JP2004074341A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐久の信頼性が高く、しかも応答性に優れた半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置の静電駆動部1は、互いに対向し合う電極3,5を有する。電極3の内部領域には開口部10を形成し、この開口部10の内部にはストッパー11を固定電極3よりも突出させて形成する。電圧印加によって電極3,5間に静電引力が発生すると、可動体4が基板2側に変位して電極5が電極3に近付く方向に変位する。この変位により電極5が電極3に接触してしまう前に、電極5はストッパー11の先端部に当接して電極3,5の短絡が防止できる。ストッパー11には電極3,5による電界がかからないので、電界印加に因るストッパー11の経年劣化を緩和できて耐久の信頼性を向上できる。また、ストッパー11の帯電を抑制できるので、ストッパー11の帯電によって静電駆動部1の応答性が悪くなる事態を回避できる。
【選択図】 図1
【解決手段】半導体装置の静電駆動部1は、互いに対向し合う電極3,5を有する。電極3の内部領域には開口部10を形成し、この開口部10の内部にはストッパー11を固定電極3よりも突出させて形成する。電圧印加によって電極3,5間に静電引力が発生すると、可動体4が基板2側に変位して電極5が電極3に近付く方向に変位する。この変位により電極5が電極3に接触してしまう前に、電極5はストッパー11の先端部に当接して電極3,5の短絡が防止できる。ストッパー11には電極3,5による電界がかからないので、電界印加に因るストッパー11の経年劣化を緩和できて耐久の信頼性を向上できる。また、ストッパー11の帯電を抑制できるので、ストッパー11の帯電によって静電駆動部1の応答性が悪くなる事態を回避できる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電引力を利用した静電駆動部を有する半導体装置に関するものである。
【0002】
【背景技術】
多種多様な半導体装置のなかに、静電駆動部を備えた可変容量素子等の半導体装置がある。半導体装置の静電駆動部の一例を図7に基づいて説明する。静電駆動部1は、例えばガラスの基板2に形成された固定電極3と、固定電極3の上方側に間隔を介して配置される例えばシリコンの可動体4と、可動体4の底面に固定電極3と間隔を介し対向して形成される可動電極5と、可動体4を基板2の略垂直方向に変位自在に基板2の固定部6に支持する梁7(7a,7b,7c,7d)と、固定電極3と可動電極5をそれぞれ外部の電圧印加手段に接続させるための外部接続手段(図示せず)とを有して構成されている。
【0003】
静電駆動部1では、外部の電圧印加手段によって固定電極3と可動電極5間に電圧が印加されると、固定電極3と可動電極5間に静電引力が発生し、この静電引力によって梁7が基板2側に撓んで可動体4が基板2に近付く方向に変位する。この可動体4の変位を利用して、例えば可変容量素子の容量を可変することができる。
【0004】
ところで、固定電極3と可動電極5間に電圧を印加した際に、静電引力によって固定電極3と可動電極5が接触して短絡してしまうことがある。この短絡を防止するために、固定電極3と可動電極5のうちの一方又は両方の電極面上に図7(b)の断面図に示されるような絶縁膜8を積層形成する場合があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、短絡防止用の絶縁膜8は固定電極3と可動電極5間の電界内に配置されるので、絶縁膜8には電界が印加される。さらに、電界印加に加えて、温度や湿度の環境負荷が絶縁膜8にかかると、絶縁膜8の耐電圧が徐々に低下し、ついには、経年劣化して絶縁破壊に至ることもある。これにより、半導体装置の耐久の信頼性が損なわれることがある。
【0006】
また、固定電極3と可動電極5間の電圧をオフしたときには、瞬時に、可動体4が初期位置(つまり、梁7が撓んでいない位置)に戻ることが好ましい。しかしながら、固定電極3と可動電極5間の電界によって絶縁膜8が帯電することがある。この場合には、固定電極3と可動電極5間の電圧をオフしても、絶縁膜8が帯電しているために、絶縁膜8と可動電極5間、あるいは、絶縁膜8と固定電極3間に静電引力が継続的に発生し続けて、可動体4が初期位置になかなか戻らないという事態が起こってしまう。つまり、電圧印加のオン・オフに対する可動体4の応答性が悪くなるという問題が発生する。
【0007】
この発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、静電駆動部の電極間の短絡を防止できる上に、耐久の信頼性が高く、また、電圧印加のオン・オフに対する静電駆動部の応答性に優れた半導体装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、互いに間隔を介して対向し合う電極が静電引力により相対的に近付く方向に変位する静電駆動部を有する半導体装置において、静電駆動部の対向し合う電極の少なくとも一方側の電極の内部領域と電極周辺領域とのうちの一方又は両方の領域には、電極が形成されていないストッパーが他方側の電極側に突出して設けられており、このストッパーは、静電駆動部の電極間に静電引力が発生しているときに前記一方側の電極が他方側の電極に当接することに因る静電駆動部の電極間の短絡を防止することを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、実施形態例の説明において、図7に示す静電駆動部と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【0010】
この実施形態例の半導体装置は次に示すような特有な静電駆動部1を備えている。図1(a)には静電駆動部1の固定電極3の形成領域の平面図が示され、図1(b)には図1(a)のA−A部分に対応する静電駆動部1の断面図が示されている。
【0011】
固定電極3の内部領域には、電極が形成されていない複数の開口部10(10a,10b,10c,10d)が形成されている。開口部10によって、基板2と可動電極5により挟まれている領域内に、電界がかからない領域が形成される。この実施形態例では、開口部10aと開口部10bが、固定電極3の水平方向の中心軸Oに対して対称な位置にそれぞれ配置され、同様に、開口部10cと開口部10dが固定電極3の水平方向の中心軸Oに対して対称な位置にそれぞれ配置されている。
【0012】
各開口部10a,10b,10c,10dの内部には、それぞれ、固定電極3と間隔を介してストッパー11(11a,11b,11c,11d)が設けられている。ストッパー11a,11b,11c,11dは絶縁材料から成り、固定電極3よりも可動電極5側に突出している。ストッパー11を構成する絶縁材料としては、例えば酸化シリコンや窒化シリコン等が挙げられる。
【0013】
この実施形態例における静電駆動部1では、固定電極3と可動電極5間の電圧印加によって固定電極3と可動電極5間に静電引力が発生して可動体4が基板2側に変位したときに、可動電極5が固定電極3に接触してしまう前に、可動電極5はストッパー11(11a,11b,11c,11d)の先端部に当接する。これにより、可動体4の基板2側への変位がストップして固定電極3と可動電極5間の短絡が防止される。
【0014】
以上のような静電駆動部1が設けられた半導体装置の一具体例を図2(a)の断面図に基づいて説明する。この半導体装置20は静電駆動型高周波スイッチである。半導体装置20は、誘電体の基板21と、基板21上に形成された3本の線路22a,22b,22cから成るコプレーナー線路23と、コプレーナー線路23の上方側を間隔を介して覆うように配置されて基板21に接合する例えばガラスの蓋部材24と、蓋部材24に支持されて基板21と蓋部材24から成る内部空間内に配置される例えばシリコンの可動体25と、可動体25の基板2側の面にコプレーナー線路23と対向させて形成されるスイッチ用可動電極26と、可動体25の上面に形成される静電駆動用可動電極27と、静電駆動用可動電極27に対向させて蓋部材24に形成される固定電極28と、静電駆動用可動電極27と固定電極28をそれぞれ外部に接続させるためのスルーホール29a,29bとを有して構成されている。
【0015】
半導体装置20では、蓋部材24と可動体25と静電駆動用可動電極27と固定電極28とスルーホール29a,29bとによって静電駆動部1が構成されている。例えば、外部の電圧印加手段からスルーホール29a,29bを介して静電駆動用可動電極27と固定電極28間に電圧が印加されて静電引力が発生すると、その静電引力によって可動体25が固定電極28側に引き寄せられる。これにより、スイッチ用可動電極26とコプレーナー線路23間の間隔が広がる。
【0016】
ところで、コプレーナー線路23の3本の線路22a,22b,22cは、真ん中の線路22bが信号線であり、その両側の線路22a,22cはグランド線路である。可動体25に形成されているスイッチ用可動電極26は、図2(b)に示されるように、3本の線路22a,22b,22cに共通に間隔を介して対向するように配置されている。
【0017】
静電駆動部1の静電駆動用可動電極27と固定電極28間に電圧が印加されておらず、スイッチ用可動電極26とコプレーナー線路23間の間隔が狭くて、スイッチ用可動電極26と、線路22a,22b,22cとの間の静電容量が大きいときには、信号線22bから、該信号線22bとスイッチ用可動電極26間の静電容量と、スイッチ用可動電極26と、スイッチ用可動電極26とグランド電極22a,22c間の静電容量とを介してグランド線路22a,22cをそれぞれ見たときに、高周波的にショートに見える。このため、信号線22bの信号導通はオフ状態となる。
【0018】
また、静電駆動部1によって可動体25が固定電極28側に引き寄せられて、スイッチ用可動電極26とコプレーナー線路23間の間隔が広がると、スイッチ用可動電極26と、線路22a,22b,22cとの間の静電容量が小さくなる。これにより、信号線22bから、静電容量とスイッチ用可動電極26を介してグランド線路22a,22cを見たときに、高周波的にオープンに見えて、信号線22bの信号導通はオン状態となる。
【0019】
以上のように、半導体装置20では、静電駆動部1による可動体25の変位制御によって、コプレーナー線路23の信号導通のオン・オフが制御される。この半導体装置20における静電駆動部1の固定電極28の内部領域にストッパー11を設けることにより、静電駆動用可動電極27と固定電極28の短絡を防止できる。なお、ここでは、静電駆動部1を備えた半導体装置の具体例として、静電駆動型高周波スイッチを例示したが、もちろん、他の構成の半導体装置の静電駆動部に、この実施形態例に示した特有な構成を持たせてもよいものである。
【0020】
なお、この発明はこの実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、固定電極3の内部領域に4つのストッパー11が設けられていたが、ストッパー11の設置数は限定されるものではなく、ストッパー11の大きさや固定電極3の面積を考慮した適宜な数のストッパー11を設置してよい。また、ストッパー11の形状も適宜に設定してよいものである。さらに、この実施形態例では、ストッパー11a,11bと、ストッパー11c,11dとは、それぞれ、固定電極3の水平方向の中心軸Oに対して対称な位置にそれぞれ配置されていたが、例えばストッパー11の形状や設置数を考慮して適宜な位置に形成してよい。
【0021】
さらに、この実施形態例では、ストッパー11は固定電極3の内部領域に設けられていたが、例えば、図3に示すように、固定電極3の端縁部に切り欠き12を設け、該切り欠き12内にストッパー11を配置してもよい。
【0022】
また、固定電極3の周辺領域に、図4(a)に示すような固定電極3を間隔を介して囲むストッパー11や、図4(b)に示すような複数のストッパー11を固定電極3を囲むように設けてもよい。固定電極3の周辺領域にストッパー11を設ける場合には、図4(c)に示されるように、可動電極5は、固定電極3およびストッパー11に対向するように固定電極3よりも広く形成してもよいし、図4(d)に示されるように、可動電極5は、固定電極3と同じ大きさあるいは固定電極3よりも狭く形成してもよい。このように可動電極5を固定電極3と同程度あるいは固定電極3よりも狭く形成する場合には、可動体4が基板2側に変位した際に、可動電極5が固定電極3に接触する前にストッパー11が可動体4に当接し可動体4の変位を停止させて可動電極5と固定電極3の短絡を防止することができるように、ストッパー11の高さは、可動電極5の厚みを考慮して設定される。
【0023】
さらに、ストッパー11を、固定電極3の内部領域と周辺領域との両方の領域にそれぞれ形成してもよい。さらに、この実施形態例では、ストッパー11は、その上部が可動電極5に当接することで可動体4の基板2側への変位を停止させて、可動電極5と固定電極3の短絡を防止していたが、例えば、ストッパー11の上部が対向する領域に可動電極5が形成されていない構成とし、ストッパー11は、前記図4(d)に示される構成のように、その上部が可動体4に当接して当該可動体4の基板2側への変位を停止させて、可動電極5と固定電極3の短絡を防止する構成としてもよい。
【0024】
さらに、この実施形態例では、固定電極3側だけにストッパー11を形成していたが、可動電極5側にストッパー11を形成してもよいし、固定電極3側と可動電極5側の両方にストッパー11を形成してもよい。
【0025】
さらに、この実施形態例では、ストッパー11は、基板2とは別の材料により形成されている例を示したが、例えば、ストッパー11は基板2と同じ材料により形成してもよい。この場合、例えば、図5の断面図に示されるように、基板2の上部側を加工してストッパー11を形成してもよい。つまり、基板2と一体的なストッパー11を設けてもよい。このストッパー11は次に示すように作製することができる。例えば、図6(a)に示されるように、基板2の上面のストッパー形成領域にレジスト14を形成する。次に、基板2の上部をエッチングする。このエッチング工程では、図6(b)に示されるように、レジスト14が形成されている基板上部部分はエッチングされず、レジスト14が形成されていない基板上部部分はエッチングされるので、ストッパー11が形作られる。
【0026】
その後、図6(c)に示されるように、基板2の上面に固定電極3を形成する。そして、レジスト14を除去する。このレジスト14の除去工程の前工程である固定電極3の形成工程で、レジスト14の上面(ストッパー11の上部)に固定電極3が形成されても、レジスト14を除去することにより、ストッパー11の上部から固定電極3が剥離するので、ストッパー11の上部から固定電極3を除去することができる。上記のような製造工程を経て、図6(d)に示されるように、基板2と一体的な、電極が形成されていないストッパー11を作製することができる。
【0027】
さらに、この実施形態例では、ストッパー11は絶縁材料により構成されていたが、ストッパー11を導体により構成してもよい。この場合、導体のストッパー11は固定電極3と間隔を介し配置して電極と導通していない状態とする。
【0028】
さらに、この実施形態例では、静電駆動部1の対向し合う電極の一方は固定電極と成し、他方は可動電極と成していたが、この発明は、例えば、対向し合う電極が共に可動電極である静電駆動部を備えた半導体装置にも適用することができる。
【0029】
【発明の効果】
この発明によれば、静電駆動部の対向し合う電極の少なくとも一方側の電極の内部領域と電極周辺領域のうちの一方又は両方の領域には、電極が形成されていないストッパーを突出形成した。このため、静電引力によって静電駆動部の対向し合う電極が相対的に近付く方向に変位したときに、それら電極が接触してしまう前にストッパーにより電極の変位が停止して静電駆動部の電極間の短絡を防止できる。
【0030】
また、ストッパーは、静電駆動部の対向し合う電極による電界が殆どかからない部分に形成されているので、電界印加に起因したストッパーの経年劣化を緩和することができる。このため、半導体装置の静電駆動部に対する耐久の信頼性を高めることができる。
【0031】
さらに、ストッパーには電界が殆どかからないことから、ストッパーの帯電を回避できて、帯電に起因した問題(例えば、電圧制御による静電駆動部の応答性が悪くなる問題)を防止することができる。
【0032】
さらにまた、電極面の水平方向の中心軸に対して対称となる位置にそれぞれストッパーを形成することによって、静電駆動部の対向し合う電極間の変位がストッパーにより停止しているときに、それら電極間の間隔を全領域に渡ってほぼ等しくすることができて、静電駆動部の電極を安定的に静止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施形態例の半導体装置に設けられている静電駆動部の構成例を説明するための図である。
【図2】本発明に係る半導体装置の一具体例を説明するための図である。
【図3】静電駆動部を構成する電極の端縁部に形成した切り欠き内部にストッパーを設けた場合の一例を示すモデル図である。
【図4】静電駆動部を構成する電極の周辺領域にストッパーを設けた場合の形態例を説明するための図である。
【図5】さらに、ストッパーのその他の形態例を説明するための図である。
【図6】図5のストッパーの形成手法の一例を説明するための図である。
【図7】静電駆動部の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
1 静電駆動部
3 固定電極
5 可動電極
11 ストッパー
12 切り欠き
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電引力を利用した静電駆動部を有する半導体装置に関するものである。
【0002】
【背景技術】
多種多様な半導体装置のなかに、静電駆動部を備えた可変容量素子等の半導体装置がある。半導体装置の静電駆動部の一例を図7に基づいて説明する。静電駆動部1は、例えばガラスの基板2に形成された固定電極3と、固定電極3の上方側に間隔を介して配置される例えばシリコンの可動体4と、可動体4の底面に固定電極3と間隔を介し対向して形成される可動電極5と、可動体4を基板2の略垂直方向に変位自在に基板2の固定部6に支持する梁7(7a,7b,7c,7d)と、固定電極3と可動電極5をそれぞれ外部の電圧印加手段に接続させるための外部接続手段(図示せず)とを有して構成されている。
【0003】
静電駆動部1では、外部の電圧印加手段によって固定電極3と可動電極5間に電圧が印加されると、固定電極3と可動電極5間に静電引力が発生し、この静電引力によって梁7が基板2側に撓んで可動体4が基板2に近付く方向に変位する。この可動体4の変位を利用して、例えば可変容量素子の容量を可変することができる。
【0004】
ところで、固定電極3と可動電極5間に電圧を印加した際に、静電引力によって固定電極3と可動電極5が接触して短絡してしまうことがある。この短絡を防止するために、固定電極3と可動電極5のうちの一方又は両方の電極面上に図7(b)の断面図に示されるような絶縁膜8を積層形成する場合があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、短絡防止用の絶縁膜8は固定電極3と可動電極5間の電界内に配置されるので、絶縁膜8には電界が印加される。さらに、電界印加に加えて、温度や湿度の環境負荷が絶縁膜8にかかると、絶縁膜8の耐電圧が徐々に低下し、ついには、経年劣化して絶縁破壊に至ることもある。これにより、半導体装置の耐久の信頼性が損なわれることがある。
【0006】
また、固定電極3と可動電極5間の電圧をオフしたときには、瞬時に、可動体4が初期位置(つまり、梁7が撓んでいない位置)に戻ることが好ましい。しかしながら、固定電極3と可動電極5間の電界によって絶縁膜8が帯電することがある。この場合には、固定電極3と可動電極5間の電圧をオフしても、絶縁膜8が帯電しているために、絶縁膜8と可動電極5間、あるいは、絶縁膜8と固定電極3間に静電引力が継続的に発生し続けて、可動体4が初期位置になかなか戻らないという事態が起こってしまう。つまり、電圧印加のオン・オフに対する可動体4の応答性が悪くなるという問題が発生する。
【0007】
この発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、静電駆動部の電極間の短絡を防止できる上に、耐久の信頼性が高く、また、電圧印加のオン・オフに対する静電駆動部の応答性に優れた半導体装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、互いに間隔を介して対向し合う電極が静電引力により相対的に近付く方向に変位する静電駆動部を有する半導体装置において、静電駆動部の対向し合う電極の少なくとも一方側の電極の内部領域と電極周辺領域とのうちの一方又は両方の領域には、電極が形成されていないストッパーが他方側の電極側に突出して設けられており、このストッパーは、静電駆動部の電極間に静電引力が発生しているときに前記一方側の電極が他方側の電極に当接することに因る静電駆動部の電極間の短絡を防止することを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、実施形態例の説明において、図7に示す静電駆動部と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【0010】
この実施形態例の半導体装置は次に示すような特有な静電駆動部1を備えている。図1(a)には静電駆動部1の固定電極3の形成領域の平面図が示され、図1(b)には図1(a)のA−A部分に対応する静電駆動部1の断面図が示されている。
【0011】
固定電極3の内部領域には、電極が形成されていない複数の開口部10(10a,10b,10c,10d)が形成されている。開口部10によって、基板2と可動電極5により挟まれている領域内に、電界がかからない領域が形成される。この実施形態例では、開口部10aと開口部10bが、固定電極3の水平方向の中心軸Oに対して対称な位置にそれぞれ配置され、同様に、開口部10cと開口部10dが固定電極3の水平方向の中心軸Oに対して対称な位置にそれぞれ配置されている。
【0012】
各開口部10a,10b,10c,10dの内部には、それぞれ、固定電極3と間隔を介してストッパー11(11a,11b,11c,11d)が設けられている。ストッパー11a,11b,11c,11dは絶縁材料から成り、固定電極3よりも可動電極5側に突出している。ストッパー11を構成する絶縁材料としては、例えば酸化シリコンや窒化シリコン等が挙げられる。
【0013】
この実施形態例における静電駆動部1では、固定電極3と可動電極5間の電圧印加によって固定電極3と可動電極5間に静電引力が発生して可動体4が基板2側に変位したときに、可動電極5が固定電極3に接触してしまう前に、可動電極5はストッパー11(11a,11b,11c,11d)の先端部に当接する。これにより、可動体4の基板2側への変位がストップして固定電極3と可動電極5間の短絡が防止される。
【0014】
以上のような静電駆動部1が設けられた半導体装置の一具体例を図2(a)の断面図に基づいて説明する。この半導体装置20は静電駆動型高周波スイッチである。半導体装置20は、誘電体の基板21と、基板21上に形成された3本の線路22a,22b,22cから成るコプレーナー線路23と、コプレーナー線路23の上方側を間隔を介して覆うように配置されて基板21に接合する例えばガラスの蓋部材24と、蓋部材24に支持されて基板21と蓋部材24から成る内部空間内に配置される例えばシリコンの可動体25と、可動体25の基板2側の面にコプレーナー線路23と対向させて形成されるスイッチ用可動電極26と、可動体25の上面に形成される静電駆動用可動電極27と、静電駆動用可動電極27に対向させて蓋部材24に形成される固定電極28と、静電駆動用可動電極27と固定電極28をそれぞれ外部に接続させるためのスルーホール29a,29bとを有して構成されている。
【0015】
半導体装置20では、蓋部材24と可動体25と静電駆動用可動電極27と固定電極28とスルーホール29a,29bとによって静電駆動部1が構成されている。例えば、外部の電圧印加手段からスルーホール29a,29bを介して静電駆動用可動電極27と固定電極28間に電圧が印加されて静電引力が発生すると、その静電引力によって可動体25が固定電極28側に引き寄せられる。これにより、スイッチ用可動電極26とコプレーナー線路23間の間隔が広がる。
【0016】
ところで、コプレーナー線路23の3本の線路22a,22b,22cは、真ん中の線路22bが信号線であり、その両側の線路22a,22cはグランド線路である。可動体25に形成されているスイッチ用可動電極26は、図2(b)に示されるように、3本の線路22a,22b,22cに共通に間隔を介して対向するように配置されている。
【0017】
静電駆動部1の静電駆動用可動電極27と固定電極28間に電圧が印加されておらず、スイッチ用可動電極26とコプレーナー線路23間の間隔が狭くて、スイッチ用可動電極26と、線路22a,22b,22cとの間の静電容量が大きいときには、信号線22bから、該信号線22bとスイッチ用可動電極26間の静電容量と、スイッチ用可動電極26と、スイッチ用可動電極26とグランド電極22a,22c間の静電容量とを介してグランド線路22a,22cをそれぞれ見たときに、高周波的にショートに見える。このため、信号線22bの信号導通はオフ状態となる。
【0018】
また、静電駆動部1によって可動体25が固定電極28側に引き寄せられて、スイッチ用可動電極26とコプレーナー線路23間の間隔が広がると、スイッチ用可動電極26と、線路22a,22b,22cとの間の静電容量が小さくなる。これにより、信号線22bから、静電容量とスイッチ用可動電極26を介してグランド線路22a,22cを見たときに、高周波的にオープンに見えて、信号線22bの信号導通はオン状態となる。
【0019】
以上のように、半導体装置20では、静電駆動部1による可動体25の変位制御によって、コプレーナー線路23の信号導通のオン・オフが制御される。この半導体装置20における静電駆動部1の固定電極28の内部領域にストッパー11を設けることにより、静電駆動用可動電極27と固定電極28の短絡を防止できる。なお、ここでは、静電駆動部1を備えた半導体装置の具体例として、静電駆動型高周波スイッチを例示したが、もちろん、他の構成の半導体装置の静電駆動部に、この実施形態例に示した特有な構成を持たせてもよいものである。
【0020】
なお、この発明はこの実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、固定電極3の内部領域に4つのストッパー11が設けられていたが、ストッパー11の設置数は限定されるものではなく、ストッパー11の大きさや固定電極3の面積を考慮した適宜な数のストッパー11を設置してよい。また、ストッパー11の形状も適宜に設定してよいものである。さらに、この実施形態例では、ストッパー11a,11bと、ストッパー11c,11dとは、それぞれ、固定電極3の水平方向の中心軸Oに対して対称な位置にそれぞれ配置されていたが、例えばストッパー11の形状や設置数を考慮して適宜な位置に形成してよい。
【0021】
さらに、この実施形態例では、ストッパー11は固定電極3の内部領域に設けられていたが、例えば、図3に示すように、固定電極3の端縁部に切り欠き12を設け、該切り欠き12内にストッパー11を配置してもよい。
【0022】
また、固定電極3の周辺領域に、図4(a)に示すような固定電極3を間隔を介して囲むストッパー11や、図4(b)に示すような複数のストッパー11を固定電極3を囲むように設けてもよい。固定電極3の周辺領域にストッパー11を設ける場合には、図4(c)に示されるように、可動電極5は、固定電極3およびストッパー11に対向するように固定電極3よりも広く形成してもよいし、図4(d)に示されるように、可動電極5は、固定電極3と同じ大きさあるいは固定電極3よりも狭く形成してもよい。このように可動電極5を固定電極3と同程度あるいは固定電極3よりも狭く形成する場合には、可動体4が基板2側に変位した際に、可動電極5が固定電極3に接触する前にストッパー11が可動体4に当接し可動体4の変位を停止させて可動電極5と固定電極3の短絡を防止することができるように、ストッパー11の高さは、可動電極5の厚みを考慮して設定される。
【0023】
さらに、ストッパー11を、固定電極3の内部領域と周辺領域との両方の領域にそれぞれ形成してもよい。さらに、この実施形態例では、ストッパー11は、その上部が可動電極5に当接することで可動体4の基板2側への変位を停止させて、可動電極5と固定電極3の短絡を防止していたが、例えば、ストッパー11の上部が対向する領域に可動電極5が形成されていない構成とし、ストッパー11は、前記図4(d)に示される構成のように、その上部が可動体4に当接して当該可動体4の基板2側への変位を停止させて、可動電極5と固定電極3の短絡を防止する構成としてもよい。
【0024】
さらに、この実施形態例では、固定電極3側だけにストッパー11を形成していたが、可動電極5側にストッパー11を形成してもよいし、固定電極3側と可動電極5側の両方にストッパー11を形成してもよい。
【0025】
さらに、この実施形態例では、ストッパー11は、基板2とは別の材料により形成されている例を示したが、例えば、ストッパー11は基板2と同じ材料により形成してもよい。この場合、例えば、図5の断面図に示されるように、基板2の上部側を加工してストッパー11を形成してもよい。つまり、基板2と一体的なストッパー11を設けてもよい。このストッパー11は次に示すように作製することができる。例えば、図6(a)に示されるように、基板2の上面のストッパー形成領域にレジスト14を形成する。次に、基板2の上部をエッチングする。このエッチング工程では、図6(b)に示されるように、レジスト14が形成されている基板上部部分はエッチングされず、レジスト14が形成されていない基板上部部分はエッチングされるので、ストッパー11が形作られる。
【0026】
その後、図6(c)に示されるように、基板2の上面に固定電極3を形成する。そして、レジスト14を除去する。このレジスト14の除去工程の前工程である固定電極3の形成工程で、レジスト14の上面(ストッパー11の上部)に固定電極3が形成されても、レジスト14を除去することにより、ストッパー11の上部から固定電極3が剥離するので、ストッパー11の上部から固定電極3を除去することができる。上記のような製造工程を経て、図6(d)に示されるように、基板2と一体的な、電極が形成されていないストッパー11を作製することができる。
【0027】
さらに、この実施形態例では、ストッパー11は絶縁材料により構成されていたが、ストッパー11を導体により構成してもよい。この場合、導体のストッパー11は固定電極3と間隔を介し配置して電極と導通していない状態とする。
【0028】
さらに、この実施形態例では、静電駆動部1の対向し合う電極の一方は固定電極と成し、他方は可動電極と成していたが、この発明は、例えば、対向し合う電極が共に可動電極である静電駆動部を備えた半導体装置にも適用することができる。
【0029】
【発明の効果】
この発明によれば、静電駆動部の対向し合う電極の少なくとも一方側の電極の内部領域と電極周辺領域のうちの一方又は両方の領域には、電極が形成されていないストッパーを突出形成した。このため、静電引力によって静電駆動部の対向し合う電極が相対的に近付く方向に変位したときに、それら電極が接触してしまう前にストッパーにより電極の変位が停止して静電駆動部の電極間の短絡を防止できる。
【0030】
また、ストッパーは、静電駆動部の対向し合う電極による電界が殆どかからない部分に形成されているので、電界印加に起因したストッパーの経年劣化を緩和することができる。このため、半導体装置の静電駆動部に対する耐久の信頼性を高めることができる。
【0031】
さらに、ストッパーには電界が殆どかからないことから、ストッパーの帯電を回避できて、帯電に起因した問題(例えば、電圧制御による静電駆動部の応答性が悪くなる問題)を防止することができる。
【0032】
さらにまた、電極面の水平方向の中心軸に対して対称となる位置にそれぞれストッパーを形成することによって、静電駆動部の対向し合う電極間の変位がストッパーにより停止しているときに、それら電極間の間隔を全領域に渡ってほぼ等しくすることができて、静電駆動部の電極を安定的に静止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施形態例の半導体装置に設けられている静電駆動部の構成例を説明するための図である。
【図2】本発明に係る半導体装置の一具体例を説明するための図である。
【図3】静電駆動部を構成する電極の端縁部に形成した切り欠き内部にストッパーを設けた場合の一例を示すモデル図である。
【図4】静電駆動部を構成する電極の周辺領域にストッパーを設けた場合の形態例を説明するための図である。
【図5】さらに、ストッパーのその他の形態例を説明するための図である。
【図6】図5のストッパーの形成手法の一例を説明するための図である。
【図7】静電駆動部の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
1 静電駆動部
3 固定電極
5 可動電極
11 ストッパー
12 切り欠き
Claims (6)
- 互いに間隔を介して対向し合う電極が静電引力により相対的に近付く方向に変位する静電駆動部を有する半導体装置において、静電駆動部の対向し合う電極の少なくとも一方側の電極の内部領域と電極周辺領域とのうちの一方又は両方の領域には、電極が形成されていないストッパーが他方側の電極側に突出して設けられており、このストッパーは、静電駆動部の電極間に静電引力が発生しているときに前記一方側の電極が他方側の電極に当接することに因る静電駆動部の電極間の短絡を防止することを特徴とする半導体装置。
- 静電駆動部の対向し合う電極の一方側は固定されている固定電極と成し、他方側は静電引力によって固定電極側に引き寄せられる可動電極と成しており、ストッパーは、少なくとも固定電極の配置側に設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- ストッパーは、絶縁材料により構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の半導体装置。
- ストッパーは、静電駆動部の対向し合う電極の一方側の電極を間隔を介して囲む電極周辺領域に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3記載の半導体装置。
- ストッパーは、静電駆動部の対向し合う電極の少なくとも一方側の電極の端縁部に形成されている切り欠き内に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3記載の半導体装置。
- ストッパーは、電極面の水平方向の中心軸に対して互いに対称的となる位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1つに記載の半導体装置。
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