(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電引力により弾性力に抗して近接可能に形成された第１電極と第２電極を持つ静電アクチュエータを制御する半導体装置であって、
前記第１電極及び前記第２電極に対して印加する各種の電圧を発生させる電圧発生部と、
前記電圧発生部により発生させた電圧を前記第１電極及び前記第２電極に印加する制御を行う制御部と、
前記第１電極又は前記第２電極の電圧を検知して前記第１電極及び前記第２電極の間の容量を検知する容量検知部と
を備え、
前記制御部は、
前記第１電極と前記第２電極との間に第１電圧を印加する第１ステップと、
前記第１電極と前記第２電圧との間に前記第１電圧より小さい第２電圧を印加する第２ステップと、
前記第１電極または前記第２電極のいずれか一方を高インピーダンス状態に切り替えた後他方に印加される電圧を変化させる第３ステップと
を順に実行するように構成され、
前記容量検知部は、前記第３ステップによる前記第１電極又は前記第２電極の電圧の変化量を検知して前記第１電極及び前記第２電極の間の容量を検知する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記容量検知部の検知結果に基づき、前記第１電極及び前記第２電極の電圧の上下を反転させるスイッチング部を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１電圧は、前記第１電極と前記第２電極とを接触させた状態を維持するのに必要な最小の電圧以上の電圧であり、前記第２電圧は、前記最小の電圧よりも小さい電圧であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
静電引力により弾性力に抗して近接可能に形成された第１電極と第２電極を持つ静電アクチュエータの制御方法において、
前記第１電極と前記第２電極との間に第１電圧を印加する第１ステップと、
前記第１電極と前記第２電圧との間に前記第１電圧より小さい第２電圧を印加する第２ステップと、
前記第１電極または前記第２電極のいずれか一方を高インピーダンス状態に切り替えた後他方に印加される電圧を変化させる第３ステップと、
前記第３ステップによる前記第１電極又は前記第２電極の電圧の変化量を検知して前記第１電極及び前記第２電極の間の容量を検知する第４ステップと
を備えたことを特徴とする静電アクチュエータの制御方法。
【請求項５】
前記第１電圧は、前記第１電極と前記第２電極とを接触させた状態を維持するのに必要な最小の電圧以上の電圧であり、前記第２電圧は、前記最小の電圧よりも小さい電圧であることを特徴とする請求項４記載の静電アクチュエータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いた静電アクチュエータを制御する半導体装置、及び静電アクチュエータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型・軽量化、低消費電力化、高機能化を実現するための技術の一つとして、ＭＥＭＳが注目されている。このＭＥＭＳは、シリコンプロセス技術により、微小な機械的要素と電子回路要素とを融合したシステムである。
【０００３】
ＭＥＭＳ技術を用いた静電型アクチュエータの構造は、例えば特許文献１に開示されている。静電アクチュエータを閉状態（上部電極と下部電極が、絶縁膜を介して接触した状態）にするには、上部電極と下部電極との間に電位差をかけ、これら電極間の静電引力が、上部電極が固着された可動部の弾性力を上回るようにする。
【０００４】
閉状態の静電アクチュエータでは、上部電極と下部電極が絶縁膜を介して接した状態となり、上部電極と下部電極との間の静電容量は、開状態の場合よりも大きくなる。この際、ＦＮトンネルもしくはプール・フレンケル機構により絶縁膜に電荷が注入されトラップされ得る。この現象を、静電型アクチュエータのダイエレクトリック・チャージングという。
【０００５】
ダイエレクトリック・チャージングにより絶縁膜にトラップされた電荷量がある値以上になると、上部電極と下部電極との間の電位差を０ Ｖとしても、絶縁膜中の電荷に上部電極が引き寄せられ、静電アクチュエータを閉状態から開状態にできなくなる。この現象を、ダイエレクトリック・チャージングによるスティクションという。 スティクションを回避するための手段は、たとえば非特許文献１にも記載されているが、絶縁膜中にトラップされる電荷量を完全になくし、スティクションを完全に排除することは困難である。そこで、スティクションが発生しているか否かを含めた、静電アクチュエータの状態を簡単に且つ正確に判定することのできる半導体装置が望まれている。
【特許文献１】米国特許第５５７８９７６号明細書
【非特許文献１】G.M.Rebeiz, "RF MEMS Theory, Design, and Technology," Wiley-Interscience, 2003, pp.190-191.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、静電アクチュエータの状態を簡単に且つ正確に測定することができる半導体装置及び静電アクチュエータの制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る半導体装置は、静電引力により弾性力に抗して近接可能に形成された第１電極と第２電極を持つ静電アクチュエータを制御する半導体装置であって、前記第１電極及び前記第２電極に対して印加する各種の電圧を発生させる電圧発生部と、前記電圧発生部により発生させた電圧を前記第１電極及び前記第２電極に印加する制御を行う制御部と、前記第１電極又は前記第２電極の電圧を検知して前記第１電極及び前記第２電極の間の容量を検知する容量検知部とを備え、前記制御部は、前記第１電極と前記第２電極との間に第１電圧を印加する第１ステップと、前記第１電極と前記第２電圧との間に前記第１電圧より小さい第２電圧を印加する第２ステップと、前記第１電極または前記第２電極のいずれか一方を高インピーダンス状態に切り替えた後他方に印加される電圧を変化させる第３ステップとを順に実行するように構成され、前記容量検知部は、前記第３ステップによる前記第１電極又は前記第２電極の電圧の変化量を検知して前記第１電極及び前記第２電極の間の容量を検知することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係る静電アクチュエータの制御方法は、静電引力により弾性力に抗して近接可能に形成された第１電極と第２電極を持つ静電アクチュエータの制御方法において、前記第１電極と前記第２電極との間に１電圧を印加する第１ステップと、前記第１電極と前記第２電圧との間に前記第１電圧より小さい第２電圧を印加する第２ステップと、前記第１電極または前記第２電極のいずれか一方を高インピーダンス状態に切り替えた後他方に印加される電圧を変化させる第３ステップと、前記第３ステップによる前記第１電極又は前記第２電極の電圧の変化量を検知して前記第１電極及び前記第２電極の間の容量を検知する第４ステップとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、静電アクチュエータの状態を簡単に且つ正確に測定することができる半導体装置及び静電アクチュエータの制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の全体構造を示す概略図である。
【００１２】
この第１の実施の形態に係る半導体装置は、例えば図１に示すような静電型アクチュエータ１０と、これを制御するための集積回路部２０とからなる。静電アクチュエータ１０は、公知の構造を有しており、本実施の形態は、集積回路部２０の構成に特徴を有している。静電アクチュエータ１０と集積回路部２０とは、ＭＥＭＳ技術により１つのシリコン基板上に形成されていてもよいし、それぞれ別のシリコン基板に形成されるものであってもよい。
【００１３】
まず、図１を参照して、静電アクチュエータ１０の構造を説明する。図１（Ａ）は、静電アクチュエータ１０を閉状態（上部電極１４と下部電極１５が、絶縁膜１６を介して接触した状態）にした状態を示しており、同（Ｂ）は、開状態（上部電極１４と下部電極１５が離れた状態）を示している。
【００１４】
図１に示すように、この静電アクチュエータ１０は、図示しない基板（シリコン基板等）に固定された梁部１１、この梁部１１に対し可動とされた可動部１２、この梁部１１に対し固定された固定部１３、可動部１２に固定された上部電極１４、固定部１３に固定された下部電極１５、及び下部電極１５の表面に形成された絶縁膜１６を備えている。上部電極１４及び下部電極１５は、集積回路部２０より、動作のために必要な電圧の供給を受ける。
【００１５】
静電アクチュエータ１０を開状態から閉状態にするには、上部電極１４と下部電極１５との間にホールド電圧ＶＨＯＬＤをかけ、これら電極１４、１５間の静電引力が、上部電極１４が固着された可動部１２の弾性力を上回るようにする。
【００１６】
閉状態の静電アクチュエータ１０では、上部電極１４と下部電極１５が絶縁膜を１６を介して接した状態となり、図２（Ａ）に示すように、両電極１４、１５間の容量Ｃｍｏｎ＝Ｃｃｌｏｓｅは、開状態の場合におけるＣｍｏｎ＝Ｃｏｐｅｎ（図２（Ｂ））よりも大きくなる。
【００１７】
この閉状態において、ＦＮトンネルもしくはプール・フレンケル機構により絶縁膜１６に電荷が注入されトラップされ得る（ダイエレクトリック・チャージング）。ダイエレクトリック・チャージングにより絶縁膜１６にトラップされた電荷の量が十分大きくなると、上部電極１４と下部電極１５との間の電位差を０Ｖとしても、絶縁膜１６中の電荷に上部電極１４が引き寄せられ、閉状態から開状態にできなくなる（スティクション）。
【００１８】
本実施の形態の半導体装置では、図３Ａに示すようなタイミングで切り替わる電圧ＴＥ（細線）、電圧ＢＥ（太線）を、たとえばそれぞれ上部電極１４、下部電極１５に対し印加する。図３Ｂに、電圧の切り替えの手順をフローチャートで示す。これにより、静電アクチュエータ１０にどの程度ダイエレクトリック・チャージングひいてはスティクションが生じているのかを判定している。
【００１９】
最初に、上部電極１４には電圧ＴＥとしてホールド電圧ＶＨＯＬＤ、下部電極１５には電圧ＢＥとして接地電圧Ｖｓｓ（＝０Ｖ）を印加して、上部電極１４と下部電極１５を接触させた状態（閉状態）にする（図３ＢのステップＳ１）。
【００２０】
その後、時刻ｔ１において、電圧ＴＥをホールド電圧ＶＨＯＬＤから、これより小さい電圧ＶＭＯＮに切り替える（ステップＳ２）。この電圧ＶＭＯＮは、ダイエレクトリック・チャージングが進行していない状態において閉状態を維持するのに必要な最小限の電圧よりも小さい電圧である。従って、ダイエレクトリック・チャージングの進行のある程度以上進行している場合には、時刻ｔ１後も、上部電極１４と下部電極１５は離反しない。ダイエレクトリック・チャージングの進行の程度が小さい場合には、時刻ｔ１後、上部電極１４と下部電極１５は離反する。なお、どの程度ダイエレクトリック・チャージングが進んでいるときに閉状態のままとなるかは、使用する静電型アクチュエータ１０の構造等によって異なる。
【００２１】
時刻ｔ１後、上部電極１４と下部電極１５が離反したか否かを判定するため、時刻ｔ２以降の処理（図３ＢのステップＳ３〜Ｓ５）が実行される。
【００２２】
まず、上部電極１４を電気的に電圧供給回路から切り離し、高インピーダンス状態（Ｈｉ−Ｚ）とする（ステップＳ３）。その後、下部電極１５の電圧ＢＥを、接地電圧Ｖｓｓよりも大きく、電圧ＶＭＯＮよりも小さい電圧ＶＢＵＭＰに切り替える（ステップＳ４）。上部電極１４は高インピーダンス状態であるため、このステップＳ４により、上部電極１４の電圧は、電極１４、１５間の容量カップリングにより上昇する。上昇する幅は容量の大きさによって異なる。すなわち、スティクションが生じて、時刻ｔ１以後も閉状態にある場合には、電極１４、１５間の容量が大きいため、上部電極１４の電圧が上昇する幅が大きくなる。逆に、時刻ｔ１以後開状態であった場合には、電極１４、１５間の容量が小さいため、上昇する幅は小さくなる。従って、時刻ｔ３以降の上部電極１４の電圧の上昇の幅を検知することにより、電極１４、１５間の容量を検知し、チャージングの度合を判定することができる（ステップＳ５）。
【００２３】
この方法によれば、下部電極１５の電圧ＢＥを十分高い電圧ＶＢＵＭＰに充電することにより、ダイエレクトリック・チャージングの状態にかかわらず静電アクチュエータ１０を閉状態（又は開状態）から開状態へと遷移させることが可能である。開状態に遷移すると、充電されていた電荷量が一定であり且つ電極１４、１５間の容量が小さくなるため、上部電極１４の電圧ＴＥの上昇幅がより大きくなり、上部電極１４の電圧ＴＥを電圧ＶＭＯＮに切り替えた時点ｔ１において、静電アクチュエータ１０が開状態であったかのか、それとも閉状態であったかの判別が容易になる．
またこの方法は上部電極１４と下部電極１５を入れ替えて、上部電極１４側に図３Ａの電圧ＢＥを、下部電極１５側に図３Ａの電圧ＴＥを印加して、同様にチャージングの状態を判定することができる。
【００２４】
図３Ｃに、上記の集積回路部２０の構成例を示す。この例の集積回路部２０は、電圧生成回路２１−１、２２−１、スイッチング回路２３、制御回路２４、容量測定回路２５、及び基準電圧生成回路２６を備えている。
【００２５】
電圧生成回路２１−１は、前述の電圧ＶＨＯＬＤ、ＶＭＯＮを生成する。また、電圧生成回路２２−１は、前述の電圧ＶＢＵＭＰを生成する。
【００２６】
スイッチング回路２３は、電圧生成回路２１−１、２２−１の一方を電極１４又は１５のいずれか一方に選択的に接続し、他方を残りの電極に接続する機能を有するとともに、上部電極１４、下部電極１５を接地電圧Ｖｓｓに適宜接続する機能を有する。電圧生成回路２１−１、２２−１、及びスイッチング回路２３の動作は、制御回路２４により制御される。
【００２７】
また、電極１４、１５の電圧を測定して、電極１４、１５間の容量を測定するための回路として、容量測定回路２５が設けられている。この容量測定回路２５は、基準電圧生成回路２６で生成された基準電圧Ｖｒｅｆと、電極１４又は１５の電圧とを比較することにより上記の測定を行うものである。
【００２８】
この第１の実施の形態の半導体装置において、チャージング又はスティクションが発生していることが判明した場合には、上部電極１４、下部電極１５に印加される電圧を入れ替えて、次回の容量の測定では、たとえば図４に示すように、上部電極１４に電圧ＢＥ、下部電極１５に電圧ＴＥを印加することができる。チャージング等が発生していなかった場合には、この入れ替えを行わず、前回同様に（図３Ａ、３Ｂに示す通りに）測定を行えばよい。こうすることによりＩＢＡ(Intelligent  Bipolar  Actuation)が実現できる。
【００２９】
図４の例では、上部電極１４と下部電極１５に印加される電圧を入れ替える場合において、一旦両電極１４、１５の電圧ＴＥ、ＢＥを接地電位Ｖｓｓに落としているが、この接地電位Ｖｓｓに落とす動作を省略し、図５に示すように、直接電圧ＢＥをＶＢＵＭＰからＶＨＯＬＤに切り替えるようにすることも可能である。これにより、ＩＢＡにおける遷移時間を短縮することができる。特に、静電アクチュエータ１０が電極の入れ替え前に既に閉状態で入れ替え後も閉状態のときには変化させなければならない電圧幅が小さいので、図５の動作は遷移時間を短縮に役立つと共に消費電力の削減にも寄与する。また、電極入れ替え後の状態が開状態の場合は、図４のように電圧ＴＥ、ＢＥを一旦同一の電位(例えば接地電位Ｖｓｓ)にすればよい。
【００３０】
また、上記の図３Ａ、図４、図５の例では、両電極１４、１５間にホールド電圧ＶＨＯＬＤを印加することにより静電アクチュエータ１０を開状態から閉状態へと遷移させるが、図６に示すように、開状態から閉状態へ遷移させるための電圧としてホールド電圧ＶＨＯＬＤではなく別の電圧（アクト電圧ＶＡＣＴ）を用いることも可能である。アクト電圧ＶＡＣＴは、閉状態を維持するために必要なホールド電圧ＶＨＯＬＤよりも高い。
【００３１】
遷移のためにこのようなアクト電圧ＶＡＣＴを用いれば、閉状態を維持するために印加するホールド電圧ＶＨＯＬＤの大きさを、図３Ａ等の動作の場合よりも小さくすることができ、信頼性・消費電力の観点から有効である。
【００３２】
なお、このアクト電圧ＶＡＣＴを用いる場合にも、上部電極１４、下部電極１５の切り替えを行うに際し、図６に示すように、電圧ＴＥ、ＢＥを一旦接地電圧Ｖｓｓに落とす動作としてもよいし、図７に示すように、接地電圧Ｖｓｓに落とさずに、直接次の電圧ＶＢＵＭＰからＶＡＣＴに切り替えてもよい。
【００３３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を、図８Ａ、図８Ｂ、図９を参照して説明する。全体構造は、第１の実施の形態（図１）と同様であるので説明は省略する。この実施の形態において印加される電圧ＴＥ、ＢＥの波形を図８Ａに示す。図８Ｂは、この第２の実施の形態における集積回路部２０の構成を示すブロック図である。また、図９は、この第２の実施の形態の半導体装置の動作を示すフローチャートである。
【００３４】
この実施の形態では、最初に両電極１４、１５（図１）を閉状態にするために上部電極１４に印加する電圧ＴＥをホールド電圧ＶＨＯＬＤとし、下部電極１５に印加する電圧ＢＥを接地電圧Ｖｓｓにする点（図９のステップ１１）では第１の実施の形態と同様である。ただし、時刻ｔ５において、電圧ＴＥを電圧ＶＨＯＬＤから電圧ＶＭＯＮへと変化させる代わりに、電圧ＴＥは電圧ＶＨＯＬＤのままとし、電圧ＢＥを電圧Ｖｓｓから電圧ＶＭＯＮ´へと変化させる（図９のステップＳ１２）。この第２の実施の形態では、電圧ＶＨＯＬＤと電圧ＶＭＯＮ´の差が図３Ａの電圧ＶＭＯＮに相当する。
【００３５】
その後、時刻ｔ６において、上部電極１４を高インピーダンス状態とした後（ステップＳ１３）、時刻ｔ７において電圧ＢＥを電圧ＶＭＯＮから接地電圧Ｖｓｓに切り替える（ステップＳ１４）。これにより、電圧ＴＥは、上部電極１４と下部電極１５との間の容量カップリングにより下降する。下降する幅は容量の大きさによるため、下降幅を測定することにより、第１の実施の形態と同様にして上下の電極１４、１５間の容量を測定することが可能である（ステップＳ１５）。
【００３６】
図８Ｂは、この第２の実施の形態における集積回路部２０の構成を示すブロック図である。この集積回路部２０は、電圧ＶＨＯＬＤを発生させる電圧生成回路２１−２と、電圧ＶＭＯＮ´を発生させる電圧生成回路２２−２を備えている。その他は、第１の実施の形態（図３Ｃ）と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３７】
また、この実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、上部電極１４と下部電極１５を入れ替えて、上部電極１４側に図３Ａの電圧ＢＥを、下部電極１５側に図３Ａの電圧ＴＥを印加して、同様にチャージングの状態を判定することができる。このとき、図１０に示すように、上部電極１４と下部電極１５を入れ替える場合において、一旦両電極１４、１５の電圧ＴＥ、ＢＥを接地電位Ｖｓｓに落とす期間を設けてもよいし、図１１のように、この期間を省略してもよい。また、図１２Ａに示すように、電圧ＴＥとして上述のアクト電圧ＶＡＣＴを用いるようにしてもよい。集積回路部２０は、図１２Ｂに示すように、電圧ＶＡＣＴ、電圧ＶＨＯＬＤを生成する電圧生成回路２１−３と、電圧ＶＭＯＮ´を生成する電圧生成回路２２−３とを有するものとすることができる。なお、図１２Ａに示すように、上下の電極１４、１５に印加される電圧を入れ替える際に、時刻ｔ８とｔ１０の間において、電圧ＴＥ、ＢＥを共に電圧Ｖｓｓまで落としてもよいし、代わりに、図１３に示すように、時刻ｔ８とｔ１０の間で電圧ＴＥとＢＥが共にＶｓｓまで落ちる期間を省略してもよい。
【００３８】
［第１、第２の実施の形態の変形例］
図１４、図１５、及び図１６を参照して、第１、第２の実施の形態の変形例を説明する。図１４は、この変形例に係る半導体装置の集積回路部２０の構成を示しており、図１５は印加される電圧の波形（一部）を示している。また、図１６は、この変形例における電圧制御の手順を示している。
【００３９】
上記の実施の形態では、上下の電極１４、１５間にアクト電圧ＶＡＣＴ印加し（ステップＳ２１）、その後ホールド電圧ＶＨＯＬＤを印加して上下の電極１４、１５を閉状態に維持する場合、電圧ＢＥを接地電圧Ｖｓｓに維持しつつ、電圧ＴＥの方を順次ＶＡＣＴ、ＶＨＯＬＤと順に変化させていた。これに代えて、この変形例では、図１５に示すように、電圧ＴＥは電圧ＶＡＣＴのままとし、電圧ＢＥの方を接地電位Ｖｓｓからこれよりも高いＶＨＯＬＤ´（＝ＶＡＣＴ−ＶＨＯＬＤ）に変化させる（図１６のステップＳ２１、Ｓ２２）。これにより、両電極１４、１５間に電圧ＶＨＯＬＤを印加することができる。
【００４０】
その後、両電極間１４、１５間に電圧ＶＭＯＮを印加する場合においても、電圧  ＴＥの方でなく、電圧ＢＥの方を変化させることが可能である（図１７参照）。すなわち、図１８に示すように、Ｓ２１、Ｓ２２の実行後、下部電極１５に印加する電圧ＢＥを電圧ＶＨＯＬＤ´から電圧ＶＭＯＮ´に切り替え（ステップＳ３３）、その後、上部電極１４を高インピーダンス状態に切り替えた後（ステップＳ３４）、電圧ＢＥを接地電圧Ｖｓｓに切り替える（ステップＳ３５）。上部電極１４は高インピーダンス状態であるため、このステップＳ３５により、上部電極１４の電圧は、電極１４、１５間の容量カップリングにより低下する。低下する幅は容量の大きさによって異なるので、この低下の幅を検知することにより電極１４、１５間の容量を検知し、チャージングの度合を判定することができる（ステップＳ３６）。
【００４１】
図１４は、この変形例に係る半導体装置の集積回路部２０の構成を示している。図１７の動作を行う場合、電圧生成回路２１−４は、電圧ＶＡＣＴを生成し、電圧生成回路２２−４は電圧ＶＨＯＬＤ´、ＶＭＯＮ´（＝ＶＡＣＴ−ＶＭＯＮ）等を生成する。その他は、第１の実施の形態の場合と同様である。この例によれば、電圧ＶＨＯＬＤ´が電源電圧ＶＤＤ以下であれば昇圧ポンプが不要となり好ましい。また電圧ＶＨＯＬＤ´が電源電圧ＶＤＤに等しければ、新たな電源レベルを生成する必要がなくなり好適である。
【００４２】
なお、この変形例においても、図１９、図２０に示すように、上部電極１４と下部電極１５を入れ替えて、上部電極１４側に電圧ＢＥを、下部電極１５側に電圧ＴＥを印加して、同様にチャージングの状態を判定することができる。このとき、図１９に示すように、上部電極１４と下部電極１５を入れ替える場合において、一旦両電極１４、１５の電圧ＴＥ、ＢＥを接地電位Ｖｓｓに落とす期間を設けてもよいし、図２０のように、この期間を省略してもよい。また、図１２Ａに示すように、電圧ＴＥとして上述のアクト電圧ＶＡＣＴを用いるようにしてもよい。
【００４３】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置を、図２１乃至図２４を参照して説明する。この実施の形態において印加される電圧ＴＥ、ＢＥの波形を図２１に示す。図２２Ａは、この第３の実施の形態における集積回路部２０の構成を示すブロック図である。また、図２２Ｂは、この第３の実施の形態の半導体装置の動作を示すフローチャートである。
【００４４】
この実施の形態の波形、動作は、図２１の時刻ｔ２１〜ｔ２３、図２２ＢのステップＳ４１〜Ｓ４４までは、図１７、図１８に示す動作と同様である。
【００４５】
しかし、時刻ｔ２３において、電圧ＢＥを接地電圧Ｖｓｓに落とす代わりに、電圧ＶＭＯＮから電圧ＶＢＵＭＰだけ上昇させて、上部電極１４に容量カップリングを発生させる点で異なっている。
【００４６】
この実施の形態における集積回路部２４の構成を、図２２Ａを参照して説明する。この動作を行う場合、電圧生成回路２１−５は、電圧ＶＡＣＴを生成し、電圧生成回路２２−５は電圧ＶＨＯＬＤ´、電圧ＶＭＯＮ´、及び電圧ＶＭＯＮ´＋ＶＢＵＭＰを生成するものとすることができる。
【００４７】
また、この実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、上部電極１４と下部電極１５を入れ替えて、上部電極１４側に電圧ＢＥを、下部電極１５側に電圧ＴＥを印加して、同様にチャージングの状態を判定することができる。このとき、図２３に示すように、上部電極１４と下部電極１５を入れ替える場合において、一旦両電極１４、１５の電圧ＴＥ、ＢＥを接地電位Ｖｓｓに落とす期間を設けてもよいし、図２４のように、この期間を省略してもよい。
【００４８】
以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置の全体構造を示す概略図である。
【図２】静電アクチュエータ１０について説明した概念図である。
【図３Ａ】第１の実施の形態において、上部電極１４、下部電極１５に印加される電圧ＴＥ、ＢＥの波形図である。
【図３Ｂ】第１の実施の形態に係る半導体装置の動作を示すフローチャートである。
【図３Ｃ】第１の実施の形態に係る半導体装置に含まれる集積回路部２０の構成例を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態において上部電極１４と下部電極１５とに印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の一例である。
【図５】第１の実施の形態において上部電極１４と下部電極１５とに印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の一例である。
【図６】第１の実施の形態において上部電極１４と下部電極１５とに印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の別の例である。
【図７】第１の実施の形態において上部電極１４と下部電極１５とに印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の別の例である。
【図８Ａ】第２の実施の形態において、上部電極１４、下部電極１５に印加される電圧ＴＥ、ＢＥの波形図である。
【図８Ｂ】第２の実施の形態に係る半導体装置の集積回路部２０の構成を示すブロック図である。
【図９】この第２の実施の形態の半導体装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施の形態において上部電極１４と下部電極１５とに印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の一例である。
【図１１】第２の実施の形態において上部電極１４と下部電極１５とに印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の一例である。
【図１２Ａ】第２の実施の形態において上部電極１４と下部電極１５とに印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の別の例である。
【図１２Ｂ】第２の実施の形態に係る半導体装置に含まれる集積回路部２０の構成例を示すブロック図である。
【図１３】第２の実施の形態において上部電極１４と下部電極１５とに印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の別の例である。
【図１４】１、第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置の集積回路部２０の構成を示している。
【図１５】１、第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置の上部電極１４、下部電極１５に印加される電圧ＴＥ、ＢＥの波形図である。
【図１６】１、第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７】１、第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置の上部電極１４、下部電極１５に印加される電圧ＴＥ、ＢＥの波形図である。
【図１８】１、第２の実施の形態の変形例に係る半導体装置の動作を示すフローチャートである。
【図１９】１、第２の実施の形態の変形例において上部電極１４と下部電極１５とに印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の一例である。
【図２０】１、第２の実施の形態の変形例において上部電極１４と下部電極１５とに印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の一例である。
【図２１】第３の実施の形態において印加される電圧ＴＥ、ＢＥの波形を示す波形図である。
【図２２Ａ】この第３の実施の形態における集積回路部２０の構成を示すブロック図である。
【図２２Ｂ】この第３の実施の形態の半導体装置の動作を示すフローチャートである。
【図２３】第３の実施の形態において上部電極１４と下部電極１５とに印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の一例である。
【図２４】第３の実施の形態において上部電極１４と下部電極１５に印加される電圧ＴＥ、ＢＥが入れ替えられる場合における電圧ＴＥ、ＢＥの波形図の一例である。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・静電アクチュエータ、  １１・・・梁部、  １２・・・可動部、  １３・・・固定部、  １４・・・上部電極、  １５・・・下部電極、  １６・・・絶縁膜、  ２０・・・集積回路部、  ２１、２２・・・電圧生成回路、  ２３・・・スイッチング回路、  ２４・・・制御回路、  ２５・・・容量測定回路、  ２６・・・基準電圧生成回路。
【図１】
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【図２】
0004528815.tif 000003
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
0004528815.tif 000005
【図３Ｃ】
0004528815.tif 000006
【図４】
0004528815.tif 000007
【図５】
0004528815.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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