(57)【要約】【課題】入射光の変調を安定して行うことができるＭＥＭＳデバイスと、ＣＭＯＳ製造プロセスを用いて、ＭＥＭＳ構造体を製造できるＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】ＭＥＭＳデバイス１は、ＭＥＭＳ構造体領域３と、半導体領域２と、がＳｉ基板１０上に併設されるＭＥＭＳデバイス１であって、ＭＥＭＳ構造体が、下部電極５１と可動電極６１と上部電極７１とが層状にそれぞれほぼ等間隔に離間して配設して構成され、上部電極７１が、入射光が透過可能な開口部７２を有し、可動電極６１が、開口部７２からの入射光を反射する反射面６２を有し、可動電極６１が上部電極７１の近接位置にあるとき反射光を開口部７２から透過する第１の状態と、下部電極５１の近接位置にあるとき反射光を開口部７２から透過させない第２の状態とを有し、第１の状態または第２の状態により、前記入射光を変調する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳ構造体を含むＭＥＭＳ構造体領域と、前記ＭＥＭＳ構造体を駆動する駆動回路を含む半導体領域と、が同一基板上に併設されるＭＥＭＳデバイスであって、
前記ＭＥＭＳ構造体が、下部電極と可動電極と上部電極とを層状にそれぞれほぼ等間隔に離間し配設して構成され、
前記上部電極が、入射光が透過可能な開口部を有し、
前記可動電極が、前記下部電極または前記上部電極とに平行な平板で形成されており前記開口部からの入射光を反射する反射面を有し、
前記可動電極が、前記上部電極の近接位置にあるとき反射光を前記開口部から透過する第１の状態と、前記下部電極の近接位置にあるとき反射光を前記開口部から透過させない第２の状態とを有し、
前記第１の状態または前記第２の状態により、前記入射光を変調することを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスにおいて、
前記駆動回路から前記下部電極と前記可動電極と前記上部電極とそれぞれに正または負の電荷を選択的に与えることにより生ずる静電引力または反発力によって、前記可動電極が前記反射面に対して垂直方向に移動し、前記第１の状態と前記第２の状態とが形成されることを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＭＥＭＳデバイスにおいて、
前記第１の状態のとき、前記下部電極と前記可動電極とに同相の電荷を印加し、前記下部電極に前記可動電極とは逆相の電荷を印加し、
前記第２の状態のとき、前記可動電極と前記上部電極とに同相の電荷を印加し、前記上部電極に前記可動電極とは逆相の電荷を印加することを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイスにおいて、
前記可動電極が、外周の周縁部に外側に向かって延在される可撓性を有する支持梁を備え、
前記支持梁の端部が固定されていることを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイスにおいて、
前記可動電極が、前記反射面の入射光が入射される領域の周縁に沿って開口部を備えていることを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイスにおいて、
前記上部電極の入射光側表面に、反射防止膜が設けられていることを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
ＭＥＭＳ構造体を含むＭＥＭＳ構造体領域と、前記ＭＥＭＳ構造体を駆動する駆動回路を含む半導体領域と、が同一基板上に併設されているＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、
前記半導体領域において、基板上にソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、
前記ＭＥＭＳ構造体領域と前記半導体領域にわたって、ポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層を下部電極とゲート電極とに分割形成する工程と、
前記下部電極と前記ゲート電極とを含む表面に第１の絶縁層を形成する工程と、
前記第１の絶縁層の表面に第１のＡｌ配線層を形成する工程と、
前記第１のＡｌ配線層を可動電極と第１の層間配線層とに分割形成する工程と、
前記可動電極と前記第１の層間配線層とを含む表面に第２の層間絶縁層を形成する工程と、
前記第２の層間絶縁層の表面に第２のＡｌ配線層を形成する工程と、
前記第２のＡｌ配線層を上部電極と第２の層間配線層とに分割形成する工程と、
前記第２のＡｌ配線層を上部電極と前記第２の層間配線層の上面に第３の絶縁層を形成する工程と、
前記ＭＥＭＳ構造体領域において、前記第１の絶縁層と前記第２の層間絶縁層と前記第３の絶縁層を除去し、前記上部電極と前記可動電極とをリリースする工程と、
を含むことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項８】
ＭＥＭＳ構造体を含むＭＥＭＳ構造体領域と、前記ＭＥＭＳ構造体を駆動する駆動回路を含む半導体領域と、が同一基板上に併設されているＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、
前記半導体領域において、ＣＭＯＳトランジスタを形成する工程と、
前記ＭＥＭＳ構造体領域において、下部電極を形成する工程と、
前記下部電極と前記ゲート電極とを含む表面に第１の絶縁層を形成する工程と、
前記第１の絶縁層の表面に第１のＡｌ配線層を形成する工程と、
前記第１のＡｌ配線層を可動電極と第１の層間配線層とに分割形成する工程と、
前記可動電極と前記第１の層間配線層とを含む表面に第２の層間絶縁層を形成する工程と、
前記第２の層間絶縁層の表面に第２のＡｌ配線層を形成する工程と、
前記第２のＡｌ配線層を上部電極と第２の層間配線層とに分割形成する工程と、
前記第２のＡｌ配線層を上部電極と前記第２の層間配線層の表面に第３の絶縁層を形成する工程と、
前記ＭＥＭＳ構造体領域において、前記第１の絶縁層と前記第２の層間絶縁層と前記第３の絶縁層を除去し、前記上部電極と前記可動電極とをリリースする工程と、
を含むことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法において、
前記上部電極の表面に反射防止膜を形成する工程をさらに含むことを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳデバイス、ＭＥＭＳデバイスの製造方法に関する。詳しくは、可動電極の移動によって入射光の変調を行うＭＥＭＳデバイスの構造と、ＣＭＯＳプロセスを用いたＭＥＭＳデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳデバイスは、加速度センサー、表示デバイス、信号変換やスイッチ素子として採用されつつある。これらのＭＥＭＳデバイスとしては、半導体微細加工技術を使用して微小なミラーを作成し、このミラーを静電気力によって駆動することによって入射光を変調するというものが提案されている。
【０００３】
従来、分極状態を保持可能な強誘電体膜と、強誘電体膜の裏面上に形成された固定電極と、強誘電体膜の表面上にアレイ状に複数個形成された光を反射する可動電極とを有し、可動電極はその一端が強誘電体膜に固定され、他端は強誘電体膜との静電反発力により強誘電体膜から離れた第１位置と強誘電体膜との静電引力により強誘電体膜に引き寄せられた第２位置をとるものであり、入射光を第１位置または第２位置にある可動電極により反射させることにより入射光を変調する表示素子としてのＭＥＭＳデバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４７６５４号公報（第５，６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような特許文献１では、可動電極は一端が強誘電体膜に固定され、先端が強誘電体膜との間に空隙を有して形成されている。従って、可動電極は傾斜した斜面をミラーとして入射光を変調しているため、傾斜角度のばらつきによって変調の度合いが変化することが予測される。
【０００６】
また、可動電極と強誘電体膜との空隙は、可動電極と強誘電体膜との間に設けられる犠牲層を除去して形成されるが、可動電極が傾斜を有しているため、固定部に近い犠牲層の除去が困難で、犠牲層が残留することが考えられ、可動電極の所定の駆動が妨げられることが考えられる。
【０００７】
また、可動電極の移動範囲は、可動電極の弾性力と静電気力による引力と反発力とのバランスに依存するため、可動電極が傾斜していることに加え、可動電極の厚さや形状により弾性力にばらつきが生じやすいという課題を有している。
【０００８】
さらに、このＭＥＭＳデバイスは、Ｓｉ基板上に、固定電極と強誘電体と可動電極とを積層して形成されるため、一般のＣＭＯＳ製造プロセスにて製造することは困難とされている。
【０００９】
本発明の目的は、前述した課題を解決することを要旨とし、入射光の変調を安定して行うことができるＭＥＭＳデバイスと、ＣＭＯＳ製造プロセスを用いて、ＣＭＯＳ型半導体とＭＥＭＳ構造体を製造できるＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳ構造体を含むＭＥＭＳ構造体領域と、前記ＭＥＭＳ構造体を駆動する駆動回路を含む半導体領域と、が同一基板上に併設されるＭＥＭＳデバイスであって、前記ＭＥＭＳ構造体が、下部電極と可動電極と上部電極とを層状にそれぞれほぼ等間隔に離間し配設して構成され、前記上部電極が、入射光が透過可能な開口部を有し、前記可動電極が、前記下部電極または前記上部電極とに平行な平板で形成されており前記開口部からの入射光を反射する反射面を有し、前記可動電極が、前記上部電極の近接位置にあるとき反射光を前記開口部から透過する第１の状態と、前記下部電極の近接位置にあるとき反射光を前記開口部から透過させない第２の状態とを有し、前記第１の状態または前記第２の状態により、前記入射光を変調することを特徴とする。
ここで、開口部としては、例えばスリット状または格子状等の孔を示す。
【００１１】
本発明によれば、可動電極を移動させることにより、可動電極による入射光の反射光が上部電極の開口部を透過する第１の状態と、反射光が透過しない第２の状態をつくるため、可動電極を傾斜させて反射光の射出角度を変える従来技術に比べ、ばらつきを低減し入射光の変調を確実に行うことができる。
【００１２】
また、ＭＥＭＳ構造体領域と半導体領域とを、同一基板上に併設して形成していることから薄型のＭＥＭＳデバイスを実現することができる。
【００１３】
また、前述した構造では、前記駆動回路から前記下部電極と前記可動電極と前記上部電極とそれぞれに正または負の電荷を選択的に与えることにより生ずる静電引力または反発力によって、前記可動電極が前記反射面に対して垂直方向に移動し、前記第１の状態と前記第２の状態とが形成されることが好ましい。
【００１４】
可動電極と、上部電極または下部電極とはそれぞれ、ほぼ等間隔に配設されているため、可動電極が上部電極側または下部電極側に寄せられる距離がほほ等しい。従って、静電気力の引力、反発力も略等しくすることができるので、可動電極の移動（駆動）を安定して行うことができる。
【００１５】
また、可動電極を平板で形成し、反射面に対して垂直方向に移動させていることから、反射光の射出角度が変わらない。さらに、可動電極の移動方向両側に上部電極及び下部電極を配設しているため、上部電極と下部電極を可動電極のストッパーとすることができ、前述した従来技術のように可動電極を傾斜する構造に比べ、可動電極の移動量のばらつきを小さくすることができる。
【００１６】
また、前記第１の状態のとき、前記下部電極と前記可動電極とに同相の電荷を印加し、前記下部電極に前記可動電極とは逆相の電荷を印加し、前記第２の状態のとき、前記可動電極と前記上部電極とに同相の電荷を印加し、前記上部電極に前記可動電極とは逆相の電荷を印加することが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、第１の状態において、仮に上部電極に＋電荷を、可動電極に−電荷を印加すると相互の静電引力によって、可動電極が上部電極に接するまで移動する。このとき下部電極に可動電極と同相の電位、つまり−電荷を印加すると、下部電極と可動電極と間の静電反発力が加わり、より強い静電気力が得られ、可動電極を確実に所定位置にまで移動させることができる。
【００１８】
また、第２の状態では、仮に下部電極に＋電荷を、可動電極に−電荷を印加すると相互の静電引力によって、可動電極が下部電極に接するまで移動する。このとき、可動電極と同相の電位、つまり−電荷を印加すると、上部電極と可動電極と間の静電反発力が加わり、より強い静電気力が得られ、可動電極を確実に所定位置にまで移動させることができる。
【００１９】
また、前記可動電極が、外周の周縁部に外側に向かって延在される可撓性を有する支持梁を備え、前記支持梁の端部が固定されていることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、可動電極は、可撓性を有する支持梁によって支持されているため、静電気力によって、反射面を容易に第１の状態と第２の状態とに移動させることができる。
【００２１】
また、前記可動電極が、前記反射面の入射光が入射される領域の周縁に沿って開口部を備えていることが好ましい。
【００２２】
このようにすれば、可動電極を軽量化することができる。従って、静電気力を小さくしても駆動可能となり、印加する正または負の電圧を抑制することができるため消費電力を低減することができる。
【００２３】
さらに、前記上部電極の入射光側表面に、反射防止膜が設けられていることが望ましい。
上部電極表面に入射される入射光は、開口部を透過する光と開口部の周囲の入射光側表面で反射される光とになる。ここで、入射光側表面に反射防止膜を設けることにより、前述した第２の状態のときには反射光はほとんどなくなり、第１の状態のときの反射光の光量との差が大きくなり、２値の光変調を確実に行うことができる。
【００２４】
本発明のＭＥＭＳデバイスの製造方法は、ＭＥＭＳ構造体を含むＭＥＭＳ構造体領域と、前記ＭＥＭＳ構造体を駆動する駆動回路を含む半導体領域と、が同一基板上に併設されているＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、前記半導体領域において、基板上にソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、前記ＭＥＭＳ構造体領域と前記半導体領域にわたって、ポリシリコン層を形成する工程と、前記ポリシリコン層を下部電極とゲート電極とに分割形成する工程と、前記下部電極と前記ゲート電極とを含む表面に第１の絶縁層を形成する工程と、前記第１の絶縁層の表面に第１のＡｌ配線層を形成する工程と、前記第１のＡｌ配線層を可動電極と第１の層間配線層とに分割形成する工程と、前記可動電極と前記第１の層間配線層とを含む表面に第２の層間絶縁層を形成する工程と、前記第２の層間絶縁層の表面に第２のＡｌ配線層を形成する工程と、前記第２のＡｌ配線層を上部電極と第２の層間配線層とに分割形成する工程と、前記第２のＡｌ配線層を上部電極と前記第２の層間配線層の上面に第３の絶縁層を形成する工程と、前記ＭＥＭＳ構造体領域において、前記第１の絶縁層と前記第２の層間絶縁層と前記第３の絶縁層を除去し、前記上部電極と前記可動電極とをリリースする工程と、を含むことを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、下部電極とゲート電極、可動電極と第１の層間配線層、上部電極と第２の層間配線層とを同じ工程で形成することができ、一般のＣＭＯＳ製造プロセスによって形成することができる。
また、可動電極の材質をＡｌにしていることから、可動電極をミラーとして用いることができる。
【００２６】
また、可動電極の厚さ、可動電極と上部電極または下部電極との空隙は、ＣＭＯＳ製造プロセスにおいて形成しているので高精度に形成することができる。さらに、上部電極に設けられる開口部の形状、大きさも自在である。
【００２７】
また、第１の絶縁層と第２の層間絶縁層と第３の絶縁層を一括除去し、上部電極と前記可動電極とをリリースすることから、製造工程を格段に簡素化することができるという効果がある。
【００２８】
さらに、上述したような製造方法によれば、可動電極の支持梁の端部は、第１の絶縁層と第２の層間絶縁層との間に挟持されているために、固定部としてのアンカー等を形成する必要がない。
【００２９】
また、本発明のＭＥＭＳデバイスの他の製造方法は、ＭＥＭＳ構造体を含むＭＥＭＳ構造体領域と、前記ＭＥＭＳ構造体を駆動する駆動回路を含む半導体領域と、が同一基板上に併設されているＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、前記半導体領域において、ＣＭＯＳトランジスタを形成する工程と、前記ＭＥＭＳ構造体領域において、下部電極を形成する工程と、前記下部電極と前記ゲート電極とを含む表面に第１の絶縁層を形成する工程と、前記第１の絶縁層の表面に第１のＡｌ配線層を形成する工程と、前記第１のＡｌ配線層を可動電極と第１の層間配線層とに分割形成する工程と、前記可動電極と前記第１の層間配線層とを含む表面に第２の層間絶縁層を形成する工程と、前記第２の層間絶縁層の表面に第２のＡｌ配線層を形成する工程と、前記第２のＡｌ配線層を上部電極と第２の層間配線層とに分割形成する工程と、前記第２のＡｌ配線層を上部電極と前記第２の層間配線層の表面に第３の絶縁層を形成する工程と、前記ＭＥＭＳ構造体領域において、前記第１の絶縁層と前記第２の層間絶縁層と前記第３の絶縁層を除去し、前記上部電極と前記可動電極とをリリースする工程と、を含むことを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、ＣＭＯＳ型トランジスタ形成後に下部電極を形成することから、下部電極と上部電極とを同じ材質で形成することができ、第１の状態と第２の状態を同じ電荷を印加してつくることが可能で、駆動回路を簡素化できるという効果もある。
【００３１】
また、本発明のＭＥＭＳデバイスの製造方法において、前記上部電極の表面に反射防止膜を形成する工程をさらに含むことが好ましい。
【００３２】
上部電極形成後、反射防止膜を形成する工程を設けることで大幅な工程を追加することなく、反射防止膜を形成することができ、この工程も、ＣＭＯＳ製造プロセスに含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１，２は本発明の実施形態１に係るＭＥＭＳデバイスの構造を示し、図３，４はＭＥＭＳデバイスの動作、図５，６は、このＭＥＭＳデバイスの製造方法、図７は実施形態２、図８，９は実施形態３に係るＭＥＭＳデバイスの動作を示している。
（実施形態１）
【００３４】
図１は、本実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを模式的に示す断面図である。図１において、ＭＥＭＳデバイス１は、Ｓｉからなる基板１０（以降、Ｓｉ基板１０と表す）の上面に半導体領域２と、ＭＥＭＳ構造体領域３と、が併設して構成されている。半導体領域２は、ＣＭＯＳ型構造が形成される半導体形成領域で、ＭＥＭＳ構造体を駆動するための駆動回路としての複数のトランジスタ２１，２５などの回路素子やこれらを選択接続する第１の層間配線層８１，８２、第２の層間配線層８３，８４と第１の層間絶縁層４１、第２の層間絶縁層４２，第３の層間絶縁層４３とから構成されている。
【００３５】
トランジスタ２１はｎウェル構造であって（ｐチャネルトランジスタと呼称される）、ｎウェル１２上にソース領域２３とドレイン領域２２とゲート酸化膜（図示せず）、ゲート電極２４とを有している。トランジスタ２５はｐウェル構造であって（ｎチャネルトランジスタと呼称される）、ｐウェル１１上にソース領域２７とドレイン領域２６とゲート酸化膜（図示せず）、ゲート電極２８を有している。酸化膜分離としてはＬＯＣＯＳ３０が用いられている。
これらのトランジスタは一般のＣＭＯＳ型構造が用いられるため、詳細な説明を省略する。
【００３６】
これらトランジスタ２１，２５の上層にはＳｉＯ2からなる第１の層間絶縁層４１（以降、単に絶縁層４１と表す）が形成されている。この絶縁層４１の表面には、Ａｌからなる第１の層間配線層８１，８２（以降、単にＡｌ配線８１，８２と表す）が形成されている。ドレイン領域２２とＡｌ配線８１、ドレイン領域２６とＡｌ配線８２とは、それぞれコンタクトホール９１，９２によって接続されている。
【００３７】
Ａｌ配線８１，８２の表面には、ＳｉＯ2からなる第２の層間絶縁層４２（以降、単に絶縁層４２と表す）が形成され、この絶縁層４２の表面には、Ａｌからなる第２の層間配線層８３，８４（以降、単にＡｌ配線８３，８４と表す）が形成されている。Ａｌ配線８１とＡｌ配線８３、Ａｌ配線８２とＡｌ配線８４とは、それぞれビア９３，９４によって接続されている。
【００３８】
Ａｌ配線８３，８４の表面には、第３の層間絶縁層４３（以降、単に絶縁層４３と表す）が形成され、絶縁層４３の表面には、保護層４５が形成される。保護層４５は、ＳｉＮまたはＳｉＮとＳｉＯ2の２層構造が用いられる。
このような構造を有する半導体領域２に併設してＭＥＭＳ構造体領域３が形成されている。
【００３９】
ＭＥＭＳ構造体は、ＬＯＣＯＳ３０の表面に形成される下部電極５１と、その上方に可動電極６１と上部電極７１とが、それぞれ空隙を有して構成されている。下部電極５１はポリシリコンからなり、ゲート電極２４，２８と同じ工程にて形成される固定電極である。上部電極７１と可動電極６１と下部電極５１とは、それぞれ平行である。
【００４０】
可動電極６１はＡｌからなり、反射面６２と、反射面６２の周縁に沿ってスリット状の開口部６３が形成されている（図２も参照する）。そして、外周の周縁部に可撓性を有する支持梁６４が外側方向に延在して形成されており、この支持梁６４の先端部は、絶縁層４１と絶縁層４２との間で挟持されている。反射面６２は、上部電極７１に設けられるスリット状の開口部７２を覆う面積を有している。
【００４１】
上部電極７１はＡｌからなり、上述した開口部７２を有しており、外周縁部７３が絶縁層４２と絶縁層４３との間に挟持された固定電極である。
【００４２】
これら可動電極６１、上部電極７１とは開口部４４内において、絶縁層４３，４２，４１がリリースエッチングされることによってリリースされ、下部電極５１と可動電極６１、可動電極６１と上部電極７１との間には、ほぼ等間隔の空隙が形成される。
【００４３】
次に、可動電極６１と上部電極７１の平面関係について図面を参照して説明する。
図２は、ＭＥＭＳ構造体領域３を模式的に示す部分平面図である。図２において、上部電極７１は、外形形状が四角形をしており、開口部４４の範囲内にスリット状の開口部７２が複数個平行に配設されている。本実施形態では、上部電極７１はＡｌからなるため開口部７２の周縁表面は光の反射面７５となる。
なお、開口部７２の数は限定されるものではなく、１個でももっと多くしてもよい。
【００４４】
可動電極６１は、外周形状が四角形の平板からなり、外周縁部の隅部から可撓性を有する支持梁６４が四方に延在され、支持梁６４の先端部が絶縁層４１，４２に挟持されている（図１、参照）。支持梁６４は、静電気力によって反射面６２が上下に移動可能な弾性力となるように幅、長さ、厚さが設定される。
【００４５】
可動電極６１には、上部電極７１の開口部７２を覆う面積を有する縞状に配設される反射面６２が形成されている。そして、この反射面６２の周囲にはスリット状の開口部６３が開設されている。可動電極６１はＡｌからなるため、反射面６２はミラーとなる。
なお、スリット状の開口部６３は、必ずしも無くてもよいが、軽量化のために設けられている。
【００４６】
続いて、本実施形態によるＭＥＭＳ構造体の動作にについて図面を参照して説明する。
図３、４は、ＭＥＭＳ構造体の動作を模式的に示す部分断面図であり、図３は、可動電極６１が下部電極５１の近接位置にあるとき反射光を開口部７２から透過させない第２の状態、図４は上部電極７１の近接位置にあるとき反射光を開口部７２から透過させる第１の状態を示している。
なお、本実施形態では、入射光の入射方向は、スリット状の開口部７２の長手方向に対して直角方向斜め上方である。
【００４７】
まず、第２の状態について図３を参照して説明する。可動電極６１は、各電極に電荷が加えられていない状態では、上部電極７１と下部電極５１とからほぼ等間隔の中立位置に存在する（図中、可動電極６１の上面位置Ｐ１で表す）。ここで、仮に下部電極５１に＋電荷を、可動電極６１に−電荷を印加すると相互の静電引力によって、可動電極６１が下部電極５１に接するまで移動する。この際、上部電極７１に必ずしも電荷を加える必要はないが、可動電極６１と同相、つまり−電荷を印加すると、上部電極７１と可動電極６１と間の静電反発力が加わり、より強い静電気力となり、可動電極６１を確実に所定位置にまで移動させることができる。
【００４８】
このような第２の状態では、入射光Ａは上部電極７１の反射面７５で反射される（反射光Ｃ）。また、入射光Ｂは開口部７２を透過し、可動電極６１の反射面６２で反射されるが、この反射光Ｄは、上部電極７１の裏面に遮られて上部電極７１の上方には射出されない。従って、入射光のうち上部電極７１の反射面７５からの反射光Ｃだけが検出される。
【００４９】
次に、第１の状態について図４を参照して説明する。仮に上部電極７１に＋電荷を、可動電極６１に−電荷を印加すると相互の静電引力によって、可動電極６１が上部電極７１に接するまで移動する。この際、下部電極５１に必ずしも電荷を加える必要はないが、可動電極６１と同相、つまり−電荷を印加すると、下部電極５１と可動電極６１と間の静電反発力が加わり、より強い静電気力となり、可動電極６１を確実に所定位置にまで移動させることができる。
【００５０】
このような第２の状態では、入射光Ａは、上部電極７１の反射面７５で反射される（反射光Ｃ）。また、入射光Ｂは、開口部７２を透過し、可動電極６１の反射面６２で反射される。この反射光Ｄは、開口部７２を透過して上部電極７１の上方に射出される。従って、入射光のうち上部電極７１の反射面７５からの反射光Ｃと可動電極６１の反射面６２からの反射光Ｄとが検出される。
【００５１】
このように、第１の状態と第２の状態では、反射光の光量が可動電極６１からの反射光Ｄの分の差異が生じ、入射光が変調されることになる。
【００５２】
なお、可動電極６１は、上部電極７１または下部電極５１に接するまで移動させているが、上述したような入射光の変調が可能な範囲で隙間が存在してもよい。つまり、下部電極５１の表面または上部電極７１の下面に薄い絶縁層（保護層）を設ける構造としてもよい。
（ＭＥＭＳデバイスの製造方法）
【００５３】
続いて、本実施形態のＭＥＭＳデバイス１の製造方法について、主たる工程をあげ図面を参照して説明する。図１と同じ符号を付して説明する。
図５，６は、ＭＥＭＳデバイス１の製造方法を模式的に示す部分断面図である。まず、Ｓｉ基板１０上にＣＭＯＳ型構造のソース領域２３，２７とドレイン領域２２，２６とゲート酸化膜（図示せず）を形成する。これらは、一般のＣＭＯＳ製造プロセスで形成することが可能なため詳しい説明を省略する。
【００５４】
これらの上面全体にわたってポリシリコン層５０を一様な厚さで形成する（図５（ａ）に示す）。ポリシリコン層５０の基本厚さは５００ｎｍである。そして、図５（ｂ）に示すように、ポリシリコン層５０をエッチング法により下部電極５１とゲート電極２４，２８を形成する。
【００５５】
次に図５（ｃ）に示すように、下部電極５１とゲート電極２４，２８とを含む表面全体にＳｉＯ2からなる絶縁層４１をＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等を用いて形成する。この絶縁層４１の厚さは５００ｎｍとする。この際、絶縁層４１を貫通しドレイン領域２２、２６に接続するコンタクトホール９１，９２を形成する。
【００５６】
続いて、図５（ｄ）に示すように、絶縁層４１の表面全体にわたってＡｌ配線層６０をスパッタリング法等を用いて形成する。Ａｌ配線層６０の厚さは５００ｎｍとする。ここで、Ａｌ配線層６０とドレイン領域２２，２６とは、コンタクトホール９１，９２で接続される。
そして、このＡｌ配線層６０をエッチング法により可動電極６１と、Ａｌ配線８１，８２とに分割形成する。
【００５７】
図５（ｅ）に示すように、可動電極６１と、Ａｌ配線８１，８２とが形成される。可動電極６１は、図２で示したような平面形状をしており、開口部６３と、開口部６３に囲まれる反射面６２と、支持梁６４とが形成される。
【００５８】
そして、図５（ｆ）に示すように、可動電極６１と、Ａｌ配線８１，８２を含む表面全体にわたってＳｉＯ2からなる絶縁層４２をＣＶＤ法等を用いて形成する。この絶縁層４２の厚さは５００ｎｍである。この際、Ａｌ配線８１，８２に接続するビア９３，９４が形成される。
【００５９】
続いて、図６（ｇ）に示すように、絶縁層４２の表面にＡｌ配線層７０を形成する。このＡｌ配線層７０の厚さは、本実施形態では８００ｎｍとしている。
そして、上部電極７１、Ａｌ配線８３，８４をエッチング法を用いて分割形成する。
【００６０】
図６（ｈ）に示すように、上部電極７１、Ａｌ配線８３，８４とが形成される。上部電極７１は、図２で示したような平面形状をしており、開口部７２と、開口部７２を囲む反射面７５と外周縁部７３を有する。Ａｌ配線８１，８３とＡｌ配線８２，８４とは、それぞれビア９３，９４にて接続される。
【００６１】
次に、図６（ｉ）に示すように、上部電極７１、Ａｌ配線８３，８４を含む表面全体にわたって絶縁層４３と、絶縁層４３の表面に保護層４５をＣＶＤ法等を用いて形成する。保護層４５はＳｉＮの１層、またはＳｉＯ2とＳｉＮの２層とする。
続いて、リリースエッチングにより、上部電極７１、可動電極６１をリリースする。
【００６２】
図６（ｊ）は、リリース工程を示している。まず、開口部４４の形状にエッチング法により保護層を除去し、続いて絶縁層４３，４２，４１をウエットエッチング法により除去し、上部電極７１と可動電極６１とをリリースする。エッチャントとしては、ＢＨＦ溶液（ＮＨ４Ｆ／ＨＦ／Ｈ２０）が用いられる。開口部４４内の絶縁層４２，４１は、上部電極７１及び可動電極６１を形成するための犠牲層である。
【００６３】
上述したような製造工程を経て、同一のＳｉ基板１０上に、半導体領域２とＭＥＭＳ構造体領域３とが、併設して設けられたＭＥＭＳデバイス１が形成される。
【００６４】
従って、上述した実施形態１によれば、可動電極６１を垂直方向に移動させることにより、可動電極６１の反射面６２からの反射光Ｄが上部電極７１の開口部７２を透過する第１の状態と、反射光Ｄが透過しない第２の状態をつくるため、可動電極を傾斜移動させて反射光の射出角度を変える従来技術に比べ、ばらつきを低減し入射光の変調を確実に行うことができる。
【００６５】
また、ＭＥＭＳ構造体領域３と半導体領域２とを、同一のＳｉ基板１０上に併設して形成していることから薄型のＭＥＭＳデバイス１を実現できる。
【００６６】
また、可動電極６１と、上部電極７１または下部電極５１とはそれぞれ、断面方向にほぼ等間隔に配設されているため、可動電極６１が上部電極７１側または下部電極５１側に寄せられる移動距離がほぼ等しい。従って、静電気力の引力、反発力も略等しくすることができるので、可動電極６１の移動（駆動）を安定して行うことができる。
【００６７】
また、可動電極６１を平板で形成し、反射面６２に対して垂直方向に移動させていることから、反射光Ｄの射出角度が変わらないので、図示しない受光部（検出部）の配置構造が容易となる。さらに、可動電極６１の移動方向両側に上部電極７１及び下部電極５１を配設しているため、上部電極７１と下部電極５１とを可動電極６１のストッパーとすることができ、前述した従来技術のように可動電極を傾斜する構造に比べ、可動電極の移動量のばらつきを小さくすることができる。
【００６８】
また、可動電極６１が、外周の周縁部に可撓性を有する支持梁６４を備えている。この支持梁６４は、可動電極６１の移動と支持に必要な弾性力となるように設定されていることから、小さな静電気力によって、可動電極６１を第１の状態と第２の状態とに容易に移動させることができる。
【００６９】
また、可動電極６１が、反射面６２の周縁に沿って開口部６３を備えていることから、可動電極６１を軽量化することができる。従って、静電気力を小さくしても駆動可能となり、印加する正または負の電荷を抑制することができるため消費電力を低減することができる。
【００７０】
また、上述した製造方法によれば、下部電極５１とゲート電極２４，２８、可動電極６１と第１の層間配線層としてのＡｌ配線８１，８２、上部電極７１と第２の層間配線層としてのＡｌ配線８３，８４とを同じ工程で形成することができ、一般のＣＭＯＳ製造プロセスによってＭＥＭＳ構造体を形成することができる。
また、可動電極の材質をＡｌにしていることから、可動電極６１をミラーとして用いることができる。
【００７１】
また、可動電極６１の厚さ、可動電極６１と上部電極７１または下部電極５１との空隙は、ＣＭＯＳ製造プロセスにおいて形成しているので、高精度に形成することができる。さらに、上部電極７１に設けられる開口部の形状、大きさも自在である。
【００７２】
また、絶縁層４１、４２，４３とを一括除去し、上部電極７１と可動電極６１とをリリースすることから、製造工程を格段に簡素化することができるという効果がある。
【００７３】
さらに、上述したような製造方法によれば、可動電極６１の支持梁６４の先端部は、絶縁層４１と絶縁層４２との間に挟持されているために、従来の一般的なＭＥＭＳ構造体に用いられる固定部としてのアンカーを形成する必要がない。
（実施形態２）
【００７４】
続いて、本発明の実施形態２について図面を参照して説明する。実施形態２は、前述した、上部電極７１がスリット状の開口部７２を有していることに対して、開口部７２が矩形状で格子状に配設されていることに特徴を有している。他の構造と、製造方法は実施形態１と同じであるため説明を省略する。
【００７５】
図７は、実施形態２に係るＭＥＭＳ構造体領域３を模式的に示す部分平面図である。図７において、上部電極７１には矩形状の開口部７２が格子状に配列されている。また、可動電極６１には、この開口部７２を覆う面積を有して反射面６２が形成され、反射面６２の周縁に沿って開口部６３が形成されている。
なお、開口部６３は、必ずしもなくてもよい。
【００７６】
このような実施形態２では、矩形状の開口部７２が格子状に配列されていることから、実施形態１で述べた効果に加え、スリット状の開口部の場合において、入射光の入射方向が、スリットの直角方向に限定されることに対して、入射光の平面方向における入射方向が限定されないという効果がある。
なお、本実施形態では、開口部７２の形状を矩形にしたが、開口部７２の形状は限定されず、例えば円形の孔であってもよい。また、数も限定されない。
さらに、開口部７２は、格子状に整然と配設せずに、ランダム配置とすることができる。
（実施形態３）
【００７７】
続いて、本発明の実施形態３に係るＭＥＭＳデバイスについて図面を参照して説明する。実施形態３は、前述した実施形態１，２が、上部電極７１の開口部７２周縁に反射面７５を設けていることに対して、反射面７５となる面に反射防止膜７６を設けていることに特徴を有している。従って、反射防止膜７６以外の構造、製造方法は実施形態１，２に準ずるため図面と説明を省略する。実施形態１，２と同じ符号を付している。
【００７８】
図８、９は、本実施形態によるＭＥＭＳ構造体の動作を模式的に示す部分断面図である。図８は、可動電極６１が下部部電極５１の近接位置にあるとき反射光を開口部７２から透過させない第２の状態、図９は、可動電極６１が上部電極７１の近接位置にあるとき反射光を開口部７２から透過させる第１の状態を示している。
【００７９】
まず、第２の状態について図８を参照して説明する。なお、可動電極６１の駆動方法も実施形態１に準ずる。このような第２の状態では、入射光Ａは、上部電極７１の反射防止膜７６によって吸収される。反射防止膜７６は、ＴｉＮが用いられ、厚さは１００ｎｍ程度とする。入射光Ｂは、開口部７２を透過し、可動電極６１の反射面６２で反射されるが、この反射光Ｄは、上部電極７１の裏面に遮られて上部電極７１の上方には射出されない。
【００８０】
次に、第１の状態について図９を参照して説明する。第１の状態では、入射光Ａは、上部電極７１の反射防止膜７６によって吸収される。また、入射光Ｂは、開口部７２を透過し、可動電極６１の反射面６２で反射される。この反射光Ｄは、開口部７２を透過して上部電極７１の上方に射出される。従って、入射光のうち可動電極６１の反射面６２からの反射光Ｄのみが検出される。
【００８１】
なお、本実施形態のＭＥＭＳデバイス１の製造方法は、実施形態１におけるＡｌ配線層７０形成後に（図６（ｇ）、参照）、反射防止膜７６を形成し、上部電極７１とＡｌ配線８３、８４の分離形成時に、不要な個所の反射防止膜を除去する工程を加えることでなし得る。
【００８２】
従って、反射防止膜７６を設けることにより、上部電極７１表面に入射される入射光は、第２の状態では反射光がほぼ射出されることがなく無反射状態に近く、第１の状態のときの反射光の光量との差が大きくなり、２値の光変調を確実に行うことができる。
【００８３】
以上述べた本発明によるＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭＳ構造体とＣＭＯＳ型素子とを同一基板上に形成する構造において応用可能であり、スイッチ素子、画像表示素子、信号変換等に利用することができる。
【００８４】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、可動電極６１が下部電極５１の近接位置にあるとき反射光を開口部７２から透過させない第２の状態、上部電極７１の近接位置にあるとき反射光を開口部７２から透過させる第１の状態の２値の変調を行っている。しかし、可動電極６１を中立位置（図３のＰ１に示す位置）の第３の状態をつくることができる。
この第３の状態は、上部電極７１、可動電極６１、下部電極５１に電荷を加えないことでつくりだせる。
【００８５】
このようにすれば、第１の状態と第２の状態との中間の状態を有することから、３値の変調を行うことができる。
【００８６】
また、前述の実施形態１では、下部電極５１とゲート電極２４，２８とを同一工程において、ポリシリコンにて形成しているが、ゲート電極２４，２８を一般のＣＭＯＳ型構造のトランジスタと同様に形成し、下部電極５１をＡｌ配線で形成することができる。この場合、ゲート電極２４，２８はポリシリコンの他に、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ）、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉ）等を選択的に使用することができる。
【００８７】
また、実施形態１，２では、ＭＥＭＳデバイス１が一組のＭＥＭＳ構造体を有している構造を例示しているが、ＭＥＭＳ構造体を複数組備える構造とすることができる。さらに、実施形態１と実施形態２とを組み合わせることも可能である。
【００８８】
さらに、前述した実施形態１では、半導体領域の構造をＣＭＯＳ型構造を例示して説明したが、シリコン基板内にアイソレーション領域を設け、この領域内にベース、エミッタ、コレクタ領域を形成するバイポーラ型構造とすることもできる。
【００８９】
従って、前述の実施形態１〜実施形態３によれば、入射光の変調を安定して行うことができるＭＥＭＳデバイスと、ＣＭＯＳ製造プロセスを用いて、ＣＭＯＳ型半導体とＭＥＭＳ構造体を製造できるＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態１に係るＭＥＭＳデバイスを模式的に示す断面図。
【図２】本発明の実施形態１に係るＭＥＭＳ構造体領域を模式的に示す部分平面図。
【図３】本発明の実施形態１に係る第２の状態の動作を示す部分断面図。
【図４】本発明の実施形態１に係る第１の状態の動作を示す部分断面図。
【図５】本発明の実施形態１に係るＭＥＭＳデバイスの製造方法を模式的に示す部分断面図。
【図６】本発明の実施形態１に係るＭＥＭＳデバイスの製造方法を模式的に示す部分断面図。
【図７】本発明の実施形態２に係るＭＥＭＳ構造体領域を模式的に示す部分平面図。
【図８】本発明の実施形態３に係る第２の状態の動作を示す部分断面図。
【図９】本発明の実施形態３に係る第１の状態の動作を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００９１】
１…ＭＥＭＳデバイス、２…半導体領域、３…ＭＥＭＳ構造体領域、２１，２５…トランジスタ、５１…下部電極、６１…可動電極、６２…反射面、７１…上部電極、７２…開口部。
【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】
2007212818.tif 000008
【図７】
2007212818.tif 000009
【図８】
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【図９】
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