JP4970150B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4970150B2
JP4970150B2 JP2007147007A JP2007147007A JP4970150B2 JP 4970150 B2 JP4970150 B2 JP 4970150B2 JP 2007147007 A JP2007147007 A JP 2007147007A JP 2007147007 A JP2007147007 A JP 2007147007A JP 4970150 B2 JP4970150 B2 JP 4970150B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
fixed electrode
taken along
line
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007147007A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008300284A (ja
Inventor
一考 高木
直孝 冨田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2007147007A priority Critical patent/JP4970150B2/ja
Publication of JP2008300284A publication Critical patent/JP2008300284A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4970150B2 publication Critical patent/JP4970150B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Micromachines (AREA)

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、ＭＥＭＳ(Micro-Electro-Mechanical Systems)技術を用いて形成した可変容量やスイッチなどを低電圧で駆動でき、かつ大電力高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない、製造し易い半導体装置（静電ＭＥＭＳ）に関する。
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可変容量やスイッチなどの駆動電圧を低電圧にする技術は既に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１では駆動電圧を低電圧にするために静電ＭＥＭＳだけでなく、圧電体層を電極で挟んだ圧電ＭＥＭＳを併用するので、高周波信号の印加による温度上昇で圧電ＭＥＭＳの熱膨張係数差の問題が発生しやすい。
また、特許文献１では高周波信号の静電引力によって可動電極が固定電極に引き寄せられるセルフアクチュエーションや離れなくなるセルフホールディングが起き難くするために、高周波（ＲＦ）固定電極と静電ＭＥＭＳ駆動用固定電極に対向した高周波可動電極と駆動用可動電極を、絶縁性の駆動アームに別々に配置する必要があるので、圧電ＭＥＭＳの製造工程に加えて製造工程が複雑で長くなる。
特開２００４−３０２７１１号公報（第４頁、第１図）
本発明の目的は、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない半導体装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の請求項１に記載の半導体装置は、誘電体基板の表面と可動電極との間に空隙を形成するように前記可動電極の一端と前記誘電体基板の表面を固定するアンカーと、前記可動電極の他端と対向するように前記誘電体基板の表面に配置された高周波固定電極と、前記誘電体基板の裏面の下部電極と、前記高周波固定電極と前記下部電極を接続するビアホールと、前記誘電体基板の表面の前記アンカーと前記高周波固定電極の間に配置された駆動用固定電極と、前記高周波固定電極と前記駆動用固定電極を覆う絶縁膜とを備え、前記駆動用固定電極と前記可動電極との間および前記高周波固定電極と前記可動電極との間に、少なくとも高周波に対してインピーダンスが高いバイアス回路を経由して、駆動電圧を印加することを特徴とする。
そして、可動電極の駆動用固定電極に対向する領域の一部にスリットを入れて舌状可動部を作り、舌状可動部の先端側の少なくても一部を誘電体基板の方に凸とする。また、凸部までを段差が小さい階段状にするか、なだらかな傾斜面にする。
本発明によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない半導体装置を提供することができる。
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図２は、図１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図３は、図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図４は、図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図５は、図１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示している。
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置は、図１乃至図５に示すように、誘電体基板２４の表面と可動電極１０との間に空隙を形成するように可動電極１０の一端と誘電体基板２４の表面を固定するアンカー１４と、可動電極１０の他端と対向するように誘電体基板２４の表面に配置された高周波固定電極１８と、誘電体基板２４の裏面の下部電極２２と、高周波固定電極１８と下部電極２２を接続するビアホール２０と、誘電体基板２４の表面のアンカー１４と高周波固定電極１８の間に配置された駆動用固定電極１６と、高周波固定電極１８と駆動用固定電極１６を覆う絶縁膜１２とを備え、駆動用固定電極１６と可動電極１０との間に、少なくともＲＦ高周波に対してインピーダンスが高いバイアス回路を経由して、駆動電圧を印加することを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
また、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置においては、誘電体基板２４の厚さが空隙の高さと絶縁膜１２の厚さの和より厚く構成されていても良い。
また、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置においては、駆動用固定電極１６の面積が高周波固定電極１８の面積より広く構成されていても良い。
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置は、図１乃至図５および図６乃至図９に示すように、アンカー１４と駆動用固定電極１６までの可動電極１０の幅を狭くして、ばねの力を調整している。
なお、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置において、ＲＦ高周波の周波数は、当該半導体装置の適用される応用分野に応じて適宜選択される周波数である。例えば、携帯電話に適用する場合には、数１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚである。
（静電引力）
空隙の高さをT1、絶縁膜１２の厚さをT2、誘電体基板２４の厚さをT3とする。高周波固定電極１８の面積をS1=W1×L1、駆動用固定電極１６の面積をS2=W2×L2とする。S1とS2以外の可動電極１０の面積は十分狭いとすると、静電引力は以下の様に近似できる。
駆動電圧VDRが印加されていない状態に駆動電圧VDRが印加されると、駆動用固定電極１６とそれに対向する可動電極１０の間のT1+T2に駆動電圧VDRがかかり、静電引力
FDR-2=ε0S2VDR 2/{2(T1+T2/εA)2}
が働く。ここで、ε0は真空中の誘電率、εAは絶縁膜１２の比誘電率である。
本発明の第１の実施の形態に係る静電ＭＥＭＳは、高周波固定電極１８と可動電極１０との間に、少なくともＲＦ高周波に対してインピーダンスが高いバイアス回路を経由して、駆動電圧VDRを印加することを特徴とする。
高周波固定電極１８とそれに対向する可動電極１０にも駆動電圧VDRを印加する場合は、静電引力
FDR-1=ε0S1VDR 2/{2(T1+T2/εA)2}
が働く。
そして、可動電極１０が絶縁膜１２に引き寄せられた時（T1=0）の静電引力はそれぞれ
FDR-2’=ε0S2(εA VDR)2/(2T2 2)
FDR-1’=ε0S1(εA VDR)2/(2T2 2)
となる。
図６は、図２において、この駆動電圧印加時における図１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図を示し、図７は、図３において、駆動電圧印加時における図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図８は、図４において、駆動電圧印加時における図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図９は、図５において、駆動電圧印加時における図１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示している。
駆動電圧VDRが印加されていない状態に高周波（ＲＦ）電圧VRFが印加されると、駆動用固定電極１６では下部電極２２と可動電極１０の間のT1+T2+T3に高周波（ＲＦ）電圧VRFがかかる。
駆動電圧VDRは少なくともＲＦ高周波に対してインピーダンスが高いバイアス回路を経由して印加されるので、ＲＦ高周波にとってバイアス回路側は無視できる。
下部電極２２と駆動用固定電極１６と可動電極１０は平行に配置されているので、たとえ駆動用固定電極１６を細かく分割しても、それらの電位は同じである。従って、ＲＦ高周波では駆動用固定電極１６は無視でき、静電引力
FRF-2=ε0S2VRF 2/{2(T1+T2/εA+T3/εB)2}
が働く。ここで、εBは誘電体基板２４の比誘電率である。
一方、高周波固定電極１８では高周波固定電極１８と可動電極１０の間のT1+T2に高周波電圧VRFがかかり、静電引力
FRF-1=ε0S1VRF 2/{2(T1+T2/εA)2}
が働く。
そして、可動電極１０が絶縁膜１２に引き寄せられた時（T1=0）の静電引力はそれぞれ
FRF-2’=ε0S2VRF 2/{2(T2/εA+T3/εB)2}
FRF-1’=ε0S1(εA VRF)2/(2T2 2)
となる。
この高周波電圧VRFによる静電引力でセルフアクチュエーションやセルフホールディングが起こるが、誘電体基板２４の厚さT3を十分大きくすれば、静電引力FRF-2やFRF-2’は十分小さくできる。
この場合、駆動用固定電極１６の面積S2を高周波固定電極１８の面積S1より大きくすれば、高周波固定電極１８の高周波信号の静電引力（FRF-1やFRF-1’）によるセルフアクチュエーションやセルフホールディングを起こさない様にばねの力を強くした可動電極１０を、駆動用固定電極１６の低い駆動電圧による静電引力（FDR-2やFDR-2’）で引き寄せることができる。
また、誘電体基板２４の厚さT3を十分大きくすれば静電容量は高周波固定電極１８の部分が支配的になる。
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置においては、誘電体基板２４を真性半導体基板,不純物密度の低い高抵抗半導体基板あるいは半絶縁性半導体基板のいずれかに置き換えることもできる。一例としては、誘電体基板２４を真性あるいは十分不純物密度が低い半絶縁性ＧａＡｓ基板に置き換えることもできる。
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置においては、図１０乃至図１８に示すように、図１乃至図９の構成において、アンカー１４あるいは駆動用固定電極１６あるいは高周波固定電極１８の少なくとも一つを複数に構成することを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図であり、アンカー１４と駆動用固定電極１６を各２個にした構成を示す。また、図１１は、図１０のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１２は、図１０のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１３は、図１０のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１４は、図１０のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示している。
図１５は、図１１において、駆動電圧印加時における図１０のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図を示す。また、図１６は、図１２において、駆動電圧印加時における図１０のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１７は、図１３において、駆動電圧印加時における図１０のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１８は、図１４において、駆動電圧印加時における図１０のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示している。
本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置においては、アンカー１４−駆動用固定電極１６−高周波固定電極１８−駆動用固定電極１６−アンカー１４が直線状に配置されているので、可動電極１０のばねの力を強くでき、高周波信号によるセルフアクチュエーションやセルフホールディングを起こさない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
また、左右対称になっているので、左右バランス良く可動電極１０を引き寄せることができる静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置においては、図１９乃至図２７に示すように、図１０乃至図１８の構成において、駆動用固定電極１６が高周波固定電極１８を囲むことを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１９は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図であり、駆動用固定電極１６が高周波固定電極１８を囲む構成を示す。図２０は、図１９のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図２１は、図１９のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図２２は、図１９のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図２３は、図１９のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示している。
図２４は、図２０において、駆動電圧印加時における図１９のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図を示す。また、図２５は、図２１において、駆動電圧印加時における図１９のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図２６は、図２２において、駆動電圧印加時における図１９のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図２７は、図２３において、駆動電圧印加時における図１９のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示している。
本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置においては、高周波固定電極１８を囲む駆動用固定電極１６で可動電極１０を引き寄せることによって、高周波固定電極１８とそれに対向する可動電極１０には駆動電圧ＶDRを印加しなくても、高周波固定電極１８を囲む可動電極１０が均一に高周波固定電極１８の部分を押し付けることができる静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置においては、図２８乃至図４０に示すように、図１９乃至図２７の構成において、可動電極１０の駆動用固定電極１６に対向する領域の一部にスリット２６を入れ、アンカー１４側を先端とし、高周波固定電極１８側を付け根とする、舌状可動部２８を少なくとも一つ備えることを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図２８は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図であり、可動電極１０の駆動用固定電極１６に対向する領域の一部にスリット２６を入れ、アンカー１４側を先端とし、高周波固定電極１８側を付け根とする、舌状可動部２８を少なくとも一つ備える構成を示す。また、図２９は、図２８のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図３０は、図２８のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図３１は、図２８のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図３２は、図２８のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
また、図３３は、図２９において、駆動過渡期における図２８のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図３４は、図３０において、駆動過渡期における図２８のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図３５は、図３１において、駆動過渡期における図２８のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図３６は、図３２において、駆動過渡期における図２８のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示している。
また、図３７は、図２９において、駆動電圧印加時における図２８のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図３８は、図３０において、駆動電圧印加時における図２８のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図３９は、図３１において、駆動電圧印加時における図２８のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図４０は、図３２において、駆動電圧印加時における図２８のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置においては、図２８乃至図３０に示すように、アンカー１４に固定される可動電極１０を４箇所にしてばねのバランスを良くしている。
本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置においては、舌状可動部２８の先端のばねの力は弱いので、低い駆動電圧で図３３乃至図３６に示す様に先ず舌状可動部２８の先端側を引き寄せることができる。空隙T1が小さくなると静電引力は大きくなるので、２個のアンカー１４で支えられたばねの力の強い可動電極１０の部分に繋がる舌状可動部２８の付け根まで引き寄せることができ、図３７乃至図４０に示すようになる。
一方、前記のようにT3を十分大きくすれば駆動用固定電極１６に対向する舌状可動部２８に加わる高周波信号の静電引力は十分小さいので、舌状可動部２８ではセルフアクチュエーションやセルフホールディングを起こさない。
本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置においては、図４１乃至図５３に示すように、図１９乃至図２７の構成において、可動電極１０の駆動用固定電極１６に対向する領域の一部にスリット２６を入れ、アンカー１４側を付け根とし、高周波固定電極１８側を先端とする、舌状可動部２８を少なくとも一つ備えることを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置は、第４の実施の形態に係る半導体装置において、図２８乃至図４０の舌状可動部２８の向きを逆にした構成を有する。
図４１は、本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図４２は、図４１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図４３は、図４１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図４４は、図４１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図４５は、図４１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示している。
また、図４６は、図４２において、駆動過渡期における図４１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図４７は、図４３において、駆動過渡期における図４１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図４８は、図４４において、駆動過渡期における図４１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図４９は、図４５において、駆動過渡期における図４１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示している。
また、図５０は、図４２において、駆動電圧印加時における図４１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図５１は、図４３において、駆動電圧印加時における図４１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図５２は、図４４において、駆動電圧印加時における図４１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図５３は、図４５において、駆動電圧印加時における図４１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示している。
本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置においては、図４１乃至図４３に示すように、アンカー１４に固定される可動電極１０を２箇所にしてばねのバランスを良くしている。
本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置においては、舌状可動部２８の先端のばねの力は弱いので、低い駆動電圧で図４６乃至図４９に示す様に先ず舌状可動部２８の先端側を引き寄せることができる。空隙T1が小さくなると静電引力は大きくなるので、２個のアンカー１４で支えられたばねの力の強い可動電極１０の部分に繋がる舌状可動部２８の付け根まで引き寄せることができ、図５０乃至図５３に示すようになる。
一方、前記のようにT3を十分大きくすれば駆動用固定電極１６に対向する舌状可動部２８に加わる高周波信号の静電引力は十分小さいので、舌状可動部２８ではセルフアクチュエーションやセルフホールディングを起こさない。
本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第６の実施の形態］
本発明の第６の実施の形態に係る半導体装置は、図５４乃至図６６に示すように、図４１乃至図５３の構成において、舌状可動部２８は、幅が変わる領域を備えることを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図５４は、本発明の第６の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図５５は、図５４のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図５６は、図５４のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図５７は、図５４のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図５８は、図５４のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
また、図５９は、図５５において、駆動過渡期における図５４のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図６０は、図５６において、駆動過渡期における図５４のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図６１は、図５７において、駆動過渡期における図５４のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図６２は、図５８において、駆動過渡期における図５４のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
また、図６３は、図５５において、駆動電圧印加時における図５４のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図６４は、図５６において、駆動電圧印加時における図５４のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図６５は、図５７において、駆動電圧印加時における図５４のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図６６は、図５８において、駆動電圧印加時における図５４のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第６の実施の形態に係る半導体装置においては、舌状可動部２８の幅を途中で狭くすることにより、先端に対するばねの力はさらに弱くなり、さらに低い駆動電圧で先端を引き寄せることができる。
本発明の第６の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第７の実施の形態］
本発明の第７の実施の形態に係る半導体装置においては、図６７乃至図７９に示すように、図５４乃至図６６の構成において、舌状可動部２８の先端側の少なくとも一部を誘電体基板２４の方向に凸部とすることを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図６７は、本発明の第７の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図６８は、図６７のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図６９は、図６７のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図７０は、図６７のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図７１は、図６７のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
また、図７２は、図６８において、駆動過渡期における図６７のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図７３は、図６９において、駆動過渡期における図６７のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図７４は、図７０において、駆動過渡期における図６７のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図７５は、図７１において、駆動過渡期における図６７のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
また、図７６は、図６８において、駆動電圧印加時における図６７のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図７７は、図６９において、駆動電圧印加時における図６７のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図７８は、図７０において、駆動電圧印加時における図６７のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図７９は、図７１において、駆動電圧印加時における図６７のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第７の実施の形態に係る半導体装置においては、図６８に示すように、舌状可動部２８の先端の面積S4の空隙がT1より狭いT4になっているので、図５４乃至図６６の構成に比べて、静電引力が(T1+T2/εA)2/(T4+T2/εA)2倍になり、さらに低い駆動電圧ＶDRで図７２乃至図７５に示す様に、舌状可動部２８の先端側を引き寄せることができる。
空隙T1が小さくなると静電引力は大きくなるので、２個のアンカー１４で支えられたばねの力の強い可動電極１０に繋がる舌状可動部２８の付け根まで引き寄せることができ、図７６乃至図７９に示す様に、可動電極１０の全体を引き寄せることができる。
本発明の第７の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第８の実施の形態］
本発明の第８の実施の形態に係る半導体装置においては、図８０乃至図９２に示すように、図６７乃至図７９の構成において、凸部３０は、段差が小さい階段形状を備えることを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図８０は、本発明の第８の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図８１は、図８０のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図８２は、図８０のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図８３は、図８０のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図８４は、図８０のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
また、図８５は、図８１において、駆動過渡期における図８０のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図８６は、図８２において、駆動過渡期における図８０のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図８７は、図８３において、駆動過渡期における図８０のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図８８は、図８４において、駆動過渡期における図８０のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
また、図８９は、図８１において、駆動電圧印加時における図８０のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図９０は、図８２において、駆動電圧印加時における図８０のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図９１は、図８３において、駆動電圧印加時における図８０のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図９２は、図８４において、駆動電圧印加時における図８０のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第８の実施の形態に係る半導体装置においては、凸部３０が段差が小さい階段状なので舌状可動部２８の変形がなだらかになる。この一例では一段としたが、多段にすることにより効果が高くなる。
本発明の第８の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第９の実施の形態］
本発明の第９の実施の形態に係る半導体装置においては、図９３乃至図１０５に示すように、図６７乃至図７９の構成において、凸部３０は、なだらかな傾斜面を備えることを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図９３は、本発明の第９の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図９４は、図９３のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図９５は、図９３のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図９６は、図９３のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図９７は、図９３のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
また、図９８は、図９４において、駆動過渡期における図９３のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図９９は、図９５において、駆動過渡期における図９３のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１００は、図９６において、駆動過渡期における図９３のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１０１は、図９７において、駆動過渡期における図９３のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
また、図１０２は、図９４において、駆動電圧印加時における図９３のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１０３は、図９５において、駆動電圧印加時における図９３のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１０４は、図９６において、駆動電圧印加時における図９３のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１０５は、図９７において、駆動電圧印加時における図９３のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第９の実施の形態に係る半導体装置においては、凸部３０がなだらかな傾斜面なので舌状可動部２８の変形は塑性変形から遠ざかり金属疲労を起こしにくい。
また、この一例ではアンカー１４に固定される可動電極１０を６箇所にし、幅も変えてばねのバランスを良くしている。
本発明の第９の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第１０の実施の形態］
本発明の第１０の実施の形態に係る半導体装置においては、図１０６乃至図１１０に示すように、図１９乃至図２７の構成において、下部電極２２を導電性基板３６に、誘電体基板２４を誘電体層２４０に置き換えたことを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１０６は、本発明の第１０の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図１０７は、図１０６のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１０８は、図１０６のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１０９は、図１０６のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１１０は、図１０６のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第１０の実施の形態に係る半導体装置においては、導電性基板３６としては金属や不純物密度の高い半導体を用いることができる。
本発明の第１０の実施の形態に係る半導体装置の構造は、相補型金属―酸化物―半導体（ＣＭＯＳ：Complementary Metal Semiconducotor）プロセスと親和性が良く、ＣＭＯＳ集積回路を同時プロセスで形成することも可能となり、ＭＥＭＳ駆動回路の集積化が容易となる。
本発明の第１０の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第１１の実施の形態］
本発明の第１１の実施の形態に係る半導体装置においては、図１１１乃至図１１５に示すように、図１９乃至図２７の構成において、下部電極２２を基板の表面に配置し、誘電体基板２４を誘電体層２４０に置き換え、誘電体層２４０の表面側において下部電極２２と他の回路を接続することを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１１１は、本発明の第１１の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図１１２は、図１１１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１１３は、図１１１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１１４は、図１１１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１１５は、図１１１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第１１の実施の形態に係る半導体装置においては、動作周波数における表皮効果を考慮して下部電極２２を基板の表面に配置している。このように下部電極２２を基板の表面に配置することで、誘電体層２４０の表面側において下部電極２２と他の回路を接続することを可能にしている。
本発明の第１１の実施の形態に係る半導体装置においては、基板は誘電体層２４０であっても、また導電性基板３６であっても良い。
本発明の第１１の実施の形態に係る半導体装置においては、導電性基板として、導電率が金属より低い半導体基板を適用する場合には、下部電極２２を基板の表面に配置したことによって、図１０６乃至図１１０に示す本発明の第１０に実施の形に係る半導体装置に比べて、回路の損失を低減することができる。
本発明の第１１の実施の形態に係る半導体装置の構造は、ＣＭＯＳプロセスと親和性が良く、ＣＭＯＳ集積回路を同時プロセスで形成することも可能となり、ＭＥＭＳ駆動回路の集積化が容易となる。
本発明の第１１の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第１２の実施の形態］
本発明の第１２の実施の形態に係る半導体装置においては、図１１６乃至図１２０に示すように、図１９乃至図２７の構成において、絶縁膜１２のうち高周波固定電極１８を覆う絶縁膜は無く、駆動電圧印加時に高周波固定電極１８が可動電極１０と接触するように高周波固定電極１８の表面の高さを駆動用固定電極１６の表面の高さより高く形成することを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１１６は、本発明の第１２の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図１１７は、図１１６のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１１８は、図１１６のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１１９は、図１１６のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１２０は、図１１６のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第１２の実施の形態に係る半導体装置においては、絶縁膜を介さずに高周波固定電極１８と可動電極１０が接触するので、高周波固定電極１８と可動電極１０の導通状態を良好にすることができる。
本発明の第１２の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第１３の実施の形態］
本発明の第１３の実施の形態に係る半導体装置においては、図１２１乃至図１２５に示すように、図１９乃至図２７の構成において、高周波固定電極１８の表面の高さを、駆動用固定電極１６の表面の高さより高く形成することを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１２１は、本発明の第１３の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図１２２は、図１２１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１２３は、図１２１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１２４は、図１２１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１２５は、図１２１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第１３の実施の形態に係る半導体装置においては、高周波固定電極１８の表面の高さを、駆動用固定電極１６の表面の高さよりも高く形成するため、可動電極１０が高周波固定電極１８の部分を押さえる力を強く設定することができる。
本発明の第１３の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第１４の実施の形態］
本発明の第１４の実施の形態に係る半導体装置においては、図１２６乃至図１３０に示すように、図１９乃至図２７の構成において、高周波固定電極１８の表面の中央の高さを、周辺より階段状に高く形成することを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１２６は、本発明の第１４の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図１２７は、図１２６のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１２８は、図１２６のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１２９は、図１２６のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１３０は、図１２６のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第１４の実施の形態に係る半導体装置においては、高周波固定電極１８の表面の中央の高さを、周辺より階段状に高く形成するので、可動電極１０が高周波固定電極１８の部分を押さえる力を均等にすることができる。
この一例では一段としたが、多段にすることにより効果が高くなり隙間も低減化することができる。
本発明の第１４の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第１５の実施の形態］
本発明の第１５の実施の形態に係る半導体装置においては、図１３１乃至図１３５に示すように、図１９乃至図２７の構成において、高周波固定電極１８の表面の中央の高さを、周辺よりもなだらかな傾斜状に高く形成することを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１３１は、本発明の第１５の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図１３２は、図１３１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１３３は、図１３１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１３４は、図１３１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１３５は、図１３１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第１５の実施の形態に係る半導体装置においては、高周波固定電極１８の表面の中央を、なだらかな傾斜状に高く形成するため、可動電極１０が隙間なく高周波固定電極１８を押さえる構造を提供することができる。
本発明の第１５の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第１６の実施の形態］
本発明の第１６の実施の形態に係る半導体装置においては、図１３６乃至図１４０に示すように、図１９乃至図２７の構成において、高周波固定電極１８を覆う絶縁膜１３の厚さを、駆動用固定電極１６を覆う絶縁膜１２の厚さよりも厚く形成することを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１３６は、本発明の第１６の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図１３７は、図１３６のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１３８は、１３６のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１３９は、図１３６のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１４０は、図１３６のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第１６の実施の形態に係る半導体装置においては、高周波固定電極１８を覆う絶縁膜１３の厚さを、駆動用固定電極１６を覆う絶縁膜１２の厚さよりも厚く形成するため、可動電極１０が高周波固定電極１８の部分を押さえる力を強くすることができる。
［第１７の実施の形態］
本発明の第１７の実施の形態に係る半導体装置は、図１４１乃至図１４５に示すように、図１９乃至図２７の構成において、高周波固定電極１８を覆う絶縁膜１３の中央の厚さを、周辺より階段状に厚く形成することを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１４１は、本発明の第１７実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図１４２は、図１４１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１４３は、図１４１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１４４は、図１４１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１４５は、図１４１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第１７の実施の形態に係る半導体装置においては、高周波固定電極１８を覆う絶縁膜１３の中央の厚さを、周辺より階段状に厚く形成するため、可動電極１０が高周波固定電極１８の部分を押さえる力を均等にすることができる。
この一例では一段としたが、絶縁膜１３を多段に構成することにより効果が高くなり隙間も減らすことができる。
本発明の第１７の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第１８の実施の形態］
本発明の第１８の実施の形態に係る半導体装置は、図１４６乃至図１５０に示すように、図１９乃至図２７の構成において、高周波固定電極１８を覆う絶縁膜１３の中央の厚さを、周辺よりもなだらかな傾斜状に厚く形成することを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１４６は、本発明の第１８の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。図１４７は、図１４６のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１４８は、図１４６のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１４９は、図１４６のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１５０は、図１４６のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第１８の実施の形態に係る半導体装置においては、高周波固定電極１８を覆う絶縁膜１３の中央の厚さを、なだらかな傾斜状に厚く形成するため、可動電極１０が隙間なく高周波固定電極１８の部分を押さえることができる。
本発明の第１８の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
［第１９の実施の形態］
本発明の第１９の実施の形態に係る半導体装置は、図１５１乃至図１５５に示すように、図１９乃至図２７の構成において、可動電極１０の少なくとも一部に複数の穴４０を形成したことを特徴とする静電ＭＥＭＳを構成している。
図１５１は、本発明の第１９の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図を示す。また、図１５２は、図１５１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図、図１５３は、図１５１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１５４は、図１５１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図、図１５５は、図１５１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図をそれぞれ示す。
本発明の第１９の実施の形態に係る半導体装置においては、可動電極１０の一部に複数の穴４０を開けることによって、可動電極１０の質量を低減でき、また可動電極１０が空気を圧搾するために可動電極１０の動きが遅くなるスクイーズドダンピングを低減し、粘性を抑制することができる。
本発明の第１９の実施の形態に係る半導体装置によれば、高周波可動電極と静電ＭＥＭＳ駆動用可動電極を一体化した金属の可動電極という単純な製造し易い構造で、低電圧で駆動でき、かつ高周波信号でセルフアクチュエーションやセルフホールディングしない静電ＭＥＭＳを提供することができる。
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１乃至第１９の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものではなく、実施段階では種々に変形することが可能である。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
本発明の第１乃至第１９の実施の形態に係る半導体装置は、静電ＭＥＭＳとして構成されることから、ＭＥＭＳ応用としてのスイッチ、可変容量、可変整合回路、チューナブルフィルタ、チューナブルアンテナ、携帯電話など幅広い応用分野に適用することができる。
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図２において、駆動電圧印加時における図１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図３において、駆動電圧印加時における図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図４において、駆動電圧印加時における図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図５において、駆動電圧印加時における図１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１０のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１０のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１０のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１０のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図１１において、駆動電圧印加時における図１０のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１２において、駆動電圧印加時における図１０のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１３において、駆動電圧印加時における図１０のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１４において、駆動電圧印加時における図１０のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１９のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１９のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１９のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１９のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図２０において、駆動電圧印加時における図１９のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図２１において、駆動電圧印加時における図１９のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図２２において、駆動電圧印加時における図１９のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図２３において、駆動電圧印加時における図１９のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図２８のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図２８のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図２８のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図２８のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図２９において、駆動過渡期における図２８のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図３０において、駆動過渡期における図２８のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図３１において、駆動過渡期における図２８のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図３２において、駆動過渡期における図２８のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図２９において、駆動電圧印加時における図２８のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図３０において、駆動電圧印加時における図２８のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図３１において、駆動電圧印加時における図２８のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図３２において、駆動電圧印加時における図２８のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第５の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図４１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図４１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図４１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図４１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図４２において、駆動過渡期における図４１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図４３において、駆動過渡期における図４１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図４４において、駆動過渡期における図４１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図４５において、駆動過渡期における図４１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図４２において、駆動電圧印加時における図４１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図４３において、駆動電圧印加時における図４１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図４４において、駆動電圧印加時における図４１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図４５において、駆動電圧印加時における図４１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第６の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図５４のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図５４のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図５４のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図５４のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図５５において、駆動過渡期における図５４のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図５６において、駆動過渡期における図５４のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図５７において、駆動過渡期における図５４のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図５８において、駆動過渡期における図５４のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図５５において、駆動電圧印加時における図５４のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図５６において、駆動電圧印加時における図５４のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図５７において、駆動電圧印加時における図５４のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図５８において、駆動電圧印加時における図５４のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第７の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図６７のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図６７のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図６７のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図６７のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図６８において、駆動過渡期における図６７のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図６９において、駆動過渡期における図６７のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図７０において、駆動過渡期における図６７のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図７１において、駆動過渡期における図６７のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図６８において、駆動電圧印加時における図６７のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図６９において、駆動電圧印加時における図６７のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図７０において、駆動電圧印加時における図６７のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図７１において、駆動電圧印加時における図６７のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第８の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図８０のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図８０のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図８０のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図８０のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図８１において、駆動過渡期における図８０のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図８２において、駆動過渡期における図８０のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図８３において、駆動過渡期における図８０のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図８４において、駆動過渡期における図８０のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図８１において、駆動電圧印加時における図８０のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図８２において、駆動電圧印加時における図８０のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図８３において、駆動電圧印加時における図８０のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図８４において、駆動電圧印加時における図８０のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第９の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図９３のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図９３のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図９３のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図９３のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図９４において、駆動過渡期における図９３のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図９５において、駆動過渡期における図９３のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図９６において、駆動過渡期における図９３のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図９７において、駆動過渡期における図９３のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 図９４において、駆動電圧印加時における図９３のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図９５において、駆動電圧印加時における図９３のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図９６において、駆動電圧印加時における図９３のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図９７において、駆動電圧印加時における図９３のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第１０の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１０６のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１０６のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１０６のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１０６のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第１１の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１１１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１１１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１１１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１１１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第１２の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１１６のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１１６のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１１６のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１１６のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第１３の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１２１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１２１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１２１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１２１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第１４の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１２６のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１２６のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１２６のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１２６のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第１５の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１３１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１３１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１３１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１３１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第１６の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１３６のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１３６のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１３６のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１３６のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第１７実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１４１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１４１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１４１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１４１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第１８の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１４６のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１４６のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１４６のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１４６のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。 本発明の第１９の実施の形態に係る半導体装置の模式的平面パターン構成図。 図１５１のＩ―Ｉ線に沿う模式的断面構造図。 図１５１のＩＩ―ＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１５１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。 図１５１のＩＶ―ＩＶ線に沿う模式的断面構造図。
符号の説明
１０…可動電極
１２,１３…絶縁膜
１４…アンカー
１６…駆動用固定電極
１８…高周波固定電極
２０…ビアホール
２２…下部電極
２４…誘電体基板
２６…スリット
２８…舌状可動部
３０…凸部
３２…階段状部
３４…なだらかな傾斜面
３６…導電性基板
３８…下部電極接続部
４０…穴
２４０…誘電体層

Claims (22)

  1. 誘電体基板の表面と可動電極との間に空隙を形成するように前記可動電極の一端と前記誘電体基板の表面を固定するアンカーと、
    前記可動電極の他端と対向するように前記誘電体基板の表面に配置された高周波固定電極と、
    前記誘電体基板の裏面の下部電極と、
    前記高周波固定電極と前記下部電極を接続するビアホールと、
    前記誘電体基板の表面の前記アンカーと前記高周波固定電極の間に配置された駆動用固定電極と、
    前記高周波固定電極と前記駆動用固定電極を覆う絶縁膜と
    を備え、
    前記駆動用固定電極と前記可動電極との間および前記高周波固定電極と前記可動電極との間に、少なくとも高周波に対してインピーダンスが高いバイアス回路を経由して、駆動電圧を印加することを特徴とする半導体装置。
  2. 前記誘電体基板の厚さが前記空隙の高さと前記絶縁膜の厚さの和より厚いことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記駆動用固定電極の面積が前記高周波固定電極の面積より広いことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
  4. 前記誘電体基板を、真性半導体基板,不純物密度の低い高抵抗半導体基板あるいは半絶縁性半導体基板のいずれかに置き換えたことを特徴とする請求項１乃至３の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  5. 前記可動電極の前記駆動用固定電極に対向する領域の一部にスリットを入れ、前記アンカー側を先端とし、前記高周波固定電極側を付け根とする、舌状可動部を少なくとも一つ備えることを特徴とする請求項１乃至４の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  6. 前記可動電極の前記駆動用固定電極に対向する領域の一部にスリットを入れ、前記アンカー側を付け根とし、前記高周波固定電極側を先端とする、舌状可動部を少なくとも一つ備えることを特徴とする請求項１乃至４の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  7. 前記舌状可動部は、幅が変わる領域を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置。
  8. 前記舌状可動部の先端側の少なくとも一部を前記誘電体基板の方向に凸部とすることを特徴とする請求項５乃至７の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  9. 前記凸部は、段差が小さい階段形状を備えることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
  10. 前記凸部は、傾斜面を備えることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
  11. 前記下部電極を導電性基板に、前記誘電体基板を誘電体層に置き換えたことを特徴とする請求項１乃至１０の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  12. 前記下部電極を基板の表面に配置し、前記誘電体基板を誘電体層に置き換え、前記誘電体層の表面側で前記下部電極と他の回路を接続することを特徴とする請求項１乃至１０の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  13. 前記絶縁膜のうち前記高周波固定電極を覆う絶縁膜は無く、前記駆動電圧印加時に前記高周波固定電極が前記可動電極と接触するように前記高周波固定電極の表面の高さを前記駆動用固定電極の表面の高さより高く形成することを特徴とする請求項１乃至請求項１２の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  14. 前記高周波固定電極の表面の高さが前記駆動用固定電極の表面の高さより高く形成することを特徴とする請求項１乃至１２の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  15. 前記高周波固定電極の表面の中央の高さを、周辺より階段状に高く形成することを特徴とする請求項１乃至１３の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  16. 前記高周波固定電極の表面の中央の高さを、周辺より傾斜状に高く形成することを特徴とする請求項１乃至１３の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  17. 前記高周波固定電極を覆う絶縁膜の厚さを、前記駆動用固定電極を覆う前記絶縁膜の厚さより厚く形成することを特徴とする請求項１乃至１２の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  18. 前記高周波固定電極を覆う前記絶縁膜の中央の厚さを、周辺より階段状に厚く形成することを特徴とする請求項１乃至１２の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  19. 前記高周波固定電極を覆う前記絶縁膜の中央の厚さを、周辺より傾斜状に厚く形成することを特徴とする請求項１乃至１２の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  20. 前記駆動用固定電極が前記高周波固定電極を囲むことを特徴とする請求項１乃至１９の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  21. 前記アンカー,前記駆動用固定電極,あるいは前記高周波固定電極の少なくとも一つを複数にすることを特徴とする請求項１乃至２０の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
  22. 前記可動電極の少なくとも一部に複数の穴を形成したことを特徴とする請求項１乃至２１の内、いずれか１項に記載の半導体装置。
JP2007147007A 2007-06-01 2007-06-01 半導体装置 Expired - Fee Related JP4970150B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007147007A JP4970150B2 (ja) 2007-06-01 2007-06-01 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007147007A JP4970150B2 (ja) 2007-06-01 2007-06-01 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008300284A JP2008300284A (ja) 2008-12-11
JP4970150B2 true JP4970150B2 (ja) 2012-07-04

Family

ID=40173592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007147007A Expired - Fee Related JP4970150B2 (ja) 2007-06-01 2007-06-01 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4970150B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8779886B2 (en) * 2009-11-30 2014-07-15 General Electric Company Switch structures
WO2011158620A1 (ja) * 2010-06-14 2011-12-22 株式会社村田製作所 可変容量装置
US8531192B2 (en) 2011-04-15 2013-09-10 Robert Bosch Gmbh High-impedance MEMS switch

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2713801B2 (ja) * 1990-06-26 1998-02-16 松下電工株式会社 静電リレーおよびその製造方法
JP2000021282A (ja) * 1998-07-07 2000-01-21 Omron Corp 静電マイクロリレー
JP2000031397A (ja) * 1998-07-10 2000-01-28 Toshiba Corp 半導体装置
KR100513723B1 (ko) * 2002-11-18 2005-09-08 삼성전자주식회사 Ｍｅｍｓ스위치
KR20060092424A (ko) * 2005-02-17 2006-08-23 삼성전자주식회사 스위치패드 및 그것을 구비한 마이크로 스위치
JP2006252956A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Toshiba Corp マイクロマシンスイッチ及び電子機器
JP4792994B2 (ja) * 2005-03-14 2011-10-12 オムロン株式会社 静電マイクロ接点開閉器およびその製造方法、ならびに静電マイクロ接点開閉器を用いた装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008300284A (ja) 2008-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6972650B2 (en) System that includes an electrode configuration in a MEMS switch
KR100726436B1 (ko) 정전기력 및 압전력에 의해 구동되는 멤스 스위치
EP1343189B1 (en) RF microelectromechanical device
EP1391906A2 (en) Electrostatic RF mems switches
KR100492004B1 (ko) 미세전자기계적 시스템 기술을 이용한 고주파 소자
US8847087B2 (en) MEMS switch and communication device using the same
US7501911B2 (en) Vertical comb actuator radio frequency micro-electro-mechanical system switch
CN110853985B (zh) 一种并联式电容开关
CN1716492A (zh) 集成方式的rf mems开关
JP4970150B2 (ja) 半導体装置
KR100335046B1 (ko) 푸시-풀 형태의 미소 기전 초고주파 스위치
US8723061B2 (en) MEMS switch and communication device using the same
Ya et al. Design and analysis of a low-voltage electrostatic actuated RF CMOS-MEMS switch
JP2006252956A (ja) マイクロマシンスイッチ及び電子機器
US6639494B1 (en) Microelectromechanical RF switch
CN115662846A (zh) 高隔离度低启动电压串联接触式双臂悬梁mems开关
EP1246216B1 (en) Electrostatic micro-relay, radio device and measuring device using the electrostatic micro-relay, and contact switching method
KR101292928B1 (ko) 알에프 멤즈 스위치
JP5130291B2 (ja) 電気機械素子およびそれを用いた電気機器
KR100493532B1 (ko) 정전식 양방향 미세기전 액추에이터
KR100636351B1 (ko) 정전기력 구동 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법
KR100357164B1 (ko) 마이크로 가변 커패시터
KR20090107242A (ko) 멤즈 스위치 및 그의 구동 방법
KR20020078809A (ko) 수평 동작형 ＭＥＭｓ 스위치
KR20090108219A (ko) 멤즈 스위치

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091207

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110927

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111004

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111202

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120313

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120404

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150413

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150413

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees