JP2007005635A

JP2007005635A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2007005635A
Application number: JP2005185195A
Authority: JP
Inventors: Tamio Ikehashi; 民雄池橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2007-01-11
Also published as: US20060290236A1; US7446457B2

Abstract

【課題】横方向の大きな変位を生成できる圧電アクチュエータを備えた半導体装置を提供することを目的としている。
【解決手段】半導体装置は、一端が支持部１３で固定された状態で第１の方向に延設され、残留応力によって上記支持部を起点として反った梁部１１と、上記梁部の他端に接続されて上記第１の方向と交差する第２の方向に延設され、バイアス電圧の印加によって、上記基板と水平で且つ上記第１の方向及び上記第１の方向と逆方向に移動する圧電部１２とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、マイクロマシンもしくはＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）技術を用いて形成した圧電アクチュエータを用いる、スイッチ、可変容量、加速度センサ、ジャイロスコープ、慣性センサチップ、ＸＹステージなどの半導体装置に関する。

ＭＥＭＳ技術を用いて形成したアクチュエータの駆動方式には、静電型、圧電型、熱型、電磁型などがある。このうち圧電型は低電圧・低消費電力で駆動が可能であり、携帯機器に搭載するアクチュエータの駆動方式として適している。圧電アクチュエータは、例えばスイッチや可変容量などに使用されている。

上記圧電アクチュエータを使用した可変容量及びスイッチについては、例えば非特許文献１に記載されている。この非特許文献１に記載されているように、圧電アクチュエータを使用すると、３Ｖ程度の低電圧で上下方向に数ミクロン程度の変位を生成できる。

しかしながら、従来の圧電アクチュエータは、横方向に大きな変位を作り出すことができないため適用可能なデバイスが限定されていた。
H.C.Lee et al, "Silicon Bulk Micromachined RF MEMS Switches with 3.5 Volts Operation by using Piezoelectric Actuator", MTT-S Digest, p585-588, 2004

この発明の目的とするところは、横方向の大きな変位を生成できる圧電アクチュエータを備えた半導体装置を提供することにある。

この発明の一態様によると、一端が第１の支持部で基板に固定された状態で第１の方向に延設され、残留応力によって前記第１の支持部を起点として反った第１の梁部と、前記第１の梁部の他端に接続されて前記第１の方向と交差する第２の方向に延設され、第１のバイアス電圧の印加によって、前記基板と水平で且つ前記第１の方向及び前記第１の方向と逆方向に移動する第１の圧電部とを具備する半導体装置が提供される。

また、この発明の他の一態様によると、第１の電極と、少なくとも一部が前記第１の電極とオーバーラップするように対向して配置され、前記第１の電極とのオーバーラップ量が変化することにより、前記第１の電極との間の容量値が変化する第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方を駆動し、前記第１の電極と前記第２の電極とのオーバーラップ量を変化させるアクチュエータとを具備し、前記アクチュエータは、一端が支持部で基板に固定された状態で第１の方向に延設され、残留応力によって前記支持部を起点として反った第１の梁部と、一端が前記第１の梁部の他端に接続されて前記第１の方向と交差する第２の方向に延設され、バイアス電圧の印加によって、前記基板と水平で且つ前記第１の方向及び前記第１の方向と逆方向に移動する圧電部と、一端が前記圧電部の他端に接続され、前記第１の方向と逆方向に延設され、他端が前記第１の電極または前記第２の電極に接続され、残留応力によって前記第１の梁部と同一方向に反った第２の梁部とを備える半導体装置が提供される。

この発明によれば、横方向の大きな変位を生成できる圧電アクチュエータを備えた半導体装置が得られる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１及び図２はそれぞれ、この発明の第１の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して示す概略的な平面図及び斜視図である。図１は犠牲層を除去する前の状態を示しており、図２は犠牲層を除去した後の状態を示している。

図１に示す如く、圧電アクチュエータは、梁部１１と圧電部１２を備えている。上記梁部１１は、一端が支持部（アンカーとも呼ばれる）１３で基板に固定され、他端が第１の方向に延設されている。上記圧電部１２は、一端が上記梁部１１の他端に接続され、上記第１の方向と交差する第２の方向に延設されている。

本例では、長方形の梁部１１における長手方向と、同じく長方形の圧電部１２における長手方向が直交しているが、梁部１１と圧電部１２が交差していれば良く、必ずしも９０度の角度に限定されるものではない。上記梁部１１と圧電部１２は、ともに犠牲層１４上に形成されており、梁部１１は支持部１３で基板に固定されている。

上記犠牲層１４を除去して、梁部１１と圧電部１２の下を空洞にすると、図２に矢印ＡＡで示すように、梁部１１の残留応力によってこの梁部１１における支持部１３と反対側の端部が反り上がる。これによって、圧電部１２が基板の主表面に対して垂直な方向に立ち上がる。この状態で圧電部１２にバイアス電圧を印加して駆動すると、矢印ＡＢに示すような横方向の変位が生成できる。

図２では、圧電部１２が基板の主表面に対してほぼ垂直になっているが、梁部１１の持ち上げ角度を９０度以外の角度にすることにより、圧電部１２を斜め方向に変位させることもできる。

次に、ＭＥＭＳ技術を用いて形成した圧電アクチュエータの具体的な構造を図３乃至図５により詳しく説明する。図３は圧電アクチュエータの具体的な構成例を示すパターン平面図、図４は図３のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図５は図３のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。図３及び図４に示すように、圧電部１２には、圧電膜２５を挟んで上下に圧電駆動用上部電極２４と圧電駆動用下部電極２６が配置されている。上記圧電膜２５としては、例えばＡｌＮ、ＰＺＴ、ＺｎＯなどの材料を使用する。上記下部電極２６、圧電膜２５及び上部電極２４は、支持板２１上に積層して形成されている。この支持板２１は、基板２７上に形成された犠牲層１４の上に形成される。

上記上部電極２４と下部電極２６に電位差をかけることにより、圧電膜２５が伸縮して圧電部１２が変位する。この圧電部１２は、圧電膜２５に対して垂直な方向に変位するが、梁部１１が反り上がっているため、基板２７に対しては横方向（基板に対して水平方向）の変位となる。

一方、梁部１１は、図３及び図５に示すように、支持板２１とその上層に配置された配線２２，２３とで構成される。これらの配線２２，２３は、圧電駆動用上部電極２４と圧電駆動用下部電極２６にそれぞれ電気的に接続されている。上記支持板２１は、基板２７上に形成された犠牲層１４の上に形成される。

上記支持板２１は圧縮性の内部応力を有する材料、例えばＳｉＯ_２で形成されている。これに対し、配線２２，２３は引っ張り性の内部応力を有する材料、例えばＡｌで形成する。よって、犠牲層１４を除去すると、支持板２１と配線２２，２３の内部応力の差により、梁部１１が支持部１３を起点にして上方向に反り上がる。

上記梁部１１の反り量を決める残留応力は、支持板２１と配線２２，２３の材料やその組み合わせ、厚さや幅などの断面積によってコントロールできる。また、Ａｌ配線２２，２３の下に大きな圧縮性応力を有する層、例えばＴｉ層を配置すると、反り上がった状態の曲率半径を小さくできる。

図３乃至図５に示した圧電アクチュエータは、例えば半導体装置の周知の製造プロセスを用いて形成できる。すなわち、まず基板２７上に犠牲層１４を形成し、この犠牲層１４上にＳｉＯ_２などからなる支持板２１を形成する。

上記支持板２１上には、下部電極２６、圧電膜２５及び上部電極２４を順次積層して形成し、パターニングすることによって圧電部１２を形成する。上記圧電部１２上には絶縁膜２８を形成し、この絶縁膜２８上にＡｌなどの金属層を形成する。この金属層をパターニングし、下部電極２６と上部電極２４にそれぞれコンタクトする配線２２，２３を形成する。上記配線２２，２３上及び上部電極２４上には、表面保護膜２９を形成する。

上記のようにして圧電部１２や配線２２，２３を形成した後、エッチングなどにより犠牲層１４を除去する。犠牲層１４を除去して、梁部１１及び圧電部１２の下を空洞にすると、梁部１１の残留応力、すなわち支持板２１と配線２２，２３の内部応力の差により、梁部１１の他端が支持部１３を起点にして上方向に反り上がり、図２に示したような構造になる。

従って、上記のような構成によれば、横方向の大きな変位を生成できる圧電アクチュエータを形成できる。

［第２の実施形態］
図６は、この発明の第２の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して示す概略的な斜視図である。本第２の実施形態は、図１及び図２に示した圧電アクチュエータにおける梁部１１にも圧電部１５を設けたものである。この圧電部１５は、圧電部１２と同様に、圧電膜を挟んで上下に圧電駆動用上部電極と圧電駆動用下部電極を配置した構成になっている。この圧電部１５の圧電膜にも、例えばＡｌＮ、ＰＺＴ、ＺｎＯなどの材料を使用する。そして、上部電極と下部電極に電位差をかけることにより、圧電膜が伸縮して梁部１１が図示矢印ＡＣ方向に変位、すなわち反り量を変化させることができる。

このような構成によれば、圧電部１２を矢印ＡＢ方向に加えて矢印ＡＣ方向にも変位させることができるので、大きく移動させたり、逆に微調整したりすることができる。従って、動きの自由度の大きな圧電アクチュエータを形成できる。

［第３の実施形態］
図７及び図８はそれぞれ、この発明の第３の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して示す概略的な斜視図及び側面図である。本第３の実施形態は、上記第１の実施形態の構成に加えて、一端が支持部１６で固定され、他端が上記梁部１１と逆方向に延設され、残留応力によって上記支持部１６を起点として上記梁部１１と逆方向に反る第２の梁部１７を設けたものである。上記第１，第２の梁部１１，１７は、図８に示すように、上記支持部１３，１６と逆側の端部に設けられた係合部１８，１９により反り上がった状態で固定される。

上記のような構成によれば、２つの梁部１１，１７が反り上がって係合部１８，１９で接した状態で固定されるので、圧電部１２の基板表面に対する角度をほぼ９０度にできる。また、２つの梁部１１，１７が反った状態で接し、固定されているので、機械的な強度を高めることができる。

なお、図７及び図８では、梁部１１のみに圧電部１２を設けたが、梁部１７における支持部１６の他端側にも圧電部を設けても良い。この場合には、２つの圧電部が同一方向に変位するように電位差を与えても良いし、逆方向に変位するように大きさを変えて電位差を与えても良い。

もちろん、上記第２の実施形態と同様に、２つの梁部１１，１７の少なくとも一方に圧電部を設けることもできる。

［第４の実施形態］
図９及び図１０はそれぞれ、この発明の第４の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して示す概略的な平面図及び斜視図である。上記第１の実施形態においては梁部１１の端部と圧電部１２の端部を接続し、“Ｌ”字型の圧電アクチュエータを構成したのに対し、本第４の実施形態では梁部１１の端部と圧電部１２’の中央部付近を接続し、“Ｔ”字型の圧電アクチュエータを構成している。

他の基本的な構成や作用効果は第１の実施形態と同様であるので、同一部分に同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

なお、“Ｌ”字型や“Ｔ”字型の圧電アクチュエータだけでなく、梁部１１の端部と圧電部１２の端部を所定の角度や曲率を持たせて接合した構造でも良い。

［第５の実施形態］
図１１は、この発明の第５の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの具体的な構成例を示すパターン平面図である。この圧電アクチュエータは、前述した第１の実施態様で示した“Ｌ”字型の２つの圧電アクチュエータを“コ”の字型に接続した構成になっている。

すなわち、圧電アクチュエータにおける第１の梁部１１の一端（根元）は支持部１３によって基板に固定された状態で第１の方向（横方向）に延設されている。圧電部１２は、上記梁部１１と交差する第２の方向（縦方向）に延設され、一端が上記梁部１１の他端に接続されている。上記圧電部１２には、圧電膜を挟んで圧電駆動用上部電極２４と圧電駆動用下部電極２６が配置されている。第２の梁部２０の一端は上記圧電部１２の他端に接続され、他端（根元）は電極３０に固定されている。上記梁部２０には配線３１が接続され、この配線３１は圧電部１２における圧電駆動用下部電極２６に電気的に接続されている。

上記電極３０には、配線２３、圧電駆動用下部電極２６及び配線３１を介して電圧が印加される。ここで、上記圧電駆動用上部電極２４を介して電極３０に電圧を加えるようにしても良い。上記圧電部１２は、バイアス電圧の印加によって横方向、すなわち梁部１１が支持部１３によって固定される面と水平で且つ前記第１の方向及び前記第１の方向と逆方向に移動する。

上述した圧電アクチュエータと種々の部材とを組み合わせることにより、様々なＭＥＭＳデバイスを実現できる。次に、上記図１１に示した圧電アクチュエータを用いた種々の適用例について説明する。

（第１の適用例）
まず、上記圧電アクチュエータを用いた第１の適用例について説明する。図１２はアナログ可変容量のパターン平面図、図１３は図１２のＣ−Ｃ’線に沿った断面図であり、いずれも犠牲層を除去する前の状態を示している。基板５１上には、第１，第２の電極５２，５３が犠牲層５４を介在して対向配置されている。上記電極５２，５３はそれぞれ、スリット状の複数の窓を備えた矩形である。上記電極５３の角部近傍にはそれぞれ、図１１に示した構造のアクチュエータ５５−１〜５５−４が配置されている。

上記各アクチュエータ５５−１〜５５−４はそれぞれ、第１の梁部１１−１〜１１−４の一端が支持部１３−１〜１３−４で固定され、他端が横方向（第１の方向）に延設されている。上記圧電部１２−１〜１２−４の一端はそれぞれ、第１の梁部１１−１〜１１−４の他端に接続され、上記第１の方向と交差（例えば直交）する縦方向（第２の方向）に延設されている。第２の梁部２０−１〜２０−４は、一端が上記圧電部１２−１〜１２−４の他端に接続され、上記第１の方向と逆方向に延設され、他端が上記電極５３に接続されている。

図１４は、上記犠牲層５４を除去した後の状態を示す斜視図である。上記第１の梁部１１−１〜１１−４は残留応力によって上記支持部１３−１〜１３−４を起点として反り、上記第２の梁部２０−１〜２０−４も残留応力によって同様に反る。第２の電極５２は基板５１上に固定されており、第１の電極５３は基板５１上に浮いた状態となる。第１の電極５３の角部近傍にはそれぞれ、上記圧電アクチュエータ５５−１〜５５−４が複数個（本例では４個）接続されている。上記各圧電アクチュエータ５５−１〜５５−４の圧電部１２−１〜１２−４へのバイアス電圧の印加によって上記梁部１１−１〜１１−４が支持部１３−１〜１３−４で固定される面（基板５１の主表面）と水平で且つ梁部１１−１〜１１−４の延設方向または逆方向に移動する。

上記第１，第２の電極５３，５２は、スリット状の複数の窓を備えた矩形であり、少なくとも一部がオーバーラップするように対向して配置されている。これらの電極５３，５２は容量を形成しており、図１５に示すように電極５３，５２間のオーバーラップ面積を変えることにより容量値が変化する。この可変容量（無双連子型可変容量）は、電極５３，５２間のオーバーラップ面積に応じて容量値をアナログ的に変化させることができる。容量値の変化量は、圧電膜へ印加した電位差に比例するため制御が容易である。また、圧電アクチュエータを使用しているため、低電圧、低消費電力で容量値を変化させることができる。

以上の特徴から、本第１の適用例の可変容量は、例えば図１６に示すＶＣＯのようにフィードバック制御が必要な回路に適している。

図１６は、本アナログ可変容量（ＶＣで表す）を搭載したＶＣＯの回路構成例を示している。このＶＣＯは、インダクタＬ１，Ｌ２、アナログ可変容量ＶＣ、トランジスタＱ１，Ｑ２及び定電流源ＣＩなどを含んで構成されている。インダクタＬ１，Ｌ２の一端は電源Ｖｃｃに接続され、他端はトランジスタＱ１，Ｑ２の電流通路の一端に接続される。上記トランジスタＱ１，Ｑ２のゲートは、上記インダクタＬ２，Ｌ１の他端にそれぞれ接続される。また、これらインダクタＬ１，Ｌ２の他端間には、上記アナログ可変容量ＶＣが接続される。そして、上記トランジスタＱ１，Ｑ２の電流通路の他端と接地点Ｖｓｓ間に定電流源ＣＩが接続されている。

上記構成のＶＣＯは、低電圧・低消費電力で容量値をアナログ的に変化させることができ、携帯機器に好適である。

なお、本適用例では上部電極５３を移動させる場合について説明したが、上部電極５３を固定した状態で下部電極５２を移動させても良く、両方を相対的に移動させてオーバーラップ面積を変えても良い。

また、ＶＣＯへの適用例について説明したが、アンテナ整合回路などの他の可変容量にも適用できる。

更に、図１１では、第１の梁部１１における支持部１３から圧電部１２までの距離（ΔＬ１）と、第２の梁部２０における電極３０から圧電部１２までの距離（ΔＬ２）が同じ場合を例にとって説明したが、図１７に示すように距離ΔＬ１，ΔＬ２が異なるように構成しても良い。これにより、第１，第２の梁部１１，２０が反り上がった際の第１，第２の電極５３，５２間の距離を調整できる。特に、“ΔＬ１＞ΔＬ２”とすれば、反り上がった時に第１の電極５３が高く浮くため、第１，第２の電極５３，５２間の距離を犠牲層５４の除去前より増やすことができる。これは犠牲層５４の厚さが薄くてもＭＥＭＳ可変容量ができることを意味する。このように、犠牲層５４が薄いと電極５２へのコンタクト抵抗が下げられるなどの利点がある。

（第２の適用例）
図１８（ａ），（ｂ）はそれぞれ、この発明の第２の適用例について説明するためのもので、加速度センサの構成例と電圧検知回路を示している。（ａ）図に示す加速度を検知するための検知板６０に、図示矢印方向の加速度が加わると、圧電アクチュエータ６１−１〜６１−４の圧電膜６２−１〜６２−４に応力が加わって電圧が誘起され、各圧電膜６２−１〜６２−４の上部電極と下部電極間に電位差が生じる。この電位差を配線６４−１〜６４−４を介して（ｂ）図に示す電圧検知回路６３に供給し、大きさをモニタすることにより加速度が検知できる。

この際、上記電圧検知回路６３で複数の圧電膜６２−１〜６２−４の起電力の差分を見ることにより、一方向だけでなくＸ，Ｙ方向の加速度をモニタできる。

（第３の適用例）
図１９は、この発明の第３の適用例について説明するためのもので、ジャイロスコープ（以下、ジャイロと称する）の構成例を示している。本適用例では、圧電アクチュエータをレファレンス振動の生成用とコリオリ力の検出用に用いている。検知板７０の角部近傍に配置された圧電アクチュエータ７１−１〜７１−４における圧電膜７２−１〜７２−４は、レファレンス振動の生成に使用するものである。すなわち、圧電膜７２−１〜７２−４に発振波形の電界を印加し、Ｙ軸方向のレファレンス振動を生成する。この状態で系をＺ軸周りに回転させると、Ｘ軸方向のコリオリ力が生じる。このコリオリ力を、圧電アクチュエータ７１−５，７１−６の圧電膜７２−５，７２−６に生成された電位差の差分で検知すれば角速度が検出できる。

（第４の適用例）
図２０は、この発明の第４の適用例について説明するためのもので、３軸の加速度センサ８１−１〜８１−３と３軸のジャイロ８２−１〜８２−３を１つのチップに混載して慣性センサチップ８０を構成したものである。加速度センサ８１−１の圧電膜は基板と平行に配置されており、Ｚ軸方向の加速度を検出できる。加速度センサ８１−２，８１−３はそれぞれＹ軸、Ｚ軸方向の加速度が検出できるようになっている。

一方、ジャイロ８２−１はＺ軸まわりの角速度を検出できる。ジャイロ８２−２の外周部の圧電膜は基板と平行に配置されている。この圧電膜はＺ軸方向のレファレンス振動の生成に使用する。そして、レファレンス振動が生成されている状態でＸ軸まわりの回転が生じると、Ｙ軸方向のコリオリ力が発生する。これを内側の圧電膜で検知することにより、Ｘ軸まわりの角速度を検知できる。同様に、ジャイロ８２−３はＹ軸まわりの角速度を検知できる。

このようなチップ構成を採用すれば、低電圧・低消費電力動作が可能な３軸加速度センサと３軸ジャイロを１チップ内に形成できる。これにより、１軸や２軸の慣性センサを複数個使用する場合と比較して、センサ部の体積とコストを削減できる。

上記加速度センサとジャイロは、例えばジェスチャコンロールが可能な携帯機器、３次元マウス、リモコンなどの入力デバイスとして使用可能である。

特に、携帯電話やリモコンに採用した場合、制御スイッチの数が削減でき、初心者にも容易に制御できる入力デバイスができる。また、携帯電話においてＧＰＳ（Global Positioning System）と組み合わせて位置情報の把握に使用することもできる。更に、ロボット等の姿勢制御にも使用可能である。

（第５の適用例）
図２１は、この発明の第５の適用例について説明するためのもので、ＸＹステージを示している。図１１及び図１７に示したような“コ”の字型の圧電アクチュエータを直交する方向に配置することにより、Ｘ，Ｙ方向の変位を実現し、平面内の２方向に動かすことができる。圧電アクチュエータ９０−１〜９０−４はステージ９１をＸ方向に駆動し、圧電アクチュエータ９２−１〜９２−４はステージ９３をＹ方向に駆動する。上記圧電アクチュエータ９０−１〜９０−４は、梁部がステージ９１，９３間に接続されている。また、圧電アクチュエータ９２−１〜９２−４の一方の梁部はステージ９３に接続され、他方の梁部は固定されている。

このような構成によれば、圧電アクチュエータ９０−１〜９０−４でステージ９１をＸ方向に駆動し、圧電アクチュエータ９２−１〜９２−４でステージ９３をＹ方向に駆動することにより、ステージ９１をＸ，Ｙ方向に自由に移動できる。このＸＹステージは、例えばプローブ型メモリに使用できる。

なお、上述した第１乃至第５の適用例のように、複数の圧電アクチュエータを用いる際には、同一ロット品を使うことで残留応力のばらつきによる梁部の反り量の相違を実質的に無視できる程度まで低減できる。

また、圧電部への電圧印加時に、移動量のばらつきを測定し、この測定値を圧電部への電圧印加回路にフィードバックし、反り量をコントロールしても良い。

上述したように、この発明の１つの側面によれば、残留応力による梁部の反り上がりにより圧電部が基板に対して９０度程度傾くようにしたので、この圧電部を駆動することにより横方向の変位が実現できる。

従って、低電圧・低消費電力で横方向の大きな変位を実現可能な圧電アクチュエータができる。また、この圧電アクチュエータを利用してスイッチ、可変容量、加速度センサ、ジャイロスコープ、慣性センサチップ及びＸＹステージなどを形成できる。

以上第１乃至第５の実施形態と第１乃至第５の適用例を用いてこの発明の説明を行ったが、この発明は上記各実施形態や適用例に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記各実施形態と適用例には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば各実施形態と適用例に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

この発明の第１の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して概略的に示しており、犠牲層の除去前の平面図。この発明の第１の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して概略的に示しており、犠牲層の除去後の斜視図。圧電アクチュエータの具体的な構成例を示すパターン平面図。図３のＡ−Ａ’線に沿った断面図。図３のＢ−Ｂ’線に沿った断面図。この発明の第２の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して示す概略的な斜視図。この発明の第３の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して概略的に示しており、犠牲層の除去前の平面図。この発明の第３の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して概略的に示しており、犠牲層の除去後の側面図。この発明の第４の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して概略的に示しており、犠牲層の除去前の平面図。この発明の第４の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して概略的に示しており、犠牲層の除去後の斜視図。この発明の第５の実施形態に係る半導体装置について説明するためもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して具体的な構成例を示すパターン平面図。圧電アクチュエータの第１の適用例について説明するためのもので、アナログ可変容量における犠牲層の除去前のパターン平面図。図１２のＣ−Ｃ’線に沿った断面図。図１２に示したアナログ可変容量における犠牲層を除去した後の状態を示す斜視図。アナログ可変容量における容量値の変化について説明するためのもので、図１４のＤ−Ｄ’線に沿った断面図。アナログ可変容量が適用されるＶＣＯの回路図。図１１に示した圧電アクチュエータの変形例について説明するためのもので、圧電アクチュエータの要部を抽出して他の具体的な構成例を示すパターン平面図。圧電アクチュエータの第２の適用例について説明するためのもので、（ａ）図は加速度センサの構成例を示す斜視図、（ｂ）図は電圧検知回路を示すブロック図。圧電アクチュエータの第３の適用例について説明するためのもので、ジャイロスコープの構成例を示す斜視図。圧電アクチュエータの第４の適用例について説明するためのもので、３軸の加速度センサと３軸のジャイロを１つのチップに混載させた慣性センサチップを示す平面図。圧電アクチュエータの第５の適用例について説明するためのもので、ＸＹステージを示す斜視図。

符号の説明

１１，１７，２０…梁部、１２，１５…圧電部、１３，１６…支持部（アンカー）、１４…犠牲層、１８，１９…係合部、２１…支持板、２２，２３，３１…配線、２４…圧電駆動用上部電極、２５…圧電膜、２６…圧電駆動用下部電極、２７…基板、２８…絶縁膜、２９…表面保護膜、３０…電極。

Claims

一端が第１の支持部で基板に固定された状態で第１の方向に延設され、残留応力によって前記第１の支持部を起点として反った第１の梁部と、
前記第１の梁部の他端に接続されて前記第１の方向と交差する第２の方向に延設され、第１のバイアス電圧の印加によって、前記基板と水平で且つ前記第１の方向及び前記第１の方向と逆方向に移動する第１の圧電部と
を具備することを特徴とする半導体装置。
前記第１の梁部に設けられ、第２のバイアス電圧の印加によって、前記第１の梁部の反り量を増大または低減する方向に駆動する第２の圧電部を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
一端が第２の支持部で固定された状態で前記第１の方向と逆方向に延設され、残留応力によって前記第２の支持部を起点として前記第１の梁部と逆方向に反り、前記第１の梁部の一部に接する第２の梁部を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
前記第１の圧電部の一端は前記第１の梁部の他端に接続され、
一端が前記第１の圧電部の他端に接続され、前記第１の方向と逆方向に延設され、残留応力によって前記第１の梁部と同一方向に反る第２の梁部を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
第１の電極と、
少なくとも一部が前記第１の電極とオーバーラップするように対向して配置され、前記第１の電極とのオーバーラップ量が変化することにより、前記第１の電極との間の容量値が変化する第２の電極と、
前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方を駆動し、前記第１の電極と前記第２の電極とのオーバーラップ量を変化させるアクチュエータとを具備し、
前記アクチュエータは、
一端が支持部で基板に固定された状態で第１の方向に延設され、残留応力によって前記支持部を起点として反った第１の梁部と、
一端が前記第１の梁部の他端に接続されて前記第１の方向と交差する第２の方向に延設され、バイアス電圧の印加によって、前記基板と水平で且つ前記第１の方向及び前記第１の方向と逆方向に移動する圧電部と、
一端が前記圧電部の他端に接続され、前記第１の方向と逆方向に延設され、他端が前記第１の電極または前記第２の電極に接続され、残留応力によって前記第１の梁部と同一方向に反った第２の梁部とを備える
ことを特徴とする半導体装置。