(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された可動部と固定部とを備え、前記可動部と前記固定部とを接触させる半導体装置であって、
前記可動部と前記固定部との接触面に形成された絶縁膜を有し、
前記絶縁膜は、前記可動部と前記固定部との電流経路となるように、絶縁破壊によって改質された膜であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記固定部に前記絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記可動部に前記絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記可動部および前記固定部の両方に前記絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記可動部には、凸状の突起部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体装置は、半導体マイクロマシニング技術を用いて半導体基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項７】
前記絶縁膜の厚さと前記絶縁膜の破壊電界強度の積で決まる破壊電圧値は、前記半導体装置の駆動回路に印加可能な電圧値の２倍以内であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項８】
前記絶縁膜の厚さは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項９】
前記絶縁膜の厚さは、１ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記絶縁膜は、酸化物系セラミクスから構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記絶縁膜は、酸化アルミニウム膜、酸化タンタル膜、酸化シリコン膜、酸化ニオブ膜あるいは窒化シリコン膜のいずれかより形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項１２】
可動部と固定部とを備え、前記可動部と前記固定部とを接触させるスイッチとＭＩＳＦＥＴとを同一半導体基板上に形成した半導体装置であって、
前記スイッチは、前記可動部と前記固定部との接触面に形成された絶縁膜を有し、
前記絶縁膜は、前記可動部と前記固定部との電流経路となるように、絶縁破壊によって改質された膜であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
前記可動部には、複数の突起部が形成されていることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記半導体基板上には、多層配線層が形成され、前記スイッチは、前記多層配線層中に形成されていることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記可動部と前記固定部とは枠体で囲まれており、前記枠体の内部には空洞部があることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記スイッチは、さらに駆動部を備え、前記駆動部と前記可動部との間に所定の電圧を印加することにより、前記可動部を動かして、前記可動部と前記固定部とを接触状態あるいは非接触状態にすることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置。
【請求項１７】
（ａ）半導体基板上にＭＩＳＦＥＴを形成する工程と、
（ｂ）前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、
（ｃ）前記層間絶縁膜上に第１導体膜を形成する工程と、
（ｄ）前記第１導体膜上に第１絶縁膜を形成する工程と、
（ｅ）前記第１導体膜および前記第１絶縁膜をパターニングして、可動支持部、駆動部および固定部を形成する工程と、
（ｆ）前記可動支持部、前記駆動部および前記固定部を覆うように犠牲膜を形成する工程と、
（ｇ）前記犠牲膜に、前記可動支持部の前記第１導体膜に達する開口部を形成した後、前記開口部内を含む前記犠牲膜上に第２導体膜を形成する工程と、
（ｈ）前記第２導体膜をパターニングして、前記可動支持部に接続する可動部を形成する工程と、
（ｉ）前記犠牲膜を除去する工程と、
（ｊ）前記駆動部と前記可動部との間に電圧を印加して、前記可動部と前記固定部とを接触させる工程と、
（ｋ）前記可動部と前記固定部との間に、前記固定部の前記第１絶縁膜を絶縁破壊するのに必要な電圧を印加する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記（ｈ）工程後、
（ｌ）前記可動部を覆う第２犠牲膜を形成する工程と、
（ｍ）前記第２犠牲膜および前記犠牲膜に前記駆動部、前記固定部、前記可動支持部および前記可動部を囲む溝を形成し、前記溝を埋め込むことにより、前記駆動部、前記固定部、前記可動支持部および前記可動部を囲む枠体を形成する工程と、
（ｎ）前記枠体に孔を形成する工程と、
（ｏ）前記枠体に形成した孔から前記枠体内の第２犠牲膜および前記犠牲膜を除去する工程を備えることを特徴とする請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記（ｆ）工程後、前記（ｇ）工程前に、
（ｐ）前記固定部の上部の前記犠牲膜に、前記固定部に達しない溝を形成する工程と、
（ｑ）前記溝内を含む前記犠牲膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、
（ｒ）前記第２絶縁膜をパターニングして、前記溝内に前記第２絶縁膜を残す工程とを備えることを特徴とする請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第１絶縁膜は、酸化アルミニウム膜、酸化タンタル膜、酸化シリコン膜、酸化ニオブ膜あるいは窒化シリコン膜のいずれかより形成されていることを特徴とする請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記絶縁膜は、前記可動部を機械的に動作させることにより、前記可動部と前記固定部との接触面を機械的に接触させ、前記絶縁膜の両端に電圧を印加することにより絶縁破壊した膜であることを特徴とする請求項１または１２記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記絶縁膜は、固体であることを特徴とする請求項１または１２記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスイッチ、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、電気接点の電気的、機械的な信頼性を高めて長寿命化したスイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセス技術の進展と、マイクロマシニング技術、いわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術の普及により、ＣＭＯＳ回路とＭＥＭＳ部品の融合した新機能デバイスが実現される。例えば、リコンフィギュアラブル・ロジックデバイスの回路機能を切り替えるスイッチング機能を、ＭＥＭＳスイッチで実施することが考えられる。
【０００３】
リコンフィギュアラブル・ロジックデバイス、もしくはプログラマブル・ロジックデバイス（ＰＬＤ）は、あらかじめチップ上に、ユーザーが後から選択可能な複数の回路構成を用意しておき、ユーザーが完成したチップを購入した後に、機能追加や機能変更の作業を、回路構成を自由に繋ぎ変えることによって実現する、柔軟性のあるＬＳＩである。ユーザー側には開発期間短縮やコスト削減のメリットがある。半導体プロセス技術の進展によって加工寸法の微細化が６５ｎｍまで進むと、チップ上に汎用ロジックを搭載しても、面積効率とコスト面での課題をクリアでき、ＰＬＤコアの市場開拓がより加速すると言われている。しかし、チップ全体としての、品質・消費電力の課題が依然として残る。
【０００４】
このリコンティギュアラブル・ロジックデバイスの回路構成の変更を、ＣＭＯＳプロセスによって回路素子と同時に形成したＭＥＭＳスイッチによって実施すれば、価格をさほど上げることなく、消費電力の問題をクリアできる。ＭＥＭＳスイッチは、金属材料の機械素子同士が接触することで電気信号を伝達するので、オン動作の際に寄生抵抗が低く、ＣＭＯＳ回路素子と同時に形成すれば、既存の回路プロセスに少ない工程を増加するだけで実現が可能である。しかし、その一方で、ＭＥＭＳスイッチの実用化に向けて、電気的な信号を伝達する接触端子部の信頼性に課題が残っている。
【０００５】
従来から知られている半導体プロセスを用いて作られたＭＥＭＳスイッチは、一般に図１に示すようなものである（例えば、非特許文献１参照）。図１に示すＭＥＭＳスイッチは、駆動部（駆動機構）１０２によって可動部（可動接触片）１０１を動かし、可動部１０１と対向した位置にある固定部（固定接触片）１０３と、可動部１０１を物理的に接触させ、スイッチの開閉をする。そのため、可動部１０１や固定部１０３の金属材料にはＡｕやＣｕなどの低抵抗金属が用いられ、例えば真空蒸着法やめっき法やスパッタ法で形成している。
【０００６】
このようなＭＥＭＳスイッチを実際に使用する際には、スイッチの開閉動作時に接点の金属同士が溶着しやすいという問題がある。この問題に対して、特開２００１−６７９６４号公報（特許文献１）では、スイッチの接触端子の部分に高硬度の高融点金属、もしくは、絶縁材の超極薄層を形成して、接触抵抗を増大させずに接点部分の溶着や転位を防止し、経年劣化が生じるのを回避している。この技術では、超極薄層が絶縁材の場合には、膜を流れるトンネル電流により信号を伝達させている。
【特許文献１】特開２００１−６７９６４号公報
【非特許文献１】JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, VOL. 11, NO. 2, APRIL 2002 147 “Integrated Microrelays: Concept and Initial Results” Han-Sheng Lee et al.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＭＥＭＳスイッチとＣＭＯＳ回路の融合した新機能ＬＳＩを実現する場合に、従来のＭＥＭＳスイッチに用いられているＡｕなどの低抵抗金属（若しくは耐酸化性の高い金属）を接点に用いて設計すると、従来のＣＭＯＳプロセスに新規材料、特にＬＳＩの素子特性に影響を与える材料を導入することになる。ＭＥＭＳスイッチの形成プロセスを一般的なＣＭＯＳプロセス製造ラインで、ＣＭＯＳ回路の作製と同時に形成するためには、これらの金属元素の拡散を抑えるなどの構造を実現する必要があり、困難が伴う。
【０００８】
また、Ａｕ以外のＣＭＯＳプロセスと親和性のある金属を、ＭＥＭＳスイッチの接点材料に導入しようとしても、例えばＡｇなどのように、金属表面を雰囲気中に酸素原子を含む気体中に晒しておくだけで表面酸化膜を形成し、寄生抵抗成分として接点間の接触抵抗を増大させ、スイッチの開閉動作を阻害する場合がある。
【０００９】
これに対して、特開２００１−６７９６４号公報に記載されているように、接点金属を保護するような絶縁材の超極薄層を形成し、超極薄層を介したトンネル電流により信号伝達をさせる技術がある。この技術では、スイッチを作るときの超極薄層の厚さが厳密に規定されることになり、均一な信号伝達の動作をするスイッチを精度良く作ることに課題が発生する。トンネル電流は絶縁膜の厚さｔに対して、ｅｘｐ（−ｔ）の依存性を示す。特開２００１−６７９６４号公報の方法で作ったスイッチの接点をＣＭＯＳ回路と混載するＭＥＭＳスイッチに適用する場合、スイッチ本体の大きさは数μｍ以下、その接点部はサブミクロン・サイズとなり、絶縁膜が１Åの膜厚の差を示すとき、接点を流れるトンネル電流値が２倍の変化を示すことになる。つまり、ＭＥＭＳスイッチをつくる際には、±０．５Å精度の成膜をしなければ、接点を流れる電流量が大きく変化することになり、出来上がったスイッチの制御性や再現性が低くなる。
【００１０】
本発明はＣＭＯＳ回路と混載でき、なおかつ、機械的にも電気的にも信頼性の高い接点を持つＭＥＭＳスイッチを実現することを目的としている。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
本発明によるスイッチは、可動部と固定部とを備え、前記可動部と前記固定部とを接触させるスイッチであって、前記可動部と前記固定部との接触面に形成された絶縁膜を有し、前記絶縁膜は、絶縁破壊によって改質されることにより、電流経路が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明による半導体装置は、可動部と固定部とを備え、前記可動部と前記固定部とを接触させるスイッチとＭＩＳＦＥＴとを同一半導体基板上に形成した半導体装置であって、前記スイッチは、前記可動部と前記固定部との接触面に形成された絶縁膜を有し、前記絶縁膜は、絶縁破壊によって改質されることにより、電流経路が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明による半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体基板上にＭＩＳＦＥＴを形成する工程と、（ｂ）前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、（ｃ）前記層間絶縁膜上に第１導体膜を形成する工程と、（ｄ）前記第１導体膜上に第１絶縁膜を形成する工程と、（ｅ）前記第１導体膜および前記第１絶縁膜をパターニングして、可動支持部、駆動部および固定部を形成する工程と、（ｆ）前記可動支持部、前記駆動部および前記固定部を覆うように犠牲膜を形成する工程と、（ｇ）前記犠牲膜に、前記可動支持部の前記第１導体膜に達する開口部を形成した後、前記開口部内を含む前記犠牲膜上に第２導体膜を形成する工程と、（ｈ）前記第２導体膜をパターニングして、前記可動支持部に接続する可動部を形成する工程と、（ｉ）前記犠牲膜を除去する工程と、（ｊ）前記駆動部と前記可動部との間に電圧を印加して、前記可動部と前記固定部とを接触させる工程と、（ｋ）前記可動部と前記固定部との間に、前記固定部の前記第１絶縁膜を絶縁破壊するのに必要な電圧を印加する工程とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１７】
既存のＣＭＯＳプロセスにＬＳＩ素子の動作特性に影響を与えるような新機材料を導入することなく、ＣＭＯＳ回路と混載でき、なおかつ、機械的にも電気的にも信頼性の高い接点を持つＭＥＭＳスイッチが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１９】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２０】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２１】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２２】
本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図を見やすくするため、平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態１では、図２のように、ＭＥＭＳスイッチを構成する可動部１と、これに対向する固定部２の接触面に絶縁膜３を形成する構成とした。スイッチを使用する際には、可動部１と駆動部４との間に所定の電圧を印加することによって可動部１を固定部２と接触させるように動かし、絶縁膜３の破壊電界強度を超える電圧を絶縁膜３に対して印加し、絶縁破壊を起こす。このように絶縁膜３を一度改質することで、スイッチの繰り返し接触する接点部分を機械的に保護し、なおかつ、絶縁破壊によって形成された電流経路を通じて電気的な信号を伝達する接点を実現する。
【００２４】
従来、スイッチを構成する可動部１と固定部２の接触は、金属同士で行なっていた。しかし、金属は比較的柔らかいので、金属同士の接触では、スイッチ動作を繰り返すうちに機械的疲労が生じる。例えば、金属の接触部が凹み、スイッチを閉じても、金属同士がうまく接触せず、スイッチの接触不良が生じることがある。また、金属同士が溶着を起こし、スイッチが閉じたままになる不具合が生じていた。さらに、金属の表面に酸化物が形成され、スイッチの接触抵抗が変化してしまう不都合が生じていた。
【００２５】
そこで、本実施の形態１では、金属同士を接触させてスイッチをオンさせるのではなく、スイッチを構成する可動部１と固定部２との接触面に改質した絶縁膜３を形成している。これにより、スイッチの接点部分の機械的強度を向上させることができるのである。すなわち、絶縁膜３は、金属に比べて硬いので、スイッチ動作を繰り返したとしても、金属に比べて機械的疲労を低減することができる。また、金属同士は溶着を起こしやすいが、本実施の形態１では、スイッチの接触面に絶縁膜３が形成されているので、金属同士の溶着を防止することができる。さらに、金属の表面には、改質した絶縁膜３が形成されているので、新たに金属の表面が酸化されることはない。このため、スイッチの接触抵抗の変化を抑制することができる。
【００２６】
ここで、接触させる可動部１と固定部２との間に絶縁膜３を形成すると、可動部１と固定部２との間に電流が流れるのかという疑問が生じる。しかし、本実施の形態１では、絶縁膜３を以下に示す方法により改質することにより、可動部１と固定部２との間に電流が流れることを見出した。すなわち、可動部１と固定部２とを接触させ、可動部１と固定部２との接触面に形成されている絶縁膜３を絶縁破壊するのに充分な電圧を可動部１と固定部２との間に印加する。すると、絶縁膜３は、絶縁破壊を起こす。このとき、膜中には、電流経路が形成され、これ以後、この電流経路を通って電流が流れるのである。したがって、絶縁膜３を改質した後は、可動部１と固定部２との間に電流を流すことができるのである。本明細書で、改質とは、絶縁膜を一度絶縁破壊させ、膜中に電流経路を形成することをいうものとする。このように本実施の形態１では、改質した絶縁膜をスイッチの接触面に設けることにより、スイッチの信頼性を向上させることができる。つまり、金属同士の接触による機械的疲労、溶着および接触抵抗の変化を抑制することができ、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
我々は、ＣＭＯＳプロセスで、キャパシタ絶縁膜や層間絶縁膜に一般的に用いられる材料、例えば、ＳｉＯ２（酸化シリコン）、Ａｌ２Ｏ５（酸化アルミニウム）、Ｔａ２Ｏ５（酸化タンタル）、Ｎｂ２Ｏ５（酸化ニオブ）などの酸化物系セラミクス膜や窒化シリコン膜は、１度破壊電界強度以上の電界を加えて絶縁破壊を起こすと、その膜中に電流経路が作られることを見出した。つまり、絶縁破壊させた後の絶縁膜を介した電極間では、金属的な抵抗成分が観測できることを見出した。
【００２８】
図３および図４は、絶縁膜である酸化アルミニウム膜を電極上に１５ｎｍ堆積し、上部の端子との間に電圧を加えて、絶縁破壊させる前と絶縁破壊させた後の電圧Ｖと通電電流Ｉとの特性をまとめたグラフである。図３は、多結晶シリコン膜よりなる電極上に膜厚１５ｎｍの酸化アルミニウム膜を形成した場合であって、１度絶縁破壊を起こさせるときの電圧・電流特性を示したグラフである。図３において、縦軸は電極間を流れる電流を示し、横軸は電極間に印加する電圧を示したものである。図３に示すように、０Ｖから約１０Ｖまでの間は、酸化アルミニウム膜が絶縁破壊しないため、電極間に電流は流れないことがわかる。続いて、電圧が約１０Ｖを超えると、酸化アルミニウム膜は絶縁破壊し、その後はオーミックな電流・電圧特性を示していることがわかる。
【００２９】
図４は、１度絶縁破壊した酸化アルミニウム膜に電圧を印加する場合を示したものである。図４に示すように、１度絶縁破壊した酸化アルミニウム膜に電圧を印加する場合、１０Ｖ以下の電圧に対してもオーミックな電流・電圧特性を示すことが確認された。すなわち、１度絶縁破壊した酸化アルミニウムは、改質されて、膜中に電流経路が形成されるので、１０Ｖ以下の電圧に対しても電流が流れることが確認された。このときの抵抗成分は概ね電極に用いた多結晶シリコン膜の値を示しており、改質した酸化アルミニウム膜の抵抗が低いことも確認された。つまり、酸化アルミニウム膜を絶縁破壊して改質することにより、抵抗値を下げることができ、電極および酸化アルミニウム膜を含むスイッチとして、オーミックな電流・電圧特性を得ることができることが確認された。
【００３０】
また、図５に示すように、その他の材料の組合せでも１度絶縁破壊をした後に通電すると、絶縁膜の絶縁破壊電圧以下の電圧でも系全体（絶縁膜および下地材料を含む系）としてオーミックな電流・電圧特性を示すことが判明した。例えば、絶縁膜材料としてＣＶＤ法で成膜した約１５ｎｍの酸化アルミニウム膜を下地材料（下部電極）となる窒化チタン膜上に形成した場合も、破壊電圧１４．９Ｖで絶縁破壊が観測され、１度絶縁破壊した後は、破壊電圧以下でも電流が流れた。このときの電流・電圧特性は、絶縁膜と下地材料を含む系全体としてオーミック特性を示した。同様に、窒化チタン膜上にスパッタリング法で酸化シリコン膜、酸化タンタル膜あるいは酸化ニオブ膜を形成した場合も、それぞれ異なる電圧で絶縁破壊が生じ、１度絶縁破壊した後は、破壊電圧以下でもオーミックな電流・電圧特性が観測された。なお、図５には示していないが、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｗ、Ｈｆ、Ｚｎの金属酸化物でも同様の現象が観測できる。
【００３１】
そこで、ＣＭＯＳプロセス技術（半導体マイクロマシニング技術）でＭＥＭＳスイッチを作る際、スイッチの接点に用いる材料は、既存のＣＭＯＳプロセスと親和性の高い低抵抗の金属とし、接点の金属接触面にＣＭＯＳプロセスと親和性の高い絶縁膜を堆積し、接点金属の表面を保護する。
【００３２】
形成する堆積膜の最大の厚さｔｍａｘは、接点金属の材料やプロセス親和性から必要に応じて選択出来るが、絶縁膜の破壊電界強度Ｅｂと、ＭＥＭＳスイッチの駆動機構を備える周辺回路に印加可能な最大の電圧値Ｖｍａｘから、以下のように決められる。
【００３３】
ｔ＝Ｖ／Ｅｂ＜ｔｍａｘ＝２×Ｖｍａｘ／Ｅｂ
すなわち、絶縁膜の厚さｔと絶縁膜の破壊電界強度Ｅｂの積で決まる破壊電圧値Ｖをスイッチの駆動回路に印加可能な最大の電圧値Ｖｍａｘの２倍以内であるとすると、絶縁膜の最大厚さｔｍａｘは２×Ｖｍａｘ／Ｅｂで決定される。
【００３４】
また、形成する堆積膜の最小の厚さｔｍｉｎは、絶縁膜が絶縁性を損なわず、絶縁膜を介した電極間にトンネル電流が流れない程度の厚さの下限値となる。
ＣＭＯＳプロセスで、キャパシタ絶縁膜や層間絶縁膜に一般的に用いられる材料の破壊電界強度と、一般的にＣＭＯＳロジック回路に印加可能な電圧の最大値と、絶縁膜の成膜の方法により、絶縁膜の厚さｔは１ｎｍ〜１００ｎｍ、特に、１ｎｍ〜２５ｎｍが望ましい厚さである。
【００３５】
破壊電界強度は絶縁膜の構成が決まれば、ほぼ同じ値になることが知られており、絶縁膜の厚さにより絶縁破壊を起こす電圧を容易に制御可能である。トンネル電流は絶縁膜の厚さｔに対して、ｅｘｐ（−ｔ）の依存性を示す。絶縁破壊を起こす電圧値は絶縁膜の厚さｔに対して（１／ｔ）で変化するので、ＭＥＭＳスイッチを作る際に絶縁膜の厚さの規定が厳密でない。したがって、接点間の信号経路を、絶縁破壊現象を利用した絶縁膜の改質によって確保する場合、電気的特性のばらつきが少ないＭＥＭＳスイッチを、一度の製造工程で大量に作ることができる。
【００３６】
なお、図２においては、固定部２上に改質した絶縁膜３を形成する例を示しているが、これに限らず、例えば可動部１の固定部２と接触する面に改質した絶縁膜３を形成してもよいし、可動部１および固定部２の両方の接触面に改質した絶縁膜３を形成してもよい。
【００３７】
次に、本実施の形態１におけるＭＥＭＳスイッチの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図６は、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）５を形成した半導体ウェハの上層にＭＥＭＳスイッチを形成する途中の工程を示したものである。配線８が層間絶縁膜６に埋め込まれたプラグ７を通じて、ＭＩＳＦＥＴ５と接続されている。この状態から、図７に示すように、配線８上に層間絶縁膜９を堆積し、層間絶縁膜９上にキャップ膜１０を堆積する。そして、フォトリソグラフィ技術を使用して、キャップ層１０と層間絶縁膜９とを加工するためのレジスト膜１１を形成する。レジスト膜１１は、プラグを形成する領域にレジスト膜１１が残らないようにパターニングされる。ここではキャップ層１０として、窒化シリコン膜を用いている。
【００３９】
次に、パターニングしたレジスト膜１１をマスクにしたエッチングにより、キャップ膜１０と層間絶縁膜９に開口部を形成する。このとき開口部の底部には、配線８が露出する。そして、図８に示すように、形成した開口部を含むキャップ膜１０上に配線８と接続するためのプラグとなる導体膜１２を堆積する。その後、図９に示すように、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を使用して平坦化することにより、プラグ１３を形成する。
【００４０】
続いて、図１０に示すように、プラグ１３を形成したキャップ層１０上に、導体膜（第１導体膜）１４を形成した後、この導体膜１４上に導体膜１４を保護する絶縁膜（第１絶縁膜）１５を形成する。絶縁膜１５は、例えばＣＶＤ法で形成した後、アニール（熱処理）が行なわれる。このアニールは、絶縁膜１５のやきしめを目的として行なわれる。このように絶縁膜１５を焼きしめることにより、絶縁膜１５が緻密化され、絶縁膜１５の機械的強度を向上させることができる。ここでは、導体膜１４に導電性のポリシリコン膜を、これを保護する絶縁膜１５には酸化アルミニウム膜（アルミナ）を用いた。そして、フォトリソグラフィ技術を使用することにより、絶縁膜１５上にパターニングしたレジスト膜１６を形成する。レジスト膜１６は、ＭＥＭＳスイッチの可動支持部、駆動部および固定部を形成する領域にレジスト膜１６が残るようにパターニングされる。
【００４１】
そして、パターニングしたレジスト膜１６をマスクにしたエッチングにより、導体膜１４および絶縁膜１５をパターニングして、図１１に示すようなＭＥＭＳスイッチの可動支持部１７、駆動部１８および固定部１９を形成する。次に、表面を洗浄した後、ＭＥＭＳスイッチのギャップとなる犠牲膜２０を堆積する。ここでは犠牲膜２０としてプラズマＴＥＯＳを用いている。
【００４２】
続いて、フォトリソグラフィ技術を使用して、図１２に示すように、犠牲膜２０上にパターニングしたレジスト膜２１を形成する。レジスト膜２１は、可動支持部１７を構成する導体膜１４に達する開口部の形成領域にレジスト膜２１が残らないように行なわれる。
【００４３】
次に、パターニングしたレジスト膜２１をマスクにしたエッチングにより犠牲膜２０に開口部を形成する。この開口部は、図１３に示すように可動支持部１７に達している。そして、可動支持部１７の一部を構成する絶縁膜１５も除去され、可動支持部１７の主要部を構成する導体膜１４が露出している。続いて、レジスト膜２１を除去して表面を洗浄した後、可動支持部１７に達する開口部を含む犠牲膜２０上に導体膜（第２導体膜）２２を形成する。この導体膜２２は、例えばポリシリコン膜から形成される。そして、この導体膜２２上にレジスト膜２３を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を使用してレジスト膜２３をパターニングする。パターニングは、可動部を形成する領域にレジスト膜２３が残るように行なわれる。
【００４４】
次に、パターニングしたレジスト膜２３をマスクにしたエッチングにより、導体膜２２をパターニングして可動支持部１７に接続する可動部２４を形成する。その後、レジスト膜２３を除去する。
【００４５】
そして、犠牲膜２０をウェットエッチングで除去し、乾燥させると、ＭＩＳＦＥＴ５を形成した半導体ウェハ上に、図１５に示すようなＭＥＭＳスイッチが完成する。本実施の形態１では、犠牲膜２０の除去にフッ酸水溶液を用いた。ウェットエッチング後に純水洗浄を行うため、そのまま乾燥させると、水の表面張力により、可動部２４が導体膜１４で形成された駆動部１８や固定部１９と固着してしまうため、水洗後にメタノール洗浄を行い、最終的には、炭酸ガスによる超臨界乾燥を行う。このようにして、半導体ウェハ上に本実施の形態１におけるＭＥＭＳスイッチを形成することができる。
【００４６】
その後、半導体ウェハに形成したＭＥＭＳスイッチに以下に示す処理を施す。すなわち、固定部１９の接触面に堆積した絶縁膜１５を一度改質する。まず、駆動部１８と可動部２４との間に電位差を与えることにより、可動部２４を固定部１９と接触させるように動かす。そして、絶縁膜１５の破壊電界強度を超える電界強度に相当する電圧を絶縁膜１５に対して印加し、絶縁破壊を起こす。このときの電圧値は堆積した絶縁膜１５の構成と厚さによって決まる。このように絶縁膜１５を一度改質することで、スイッチの繰り返し接触する接点部分を機械的に保護し、なおかつ、絶縁破壊によって形成された電流経路を通じて電気的な信号を伝達する接点を実現することができる。
【００４７】
本実施の形態１によれば、金属同士を接触させてスイッチをオンさせるのではなく、スイッチを構成する可動部２４と固定部１９との接触面に改質した絶縁膜１５を形成している。これにより、スイッチの接点部分の機械的強度を向上させることができる。つまり、絶縁膜１５は、熱処理により焼きしめられているので、絶縁膜１５の機械的強度が向上している。したがって、熱処理を施した絶縁膜１５をスイッチの接点部分に使用することにより、接点部分の機械的強度を向上させることができる。
【００４８】
図１５に示すように、ＭＩＳＦＥＴ５上に形成したＭＥＭＳスイッチを、上面から見たのが図１６である。つまり、図１６中のＡ−Ａ線で切断した断面図が図１５に相当する。ＭＥＭＳスイッチの構造で重要なことは、可動部２４と駆動部１８とが対向した位置にあり、可動部２４の動く方向を決めている点である。よって、図１７に示すように、固定部１９や駆動部１８の引き出しプラグの配置は、ＭＥＭＳスイッチの中央部（可動部２４の直下）から離れても良い。
【００４９】
また、駆動部１８を保護する絶縁膜１５（図１５参照）は、駆動電極と別のマスクを準備して絶縁膜１５の成膜回数を調整することで、駆動部１８と固定部１９上で異なる厚さの絶縁膜１５よりなる保護膜を形成することができる。駆動部１８上の絶縁膜１５を厚く形成すれば、固定部１９以外への電流経路が作られにくく、一度目の絶縁膜１５の改質時やＭＥＭＳスイッチの使用時にも、信頼性の高い端子を得られる。
【００５０】
また、図１８に示すように駆動部１８の大きさが変わっても良い。駆動部１８と可動部２４の対向している面積が大きくなれば、ＭＥＭＳスイッチをオンさせるのに必要な電圧を小さくできる。すなわち、駆動部１８と可動部２４の間に印加する電圧を小さくしても、可動部２４を動かすことができる。
【００５１】
また、図１９のように、可動部２４の先端が複数の突起形状を有するようにしてもよい。これにより、可動部２４から固定部１９への複数の電流経路を確保することができるので、ＭＥＭＳスイッチにおいて、大きな電流に対する耐性を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施の形態１では、ＣＭＯＳプロセスと親和性のある絶縁膜を用いて、ＭＥＭＳスイッチの接点を保護するとともに、一度絶縁破壊することにより、この絶縁膜を改質して電流経路を確保している。したがって、ＣＭＯＳプロセスを用いて、トランジスタを形成できるとともに、信頼性の高いＭＥＭＳスイッチを形成することができる。つまり、本実施の形態１におけるＭＥＭＳスイッチを、ＣＭＯＳプロセスを用いて容易に形成することができる。
【００５３】
次に、本実施の形態１の変形例について説明する。
【００５４】
図２０〜図２５は、本実施の形態１で説明したＭＥＭＳスイッチを、第１の配線層と第２の配線層の間に埋め込む製造方法を説明したものである。製造方法は、本実施の形態１と異なる箇所だけ説明する。
【００５５】
本実施の形態１で説明したようにＭＥＭＳスイッチの基本構造を作った後に、図２０に示すように、ＭＥＭＳスイッチの可動部２４と、ＭＥＭＳスイッチのギャップ層に相当する犠牲膜２０の上層に、再度、追加の犠牲膜（第２犠牲膜）２５としてプラズマＴＥＯＳ膜を堆積する。そして、犠牲膜２５上にレジスト膜２６を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を使用してレジスト膜２６をパターニングする。パターニングは、枠体を形成する領域にレジスト膜２６が残らないように行なわれる。
【００５６】
続いて、図２１に示すように、パターニングしたレジスト膜２６をマスクにしたドライエッチングにより、ＭＥＭＳスイッチの可動支持部１７、駆動部１８および固定部１９下に形成されたキャップ膜１０まで犠牲膜２０および犠牲膜２５を加工する。犠牲膜２０および犠牲膜２５に形成された溝２７は、ＭＥＭＳスイッチを覆う枠体の柱となる部分である。この溝２７は、可動支持部１７、駆動部１８、固定部１９および可動部２４を囲むように形成される。
【００５７】
次に、図２２に示すように、溝２７内を含む犠牲膜２５上に導体膜２８を形成する。この導体膜２８は、可動支持部１７、駆動部１８、固定部１９および可動部２４を囲む枠体を構成する。そして、導体膜２８上にレジスト膜２９を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を使用してレジスト膜２９をパターニングする。パターニングは、導体膜２８に孔３０を形成する領域にレジスト膜２９が残らないように行なわれる。続いて、パターニングしたレジスト膜２９をマスクにしたエッチングにより、導体膜２８に孔３０を形成する。この孔３０は、犠牲膜２０および犠牲膜２５をウェットエッチングする際に薬液を犠牲膜２０および犠牲膜２５に送り込むために設けられるものである。孔３０の寸法は、あまり広いと犠牲膜２０および犠牲膜２５のエッチングが容易に進行するが、後の工程で穴を塞ぐのが困難になるので、穴を塞ぐのに困難にならない程度の大きさで形成される。また、図２２中では孔３０は１個しか記載されていないが、実際の製造の際には複数の孔３０を、図２２中には記載されていない断面に形成されている。なお、本変形例では、導体膜２８として、タングステン膜を用いている。
【００５８】
その後、導体膜２８よりなる枠体で囲まれた領域にある犠牲膜２０および犠牲膜２５を孔３０から薬液を注入して除去し（ウェットエッチング）、乾燥させると、図２３に示すように、枠体で囲まれたＭＥＭＳスイッチが完成する。本変形例では、犠牲膜２０および犠牲膜２５の除去にはフッ酸水溶液を用いた。ウェットエッチ後には、純水洗浄を行う。このため、純水洗浄後そのまま乾燥させると、水の表面張力により、可動部２４が駆動部１８や固定部１９、もしくは、その保護膜である絶縁膜１５と固着してしまうため、純水洗浄後にメタノール洗浄を行い、最終的には、炭酸ガスによる超臨界乾燥を行う。
【００５９】
次に、図２４に示すように、ウェットエッチングに使用した孔３０を塞ぐため、導体膜２８上に導体膜３１を、例えばスパッタリング法で堆積する。更に、導体膜３１を覆う絶縁膜３２を、例えばＣＶＤ法で堆積する。このように、二種類の堆積方法で孔３０を覆うことで、導体膜２８の裏面に回りこみの少ない封入が実施できる。導体膜３１はスパッタリング法で堆積するため、ウェットエッチングで形成された空洞領域の内部にも導体膜３１が堆積する可能性があるが、ＭＥＭＳスイッチの可動部分から十分に離れた場所にウェットエッチング用の孔３０を配置すれば、ＭＥＭＳスイッチの動作には支障がない。本変形例では、導体膜３１としてタングステン膜を、絶縁膜３２として窒化シリコン膜を用いている。孔３０を埋めた後、フォトリソグラフィ技術を用いて導体膜３１と絶縁膜３２を加工するためのパターンを、レジスト膜３３に転写した。このパターニングされたレジスト膜３３をマスクにして、導体膜３１と絶縁膜３２をドライエッチングで加工すると、図２５に示すように、配線層で封入されたＭＥＭＳスイッチが得られる。すなわち、ＭＥＭＳスイッチを枠体で囲むように構成することにより、配線層間にＭＥＭＳスイッチを形成することができる。
【００６０】
図２５に示す配線層で封入されたＭＥＭＳスイッチを、上から見た図が図２６である。つまり、図２６中のＣ−Ｃ断面が図２５に相当する。図２５に示すように、ウェットエッチング用の孔３０を塞ぐ導体膜３１はスパッタリング法で堆積するため、孔３０を通して空洞領域の内部にも材料（導体膜３１）が堆積する可能性がある。しかし、ＭＥＭＳスイッチの可動部２４と固定部１９から十分に離れた場所にウェットエッチング用の孔３０を配置すれば、ＭＥＭＳスイッチの動作には支障がない。孔３０の配置は、Ｃ−Ｃ線上にある必要はなく、図２６に示すように、導体膜２８よりなる枠体の作る壁に近い位置にあっても、ウェットエッチング・プロセスで犠牲膜２０と犠牲膜２５を除去できる範囲ならば、構わない。
【００６１】
その後、半導体ウェハに形成したＭＥＭＳスイッチに以下に示す処理を施す。すなわち、図２５に示すように、固定部１９の接触面に堆積した絶縁膜１５を一度改質する。まず、駆動部１８と可動部２４との間に電位差を与えることにより、可動部２４を固定部１９と接触させるように動かす。そして、絶縁膜１５の破壊電界強度を超える電界強度に相当する電圧を絶縁膜１５に対して印加し、絶縁破壊を起こす。このときの電圧値は堆積した絶縁膜１５の構成と厚さによって決まる。このように絶縁膜１５を一度改質することで、スイッチの繰り返し接触する接点部分を機械的に保護し、なおかつ、絶縁破壊によって形成された電流経路を通じて電気的な信号を伝達する接点を実現することができる。
【００６２】
次に、本実施の形態１の別の変形例について説明する。
【００６３】
図２７〜図３６は、本実施の形態１で説明したＭＥＭＳスイッチを半導体ウェハの最上層に形成し、ガラス等のシリコン成膜以外の材料で封入する製造方法を説明したものである。製造方法は、本実施の形態１と異なる箇所だけ説明する。
【００６４】
図２７に示すように、シリコンよりなる半導体ウェハの表面に形成されたＭＩＳＦＥＴ４０の上に、層間絶縁膜４１を形成し、この層間絶縁膜４１にプラグ４２を形成する。そして、層間絶縁膜４１上に第１配線４３を形成する。同様に、第１配線４３上に層間絶縁膜４４を形成し、この層間絶縁膜４４にプラグ４５を形成する。そして、層間絶縁膜４４上に第２配線４６を形成した後、この第２配線４６上に層間絶縁膜４７およびキャップ膜４８を形成する。続いて、層間絶縁膜４７およびキャップ膜４８にプラグ４９を形成した後、キャップ膜４８上に順次、導体膜５０および絶縁膜５１を積層する。導体膜５０は、例えばポリシリコン膜から形成され、絶縁膜５１は、例えば酸化アルミニウム膜から形成されている。
【００６５】
次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、導体膜５０および絶縁膜５１をパターニングすることにより、ＭＥＭＳスイッチの可動支持部５２、駆動部５３および固定部５４を形成する。その後、可動支持部５２、駆動部５３および固定部５４を覆うように犠牲膜５５を形成する。
【００６６】
続いて、図２８に示すように、犠牲膜５５上にレジスト膜５６を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を使用してレジスト膜５６をパターニングする。パターニングは、溝５７を形成する領域にレジスト膜５６が残らないように行なわれる。そして、パターニングしたレジスト膜５６をマスクにして、犠牲膜５５に溝５７を形成する。この溝５７は、固定部５４の上部に形成され、かつ、固定部５４に達しないように形成される。
【００６７】
次に、図２９に示すように、溝５７内を含む犠牲膜５５上に絶縁膜（第２絶縁膜）５８を形成した後、この絶縁膜５８上にレジスト膜５９を塗布する。そして、フォトリソグラフィ技術を使用して、レジスト膜５９をパターニングする。パターニングは、溝５７およびその周辺にだけレジスト膜５９が残るように行なわれる。その後、パターニングしたレジスト膜５９をマスクにして絶縁膜５８をエッチングすることにより、溝５７およびその周辺にだけ絶縁膜５８を残す。ここで、絶縁膜５８は、例えば酸化アルミニウム膜から形成されている。
【００６８】
続いて、図３０に示すように、絶縁膜５８を残した溝５７を含む犠牲膜５５上にレジスト膜６０を塗布する。そして、フォトリソグラフィ技術を使用することにより、レジスト膜６０をパターニングする。パターニングは、可動支持部５２に達する開口部の形成領域にレジスト膜６０が残らないように行なわれる。
【００６９】
次に、図３１に示すように、パターニングしたレジスト膜６０をマスクにして、犠牲膜５５をエッチングすることにより、可動支持部５２に達する開口部を形成する。そして、開口部を含む犠牲膜５５上および絶縁膜５８を残した溝５７上に導体膜６１を形成する。その後、フォトリソグラフィ技術を使用して導体膜６１上にパターニングしたレジスト膜６２を形成する。パターニングは、可動部を形成する領域にレジスト膜６２が残るように行なわれる。
【００７０】
次に、図３２に示すように、パターニングしたレジスト膜６２をマスクにして導体膜６１をエッチングすることにより、可動部６３を形成する。本変形例では、可動部６３の端部に突起状の端子部６４が形成される。すなわち、犠牲膜５５に形成された溝５７に絶縁膜５８および導体膜６１を埋め込むことにより、端子部６４が形成される。つまり、本変形例では、可動部６３と固定部５４との間に形成される接点の接触抵抗を抑えるために、可動部６３の端に位置する端子部６４を、可動部６３より張り出した構造にして、固定部５４と端子部６４の接触をしやすい構造としている。これにより、ＭＥＭＳスイッチの接触時における信頼性を向上させることができる。
【００７１】
続いて、図３３に示すように、ＭＥＭＳスイッチの可動部６３と、ＭＥＭＳスイッチのギャップとなる犠牲膜５５の上層に、再度、追加の犠牲膜６５としてＴＥＯＳ膜を堆積する。そして、ＭＥＭＳスイッチのギャップを形成する領域（空洞領域）の犠牲膜５５および犠牲膜６５をエッチングにより除去するため、犠牲膜５５および犠牲膜６５と選択比の取れる材料でマスク６６を形成する。
【００７２】
その後、図３４に示すように、マスク６６を用いたエッチングにより犠牲膜５５および犠牲膜６５を除去する。これにより、ＭＥＭＳスイッチの空洞領域を形成することができる。
【００７３】
次に、図３５に示すように、マスク６６を除去し、酸化シリコン膜系の犠牲膜６５の表面を洗浄する。そして、図３６に示すように、パイレックス（登録商標）ガラスウェハ６７と、ＭＥＭＳスイッチが形成されている半導体ウェハを貼り合わせて、陽極接合する。図３６には記載されていないが、陽極接合の際にＭＥＭＳスイッチが接合電界によって破壊されないようにするため、駆動部５３、固定部５４や可動部６３などのＭＥＭＳスイッチの導電性部品は、接合電界に影響を受けないような領域に配置してある。このようにして、半導体ウェハの最上層にＭＥＭＳスイッチを封入した状態を得ることができる。
【００７４】
その後、半導体ウェハに形成したＭＥＭＳスイッチに以下に示す処理を施す。すなわち、図３６に示すように、固定部５４の絶縁膜５１および端子部６４の絶縁膜５８を一度改質する。まず、駆動部５３と可動部６３との間に電位差を与えることにより、可動部６３の端子部６４を固定部５４と接触させるように動かす。そして、絶縁膜５１と絶縁膜５８を合わせた膜に対して、破壊電界強度を超える電界強度に相当する電圧を印加し、絶縁破壊を起こす。このときの電圧値は堆積した絶縁膜５１および絶縁膜５８の構成と厚さによって決まる。このように絶縁膜５１および絶縁膜５８を一度改質することで、スイッチの繰り返し接触する接点部分を機械的に保護し、なおかつ、絶縁破壊によって形成された電流経路を通じて電気的な信号を伝達する接点を実現することができる。
【００７５】
なお、本変形例では、固定部５４に絶縁膜５１を形成し、端子部６４（可動部６３の一部）に絶縁膜５８を形成しているが、両方に絶縁膜を形成せず、どちらか一方に絶縁膜を形成してもよい。
【００７６】
図３７は、半導体ウェハの最上層に形成したＭＥＭＳスイッチをガラス等のシリコン成膜以外の材料で封入した状態を、上から見た図である。つまり、図３７中のＥ−Ｅ断面が図３６に相当する。ＭＥＭＳスイッチの構造で重要なことは、可動部６３と駆動部５３が対向した位置にあり、可動部６３の動く方向を決めている点である。そして、可動部６３と固定部５４との接触面に、改質した絶縁膜を形成している点である。これにより、接点部分を機械的に保護し、なおかつ、絶縁破壊によって形成された電流経路を通じて電気的な信号を伝達する接点を実現することができる。
【００７７】
（実施の形態２）
図３８は、前記実施の形態１で説明したＭＥＭＳスイッチを、回路プロックの給電用スイッチに用いた例である。図３８には複数個の回路ブロックのうち、ｍ番目の回路ブロックとｎ番目の回路ブロックが表記されている。
【００７８】
回路ブロックｍの電源供給をオンにする際には、ＭＥＭＳスイッチ７０にＶＩＮｍを印加してｍ番目のＭＥＭＳスイッチ７０をオン状態にする。このＭＥＭＳスイッチ７０の電流経路を通じて、給電線７２の電圧が回路ブロックｍに提供される。
【００７９】
回路ブロックｎの電源供給をオンにする際には、ＭＥＭＳスイッチ７１にＶＩＮｎを印加してｎ番目のＭＥＭＳスイッチ７１をオン状態にする。ＭＥＭＳスイッチ７１の電流経路を通じて、給電線７２の電圧が回路ブロックｎに提供される。
【００８０】
ＶＩＮｍとＶＩＮｎを同時に印加してｍ番目のＭＥＭＳスイッチ７０とｎ番目のＭＥＭＳスイッチ７１を同時にオンすれば、回路ブロックｍと回路ブロックｎに同時に給電することもできる。さらに、未使用時には、ＭＥＭＳスイッチをオフすることで給電を断ち、回路ブロックごと停止させることにより、集積回路全体の低消費電力化を実現することができる。
【００８１】
従来、回路ブロックの給電用スイッチにはトランジスタが用いられていた。給電用スイッチにトランジスタを使用する場合は、レイアウトが複雑になると設計、検証の工数が増大する。このため、回路ブロックの周辺に給電用スイッチを設けて、回路ブロック自体の設計と回路ブロックの電源供給の設計とを分け、工数削減を行ってきた。
【００８２】
しかし、前記実施の形態１で説明したＭＥＭＳスイッチは配線層に形成できるため、回路ブロックの上層の配線層にスイッチを設けることもできる。したがって、回路ブロック自体の設計を変更しなくてすむとともに、給電用スイッチの占有面積を小さくすることが可能となる。
【００８３】
ＭＥＭＳスイッチは、トランジスタを用いたスイッチ（ＣＭＯＳスイッチ）に比べてオン抵抗が低く、輸送できる電流許容量が大きい特徴がある。電流経路として輸送する電流許容量が大きいＭＥＭＳスイッチほど、端子間の接触抵抗が低いことが要求され、金属材料である接触端子は高信頼性のものが望まれる。前記実施の形態１で説明したように、改質した絶縁膜の保護膜で接触端子を覆った構造は、低接触抵抗と機械的な安定性を両立したものであり、高信頼性のＭＥＭＳスイッチを得るためには望ましい構造である。回路ブロックの給電用スイッチに用いる場合、給電先の回路ブロックへ輸送する電流量に設計の段階で変更があった場合も、ＭＥＭＳスイッチの輸送電流許容量が大きいため設計を変更しなくとも良い利点がある。よって、設計者の負担を軽減し、開発期間の短縮を図ることができる。
【００８４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、ＭＥＭＳスイッチを含む半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】従来のＭＥＭＳスイッチの構成を示した断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳスイッチの構成を示した断面図である。
【図３】絶縁膜において、一度絶縁破壊を起こさせる場合の電流・電圧特性を示したグラフである。
【図４】絶縁膜において、絶縁破壊を起こさせた後の電流・電圧特性を示したグラフである。
【図５】絶縁膜材料と破壊電圧との関係を主に示した図である。
【図６】実施の形態１におけるＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図７】図６に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図８】図７に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図９】図８に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図１０】図９に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図１１】図１０に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図１２】図１１に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図１３】図１２に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図１４】図１３に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図１５】図１４に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図１６】実施の形態１におけるＭＥＭＳスイッチの平面配置を示した平面図である。
【図１７】ＭＥＭＳスイッチの別の平面配置例を示した平面図である。
【図１８】ＭＥＭＳスイッチの別の平面配置例を示した平面図である。
【図１９】ＭＥＭＳスイッチの別の平面配置例を示した平面図である。
【図２０】実施の形態１の変形例におけるＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図２１】図２０に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図２２】図２１に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図２３】図２２に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図２４】図２３に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図２５】図２４に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図２６】実施の形態１の変形例におけるＭＥＭＳスイッチの平面配置を示した平面図である。
【図２７】実施の形態１の別の変形例におけるＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図２８】図２７に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図２９】図２８に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図３０】図２９に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図３１】図３０に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図３２】図３１に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図３３】図３２に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図３４】図３３に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図３５】図３４に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図３６】図３５に続くＭＥＭＳスイッチの製造工程を示した断面図である。
【図３７】実施の形態１の別の変形例におけるＭＥＭＳスイッチの平面配置を示した平面図である。
【図３８】実施の形態２におけるＭＥＭＳスイッチを、回路プロックの給電用スイッチに用いた例を示した図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  可動部
２  固定部
３  絶縁膜
４  駆動部
５  ＭＩＳＦＥＴ
６  層間絶縁膜
７  プラグ
８  配線
９  層間絶縁膜
１０  キャップ膜
１１  レジスト膜
１２  導体膜
１３  プラグ
１４  導体膜
１５  絶縁膜
１６  レジスト膜
１７  可動支持部
１８  駆動部
１９  固定部
２０  犠牲膜
２１  レジスト膜
２２  導体膜
２３  レジスト膜
２４  可動部
２５  犠牲膜
２６  レジスト膜
２７  溝
２８  導体膜
２９  レジスト膜
３０  孔
３１  導体膜
３２  絶縁膜
３３  レジスト膜
４０  ＭＩＳＦＥＴ
４１  層間絶縁膜
４２  プラグ
４３  第１配線
４４  層間絶縁膜
４５  プラグ
４６  第２配線
４７  層間絶縁膜
４８  キャップ膜
４９  プラグ
５０  導体膜
５１  絶縁膜
５２  可動支持部
５３  駆動部
５４  固定部
５５  犠牲膜
５６  レジスト膜
５７  溝
５８  絶縁膜
５９  レジスト膜
６０  レジスト膜
６１  導体膜
６２  レジスト膜
６３  可動部
６４  端子部
６５  犠牲膜
６６  マスク
６７  パイレックス（登録商標）ガラスウェハ
７０  ＭＥＭＳスイッチ
７１  ＭＥＭＳスイッチ
７２  給電線
１０１  可動部
１０２  駆動部
１０３  固定部
【図１】
0004489651.tif 000002
【図２】
0004489651.tif 000003
【図３】
0004489651.tif 000004
【図４】
0004489651.tif 000005
【図５】
0004489651.tif 000006
【図６】
0004489651.tif 000007
【図７】
0004489651.tif 000008
【図８】
0004489651.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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