(57)【要約】【課題】  微細可動構造体の電極構造と基板との間の静電容量を低減することにより、電極間の静電容量の変動成分の割合を増大することのできる微細可動構造体を提供する。【解決手段】  本発明の微小可動構造体１００は、基板上に形成された第１電極１１０と、前記第１電極に対向配置される第２電極１２３とを有し、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一つを可動に構成し、前記第１電極と前記第２電極との間に静電力を発生させることにより、前記第１電極と前記第２電極が相対的に移動するように構成された微小可動構造体において、前記第１電極の上方に前記第２電極が配置され、前記第１電極と前記第２電極は上下方向に対応する凹凸構造１１０ａ，１２３ａを有し、前記第１電極と前記第２電極とが上下方向に相対的に移動することを特徴とする。【選択図】  図１
2005224934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された第１電極と、前記第１電極に対向配置される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一つを可動に構成し、前記第１電極と前記第２電極との間に静電力を発生させることにより、前記第１電極と前記第２電極が相対的に移動するように構成された微小可動構造体において、
前記第１電極の上方に前記第２電極が配置され、
前記第１電極と前記第２電極は相互に上下方向に対応する凹凸構造を有し、
前記第１電極と前記第２電極は上下方向に相対的に移動することを特徴とする微小可動構造体。
【請求項２】
前記第１電極と前記第２電極の少なくともいずれか一方に、他方が上方若しくは下方から挿入可能に構成された凹穴が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の微小可動構造体。
【請求項３】
前記第１電極が前記基板上に固定され、前記第２電極が可動に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の微小可動構造体。
【請求項４】
前記第２電極は、弾性変形部を介して前記基板に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の微小可動構造体。
【請求項５】
前記静電力として静電斥力のみを及ぼすように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の微小可動構造体。
【請求項６】
前記第１電極と前記第２電極の間の静電容量の変化に基づく電気信号を出力可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の微小可動構造体。
【請求項７】
前記静電力に基づいて前記第１電極と前記第２電極とを相対的に振動させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の微小可動構造体。
【請求項８】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された第１電極と、前記第１電極に対向配置される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一つを可動に構成し、前記第１電極と前記第２電極との間に静電力を発生させることにより、前記第１電極と前記第２電極が相対的に移動するように構成された微小可動構造体と、を具備し、
前記第１電極の上方に前記第２電極が配置され、
前記第１電極と前記第２電極は相互に上下方向に対応する凹凸構造を有し、
前記第１電極と前記第２電極は上下方向に相対的に移動することを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
静電力によって振動する振動部と電極を有する振動体と、
絶縁膜と、
半導体基板とを備える半導体装置であって、
前記振動体と前記半導体基板が接合する領域の前記半導体基板裏面の少なくとも一部が刳り抜かれ、刳り抜かれた前記振動体と前記半導体基板の接合する領域が前記絶縁膜のみからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
静電力によって振動する振動部と電極を有する振動体と、
半導体基板と、
前記振動体と前記半導体基板との間に形成された絶縁膜とを備える半導体装置であって、
前記振動体と前記半導体基板が接合する領域の前記半導体基板表面の少なくとも一部に表面凹部が設けられ、前記表面凹部が設けられた領域では他の領域よりも前記振動体と前記半導体基板との距離が離間していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
半導体基板上に形成された第１電極と、前記第１電極に対向配置される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一つを可動に構成し、前記第１電極と前記第２電極との間に静電力を発生させることにより、前記第１電極と前記第２電極が相対的に移動するように構成された微小可動構造体と、絶縁膜とを備える半導体装置であって、
前記微小可動構造体と前記半導体基板が接合する領域の前記半導体基板裏面の少なくとも一部が刳り抜かれ、刳り抜かれた部分の前記微小可動構造体と前記半導体基板の接合する領域が前記絶縁膜のみからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
半導体基板上に形成された第１電極と、前記第１電極に対向配置される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一つを可動に構成し、前記第１電極と前記第２電極との間に静電力を発生させることにより、前記第１電極と前記第２電極が相対的に移動するように構成された微小可動構造体と、前記半導体基板と前記微小可動構造体との間に形成された絶縁膜とを備える半導体装置であって、
前記微小可動構造体と前記半導体基板が接合する領域の前記半導体基板表面の少なくとも一部に表面凹部が設けられ、前記表面凹部が設けられた領域では他の領域よりも前記微小可動構造体と前記半導体基板との距離が離間していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
前記第１電極の上方に前記第２電極が配置され、
前記第１電極と前記第２電極は相互に上下方向に対応する凹凸構造を有し、
前記第１電極と前記第２電極は上下方向に相対的に移動することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第１電極と前記第２電極の少なくともいずれか一方に、他方が上方若しくは下方から挿入可能に構成された凹穴が設けられていることを特徴とする請求項８又は１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記第１電極が前記基板上に固定され、前記第２電極が可動に構成されていることを特徴とする請求項８、１３又は１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記第２電極は、弾性変形部を介して前記基板に固定されていることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記静電力として静電斥力のみを及ぼすように構成されていることを特徴とする請求項８、１１乃至１６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記第１電極と前記第２電極の間の静電容量の変化に基づく電気信号を出力可能に構成されていることを特徴とする請求項８、１１乃至１７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記静電力に基づいて前記第１電極と前記第２電極とを相対的に振動させるように構成されていることを特徴とする請求項８、１１乃至１８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微小可動構造体及び半導体装置に係り、特に、静電力により移動するように構成された可動部分を有する構造体、並びに、当該構造体を備える半導体装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シリコン基板などの表面上に微細な構造を形成し、静電力によって動作するように構成された可動部分を有する微細可動構造体が知られている。このような微細可動構造体は、静電アクチュエータ、光スイッチ、マイクロミラーデバイス、薄膜振動子などとしての応用が期待されている。
【０００３】
上記の微細可動構造体としては、通信などの信号処理に用いられる薄膜振動子フィルタや各種電子機器に用いられるクロック源の薄膜共振子などを構成することのできる薄膜振動子がある。このような薄膜振動子には、櫛歯型の駆動電極の間に櫛歯型の可動電極を基板表面に沿ってスライド可能に配置し、この可動電極を振動させることによって駆動電極と可動電極との間の静電容量が変化することを利用して振動子を構成したものが知られている（例えば、以下の非特許文献１参照）。
【非特許文献１】「Ｌａｔｅｒａｌｌｙ  Ｄｒｉｖｅｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｔ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」  ＷＩＬＬＩＡＭ  Ｃ．ＴＡＮＧ，  ＴＵ−ＣＵＯＮＧ，  Ｈ．ＮＧＵＹＥＮ  ａｎｄ  ＲＯＧＥＲ  Ｔ．ＨＯＷＥ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ，２０（１９８９）Ｐ．２５−３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の薄膜振動子では、可動電極の駆動初期に大きな静電力が必要となるため、この静電力を高めるために駆動電極と可動電極とを櫛歯状に構成しているが、これによって、駆動電極と可動電極との間の静電容量が大きくなり、また、櫛歯型の駆動電極及び可動電極の平面投影面積が大きくなるため、これらの電極と基板との間の静電容量も大きくなっている。一方、可動電極の平面スライド動作に起因する静電容量の変動量は、上記の静電容量の和に較べてかなり小さい。したがって、静電容量の可動電極が振動することによって生ずる静電容量の変動成分（可変容量）の割合が小さいため、充分な信号出力を得るためには駆動電圧を高くする必要があることから、低電圧化を図る事が難しく、省電力化が困難であるという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、微細可動構造体の電極構造と基板との間の静電容量を低減することにより、電極間の静電容量の変動成分の割合を増大することのできる微細可動構造体を提供することにある。また、微小可動構造体の電極構造と半導体基板との間の寄生容量を低減することにより、微小可動構造体の可動部分の動作に起因する可変容量の割合を大きくし、微小可動構造体の駆動電圧の低電圧化を図った半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の微小可動構造体は、基板上に形成された第１電極と、前記第１電極に対向配置される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一つを可動に構成し、前記第１電極と前記第２電極との間に静電力を発生させることにより、前記第１電極と前記第２電極が相対的に移動するように構成された微小可動構造体において、前記第１電極の上方に前記第２電極が配置され、前記第１電極と前記第２電極は上下方向に対応する凹凸構造を有し、前記第１電極と前記第２電極とが上下方向に相対的に移動することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、第１電極と、この上方に配置された第２電極とが上下方向に対応する凹凸構造を有していて、第１電極と第２電極とが上下方向に相対的に移動することにより、上記の凹凸構造によって第１電極と第２電極の対向面積を増大させて静電力に基づく駆動力を増強することができるとともに、第１電極の上方に第２電極が配置されて上下に相対移動するように構成されているので、従来の櫛歯構造を有する駆動電極と可動電極とが平面上に配置されてなるものと較べて基板上の平面投影面積を小さくすることができるため、電極構造と基板との間の静電容量を低減することができる。したがって、駆動電圧を印加して静電力を発生させ、第１電極と第２電極とを相対的に移動させて静電容量の変化に起因する出力を取り出す場合に当該出力を効率的に得ることができることから、駆動電圧を低電圧化することが可能になり、省電力化を図ることができる。
【０００８】
この場合に、上記の電極間の相対的移動方向が基板の表面に直交する方向であることが望ましいが、本発明は、これに限られるものではなく、上下方向の移動成分を有するものを広く包含する。すなわち、上下方向の移動成分を有するものであれば、基板の表面に対して斜めに移動するものであっても構わない。
【０００９】
また、第１電極と第２電極との間に電圧が印加されていない基準状態で、第１電極と第２電極とが相互に噛合する態様で対向配置されていること、或いは、第１電極と第２電極の少なくともいずれか一方が他方に挿入された構造を有することが望ましい。基準状態では電極間に静電力が働いていないが、この基準状態においても、第１電極と第２電極とが相互に噛合する態様で対向配置され、或いは、第１電極と第２電極のうち少なくともいずれか一方が他方に挿入されているため、第１電極と第２電極の相互間隔が小さく、かつ、それらの対向面積が大きくなるので、電極間に働く静電力が大きくなり、これによって、電極間の相対的動作の応答性や出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができ、また、入力信号の低電圧化或いは省電力化を図ることができる。
【００１０】
従来、基板の表面と平行に伸びる櫛歯をそれぞれ備えた一対の櫛歯状電極が相互に噛合する態様で対向配置された櫛歯状電極構造が知られているが、本発明では、例えば、第１電極及び第２電極をそれぞれ櫛歯状電極とした場合には、基板の表面と交差する（好ましくは直交する）方向に伸びる櫛歯をそれぞれ備えた第１電極と第２電極とが相互に噛合する態様で対向配置されるものである。
【００１１】
本発明において、前記第１電極と前記第２電極の少なくともいずれか一方に他方が上方若しくは下方から挿入可能に構成された凹穴が設けられていることが好ましい。第１電極と第２電極のうち一方の電極に凹穴が設けられ、この凹穴に他方の電極が嵌合するように構成されているので、両電極が２次元的に噛み合う構造となることから、両電極間の対向面積を増大させることができるため、さらに駆動力を増強できる。
【００１２】
本発明において、前記第１電極が前記基板上に固定され、前記第２電極が可動に構成されていることが好ましい。これによれば、下方に配置された第１電極が基板上に固定され、その上方に配置された第２電極が可動に構成されているため、構造を簡易に構成することが可能になり、基板上に構成された薄膜構造によって第１電極及び第２電極を構成する場合には、通常の薄膜製造プロセスによってきわめて容易に製造することが可能になる。
【００１３】
本発明において、前記第２電極は、弾性変形部を介して前記基板に固定されていることが好ましい。これによれば、弾性変形部を設けることによって第２電極の移動方向や移動量の精度を高めることが可能になる。
【００１４】
本発明において、前記静電力として静電斥力のみを及ぼすように構成されていることが好ましい。これによれば、静電力が生じていない状態では第１電極と第２電極とが最も接近した状態となるので駆動電圧を上げなくても駆動初期の駆動力を大きくすることができる。また、静電力が発生しているときには静電斥力のみが及ぼされることによって第１電極と第２電極とが常に初期状態よりも相互に離れた状態となっているため、第１電極と第２電極の間の静電容量が小さくなることから、相対的に駆動時における静電容量の変化量の割合をさらに大きくすることができる。したがって、駆動電圧を印加して静電力を発生させ、第１電極と第２電極とを相対的に移動させて静電容量の変化に起因する出力を取り出す場合に当該出力を効率的に得ることができることから、駆動電圧を低電圧化することが可能になり、省電力化を図ることができる。また、静電斥力のみで駆動することから、駆動電圧が過剰となっても電極間の衝突が発生することがないため、過電圧駆動による短絡破壊対策が不要になるという利点もある。
【００１５】
上記の各発明においては、前記第１電極と前記第２電極の間の静電容量の変化に基づく電気信号を出力可能に構成されていることが好ましい。これによれば、電極間の相対的移動状態を電気的に出力することができるため、電気的に電極の移動速度や位置関係を観測したり、相対的移動状態に起因する電気的な周波数特性を獲得したりすることができる。
【００１６】
また、前記静電力に基づいて前記第１電極と前記第２電極とを相対的に振動させるように構成されていることが好ましい。これによって電極間の相対振動に応じた波形を有する電気信号を出力することが可能になるため、周波数フィルタや共振子などとして用いることのできる静電振動子を構成することができる。
【００１７】
また、本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された第１電極と、前記第１電極に対向配置される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一つを可動に構成し、前記第１電極と前記第２電極との間に静電力を発生させることにより、前記第１電極と前記第２電極が相対的に移動するように構成された微小可動構造体と、を具備し、前記第１電極の上方に前記第２電極が配置され、前記第１電極と前記第２電極は相互に上下方向に対応する凹凸構造を有し、前記第１電極と前記第２電極は上下方向に相対的に移動することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、第１電極と、この上方に配置された第２電極とが上下方向に対応する凹凸構造を有していて、第１電極と第２電極とが上下方向に相対的に移動することにより、上記の凹凸構造によって第１電極と第２電極の対向面積を増大させて静電力に基づく駆動力を増強することができるとともに、第１電極の上方に第２電極が配置されて上下に相対移動するように構成されているので、従来の櫛歯構造を有する駆動電極と可動電極とが平面上に配置されてなるものと較べて基板上の平面投影面積を小さくすることができるため、電極構造と半導体基板との間の寄生容量を低減することができる。したがって、駆動電圧を印加して静電力を発生させ、第１電極と第２電極とを相対的に移動させて可変容量に起因する出力を取り出す場合に当該出力を効率的に得ることができることから、駆動電圧を低電圧化することが可能になり、省電力化を図ることができる。
【００１９】
さらに、本発明の半導体装置は、静電力によって振動する振動部と電極を有する振動体と、絶縁膜と、半導体基板とを備える半導体装置であって、前記振動体と前記半導体基板が接合する領域の前記半導体基板裏面の少なくとも一部が刳り抜かれ、刳り抜かれた部分の前記振動体と前記半導体基板の接合する領域が前記絶縁膜のみからなることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、振動体直下の半導体基板をなくすことにより、半導体基板と振動体間の寄生容量が低減できる。従って、振動体を高電圧で駆動する必要がなくなり、振動による可変容量をとらえ易くなり、更なる駆動電圧の低電圧化が可能になる。
【００２１】
また、本発明の半導体装置は、静電力によって振動する振動部と電極を有する振動体と、半導体基板と、前記振動体と前記半導体基板との間に形成された絶縁膜とを備える半導体装置であって、前記振動体と前記半導体基板が接合する領域の前記半導体基板表面の少なくとも一部に表面凹部が設けられ、前記表面凹部が設けられた領域では他の領域よりも前記振動体と前記半導体基板との距離が離間していることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、半導体基板の表面凹部によって振動体と半導体基板との距離が他の領域よりも離間しているため、振動体と半導体基板との間の寄生容量を低減することができる。この場合、表面凹部の内部空間をそのまま空洞となるように構成してもよく、また、表面凹部の内部空間が上記絶縁膜によって埋められた構造としてもよい。
【００２３】
さらに、本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された第１電極と、前記第１電極に対向配置される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一つを可動に構成し、前記第１電極と前記第２電極との間に静電力を発生させることにより、前記第１電極と前記第２電極が相対的に移動するように構成された微小可動構造体と、絶縁膜とを有する半導体装置であって、前記微小可動構造体と前記半導体基板が接合する領域の前記半導体基板裏面の少なくとも一部が刳り抜かれ、刳り抜かれた部分の前記微小可動構造体と前記半導体基板の接合する領域が前記絶縁膜のみからなることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、微小可動構造体直下の半導体基板をなくすことにより、半導体基板と微小可動構造体間の寄生容量が低減できる。従って、微小可動構造体を高電圧で駆動する必要がなくなり、微小可動による可変容量をとらえ易くなり、更なる駆動電圧の低電圧化が可能になる。
【００２５】
また、本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された第１電極と、前記第１電極に対向配置される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極の少なくとも一つを可動に構成し、前記第１電極と前記第２電極との間に静電力を発生させることにより、前記第１電極と前記第２電極が相対的に移動するように構成された微小可動構造体と、前記半導体基板と前記微小可動構造体の間に形成された絶縁膜とを備える半導体装置であって、前記微小可動構造体と前記半導体基板が接合する領域の前記半導体基板表面の少なくとも一部に表面凹部が設けられ、前記表面凹部が設けられた領域では他の領域よりも前記微小可動構造体と前記半導体基板との距離が離間していることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、半導体基板の表面凹部によって振動体と半導体基板との距離が他の領域よりも離間しているため、振動体と半導体基板との間の寄生容量を低減することができる。この場合、表面凹部の内部空間をそのまま空洞となるように構成してもよく、また、表面凹部の内部空間が上記絶縁膜によって埋められた構造としてもよい。
【００２７】
また、本発明は、前記第１電極の上方に前記第２電極が配置され、前記第１電極と前記第２電極は相互に上下方向に対応する凹凸構造を有し、前記第１電極と前記第２電極は上下方向に相対的に移動することを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、第１電極と、この上方に配置された第２電極とが上下方向に対応する凹凸構造を有していて、第１電極と第２電極とが上下方向に相対的に移動することにより、上記の凹凸構造によって第１電極と第２電極の対向面積を増大させて静電力に基づく駆動力を増強することができるとともに、第１電極の上方に第２電極が配置されて上下に相対移動するように構成されているので、従来の櫛歯構造を有する駆動電極と可動電極とが平面上に配置されてなるものと較べて基板上の平面投影面積を小さくすることができるため、電極構造と半導体基板との間の寄生容量を低減することができる。したがって、駆動電圧を印加して静電力を発生させ、第１電極と第２電極とを相対的に移動させて可変容量に起因する出力を取り出す場合に当該出力を効率的に得ることができることから、駆動電圧を低電圧化することが可能になり、省電力化を図ることができる。
【００２９】
この場合に、上記の電極間の相対的移動方向が半導体基板の表面に直交する方向であることが望ましいが、本発明は、これに限られるものではなく、上下方向の移動成分を有するものを広く包含する。すなわち、上下方向の移動成分を有するものであれば、半導体基板の表面に対して斜めに移動するものであっても構わない。
【００３０】
本発明において、前記第１電極と前記第２電極の少なくともいずれか一方に他方が上方若しくは下方から挿入可能に構成された凹穴が設けられていることが好ましい。第１電極と第２電極のうち一方の電極に凹穴が設けられ、この凹穴に他方の電極が嵌合するように構成されているので、両電極が２次元的に噛み合う構造となることから、両電極間の対向面積を増大させることができるため、さらに駆動力を増強できる。
【００３１】
本発明において、前記第１電極が前記半導体基板上に固定され、前記第２電極が可動に構成されていることが好ましい。これによれば、下方に配置された第１電極が半導体基板上に固定され、その上方に配置された第２電極が可動に構成されているため、構造を簡易に構成することが可能になり、半導体基板上に構成された薄膜構造によって第１電極及び第２電極を構成する場合には、通常の薄膜製造プロセスによってきわめて容易に製造することが可能になる。
【００３２】
本発明において、前記第２電極は、弾性変形部を介して前記半導体基板に固定されていることが好ましい。これによれば、弾性変形部を設けることによって第２電極の移動方向や移動量の精度を高めることが可能になる。
【００３３】
本発明において、前記静電力として静電斥力のみを及ぼすように構成されていることが好ましい。これによれば、静電力が生じていない状態では第１電極と第２電極とが最も接近した状態となるので駆動電圧を上げなくても駆動初期の駆動力を大きくすることができる。また、静電力が発生しているときには静電斥力のみが及ぼされることによって第１電極と第２電極とが常に初期状態よりも相互に離れた状態となっているため、第１電極と第２電極の間の静電容量が小さくなることから、相対的に駆動時における静電容量の変化量の割合をさらに大きくすることができる。したがって、駆動電圧を印加して静電力を発生させ、第１電極と第２電極とを相対的に移動させて静電容量の変化に起因する出力を取り出す場合に当該出力を効率的に得ることができることから、駆動電圧を低電圧化することが可能になり、省電力化を図ることができる。また、静電斥力のみで駆動することから、駆動電圧が過剰となっても電極間の衝突が発生することがないため、過電圧駆動による短絡破壊対策が不要になるという利点もある。
【００３４】
上記の各発明においては、前記第１電極と前記第２電極の間の静電容量の変化に基づく電気信号を出力可能に構成されていることが好ましい。これによれば、電極間の相対的移動状態を電気的に出力することができるため、電気的に電極の移動速度や位置関係を観測したり、相対的移動状態に起因する電気的な周波数特性を獲得したりすることができる。
【００３５】
また、前記静電力に基づいて前記第１電極と前記第２電極とを相対的に振動させるように構成されていることが好ましい。これによって電極間の相対振動に応じた波形を有する電気信号を出力することが可能になるため、周波数フィルタや共振子などとして用いることのできる静電振動子を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。以下に説明する各実施形態は、微小可動構造体及びこれを備えた半導体装置であり、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）として構成されるものである。
【００３７】
［第１実施形態］
最初に、図１及び図２を参照して本発明に係る第１実施形態の微小可動構造体１００について説明する。図１は微小可動構造体１００の相互に直交する平面で切断した断面を示す概略縦断面図（ａ）及び（ｂ）、図２（ａ）は微小可動構造体１００の概略斜視図である。
【００３８】
この微小可動構造体１００は、シリコン基板などで構成される基板１０１の上にＳｉＯ２などで構成される絶縁膜１０２が形成され、その上に、ポリシリコンなどで第１電極層１１０及び第２電極層１２０が形成されている。ここで、絶縁膜１０２は基板１０１と第１電極層１１０及び第２電極層１２０とを電気的に絶縁するためのものであり、上記基板１０１が絶縁基板であったり真性半導体であったりする場合には形成しなくてもよい。
【００３９】
第１電極層１１０は、基板１０１（絶縁膜１０２）に固定されている。第１電極層１１０には、上方に開口してなる凹穴１１０ａが設けられている。図示例では、図１（ｂ）に示すように、凹穴１１０ａが複数設けられている。これらの凹穴１１０ａは基板１１０の表面上において一列に配列されている。
【００４０】
第２電極層１２０は、基板１０１（絶縁膜１０２）上に固定された基部１２１と、この基部１２１に基端が接続された弾性支持部１２２と、弾性支持部１２２の先端に接続された第２電極１２３とを有する。弾性支持部１２２は、基部１２１から基板１０１の表面に平行に伸びる水平部と、この水平部と第２電極１２３との間に接続され、水平部に対して屈折して基板１０１の表面に直交する垂直部とを有する。ただし、弾性支持部１２２の形状は図示例に示す形状に限らず、基部１２１と第２電極１２３との間において斜めに伸びるように構成されていても構わない。
【００４１】
第２電極１２３は上記第１電極層１１０の上方に配置されている。この第２電極１２３には、下方に伸びる凸部１２３ａが設けられ、この凸部１２３ａが上記第１実施形態の凹穴１１０ａの内部に挿入されるように構成されている。凸部１２３ａは複数設けられ、個々の凸部１２３ａが複数の凹穴１１０ａのそれぞれに一つずつ嵌合するように構成されている。凸部１２３ａと凹穴１１０ａとの間には相互に間隙が存在する。より具体的には、凸部１２３ａの外側面と凹穴１１０ａの内側面との間には間隙が存在し、また、凸部１２３ａの端面と凹穴１１０ａの内底面との間にも間隙が存在する。
【００４２】
第２電極１２３は、上記弾性支持部１２２が撓むことによってほぼ垂直方向に移動可能に構成されている。これによって、凸部１２３ａは凹穴１１０ａに対して出入りする形で嵌合状態が変化するようになっている。より具体的には、第２電極１２３ａが上下に移動することによって、凸部１２３ａの凹穴１１０ａに対する挿入深さが増減するようになっている。すなわち、凸部１２３ａの端面と凹穴１１０ａの内底面との間隔が増減するようになっている。第２電極１２３の移動方向は、必ずしも基板１０１の表面に対して直交する方向でなくてもよく、第２電極が基板表面に対して斜めに上下動するように構成されていてもよい。すなわち、第２電極１２３の移動方向は、基板１０１の表面に対して直交する直交成分を有するものであればよい。この場合、第１電極と第２電極において相互に対応するように設けられる凹凸構造もまた、電極間の相対的移動方向に対応して斜めに対向配置されたものであることが好ましい。
【００４３】
本実施形態では、第１電極層１１０と第２電極１２３とが相互に相手方に対向する面状に凹凸形状を有し、この凹凸形状が相互に噛み合うように嵌合する構造、すなわち櫛歯構造を有している。また、本実施形態では、第１電極層１１０に複数の凹穴１１０ａが設けられ、これに対応して第２電極１２３にも複数の凸部１２３ａが設けられている。ただし、凹穴や凸部の数は任意であり、一つずつであっても構わない。また、第２電極１２３にも凹穴を設け、第１電極層にはこれに対応する凸部を設けるようにしてもよい。
【００４４】
本実施形態では、第１電極層１１０の凹穴１１０ａと、第２電極１２３の凸部１２３ａとが相互に上下方向に対応する凹凸構造を構成しているので、第１電極層１１０と第２電極１２３との間の対向面積を大きくすることができるため、両電極に所定の電位を供給することによって電極間に静電力を発生させた場合、この静電力に基づく駆動力を大きく得ることができる。
【００４５】
特に、第１電極層１１０と第２電極層１２３との間に電圧が印加されていない基準状態で、第１電極層１１０と第２電極層１２３とが相互に噛合する態様で対向配置され、或いは、第１電極層１１０と第２電極層１２３の少なくともいずれか一方が他方に挿入された構造を有するので、電極間に静電力が働いていない基準状態においても、第１電極層１１０と第２電極層１２３とが相互に噛合する態様で対向配置され、或いは、第１電極層１１０と第２電極層１２３のうち少なくともいずれか一方が他方に挿入されているため、さらに第１電極層１１０と第２電極層１２３の相互間隔が小さく、かつ、それらの対向面積が大きくなるので、電極間に働く静電力が大きくなり、これによって、第２電極層１２３の応答性や出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができ、また、入力信号の低電圧化或いは省電力化を図ることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、第１電極層１１０の上方に第２電極１２３が配置されているため、それぞれが櫛歯状に構成された駆動電極と可動電極とが基板表面上に平面的に配置されている場合に較べて、両電極と基板１０１との間の静電容量を小さくすることができる。
【００４７】
図２（ｂ）は、上記実施形態の変形例を示す概略斜視図である。上記実施形態では、第１電極層１１０に凹穴１１０ａを形成し、第２電極１２３に凹穴１１０ａに対応する凸部１２３ａを設けているが、この変形例の微小可動構造体１００′では、第１電極層１１０′には両端が開いた形状の凹溝１１０ａ′が設けられている一方、第２電極１２３′には上記凹溝に対応する凸リブ１２３ａ′が形成されている。このような構成でも、第１電極層と第２電極に相互に上下方向に対応する凹凸構造が設けられているので、静電力に基づく駆動力を確保することができる。なお、この変形例でも、第１電極層１１０′と第２電極層１２３′との間に電圧が印加されていない基準状態で、第１電極層１１０′と第２電極層１２３′とが相互に噛合する態様で対向配置され、或いは、第１電極層１１０′と第２電極層１２３′の少なくともいずれか一方が他方に挿入された構造を有することが望ましい。
【００４８】
次に、図３を参照して、上記第１実施形態の微小可動構造体の製造方法について説明する。図３は、製造方法を示す概略工程断面図（ａ）〜（ｃ）であり、各工程（ａ）〜（ｃ）のそれぞれにおいて左側に図１（ａ）に対応する断面図を示し、右側に図１（ｂ）に対応する断面図を示してある。
【００４９】
上記の微小可動構造体１００を製造する場合には、最初に、図３（ａ）に示すように基板１０１の表面上に熱酸化、塗布焼成処理、蒸着やスパッタリングなどによりＳｉＯ２などの絶縁膜１０２を形成する。この絶縁膜２０２は、基板１０１が或る程度導電性を有する場合に、基板１０１と、上記の第１電極層１１０及び第２電極層１２０で構成される構造との間の絶縁を確保するためのものである。したがって、基板１０１が絶縁基板や真性半導体基板である場合には絶縁膜１０２はなくてもよい。基板１０１は回路構造を一体に構成する上では例えばシリコン基板などの半導体基板であることが好ましい。
【００５０】
次に、基板１０１（絶縁膜１０２）上に第１電極層１１０を所定領域に形成する。この第１電極層１１０は、所定の構造層をパターニングした後に、マスクなどを介してエッチングすることにより凹穴１１０ａを形成してもよく、また、複数の構造層を積み上げるようにして形成してもよい。後者の場合には、凹穴１１０ａを設ける領域に犠牲層を形成し、第１電極層１１０を形成した後にこの犠牲層を除去することによって形成してもよい。犠牲層は第１電極層１１０を構成する素材に対して高い選択性をもって除去できる素材であればよく、ＰＳＧ（燐ドープガラス）などの無機材料やレジストその他の合成樹脂などで形成できる。また、第１電極層１１０を構成する素材は、例えばポリシリコン（多結晶シリコン）で構成される。いずれにしても、この工程は、第１電極層１１０の成膜段階（蒸着、スパッタリング、塗布など）とパターニング段階（フォトリソグラフィ法やエッチングなど）によって実施される。
【００５１】
次に、図３（ｂ）に示すように、上記第１電極層１１０の上に犠牲層１０５が形成される。この犠牲層１０５は、第１電極層１１０の上面を覆い、さらにこの第１電極層１１０を平面的に外れた位置まで広がるように形成される。犠牲層１０５は上記の犠牲層と同様の素材で構成できる。この犠牲層１０５は第１電極層１１０の凹穴１１０ａの内面、すなわち、内側面及び内底面をも所定の厚さで覆うように構成される。
【００５２】
次に、図３（ｃ）に示すように、上記の犠牲層１０５の上に第２電極層１２０を形成する。この第２電極層１２０は、第１電極層１１０の上方にある犠牲層１０５上の領域から、第１電極層１１０の形成されていない範囲の犠牲層１０５上の領域を経て、犠牲層１０５の形成領域から外れた領域まで広がるように構成される。そして、犠牲層１０５から外れた領域に形成された部分が上記の基部１２１となり、第１電極層１１０の形成されていない範囲の犠牲層１０５上の領域に形成された部分が上記の弾性支持部１２２となり、第１電極層１１０の上方にある犠牲層１０５上の領域に形成された部分が上記の第２電極１２３となる。このとき、凸部１２３ａは、凹穴１１０ａの内部において犠牲層１０５によって第１電極層１１０と所定の間隔を有するように形成される。
【００５３】
その後、上記犠牲層１０５をウエットエッチングなどによって除去することにより、図１に示す構造が形成される。このとき、犠牲層１０５は図２（ａ）に示すように第２電極層１２０の外周部において露出しているため、この露出部分を通して除去される。なお、この犠牲層１０５の除去を容易にするために、第２電極層１２０の形状を変更してもよい。例えば、第２電極１２３を複数に分割された形状としたり、弾性支持部１２２を複数に分割された構造にしたりすることによって、複数の第２電極間や弾性支持部間に間隙が構成されるので、この間隙を通して犠牲層をより容易に除去することが可能になる。
【００５４】
なお、図３（ｃ）に示す工程において上記第２電極層１２０の弾性支持部１２２に相当する部分を除去し、この除去部分に別の素材で成膜処理を施すことによっても、上記の弾性支持部１２２を構成することができる。このようにすると、弾性支持部１２２を、基部１２１や第２電極１２３とは別の素材、例えば、金属薄膜などで構成することができる。
【００５５】
図４には、上記微小可動構造体１００における基板１０１上に構成された上記第１電極層１１０及び第２電極層１２０で構成される構造の等価回路を示す。ここで、Ｃａは第１電極層と第２電極層との間の静電容量の変動成分、Ｒは抵抗（損失）、Ｌはインダクタンス、Ｃｏは静電容量の定常成分である。ここで、Ｃａ，Ｃｏは、電極間の静電容量、上記構造と基板１０１との間の静電容量などに基づくものである。また、静電容量の変動成分Ｃａは、第１電極層と第２電極層の相対的移動に起因するもの、典型的には電極間のギャップ変化に起因するものである。
【００５６】
この微小可動構造体、特に振動子として構成した場合の性能は、上記静電容量の変動成分と定常成分の比γ＝Ｃａ／Ｃｏによって大きく影響を受ける。このγ値が大きくなると、静電容量の変動成分Ｃａによる充放電電流が大きくなるので、駆動電圧（励振電圧）が低くても出力電位を大きくすることができる。したがって、駆動電圧を低電圧化することが可能になるため、省電力化を図ることができる。
【００５７】
図５は、上記実施形態の微細可動構造体１００に接続された回路構造の具体例を示すものである。この回路構造は、交流電源Ｅ、負荷抵抗ＲＬ、直流バイアス電圧Ｖｄｃを含む。交流電源Ｅは第１電極層１１０に接続され、直流バイアス電圧Ｖｄｃは第２電極１２３に接続されている。交流電源Ｅにより所定の交流電位ｖｉを第１電極に印加すると、第１電極と第２電極は静電力の変動によって相対的に振動する。そして、この機械的振動によって電極間ギャップが変化するため、電極間の静電容量Ｃｓが変動するので、上記の機械的振動と同期して直流バイアス電圧Ｖｄｃに基づいて負荷抵抗ＲＬを流れる電流が変動し、これによって出力端子Ｖｏの電位が振動し、機械的振動に対応した振動波形が出力される。このような回路構造の構成は一例であり、他の適宜の回路構成を採用することができる。また、通信回路などの種々の電子回路内に上記振動子構造を組み込む形で構成することも可能である。
【００５８】
図６は、上記微小可動構造体１００における第１電極層１１０の駆動波形Ａ、第２電極１２３の駆動波形Ｂ及び第１電極層１１０と第２電極１２３の間の電位差Ｃの時間変動を示すグラフである。一般的に静電アクチュエータは電極間の静電引力によって動作するように構成されているが、本実施形態において、電極間に静電斥力を発生させるように駆動することもできる。図６に示す駆動方法は、静電斥力によって駆動する態様の一例を示す片側バイアス駆動であり、第１電極層１１０には正の交流電圧＋Ｖａを印加し、第２電極１２３には、交流電圧＋Ｖａと同極性（正）の直流電圧＋Ｖｄを印加する。これによって、第１電極層１１０と第２電極１２３の間には静電斥力が発生し、電位差Ｃの増減に従って静電斥力が増減することによって、第２電極１２３が振動する。
【００５９】
図７は、上記とは異なる駆動態様を示すグラフである。このグラフでは、駆動波形Ａ，Ｂの同極性の交流電圧＋Ｖａ，＋Ｖａ′と、これらの駆動波形Ａ，Ｂを第１電極層１１０と第２電極１２３とにそれぞれ印加したときの電極間の電位差Ｃを示す。この駆動方法は位相差駆動であり、同極性の交流波形を相互に僅かに位相をずらして両電極に印加することにより、電極間に周期的に変動する電位差Ｃが生ずるので、第１電極層１１０と第２電極層１２３の間の静電斥力が増減し、これによって第２電極１２３が振動する。
【００６０】
上記のいずれの駆動方法であっても、電極間に生じた静電斥力によって駆動されるので、静電力が発生していない初期状態において第１電極層１１０と第２電極１２３とが最も接近しており、上記のように常時同極性の電圧が印加されている状態では、静電斥力によって電極間の距離は初期状態よりも常に大きくなっている。したがって、駆動前は初期状態であるから電極間隔が小さいため、より小さな駆動電圧であっても駆動を開始することができ、駆動中には、電極間隔が大きくなっているため、静電容量の定常成分Ｃｏが小さくなることから、上記γ値を大きくすることができる。したがって、駆動電圧を低電圧化することが可能になり、省電力化を図ることができる。また、初期状態において電極間隔が最小になることから、駆動電圧が過剰になったときに両電極が衝突するなどの事故を防止することができる。換言すれば、過電圧駆動による電極の短絡破壊を防止することができ、当然のことながら、このような短絡破壊対策を別途講ずる必要もなくなる。
【００６１】
尚、上記第１実施形態では、第１電極を基板に固定し、第２電極を可動に構成しているが、第１電極を可動に構成し、第２電極を基板に固定しても構わないし、第１電極と第２電極の双方を可動に構成してもよい。また、上記実施形態は基本的に高周波フィルタや共振子などとして用いられる振動子として構成する場合について述べたが、本発明に係る微小可動構造体は、振動子に限らず、各種の駆動源として用いられる静電アクチュエータ、光伝播路を切り換えるための光スイッチ、反射角度を可変に構成したマイクロミラーデバイスなど、種々の微小静電動作機構として用いることができる。
【００６２】
［第２実施形態］
次に、添付図面を参照して本発明の第２実施形態について詳細に説明する。最初に、図８及び図９を参照して本発明に係る第１実施形態と同様の微小可動構造体を有する半導体装置について説明する。図８（ａ）及び（ｂ）は微小可動構造体１００を有する半導体装置の相互に直交する平面で切断した断面を示す概略縦断面図、図９（ａ）及び（ｂ）は微小可動構造体１００，１００′を有する半導体装置の概略斜視図である。ここで、本実施形態では、第１実施形態の基板１０１がシリコン基板などで構成される半導体基板１０１′である点を除き、上記と同様であるため、同一部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
【００６３】
本実施形態においては、図８及び図９に示すように、半導体基板１０１′（絶縁膜１０２）と微小可動構造体１００の接合する領域の半導体基板１０１′の裏面は、絶縁膜１０２まで刳り抜かれ、凹部１０７が形成されている。
【００６４】
次に、図１０を参照して、上記実施形態の微小可動構造体の製造方法について説明する。図１０は、製造方法を示す概略工程断面図（ａ）〜（ｄ）であり、各工程（ａ）〜（ｄ）のそれぞれにおいて左側に図８（ａ）に対応する断面図を示し、右側に図８（ｂ）に対応する断面図を示してある。ここで、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す各工程は、上記第１実施形態で説明した各工程と同一であるので、対応する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
【００６５】
図１０（ａ）〜（ｃ）に示す工程により第１実施形態と同じ微小可動構造体１００が形成された後、図１０（ｄ）に示すように微小可動構造体１００が形成された領域の半導体基板１０１′の裏面を絶縁膜１０２まで刳り抜いて凹部１０７を形成する。刳り抜きは、刳り抜かない部分にレジストを形成して、ウエットエッチングやドライエッチングによって行うことができる。エッチングストップは、半導体基板１０１と絶縁膜１０２のエッチングレートの違いによって行う。従って、エッチングレートの違いの大きい、つまり選択比の大きなエッチングを行うのが好ましい。
【００６６】
例えば、ウエットエッチングとしては、ＫＯＨやＴＭＡＨ溶液（水酸化テトラメチルアンモニウム）が使用できる。また、ドライエッチングとしては、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）やＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）とＣＤＥ（ケミカル・ドライ・エッチング）のコンビネーションによるエッチングが使用できる。
【００６７】
さらに、レジストの形成を行わないで、ＦＩＢ（収束イオンビーム）加工による刳り抜き又はレーザーによる刳り抜き等で凹部１０７を形成することも可能である。
【００６８】
半導体基板１０１の刳り抜きは、微小可動構造体１００の形成前、微小可動構造体１００の形成後のいずれで行っても良い。微小可動構造体１００と回路を、例えばワイヤーボンディングやハンダバンプや金属バンプで接合する場合には、接合時の圧力に対する半導体基板１０１の強度を考慮すると、微小可動構造体１００と回路を接合後に刳り抜きによる凹部１０７の形成を行うのが望ましい。
【００６９】
この半導体装置の等価回路は、上記第１実施形態の等価回路と同じであり、図４に示されている。上述と同様に、この微小可動構造体、特に振動子として用いた場合の性能は、上記静電容量の可変成分と定常成分（寄生容量を含む）の比γ＝Ｃａ／（Ｃｏ＋Ｃｐ）によって大きく影響を受ける。このγ値が大きくなると、静電容量の可変成分Ｃａによる充放電電流が大きくなるので、駆動電圧（励振電圧）が低くても出力電位を大きくすることができるため、出力信号のＳ／Ｎ比が高くなる。したがって、駆動電圧を低電圧化することが可能になるため、省電力化を図ることができる。特に、本実施形態では、微小可動構造体１００が形成された領域の半導体基板１０１の裏面が刳り抜かれているため、絶縁膜１０２を介した第１電極１１０及び第２電極１２０と半導体基板１０１との間の寄生容量であるＣｐを小さくすることができる。その結果、振動子としての性能をさらに高めることができる。
【００７０】
図１１は、本実施形態の微小可動構造体１００のインピーダンスの周波数特性を、模式的に示した図である。点線は、微小可動構造体１００が形成された領域の半導体基板１０１′の裏面を刳りぬいて凹部１０７を形成しない状態での周波数特性を表し、実線は、半導体基板１０１′の裏面を刳りぬいた状態での周波数特性を表す。半導体基板１０１の裏面を刳りぬいた場合、第１電極１１０及び第２電極１２０と半導体基板１０１との寄生容量であるＣｐが減少して、共振周波数でのインピーダンス変化が大きくなり、振動子としてさらに利用しやすくなる。
【００７１】
なお、本実施形態の微小可動構造体１００に接続された回路構造の具体例は、上記第１実施形態と同様に図６に示されている。この回路構造については第１実施形態で説明した内容と同様であるので、説明を省略する。また、上記微小可動構造体１００の駆動波形についても、図７及び図８に示すものと同様であるので、説明を省略する。
【００７２】
［第３実施形態］
図１２には、さらに異なる第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、上記の第１実施形態と同様の微小可動構造体１００を含み、上記の第２実施形態と同様に半導体基板１０１″の一部を繰り抜いたものであるが、上記第２実施形態とは異なり、第１電極１１０及び基部１２１と半導体基板１０１″（絶縁膜１０２）の接合する部分のみ半導体基板１０１″を刳り抜いた構造を備えている。具体的には、上記第１電極層１１０と接合する部分が刳り抜かれることにより凹部１０７′が設けられ、上記基部１２１に接合する部分が刳り抜かれることにより凹部１０７″が設けられている。刳り抜きは、接合する部分の一部分でも構わないが、接合する部分の全体を刳り抜けば、電極と半導体基板１０１″の絶縁膜１０２を介した寄生容量低減に効果的である。また、第１実施形態のように接合部分以外も刳り抜けば、寄生容量の低減に効果があるが、本実施形態では半導体基板の強度等も考慮して刳り抜く領域を選択している。すなわち、最も効果の高い上記接合する部分のみにおいて半導体基板１０１″を刳り抜くことにより、基板の剛性を確保しつつ、寄生容量を効率的に低減できる。
【００７３】
［変形例１］
上記各実施形態では、第１電極を基板に固定し、第２電極を可動に構成しているが、第１電極を可動に構成し、第２電極を基板に固定しても構わないし、第１電極と第２電極の双方を可動に構成してもよい。また、上記実施形態は基本的に高周波フィルタや共振子などとして用いられる振動子として構成する場合について述べたが、本発明に係る微小可動構造体及び半導体装置は、振動子に限らず、各種の駆動源として用いられる静電アクチュエータ、光伝播路を切り換えるための光スイッチ、反射角度を可変に構成したマイクロミラーデバイスなど、種々の微小静電動作機構として用いることができる。
【００７４】
［変形例２］
半導体装置の基板は、シリコン以外のＧａＡｓ，ＳｉＧｅ等でも適用可能であり、構造体もシリコンに限定されることなく、ＧａＡｓ，ＳｉＧｅ等でも形成可能である。
【００７５】
［変形例３］
上記各実施形態は、振動体を備えた半導体装置であれば適用可能である。例えば、リニア型、屈曲型、屈曲改良型、径振動基本型などの構造を持つものにも適用できる。
【００７６】
［変形例４］
上記実施形態の絶縁膜は、酸化シリコンに限定されず絶縁膜であれば適用可能である。例えば、窒化シリコン等の半導体製造で使用される絶縁膜であれば好ましい。
【００７７】
［第４実施形態］
次に、図１３を参照して、本発明に係る第４実施形態について説明する。この実施形態では、上記各実施形態と同様の微小可動構造体１００が含まれるが、この微小可動構造体１００の形成される半導体基板２０１が上記各実施形態とは異なる構造を有する。半導体基板２０１の表面には、上記微小可動構造体１００の形成範囲に設けられた表面凹部２０１ａ，２０１ｂが設けられ、この表面凹部２０１ａ，２０１ｂ上に、空間を介して上記と同様の絶縁膜１０２が形成され、この絶縁膜１０２上に上記微小可動構造体１００が形成されている。
【００７８】
この実施形態では、上記表面凹部２０１ａ，２０１ｂが形成されていることにより、上記微小可動構造体１００と半導体基板２０１との間に空間（空洞）が設けられるため、微小可動構造体１００（の第１電極１１０及び基部１２１）と半導体基板２０１との間で発生する寄生容量が低減される。
【００７９】
上記の構造を形成するには、例えば、半導体基板２０１の表面に選択的エッチング（ウエットエッチング若しくはドライエッチングなどの）処理、或いは、選択的積層処理などを施すことによって表面凹部２０１ａ，２０１ｂを形成し、この表面凹部に充填される態様で犠牲層を形成した後に、上記絶縁膜１０２を形成し、しかる後に、上記犠牲層をエッチングなどによって除去すればよい。
【００８０】
この実施形態によれば、半導体基板２０１を完全に刳り抜かなくても、上記寄生容量を低減することができるので、半導体基板２０１を完全に刳り抜くための長時間のエッチング処理が不要になり、製造時間を短縮することができるとともに、半導体基板２０１の剛性が低下することを抑制できる。
【００８１】
なお、この実施形態において、上記表面凹部２０１ａ，２０１ｂは、微小可動構造体１００（の第１電極１１０及び基部１２１）と半導体基板２０１とが接合する部分を含み、それよりも広い範囲に形成されていてもよく、当該接合する部分のみに形成されていてもよく、当該接合する部分のさらに一部のみに形成されていてもよい。
【００８２】
［第５実施形態］
最後に、図１４を参照して、本発明に係る第５実施形態について説明する。この実施形態では、上記第４実施形態と同様の半導体基板２０１が設けられる。すなわち、半導体基板２０１の表面には、上記微小可動構造体１００の形成範囲に設けられた表面凹部２０１ａ，２０１ｂが設けられている。但し、この実施形態では、表面凹部２０１ａ，２０１ｂの内部を埋め、しかも、半導体基板２０１の表面上にも配置される態様で、絶縁膜２０２が形成され、この絶縁膜２０２上に上記微小可動構造体１００が形成されている。
【００８３】
この実施形態では、上記表面凹部２０１ａ，２０１ｂが形成されていることにより、上記微小可動構造体１００と半導体基板２０１との間の絶縁膜２０２の厚さが大きくなっているため、微小可動構造体１００（の第１電極１１０及び基部１２１）と半導体基板２０１との間で発生する寄生容量が低減される。
【００８４】
上記の構造は、例えば、半導体基板２０１の表面に選択的エッチング（ウエットエッチング若しくはドライエッチングなどの）処理、或いは、選択的積層処理などを施すことによって表面凹部２０１ａ，２０１ｂを形成し、この表面凹部に充填される態様で絶縁膜を形成した後に、さらに絶縁膜を積層することによって上記絶縁膜２０２を形成する。
【００８５】
この実施形態によれば、微小可動構造体１００と半導体基板２０１との間に空間を設けなくても、上記寄生容量を低減することができるので、微小可動構造体１００の支持剛性を高めることができる。
【００８６】
なお、この実施形態においても、上記表面凹部２０１ａ，２０１ｂは、微小可動構造体１００（の第１電極１１０及び基部１２１）と半導体基板２０１とが接合する部分を含み、それよりも広い範囲に形成されていてもよく、当該接合する部分のみに形成されていてもよく、当該接合する部分のさらに一部のみに形成されていてもよい。これらの場合、絶縁膜２０２は上記表面凹部を埋めるように形成されていればよい。
【００８７】
尚、本発明の微小可動構造体は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１実施形態の微小可動構造体の概略縦断面図（ａ）及び（ｂ）。
【図２】第１実施形態の微小可動構造体の概略斜視図（ａ）及び変形例の概略斜視図（ｂ）。
【図３】第１実施形態の微小可動構造体の製造方法を示す概略工程断面図（ａ）〜（ｃ）。
【図４】微小可動構造体の等価回路図。
【図５】第１実施形態に接続される回路構造の例を示す回路図。
【図６】静電斥力を用いた駆動態様を示すグラフ。
【図７】静電斥力を用いた異なる駆動態様を示すグラフ。
【図８】第２実施形態の半導体装置の概略縦断面図（ａ）及び（ｂ）。
【図９】第２実施形態の半導体装置の概略斜視図（ａ）及び変形例の概略斜視図（ｂ）。
【図１０】第２実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略工程断面図（ａ）〜（ｃ）。
【図１１】凹部を形成した場合のインピーダンスの周波数特性を示す図。
【図１２】第３実施形態の概略断面図。
【図１３】第４実施形態の概略断面図。
【図１４】第５実施形態の概略断面図。
【符号の説明】
【００８９】
１００，１００′…微小可動構造体、１０１…基板、１０２…絶縁膜、１１０，１１０′…第１電極層、１２０，１２０′…第２電極層、１２１…基部、１２２…弾性支持部、１２３…第２電極、１０１′，１０１″，２０１…半導体基板、１０７，１０７′，１０７″…半導体基板を刳り抜くことにより形成された凹部、２０１ａ…表面凹部
【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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