の際のストッパ膜として機能する。平坦化により、第５絶縁膜５０ｅが得られる。第５絶縁膜５０ｅ及び第１絶縁膜５０ａの上に、絶縁膜を形成することで、第４絶縁膜５０ｄ及び第２絶縁膜５０ｂが得られる。

第４絶縁膜５０ｄ及び第２絶縁膜５０ｂの上に、犠牲層７１を形成する。犠牲層７１の上に所定の形状を有する第２電極１２を形成する。さらに、膜部６５（図１（ａ）参照）を形成する。

この後、図４（ｂ）に示すように、犠牲層７１を除去する。犠牲層７１がＳｉＯ_２である場合、ＨＦを含むエッチャントなどを用いたエッチングにより、犠牲層７１が除去できる。このような方法によりＭＥＭＳ素子１１０が得られる。

実施形態においては、絶縁部材５０Ｕの上面が平坦なので、犠牲層７１の上面も平坦である。このため、第２電極１２も平坦である。

以下、参考例として、ＭＥＭＳ素子１１９ｂの製造方法の例について説明する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、参考例のＭＥＭＳ素子の製造方法を例示する模式的断面図である。
図５（ａ）に示すように、ＭＥＭＳ素子１１９ｂの場合は、絶縁部材５０Ｕとして、第１絶縁膜５０ａ、第３絶縁膜５０ｃ、及び、第３絶縁領域５３が設けられる。絶縁部材５０Ｕは、第１電極１１の形状を反映した段差を有する。このような絶縁部材５０Ｕの上に、犠牲層７１が形成される。犠牲層７１も段差を有する。第２電極１２は、犠牲層７１の段差を反映した形状を有する。第２電極１２の平坦性は低い。

図５（ｂ）に示すように、犠牲層７１を除去する。第２電極１２の端部１２ｅにおいて、絶縁部材５０Ｕと第２電極１２との間の距離が局所的に短くなる。第２電極１２が絶縁部材５０Ｕと接触する現象が生じ易い。第２電極１２が絶縁部材５０Ｕと離れ難くなる現象が生じ易い。

さらに、犠牲層７１を除去する工程において、第３絶縁領域５３と第３絶縁膜５０ｃとの間の境界５５が拡大し、間隙５５ｇが生じやすい。境界５５または間隙５５ｇからエッチャントが侵入し、基体６０ｓの一部が除去される場合もある。基体６０ｓの空洞６０ｈが生じる場合もある。

これに対して、ＭＥＭＳ素子１１０においては、図４（ｂ）に示すように、犠牲層７１の除去において、境界５５は、第５絶縁膜５０ｅ、第４絶縁膜５０ｄ及び第２絶縁膜５０ｂに覆われ、保護される。このため、ＭＥＭＳ素子１１０にいては、境界５５または間隙５５ｇからエッチャントが侵入することが抑制できる。所望のＭＥＭＳ素子を高い生産性で製造できる。

実施形態に係るＭＥＭＳ素子１１０において、例えば、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う第１絶縁膜５０ａの厚さｔ５０ａ（図１（ｂ）参照）は、第１方向に沿う第１電極１１の第３厚さｔ３よりも薄くても良い。例えば、第１絶縁膜５０ａの厚さｔ５０ａは、第３厚さｔ３の３／４以下でも良い。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。
図６（ａ）に示すＭＥＭＳ素子１１１においては、第２電極１２の端部１２ｅの位置は、第１電極１１の端部１１ｅの位置と実質的に一致している。図６（ｂ）に示すＭＥＭＳ素子１１２においては、第２電極１２の端部１２ｅは、第１電極１１の端部１１ｅと比べて内側にある。このように、第１電極１１の一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において、第２電極１２と重ならなくても良い。ＭＥＭＳ素子１１１及び１１２において、上記以外の構成は、例えば、ＭＥＭＳ素子１１０の構成と同様である。

図７は、第１実施形態に係るＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。
図７に示すＭＥＭＳ素子１１３においては、第１絶縁膜５０ａの第１方向（Ｚ軸方向）に沿う厚さｔ５０ａは、第３絶縁膜５０ｃの第１方向に沿う厚さｔ５０ｃよりも薄い。例えば、第５絶縁膜５０ｅの形成の後の平坦化において、第１絶縁膜５０ａの一部が除去されても良い。ＭＥＭＳ素子１１３において、上記以外の構成は、例えば、ＭＥＭＳ素子１１０の構成と同様である。

ＭＥＭＳ素子１１１～１１３においても、第１厚さｔ１は、第２厚さｔ２よりも薄い。例えば、第２電極１２において、高い平坦性が得られる。例えば、第２電極１２が絶縁部材５０Ｕと接触する、または、離れ難くなる現象が抑制できる。ＭＥＭＳ素子１１１～１１３においても、絶縁部材５０Ｕは、境界５５を有する。例えば、応力が緩和される。境界５５は、第５絶縁膜５０ｅ、第４絶縁膜５０ｄ及び第２絶縁膜５０ｂに保護されるため、エッチャントの侵入を抑制できる。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係るＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。
図８に示すように、実施形態に係るＭＥＭＳ素子１１４も、基体６０ｓ、支持体６１、膜部６５、第１電極１１、第２電極１２及び絶縁部材５０Ｕを含む。この例では、絶縁部材５０Ｕは、連続した１つの膜である。ＭＥＭＳ素子１１４におけるこれ以外の構成には、ＭＥＭＳ素子１１０に関して説明した構成が適用できる。ＭＥＭＳ素子１１４においても、第１絶縁領域５１の第１方向（Ｚ軸方向）に沿う第１厚さｔ１は、第２絶縁領域５２の第１方向に沿う第２厚さｔ２よりも薄い。ＭＥＭＳ素子１１４においても、例えば、第２電極１２の変形が抑制できる。第２実施形態においても、安定した特性を有するＭＥＭＳ素子が提供できる。

（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係るＭＥＭＳ素子を例示する模式的断面図である。
図９に示すように、実施形態に係るＭＥＭＳ素子１１５も、基体６０ｓ、支持体６１、膜部６５、第１電極１１、第２電極１２及び絶縁部材５０Ｕを含む。ＭＥＭＳ素子１１５においては、例えば、膜部６５は導電性である。膜部６５は、導電性のシリコンなどを含む。この例では、支持体６１に接続部６６が設けられる。接続部６６は、膜部６５と、基体６０ｓに設けられた導電部６７と、を互いに電気的に接続する。例えば、第２電極１２は、膜部６５及び接続部６６を介して、導電部６７と電気的に接続される。ＭＥＭＳ素子１１５におけるこれ以外の構成は、ＭＥＭＳ素子１１０～１１４のいずれかの構成と同様で良い。

ＭＥＭＳ素子１１５において、例えば、第１電極１１と導電部６７との間の電気的特性が検出可能である。これにより、第１電極１１と第２電極１２との間の電気的特性（例えば静電容量）が検出可能である。第３実施形態においても、安定した特性を有するＭＥＭＳ素子が提供できる。

上記の実施形態において、ＭＥＭＳ素子は、例えば、センサを含む。ＭＥＭＳ素子は、例えば、アクチュエータなどを含んでも良い。

実施形態は、以下の構成（例えば、技術案）を含んでも良い。
（構成１）
基体と、
基体に固定された支持体と、
前記支持体に支持され第１方向において前記基体から離れた膜部と、
前記基体と前記膜部との間に設けられ、前記基体に固定された第１電極と、
前記第１電極と前記膜部との間に設けられ、前記膜部に固定された第２電極と、
絶縁部材であって、前記絶縁部材は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第１絶縁領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域と前記第２電極との間に第１間隙が設けられ、前記第２絶縁領域は、前記第１方向において第１電極と重ならない、前記絶縁部材と、
を備え、
前記第１絶縁領域の前記第１方向に沿う第１厚さは、前記第２絶縁領域の前記第１方向に沿う第２厚さよりも薄い、ＭＥＭＳ素子。

（構成２）
前記第１方向に沿う前記第１電極の第３厚さと、前記第１厚さと、の和は、前記第２厚さの０．８倍以上１．２倍以下である、構成１記載のＭＥＭＳ素子。

（構成３）
前記第２厚さは、前記第１方向に沿う前記第１電極の第３厚さよりも厚い、構成１記載のＭＥＭＳ素子。

（構成４）
前記第１絶縁領域は、第１絶縁膜及び第２絶縁膜を含み、
前記第１絶縁膜は、前記第１電極と前記第２絶縁膜との間にあり、
前記第２絶縁領域は、第３絶縁膜、第４絶縁膜及び第５絶縁膜を含み、
前記第３絶縁膜は、前記基体と前記第４絶縁膜との間にあり、
前記第５絶縁膜は、前記第３絶縁膜と前記第４絶縁膜との間にある、構成１または２に記載のＭＥＭＳ素子。

（構成５）
前記絶縁部材は、第３絶縁領域をさらに含み、
前記第３絶縁領域から前記第１電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿う、構成４記載のＭＥＭＳ素子。

（構成６）
前記第３絶縁領域は、前記第１絶縁膜と連続し、
前記絶縁部材は、前記第３絶縁領域と前記第３絶縁膜との間の境界を含む、構成５記載のＭＥＭＳ素子。

（構成７）
前記第３絶縁膜から前記第３絶縁領域の一部への方向は、前記第２方向に沿う、構成５または６に記載のＭＥＭＳ素子。

（構成８）
前記第１絶縁膜及び前記第３絶縁膜の材料は、前記第５絶縁膜の材料とは異なる、構成４～７のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。

（構成９）
前記第２絶縁膜及び前記第４絶縁膜の材料は、前記第５絶縁膜の前記材料とは異なる、構成８記載のＭＥＭＳ素子。

（構成１０）
前記第１絶縁膜及び前記第３絶縁膜は、シリコン及び窒素を含み、
前記第５絶縁膜は、シリコン及び酸素を含む、構成４～７のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。

（構成１１）
前記第２絶縁膜及び前記第４絶縁膜は、化合物及びシリコンよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記化合物は、窒素及び酸素の少なくともいずれかと、シリコンと、を含む、構成１０記載のＭＥＭＳ素子。

（構成１２）
前記第１方向に沿う前記第１絶縁膜の厚さは、前記第１方向に沿う前記第１電極の第３厚さよりも薄い、構成４～１１のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。

（構成１３）
前記第１方向に沿う前記第１絶縁膜の厚さは、前記第１方向に沿う前記第１電極の第３厚さの３／４以下である、構成４～１１のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。

（構成１４）
前記第１絶縁膜の前記第１方向に沿う厚さは、前記第３絶縁膜の前記第１方向に沿う厚さよりも薄い、構成４～１３のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。

（構成１５）
前記第２電極の一部は、前記第１方向において前記第１電極と重ならない、構成１～１４のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。

（構成１６）
前記第１電極の一部は、前記第１方向において前記第２電極と重ならない、構成１～１４のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。

（構成１７）
前記第１電極は、前記基体の第１面と、前記第１絶縁領域と、の間に設けられ、
前記第１電極は、前記第１面と交差する側面を含み、
前記側面と前記第１面との間の角度は、６０度以上９０度未満である、構成１～１４のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。

（構成１８）
前記第２電極は、第１部分及び第２部分を含み、
前記第１部分は、前記膜部に固定され、
前記第１方向における前記第２部分と前記膜部との間に第２間隙が設けられた、構成１～１７のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。

（構成１９）
前記第１電極と前記第２電極との間の距離は、前記膜部の変形に応じて変化する、構成１～１８のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。

（構成２０）
前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量は、前記膜部の変形に応じて変化する、構成１～１８のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。

実施形態によれば、安定した特性を有するＭＥＭＳ素子が提供できる。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、ＭＥＭＳ素子に含まれる基体、支持体、膜部、電極及び絶縁部材などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述したＭＥＭＳ素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのＭＥＭＳ素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

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。

１１、１２…第１、第２電極、１１ａ…上面、１１ｅ、１２ｅ…端部、１２ａ、１２ｂ…第１、第２部分、１３…接続部、１４…第２電極用導電部、５０Ｕ…絶縁部材、５０ａ～５０ｅ…第１～第５絶縁膜、５１～５３…第１～第３絶縁領域、５５…境界、５５ｇ…間隙、６０ａ、６０ｂ…第１、第２面、６０ｈ…空洞、６０ｓ…基体、６１…支持体、６１ｇ、６２ｇ…第１、第２間隙、６５…膜部、６５ｇ…間隙、６６…接続部、６７…導電部、７１…犠牲層、１１０～１１５、１１９ａ、１１９ｂ…ＭＥＭＳ素子、ＰＡ…一部、ｄ１、ｄ２…距離、ｔ１～ｔ３…第１～第３厚さ、ｔ５０ａ、ｔ５０ｃ…厚さ

Claims

基体と、
前記基体に固定された支持体と、
前記支持体に支持され第１方向において前記基体から離れた膜部と、
前記基体と前記膜部との間に設けられ、前記基体に固定された第１電極と、
前記第１電極と前記膜部との間に設けられ、前記膜部に固定された第２電極と、
絶縁部材であって、前記絶縁部材は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第１絶縁領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域と前記第２電極との間に第１間隙が設けられ、前記第２絶縁領域は、前記第１方向において前記第１電極と重ならない、前記絶縁部材と、
を備え、
前記第１絶縁領域の前記第１方向に沿う第１厚さは、前記第２絶縁領域の前記第１方向に沿う第２厚さよりも薄く、
前記第１絶縁領域は、第１絶縁膜及び第２絶縁膜を含み、
前記第１絶縁膜は、前記第１電極と前記第２絶縁膜との間にあり、
前記第２絶縁領域は、第３絶縁膜、第４絶縁膜及び第５絶縁膜を含み、
前記第３絶縁膜は、前記基体と前記第４絶縁膜との間にあり、
前記第５絶縁膜は、前記第３絶縁膜と前記第４絶縁膜との間にある、ＭＥＭＳ素子。
前記絶縁部材は、第３絶縁領域をさらに含み、
前記第３絶縁領域から前記第１電極への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿う、請求項１記載のＭＥＭＳ素子。
前記第３絶縁領域は、前記第１絶縁膜と連続し、
前記絶縁部材は、前記第３絶縁領域と前記第３絶縁膜との間の境界を含む、請求項２記載のＭＥＭＳ素子。
前記第１絶縁膜及び前記第３絶縁膜は、シリコン及び窒素を含み、
前記第５絶縁膜は、シリコン及び酸素を含む、請求項１～３のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。
前記第２絶縁膜及び前記第４絶縁膜は、化合物及びシリコンよりなる群から選択された少なくとも１つを含み、前記化合物は、窒素及び酸素の少なくともいずれかと、シリコンと、を含む、請求項４記載のＭＥＭＳ素子。
前記第２電極は、第１部分及び第２部分を含み、
前記第１部分は、前記膜部に固定され、
前記第１方向における前記第２部分と前記膜部との間に第２間隙が設けられた、請求項１～５のいずれか１つに記載のＭＥＭＳ素子。
基体と、
前記基体に固定された支持体と、
前記支持体に支持され第１方向において前記基体から離れた膜部と、
前記基体と前記膜部との間に設けられ、前記基体に固定された第１電極と、
前記第１電極と前記膜部との間に設けられ、前記膜部に固定された第２電極と、
絶縁部材であって、前記絶縁部材は、第１絶縁領域及び第２絶縁領域を含み、前記第１絶縁領域は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１絶縁領域と前記第２電極との間に第１間隙が設けられ、前記第２絶縁領域は、前記第１方向において前記第１電極と重ならない、前記絶縁部材と、
を備え、
前記第１絶縁領域の前記第１方向に沿う第１厚さは、前記第２絶縁領域の前記第１方向に沿う第２厚さよりも薄く、
前記第２電極は、第１部分及び第２部分を含み、
前記第１部分は、前記膜部に固定され、
前記第１方向における前記第２部分と前記膜部との間に第２間隙が設けられた、ＭＥＭＳ素子。