(57)【要約】【課題】残留応力に起因する梁構造の反りを低減する。【解決手段】梁構造を有する装置は、基板１１と、基板１１上に設けられたアンカー１２および空洞１３と、アンカー１２および空洞１３上に設けられ、かつ第１の方向に延在し、かつ凸状に反るような応力勾配を有する複数の凸部１６Ａと凹状に反るような応力勾配を有する複数の凹部１６Ｂとを含む梁構造とを具備し、複数の凸部１６Ａと複数の凹部１６Ｂとは、交互に繰り返される。【選択図】図３
2007167998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられたアンカーおよび空洞と、
前記アンカーおよび前記空洞上に設けられ、かつ第１の方向に延在し、かつ凸状に反るような応力勾配を有する複数の凸部と凹状に反るような応力勾配を有する複数の凹部とを含む梁構造と
を具備し、
前記複数の凸部と前記複数の凹部とは、交互に繰り返されることを特徴とする梁構造を有する装置。
【請求項２】
前記梁構造のうち少なくとも交互に繰り返されている部分は、前記複数の凸部と前記複数の凹部との長さの比を一定に保つことにより、前記基板に対して略平行であることを特徴とする請求項１に記載の梁構造を有する装置。
【請求項３】
基板と、
前記基板上に設けられたアンカーおよび空洞と、
前記アンカーおよび前記空洞上に設けられ、かつ第１の方向に延在し、かつ延在部と支持部とを含む梁構造と
を具備し、
前記支持部は、凸状に反るような応力勾配を有する第１の凸部と、凹状に反るような応力勾配を有する第１の凹部とを含み、かつ前記延在部を前記アンカーの高さと異なる高さにすることを特徴とする梁構造を有する装置。
【請求項４】
前記延在部は、凸状に反るような応力勾配を有する第２の凸部と、凹状に反るような応力勾配を有する第２の凹部とを含み、
前記支持部の前記第１の凸部および前記第１の凹部からなる１単位分の長さは、前記延在部の前記第２の凸部および前記第２の凹部からなる１単位分の長さよりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の梁構造を有する装置。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に設けられたアンカーおよび空洞と、
前記アンカーおよび前記空洞上に設けられ、かつ第１の方向に延在するアクチュエータと、
前記アクチュエータ上に部分的に設けられ、かつ前記アクチュエータの反りを調整する複数の第１の調整層と
を具備することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、梁構造を有する装置、および半導体装置に係り、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスを備えた梁構造を有する装置、および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシン技術（Micromachine technology）の微細化が進んでいる。このマイクロマシン技術に含まれる技術として、ＭＥＭＳ技術が知られている。ここで、ＭＥＭＳ技術とは、半導体プロセス技術を用いて可動な３次元構造体を微細に作り込む技術のことである。
【０００３】
ＭＥＭＳ技術を用いて形成されたデバイス（ＭＥＭＳデバイスと称す）としては、主に、可変容量、スイッチ、加速度センサ、圧力センサ、ＲＦ(radio frequency)フィルタ、ジャイロスコープ、ミラーデバイスなどが研究、開発されている。
【０００４】
ところで、ＭＥＭＳ技術を用いて空洞上に梁をつくる場合、梁を構成する層の残留応力により生じる反りをいかに抑えるかが重要なポイントとなる。例えばＭＥＭＳ可変容量では、この可変容量を構成する電極層に反りがあると、所望の容量値が得られなくなってしまう。また、電極層を駆動するアクチュエータに反りがあると、所定の電圧値で可変容量の容量値を可変できなくなってしまう。
【０００５】
このような残留応力起因の反りは、梁が２層以上で構成されている場合に起きやすい。なぜなら、各層ごとの残留応力を同じ値にそろえるのが困難なためである。例えば圧電型の可変容量やスイッチの場合は、圧電アクチュエータに少なくとも３層が必要となるため、特に反りが生じやすい。なお、非特許文献１には、圧電アクチュエータの反りに関する技術が開示されている。
【非特許文献１】Myeong-Jin Kim and Young-Ho Cho, “DESIGN, FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF PIEZOELECTRIC MULTI-LAYER CANTILEVER MICROACTUATORS FOR THE MINIMUM INITIAL DEFLECTION”, Transducer ’99, June 7-10, 1999, p.1758-1761
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、残留応力に起因する梁構造の反りを低減することが可能な梁構造を有する装置、および半導体装置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】
【０００７】
本発明の第１の視点に係る梁構造を有する装置は、基板と、前記基板上に設けられたアンカーおよび空洞と、前記アンカーおよび前記空洞上に設けられ、かつ第１の方向に延在し、かつ凸状に反るような応力勾配を有する複数の凸部と凹状に反るような応力勾配を有する複数の凹部とを含む梁構造とを具備し、前記複数の凸部と前記複数の凹部とは、交互に繰り返される。
【０００８】
本発明の第２の視点に係る梁構造を有する装置は、基板と、前記基板上に設けられたアンカーおよび空洞と、前記アンカーおよび前記空洞上に設けられ、かつ第１の方向に延在し、かつ延在部と支持部とを含む梁構造とを具備し、前記支持部は、凸状に反るような応力勾配を有する凸部と、凹状に反るような応力勾配を有する凹部とを含み、かつ前記延在部を前記アンカーの高さと異なる高さにする。
【０００９】
本発明の第３の視点に係る半導体装置は、基板と、前記基板上に設けられたアンカーおよび空洞と、前記アンカーおよび前記空洞上に設けられ、かつ第１の方向に延在するアクチュエータと、前記アクチュエータ上に部分的に設けられ、かつ前記アクチュエータの反りを調整する複数の第１の調整層とを具備する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、残留応力に起因する梁構造の反りを低減することが可能な梁構造を有する装置、および半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一の機能および構成を有する要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１２】
はじめに本発明の一実施形態に係る装置の原理（第１および第２の実施形態に記載）について説明し、その後に具体的な半導体装置の構成について説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
まず、梁（beam）の反り量について説明する。図１は、複数の層により構成された片持ち梁（cantilever）の反りを説明するための断面図である。
【００１４】
アンカーの側面上には、ｍ層の片持ち梁（或いは、梁）が設けられている。すなわち、片持ち梁は、空洞上に設けられている。片持ち梁を構成する複数の層は、残留応力（或いは、内部応力ともいう）を有している。ここで、残留応力の異なる２つの層を積層すると、膜厚方向に応力勾配が生じる。同様に、複数の層から構成される片持ち梁は、応力勾配により反りが生じる。以後、応力勾配とは、膜厚方向の応力勾配をいう。
【００１５】
図１に示すように、例えば、ｉ番目（ｉ＝１，２，・・・，ｍ）の層の膜厚、残留応力、ヤング率がそれぞれｔｉ、σｉ、Ｅｉであるようなｍ層の片持ち梁の場合、（式１）に示す曲率半径ρの反りが生じる。なお、（式１）中のｈｉは、（式２）で定義される。
【数１】
2007167998.tif 000003
【００１６】
【数２】
2007167998.tif 000004
【００１７】
（式１）において曲率半径ρが正の場合は凹状、負の場合は凸状に反ることを意味する。片持ち梁のｘ方向の長さをＬとすると、反り量ｚは（式３）のようになる。
【数３】
2007167998.tif 000005
【００１８】
なお、応力勾配の存在する単層の片持ち梁の場合でも、膜厚ｔｉを薄くしてｍを十分大きくすることにより、（式２）で反りを表現することが可能である。
【００１９】
片持ち梁が２層の場合は、上下の層の残留応力の相対的な大きさのみで反りの方向が決まるが、３層以上の場合は、（式２）から示唆されるように、各層の残留応力のほか、膜厚、ヤング率が関与して反りの向きが決定される。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る片持ち梁を有する装置の平面図である。図３は、図２に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った装置の断面図である。なお、片持ち梁を構成する複数の層は、所定の条件の応力を有してさえいれば、絶縁層或いは金属層のいずれであってもよい。よって、図２の断面図では、各層のハッチングを省略している。後述する図４乃至図６についても同様である。
【００２１】
基板１１上には、アンカー１２が設けられている。アンカー１２は、基板１１上に部分的に設けられており、アンカー１２がない部分は空洞１３となっている。
【００２２】
アンカー１２および空洞１３上には、片持ち梁１６が設けられている。具体的には、片持ち梁１６は、一端（後端）がアンカー１２上に設けられ、アンカー１２上から空洞１３上へ突き出るように設けられている。そして、片持ち梁１６の他端（先端）は空洞１３上に設けられており、かつ固定されていない。
【００２３】
片持ち梁１６は、第１の層１４と、この第１の層１４上に設けられた第２の層１５と、この第２の層１５上に部分的に設けられた複数の調整層１７（本実施形態では、例えば３つの調整層１７−１，１７−２，１７−３を一例として示している）とを備えている。第１の層１４および第２の層１５は、残留応力を有している。残留応力とは、層自体が有する応力であり、かつ外力に依存しない応力である。
【００２４】
第２の層１５は、第１の層１４よりも引っ張り性が強い。例えば、第２の層１５は引っ張り応力（tensile stress）を有し、第１の層１４は圧縮応力（compressive stress）を有している。引っ張り応力は、符号が正と定義される。圧縮応力は、符号が負と定義される。
【００２５】
なお、第１の層１４と第２の層１５との残留応力は、相対的に異なっていればよい。よって、第１の層１４と第２の層１５とが共に引っ張り応力を有し、かつ第２の層１５の引っ張り応力が、第１の層１４の引っ張り応力よりも相対的に大きくてもよい。また、第１の層１４と第２の層１５とが共に圧縮応力を有し、かつ第１の層１４の圧縮応力が、第２の層１５の圧縮応力よりも相対的に大きくてもよい。
【００２６】
これにより、第１の層１４と第２の層１５とからなる梁部分１６Ｃ（すなわち、片持ち梁１６から調整層１７を除いた部分）は、凹状に反るような応力勾配を有する。よって、梁部分１６Ｃは、上側に反る。「上側に反る」とは、梁の中央部の接線に対して梁の両端が上側にある状態である。
【００２７】
ここで、片持ち梁１６は、第２の層１５上に部分的に設けられた複数の調整層１７（１７−１，１７−２，１７−３）を有している。調整層１７の残留応力は、梁部分１６Ｃの残留応力より相対的に小さい。すなわち、調整層１７は、第２の層１５より圧縮性が強い。例えば、調整層１７は、圧縮応力を有している。
【００２８】
これにより、調整層１７−１，１７−２，１７−３が設けられている片持ち梁１６のセグメントは、反りの向きが反転する。すなわち、調整層１７−１，１７−２，１７−３が設けられている片持ち梁１６のセグメントは凸状、調整層１７−１，１７−２，１７−３が設けられていない片持ち梁１６のセグメントは凹状になる。
【００２９】
凸状のセグメント（凸部１６Ａ）は、凸状に反るような応力勾配を有している。凹状のセグメント（凹部１６Ｂ）は、凹状に反るような応力勾配を有している。そして、図３に示すように、片持ち梁１６は、複数の凸部１６Ａと、複数の凹部１６Ｂとが交互に配置されて構成されている。
【００３０】
このような片持ち梁１６において、凸部１６Ａと凹部１６Ｂとの長さの比を一定に保ちつつ、１つの凹部と１つの凸部とからなる１単位分の長さを十分小さくすれば、全体として実質的に平坦な片持ち梁１６を構成することができる。換言すると、片持ち梁１６は、基板１１に対して略平行となる。なお、ここでの平坦な片持ち梁１６とは、図３に示すように、完全な平坦ではなく、片持ち梁１６全体を見た場合に、所定の方向に延在していることをいう。
【００３１】
調整層の形成方法については特に限定されない。例えば、第２の層１５上に圧縮応力を有する層を形成し、この層をエッチングにより部分的に取り除くことにより、調整層１７−１，１７−２，１７−３を形成する。或いは、第２の層１５上に、リフトオフ法を用いて調整層１７−１，１７−２，１７−３を部分的に形成してもよい。
【００３２】
また、下側に反る梁部分１６Ｃを実質的に平坦にすることも可能である。図４は、複数の層により構成された片持ち梁の他の構成例を示す断面図である。
【００３３】
第２の層１５の残留応力は、第１の層１４の残留応力よりも相対的に小さい。すなわち、第２の層１５は、第１の層１４よりも圧縮性が強い。例えば、第１の層１４は引っ張り応力を有し、第２の層１５は圧縮応力を有している。これにより、第１の層１４と第２の層１５とからなる梁部分１６Ｃは、凸状に反るような応力勾配を有する。よって、梁部分１６Ｃは、下側に反る。
【００３４】
ここで、片持ち梁１６上は、第２の層１５上に部分的に設けられた複数の調整層１７（１７−１，１７−２，１７−３）を有している。調整層１７の残留応力は、梁部分１６Ｃの残留応力より相対的に大きい。例えば、調整層１７は、引っ張り応力を有している。
【００３５】
これにより、調整層１７−１，１７−２，１７−３が設けられている片持ち梁１６のセグメントは、反りの向きが反転する。すなわち、調整層１７−１，１７−２，１７−３が設けられていない片持ち梁１６のセグメントは凸状、調整層１７−１，１７−２，１７−３が設けられている片持ち梁１６のセグメントは凹状になる。図４に示すように、片持ち梁１６は、複数の凸状のセグメント（凸部１６Ａ）と、複数の凹状のセグメント（凹部１６Ｂ）とが交互に配置されて構成されている。
【００３６】
このような片持ち梁１６において、凸部１６Ａと凹部１６Ｂとの長さの比を一定に保ちつつ、１つの凹部と１つの凸部とからなる１単位分の長さを十分小さくすれば、全体として実質的に平坦で基板に対して略平行な片持ち梁１６を構成することができる。この方法は、両持ち梁に対しても適用できる。
【００３７】
また、単層からなる片持ち梁を実質的に平坦にすることも可能である。図５は、単層により構成された片持ち梁の構成を示す断面図である。
【００３８】
アンカー１２および空洞１３の上には、第１の層１４が設けられている。梁が２層構造でなく、単層構造であっても、単層内の膜厚方向に応力勾配が存在すると反りが生じる。膜厚方向において、第１の層１４の上部は、下部よりも残留応力が大きい。この場合、第１の層１４は、上側に反る。
【００３９】
ここで、片持ち梁１６は、第１の層１４上に部分的に設けられた複数の調整層１７（１７−１，１７−２，１７−３）を有している。調整層１７の残留応力は、第１の層１４の残留応力より相対的に小さい。したがって、凸部１６Ａと凹部１６Ｂとが繰り返されるため、片持ち梁１６を実質的に平坦にすることができる。
【００４０】
次に、凹部と凸部との長さの比を設定する方法について説明する。図６は、凹部と凸部との長さの比の設定を説明するための断面図である。１つの凸部１６Ａと１つの凹部１６Ｂとを１単位とする。この凹凸がｎ単位分繰り返された長さＬの片持ち梁１６を考える。凹部１６Ｂの曲率半径をρ１、凸部１６Ａの曲率半径をρ２とし、また凹部１６Ｂの長さの総和をＬ１、凸部１６Ａの長さの総和をＬ２とする（すなわち、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２）。また、θ１＝Ｌ１／ρ１、θ２＝Ｌ２／ρ２、φ＝（θ１−θ２）／２とする。
【００４１】
このとき、片持ち梁の反り量Δｚ（ｎ）は、（式４）のように表される。
【数４】
2007167998.tif 000006
【００４２】
ｎが十分に大きいとき、（式４）は（式５）の形に収束する。
【数５】
2007167998.tif 000007
【００４３】
（式５）の右辺は、Ｌ１／Ｌ２＝ρ１／ρ２のときにゼロとなる。このことは、凹部と凸部との長さの比を曲率半径の比と等しくすれば、梁の反りを略無くせることを意味している。
【００４４】
なお、実際にはｎは有限の値をとるので、（式５）そのものの状態にはならない。しかし、半導体装置の微細加工技術により、凹凸の１単位分の長さを片持ち梁の長さＬに比べて十分短くすることは可能である。したがって、十分よい近似で（式５）が成り立つと考えてよい。
【００４５】
また、凹部と凸部との１単位分の反り量は、（Ｌｉ／ｎ）２／（２ρｉ）、（ｉ＝１，２）、すなわちその最小単位の長さＬｉ／ｎの２乗に比例する。したがって、ｎが十分大きい場合、片持ち梁の下側の面の凸凹は事実上なくなり、実質的に平坦な面となる。たとえば、可変容量の電極層にこの梁構造を採用する場合、電極層を構成する梁の長さは１００μｍ程度である。一方、凹部と凸部との最小単位の長さＬｉ／ｎは１μｍ程度にできる。したがって、可変容量を構成する電極層の面は実質的に平坦となる。可変容量の具体的な構成については後述する。
【００４６】
図７は、有限要素法による片持ち梁の反り量のシミュレーション結果を示す図である。図８は、図７に示した片持ち梁の３つのケース（ケース１乃至３）の条件を示す図である。図９は、有限要素法で求めた片持ち梁の反りの様子を示す斜視図である。
【００４７】
ＭＥＭＳで使用される片持ち梁の材料の典型的なポワソン比νは、０．３程度である。よって、図７には、ポワソン比ν＝０．３の場合の有限要素法によるシミュレーション結果、ポワソン比ν＝０の場合の有限要素法によるシミュレーション結果、および理論式（式５）に基づいて算出した理論値を、図８に示した３つのケースについてそれぞれ示している。図７の横軸は片持ち梁の分割数ｎ（凹凸からなる１単位の個数）、縦軸は反り量（μｍ）を示している。
【００４８】
図７において、理論値は傾向は合っているが、ポワソン比の効果が入っていないため、分割数ｎを大きくするにつれて誤差が生じる。図１０は、ρ１／ρ２を変化させた場合の有限要素法（ポワソン比ν＝０．３）と理論値との反り量を示す図である。図１０の横軸はρ１／ρ２、縦軸は反り量（μｍ）を示している。
【００４９】
図１０に示すように、反り量がゼロになるρ１／ρ２は、理論値では０．８であるのに対し、ポワソン比を考慮した有限要素法では１．１であり、両者には３８％の誤差がある。分割数ｎを大きくするにつれて誤差がより大きくなること、およびポワソン比が０．３以上の材料もあることを考慮すれば、理論式には±４０％程度の誤差があるとみなすべきである。したがって、ρ１／ρ２からＬ１／Ｌ２を決定する際も、±４０％程度までの誤差が許容されるとみなすべきである。
【００５０】
以上の議論は２次元モデルに基づくものであり、梁の３次元効果、すなわち奥行き方向の効果は考えられていない。幅が狭い、すなわち奥行き方向が短い梁に対しては（式４）および（式５）は有効であるが、幅が広い梁に対しては近似の度合いが悪くなる。しかし凹凸を繰り返して反りをなくすという考え方は依然として有効である。そこで、幅の広い梁に対しては、凹部もしくは凸部を形成する膜の平面パターンを考慮し、凹部と凸部との割合を調整すればよい。
【００５１】
以下に、梁の反りを調整するための調整層１７の平面パターンの例について説明する。図１１は、調整層１７の平面パターンの第１の例を示す平面図である。梁部分１６Ｃ（第１の層１４と第２の層１５とから構成される）は、Ｘ方向に延在しかつ所定の幅（Ｙ方向の長さ）を有しており、平面形状が例えば矩形である。梁部分１６Ｃ上には、梁部分１６Ｃの反りを調整するための調整層１７が設けられている。
【００５２】
調整層１７は、ストライプ状を有している。すなわち、調整層１７は、複数の調整層部分から構成されており、複数の調整層部分がそれぞれ直線状にＹ方向に延在している。また、各調整層部分は、所定の幅（Ｘ方向の長さ）を有している。この所定の幅は、上述した凹部或いは凸部の長さに対応する。また、隣接する２つの調整層部分の間隔は、凹部或いは凸部の長さに対応する。このように調整層１７をストライプ状にすることで、幅の広い梁の反りを調整することができる。
【００５３】
図１２は、調整層１７の平面パターンの第２の例を示す図である。第２の例は、第１の例の変形例である。第２の例の調整層１７は、れんが状を有している。すなわち、調整層１７は、第１の例で示した調整層部分が一箇所以上分断されている。図１２の例では、一箇所分断されている調整層部分と、二箇所分断されている調整層部分とが交互に配置されている。分断されている部分の幅は、例えば隣接する２つの調整層部分の間隔と同じである。
【００５４】
直線状に延びた層は、長さが長くなるにつれて、当該層が配置された部分に反りが発生しやすい。よって、第２の例に示すように調整層部分を任意の長さで分断し、調整層部分のＹ方向の長さを短くする。このようにすることで、第１の例に比べて、梁のＹ方向の反りを低減することができる。
【００５５】
図１３は、調整層１７の平面パターンの第３の例を示す図である。第３の例の調整層１７は、梁１６を上から見た場合に、梁部分１６Ｃが格子状になるように配置されている。すなわち、調整層１７は、複数の調整層部分から構成されており、各調整層部分は例えば正方形を有している。そして、複数の調整層部分は、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ所定の間隔を空けて配置されている。第３の例では、第２の例に比べて梁のＹ方向の反りをより低減することができる。
【００５６】
図１４は、調整層１７の平面パターンの第４の例を示す図である。第４の例の調整層１７は、ハニカム（ハチの巣）状を有している。すなわち、調整層１７は、複数の調整層部分から構成されており、各調整層部分は例えば六角形を有している。そして、複数の調整層部分は、隣接する２つの調整層部分の対向する２つの辺の間隔が同じになるように配置されている。
【００５７】
図１５は、調整層１７の平面パターンの第５の例を示す図である。第５の例の調整層１７は、タイル状を有している。すなわち、調整層１７は、複数のタイル１７Ａから構成されており、各タイル１７Ａはストライプ状を有している。各タイル１７Ａは、直線状に延在する複数の調整層部分から構成されている。
【００５８】
さらに、複数のタイル１７Ａには、タイル１７Ａを構成する直線状の複数の調整層部分がＸ方向に延在するように配置された第１のタイル１７Ａ−１と、複数の調整層部分がＹ方向に延在するように配置された第２のタイル１７Ａ−２とを含んでいる。そして、第１のタイル１７Ａ−１と第２のタイル１７Ａ−２とがＸ方向およびＹ方向にそれぞれ交互に配置されて、タイル状を有する調整層１７が構成されている。
【００５９】
第５の例では、調整層部分の長さが短いので、この調整層部分に起因する梁の反りを低減することができる。また、調整層部分が設けられていない梁部分１６Ｃが直線状に連続することが少ないので、梁部分１６Ｃの反りを低減することができる。
【００６０】
図１６は、調整層１７の平面パターンの第６の例を示す図である。第６の例の調整層１７は、ジグザグ状を有している。すなわち、調整層１７は、複数の調整層部分から構成されており、各調整層部分はジグザグになっている。そして、各調整層部分は、隣接する調整層部分と所定の間隔を空けて配置されている。
【００６１】
調整層１７の平面パターンの第１乃至６の例のうち第４の例と第６の例とは、外周部を除いて、凹部もしくは凸部が長い距離にわたって直線状に伸びている箇所がない。すなわち、第４の例と第６の例とは、梁を任意の方向で切断した場合に、必ず調整層１７が存在する構造である。このため、面全体としての反りをなくすのに有効である。また、前述したように、第５の例においても、直線状に連続する層が少ないので、面全体としての反りをなくすのに有効である。
【００６２】
一方、第１乃至３の例の平面パターンの場合は、第４乃至６の例に比べれば面としての反りが生じやすい。しかし、梁のＸ方向もしくはＹ方向の長さがあまり長くない場合は十分に反りを抑制できる。また、意図的にＹ方向の反りを生じさせたい場合に、第１乃至３の例の平面パターンを採用してもよい。
【００６３】
このように調整層１７のレイアウトパターンで反り調整ができることは、反り調整のための自由度が増えたことを意味する。すなわち、従来であれば膜厚や応力を調整して梁の反りを調整していたのに対し、凹部、凸部の粗密という新たな反り調整のパラメータが加わったことになる。
【００６４】
この増えた自由度を利用し、梁の反り量の温度依存性を低減することも可能である。温度Ｔにおける凹部、凸部の曲率半径をρ１（Ｔ）、ρ２（Ｔ）とすると、Ｌ１／Ｌ２＝ρ１（Ｔ）／ρ２（Ｔ）＝ρ１（Ｔ＋ΔＴ）／ρ２（Ｔ＋ΔＴ）が成り立つように、膜厚ならびにＬ１／Ｌ２を設定すれば、反り量の温度依存性を低減することができる。
【００６５】
本発明の本質は、反りの向きが互いに異なるような層構造を、一つの梁内において交互に繰り返すことにより、反り量の制御ができることを示した点にある。とくに、凹部、凸部の曲率半径に応じて凹部、凸部の長さの比を最適化することにより、梁の反りを低減できることを示した点にある。この方法によれば、２層構造の梁に限らず、任意の数の層からなる梁の反りを制御することが可能である。
【００６６】
また、調整層１７の平面パターンを工夫することで、幅が広い梁に対して面全体としての反りを低減することができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、片持ち梁（cantilever）について説明したが、空洞上の層構造からなる構造物である梁（beam）と言い換えてもよい。また、幅を持った構造物を指す殻（shell）にも本実施形態は適用できる。したがって、本説明文における梁という用語は、いわゆる梁（beam）と殻（shell）の両方の概念を含んだものと解釈すべきである。以下の実施形態についても同様である。
【００６８】
（第２の実施形態）
前述したように、凹部、凸部の粗密で反りが調整できることは、反り調整のための自由度が増えたことを意味する。これを利用し、片持ち梁の高さを調整することができる。第２の実施形態は、片持ち梁を構成する凹部あるいは凸部を利用して片持ち梁の高さを調整するようにしたものである。
【００６９】
図１７は、本発明の第２の実施形態に係る片持ち梁を有する装置の平面図である。図１８は、図１７に示したＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った装置の断面図である。
【００７０】
アンカー１２および空洞１３上には、片持ち梁１６が設けられている。片持ち梁１６は、梁部分１６Ｃと、この梁部分１６Ｃ上に部分的に設けられた複数の調整層とを備えている。また、片持ち梁１６は、Ｘ方向に延在する延在部１６Ｇと、この延在部１６Ｇを支持する支持部１６Ｄとから構成されている。
【００７１】
調整層が設けられていない状態では、梁部分１６Ｃは、上側に反る。延在部１６Ｇに対応する梁部分１６Ｃ上には、反りを調整するための複数の調整層１７が設けられている。調整層１７は、延在部１６Ｇを実質的に平坦にするために最適な長さを有している（第１の実施形態を参照）。したがって、延在部１６Ｇは、実質的に平坦になっている。
【００７２】
支持部１６Ｄに対応する梁部分１６Ｃ上には、調整層１８が設けられている。調整層１８の残留応力は、梁部分１６Ｃの残留応力より相対的に小さい。例えば、調整層１８は、圧縮応力を有している。これにより、調整層１８が設けられている支持部１６Ｄのセグメントは、反りの向きが反転する。すなわち、調整層１８が設けられている支持部１６Ｄのセグメントは凸状、調整層１８が設けられていない支持部１６Ｄのセグメントは凹状になる。
【００７３】
凸状のセグメント（凸部１６Ｆ）は、凸状に反るような応力勾配を有している。凹状のセグメント（凹部１６Ｅ）は、凹状に反るような応力勾配を有している。ところで、調整層１８のＸ方向の長さは、１つの調整層１７のＸ方向の長さより長い。すなわち、凹部と凸部とからなる１単位分の長さは、支持層１６Ｄの方が延在部１６Ｇより長い。
【００７４】
このように、梁が反ることを利用することで、支持層１６Ｄは、延在部１６Ｇの高さを調整することができる。図１８に示すように、延在部１６Ｇの高さ（延在部１６Ｇの下の空洞の高さ）Ｈ２は、アンカー１２側の片持ち梁１６の高さＨ１よりも高くなっている。空洞１３の高さＨ１は、アンカー１２の膜厚と同じである。高さＨ２は、凹部１６Ｅと凸部１６Ｆとの長さを調整することで、任意に変えることができる。
【００７５】
以上詳述したように本実施形態によれば、凹部、凸部の粗密を場所により変えることにより、空洞１３の高さを調整することができる。これにより、空洞１３を形成する際に使用される犠牲層が薄い場合でも空洞の高さを高くすることができる。
【００７６】
また、犠牲層を薄くすることで、犠牲層の成膜プロセスが簡略化されると共に、犠牲層除去の時間も短縮することができる。これにより、製造コストを削減することができる。
【００７７】
（第３の実施形態）
アクチュエータは、通常、複数の層が積層されて構成される。なお、アクチュエータとは、電気的エネルギー、化学的エネルギー等の種々のエネルギーを力学的運動エネルギーに変換して、機械的仕事を行うデバイスである。第３の実施形態は、圧電型アクチュエータに本発明を適用した場合の例を示している。
【００７８】
図１９は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の平面図である。図２０は、図１９に示したＸＸ−ＸＸ線に沿った半導体装置の断面図である。
【００７９】
基板１１上には、アンカー１２が設けられている。基板１１としては、例えば半導体基板が用いられる。半導体基板としては、例えば、Ｓｉ，Ｇｅ等の真性半導体、ＧａＡｓ，ＺｎＳｅ等の化合物半導体、および、これら半導体に不純物をドーピングした高導電性半導体等があげられる。なお、半導体基板は、ＳＯＩ(silicon on insulator)基板、もしくはガラス基板であってもよい。
【００８０】
アンカー１２は、絶縁材料（例えば、ＳｉＯ2）により構成される。アンカー１２は、基板１１上に部分的に設けられており、アンカー１２内には後述するアクチュエータ２１が可動するための空洞１３が設けられている。この空洞１３の深さは、例えばアンカー１２の膜厚により調整することができる。
【００８１】
アンカー１２および空洞１３上には、Ｘ方向に延在するように、絶縁層２５に覆われたアクチュエータ２１が設けられている。すなわち、絶縁層２５は、下部絶縁層２６および上部絶縁層２７を含んでいる。アンカー１２および空洞１３上には、下部絶縁層２６が設けられている。下部絶縁層２６上には、アクチュエータ２１が設けられている。アクチュエータ２１上には、上部絶縁層２７が設けられている。絶縁層２５の材料としては、ＳｉＯ2やアルミナ等があげられる。
【００８２】
アクチュエータ２１は、例えば圧電素子により構成される。アクチュエータ２１は、下部電極層２２、上部電極層２４、および下部電極層２２と上部電極層２４との間に挟まれた圧電層２３を備えている。アクチュエータ２１の平面形状は、例えば矩形であり、その他種々の形状であってもよい。
【００８３】
アクチュエータ２１の下部電極層２２および上部電極層２４の材料としては、例えば、（ａ）Ｐｔ，Ｓｒ，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉからなる材料群のうちいずれか１つからなる材料、（ｂ）上記材料群のうち少なくとも１つを含む窒化物、（ｃ）上記材料群のうち少なくとも１つを含む導電性酸化物（例えばＳｒＲｕＯ）、（ｄ）上記（ａ）乃至（ｃ）から選ばれた材料を積層したもの等があげられる。
【００８４】
アクチュエータ２１の圧電層２３の材料としては、例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3），ＡｌＮ，ＺｎＯ，ＰｂＴｉＯ，ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ3）等のセラミック圧電材料や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子圧電材料等があげられる。
【００８５】
絶縁層２５は、空洞１３形成工程に含まれる犠牲層のエッチング時に、圧電層および電極層を保護する役割を担っている。エッチング時に圧電層および電極層がダメージを受けない場合は、この絶縁層２５はなくてもよい。
【００８６】
アクチュエータ２１はこのように複数の層から構成されているため、反りが生じやすい。そこで、アクチュエータ２１に凹凸を調整するための調整層１７をつけ、アクチュエータ２１の反りを調整する。上部絶縁層２７上には、凹凸を調整するための複数の調整層１７が部分的に設けられている。調整層１７は、例えばストライプ状を有している。もちろん、調整層１７は、第１の実施形態で説明した他の平面パターンであってもよい。
【００８７】
本実施形態では、アクチュエータ２１は、上側に反る。なお、ここでいうアクチュエータ２１とは、絶縁層２５を含んだ片持ち梁を示している。すなわち、アクチュエータ２１と絶縁層２５とからなる片持ち梁が上側に反るか、あるいは下側に反るかによって判断する。調整層１７としては、残留応力がアクチュエータ２１の残留応力より相対的に小さいものを用いる。調整層１７としては、圧縮応力を有するＳｉＯ２等が用いられる。
【００８８】
これにより、調整層１７が設けられているアクチュエータ２１のセグメントは、反りの向きが反転する。すなわち、調整層１７が設けられているアクチュエータ２１のセグメントは凸状、調整層１７が設けられていないアクチュエータ２１のセグメントは凹状になる。
【００８９】
このような梁構造において、凸部と凹部との長さの比を一定に保ちつつ、１つの凹部と１つの凸部とからなる１単位分の長さを十分小さくすれば、全体として実質的に平坦なアクチュエータ２１を構成することができる。なお、アクチュエータ２１が下側に反る場合は、調整層としては残留応力がアクチュエータ２１の残留応力より相対的に大きいものを用いればよい。
【００９０】
凹凸調整用の調整層１７として、例えばパシベーション層を利用してもよい。パシベーション層は半導体チップの表面を保護するために使用される絶縁層である。電極パッド用の開口部ではボンディング端子との導電性を確保するため、パシベーション層は除去される（すなわち、パシベーション加工用のマスクはすでにある）。
【００９１】
したがって、凹凸調整用の層としてパシベーション層を利用すれば、プロセス工程ならびにマスクを増やすことなく、アクチュエータ２１の反りを調整できる。圧縮性の応力を有するパシベーション層を採用する場合は、パシベーション層がない状態でアクチュエータ２１が下側に反るようにしておけばよい。
【００９２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、絶縁層２５上に設けられる配線層を利用してアクチュエータ２１の反りを調整するようにしたものである。
【００９３】
図２１は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の平面図である。図２２は、図２１に示したＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿った半導体装置の断面図である。
【００９４】
下部電極層２２上で上部絶縁層２７内には、下部電極層２２に電気的に接続されたコンタクト層２９Ａが設けられている。上部絶縁層２７上には、コンタクト層２９Ａに電気的に接続された配線層２９が設けられている。配線層２９には、アクチュエータ２１を駆動するための電圧Ｖ１が供給される。
【００９５】
上部電極層２４上で上部絶縁層２７内には、上部電極層２４に電気的に接続されたコンタクト層３０Ａが設けられている。上部絶縁層２７上には、コンタクト層３０Ａに電気的に接続された配線層３０が設けられている。配線層３０には、アクチュエータ２１を駆動するための電圧Ｖ２が供給される。
【００９６】
空洞１３の上方で上部絶縁層２７上には、複数のダミー配線層３１が所定間隔を空けて設けられている。また、複数のダミー配線層３１のそれぞれは、Ｙ方向に延在するように設けられている。すなわち、ダミー配線層３１は、ストライプ状を有している。
【００９７】
本実施形態では、アクチュエータ２１は、下側に反る。アクチュエータ２１は、当該アクチュエータ２１を構成する上部電極層２４および下部電極層２２の材料や膜厚、或いは圧電層２３の材料や膜厚等によって反る方向が変わってくる。そして、ダミー配線層３１としては、残留応力がアクチュエータ２１の残留応力より相対的に大きいものを用いる。ダミー配線層３１としては、引っ張り応力を有するＡｌ等が用いられる。
【００９８】
これにより、ダミー配線層３１が設けられているアクチュエータ２１のセグメントは、反りの向きが反転する。すなわち、ダミー配線層３１が設けられていないアクチュエータ２１のセグメントは凸状、ダミー配線層３１が設けられているアクチュエータ２１のセグメントは凹状になる。そして、各ダミー配線層３１の幅（Ｘ方向の長さ）と、ダミー配線層３１の間隔とを調整することで、アクチュエータ２１の反りを調整することができる。
【００９９】
次に、第４の実施形態の変形例について説明する。図２３は、この変形例を示す断面図である。なお、平面図は、図２１と同じであるため省略する。
【０１００】
上部電極層２４上で上部絶縁層２７内には、複数のダミー配線層３１に対応して設けられ、かつ複数のダミー配線層３１と上部電極層２４とを電気的に接続する複数のダミーコンタクト層３１Ａが設けられている。このダミーコンタクト層３１ＡのＹ方向の長さは、ダミー配線層３１のＹ方向の長さと同じである。
【０１０１】
ここで、上部絶縁層２７にＳｉＯ２等の圧縮応力を有する層を用い、ダミーコンタクト層３１ＡにＡｌ等の引っ張り応力を有する層を用いた場合、上部絶縁層２７が設けられているアクチュエータ２１のセグメントは凸状、ダミーコンタクト層３１Ａが設けられているアクチュエータ２１第３のセグメントは凹状になる。このようにして、アクチュエータ２１の反りを調整することができる。
【０１０２】
以上詳述したように本実施形態によれば、アクチュエータ２１の上方に設けられた配線層を用いてアクチュエータ２１の反りを調整することができる。また、アクチュエータ２１上に設けられたコンタクト層を用いてアクチュエータ２１の反りを調整することができる。
【０１０３】
また、配線層２９，３０を形成する製造工程を利用してダミー配線層或いはダミーコンタクト層を形成することができる。よって、アクチュエータ２１の反りを調整するための調整層を形成する新たな製造工程を追加する必要がない。これにより、製造コストの増加を抑制することができる。
【０１０４】
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、可変容量に本発明を適用した場合の例を示している。図２４は、本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の平面図である。図２５は、図２４に示したＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿った半導体装置の断面図である。図２６は、図２４に示したＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿った半導体装置の断面図である。
【０１０５】
基板１１上には、絶縁層４１が設けられている。絶縁層４１としては、例えばＳｉＮが用いられる。絶縁層４１上には、可変容量４０の第１の電極層４２が設けられている。第１の電極層４２としては、例えばＡｌが用いられる。本実施形態では、可変容量４０の第１の電極層４２は、２つの電極層４２Ａ，４２Ｂから構成されている。２つの電極層４２Ａ，４２Ｂは、アクチュエータ２１の延在方向（Ｘ方向）に対して直交する方向（Ｙ方向）に隣接して設けられている。なお、前述した絶縁層４１は、基板１１と可変容量の第１の電極層４２とを電気的に分離するために設けられている。
【０１０６】
絶縁層４１および第１の電極層４２上には、絶縁層４３が設けられている。絶縁層４３としては、例えばＳｉＮが用いられる。第１の電極層４２上に設けられた絶縁層４３は、可変容量４０の第１の電極層と第２の電極層とが電気的に接触しないようにするために設けられている。
【０１０７】
絶縁層４３上には、アンカー１２が設けられている。アンカー１２としては、例えばＳｉＯ2が用いられる。アンカー１２は、基板１１上に部分的に設けられており、アンカー１２内にはアクチュエータ２１および可変容量４０の第２の電極層が可動するための空洞１３が設けられている。
【０１０８】
アンカー１２および空洞１３上には、Ｘ方向に延在するように、絶縁層２５に覆われたアクチュエータ２１が設けられている。絶縁層２５上には、調整層２８が設けられている。これにより、アクチュエータ２１の反りを低減することができる（第３の実施形態を参照）。
【０１０９】
アクチュエータ２１の先端の側面上には、Ｘ方向に延在するように、可変容量４０の第２の電極層４４が設けられている。また、第２の電極層４４は、電極層４２Ａおよび４２Ｂの上方に設けられている。第２の電極層４４は、複数の層により構成されている。第２の電極層４４は、Ａｌ層と、このＡｌ層を上下で挟むように設けられた２つのＴｉＮ層とから構成されている。第２の電極層４４の側面上には、絶縁層４５が設けられている。絶縁層４５としては、例えばＳｉＯ2が用いられる。
【０１１０】
また、第２の電極層４４は、複数の開口部（本実施形態では、６つの開口部）を有している。この開口部は、第２の電極層４４の下の空洞１３を形成する際に、第２の電極層４４の下に設けられた犠牲層を除去するために設けられている。すなわち、第２の電極層４４の下の犠牲層の主要部分は、開口部を利用してエッチングされる。なお、この開口部は、可変容量４０の動作には特に関係がなく、空洞１３を形成する際に第２の電極層４４の下の犠牲層が除去できるのであれば特に必要ない。
【０１１１】
第２の電極層４４はこのように複数の層から構成されているため、反りが生じやすい。そこで、第２の電極層４４上に凹凸を調整するための調整層４６をつけ、第２の電極層４４の反りを調整する。第２の電極層４４上には、凹凸を調整するための複数の調整層４６が部分的に設けられている。調整層４６は、例えばタイル状を有している。もちろん、調整層４６は、第１の実施形態で説明した他の平面パターンであってもよい。
【０１１２】
本実施形態では、第２の電極層４４は、上側に反る。よって、調整層４６としては、残留応力が第２の電極層４４の残留応力より相対的に小さいものを用いる。例えば、調整層４６としては、絶縁層からなるパシベーション層を用いる。これにより、調整層４６が設けられている第２の電極層４４のセグメントは、反りの向きが反転する。すなわち、調整層４６が設けられている第２の電極層４４のセグメントは凸状、調整層４６が設けられていない第２の電極層４４のセグメントは凹状になる。このようにして、空洞１３上に設けられた第２の電極層４４の反りを低減することができる。
【０１１３】
次に、可変容量４０の動作について説明する。まず、アクチュエータ２１の非可動時について説明する。アクチュエータ２１の下部電極層２２に印加される電圧Ｖ１および上部電極層２４に印加される電圧Ｖ２がそれぞれ例えば接地電位（０Ｖ）のとき、アクチュエータ２１は可動せず、図２２に示すような状態のままである。この図２２の状態のとき、可変容量４０の容量値Ｃｖは最も小さくなる。
【０１１４】
次に、アクチュエータ２１の可動時について説明する。アクチュエータ２１の下部電極層２２の電圧Ｖ１を例えば接地電位（０Ｖ）とし、上部電極層２４の電圧Ｖ２を０Ｖから例えば３Ｖに上げると、アクチュエータ２１の圧電層２３が横方向に収縮する。この結果、アクチュエータ２１の先端が下方向に動くことで、可変容量４０の第１の電極層４２と第２の電極層４４との間の距離が小さくなる。アクチュエータ２１が可動して第２の電極層４４と絶縁層４３とが接触した場合に、可変容量４０の容量値Ｃｖは最も大きくなる。
【０１１５】
このように、アクチュエータ２１の下部電極層２２および上部電極層２４に印加する電圧Ｖ１，Ｖ２を設定することでアクチュエータ２１を可動させ、その結果、可変容量４０の２つの電極層間の距離が変化することで可変容量４０の容量値Ｃｖを変化させることができる。
【０１１６】
なお、本実施形態では、可変容量４０の第１の電極層４２が図２４乃至図２６に示すように、電気的に分離された２つの電極層４２Ａ，４２Ｂにより構成されている。そして、可変容量４０の第２の電極層４４は、フローティング状態に設定される。
【０１１７】
この場合、第１の電極層４２Ａと第２の電極層４４とを含んで可変容量４０Ａ（容量値Ｃｖａ）が構成され、第１の電極層４２Ｂと第２の電極層４４とを含んで可変容量４０Ｂ（容量値Ｃｖｂ）が構成されている。そして、可変容量４０Ａと４０Ｂとは直列接続された状態となる。このため、可変容量４０の全体の容量値Ｃｖは、（式５）のようになる。
【０１１８】
１／Ｃｖ＝１／Ｃｖａ＋１／Ｃｖｂ      …（式６）
以上詳述したように本実施形態によれば、可変容量を構成するアクチュエータ２１の反りを調整することができる。また、アクチュエータ２１に接続される第２の電極層４４の反りを調整することができる。これにより、アクチュエータ２１および第２の電極層４４が実質的に平坦で、かつ高精度な可変容量を形成することができる。
【０１１９】
なお、可変容量の第１の電極層は、２つに分離されていないくてもよい。第１の電極層が一層で構成されている場合でも本実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、この場合は、第２の電極層４４に配線を接続することが必要となる。
【０１２０】
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、同一基板上に高さの異なる２つの素子（インダクタと可変容量）を形成するようにしたものである。
【０１２１】
図２７は、本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の平面図である。図２８は、図２７に示したＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線に沿った半導体装置の断面図である。図２９は、図２７に示したＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿った半導体装置の断面図である。なお、可変容量４０の構成は、第５の実施形態と同じである。また、アクチュエータ２１の基板１１からの高さをＨ１とする。アクチュエータ２１の高さＨ１は、アンカー１２の膜厚と同じである。
【０１２２】
空洞１３およびアンカー１２上には、インダクタ５０が設けられている。インダクタ５０の平面形状は、スパイラル形状であってもよいし、四角形状、円形状或いはミアンダ（meander）形状等であってもよい。本実施形態では、スパイラル形状を一例として示している。インダクタ５０の両端は、アンカー１２上に設けられている。
【０１２３】
以下に、インダクタ５０の具体的な構成について説明する。アンカー１２および空洞１３上には、空洞１３を跨ぐように絶縁層５１が設けられている。すなわち、絶縁層５１の両端は、アンカー１２上に設けられている。絶縁層５１としては、ＳｉＯ２等が用いられる。
【０１２４】
絶縁層５１上には、金属層５２Ａ，５２Ｂが設けられている。金属層５２Ａの一端は、アンカー１２の上方に設けられている。金属層５２Ｂの一端は、アンカー１２の上方に設けられている。金属層５２Ａ，５２Ｂとしては、引っ張り応力を有するＡｌ等が用いられる。
【０１２５】
絶縁層５１内には、金属層５２Ａと５２Ｂとの他端を接続するための金属層５３が設けられている。金属層５２Ａ，５２Ｂと金属層５３とはそれぞれ、コンタクトプラグを介して接続されている。
【０１２６】
また、インダクタ５０は、インダクタ部５０Ａと、このインダクタ部５０Ａを両側から支える２つの支持部５０Ｂ，５０Ｃとから構成されている。インダクタ部５０Ａは、インダクタ５０のうちスパイラル形状を有した部分に相当する。支持部５０Ｂ，５０Ｃのアンカー１２側の高さＨ１は、アンカー１２の膜厚と同じである。換言すると、高さＨ１は、空洞１３を形成するための犠牲層の膜厚と同じである。
【０１２７】
ところで、インダクタ部５０Ａに含まれる金属層５２Ａ，５２Ｂ上には、複数の調整層５５が設けられている。絶縁層５１と金属層５２Ａ，５２Ｂとからなる梁は、上側に反る。よって、調整層５５としては、残留応力が梁の残留応力より相対的に小さいものを用いる。例えば、調整層５５としては、圧縮応力を有するＳｉＯ２等が用いられる。これにより、調整層５５が設けられている梁の部分は、反りの向きが反転する。すなわち、調整層５５が設けられている梁のセグメントは凸状、調整層５５が設けられていない梁のセグメントは凹状になる。これにより、インダクタ部５０Ａを実質的に平坦にすることができる。
【０１２８】
さらに、支持部５０Ｂに含まれる金属層５２Ａ上には、調整層５４Ａが設けられている。調整層５４Ａとしては、圧縮応力を有するＳｉＯ２等が用いられる。これにより、支持部５０Ｂは、１つの凹部と１つの凸部とから構成される。そして、梁が反ることを利用しかつ凹部と凸部とのそれぞれの長さを調整することで、インダクタ部５０Ａの高さＨ２を任意の高さにすることができる。同様に、調整層５４Ｂを用いてインダクタ部５０Ａの高さＨ２を任意の高さにすることができる。
【０１２９】
また、梁が下側に反る場合は、調整層５４Ａ，５４Ｂとして引っ張り応力を有するものを用いることで、凹部と凸部とからなる支持部５０Ｂ，５０Ｃを形成すればよい。
【０１３０】
以上詳述したように本実施形態によれば、梁の反りを利用して任意の位置の空洞の高さを調整することができる。すなわち、インダクタ部５０Ａの下の空洞高さＨ２を、犠牲層の高さ（厚さ）Ｈ１よりも高くすることができる。
【０１３１】
例えば、高さＨ２を１０μｍ以上、望ましくは３０μｍとすることにより、基板１１上に生成される渦電流の量を削減でき、インダクタのロスを低減させることができる。これにより、インダクタ５０の特性を向上させることができる。一方、可変容量は、空洞高さＨ１を１μｍ程度にする。このように、本発明の反り制御方法を利用することにより、複数の空洞高さを簡単なプロセスで実現できる。
【０１３２】
また、膜厚が厚い犠牲層を除去するには時間がかかる。本実施形態では、高さＨ１の空洞を形成した後に任意の部分の空洞の高さを調整している。よって、犠牲層の量を低減することができるため、犠牲層を除去する時間を低減することができる。この結果、製造コストを削減することができる。
【０１３３】
また、上記各実施形態において、梁の反りを調整するための調整層を梁の上に設けるようにしている。しかし、これに限定されず、製造工程上問題がなければ、梁の下に調整層を設けるようにしてもよい。
【０１３４】
なお、上記各実施形態では片持ち梁について説明したが、もちろん両持ち梁に対して上記各実施形態を適用した場合でも同様の効果を得ることができる。
【０１３５】
本発明は、上述した実施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内で、構成要素を変形して具体化できる。また、実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】複数の層により構成された片持ち梁の反りを説明するための断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る片持ち梁を有する装置の平面図。
【図３】図２に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った装置の断面図。
【図４】複数の層により構成された片持ち梁の他の構成例を示す断面図。
【図５】単層により構成された片持ち梁の構成を示す断面図。
【図６】凹部と凸部との長さの比の設定を説明するための断面図。
【図７】有限要素法による片持ち梁の反り量のシミュレーション結果を示す図。
【図８】図７に示した片持ち梁の３つのケース（ケース１乃至３）の条件を示す図。
【図９】有限要素法で求めた片持ち梁の反りの様子を示す斜視図。
【図１０】ρ１／ρ２を変化させた場合の有限要素法（ポワソン比ν＝０．３）と理論値との反り量を示す図。
【図１１】梁の反りを調整するための調整層１７の平面パターンの第１の例を示す平面図。
【図１２】調整層１７の平面パターンの第２の例を示す平面図。
【図１３】調整層１７の平面パターンの第３の例を示す平面図。
【図１４】調整層１７の平面パターンの第４の例を示す平面図。
【図１５】調整層１７の平面パターンの第５の例を示す平面図。
【図１６】調整層１７の平面パターンの第６の例を示す平面図。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る片持ち梁を有する装置の平面図。
【図１８】図１７に示したＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った装置の断面図。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の平面図。
【図２０】図１９に示したＸＸ−ＸＸ線に沿った半導体装置の断面図。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の平面図。
【図２２】図２１に示したＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿った半導体装置の断面図。
【図２３】第４の実施形態の変形例を示す断面図。
【図２４】本発明の第５の実施形態に係る半導体装置の平面図。
【図２５】図２４に示したＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿った半導体装置の断面図。
【図２６】図２４に示したＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿った半導体装置の断面図。
【図２７】本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の平面図。
【図２８】図２７に示したＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線に沿った半導体装置の断面図。
【図２９】図２７に示したＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿った半導体装置の断面図。
【符号の説明】
【０１３７】
１１…基板、１２…アンカー、１３…空洞、１４…第１の層、１５…第２の層、１６…片持ち梁、１７…調整層、１８…調整層、２１…アクチュエータ、２２…下部電極層、２３…圧電層、２４…上部電極層、２５…絶縁層、２６…下部絶縁層、２７…上部絶縁層、２８，４６，５４Ａ，５４Ｂ，５５，…調整層、２９，３０…配線層、２９Ａ，３０Ａ…コンタクト層、３１…ダミー配線層、３１Ａ…ダミーコンタクト層、４０…可変容量、４１，４３，４５，５１…絶縁層、４２…第１の電極層、４４…第２の電極層、５０…インダクタ、５２Ａ，５２Ｂ，５３…金属層。
【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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【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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