(57)【要約】【課題】デバイス特性の向上を図ることができる静電型デバイスを提供する。【解決手段】本技術の一形態に係る静電型デバイスは、導電性の基材と、第１の導体層と、第２の導体層と、接合層とを具備する。上記第１の導体層は、第１の電極部と、第１のベース部とを有し、信号ラインに接続される。上記第１のベース部は、上記第１の電極部を支持し、上記基材上に配置される。上記第２の導体層は、第２の電極部と、第２のベース部とを有し、基準電位に接続される。上記第２の電極部は、上記第１の電極部と第１の軸方向に対向し、上記第１の電極部に対して上記第１の軸方向に相対移動可能に構成される。上記第２のベース部は、上記第２の電極部を支持し、上記基材上に配置される。上記接合層は、上記基材と上記第１および第２のベース部との間に配置され、少なくとも上記第１のベース部を部分的に支持する複数の第１の接合部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の基材と、
第１の電極部と、前記第１の電極部を支持し前記基材上に配置された第１のベース部とを有し、信号ラインに接続される第１の導体層と、
前記第１の電極部と第１の軸方向に対向し前記第１の電極部に対して前記第１の軸方向に相対移動可能な第２の電極部と、前記第２の電極部を支持し前記基材上に配置された第２のベース部とを有し、基準電位に接続される第２の導体層と、
前記基材と前記第１および第２のベース部との間に配置され、少なくとも前記第１のベース部を部分的に支持する複数の第１の接合部を有する電気絶縁性の接合層と
を具備する静電型デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の静電型デバイスであって、
前記第１のベース部は、前記第１の軸方向に長辺を有する柱状に形成され、
前記第１の電極部は、前記第１の軸方向と交差する第２の軸方向に延在し前記第１の軸方向に配列された複数の電極片を有する
静電型デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の静電型デバイスであって、
前記第１のベース部は、
前記複数の第１の接合部に各々支持される前記長辺方向の両端部と、
前記両端部間に設けられ前記複数の電極片を支持する懸架部と、を有する
静電型デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の静電型デバイスであって、
前記懸架部は、前記第２の軸方向に沿った幅が、前記両端部の幅よりも狭く、前記第１および第２の軸方向に直交する第３の軸方向に沿った高さ寸法よりも小さい板部で構成される
静電型デバイス。
【請求項５】
請求項３に記載の静電型デバイスであって、
前記懸架部は、複数の中空部を有する
静電型デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の静電型デバイスであって、
前記懸架部は、格子構造を有する
静電型デバイス。
【請求項７】
請求項２に記載の静電型デバイスであって、
前記複数の第１の接合部は、前記第１のベース部の長手方向の両端部と中央部とを各々支持する
静電型デバイス。
【請求項８】
請求項２に記載の静電型デバイスであって、
前記第２の電極部は、前記第１の電極部を構成する複数の電極片と対向する複数の電極片を有し、
前記第２のベース部は、前記第２の電極部を前記第１の軸方向に移動可能に支持する弾性変形可能な連結片を有する
静電型デバイス。
【請求項９】
請求項１に記載の静電型デバイスであって、
前記接合層は、前記第２のベース部を部分的に支持する複数の第２の接合部をさらに有する
静電型デバイス。
【請求項１０】
請求項１に記載の静電型デバイスであって、
前記第１の電極部は、前記第１の軸方向と交差する第２の軸方向に延在し前記第１の軸方向に配列された複数の電極片を有し、
前記第１のベース部は、前記第１の電極部を前記第１の軸方向に移動可能に支持する弾性変形可能な連結片を有する
静電型デバイス。
【請求項１１】
請求項１０に記載の静電型デバイスであって、
前記第１のベース部上に配置され、前記信号ラインと電気的に接続されるパッド部と、
前記第１のベース部上に配置され、前記第１のベース部と電気的に接続される端子部と、
前記パッド部と前記端子部との間を電気的に接続する配線層と、
前記第１のベース部と前記配線層との間に配置された層間絶縁層とをさらに具備し、
前記複数の第１の接合部は、前記端子部の直下に選択的に配置される
静電型デバイス。
【請求項１２】
請求項１１に記載の静電型デバイスであって、
前記第１のベース部は、前記配線層の延在方向に沿って形成された複数の切欠き部を有する
静電型デバイス。
【請求項１３】
請求項１１に記載の静電型デバイスであって、
前記層間絶縁層は、前記第１のベース部と前記配線層との間に間隙を形成する欠落部を有する
静電型デバイス。
【請求項１４】
請求項１１に記載の静電型デバイスであって、
前記層間絶縁層および前記第１のベース部は、前記基材と前記配線層との間に間隙を形成する欠落部をそれぞれ有する
静電型デバイス。
【請求項１５】
請求項１に記載の静電型デバイスであって、
前記基材、前記第１および前記第２の導体層はそれぞれシリコン基板で構成され、
前記接合層は、シリコン酸化膜で構成される
静電型デバイス。
【請求項１６】
請求項１に記載の静電型デバイスであって、
前記信号ラインは、前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に静電力を発生させる信号入力ラインを構成する
静電型デバイス。
【請求項１７】
請求項１に記載の静電型デバイスであって、
前記信号ラインは、前記第１の電極部と前記第２の電極部との間の相対距離に応じた電圧信号を出力する信号出力ラインを構成する
静電型デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、例えば、静電駆動型アクチュエータ、静電型センサなどに適用可能な静電型デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスの開発が広く行われている。ＭＥＭＳとは、一般に、微細な機構を有するアクチュエータ、センサなどのデバイス技術、あるいは、その微細な構造や機構を形成するための半導体プロセスを土台として発展したプロセス技術をいう。ＭＥＭＳデバイスとは、このようなＭＥＭＳ技術を用いて製造されたアクチュエータやセンサなどをいう。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイスの製作にはＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板が広く用いられる。ＳＯＩ基板は、シリコンからなる支持層と、支持層の上に形成されたシリコン酸化物（ＳｉＯ２）からなるＢＯＸ（Buried Oxide）層と、ＢＯＸ層の上に接合されたシリコンからなる活性層との積層体で構成される。ＳＯＩ基板から製作されるＭＥＭＳデバイスの構造設計においては、典型的には、活性層に機能部となる構造と機構が作り込まれる。その構造の一部は、ＢＯＸ層を介して支持層と機械的、電気的に接続される。ＭＥＭＳデバイスとしてのアクチュエータあるいはセンサの機械的、電気的特性は活性層に形成され、ＢＯＸ層や支持層の役割は主にパッケージ化するための剛性、強度の確保にある。
【０００４】
例えば特許文献１には、ＳＯＩ基板から構成された２軸静電型のチルトミラー素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５２２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＳＯＩ基板から製作されるＭＥＭＳデバイスにおいては、ＢＯＸ層や支持層の電気的特性が活性層に形成されたアクチュエータあるいはセンサに少なからず影響を与える。例えば静電駆動型のＭＥＭＳデバイスを例に挙げると、ＢＯＸ層の帯電による動作不良あるいは信頼性の低下、活性層とＢＯＸ層と支持層とによって形成される容量（寄生容量）の増加に伴う駆動電力の上昇あるいは検出感度の低下などが問題となる。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、デバイス特性の向上を図ることができる静電型デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本技術の一形態に係る静電型デバイスは、導電性の基材と、第１の導体層と、第２の導体層と、接合層とを具備する。
上記第１の導体層は、第１の電極部と、第１のベース部とを有し、信号ラインに接続される。上記第１のベース部は、上記第１の電極部を支持し、上記基材上に配置される。
上記第２の導体層は、第２の電極部と、第２のベース部とを有し、基準電位に接続される。上記第２の電極部は、上記第１の電極部と第１の軸方向に対向し、上記第１の電極部に対して上記第１の軸方向に相対移動可能に構成される。上記第２のベース部は、上記第２の電極部を支持し、上記基材上に配置される。
上記接合層は、上記基材と上記第１および第２のベース部との間に配置され、少なくとも上記第１のベース部を部分的に支持する複数の第１の接合部を有する。
【０００９】
上記静電型デバイスにおいて、第１および第２の電極部のうち一方が可動電極として、他方が固定電極としてそれぞれ機能する。信号ラインは、第１および第２の電極部間に静電力を発生させる信号入力ラインを構成し、あるいは、第１および第２の電極部間の相対距離に応じた電圧信号を出力する信号出力ラインを構成する。前者の場合、当該静電型デバイスは、静電型アクチュエータとして機能し、後者の場合、当該静電型デバイスは、静電型センサとして機能する。
【００１０】
上記静電型デバイスにおいて、第１の電極部を支持する第１のベース層および第２の電極部を支持する第２のベース層はそれぞれ、接合層を介して基材の上に支持される。そして、信号ラインに接続される第１のベース部は、複数の第１の接合部によって部分的に支持される。このため、第１のベース部の全面が電気絶縁性の接合層を介して基材上に支持される場合と比較して、第１のベース部と基材との間に介在する接合層の面積が減少し、接合層の帯電や寄生容量に起因するデバイスへの悪影響が低減される。これにより、良好な動作特性の確保、消費駆動電力の低減、検出感度の向上などデバイス特性の向上を図ることが可能となる。
【００１１】
上記第１のベース部は、典型的には、上記第１の軸方向に長辺を有する柱状に形成されるとともに、上記第１の電極部は、上記第１の軸方向と交差する第２の軸方向に延在し、上記第１の軸方向に配列された複数の電極片を有する。
上記構成において、上記第１のベース部は、上記長辺方向の両端部と、懸架部とを有する。上記両端部は、上記複数の第１の接合部に各々支持される。上記懸架部は、上記両端部間に設けられ、上記複数の電極片を支持する。
これにより、接合層の面積を最小限に抑えつつ、第１のベース層を基材上に安定に支持することが可能となる。
【００１２】
上記懸架部は、例えば、上記第２の軸方向に沿った幅が上記両端部の幅よりも狭く、上記第１および第２の軸方向に直交する第３の軸方向に沿った高さ寸法よりも小さい板部で構成される。あるいは、上記懸架部は、複数の中空部を有していてもよい。中空部の形態は特に限定されず、例えば、上記懸架部は、格子構造またはラダー構造を有してもよい。あるいは、上記複数の第１の接合部は、上記第１のベース部の長手方向の両端部と中央部とを各々支持するように構成されてもよい。
【００１３】
上記第２の電極部は、典型的には、第１の電極部を構成する複数の電極片と対向する複数の電極片を有する。上記第２の電極部が可動電極として構成される場合、上記第２のベース部は、上記第２の電極部を上記第１の軸方向に移動可能に支持する弾性変形可能な連結片を有する。
【００１４】
上記接合層は、上記第２のベース部を部分的に支持する複数の第２の接合部をさらに有してもよい。これにより、第２のベース層においても基材との間の寄生容量などを減少させることができるため、デバイス特性のさらなる向上が図れることになる。
【００１５】
第１の電極部は、固定電極として構成されてもよいし、可動電極として構成されてもよい。第１の電極部が可動電極として構成される場合、第１のベース部は、第１の電極部を上記第１の軸方向に移動可能に支持する弾性変形可能な連結片を有する。
【００１６】
この場合、上記静電型デバイスは、パッド部と、端子部と、配線層と、層間絶縁層とをさらに具備してもよい。
上記パッド部は、上記第１のベース部上に配置され、上記信号ラインと電気的に接続される。上記端子部は、上記第１のベース部上に配置され、上記第１のベース部と電気的に接続される。上記配線層は、上記パッド部と上記端子部との間を電気的に接続する。上記層間絶縁層は、上記第１のベース部と上記配線層との間に配置される。
そして、上記複数の第１の接合部は、上記第１および第２の端子部の直下に選択的に配置される。
【００１７】
上記構成によれば、配線層の形成領域における第１のベース部と基材との間の容量を低減することができるため、信号ラインに接続される第１の電極部の駆動電圧の低減を図ることが可能となる。あるいは、第２の電極部に対する第１の電極部の相対移動を精度よく検出することが可能となる。
【００１８】
上記第１のベース部は、上記配線層の延在方向に沿って形成された複数の切欠き部を有してもよい。これにより、基材と第１のベース部との対向面積を減少させることができるため、これらの間の寄生容量を低減させることができる。
同様に、上記層間絶縁層は、上記第１のベース部と上記配線層との間に間隙を形成する欠落部を有してもよい。
更に、上記層間絶縁層および上記第１のベース部は、上記基材と上記配線層との間に間隙を形成する欠落部をそれぞれ有してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本技術によれば、デバイス特性の向上を図ることができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本技術の第１の実施形態に係る静電型デバイスの構成を示す概略平面図である。
【図２】図１における［Ａ］−［Ａ］線断面図である。
【図３】図１に示した静電型デバイスの等価回路を示す図である。
【図４】比較例に係る静電型デバイスの構成を示す概略平面図である。
【図５】比較例に係る静電型デバイスの等価回路を示す図である。
【図６】静電型デバイスが静電センサとして構成されるときの検出回路の一例を示す図である。
【図７】本技術の第２の実施形態に係る静電型デバイスの構成を示す概略平面図である。
【図８】本技術の第３の実施形態に係る静電型デバイスの構成を示す概略平面図である。
【図９】本技術の第４の実施形態に係る静電型デバイスの構成を示す概略平面図である。
【図１０】本技術の第５の実施形態に係る静電型デバイスの構成を示す概略平面図である。
【図１１】本技術の第６の実施形態に係る静電型デバイスの構成を示す概略平面図である。
【図１２】本技術の一実施形態に係る静電型デバイスのアレイ構造を示す概略平面図である。
【図１３】本技術の第７の実施形態に係る静電型デバイスの構成を示す概略平面図である。
【図１４】図１３に示した静電型デバイスにおいて、端子部の形成領域における要部の縦断面図である。
【図１５】本技術の第８の実施形態に係る静電型デバイスの構成を示す概略平面図である。
【図１６】図１５に示した静電型デバイスにおいて、パッド部および端子部の形成領域における要部の縦断面図である。
【図１７】図１５に示した静電型デバイスの等価回路を示す図である。
【図１８】図１５に示した静電型デバイスの他の構成例を示す要部の縦断面図である。
【図１９】図１５に示した静電型デバイスの他の構成例を示す要部の平面図である。
【図２０】図１５に示した静電型デバイスの他の構成例を示す要部の平面図である。
【図２１】図１５に示した静電型デバイスの他の構成例を示す要部の平面図である。
【図２２】図１５に示した静電型デバイスの他の構成例を示す要部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１は、本技術の一実施形態に係る静電型デバイス１０１を示す概略平面図である。図２は、図１における［Ａ］−［Ａ］線断面図である。
図１，２においてＸ軸およびＹ軸は、相互に直交する平面方向、Ｚ軸はこれらに直交する高さ（厚み）方向を示している。以後の各図においても同様とする。
【００２３】
［静電型デバイスの構成］
静電型デバイス１０１は、基材１０と、固定電極層２０（第１の導体層）と、可動電極層３０（第２の導体層）と、接合層４０とを備える。固定電極層２０は、２つの固定電極層２０Ｌ，２０Ｒを有する。以下、個別に説明する場合を除き、固定電極層２０Ｌ，２０Ｒを固定電極層２０と総称する。
【００２４】
本実施形態の静電型デバイス１０１は、制御用電源Ｖcontを含む制御回路（駆動回路）に電気的に接続されており、固定電極層２０および可動電極層３０の間に入力される直流電圧によって駆動される静電アクチュエータとして構成される。
【００２５】
基材１０は、導電性を有する略矩形の板材で構成され、本実施形態ではシリコン基板で構成される。基材１０の比抵抗および厚みは特に限定されず、典型的には、比抵抗は数Ωｃｍ〜数ＭΩｃｍ、厚みは数十μｍ〜数百μｍである。
【００２６】
基材１０は、典型的には、ＳＯＩ基板における支持層を所定形状に加工することで形成され、静電型デバイス１０１におけるアクチュエータ部あるいはセンサ部を支持する支持基板として構成される。基材１０は、上記アクチュエータ部あるいはセンサ部を支持できる大きさに形成されるが、複数の上記アクチュエータ部あるいはセンサ部を共通に支持できる大きさに形成されてもよい。
【００２７】
固定電極層２０および可動電極層３０は、典型的には、シリコン基板で構成される。固定電極層２０および可動電極層３０の比抵抗および厚みは特に限定されず、典型的には、比抵抗は数Ωｃｍ〜数ＭΩｃｍ、厚みは数μｍ〜１００μｍである。
【００２８】
固定電極層２０および可動電極層３０は、共通のシリコン基板に微細加工を施すことで形成される。固定電極層２０および可動電極層３０は、典型的には、ＳＯＩ基板における活性層で構成され、基材１０上において相互に分離して配置されている。固定電極層２０および可動電極層３０はそれぞれ、後述するように櫛歯型の電極構造を有する。
【００２９】
静電型デバイス１０１が静電アクチュエータとして構成される場合、固定電極層２０および可動電極層３０は、アクチュエータ機構を構成する。一方、静電型デバイス１０１が静電センサとして構成される場合、固定電極層２０および可動電極層３０は、センシング機構を構成する。
【００３０】
接合層４０は、基材１０と固定電極層２０および可動電極層３０との間に配置された電気絶縁性の材料で構成される。本実施形態では、接合層４０は、シリコン酸化膜で構成される。接合層４０の厚みは特に限定されず、例えば数μｍである。接合層４０は、図１において網掛けした領域に設けられる（以後の実施形態においても同様とする）。
【００３１】
接合層４０は、典型的には、ＳＯＩ基板におけるＢＯＸ層を所定形状に加工することで形成される。接合層４０は、基材１０と固定電極層２０との間、および、基材１０と可動電極層３０との間をそれぞれ接合する。本実施形態において接合層４０は、後述するように、固定電極層２０および可動電極層３０各々のベース部２２，３２を部分的に支持する複数の接合部４２１，４２２，４３１，４３２を有する。
【００３２】
以下、固定電極層２０および可動電極層３０の詳細について説明する。
【００３３】
（固定電極層）
固定電極層２０は、上述のように、２つの固定電極層２０Ｌ，２０Ｒで構成される。固定電極層２０Ｌ，２０Ｒは、可動電極層３０を挟んで、Ｘ軸方向に相互に対向して配置される。すなわち図１において、一方の固定電極層２０Ｌは、可動電極層３０の左側に配置され、他方の固定電極層２０Ｒは、可動電極層３０の右側に配置される。これら固定電極層２０Ｌ，２０Ｒは、Ｙ軸方向に関して対称な形状に形成される。
【００３４】
固定電極層２０は、固定電極部２１（第１の電極部）と、ベース部２２（第１のベース部）とを有する。固定電極部２１およびベース部２２は、各々略同一の厚みで形成される。
【００３５】
固定電極部２１は、Ｘ軸方向に延在しＹ軸方向に配列された複数の固定電極片２１０を有する。固定電極片２１０の本数は特に限定されず、要求されるデバイス特性に応じて適宜設定される。本実施形態において、複数の固定電極片２１０は、Ｙ軸方向に等間隔で配列されるが、勿論これに限られない。
【００３６】
図１に示すように、一方の固定電極層２０Ｌにおいて、複数の固定電極片２１０は、ベース部２２の懸架部２２０から右方に突出するように形成される。また、他方の固定電極層２０Ｒにおいて、複数の固定電極片２１０は、ベース部２２の懸架部２２０から左方に突出するように形成される。固定電極層２０Ｌの各固定電極片２１０と固定電極層２０Ｒの各固定電極片２１０は、Ｘ軸方向に相互に対向して配置されている。
【００３７】
複数の固定電極片２１０はそれぞれ略同一の形状に形成され、Ｘ軸方向に沿った長さ方向と、Ｙ軸方向に沿った幅方向と、Ｚ軸方向に沿った高さ（厚み）方向とを有する。各固定電極片２１０は、Ｚ軸方向に沿った高さ寸法がＹ軸方向に沿った幅寸法よりも大きく基材１０に垂直な板形状に形成される。固定電極片２１０の幅および長さは特に限定されず、例えば、幅は１μｍ以上５μｍ以下、長さは５０μｍ以上２００μｍとされる。
【００３８】
各固定電極片２１０の下端は、図２に示すように、基材１０の表面から空間（間隙Ｇ３）を介して対向しており、したがって固定電極部２１は、基材１０とは非接触でベース部２２に支持される。
【００３９】
間隙Ｇ３は、接合層４０の厚みに相当する。すなわち、固定電極部２１は、複数の固定電極片２１０が形成された後、下地の接合層４０を除去することによって作製される。固定電極片２１０の形成方法は特に限定されず、典型的には、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）等の異方性ドライエッチング法で形成される。接合層４０の加工方法も特に限定されず、例えば、接合層４０を選択的に除去することが可能な等方性エッチングプロセスが適用可能である。エッチング方法は特に限定されず、ウェットおよびドライのいずれであってもよい。
【００４０】
ベース部２２は固定電極部２１を支持し、接合層４０（接合部４２１，４２２）を介して基材１０の表面に配置される。本実施形態においてベース部２２は、Ｙ軸方向に長辺を有する柱状に形成される。
【００４１】
ベース部２２は、上記長辺方向における両端部（ベース端部２２１，２２２）と、これらベース端部２２１，２２２間に設けられた懸架部２２０とを有し、懸架部２２０は複数の固定電極片２１０を支持する。
【００４２】
各ベース端部２２１，２２２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行な２辺をそれぞれ有する矩形状に形成され、固定電極部２１と略同一の厚みを有する。ベース部２２は、接合部４２１，４２２（第１の接合部）を介して基材１０の表面に配置される。接合部４２１，４２２は、ベース端部２２１，２２２と基材１０との間にそれぞれ配置される。ベース端部２２１，２２２および接合部４２１，４２２は、基材１０に固定電極層２０を支持するアンカー部として機能する。
【００４３】
接合部４２１，４２２は、基材１０と固定電極層２０（２０Ｌ，２０Ｒ）との間に介在する接合層４０を所定形状にパターニングすることで形成される。典型的には、固定電極部２１およびベース部２２の形状加工後、固定電極部２１および懸架部２２０の下地を構成する接合層４０を上述のようにエッチング法により除去することで、接合部４２１，４２２がそれぞれ形成される。
【００４４】
接合部４２１，４２２は、ベース端部２２１，２２２と同様の略矩形状に形成される。接合部４２１，４２２の大きさは、典型的には、ベース端部２２１，２２２の大きさよりも小さい。これは、接合層４０のパターニング時におけるサイドエッチングによるものである。サイドエッチングの量はエッチング条件に応じて異なり、例えば、固定電極片２１０のＹ軸方向に沿った幅寸法と同等の大きさに設定される。
【００４５】
懸架部２２０の両端は、ベース端部２２１，２２２に各々接続されている。懸架部２２０はＹ軸方向に平行な板部で構成され、Ｘ軸方向に沿った幅がベース端部２２１，２２２の幅よりも狭く、図２に示すようにＺ軸方向に沿った高さ寸法よりも小さい。懸架部２２０の幅は、典型的には複数の固定電極片２１０と略同一の幅ないしはその略２倍の幅で構成されるが、勿論これに限られない。
【００４６】
懸架部２２０とベース端部２２１，２２２との接続位置は特に限定されず、本実施形態においては、可動電極層３０に最も近い位置に上記接続位置が設定される。すなわち、一方の固定電極層２０Ｌにおいては、図１に示すように、懸架部２２０は、ベース端部２２１の右下隅部とベース端部２２２の右上隅部とにそれぞれ接続される。また、他方の固定電極層２０Ｒにおいては、図１に示すように、懸架部２２０は、ベース端部２２１の左下隅部とベース端部２２２の左上隅部とにそれぞれ接続される。
【００４７】
懸架部２２０は、固定電極部２１と略同一の厚みを有し、図２に部分的に示すように、基材１０の表面から空間（間隙Ｇ３）を介して対向している。すなわち懸架部２２０は、基材１０とは非接触でベース端部２２１，２２２に支持されている。懸架部２２０は、固定電極部２１の形成工程と同時に形成され、懸架部２２０の下地を構成していた接合層４０は、上述のように、固定電極部２１の下地を構成していた接合層４０の除去工程と同時にエッチングにより除去される。
【００４８】
（可動電極層）
可動電極層３０は、固定電極層２０Ｌと固定電極層２０Ｒとの間に配置され、Ｙ軸方向に平行な中心線に関して対称な形状に形成される。
【００４９】
可動電極層３０は、可動電極部３１（第２の電極部）と、ベース部３２（第２のベース部）とを有する。可動電極部３１およびベース部３２は、各々略同一の厚みで形成される。
【００５０】
本実施形態において可動電極部３１は、Ｘ軸方向に延在しＹ軸方向に配列された複数の可動電極片３１０を有する。可動電極片３１０の本数は特に限定されず、要求されるデバイス特性に応じて適宜設定される。図１に示すように、複数の可動電極片３１０は、ベース部３２の懸架部３２０から左方および右方にそれぞれ突出するように形成される。
【００５１】
複数の可動電極片３１０は、等間隔で配列されている。各可動電極片３１０は、図１において下方側に位置する固定電極片２１０に対しては間隙Ｇ１を介して、図１において上方側に位置する固定電極片２１０に対しては間隙Ｇ２を介して、Ｙ軸方向に相互に対向するように配置されている。すなわち可動電極片３１０は、固定電極片２１０と互い違いにＹ軸方向に配列されている。そして、複数の可動電極片３１０は、複数の固定電極片２１０に対してＹ軸方向に相対移動可能に構成される。
【００５２】
間隙Ｇ１，Ｇ２の大きさは相互に略同一であってもよいが、典型的には、制御用電源Ｖcontからの電圧印加時における可動電極片３１０の移動方向を安定にするため、間隙Ｇ１，Ｇ２は異なる値に設定される。本実施形態においては、間隙Ｇ１は間隙Ｇ２よりも小さい値に設定され、これにより可動電極片３１０は、電圧印加時に図１において下方側へ安定に移動することになる。間隙Ｇ１の大きさは特に限定されず、例えば、１μｍ以上５μｍ以下である。
【００５３】
複数の可動電極片３１０はそれぞれ略同一の形状に形成され、Ｘ軸方向に沿った長さ方向と、Ｙ軸方向に沿った幅方向と、Ｚ軸方向に沿った高さ（厚み）方向とを有する。各可動電極片３１０は、固定電極片２１０と略同一の幅および厚みに形成される。すなわち各可動電極片３１０は、Ｚ軸方向に沿った高さ寸法がＹ軸方向に沿った幅寸法よりも大きく基材１０に垂直な板形状に形成される。各可動電極片３１０の下端は、図２に示すように基材１０の表面から空間（間隙Ｇ３）を介して対向しており、したがって可動電極部３１は、基材１０とは非接触でベース部３２に支持される。
【００５４】
ベース部３２は可動電極部３１を支持し、接合層４０（接合部４３１，４３２）を介して基材１０の上に配置される。本実施形態においてベース部３２は、懸架部３２０と、複数のベース端部３２１，３２２と、複数の連結片３２３とを有する。
【００５５】
懸架部３２０は、左右の固定電極片２１０の間に配置され、複数の固定電極片２１０を支持する。懸架部３２０は、Ｙ軸方向に長辺を有する柱状に形成され、長辺方向に略矩形の複数の中空部３２０ａが配列された格子構造を有する。懸架部３２０の厚みおよびその格子部の幅は、それぞれ、各可動電極片３１０の厚みおよび幅と略同一に形成される。懸架部３２０の長さは、固定電極層２０の懸架部２２０の長さよりも短く形成される。
【００５６】
複数のベース端部３２１，３２２は、左右の固定電極層２０Ｌ，２０Ｒの間に各々配置される。ベース端部３２１，３２２はＹ軸方向に相互に対向するようにそれぞれ一対ずつ配置され、一対のベース端部３２１と一対のベース端部３２２とは、Ｘ軸方向に相互に対向している。各ベース端部３２１，３２２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行な２辺をそれぞれ有する矩形状に形成され、可動電極部３１と略同一の厚みを有する。各ベース端部３２１，３２２は、固定電極層２０のベース端部２２１，２２２と略同一の大きさに形成される。
【００５７】
複数の連結片３２３は、懸架部３２０の両端にそれぞれ設けられる。複数の連結片３２３はそれぞれ略同一の形状に形成され、可動電極片３１０と同様に、Ｘ軸方向に沿った長さ方向と、Ｙ軸方向に沿った幅方向と、Ｚ軸方向に沿った高さ方向とを有する。各連結片３２３の両端は、ベース端部３２１，３２２にそれぞれ接続され、懸架部３２０の両端は、各連結片３２３の中央部に接続される。各連結片３２３は、各可動電極片３１０の幅と略同一の幅で形成される。
【００５８】
複数の連結片３２３は、Ｙ軸方向に弾性変形可能に構成される。すなわち各連結片３２３は、両端がベース端部３２１，３２２で支持された両持ち梁のように構成され、図１において実線で示す通常位置と二点鎖線で示す変形位置との間を弾性的に往復移動可能である。これにより、両端が連結片３２３に各々連結された懸架部３２０と、懸架部３２０に支持された複数の可動電極片３１０とが、固定電極片２１０に対してＹ軸方向に一体的に移動可能とされる。なお、可動電極部３１の移動量を制限するストッパ（図示略）が基材１０上に配置されてもよい。
【００５９】
ベース部３２は、複数の接合部４３１，４３２（第２の接合部）を介して基材１０の表面に配置される。接合部４３１，４３２は、ベース端部３２１，３２２と基材１０との間にそれぞれ配置される。ベース端部３２１，３２２および接合部４３１，４３２は、基材１０に可動電極層３０を支持するアンカー部として機能する。
【００６０】
接合部４３１，４３２は、基材１０と可動電極層３０との間に介在する接合層４０を所定形状にパターニングすることで形成される。典型的には、可動電極部３１およびベース部３２の形状加工後、可動電極部３１、懸架部３２０および連結片３２３の下地を構成する接合層４０を上述のようにエッチング法により除去することで、接合部４３１，４３２がそれぞれ形成される。
【００６１】
接合部４３１，４３２は、各ベース端部３２１，３２２と同様の略矩形状に形成される。接合部４３１，４３２の大きさは、典型的には、ベース端部３２１，３２２の大きさよりも小さい。これは、接合層４０のパターニング時におけるサイドエッチングによるものである。サイドエッチングの量はエッチング条件に応じて異なり、例えば、可動電極片３１０のＹ軸方向に沿った幅寸法と同等の大きさに設定される。
【００６２】
懸架部３２０および連結片３２３は、基材１０の表面から空間（間隙Ｇ３）を介して対向している。すなわち懸架部３２０および連結片３２３は、基材１０とは非接触でベース端部３２１，３２２に支持されている。懸架部３２０および連結片３２３は、可動電極部３１の形成工程と同時に形成され、懸架部３２０および連結片３２３の下地を構成していた接合層４０は、可動電極部３１の下地を構成していた接合層４０の除去工程と同時にエッチングにより除去される。
【００６３】
［静電型デバイスの動作］
続いて、以上のように構成される静電型デバイス１０１の典型的な動作について説明する。
【００６４】
図３は、図１に示した静電型デバイス１０１の等価回路を示している。図において、静電型デバイス１０１は、固定電極部２１等のような固定部分には実線で、可動電極部３１のような可動部分には二点鎖線で示される。
【００６５】
静電型デバイス１０１は、制御用電源Ｖcontを含む制御回路１に接続される。本実施形態では図１に示すように、制御用電源Ｖcontの正極は、信号ラインＳ１（信号入力ライン）を介して固定電極層２０Ｌ，２０Ｒ各々の一方のベース端部２２１に接続され、制御用電源Ｖcontの負極は、信号ラインＳ２を介して可動電極層３０の一方のベース端部３２２に接続される。制御用電源Ｖcontの負極および基材１０は、それぞれグランド（ＧＮＤ）電位に接続される。
【００６６】
制御用電源Ｖcontは、定電圧源（直流電源）で構成され、固定電極層２０に駆動電位（Ｖdd）を、可動電極層３０にＧＮＤ電位（０Ｖ）を供給する。静電型デバイス１０１は、複数の固定電極片２１０と複数の可動電極片３１０との間の可変容量Ｃactと、接合部４２１，４２２に起因する対地容量Ｃbox1で表される。
【００６７】
静電型デバイス１０１は、制御用電源Ｖcontから駆動電位が印加されると、可変容量Ｃactおよび対地容量Ｃbox1に電荷が溜まる。可変容量Ｃactの値は、櫛歯構造の固定電極部２１および可動電極部３１間の距離に反比例して増加し、上記距離がアクチュエータ機構の可動制限をもって収束することで、Ｃactの上限が決まる。
【００６８】
固定電極層２０に駆動電位、可動電極層３０にＧＮＤ電位がそれぞれ入力されると、固定電極部２１および可動電極部３１間に電位差が生じる。電位差による静電引力は、並列配置された複数の固定電極片２１０および複数の可動電極片３１０を相互に近づける方向に作用する。可動電極部３１は、連結片３２３の弾性復帰力が静電引力と釣り合う位置まで、あるいは、図示しないストッパに接触する位置まで、あるいは、固定電極部２１に接触する位置まで移動する。一方、駆動電位が解除されると、可動電極部３１は、連結片３２３の弾性復帰力により、図１に実線で示す通常位置へ復帰する。
【００６９】
以上のように構成される静電型デバイス１０１は、駆動電位のＯＮ−ＯＦＦによって動作する静電アクチュエータとして構成される。この場合、静電型デバイス１０１は、スイッチング素子やフィルタ素子などに適用され、例えば、モバイル端末や基地局などに搭載される通信機器のフロントエンド部を構成する。
【００７０】
また、制御回路１が固定電極部２１および可動電極部３１間の静電容量の変化を検出する検出回路として構成される場合、静電型デバイス１０１は、例えば加速度センサ、圧力センサなどの静電センサとして構成される。この場合、信号ラインＳ１は、信号出力ラインとして用いることができる。
【００７１】
ここで、固定電極層２０の各ベース端部２２１，２２２および可動電極層３０の各ベース端部３２１，３２２はそれぞれ、接合部４２１，４２２，４３１，４３２を介して両電極層２０，３０を基材１０の表面に固定される。よって、これらベース端部２２１，２２２，３２１，３２２は、電気的には、接合部４２１，４２２，４３１，４３２を介して基材１０と誘電結合しており、接合部４２１，４２２，４３１，４３２は対地容量Ｃboxとしてデバイスに寄生する。したがって、この対地容量Ｃbox1は、静電型デバイス１０１のデバイス特性に無視できない影響を及ぼすことになる。
【００７２】
（比較例）
図４は、比較例に係る静電型デバイス１００の構成を示す概略平面図である。図４において図１と対応する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
【００７３】
比較例に係る静電型デバイス１００は、基材１０と、固定電極層２０（２０Ｌ，２０Ｒ）と、可動電極層３０と、接合層４０とを備える点で本実施形態の静電型デバイス１０１と共通するが、固定電極層２０のベース部２３が本実施形態の静電型デバイス１０１と異なる。
【００７４】
比較例に係る静電型デバイス１００において、固定電極部２１を支持するベース部２３は、そのほぼ全領域が接合層４０を介して基材１０の表面に支持されている。図４に示すように、ベース部２３の平面形状は、Ｙ軸方向に長辺を有する柱状形状に形成されており、接合層４０は、ベース部２３の平面形状に対応する略矩形の平面形状に形成されている。
【００７５】
図５は、比較例に係る静電型デバイス１００の等価回路を示している。図において、静電型デバイス１００は、固定電極部２１等のような固定部分には実線で、可動電極部３１のような可動部分には二点鎖線で示される。静電型デバイス１００は、複数の固定電極片２１０と複数の可動電極片３１０との間の可変容量Ｃactと、接合部４２１，４２２に起因する対地容量Ｃbox2で表される。
【００７６】
比較例に係る静電型デバイス１００においては、対地容量Ｃbox2に起因して、以下の技術的課題が生じる。
【００７７】
第１に、静電型デバイス１００が静電アクチュエータとして構成される場合、対地容量Ｃbox2に生じるチャージにより、アクチュエータ機構のＯＦＦ時電位（Ｖbox2）が発生する。対地容量Ｃbox2に生じるチャージは、接合層４０に混入あるいは付着する不純物、接合層４０を構成するシリコン酸化膜の格子欠陥などが原因である。Ｖbox2の値はある閾値を超えると、アクチュエータ機構に駆動電位を印加しなくてもアクチュエータ機構に制御電圧が印加されたままの状態になって制御理論を無効化したり、ＯＮ−ＯＦＦのタイミングチャートにずれを生じさせたりして、故障モードを引き起こす。
【００７８】
第２に、静電型デバイス１００が静電センサとして構成される場合、対地容量Ｃbox2に生じるチャージにより、センシング機構の検出感度がドリフトする。図６は、静電型デバイスが静電センサとして構成されるときの検出回路２の一例を示している。この場合、検出回路２は、可変容量Ｃactの容量変化ΔＣを、抵抗Ｒsenseの両端の電位差で計測する。このとき、対地容量Ｃbox2に上記Ｖbox2があると、抵抗Ｒsenseで計測される電位差は、検出すべきΔＣに相当する電位差からドリフトすることになる。
【００７９】
このように、対地容量Ｃbox2の帯電量は、アクチュエータ機構あるいはセンシング機構の動作が繰り返されるごとに変動する。このため、アクチュエータ機構にとっては電源バイアス変動効果となり、センシング機構にとっては基準電圧変動効果となって、デバイスの故障原因になり得る。
【００８０】
そして第３に、静電型デバイス１００が静電アクチュエータとして構成される場合でも静電型センサとして構成される場合でも、Ｃbox2が充放電するチャージによる電力は、不要損失に相当する。例えば、Ｃbox2の面積が数ｍｍ2にもなると、電気的には数〜数百ｐＦもの容量とみなせる、いわゆる対地寄生容量となる。したがってＭＥＭＳ技術によって作製される小型の静電型デバイスにおいては、駆動回路にとっては不要電力消費、検出回路にとっては検出感度の低下という問題が顕著となる。
【００８１】
（本実施形態の作用）
これに対して本実施形態の静電型デバイス１０１においては、駆動電位が入力される固定電極層２０（２０Ｌ，２０Ｒ）を支持する接合層４０が、ベース部２２を部分的に支持する複数の接合部４２１，４２２として構成されている。また、固定電極部２１（複数の固定電極片２１０）を支持する懸架部２２０は、ベース端部２２１，２２２によって懸架されて、基材１０に対して空間（間隙Ｇ３）を介して対向するように構成されている。このため、懸架部２２０には接合層４０に起因する対地容量を生じさせることなく固定電極部２１を支持可能に構成されている。
【００８２】
したがって本実施形態の静電型デバイス１０１によれば、ベース部２２と基材１０との間に介在する接合層４０の面積が比較例よりも大幅に低減されるため、対地容量Ｃbox1を比較例の対地容量Ｃbox2に対して桁違いに小さくすることが可能となる。これにより、接合層４０の帯電や寄生容量（Ｃbox1）に起因するデバイスへの悪影響が低減され、良好な動作特性の確保、消費駆動電力の低減、検出感度の向上などデバイス特性の向上を図ることが可能となる。
【００８３】
また本実施形態の静電型デバイス１０１においては、懸架部２２０がベース端部２２１，２２２よりも幅狭の単板で構成されている。このため、懸架部２２０と基材１０との対向面積を最小限に小さくすることができ、固定電極層２０の対地容量の更なる低減を図ることが可能となる。さらに、懸架部２２０の幅を固定電極片２１０の幅と略同一にすることで、エッチングによる懸架部２２０およびその直下の接合層４０の加工精度を向上させることができる。
【００８４】
なお典型的には、懸架部２２０と基材１０との対向領域に接合層４０が存在しないように構成されるが、当該領域における接合層４０の残存を必ずしも排除するものではない。この場合においても、懸架部２２０がベース端部２２１，２２２よりも幅狭に構成されるため、比較例よりも対地容量を小さくすることができる。このことは、以後の実施形態においても同様である。
【００８５】
＜第２の実施形態＞
図７は、本技術の第２の実施形態に係る静電型デバイス１０２の構成を示す概略平面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【００８６】
本実施形態の静電型デバイス１０２は、固定電極層２０（２０Ｌ，２０Ｒ）のベース部２２の構成が上述の第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態において、ベース部２２における懸架部２２４は、格子構造（またはラダー構造）を有する。
【００８７】
図７に示すように、懸架部２２４は、ベース端部２２１，２２２に両端がそれぞれ接続されており、基材１０の表面に対して空間を介して対向している。そして、懸架部２２４は、ベース端部２２１，２２２間にわたって並列的に形成されたＹ軸方向に平行な２本の長板部と、これら２本の板部を相互に連結するように並列的に形成されたＸ軸方向に平行な複数の短板部との組み合わせ構造を有する。懸架部２２４を構成する各板部の幅は、固定電極片２１０の幅と略同一ないしそれの略２倍の大きさに設定されるが、勿論これに限られない。
【００８８】
以上のように構成される静電型デバイス１０２においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。本実施形態においては、懸架部２２４が格子構造あるいは梯子構造を有するため、単板で構成される場合と比較して懸架部２２４の剛性を高めることができる。また、懸架部２２４が格子状に形成されるため、懸架部２２４にはＹ軸方向に配列された複数の中空部２２４ａが設けられることになる。これにより、中空部２２４ａがない構成と比較して、基材１０との対向面積を低減することができる。
【００８９】
上記短板部は、Ｘ軸方向に対して傾斜して形成されてもよいし、部分的に屈曲していてもよい。換言すれば、中空部２２４ａの形状は、図示する矩形状に限られず、例えば、三角形状、五角以上の多角形状など適宜の形状で構成されてもよい。このことは、以後の実施形態においても同様である。
【００９０】
＜第３の実施形態＞
図８は、本技術の第３の実施形態に係る静電型デバイス１０３の構成を示す概略平面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【００９１】
本実施形態の静電型デバイス１０３は、固定電極層２０（２０Ｌ，２０Ｒ）のベース部２２の構成が上述の第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態において、ベース部２２における懸架部２２５は、第２の実施形態と同様に、格子構造を有する。
【００９２】
図８に示すように、懸架部２２５は、ベース端部２２１，２２２に両端がそれぞれ接続されており、基材１０の表面に対して空間を介して対向している。そして、懸架部２２５は、ベース端部２２１，２２２間にわたって並列的に形成されたＹ軸方向に平行な３本の長板部と、これら３本の板部を相互に連結するように並列的に形成されたＸ軸方向に平行な複数の短板部との組み合わせ構造を有する。複数の短板部は、Ｘ軸方向に整列して配置されてもよいし、図８に示すように同方向に整列しないように（千鳥足状に）配置されてもよい。懸架部２２５を構成する各板部の幅は、固定電極片２１０の幅と略同一ないしそれの略２倍の大きさに設定されるが、勿論これに限られない。
【００９３】
以上のように構成される静電型デバイス１０３においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。本実施形態においては、懸架部２２５が格子構造あるいは梯子構造を有するため、第２の実施形態と同様に、単板で構成される場合と比較して懸架部２２５の剛性を高めることができる。また、懸架部２２５が格子状に形成されるため、懸架部２２５にはＸ軸方向およびＹ軸方向に配列された複数の中空部２２５ａが設けられることになる。これにより、中空部２２５ａがない構成と比較して、基材１０との対向面積を低減することができる。
【００９４】
＜第４の実施形態＞
図９は、本技術の第４の実施形態に係る静電型デバイス１０４の構成を示す概略平面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【００９５】
本実施形態の静電型デバイス１０４は、固定電極層２０（２０Ｌ，２０Ｒ）のベース部２２の構成が上述の第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態において、ベース部２２における懸架部２２４は、第２の実施形態と同様に格子構造を有するとともに、ベース部２２は、その中央部に、接合部４２３に支持されるベース端部２２３をさらに有する。
【００９６】
図９に示すように、ベース端部２２３は、ベース端部２２１，２２２の間にそれぞれ設けられ、接合層４０をパターニングすることで形成される接合層４２３（第１の接合部）を介して基材１０の表面に支持される。
【００９７】
ベース端部２２３は、ベース端部２２１，２２２と同様な形状、大きさに形成されるが、勿論これに限られない。懸架部２２４は、ベース端部２２１とベース端部２２３の間、および、ベース端部２２３とベース端部２２２の間にそれぞれ設けられる。接合部４２３も同様に、接合部４２１，４２２と同様な形状、大きさに形成されるが、勿論これに限られない。
【００９８】
以上のように構成される静電型デバイス１０４においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。本実施形態においては、懸架部２２４が格子構造あるいは梯子構造を有するため、第２の実施形態と同様に、単板で構成される場合と比較して懸架部２２５の剛性を高めることができる。また、懸架部２２４が複数の中空部２２４ａを有することにより、中空部２２４ａがない構成と比較して、基材１０との対向面積を低減することができる。
【００９９】
さらに、ベース端部２２３で懸架部２２４の中央部が中継されるため、懸架部２２４の剛性をさらに高めることができる。したがって、懸架部２２４は、第１の実施形態のように単板で構成されてもよい。
【０１００】
＜第５の実施形態＞
図１０は、本技術の第５の実施形態に係る静電型デバイス１０５の構成を示す概略平面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【０１０１】
本実施形態の静電型デバイス１０４は、固定電極層２０（２０Ｌ，２０Ｒ）のベース部２２の構成が上述の第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態において、ベース部２２における懸架部２２５は、第３の実施形態と同様に格子構造を有するとともに、ベース部２２は、第４の実施形態と同様に、その中央部に、接合部４２３に支持されるベース端部２２３をさらに有する。
【０１０２】
以上のように構成される静電型デバイス１０５においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。本実施形態においては、懸架部２２５が格子構造あるいは梯子構造を有するため、第３の実施形態と同様に、単板で構成される場合と比較して懸架部２２５の剛性を高めることができる。また、ベース端部２２３で懸架部２２５の中央部が中継されるため、懸架部２２５の剛性をさらに高めることができる。さらに、懸架部２２５が複数の中空部２２５ａを有することにより、中空部２２５ａがない構成と比較して、基材１０との対向面積を低減することができる。
【０１０３】
＜第６の実施形態＞
図１１は、本技術の第６の実施形態に係る静電型デバイス１０６の構成を示す概略平面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【０１０４】
本実施形態の静電型デバイス１０６は、基材１０上に複数のデバイス部Ｄ１，Ｄ２を有する点で、上述の各実施形態と異なる。複数のデバイス部Ｄ１，Ｄ２は、固定電極層２０と可動電極層３０とをそれぞれ有し、各電極層が複数の接合部４２１，４２２，４３１，４３２を介して基材１０の表面に支持されている。すなわち複数のデバイス部Ｄ１，Ｄ２が、それぞれ１つの静電型デバイスを構成している。
【０１０５】
本実施形態では、基材１０上に２つのデバイス部Ｄ１，Ｄ２が設けられているが、デバイス部の数はこれに限定されず、３以上であってもよい。また、デバイス部Ｄ１，Ｄ２はＸ軸方向に隣接して配置されているが、これに限られず、Ｙ軸方向に隣接して配置されてもよいし、ＸＹ平面内にマトリクス状に配置されてもよい。
【０１０６】
本実施形態の静電型デバイス１０６は、複数のデバイス部Ｄ１，Ｄ２間にわたって一体化された電極層６２０を有する。すなわち電極層６２０は、第１の実施形態と同様な構成の固定電極層２０Ｌ，２０Ｒと、デバイス部Ｄ１，Ｄ２に共通の固定電極層２０ＬＲと、これら電極層を相互に連結する連結層２５とを有する。
【０１０７】
固定電極層２０Ｌ，２０Ｒは、第１の実施形態と同様に、固定電極部２１と、これを支持するベース部２２とをそれぞれ有する。ベース部２２は、２つのベース端部２２１，２２２と、これらベース端部２２１，２２２の間に設けられ、固定電極部２１を支持する懸架部２２５とを有する。懸架部２２５は第３の実施形態と同様な形態の格子構造を有するが、勿論これに限られない。固定電極層２０Ｌ，２０Ｒは、ベース端部２２１，２２２を部分的に支持する接合部４２１，４２２を介して基材１０に固定される。
【０１０８】
固定電極層２０ＬＲは、固定電極層２０Ｌと固定電極層２０Ｒとの間に設けられ、デバイス部Ｄ１用およびデバイス部Ｄ２用の固定電極部２１と、これら固定電極部２１を共通に支持するベース部２６とをそれぞれ有する。ベース部２６は、単一のベース端部２６２と、このベース端部２６２と連結層２５との間に設けられ、上記各固定電極部２１を支持する懸架部２２５とを有する。懸架部２２５は第３の実施形態と同様な形態の格子構造を有するが、勿論これに限られない。固定電極層２０ＬＲは、ベース端部２６２を部分的に支持する接合部４６２を介して基材１０に固定される。接合部４６２は、接合部４２１，４２２等と同様に、接合層４０をパターンエッチングすることで形成される。
【０１０９】
連結層２５は、Ｘ軸方向に平行に延び、その両端が固定電極層２０Ｌ，２０Ｒ各々のベース端部２２１にそれぞれ接続される。連結層２５の中間部には、固定電極層２０ＬＲの懸架部２２５の一端が接続される。連結層２５は、懸架部２２５と同様な格子構造を有しているが、勿論これに限られない。連結層２５は、懸架部２２５と同様に、空間を介して基材１０の表面に対向配置されている。
【０１１０】
以上のように構成される静電型デバイス１０６においては、電極層６２０に駆動電位が入力されることで、各デバイス部Ｄ１，Ｄ２が駆動される。電極層６２０は、基材１０に対して、複数の接合部４２１，４２２，４６２を介して部分的に固定されているため、対地容量の低減を図ることが可能となる。これにより、第１の実施形態と同様にデバイス特性の向上を図ることが可能となる。
【０１１１】
また本実施形態においては、固定電極層の一部を複数のデバイス部で共用できるように構成されているため、デバイス部をアレイ化する際の集積度が向上するという利点を有する。また、単位面積あたりの対地容量の低減を図ることが可能となる。
【０１１２】
図１２は、アレイ化の一例として、基材１０上に３行５列で複数（１５個）のデバイス部Ｄを配列したときの概略平面図である。各デバイス部Ｄの固定電極片を支持する懸架部２２５は、複数のデバイス部Ｄ間に共通に形成される。懸架部２２５は、第３の実施形態と同様な格子構造で構成されるが、勿論これに限られず、他の実施形態において説明された懸架部の構造が採用されてもよい。そして、固定電極層および可動電極層は、複数の接合層４０を介して基材１０に固定される。図示のように基材１０表面における接合層４０の占有割合を小さくできるため、デバイスの対地容量の大幅な削減を図ることができる。
【０１１３】
＜第７の実施形態＞
図１３は、本技術の第７の実施形態に係る静電型デバイス２００の構成を示す概略平面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【０１１４】
本実施形態では、可動電極層３０の周辺構造の詳細について説明する。上述の各実施形態と同様、本実施形態においても固定電極層２０に駆動電位（Ｖdd）が入力され、可動電極層３０はＧＮＤ電位に接続される。
【０１１５】
本実施形態の静電型デバイス２００は、基材１０の表面に接合層４０（接合部４２１，４２２）を介して配置された固定電極層２０（２０Ｌ，２０Ｒ）と、基材１０の表面に接合層４０（接合部４３３）を介して配置された可動電極層３０とを有する。
【０１１６】
可動電極層３０は、可動電極部３１と、可動電極部３１を支持するベース部３２とを有する。ベース部３２は、第１の実施形態と同様に、可動電極部３１を支持する懸架部３２０と、懸架部３２０の両端に設けられた弾性変形可能な連結片３２３と、連結片の両端を支持するベース端部３２１，３２２とを有する。
【０１１７】
ベース部３２はさらに、フレーム部３２４と連結部３２５とを有する。フレーム部３２４は、略矩形状に形成され、ベース端部３２１，３２２および固定電極層２０の周囲に設けられる。連結部３２５は、図１３において上方側に位置する２つのベース端部３２１，３２２に向かってフレーム部３２４の内周部から突出するように形成される。図１３において下方側に位置する２つのベース端部３２１，３２２は、フレーム部３２４の内周部に一体的に接続される。
【０１１８】
連結部３２５の上面には、信号ラインＳ２と電気的に接続される導体パターン３４が設けられている。導体パターン３４は、パッド部３４０と、第１の端子部３４１と、第２の端子部３４２と、配線層３４３とを有し、金属膜等のようにベース部３２を構成するシリコン材料よりも低抵抗な導電材料で構成される。具体的には、導体パターンは、例えば、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｔｉ等の異種金属の積層膜で構成される。
【０１１９】
パッド部３４０は、連結部３２５の上に配置され、信号ラインＳ２と接続される。第１の端子部３４１は、一方のベース端部３２１上に配置され、第２の端子部３４２は、他方のベース端部３２２上に配置される。
【０１２０】
図１４は、第１の端子部３４１の形成領域における要部の縦断面図である。導体パターン３４は、ベース部３２（ベース端部３２１および連結部３２５）の上に、ＳｉＯ２、ＳｉＮなどの層間絶縁層３５を介して設けられている。そして、第１の端子部３４１は、その所定位置に層間絶縁層３５を貫通して下地のベース端部３２１に電気的に接続されるコンタクト部３４１ａが設けられている。第２の端子部３４２についても同様に、その所定位置に層間絶縁層３５を貫通して下地のベース端部３２２に電気的に接続されるコンタクト部３４２ａ（図１３）が設けられている。
【０１２１】
配線層３４３は、パッド部３４０と、第１の端子部３４１と、第２の端子部３４２との間をそれぞれ電気的に接続する。配線層３４３は、パッド部３４０に対して第１および第２の端子部３４１，３４２を並列的に接続する。
【０１２２】
可動電極層３０のベース部３２は、接合部４３３を介して基材１０の表面に固定される。接合部４３３は、接合層４０を所定形状にパターニングすることで形成され、本実施形態では、ベース端部３２１，３２２、フレーム部３２４および連結部３２５の直下領域にそれぞれ設けられる。
【０１２３】
一方、固定電極層２０Ｌ，２０Ｒ各々のベース端部２２１には、信号ラインＳ１と接続されるパッド部２４０がそれぞれ設けられている。パッド部２４０は、ベース端部２２１に電気的に接続され、信号ラインＳ１を介して入力される駆動電位を固定電極層２０全体に印加する。
【０１２４】
パッド部２４０は、典型的には、ベース部２２を構成するシリコン材料よりも低抵抗の導電材料で構成される。導電材料としては、上述した導体パターン３４を構成する材料と同様な金属積層膜を採用することができる。
【０１２５】
固定電極層２０は、第１の実施形態と同様に構成されるので、その詳細な説明は省略する。固定電極層２０の構成については、上記各実施形態において説明された何れの構成をも採用することが可能である。なお本実施形態では、固定電極層２０Ｒにおける懸架部２２５は、図１３に示すように、可動電極層３０の一方のベース端部３２２を迂回するように略９０°屈曲した構造を有する。
【０１２６】
＜第８の実施形態＞
図１５は、本技術の第８の実施形態に係る静電型デバイス２０１の構成を示す概略平面図である。以下、第７の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
【０１２７】
上述の第１〜第７の実施形態では、固定電極層２０に信号入力ライン（Ｓ１）が接続されたが、本実施形態では、可動電極層３０に信号入力ライン（Ｓ１）が接続され、固定電極層２０（２０Ｌ，２０Ｒ）にＧＮＤライン（Ｓ２）が接続される。したがって本実施形態では、可動電極層３０が「第１の導体層」に相当し、固定電極層２０が「第２の導体層」に相当する。
【０１２８】
本実施形態の静電型デバイス２０１においては、可動電極層３０におけるベース部３２が、フレーム部３２４から分離して形成されている。したがって、フレーム部３２４と、ベース部３２のベース端部３２１，３２２および連結部３２５との間は、相互に電気的に絶縁されている。なおフレーム部３２４は、基材１０と同様にＧＮＤ電位に接続される。
【０１２９】
本実施形態の静電型デバイス２０１においては、可動電極層３０におけるベース部３２は、複数の接合部４３１，４３２，４３４（第２の接合部）によって部分的に支持されている。接合部４３１，４３２，４３４は、接合層４０をパターンエッチングすることで形成され、ベース端部３２１，３２２および連結部３２５の直下領域にそれぞれ設けられている。
【０１３０】
特に本実施形態では、可動電極層３０の連結部３２５およびこれに連結されるベース端部３２１，３２２に関して、接合部４３１は第１の端子部３４１の直下に、接合部４３２は第２の端子部３４２の直下に、そして、接合部４３４はパッド部３４０の直下に、それぞれ選択的に配置される。図１６は、パッド部３４０および第１の端子部３４１の形成領域における要部の縦断面図である。
【０１３１】
さらに本実施形態においては、可動電極層３０の連結部３２５およびベース端部３２１，３２２の周囲には、複数の切欠き部３２６が設けられている。切欠き部３２６は、これら連結部３２５およびベース端部３２１，３２２と基材１０との対向面積を低減させるとともに、接合部４３１，４３２，４３４の適切なパターンエッチングを可能にする。
【０１３２】
切欠き部３２６の形成間隔、形成幅、深さは特に限定されず、適宜設定可能である。第１および第２の端子部３４１，３４２が設けられるベース端部３２１，３２２に関しては、切欠き部３２６は、配線層３４３の延在方向に沿って形成される。これにより、配線層３４３が形成されるベース部３２直下の接合層４０をエッチングにより効率よく除去することが可能となる。
【０１３３】
以上のように構成される静電型デバイス２０１においては、図示しない制御用電源の正極が可動電極層３０のパッド部３４０に、負極が固定電極層２０のパッド部２４０にそれぞれ接続される。可動電極層３０に駆動電位（Ｖdd）が入力されると、静電引力により可動電極部３１が固定電極部２１に対してＹ軸方向に相対移動し、両両電極部間の容量が可変に制御される。一方、駆動電位の入力が解除されると、可動電極部３１は連結片３２３の弾性復帰力により図示する通常位置へ復帰する。
【０１３４】
図１７は、図１５に示した静電型デバイス２０１の等価回路を示している。図において静電型デバイス２０１は、固定電極部２１等のような固定部分には実線で、可動電極部３１のような可動部分には二点鎖線で示される。
【０１３５】
本実施形態の静電型デバイス２０１においては、駆動電位が入力される可動電極層３０を支持する接合層４０が、ベース部２２を部分的に支持する複数の接合部４３１，４３２，４３４として構成されている。また、可動電極部３１（複数の可動電極片３１０）を支持する懸架部３２０は、ベース端部３２１，３２２によって懸架されて、基材１０に対して空間（間隙Ｇ３）を介して対向するように構成されている。このため、懸架部３２０には接合層４０に起因する対地容量Ｃbox3（図１７）を生じさせることなく可動電極部３１を支持可能に構成されている。
【０１３６】
したがって本実施形態の静電型デバイス２０１によれば、ベース部３２と基材１０との間に介在する接合層４０の面積を大幅に低減することができるため、可動電極層３０の対地容量を小さくすることが可能となる。これにより、第１の実施形態と同様に、良好な動作特性の確保、消費駆動電力の低減を図ることが可能となる。また、静電型デバイス２０１が静電センサとして構成される場合には、検出感度の向上を図ることが可能となる。
【０１３７】
また本実施形態によれば、配線層３４３の直下にも接合層４０が存在しないため、配線層３４３と基材１０との間の対地容量（寄生容量）をなくすことができ、これによりデバイス特性の向上に貢献することが可能となる。
【０１３８】
さらに本実施形態によれば、パッド部３４０に入力される駆動電位が配線層３４３を介して第１および第２の端子部３４１，３４２にそれぞれ供給されるように構成されているため、これら端子部３４１，３４２へ駆動電位をほぼ均等に入力することが可能となる。これにより固定電極層２０Ｌ，２０Ｒに対する静電引力を同期して発生させることができる。
【０１３９】
ここで、図１８に示すように、配線層３４３の直下の層間絶縁層３５に、ベース部３２と配線層３４３との間に間隙を形成する欠落部３５０が設けられてもよい。層間絶縁層３５が欠落部３５０を有する構成とすることにより、配線層３４３とベース部３２との間の寄生容量を削減することができるため、消費駆動力の更なる低減あるいは検出感度の更なる向上を図ることが可能となる。
【０１４０】
配線層３４３の直下に位置する接合層４０は全部除去されることが好ましいが、一部残存していてもよい。当該接合層４０の除去量は、上述したようにベース端部３２１，３２２の周囲に切欠き部３２６を設けることが効果的である。この際、例えば図１９に示すように、切欠き部３２６によって残されるベース部３２の切欠き残部３２Ａの短手幅（Ｗ１）を、可動電極片３１０のＹ軸方向に沿った幅（図１５）と略同じないしはそれの２倍程度にする。これにより、切欠き残部３２Ａの直下の接合層４０を効率よくエッチング除去することができる。
【０１４１】
また、配線層３４３直下の接合層４０を効率よく除去することができる。また、切欠き部３２６を深く形成することによって、ベース部３２の切欠き残部３２Ｂの短手幅（Ｗ２）の平均値も小さくなるので、切欠き残部３２Ｂ直下の接合層の除去量が高まり、当該接合層の全部を除去することも可能となる。
【０１４２】
あるいは図２０に示すように、切欠き部３２６の形成間隔を図１９の例に比べて狭めたり、図２１に示すように、切欠き部３２６の形成深さを図１９の例に比べて深くしたりしてもよい。
【０１４３】
配線層３４３は、単列の配線で構成される場合に限られず、図２２Ａ〜Ｃに示すように格子状に構成されてもよい。これにより、配線層３４３の形成領域内に複数の中空部３４３ａが形成される。そして、当該構造の配線層３４３をエッチングマスクとして用いることで、配線層３４３直下の層間絶縁層３５、ベース部３２および接合層４０のエッチング除去することが可能となる。上記構成により、層間絶縁層３５およびベース部３２の双方に対して、基材１０と配線層３４３との間に間隙を形成する欠落部３５１が設けられることになる。
【０１４４】
以上の構成によれば、配線層３４３の両端が第１および第２の端子部３４１，３４２によって支持された懸架構造を実現できるため、配線層３４３の対地容量（寄生容量）の更なる削減を図ることができる。なおこの場合においても、配線層３４３を構成する格子部の幅は、例えば、可動電極片３１０の幅と略同等ないしはそれの２倍程度とされる。
【０１４５】
以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１４６】
例えば以上の各実施形態では、静電型デバイスの固定電極部および可動電極部がそれぞれ櫛歯形状に構成されたが、電極形態はこれに限られず、櫛歯構造以外の構造が採用されてもよい。
【０１４７】
また、以上の実施形態では、固定電極層２０を可動電極層３０の両側にそれぞれ配置した電極レイアウトが採用されたが、固定電極層と可動電極層とがそれぞれ単独で組み合わされた電極構造も採用可能である。
【０１４８】
さらに本技術に係る静電型デバイスは、静電引力あるいは電極間の容量変化を利用した各種アクチュエータあるいはセンサに適用可能である。
【０１４９】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）導電性の基材と、
第１の電極部と、前記第１の電極部を支持し前記基材上に配置された第１のベース部とを有し、信号ラインに接続される第１の導体層と、
前記第１の電極部と第１の軸方向に対向し前記第１の電極部に対して前記第１の軸方向に相対移動可能な第２の電極部と、前記第２の電極部を支持し前記基材上に配置された第２のベース部とを有し、基準電位に接続される第２の導体層と、
前記基材と前記第１および第２のベース部との間に配置され、少なくとも前記第１のベース部を部分的に支持する複数の第１の接合部を有する電気絶縁性の接合層と
を具備する静電型デバイス。
（２）上記（１）に記載の静電型デバイスであって、
前記第１のベース部は、前記第１の軸方向に長辺を有する柱状に形成され、
前記第１の電極部は、前記第１の軸方向と交差する第２の軸方向に延在し前記第１の軸方向に配列された複数の電極片を有する
静電型デバイス。
（３）上記（２）に記載の静電型デバイスであって、
前記第１のベース部は、
前記複数の第１の接合部に各々支持される前記長辺方向の両端部と、
前記両端部間に設けられ前記複数の電極片を支持する懸架部と、を有する
静電型デバイス。
（４）上記（３）に記載の静電型デバイスであって、
前記懸架部は、前記第２の軸方向に沿った幅が、前記両端部の幅よりも狭く、前記第１および第２の軸方向に直交する第３の軸方向に沿った高さ寸法よりも小さい板部で構成される
静電型デバイス。
（５）上記（３）に記載の静電型デバイスであって、
前記懸架部は、複数の中空部を有する
静電型デバイス。
（６）上記（５）に記載の静電型デバイスであって、
前記懸架部は、格子構造を有する
静電型デバイス。
（７）上記（２）〜（６）のいずれか１つに記載の静電型デバイスであって、
前記複数の第１の接合部は、前記第１のベース部の長手方向の両端部と中央部とを各々支持する
静電型デバイス。
（８）上記（２）〜（７）のいずれか１つに記載の静電型デバイスであって、
前記第２の電極部は、前記第１の電極部を構成する複数の電極片と対向する複数の電極片を有し、
前記第２のベース部は、前記第２の電極部を前記第１の軸方向に移動可能に支持する弾性変形可能な連結片を有する
静電型デバイス。
（９）上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載の静電型デバイスであって、
前記接合層は、前記第２のベース部を部分的に支持する複数の第２の接合部をさらに有する
静電型デバイス。
（１０）上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の静電型デバイスであって、
前記第１の電極部は、前記第１の軸方向と交差する第２の軸方向に延在し前記第１の軸方向に配列された複数の電極片を有し、
前記第１のベース部は、前記第１の電極部を前記第１の軸方向に移動可能に支持する弾性変形可能な連結片を有する
静電型デバイス。
（１１）上記（１０）に記載の静電型デバイスであって、
前記第１のベース部上に配置され、前記信号ラインと電気的に接続されるパッド部と、
前記第１のベース部上に配置され、前記第１のベース部と電気的に接続される端子部と、
前記パッド部と前記端子部との間を電気的に接続する配線層と、
前記第１のベース部と前記配線層との間に配置された層間絶縁層とをさらに具備し、
前記複数の第１の接合部は、前記端子部の直下に選択的に配置される
静電型デバイス。
（１２）上記（１１）に記載の静電型デバイスであって、
前記第１のベース部は、前記配線層の延在方向に沿って形成された複数の切欠き部を有する
静電型デバイス。
（１３）上記（１１）または（１２）に記載の静電型デバイスであって、
前記層間絶縁層は、前記第１のベース部と前記配線層との間に間隙を形成する欠落部を有する
静電型デバイス。
（１４）上記（１１）〜（１３）のいずれか１つに記載の静電型デバイスであって、
前記層間絶縁層および前記第１のベース部は、前記基材と前記配線層との間に間隙を形成する欠落部をそれぞれ有する
静電型デバイス。
（１５）上記（１）〜（１４）のいずれか１つに記載の静電型デバイスであって、
前記基材、前記第１および前記第２の導体層はそれぞれシリコン基板で構成され、
前記接合層は、シリコン酸化膜で構成される
静電型デバイス。
（１６）上記（１）〜（１５）のいずれか１つに記載の静電型デバイスであって、
前記信号ラインは、前記第１の電極部と前記第２の電極部との間に静電力を発生させる信号入力ラインを構成する
静電型デバイス。
（１７）上記（１）〜（１５）のいずれか１つに記載の静電型デバイスであって、
前記信号ラインは、前記第１の電極部と前記第２の電極部との間の相対距離に応じた電圧信号を出力する信号出力ラインを構成する
静電型デバイス。
【符号の説明】
【０１５０】
１０…基材
２０，２０Ｌ，２０Ｒ…固定電極層
２１…固定電極部
２１０…固定電極片
２２…ベース部
２２０…懸架部
２２１，２２２…ベース端部
３０…可動電極層
３１…可動電極部
３１０…可動電極片
３２…ベース部
３２０…懸架部
３２１，３２２…ベース端部
３２３…連結片
３４０…パッド部
３４１…第１の端子部
３４２…第２の端子部
３４３…配線層
３５…層間絶縁層
４０…接合層
４２１，４２２，４３１，４３２…接合部
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，２００，２０１…静電型デバイス
【図１】
2016059191.tif 000003
【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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【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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