JP2004172504A - 可変キャパシタ、それを備えたパッケージ及び可変キャパシタの製造方法 - Google Patents
可変キャパシタ、それを備えたパッケージ及び可変キャパシタの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタ、それを備えたパッケージ及び可変キャパシタの製造方法を提供する。
【解決手段】可動キャパシタ１０Ａを構成する可動キャパシタ電極１１がバネ部として機能する静電アクチュエータ１０Ｂにおける可動アクチュエータ電極１５により基板２３に対して保持された構成において、静電アクチュエータ１０Ｂは平行平板に形成された電極部１５Ａを有し、また、この電極部１５Ａに対向する固定アクチュエータ電極１７が基板２３上の絶縁層２５上に形成されている。この構成において、可動アクチュエータ電極１５側を接地し、固定アクチュエータ電極１７側に駆動電圧を印加することで、両者の電極（１５，１７）間に働く静電引力により、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との距離を変化させる。これにより、可動キャパシタ１０Ａの静電容量Ｃ１が制御される。
【選択図】 図３
【解決手段】可動キャパシタ１０Ａを構成する可動キャパシタ電極１１がバネ部として機能する静電アクチュエータ１０Ｂにおける可動アクチュエータ電極１５により基板２３に対して保持された構成において、静電アクチュエータ１０Ｂは平行平板に形成された電極部１５Ａを有し、また、この電極部１５Ａに対向する固定アクチュエータ電極１７が基板２３上の絶縁層２５上に形成されている。この構成において、可動アクチュエータ電極１５側を接地し、固定アクチュエータ電極１７側に駆動電圧を印加することで、両者の電極（１５，１７）間に働く静電引力により、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との距離を変化させる。これにより、可動キャパシタ１０Ａの静電容量Ｃ１が制御される。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変キャパシタ、それを備えたパッケージ及び可変キャパシタの製造方法に関し、特にＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏ ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）技術を用いた可変キャパシタ、それを備えたパッケージ及び可変キャパシタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、可変キャパシタは、可変周波数発振器（ＶＦＯ），同調増幅器，位相シフタ，インピーダンス整合回路等を含む電気回路において重要な部品とされ、近年、特に携帯型機器への搭載が増加してきている。
【０００３】
また、現在使用されている可変キャパシタの１種であるバラクタダイオードに比べてＭＥＭＳ技術により作成された可変キャパシタは、損失を小さく且つＱ値を高くできるため、実用化が強く要望されている。このようなＭＥＭＳ技術を用いて作成した可変キャパシタの例を、以下に図面を用いて説明する。
【０００４】
図１は以下に示す非特許文献１が開示するところの可変キャパシタ１００の構成を示す図であり、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。以下、これを従来技術１として説明する。
【０００５】
図１に示すように、可変キャパシタ１００は、可動キャパシタ電極部１０２の周辺に可動アクチュエータ電極１０３を設け、前記可動キャパシタ電極部１０２及び可動アクチュエータ電極１０３をバネ１０４により基板１０１上に固定し、前記可動キャパシタ電極部１０２とこれに対向して設置された固定アクチュエータ電極１０６との間に、直流電圧を印加することで発生する静電引力により、可動キャパシタ電極部１０２と固定キャパシタ電極部１０７との距離を変化させるように構成されている。尚、符号１０５は外部端子との接続用の電極パッド部である。
【０００６】
また、図２に以下に示す非特許文献２が開示するところの可変キャパシタ２００の構成を示す。尚、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はそのＹ−Ｙ’断面図である。
【０００７】
図２に示すように、可変キャパシタ２００は、基板２０１上に絶縁層を介して固定電極２０２が形成され、該固定電極２０２上に誘電体層２０３が形成され、また、基板２０１上にスペーサ２０５を介してメンブレン状の可動電極２０４が固定電極２０２及び誘電体層２０３に対向して形成されており、可動電極２０４に直流電圧を印加することで発生する固定電極２０２との静電引力により、メンブレン状の可動電極２０４が誘電体層２０３と接触するように構成されている。尚、符号２０６はエッチングホールである。
【０００８】
このように形成された平行平板の間隔を小さくするように働く静電引力Ｆは以下の式１で表される。尚、以下の式１において、Ｓは電極の有効面積であり、ｄは電極の間隔であり、ε０は真空中の誘電率であり、εｒは電極間の比誘電率であり、Ｖは印加電圧である。
【数１】
【０００９】
また、平行平板の間に誘電体層が存在する場合は、比誘電率と間隔ｄとの間には次の式２で表されるような関係が成り立つ。尚、以下の式２において、εｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ誘電体層の比誘電率であり、εａｉｒは空気層の比誘電率であり、ｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃは誘電体層の間隔であり、ｄａｉｒは空気層の間隔である。
【数２】
【００１０】
【非特許文献１】
Ｊｕｎ Ｚｏｕ， ｅｔ ａｌ．， “Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｗｉｄｅ Ｔｕｎｉｎｇ Ｒａｎｇｅ ＭＥＭＳ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ”， ＩＥＤＭ ２０００， ｐｐ４０３−４０６
【非特許文献２】
Ｃｈａｒｌｅｓ Ｌ． Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ， ｅｔ ａｌ．， “ＲＦ ＭＥＭｓ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒｓ”， Ｗｉｌｅｙ ＲＦ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ， ｐｐ３６２−３７４， １９９９
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１に示す従来技術１は、次のような問題を有している。即ち、図１に示すような構成では基板１０１に固定されたバネ部１０４の先端に質点があるため、携帯型機器等への搭載時等における外部からの衝撃により可動キャパシタ電極部１０２と固定キャパシタ電極部１０７とが接触及びショートしてしまい、破損してしまう。
【００１２】
このような問題の対策としては、バネ部１０４のバネ定数を大きくして、耐衝撃性を向上させる方法等が考えられるが、これではアクチュエータの駆動に高電圧を要するという問題が発生する。これを防止するために、静電引力の増大を目的として可動アクチュエータ電極１０３の面積を大きく設計する方法も考えられるが、これではバネ部１０４先端の質量が増加してしまい、結果として耐衝撃性が低下するという問題が発生する。
【００１３】
また、キャパシタのＱ値を向上させるためには、バネ部１０４の電気抵抗を可能な限り小さくする必要がある。これを達成するためには、バネ部の幅や厚さを大きくする方法を取ることが考えられるが、この方法ではバネ定数が大きくなるだけでなく、バネ部１０４の先端の質量も増加するため、結果として耐衝撃性が低下するという問題が発生する。
【００１４】
また、図２に示す従来技術２は、次のような問題を有している。即ち、前述したように、平行平板の間に誘電体層が存在する場合、この誘電体層の存在によりキャパシタの静電容量を大きくできるが、間隔ｄが変化すると、比誘電率εｒも変化する。このため、静電引力で平行平板の間隔を制御することは難しく、結果として可動電極２０４と誘電体層２０３との状態が離された状態又は接触した状態の２通りの状態しか取ることができない。従って、２種類の状態しか容量が変化しない可変キャパシタしか形成できないという問題が存在する。これを解決するために、容量の小さな可変キャパシタを複数並列に接続した構成とすることで所望する容量を確保する方法が考えられるが、このような方法では、回路規模が増大するだけでなく、可変キャパシタ同士を接続するための配線の抵抗が大きくなり、Ｑ値（回路の損失を表す数値：Ｑ値が大きいほど損失が小さい）が小さくなってしまうという問題が発生する。
【００１５】
従って、本発明は上記のような問題に鑑みてなされたもので、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタ、それを備えたパッケージ及び可変キャパシタの製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、対向した第１及び第２の電極のうち少なくとも一方の電極が両端に設けられたバネ部と一体形成されることで保持された可変キャパシタであって、前記バネ部に対向した第３の電極を有し、前記バネ部が前記第３の電極と対向する位置に平行平板な第４の電極を含んでなり、前記第３の電極と前記第４の電極との間に働く静電引力により、前記第１及び第２の電極で形成されたキャパシタの静電容量を変化させるように構成される。このように、キャパシタを形成する可動電極とバネ部とを一体の構成とし、バネ部及びこれと対向するように設けられた電極間で生じる静電引力によりキャパシタの静電容量を変化させる構成とすることで、耐衝撃性の向上や駆動電圧の低減やキャパシタのＱ値の向上等を目的としてバネ部の厚みや大きさを増加させても、質点には影響が与えられず、耐衝撃性の向上を妨げられることはない。即ち、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタが実現される。
【００１７】
また、請求項１記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項２記載のように、前記第３の電極と前記第４の電極との距離が、前記第１の電極と第２の電極との距離以上であるように構成されてもよい。
【００１８】
また、請求項１又は２記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項３記載のように、前記第３の電極及び前記第４の電極間の距離が、前記第１及び第２の電極間の距離と等しいように構成されても良い。
【００１９】
また、請求項１記載の前記可変キャパシタは、好ましくは請求項４記載のように、前記第１及び第２の電極間に誘電体層を有するように構成される。このようにキャパシタを構成する電極間に誘電体層を介在させることで、キャパシタの静電容量の変化量、即ち制御可能な静電容量の変化量を大幅に増加させることができる。
【００２０】
また、請求項４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項５記載のように、前記第３の電極と前記第４の電極との距離が、前記第１又は第２の電極と前記誘電体層との距離以上であるように構成されても良い。
【００２１】
また、請求項４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項６記載のように、前記第３の電極と前記第４の電極との距離が、前記第１又は第２の電極と前記誘電体層との距離と等しいように構成されても良い。
【００２２】
また、請求項４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項７記載のように、前記誘電体層は前記第１又は第２の電極の何れか一方に接するように形成されてもよい。
【００２３】
また、請求項４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項８記載のように、前記誘電体層が酸化ベリリウム，酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，チタン酸バリウム，チタン酸マグネシウム，酸化チタン，ガラス，酸化シリコン、窒化シリコンのうち少なくとも１つを含んでなるように構成されても良い。
【００２４】
また、請求項４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項９記載のように、前記バネ部及び前記第３の電極が、前記第１又は第２の電極が前記誘電体層に接するまで制御可能であるように構成されても良い。即ち、キャパシタを構成する２つの電極間に誘電体層を介在させることで、双方が誘電体層を介して接触するまで制御しても、ショートして破損することが防止されている。
【００２５】
また、請求項１又は４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項１０記載のように、前記バネ部と前記第１，第２及び第３の電極との少なくとも１つが、単層構造又は積層構造を有するように構成される。
【００２６】
また、本発明によるパッケージは、請求項１１記載のように、請求項１から１０の何れか１項に記載の前記可変キャパシタを備えるように構成される。これにより、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタを搭載したパッケージが実現される。
【００２７】
また、請求項１１記載の前記パッケージは、例えば請求項１２記載のように、前記可変キャパシタがフェイスダウンボンディングされているように構成される。
【００２８】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１３記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第１の固定電極を覆うように第１の犠牲層を形成する第２の工程と、前記第１の犠牲層及び前記第２の固電極を覆うように第２の犠牲層を形成する第３の工程と、前記第２の犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第４の工程と、前記第１及び第２の犠牲層を除去する第５の工程とを有するように構成される。このように、バネ部及びこれと対向するように設けられた電極間で生じる静電引力により、キャパシタの静電容量を変化させるような構成として製造することで、耐衝撃性の向上や駆動電圧の低減やキャパシタのＱ値の向上等を目的としてバネ部の厚みや大きさを増加させても、質点には影響が与えられず、耐衝撃性の向上を妨げられることがない可変キャパシタが製造される。即ち、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタが製造できる。
【００２９】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１４記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第２の固定電極上に誘電体層を形成する第２の工程と、前記第１の固定電極上を覆うように第１の犠牲層を形成する第３の工程と、前記第１の犠牲層及び前記誘電体層を覆うように第２の犠牲層を形成する第４の工程と、前記第２の犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第５の工程と、前記第１及び第２の犠牲層を除去する第６の工程とを有するように構成される。このように、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタにおけるキャパシタを構成する電極間に誘電体層を介在させることで、キャパシタの静電容量の変化量、即ち制御可能な静電容量の変化量を大幅に増加された可変キャパシタが製造できる。
【００３０】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１５記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第１の固定電極を覆うように第１の犠牲層を形成する第２の工程と、前記第１の犠牲層及び前記第２の固定電極を覆うように第２の犠牲層を形成する第３の工程と、前記第２の犠牲層上における前記第２の固定電極が位置する領域上に誘電体層を形成する第４の工程と、前記第２の犠牲層及び前記誘電体層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第５の工程と、前記第１及び第２の犠牲層を除去する第６の工程とを有するように構成される。このように、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタにおけるキャパシタを構成する電極間に誘電体層を介在させることで、キャパシタの静電容量の変化量、即ち制御可能な静電容量の変化量を大幅に増加された可変キャパシタが製造できる。
【００３１】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１６記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第１及び第２の固定電極を覆うように犠牲層を形成する第２の工程と、前記犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第３の工程と、前記犠牲層を除去する第４の工程とを有するように構成される。このように、バネ部及びこれと対向するように設けられた電極間で生じる静電引力により、キャパシタの静電容量を変化させるような構成として製造することで、耐衝撃性の向上や駆動電圧の低減やキャパシタのＱ値の向上等を目的としてバネ部の厚みや大きさを増加させても、質点には影響が与えられず、耐衝撃性の向上を妨げられることがない可変キャパシタが製造される。即ち、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタが製造できる。
【００３２】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１７記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第２の固定電極上に誘電体層を形成する第２の工程と、前記第１の固定電極及び前記誘電体層を覆うように犠牲層を形成する第３の工程と、前記犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第４の工程と、前記犠牲層を除去する第５の工程とを有するように構成される。このように、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタにおけるキャパシタを構成する電極間に誘電体層を介在させることで、キャパシタの静電容量の変化量、即ち制御可能な静電容量の変化量を大幅に増加された可変キャパシタが製造できる。
【００３３】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１８記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第１及び第２の固定電極を覆うように犠牲層を形成する第２の工程と、前記犠牲層上における前記第２の固定電極が位置する領域上に誘電体層を形成する第３の工程と、前記犠牲層及び前記誘電体層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第４の工程と、前記犠牲層を除去する第５の工程とを有するように構成される。このように、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタにおけるキャパシタを構成する電極間に誘電体層を介在させることで、キャパシタの静電容量の変化量、即ち制御可能な静電容量の変化量を大幅に増加された可変キャパシタが製造できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００３５】
〔第１の実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図３は、本発明の第１実施形態による可変キャパシタ１０の斜視図である。
【００３６】
図３に示すように、可変キャパシタ１０は基板２３上に絶縁層２５が形成され、絶縁層２５上に可動キャパシタ１０Ａとこれを支持する２つの静電アクチュエータ１０Ｂとが形成された構成を有している。尚、基板２３はシリコン（Ｓｉ）等の半導体や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等の化合物半導体等で形成されている。
【００３７】
可動キャパシタ１０Ａは、固定キャパシタ電極１３と可動キャパシタ電極１１とを有して構成されている。固定キャパシタ電極１３と可動キャパシタ電極１１とは所定幅の空隙（キャパシタ間隙３３：図５（ａ）参照）を介して対向している。また、固定キャパシタ電極１３は絶縁層２５上に積層された状態で形成されており、可動キャパシタ電極１３は２つの可動アクチュエータ電極１５により両端から支持されることで上下動可能な状態で保持されている。
【００３８】
可動キャパシタ１０Ａを両端から挟むように形成された静電アクチュエータ１０Ｂは各々、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７とを有して構成されている。固定アクチュエータ電極１７と可動アクチュエータ電極１５とは所定幅の空隙（アクチュエータ間隙３５：図５（ａ）参照）を介して対向している。尚、このアクチュエータ間隙３５の距離（両電極１５，１７間の距離）はキャパシタ間隙３３の距離（両電極１１，１３）よりも長い。また、固定アクチュエータ電極１７は絶縁層２５上に積層された状態で形成されており、可動アクチュエータ電極１５は固定アクチュエータ電極１７と対向する電極部１５Ａが変形可能な変形部１５Ｂにより基板２３に対して上下動可能に支持されている。図４に静電アクチュエータ１０Ｂの拡大図を示す。
【００３９】
図４に示すように、変形部１５Ｂは電極部１５Ａにおける可動キャパシタ電極１１と反対側の端に設けられており、絶縁層２５上に形成された固定部１５Ｃにより電極部１５Ａと反対側の端が基板２３に対して固定されている。また、可動アクチュエータ電極１５における電極部１５Ａは連結部１５Ｄを介して可動キャパシタ電極１１と連結されている。
【００４０】
本実施形態は、このような構成を有する静電アクチュエータ１０Ｂにより、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との距離を変化させる（キャパシタ間隙３３の上下間の幅を変化させる）ことで、可動キャパシタ１０Ａの静電容量Ｃ１が調整されるように構成されている。
【００４１】
次に、可変キャパシタ１０の断面構造及び等価回路を図５（ａ）及び（ｂ）を用いて詳細に説明する。尚、（ａ）は図３に示す可変キャパシタ１０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、可変キャパシタ１０は、基板２３上に形成された絶縁層２５を介して固定キャパシタ電極１３と固定アクチュエータ電極１７とが形成された構成を有している。また、可動キャパシタ電極１１及び可動アクチュエータ電極１５は、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７にそれぞれ対向するように形成されている。尚、上述したように、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間には距離ｄ１のキャパシタ間隙３３が形成されており、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間には距離ｄ２のアクチュエータ間隙３５が形成されている。これにより、可動キャパシタ電極１１及び固定キャパシタ電極１３で構成された平行平板により静電容量Ｃ１が形成され、同様に可動アクチュエータ電極１５及び固定アクチュエータ電極１７で構成された平行平板により静電容量Ｃ２が形成される。尚、キャパシタ間隙３３及びアクチュエータ間隙３５は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【００４３】
このような構成を有することで、可変キャパシタ１０は、図５（ｂ）に示すように、可動アクチュエータ電極１５における電極部１５Ａと可動キャパシタ電極１１とが連結部１５Ｄにより一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部１５Ｂによるバネ性１５ｂにより基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極１１，電極部１５Ａ及び連結部１５Ｄはバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ１０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ１０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【００４４】
このように、可動キャパシタ電極１１は、両端に設けられた２つの可動アクチュエータ電極１５により基板２３に対して上下動可能に保持されている。尚、可動キャパシタ電極１１，可動アクチュエータ電極１５及びこれらに電位を与えるための配線部２１は一体形成されている。従って、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間に配線部２１及び配線部２７（図３参照）を介して所定の電位差を与えることで両電極間（１５，１７）に生じた静電引力により、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との距離が変位される。
【００４５】
この際、平行平板の電極である可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間に生じる静電引力は、上記した式１で示される。
【００４６】
但し、式１からも明らかなように、両電極（１５，１７）間に生じる静電引力は、距離ｄ（本説明ではｄ２）の二乗に反比例して増加する。このため、原理上、初期間隔の１／３以上に変位させて近づけた場合、生じる静電引力が急激に増加し、可動アクチュエータ電極１５及び固定アクチュエータ電極１７が接触してしまう可能性が存在する。これを防止するために、変形部１５Ｂの厚みを増加させることは、上記で課題として示したように様々な問題を発生させる。従って、本実施形態では、可変アクチュエータ電極１５の制御可能な距離を、最大でも初期間隔の１／３とする。また、このように制御する場合、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７とが形成する静電容量Ｃ２が変化する比率は、最大で初期容量の１．５倍程度までとなる。
【００４７】
また、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との距離は、上記の可動アクチュエータ電極１５の変位に伴い変化する。これにより、可動キャパシタ１０Ａの静電容量Ｃ１が変化する。
【００４８】
そこで、例えば、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との距離であるキャパシタ間隙ｄ１を０．７５μｍとし、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との距離であるアクチュエータ間隙ｄ２を２．７５μｍとすると、静電アクチュエータ２１の変位は、アクチュエータ間隙ｄ２の１／３の値である約０．９μｍまで可能である。従って、キャパシタ間隙ｄ１を０にする、即ち、可動キャパシタ１０Ａの静電容量Ｃ１を０とするまで変位させることが可能となる。
【００４９】
また、上記のような構成では、可動アクチュエータ電極１５に変形部１５Ｂを設けることでバネ性を持たせつつ、可動キャパシタ電極１１を基板２３に対して可動に保持している、換言すれば、可動アクチュエータ電極１５はバネ部として機能する一部を電極部１５Ａとして機能させる構成を有しているため、耐衝撃性を向上させることを目的として、例えば変形部１５Ｂのバネ定数を大きくしても、可動アクチュエータ電極１５の質点の質量が増加するだけである。このため、可動キャパシタ電極１１の質点には影響が与えられず、耐衝撃性の向上を妨げられることはない。更に、上記の構成において、更に静電アクチュエータ１０Ｂの駆動電圧の上昇を抑えることを目的として、可動アクチュエータ電極１５（特に電極部１５Ａ）の面積を大きくした場合でも、同様に可動アクチュエータ電極１５の質点の質量が増すだけであるため、可動キャパシタ電極１１の質点には影響せず、耐衝撃性を損なうことはない。
【００５０】
更にまた、可変キャパシタ１０全体のＱ値を向上させることを目的として、例えば可動アクチュエータ電極１５の幅や厚さを増加させて可動キャパシタ電極１１までの電気抵抗を下げた場合でも、可動アクチュエータ電極１５の質点の質量が増加するだけであるため、可動キャパシタ電極１１の質点には影響せず、耐衝撃性を損なうことはない。
【００５１】
次に、以上のような構成を有する可変キャパシタ１０の製造方法について図６（ａ）〜（ｅ）及び図５（ａ）を用いて詳細に説明する。
【００５２】
まず、図６（ａ）に示すように、基板２３上に熱酸化により絶縁層２５を形成する。尚、基板２３の材料としてはシリコン（Ｓｉ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等が適用され、絶縁層２５の材料としては窒化シリコン（ＳｉＮ）や、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等の塗布型のシリコン酸化物が適用される。
【００５３】
次に、図６（ｂ）に示すように、絶縁層２５上にフォトリソグラフィ技術により、固定キャパシタ電極１３と固定アクチュエータ電極１７とを所定形状に同時形成する。尚、これらの厚みは例えば５００ｎｍとする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。また、この他の導電層（図３における２２，２７等）も、上記と同様に、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。
【００５４】
次に、電極（１３，１７）を形成した後、図６（ｃ）に示すように、固定アクチュエータ電極１３を覆うような所定形状の第１犠牲層１４を形成する。これは例えばレジスト材料からなる厚さ２μｍ程度の層として形成される。次に、図６（ｄ）に示すように、第１犠牲層１４及び固定キャパシタ電極１３を覆うような所定形状の第２犠牲層１６を形成する。これも例えばレジスト材料からなる厚さ０．７５μｍ程度の層として形成される。尚、これらのレジスト材料としては、例えばポリイミド系のレジスト（除去はレジスト剥離液），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物（除去は酢酸水溶液），ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）等の金属酸化物（除去はフッ酸系溶液）等が挙げられる。尚、第２犠牲層１６の厚みはキャパシタ間隙３３の距離ｄ１に相当し、第１犠牲層１４及び第２犠牲層１６の合計の厚みはアクチュエータ間隙３５の距離ｄ２に相当する。
【００５５】
その後、図６（ｅ）に示すように、所定形状の導電層を第２犠牲層１６を覆うように形成することで、可動アクチュエータ電極１５，可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を一体形成する。この導電層の厚さは例えば１μｍする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。
【００５６】
このように可動アクチュエータ電極１５及び可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を形成すると、最後に、第１犠牲層１４および第２犠牲層１６を除去することで、図５（ａ）に示すように、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間にキャパシタ間隙３３、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間にアクチュエータ間隙３５をそれぞれ形成する。
【００５７】
尚、上記の説明では、可動キャパシタ電極１１および可動アクチュエータ電極１５を導電物質よりなる単層又は積層構造として説明したが、本発明ではこれに限定されず、絶縁性膜を含んだ積層構造として構成しても良い。例えば、ニッケル（Ｎｉ）膜はバネ性には優れるが、導電性は余り良くない。そこで、金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）の積層構造のように、バネ性をニッケル（Ｎｉ）で得て導電性を金（Ａｕ）で得るように構成しても良い。この他、同様な構成としては、導電性を上記したＡｌ−Ｓｉ系，Ａｌ−Ｃｕ系，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ／Ｃｒ，Ａｕ／Ｔｉ，Ａｕ／Ｎｉ等で得て、バネ性を酸化シリコン（ＳｉＯ２），窒化シリコン（ＳｉＮ）等で得るような構成が考えられる。
【００５８】
また、第１及び第２犠牲層１４，１６の除去効率を向上させるために、可動キャパシタ電極１１および可動アクチュエータ電極１５に複数のエッチングホールを設けても良い。このエッチングホールは可動キャパシタ電極１１又は可動アクチュエータ電極１５を基板２３方向に貫通するように設けられており、これらがマトリクス状に配列している。尚、このようなエッチングホールを設けることで、可動キャパシタ電極１１及び可動アクチュエータ電極１５が軽量化され、更に可動時における空気抵抗も軽減されるという効果が得られる。
【００５９】
以上で説明したように、本実施形態では、バネ部（可動アクチュエータ電極１５）の一部に電極（電極部１５Ａ）を設け、この電極と対向するように設けられた電極（固定アクチュエータ電極１７）との間で生じる静電引力により、キャパシタ（可動キャパシタ１０Ａ）の静電容量Ｃ１を変化させるような構成を有しているため、耐衝撃性の向上や駆動電圧の低減やキャパシタのＱ値の向上等を目的としてバネ部（可動アクチュエータ電極１５）の厚みや大きさを増加させても、可動キャパシタ電極１１の質点には影響が与えられず、耐衝撃性の向上を妨げられることはない。即ち、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタ１０が実現される。更に、上述した説明により、この可変キャパシタ１０の製造方法も提供されている。
【００６０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図７は、本発明の第２の実施形態による可変キャパシタ２０の斜視図である。
【００６１】
図７に示すように、可変キャパシタ２０は図３に示す構成において、固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１が形成された構成を有している。尚、この他の構成は図３と同様であるため、ここでは説明を省略する。但し、図３における可動キャパシタ１０Ａは本実施形態において可動キャパシタ２０Ａとなる。
【００６２】
また、可変キャパシタ２０の断面構造及び等価回路を図８（ａ）及び（ｂ）を用いて詳細に説明する。尚、（ａ）は図７に示す可変キャパシタ２０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路である。
【００６３】
図８（ａ）に示すように、本実施形態による可変キャパシタ２０は、固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１が形成された可動キャパシタ２０Ａが構成されている。また、可動キャパシタ電極１１と誘電体層３１との間には両電極（１１，１３）間の距離に相当する厚みがｄ３であるキャパシタ間隙４３が形成される。尚、キャパシタ間隙４３は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【００６４】
これにより、図８（ｂ）に示すように可動キャパシタ２０Ａの静電容量Ｃ３が形成される。但し、他の構成は第１の実施形態による可変キャパシタ１０と同様である。
【００６５】
このような構成を有することで、可変キャパシタ１０は、図５（ｂ）に示すように、尚、図８（ｂ）に示すように、可変キャパシタ２０は、可動アクチュエータ電極１５における電極部１５Ａと可動キャパシタ電極１１とが連結部１５Ｄにより一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部１５Ｂによるバネ性１５ｂにより基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極１１，電極部１５Ａ及び連結部１５Ｄはバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ１０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ１０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【００６６】
このような構成において、可動アクチュエータ電極１５を接地し、固定アクチュエータ電極１７に所定の駆動電圧を印加することにより、可動キャパシタ電極１１を誘電体層３１に接触する位置まで変位させることができる。従って、可動キャパシタ電極１１の変位に応じて、静電容量Ｃ３を制御することが可能となる。尚、本実施形態では、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間に誘電体層３１が介在するため、静電容量Ｃ３を決定する誘電率も可動キャパシタ電極１１の変位に応じて変化する。このため、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間の静電容量Ｃ３の変化量、即ち制御可能な静電容量Ｃ３の変化量を大幅に増加させることができる。
【００６７】
また、本実施形態による効果を図９を用いて説明する。尚、以下の説明では、図９（ａ）に示すように、誘電体層３１の厚みをｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃとし、誘電体層３１と可動キャパシタ電極１１との間に形成された空気層（キャパシタ間隙４３）の厚みをｄａｉｒ（＝ｄ３）とする。この場合、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間の距離ｄはｄ＝ｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ＋ｄａｉｒとなる。また、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３とは矩形であって、その面積を２００μｍ×１９０μｍとした。更に、距離ｄをｄ＝０．７５μｍとし、キャパシタ間隙４３の厚みｄａｉｒをｄａｉｒ＝０．３５μｍとし、ｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ＝０．４μｍとした。更にまた、誘電体層３１を誘電損失の小さな材料であるアルミナＡｌ２Ｏ３（ε＝１０）を用いて形成した。
【００６８】
このような構成を有する可変キャパシタ２０の静電容量Ｃ３を変化させた際の変化量を図９（ｂ）に実線で示す。また、比較例として誘電体層３１を取り除いた場合（可変キャパシタ１０）の静電容量Ｃ１の変化量も図９（ｂ）に破線で示す。
【００６９】
図９（ｂ）を参照すると明らかなように、静電容量Ｃ３（及びＣ１）の変化が比較的大きな領域は、駆動電圧が３０Ｖから３９Ｖ程度までの領域である。尚、３９Ｖは、可動キャパシタ電極１１が誘電体層３１に接触した電圧である。
【００７０】
この領域での静電容量Ｃ３及びＣ１の変化率Ｃ＿３９Ｖ／Ｃ＿３０Ｖは、誘電体層３１が有る場合（可変キャパシタ２０）が約５．１であり、誘電体層３１が無い場合（可変キャパシタ２０が約１．４である。従って、この結果により、誘電体層３１を設置することで大きな変化率が得られることが分かる。
【００７１】
更に、本実施形態のように誘電体層３１を固定キャパシタ電極１３上に設置する構成では、バネ部（静電アクチュエータ１０Ｂ）の質量増加が無いという利点も得られる。更にまた本実施形態では、誘電体層３１を設けることで、可動キャパシタ電極１１が固定キャパシタ電極１３に接触してショートするという危険性が回避され、ショートによる可変キャパシタの破損が防止される。
【００７２】
次に、可変キャパシタ２０の製造方法について以下に図１０（ａ）〜（ｆ）及び図８（ａ）を用いて詳細に説明する。
【００７３】
まず、図１０（ａ）に示すように、基板２３上に熱酸化により絶縁層２５を形成する。尚、基板２３の材料としてはシリコン（Ｓｉ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等が適用され、絶縁層２５の材料としては窒化シリコン（ＳｉＮ）や、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等の塗布型のシリコン酸化物が適用される。
【００７４】
次に、図１０（ｂ）に示すように、絶縁層２５上にフォトリソグラフィ技術により、固定キャパシタ電極１３と固定アクチュエータ電極１７とを所定形状に同時形成する。尚、これらの厚みは例えば５００ｎｍとする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。また、この他の導電層（図３における２２，２７等）も、上記と同様に、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。ここまでの工程は第１の実施形態と同様である。
【００７５】
次に、電極（１３，１７）を形成した後、図１０（ｃ）に示すように、所定形状のレジストパターンを形成し、スパッタリング法等により酸化アルミニウム膜を成膜後、リフトオフ法により不要部分を除去する。これにより、誘電体層３１が形成される。尚、この際の厚みを例えば４００μｍとする。
【００７６】
このように誘電体層３１を形成すると、次に図１０（ｄ）に示すように、固定アクチュエータ電極１３を覆うような所定形状の第１犠牲層１４を形成する。これは例えばレジスト材料からなる厚さ２μｍ程度の層として形成される。次に、図１０（ｅ）に示すように、第１犠牲層１４及び誘電体層３１を覆うような所定形状の第２犠牲層４６を形成する。これも例えばレジスト材料からなる厚さ０．７５μｍ程度の層として形成される。尚、これらのレジスト材料としては、例えばポリイミド系のレジスト（除去はレジスト剥離液），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物（除去は酢酸水溶液），ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）等の金属酸化物（除去はフッ酸系溶液）等が挙げられる。尚、第２犠牲層４６の厚みはキャパシタ間隙４３の距離ｄ３に相当し、第１犠牲層１４及び第２犠牲層４６の合計の厚みはアクチュエータ間隙３５の距離ｄ２に相当する。
【００７７】
その後、図１０（ｆ）に示すように、所定形状の導電層を第２犠牲層４６を覆うように形成することで、可動アクチュエータ電極１５，可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を一体形成する。この導電層の厚さは例えば１μｍする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。
【００７８】
このように可動アクチュエータ電極１５及び可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を形成すると、最後に、第１犠牲層１４および第２犠牲層４６を除去することで、図８（ａ）に示すように、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間にキャパシタ間隙４３、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間にアクチュエータ間隙３５をそれぞれ形成する。
【００７９】
尚、上記の工程において、誘電体層３１の材料としては、酸化ベリリウム，酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，チタン酸バリウム，チタン酸マグネシウム，酸化チタン，ガラス，窒化シリコン等が好ましい。この他は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００８０】
以上で説明したように、本実施形態では、第１の実施形態による構成の他に、可動キャパシタ２０Ａを構成する電極（１１，１３）間に誘電体層３１を設けているため、効率良く静電容量を制御することができる。更に、この誘電体層３１を固定キャパシタ電極１３上に設置するため、バネ部（静電アクチュエータ１０Ｂ）の質量を増加することがない。即ち、誘電体層３１を設けることで、耐衝撃性が低下するという問題を発生することがない。更にまた、誘電体層３１を設けることで、可動キャパシタ電極１１が固定キャパシタ電極１３に接触してショートするという危険性が回避され、ショートによる可変キャパシタの破損が防止される。
【００８１】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。第２の実施形態では、誘電体層３１を固定キャパシタ電極１３上に形成した。これに対し、誘電体層（５１）を可動キャパシタ電極１１側に設けても良い。このように構成した場合を以下に第３の実施形態として図面を用いて説明する。図１１は、本実施形態による可変キャパシタ３０の構成を示す斜視図である。
【００８２】
図１１に示すように、可変キャパシタ３０は図７に示す構成において、誘電体層５１（図７では３１）が固定キャパシタ電極１３側でなく、可動キャパシタ電極１１における固定キャパシタ電極１３と面する側に設けられている。尚、この他の構成は図７と同様であるため、ここでは説明を省略する。但し、図７における可動キャパシタ２０Ａは本実施形態において可動キャパシタ３０Ａとなる。
【００８３】
また、可変キャパシタ３０の断面構造及び等価回路を図１２（ａ）及び（ｂ）を用いて詳細に説明する。尚、（ａ）は図１１に示す可変キャパシタ３０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路である。
【００８４】
図１２（ａ）に示すように、本実施形態による可変キャパシタ２０は、可動キャパシタ電極１１における固定キャパシタ電極１３に面する側に誘電体層５１が形成された可動キャパシタ３０Ａが構成されている。また、固定キャパシタ電極１３と誘電体層５１との間には両電極（１１，１３）間の距離に相当する厚みがｄ３であるキャパシタ間隙５３が形成される。尚、キャパシタ間隙５３は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【００８５】
これにより、図１２（ｂ）に示すように可動キャパシタ３０Ａの静電容量Ｃ３が形成される。但し、他の構成は第２の実施形態による可変キャパシタ２０と同様である。尚、図１２（ｂ）に示すように、可変キャパシタ３０は、可動アクチュエータ電極１５における電極部１５Ａと可動キャパシタ電極１１とが連結部１５Ｄにより一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部１５Ｂによるバネ性１５ｂにより基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極１１，電極部１５Ａ及び連結部１５Ｄはバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ１０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ１０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【００８６】
このような構成において、可動アクチュエータ電極１５を接地し、固定アクチュエータ電極１７に所定の駆動電圧を印加することにより、可動キャパシタ電極１１に設けられた誘電体層５１が固定キャパシタ電極１３に接触する位置まで変位させることができる。従って、可動キャパシタ電極１１の変位に応じて、静電容量Ｃ３を制御することが可能となる。尚、本実施形態では、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間に誘電体層５１が介在するため、静電容量Ｃ３を決定する誘電率も可動キャパシタ電極１１の変位に応じて変化する。このため、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間の静電容量Ｃ３の変化量、即ち制御可能な静電容量Ｃ３の変化量を大幅に増加させることができる。また、このような構成を有する可変キャパシタ３０の効果は、第２の実施形態による可変キャパシタ２０によるものと同等であるため、ここでは説明を省略する。
【００８７】
次に、可変キャパシタ３０の製造方法について以下に図１３（ａ）〜（ｆ）及び図１２（ａ）を用いて詳細に説明する。
【００８８】
まず、図１３（ａ）に示すように、基板２３上に熱酸化により絶縁層２５を形成する。尚、基板２３の材料としてはシリコン（Ｓｉ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等が適用され、絶縁層２５の材料としては窒化シリコン（ＳｉＮ）や、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等の塗布型のシリコン酸化物が適用される。
【００８９】
次に、図１３（ｂ）に示すように、絶縁層２５上にフォトリソグラフィ技術により、固定キャパシタ電極１３と固定アクチュエータ電極１７とを所定形状に同時形成する。尚、これらの厚みは例えば５００ｎｍとする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。また、この他の導電層（図３における２２，２７等）も、上記と同様に、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。
【００９０】
次に、電極（１３，１７）を形成した後、図１３（ｃ）に示すように、固定アクチュエータ電極１３を覆うような所定形状の第１犠牲層１４を形成する。これは例えばレジスト材料からなる厚さ２μｍ程度の層として形成される。次に、図１３（ｄ）に示すように、第１犠牲層１４及び固定キャパシタ電極１３を覆うような所定形状の第２犠牲層１６を形成する。これも例えばレジスト材料からなる厚さ０．７５μｍ程度の層として形成される。尚、これらのレジスト材料としては、例えばポリイミド系のレジスト（除去はレジスト剥離液），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物（除去は酢酸水溶液），ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）等の金属酸化物（除去はフッ酸系溶液）等が挙げられる。尚、第２犠牲層１６の厚みはキャパシタ間隙５３の距離ｄ３に相当し、第１犠牲層１４及び第２犠牲層１６の合計の厚みはアクチュエータ間隙３５の距離ｄ２に相当する。尚、ここまでの工程は、第１の実施形態によるものと同様である。
【００９１】
その後、図１３（ｅ）に示すように、可動キャパシタ電極１１を形成する領域下に所定形状のレジストパターンを形成し、スパッタリング法等により酸化アルミニウム膜を成膜後、リフトオフ法により不要部分を除去する。これにより、誘電体層５１が形成される。尚、この際の厚みを例えば４００μｍとする。
【００９２】
このように誘電体層５１を形成した後、図１３（ｆ）に示すように、所定形状の導電層を第２犠牲層１６及び誘電体層５１を覆うように形成することで、可動アクチュエータ電極１５，可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を一体形成する。この導電層の厚さは例えば１μｍする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。
【００９３】
このように可動アクチュエータ電極１５及び可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を形成すると、最後に、第１犠牲層１４および第２犠牲層１６を除去することで、図１２（ａ）に示すように、誘電体層５１と固定キャパシタ電極１３との間にキャパシタ間隙５３、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間にアクチュエータ間隙３５をそれぞれ形成する。
【００９４】
尚、上記の工程において、誘電体層５１の材料としては、第２の実施形態と同様に、酸化ベリリウム，酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，チタン酸バリウム，チタン酸マグネシウム，酸化チタン，ガラス，酸化シリコン、窒化シリコン等が好ましい。この他は第２の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９５】
以上で説明したように、本実施形態では、第２の実施形態と同様に可動キャパシタ３０Ａ（第２の実施形態では２０Ａ）を構成する電極（１１，１３）間に誘電体層５１（第２の実施形態では３１）を設けているため、効率良く静電容量を制御することができる。更に、誘電体層５１を設けることで、可動キャパシタ電極１１が固定キャパシタ電極１３に接触してショートするという危険性が回避され、ショートによる可変キャパシタの破損が防止される。
【００９６】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。上記した第１から第３の実施形態では、キャパシタ間隙３３，４３，５３の距離（電極１５，１７間の距離）よりアクチュエータ間隙３５の距離（＝電極１１，１３間の距離）が大きい場合を例に挙げて説明した。これに対し、両方のキャパシタ間隙の距離とアクチュエータ間隙の距離とが等しい場合、即ち、可動キャパシタ電極（４１：図１４参照）を変位させる距離が、キャパシタ間隙（６３：図１４参照）の距離（ｄ４：図１４参照）の１／３より小さい場合を本発明の第３の実施形態として以下に説明する。但し、以下の説明では誘電体層を設けない場合について例を挙げる。
【００９７】
図１４（ａ）に本実施形態による可変キャパシタ４０の断面構造を示す。また、図１４（ｂ）にその等価回路を示す。
【００９８】
図１４（ａ）に示すように、本実施形態による可変キャパシタ４０は、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５とが等しい距離ｄ４として形成されている。尚、キャパシタ間隙６３及びアクチュエータ間隙６５は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【００９９】
これにより、図１４（ｂ）に示すように可動キャパシタ４０Ａの静電容量Ｃ４が形成され、また、静電アクチュエータ４０Ｂの静電容量Ｃ５が形成される。但し、他の構成は第１の実施形態による可変キャパシタ１０と同様である。尚、図１４（ｂ）に示すように、可変キャパシタ４０は、可動アクチュエータ電極４５における電極部（１５Ａに対応）と可動キャパシタ電極４１とが連結部（１５Ｄに対応）により一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部（１５Ｂに対応）によるバネ性（１５ｂに対応）により基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極４１，電極部（１５Ａ）及び連結部（１５Ｄ）はバネ部（１５Ｂ），固定部（１５Ｃ）及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ４０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ４０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【０１００】
このような構成において、可動アクチュエータ電極４５を接地し、固定アクチュエータ電極１７に所定の駆動電圧を印加することにより、可動キャパシタ電極４１を変位させることができる。従って、可動キャパシタ電極１１の変位に応じて、静電容量Ｃ４を制御することが可能となる。但し、可動キャパシタ電極４１を変位させる距離は、キャパシタ間隙６３の距離ｄ４の１／３より小さい。
【０１０１】
次に、可変キャパシタ４０の製造方法について以下に図１５（ａ）〜（ｄ）及び図１４（ａ）を用いて詳細に説明する。
【０１０２】
図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように固定キャパシタ電極１３および固定アクチュエータ電極１７を形成する工程までは第１の実施形態と同じある。その後、図１５（ｃ）に示すように、固定キャパシタ電極１３および固定アクチュエータ電極１７上に第１の犠牲層６４を形成し、更に図１５（ｄ）に示すように、可動キャパシタ電極４１と可動アクチュエータ電極４５と配線部２１とを形成後、図１４（ａ）に示すように、第１の犠牲層６４を除去することで、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５の距離が等しい可変キャパシタ４０を製造することができる。尚、これ以外の工程は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
〔第５の実施形態〕
また、上記した第４の実施形態では、可動キャパシタに誘電体層を設けない場合について説明したが、以下では固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１を設けた場合について第５の実施形態として説明する。
【０１０３】
図１６（ａ）に本実施形態による可変キャパシタ５０の断面構造を示す。また、図１６（ｂ）にその等価回路を示す。
【０１０４】
図１６（ａ）に示すように、本実施形態による可変キャパシタ５０は、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５とが等しい距離ｄ４として形成されており、キャパシタ間隙６３における下面、即ち固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１が形成されている。尚、キャパシタ間隙６３及びアクチュエータ間隙６５は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【０１０５】
これにより、図１６（ｂ）に示すように可動キャパシタ５０Ａの静電容量Ｃ６が形成される。但し、他の構成は第４の実施形態による可変キャパシタ４０と同様である。尚、図１６（ｂ）に示すように、可変キャパシタ５０は、可動アクチュエータ電極４５における電極部（１５Ａに対応）と可動キャパシタ電極４１とが連結部（１５Ｄに対応）により一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部（１５Ｂに対応）によるバネ性（１５ｂに対応）により基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極４１，電極部（１５Ａ）及び連結部（１５Ｄ）はバネ部（１５Ｂ），固定部（１５Ｃ）及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ４０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ４０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【０１０６】
このような構成において、可動アクチュエータ電極４５を接地し、固定アクチュエータ電極１７に所定の駆動電圧を印加することにより、可動キャパシタ電極４１を変位させることができる。従って、可動キャパシタ電極１１の変位に応じて、静電容量Ｃ６を制御することが可能となる。但し、可動キャパシタ電極４１を変位させる距離は、キャパシタ間隙６３の距離ｄ４の１／３より小さい。尚、本実施形態では、可動キャパシタ電極４１と固定キャパシタ電極１３との間に誘電体層３１が介在するため、静電容量Ｃ６を決定する誘電率も可動キャパシタ電極４１の変位に応じて変化する。このため、可動キャパシタ電極４１と固定キャパシタ電極１３との間の静電容量Ｃ６の変化量、即ち制御可能な静電容量Ｃ６の変化量を大幅に増加させることができる。
【０１０７】
次に、可変キャパシタ５０の製造方法について以下に図１７（ａ）〜（ｅ）及び図１６（ａ）を用いて詳細に説明する。
【０１０８】
図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように固定キャパシタ電極１３および固定アクチュエータ電極１７を形成する工程までは第４の実施形態と同じある。その後、図１７（ｃ）に示すように、固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１を形成する。更に、図１７（ｄ）に示すように、誘電体層３１および固定アクチュエータ電極１７上に第１の犠牲層７４を形成し、更に図１７（ｅ）に示すように、可動キャパシタ電極４１と可動アクチュエータ電極４５と配線部２１とを形成後、図１６（ａ）に示すように、第１の犠牲層７４を除去することで、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５の距離が等しい可変キャパシタ５０を製造することができる。尚、これ以外の工程は上記した各実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１０９】
〔第６の実施形態〕
また、上記した第５の実施形態では、固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１を設けた場合について説明したが、以下に可動キャパシタ電極４１における固定キャパシタ電極１３に面する側に誘電体層５１を形成した場合について第６実施形態として説明する。
【０１１０】
図１８（ａ）に本実施形態による可変キャパシタ６０の断面構造を示す。また、図１８（ｂ）にその等価回路を示す。
【０１１１】
図１８（ａ）に示すように、本実施形態による可変キャパシタ６０は、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５とが等しい距離ｄ４として形成されており、キャパシタ間隙６３における上面、即ち可動キャパシタ電極４１における固定キャパシタ電極１３に面する側に誘電体層５１が形成されている。尚、キャパシタ間隙６３及びアクチュエータ間隙６５は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【０１１２】
これにより、図１８（ｂ）に示すように可動キャパシタ６０Ａの静電容量Ｃ６が形成される。但し、他の構成は第４の実施形態による可変キャパシタ４０と同様である。尚、図１８（ｂ）に示すように、可変キャパシタ６０は、可動アクチュエータ電極４５における電極部（１５Ａに対応）と可動キャパシタ電極４１とが連結部（１５Ｄに対応）により一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部（１５Ｂに対応）によるバネ性（１５ｂに対応）により基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極４１，電極部（１５Ａ）及び連結部（１５Ｄ）はバネ部（１５Ｂ），固定部（１５Ｃ）及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ４０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ４０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【０１１３】
このような構成において、可動アクチュエータ電極４５を接地し、固定アクチュエータ電極１７に所定の駆動電圧を印加することにより、可動キャパシタ電極４１を変位させることができる。従って、可動キャパシタ電極１１の変位に応じて、静電容量Ｃ６を制御することが可能となる。但し、可動キャパシタ電極４１を変位させる距離は、キャパシタ間隙６３の距離ｄ４の１／３より小さい。尚、本実施形態では、可動キャパシタ電極４１と固定キャパシタ電極１３との間に誘電体層５１が介在するため、静電容量Ｃ６を決定する誘電率も可動キャパシタ電極４１の変位に応じて変化する。このため、可動キャパシタ電極４１と固定キャパシタ電極１３との間の静電容量Ｃ６の変化量、即ち制御可能な静電容量Ｃ６の変化量を大幅に増加させることができる。
【０１１４】
次に、可変キャパシタ６０の製造方法について以下に図１９（ａ）〜（ｅ）及び図１８（ａ）を用いて詳細に説明する。
【０１１５】
図１９（ａ）から（ｃ）に示すように固定キャパシタ電極１３および固定アクチュエータ電極１７を形成し、第１の犠牲層６４を形成する工程までは第４の実施形態と同じある。その後、図１９（ｄ）に示すように、第１の犠牲層６４上における可動キャパシタ電極４１が形成される領域下に誘電体層５１を形成する。更に、更に図１７（ｅ）に示すように、可動キャパシタ電極４１と可動アクチュエータ電極４５と配線部２１とを形成後、図１８（ａ）に示すように、第１の犠牲層７４を除去することで、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５の距離が等しい可変キャパシタ６０を製造することができる。尚、これ以外の工程は上記した各実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１１６】
〔第７の実施形態〕
また、上記した各実施形態による可変キャパシタ１０〜６０は、図２０に示すように、セラミックス等で形成されたパッケージ７０に収容してもよい。この際、可変キャパシタ１０〜６０はパッケージ７０に例えばフェイスダウンボンディングされる。尚、このように構成する場合、パッケージ７０に設けられた外部接続端子７１と基板２３上の絶縁層２５上における所定の領域に設けられたパッド７２とを、ワイヤやバンプ等の接続手段７３により接続することで、所定の信号及び駆動電圧を可変キャパシタ１０〜６０へ入力するように構成する。但し、各パッド７２は配線部２１，２２，２７等の延長上に電気的に接続されて形成されている。尚、図２０では例として可変キャパシタ１０が用いられている。
【０１１７】
〔他の実施形態〕
以上、説明した実施形態は本発明の好適な一実施形態にすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【０１１８】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明によれば、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術１による可変キャパシタ１００の構成を示す図である。
【図２】従来技術２による可変キャパシタ２００の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による可変キャパシタ１０の構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示す得遺伝アクチュエータ１０Ｂを拡大した図である。
【図５】（ａ）は可変キャパシタ１０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図６】可変キャパシタ１０の製造方法を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による可変キャパシタ２０の構成を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は可変キャパシタ２０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図９】可変キャパシタ２０の効果を説明するための図であり、（ａ）は可動キャパシタ２０Ａを模式的に示す図であり、（ｂ）は静電アクチュエータ１０Ｂに入力した駆動電圧に対する可動キャパシタ２０Ａの静電容量の変化を示す図である。
【図１０】可変キャパシタ２０の製造方法を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態による可変キャパシタ３０の構成を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は可変キャパシタ３０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図１３】可変キャパシタ３０の製造方法を示す図である。
【図１４】（ａ）は本発明の第４の実施形態による可変キャパシタ４０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図１５】可変キャパシタ４０の製造方法を示す図である。
【図１６】（ａ）は本発明の第５の実施形態による可変キャパシタ５０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図１７】可変キャパシタ５０の製造方法を示す図である。
【図１８】（ａ）は本発明の第６の実施形態による可変キャパシタ６０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図１９】可変キャパシタ６０の製造方法を示す図である。
【図２０】本発明の第７の実施形態における可動キャパシタ１０を搭載したパッケージ７０の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０、５０、６０ 可変キャパシタ
１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ，４０Ａ、５０Ａ、６０Ａ 可動キャパシタ
１０Ｂ、４０Ｂ 静電アクチュエータ
１３ 固定キャパシタ電極
１１，４１ 可動キャパシタ電極
１７ 固定アクチュエータ電極
１５、４５ 可動アクチュエータ電極
１５Ａ 電極部
１５Ｂ 変形部
１５ｂ バネ性
１５Ｃ 固定部
１５Ｄ 連結部
２１、２２、２７ 配線部
２３ 基板
２５ 絶縁層
３１、５１ 誘電体層
３３、４３、５３、６３ キャパシタ間隙
３５、６５ アクチュエータ間隙
７０ パッケージ
７１ 外部接続端子
７２ パッド
７３ 接続手段
Ｒ１５、Ｒ２２、Ｒ２７ 配線抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は可変キャパシタ、それを備えたパッケージ及び可変キャパシタの製造方法に関し、特にＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏ ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）技術を用いた可変キャパシタ、それを備えたパッケージ及び可変キャパシタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、可変キャパシタは、可変周波数発振器（ＶＦＯ），同調増幅器，位相シフタ，インピーダンス整合回路等を含む電気回路において重要な部品とされ、近年、特に携帯型機器への搭載が増加してきている。
【０００３】
また、現在使用されている可変キャパシタの１種であるバラクタダイオードに比べてＭＥＭＳ技術により作成された可変キャパシタは、損失を小さく且つＱ値を高くできるため、実用化が強く要望されている。このようなＭＥＭＳ技術を用いて作成した可変キャパシタの例を、以下に図面を用いて説明する。
【０００４】
図１は以下に示す非特許文献１が開示するところの可変キャパシタ１００の構成を示す図であり、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。以下、これを従来技術１として説明する。
【０００５】
図１に示すように、可変キャパシタ１００は、可動キャパシタ電極部１０２の周辺に可動アクチュエータ電極１０３を設け、前記可動キャパシタ電極部１０２及び可動アクチュエータ電極１０３をバネ１０４により基板１０１上に固定し、前記可動キャパシタ電極部１０２とこれに対向して設置された固定アクチュエータ電極１０６との間に、直流電圧を印加することで発生する静電引力により、可動キャパシタ電極部１０２と固定キャパシタ電極部１０７との距離を変化させるように構成されている。尚、符号１０５は外部端子との接続用の電極パッド部である。
【０００６】
また、図２に以下に示す非特許文献２が開示するところの可変キャパシタ２００の構成を示す。尚、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はそのＹ−Ｙ’断面図である。
【０００７】
図２に示すように、可変キャパシタ２００は、基板２０１上に絶縁層を介して固定電極２０２が形成され、該固定電極２０２上に誘電体層２０３が形成され、また、基板２０１上にスペーサ２０５を介してメンブレン状の可動電極２０４が固定電極２０２及び誘電体層２０３に対向して形成されており、可動電極２０４に直流電圧を印加することで発生する固定電極２０２との静電引力により、メンブレン状の可動電極２０４が誘電体層２０３と接触するように構成されている。尚、符号２０６はエッチングホールである。
【０００８】
このように形成された平行平板の間隔を小さくするように働く静電引力Ｆは以下の式１で表される。尚、以下の式１において、Ｓは電極の有効面積であり、ｄは電極の間隔であり、ε０は真空中の誘電率であり、εｒは電極間の比誘電率であり、Ｖは印加電圧である。
【数１】
また、平行平板の間に誘電体層が存在する場合は、比誘電率と間隔ｄとの間には次の式２で表されるような関係が成り立つ。尚、以下の式２において、εｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ誘電体層の比誘電率であり、εａｉｒは空気層の比誘電率であり、ｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃは誘電体層の間隔であり、ｄａｉｒは空気層の間隔である。
【数２】
【非特許文献１】
Ｊｕｎ Ｚｏｕ， ｅｔ ａｌ．， “Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｗｉｄｅ Ｔｕｎｉｎｇ Ｒａｎｇｅ ＭＥＭＳ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｆｏｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ”， ＩＥＤＭ ２０００， ｐｐ４０３−４０６
【非特許文献２】
Ｃｈａｒｌｅｓ Ｌ． Ｇｏｌｄｓｍｉｔｈ， ｅｔ ａｌ．， “ＲＦ ＭＥＭｓ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒｓ”， Ｗｉｌｅｙ ＲＦ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ， ｐｐ３６２−３７４， １９９９
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１に示す従来技術１は、次のような問題を有している。即ち、図１に示すような構成では基板１０１に固定されたバネ部１０４の先端に質点があるため、携帯型機器等への搭載時等における外部からの衝撃により可動キャパシタ電極部１０２と固定キャパシタ電極部１０７とが接触及びショートしてしまい、破損してしまう。
【００１２】
このような問題の対策としては、バネ部１０４のバネ定数を大きくして、耐衝撃性を向上させる方法等が考えられるが、これではアクチュエータの駆動に高電圧を要するという問題が発生する。これを防止するために、静電引力の増大を目的として可動アクチュエータ電極１０３の面積を大きく設計する方法も考えられるが、これではバネ部１０４先端の質量が増加してしまい、結果として耐衝撃性が低下するという問題が発生する。
【００１３】
また、キャパシタのＱ値を向上させるためには、バネ部１０４の電気抵抗を可能な限り小さくする必要がある。これを達成するためには、バネ部の幅や厚さを大きくする方法を取ることが考えられるが、この方法ではバネ定数が大きくなるだけでなく、バネ部１０４の先端の質量も増加するため、結果として耐衝撃性が低下するという問題が発生する。
【００１４】
また、図２に示す従来技術２は、次のような問題を有している。即ち、前述したように、平行平板の間に誘電体層が存在する場合、この誘電体層の存在によりキャパシタの静電容量を大きくできるが、間隔ｄが変化すると、比誘電率εｒも変化する。このため、静電引力で平行平板の間隔を制御することは難しく、結果として可動電極２０４と誘電体層２０３との状態が離された状態又は接触した状態の２通りの状態しか取ることができない。従って、２種類の状態しか容量が変化しない可変キャパシタしか形成できないという問題が存在する。これを解決するために、容量の小さな可変キャパシタを複数並列に接続した構成とすることで所望する容量を確保する方法が考えられるが、このような方法では、回路規模が増大するだけでなく、可変キャパシタ同士を接続するための配線の抵抗が大きくなり、Ｑ値（回路の損失を表す数値：Ｑ値が大きいほど損失が小さい）が小さくなってしまうという問題が発生する。
【００１５】
従って、本発明は上記のような問題に鑑みてなされたもので、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタ、それを備えたパッケージ及び可変キャパシタの製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、対向した第１及び第２の電極のうち少なくとも一方の電極が両端に設けられたバネ部と一体形成されることで保持された可変キャパシタであって、前記バネ部に対向した第３の電極を有し、前記バネ部が前記第３の電極と対向する位置に平行平板な第４の電極を含んでなり、前記第３の電極と前記第４の電極との間に働く静電引力により、前記第１及び第２の電極で形成されたキャパシタの静電容量を変化させるように構成される。このように、キャパシタを形成する可動電極とバネ部とを一体の構成とし、バネ部及びこれと対向するように設けられた電極間で生じる静電引力によりキャパシタの静電容量を変化させる構成とすることで、耐衝撃性の向上や駆動電圧の低減やキャパシタのＱ値の向上等を目的としてバネ部の厚みや大きさを増加させても、質点には影響が与えられず、耐衝撃性の向上を妨げられることはない。即ち、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタが実現される。
【００１７】
また、請求項１記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項２記載のように、前記第３の電極と前記第４の電極との距離が、前記第１の電極と第２の電極との距離以上であるように構成されてもよい。
【００１８】
また、請求項１又は２記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項３記載のように、前記第３の電極及び前記第４の電極間の距離が、前記第１及び第２の電極間の距離と等しいように構成されても良い。
【００１９】
また、請求項１記載の前記可変キャパシタは、好ましくは請求項４記載のように、前記第１及び第２の電極間に誘電体層を有するように構成される。このようにキャパシタを構成する電極間に誘電体層を介在させることで、キャパシタの静電容量の変化量、即ち制御可能な静電容量の変化量を大幅に増加させることができる。
【００２０】
また、請求項４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項５記載のように、前記第３の電極と前記第４の電極との距離が、前記第１又は第２の電極と前記誘電体層との距離以上であるように構成されても良い。
【００２１】
また、請求項４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項６記載のように、前記第３の電極と前記第４の電極との距離が、前記第１又は第２の電極と前記誘電体層との距離と等しいように構成されても良い。
【００２２】
また、請求項４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項７記載のように、前記誘電体層は前記第１又は第２の電極の何れか一方に接するように形成されてもよい。
【００２３】
また、請求項４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項８記載のように、前記誘電体層が酸化ベリリウム，酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，チタン酸バリウム，チタン酸マグネシウム，酸化チタン，ガラス，酸化シリコン、窒化シリコンのうち少なくとも１つを含んでなるように構成されても良い。
【００２４】
また、請求項４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項９記載のように、前記バネ部及び前記第３の電極が、前記第１又は第２の電極が前記誘電体層に接するまで制御可能であるように構成されても良い。即ち、キャパシタを構成する２つの電極間に誘電体層を介在させることで、双方が誘電体層を介して接触するまで制御しても、ショートして破損することが防止されている。
【００２５】
また、請求項１又は４記載の前記可変キャパシタは、例えば請求項１０記載のように、前記バネ部と前記第１，第２及び第３の電極との少なくとも１つが、単層構造又は積層構造を有するように構成される。
【００２６】
また、本発明によるパッケージは、請求項１１記載のように、請求項１から１０の何れか１項に記載の前記可変キャパシタを備えるように構成される。これにより、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタを搭載したパッケージが実現される。
【００２７】
また、請求項１１記載の前記パッケージは、例えば請求項１２記載のように、前記可変キャパシタがフェイスダウンボンディングされているように構成される。
【００２８】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１３記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第１の固定電極を覆うように第１の犠牲層を形成する第２の工程と、前記第１の犠牲層及び前記第２の固電極を覆うように第２の犠牲層を形成する第３の工程と、前記第２の犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第４の工程と、前記第１及び第２の犠牲層を除去する第５の工程とを有するように構成される。このように、バネ部及びこれと対向するように設けられた電極間で生じる静電引力により、キャパシタの静電容量を変化させるような構成として製造することで、耐衝撃性の向上や駆動電圧の低減やキャパシタのＱ値の向上等を目的としてバネ部の厚みや大きさを増加させても、質点には影響が与えられず、耐衝撃性の向上を妨げられることがない可変キャパシタが製造される。即ち、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタが製造できる。
【００２９】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１４記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第２の固定電極上に誘電体層を形成する第２の工程と、前記第１の固定電極上を覆うように第１の犠牲層を形成する第３の工程と、前記第１の犠牲層及び前記誘電体層を覆うように第２の犠牲層を形成する第４の工程と、前記第２の犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第５の工程と、前記第１及び第２の犠牲層を除去する第６の工程とを有するように構成される。このように、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタにおけるキャパシタを構成する電極間に誘電体層を介在させることで、キャパシタの静電容量の変化量、即ち制御可能な静電容量の変化量を大幅に増加された可変キャパシタが製造できる。
【００３０】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１５記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第１の固定電極を覆うように第１の犠牲層を形成する第２の工程と、前記第１の犠牲層及び前記第２の固定電極を覆うように第２の犠牲層を形成する第３の工程と、前記第２の犠牲層上における前記第２の固定電極が位置する領域上に誘電体層を形成する第４の工程と、前記第２の犠牲層及び前記誘電体層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第５の工程と、前記第１及び第２の犠牲層を除去する第６の工程とを有するように構成される。このように、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタにおけるキャパシタを構成する電極間に誘電体層を介在させることで、キャパシタの静電容量の変化量、即ち制御可能な静電容量の変化量を大幅に増加された可変キャパシタが製造できる。
【００３１】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１６記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第１及び第２の固定電極を覆うように犠牲層を形成する第２の工程と、前記犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第３の工程と、前記犠牲層を除去する第４の工程とを有するように構成される。このように、バネ部及びこれと対向するように設けられた電極間で生じる静電引力により、キャパシタの静電容量を変化させるような構成として製造することで、耐衝撃性の向上や駆動電圧の低減やキャパシタのＱ値の向上等を目的としてバネ部の厚みや大きさを増加させても、質点には影響が与えられず、耐衝撃性の向上を妨げられることがない可変キャパシタが製造される。即ち、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタが製造できる。
【００３２】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１７記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第２の固定電極上に誘電体層を形成する第２の工程と、前記第１の固定電極及び前記誘電体層を覆うように犠牲層を形成する第３の工程と、前記犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第４の工程と、前記犠牲層を除去する第５の工程とを有するように構成される。このように、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタにおけるキャパシタを構成する電極間に誘電体層を介在させることで、キャパシタの静電容量の変化量、即ち制御可能な静電容量の変化量を大幅に増加された可変キャパシタが製造できる。
【００３３】
また、本発明による可変キャパシタの製造方法は、請求項１８記載のように、所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、前記第１及び第２の固定電極を覆うように犠牲層を形成する第２の工程と、前記犠牲層上における前記第２の固定電極が位置する領域上に誘電体層を形成する第３の工程と、前記犠牲層及び前記誘電体層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第４の工程と、前記犠牲層を除去する第５の工程とを有するように構成される。このように、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタにおけるキャパシタを構成する電極間に誘電体層を介在させることで、キャパシタの静電容量の変化量、即ち制御可能な静電容量の変化量を大幅に増加された可変キャパシタが製造できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００３５】
〔第１の実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図３は、本発明の第１実施形態による可変キャパシタ１０の斜視図である。
【００３６】
図３に示すように、可変キャパシタ１０は基板２３上に絶縁層２５が形成され、絶縁層２５上に可動キャパシタ１０Ａとこれを支持する２つの静電アクチュエータ１０Ｂとが形成された構成を有している。尚、基板２３はシリコン（Ｓｉ）等の半導体や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等の化合物半導体等で形成されている。
【００３７】
可動キャパシタ１０Ａは、固定キャパシタ電極１３と可動キャパシタ電極１１とを有して構成されている。固定キャパシタ電極１３と可動キャパシタ電極１１とは所定幅の空隙（キャパシタ間隙３３：図５（ａ）参照）を介して対向している。また、固定キャパシタ電極１３は絶縁層２５上に積層された状態で形成されており、可動キャパシタ電極１３は２つの可動アクチュエータ電極１５により両端から支持されることで上下動可能な状態で保持されている。
【００３８】
可動キャパシタ１０Ａを両端から挟むように形成された静電アクチュエータ１０Ｂは各々、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７とを有して構成されている。固定アクチュエータ電極１７と可動アクチュエータ電極１５とは所定幅の空隙（アクチュエータ間隙３５：図５（ａ）参照）を介して対向している。尚、このアクチュエータ間隙３５の距離（両電極１５，１７間の距離）はキャパシタ間隙３３の距離（両電極１１，１３）よりも長い。また、固定アクチュエータ電極１７は絶縁層２５上に積層された状態で形成されており、可動アクチュエータ電極１５は固定アクチュエータ電極１７と対向する電極部１５Ａが変形可能な変形部１５Ｂにより基板２３に対して上下動可能に支持されている。図４に静電アクチュエータ１０Ｂの拡大図を示す。
【００３９】
図４に示すように、変形部１５Ｂは電極部１５Ａにおける可動キャパシタ電極１１と反対側の端に設けられており、絶縁層２５上に形成された固定部１５Ｃにより電極部１５Ａと反対側の端が基板２３に対して固定されている。また、可動アクチュエータ電極１５における電極部１５Ａは連結部１５Ｄを介して可動キャパシタ電極１１と連結されている。
【００４０】
本実施形態は、このような構成を有する静電アクチュエータ１０Ｂにより、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との距離を変化させる（キャパシタ間隙３３の上下間の幅を変化させる）ことで、可動キャパシタ１０Ａの静電容量Ｃ１が調整されるように構成されている。
【００４１】
次に、可変キャパシタ１０の断面構造及び等価回路を図５（ａ）及び（ｂ）を用いて詳細に説明する。尚、（ａ）は図３に示す可変キャパシタ１０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、可変キャパシタ１０は、基板２３上に形成された絶縁層２５を介して固定キャパシタ電極１３と固定アクチュエータ電極１７とが形成された構成を有している。また、可動キャパシタ電極１１及び可動アクチュエータ電極１５は、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７にそれぞれ対向するように形成されている。尚、上述したように、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間には距離ｄ１のキャパシタ間隙３３が形成されており、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間には距離ｄ２のアクチュエータ間隙３５が形成されている。これにより、可動キャパシタ電極１１及び固定キャパシタ電極１３で構成された平行平板により静電容量Ｃ１が形成され、同様に可動アクチュエータ電極１５及び固定アクチュエータ電極１７で構成された平行平板により静電容量Ｃ２が形成される。尚、キャパシタ間隙３３及びアクチュエータ間隙３５は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【００４３】
このような構成を有することで、可変キャパシタ１０は、図５（ｂ）に示すように、可動アクチュエータ電極１５における電極部１５Ａと可動キャパシタ電極１１とが連結部１５Ｄにより一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部１５Ｂによるバネ性１５ｂにより基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極１１，電極部１５Ａ及び連結部１５Ｄはバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ１０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ１０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【００４４】
このように、可動キャパシタ電極１１は、両端に設けられた２つの可動アクチュエータ電極１５により基板２３に対して上下動可能に保持されている。尚、可動キャパシタ電極１１，可動アクチュエータ電極１５及びこれらに電位を与えるための配線部２１は一体形成されている。従って、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間に配線部２１及び配線部２７（図３参照）を介して所定の電位差を与えることで両電極間（１５，１７）に生じた静電引力により、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との距離が変位される。
【００４５】
この際、平行平板の電極である可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間に生じる静電引力は、上記した式１で示される。
【００４６】
但し、式１からも明らかなように、両電極（１５，１７）間に生じる静電引力は、距離ｄ（本説明ではｄ２）の二乗に反比例して増加する。このため、原理上、初期間隔の１／３以上に変位させて近づけた場合、生じる静電引力が急激に増加し、可動アクチュエータ電極１５及び固定アクチュエータ電極１７が接触してしまう可能性が存在する。これを防止するために、変形部１５Ｂの厚みを増加させることは、上記で課題として示したように様々な問題を発生させる。従って、本実施形態では、可変アクチュエータ電極１５の制御可能な距離を、最大でも初期間隔の１／３とする。また、このように制御する場合、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７とが形成する静電容量Ｃ２が変化する比率は、最大で初期容量の１．５倍程度までとなる。
【００４７】
また、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との距離は、上記の可動アクチュエータ電極１５の変位に伴い変化する。これにより、可動キャパシタ１０Ａの静電容量Ｃ１が変化する。
【００４８】
そこで、例えば、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との距離であるキャパシタ間隙ｄ１を０．７５μｍとし、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との距離であるアクチュエータ間隙ｄ２を２．７５μｍとすると、静電アクチュエータ２１の変位は、アクチュエータ間隙ｄ２の１／３の値である約０．９μｍまで可能である。従って、キャパシタ間隙ｄ１を０にする、即ち、可動キャパシタ１０Ａの静電容量Ｃ１を０とするまで変位させることが可能となる。
【００４９】
また、上記のような構成では、可動アクチュエータ電極１５に変形部１５Ｂを設けることでバネ性を持たせつつ、可動キャパシタ電極１１を基板２３に対して可動に保持している、換言すれば、可動アクチュエータ電極１５はバネ部として機能する一部を電極部１５Ａとして機能させる構成を有しているため、耐衝撃性を向上させることを目的として、例えば変形部１５Ｂのバネ定数を大きくしても、可動アクチュエータ電極１５の質点の質量が増加するだけである。このため、可動キャパシタ電極１１の質点には影響が与えられず、耐衝撃性の向上を妨げられることはない。更に、上記の構成において、更に静電アクチュエータ１０Ｂの駆動電圧の上昇を抑えることを目的として、可動アクチュエータ電極１５（特に電極部１５Ａ）の面積を大きくした場合でも、同様に可動アクチュエータ電極１５の質点の質量が増すだけであるため、可動キャパシタ電極１１の質点には影響せず、耐衝撃性を損なうことはない。
【００５０】
更にまた、可変キャパシタ１０全体のＱ値を向上させることを目的として、例えば可動アクチュエータ電極１５の幅や厚さを増加させて可動キャパシタ電極１１までの電気抵抗を下げた場合でも、可動アクチュエータ電極１５の質点の質量が増加するだけであるため、可動キャパシタ電極１１の質点には影響せず、耐衝撃性を損なうことはない。
【００５１】
次に、以上のような構成を有する可変キャパシタ１０の製造方法について図６（ａ）〜（ｅ）及び図５（ａ）を用いて詳細に説明する。
【００５２】
まず、図６（ａ）に示すように、基板２３上に熱酸化により絶縁層２５を形成する。尚、基板２３の材料としてはシリコン（Ｓｉ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等が適用され、絶縁層２５の材料としては窒化シリコン（ＳｉＮ）や、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等の塗布型のシリコン酸化物が適用される。
【００５３】
次に、図６（ｂ）に示すように、絶縁層２５上にフォトリソグラフィ技術により、固定キャパシタ電極１３と固定アクチュエータ電極１７とを所定形状に同時形成する。尚、これらの厚みは例えば５００ｎｍとする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。また、この他の導電層（図３における２２，２７等）も、上記と同様に、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。
【００５４】
次に、電極（１３，１７）を形成した後、図６（ｃ）に示すように、固定アクチュエータ電極１３を覆うような所定形状の第１犠牲層１４を形成する。これは例えばレジスト材料からなる厚さ２μｍ程度の層として形成される。次に、図６（ｄ）に示すように、第１犠牲層１４及び固定キャパシタ電極１３を覆うような所定形状の第２犠牲層１６を形成する。これも例えばレジスト材料からなる厚さ０．７５μｍ程度の層として形成される。尚、これらのレジスト材料としては、例えばポリイミド系のレジスト（除去はレジスト剥離液），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物（除去は酢酸水溶液），ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）等の金属酸化物（除去はフッ酸系溶液）等が挙げられる。尚、第２犠牲層１６の厚みはキャパシタ間隙３３の距離ｄ１に相当し、第１犠牲層１４及び第２犠牲層１６の合計の厚みはアクチュエータ間隙３５の距離ｄ２に相当する。
【００５５】
その後、図６（ｅ）に示すように、所定形状の導電層を第２犠牲層１６を覆うように形成することで、可動アクチュエータ電極１５，可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を一体形成する。この導電層の厚さは例えば１μｍする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。
【００５６】
このように可動アクチュエータ電極１５及び可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を形成すると、最後に、第１犠牲層１４および第２犠牲層１６を除去することで、図５（ａ）に示すように、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間にキャパシタ間隙３３、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間にアクチュエータ間隙３５をそれぞれ形成する。
【００５７】
尚、上記の説明では、可動キャパシタ電極１１および可動アクチュエータ電極１５を導電物質よりなる単層又は積層構造として説明したが、本発明ではこれに限定されず、絶縁性膜を含んだ積層構造として構成しても良い。例えば、ニッケル（Ｎｉ）膜はバネ性には優れるが、導電性は余り良くない。そこで、金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）の積層構造のように、バネ性をニッケル（Ｎｉ）で得て導電性を金（Ａｕ）で得るように構成しても良い。この他、同様な構成としては、導電性を上記したＡｌ−Ｓｉ系，Ａｌ−Ｃｕ系，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕ／Ｃｒ，Ａｕ／Ｔｉ，Ａｕ／Ｎｉ等で得て、バネ性を酸化シリコン（ＳｉＯ２），窒化シリコン（ＳｉＮ）等で得るような構成が考えられる。
【００５８】
また、第１及び第２犠牲層１４，１６の除去効率を向上させるために、可動キャパシタ電極１１および可動アクチュエータ電極１５に複数のエッチングホールを設けても良い。このエッチングホールは可動キャパシタ電極１１又は可動アクチュエータ電極１５を基板２３方向に貫通するように設けられており、これらがマトリクス状に配列している。尚、このようなエッチングホールを設けることで、可動キャパシタ電極１１及び可動アクチュエータ電極１５が軽量化され、更に可動時における空気抵抗も軽減されるという効果が得られる。
【００５９】
以上で説明したように、本実施形態では、バネ部（可動アクチュエータ電極１５）の一部に電極（電極部１５Ａ）を設け、この電極と対向するように設けられた電極（固定アクチュエータ電極１７）との間で生じる静電引力により、キャパシタ（可動キャパシタ１０Ａ）の静電容量Ｃ１を変化させるような構成を有しているため、耐衝撃性の向上や駆動電圧の低減やキャパシタのＱ値の向上等を目的としてバネ部（可動アクチュエータ電極１５）の厚みや大きさを増加させても、可動キャパシタ電極１１の質点には影響が与えられず、耐衝撃性の向上を妨げられることはない。即ち、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタ１０が実現される。更に、上述した説明により、この可変キャパシタ１０の製造方法も提供されている。
【００６０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図７は、本発明の第２の実施形態による可変キャパシタ２０の斜視図である。
【００６１】
図７に示すように、可変キャパシタ２０は図３に示す構成において、固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１が形成された構成を有している。尚、この他の構成は図３と同様であるため、ここでは説明を省略する。但し、図３における可動キャパシタ１０Ａは本実施形態において可動キャパシタ２０Ａとなる。
【００６２】
また、可変キャパシタ２０の断面構造及び等価回路を図８（ａ）及び（ｂ）を用いて詳細に説明する。尚、（ａ）は図７に示す可変キャパシタ２０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路である。
【００６３】
図８（ａ）に示すように、本実施形態による可変キャパシタ２０は、固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１が形成された可動キャパシタ２０Ａが構成されている。また、可動キャパシタ電極１１と誘電体層３１との間には両電極（１１，１３）間の距離に相当する厚みがｄ３であるキャパシタ間隙４３が形成される。尚、キャパシタ間隙４３は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【００６４】
これにより、図８（ｂ）に示すように可動キャパシタ２０Ａの静電容量Ｃ３が形成される。但し、他の構成は第１の実施形態による可変キャパシタ１０と同様である。
【００６５】
このような構成を有することで、可変キャパシタ１０は、図５（ｂ）に示すように、尚、図８（ｂ）に示すように、可変キャパシタ２０は、可動アクチュエータ電極１５における電極部１５Ａと可動キャパシタ電極１１とが連結部１５Ｄにより一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部１５Ｂによるバネ性１５ｂにより基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極１１，電極部１５Ａ及び連結部１５Ｄはバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ１０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ１０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【００６６】
このような構成において、可動アクチュエータ電極１５を接地し、固定アクチュエータ電極１７に所定の駆動電圧を印加することにより、可動キャパシタ電極１１を誘電体層３１に接触する位置まで変位させることができる。従って、可動キャパシタ電極１１の変位に応じて、静電容量Ｃ３を制御することが可能となる。尚、本実施形態では、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間に誘電体層３１が介在するため、静電容量Ｃ３を決定する誘電率も可動キャパシタ電極１１の変位に応じて変化する。このため、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間の静電容量Ｃ３の変化量、即ち制御可能な静電容量Ｃ３の変化量を大幅に増加させることができる。
【００６７】
また、本実施形態による効果を図９を用いて説明する。尚、以下の説明では、図９（ａ）に示すように、誘電体層３１の厚みをｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃとし、誘電体層３１と可動キャパシタ電極１１との間に形成された空気層（キャパシタ間隙４３）の厚みをｄａｉｒ（＝ｄ３）とする。この場合、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間の距離ｄはｄ＝ｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ＋ｄａｉｒとなる。また、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３とは矩形であって、その面積を２００μｍ×１９０μｍとした。更に、距離ｄをｄ＝０．７５μｍとし、キャパシタ間隙４３の厚みｄａｉｒをｄａｉｒ＝０．３５μｍとし、ｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ＝０．４μｍとした。更にまた、誘電体層３１を誘電損失の小さな材料であるアルミナＡｌ２Ｏ３（ε＝１０）を用いて形成した。
【００６８】
このような構成を有する可変キャパシタ２０の静電容量Ｃ３を変化させた際の変化量を図９（ｂ）に実線で示す。また、比較例として誘電体層３１を取り除いた場合（可変キャパシタ１０）の静電容量Ｃ１の変化量も図９（ｂ）に破線で示す。
【００６９】
図９（ｂ）を参照すると明らかなように、静電容量Ｃ３（及びＣ１）の変化が比較的大きな領域は、駆動電圧が３０Ｖから３９Ｖ程度までの領域である。尚、３９Ｖは、可動キャパシタ電極１１が誘電体層３１に接触した電圧である。
【００７０】
この領域での静電容量Ｃ３及びＣ１の変化率Ｃ＿３９Ｖ／Ｃ＿３０Ｖは、誘電体層３１が有る場合（可変キャパシタ２０）が約５．１であり、誘電体層３１が無い場合（可変キャパシタ２０が約１．４である。従って、この結果により、誘電体層３１を設置することで大きな変化率が得られることが分かる。
【００７１】
更に、本実施形態のように誘電体層３１を固定キャパシタ電極１３上に設置する構成では、バネ部（静電アクチュエータ１０Ｂ）の質量増加が無いという利点も得られる。更にまた本実施形態では、誘電体層３１を設けることで、可動キャパシタ電極１１が固定キャパシタ電極１３に接触してショートするという危険性が回避され、ショートによる可変キャパシタの破損が防止される。
【００７２】
次に、可変キャパシタ２０の製造方法について以下に図１０（ａ）〜（ｆ）及び図８（ａ）を用いて詳細に説明する。
【００７３】
まず、図１０（ａ）に示すように、基板２３上に熱酸化により絶縁層２５を形成する。尚、基板２３の材料としてはシリコン（Ｓｉ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等が適用され、絶縁層２５の材料としては窒化シリコン（ＳｉＮ）や、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等の塗布型のシリコン酸化物が適用される。
【００７４】
次に、図１０（ｂ）に示すように、絶縁層２５上にフォトリソグラフィ技術により、固定キャパシタ電極１３と固定アクチュエータ電極１７とを所定形状に同時形成する。尚、これらの厚みは例えば５００ｎｍとする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。また、この他の導電層（図３における２２，２７等）も、上記と同様に、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。ここまでの工程は第１の実施形態と同様である。
【００７５】
次に、電極（１３，１７）を形成した後、図１０（ｃ）に示すように、所定形状のレジストパターンを形成し、スパッタリング法等により酸化アルミニウム膜を成膜後、リフトオフ法により不要部分を除去する。これにより、誘電体層３１が形成される。尚、この際の厚みを例えば４００μｍとする。
【００７６】
このように誘電体層３１を形成すると、次に図１０（ｄ）に示すように、固定アクチュエータ電極１３を覆うような所定形状の第１犠牲層１４を形成する。これは例えばレジスト材料からなる厚さ２μｍ程度の層として形成される。次に、図１０（ｅ）に示すように、第１犠牲層１４及び誘電体層３１を覆うような所定形状の第２犠牲層４６を形成する。これも例えばレジスト材料からなる厚さ０．７５μｍ程度の層として形成される。尚、これらのレジスト材料としては、例えばポリイミド系のレジスト（除去はレジスト剥離液），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物（除去は酢酸水溶液），ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）等の金属酸化物（除去はフッ酸系溶液）等が挙げられる。尚、第２犠牲層４６の厚みはキャパシタ間隙４３の距離ｄ３に相当し、第１犠牲層１４及び第２犠牲層４６の合計の厚みはアクチュエータ間隙３５の距離ｄ２に相当する。
【００７７】
その後、図１０（ｆ）に示すように、所定形状の導電層を第２犠牲層４６を覆うように形成することで、可動アクチュエータ電極１５，可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を一体形成する。この導電層の厚さは例えば１μｍする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。
【００７８】
このように可動アクチュエータ電極１５及び可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を形成すると、最後に、第１犠牲層１４および第２犠牲層４６を除去することで、図８（ａ）に示すように、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間にキャパシタ間隙４３、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間にアクチュエータ間隙３５をそれぞれ形成する。
【００７９】
尚、上記の工程において、誘電体層３１の材料としては、酸化ベリリウム，酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，チタン酸バリウム，チタン酸マグネシウム，酸化チタン，ガラス，窒化シリコン等が好ましい。この他は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００８０】
以上で説明したように、本実施形態では、第１の実施形態による構成の他に、可動キャパシタ２０Ａを構成する電極（１１，１３）間に誘電体層３１を設けているため、効率良く静電容量を制御することができる。更に、この誘電体層３１を固定キャパシタ電極１３上に設置するため、バネ部（静電アクチュエータ１０Ｂ）の質量を増加することがない。即ち、誘電体層３１を設けることで、耐衝撃性が低下するという問題を発生することがない。更にまた、誘電体層３１を設けることで、可動キャパシタ電極１１が固定キャパシタ電極１３に接触してショートするという危険性が回避され、ショートによる可変キャパシタの破損が防止される。
【００８１】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。第２の実施形態では、誘電体層３１を固定キャパシタ電極１３上に形成した。これに対し、誘電体層（５１）を可動キャパシタ電極１１側に設けても良い。このように構成した場合を以下に第３の実施形態として図面を用いて説明する。図１１は、本実施形態による可変キャパシタ３０の構成を示す斜視図である。
【００８２】
図１１に示すように、可変キャパシタ３０は図７に示す構成において、誘電体層５１（図７では３１）が固定キャパシタ電極１３側でなく、可動キャパシタ電極１１における固定キャパシタ電極１３と面する側に設けられている。尚、この他の構成は図７と同様であるため、ここでは説明を省略する。但し、図７における可動キャパシタ２０Ａは本実施形態において可動キャパシタ３０Ａとなる。
【００８３】
また、可変キャパシタ３０の断面構造及び等価回路を図１２（ａ）及び（ｂ）を用いて詳細に説明する。尚、（ａ）は図１１に示す可変キャパシタ３０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路である。
【００８４】
図１２（ａ）に示すように、本実施形態による可変キャパシタ２０は、可動キャパシタ電極１１における固定キャパシタ電極１３に面する側に誘電体層５１が形成された可動キャパシタ３０Ａが構成されている。また、固定キャパシタ電極１３と誘電体層５１との間には両電極（１１，１３）間の距離に相当する厚みがｄ３であるキャパシタ間隙５３が形成される。尚、キャパシタ間隙５３は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【００８５】
これにより、図１２（ｂ）に示すように可動キャパシタ３０Ａの静電容量Ｃ３が形成される。但し、他の構成は第２の実施形態による可変キャパシタ２０と同様である。尚、図１２（ｂ）に示すように、可変キャパシタ３０は、可動アクチュエータ電極１５における電極部１５Ａと可動キャパシタ電極１１とが連結部１５Ｄにより一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部１５Ｂによるバネ性１５ｂにより基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極１１，電極部１５Ａ及び連結部１５Ｄはバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ１０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ１０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【００８６】
このような構成において、可動アクチュエータ電極１５を接地し、固定アクチュエータ電極１７に所定の駆動電圧を印加することにより、可動キャパシタ電極１１に設けられた誘電体層５１が固定キャパシタ電極１３に接触する位置まで変位させることができる。従って、可動キャパシタ電極１１の変位に応じて、静電容量Ｃ３を制御することが可能となる。尚、本実施形態では、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間に誘電体層５１が介在するため、静電容量Ｃ３を決定する誘電率も可動キャパシタ電極１１の変位に応じて変化する。このため、可動キャパシタ電極１１と固定キャパシタ電極１３との間の静電容量Ｃ３の変化量、即ち制御可能な静電容量Ｃ３の変化量を大幅に増加させることができる。また、このような構成を有する可変キャパシタ３０の効果は、第２の実施形態による可変キャパシタ２０によるものと同等であるため、ここでは説明を省略する。
【００８７】
次に、可変キャパシタ３０の製造方法について以下に図１３（ａ）〜（ｆ）及び図１２（ａ）を用いて詳細に説明する。
【００８８】
まず、図１３（ａ）に示すように、基板２３上に熱酸化により絶縁層２５を形成する。尚、基板２３の材料としてはシリコン（Ｓｉ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等が適用され、絶縁層２５の材料としては窒化シリコン（ＳｉＮ）や、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等の塗布型のシリコン酸化物が適用される。
【００８９】
次に、図１３（ｂ）に示すように、絶縁層２５上にフォトリソグラフィ技術により、固定キャパシタ電極１３と固定アクチュエータ電極１７とを所定形状に同時形成する。尚、これらの厚みは例えば５００ｎｍとする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。また、この他の導電層（図３における２２，２７等）も、上記と同様に、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。
【００９０】
次に、電極（１３，１７）を形成した後、図１３（ｃ）に示すように、固定アクチュエータ電極１３を覆うような所定形状の第１犠牲層１４を形成する。これは例えばレジスト材料からなる厚さ２μｍ程度の層として形成される。次に、図１３（ｄ）に示すように、第１犠牲層１４及び固定キャパシタ電極１３を覆うような所定形状の第２犠牲層１６を形成する。これも例えばレジスト材料からなる厚さ０．７５μｍ程度の層として形成される。尚、これらのレジスト材料としては、例えばポリイミド系のレジスト（除去はレジスト剥離液），酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の金属酸化物（除去は酢酸水溶液），ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）等の金属酸化物（除去はフッ酸系溶液）等が挙げられる。尚、第２犠牲層１６の厚みはキャパシタ間隙５３の距離ｄ３に相当し、第１犠牲層１４及び第２犠牲層１６の合計の厚みはアクチュエータ間隙３５の距離ｄ２に相当する。尚、ここまでの工程は、第１の実施形態によるものと同様である。
【００９１】
その後、図１３（ｅ）に示すように、可動キャパシタ電極１１を形成する領域下に所定形状のレジストパターンを形成し、スパッタリング法等により酸化アルミニウム膜を成膜後、リフトオフ法により不要部分を除去する。これにより、誘電体層５１が形成される。尚、この際の厚みを例えば４００μｍとする。
【００９２】
このように誘電体層５１を形成した後、図１３（ｆ）に示すように、所定形状の導電層を第２犠牲層１６及び誘電体層５１を覆うように形成することで、可動アクチュエータ電極１５，可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を一体形成する。この導電層の厚さは例えば１μｍする。また、所定形状のパターニングには塩素系ガスを使用したＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法を用いて行う。この際、固定キャパシタ電極１３及び固定アクチュエータ電極１７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）−シリコン（Ｓｉ）系，アルミニウム（Ａｌ）−銅（Ｃｕ）系，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の導電材料よりなる単層構造で形成されるか、若しくは金（Ａｕ）／クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ）／チタン（Ｔｉ），金（Ａｕ）／ニッケル（Ｎｉ）等のように積層構造で形成される。
【００９３】
このように可動アクチュエータ電極１５及び可動キャパシタ電極１１及び配線部２１を形成すると、最後に、第１犠牲層１４および第２犠牲層１６を除去することで、図１２（ａ）に示すように、誘電体層５１と固定キャパシタ電極１３との間にキャパシタ間隙５３、可動アクチュエータ電極１５と固定アクチュエータ電極１７との間にアクチュエータ間隙３５をそれぞれ形成する。
【００９４】
尚、上記の工程において、誘電体層５１の材料としては、第２の実施形態と同様に、酸化ベリリウム，酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，チタン酸バリウム，チタン酸マグネシウム，酸化チタン，ガラス，酸化シリコン、窒化シリコン等が好ましい。この他は第２の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９５】
以上で説明したように、本実施形態では、第２の実施形態と同様に可動キャパシタ３０Ａ（第２の実施形態では２０Ａ）を構成する電極（１１，１３）間に誘電体層５１（第２の実施形態では３１）を設けているため、効率良く静電容量を制御することができる。更に、誘電体層５１を設けることで、可動キャパシタ電極１１が固定キャパシタ電極１３に接触してショートするという危険性が回避され、ショートによる可変キャパシタの破損が防止される。
【００９６】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。上記した第１から第３の実施形態では、キャパシタ間隙３３，４３，５３の距離（電極１５，１７間の距離）よりアクチュエータ間隙３５の距離（＝電極１１，１３間の距離）が大きい場合を例に挙げて説明した。これに対し、両方のキャパシタ間隙の距離とアクチュエータ間隙の距離とが等しい場合、即ち、可動キャパシタ電極（４１：図１４参照）を変位させる距離が、キャパシタ間隙（６３：図１４参照）の距離（ｄ４：図１４参照）の１／３より小さい場合を本発明の第３の実施形態として以下に説明する。但し、以下の説明では誘電体層を設けない場合について例を挙げる。
【００９７】
図１４（ａ）に本実施形態による可変キャパシタ４０の断面構造を示す。また、図１４（ｂ）にその等価回路を示す。
【００９８】
図１４（ａ）に示すように、本実施形態による可変キャパシタ４０は、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５とが等しい距離ｄ４として形成されている。尚、キャパシタ間隙６３及びアクチュエータ間隙６５は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【００９９】
これにより、図１４（ｂ）に示すように可動キャパシタ４０Ａの静電容量Ｃ４が形成され、また、静電アクチュエータ４０Ｂの静電容量Ｃ５が形成される。但し、他の構成は第１の実施形態による可変キャパシタ１０と同様である。尚、図１４（ｂ）に示すように、可変キャパシタ４０は、可動アクチュエータ電極４５における電極部（１５Ａに対応）と可動キャパシタ電極４１とが連結部（１５Ｄに対応）により一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部（１５Ｂに対応）によるバネ性（１５ｂに対応）により基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極４１，電極部（１５Ａ）及び連結部（１５Ｄ）はバネ部（１５Ｂ），固定部（１５Ｃ）及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ４０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ４０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【０１００】
このような構成において、可動アクチュエータ電極４５を接地し、固定アクチュエータ電極１７に所定の駆動電圧を印加することにより、可動キャパシタ電極４１を変位させることができる。従って、可動キャパシタ電極１１の変位に応じて、静電容量Ｃ４を制御することが可能となる。但し、可動キャパシタ電極４１を変位させる距離は、キャパシタ間隙６３の距離ｄ４の１／３より小さい。
【０１０１】
次に、可変キャパシタ４０の製造方法について以下に図１５（ａ）〜（ｄ）及び図１４（ａ）を用いて詳細に説明する。
【０１０２】
図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように固定キャパシタ電極１３および固定アクチュエータ電極１７を形成する工程までは第１の実施形態と同じある。その後、図１５（ｃ）に示すように、固定キャパシタ電極１３および固定アクチュエータ電極１７上に第１の犠牲層６４を形成し、更に図１５（ｄ）に示すように、可動キャパシタ電極４１と可動アクチュエータ電極４５と配線部２１とを形成後、図１４（ａ）に示すように、第１の犠牲層６４を除去することで、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５の距離が等しい可変キャパシタ４０を製造することができる。尚、これ以外の工程は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
〔第５の実施形態〕
また、上記した第４の実施形態では、可動キャパシタに誘電体層を設けない場合について説明したが、以下では固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１を設けた場合について第５の実施形態として説明する。
【０１０３】
図１６（ａ）に本実施形態による可変キャパシタ５０の断面構造を示す。また、図１６（ｂ）にその等価回路を示す。
【０１０４】
図１６（ａ）に示すように、本実施形態による可変キャパシタ５０は、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５とが等しい距離ｄ４として形成されており、キャパシタ間隙６３における下面、即ち固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１が形成されている。尚、キャパシタ間隙６３及びアクチュエータ間隙６５は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【０１０５】
これにより、図１６（ｂ）に示すように可動キャパシタ５０Ａの静電容量Ｃ６が形成される。但し、他の構成は第４の実施形態による可変キャパシタ４０と同様である。尚、図１６（ｂ）に示すように、可変キャパシタ５０は、可動アクチュエータ電極４５における電極部（１５Ａに対応）と可動キャパシタ電極４１とが連結部（１５Ｄに対応）により一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部（１５Ｂに対応）によるバネ性（１５ｂに対応）により基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極４１，電極部（１５Ａ）及び連結部（１５Ｄ）はバネ部（１５Ｂ），固定部（１５Ｃ）及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ４０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ４０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【０１０６】
このような構成において、可動アクチュエータ電極４５を接地し、固定アクチュエータ電極１７に所定の駆動電圧を印加することにより、可動キャパシタ電極４１を変位させることができる。従って、可動キャパシタ電極１１の変位に応じて、静電容量Ｃ６を制御することが可能となる。但し、可動キャパシタ電極４１を変位させる距離は、キャパシタ間隙６３の距離ｄ４の１／３より小さい。尚、本実施形態では、可動キャパシタ電極４１と固定キャパシタ電極１３との間に誘電体層３１が介在するため、静電容量Ｃ６を決定する誘電率も可動キャパシタ電極４１の変位に応じて変化する。このため、可動キャパシタ電極４１と固定キャパシタ電極１３との間の静電容量Ｃ６の変化量、即ち制御可能な静電容量Ｃ６の変化量を大幅に増加させることができる。
【０１０７】
次に、可変キャパシタ５０の製造方法について以下に図１７（ａ）〜（ｅ）及び図１６（ａ）を用いて詳細に説明する。
【０１０８】
図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように固定キャパシタ電極１３および固定アクチュエータ電極１７を形成する工程までは第４の実施形態と同じある。その後、図１７（ｃ）に示すように、固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１を形成する。更に、図１７（ｄ）に示すように、誘電体層３１および固定アクチュエータ電極１７上に第１の犠牲層７４を形成し、更に図１７（ｅ）に示すように、可動キャパシタ電極４１と可動アクチュエータ電極４５と配線部２１とを形成後、図１６（ａ）に示すように、第１の犠牲層７４を除去することで、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５の距離が等しい可変キャパシタ５０を製造することができる。尚、これ以外の工程は上記した各実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１０９】
〔第６の実施形態〕
また、上記した第５の実施形態では、固定キャパシタ電極１３上に誘電体層３１を設けた場合について説明したが、以下に可動キャパシタ電極４１における固定キャパシタ電極１３に面する側に誘電体層５１を形成した場合について第６実施形態として説明する。
【０１１０】
図１８（ａ）に本実施形態による可変キャパシタ６０の断面構造を示す。また、図１８（ｂ）にその等価回路を示す。
【０１１１】
図１８（ａ）に示すように、本実施形態による可変キャパシタ６０は、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５とが等しい距離ｄ４として形成されており、キャパシタ間隙６３における上面、即ち可動キャパシタ電極４１における固定キャパシタ電極１３に面する側に誘電体層５１が形成されている。尚、キャパシタ間隙６３及びアクチュエータ間隙６５は、大気，窒素又は希ガス等のような安定なガスが充填されているか、若しくは真空状態に保たれる。
【０１１２】
これにより、図１８（ｂ）に示すように可動キャパシタ６０Ａの静電容量Ｃ６が形成される。但し、他の構成は第４の実施形態による可変キャパシタ４０と同様である。尚、図１８（ｂ）に示すように、可変キャパシタ６０は、可動アクチュエータ電極４５における電極部（１５Ａに対応）と可動キャパシタ電極４１とが連結部（１５Ｄに対応）により一体形成されることで両端から保持され、これらがバネ部（１５Ｂに対応）によるバネ性（１５ｂに対応）により基板２３（絶縁層２５）上に保持された構成となる。尚、一体形成された可動キャパシタ電極４１，電極部（１５Ａ）及び連結部（１５Ｄ）はバネ部（１５Ｂ），固定部（１５Ｃ）及び配線２１（Ｒ１５はバネ部１５Ｂ，固定部１５Ｃ及び配線２１の配線抵抗）を介して接地される。また、静電アクチュエータ４０Ｂを制御する制御電圧は配線２７（Ｒ２７は配線抵抗）を介して入力される。更に、可動キャパシタ４０Ａには配線２２（Ｒ２２は配線２２の配線抵抗）を介して電荷が蓄積される。
【０１１３】
このような構成において、可動アクチュエータ電極４５を接地し、固定アクチュエータ電極１７に所定の駆動電圧を印加することにより、可動キャパシタ電極４１を変位させることができる。従って、可動キャパシタ電極１１の変位に応じて、静電容量Ｃ６を制御することが可能となる。但し、可動キャパシタ電極４１を変位させる距離は、キャパシタ間隙６３の距離ｄ４の１／３より小さい。尚、本実施形態では、可動キャパシタ電極４１と固定キャパシタ電極１３との間に誘電体層５１が介在するため、静電容量Ｃ６を決定する誘電率も可動キャパシタ電極４１の変位に応じて変化する。このため、可動キャパシタ電極４１と固定キャパシタ電極１３との間の静電容量Ｃ６の変化量、即ち制御可能な静電容量Ｃ６の変化量を大幅に増加させることができる。
【０１１４】
次に、可変キャパシタ６０の製造方法について以下に図１９（ａ）〜（ｅ）及び図１８（ａ）を用いて詳細に説明する。
【０１１５】
図１９（ａ）から（ｃ）に示すように固定キャパシタ電極１３および固定アクチュエータ電極１７を形成し、第１の犠牲層６４を形成する工程までは第４の実施形態と同じある。その後、図１９（ｄ）に示すように、第１の犠牲層６４上における可動キャパシタ電極４１が形成される領域下に誘電体層５１を形成する。更に、更に図１７（ｅ）に示すように、可動キャパシタ電極４１と可動アクチュエータ電極４５と配線部２１とを形成後、図１８（ａ）に示すように、第１の犠牲層７４を除去することで、キャパシタ間隙６３とアクチュエータ間隙６５の距離が等しい可変キャパシタ６０を製造することができる。尚、これ以外の工程は上記した各実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１１６】
〔第７の実施形態〕
また、上記した各実施形態による可変キャパシタ１０〜６０は、図２０に示すように、セラミックス等で形成されたパッケージ７０に収容してもよい。この際、可変キャパシタ１０〜６０はパッケージ７０に例えばフェイスダウンボンディングされる。尚、このように構成する場合、パッケージ７０に設けられた外部接続端子７１と基板２３上の絶縁層２５上における所定の領域に設けられたパッド７２とを、ワイヤやバンプ等の接続手段７３により接続することで、所定の信号及び駆動電圧を可変キャパシタ１０〜６０へ入力するように構成する。但し、各パッド７２は配線部２１，２２，２７等の延長上に電気的に接続されて形成されている。尚、図２０では例として可変キャパシタ１０が用いられている。
【０１１７】
〔他の実施形態〕
以上、説明した実施形態は本発明の好適な一実施形態にすぎず、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【０１１８】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明によれば、容量の微調整が可能で且つ耐衝撃性に優れた小型な可変キャパシタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術１による可変キャパシタ１００の構成を示す図である。
【図２】従来技術２による可変キャパシタ２００の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による可変キャパシタ１０の構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示す得遺伝アクチュエータ１０Ｂを拡大した図である。
【図５】（ａ）は可変キャパシタ１０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図６】可変キャパシタ１０の製造方法を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による可変キャパシタ２０の構成を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は可変キャパシタ２０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図９】可変キャパシタ２０の効果を説明するための図であり、（ａ）は可動キャパシタ２０Ａを模式的に示す図であり、（ｂ）は静電アクチュエータ１０Ｂに入力した駆動電圧に対する可動キャパシタ２０Ａの静電容量の変化を示す図である。
【図１０】可変キャパシタ２０の製造方法を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態による可変キャパシタ３０の構成を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は可変キャパシタ３０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図１３】可変キャパシタ３０の製造方法を示す図である。
【図１４】（ａ）は本発明の第４の実施形態による可変キャパシタ４０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図１５】可変キャパシタ４０の製造方法を示す図である。
【図１６】（ａ）は本発明の第５の実施形態による可変キャパシタ５０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図１７】可変キャパシタ５０の製造方法を示す図である。
【図１８】（ａ）は本発明の第６の実施形態による可変キャパシタ６０のＸ−Ｘ’断面図であり、（ｂ）はその等価回路図である。
【図１９】可変キャパシタ６０の製造方法を示す図である。
【図２０】本発明の第７の実施形態における可動キャパシタ１０を搭載したパッケージ７０の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０、５０、６０ 可変キャパシタ
１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ，４０Ａ、５０Ａ、６０Ａ 可動キャパシタ
１０Ｂ、４０Ｂ 静電アクチュエータ
１３ 固定キャパシタ電極
１１，４１ 可動キャパシタ電極
１７ 固定アクチュエータ電極
１５、４５ 可動アクチュエータ電極
１５Ａ 電極部
１５Ｂ 変形部
１５ｂ バネ性
１５Ｃ 固定部
１５Ｄ 連結部
２１、２２、２７ 配線部
２３ 基板
２５ 絶縁層
３１、５１ 誘電体層
３３、４３、５３、６３ キャパシタ間隙
３５、６５ アクチュエータ間隙
７０ パッケージ
７１ 外部接続端子
７２ パッド
７３ 接続手段
Ｒ１５、Ｒ２２、Ｒ２７ 配線抵抗
Claims (18)
- 対向した第１及び第２の電極のうち少なくとも一方の電極が両端に設けられたバネ部と一体形成されることで保持された可変キャパシタであって、
前記バネ部に対向した第３の電極を有し、
前記バネ部は前記第３の電極と対向する位置に平行平板な第４の電極を含んでなり、
前記第３の電極と前記第４の電極との間に働く静電引力により、前記第１及び第２の電極で形成されたキャパシタの静電容量を変化させることを特徴とする可変キャパシタ。 - 前記第３の電極と前記第４の電極との距離が、前記第１の電極と第２の電極との距離以上であることを特徴とする請求項１記載の可変キャパシタ。
- 前記第３の電極及び前記第４の電極間の距離が、前記第１及び第２の電極間の距離と等しいことを特徴とする請求項１又は２記載の可変キャパシタ。
- 前記第１及び第２の電極間に誘電体層を有することを特徴とする請求項１記載の可変キャパシタ。
- 前記第３の電極と前記第４の電極との距離が、前記第１又は第２の電極と前記誘電体層との距離以上であることを特徴とする請求項４記載の可変キャパシタ。
- 前記第３の電極と前記第４の電極との距離が、前記第１又は第２の電極と前記誘電体層との距離と等しいことを特徴とする請求項４記載の可変キャパシタ。
- 前記誘電体層は前記第１又は第２の電極の何れか一方に接するように形成されていることを特徴とする請求項４記載の可変キャパシタ。
- 前記誘電体層は酸化ベリリウム，酸化アルミニウム，窒化アルミニウム，チタン酸バリウム，チタン酸マグネシウム，酸化チタン，ガラス，酸化シリコン、窒化シリコンのうち少なくとも１つを含んでなることを特徴とする請求項４記載の可変キャパシタ。
- 前記バネ部及び前記第３の電極は、前記第１又は第２の電極が前記誘電体層に接するまで制御可能であることを特徴とする請求項４記載の可変キャパシタ。
- 前記バネ部と前記第１，第２及び第３の電極との少なくとも１つは、単層構造又は積層構造を有することを特徴とする請求項１又は４記載の可変キャパシタ。
- 請求項１から１０の何れか１項に記載の前記可変キャパシタを備えることを特徴とするパッケージ。
- 前記可変キャパシタがフェイスダウンボンディングされていることを特徴とする請求項１１記載のパッケージ。
- 所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、
前記第１の固定電極を覆うように第１の犠牲層を形成する第２の工程と、
前記第１の犠牲層及び前記第２の固電極を覆うように第２の犠牲層を形成する第３の工程と、
前記第２の犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第４の工程と、
前記第１及び第２の犠牲層を除去する第５の工程と
を有することを特徴とする可変キャパシタの製造方法。 - 所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、
前記第２の固定電極上に誘電体層を形成する第２の工程と、
前記第１の固定電極上を覆うように第１の犠牲層を形成する第３の工程と、
前記第１の犠牲層及び前記誘電体層を覆うように第２の犠牲層を形成する第４の工程と、
前記第２の犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第５の工程と、前記第１及び第２の犠牲層を除去する第６の工程と
を有することを特徴とする可変キャパシタの製造方法。 - 所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、
前記第１の固定電極を覆うように第１の犠牲層を形成する第２の工程と、
前記第１の犠牲層及び前記第２の固定電極を覆うように第２の犠牲層を形成する第３の工程と、
前記第２の犠牲層上における前記第２の固定電極が位置する領域上に誘電体層を形成する第４の工程と、
前記第２の犠牲層及び前記誘電体層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第５の工程と、
前記第１及び第２の犠牲層を除去する第６の工程と
を有することを特徴とする可変キャパシタの製造方法。 - 所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、
前記第１及び第２の固定電極を覆うように犠牲層を形成する第２の工程と、
前記犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第３の工程と、
前記犠牲層を除去する第４の工程と
を有することを特徴とする可変キャパシタの製造方法。 - 所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、
前記第２の固定電極上に誘電体層を形成する第２の工程と、
前記第１の固定電極及び前記誘電体層を覆うように犠牲層を形成する第３の工程と、
前記犠牲層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第４の工程と、
前記犠牲層を除去する第５の工程と
を有することを特徴とする可変キャパシタ。 - 所定の基板上に第１及び第２の固定電極を形成する第１の工程と、
前記第１及び第２の固定電極を覆うように犠牲層を形成する第２の工程と、
前記犠牲層上における前記第２の固定電極が位置する領域上に誘電体層を形成する第３の工程と、
前記犠牲層及び前記誘電体層上に第１及び第２の可動電極を一体形成する第４の工程と、
前記犠牲層を除去する第５の工程と
を有することを特徴とする可変キャパシタの製造方法。
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