(57)【要約】【課題】  第ＩＩＩ族窒化物半導体を含むマイクロメカニカル・アクチュエータを提供する。【解決手段】  本発明は、基板（１）と、基板に接続されて、基板に対して少なくとも部分的に偏向され、第ＩＩＩ族元素の窒化物をベースとする半導体化合物を有する屈曲構造（２）と、屈曲構造に電流を与える、または電圧を印加する、そのうち少なくとも２つが互いから離間されて屈曲構造上に設けられているおよび／または屈曲構造に一体化されている、少なくとも２つの電力供給コンタクト（３ａ、３ｂ）とを備える半導体アクチュエータに関する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１）と、
前記基板に接続されて、前記基板に対して少なくとも部分的に偏向され、第ＩＩＩ族元素の窒化物をベースとする半導体化合物を有する屈曲構造（２）と、
前記屈曲構造に電流を与え、または電圧を印加する、少なくとも２つの電力供給コンタクト（３ａ、３ｂ）と
を備え、
前記少なくとも２つの電力供給コンタクト（３ａ、３ｂ）のうち少なくとも２つが互いから離間されて前記屈曲構造上に設けられているおよび／または前記屈曲構造に一体化されている
半導体アクチュエータ。
【請求項２】
前記屈曲構造は、一部分（２ｂ）で前記基板に対して固く接続されており、一部分（２ａ）が前記基板に対してカンチレバー状となり偏向可能である
請求項１に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３】
前記屈曲構造は、前記基板に対して固定点（４）を介して前記カンチレバー状領域の少なくとも一端で接続され、前記基板の上に配置される
請求項２に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項４】
前記屈曲構造は、前記基板に対して固定点（４ａ、４ｂ）を介して前記カンチレバー状領域の２つ以上の端部で接続され、前記基板の上に配置される
請求項３に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項５】
前記屈曲構造は、前記基板に固く接続され（２ｃ）、前記基板とは反対側の一端（２ｄ）で前記基板に対して偏向される
請求項１に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項６】
前記屈曲構造の少なくとも一部分が前記接続領域（２ｃ）に対して実質的に垂直に偏向されるか（長さの変化）、または前記屈曲構造の少なくとも一部分が実質的に前記接続領域（２ｃ）の方向において偏向される（横方向の偏向）
請求項５に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項７】
前記屈曲構造は、特にカンチレバー状および／または自立型の棒である棒を少なくとも１つ有する
請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項８】
前記屈曲構造は、同質半導体層および／または半導体へテロ構造を有する
請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項９】
前記へテロ構造の界面の少なくとも一部分は前記電力供給コンタクトのうち１つの少なくとも一部分として構成されており、および／または、前記へテロ構造の界面の少なくとも一部分は前記電力供給コンタクトのうち１つの少なくとも一部分を介して電気的に接続されている
請求項８に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項１０】
前記電力供給コンタクトのうち少なくとも１つは少なくとも部分的に、前記基板とは反対側の前記屈曲構造の面（前記屈曲構造の上側）上に配設されており、および／または、
前記電力供給コンタクトのうち少なくとも１つは少なくとも部分的に、前記基板側の前記屈曲構造の面（前記屈曲構造の下側）上に配設されており、および／または、
前記電力供給コンタクトのうち少なくとも１つは少なくとも部分的に、前記屈曲構造に一体化されて配設され、特に前記屈曲構造の前記上側と前記下側との間に一体化されている
請求項１乃至９のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項１１】
前記屈曲構造の上側に少なくとも部分的に配設される電力供給コンタクトと、前記屈曲構造の下側に少なくとも部分的に配設される電力供給コンタクトとを備え、または、
前記屈曲構造の上側に少なくとも部分的に一体化されて配設される電力供給コンタクトと、前記屈曲構造に少なくとも部分的に一体化される電力供給コンタクトとを備え、または、
前記屈曲構造の下側に少なくとも部分的に一体化されて配設される電力供給コンタクトと、前記屈曲構造に少なくとも部分的に一体化される電力供給コンタクトとを備える
請求項１０に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項１２】
前記屈曲構造に少なくとも部分的に一体化されて配設される前記電力供給コンタクトは、前記へテロ構造の界面を取り囲む
請求項１０および１１のいずれかに記載の、および請求項９に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項１３】
前記電力供給コンタクトのうち少なくとも１つは、前記屈曲構造の前記カンチレバー状部分の内部または上に配設される
請求項１乃至１２のいずれかに記載の、および請求項２に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項１４】
前記基板に固く接続される、前記屈曲構造の一部分の内部または上に配設される別の電力供給コンタクトを備える
請求項１３に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項１５】
前記カンチレバー状部分に配設される前記電力供給コンタクトおよび前記基板に固く接続される前記一部分の上に配設される前記電力供給コンタクトは、共に前記屈曲構造の上側に位置する
請求項１４に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項１６】
前記電力供給コンタクトのうち少なくとも２つは、前記屈曲構造の上側で互いから離間されて配設されている
請求項１乃至１５のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項１７】
前記基板（１）は、シリコンＳｉを含む、またはシリコンＳｉから成る
請求項１乃至１６のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項１８】
前記基板は、１１１Ｓｉ基板を有し、または前記基板は１００Ｓｉ基板を有し、および／または１１０Ｓｉ基板を有する
請求項１７に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項１９】
前記屈曲構造の前記偏向可能部分に、特に前記屈曲構造のカンチレバー状部分および／または自立端部に設けられる、導電性のコンタクト素子（８）
を備える請求項１乃至１８のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項２０】
前記コンタクト素子は、金属および／または合金および／または光反射層を有する
請求項１９に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項２１】
前記屈曲構造は２つのカンチレバー状および／または自立型の棒を有し、前記２つの棒は、互いに実質的に平行に配設され、それぞれは固定点を介して少なくとも一端で前記基板に接続され前記基板上に配置されている
請求項１乃至２０のいずれかに記載の、および請求項２に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項２２】
前記棒のうち少なくとも２つはそれぞれが、前記カンチレバー状および／または自立型部分の上側に第１の電力供給コンタクトを有し、前記第１の電力供給コンタクトと反対側になるように前記カンチレバー状および／または自立型部分の下側に第２の電力供給コンタクトを有し、前記カンチレバー状および／または自立型部分の上側または下側、および／または、前記基板に接続される部分の上側または下側に前記第１および第２の電力供給コンタクトから横方向に離間されて設けられている第３の電力供給コンタクトを有する
請求項２１に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項２３】
前記電力供給コンタクトのうち１つは前記屈曲構造の表面上に配設され、前記屈曲構造は少なくとも３つの層を有し、前記３つの層は、第ＩＩＩ族元素の窒化物ベース半導体化合物を含む第１の層と、前記第１の層に隣接して配設され前記電力供給コンタクトの別の１つとして構成される第２の層と、前記第２の層に隣接して配設され第ＩＩＩ族元素の窒化物ベース半導体化合物を含む第３の層とを含む
請求項１乃至２２のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項２４】
前記第１の層はＧａＮを含み、および／または、前記第２の層はドーピングされたシリコンを含み、および／または、前記第３の層はＧａＮを含む
請求項２３に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項２５】
相対元素含有量が０≦Ｘ≦１．０である、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ、ＩｎＸＧａ１−ＸＮおよび／またはＩｎＸＡｌ１−ＸＮから構成される少なくとも１つの半導体化合物を備える
請求項１乃至２４のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項２６】
前記同質半導体構造は、ＧａＮ、ＩｎＮまたはＡｌＮを含み、またはＧａＮ、ＩｎＮまたはＡｌＮから成り、および／または
前記半導体へテロ構造は、ＧａＮ、ＩｎＮまたはＡｌＮから構成される第１の構造（２ｕ）とＡｌＸＧａ１−ＸＮ、ＩｎＸＧａ１−ＸＮまたはＩｎＸＡｌ１−ＸＮから構成される第２の構造（２ｏ）とを有し、
前記第１の構造は前記基板側に配設されるのが好ましく、前記第２の構造は前記基板とは反対側に配設されるのが好ましく、および／または
前記第１の構造および前記第２の構造は互いに隣接して配設されるのが好ましい
請求項２５に記載の、および請求項８に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項２７】
前記第２の構造はＡｌＸＧａ１−ＸＮから成り、０．１≦Ｘ≦０．３であるのが好ましく、特に０．１５≦Ｘ≦０．２５であるのが好ましく、または、前記第２の構造はＡｌＮから成り、および／または、前記第１の構造はＧａＮから成る
請求項２６に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項２８】
前記第２の構造はＡｌＮから成り、前記第１の構造はＧａＮから成り、前記第２の構造と前記第１の構造との間に中間層が配設される
請求項２７に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項２９】
前記中間層は、半導体材料を含みまたは半導体材料から成り、ＡｌＮおよびＧａＮを含む層として構成されるのが好ましく、前記中間層のＡｌＮ部分は前記第１の構造から前記第２の構造に向かうにつれて増加する
請求項２８に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３０】
前記第２の構造の、前記基板（１）側の面に実質的に垂直な方向における膨張は、５ｎｍよりも大きくおよび／または１０００ｎｍよりも小さい範囲内にあり、特に１０ｎｍよりも大きくおよび／または２００ｎｍよりも小さい範囲内にある
請求項２７乃至２９のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３１】
偏向可能な前記屈曲構造は、層を含み、または層から成り、前記層は、電流が与えられていない場合および／または電圧が印加されていない場合（非動作位置）、張力または圧力で機械的にひずみを生じており、エピタキシャル成長で形成されるのが好ましく、および／または偏向可能な前記屈曲構造は応力補償層を有する
請求項１乃至３０のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３２】
前記半導体へテロ構造の前記基板と反対側は、前記機械的にひずみを生じている層として構成されている
請求項３１に記載の、および請求項８に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３３】
前記ひずみは、前記屈曲構造が前記非動作位置から偏向されると前記基板から実質的に離れるように構成されているか、または、前記屈曲構造が前記非動作位置から偏向されると前記基板に実質的に向かうように構成されている
請求項３１または３２に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３４】
前記屈曲構造は、少なくとも部分的に、非ドーピング、ｐ型ドーピング、またはｎ型ドーピングの状態で、および／または、対応してドーピングされた層を含む
請求項１乃至３３のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３５】
ドーパントの含有量は、原子密度が１立方センチメートル当たり０個よりも大きくおよび／または原子密度が１立方センチメートル当たり１０２０個未満で、および／または、
前記ドーパントは、シリコンＳｉおよび／またはマグネシウムＭｇを含むか、シリコンＳｉおよび／またはマグネシウムＭｇから成り、および／または、
前記ドーピングは、ボリュームドーピングおよび／またはパルスドーピングである
請求項３４に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３６】
前記基板、および／または前記基板に隣接して配設されている構造（５）（特に回路基板）に配設される電気コンタクト（６）を備え、
前記電気コンタクトおよび前記屈曲構造は、前記屈曲構造を偏向すると前記コンタクト素子によって前記電気コンタクトが閉じられるように配置されている
請求項１乃至３５のいずれかに記載の、および請求項１９に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３７】
前記電気コンタクトは、導波管またはコンタクトストリップを形成する
請求項３６に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３８】
前記基板、および／または前記基板に隣接して配設されている構造（５）、特に回路基板、に配設される伝導性カウンタ素子（６）を備え、
前記伝導性カウンタ素子および前記屈曲構造は、予め定められる供給電流または予め定められる供給電圧によって前記屈曲構造を偏向すると、前記導電性素子と前記カウンタ素子との間の間隙が予め定められる値となるように、配置および／または構成されている
請求項１乃至３７のいずれかに記載の、および請求項１９に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３９】
前記電力供給コンタクトのうち少なくとも１つは、合金または金属、非合金オーミックコンタクトとして、または合金または非合金ショットキコンタクトとして構成されており、および／または、
前記電力供給コンタクトのうち少なくとも１つは、注入によって前記屈曲構造の内部に構成されており、および／または、
前記電力供給コンタクトのうち少なくとも１つは、ｐコンタクトまたはｎコンタクトである
請求項１乃至３８のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項４０】
前記屈曲構造は、前記基板との界面に対して実質的に垂直で、厚みが０．２μｍよりも大きくおよび／または５０μｍよりも小さく、特に０．５μｍよりも大きくおよび／または５μｍよりも小さい
請求項１乃至３９のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項４１】
前記電力供給コンタクトのうち少なくとも２つは、電流源（７ａ）または電圧源（７ｂ）を介して互いに電気的に接続されている
請求項１乃至４０のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項４２】
前記屈曲構造（２）の偏向可能な前記カンチレバー状部分（２ａ）の少なくとも一部分は膜として形成されており、前記膜の前記電力供給コンタクトのうち少なくとも２つに時間的に可変な電流を与えること、または時間的に可変な電圧を印加することによって、前記非動作位置において維持される前記膜の平面に対して実質的に垂直に、時間的に可変な曲線状動作が実現される
請求項１乃至４１のいずれかに記載の、および請求項２に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項４３】
前記膜は、実質的に円形または半円形である
請求項４２に記載の半導体アクチュエータ。
【請求項４４】
前記屈曲構造（２）の表面の少なくとも一部には、吸着コーティングが設けられている
請求項１乃至４３のいずれかに記載の半導体アクチュエータ。
【請求項４５】
請求項１乃至４４のいずれかに記載の半導体アクチュエータを備える、マイクロメカニカルバラクタ、マイクロメカニカル可変コイル素子、マイクロメカニカル電気スイッチ素子、またはマイクロメカニカルポンプ。
【請求項４６】
請求項１乃至４４のいずれかに記載の半導体アクチュエータの、容量および／または誘導性を変化させるマイクロメカニカルバラクタ、マイクロメカニカル電気スイッチ素子、気体および／または液体の検出、ならびに特にマイクロメカニカルリフレクタである物体の移動のために、特に高周波部材またはマイクロ波線である部材の電磁特性を変化させるマイクロメカニカルポンプ、トランスデューサ、および／または情報を格納するバイナリ素子としての利用。
【請求項４７】
マイクロメカニクス分野、高温利用分野、自動車分野、通信アプリケーション分野、または医療技術分野における、請求項４６に係る利用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来の方法によって簡単に形成され得るだけでなく、簡単な構造と、高い入力信号−偏差率と、（例えば高温であっても）さまざま利用可能性とによって現行の技術水準で公知の構成要素から区別され得る、自立型またはカンチレバー型のマイクロメカニカル体を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
この目的は、請求項１に記載の半導体アクチュエータによって実現される。本発明に係る半導体アクチュエータの利点は、各従属項に記載されている。該半導体アクチュエータの本発明に係る利用は、請求項４５および４６で説明されている。
【０００３】
本発明では、第ＩＩＩ族窒化物（例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、またはＩｎＮ）ベースの半導体構造を備えるアクチュエータを説明する。半導体構造に電圧を印加すると、または半導体構造に電流を与えると、本発明に係る素子は、自らの圧電性を利用して、電気入力値における変化を別の物理的値、ここでは動き、における変化に変換する。
【０００４】
このため本発明は特に、マイクロメカニカル・アクチュエータに関する。「マイクロメカニカル・アクチュエータ」とは、全体のサイズまたは各構成要素のサイズが数１０ｎｍから数１００μｍ、またはそれ以上の範囲内にあるアクチュエータを指す。このため本発明に係るアクチュエータはＭＥＭＳ素子である。ＭＥＭＳという略語は、マイクロエレクトロメカニカルシステムのことである。後述するように、「第ＩＩＩ族」または「主な第ＩＩＩ族」という用語は、元素の周期表における第３番目の主な族を指す。「同質半導体層」と言及する場合には、層全体が一様に第ＩＩＩ族窒化物ベースの半導体材料で形成される層を指すものと理解されたい。これに対して、「半導体へテロ構造」は、上下に配設されるまたは互いに対向するように設けられる、少なくとも２つの同質半導体層（例えば、ＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ構造、ＧａＮ層の上にＡｌＧａＮ層）を備える。「カンチレバー型部材」（例えば、カンチレバー型棒）と言及する場合には、一部分は基板に接続され（一又は複数の固定点）、一部分は該基板に接続されていないが、基板から一定の間隙をあけて配置されている（例えば、素子と基板との間に孔を設けることによって間隙を作る）部材を指すものと理解されたい。「自立部材」と言及する場合には、一方の側または一方の端部にのみ固定点を１つ（または複数も可能）を持ち、反対側または反対の端部においては固定点を持たない、つまり、該領域においてカンチレバー式となっている（例えば、片側で固定されている棒）カンチレバー型部材（例えばカンチレバー型棒）を指すものと理解されたい。
【０００５】
シリコン等のアクチュエータ技術分野において標準的な材料に比べ、第ＩＩＩ族元素の窒化物をベースに生成される材料系の場合、強力な極性の半導体が初めて得られる。このような構造は、従来の構造に比べ、機械的駆動において用いられ得る圧電特性が優れている点において際立っている。電流の供給または必要な電圧の印加のために、より詳細に後述するが、ヘテロ構造（例えばＡｌＧａＮ／ＧａＮ）の界面において直接接触が用いられ得る。分極は、結晶にわたって等軸で、材料内のひずみまたはそのような半導体構造の表面上、および特に、半導体へテロ構造に含まれる２つのそのような半導体構造の間の界面における高い電荷キャリア密度によって決まり、例えば、電極として構成される電気コンタクトと界面とを直接接触することによって、本発明において利用される。そのようなヘテロ構造の界面における（高い）電荷キャリア密度は、２Ｄ電子ガス（２ＤＥＧ）と呼ばれる。ヘテロ構造またはヘテロ構造の界面（ヘテロ構造のチャネルとも呼ぶ）の特性を利用することは、本発明に係るアクチュエータ構造を実現する上で絶対に必要なものではない。同質半導体層（例えば、ドーピング無しまたはドーピング有りのＧａＮから構成される）であっても、十分に高い入力信号−偏差率が実現され得ることが分かっている。このため、アクチュエータ分野では、単に１種類の材料（例えば、ＧａＮ）を利用するので十分である。本発明によると、圧電性材料の特性を用いて、異質の原子によるドーピングを行わずに導電性を実現する構造を生成し得る。しかし、ドーピングを行うことも可能である（例えば、接触をより良好なものとするべく材料に対してｐ型またはｎ型ドーピングを行う）。材料の圧電特性は該材料中の自由な電荷キャリアに影響を及ぼすので、本発明では、材料に電圧を印加または電流を供給することによって圧電特性を操作して、アクチュエータ素子を生成する。機械加工可能な基板上に生成される当該素子は、本発明によると、基板から部分的にまたは完全に分離するという利点がある（カンチレバー型または自立型）。
【０００６】
第ＩＩＩ族元素の半導体化合物をベースとする自立型およびカンチレバー型屈曲構造（例えば、自立型の棒）を電気励起すると、使用している材料の圧電特性によって、屈曲構造が偏向して、本発明によると、例えばマイクロメカニカルスイッチまたはバラクタを生成することができる。このようなスイッチまたはバラクタは、特に高周波ＭＥＭＳ技術分野（例えば電気通信分野）において利用され得る。
【０００７】
本発明に係る半導体アクチュエータの製造に不可欠なのは、使用する基板材料の機械加工特性が良好である点である。このため、本発明では基板のベース材料としてシリコン材料を利用するのが良い。第ＩＩＩ族元素の窒化物をベースとする半導体化合物を含むＭＥＭＳの形成は、より詳細に後述するが、エピタキシャルに生成されたウェハ（例えば、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を利用）を処理することによって、シリコン基板上で実行される。標準的なＭＥＭＳ素子の製造方法とは違い、本発明に係るＭＥＭＳ素子は、カンチレバー型または自立型の構造を形成する際に異質な材料を利用しない。例えば、現行の技術水準に係る構造は誘電層と亜鉛メッキが施された金属とによって生成されるが、本発明に係るＭＥＭＳ技術では、ＭＥＭＳ素子において半導体材料そのものがアクチュエータを構成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは棒の長手方向に沿った側面図で、図１Ｂは図１Ａの方向に垂直な正面図で投影図である。
【０００９】
【図２】二重固定されている（カンチレバー型で自立部分無し）棒を持つ実施形態に係る、電熱的に偏向可能なＧａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベーススイッチを概略的に示す側面図である。
【００１０】
【図３】図３ＡはＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ構造をベースとする静電的に偏向が可能なスイッチを示す側面図で、図３ＢはＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ構造をベースとする静電的に偏向が可能なスイッチを示す正面図である。
【００１１】
【図４】静電偏向可能スイッチのさらなる変形例を示す図である。
【００１２】
【図５】自立型の棒構造のさらに別の変形例を示す図である。
【００１３】
【図６Ａ】Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースの材料系におけるひずみモーメントに基づいて形成する棒２を示す図である。
【図６Ｂ】Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースの材料系におけるひずみモーメントに基づいて形成する棒２の別の例を示す図である。
【００１４】
【図７Ａ】本発明にかかる半導体アクチュエータを用いてバラクタ（可変容量）を形成する方法を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示すバラクタの直列回路を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ａに示すバラクタの並列回路を示す図である。
【図７Ｄ】可変容量を持つバラクタが直列に設けられている構成を示す図である。
【００１５】
【図８】本発明に係るアクチュエータの構造として特に好ましい半導体構造を示す側面図である。
【００１６】
【図９】本発明に係るヘテロ構造アクチュエータ素子を製造する場合の、不可欠な工程である、棒構造２の下部エッチングを示す概略図である。
【００１７】
【図１０】図９を参照しつつ説明したエッチングプロセスで製造された、シリコン基板１上の、カンチレバー状棒またはカンチレバー状ＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造２の基本的な構造を示す図である。
【００１８】
【図１１】図１１Ａ乃至図１１Ｇは、本発明に従って製造され得る半導体アクチュエータの基本的な形状を示す図である。
【００１９】
【図１２】図１２Ａは、横方向の偏向を可能とする半導体アクチュエータを製造する構成を示し、回路基板の平面に対して垂直に見た場合の図を示し、図１２Ｂは、横方向の偏向を可能とする半導体アクチュエータを製造する構成を示し、回路基板に対して垂直且つ棒の長手方向に対して垂直な側面図である。
【００２０】
【図１３】両側で固定されている二元型棒である別の実施可能な形態を示す図である。
【００２１】
【図１４】図１４Ａは、本発明に係る半導体アクチュエータの別の実施形態を示す、回路基板の平面に対して垂直な平面図であり、図１４Ｂは、本発明に係る半導体アクチュエータの別の実施形態を示している、回路基板の平面の方向に沿っており棒の長手軸に対して垂直な側面図であり、図１４Ｃは、本発明に係る半導体アクチュエータの別の実施形態を示す、回路基板の平面に含まれ棒の長手軸の方向に沿った側面図である。
【００２２】
【図１５】本発明に係る半導体アクチュエータのさらに別の構成を示す図である。
【００２３】
【図１６】図１６Ａは、図１５に示した構成に基づいて得られる対称構造を示す図であり、図１６Ｂは、図１５に示した構成に基づいて得られる対称構造を示す図である。
【００２４】
【図１７】図１７Ａは、図１５および１６に示した構成と基本的には同様の構成を有する別の構成を示す図であり、図１７Ｂは、図１５および１６に示した構成と基本的には同様の構成を有する別の構成を示す図であり、図１７Ｃは、図１５および１６に示した構成と基本的には同様の構成を有する別の構成を示す図である。
【００２５】
【図１８】図１８Ａは、本発明に係る半導体アクチュエータのバラクタの実施形態を示す図であり、図１８Ｂは、本発明に係る半導体アクチュエータのバラクタの実施形態を示す図である。
【００２６】
【図１９】図１９Ａは、図１８Ｂに示す、棒が偏向されている間に電気利用信号が誘導される様子を示す図であり、図１９Ｂは、本発明に係るバラクタの別の構成を示し、図１９Ｃは、図１９Ｂに示す例と基本的な構造は同様だが、以下に述べる相違点を有する構成を示す図である。
【００２７】
【図２０】図２０Ａは、本発明に係る半導体アクチュエータが、膜が上下に動くマイクロメカニカル膜状ポンプとして構成される別の実施形態を示す図であり、図２０Ｂは、切断線Ａ−Ａに沿った、図２０Ａに対して垂直な断面図であり、図２０Ｃは、本発明に係る半導体アクチュエータが、膜が上下に動くマイクロメカニカル膜状ポンプとして構成される別の実施形態を示す断面図である。
【００２８】
【図２１】本発明に係る半導体アクチュエータが可変コイルとして構成される別の実施形態を示す図である。
【００２９】
【図２２】可変カプラが形成される、本発明に係る別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明を以下で説明するが、まず概論から始めて、具体的な技術内容について複数の実施形態を説明する。本発明の特徴はそれぞれ、特に有効な実施形態として示される組み合わせのみでなく、ほかの組み合わせで構成および／または利用するとしてもよく、それらも本発明の範囲内とする。
【００３１】
本発明に係る、第ＩＩＩ族元素の窒化物をベースとする半導体化合物によって構成されるＭＥＭＳ素子は、現行の技術水準で公知の素子に比べると、以下の点で優れている。
【００３２】
使用している半導体材料の分極特性が優れているので、入力信号−偏向率を高めることができ、その結果本発明に係るアクチュエータの機能を大幅に向上させることができる。また、半導体材料のバンドギャップが大きいので温度安定性が高く、動作温度を高くしても利用することができるようになる。
【００３３】
第ＩＩＩ族元素（Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物）の窒化物ベースの半導体材料の極性特性と共に、該材料のほかの特性によって、利用電圧または電力損失が大きくなっても素子を動作させることができる。
【００３４】
材料の圧電特性によって、外部電気励起の関数として、Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのマイクロメカニカル素子を線形偏向させることができる。このため、Ｃｍｉｎ／Ｃｍａｘ比が非常に高い可変容量（バラクタ）を生成することが可能となる。アクチュエータが実現し得る偏向動作の全体に応じた可能電気特徴値（容量）の変化を再現可能に調整することができる。
【００３５】
従来技術に比べ、本発明に係るＧａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースの素子は、電力密度、許容動作電圧または許容動作電流、許容動作温度を高くできる。
【００３６】
従来技術に係るＭＥＭＳ素子に比べ、本発明に係るＭＥＭＳ素子は、以下の特性において特に卓越している。挿入損失が低く、絶縁性が高く、線形性が良く、周波数帯域幅が広く、素子サイズが小さく、寄生電流が小さく、スイッチング時間が短く、電流・電圧送電力が非常に高く、直流および高電圧電力取得力および電力取り込み性能が高く、温度安定性および長期安定性が高く、高い周囲温度に対して適性があり、スイッチの偏向経路または動作が大きく、Ｃｍｉｎ／Ｃｍａｘ比が非常に高く（バラクタの場合）、材料の圧電分極が高い。
【００３７】
以下では、実施形態（図１Ａ乃至図２０Ｃ）を参照しつつ、本発明をより詳細に説明する。
【００３８】
図１Ａおよび図１Ｂは、スイッチとして構成されている、本発明に係る電熱半導体アクチュエータを示す概略図である（図１Ａは棒の長手方向に沿った側面図で、図１Ｂは図１Ａに垂直な正面図で投影図であり、どちらも回路基板の平面で見た様子を示す）。シリコン基板１は、同図では簡略化して立方体として示されているが、片側で部分的に回路基板５に接着される。シリコン基板１が設けられる位置とは逆側には、導波管６として構成される電気コンタクトが、シリコン基板１から離間されて回路基板上に配設されている。シリコン基板１の回路基板とは逆側には、延伸棒として屈曲構造２が設けられている。この延伸棒は、長手方向において、シリコン基板よりも長く、棒２はシリコン基板１の上方にその一部分（２ｂ、２ｂ´）が配設されるか、または固定点４でシリコン基板１に接続される。横方向にシリコン基板１よりも突出している、棒２の一部分２ａおよび２ａ´はこのため、棒２および回路基板５の間の空隙Ｚのために自立型となる（棒の片側の固定点１つだけで、棒はシリコン基板１に接続されている）。シリコン基板１とは逆側の棒２の端部において、棒２は、回路基板５に向いた下側に、導電金属スタンプ（コンタクトスタンプ８）を有する。棒２の自立部分の端部は導波管６の上方までであり、より詳細に後述する非動作位置では、コンタクトスタンプ８は、導波管６の上方に導波管６から離間されている。
【００３９】
シリコン基板とは逆側（上側）では、２つの電力供給コンタクト３ａおよび３ｂが棒２に横方向に空隙を挟んで隣接するように設けられている。第１の電力供給コンタクト３ａは、シリコン基板の上方で棒の上（つまり、部分２ｂ）に設けられる。第２の電力供給コンタクト３ｂは、棒２の自立型部分２ａの上方に設けられている。２つの電力供給コンタクトは、電流源７ａを介して互いに接続されている。より詳細に説明すると、動作していない場合（つまり、電流源７ａならびにコンタクト３ａおよび３ｂを介して棒に電流が与えられていない状態）棒２は偏向しておらず、つまり、部分２ａは真っ直ぐな線を描いており、回路基板５との間の間隙が一定のまま延伸している。電流源７ａを介して棒２に電流を与えると、棒２は部分２ａ´が屈曲して、より詳細に後述するが、電流を大きくしていくとシリコン基板１とは逆側の棒の自立部分の端部が、それよりも下方に位置している導波管６に近づいていき、電流の強度が十分に高くなると（位置８´）、コンタクトスタンプ８は２つの導波管部分６ａおよび６ｂの間において電気接続を閉じるので、導波管に電流が流れるようになる。部分２ｂは最初の位置からほとんど動かない（位置２ｂ´）。
【００４０】
このため、図１Ａおよび図１Ｂは、Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのスイッチの第１の実施形態を示す。
【００４１】
Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのトランジスタ構造２（標準的なトランジスタ層構造を持つＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ構造を通常利用する）は、シリコン基板１上にエピタキシャル成長で形成される。シリコン基板には、ドライ化学エッチング法によって機械加工され得るとともに自立型のＧａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースの膜を形成可能という利点がある。Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物に対してよく利用される技術プロセスを用いることによって、抵抗素子または供給コンタクト３が形成され、シリコンの裏側を処理することによって（図１０および１１を参照）、自立型の棒２ａおよび２ｂが得られる。このような棒構造をスイッチとして利用できるようにすべく、自立型の棒の端部にコンタクトスタンプ８をさらに設ける必要がある。コンタクトスタンプは、非常に導電性の高い層（金属）と、Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのトランジスタ構造とつながっている絶縁層とから構成される。
【００４２】
仕上げとして、棒構造２は、導波管６または接続用ストリップがその上に設けられている、ストリップ伝導体または回路基板５に配置（接合またはハンダ付け）される。このスイッチによると、導波管または接続用ストリップは短絡または開放することができる。
【００４３】
このように、Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのスイッチの抵抗素子３は、もっともひずみが大きい位置に設けられている。つまり、基板の縁に設けられていて（つまり、領域２ｂ内に１つのコンタクトが設けられ、領域２ａ内に１つのコンタクトが設けられている）、圧電抵抗器として機能する。動作していない状態では、つまり抵抗器間に電位が印加されていない、または抵抗器に電流７ａが与えられていない場合には、棒は真っ直ぐに延伸し、ＯＦＦ状態である。これは、導波管６における接続または接続ストリップにおける接続が分断されていることを意味する。ここで圧電抵抗素子に電流が与えられると、局所的な温度変化（棒２の上側部分、下側部分に比べて棒の内部でより高温の領域が形成される）のために材料におけるひずみが変化して、棒の自立型部分の端部が下方に偏向される。棒はＯＮ状態へと移行して、コンタクトスタンプによって、導波管または接続ストリップに対する接続を閉じる。
【００４４】
このような電熱Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベーススイッチを利用することで得られる大きな利点には、設計が簡単である点が挙げられる。シリコン基板上にＧａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのトランジスタ構造を設ける場合、ＨＥＭＴ構造（高電子移動度トランジスタ）であろうと、ドーピングを行う（ＭＥＳＦＥＴ：金属半導体電界効果トランジスタ）構造であろうと、電熱アクチュエータを製造するために必要な構成要素はすべて、既に実施されている。また、Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースの材料系の極性によって、圧電抵抗器を形成することが可能になる。処理可能な基板材料を用いることによって、外部材料および処理工程を追加することなく、Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースの棒構造を製造することができるようになる。
【００４５】
図示されている電熱Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベーススイッチのスイッチング動作は、熱膨張係数、形状、弾性係数および棒の熱伝導性、ならびに与えられる電流および圧電素子２の抵抗に基づく電力損失によって決まる。
【００４６】
図２は、二重固定されている（カンチレバー型で自立部分無し）棒を持つ実施形態に係る、電熱的に偏向可能なＧａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベーススイッチを概略的に示す側面図である。同図に示すように、本実施形態に係るスイッチは、図１Ａおよび図１Ｂに示す構造を２つ備えるように構成されている。該２つの同様の構造は、コンタクトスタンプ８の高さで回路基板５に垂直な平面において鏡像で互いに対向するように配置されている。このような構成とすると、２つの固定点４ａおよび４ｂによって２つのシリコン基板部分１ａまたは１ｂ（棒の非カンチレバー部分２ｂ１および２ｂ２）に設けられ、その間にカンチレバー部分２ａを有する棒２が得られる。電流７ａ１および７ａ２を用いると、この棒は中央部分（この中央部分の下側にコンタクトスタンプ８が設けられている）で回路基板に向かって屈曲され得る。屈曲された結果（位置８´）、導波管６に対する接続が閉じられる。図２に図示する変形構成例の利点は、自立型部分がなくなりカンチレバー型の棒（互いに反対側の両端において棒を固定）のみが設けられているので機械的安定性が高くなる点にある。同図に示す構成を実現するための技術の複雑さは、図１Ａおよび図１Ｂに示した構成を得るためのプロセスに比べて、わずかに増すのみである。
【００４７】
図３Ａおよび図３Ｂは、ＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ構造をベースとする静電的に偏向が可能なスイッチを示す概略図である（図１Ａおよび図１Ｂと同様に、図３Ａは側面図で、図３Ｂは正面図である）。同図に示すスイッチの基本的な構造は、図１Ａ及び図１Ｂに示したスイッチと同様なので、以下では相違点のみを説明する。自立型の棒構造２は、２つの層から成るＡｌＧａＮ／ＧａＮへテロ構造として構成されている。回路基板５またはシリコン基板１に面している第１のＧａＮ層２ｕの上に、ＡｌＧａＮから成る第２の層２ｏが設けられている。より詳細に後述するが、この構成で不可欠な点は、２つの層２ｏと２ｕとの間のヘテロ構造の界面（またはヘテロ構造チャネル）において電荷キャリア密度が高い（２Ｄ電子ガス）２ＤＥＧが直接、つまり導体層、ドーピング層等を追加することなく、電力供給コンタクトまたは電極３ｂとして使用されている点にある。上側のＡｌＧａＮ層２ｏの上面には、金属層が部分的または全面にわたって塗布されており、第２の電極または第２の電力供給コンタクト３ａを構成する。上側のＡｌＧａＮ層２ｏはこのため、２つの面電極３ａおよび３ｂの間で挟まれるように設けられている。ヘテロ構造の界面３ｂの狭い側または前方端部Ｓにおいて、ヘテロ構造の界面３ｂは、金属接点（線７ｃ）を介して電圧供給部７ｂに直接接続されている。この電圧供給部７ｂは、２つの電極３ａおよび３ｂを接続して、ＡｌＧａＮ層の領域に対する電界の印加を可能にする。
【００４８】
特に、Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのヘテロ構造における強力な分極効果に基づき、Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのスイッチの第２の変形例が得られる。基本原理は図１Ａおよび図１Ｂに示したものと同じである。片側が固定された棒構造２は、コンタクトスタンプ８を用いて導波管６または接続ストリップをブリッジングしたり（ＯＮ状態）または分断したり（ＯＦＦ状態）することができるスイッチとして機能する。しかし、図３Ａおよび図３Ｂに図示されたＧａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースの高周波（ＲＦ）スイッチに関する技術および動作は、図１Ａおよび図１Ｂに示した電熱偏向構成とは大きく異なる。
【００４９】
図３Ａおよび図３Ｂに示した構成は基本的に、静電界を用いて自立型の圧電構造体を偏向する。原則的には、圧電材料は２つの金属板の間に設けられる。逆圧電効果に基づき、電極に電圧が印加されると圧電材料にひずみおよび変形が生じる。
【００５０】
当業者に公知のプロセス（Ｓｉ製が好ましいウェハまたはキャリア基板上のエピタキシー）を用いることによって、層２ｕおよびその上に設けられる層２ｏを有し、圧電材料から形成される自立型の棒を準備する。当該棒の処理中において、２つの電極３ａおよび３ｂが得られる。２ＤＥＧに接触するコンタクトはこのため、合金によって生成するのが好ましい。このようにすることによって、金属電極と２ＤＥＧという導電接続が形成される。電圧を印加することによって、圧電層２ｏが変形して棒が偏向される。
【００５１】
強力な圧電電界が生じる図３Ａおよび図３Ｂに図示されたＧａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのヘテロ構造によれば、圧電素子が予め一体化されている自立型の棒またはアクチュエータを得ることができる。シリコン基板上に設けられる、予めひずみを生じさせている（図５、図６Ａおよび図６Ｂを参照のこと）Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのヘテロ構造を始めとして、コンタクトスタンプを有する自立型部分の棒は図１Ａおよび図１Ｂに示した電熱式構成と同様の構成を持つ。一般的に、ヘテロ構造はＡｌＧａＮ／ＧａＮ層システムから成る。しかし、圧電ひずみを出来る限り大きくすることを目的として、純ＡｌＮ／ＧａＮ層も考えられる。また、１つのヘテロ構造ではＩｎＧａＮ層またはＩｎＡｌＮ層の利用も考えられる。Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物層と組み合わせて、バンドギャップが大きい材料から成る別の層（特に、例えば、ＺｎＯまたはダイヤモンドから成る層）を利用することも考えられる。
【００５２】
圧電活性層２ｏは、２つの電極間に固定されている。上側の金属電極の製造については、何の問題もない。しかし、この層順でエピタキシャル成長させるために、この材料系における外部電極を電極３ｂの位置に設けることができない。このため、本発明では、電荷キャリア濃度が高い（２ＤＥＧ）をヘテロ構造の界面で電極３ｂとして利用している。
【００５３】
このため、電極３ｂとして機能するドーピング層および／または金属層等を構造２に追加する必要がないという点が重要である。導電性の構造を追加しなくても、従来の金属接続部との間で直接接続を（端部領域Ｓにおいて）実現することが可能である。このため、上述の構造の製造および圧電層２ｏへの電圧７ｂの印加は簡単に実行することができる。図１Ａおよび図１Ｂに示した構成と同様に、構成要素８および６の接続を閉じることによって流れる制御電流（利用可能な信号）は、制御信号７ａまたは７ｂとは完全に別のものである。
【００５４】
この変形例に関する別の重要な点を挙げると、１１１シリコン基板の利用が好ましいことがある。しかし、１００シリコン基板または１１０シリコン基板を利用するとしてもよい。処理またはエピタキシー技術を適切に適応させることによって、図３Ａおよび図３Ｂの例で利用したシリコン以外から形成される基板、例えばサファイア基板またはシリコン炭化物基板を利用するとしてもよい。
【００５５】
この変形例の動作モードを以下で説明する。まず、「自発分極」という用語の定義を述べる（以下ではＰｓｐと呼ぶ）。格子構造（例えば、六角格子）のひずみのない結晶の分極と理解されたい。圧電分極（以下ではＰｐｚと呼ぶ）とは、電圧によって生じる分極と理解されたい。異質基板上に結晶が成長している間、格子定数は一致せずに、（その下の基板よりもはるかに薄い場合に限り）エピタキシャル層にはひずみが生じる。通常使用される１１１シリコンの場合、第ＩＩＩ族元素の窒化物ベースの半導体化合物のｃ軸は、表面に対して垂直、つまり、成長している半導体構造と基板との間の界面に対して垂直となっている。例えば、ＧａＮ層の双極子は通常（例えば、金属有機化学気相エピタキシー（ＭＯＣＶＤ）による製造工程において）、Ｇａ側が上にきて、つまりＧａ側が基板とは反対側を向くように配設される（いわゆる「Ｇａ面」で、基板と反対側ではＮ層が始まり、半導体の表面に成長している半導体構造の終端、つまり基板とは反対側は、Ｇａ層として形成され、Ｐｓｐのベクトルは基板に対して垂直で基板を指す）。同様のことがＰｐｚにも当てはまる。しかし、（例えば分子線エピタキシーを用いて）成長開始を変更することによって（いわゆる「Ｎ面」で、基板側にＧａ層が設けられ、上側にＮ層が形成される）双極子の方向を回転させることも可能である。この場合、Ｐｓｐのベクトルは、基板または基板と成長させる半導体構造との間の界面に対して垂直のままだが、方向が基板と反対側を向くようになる（Ｐｐｚの場合も同様）。基板に対して垂直方向にアクチュエータを静電偏向する場合通常は、結晶のｃ軸が基板に対して垂直な構成を選択する（例えば、１１１シリコン基板上にＡｌＧａＮ／ＧａＮ構造を設ける）。しかし、基板の平面でアクチュエータを静電偏向させるためには、構成を変更しなければならない。ここでは、ｃ軸を９０度傾けることを目的とする。つまり、基板と成長させる半導体構造との間の分離面に平行になるようにする（図１７Ａを参照のこと）。このような構成とするためには、結晶の成長を変更しなければならない。例えば、１００シリコン基板上で成長させて、上述したように、Ｇａの六角格子を形成する。しかし、結晶が立方格子を持つように成長を行うとしてもよい。ここで、Ｐｓｐは０となる（Ｐｐｚではない）。このため、より高屈折率の成長面（つまり、傾斜させられた成長面）上でエピタキシーを実行することができるので、分極が抑制される（いわゆる、半極性面）。このように、本発明によると、配向が異なる（１１１Ｓｉに代えて例えば１００または１１０を使用）基板をも利用することができるが、これに代えて、処理済の基板を利用することもできる（例えば、エッチングまたは層の堆積により、傾いた側面を持つ溝または凸部を指定された位置に形成する）。このような構成は、圧電分極を調整するべく用いられる。
【００５６】
ヘテロ構造界面のチャネル電荷２ＤＥＧと上側電極３ａとの間に電圧７ｂを印加すると、逆圧電効果によって、Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのヘテロ構造にひずみが生じる。棒が偏向されて、図１Ａおよび図１Ｂで説明したスイッチング機能を実現する。
【００５７】
圧電性Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのアクチュエータには、設計が簡単という大きな利点がある。Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのヘテロ構造をシリコン基板に配設する構成の場合、圧電アクチュエータを構成するために必要な構成要素はすべて層構造の中に設けられている。Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのヘテロ構造において圧電電界が強力で電荷キャリア濃度が高いため、圧電アクチュエータを簡単に製造することができる。
【００５８】
圧電性Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのスイッチのスイッチ動作は、圧電定数、弾性係数、棒形状、および印加電圧によって決まる。
【００５９】
図４は、静電偏向可能スイッチのさらなる変形例を示す図である。当該変形例では、図３Ａおよび図３Ｂと同様の構成で、ＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造の自立型の棒を２点固定している。図４に示した変形例の構造は基本的に図２と同様だが、以下の点で相違している（図２の例と同様にこれら以外の相違点もある）。図２に示した例では合計４つの供給用コンタクト３ａ１、３ｂ１、３ａ２および３ｂ２が棒構造の表面に設けられていたが、これらに代えて、両側で固定されている棒構造は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、２つの電極３ａ（棒構造の上側で、一部または全面にわたって設けられる金属電極）と３ｂ（図３Ａおよび図３Ｂと同様に２ＤＥＧ電極として構成されている）とを有している。このため、図３Ａおよび図３Ｂに示した例と同様に、その間にＡｌＧａＮから成る半導体層２ｏがサンドイッチ状に挿入されている２つの電極３ａと３ｂとの間に電圧７ｂを印加すると、動作が開始される。同図に示したヘテロ構造の場合、電極として利用されているのが、ヘテロ構造の表面上に設けられている金属層（電極３ａ）と２ＤＥＧ（電極３ｂ）である。電圧が印加されると、逆圧電効果によって棒に対して垂直方向および水平方向において格子定数が変化して、棒の上側部分２ｏの長さが変化する。下側領域２ｏは変化がないので、構造２全体が屈曲する。
【００６０】
このような動作モードは、２ＤＥＧに代えてドーピング層を設ける同質半導体構造の場合にも再現され得る。この変形例（不図示）は、１点または２点で固定される棒として同様に製造され得るが、下側の（回路基板側）第１のＧａＮ層にシリコンでドーピングすることによって中間層を形成して、棒構造の上側として該中間層の上に第２のＧａＮ層をエピタキシャル成長させることによって、得られる。シリコンがドーピングされた中間層は第２の電気供給コンタクト３ｂとして利用可能で（例えば、領域Ｓと接触する端部で）、第２のＧａＮ層の上側に部分的または全面にわたって塗布されるメタライゼーションが第１の電力供給コンタクトとして機能する。
【００６１】
ここで、この導電性ドーピング層（例えば、上述したような、シリコンがドーピングされた中間層）の形成方法には２つの方法が考えられる。エピタキシー（下側領域２ｕの成長、電極３ｂとして利用されるドーピング層の成長、さらに上側領域２ｏの成長）において直接形成する方法、またはドーピングされていない同質層を成長させて所望の深さだけドーピングを実行する方法が考えられる。前者の方法は、注入工程を省略することができる点において有利であるが、上側の層を成長させている間にドーピング原子が引きずられてしまうのでドーピングプロフィールがあいまいになる。この結果、上側層において所望されない残存導電性が生じてしまう。後者の方法は、同質層全体が、注入工程において、高い絶縁性に「整え」られ（ドーピング材料なしの非常にクリーンな状態で成長を行う）、目標とするある領域が導電性を有するようになる。
【００６２】
図５は、自立型の棒構造のさらに別の変形例を示す図である。当該変形例によると、基本的には図１Ａおよび図１Ｂに示す例と同様の構造を持つが、以下の点で相違する。これより先に説明した例ではすべて、スイッチのＯＦＦ状態（素子６および８が導電するように接続されていない状態）は、棒の非動作中の位置として設定されている。つまり、電流が与えられていない、または電圧が印加されていない位置として設定されている。電気的変数にのみ影響されて、図１Ａ乃至図４に示すスイッチはＯＮ状態に移行する。
【００６３】
Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースの材料系において、非動作中の位置にある自立型の棒の動作または位置は、エピタキシャル成長層２のひずみに応じて決まる。張力または圧力によって当該層にひずみが生じているか、または例えば応力補償層によってひずみがほとんど生じていないかによって、自立型の棒の非動作中の位置は変わり得る。このため、成長プロセスの条件に応じて、非動作中の棒の位置とＯＮ状態とを同じ状態にすることも全く可能である。これはつまり、非動作中の位置２において棒が既に偏向されている場合を指す。電気量を印加することによってのみ、スイッチが作動して、ＯＮ状態からＯＦＦ状態となり、棒は水平位置２´を取る。このことから、利用分野によっては、Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのスイッチのエネルギーに対して最も良好な変数を選択できる可能性がある。このため、システム全体の効率がさらに高まる。
【００６４】
さらに、Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースの材料系におけるひずみモーメントに基づいて棒２を形成することも可能である（図６Ａおよび６Ｂを参照）。当該棒は電流または電圧が印加されると上向きに偏向される。ここで「上向き」とは、回路基板１の平面に対して垂直な方向で、基板１とは反対側に向かって自立端部が動いていくことを意味する。また図５、図６Ａおよび図６Ｂでは、便宜上電気コンタクト３を図示していない。図６Ａに示すように、棒２は非動作位置として水平位置にある。半導体材料または層のプレテンションを適切に調整しておくことによって、電気量を印加することによって棒を上向きに屈曲することができる。ここでは、シリコン基板１から離れていく方向に（位置２´）屈曲される。この構成に対応して接続を閉じるべく、コンタクト素子８、８´は、基板１とは反対側の棒構造２の上側に設けられる。図６Ｂは、このタイプの別の例を示す。プレテンションを適切に調整することによって、簡略化構造を実現することができる。シリコン基板１および屈曲構造２を、回路基板５に対して逆の順序で配設する。棒構造２の上側（基板１から見た場合）と回路基板５との間には、棒構造２と回路基板５との間に（領域２ｂにおいて）適切な間隙を画定するべく２つのバンプ９ａおよび９ｂを設ける。非動作位置では、棒は水平位置２にある。図６Ａに示すように、コンタクトスタンプ８は棒２の上側に設けられている。電気量を印加すると、上向きの偏向が生じる（基板１から見た場合）。この結果、回路基板５と棒の自立端部との間の間隙が小さくなり、コンタクトスタンプ８によって、導波管６に対する接続が閉じられる（位置８´）。バンプ９は、回路基板の上側または半導体構造にガルバニック方法に基づいて形成される。バンプ９が設けられているおかげで、棒２および基板１を備える構造は、対応するボードまたは回路基板に対して、まず先端部分を結合させることができる。
【００６５】
図７Ａおよび図７Ｂは、スイッチ接続に代えて、本発明にかかる半導体アクチュエータを用いてバラクタ（可変容量）を形成する方法を示す図である。ここで、基本的な構造は図１Ａ乃至図６Ｂに示すスイッチの構造に対応する。本発明に係るバラクタを製造する場合は、２つの金属素子（本例では、スタンプ８と導波管またはカウンタ素子６）間の相対的な間隙の変化によって容量が変化する。図７Ａは、棒が２点で固定されている構成を示す図である（不可欠な素子のみを図示する）。２点で固定されている棒の偏向は、左側の図（位置２）の方が右側の図（位置２´）よりも大きい。素子８とカウンタ素子６との間の間隙（回路基板５の平面に垂直な方向で見た場合の間隙）は、このため右側の図（位置８´）よりも左側の図の方が小さくなっている。既に説明したが、線形性のために、右側の図で示した偏向（完全な偏向の半分に対応）は、左側の図で示した偏向の場合に比べて、容量値が半分となる。
【００６６】
Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのバラクタの構造は、ＭＥＭＳスイッチの構造に等しい。しかし、バラクタ構造では２つの動作状態（ＯＮ、ＯＦＦ）が実現されるだけでなく、中間段階も定められ得る。このため、与えられる電流または印加される電圧に応じて、棒の位置または偏向を変化させることができる。棒の位置または配置の調整精度が高くなるほど、容量の調整精度も高くなるので、例えば、適応スイッチングブロックがそれぞれ上述したようなバラクタによって駆動され得る高周波基地局の適応ネットワークの可変性の精度が高くなる。Ｇａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのスイッチの電熱構成および圧電構成の実施形態はともに、バラクタを構成するのに適している。これは、どちらの場合も、２つの状態で切り替えられる個々の回路が形成可能なだけでなく、外部の電気量に基づいて偏向を可変に制御するように形成可能なためである。
【００６７】
バラクタは、どの信号経路で利用されるかによって、構造が変わる。マッチング回路で使用される可変コンデンサは、信号線に対して並列（シャントＣ）および直列に接続され得る。マッチング回路で利用される場合のバラクタの機能として、絶縁挙動および固有損失に関して特性を異ならせることが可能である。直列回路の場合（図７Ｂ）、信号経路がＧａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのバラクタ素子まで伸びている。このことから、信号を減衰させないようにバラクタの固有損失をできる限り小さくする必要があるのが分かる。並列回路の場合（図７Ｃ）、寄生損失が生じないようにバラクタは高い絶縁性を必要とする。
【００６８】
図７Ｃに示したバラクタの並列回路の場合、信号経路はＧａ／Ａｌ／Ｉｎ窒化物ベースのバラクタ素子に伸びていないが、回路基板上のラインＬに伸びている。
【００６９】
回路基板５の表面上のライン部分６（カウンタ素子６に対応する）は、図７Ｂおよび図７Ｃに示す構造において既に閉じられている。これは、（上述したスイッチのように）コンタクトスタンプ８が素子６と直接接触するのではなく、素子６の上方の間隙の大きさを変化させるのみであるためである。図７Ｂに示す例によると、図中の構成の容量Ｃは、素子８（棒２を介して信号と「呼ばれる」ライン部分に接続され、面Ａを有する）および素子６（グラウンドへの接続）によって信号とグラウンドの間で形成されるコンデンサによって生成され、以下の式で定義される。
【数１】
2009537337.tif 000003
ここで、ｄは素子８と６との間の間隙である。このため、ラインと接地間の容量は間隙ｄに応じて変化する。図７Ｂの左上に示す構成（コプレーナ技術に基づく実施形態）は、図７Ｂの右下に示す等価回路図（Ｚはラインの特性波動インピーダンス）の第１近似に対応する。
【００７０】
図７Ｄは、可変容量を持つバラクタが直列に設けられている構成を示す図である（図７Ｄの左側は等価回路図で、右側は構造原理である。棒の偏向用コンタクト３は図示していない）。自立型の棒として形成され１点で固定されている図７Ｄに示す構成は、図７Ｂに示すスイッチ構成に利用され得るとともに、同様に図７Ｃに示すスイッチ構成として利用され得る。図７Ｂおよび図７Ｃに示すスイッチ構成は、２つの実施形態として実現され得る（接地に対して容量Ｃが並列または直列で接続されている）。基本的に、図７Ｂに示す構成には、棒を介して利用信号を導かなければならないという問題がある（簡略化した線図では、利用信号用の導体構造はすべてを図示しているわけではない）。これは図７Ｂに示した例にも同様に当てはまり、棒が１点で固定されている図７Ｄに示す構成にも当てはまる。図７Ｃに示した構成では、その必要はない（容量を形成するための方法としてどちらを用いた場合でも、つまり、接地に対して並列または直列に容量を接続する場合のどちらでも、必要ない。）。
【００７１】
図８は、図１Ａ、図１Ｂおよび図２に示す、本発明に係るアクチュエータの構造として特に好ましい半導体構造を示す側面図である。屈曲構造２は、基板１側に、ＧａＮから成る下側層２−１（バッファ層）を有する。下側層２−１の上に、移行または中間層２−２が設けられる。移行または中間層２−２の上には、ＡｌＮから成る被覆層（電力供給コンタクト３ａおよび３ｂを持つ上側層）が設けられている（層２−３）。少なくとも２つの材料（バッファ層および被覆層）から成る多層システムを含むこのような構成には、図示した例のように、熱膨張係数の相違ができる限り大きくなるように、複数の材料を選択できるという利点がある。このため、棒の長手方向における熱輸送は、棒の横方向における、長手方向に垂直な熱輸送よりも大幅に大きい。図示されている構成では、棒の上側層と下側層の熱膨張の相違が最適化されている。層のうち少なくとも１つが（例えば、対応するドーピングによって）伝導性であるように構成されるのが好ましく、そのように構成することによって、伝導性を有する層は電流が流れると（電力供給コンタクト３ａおよび３ｂを介して与えられる）熱を発する。このような発熱および膨張は基本的に、電力供給コンタクトなしでも、外部の加熱システムによって可能である（例えば加熱炉で、この場合には標準的なひずみストリップと同様に動作する熱スイッチが得られる）。図３Ａ、図３Ｂおよび図４に示す構成のように、層のうち１つがほかよりも大きく膨張する。
【００７２】
バッファ層としては、その上に単結晶窒化ガリウムを六方晶で堆積させることができるものであればどんな層を利用するとしてもよい。（基板上に直接単結晶を成長させることは格子不整合のために難しいので、下側のＧａＮ層は概して常に複数の層から成ることを考慮しなければならない。このため、対応する半導体構造用の追加層を形成して、単結晶バッファ層と基板１との間を仲介させる。こういった追加層は一般的に、多結晶ＡｌＧａＮ層またはＡｌＮ層で、応力補償の機能も持つ。そのような層を複数形成すると、単結晶である第１のＧａＮ層によって擬似基板が形成される。その上に直接形成されるＧａＮ層は、電気的に構成要素の一部で該構成要素に対する追加層の影響をできる限り小さくするような厚みを有する必要があるので、文字通りバッファ層と呼ばれる。本発明にしたがって製造される機械的な棒の場合、上述したような追加層は一般的に、基板１から分離されると層２に対して機械的応力を加える。この結果、上述したように、非動作状態において屈曲されている構成が得られる。このような追加層は、減らすとしてもよいし、後にエッチングで除去するとしてもよい。）
【００７３】
層２−３上に設けられる電力供給コンタクト３ａ、３ｂは、層２−３の表面上であればどこに設けられるとしてもよいが、電流で動作させる場合または電圧を印加する場合に、棒２に平面状の熱導入部を設けることが必要である。例えば部分的にドーピングされたまたは非ドーピングの第ＩＩＩ族窒化物を用いてＭＥＳＦＥＴ型として構成する場合（図１Ａ、図１Ｂ、図２に示す構成を参照のこと）、ＡｌＧａＮ被覆部分（および２Ｄ電子ガス）を持つヘテロ構造として構成される棒に比べると、偏向はわずかに小さくなると思われる。しかし、図８または図１Ａ、図１Ｂ、図２に示す構成においてドーピングを変化させると、かなり広範囲にわたって駆動電圧（つまり、最大偏向に必要な電圧）の調整を変化させることができるようになる。このような変化をＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造において生じさせようとすると、ＡｌＧａＮの最大厚みが技術的に制限されるので、ほんのわずかではあるが自由度が下がる。
【００７４】
電力供給コンタクト３を屈曲構造２の対応する箇所に接続するには、従来のハンダ技術を利用できる。同様に、いわゆる「前面―前面」型または「裏面―前面」型と呼ばれる技術を貫通接触（ワイヤ）と共に利用することもできる。「裏面―前面」部材とは、コンタクトスタンプまたは可変容量用のメタライゼーションが棒の下側（基板側、「裏面」）に位置するように分離されている部材または棒であると理解されたい。当該部材は、回路基板の回路側（前面）にハンダ付けされる。「前面―前面」部材とは、裏面―前面部材と同様に製造されるがメタライゼーションが棒の上側（前面）に位置している部材または棒であると理解されたい。このため、ハンダ付けにおいて、アクチュエータを有するチップは逆にして実装する必要がある。棒と回路基板の信号線との間の間隙は、ＧａＮの棒の上側または回路基板に設けられているハンダバンプによって、より簡単に調整することができる（基板１の厚みは、通常１００μｍから１０００μｍの間にあり、棒は通常０．５μｍから約５μｍしか偏向しないので、橋渡しが必要となる。前面―前面型の場合、偏向の大きさに略対応する所望の厚みでハンダバンプが設けられ得る）。
【００７５】
該構造は、ハンダメタライゼーションを有し得る高周波に適した基板の上に直接設けることができる。基板は基本的に能動素子または受動素子（ライン以外）を有する必要はないが、設けるとしてもよい。これはアクチュエータについても同様で、アクチュエータには第ＩＩＩ族窒化物をベースとする能動素子または受動素子が一体化されているとしてもよいし、完全な集積回路を有するとしてもよい（例えば、アクチュエータの駆動用）。本発明において、本発明に係るスイッチおよび／またはバラクタを封入することは可能で、気密チャンバは真空にするとしてもよいし、またはさまざまな気体（主に不活性ガス）で充填されるとしてもよい。上述した処理によって、ハンダ付けまたは積層を複数回行うとしてもよい。
【００７６】
本発明によると、本発明に係るバラクタおよび／またはスイッチは以下のように調整され得る。容量の測定は、処理済の部材について、所望の容量に対する特定の偏向電圧を調整することによって、可能である。他の部材を偏向電圧が同一になるように予め調整することができる。これは、本発明に係るバラクタおよび／またはスイッチとして構成され、より複雑な構成要素が構成される場合には回路基板に集積化され得る、特別なキャリブレーション構造でも実現することができる。このような方法によれば、非常に精度の高い電気調整が可能となる。しかしこれは容量を非常に具体的な値に設定する必要がある場合に限って必要となる（例えば、高周波トランジスタのマッチング回路について、印加電圧は、例えば最高初期電力または最高有効性などの所望の効果が得られるまで相互作用的に変更される）。機械的調整は、より詳細に後述するが、棒にエッチングを施すことによって、および、必要とされ得る非動作時の位置の屈曲を調整することによって、実現することができる。
【００７７】
図９を参照しつつ説明する、屈曲構造２を分離するためのシリコン基板のエッチング方法は、可能性のうちの１つに過ぎない。通常は、裏側からのドライエッチング法が利用される（例えば、「ＩＣＰボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）プロセス」または「サイロ（Ｃｙｒｏ）ＩＣＰエッチング等」）。１００シリコンの場合、化学エッチング（例えばＫＯＨを用いるもの）も可能である。サファイア基板または炭化ケイ素基板等の他の基板において、例えばいわゆる犠牲層（例えば、第ＩＩＩ族窒化物のエピタキシーの前に窒化シリコンまたは酸化シリコンが基板に設けられ、第ＩＩＩ族窒化物層は基板上の一部においてのみ直接成長し、一部では犠牲層の上に形成される）を利用して、アクチュエータを形成する場合は、これらの犠牲層を除去またはエッチングすることによって棒構造を分離することができる。
【００７８】
図９は、本発明に係るヘテロ構造アクチュエータ素子を製造する場合の、不可欠な工程である、棒構造２の下部エッチングを示す概略図である。図９を参照しつつ説明するが、本発明に係るアクチュエータ素子を製造するための半導体プロセス方法の別の工程をまず最初に説明する。まずＡｌＧａＮ被覆層２ｏとＧａＮ基礎層２ｕとを含む合成物（例えば、被覆層はＡｌ０．２Ｇａ０．８Ｎから成る）から、ヘテロ構造２とその外側の基礎領域とを含む部分を基板１からエッチングで分離するように所望の基礎領域のメサをエッチングで切り取る。残ったメサを図５の右上に示す（部分２ｏおよび２ｕ）。下部エッチングの対象となる領域（図の右側のメサ領域２ｏ、２ｕ、図の左側の基板領域）は、アルミニウムマスク１０で被覆される。続いて被覆された領域に対して、反応ガスにハロゲンを用いた反応性イオンエッチングプロセスに基づいてエッチングが行われる。本例で利用されるドライエッチング法は、酸素が添加されたＣＦ４プラズマを用いる。当該エッチングは、イオンを対応して加速させることによって生じる機械的要素（ＣＦ４／Ｏ２）と化学エッチング要素（Ｆ―イオン）とによって実行される。
【００７９】
図１０は、図９を参照しつつ説明したエッチングプロセスで製造された、シリコン基板１上の、カンチレバー状棒（つまり、基板に対して間隙領域ｄを有する）またはカンチレバー状ＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造２の基本的な構造を示す図である。カンチレバー状の棒２は、左側端部または右側端部において、シリコン基板１上に支持されている。中央には、概略的に図示されているアクチュエータ素子が、半導体構造２の下方に、図９を参照しつつ説明したエッチングプロセスで製造された空洞Ｈを示す。空洞Ｈの深さは、略ｄ＝１５０μｍである。カンチレバー状能動半導体構造２の上側（つまり、２０ｎｍの厚みを持つＡｌＧａＮ被覆層の上）に直接設けられているのは、図２の例に示すように、４つの電力供給コンタクト３ａ１、３ｂ１、３ａ２および３ｂ２である（図中では簡略化されている）。棒２を屈曲または偏向する場合に設けられる電気コンタクト（素子６、８）は、ここでは図示されていない。
【００８０】
図１１Ａ乃至図１１Ｇは、本発明に従って製造され得る半導体アクチュエータのさまざまな基本的な形状を示す図である。電力供給コンタクトは、ここでは固定点４と共に概略的に図示されている。つまり、図示されている正方形状のコンタクト３のうち１つは一般的に、図１Ａおよび図１Ｂに示したように、基板の縁部の上（つまり、基板１によって支持される屈曲構造の部分２ｂの上）に設けられる第１の供給コンタクトと、基板の縁の反対側に、つまり支持されていない屈曲構造の領域２ａの空洞Ｈの上方に設けられる、第２の電力供給コンタクトとを有する。しかし、互いに隣接する電力供給コンタクト（電流７ａまたは電圧７ｂによって電気的に接続される）は、共にカンチレバー状部分２ａの上に位置するとしてもよい。
【００８１】
図１１Ａ乃至図１１Ｇは、本発明に係るアクチュエータ素子の実施形態を７つ示す。図１１Ａから図１１Ｇのそれぞれにおいて、基板層１の上の部分から見た実施形態を示す。各実施形態は、シリコン基板１と、その上に配設される、同質半導体層２または基板１を全面に渡って被覆していた層の一部（所望の構造部分をエッチングで除去した後の残りの部分）を備える。（残っている）同質半導体層２の一部２ａは、カンチレバー状に構成されている、つまり基板１内にエッチングで形成された空洞６の上方にカンチレバー状部分２ａが偏向されるように配設されている。カンチレバー状部分２ａまたは同質半導体層２は、異なる数の固定点４を介して基板１に接続されている。図１１Ａによると、同質半導体層２のカンチレバー状且つ偏向可能部分２ａは、偏向可能部分２ａが略Ｙ字形の棒であるように、３つの固定点４を介して基板１に接続されている。３つの固定点４と対応するコンタクト３ａ乃至３ｃはＹ字形等の棒の３つの端部に配置されている。図１１Ｂでは、同質半導体層２のカンチレバー状且つ偏向可能な部分２ａは、エッチングで除去された後の空洞Ｈに対して同じ側に位置する、同質半導体層２の２つの固定点４を介して基板１に接続され、カンチレバー状且つ偏向可能な部分２ａが略Ｕ字形の棒となる。２つの固定点と対応するコンタクト３ａおよび３ｂは、Ｕ字形等の棒の２つの端部に配置されている。つまり、空洞Ｈに対して同じ側、または空洞Ｈの縁側に設けられている。図１１Ｃおよび図１１Ｅは、偏向可能部分２ａが略Ｘ字形または略Ｈ字形を取るように、４つの固定点４を介して基板に接続されているカンチレバー状且つ偏向可能な部分２ａを示す。４つの固定点は、Ｘ字形またはＨ字形の棒の４つの端部に設けられている。Ｘ字形またはＨ字形の形状には、異なる供給経路を選択可能または電力供給用の図示されているコンタクト３ａ乃至３ｄの中からコンタクトを選択可能という利点がある。図１１Ｄに示す構成によると、同質半導体層２のカンチレバー状且つ偏向可能な部分２ａは、多数の固定点４を介して基板１に接続されており、カンチレバー状且つ偏向可能な部分２ａが略二重櫛型状の棒となる。固定点４またはコンタクト３ａおよび３ｂはそれぞれ、櫛の歯の端部または棒の各端部に設けられている。通常の真っ直ぐの棒に比べて、櫛形には偏向動作の感度がより高いという利点がある。図１１Ｆは、同質半導体層２のカンチレバー状且つ偏向可能な部分２ａが、自立型の偏向可能な直線状の棒が得られるように正確に１つの固定点４を介して基板１に接続されている図１Ａおよび図１Ｂの構成を示す。固定点４は、棒の端部のうち１つに設けられており、コンタクト３は固定点４に設けられている。図１１Ｇは、両側が固定されているカンチレバー状の直線状の棒が得られるように、カンチレバー状且つ偏向可能な部分２ａが、正確に２つの固定点４を介して基板１に接続されている構成を示す。２つの固定点４は、対応するコンタクト３ａおよび３ｂと同様に、直線状の棒の両端に位置している。少なくとも２つの真反対の位置に設けられる固定点４を持つ構造、つまり、上面から見た場合に、エッチングで除去された後の空洞６の２つの対向する側の位置に固定点４が設けられている構造には、棒を中央部分で偏向させることによって、全面にわたって生じるひずみ、つまり、曲げ半径の延伸および縮小に加えて、棒の長さが大きくして基本セルを伸張することができる。
【００８２】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、本発明に従って実現され得る別の構成であって、横方向の偏向を可能とする半導体アクチュエータを製造する構成を示す（図１２Ａは、回路基板の平面に対して垂直に見た場合の図を示す。図１２Ｂは、回路基板に対して垂直且つ棒の長手方向に対して垂直な側面図である。）。図１２Ａは、２つの棒２−１と２−２とを含む平面に対して垂直な平面図であり、図１２Ｂは該平面に対して垂直な平面の側面図である。屈曲構造２は、同質半導体構造として形成されている（ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮまたは３元化合物から成る）。３元化合物は、２つの第ＩＩＩ族元素（Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ）と窒素（Ｎ）とを組み合わせて得られるＩｎＸＡｌ１−ＸＮまたはＡｌＸＧａ１−ＸＮであり、第ＩＩＩ族窒化物（ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＧａＮ）である２元材料と対比される。原則として、本発明によると、任意の時点において２元材料に代えて適切な３元化合物を使うとしてもよいし、その逆に交換してもよい（尚、ｘは［０，１］から適切に選択される）。例えば、ＡｌＧａＮ／ＧａＮはＡｌＮ／ＧａＮとして利用されるとしてもよいし、ＡｌＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ／ＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮとして利用するとしてもよい。ここで、屈曲構造は２つの平行に配置されている別個の棒２−１と２−２とから成る。該棒２−１および２−２は互いから離間されていて、基板１上の支持部２ｂを有しており、基板縁部Ｋを超えて突出して自立型部分２ａが縁部Ｋに対して垂直となっている。接続されていない方の基板１とは反対側の端部において、棒構造２は金属元素から成るアクチュエータ先端部８を有する。アクチュエータ先端部８は、棒構造２の上側に設けられており、基板１の反対側に位置し、２つの平行な棒２−１と２−２とを接続する。アクチュエータ先端部には、例えば棒構造２とは反対側に反射層が設けられており、レーザ光用のリフレクタとして用いられ得る。メタライゼーションの「厚み」（図１２Ｂに示す、両方の棒を含む面に対して垂直で基板とは反対側の面Ｆ）は、左右の動きを受けるので、リフレクタとして利用される。アクチュエータ先端部８と基板１との間の自立型領域２ａにおいて、屈曲構造２を構成する２つの棒２−１および２−２はそれぞれ、上側に設けられている第１の電力供給コンタクト３ａとそれに対向して下側に設けられる第２の電力供給コンタクト３ｂとを有する。これら２つの電力供給コンタクト（棒の長手方向に対して互いに対向するように位置する）と電圧が接触すると、棒の断面において２つの棒を含む平面に垂直な方向に電界Ｅが発生する。図１２Ａの左側に示すように、（棒２−１における電界Ｅの電界方向が図示されている平面から外へと向かう方向で、棒２−２における電界方向がそれとは逆に図示されている平面の内へと向かう方向となるように）第１の棒２−１および第２の棒２−２の極性が異なる場合、それぞれの棒に対して垂直方向に逆向きの電界によって、２つの棒を含む平面において、棒ごとに長さの変化（棒の長手方向における変化）が異なることとなる。一方の棒２−１と他方の棒２−２において電界を異ならせることによって（また、例えば電界強度が異なる平行な電界によって）、上側領域８が横方向に（縁部Ｋに実質的に沿った方向Ｑ）動かされる。
【００８３】
図１３は、両側で固定されている二元型棒である別の実施可能な形態を示す図である。本構成によると、図１２Ａおよび図１２Ｂに示した例と基本的には同様の構成を有するが、互いに平行で且つ両側で固定される２つの棒２−１および２−２のカンチレバー状部分２ａの中央部分にアクチュエータ部分８を有する。
【００８４】
例えば、棒２．１に対して棒２．２よりも小さい電界強度（コンタクト３ａ１、３ｂ１、３ａ２、３ｂ２は不図示）が印加される場合（２つの電界の方向は平行）、横方向に位置ずれが生じる（棒２−１および２−２を含む平面内且つ、棒２−１および棒２−２を含む平面内で両端を固定された棒の縁部Ｋ１およびＫ２に沿っている方向Ｖ）。このため、図１３は、横方向に偏向可能な棒の平面図を示す。
【００８５】
図１４Ａ乃至図１４Ｃは、本発明に係る半導体アクチュエータの別の実施形態を示す図である。図１４Ａは回路基板の平面に対して垂直な平面図であり、図１４Ｂは回路基板の平面の方向に沿っており棒の長手軸に対して垂直な側面図であり、図１４Ｃは回路基板の平面に含まれ棒の長手軸の方向に沿った側面図である。半導体アクチュエータは、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、２つの自立型で長尺状の棒２−１および２−２を備え、該棒は互いに平行に離間して基板１に設けられている。基板１とは反対側の自立端部において、該２つの棒は横棒２−３によって互いに接続されている。横棒２−３は通常、必ずしも必要ではないが、２つの棒２−１と２−２との間の中央に、これら２つの棒とは反対側に突起２−４を有する。該突起には例えば、伝導性コンタクト部材（不図示）を設けるとしてもよい。２つの棒２−１および２−２のそれぞれの、基板とは逆側に当たる上側には、２つのコンタクトが設けられている。合金のオーミックコンタクト３ｂ−１と３ｂ−２であり、該オーミックコンタクトは、図示されている構成例によると、基板の上方で部分的に領域２ｂに延伸しており、部分的に自立領域２ａに延伸しているが、２つのうち一方の側でのみ区切るとしてもよい。そして、区切ったところから一定の間隙をおいて、自立部分２ａにおいて、非合金のショットキコンタクト３ａ−１および３ａ−２を設けるとしてもよい。このショットキコンタクト３ａ−１および３ａ−２の反対側に位置して設けられているのが、第２の非合金のショットキコンタクト３ｃ−１、３ｃ−２で、自立棒部分３ａの下側に設けられている。
【００８６】
同図に示した棒構造は、適切にコンタクトを接続させて長手方向の延伸または長手方向の縮小と上向きまたは下向きの動きを組み合わせることによって、図１４Ｃに示すように、円方向の動きを生じる（図１４Ｃは、棒の長手軸Ｌの方向に沿った図であり、図１４Ａを参照されたい）。棒２−１および２−２に印加される電界を適切に選択することによって（先行する図面の説明を参照されたい）、コンタクト３ａ−１および３ｃ−１の間、ならびにコンタクト３ａ−２および３ｃ−２の間（接続ＩＢ）に電圧を印加することによって、２つの棒２−１および２−２を含む平面内に動きが生じる（２つの棒２−１および２−２の長手方向の延伸または縮小の違いに基づく図１４Ａにおける左右の動き）。コンタクト３ｂ−１および３ａ−１の間、ならびにコンタクト３ｂ−２および３ａ−２の間（接続ＶＢ）に電圧を印加することによって、２つの棒を含む平面に対して垂直方向に動きが生じる（この動きは図１Ａおよび図１Ｂに示した動きに対応する）。上述した２つの電圧回路を組み合わせることによって、図１４Ｃに示すような動きを実現することができる。代替例によると、オーミックコンタクト３ｂ−１または３ｂ−２も、棒の領域２ａにおいて下側に設けられるとしてもよい。
【００８７】
図１５は、本発明に係る半導体アクチュエータのさらに別の構成を示す図である。同図に示す半導体アクチュエータを構成するには、シリコン基板を含むブロック１を利用する。ここで、利用される基板は、異なる結晶配向を持つ基板である。１１１Ｓｉ基板ではなく（例えば、１００Ｓｉ基板または配向がＣ面（０００１）ではなくＲ面（１−１０２）またはＡ面（１１−２０）サファイア基板）である。この結果、通常は１１１Ｓｉ基板上に鉛直方向または該基板に対して垂直の第ＩＩＩ族元素の窒化物ベースの半導体化合物の双極子が、傾いてウェハ面においてより高い効率を実現する。このような基板を用いるとともに適切な成長条件に基づくことによって、基板１と半導体構造２との間の界面に対して、この双極子は直角ではなく、斜めまたは９０°未満の角度を持つようになる（１００基板または１１０基板についてはこれまでの説明を参照されたい）。
【００８８】
基板ブロック１に隣接して、同質ＧａＮを含むブロック２（これに代えてＡｌＮ、ＩｎＮまたは３元化合物であってもよい）が設けられる。該ブロックには、基板ブロック１に対して中央且つ垂直に延伸する導体層または電極３ｂが注入によって設けられている。この電極３ｂによって、ＧａＮを含むブロックは、第１の領域２−１（後に固定部分となる）と第２の領域２−２（後に延伸可能または縮小可能部分となる）に分割される。部分２−１および２−２の両方またはブロック２は、基板１側で（界面２ｃ）、基板１に固く接続される。延伸可能または縮小可能部分２−２の電極３ｂの反対側において、第２の電極３ａ（金属層）が、基板ブロック１に接して基板ブロック１の表面に対して垂直に延伸する面に塗布されている。２つの電極３ｂおよび３ａの間に電圧を印加すると、延伸可能または縮小可能領域２−２において電界Ｅが生じ得る。延伸可能または縮小可能領域は、Ｄと示している。これら２つの電極間に電圧を印加すると、Ｄ領域の形成材料は、基板ブロック１とは逆側２ｄにおける電界Ｅによって延伸または縮小が可能であるので（電界の方向に応じて）、実質的に左右方向の動きＲＬが生じる。基板１に対向する側２ｃにおいては、基板１に固く接続されているので、Ｄ領域２―２は延伸も縮小もしない。上述したように延伸または縮小が発生すると、固定部分２−１は、基板１に固く接続されており電界Ｅが内部で生じないので、位置がほとんど変わらない（このように、典型的な２元金属の構成と同様の構成が得られる）。形状および材料等のパラメータに応じて、固定部分の偏向をわずかにとどめることもできる。
【００８９】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、図１５に示した構成に基づいて得られる対称構造を示す図である。同図に示す構成は、図１５に示す構成要素に加えて、電極３ａ（図１６Ａおよび図１６Ｂでは３ａ−１）が設けられている面とは反対側のＧａＮ構造２の面に、第２の電極３ａ−２が設けられている。このため、図１５の構成では固定領域２−１であった領域にも電界Ｅが生じる。このため、例えば図１６Ａに示すように接続すると、つまり、中央の電極３ｂを接地して、電極３ａ−１に負の電位Ｖ−（図１６Ａ）を与え、電極３ａ−２には同様に負の電位Ｖ−を与えると、図１６Ｂに示すような動きが生じる。ＧａＮ部分２−２では基板ブロック１に向かう方向に２ｄ側で延伸Ｄが生じる一方、部分２−１では逆方向に電界方向が延伸しているので、このＧａＮ部分の基板１とは反対側に向かう方向に２ｄ側で縮小Ｓが生じる。電極３ａ−２および３ａ−１に正の電位を印加すると、この逆となり、領域２−１において延伸Ｄが生じて領域２−２で縮小Ｓが生じる。このような現象は図中においてＳＤおよびＤＳとして示している。
【００９０】
図１７Ａ乃至図１７Ｃは、図１５ならびに図１６Ａおよび図１６Ｂに示した構成と基本的には同様の構成を有する別の構成を示す図である。しかし、本例によると、中央の電極３ｂが省略されている。このため、基板１に配設されている、ＧａＮを含むブロックは、図１７Ａおよび図１７Ｂに示す例によると、基板ブロック１に対して垂直に延伸し基板ブロック１に隣接している２つの正面端部に、金属電極３ａ−１および３ａ−２が設けられている。この構成は、ＧａＮブロックの圧電双極子のＣ軸が基板ブロック１とＧａＮブロック２の間の界面に平行に延伸するように構成される（図１７Ａを参照のこと）。電極３ａ−１および３ａ−２の間に電圧が印加されると（図１７Ｂの構成ａを参照のこと）、ＧａＮブロック２の基板ブロック１とは反対側２ｄにおいて、印加される電界強度に応じて延伸または縮小ＤＳが生じる。ＧａＮブロックの中央部分Ｍはこのため、動かないままで、つまり偏向されない。
【００９１】
図１７Ｃは、電極３ａ−１および３ａ−２が基板１に対して垂直なＧａＮブロック２の正面端部に設けられているのではなく、電極３ａ−１が基板１に隣接して一体化され基板１とＧａＮブロック２との間に設けられており、電極３ａ−２がＧａＮブロック２の基板とは反対側２ｄに塗布される別の構成（構成ｂ）を示す図である。ここで、２つの電極間に電圧が印加されてブロック２内に電界Ｅが生じると、印加される電界強度と電界の方向に応じて、基板１とブロック２または電極３ａ−１との間の界面に垂直に、つまり電界Ｅの方向に、延伸または縮小ＤＳが生じる。長さの変化はＬで示している。
【００９２】
図１５乃至図１７Ｃでは、基板の選択および／または基板の準備を適切に行うと共に成長の条件を適切に設定してエピタキシーに基づいてウェハ平面（基板１と半導体構造２の間の界面に平行）においてＧａＮ結晶のＣ軸（および双極子）を傾けた、最適な例を示している。双極子の配向については、その間の値はすべて考えられるのは言うまでもなく、つまり上述した界面と双極子の間の角度は０度よりも大きく９０度未満である。
【００９３】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、本発明に係る半導体アクチュエータのバラクタの実施形態を示す図である（回路基板の平面を示す平面図であり、回路基板は不図示）。基板１上には、３つの自立型の棒２−１、２−２および２−３が、互いに平行になり、互いから離間されるように設けられている。これらの棒２はそれぞれ、図３Ａおよび図３Ｂに示した例のように、ヘテロ構造として構成されている。それぞれの棒の上側には上部コンタクト３ａ−１、３ａ−２、３ａ−３が設けられている。図示した例によると、棒の支持領域２ｂから自立領域２ａが延伸している。しかし、このような形状は必ずしも必要なわけではない（コンタクト３ａ−１、３ａ−２、３ａ−３は棒の上側部分の一部または全面にわたって設けられ、さまざまな形状を持つ。アクチュエータを偏向させるための電圧供給源に対する接触のみは必ず必要である。棒の上側に設けられるコンタクト面の寸法および位置は、偏向の効率および実現可能な変更に影響を及ぼす）。ヘテロ構造の界面電極は、平面図が選択されているために、ここでは見えない。電気コンタクトの一部分のみ、本例では横方向にこのヘテロ構造界面電極と接触している部分のみが見えている（基板１上では、それぞれ合金製のオーミックコンタクト３ｂ−１、３ｂ−２、３ｂ−３が横方向に棒の一部分２ｂに隣接し、各棒２−１、２−２、２−３の２Ｄ電子ガスと接触するように配設されている）。これらのコンタクトのサイズおよび位置については、２Ｄ電子ガスまたは導体チャネルに対する必要な接続は１つのみ実現されればよいので、どのような形状および位置とするとしてもよい。このため、２Ｄ電子ガスの邪魔をしない限り（例えばエッチングのため）、複数の棒に対して共通のコンタクトを利用することももちろん可能である。コンタクト３ａ−１、３ａ−２、３ａ−３はそれぞれ、非合金のショットキコンタクトとして構成されている。それぞれのコンタクト３ａおよび３ｂの間に電圧を印加することによって、棒は互いに独立して動作させることが可能である。それぞれの棒は、対応する電圧が印加されると、図示された平面に対する垂直方向において互いに別々に偏向され得る。基板１とは反対側に位置する自立端において、２つの棒２−１と２−３との間に設けられる中央の棒２−２の上側にはメタライゼーションＭｅ１が形成される。２つの外側の棒２−１および２−３は、基板１とは反対側に位置する自立端において、導電性の接続部分Ｍｅ２を有する。導電性の接続部分Ｍｅ２は、非動作位置においてメタライゼーションＭｅ１とメタライゼーションＭｅ２が互いに接触しないように設けられ、棒２−２を超えて延伸する金属化されたブリッジ部分として構成されている。棒２−１および２−３、または棒２−２に対して（ここで、２つの棒２−１および２−２は同一電圧で平行に動作させられる）適切に電圧を印加することによって、メタライゼーションＭｅ１とメタライゼーションＭｅ２との間の間隙が小さくなり得る（例えば、バラクタとしての動作）か、コンタクトを閉じ得る（スイッチとしての動作）。棒２−２はこのため、同一電圧が印加される２つの他の棒２−１と２−３との間とは（ここでは、電極３ａ−２と３ｂ−２の間に）異なる電圧を印加して独立して動作または偏向される。図１８Ａに示した構成と比較して、図１８Ｂに示す構成は、２つの棒２−１および２−３のみが第１の基板（ここでは１ｂ）に設けられている（図示内容を簡略化するべくメタライゼーションは省略している）点で相違する。基板１ｂから離間されて回路基板（不図示）上に第２の基板１ａが設けられ、第２の基板１ａ上には中央の棒２−２が設けられている。棒２−２はこのため、２つの棒２−１および２−３の間に、フ接地ナー状に、反対側から突出している。基板１ａは、基板１ｂとは別に製造される第２の基板として構成され得る。しかし、基板１ａおよび１ｂを単一のチップとして直接製造することもまた可能である（この場合に必要な基板構成要素は、不図示だが、エッチング後に残り、機械的接続が安定して維持されるように、配列を外部から取り囲む）。単一のチップとして製造する場合の利点は、高精度が求められる調整が必要ない点にある。図１８Ｂに示す配列の利点は、供給ラインおよび回路用に両側の空間を利用できる点にある。さらに（図１９Ａに示すように）、２つのスイッチを互いに容量結合するとしてもよいし、より詳細に後述するように誘導結合するとしてもよい。
【００９４】
図１９Ａ乃至１９Ｃは、図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように棒が偏向されている間に電気利用信号が誘導される様子を示す図である（図１９Ａ乃至図１９Ｃは同様に、回路基板の平面を示す平面図である（回路基板は不図示））。棒が偏向されると、信号経路の容量が変化する（電気利用信号は棒に沿って誘導され得る）。図１９Ａは、図１８Ｂに示す構成を示す。棒２−１および２−３の表面および隣接する支持基板１ｂには、図１８Ａおよび図１８Ｂを参照しつつ上述したブリッジ部分と、棒２−１および２−３の面上に設けられる棒２−１および２−３の長手軸に平行に延伸する２つの部分と、これらの部分および棒の一部分に垂直に接続され基板１ｂ上で延伸する部分とを含む（これらの部分はすべて参照番号Ｍｅ２で示す）信号経路Ｍｅ２が検出され得る。反対側から突出している棒２−２には、同様に信号経路部分Ｍｅ１の一部分が延伸しており、信号経路部分Ｍｅ１は、棒２−２の表面上に設けられる棒の長手軸に延伸する部分と、該部分に対して垂直で基板１ａの表面上に延伸する部分とを含む。
【００９５】
図１９Ｂは、本発明に係るバラクタの別の構成を示す。本例によると、基板１ｃはＵ字形に構成されている。Ｕ字の底の部分には中央の棒２−２が載置されている。一方、Ｕ字の２つの縦部分にはそれぞれ、Ｕ字の底とは反対側の端部において、棒２−１および２−３のうち一方が載置されている。棒２−１および２−３は、Ｕ字の縦部分の長手軸に対して垂直になるように配設されているので、Ｕ字の内部領域に対して９０度の角度で突出する。つまり、棒２−１および２−３の長手軸は棒２−２の長手軸に対して垂直である。２つの棒２−１および２−３は、表面上にブリッジ部分を有する。当該ブリッジ部分は、上述したブリッジ部分と同様に、非動作位置において、上方に設けられる棒２−２のメタライゼーションＭｅ１から離間して延伸している。棒２−１および２−３の信号経路Ｍｅ２の別の部分は、棒２−１および２−３の表面上で棒２−１および２−３の長手軸に沿って延伸しており、棒２−１および２−３に対して９０度の角度でＵ字の縦部分の長手軸に沿って延伸している。ここで、メタライゼーションＭｅ２のブリッジ部分とメタライゼーションＭｅ１との間の間隙が変化すると、信号経路の容量が変化し得る。
【００９６】
図１９Ｃは、図１９Ｂに示す例と基本的な構造は同様だが、以下に述べる相違点を有する構成を示す図である。棒２−２には、その上側において自立端に形成されるメタライゼーションＭｅ２に隣接して、およびメタライゼーションＭｅ２から離間して、非合金のショットキコンタクト３ａ−２（本例では、棒の上側で自立領域２ａから支持領域２ｂまで延伸する、上述したようにほかの構成も可能である）が設けられ、さらに合金のオームコンタクト３ｂ−２（本例では、図１Ａおよび図１Ｂまたは図３Ａおよび図３Ｂに対応するコンタクトに比較して、棒の支持端部にショットキコンタクト３ａ−２から離間されて配置される）が設けられる。本例においても、上述したように、２Ｄ電子ガスまたは棒の導体チャネルに対して接続が形成されるのであれば、略任意の形状および位置としてよい。棒２−２に設けられる金属パッドＭｅ２は、棒の表面とは反対側において絶縁層（例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、またはＡｌ２Ｏ３）を有するとしてもよい。この絶縁層は、より詳細に後述するメタライゼーションＭｅ１のブリッジ部分に接着しないようにするためのものである。しかし、このような絶縁層は必ずしも必要ではない。導電性コンタクトは、上述したように容量が素子間の間隙の大きさに応じて変化する容量結合の場合は（より詳細に後述するが誘導結合も可能である）、実際には必要ない。このため、絶縁層は容量結合において誘電率を調整し２つの金属同士の接着（実際に接触する場合）を避けるために用いられる。
【００９７】
図１９Ｂに示した例と比較すると、Ｕ字の２つの縦部分には棒構造が設けられていないので、部材２−１および２−３を省略することができる。これに代えて、Ｕ字の一方の縦部分から他方の縦部分に延伸する、メタライゼーションＭｅ１のブリッジ部分は、棒２−２の自立端の高さにある。つまり、金属パッドＭｅ２の上方にある。Ｕ字の縦部分のうち一方でのみ（ここでは、下側の縦部分）、メタライゼーションＭｅ１の線部分がさらに、ブリッジ部分の端部から、基板１のＵ字の縦部分の面上に高周波信号経路（ＲＦ信号経路）として、延伸している。このような片側構成は、「整合スタブ」とも呼ばれる。上述したような「整合スタブ」の場合、メタライゼーションＭｅ１の「着陸面」は１つのみ片側（Ｕ字の上側の縦部分）に形成され、一方、反対側（Ｕ字の下側の縦部分）にはメタライゼーションの「スタブ」接続がブリッジ部分からＲＦ信号経路に伸びている。図１９Ｂに示した例と同様に、片側または両側に棒２−１または２−３を設けることももちろん可能である。しかし、片側にのみ接続供給ラインを設ける整合スタブの構造は、図７Ｂに示した例のような接続を実現することもできる（この場合は、両側に供給ラインが設けられる）。
【００９８】
図２０Ａ乃至図２０Ｃは、本発明に係る半導体アクチュエータが、膜が上下に動くマイクロメカニカル膜状ポンプとして構成される別の実施形態を示す図である。図２０Ａは、このような膜状ポンプを示す図である。図２０Ｂは、切断線Ａ−Ａに沿った、図２０Ａに対して垂直な断面図である。基板１は立方体ブロックとして構成され、該ブロックの中央が円筒状の空洞Ｈを形成するべくエッチングで除去される（上から見た図では、コンタクト領域３ａ内の円形に示す領域）。この結果、元々の基板ブロックのうち、この空洞Ｈの外周を取り囲む側壁１のみが残る。空洞Ｈは、より詳細に後述するが、上側（つまり、回路基板とは反対側）に設けられる半導体バッファ層および活性半導体層によって完全に被覆される。このような構成とするには、第ＩＩＩ族元素の窒化物をベースとする半導体化合物を含むバッファ層２ｐ（本例では矩形状だが必ずしもそうでなくてもよい）は外周に完全に沿って設けられ、基板の壁部分１に対して中央に位置する。このバッファ層２ｐの上に、基本的に図３Ａおよび図３Ｂに示したような構造を持つＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造を含む活性層（本例では、これも矩形状であるが、必ずしもそうでなくてもよい）が配設される。上側のＡｌＧａＮ層２ｏおよび下側のＧａＮ層２ｕの間には２ＤＥＧ３ｂ−１が第１の電極として設けられている。２ＤＥＧ３ｂ−１は横方向で電極３ｂ−２を介して接続される。平面状の金属電極３ａは、上側層２ｏの表面上に位置している。電極３ａおよび３ｂに対して電圧を印加または電流を与えると、構成要素３ａ、３ｂ−１、３ｂ−２、２ｏ、２ｕおよび２ｐから形成される膜が、側壁１と平行な方向または回路基板の平面に対して垂直な方向（回路基板は不図示、方向Ａ）に偏向され得る。
【００９９】
同図に示す最も簡略化されたレイアウトに含まれているのは、膜が１つのみで制御コンタクト３ａ、３ｂが２つである（電力供給ラインまたは対応する接続部分は図示していない）。これ以外のレイアウトでどのようなものを考えてもよいが、円形の膜が好ましい。例えば液体をくみ出すべく、同図に示す素子は担体（または不図示の回路基板）上に密封するように塗布する必要があり、この担体または回路基板は液体ラインを有する。このようにすることで、同図に示す素子は、機械的な励起に基づいて上方からの圧力を液体に加え、該液体を汲むことができる。単体または回路基板にキャピラリーシステムを設ける適切な実施形態によれば、特定の流れ方向を確立させることができる。
【０１００】
ほかに可能な構成として考えられるのは、このようなマイクロポンプを管または円筒等に取り付け、図２０Ｃに示すように、側壁１を管Ｒまたは円筒との間で封止されている。このような構成によると、図２０Ｃに示すように、側壁１は、膜と反対側の内側に（つまり、空洞Ｈ側に）切欠部Ｚを有する。該切欠部Ｚには、管Ｒまたは円筒が密着してはめ込まれるか挿入される。管Ｒまたは円筒は、別の担体キャピラリーシステムへの移行部分として利用または構成され得る。切欠部Ｚは、先述したように、基板側壁１の対応する内部領域をエッチングで除去することによって、口金係合部として構成され得る。
【０１０１】
図２１は、本発明に係る半導体アクチュエータが可変コイルとして構成される別の実施形態を示す図である。基本的な構造は、図１Ａおよび図１Ｂまたは図３Ａおよび図３Ｂに示したような構成と同様である。（部分的に）ドーピングされている同質な第ＩＩＩ族元素窒化物の層または第ＩＩＩ族元素窒化物のヘテロ構造（例えば、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ）によって形成される自立型の棒２は、上側で金属製の平面電極３ａと接触しており、２ＤＥＧ界面（不図示）において電極３ｂと横方向で接触している。下側（つまり、不図示の回路基板５側）には、自立型の棒２は、基板１の反対側には、コイル巻線として形成されているメタライゼーション８ｓｐを有する。このメタライゼーション８ｓｐの反対側に来るように、対応するメタライゼーション６ｓｐが回路基板５の表面に設けられている。このため、回路基板５に配設される信号ライン６ｓｐは、単純なラインではなく、平面内に位置するコイルである。ここで、メタライゼーション６ｓｐは、円形コイルまたは平面コイルとして形成され得る（棒の下側に設けられるメタライゼーション８ｓｐについても同様である）。先述したように、棒が偏向されると、信号ラインコイル６ｓｐと棒の下側に設けられるコイル８ｓｐとの間の間隙が変化するので、２つの巻線６ｓｐおよび８ｓｐの磁界が結合される。このため、この構成における誘導値Ｌが上述の間隙の関数として変化する。この目的のために、コイル８ｓｐには電流が与えられ得る（しかし、金属製のコイル巻線８ｓｐを設けるだけで十分である）。
【０１０２】
可変コイルは、図６Ｂに対応するいわゆる「裏向き」法で生成されるとしてもよい。基板１について見ると、コイル巻線８ｓｐは棒の上側に位置する。図示されている構成によると、棒はＡｌＧａＮ／ＧａＮヘテロ構造として構成されている。
【０１０３】
図２２は、可変カプラが形成される、本発明に係る別の実施形態を示す図である。基本的な構成は図２１に示す構成に対応する。本実施形態もまた、磁界の結合による誘導値Ｌの変化に基づいて実施される。本実施形態によると、図２１に示したものに比べて、互いに隣接するように位置するが直接は接触しない（例えば、信号ラインを介して接続される）２つの平面コイルが、回路基板５上に横方向に隣接するように設けられる。信号ライン６ｓｐ−１はこのため第１の平面コイルを含み、隣接する信号ライン６ｓｐ−２は第２のコイルを含む。棒２は、自立端が２つのコイル巻線６ｓｐ−１および６ｓｐ−２を覆うように形成される。棒２は、回路基板５側に当たる下側には、自立端にコイル巻線８ｓｐを有する。コイル巻線８ｓｐの直径は少なくとも、回路基板５上に隣接して設けられている２つのコイル６ｓｐ−１および６ｓｐ−２の直径の合計と同じ大きさである（このため、コイル巻線８ｓｐが取り囲む表面が回路基板の平面に対して垂直に突出する場合、この表面は２つのコイル巻線６ｓｐ−１および６ｓｐ−２が取り囲む面の合計を覆う）。２つのコイル６ｓｐ−１および６ｓｐ−２とその上方にある棒２との間の間隙を小さくすることで、２つのコイル６ｓｐ−１および６ｓｐ−２を結合させることができる。この結果、例えば、この２つの信号ラインに接続されている２つの回路を結合することができる。
【０１０４】
別の実施形態によると、本発明に係るアクチュエータは、物質の検出、特に気体および／または液体を選択的に検出するように構成され得る。この目的を実現するべく、屈曲構造２の表面のうち少なくとも一部の部分領域には、吸着コーティングおよび／または吸収コーティングを設ける。便宜上以下の説明で「吸着」と言及する場合、吸着および／または吸収を意味するものとする。このようなコーティングは、特定の予め決められた気体または液体の吸着のみを可能とするように構成することで効果を奏する。しかし、吸着コーティングは、概して気体および／または液体の吸着（非選択的な吸着）を可能とするようにも構成され得る。
【０１０５】
上述したような吸着コーティングが設けられているので、アクチュエータの機械的共振周波数は、好ましくは特定の種類の気体および／または液体分子が、屈曲構造の表面に、発生または結合することによって変化する。このような変化が生じるのは、インパルスをもってぶつかる粒子のために、インパルスの伝達によって純粋に機械的に共振周波数が変化するため、および／または、表面（コーティング）に対する化学結合によって、質量および／または双極子モーメントまたは粒子の電荷がアクチュエータに影響を及ぼして共振周波数を変化させるためである。
【０１０６】
このような機械的共振周波数の変化を、指紋などに用いて、屈曲構造の表面に蓄積される粒子を得るとしてもよい。この目的を実現するべく、屈曲構造は、粒子の蓄積が増加しない場合に構成要素が特定の共振周波数（例えば１ＭＨｚ）に同期するように構成される。このため、粒子の蓄積が増加することなく、例えば励起発生器によって、共振周波数に達するように構成要素が励起されると、屈曲構造が最大限偏向される。面上にさまざまな物質が蓄積されると、屈曲構造の質量が変化して共振周波数が変化する。励起発生器の励起条件は維持したままなので、偏向が小さくなる（最大偏向ではなくなる）。この過程は問う業者には公知である。
【０１０７】
複数種類の粒子を決定する場合には、一連の異なるコーティングを有する素子を利用するとしてもよい。屈曲構造は位置ごとに異なるコーティングを有するとしてもよい（棒のどの部分に分子が当たるのかに応じて共振周波数の変化が異なるので、このように位置に応じた技術を用いて決定するとしてもよい）。
【０１０８】
また、本発明に係るアクチュエータを音源に用いるとしてもよい。上述したように屈曲構造は特定の共振周波数または動作周波数に（適切な形状によって）合わせることができるので、屈曲構造は原則的に電極３に所定の周波数の交流電圧を印加することによって音声送信機として利用され得る。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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