JP3638160B2 - エレクトレット及びその形成方法及び静電リレー - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、シリコン系無機薄膜を用いたエレクトレット及びその形成方法と、エレクトレットを用いた静電リレーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエレクトレット材料としては、特開昭６１−２８９１７７号公報、特開平１−２８７９１４号公報等に記載れているような有機（高分子重合体）材料が使用されている。この材料は通常シート状で用いられ、高いトラップ電荷量を蓄積でき且つ長時間電荷を安定に保つことができる等優れた特性を有する。
【０００３】
近年、ＩＣ・ＬＳＩ等の半導体の微細加工技術を利用してセンサ、アクチュエータ等を作るマイクロマシニング技術が飛躍的に進歩し圧力センサ等の実用化が進められている。このような状況のもと静電力を利用したアクチュエータ実現への取り組みも行われている。このようなアクチュエータを備えた所謂マイクロリレーにおいては特開平６−２２３６９８号の明細書に記載されているように、エレクトレットを用いて静電力の増強を行い特性の向上を図っており、エレクトレットはリレー特性を決める重要な構成要件である。
【０００４】
このような状況のもと、エレクトレットはマイクロマシンの分野において必要不可欠な技術となりつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記の従来のエレクトレット材料では以下のような問題があり、実用化への障害となっている。
まず従来の有機材料は低融点（〜２００℃）材料であり、シリコンプロセスへの導入が困難である。つまり通常シリコンをベースとした半導体製造プロセスは１０００℃で処理されるため、テフロン等の２００℃付近に融点を持つ有機材料の使用は困難である。またこのような材料を無理に導入しようとすれば、プロセスの最終工程にしか置くことができず、必然的にプロセスの自由度を極端に制限することとなる。
【０００６】
上記の問題に加えて、低融点材料であるため、表面実装（ＳＭＤ）に適応したデバイスには用いることができない。通常表面実装の手段としてＩＲ実装等があるが、ピーク温度として２５０℃付近で処理されるため、テフロン等２００℃付近に融点を持つ有機材料の使用は困難である。またこのような材料が溶融を起こさないとしても、注入保持されている電荷が放電され、デバイスとしては機能しないという問題がある。
【０００７】
更に従来の有機材料ではフォトリソグラフィ工程による微細加工が困難である。つまりＩＣ等の微細加工は通常レジストを用いたフォトリソグラフィ工程とエッチング工程により行われる。ここでレジストとしては、光重合体の有機薄膜が使用されているため、エレクトレットのレジストの現像液に対する耐腐食性が問題となる。また現状においても半導体製造プロセスに影響を与えずエレクトレットを微細にエッチング液も見いだされていない。
【０００８】
また更に、半導体製造プロセスにマッチした有機材料による薄膜形成技術が確立されていない。テフロン等の薄膜形成はＰＣＶＤ、蒸着等で行われているが、半導体製造プロセスにマッチしたという観点からは実用化されていない。図１７はＰＣＶＤ（プラズマ気相成長法）や蒸着で形成したテフロン、パリレンのエレクトレット特性を示したものであるが、常温においてさえ、必要とされる初期電圧（２５０Ｖ以上）も電圧保持力も得られなかった。尚図１７中のＩはテフロンＣＶＤ（１．０μｍ厚さ）、IIはパリレン（１．５μｍ）、III はテフロンＦＥＰ（２５．４μｍ厚さ）のエレクトレット特性を示す。
【０００９】
このようにエレクトレットに関しては、大きな期待がかけられているにもかわわらず、実用化（マイクロマシニング技術として）されていないのが現状である。
本発明は上記問題点に鑑みて為されたもので、請求項１の発明は、高い融点を有し、微細加工が可能で且つ薄膜化が容易な半導体製造プロセスに導入できるエレクトレットを提供することを目的とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明の目的に加えて、電荷保持力が強く、高温でも安定したエレクトレットを提供することを目的とする。
請求項３の発明は、請求項１、請求項２の目的に加えて、より劣化の少ない優れた特性を持つエレクトレットを提供することを目的とする。
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかの発明の目的に加えて、
長期安定性に優れたエレクトレットを提供することを目的とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４の発明のエレクトレットを半導体製造プロセスで製造することができるエレクトレットの形成方法を提供することを目的とする。
請求項６の発明は、請求項５の発明の目的に加えて、優れたエレクトレット特性を持つエレクトレットが製造できるエレクトレットの形成方法を提供することを目的とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項４の発明のエレクトレットを用い、吸引力が大きく、しかも低電圧駆動ができる静電リレーを提供するにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、禁制帯内の電子エネルギー準位に電荷を保持させたシリコン系無機薄膜から成る。
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記シリコン系無機薄膜は電子エネルギー準位が禁制帯領域の略中央に位置しているものである。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記シリコン系無機薄膜は３００℃以上加熱される場合に、電荷が前記電子エネルギー準位と伝導帯の間のギャップを越えて励起されるものである。
請求項４の発明では、請求項１〜請求項３のいずれかの発明において、前記シリコン系無機薄膜は不純物として水素又は窒素を含むシリコン酸化物から成るものである。
【００１５】
請求項５の発明では、シランと亜酸化窒素の混合ガスのプラズマ分解による化学気相成長法によりシリコン酸化膜をシリコン基板上に形成する過程と、形成後の該シリコン酸化膜に電荷を注入して電荷をシリコン酸化膜の禁制帯内の電子エネルギー準位に保持させる充電過程とで成ることを特徴とする。
請求項６の発明では、請求項５の発明において、上記シランと亜酸化窒素の流量比を１／３０以下とし、且つガス圧力を８０Ｐａ以下で、基板温度を３００℃以上であることを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明では、可動接点とこの可動接点とは絶縁された可動電極とを有する可動片と、可動接点と接触開離する固定接点とこの固定接点とは絶縁された固定電極とを有する固定片とからなり、両片の両電極間に電圧を加えることによって発生する静電力によって可動片を固定片側に移動させて可動接点を固定接点に接触させる静電リレーにおいて、可動片と固定片との間に請求項１〜４に記載のいずれかのエレクトレットを設けたことを特徴とする。
【００１７】
【作用】
請求項１の発明によれば、禁制帯内の電子エネルギー準位に電荷を保持させたシリコン系無機薄膜から成るので、膜の形成や微細加工を行うとが容易な半導体製造プロセスをそのまま使用することができ、半導体製造プロセスに適用できるためマイクロマシンの駆動源として用いることが可能となるエレクトレットを提供することができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記シリコン系無機薄膜は電子エネルギー準位が禁制帯領域の略中央に位置しているので、電荷保持力が強く高温でも安定したエレクトレットを提供することができる。
請求項３の発明によれば、請求項１又は２の発明において、前記シリコン系無機薄膜は３００℃以上加熱される場合に、電荷が前記電子エネルギー準位と伝導帯の間のギャップを越えて励起されるから、電荷保持力が強く高温でも安定し、劣化の少ない優れた特性を持つエレクトレットを提供することができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれかの発明において、前記シリコン系無機薄膜は不純物として水素又は窒素を含むシリコン酸化物から成るので、ＳｉＯ2 以外のＳｉＯＨ、ＳｉＨの不純物や多くの格子欠陥を持つことができ、そのため不純物や格子欠陥により電荷を禁制帯内の中央の電子エネルギー準位に保持させることができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、シランと亜酸化窒素の混合ガスのプラズマ分解による化学気相成長法によりシリコン酸化膜をシリコン基板上に形成する過程と、形成後の該シリコン酸化膜に電荷を注入して電荷をシリコン酸化膜の禁制帯内の電子エネルギー準位に保持させる充電過程とで成るので、半導体製造プロセスによりシリコン酸化膜からなるエレクトレットを得ることができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、請求項５の発明において、上記シランと亜酸化窒素の流量比を１／３０以下とし、且つガス圧力を８０Ｐａ以下で、基板温度を３００℃以上であるので、優れたエレクトレット特性を持つエレクトレットを得ることができる。
請求項７の発明によれば、可動接点とこの可動接点とは絶縁された可動電極とを有する可動片と、可動接点と接触開離する固定接点とこの固定接点とは絶縁された固定電極とを有する固定片とからなり、両片の両電極間に電圧を加えることによって発生する静電力によって可動片を固定片側に移動させて可動接点を固定接点に接触させる静電リレーにおいて、可動片と固定片との間に請求項１〜４に記載のいずれかのエレクトレットを設けたので、低電圧駆動が可能で、強い接点力を持つリレーを提供することができる。
【００２２】
【実施例】
（実施例１）
通常半導体製造プロセスにおいて使用されているシリコン系無機薄膜としてはＳｉＯ2 又はＳｉＮ4 等があり、電気的絶縁膜又は表面保護膜として使用されている。このような目的で使用されるシリコン系無機薄膜に要求される特性としては、帯電しにくく、帯電しても速やかに放電する特性が臨まれる。しかしエレクトレットとして使用する場合は、このような特性はエレクトレットの理想特性とは全く逆の特性となり、半導体プロセスにおいて使用されるシリコン系無機薄膜をエレクトレットとしてそのまま使用することは困難である。
【００２３】
しかしながら本発明者らは、ＰＣＶＤ（プラズマ気相成長）法等により形成されたアモルファス状態のシリコン系無機薄膜において、形成条件を変化させることにより優れたエレクトレット特性を得られることを見いだした。
以下そのメカニズムと評価方法について詳細に説明する。
先ず図１乃至図３は、本発明に関わるエレクトレットの充放電機構を示したものである。一般に半導体製造プロセスにおいて使用される図１（ａ）に示すシリコン系薄膜（以下の説明ではＳｉＯ2 膜を用いる）１は、図１（ｂ）に示すように、価電子帯２、禁制帯３、伝導帯４のバンド構造を持っている。
【００２４】
本実施例のエレクトレットは、禁制帯３の領域内の深い電子エネルギー準位に電荷５を保持させる準位（以下トラッピング準位という）を持つことを特徴としており、このトラッピング準位としては禁制帯３の中央付近に位置することが望ましい。
次に、電荷の充電機構について説明する。まず、図２（ａ）に示すＳｉＯ2 膜１からなるエレクトレットを後述のように半導体製造プロセスを使用して得（図２（ｂ）は充電前のバンド構造を示す）、図３（ａ）に示すようにコロナ放電等によりＳｉＯ2 膜１の表面に電荷５を注入し、このＳｉＯ2 膜１中に注入された電荷５はＳｉＯＨやＳｉＨの不純物、格子欠陥（≡Ｓｉ−Ｏ・）に保持される。つまり図３（ｂ）に示すようにエネルギーを与えられ電荷５（電子）が伝導帯４中を移動し、エネルギーを失って禁制帯３中のトラッピング準位に固定されるのである。このように膜中の深い電子エネルギー準位に電気的に固定（トラップ）されることにより図１（ａ）（ｂ）に示す安定したエレクトレット特性を有するエレクトレットが得られるのである。
【００２５】
放電機構については以下のようになる。つまり図１（ａ）（ｂ）に示すように充電されたエレクトレットは禁制帯３中のトラッピング準位に電荷５がトラップされている。ここでトラップ準位から伝導帯４までのエネルギーをＥａとする。熱、光等によりＥａ以上のエネルギーが図４（ａ）に示すように電荷５に与えられると、電荷５は励起されて自由電子となりＳｉＯ2 膜１中を移動し放電が行われる。図４（ｂ）に示すバンド構造では、禁制帯３中のトラッピング準位にトラップされている電荷５（電子）にＥａ以上のエネルギーが与えられると、電荷５（電子）は電子エネルギー準位と伝導帯４との間のギャップを越えるように励起されて、図５（ａ）（ｂ）に示すように放電が行われ、図２（ａ）（ｂ）の状態に戻ることになる。
【００２６】
従って、禁制帯３のトラップ準位の位置によりエレクトレット特性が大きく変化するのである。図６（ａ）（ｂ）は、深い準位にトラッピング準位を持つエレクトレット１と、浅い準位にトラッピング準位を持つエレクトレット１のバンド構造を示しており、浅い準位にトラッピング準位を持つエレクトレット１は図７（ｂ）に示すように低い温度（低エネルギーＬＥ）により容易に放電されるため、熱的安定性が悪く、電荷保持力が小さい。
【００２７】
これに対し、深い準位にトラップ準位を持つエレクトレットは図７（ａ）に示すように高い温度（高エネルギーＨＥ）が加えられなければ放電されないため、熱的安定性が良く、電荷保持力も大きなものが得られる。
ＳｉＯ膜１のエレクトレット特性は熱刺激電流（ＴＳＣ）を測定することにより容易に評価することができる。この熱刺激電流は図８に示す方法で測定することができる。この図８に示すようにオーブン６中に平行平板の電極７ａ，７ｂが設けられており、この電極７ａ．７ｂ間にＳｉＯ膜１からなるエレクトレットが置かれている。このエレクトレットの表面は帯電されており、図９に示すように上部電極７ａに向かって電場（電気力線）が発生している。オーブン６によりエレクトレットを加熱すると、前述のようにトラッピング準位の電荷５が励起され放電が行われる。放電が行われるとエレクトレット表面の電荷量が変化（ΔＱ）し、それに伴って電荷５が変化するため外部に電流Ｉ（＝ΔＱ／Δｔ）が流れ始め、この電流値を電流計８で測定するのである。
【００２８】
ここで縦軸に電流値、横軸に加熱温度をとると図１０（ａ）（Ｂ）に示すような熱刺激電流特性が得られるのである。
ここで、図１０（ａ）に示すように電流ピークを高い温度（Ｔ１）に持つＳｉＯ膜１は、エレクトレットとしての特性が優れていると評価でき、逆に図１０（ｂ）に示すように電流ピークを低い温度（Ｔ２）に持つＳｉＯ膜１はエレクトレットとしての特性が劣ると評価できる。
【００２９】
このように膜のエレクトレット特性を熱刺激電流により容易に評価することができるのである。
そこで本実施例のエレクトレットは表１の形成条件を用いて製造した。
【００３０】
【表１】
【００３１】
本実施例のエレクトレットを構成するシリコン系無機薄膜であるＳｉＯ2 膜１はプラズマＣＤＶ法により形成したもので、図１１に示すように平行平板型のプラズマＣＶＤ装置１００により１３．５６ＭＨｚの放電周波数を用いて形成される。尚１０１はシリコンウェハ基板、１０２、１０３は温度制御式上部電極、下部電極、１０４は１３．５６ＭＨｚの発振器、１０５はマッチングボックスであり、１０６は槽で、この槽１０６内に上記条件のガス圧力でＳｉＨ4 、Ｎ2 Ｏの混合ガスを入れる。
【００３２】
このようにして製造されたＳｉＯ膜１の熱刺激電流を測定したところ、図１２に示すように３９０℃付近に電流のピークを持つエレクトレット特性の優れた膜が得られた。
尚表２は本実施例の比較例として取り上げた半導体デバイスの表面保護膜として使われるＳｉＯ2 の膜形成条件を示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】
表２の形成条件で形成されたＳｉＯ2 膜では、エレクトレット特性が大きく変化しており、このＳｉＯ2 膜の熱刺激電流を測定したところ、図１３に示すように４００℃付近の電流ピークの他に１１０℃付近の電流ピークを持つ特性となっている。そして表１、２で示す形成条件で形成した２種のＳｉＯ2 膜を帯電させ、その劣化特性を測定したところ、図１４に示す（イ）ように３９０℃付近にピークを持つ前者のＳｉＯ2 膜が殆ど劣化していないのに、１１０℃付近にピークを持つＳｉＯ2 膜は（ロ）に示すように４日程度で帯電特性が急激に劣化している。
【００３５】
このように本実施例はプラズマＣＶＤ法により形成されたＳｉＯ2 膜が、その形成条件を変えることにより、エレクトレット特性を容易に変化させることができることに着目して為されたものである。即ち、ＳｉＯ2 膜の禁制帯中の深い準位にトラッピング準位を形成するような形成条件（高い温度に熱刺激電流のピークを持つ）を選択することにより、通常のプラズマＣＶＤ装置において特性の良いエレクトレット１０を構成するＳｉＯ膜１が形成できるのである。
【００３６】
尚上記実施例はエレクトレット材料としてＳｉＯ2 膜を用いているが、Ｓｉ3 Ｎ4 等の他のシリコン系無機薄膜でも所望する特性を持つエレクトレットを得ることができ、また形成方法もプラズマＣＶＤ法に限定されるものではなく、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法等の半導体薄膜形成プロセスでも形成できる。
（実施例２）
本実施例は請求項７の発明に対応する実施例であり、上記実施例１で得られたエレクトレットを用いて静電リレー（マイクロリレー）にかかるものであり、本実施例は図１５に示すように固定片１０と可動片２０とで構成され、可動片２０は図１６に示すようにシリコン単結晶ウェハを基材とするもので、可動電極２４、固定接点２５、可動接点２６、固定片接合用金属薄膜層２７、電極端子２８等を形成している。可動電極２４は、可動片２０の周辺部より異方性エッチングされて可動片２０と切り離され、その一端が可動片２０と一体に繋がった支持端部１９となっており、可動電極２４は上記支持端部１９を中心に回転する。
【００３７】
また、固定片１０は可動片２０と同様にシリコン単結晶ウェハを基材とするもので、図１４に示すように絶縁膜１５に固定電極１１及び実施例１で説明した本発明によりエレクトレット１６、固定接点１２、可動片接合用の金或いは金合金層からなる金属薄膜層１７を夫々形成し、各固定電極１１トエレクトレット１６はコンタクト１８を介して接続される。チップ間の接合接続には通常金共晶或いは金ゲルマニウム共晶が用いられ３００℃付近まで加熱して行われる。金錫共晶においては更に低い温度において接合が可能であるが、エレクトレットとしては少なくとも２００℃以上に加熱されても特性の劣化（表面電位の放電等）が少ないものが要望されている。
【００３８】
次に本実施例の静電リレーの動作について説明する。まず可動片２０の可動電極２４と固定片１０の固定電極１１との間に電圧が印加されると、その間に生じた静電力により可動片２０が固定片１０側に引き寄せられ、可動片２０の可動接点２６が固定片１０の固定接点１２に接触することによりオン動作状態となる。次に前記電圧が除かれると、可動片２０が持つ弾性力により可動片２０が固定片１０より離れ、可動接点２６が固定接点１２より離れオフ動作状態となる。
【００３９】
ここでエレクトレット１６は、可動電極２４に対向する固定片１０上に設けられており、可動電極４０の吸引力を増加させるとともに低電圧でリレーの駆動を可能にするのである。
以上のような構成の本実施例の静電リレーでは、エレクトレット１６にり可動電極２４に及ぼす静電力を一層増大させることができ、大きな接点圧を有し、接点の接触信頼性を高めた静電リレーを提供することができるのである。
【００４０】
尚請求項７の発明は実施例２で示す構造に特に限定されるのではなく、可動片２０を固定片１０の上、下に夫々配置して固定片１０をサンドウィッチ状に挟む構造等でも良く、実施例１で示すエレクトレットを用いることにより実施例２と同様に可動電極４０の吸引力を増加させるとともに低電圧でリレーの駆動を可能にする。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、禁制帯内の電子エネルギー準位に電荷を保持させたシリコン系無機薄膜から成るので、膜の形成や微細加工を行うとが容易な半導体製造プロセスをそのまま使用することができ、半導体製造プロセスに適用できるためマイクロマシンの駆動源として用いることが可能となるエレクトレットを提供することができるという効果がある。
【００４２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記シリコン系無機薄膜は電子エネルギー準位が禁制帯領域の略中央に位置しているので、電荷保持力が強く高温でも安定したエレクトレットを提供することができるという効果がある。
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記シリコン系無機薄膜は３００℃以上加熱される場合に、電荷が前記電子エネルギー準位と伝導帯の間のギャップを越えて励起されるから、電荷保持力が強く高温でも安定し、劣化の少ない優れた特性を持つエレクトレットを提供することができるという効果がある。
【００４３】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかの発明において、前記シリコン系無機薄膜は不純物として水素又は窒素を含むシリコン酸化物から成るので、ＳｉＯ2 以外のＳｉＯＨ、ＳｉＨの不純物や多くの格子欠陥を持つことができ、そのため不純物や格子欠陥により電荷を禁制帯内の中央の電子エネルギー準位に保持させることができ、長期安定性に優れたエレクトレットを提供できるという効果がある。
【００４４】
請求項５の発明は、シランと亜酸化窒素の混合ガスのプラズマ分解による化学気相成長法によりシリコン酸化膜をシリコン基板上に形成する過程と、形成後の該シリコン酸化膜に電荷を注入して電荷をシリコン酸化膜の禁制帯内の電子エネルギー準位に保持させる充電過程とで成るので、半導体製造プロセスによりシリコン酸化膜からなるエレクトレットを得ることができるという効果がある。
【００４５】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、上記シランと亜酸化窒素の流量比を１／３０以下とし、且つガス圧力を８０Ｐａ以下で、基板温度を３００℃以上であるので、優れたエレクトレット特性を持つエレクトレットを得ることができるという効果がある。
請求項７の発明は、可動接点とこの可動接点とは絶縁された可動電極とを有する可動片と、可動接点と接触開離する固定接点とこの固定接点とは絶縁された固定電極とを有する固定片とからなり、両片の両電極間に電圧を加えることによって発生する静電力によって可動片を固定片側に移動させて可動接点を固定接点に接触させる静電リレーにおいて、可動片と固定片との間に請求項１〜４に記載のいずれかのエレクトレットを設けたので、低電圧駆動が可能で、強い接点力を持つリレーを提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施例１のエレクトレットの説明図である。
（ｂ）は同上のエレクトレットのバンド構造の説明図である。
【図２】（ａ）は同上のエレクトレットの充電過程の説明図である。
（ｂ）は同上のエレクトレットの充電過程のバンド構造の説明図である。
【図３】（ａ）は同上のエレクトレットの充電過程の説明図である。
（ｂ）は同上のエレクトレットの充電過程のバンド構造の説明図である。
【図４】（ａ）は同上のエレクトレットの放電過程の説明図である。
（ｂ）は同上のエレクトレットの放電過程のバンド構造の説明図である。
【図５】（ａ）は同上のエレクトレットの放電過程の説明図である。
（ｂ）は同上のエレクトレットの放電過程のバンド構造の説明図である。
【図６】（ａ）は深いトラッピング準位を持つエレクトレットのバンド構造の説明図である。
（ｂ）は浅いトラッピング準位を持つエレクトレットのバンド構造の説明図である。
【図７】（ａ）は深いトラッピング準位を持つエレクトレットの放電についての説明図である。
（ｂ）は浅いトラッピング準位を持つエレクトレットの放電についての説明図である。
【図８】エレクトレットの評価に用いる装置の概略構成図である。
【図９】エレクトレットの評価方法の説明図である。
【図１０】（ａ）は深いトラッピング準位を持つエレクトレットの熱刺激電流特性図である。
（ｂ）は浅いトラッピング準位を持つエレクトレットの熱刺激電流特性図である。
【図１１】同上の形成に用いる装置の概略構成図である。
【図１２】実施例１の熱刺激電流特性図である。
【図１３】比較例の熱刺激電流特性図である。
【図１４】実施例１と比較例のエレクトレット特性の経時変化説明図である。
【図１５】本発明の静電リレーの実施例の分解斜視図である。
【図１６】同上の拡大断面図である。
【図１７】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１ ＳｉＯ2 膜
２ 価電子帯
３ 禁制帯
４ 伝導帯
５ 電荷
【産業上の利用分野】
本発明は、シリコン系無機薄膜を用いたエレクトレット及びその形成方法と、エレクトレットを用いた静電リレーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエレクトレット材料としては、特開昭６１−２８９１７７号公報、特開平１−２８７９１４号公報等に記載れているような有機（高分子重合体）材料が使用されている。この材料は通常シート状で用いられ、高いトラップ電荷量を蓄積でき且つ長時間電荷を安定に保つことができる等優れた特性を有する。
【０００３】
近年、ＩＣ・ＬＳＩ等の半導体の微細加工技術を利用してセンサ、アクチュエータ等を作るマイクロマシニング技術が飛躍的に進歩し圧力センサ等の実用化が進められている。このような状況のもと静電力を利用したアクチュエータ実現への取り組みも行われている。このようなアクチュエータを備えた所謂マイクロリレーにおいては特開平６−２２３６９８号の明細書に記載されているように、エレクトレットを用いて静電力の増強を行い特性の向上を図っており、エレクトレットはリレー特性を決める重要な構成要件である。
【０００４】
このような状況のもと、エレクトレットはマイクロマシンの分野において必要不可欠な技術となりつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記の従来のエレクトレット材料では以下のような問題があり、実用化への障害となっている。
まず従来の有機材料は低融点（〜２００℃）材料であり、シリコンプロセスへの導入が困難である。つまり通常シリコンをベースとした半導体製造プロセスは１０００℃で処理されるため、テフロン等の２００℃付近に融点を持つ有機材料の使用は困難である。またこのような材料を無理に導入しようとすれば、プロセスの最終工程にしか置くことができず、必然的にプロセスの自由度を極端に制限することとなる。
【０００６】
上記の問題に加えて、低融点材料であるため、表面実装（ＳＭＤ）に適応したデバイスには用いることができない。通常表面実装の手段としてＩＲ実装等があるが、ピーク温度として２５０℃付近で処理されるため、テフロン等２００℃付近に融点を持つ有機材料の使用は困難である。またこのような材料が溶融を起こさないとしても、注入保持されている電荷が放電され、デバイスとしては機能しないという問題がある。
【０００７】
更に従来の有機材料ではフォトリソグラフィ工程による微細加工が困難である。つまりＩＣ等の微細加工は通常レジストを用いたフォトリソグラフィ工程とエッチング工程により行われる。ここでレジストとしては、光重合体の有機薄膜が使用されているため、エレクトレットのレジストの現像液に対する耐腐食性が問題となる。また現状においても半導体製造プロセスに影響を与えずエレクトレットを微細にエッチング液も見いだされていない。
【０００８】
また更に、半導体製造プロセスにマッチした有機材料による薄膜形成技術が確立されていない。テフロン等の薄膜形成はＰＣＶＤ、蒸着等で行われているが、半導体製造プロセスにマッチしたという観点からは実用化されていない。図１７はＰＣＶＤ（プラズマ気相成長法）や蒸着で形成したテフロン、パリレンのエレクトレット特性を示したものであるが、常温においてさえ、必要とされる初期電圧（２５０Ｖ以上）も電圧保持力も得られなかった。尚図１７中のＩはテフロンＣＶＤ（１．０μｍ厚さ）、IIはパリレン（１．５μｍ）、III はテフロンＦＥＰ（２５．４μｍ厚さ）のエレクトレット特性を示す。
【０００９】
このようにエレクトレットに関しては、大きな期待がかけられているにもかわわらず、実用化（マイクロマシニング技術として）されていないのが現状である。
本発明は上記問題点に鑑みて為されたもので、請求項１の発明は、高い融点を有し、微細加工が可能で且つ薄膜化が容易な半導体製造プロセスに導入できるエレクトレットを提供することを目的とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明の目的に加えて、電荷保持力が強く、高温でも安定したエレクトレットを提供することを目的とする。
請求項３の発明は、請求項１、請求項２の目的に加えて、より劣化の少ない優れた特性を持つエレクトレットを提供することを目的とする。
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかの発明の目的に加えて、
長期安定性に優れたエレクトレットを提供することを目的とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４の発明のエレクトレットを半導体製造プロセスで製造することができるエレクトレットの形成方法を提供することを目的とする。
請求項６の発明は、請求項５の発明の目的に加えて、優れたエレクトレット特性を持つエレクトレットが製造できるエレクトレットの形成方法を提供することを目的とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項４の発明のエレクトレットを用い、吸引力が大きく、しかも低電圧駆動ができる静電リレーを提供するにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、禁制帯内の電子エネルギー準位に電荷を保持させたシリコン系無機薄膜から成る。
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記シリコン系無機薄膜は電子エネルギー準位が禁制帯領域の略中央に位置しているものである。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記シリコン系無機薄膜は３００℃以上加熱される場合に、電荷が前記電子エネルギー準位と伝導帯の間のギャップを越えて励起されるものである。
請求項４の発明では、請求項１〜請求項３のいずれかの発明において、前記シリコン系無機薄膜は不純物として水素又は窒素を含むシリコン酸化物から成るものである。
【００１５】
請求項５の発明では、シランと亜酸化窒素の混合ガスのプラズマ分解による化学気相成長法によりシリコン酸化膜をシリコン基板上に形成する過程と、形成後の該シリコン酸化膜に電荷を注入して電荷をシリコン酸化膜の禁制帯内の電子エネルギー準位に保持させる充電過程とで成ることを特徴とする。
請求項６の発明では、請求項５の発明において、上記シランと亜酸化窒素の流量比を１／３０以下とし、且つガス圧力を８０Ｐａ以下で、基板温度を３００℃以上であることを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明では、可動接点とこの可動接点とは絶縁された可動電極とを有する可動片と、可動接点と接触開離する固定接点とこの固定接点とは絶縁された固定電極とを有する固定片とからなり、両片の両電極間に電圧を加えることによって発生する静電力によって可動片を固定片側に移動させて可動接点を固定接点に接触させる静電リレーにおいて、可動片と固定片との間に請求項１〜４に記載のいずれかのエレクトレットを設けたことを特徴とする。
【００１７】
【作用】
請求項１の発明によれば、禁制帯内の電子エネルギー準位に電荷を保持させたシリコン系無機薄膜から成るので、膜の形成や微細加工を行うとが容易な半導体製造プロセスをそのまま使用することができ、半導体製造プロセスに適用できるためマイクロマシンの駆動源として用いることが可能となるエレクトレットを提供することができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記シリコン系無機薄膜は電子エネルギー準位が禁制帯領域の略中央に位置しているので、電荷保持力が強く高温でも安定したエレクトレットを提供することができる。
請求項３の発明によれば、請求項１又は２の発明において、前記シリコン系無機薄膜は３００℃以上加熱される場合に、電荷が前記電子エネルギー準位と伝導帯の間のギャップを越えて励起されるから、電荷保持力が強く高温でも安定し、劣化の少ない優れた特性を持つエレクトレットを提供することができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれかの発明において、前記シリコン系無機薄膜は不純物として水素又は窒素を含むシリコン酸化物から成るので、ＳｉＯ2 以外のＳｉＯＨ、ＳｉＨの不純物や多くの格子欠陥を持つことができ、そのため不純物や格子欠陥により電荷を禁制帯内の中央の電子エネルギー準位に保持させることができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、シランと亜酸化窒素の混合ガスのプラズマ分解による化学気相成長法によりシリコン酸化膜をシリコン基板上に形成する過程と、形成後の該シリコン酸化膜に電荷を注入して電荷をシリコン酸化膜の禁制帯内の電子エネルギー準位に保持させる充電過程とで成るので、半導体製造プロセスによりシリコン酸化膜からなるエレクトレットを得ることができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、請求項５の発明において、上記シランと亜酸化窒素の流量比を１／３０以下とし、且つガス圧力を８０Ｐａ以下で、基板温度を３００℃以上であるので、優れたエレクトレット特性を持つエレクトレットを得ることができる。
請求項７の発明によれば、可動接点とこの可動接点とは絶縁された可動電極とを有する可動片と、可動接点と接触開離する固定接点とこの固定接点とは絶縁された固定電極とを有する固定片とからなり、両片の両電極間に電圧を加えることによって発生する静電力によって可動片を固定片側に移動させて可動接点を固定接点に接触させる静電リレーにおいて、可動片と固定片との間に請求項１〜４に記載のいずれかのエレクトレットを設けたので、低電圧駆動が可能で、強い接点力を持つリレーを提供することができる。
【００２２】
【実施例】
（実施例１）
通常半導体製造プロセスにおいて使用されているシリコン系無機薄膜としてはＳｉＯ2 又はＳｉＮ4 等があり、電気的絶縁膜又は表面保護膜として使用されている。このような目的で使用されるシリコン系無機薄膜に要求される特性としては、帯電しにくく、帯電しても速やかに放電する特性が臨まれる。しかしエレクトレットとして使用する場合は、このような特性はエレクトレットの理想特性とは全く逆の特性となり、半導体プロセスにおいて使用されるシリコン系無機薄膜をエレクトレットとしてそのまま使用することは困難である。
【００２３】
しかしながら本発明者らは、ＰＣＶＤ（プラズマ気相成長）法等により形成されたアモルファス状態のシリコン系無機薄膜において、形成条件を変化させることにより優れたエレクトレット特性を得られることを見いだした。
以下そのメカニズムと評価方法について詳細に説明する。
先ず図１乃至図３は、本発明に関わるエレクトレットの充放電機構を示したものである。一般に半導体製造プロセスにおいて使用される図１（ａ）に示すシリコン系薄膜（以下の説明ではＳｉＯ2 膜を用いる）１は、図１（ｂ）に示すように、価電子帯２、禁制帯３、伝導帯４のバンド構造を持っている。
【００２４】
本実施例のエレクトレットは、禁制帯３の領域内の深い電子エネルギー準位に電荷５を保持させる準位（以下トラッピング準位という）を持つことを特徴としており、このトラッピング準位としては禁制帯３の中央付近に位置することが望ましい。
次に、電荷の充電機構について説明する。まず、図２（ａ）に示すＳｉＯ2 膜１からなるエレクトレットを後述のように半導体製造プロセスを使用して得（図２（ｂ）は充電前のバンド構造を示す）、図３（ａ）に示すようにコロナ放電等によりＳｉＯ2 膜１の表面に電荷５を注入し、このＳｉＯ2 膜１中に注入された電荷５はＳｉＯＨやＳｉＨの不純物、格子欠陥（≡Ｓｉ−Ｏ・）に保持される。つまり図３（ｂ）に示すようにエネルギーを与えられ電荷５（電子）が伝導帯４中を移動し、エネルギーを失って禁制帯３中のトラッピング準位に固定されるのである。このように膜中の深い電子エネルギー準位に電気的に固定（トラップ）されることにより図１（ａ）（ｂ）に示す安定したエレクトレット特性を有するエレクトレットが得られるのである。
【００２５】
放電機構については以下のようになる。つまり図１（ａ）（ｂ）に示すように充電されたエレクトレットは禁制帯３中のトラッピング準位に電荷５がトラップされている。ここでトラップ準位から伝導帯４までのエネルギーをＥａとする。熱、光等によりＥａ以上のエネルギーが図４（ａ）に示すように電荷５に与えられると、電荷５は励起されて自由電子となりＳｉＯ2 膜１中を移動し放電が行われる。図４（ｂ）に示すバンド構造では、禁制帯３中のトラッピング準位にトラップされている電荷５（電子）にＥａ以上のエネルギーが与えられると、電荷５（電子）は電子エネルギー準位と伝導帯４との間のギャップを越えるように励起されて、図５（ａ）（ｂ）に示すように放電が行われ、図２（ａ）（ｂ）の状態に戻ることになる。
【００２６】
従って、禁制帯３のトラップ準位の位置によりエレクトレット特性が大きく変化するのである。図６（ａ）（ｂ）は、深い準位にトラッピング準位を持つエレクトレット１と、浅い準位にトラッピング準位を持つエレクトレット１のバンド構造を示しており、浅い準位にトラッピング準位を持つエレクトレット１は図７（ｂ）に示すように低い温度（低エネルギーＬＥ）により容易に放電されるため、熱的安定性が悪く、電荷保持力が小さい。
【００２７】
これに対し、深い準位にトラップ準位を持つエレクトレットは図７（ａ）に示すように高い温度（高エネルギーＨＥ）が加えられなければ放電されないため、熱的安定性が良く、電荷保持力も大きなものが得られる。
ＳｉＯ膜１のエレクトレット特性は熱刺激電流（ＴＳＣ）を測定することにより容易に評価することができる。この熱刺激電流は図８に示す方法で測定することができる。この図８に示すようにオーブン６中に平行平板の電極７ａ，７ｂが設けられており、この電極７ａ．７ｂ間にＳｉＯ膜１からなるエレクトレットが置かれている。このエレクトレットの表面は帯電されており、図９に示すように上部電極７ａに向かって電場（電気力線）が発生している。オーブン６によりエレクトレットを加熱すると、前述のようにトラッピング準位の電荷５が励起され放電が行われる。放電が行われるとエレクトレット表面の電荷量が変化（ΔＱ）し、それに伴って電荷５が変化するため外部に電流Ｉ（＝ΔＱ／Δｔ）が流れ始め、この電流値を電流計８で測定するのである。
【００２８】
ここで縦軸に電流値、横軸に加熱温度をとると図１０（ａ）（Ｂ）に示すような熱刺激電流特性が得られるのである。
ここで、図１０（ａ）に示すように電流ピークを高い温度（Ｔ１）に持つＳｉＯ膜１は、エレクトレットとしての特性が優れていると評価でき、逆に図１０（ｂ）に示すように電流ピークを低い温度（Ｔ２）に持つＳｉＯ膜１はエレクトレットとしての特性が劣ると評価できる。
【００２９】
このように膜のエレクトレット特性を熱刺激電流により容易に評価することができるのである。
そこで本実施例のエレクトレットは表１の形成条件を用いて製造した。
【００３０】
【表１】
本実施例のエレクトレットを構成するシリコン系無機薄膜であるＳｉＯ2 膜１はプラズマＣＤＶ法により形成したもので、図１１に示すように平行平板型のプラズマＣＶＤ装置１００により１３．５６ＭＨｚの放電周波数を用いて形成される。尚１０１はシリコンウェハ基板、１０２、１０３は温度制御式上部電極、下部電極、１０４は１３．５６ＭＨｚの発振器、１０５はマッチングボックスであり、１０６は槽で、この槽１０６内に上記条件のガス圧力でＳｉＨ4 、Ｎ2 Ｏの混合ガスを入れる。
【００３２】
このようにして製造されたＳｉＯ膜１の熱刺激電流を測定したところ、図１２に示すように３９０℃付近に電流のピークを持つエレクトレット特性の優れた膜が得られた。
尚表２は本実施例の比較例として取り上げた半導体デバイスの表面保護膜として使われるＳｉＯ2 の膜形成条件を示す。
【００３３】
【表２】
表２の形成条件で形成されたＳｉＯ2 膜では、エレクトレット特性が大きく変化しており、このＳｉＯ2 膜の熱刺激電流を測定したところ、図１３に示すように４００℃付近の電流ピークの他に１１０℃付近の電流ピークを持つ特性となっている。そして表１、２で示す形成条件で形成した２種のＳｉＯ2 膜を帯電させ、その劣化特性を測定したところ、図１４に示す（イ）ように３９０℃付近にピークを持つ前者のＳｉＯ2 膜が殆ど劣化していないのに、１１０℃付近にピークを持つＳｉＯ2 膜は（ロ）に示すように４日程度で帯電特性が急激に劣化している。
【００３５】
このように本実施例はプラズマＣＶＤ法により形成されたＳｉＯ2 膜が、その形成条件を変えることにより、エレクトレット特性を容易に変化させることができることに着目して為されたものである。即ち、ＳｉＯ2 膜の禁制帯中の深い準位にトラッピング準位を形成するような形成条件（高い温度に熱刺激電流のピークを持つ）を選択することにより、通常のプラズマＣＶＤ装置において特性の良いエレクトレット１０を構成するＳｉＯ膜１が形成できるのである。
【００３６】
尚上記実施例はエレクトレット材料としてＳｉＯ2 膜を用いているが、Ｓｉ3 Ｎ4 等の他のシリコン系無機薄膜でも所望する特性を持つエレクトレットを得ることができ、また形成方法もプラズマＣＶＤ法に限定されるものではなく、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法等の半導体薄膜形成プロセスでも形成できる。
（実施例２）
本実施例は請求項７の発明に対応する実施例であり、上記実施例１で得られたエレクトレットを用いて静電リレー（マイクロリレー）にかかるものであり、本実施例は図１５に示すように固定片１０と可動片２０とで構成され、可動片２０は図１６に示すようにシリコン単結晶ウェハを基材とするもので、可動電極２４、固定接点２５、可動接点２６、固定片接合用金属薄膜層２７、電極端子２８等を形成している。可動電極２４は、可動片２０の周辺部より異方性エッチングされて可動片２０と切り離され、その一端が可動片２０と一体に繋がった支持端部１９となっており、可動電極２４は上記支持端部１９を中心に回転する。
【００３７】
また、固定片１０は可動片２０と同様にシリコン単結晶ウェハを基材とするもので、図１４に示すように絶縁膜１５に固定電極１１及び実施例１で説明した本発明によりエレクトレット１６、固定接点１２、可動片接合用の金或いは金合金層からなる金属薄膜層１７を夫々形成し、各固定電極１１トエレクトレット１６はコンタクト１８を介して接続される。チップ間の接合接続には通常金共晶或いは金ゲルマニウム共晶が用いられ３００℃付近まで加熱して行われる。金錫共晶においては更に低い温度において接合が可能であるが、エレクトレットとしては少なくとも２００℃以上に加熱されても特性の劣化（表面電位の放電等）が少ないものが要望されている。
【００３８】
次に本実施例の静電リレーの動作について説明する。まず可動片２０の可動電極２４と固定片１０の固定電極１１との間に電圧が印加されると、その間に生じた静電力により可動片２０が固定片１０側に引き寄せられ、可動片２０の可動接点２６が固定片１０の固定接点１２に接触することによりオン動作状態となる。次に前記電圧が除かれると、可動片２０が持つ弾性力により可動片２０が固定片１０より離れ、可動接点２６が固定接点１２より離れオフ動作状態となる。
【００３９】
ここでエレクトレット１６は、可動電極２４に対向する固定片１０上に設けられており、可動電極４０の吸引力を増加させるとともに低電圧でリレーの駆動を可能にするのである。
以上のような構成の本実施例の静電リレーでは、エレクトレット１６にり可動電極２４に及ぼす静電力を一層増大させることができ、大きな接点圧を有し、接点の接触信頼性を高めた静電リレーを提供することができるのである。
【００４０】
尚請求項７の発明は実施例２で示す構造に特に限定されるのではなく、可動片２０を固定片１０の上、下に夫々配置して固定片１０をサンドウィッチ状に挟む構造等でも良く、実施例１で示すエレクトレットを用いることにより実施例２と同様に可動電極４０の吸引力を増加させるとともに低電圧でリレーの駆動を可能にする。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、禁制帯内の電子エネルギー準位に電荷を保持させたシリコン系無機薄膜から成るので、膜の形成や微細加工を行うとが容易な半導体製造プロセスをそのまま使用することができ、半導体製造プロセスに適用できるためマイクロマシンの駆動源として用いることが可能となるエレクトレットを提供することができるという効果がある。
【００４２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記シリコン系無機薄膜は電子エネルギー準位が禁制帯領域の略中央に位置しているので、電荷保持力が強く高温でも安定したエレクトレットを提供することができるという効果がある。
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記シリコン系無機薄膜は３００℃以上加熱される場合に、電荷が前記電子エネルギー準位と伝導帯の間のギャップを越えて励起されるから、電荷保持力が強く高温でも安定し、劣化の少ない優れた特性を持つエレクトレットを提供することができるという効果がある。
【００４３】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかの発明において、前記シリコン系無機薄膜は不純物として水素又は窒素を含むシリコン酸化物から成るので、ＳｉＯ2 以外のＳｉＯＨ、ＳｉＨの不純物や多くの格子欠陥を持つことができ、そのため不純物や格子欠陥により電荷を禁制帯内の中央の電子エネルギー準位に保持させることができ、長期安定性に優れたエレクトレットを提供できるという効果がある。
【００４４】
請求項５の発明は、シランと亜酸化窒素の混合ガスのプラズマ分解による化学気相成長法によりシリコン酸化膜をシリコン基板上に形成する過程と、形成後の該シリコン酸化膜に電荷を注入して電荷をシリコン酸化膜の禁制帯内の電子エネルギー準位に保持させる充電過程とで成るので、半導体製造プロセスによりシリコン酸化膜からなるエレクトレットを得ることができるという効果がある。
【００４５】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、上記シランと亜酸化窒素の流量比を１／３０以下とし、且つガス圧力を８０Ｐａ以下で、基板温度を３００℃以上であるので、優れたエレクトレット特性を持つエレクトレットを得ることができるという効果がある。
請求項７の発明は、可動接点とこの可動接点とは絶縁された可動電極とを有する可動片と、可動接点と接触開離する固定接点とこの固定接点とは絶縁された固定電極とを有する固定片とからなり、両片の両電極間に電圧を加えることによって発生する静電力によって可動片を固定片側に移動させて可動接点を固定接点に接触させる静電リレーにおいて、可動片と固定片との間に請求項１〜４に記載のいずれかのエレクトレットを設けたので、低電圧駆動が可能で、強い接点力を持つリレーを提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施例１のエレクトレットの説明図である。
（ｂ）は同上のエレクトレットのバンド構造の説明図である。
【図２】（ａ）は同上のエレクトレットの充電過程の説明図である。
（ｂ）は同上のエレクトレットの充電過程のバンド構造の説明図である。
【図３】（ａ）は同上のエレクトレットの充電過程の説明図である。
（ｂ）は同上のエレクトレットの充電過程のバンド構造の説明図である。
【図４】（ａ）は同上のエレクトレットの放電過程の説明図である。
（ｂ）は同上のエレクトレットの放電過程のバンド構造の説明図である。
【図５】（ａ）は同上のエレクトレットの放電過程の説明図である。
（ｂ）は同上のエレクトレットの放電過程のバンド構造の説明図である。
【図６】（ａ）は深いトラッピング準位を持つエレクトレットのバンド構造の説明図である。
（ｂ）は浅いトラッピング準位を持つエレクトレットのバンド構造の説明図である。
【図７】（ａ）は深いトラッピング準位を持つエレクトレットの放電についての説明図である。
（ｂ）は浅いトラッピング準位を持つエレクトレットの放電についての説明図である。
【図８】エレクトレットの評価に用いる装置の概略構成図である。
【図９】エレクトレットの評価方法の説明図である。
【図１０】（ａ）は深いトラッピング準位を持つエレクトレットの熱刺激電流特性図である。
（ｂ）は浅いトラッピング準位を持つエレクトレットの熱刺激電流特性図である。
【図１１】同上の形成に用いる装置の概略構成図である。
【図１２】実施例１の熱刺激電流特性図である。
【図１３】比較例の熱刺激電流特性図である。
【図１４】実施例１と比較例のエレクトレット特性の経時変化説明図である。
【図１５】本発明の静電リレーの実施例の分解斜視図である。
【図１６】同上の拡大断面図である。
【図１７】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１ ＳｉＯ2 膜
２ 価電子帯
３ 禁制帯
４ 伝導帯
５ 電荷
Claims (7)
- 禁制帯内の電子エネルギー準位に電荷を保持させたシリコン系無機薄膜から成ることを特徴としたエレクトレット。
- 前記シリコン系無機薄膜は電子エネルギー準位が禁制帯領域の略中央に位置していることを特徴とする請求項１記載のエレクトレット。
- 前記シリコン系無機薄膜は３００℃以上加熱される場合に、電荷が前記電子エネルギー準位と伝導帯の間のギャップを越えて励起されることを特徴とする請求項１又は２記載のエレクトレット。
- 前記シリコン系無機薄膜は不純物として水素又は窒素を含むシリコン酸化物から成ることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエレクトレット。
- シランと亜酸化窒素の混合ガスのプラズマ分解による化学気相成長法によりシリコン酸化膜をシリコン基板上に形成する過程と、形成後の該シリコン酸化膜に電荷を注入して電荷をシリコン酸化膜の禁制帯内の電子エネルギー準位に保持させる充電過程とで成ることを特徴とするエレクトレットの形成方法。
- 上記シランと亜酸化窒素の流量比を１／３０以下とし、且つガス圧力を８０Ｐａ以下で、基板温度を３００℃以上であることを特徴とする請求項５記載のエレクトレットの形成方法。
- 可動接点とこの可動接点とは絶縁された可動電極とを有する可動片と、可動接点と接触開離する固定接点とこの固定接点とは絶縁された固定電極とを有する固定片とからなり、両片の両電極間に電圧を加えることによって発生する静電力によって可動片を固定片側に移動させて可動接点を固定接点に接触させる静電リレーにおいて、可動片と固定片との間に請求項１〜４に記載のいずれかのエレクトレットを設けたことを特徴とする静電リレー。
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