JP2009253155A - Electrical component - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrical component which is provided with a MEMS variable capacitor having a high variable proportion. <P>SOLUTION: The electrical component includes a first electrode 12 which is formed on the major surface of a substrate 11 and whose first surface 12a on the other side of the substrate 11 is covered with an insulating film 13, a second electrode 14 which has a first surface 14a which is separated from and opposed to the first surface 12a of the first electrode 12 and is driven by an actuator part and a first protective film 15 which is formed on the first surface 14a of the second electrode 14 for preventing the first surface 14a of the second electrode 14 from being roughened by thermal hysteresis. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気部品に関する。   The present invention relates to an electrical component.

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いて形成された可変容量キャパシタは、可変比が大きい、歪が少ない、Q値が大きい等の利点を有し、携帯機器のアンテナ整合回路などに有効である。   A variable capacitor formed using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology has advantages such as a large variable ratio, low distortion, and a large Q value, and is effective for an antenna matching circuit of a portable device. .

従来、MEMS可変容量キャパシタは、基板上に形成された第1電極と、アクチュエータにより駆動される第2電極とを備え、第1電極および第2電極の一方の表面に形成された絶縁膜を介して第1電極と第2電極とを密着させることにより、大きな可変比を得ている(例えば、特許文献1参照。)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a MEMS variable capacitor includes a first electrode formed on a substrate and a second electrode driven by an actuator, and an insulating film formed on one surface of the first electrode and the second electrode. By bringing the first electrode and the second electrode into close contact with each other, a large variable ratio is obtained (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に開示されたMEMS可変容量キャパシタは、空洞の下部に位置する第1電極と、空洞の内部に位置する可動部と、可動部に結合される第2電極とを具備し、可動部として機能する絶縁層を介して第1電極と第2電極とが密着している。   The MEMS variable capacitance capacitor disclosed in Patent Document 1 includes a first electrode located at a lower part of a cavity, a movable part located inside the cavity, and a second electrode coupled to the movable part, and the movable part. The first electrode and the second electrode are in close contact with each other through the insulating layer functioning as

然しながら、特許文献1に開示されたMEMS可変容量キャパシタは、MEMS可変容量キャパシタの製造工程およびMEMS可変容量キャパシタをパッケージする工程における熱履歴に起因して、第1電極と第2電極との密着性が低下する問題がある。
そのため、高い可変比を有するMEMS可変容量キャパシタが得られなくなる問題がある。
特開2006−326806号公報
However, the MEMS variable capacitance capacitor disclosed in Patent Document 1 has the adhesion between the first electrode and the second electrode due to the thermal history in the manufacturing process of the MEMS variable capacitance capacitor and the process of packaging the MEMS variable capacitance capacitor. There is a problem that decreases.
Therefore, there is a problem that a MEMS variable capacitor having a high variable ratio cannot be obtained.
JP 2006-326806 A

本発明は、高い可変比を有するMEMS可変容量キャパシタを備えた電気部品を提供する。   The present invention provides an electrical component comprising a MEMS variable capacitor having a high variable ratio.

本発明の一態様の電気部品は、基板の主面に形成され、前記基板と反対側の第1の面が絶縁膜で覆われた第1電極と、前記第1電極の前記第1の面と離間して対向する第1の面を有し、アクチュエータ部により駆動される第2電極と、前記第2電極の前記第1の面に形成され、熱履歴により前記第2電極の前記第1の面が粗面化するのを防止するための第1保護膜と、を具備することを特徴としている。   An electrical component of one embodiment of the present invention is formed on a main surface of a substrate, a first electrode having a first surface opposite to the substrate covered with an insulating film, and the first surface of the first electrode The first electrode of the second electrode is formed on the first surface of the second electrode and the second electrode driven by an actuator unit, and is formed by a thermal history. And a first protective film for preventing the surface from becoming rough.

本発明によれば、高い可変比を有するMEMS可変容量キャパシタを備えた電気部品が得られる。   According to the present invention, an electrical component including a MEMS variable capacitor having a high variable ratio can be obtained.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の実施例に係る電気部品について図1乃至図5を用いて説明する。図1は電気部品を示す断面図、図2は電気部品の動作を比較例と対比して示す図で、図2(a)が本実施例を示す図、図2(b)が比較例を示す図、図3乃至図5は電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図である。   An electrical component according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a cross-sectional view showing an electrical component, FIG. 2 is a diagram showing the operation of the electrical component in comparison with a comparative example, FIG. 2 (a) is a diagram showing this embodiment, and FIG. 2 (b) is a comparative example. FIGS. 3 to 5 are cross-sectional views sequentially showing the main part of the manufacturing process of the electrical component.

図1に示すように、本実施例の電気部品10は、MEMS技術を用いて形成された静電駆動型の可変容量キャパシタである。   As shown in FIG. 1, the electrical component 10 of the present embodiment is an electrostatic drive type variable capacitor formed by using MEMS technology.

電気部品10は、基板11の主面に形成され、基板11と反対側の第1の面12aが絶縁膜13で覆われた第1電極12と、第1電極12の第1の面12aと離間して対向する第1の面14aを有し、後述するアクチュエータ部により駆動される第2電極14と、第2電極14の第1の面14aに形成され、熱履歴により第2電極14の第1の面14aが粗面化するのを防止するための第1保護膜15と、を具備している。   The electrical component 10 is formed on the main surface of the substrate 11, the first electrode 12 having a first surface 12 a opposite to the substrate 11 covered with an insulating film 13, and the first surface 12 a of the first electrode 12 The first electrode 14a has a first surface 14a that is spaced apart and is opposed to the second electrode 14 that is driven by an actuator unit, which will be described later, and the first surface 14a of the second electrode 14. And a first protective film 15 for preventing the first surface 14a from being roughened.

アクチュエータ部は、第1電極12の両側に離間して配置され、基板11の主面から立設した導電性の一対の脚部16a、16bと、一対の脚部16a、16bの上端から基板11と平行な方向に延伸し、先端が離間して対向する導電性の一対の腕部17a、17bと、第1電極12と一対の脚部16a、16bとの間の基板11の主面に形成された一対の第3電極18a、18bと、を具備している。   The actuator portions are arranged on both sides of the first electrode 12 so as to be separated from each other, and the pair of conductive legs 16a and 16b erected from the main surface of the substrate 11 and the substrate 11 from the upper ends of the pair of legs 16a and 16b. Is formed on the main surface of the substrate 11 between the pair of conductive arms 17a and 17b opposite to each other and the first electrode 12 and the pair of legs 16a and 16b. And a pair of third electrodes 18a and 18b.

第2電極14は、対向する一対の腕部17a、17bの先端に、絶縁材19a、19bを介して結合されている。絶縁材19a、19bは、第2電極14を腕部17a、17bの先端に結合するためのジョイントである。   The second electrode 14 is coupled to the tips of a pair of opposing arms 17a and 17b via insulating materials 19a and 19b. The insulating materials 19a and 19b are joints for connecting the second electrode 14 to the tips of the arm portions 17a and 17b.

基板11は、例えばシリコン基板20と、シリコン基板20上に形成されたシリコン酸化膜21とで構成されている。   The substrate 11 is composed of, for example, a silicon substrate 20 and a silicon oxide film 21 formed on the silicon substrate 20.

第1電極12、第2電極14、脚部16a、16b、腕部17a、17b、第3電極18a、18b、は、例えばアルミニウムである。   The first electrode 12, the second electrode 14, the leg portions 16a and 16b, the arm portions 17a and 17b, and the third electrodes 18a and 18b are, for example, aluminum.

絶縁膜13は、基板11の主面上と、第1電極12の両側面と、第3電極18a、18bの上面および両側面と、脚部16a、16bの両側面の下部とにも形成されている。   The insulating film 13 is also formed on the main surface of the substrate 11, both side surfaces of the first electrode 12, the upper surface and both side surfaces of the third electrodes 18a and 18b, and the lower portions of both side surfaces of the leg portions 16a and 16b. ing.

第2電極14がアクチュエータ部により駆動されて第1電極12に密着すると、第1電極12と第2電極14が絶縁膜13からなる容量を介して接続された状態となる。
従って、絶縁膜13は、比誘電率の大きな絶縁膜材料、例えばシリコン窒化膜(SiN)、アルミニユム酸化膜(Al)、窒化アルミニウム(AlN)、タンタル酸化膜(Ta)などが望ましい。
When the second electrode 14 is driven by the actuator portion and is in close contact with the first electrode 12, the first electrode 12 and the second electrode 14 are connected via a capacitor made of the insulating film 13.
Accordingly, the insulating film 13 is made of an insulating film material having a large relative dielectric constant, such as a silicon nitride film (SiN), an aluminum oxide film (Al 2 O 3 ), an aluminum nitride (AlN), a tantalum oxide film (Ta 2 O 3 ), etc. Is desirable.

第1保護膜15は、高融点金属膜、高融点金属の化合物膜で、例えばチタン(Ti)/窒化チタン(TiN)の積層膜である。   The first protective film 15 is a refractory metal film or a refractory metal compound film, for example, a laminated film of titanium (Ti) / titanium nitride (TiN).

アクチュエータ部を外部から保護し、アクチュエータ部の動作空間を確保するために、凹部を有する蓋体22が、接着層(図示せず)を介して基板11に固着され、空洞(以後、キャビティとも言う)23が形成されている。   In order to protect the actuator portion from the outside and to secure an operation space of the actuator portion, a lid body 22 having a recess is fixed to the substrate 11 via an adhesive layer (not shown), and a cavity (hereinafter also referred to as a cavity). ) 23 is formed.

キャビティ23内は、リンギングを抑制するために窒素あるいはアルゴンガスといった不活性ガスで充満されているか、高速動作を空気抵抗で阻害しないように低圧状態に保持されている。   The cavity 23 is filled with an inert gas such as nitrogen or argon gas in order to suppress ringing, or is kept at a low pressure so as not to impede high-speed operation with air resistance.

アルミニウムは、300℃以上の熱履歴が加えられると、表面のアルミニウムが凝縮してヒロックが発生し、表面が粗面化することが知られている。
従って、電気部品10の製造工程や、電気部品10をパッケージする工程において、露出したアルミニウムの表面にヒロックが発生する。
It is known that when a heat history of 300 ° C. or higher is applied to aluminum, aluminum on the surface condenses to generate hillocks, and the surface becomes rough.
Accordingly, hillocks are generated on the exposed aluminum surface in the manufacturing process of the electrical component 10 and the packaging process of the electrical component 10.

具体的には、脚部16a、16bの上部、腕部17a、17bにヒロック24a、24bが発生する。第2電極14の第1の面14aと反対の第2の面14bにヒロック25が発生する。   Specifically, hillocks 24a and 24b are generated on the upper portions of the leg portions 16a and 16b and on the arm portions 17a and 17b. A hillock 25 is generated on the second surface 14 b opposite to the first surface 14 a of the second electrode 14.

一方、第2電極14の第1の面14aは、第1保護膜15で覆われ、表面が露出していないので、ヒロックの発生を防止することが可能である。
即ち、第1保護膜15は、表面のアルミニウムの凝縮およびマイグレーションを防止するバリア膜として機能している。
On the other hand, since the first surface 14a of the second electrode 14 is covered with the first protective film 15 and the surface is not exposed, generation of hillocks can be prevented.
That is, the first protective film 15 functions as a barrier film that prevents the condensation and migration of aluminum on the surface.

図2は電気部品10の動作を比較例と対比して示す図で、図2(a)が本実施例を示す図、図2(b)が比較例を示す図である。
ここで、比較例とは、第1保護膜15を有しない電気部品10を意味している。始めに、比較例について説明する。
2A and 2B are diagrams showing the operation of the electrical component 10 in comparison with the comparative example. FIG. 2A is a diagram showing the present embodiment, and FIG. 2B is a diagram showing the comparative example.
Here, the comparative example means the electrical component 10 that does not have the first protective film 15. First, a comparative example will be described.

図2(b)に示すように、比較例の電気部品30は、第2電極14の第1の面14aが露出しているので、電気部品30の製造工程や、電気部品30をパッケージする工程において、露出した第1の面14aにもヒロック31が発生する。   As shown in FIG. 2B, since the first surface 14a of the second electrode 14 is exposed in the electrical component 30 of the comparative example, the manufacturing process of the electrical component 30 and the process of packaging the electrical component 30 are performed. The hillock 31 is also generated on the exposed first surface 14a.

アクチュエータ部の脚部16a、16bと第3電極18a、18bとの間に直流電圧を印加すると、静電引力により腕部17a、17bは第3電極18a、18bに引き寄せられて第2電極14が駆動され、第1電極12と第2電極14との距離が変化する。   When a DC voltage is applied between the leg portions 16a, 16b of the actuator portion and the third electrodes 18a, 18b, the arm portions 17a, 17b are attracted to the third electrodes 18a, 18b by electrostatic attraction, and the second electrode 14 is pulled. When driven, the distance between the first electrode 12 and the second electrode 14 changes.

然し、第2電極14は、第1の面14aにヒロック31が発生して粗面化しているので、第1電極12と密着できなくなり、静電容量の可変比が小さくなる。   However, since the hillock 31 is generated on the first surface 14a and is roughened, the second electrode 14 cannot be brought into close contact with the first electrode 12, and the capacitance variable ratio becomes small.

一方、図2(a)に示すように、本実施例の電気部品10は、第2電極14の第1の面14aが第1保護膜15で覆われ、ヒロックの発生を防止しているので、第2電極14は第1電極12と密着でき、静電容量の可変比が大きくなる。ここで、図2(a)においては、直流電圧を印加する回路図は省略している。   On the other hand, as shown in FIG. 2A, in the electrical component 10 of the present embodiment, the first surface 14a of the second electrode 14 is covered with the first protective film 15 to prevent the generation of hillocks. The second electrode 14 can be in close contact with the first electrode 12 and the variable ratio of capacitance increases. Here, in FIG. 2A, a circuit diagram for applying a DC voltage is omitted.

次に、電気部品10の製造方法について説明する。図3乃至図5は電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図である。   Next, a method for manufacturing the electrical component 10 will be described. 3 to 5 are cross-sectional views sequentially showing the main part of the electrical component manufacturing process.

始めに、図3(a)に示すように、基板11の主面に、例えば真空蒸着法により厚さ1μm程度のアルミニウム膜を形成し、フォトリソグラフィー法によりパターニングして、第1電極12、第3電極18a、18b、脚部16a、16bの下部40a、40bを形成する。   First, as shown in FIG. 3A, an aluminum film having a thickness of about 1 μm is formed on the main surface of the substrate 11 by, for example, a vacuum deposition method, and is patterned by a photolithography method. The three electrodes 18a and 18b and the lower portions 40a and 40b of the leg portions 16a and 16b are formed.

次に、図3(b)に示すように、第1電極12、第3電極18a、18b、脚部16a、16bの下部40a、40bを含む基板11の主面上にコンフォーマルに、絶縁膜13として、例えば例えば厚さ200nmのシリコン窒化膜と厚さ8nmのアルミナ膜との積層膜を形成する。
即ち、基板11の主面と、第1電極12、第3電極18a、18b、脚部16a、16bの下部40a、40bの上面および両側面とに絶縁膜13を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, the insulating film is conformally formed on the main surface of the substrate 11 including the first electrode 12, the third electrodes 18a and 18b, and the lower portions 40a and 40b of the leg portions 16a and 16b. As 13, for example, a stacked film of a silicon nitride film having a thickness of 200 nm and an alumina film having a thickness of 8 nm is formed.
That is, the insulating film 13 is formed on the main surface of the substrate 11 and the upper surfaces and both side surfaces of the first electrode 12, the third electrodes 18a and 18b, and the lower portions 40a and 40b of the leg portions 16a and 16b.

次に、図3(c)に示すように、第1電極12、第3電極18a、18b、脚部16a、16bの下部40a、40bを含む基板11の主面上に犠牲膜41、例えば厚さ10μm程度の感光性ポリイミド膜を形成する。   Next, as shown in FIG. 3C, a sacrificial film 41, for example, a thickness is formed on the main surface of the substrate 11 including the first electrode 12, the third electrodes 18a and 18b, and the lower portions 40a and 40b of the legs 16a and 16b. A photosensitive polyimide film having a thickness of about 10 μm is formed.

次に、図4(a)に示すように、犠牲膜41上に、例えばスパッタリング法により厚さ100nm程度のTi/TiN積層膜を形成し、フォトリソグラフィー法によりパターニングして、第1電極12と対応する位置に第1保護膜15を形成する。   Next, as shown in FIG. 4A, a Ti / TiN laminated film having a thickness of about 100 nm is formed on the sacrificial film 41 by sputtering, for example, and patterned by photolithography to form the first electrode 12 and The first protective film 15 is formed at the corresponding position.

次に、第1保護膜15を含む犠牲膜41上に、脚部16a、16bの下部40a、40bに対応する位置に開口を有するレジスト膜(図示せず)を形成し、レジスト膜をマスクとして、犠牲膜41に酸素とCFの混合ガスを用いたプラズマ処理を施し、脚部16a、16bの下部40a、40bに到る貫通孔42a、42bを形成する。 Next, a resist film (not shown) having openings at positions corresponding to the lower portions 40a and 40b of the leg portions 16a and 16b is formed on the sacrificial film 41 including the first protective film 15, and the resist film is used as a mask. The sacrificial film 41 is subjected to plasma treatment using a mixed gas of oxygen and CF 4 to form through holes 42a and 42b reaching the lower portions 40a and 40b of the leg portions 16a and 16b.

次に、図4(b)に示すように、レジスト膜を、例えばアッシャーを用いて剥離した後、第1保護膜15を含む犠牲膜41上に、アルミニウム膜43を形成し、貫通孔42a、42bを埋め込む。
貫通孔42a、42bに埋め込まれたアルミニウムは、脚部16a、16bの下部40a、40bに接続され、脚部16a、16bの上部となる。
Next, as shown in FIG. 4B, after the resist film is removed using, for example, an asher, an aluminum film 43 is formed on the sacrificial film 41 including the first protective film 15, and the through holes 42a, Embed 42b.
The aluminum embedded in the through holes 42a and 42b is connected to the lower portions 40a and 40b of the leg portions 16a and 16b and becomes the upper portions of the leg portions 16a and 16b.

次に、図4(c)に示すように、アルミニウム膜43をフォトリソグラフィー法によりパターニングして、第2電極14、アクチュエータ部の脚部16a、16bおよび腕部17a、17bを形成する。   Next, as shown in FIG. 4C, the aluminum film 43 is patterned by photolithography to form the second electrode 14, the leg portions 16a and 16b of the actuator portion, and the arm portions 17a and 17b.

次に、図5(a)に示すように、第2電極14と、アクチュエータ部の腕部17a、17bを含む犠牲膜41上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法によりシリコン酸化膜(図示せず)を形成し、フォトリソグラフィー法によりパターニングして、絶縁材19a、19bを形成する。
これにより、分離された第2電極14と、アクチュエータ部の腕部17a、17bとが絶縁材19a、19bを介して結合される。
Next, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide film (not shown) is formed on the sacrificial film 41 including the second electrode 14 and the arm portions 17a and 17b of the actuator portion by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. And insulating materials 19a and 19b are formed by patterning by photolithography.
As a result, the separated second electrode 14 and the arm portions 17a and 17b of the actuator portion are coupled via the insulating materials 19a and 19b.

絶縁材19a、19bは、第2電極14と腕部17a、17bに結合するジョイントとして機能するので、機械的強度を維持するために緻密な膜であることが必要であり、そのためには、CVD法によりシリコン酸化膜を形成する温度は350〜400℃程度になる。   Since the insulating materials 19a and 19b function as a joint that couples to the second electrode 14 and the arm portions 17a and 17b, it is necessary to be a dense film in order to maintain the mechanical strength. The temperature for forming the silicon oxide film by the method is about 350 to 400 ° C.

このとき、表面が露出している第2電極14の第2の面14bに、表面のアルミニウムが凝縮してヒロック25が発生する。
同様に、表面が露出している腕部17a、17bに、表面のアルミニウムが凝縮してヒロック24a、24bが発生する。
犠牲膜41は、アルミニウムの凝集を抑える効果が少ないので、ヒロック24a、24bは、犠牲膜41に接している腕部17a、17bの下面にも発生する。
At this time, aluminum on the surface condenses on the second surface 14b of the second electrode 14 whose surface is exposed, and hillocks 25 are generated.
Similarly, aluminum on the surface is condensed on the arm portions 17a and 17b whose surfaces are exposed, and hillocks 24a and 24b are generated.
Since the sacrificial film 41 has little effect of suppressing the aggregation of aluminum, the hillocks 24 a and 24 b are also generated on the lower surfaces of the arm portions 17 a and 17 b in contact with the sacrificial film 41.

一方、第2電極14の第1の面14aは、第1保護膜15で覆われているので、アルミニウムは凝集できず、ヒロックは発生しない。
これにより、第2電極の下面が粗面化するのを防止し、平坦面を維持することが可能である。
On the other hand, since the first surface 14a of the second electrode 14 is covered with the first protective film 15, aluminum cannot be aggregated and hillocks do not occur.
Thereby, it is possible to prevent the lower surface of the second electrode from being roughened and maintain a flat surface.

次に、図5(b)に示すように、酸素とCFの混合ガスを用いて、基板温度150℃で15分程度プラズマ処理を施し、犠牲膜41エッチングする。
これにより、絶縁膜13で覆われた第1電極12と、アクチュエータ部により駆動される第2電極14とを有するMEMS可変容量キャパシタが得られる。
Next, as shown in FIG. 5B, plasma treatment is performed at a substrate temperature of 150 ° C. for about 15 minutes using a mixed gas of oxygen and CF 4 , and the sacrificial film 41 is etched.
Thereby, a MEMS variable capacitor having the first electrode 12 covered with the insulating film 13 and the second electrode 14 driven by the actuator unit is obtained.

次に、図1に示すように、アクチュエータ部を覆う蓋体22を、接着層(図示せず)を介して基板11に固着することにより、MEMS可変容量キャパシタを有する電気部品10が完成する。   Next, as shown in FIG. 1, the lid 22 covering the actuator unit is fixed to the substrate 11 via an adhesive layer (not shown), thereby completing the electrical component 10 having the MEMS variable capacitance capacitor.

以上説明したように、本実施例の電気部品10は、熱履歴により第2電極14の第1の面14aが粗面化するのが防止するための第1保護膜15を有している。
その結果、電気部品10の製造工程や、電気部品10をパッケージする工程において、第2電極14の第1の面14aにヒロックが発生するのが防止され、平坦な面が維持される。
従って、高い可変比を有するMEMS可変容量キャパシタを備えた電気部品10が得られる。
As described above, the electrical component 10 of the present embodiment has the first protective film 15 for preventing the first surface 14a of the second electrode 14 from being roughened due to the thermal history.
As a result, hillocks are prevented from occurring on the first surface 14a of the second electrode 14 in the manufacturing process of the electrical component 10 and the packaging process of the electrical component 10, and a flat surface is maintained.
Therefore, the electrical component 10 provided with the MEMS variable capacitor having a high variable ratio is obtained.

ここでは、第2電極14がアルミニウムである場合について説明したが、アルミニウムを主成分とする合金、例えばアルミニウムに少量のシリコンを添加したアルミニウム合金でも構わない。
また、熱履歴によってヒロックが発生する金属、例えば金、金ニッケル合金、または白金などでも同様である。
Although the case where the second electrode 14 is aluminum has been described here, an alloy containing aluminum as a main component, for example, an aluminum alloy obtained by adding a small amount of silicon to aluminum may be used.
The same applies to metals that generate hillocks due to thermal history, such as gold, gold-nickel alloy, or platinum.

第1保護膜15が高融点金属Ti/TiNの積層膜である場合について説明したが、TiまたはTiNの単層膜でも構わない。
更に、その他の高融点金属、例えばタングステン(W)、モリブデン(Mo)、およびその他の高融点金属の化合物、例えばタングステンシリサイド(WSi)、モリブデンシリサイド(MoSi)などでも構わない。
種々検討した結果、第1の保護膜15として、高融点金属(周期律表のVa〜VIIa族の金属)を中心として、概ね2000℃以上の融点を有する材料が適している。
Although the case where the first protective film 15 is a laminated film of refractory metal Ti / TiN has been described, a single layer film of Ti or TiN may be used.
Furthermore, other refractory metals such as tungsten (W), molybdenum (Mo), and other refractory metal compounds such as tungsten silicide (WSi) and molybdenum silicide (MoSi) may be used.
As a result of various investigations, a material having a melting point of approximately 2000 ° C. or higher, centering on a high melting point metal (a metal of group Va to VIIa in the periodic table), is suitable as the first protective film 15.

更に、第2電極14の第1の面14aが粗面化するのを防止できるものであればよく、絶縁膜、例えばシリコン酸化膜(SiO)、シリコン窒化膜(SiN)、シリコン酸窒化膜(SiO)、酸化アルミニウム膜(Al)、酸化ハフニウム膜(HfO)なども可能である。 Furthermore, any insulating film such as a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (SiN), or a silicon oxynitride film may be used as long as it can prevent the first surface 14a of the second electrode 14 from being roughened. (SiO x N y ), aluminum oxide film (Al 2 O 3 ), hafnium oxide film (HfO 2 ), and the like are also possible.

第1保護膜15が絶縁膜の場合は、出来るだけ誘電率の高い膜であることが望ましい。これは、第1電極12と第2電極14が密着したときの電極間の距離が大きくなる、あるいは容量が直列に形成されるので最大容量が低下し、容量の可変比の低下を抑制するためである。
従って、目的の最大容量および容量の可変比が得られる範囲内において使用することが望ましい。
When the first protective film 15 is an insulating film, it is desirable that the film has a dielectric constant as high as possible. This is because the distance between the electrodes when the first electrode 12 and the second electrode 14 are in close contact with each other is increased, or the capacity is formed in series, so that the maximum capacity is reduced and the reduction in the variable ratio of the capacity is suppressed. It is.
Therefore, it is desirable to use within the range in which the target maximum capacity and the variable ratio of capacity can be obtained.

本発明の実施例2に係る電気部品について図6および図7を用いて説明する。図6は電気部品を示す断面図、図7は電気部品の製造工程の要部を示す断面図である。
本実施例において、上記実施例1と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
本実施例が実施例1と異なる点は、第2電極の第2の面に第2保護膜を形成したことにある。
An electrical component according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the electrical component, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main part of the manufacturing process of the electrical component.
In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different portions will be described.
The present embodiment is different from the first embodiment in that a second protective film is formed on the second surface of the second electrode.

即ち、図6に示すように、本実施例の電気部品50は、第2電極14の第2の面14bに、熱履歴により第2電極14の第2の面14bが粗面化するのを防止するための第2保護膜51、例えば第1保護膜15と同じ材質の保護膜が形成されている。また、第2保護膜51は第2電極14の側面にも形成されている。   That is, as shown in FIG. 6, in the electrical component 50 of the present embodiment, the second surface 14b of the second electrode 14 is roughened by the thermal history on the second surface 14b of the second electrode 14. A second protective film 51 for preventing, for example, a protective film made of the same material as the first protective film 15 is formed. The second protective film 51 is also formed on the side surface of the second electrode 14.

第1保護膜15と、第2電極14と、第2保護膜51との3層構造にしたことにより、残留応力がバランスし、残留応力による反りの発生が防止されるので、第1電極12と第2電極14の密着性を更に高めることが可能である。   Since the three-layer structure of the first protective film 15, the second electrode 14, and the second protective film 51 balances the residual stress and prevents the warpage due to the residual stress, the first electrode 12 It is possible to further improve the adhesion of the second electrode 14.

更に、第2電極14の第2の面14bに、ヒロックが発生するのを防止することができることは言うまでも無い。   Furthermore, it goes without saying that hillocks can be prevented from occurring on the second surface 14 b of the second electrode 14.

即ち、図1に示す第2電極14と第1保護膜15の2層構造では、残留応力の違いによって反りが発生する。   That is, in the two-layer structure of the second electrode 14 and the first protective film 15 shown in FIG. 1, warpage occurs due to the difference in residual stress.

一方、アルミニウムの両側を同じ膜構造を有するTi/TiN積層膜で挟むことにより、膜の厚さ方向の残留応力がバランスし、残留応力による反りの発生を防止することが可能である。具体的にはTiN/Ti/Al/Ti/TiNという膜構造である。   On the other hand, by sandwiching both sides of aluminum with a Ti / TiN laminated film having the same film structure, it is possible to balance the residual stress in the thickness direction of the film and to prevent warping due to the residual stress. Specifically, the film structure is TiN / Ti / Al / Ti / TiN.

次に、電気部品50の製造方法について説明する。図7は電気部品50の製造工程の要部を示す断面図である。   Next, a method for manufacturing the electrical component 50 will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main part of the manufacturing process of the electrical component 50.

図3および図4に示す工程に従って、第1電極12、第1保護膜15、第2電極14、アクチュエータ部、犠牲膜41を形成した後、図7(a)に示すように、第2電極14の第2の面14bにTi/TiNの積層膜を形成し、フオトリソグラフィー法によりパターニングして第2保護膜51を形成する。   After forming the first electrode 12, the first protective film 15, the second electrode 14, the actuator portion, and the sacrificial film 41 according to the steps shown in FIGS. 3 and 4, the second electrode is formed as shown in FIG. A Ti / TiN laminated film is formed on the second surface 14b of the film 14 and patterned by photolithography to form a second protective film 51.

第2保護膜51の膜厚は、第1保護膜15と、第2電極14と、第2保護膜51との3層構造膜の厚さ方向の残留応力のバランスを保つために、第1保護膜15の膜厚と等しくすることが望ましい。   The thickness of the second protective film 51 is set to the first protective film 15, the second electrode 14, and the first protective film 51 in order to maintain the balance of the residual stress in the thickness direction of the three-layer structure film. It is desirable to make it equal to the film thickness of the protective film 15.

次に、図7(b)に示すように、第2電極14と、アクチュエータ部の腕部17a、17bを含む犠牲膜41上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法によりシリコン酸化膜(図示せず)を形成し、フォトリソグラフィー法によりパターニングして、絶縁材19a、19bを形成する。   Next, as shown in FIG. 7B, a silicon oxide film (not shown) is formed on the sacrificial film 41 including the second electrode 14 and the arm portions 17a and 17b of the actuator portion by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. And insulating materials 19a and 19b are formed by patterning by photolithography.

このとき、表面が露出している腕部17a、17bに、表面のアルミニウムが凝縮してヒロック24a、24bが発生する。一方、表面が第2保護膜51で覆われている第2電極14の第2の面14bには、ヒロックが発生しない。   At this time, aluminum on the surface is condensed on the arm portions 17a and 17b whose surfaces are exposed, and hillocks 24a and 24b are generated. On the other hand, no hillock is generated on the second surface 14 b of the second electrode 14 whose surface is covered with the second protective film 51.

次に、図5(b)に示す工程に従って、犠牲膜41をエッチングし、アクチュエータ部を覆う蓋体22を、接着層を介して基板11に固着することにより、図6に示すMEMS可変容量キャパシタを有する電気部品50が完成する。   Next, according to the process shown in FIG. 5B, the sacrificial film 41 is etched, and the lid 22 that covers the actuator portion is fixed to the substrate 11 through an adhesive layer, whereby the MEMS variable capacitor shown in FIG. The electric component 50 having the above is completed.

以上説明したように、本実施例の電気部品50は、第2電極14の第2の面14bに形成された、第1保護膜15と同じ材質の第2保護膜51を具備している。
その結果、第2電極14の第2の面14bにヒロックの発生が防止されるとともに、第1保護膜15と、第2電極14と、第2保護膜51との3層構造により、残留応力がバランスし、残留応力による反りの発生が防止される。
従って、第1電極12と第2電極14との密着性を、更に高めることができる利点がある。
As described above, the electrical component 50 of the present embodiment includes the second protective film 51 formed on the second surface 14 b of the second electrode 14 and made of the same material as the first protective film 15.
As a result, generation of hillocks on the second surface 14 b of the second electrode 14 is prevented, and the residual stress is achieved by the three-layer structure of the first protective film 15, the second electrode 14, and the second protective film 51. Are balanced, and warpage due to residual stress is prevented.
Therefore, there is an advantage that the adhesion between the first electrode 12 and the second electrode 14 can be further enhanced.

ここでは、第2保護膜51として、第1保護膜15と同じ材質の膜を用いる場合について説明したが、絶縁膜、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを用いることも可能である。   Although the case where a film made of the same material as the first protective film 15 is used as the second protective film 51 has been described here, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film can also be used.

本発明の実施例3に係る電気部品について図8を用いて説明する。図8は電気部品を示す断面図である。本実施例において、上記実施例1と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。   An electrical component according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing an electrical component. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different portions will be described.

本実施例が実施例1と異なる点は、第2電極を一対の腕部の先端に直接結合したことにある。
即ち、図8に示すように、本実施例の電気部品60は、腕部17a、17bに直接結合された第2電極14を具備している。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the second electrode is directly coupled to the tips of the pair of arms.
That is, as shown in FIG. 8, the electrical component 60 of the present embodiment includes the second electrode 14 directly coupled to the arm portions 17a and 17b.

これにより、第2電極14が絶縁膜19a、19bを介して腕部17a、17bに結合されている場合に比べて、電気部品60の製造工程を簡単化することが可能である。
ただし、第2電極14はアクチュエータ部と絶縁されていないので、第2電極14とアクチュエータ部とを同じ電位(GND)にして使用する場合に適する構造である。
Thereby, the manufacturing process of the electrical component 60 can be simplified as compared with the case where the second electrode 14 is coupled to the arm portions 17a and 17b via the insulating films 19a and 19b.
However, since the second electrode 14 is not insulated from the actuator portion, the second electrode 14 and the actuator portion have a structure suitable for use with the same potential (GND).

以上説明したように、本実施例の電気部品60は、腕部17a、17bに直接結合された第2電極14を具備している。これにより、電気部品60の製造工程が簡単になる利点がある。   As described above, the electrical component 60 of the present embodiment includes the second electrode 14 that is directly coupled to the arm portions 17a and 17b. Thereby, there is an advantage that the manufacturing process of the electrical component 60 is simplified.

ここでは、第2電極14の第2の面14bが露出している場合について説明したが、図6に示すように第2の面14bに第1保護膜15と同じ材質の第2保護膜を形成しても構わない。また、熱膨張係数がアルミニウムより小さい絶縁膜を形成することも可能である。   Although the case where the second surface 14b of the second electrode 14 is exposed has been described here, a second protective film made of the same material as the first protective film 15 is formed on the second surface 14b as shown in FIG. It may be formed. It is also possible to form an insulating film having a smaller thermal expansion coefficient than aluminum.

上述した実施例においては、第2電極15が直接または絶縁材19a、19bを介して腕部17a、17bに結合されたブリッジ状のアクチュエータ部について説明したが、第2電極15がどちらか一方の腕部に直接または絶縁材を介して結合された片持ち梁状のアクチュエータ部であっても構わない。   In the above-described embodiment, the bridge-like actuator portion in which the second electrode 15 is coupled to the arm portions 17a and 17b directly or via the insulating materials 19a and 19b has been described. It may be a cantilever-like actuator unit coupled directly to the arm unit or via an insulating material.

MEMS可変容量キャパシタが静電駆動型である場合について説明したが、圧電駆動型のMEMS可変容量キャパシタであっても構わない。
この場合は、一対の電極膜に挟まれた圧電膜を有する腕部を備えた圧電アクチュエータを形成する。
Although the case where the MEMS variable capacitor is an electrostatic drive type has been described, a piezoelectric drive type MEMS variable capacitor may be used.
In this case, a piezoelectric actuator having an arm portion having a piezoelectric film sandwiched between a pair of electrode films is formed.

また、第1電極12の第1の面12aに形成された絶縁膜13を除去し、第1電極12と第2電極14の第1の面14aに形成された第1保護膜15とを直接密着させることにより、電気的にオンオフできるMEMSスイッチとすることも可能である。
これによれば、コンタクト抵抗の小さいMEMSスイッチが得られる利点がある。
Further, the insulating film 13 formed on the first surface 12a of the first electrode 12 is removed, and the first electrode 12 and the first protective film 15 formed on the first surface 14a of the second electrode 14 are directly connected. It is also possible to provide a MEMS switch that can be electrically turned on and off by being in close contact.
This has the advantage that a MEMS switch with low contact resistance can be obtained.

本発明の実施例1に係る電気部品を示す断面図。Sectional drawing which shows the electrical component which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る電気部品の動作を比較例と対比して示す図で、図2(a)が本実施例を示す図、図2(b)が比較例を示す図。FIG. 2A is a diagram illustrating the operation of the electrical component according to the first embodiment of the present invention in comparison with a comparative example, FIG. 2A is a diagram illustrating the present embodiment, and FIG. 2B is a diagram illustrating the comparative example. 本発明の実施例1に係る電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the manufacturing process of the electrical component which concerns on Example 1 of this invention in order. 本発明の実施例1に係る電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the manufacturing process of the electrical component which concerns on Example 1 of this invention in order. 本発明の実施例1に係る電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the manufacturing process of the electrical component which concerns on Example 1 of this invention in order. 本発明の実施例2に係る電気部品を示す断面図。Sectional drawing which shows the electrical component which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る電気部品の製造工程の要部を順に示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the manufacturing process of the electrical component which concerns on Example 2 of this invention in order. 本発明の実施例3に係る電気部品を示す断面図。Sectional drawing which shows the electrical component which concerns on Example 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、30、50、60 電気部品
11 基板
12 第1電極
12a、14a 第1の面
13 絶縁膜
14 第2電極
14b 第2の面
15 第1保護膜
16a、16b 脚部
17a、17b 腕部
18a、18b 第3電極
19a、19b 絶縁材
20 シリコン基板
21 シリコン酸化膜
22 蓋体
23 空洞(キャビティ)
24a、24b、25、31 ヒロック
40a、40b 脚部の下部
41 犠牲膜
42a、42b 貫通孔
43 アルミニウム膜
51 第2保護膜
10, 30, 50, 60 Electrical component 11 Substrate 12 First electrode 12a, 14a First surface 13 Insulating film 14 Second electrode 14b Second surface 15 First protective film 16a, 16b Leg portions 17a, 17b Arm portion 18a , 18b Third electrodes 19a, 19b Insulating material 20 Silicon substrate 21 Silicon oxide film 22 Lid 23 Cavity
24a, 24b, 25, 31 Hillock 40a, 40b Lower leg portion 41 Sacrificial film 42a, 42b Through-hole 43 Aluminum film 51 Second protective film

Claims (5)

基板の主面に形成され、前記基板と反対側の第1の面に絶縁膜が形成された第1電極と、
前記第1電極の前記第1の面と離間して対向する第1の面を有し、アクチュエータ部により駆動される第2電極と、
前記第2電極の前記第1の面に形成され、熱履歴により前記第2電極の前記第1の面が粗面化するのを防止するための第1保護膜と、
を具備することを特徴とする電気部品。
A first electrode formed on a main surface of a substrate and having an insulating film formed on a first surface opposite to the substrate;
A second electrode having a first surface facing and spaced apart from the first surface of the first electrode and driven by an actuator unit;
A first protective film that is formed on the first surface of the second electrode and prevents the first surface of the second electrode from being roughened due to thermal history;
An electrical component comprising:
前記第2電極の前記第1の面と反対の第2の面に、残留応力により前記第2電極に反りが生じるのを防止するための第2保護膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電気部品。   A second protective film for preventing the second electrode from warping due to residual stress is formed on a second surface of the second electrode opposite to the first surface. The electrical component according to claim 1. 前記アクチュエータ部が、前記第1電極の両側に離間して配置され、前記基板の主面から立設した導電性の一対の脚部と、前記一対の脚部の上端から前記基板と平行な方向に延伸し、先端が離間して対向する導電性の一対の腕部と、前記第1電極と前記一対の脚部との間の前記基板の主面に形成された一対の第3電極とを有し、
前記第2電極が、前記アクチュエータ部の前記一対の腕部の先端に、直接または絶縁材を介して結合されていることを特徴とする請求項1に記載の電気部品。
The actuator unit is disposed on both sides of the first electrode and spaced apart from each other, a pair of conductive legs standing from the main surface of the substrate, and a direction parallel to the substrate from the upper end of the pair of legs A pair of electrically conductive arm portions that are opposed to each other with a distal end apart from each other, and a pair of third electrodes formed on the main surface of the substrate between the first electrode and the pair of leg portions. Have
2. The electrical component according to claim 1, wherein the second electrode is coupled to the tips of the pair of arm portions of the actuator portion directly or via an insulating material.
前記第2電極がアルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金、金、金ニッケル合金、白金のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の電気部品。   2. The electrical component according to claim 1, wherein the second electrode is one of aluminum, an alloy containing aluminum as a main component, gold, a gold-nickel alloy, or platinum. 前記第1または第2保護膜が、高融点金属、高融点金属の化合物、誘電体膜のいずれかであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気部品。   3. The electrical component according to claim 1, wherein the first or second protective film is any one of a refractory metal, a refractory metal compound, and a dielectric film.
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