(57)【要約】【課題】付加的な回路を用いずに、絶縁膜の電気抵抗率を調整することでスティクションを防止する。【解決手段】基板上に導電性を有する材料を用いて固定電極を形成する工程と、前記固定電極上に、犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜の上面に、窒素ガスの流量比を全体に対して８０％より高く制御された混合ガスを用い、少なくとも遷移金属元素群のうち１元素と、半導体元素群又は前記遷移金属元素群を除く金属元素群のうち１元素とを原料として絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に、導電性を有する材料を用いて可動電極を形成する工程と、前記犠牲膜を除去する工程と、を有する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた固定電極と、
前記固定電極に対して垂直方向に対向して配置され、前記固定電極との間に働く静電引力により駆動して、前記固定電極に向かって駆動する可動電極と、
前記固定電極の上面又は前記可動電極の下面の少なくとも一方に形成され、絶縁体中に導体の微粒子を含有した絶縁膜と、
を有する静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
【請求項２】
前記絶縁体は、半導体元素群又は遷移金属元素群を除く金属元素群のうち少なくとも１元素を含有する窒化物であり、前記導体の微粒子は、前記遷移金属元素群のうち少なくとも１元素を含有する窒化物である、請求項１に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
【請求項３】
前記絶縁体は、ＳｉＮ又はＡｌＮであり、前記導体の微粒子は、ＷＮ、ＴａＮ、ＭｏＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ又はＨｆＮである、請求項２に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
【請求項４】
前記絶縁体は、非晶質であり、前記導体の微粒子は、非晶質又は微結晶である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
【請求項５】
前記絶縁膜は、少なくとも可動電極側の表面が凹凸構造を有する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
【請求項６】
前記絶縁膜は、前記固定電極の上面に形成されている、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
【請求項７】
基板上に導電性を有する材料を用いて固定電極を形成する工程と、
前記固定電極の上面に、窒素ガスの流量比を全体に対して８０％より高く制御された混合ガスを用い、少なくとも遷移金属元素群のうち１元素と、半導体元素群又は前記遷移金属元素群を除く金属元素群のうち１元素とを原料として絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に、導電性を有する材料を用いて可動電極を形成する工程と、
前記犠牲膜を除去する工程と、
を有する、静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項８】
基板上に導電性を有する材料を用いて固定電極を形成する工程と、
前記固定電極上に、犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜の上面に、窒素ガスの流量比を全体に対して８０％より高く制御された混合ガスを用い、少なくとも遷移金属元素群のうち１元素と、半導体元素群又は前記遷移金属元素群を除く金属元素群のうち１元素とを原料として絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、導電性を有する材料を用いて可動電極を形成する工程と、
前記犠牲膜を除去する工程と、
を有する、静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁膜の原料として、前記遷移金属元素群の元素に対する前記半導体元素群又は前記金属元素群の元素の組成比を２より大きくした、請求項７又は８に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記遷移金属元素群の１元素は、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ又はＨｆであって、前記半導体元素群の１元素はＳｉであり、前記金属元素群の１元素はＡｌである、請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁膜はスパッタリング法で成膜する、請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記絶縁膜をパターニングすることにより、前記絶縁膜において少なくとも可動電極側の表面を凹凸構造とする、請求項７〜請求項１１のいずれか１項に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電駆動型ＭＥＭＳ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デバイスの微小化技術の進展に伴い、例えば、光学素子の一種ＤＭＤ(Digital Micromirror Device)、インクジェットプリンタのヘッド、圧力センサー、ジャイロスコープ、加速度センサー、流量センサー等、様々な製品にＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）素子が用いられている。
【０００３】
このＭＥＭＳ素子の駆動原理は様々存在するが、静電引力で駆動する静電駆動型ＭＥＭＳ素子の構造として、例えば、基板上に設けられた固定電極の上面、又は該固定電極に対向配置される可動電極の下面（以下、駆動電極間と略す）に、絶縁膜が設けられたものがある。
【０００４】
この構造では、絶縁膜に電荷が溜まる場合があり、その電荷で可動電電極が固定電極側に張り付いて静電駆動型ＭＥＭＳ素子が動作しないといった、所謂スティクション現象が問題となっている。
【０００５】
そこで、非特許文献１では、静電駆動型ＭＥＭＳ素子の問題点として、スティクションを挙げてその対策について説明している。この説明中には、駆動電極間の絶縁膜に溜まる電荷量をモニターし、ある一定量が溜まった際には駆動電極の極性を逆にすることで電荷を逃がしてスティクションを防止する方法（インテリジェント  バイポーラ  アクチュエーション，ＩＢＡ）が提案されている。
【０００６】
非特許文献２では、アトミックレイヤーデポジション（ＡＬＤ）によりＡｌ２Ｏ３とＺｎＯのモノレイヤーを数十層重ねて電気抵抗率を調整し、電荷が溜まらない絶縁膜を得ることにより、スティクションを防止する方法が提案されている。
【０００７】
特許文献１では、配線層同士の間又は絶縁体と電極との間に、これらのコンタクト性を高めるために、ＴＳｉＮ膜、ＷＳｉＮ膜等の金属窒化膜からなるバリアメタル層を設ける方法が提案されている。
【０００８】
特許文献２では、駆動電極間に半導体層を設け、この半導体層のショットキー障壁を利用して半導体層中の電荷の蓄積を減少させ、スティクションを防止する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】東芝レビュー，「ＲＦ  ＭＥＭＳ可変容量素子］，Ｖｏｌ．６３Ｎｏ．２（２００８），頁３２−３６
【非特許文献２】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｄｉｇｅｓｔ，「Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｓｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｌ２０３／ＺｎＯ  Ｎａｎｏ−ｓｃａｌｅ  Ｆｉｌｍｓ  ｆｏｒ  Ｇｏｌｄ  ＲＦ  ＭＥＭＳ」，２００４，頁１９２３−１９２６
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−１３９０９２号公報
【特許文献２】特開２００６−３２３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、非特許文献１では、スティクションを防止するためにＩＢＡという制御回路を採用している。従って、制御のための容量比較を行うタイミングが入るため、動作時間が長くなるという問題点がある。また、ＩＢＡにより回路全体の消費電力が増加するといった問題点もある。
【００１２】
また、非特許文献２では、Ａｌ２Ｏ３／ＺｎＯを５０層／５０層に積層するため、ＡＬＤは処理時間が長くなり、また装置が高価であるといった問題点がある。
【００１３】
さらに、特許文献１では、バリアメタル層の成膜の際に用いる窒素ガスの流量比を制御して電気抵抗率を調整しているものの、その電気抵抗率は１×１０−３Ωｃｍ未満であり、バリアメタル層は導体として用いられている。また、窒素ガスの流量比の制御で、バリアメタル層の電気抵抗率を、絶縁体とされる１×１０５Ωｃｍ、特に１×１０8Ωｃｍ以上まで調整できることは見出されていない。従って、特許文献１のバリアメタル層ではスティクションを防止することができないという問題点がある。
【００１４】
さらにまた、特許文献２では、ショットキー障壁は、技術的に均一な特性のものを生産するのが難しく、また、その特性制御がさらに難しいので、例えば可動電極が半導体層に接触する界面に均一なショットキー障壁を形成することは困難であり、スティクションを完全には防止できないという問題点がある。
【００１５】
本発明は、上記事実を考慮して、付加的な回路を用いずに、絶縁膜の電気抵抗率を調整することでスティクションを防止することができる静電駆動型ＭＥＭＳ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の上記課題は下記の手段によって解決された。
＜１＞基板上に設けられた固定電極と、
前記固定電極に対して垂直方向に対向して配置され、前記固定電極との間に働く静電引力により駆動して、前記固定電極に向かって駆動する可動電極と、
前記固定電極の上面又は前記可動電極の下面の少なくとも一方に形成され、絶縁体中に導体の微粒子を含有した絶縁膜と、
を有する静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
＜２＞前記絶縁体は、半導体元素群又は遷移金属元素群を除く金属元素群のうち少なくとも１元素を含有する窒化物であり、前記導体の微粒子は、前記遷移金属元素群のうち少なくとも１元素を含有する窒化物である、＜１＞に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
＜３＞前記絶縁体は、ＳｉＮ又はＡｌＮであり、前記導体の微粒子は、ＷＮ、ＴａＮ、ＭｏＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ又はＨｆＮである、＜２＞に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
＜４＞前記絶縁体は、非晶質であり、前記導体の微粒子は、非晶質又は微結晶である、＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
＜５＞前記絶縁膜は、少なくとも可動電極側の表面に凹凸構造を有する、＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
＜６＞前記絶縁膜は、前記固定電極の上面に形成されている、＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子。
＜７＞基板上に導電性を有する材料を用いて固定電極を形成する工程と、
前記固定電極の上面に、窒素ガスの流量比を全体に対して８０％より高く制御された混合ガスを用い、少なくとも遷移金属元素群のうち１元素と、半導体元素群又は前記遷移金属元素群を除く金属元素群のうち１元素とを原料として絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に、導電性を有する材料を用いて可動電極を形成する工程と、
前記犠牲膜を除去する工程と、
を有する、静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
＜８＞基板上に導電性を有する材料を用いて固定電極を形成する工程と、
前記固定電極上に、犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜の上面に、窒素ガスの流量比を全体に対して８０％より高く制御された混合ガスを用い、少なくとも遷移金属元素群のうち１元素と、半導体元素群又は前記遷移金属元素群を除く金属元素群のうち１元素とを原料として絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、導電性を有する材料を用いて可動電極を形成する工程と、
前記犠牲膜を除去する工程と、
を有する、静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
＜９＞前記絶縁膜の原料として、前記遷移金属元素群の元素に対する前記半導体元素群又は前記金属元素群の元素の組成比を２より大きくした、＜７＞又は＜８＞に記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
＜１０＞前記遷移金属元素群の１元素は、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ又はＨｆであって、前記半導体元素群の１元素はＳｉであり、前記金属元素群の１元素はＡｌである、＜７＞〜＜９＞のいずれか１つに記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
＜１１＞前記絶縁膜はスパッタリング法で成膜する、＜７＞〜＜１０＞のいずれか１つに記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
＜１２＞前記絶縁膜をパターニングすることにより、前記絶縁膜において少なくとも可動電極側の表面を凹凸構造とする、＜７＞〜＜１１＞のいずれか１つに記載の静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、付加的な回路を用いずに安価にスティクションを防止することができる静電駆動型ＭＥＭＳ素子及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略構成図である。（Ａ）は、静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略部分平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ’断線に沿う概略部分断面図である。
【図２】図１に示す静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法の主要部分工程図である。
【図３】第２実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略構成図である。（Ａ）は、静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略部分平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ’断線に沿う概略部分断面図である。
【図４】図３に示す静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法の主要部分工程図である。（Ａ）は、絶縁膜の成膜工程を示す図であって、（Ｂ）は、絶縁膜のパターニング工程を示す図であり、（Ｃ）は、犠牲膜の成膜及びパターニング工程を示す図であり、（Ｄ）は、可動電極の成膜工程を示す図であり、（Ｅ）は、可動電極のパターニング工程を示す図であり、（Ｆ）は、犠牲膜の除去工程を示す図である。
【図５】第３実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略構成図である。（Ａ）は、静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略部分平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ’断線に沿う概略部分断面図である。
【図６】図５に示す静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法の主要部分工程図である。（Ａ）は、絶縁膜の成膜工程を示す図であって、（Ｂ）は、絶縁膜のパターニング工程を示す図であり、（Ｃ）は、犠牲膜の成膜及びパターニング工程を示す図であり、（Ｄ）は、可動電極の成膜工程を示す図であり、（Ｅ）は、可動電極のパターニング工程を示す図であり、（Ｆ）は、犠牲膜の除去工程を示す図である。
【図７】本実施例に係る膜試料１〜３及び６の組成分析の結果を示す図である。
【図８】窒素ガス流量比と電気抵抗率の関係を示す図である。
【図９】窒素ガス流量比が９０％で成膜されたＷＳｉＮ膜からなる膜試料５と、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜との電気抵抗率を比較した図である。
【図１０】膜試料５におけるＣＶ特性の測定結果を示す図である。
【図１１】ＳｉＮ膜におけるＣＶ特性の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。なお、実質的に同様の機能を有するものには、全図面通して同じ符号を付して説明し、場合によってはその説明を省略することがある。
【００２０】
本実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子は、基板上に設けられた固定電極と、前記固定電極に対して垂直方向に対向して配置され、前記固定電極との間に働く静電引力により駆動して、前記固定電極に向かって駆動する可動電極と、前記固定電極の上面又は前記可動電極の下面の少なくとも一方に形成され、絶縁体中に導体の微粒子を含有した絶縁膜と、を有する。ここで、「絶縁膜」は、絶縁体に導体の微粒子を少なくとも含有していれば良く、他の不純物を含有する構成も含むものとする。
【００２１】
本実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子としては、上記絶縁膜を有していれば、片持ち梁構造、両持ち梁構造等いかなる構造であっても良い。
【００２２】
以下、片持ち梁構造について、詳細に説明する。
【００２３】
＜第１実施形態＞
１．構造
本発明に係る第１実施形態では、静電引力で駆動する片持ち梁構造の静電駆動型ＭＥＭＳ素子を例に挙げ、可動電極の下面に絶縁膜を設けた構造について説明する。
【００２４】
図１は、第１実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略構成図である。図１（Ａ）は、静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略部分平面図であり、図１（Ｂ）は、同図（Ａ）のＡ−Ａ’断線に沿う概略部分断面図である。
【００２５】
図１（Ａ）及び（Ｂ）において、静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０は、半導体基板１２上にある第１絶縁膜１４の上面に形成されている。静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０は、駆動電極１６と、固定部１８と、支持部２０と、第２絶縁膜２２と、を備えている。なお、半導体基板１２が絶縁性の基板であれば、第１絶縁膜１４は省略することもできる。
【００２６】
第２絶縁膜２２以外の、半導体基板１２、第１絶縁膜１４、駆動電極１６、固定部１８及び支持部２０は、公知の材料を適宜採用でき、例えば、半導体基板１２はシリコン、第１絶縁膜１４は、ＳｉＮ、駆動電極１６、固定部１８、及び支持部２０は、導電性を有するＴｉＮ、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）等が用いられる。
【００２７】
駆動電極１６は、半導体基板１２側に設けられている固定電極２４と、これに垂直方向に対向して設けられている可動電極２６と、からなる。
【００２８】
固定部１８及び固定電極２４は、例えばＴｉＮからなり、第１絶縁膜１４上に形成されている。固定部１８、支持部２０及び可動電極２６は、共に導電性を有しているため，固定部１８と可動電極２６は、電気的に接続され、固定部１８は図示しない配線によって他の素子等に電気的に接続されている。
【００２９】
可動電極２６は、例えばポリシリコンからなり、長板状に形成されている。この可動電極２６の基部は拡幅され、固定部１８に固定された支持部２０に支持され、可動電極２６と、支持部２０とで片持ち梁構造が構成されている。これにより、固定電極２４と可動電極２６の間に、空間２８が形成されている。
【００３０】
ここで、可動電極２６と固定電極２４の間に電圧が印加されると、静電引力により互いに引き付けあう力を生じて可動電極２６が固定電極２４側に屈曲する。そこで、本第１実施形態では、固定電極２４と可動電極２６との短絡を防ぐため、可動電極２６の下面に第２絶縁膜２２を設けている。この結果、電圧印加により可動電極２６（ＭＥＭＳ梁）は、第２絶縁膜２２と固定電極２４の間の空間２８に向かって動くことができる。
２．第２絶縁膜
【００３１】
以下に、本実施形態に係る第２絶縁膜２２について詳細に説明する。
【００３２】
第２絶縁膜２２は、駆動電極１６間に設けられており、第２絶縁膜２２の上面が可動電極２６の下面と接触した構成である。
【００３３】
本実施形態に係る第２絶縁膜２２は、以下の条件のうち少なくとも（１）及び（２）を満たすものである。
（１）電気抵抗率が高いこと。
（２）絶縁体中に導体の微粒子が均一に分布していること。
（３）非晶質、又は非晶質及び微結晶からなること。
【００３４】
（１）の電気抵抗率については、絶縁体が１×１０５Ωｃｍ以上の高抵抗体を含むものとした場合、１×１０５Ωｃｍ以上であり、好ましくは、１×１０8Ωｃｍ以上である。１×１０8Ωｃｍ以上であれば、一般的に高抵抗の絶縁体と知られているＴＥＯＳ−ＳｉＯ２及びＳｉＮと比べて数桁低抵抗ではあるが充分な絶縁性を有するからである。
【００３５】
（１）の理由は、第２絶縁膜２２の電気抵抗率を高くすることによって電極間を充分に絶縁することができるからである。
【００３６】
（２）の微粒子の分布については、絶縁体中に導体の微粒子が第２絶縁膜２２中で均一に分布していることが好ましい。これは、第２絶縁膜２２の成膜の際に、スパッタリング法等を用いれば、上記分布が均一になると考えられる。
【００３７】
（２）の理由は、膜中に導体の微粒子が分布していれば、この微粒子が電荷のリーク経路となって電荷が溜まらないため、スティクションを防止できるからである。
【００３８】
（３）結晶性については、第２絶縁膜２２全体として非晶質であることが好ましいが、中に微結晶を含有していても良い。
【００３９】
（３）の理由は、多結晶の合金や化合物の場合、結晶粒界に低抵抗層が形成されやすいので、非晶質、又は非晶質及び微結晶とすることにより低抵抗層の形成を防止し、絶縁性を確保できるからである。
【００４０】
これらの条件を満たす材料として具体的には、ＷＳｉＮ、ＴａＳｉＮ、ＭｏＳｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＺｒＡｌＮ、ＨｆＡｌＮ等のうちいずれか１つ、又は２つ以上の材料が挙げられる。この場合、上記絶縁体はＳｉＮ、ＡｌＮの窒化物であり、上記導体の微粒子は、ＷＮ、ＴａＮ、ＭｏＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮの窒化物である。
【００４１】
なお、各窒化物の電気抵抗率に関して例示すると、ＴｉＮの電気抵抗率は、約２１．７×１０−６Ωｃｍであり、ＺｒＮの電気抵抗率は、約１３．６×１０−６Ωｃｍである。（化学便覧改訂５版−基礎編ＩＩ−丸善株式会社出版）。このため、導体が１×１０5Ωｃｍ未満の小抵抗体、絶縁体が１×１０5Ωｃｍ以上の高抵抗体とした場合、ＴｉＮ及びＺｒＮは導体と言える。また、ＳｉＮの電気抵抗率は、約１×１０14Ωｃｍであり（図１０参照）、ＳｉＮは絶縁体と言える。
【００４２】
また、窒化物以外にも、上記条件を満たす材料として、例えばＩｒＳｉＯ、ＡｕＳｉＯ、ＰｔＳｉＯ、ＲｈＳｉＯ等の酸化物も挙げられる。この場合、上記絶縁体は、ＳｉＯ２の酸化物であり、上記導体の微粒子は、ＩｒＯ２の酸化物或いはＰｔ、Ｒｈの単一金属元素である。
【００４３】
３．静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法
以下、図１に示すような、本実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０の製造方法について詳細に説明する。
【００４４】
図２は、図１に示す静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０の製造方法の主要部分工程図である。
【００４５】
図２（Ａ）は、固定部１８と固定電極２４の形成工程を示す図であって、図２（Ｂ）は、犠牲膜３０と第２絶縁膜２２の成膜工程を示す図であり、図２（Ｃ）は、第２絶縁膜２２と犠牲膜３０のパターニング工程を示す図であり、図２（Ｄ）は、可動電極２６の成膜工程を示す図であり、図２（Ｅ）は、可動電極２６のパターニング工程を示す図であり、図２（Ｆ）は、犠牲膜３０の除去工程を示す図である。
【００４６】
なお、以下の説明では、製造途中の、固定電極２４となる膜、可動電極２６となる膜、固定部１８となる膜、支持部２０となる膜、第２絶縁膜２２となる膜を、説明の便宜のため、それぞれ固定電極２４、可動電極２６、固定部１８、支持部２０、第２絶縁膜２２と呼称する。
【００４７】
（固定部と固定電極の形成工程）
まず、固定部１８と固定電極２４の形成工程では、図２（Ａ）に示すように、第１絶縁膜１４を形成した半導体基板１２上に固定部１８及び固定電極２４（となる膜）を、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、ＡＬＤ（原子層蒸着）法等の化学的方式、などの中から使用する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って成膜する。使用する材料は、上述したようにＴｉＮ等の既知の材料である。
【００４８】
固定部１８及び固定電極２４の厚みは、特に限定されないが、例えば１００〜３００ｎｍとする。次に、固定部１８及び固定電極２４のパターニングを、例えば、フォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせて行う。
【００４９】
（犠牲膜と第２絶縁膜の成膜工程）
犠牲膜３０と第２絶縁膜２２の成膜工程では、図２（Ｂ）に示すように、第１絶縁膜１４、固定部１８及び固定電極２４の上に犠牲膜３０を成膜する。この成膜方法は、固定部１８と固定電極２４の形成工程で用いた方法と同様の方法を用いることができ、例えばプラズマＣＶＤを用いる。この膜厚は、特に限定されないが、例えば、４００〜６００ｎｍとする。
【００５０】
次に、犠牲膜３０上に第２絶縁膜２２を成膜する。第２絶縁膜２２は、固定部１８と固定電極２４の形成工程で用いた方法と同様の方法を用いることができる。この膜厚は、特に限定されないが、例えば、５０〜１００ｎｍとする。
【００５１】
第２絶縁膜２２を成膜する原料としては、遷移金属元素群のうち１元素と、半導体元素群又は前記遷移金属元素群を除く金属元素群のうち１元素との組み合わせを用い、例えばＷｘＳｉｙ、ＴａｘＳｉｙ、ＭｏｘＳｉｙ、ＴｉｘＡｌｙ、ＺｒｘＡｌｙ、ＨｆｘＡｌｙ等が挙げられ、この組成比は、y/xが２以上であることが好ましい。これは、後述するＮ２を含んだ混合ガスにより、絶縁体のＳｉＮ、ＡｌＮの量を、導体のＷＮ、ＷＮ、ＴａＮ、ＭｏＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮの量よりも多くし、第２絶縁膜２２全体として絶縁体とするためである。
【００５２】
また、第２絶縁膜２２を成膜する条件として、成膜中に窒素ガスを含んだ混合ガスを導入する。この理由は、本発明者らが、鋭意、開発探索を進めた結果、第２絶縁膜２２の成膜段階で混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比を制御することにより、第２絶縁膜２２の電気抵抗率を調整できることを見出したためである。このガス流量比によって、具体的には、電気抵抗率を、１×１０−４Ωｃｍから１×１０8Ωｃｍ以上まで（例えば、１×１０１２Ωｃｍまで）調整出来る。
【００５３】
この混合ガスには、窒素ガスの他に、アルゴンやヘリウム等の不活性ガスが含まれる。本実施形態では、混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比を８０％より高く制御し、第２絶縁膜２２の電気抵抗率を、絶縁体とされる１×１０５Ωｃｍ以上に調整する。好ましくは、充分に絶縁体として機能する１×１０8Ωｃｍ以上の電気抵抗率に調整するため、窒素ガスの流量比が全体の９０％以上となるように制御する。
【００５４】
混合ガスのガス圧としては、例えば、０．１Ｐａ〜３Ｐａ（０．７５ｍＴｏｒｒ〜２２．５ｍＴｏｒｒ）であって、好ましくは、密度の高い膜を得るという理由から、０．１Ｐａ〜２Ｐａ（０．７５ｍＴｏｒｒ〜１５ｍＴｏｒｒ）である。
【００５５】
（第２絶縁膜と犠牲膜のパターニング工程）
第２絶縁膜２２と犠牲膜３０のパターニング工程では、図２（Ｃ）に示すように、可動電極２６（ＭＥＭＳ梁）の支持部２０を設けるための空間３２を形成するために、第２絶縁膜２２と犠牲膜３０の一部をパターニングにより除去し固定部１８を露出する。このパターニングの方法は、特に限定されないが、例えばフォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせて行う。
【００５６】
（可動電極の成膜工程）
可動電極２６の成膜工程では、図２（Ｄ）に示すように、例えば、ポリシリコン等の導電性を有する材料を用いて第２絶縁膜２２上に可動電極２６（となる膜）を成膜する。この成膜方法は、固定部１８と固定電極２４の形成工程で用いた方法と同様の方法を用いることができ、例えば、熱ＣＶＤを用いて、不純物として１０２０ｃｍ−３程度の濃度のリンを含むポリシリコンにする。この際、空間３２には、支持部２０が形成される。
【００５７】
可動電極２６の厚みは、特に限定されないが、例えば０．５〜１０μｍとする。
【００５８】
（可動電極のパターニング工程）
可動電極２６のパターニング工程では、図２（Ｅ）に示すように、可動電極２６と、第２絶縁膜２２をパターニングし、ＭＥＭＳ梁を形成する。このパターニングの方法は、特に限定されないが、例えばフォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせて行う。
【００５９】
（犠牲膜の除去工程）
犠牲膜３０の除去工程では、図２（Ｆ）に示すように、犠牲膜３０をフッ酸等により全面除去する。犠牲膜３０を除去することで固定電極２４と可動電極２６の間に空間２８が形成され、可動電極２６（ＭＥＭＳ梁）が可動になる。ただし、可動電極２６を可動させた場合に、可動電極２６の下面に第２絶縁膜２２があるため、可動電極２６と固定電極２４は接触しない。
【００６０】
この結果、図１に示すような、第１実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０を得ることができる。
【００６１】
ここで、図１に示す静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０は、駆動電極１６に電圧を印加することで、静電気力で引力を生じ、第２絶縁膜２２が固定電極２４に接触する。この第２絶縁膜２２が、仮に、ＳｉＯ２膜やＳｉＮ膜の場合、接触回数が多くなるほどあるいは接触時間が長くなるほど第２絶縁膜２２中に電荷が溜まり、駆動電極１６間の電圧を切っても第２絶縁膜２２が固定電極２４に接触したままになる（スティクション現象）。
【００６２】
４．第１実施形態による効果 
そこで、第１実施形態の静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０及び静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０の製造方法によれば、第２絶縁膜２２は、少なくとも導体の微粒子を含む絶縁体からなるため、この導体の微粒子がリーク経路となって電荷が溜まらない。これにより、付加的な回路を用いずに、スティクションを防止した静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０及び静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０の製造方法を提供することができる。
【００６３】
また、第２絶縁膜２２の電気抵抗率は、第２絶縁膜２２の成膜中に用いる混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比を８０％より高く制御することにより、絶縁体とされる１×１０５Ωｃｍ以上に調整されている。これにより、付加的な回路を用いずに、第２絶縁膜２２の電気抵抗率を絶縁体とされる値に調整してスティクションを防止した静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０及び静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０の製造方法を提供することができる。なお、窒素ガスの流量比を９０％以上に制御すれば、第２絶縁膜２２の電気抵抗率を充分に絶縁体として機能する１×１０８Ωｃｍ以上に調整することができる。
【００６４】
さらに、第２絶縁膜２２の原料及び組成比の選択と、成膜に用いる窒素ガスの流量比の制御といった簡便な工程で、スティクションを防止した静電駆動型ＭＥＭＳ素子を提供することができる。
【００６５】
さらにまた、第２絶縁膜２２の成膜は、使用するターゲット材料が導体であるため、成膜時にターゲットに電荷がたまり成膜できなくなることがないという理由から、通常のスパッタリング法で可能なので、短時間で形成でき、スパッタ装置も他の工程にも使用できる汎用性を考慮するとＡＬＤ装置（成膜できる膜の種類は限定される）に比べて安価である。
【００６６】
＜第２実施形態＞
５．構造
本発明に係る第２実施形態では、静電引力で駆動する片持ち梁構造のＭＥＭＳ可変容量素子を例に挙げ、固定電極の上面に絶縁膜を設けた構造について説明する。
【００６７】
図３は、第２実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略構成図である。図３（Ａ）は、静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略部分平面図であり、図３（Ｂ）は、同図（Ａ）のＢ−Ｂ’断線に沿う概略部分断面図である。
【００６８】
図３（Ａ）及び（Ｂ）において、静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０は、絶縁基板５２の上面に形成されている。静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０は、駆動電極５４と、固定部５６と、絶縁膜５８と、支持部６０と、を備えている。
【００６９】
駆動電極５４は、絶縁基板５２側に設けられている固定電極６２と、これに垂直方向に対向して梁側に設けられる可動電極６４と、からなる。
【００７０】
可動電極６４は、長板状に形成されており、固定部５６に固定され支持部６０に支持され、片持ち梁構造が構成されている。これにより、固定電極６２と、可動電極６４の間に空間６６が形成されている。
【００７１】
ここで、固定電極６２と可動電極６４の間に電圧が印加されると、静電引力により互いに引き付けあう力を生じて可動電極６４が固定電極６２側に屈曲する。そこで、本第２実施形態では、固定電極６２と可動電極６４との短絡を防ぐため、固定電極６２の上面に絶縁膜５８を設けている。この結果、電圧印加により可動電極６４（ＭＥＭＳ梁）は、絶縁膜５８と固定電極６２の間の空間６６に向かって動くことができる。
【００７２】
なお、各構成の詳細は、第１実施形態と同一なので省略する。
【００７３】
６．静電駆動型ＭＥＭＳ素子の製造方法
以下、図３に示すような、第２実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０の製造方法について詳細に説明する。
【００７４】
図４は、図３に示す静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０の製造方法の主要部分工程図である。
【００７５】
図４（Ａ）は、絶縁膜５８の成膜工程を示す図であって、図４（Ｂ）は、絶縁膜５８のパターニング工程を示す図であり、図４（Ｃ）は、犠牲膜６８の成膜及びパターニング工程を示す図であり、図４（Ｄ）は、可動電極６４の成膜工程を示す図であり、図４（Ｅ）は、可動電極６４のパターニング工程を示す図であり、図４（Ｆ）は、犠牲膜６８の除去工程を示す図である。
【００７６】
なお、以下の説明では、製造途中の、固定電極６２となる膜、可動電極６４となる膜、固定部５６となる膜、支持部６０となる膜、絶縁膜５８となる膜を、説明の便宜のため、それぞれ固定電極６２、可動電極６４、固定部５６、支持部６０、絶縁膜５８と呼称する。
【００７７】
（絶縁膜の成膜工程）
まず、図４（Ａ）に示すように、絶縁膜の成膜工程の前に、図２（Ａ）の工程と同様の方法で、絶縁基板５２上に固定部５６と固定電極６２を形成する。次に、図２（Ｂ）の工程と同様の方法で、固定電極６２上に絶縁膜５８を成膜する。
【００７８】
（絶縁膜のパターニング工程）
絶縁膜５８のパターニング工程では、図４（Ｂ）に示すように、絶縁膜５８の一部を除去して、固定部５６を露出する。このパターニングの方法は、特に限定されないが、例えばフォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせて行う。
【００７９】
（犠牲膜の成膜及びパターニング工程）
犠牲膜６８の成膜及びパターニング工程では、図４（Ｃ）に示すように、まず、犠牲膜６８を図２（Ｂ）の工程と同様の方法で成膜する。次に、可動電極６４（ＭＥＭＳ梁）の支持部６０を設けるための空間７０を形成するために、犠牲膜６８の一部をパターニングにより除去し固定部５６を露出する。このパターニングの方法は、特に限定されないが、例えばフォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせて行う。
【００８０】
（可動電極の成膜工程）
可動電極６４の成膜工程では、図４（Ｄ）に示すように、例えば、ポリシリコン等の導電性を有する材料を用いて犠牲膜６８上に可動電極６４（となる膜）を成膜する。この成膜方法は、図２（Ｄ）の工程で用いた方法と同様である。この際、空間７０には、支持部６０が形成される。
【００８１】
（可動電極のパターニング工程）
可動電極６４のパターニング工程では、図４（Ｅ）に示すように、可動電極６４をパターニングし、ＭＥＭＳ梁を形成する。このパターニングの方法は、特に限定されないが、例えばフォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせて行う。
【００８２】
（犠牲膜の除去工程）
犠牲膜６８の除去工程では、図４（Ｆ）に示すように、犠牲膜６８をフッ酸等により全面除去する。犠牲膜６８を除去することで可動電極６４（ＭＥＭＳ梁）が可動になる。ただし、可動電極６４を可動させた場合に、固定電極６２の上面に絶縁膜５８があるため、可動電極６４と固定電極６２は接触しない。
【００８３】
この結果、図３に示すような、第２実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０を得ることができる。
【００８４】
ここで、図３に示す静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０は、駆動電極５４に電圧を印加することで、静電気力で引力を生じて可動電極６４が絶縁膜５８に接触する。この絶縁膜５８が、仮に、ＳｉＯ２膜やＳｉＮ膜の場合、接触回数が多くなるほどあるいは接触時間が長くなるほど絶縁膜５８中に電荷が溜まり、駆動電極５４間の電圧を切っても可動電極６４が固定電極６２側の絶縁膜５８に接触したままになる（スティクション現象）。
【００８５】
７．第２実施形態による効果 
そこで、第２実施形態の静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０及び静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０の製造方法によれば、絶縁膜５８は、少なくとも導体の微粒子を含む絶縁体からなるため、この導体の微粒子がリーク経路となって電荷が溜まらない。これにより、付加的な回路を用いずに、スティクションを防止した静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０及び静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０の製造方法を提供することができる。
【００８６】
また、絶縁膜５８の電気抵抗率は、絶縁膜５８の成膜中に用いる混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比を８０％より高く制御することにより、絶縁体とされる１×１０５Ωｃｍ以上に調整されている。これにより、付加的な回路を用いずに、絶縁膜５８の電気抵抗率を絶縁体とされる値に調整してスティクションを防止した静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０及び静電駆動型ＭＥＭＳ素子５０の製造方法を提供することができる。なお、窒素ガスの流量比を９０％以上に制御すれば、絶縁膜５８の電気抵抗率を充分に絶縁体として機能する１×１０８Ωｃｍ以上に調整することができる。
【００８７】
さらにまた、絶縁膜５８の成膜は、使用するターゲット材料が導体であるため、成膜時にターゲットに電荷がたまり成膜できなくなることがないという理由から、通常のスパッタリング法で可能なので、短時間で形成でき、スパッタ装置も他の工程にも使用できる汎用性を考慮するとＡＬＤ装置（成膜できる膜の種類は限定される）に比べて安価である。
【００８８】
また、第１実施形態に比べ、絶縁膜５８を固定電極６２側に形成するため、絶縁膜５８の応力をＭＥＭＳ梁となる可動部６４に及ぼすことがない。
【００８９】
＜第３実施形態＞
８．構造及び製造方法
本発明に係る第３実施形態では、静電引力で駆動する片持ち梁構造のＭＥＭＳ可変容量素子を例に挙げ、固定電極の上面に複数の絶縁膜を設けた構造について説明する。
【００９０】
図５は、第３実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略構成図である。図５（Ａ）は、静電駆動型ＭＥＭＳ素子の概略部分平面図であり、図５（Ｂ）は、同図（Ａ）のＢ−Ｂ’断線に沿う概略部分断面図である。
【００９１】
図５（Ａ）及び（Ｂ）において、第３実施形態に係る静電駆動型ＭＥＭＳ素子８０は、絶縁膜８２以外は、上述した第２実施形態と同一の構成を有しているため、以下では、絶縁膜８２のみの説明をする。
【００９２】
絶縁膜８２は、固定電極６２の表面上に、隙間８４をあけて複数形成された凹凸構造を有している。
【００９３】
図６は、図５に示す静電駆動型ＭＥＭＳ素子８０の製造方法の主要部分工程図である。
【００９４】
図６（Ａ）は、絶縁膜５８の成膜工程を示す図であって、図６（Ｂ）は、絶縁膜５８のパターニング工程を示す図であり、図６（Ｃ）は、犠牲膜６８の成膜及びパターニング工程を示す図であり、図６（Ｄ）は、可動電極６４の成膜工程を示す図であり、図６（Ｅ）は、可動電極６４のパターニング工程を示す図であり、図６（Ｆ）は、犠牲膜６８の除去工程を示す図である。
【００９５】
絶縁膜８２の製造工程では、図６（Ａ）に示すように、図２（Ｂ）の工程と同様の方法で、固定電極６２上に絶縁膜８２（となる膜）を成膜する。次に、図６（Ｂ）に示すように、絶縁膜８２のうち、固定部５６上の膜と、固定電極６２上の膜をパターニングして除去し、固定部５６と固定電極６２の一部を露出する。この結果、絶縁膜８２は、固定電極６２上に隙間８４をあけて複数形成されて、凹凸構造を有することとなる。
【００９６】
９．第３実施形態による効果 
以上、第３実施形態によれば、絶縁膜８２が、固定電極６２上に隙間８４をあけて複数形成されている。従って、第１実施形成及び第２実施形態に比べて、絶縁膜８２の被覆面積が小さくなる。
【００９７】
この構成では、固定電極６２と可動電極６４の絶縁には、絶縁膜間の隙間８４を形成する空間が関係することになる。即ち、隙間８４の空間周囲の雰囲気が、空気であるか、窒素ガス、アルゴンガス等任意のガスであるか、又は真空であるか否かによる。
【００９８】
よって、この隙間８４を形成する空間が絶縁体となるような雰囲気であれば、第３実施形態に係る絶縁膜８２が、一般的に高抵抗の絶縁体と知られているＳｉＯ２やＳｉＮからなる膜に比べて電気抵抗率が小さくなっても、リーク電流を抑制することができる。
【００９９】
＜変形例＞
本発明は、第１、第２、第３実施形態に挙げた静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０、５０、８０の構造に限定されるものではなく、静電駆動型であれば、全てのＭＥＭＳ構造において上述した第２絶縁膜２２、絶縁膜５８、８２を使用しても良い。例えば、ＭＥＭＳスイッチ、ＭＥＭＳ振動子、ＭＥＭＳ加速度センサー等に使用することができる。
【０１００】
また、第１実施形態と第２実施形態を組み合わせ、第２絶縁膜２２を可動電極の下面に、絶縁膜５８を固定電極の上面に形成して、駆動電極間に絶縁膜が２つ設けられた構成であってもよい。
【０１０１】
さらに、第３実施形態では、絶縁膜８２は、固定電極６２の上面に隙間８４をあけて複数形成された凹凸構造を有する場合を説明したが、第１実施形態と組み合わせ、可動電極６４の下面に隙間をあけて複数形成されても良い。この場合、絶縁膜８２の皮膜面積が少ない分、ＭＥＭＳ梁となる可動部６４に与える絶縁膜８２の応力を減少させることができる。
【０１０２】
さらにまた、絶縁膜８２の凹凸構造は、第３実施形態の構成に限定されるものではなく、少なくとも絶縁膜８２において可動電極６４側の表面が凹凸構造であれば良い。この場合は、絶縁膜８２をパターニングする際にエッチング時間を制御して絶縁膜８２において固定電極６２側の膜を残すようにする。
【０１０３】
また、第２絶縁膜２２、絶縁膜５８、８２の成膜に用いる混合ガスには、窒素ガスの他に、アルゴンやヘリウム等の不活性ガスが含まれる構成を説明したが、本発明は、第２絶縁膜２２、絶縁膜５８、８２の成膜に用いるガスとして、窒素ガスのみ、又は、窒素ガスと酸素ガス等の組み合わせ等も適用できる。
【０１０４】
さらに、第２絶縁膜２２、絶縁膜５８、８２の成膜は、スパッタリング法に限られるものではなく、電子ビーム蒸着法等の他の蒸着法、イオンプレーティング法等の物理的気相成長法（ＰＶＤ）、種々の化学的気相成長法（ＣＶＤ）、めっきやゾルゲル法等の液相成長法も適用できる。ただし、スパッタリング法によれば低温で第２絶縁膜２２、絶縁膜５８、８２を成膜できるため有効である。
【実施例】
【０１０５】
以下に、本発明の静電駆動型ＭＥＭＳ素子について、実施例により説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
（膜試料の作製）
【０１０６】
６つのｐ型Ｓｉ基板上に、それぞれ上述の絶縁膜２２、５８、８２のいずれかに用いられ得るＷＳｉＮ膜を成膜した。
【０１０７】
具体的には、スパッタ装置：Ｅｎｄｕｒａ５５００（アプライドマテリアルズ社製）を使用し、ターゲットとしてＷＳｉｘ成膜用ターゲット（ｘ＝２．０〜２．８）を用い、アルゴンと窒素の混合ガスを導入し、５〜９ｍＴｏｒｒのガス圧で、２ｋＷのＲＦ電力にて成膜した。このとき、各ＷＳｉＮ膜につき、混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比{Ｎ２／（Ａｒ＋Ｎ２）}を０％〜１００％の間で制御した。
【０１０８】
以下、説明の便宜のため、各試料名を記載する。
膜試料１：混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比が０％に制御されたもの
膜試料２：混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比が４０％に制御されたもの
膜試料３：混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比が６０％に制御されたもの
膜試料４：混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比が８０％に制御されたもの
膜試料５：混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比が９０％に制御されたもの
膜試料６：混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比が１００％に制御されたもの
【０１０９】
（Ｘ線回折測定）
各膜試料１〜６について、Ｘ線回折装置：JDX-8030（JEOL社製）を用い、回折強度の測定を行った。
【０１１０】
この測定条件は以下の通りである。
Ｘ線：        Ｃｕ−Ｋα、３０ｋＶ, ２０ｍＡ
測定範囲：    ２０ｄｅｇ〜５０ｄｅｇ
ステップ幅：  ０．０５ｄｅｇ
走査速度：    ３ｄｅｇ／ｍｉｎ
【０１１１】
この結果、図示していないが、各膜試料１〜６は、回折ピークが観察されないことから非晶質であることが確認できた。また、成膜後にアニール処理(850℃、６０分、窒素雰囲気)を行った場合、膜試料１ではＷＳｉ2の回折ピークが観察され、窒素ガスの流量比が増えるに従い、その回折ピークが弱くなり、窒素ガスの流量比が１００％の膜試料６では回折ピークはまったく観察されない。すなわち、窒素ガスの流量比が高い場合、熱処理にも安定な非晶質になっていることがわかる。
（組成分析）
各膜試料１〜６について、Ｘ線光電子分光装置 (ＸＰＳ)：Ｍ−ＰＲＯＢＥ（サーフェスサイエンス社製）を用いて、組成分析を行った。
【０１１２】
この測定条件は以下の通りである。
Ｘ線：Ａｌ−Ｋα
検出角度：３５°(θ=５５°)
分析元素：W4f, O1s, Si2p, N1s
【０１１３】
図７は、本実施例に係る膜試料１〜３及び６の組成分析の結果を示す図である。なお、膜試料４及び５の組成分析の結果を示す図は省略する。
【０１１４】
各膜試料１〜７の組成分析の結果、図７に示すように、Ｗ−Ｓｉ結合又はＳｉ−Ｓｉ結合、Ｗ−Ｗ結合又はＷ−Ｓｉ結合、Ｓｉ−Ｎ結合、Ｗ−Ｎ結合ピークがそれぞれ確認できた。
【０１１５】
ここで、混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比が０〜６０％では、ターゲットとしてＷＳｉｘ（ｘ＝２．０〜２．８）を用いていることを考慮すると、主にＷ−Ｓｉ結合からのピークが観察されていると考えられ、ＷＳｉxが主な組成と考えられる。
【０１１６】
そして、混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比が増える程、ＳｉＮのピーク強度が高くなり、膜試料中のＳｉＮの組成比が高くなっていることが確認できる。
【０１１７】
また、窒素ガスの流量比が１００％であるときは、Ｓｉは、ＳｉＮとしてほぼ存在し、ＷはＷＮとして存在していることが確認でき、ＷよりＳｉの量が原料の時点で多いことを考慮すると、絶縁体のＳｉＮが膜試料中の主な組成であることが分かる。
【０１１８】
組成分析の結果にＸ線解析を併せて考慮すると、ＷＳｉＮ膜中ではＳｉは絶縁体ＳｉＮとして存在し、導体の微粒子ＷＮがその中に分布した構造であると言える。
【０１１９】
（抵抗率測定）
各膜試料１〜６について、電気抵抗率を測定した。この測定は、ｐ型Ｓｉ基板上に成膜した各膜試料１〜６上に１ｍｍ２のＡｌ電極を形成し、Ａｌ電極に負電極、ｐ型Ｓｉ基板に正電極を接続して行った。
【０１２０】
次に、これらの電気抵抗率の測定結果に基づいて、窒素ガス流量比と電気抵抗率の関係を求めた。
【０１２１】
図８は、窒素ガス流量比と電気抵抗率の関係を示す図である。
【０１２２】
図８から、窒素ガス流量比が０〜８０％で成膜された膜試料１〜４の電気抵抗率は、窒素ガス流量比が増大するほど電気抵抗率が１×１０２Ωｃｍ〜１×１０４Ωｃｍの範囲で若干高くなる。
【０１２３】
しかしながら、窒素ガス流量比が８０％〜９０％の間を境に、急激に電気抵抗率が上昇し、９０％〜１００％で成膜された膜試料５及び６の電気抵抗率は、１×１０８Ωｃｍ〜１×１０１１Ωｃｍ程度の高い値となる。これは、特許文献１には開示されていない現象である。
【０１２４】
ここで、導体が１×１０５Ωｃｍ未満の小抵抗体、絶縁体が１×１０5Ωｃｍ以上の高抵抗体とした場合、膜試料１〜４は導体であって、膜試料５及び６は絶縁体であると言え、ＷＳｉＮ膜試料は、成膜する際の混合ガスを混合ガス全体に対して８０％より高い窒素ガス流量比に制御すれば絶縁体となる、と言える。
【０１２５】
また、この図８に示す結果に、Ｘ線解析と、組成分析の結果を併せて考慮すると、窒素ガス流量比が０〜８０％で成膜された膜試料１〜４は、導体のＷＳｉが主な組成であるため、膜全体として低抵抗の導体になったと考えられる。また、窒素ガス流量比が９０〜１００％で成膜された膜試料５及び６は、絶縁体のＳｉＮが主な組成であるため、膜全体として高抵抗の絶縁体になったと考えられる。
【０１２６】
以上の結果、得られるＷＳｉＮ膜の電気抵抗率を、窒素ガスの流量比を制御することにより調整でき、１×１０２Ωｃｍから１×１０11Ωｃｍまで調整できることが確認できた。なお、電気抵抗率を調整できる範囲は、ＷＳｉＮ膜の組成比にも依存し、組成比を調整することによって、例えば、１×１０−４Ωｃｍから、ＳｉＮ膜の電気抵抗率と拮抗する１×１０１４Ωｃｍまで制御出来る。
【０１２７】
（従来の抵抗率との比較）
一般的に絶縁体として知られているＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜とＳｉＮ膜の電気抵抗率を測定した。これらの測定は、膜試料１〜６と同様に、ｐ型Ｓｉ基板上にプラズマＣＶＤで成膜したＴＥＯＳ−ＳｉＯ２又はＳｉＮの絶縁膜上に１ｍｍ２のＡｌ電極を形成し、Ａｌ電極に負電極、ｐ型Ｓｉ基板に正電極を接続した状態で行った。
【０１２８】
図９は、窒素ガス流量比が９０％で成膜されたＷＳｉＮ膜からなる膜試料５と、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜との電気抵抗率を比較した図である。ＷＳｉＮ膜からなる膜試料５の電気抵抗率はＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜やＳｉＮ膜に比べて低いものの１×１０１０Ωｃｍ程度あり充分な絶縁性を保っていると言える。
【０１２９】
（ＣＶ特性）
膜試料５と比較試料のＳｉＮ膜について、容量電圧（ＣＶ）特性を測定した。
【０１３０】
図１０は、膜試料５におけるＣＶ特性の測定結果を示す図である。一方、図１１は、ＳｉＮ膜におけるＣＶ特性の測定結果を示す図である。
【０１３１】
いずれの図も、負から正に電圧を変化させた場合（正方向）と、正から負に電圧を変化させた場合（負方向）を表している。
【０１３２】
ＳｉＮ膜では正方向と負方向でＣＶ特性が変化しており、膜中に電荷がトラップされていることがわかる。一方、ＷＳｉＮ膜の膜試料５は正方向と負方向でＣＶ特性が一致しており、膜中に電荷がトラップされたりしていないことがわかる。ＷＳｉＮ膜では、絶縁体のＳｉＮ中に、導体のＷＮ微粒子が分布しているため、ＷＮ微粒子によりＳｉＮが電気的にシールドされて電荷トラップ膜としてのＳｉＮの特性が現れないと考えられる。このため静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０、５０、８０の絶縁膜２２、５８、８２に使用しても電荷がＷＳｉＮ膜中に溜まりにくい。
【０１３３】
以上、本実施例によれば、膜試料５及び６は、少なくとも絶縁体のＳｉＮ中に、導体のＷＮ微粒子を含んでいるため、この導体のＷＮ微粒子がリーク経路となって電荷が溜まらない。この結果、膜試料５及び６を静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０、３０、８０の絶縁膜２２、５８、８２に使用して、付加的な回路を用いずに、スティクションを防止できる。
【０１３４】
また、膜試料５及び６の電気抵抗率は、絶縁膜の成膜中に用いる混合ガス全体に対する窒素ガスの流量比を８０％より高く制御することにより、絶縁体とされる１×１０５Ωｃｍ以上に調整されている。この結果、膜試料５及び６を静電駆動型ＭＥＭＳ素子１０、３０、８０の絶縁膜２２、５８、８２に使用して、付加的な回路を用いずに、絶縁膜２２、５８、８２の電気抵抗率を絶縁体とされる値に調整してスティクションを防止できる。
【０１３５】
また、膜試料５及び６の電気抵抗率は、窒素ガスの流量比を９０％以上に制御されたため、充分に絶縁体として機能する１×１０８Ωｃｍ以上に調整されている。
【０１３６】
さらに、膜試料５及び６は、原料及び組成比の選択と、成膜に用いる窒素ガスの流量比の制御といった簡便な工程で製造できる。
【０１３７】
さらにまた、膜試料５及び６の成膜は、通常のスパッタリング法で行ったため、短時間で成膜でき、スパッタ装置も他の工程にも使用できる汎用性を考慮するとＡＬＤ装置（成膜できる膜の種類は限定される）に比べて安価となる。
【符号の説明】
【０１３８】
１０、５０、８０  静電駆動型ＭＥＭＳ素子
１２  半導体基板  （基板）
２２  第２絶縁膜  （絶縁膜）
２４、６２  固定電極
２６、６４  可動電極
３０、６８  犠牲膜
５２   絶縁基板  （基板）
５８、８２  絶縁膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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