(57)【要約】【課題】チューナブルなバンドパスフィルタとして利用可能な電気機械フィルタデバイスを提供する。【解決手段】電気機械フィルタデバイス１０１は、基板１と、ゲート電極２と、半導体を主材料とするチャネル側部材３と、ゲート電極駆動電極１２と、チャネル側部材駆動電極１３と、ゲート電極駆動電極１２とゲート電極２との間に調整可能な第１の直流電圧を印加する第１直流電源１４と、チャネル側部材駆動電極１３とチャネル側部材３との間に前記第１の直流電圧とは独立に調整可能な第２の直流電圧を印加する第２直流電源１５とを備える。チャネル側部材３は、第１の導電型を有する部分と、第２の導電型を有するソース領域４およびドレイン領域５とを有する。第１および第２の直流電圧がそれぞれ印加されることで、第１面２ｆと第２面３ｆとの距離が縮まることによって、電界効果トランジスタが構成される。【選択図】図５
2014138216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面を有する基板と、
前記主表面に設置されたゲート電極支持部と、
前記主表面から離隔するように前記ゲート電極支持部によって支持されたゲート電極と、
前記主表面に設置されたチャネル側部材支持部と、
前記主表面から離隔し、かつ、前記ゲート電極から離隔するように前記チャネル側部材支持部によって支持され、半導体を主材料とするチャネル側部材と、
前記ゲート電極に側方から近接するように前記主表面に設置されたゲート電極駆動電極と、
前記チャネル側部材に側方から近接するように前記主表面に設置されたチャネル側部材駆動電極と、
前記ゲート電極駆動電極と前記ゲート電極との間に調整可能な第１の直流電圧を印加する第１直流電源と、
前記チャネル側部材駆動電極と前記チャネル側部材との間に前記第１の直流電圧とは独立に調整可能な第２の直流電圧を印加する第２直流電源とを備え、
前記ゲート電極は、前記主表面に略垂直な第１面を有し、
前記チャネル側部材は、第１の導電型を有するチャネル側部材本体部分と、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有するソース領域と、前記第２の導電型を有するドレイン領域と、前記ソース領域および前記ドレイン領域に挟まれる位置において前記第１面から離隔しつつ前記第１面に対向する第２面とを有し、
前記ゲート電極駆動電極と前記ゲート電極との間に前記第１の直流電圧が印加され、かつ、前記チャネル側部材駆動電極と前記チャネル側部材との間に前記第２の直流電圧が印加されることで、前記ゲート電極の少なくとも一部および前記チャネル側部材の少なくとも一部がそれぞれ変位し、前記第１面と前記第２面との距離が縮まることによって、前記チャネル側部材のうち前記第２面の近傍部分がチャネル領域となり、前記ゲート電極、前記ソース領域、前記ドレイン領域および前記チャネル領域の組合せによって電界効果トランジスタが構成される、電気機械フィルタデバイス。
【請求項２】
前記ゲート電極駆動電極と前記ゲート電極との間に第１の交流電圧を印加する第１交流電源と、
前記チャネル側部材駆動電極と前記チャネル側部材との間に前記第１の交流電圧とは異なる第２の交流電圧を印加する第２交流電源とを備える、請求項１に記載の電気機械フィルタデバイス。
【請求項３】
主表面を有する基板と、
前記主表面に設置されたゲート電極支持部と、
前記主表面から離隔するように前記ゲート電極支持部によって支持されたゲート電極と、
前記主表面に設置された複数のチャネル側部材支持部と、
前記主表面から離隔し、かつ、前記ゲート電極から離隔するように前記複数のチャネル側部材支持部によって支持され、半導体を主材料とする複数のチャネル側部材と、
前記ゲート電極に側方から近接するように前記主表面に設置されたゲート電極駆動電極と、
前記複数のチャネル側部材の各々に側方から近接するように前記主表面に設置された複数のチャネル側部材駆動電極と、
前記ゲート電極駆動電極と前記ゲート電極との間に調整可能な第１の直流電圧を印加する第１直流電源と、
前記複数のチャネル側部材駆動電極とそれぞれ対応する前記チャネル側部材との間に、前記第１の直流電圧とは独立し、かつ互いにそれぞれ独立して調整可能な個別直流電圧を印加する個別直流電源とを備え、
前記ゲート電極は、前記主表面に略垂直な複数の第１面を有し、
前記複数のチャネル側部材の各々は、第１の導電型を有するチャネル側部材本体部分と、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有するソース領域と、前記第２の導電型を有するドレイン領域と、前記ソース領域および前記ドレイン領域に挟まれる位置において前記複数の第１面のいずれかに離隔対向する第２面とを有し、
前記ゲート電極駆動電極と前記ゲート電極との間に前記第１の直流電圧が印加され、かつ、前記複数のチャネル側部材駆動電極とそれぞれ対応する前記チャネル側部材との間にそれぞれ前記個別直流電圧が印加されることで、前記ゲート電極の少なくとも一部および前記複数のチャネル側部材の少なくとも一部がそれぞれ変位し、前記複数の第１面とそれぞれ対応する前記第２面との距離がそれぞれ縮まることによって、前記チャネル側部材のうち前記第２面の近傍部分がチャネル領域となり、前記ゲート電極、前記ソース領域、前記ドレイン領域および前記チャネル領域の組合せによって電界効果トランジスタが構成される、電気機械フィルタデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械フィルタデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）とは、シリコン（Ｓｉ）基板やガラス基板、水晶基板などにμｍオーダーの機械構造物などを作り込み、この機械構造物とともに電子回路などを形成することによって作製されたデバイスのことである。ＭＥＭＳによって入出力信号のフィルタを実現することが、これまでにも提案されている。
【０００３】
ＭＥＭＳフィルタ装置の一例が、特開２００６−４１９１１号公報（特許文献１）に記載されている。特許文献１に記載されたＭＥＭＳフィルタ装置は、支柱によって支持された振動体と、この振動体に所定の間隔を隔てて配設された電極とを備えている。この装置は、電気機械変換をすることができる。
【０００４】
特許文献１に記載されたＭＥＭＳフィルタ装置は、電気機械フィルタとして電気機械変換をすることが可能ではあったが、電気機械結合係数が小さかった。機械共振振動を利用したフィルタにおいては、高いＱ値による周波数選択性は得られるものの、素子内での信号減衰が極めて大きく、実質的に高周波特性フィルタとして利用することは困難であった。
【０００５】
また、特許文献１に記載されたＭＥＭＳフィルタ装置では、ＭＥＭＳフィルタ装置自体のキャパシタンスすなわち容量が小さいことによりインピーダンスが高くなっていた。したがって、外部回路の入力容量や外部回路への接続配線による浮遊容量の影響を受けやすく、かつ、ノイズが混入しやすかった。
【０００６】
これらの問題を克服するためのＭＥＭＳデバイスが、特開２０１１−１８３５３９号公報（特許文献２）に記載されている。特許文献２に記載されたデバイスにおいては、構造体の側面同士が対向する部分を利用して電界効果トランジスタが構成されている。このＭＥＭＳデバイスは、回路構成の設計自由度の高いものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−４１９１１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８３５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
モバイル端末のマルチバンド化に対応するためには、チューナブルなバンドパスフィルタが求められる。「バンドパスフィルタ」とは、たとえば、図１７に示すように、さまざまな目的を有するさまざまな周波数帯域の信号が同時に飛び交う中で、所望の周波数帯域の信号だけを取り出すフィルタであり、「周波数窓」とも呼ばれる。図１７に示したグラフは、あくまで説明をわかりやすくするために模式的に表示したイメージであり、現実のトランスコンダクタンスの分布状況を示すものではない。チューナブルなバンドパスフィルタとしては、取り出したい周波数帯域がその都度調整可能であること、すなわち、チューナブルであることが求められる。
【０００９】
そこで、本発明は、チューナブルなバンドパスフィルタとして利用可能な電気機械フィルタデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に基づく電気機械フィルタデバイスは、主表面を有する基板と、上記主表面に設置されたゲート電極支持部と、上記主表面から離隔するように上記ゲート電極支持部によって支持されたゲート電極と、上記主表面に設置されたチャネル側部材支持部と、上記主表面から離隔し、かつ、上記ゲート電極から離隔するように上記チャネル側部材支持部によって支持され、半導体を主材料とするチャネル側部材と、上記ゲート電極に側方から近接するように上記主表面に設置されたゲート電極駆動電極と、上記チャネル側部材に側方から近接するように上記主表面に設置されたチャネル側部材駆動電極と、上記ゲート電極駆動電極と上記ゲート電極との間に調整可能な第１の直流電圧を印加する第１直流電源と、上記チャネル側部材駆動電極と上記チャネル側部材との間に上記第１の直流電圧とは独立に調整可能な第２の直流電圧を印加する第２直流電源とを備える。上記ゲート電極は、上記主表面に略垂直な第１面を有する。上記チャネル側部材は、第１の導電型を有するチャネル側部材本体部分と、上記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有するソース領域と、上記第２の導電型を有するドレイン領域と、上記ソース領域および上記ドレイン領域に挟まれる位置において上記第１面から離隔しつつ上記第１面に対向する第２面とを有する。上記ゲート電極駆動電極と上記ゲート電極との間に上記第１の直流電圧が印加され、かつ、上記チャネル側部材駆動電極と上記チャネル側部材との間に上記第２の直流電圧が印加されることで、上記ゲート電極の少なくとも一部および上記チャネル側部材の少なくとも一部がそれぞれ変位し、上記第１面と上記第２面との距離が縮まることによって、上記チャネル側部材のうち上記第２面の近傍部分がチャネル領域となり、上記ゲート電極、上記ソース領域、上記ドレイン領域および上記チャネル領域の組合せによって電界効果トランジスタが構成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、チューナブルなバンドパスフィルタとして利用することができる電気機械フィルタデバイスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】発明者らが検討の前提としたＭＥＭＳデバイスの基本的構造の概念図である。
【図２】図１に示したＭＥＭＳデバイスの等価回路の図である。
【図３】ゲート電極とチャネル部材とがそれぞれピークを有するトランスコンダクタンスのグラフである。
【図４】２つのピークを近づけたときのトランスコンダクタンスのグラフである。
【図５】本発明に基づく実施の形態１における電気機械フィルタデバイスの平面図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線に関する矢視断面図である。
【図７】周波数窓を設定した例を示すグラフである。
【図８】周波数窓の幅を調整した例を示すグラフである。
【図９】周波数窓のピークの高さを調整した例を示すグラフである。
【図１０】本発明に基づく実施の形態１における電気機械フィルタデバイスの変形例の平面図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態２における電気機械フィルタデバイスの平面図である。
【図１２】トランスミッション曲線が変化する様子を示す第１の例のグラフである。
【図１３】トランスミッション曲線が変化する様子を示す第２の例のグラフである。
【図１４】本発明に基づく実施の形態３における電気機械フィルタデバイスの平面図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態４における電気機械フィルタデバイスの平面図である。
【図１６】本発明に基づく実施の形態５における電気機械フィルタデバイスの平面図である。
【図１７】一般的なバンドパスフィルタに求められる機能の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明者らは、特許文献２に記載された技術を参考にして、ＭＥＭＳトランジスタによるフィルタ設計を検討した。一例として、図１に示すように、ＭＥＭＳデバイス９１においては２つの円環状の振動可能な部材が互いに近接して配置されているものとし、それぞれ四方に放射状に張り出す部分によって基板表面に支持されているものとした。すなわち、ゲート電極２とチャネル側部材３とがいずれも円環状の振動可能な部材として設けられ、互いに離隔しつつ近接して配置されている。図１においては、基板は図示省略されている。チャネル側部材３のうち一部には、他の部分と異なる導電型が形成され、ソース領域４、ドレイン領域５となっている。このようにして電界効果トランジスタが構成される。ゲート電極２とチャネル側部材３との間に電圧を印加することによって、ソース領域４およびドレイン領域５の近傍に空乏層６が生じ、ソース領域４とドレイン領域５との間で電流が流れる。ＭＥＭＳデバイス９１の等価回路図は図２に示すようになる。このＭＥＭＳデバイス９１のラグラジアンＬは、
【００１４】
【数１】
2014138216.tif 000003
【００１５】
となり、ＭＥＭＳデバイス１の散逸関数Ｆは、
【００１６】
【数２】
2014138216.tif 000004
【００１７】
となる。
ここでは、ゲート電極２とチャネル側部材３とをいずれも円環状の部材としているが、これらの部材は円環状に限らず、円板状であってもよい。これらの部材は円以外の形状の板状であってもよく、たとえば四角形の板状であってもよい。しかし、ここでは、円環状部材である例を基に説明を続ける。
【００１８】
図３に示すように、ゲート電極とチャネル側部材との２つの円環状部材は、それぞれ伝導特性のピークを有する。図３においては、ゲート電極とチャネル側部材との各々のピークを「ゲート側」、「チャネル側」として示している。図３では、２つのピークが互いに離れた周波数に位置しているが、これら２つのピークを互いに近づければ、図１６に示したようないわゆる周波数窓が構成できると考えられる。
【００１９】
しかし、発明者らの検討の結果、２つのピークを互いに近づけても実際には、反共振が生じてしまい、図４において丸で囲んでＺ部として示すように、一方のピークが反共振部に飲み込まれてしまうことがわかった。このままでは、周波数窓にはなりえない。
【００２０】
そこで、発明者らは、この問題を回避するために、ゲート電極とチャネル側部材との２つの部材の各々に隣接するように駆動電極を設け、各々を駆動する構成を見出した。
【００２１】
（実施の形態１）
（構成）
図５および図６を参照して、本発明に基づく実施の形態１における電気機械フィルタデバイス１０１について説明する。本実施の形態における電気機械フィルタデバイス１０１の平面図に回路図を組み合わせたものを図５に示す。図５におけるＶＩ−ＶＩ線に関する矢視断面図を図６に示す。
【００２２】
本実施の形態における電気機械フィルタデバイス１０１は、主表面１ｕを有する基板１と、主表面１ｕに設置されたゲート電極支持部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと、主表面１ｕから離隔するようにゲート電極支持部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄによって支持されたゲート電極２と、主表面１ｕに設置されたチャネル側部材支持部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、主表面１ｕから離隔し、かつ、ゲート電極２から離隔するようにチャネル側部材支持部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄによって支持され、半導体を主材料とするチャネル側部材３と、ゲート電極２に側方から近接するように主表面１ｕに設置されたゲート電極駆動電極１２と、チャネル側部材３に側方から近接するように主表面１ｕに設置されたチャネル側部材駆動電極１３と、ゲート電極駆動電極１２とゲート電極２との間に調整可能な第１の直流電圧を印加する第１直流電源１４と、チャネル側部材駆動電極１３とチャネル側部材３との間に前記第１の直流電圧とは独立に調整可能な第２の直流電圧を印加する第２直流電源１５とを備える。ゲート電極２は、主表面１ｕに略垂直な第１面２ｆを有する。チャネル側部材３は、第１の導電型を有するチャネル側部材本体部分１０と、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有するソース領域４と、前記第２の導電型を有するドレイン領域５と、ソース領域４およびドレイン領域５に挟まれる位置において第１面２ｆから離隔しつつ第１面２ｆに対向する第２面３ｆとを有する。
【００２３】
ゲート電極駆動電極１２とゲート電極２との間に前記第１の直流電圧が印加され、かつ、チャネル側部材駆動電極１３とチャネル側部材３との間に前記第２の直流電圧が印加されることで、ゲート電極２の少なくとも一部およびチャネル側部材３の少なくとも一部がそれぞれ変位し、第１面２ｆと第２面３ｆとの距離が縮まることによって、チャネル側部材３のうち第２面３ｆの近傍部分がチャネル領域となり、ゲート電極２、ソース領域４、ドレイン領域５および前記チャネル領域の組合せによって電界効果トランジスタが構成される。
【００２４】
ゲート電極２は円環状である。ゲート電極支持部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、平面的に見てゲート電極２の外周を取り囲むように等角度間隔で放射状に配置されている。
【００２５】
チャネル側部材３は円環状である。チャネル側部材支持部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、平面的に見てチャネル側部材３の外周を取り囲むようにほぼ等角度間隔で放射状に配置されている。
【００２６】
チャネル側部材３の第２面３ｆは、チャネル側部材３の外周面の一部である。したがって、第２面３ｆは曲面である。ゲート電極２の第１面２ｆは、ゲート電極２の側面の一部である。ゲート電極２の第１面２ｆ近傍の部分は、チャネル側部材３の第２面３ｆに向かって突出している。第１面２ｆは第２面３ｆから離隔しつつも第２面３ｆに沿う形状となっている。第２面３ｆが凸状の曲面であるのに対応して、第１面２ｆは凹状の曲面となっている。
【００２７】
第１直流電源１４は、直流電源１４ａと、直流電源１４ｂとを含んでいる。直流電源１４ａは、ゲート電極駆動電極１２に、グランド１６を基準として電圧ＶGdrivesから抵抗１７によって失われる分を引いた電圧を印加する。直流電源１４ｂは、グランド１６を基準としてゲート電極２に電圧Ｖgdrivesを印加する。したがって、ゲート電極駆動電極１２とゲート電極２との間には電圧ＶGdrives−Ｖgdrivesから抵抗１７によって失われる分を引いた電圧が直流成分として印加される。
【００２８】
第２直流電源１５は、チャネル側部材駆動電極１３に、グランド１６を基準として電圧Ｖcdriveから抵抗１８によって失われる分を引いた電圧を直流成分として印加する。
【００２９】
ゲート電極駆動電極１２およびチャネル側部材駆動電極１３には、交流成分として交流電圧ｅINが印加される。ゲート電極駆動電極１２およびチャネル側部材駆動電極１３には、上述した直流成分と交流成分とを組み合わせた電圧が印加される。
【００３０】
チャネル側部材支持部８ａ，８ｄはグランド１６に接続されている。
ソース領域４は、チャネル側部材支持部８ａからチャネル側部材３の外周に沿って延在している。ドレイン領域５は、チャネル側部材支持部８ｂからチャネル側部材３の外周に沿って延在している。ソース領域４とドレイン領域５とが最も接近している部分においても両者は互いに接しておらず、ソース領域４とドレイン領域５との間は、チャネル領域となる。第２面３ｆはチャネル領域の側面である。
【００３１】
ソース領域４の一部となっているチャネル側部材支持部８ａと、ドレイン領域５の一部となっているチャネル側部材支持部８ｂとの間には、交流電圧ｅOUTと直流電圧ＶDSとを組み合わせた電圧が印加される。交流電圧ｅINは外部から与えられる入力信号に相当する。交流電圧ｅOUTは出力信号の取出しの役割も果たす。
【００３２】
（作用・効果）
本実施の形態における電気機械フィルタデバイス１０１においては、ソース領域４とドレイン領域５との間に電圧が印加されることにより、チャネル領域に空乏層６が広がる。ゲート電極駆動電極１２とゲート電極２との間に電圧が印加されることによって、ゲート電極駆動電極１２とゲート電極２との間に静電力が作用し、ゲート電極２の少なくとも一部が変位する。一方、チャネル側部材駆動電極１３とチャネル側部材３との間に電圧が印加されることによって、チャネル側部材駆動電極１３とチャネル側部材３との間に静電力が作用し、チャネル側部材３の少なくとも一部が変位する。これらの変位によって、ゲート電極２とチャネル側部材３との間のギャップが狭くなると、ゲート電極２とチャネル側部材３との間の電位差により、空乏層６にトンネル効果が生じ、ソース領域４とドレイン領域５との間に電流が流れる。
【００３３】
ゲート電極２とチャネル側部材３との各々は、振動しうるように支持されているので、これらの各々は、入力信号の周波数が適切であれば振動を始める。ゲート電極２およびチャネル側部材３は、それぞれ独自の共振周波数を有する。入力信号の周波数がゲート電極２の共振周波数に近づけば、ゲート電極２が共振する。入力信号の周波数がチャネル側部材３の共振周波数に近づけば、チャネル側部材３が共振する。
【００３４】
ゲート電極２およびチャネル側部材３の振動によって両者間のギャップが狭くなるタイミングと、ソース領域４−ドレイン領域５間に印加される電圧の交流成分の位相とが適切に合えば、ソース領域４とドレイン領域５との間に電流が流れる。
【００３５】
この性質を利用して、電気機械フィルタデバイス１０１は、少なくともバンドパスフィルタとして利用することができる。
【００３６】
さらに本実施の形態における電気機械フィルタデバイス１０１では、第１の直流電圧および第２の直流電圧がそれぞれ独立して調整可能であるので、２つのピークをそれぞれ所望の位置とすることができる。なぜなら共振周波数の値は、印加される電圧のうち直流成分によって定まるからである。こうして、図７に示すように、周波数窓Ｗを所望の条件で設定することができる。第１の直流電圧と第２の直流電圧との差を調整することによって、２つのピークの幅を所望の値とすることができる。たとえば図８に示すように、チャネル側のピークの横軸方向の位置を固定したままゲート側のピークを変更して周波数窓の幅を所望の広さに設定することもできる。
【００３７】
実現されるトランスミッションを縦軸にとってグラフにしたものを図９に示す。第１の直流電圧および第２の直流電圧がそれぞれ独立して調整可能であるので、ピークの高さ自体を変更することができる。
【００３８】
したがって、電気機械フィルタデバイス１０１は、チューナブルなバンドパスフィルタとして利用することができる。
【００３９】
電気機械フィルタデバイス１０１では、ゲート電極駆動電極１２およびチャネル側部材駆動電極１３に印加される電圧のうち交流成分は、共通の電源から共通の電圧ｅINで供給されていた。しかし、図１０に示す電気機械フィルタデバイス１０２のように、ゲート電極駆動電極１２とチャネル側部材駆動電極１３とで別々の交流電源を備える構成としてもよい。電気機械フィルタデバイス１０２は、電気機械フィルタデバイス１０１の変形例である。電気機械フィルタデバイス１０２では、図１０に示されるように、ゲート電極駆動電極１２のために交流電圧ｅIN1を供給する第１交流電源とチャネル側部材駆動電極１３のための交流電圧ｅIN2を供給する第２交流電源とが別々に設けられている。すなわち、本実施の形態における電気機械フィルタデバイスにおいて、前記ゲート電極駆動電極と前記ゲート電極との間に第１の交流電圧を印加する第１交流電源と、前記チャネル側部材駆動電極と前記チャネル側部材との間に前記第１の交流電圧とは異なる第２の交流電圧を印加する第２交流電源とを備えることとしてもよい。
【００４０】
（製造方法）
本発明に基づく電気機械フィルタデバイスは、公知技術によって製造することができる。すなわち、電源に関する構成以外の部分は、特許文献２の段落００５３〜００７３に記載されている製造方法によって得ることができる。すなわち、ＳＯＩウェハを用意し、これに対して、エッチング、イオンドープ、酸化膜形成、ポリシリコン膜形成、酸化膜除去などを適宜行なうことによって、作製することができる。さらに電気的接続をしやすくするために、アルミニウム膜などによる電極を形成してもよい。電源、コンデンサ、配線などの接続に関しては、公知技術を利用して適宜構成することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
（構成）
図１１を参照して、本発明に基づく実施の形態２における電気機械フィルタデバイス１０３について説明する。電気機械フィルタデバイス１０３が、電気機械フィルタデバイス１０１に比べて異なる主な点は、チャネル側部材が複数存在するという点である。チャネル側部材が複数となったことに伴い、ゲート電極の形状も実施の形態１で示したゲート電極に比べて異なっている。ここでは、１つのゲート電極に対してチャネル側部材が２個存在する例を示すが、チャネル側部材の個数は２に限らない。
【００４２】
本実施の形態における電気機械フィルタデバイス１０３は、主表面１ｕを有する基板１と、主表面１ｕに設置されたゲート電極支持部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄと、主表面１ｕから離隔するようにゲート電極支持部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄによって支持されたゲート電極２ｉと、主表面１ｕに設置された複数のチャネル側部材支持部８ａ１，８ｂ１，８ｃ１，８ｄ１，８ａ２，８ｂ２，８ｃ２，８ｄ２と、主表面１ｕから離隔し、かつ、ゲート電極２ｉから離隔するように複数のチャネル側部材支持部８ａ１，８ｂ１，８ｃ１，８ｄ１，８ａ２，８ｂ２，８ｃ２，８ｄ２によって支持され、半導体を主材料とする複数のチャネル側部材３ｉ１，３ｉ２と、ゲート電極２ｉに側方から近接するように主表面１ｕに設置されたゲート電極駆動電極１２と、複数のチャネル側部材３ｉ１，３ｉ２の各々に側方から近接するように主表面１ｕに設置された複数のチャネル側部材駆動電極１３ｉ１，１３ｉ２と、ゲート電極駆動電極１２とゲート電極２ｉとの間に調整可能な第１の直流電圧を印加する第１直流電源１４ｉと、複数のチャネル側部材駆動電極１３ｉ１，１３ｉ２とそれぞれ対応するチャネル側部材３ｉ１，３ｉ２との間に、前記第１の直流電圧とは独立し、かつ互いにそれぞれ独立して調整可能な個別直流電圧を印加する個別直流電源１５ｉ１，１５ｉ２とを備える。ゲート電極２ｉは、主表面１ｕに略垂直な複数の第１面２ｆｉ１，２ｆｉ２を有する。複数のチャネル側部材３ｉ１，３ｉ２の各々は、第１の導電型を有するチャネル側部材本体部分１０ｉ１，１０ｉ２と、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有するソース領域４と、前記第２の導電型を有するドレイン領域５と、ソース領域４およびドレイン領域５に挟まれる位置において複数の第１面２ｆｉ１，２ｆｉ２のいずれかに離隔対向する第２面３ｆｉ１，３ｆｉ２とを有する。
【００４３】
ゲート電極駆動電極１２とゲート電極２ｉとの間に前記第１の直流電圧が印加され、かつ、複数のチャネル側部材駆動電極１３ｉ１，１３ｉ２とそれぞれ対応するチャネル側部材３ｉ１，３ｉ２との間に、それぞれ前記個別直流電圧と交流電圧とを組み合わせた電圧が印加されることで、ゲート電極２ｉの少なくとも一部および複数のチャネル側部材３ｉ１，３ｉ２の少なくとも一部がそれぞれ変位し、ゲート電極２ｉ、チャネル側部材３ｉ１，３ｉ２の少なくともいずれかが振動を始める。特に、印加される電圧の交流成分の周波数がゲート電極２ｉの共振周波数に近づけばゲート電極２ｉの振動が大きくなる。印加される電圧の交流成分の周波数がチャネル側部材３ｉ１の共振周波数に近づけばチャネル側部材３ｉ１の振動が大きくなる。印加される電圧の交流成分の周波数がチャネル側部材３ｉ２の共振周波数に近づけばチャネル側部材３ｉ２の振動が大きくなる。これらの部材においては、印加される電圧の交流成分の周波数が当該部材の共振周波数に一致したときには当該部材の振動による変形量が最大となる。特に共振周波数に近い状態で振動しているときには、変形量が大きくなっているので、振動の過程で、複数の第１面２ｆｉ１，２ｆｉ２とそれぞれ対応する第２面３ｆｉ１，３ｆｉ２との距離がそれぞれ縮まる状態が訪れる。複数の第１面２ｆｉ１，２ｆｉ２とそれぞれ対応する第２面３ｆｉ１，３ｆｉ２との距離がそれぞれ縮まることによって、チャネル側部材３ｉ１，３ｉ２のうち第２面３ｆｉ１，３ｆｉ２の近傍部分がチャネル領域となり、ゲート電極２ｉ、ソース領域４、ドレイン領域５および前記チャネル領域の組合せによって電界効果トランジスタが構成される。
【００４４】
ゲート電極２ｉは円環状である。ゲート電極支持部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、平面的に見てゲート電極２ｉの外周を取り囲むように等角度間隔で放射状に配置されている。
【００４５】
チャネル側部材３ｉ１，３ｉ２はそれぞれ円環状である。チャネル側部材支持部８ａ１，８ｂ１，８ｃ１，８ｄ１は、平面的に見てチャネル側部材３ｉ１の外周を取り囲むようにほぼ等角度間隔で放射状に配置されている。チャネル側部材支持部８ａ２，８ｂ２，８ｃ２，８ｄ２は、平面的に見てチャネル側部材３ｉ２の外周を取り囲むようにほぼ等角度間隔で放射状に配置されている。
【００４６】
チャネル側部材３ｉ１，３ｉ２は、ゲート電極２ｉを中心として互いに反対側に位置している。すなわち、ゲート電極２ｉはチャネル側部材３ｉ１，３ｉ２に挟まれる位置にある。ゲート電極２ｉは２つの第１面２ｆｉ１，２ｆｉ２を互いに反対側に有している。
【００４７】
ゲート電極２ｉの第１面２ｆｉ１，２ｆｉ２は、ゲート電極２ｉの側面の一部である。ゲート電極２ｉの第１面２ｆｉ１近傍の部分は、チャネル側部材３ｉ１の第２面３ｆｉ１に向かって突出している。ゲート電極２ｉの第１面２ｆｉ２近傍の部分は、チャネル側部材３ｉ２の第２面３ｆｉ２に向かって突出している。
【００４８】
第１面２ｆｉ１は第２面３ｆｉ１から離隔しつつも第２面３ｆｉ１に沿う形状となっている。第１面２ｆｉ２と第２面３ｆｉ２との関係も同様である。第２面３ｆｉ１，３ｆｉ２が凸状の曲面であるのに対応して、第１面２ｆｉ１，２ｆｉ２はそれぞれ凹状の曲面となっている。
【００４９】
第１直流電源１４ｉは、直流電源１４ｉａと、直流電源１４ｉｂとを含んでいる。直流電源１４ｉａは、ゲート電極駆動電極１２に、グランド１６を基準として電圧ＶG2から抵抗１７ｉによって失われる分を引いた電圧を印加する。直流電源１４ｉｂは、グランド１６を基準としてゲート電極２ｉに電圧Ｖgを印加する。したがって、ゲート電極駆動電極１２とゲート電極２ｉとの間には電圧ＶG2−Ｖｇから抵抗１７によって失われる分を引いた電圧が第１の直流電圧として印加される。
【００５０】
個別直流電源１５ｉ１は、チャネル側部材駆動電極１３ｉ１に、グランド１６を基準として電圧ＶG1から抵抗１８ｉ１によって失われる分を引いた電圧を、個別直流電圧として印加する。
【００５１】
個別直流電源１５ｉ２は、チャネル側部材駆動電極１３ｉ２に、グランド１６を基準として電圧ＶG3から抵抗１８ｉ２によって失われる分を引いた電圧を、もうひとつの個別直流電圧として印加する。
【００５２】
チャネル側部材支持部８ａ１，８ａ２はいずれもグランド１６に接続されている。
（作用・効果）
本実施の形態における電気機械フィルタデバイス１０３は、チューナブルなバンドパスフィルタとして利用することができる。
【００５３】
本実施の形態で説明したように、１つのゲート電極と複数のチャネル側部材との組合せによって、電気機械フィルタデバイスを構成した場合、チャネル側部材が１個の場合に比べて、周波数窓を大きくすることができる。言い換えれば、トランスミッションのピーク値を上げたり、トランスミッションのピーク部分の周波数域を拡大したりすることができる。
【００５４】
たとえば、１つのゲート電極と１つのチャネル側部材とを組み合わせた電気機械フィルタデバイスにおけるトランスミッション曲線が、図１２に示す曲線７１であるとすると、チャネル側部材の個数を２個に増やしてこれらのチャネル側部材の共振周波数が等しい場合には、トランスミッション曲線は、曲線７２のようになる。すなわち、トランスミッション曲線のピーク部分の幅はほぼ変わらずにピーク時のトランスミッション値が上がる。一方、チャネル側部材の個数を２個に増やしてこれらのチャネル側部材の共振周波数が異なる場合には、トランスミッション曲線は、図１３に示す曲線７３のようになる。すなわち、トランスミッション曲線のピーク時のトランスミッション値はほぼ変わらずにピーク部分の幅が広がる。
【００５５】
ここでは、２つのチャネル側部材３ｉ１，３ｉ２が１つのゲート電極２ｉを挟むようにして全体が一直線に並ぶ配置となっていた。すなわち、１つのゲート電極２ｉを中心として、２つのチャネル側部材３ｉ１，３ｉ２が１８０°の角度をなすように配置されている。この角度は１８０°に限らず、他の角度であってもよい。
【００５６】
ここでは、チャネル側部材の個数を２個に増やす場合について述べたが、３個以上に増やしてもよく、その場合には、周波数窓はさらに大きくすることができる。複数個のチャネル側部材の共振周波数は、全て等しい場合と全て異なる場合とに限らない。チャネル側部材の共振周波数が等しいものと異なるものとを混在させてチャネル側部材の個数を増やした場合、周波数窓は、幅方向にも高さ方向にも大きくすることができる。
【００５７】
（実施の形態３）
（構成）
図１４を参照して、本発明に基づく実施の形態３における電気機械フィルタデバイス１０４について説明する。電気機械フィルタデバイス１０４では、ゲート電極２ｊおよびチャネル側部材３ｊはいずれも環状ではなく、長方形の平板状である。ゲート電極２ｊとチャネル側部材３ｊとは、互いに離隔しつつ近接して配置されている。ゲート電極２ｊの１辺の側面である第１面２ｆｊとチャネル側部材３ｊの１辺の側面である第２面３ｆｊとが対向している。ゲート電極２ｊは、ゲート電極支持部７ｊａ，７ｊｂによって支持されている。ゲート電極支持部７ｊａ，７ｊｂはゲート電極２ｊを中心として互いに反対側に位置する。チャネル側部材３ｊはチャネル側部材支持部８ｊａ，８ｊｂ，８ｊｃ，８ｊｄによって支持されている。チャネル側部材支持部８ｊａ，８ｊｄはチャネル側部材３ｊの一方の側に並んで配置されており、チャネル側部材支持部８ｊｂ，８ｊｃはチャネル側部材３ｊの他方の側に並んで配置されている。
【００５８】
ゲート電極２ｊおよびチャネル側部材３ｊは、基板１の主表面１ｕから離隔して支持されており、それぞれ振動しうる状態である。
【００５９】
ゲート電極駆動電極１２ｊは、ゲート電極２ｊに向かって突出した部分を有する。チャネル側部材駆動電極１３ｊは、チャネル側部材３ｊに向かって突出した部分を有する。
【００６０】
第１直流電源１４ｊは、ゲート電極駆動電極１２ｊとゲート電極２ｊとの間に調整可能な第１の直流電圧を印加する。第１直流電源１４ｊは、直流電源１４ｊａと、直流電源１４ｊｂとを含んでいる。直流電源１４ｊａは、グランド１６を基準としてゲート電極駆動電極１２ｊに、電圧ＶGdrivesから抵抗１７ｊによって失われる分を引いた電圧を印加する。直流電源１４ｊｂは、グランド１６を基準としてゲート電極２ｊに電圧Ｖgdrivesを印加する。したがって、ゲート電極駆動電極１２ｊとゲート電極２ｊとの間には電圧ＶGdrives−Ｖgdrivesから抵抗１７ｊによって失われる分を引いた電圧が、第１の直流電圧として印加される。
【００６１】
第２直流電源１５ｊは、チャネル側部材駆動電極１３ｊとチャネル側部材３ｊとの間に第１の直流電圧とは独立に調整可能な第２の直流電圧を印加する。第２直流電源１５ｊは、グランド１６を基準としてチャネル側部材駆動電極１３ｊに、電圧Ｖcdriveから抵抗１８ｊによって失われる分を引いた電圧を、第２の直流電圧として印加する。
【００６２】
チャネル側部材支持部８ｊｄはグランド１６に接続されている。
チャネル側部材３ｊは、第１の導電型を有するチャネル側部材本体部分１０ｊと、前記第１の導電型とは異なる第２の導電型を有するソース領域４と、前記第２の導電型を有するドレイン領域５とを有する。
【００６３】
（作用・効果）
本実施の形態における電気機械フィルタデバイス１０４においても、ソース領域４とドレイン領域５との間に電圧が印加された状態で、ゲート電極駆動電極１２ｊとゲート電極２ｊとの間に電圧が印加されることによって、ゲート電極２ｊとチャネル側部材３ｊとの間のギャップが狭くなり、ソース領域４とドレイン領域５との間に電流が流れる。
【００６４】
ゲート電極２ｊとチャネル側部材３ｊとの各々は、振動しうるように支持されているので、これらの各々は、入力信号の周波数が適切であれば振動を始める。
【００６５】
平板状のゲート電極２ｊおよびチャネル側部材３ｊが周波数の条件次第で振動し、なおかつ、第１の直流電圧および第２の直流電圧を調整することにより、この条件を調整することが可能であることから、電気機械フィルタデバイス１０４は、チューナブルなバンドパスフィルタとして利用することができる。
【００６６】
（実施の形態４）
（構成）
図１５を参照して、本発明に基づく実施の形態４における電気機械フィルタデバイス１０５について説明する。
【００６７】
電気機械フィルタデバイス１０５では、実施の形態１で示した電気機械フィルタデバイス１０１におけるものと同様に、ゲート電極２ｋおよびチャネル側部材３ｋは、静止状態ではいずれも円環状である。しかし、本実施の形態では、実施の形態１に比べて振動モードが異なる。本実施の形態で想定している振動モードは、３．１モードと呼ばれるものであり、図１５に破線で示したように、円周が３等分された状態で振動する。ただし、図１５では、振動による変形を誇張して表示しているのであって、実際には変形量は外径に比べてわずかである。
【００６８】
ゲート電極２ｋおよびチャネル側部材３ｋは、実施の形態１などと同様に、基板１の主表面１ｕから離隔して支持されている。
【００６９】
ゲート電極２ｋとチャネル側部材３ｋとは、互いに離隔しつつ近接して配置されている。ゲート電極２ｋの側面である第１面２ｆｋとチャネル側部材３ｋの側面である第２面３ｆｋとが対向している。
【００７０】
ゲート電極２ｋは、ゲート電極支持部７ｋａ，７ｋｂ，７ｋｃによって支持されている。ゲート電極支持部７ｋａ，７ｋｂ，７ｋｃは、ゲート電極２ｋを取り囲むように配置されている。ゲート電極支持部７ｋａ，７ｋｂ，７ｋｃは、等角度間隔に配置されているわけではないが、このような配置であってもよい。ゲート電極支持部７ｋａ，７ｋｂ，７ｋｃは、ゲート電極７ｋが３．１モードで振動する際に節となる点においてゲート電極７ｋを支持している。
【００７１】
チャネル側部材３ｋはチャネル側部材支持部８ｋａ，８ｋｂ，８ｋｃによって支持されている。チャネル側部材支持部８ｋａ，８ｋｂ，８ｋｃは、チャネル側部材３ｋを取り囲むように配置されている。チャネル側部材支持部８ｋａ，８ｋｂ，８ｋｃは、等角度間隔に配置されているわけではないが、このような配置であってもよい。チャネル側部材支持部８ｋａ，８ｋｂ，８ｋｃは、チャネル側部材３ｋが３．１モードで振動する際に節となる点においてチャネル側部材３ｋを支持している。
【００７２】
ゲート電極２ｋおよびチャネル側部材３ｋは、このように支持されていることにより、３．１モードで振動しうる。
【００７３】
ゲート電極駆動電極１２ｋは、ゲート電極２ｋに向かって突出した部分を有する。チャネル側部材駆動電極１３ｋは、チャネル側部材３ｋに向かって突出した部分を有する。
【００７４】
第１直流電源１４ｋは、ゲート電極駆動電極１２ｋとゲート電極２ｋとの間に調整可能な第１の直流電圧を印加する。第１直流電源１４ｋは、直流電源１４ｋａと、直流電源１４ｋｂとを含んでいる。直流電源１４ｋａは、ゲート電極駆動電極１２ｋに、グランド１６を基準として電圧ＶGdrivesから抵抗１７ｋによって失われる分を引いた電圧を印加する。直流電源１４ｋｂは、ゲート電極２ｋに、グランド１６を基準として電圧Ｖgdrivesを印加する。したがって、ゲート電極駆動電極１２ｋとゲート電極２ｋとの間には電圧ＶGdrives−Ｖgdrivesから抵抗１７ｋによって失われる分を引いた電圧が、第１の直流電圧として印加される。
【００７５】
第２直流電源１５ｋは、チャネル側部材駆動電極１３ｋとチャネル側部材３ｋとの間に第１の直流電圧とは独立に調整可能な第２の直流電圧を印加する。第２直流電源１５ｋは、チャネル側部材駆動電極１３ｋに、グランド１６を基準として電圧Ｖcdriveから抵抗１８ｋによって失われる分を引いた電圧を、第２の直流電圧として印加する。
【００７６】
チャネル側部材支持部８ｋａ，８ｋｃはグランド１６に接続されている。
（作用・効果）
本実施の形態における電気機械フィルタデバイス１０５においても、ソース領域４とドレイン領域５との間に電圧が印加された状態で、ゲート電極駆動電極１２ｋとゲート電極２ｋとの間に電圧が印加されることによって、ゲート電極２ｋとチャネル側部材３ｋとの間のギャップが狭くなり、ソース領域４とドレイン領域５との間に電流が流れる。
【００７７】
ゲート電極２ｋとチャネル側部材３ｋとの各々は、３．１モードで振動しうるように支持されているので、これらの各々は、入力信号の周波数が適切であれば振動を始める。
【００７８】
ゲート電極２ｋおよびチャネル側部材３ｋが周波数の条件次第で振動し、なおかつ、第１の直流電圧および第２の直流電圧を調整することにより、この条件を調整することが可能であることから、電気機械フィルタデバイス１０５は、チューナブルなバンドパスフィルタとして利用することができる。
【００７９】
本実施の形態では、３．１モードを前提として例示したが、これはあくまで一例に過ぎず、振動は他のモードであってもよい。その場合、ゲート電極およびチャネル側部材を支持する位置は当該モードでの振動の際の節となる位置であればよい。
【００８０】
（実施の形態５）
（構成）
図１６を参照して、本発明に基づく実施の形態５における電気機械フィルタデバイス１０６について説明する。
【００８１】
電気機械フィルタデバイス１０６では、ゲート電極２ｋおよびチャネル側部材３ｋは、いずれも環状であるが、静止状態において正確な円形ではなく、円周を３等分してそれぞれを若干変形させた形状である。この形状は、実施の形態４において破線で示した形状、すなわち、実施の形態４における振動途中の形状に相当する。他の構成は実施の形態４で述べたのと同様である。図１６では、説明の便宜のため、正確な円形からの変形ぶりを誇張して表示している。
【００８２】
（作用・効果）
本実施の形態においても、実施の形態４で述べたのと同様の効果を得ることができる。ゲート電極およびチャネル側部材にこのような形状をもたせておくことにより、３．１モードの振動をより容易に開始させることができる。
【００８３】
本実施の形態では、３．１モードを前提として、ゲート電極およびチャネル側部材として正三角形に近い形状のものを例示したが、これはあくまで一例に過ぎず、振動は他のモードであってもよく、その場合、ゲート電極およびチャネル側部材の形状は当該モードにおける変形に対応した形状であってもよい。
【００８４】
以上述べてきた各実施の形態では、ゲート電極とチャネル側部材とが互いに対応する形状である場合を例示したが、ゲート電極とチャネル側部材とは異なる形状であってもよい。
【００８５】
なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００８６】
１  基板、１ｕ  主表面、２，２ｉ，２ｊ，２ｋ  ゲート電極、２ｆ，２ｆｉ１，２ｆｉ２，２ｆｊ，２ｆｋ  第１面、３，３ｉａ，３ｉｂ，３ｊ，３ｋ  チャネル側部材、３ｆ，３ｆｉ１，３ｆｉ２，３ｆｊ，３ｆｋ  第２面、４  ソース領域、５  ドレイン領域、６  空乏層、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｊａ，７ｊｂ，７ｋａ，７ｋｂ，７ｋｃ  ゲート電極支持部、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ａ１，８ｂ１，８ｃ１，８ｄ１，８ａ２，８ｂ２，８ｃ２，８ｄ２，８ｊａ，８ｊｂ，８ｊｃ，８ｊｄ，８ｋａ，８ｋｂ，８ｋｃ  チャネル側部材支持部、１０，１０ｉ１，１０ｉ２，１０ｊ，１０ｋ  チャネル側部材本体部分、１２，１２ｊ，１２ｋ  ゲート電極駆動電極、１３，１３ｉ１，１３ｉ２，１３ｊ，１３ｋ  チャネル側部材駆動電極、１４，１４ｉ，１４ｊ，１４ｋ  第１直流電源、１４ａ，１４ｂ，１４ｉａ，１４ｉｂ，１４ｊａ，１４ｊｂ，１４ｋａ，１４ｋｂ  直流電源、１５，１５ｊ，１５ｋ  第２直流電源、１５ｉ１，１５ｉ２  個別直流電源、１６  グランド、１７，１７ｉ，１７ｊ，１７ｋ，１８，１８ｉ１，１８ｉ２，１８ｊ，１８ｋ  抵抗、７１，７２，７３  曲線、９１  ＭＥＭＳデバイス、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６  電気機械フィルタデバイス。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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