JP5821967B2 - 可動電極を有する電気機器 - Google Patents
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Description
本発明の実施例は、可動電極を有する電気機器に関する。
携帯電話、車載レーダ等において、500MHz〜100GHzのラジオ周波数(RF)帯域で用いる電気機器として、可変容量やスイッチがある。
可変容量素子は、固定電極と可動電極を対向配置し、可動電極を変位させることにより容量を変化させる構成が一般的である。短絡を防ぐために例えば固定電極表面は誘電体膜で覆われる。固定電極表面を誘電体膜で覆わず、可動電極が固定電極と接触できるようにすると、スイッチを形成できる。可動電極は、圧電駆動、静電駆動等により、変位させることができる。携帯用電子機器等においては小型軽量化が要求され、MEMS(micro electro-mechanical system)を用いた可変容量素子やスイッチが開発されている。
支持基板表面上に固定電極を形成し、その上方に固定電極の面と面対向する可動電極を可撓梁などを介して支持し、電極間距離を制御することにより容量を変化させる構成が知られている(例えば、特開2006−147995号公報参照)。
図16Aはこのような可変容量素子の構成例を示す。可変容量素子は、一方の電極を可動とした平行平板構造による可変容量素子と、この可変容量素子を封止する容器構造とから構成される。
シリコンなどの半導体基板101の表面上に絶縁層102を介して、面状の固定電極103、可動電極支持用のアンカ106が形成される。アンカ106はU字形の可撓梁105を介して面状の可動電極104を固定電極103上方に支持する。可撓梁105は、可動電極104と同一平面上に配置されたU字形梁であり、面法線方向(厚さ方向)の変位を許容する。可変容量素子の外周を取り囲むように、側壁110、天井111を含む容器が形成されている。この容器により、希ガスなどの不活性ガス雰囲気中や減圧された雰囲気中に、可変容量素子を封止することが可能となり、金属材料により容器を形成すれば、電気的遮蔽も可能となる。
固定電極103と可動電極104との間に電圧Vを印加すると、静電力によって可動電極104は固定電極103に引き付けられる。可動電極104が固定電極103側に変位すると、可撓梁105が撓み、変位量に比例した復元力により、可動電極104を逆方向に戻そうとする力が働く。可動電極104は、静電力と復元力がつり合う位置まで変位し、電圧Vを印加している限り、つり合う位置で保持される。
電圧Vをゼロにすると、可撓梁105の復元力により、可動電極104は元の位置に戻る。従って、固定電極103と可動電極104で構成される容量素子は、静電容量を印加電圧Vによって制御できる可変容量素子として機能する。
図16Bは、可変容量素子の他の構成例を示す断面図である。シリコンなどの半導体基板101の表面上に絶縁層102を介して、面状の固定電極103が形成され、固定電極103を覆うように絶縁層102上に絶縁層112が形成されている。絶縁層112の上にアンカ106が形成される。アンカ106は可撓梁105を介して面状の可動電極104を、絶縁層112で覆われた固定電極103上方に支持する。可変容量素子の外周を取り囲むように、側壁110、天井111を含む容器が形成されている。固定電極103の表面が絶縁層112で覆われているので、電極同士のショートは防止される。
固定電極が誘電体膜で覆われている場合でも、オンオフ動作を繰り返すうちに、誘電体膜がチャージアップし、外部電源をオフにしても可動電極が誘電体膜から離れなくなるスティッキング現象が起こる。駆動波形による対策も検討されているが、解決には至っていない。
高周波信号のエンベロープを信号波形で変調し可動電極に印加する場合、信号波形に基づく電位差により可動電極が動くセルフアクチュエーションと呼ばれる現象がある。セルフアクチュエーションを防止するために、投入信号の電力に応じて駆動電圧を高くする方法がある。駆動電圧を高くすると、スティッキング現象がより生じやすくなる。また、より高い電圧を確保するために昇圧回路が必要になることもある。
容量素子の電極は、基板表面に平行に形成するばかりでなく、基板表面に垂直に形成することもできる(例えば、特開2001−304868号参照)。例えば、支持(単結晶)シリコン基板上面上に結合層としてのシリコン酸化膜を介して活性(単結晶)シリコン層を設けたSOI(silicon−on−insulator)基板を用い、活性シリコン層を加工して、基板表面に垂直な電極を有する可変容量を形成することができる。
活性シリコン層にリン、ボロン等の不純物をドーピングして活性シリコン層を低抵抗化する。活性シリコン層上にレジストマスクを形成して、活性シリコン層を反応性イオンエッチング等でエッチングして、アンカ、各種櫛歯状電極及び各種パッド部などを、シリコン酸化膜上に残す。櫛歯状電極をインターデジタル形に組み合わせて容量が形成される。各電極は、支持シリコン基板表面に垂直に成形される。
酸化シリコン膜をフッ酸水溶液などで選択的にエッチングして除去し、活性Si層を支持Si基板から分離し、変位の自由度を与えることができる。振動子、梁、櫛歯状電極等を形成できる。各種パッド部上に、アルミニウム等を蒸着して電極パッドを形成する。支持基板上方に形成された各部分は支持基板とは絶縁された低抵抗層で構成されるとともに、振動子、梁、櫛歯状電極等が、支持基板から所定距離だけ浮いて位置するとともにアンカにより支持基板に振動可能に支持された構造が得られる。
本発明の1つの目的は、熱膨張による可動電極の変位を抑制できる可動電気機器を提供することである。
本発明の他の目的は、可動電極駆動に必要な駆動電圧を低減できる可動電気機器を提供することである。
本発明の1観点によれば、
支持基板と、
前記支持基板上に形成された1対のアンカと、
前記1対のアンカ間に支持され、前記支持基板の表面に対して垂直で、前記支持基板の表面に沿って長い、第1の端部から第2の端部に延在する板状形状を有し、両側に第1の側面、第2の側面を有する可動電極と、前記可動電極の端部から連続し、前記可動電極の厚さ方向に屈曲する部分を含む屈曲バネ部とを有する可動部と、
前記支持基板上に形成され、前記可動電極の第1の側面に対向する第1の対向面を有する第1の固定電極と、
前記支持基板上に形成され、前記可動電極の第2の側面に対向する第2の対向面を有する第2の固定電極と、
を有する可動電気機器
が提供される。
支持基板と、
前記支持基板上に形成された1対のアンカと、
前記1対のアンカ間に支持され、前記支持基板の表面に対して垂直で、前記支持基板の表面に沿って長い、第1の端部から第2の端部に延在する板状形状を有し、両側に第1の側面、第2の側面を有する可動電極と、前記可動電極の端部から連続し、前記可動電極の厚さ方向に屈曲する部分を含む屈曲バネ部とを有する可動部と、
前記支持基板上に形成され、前記可動電極の第1の側面に対向する第1の対向面を有する第1の固定電極と、
前記支持基板上に形成され、前記可動電極の第2の側面に対向する第2の対向面を有する第2の固定電極と、
を有する可動電気機器
が提供される。
デジタル型の可変容量素子では、可動電極が固定電極から離れた状態で形成容量が最小値(オフ状態)であり、可動電極が誘電体膜を介して固定電極と接触した状態で形成容量は最大値(オン状態)である。この2つの状態で可変容量を使用する。オフ状態とオン状態の容量の比を設計範囲内にすることが必要な場合も多い。
図1A−1Cは、単純化した形状を有する可変容量素子の3状態を示す断面図である。図1Aに示すように、基板101の表面上に固定電極103、絶縁層112が積層され、基板101の表面に支持されたアンカ106が両持ち梁構造で可動電極104を支持している。可動電極104は固定電極103上の絶縁層112から離れてオフ状態にある。
図1Bに示すように、固定電極103と可動電極104の間に直流バイアス電圧Vを印加すると、静電引力が生じ、可動電極104は固定電極103に引き付けられ、絶縁層112に密着した状態になる。これがオン状態である。
例えば可動電極104が金属で、基板101が半導体である場合のように、可動電極104が基板101よりも大きな熱膨張係数を有する場合を考察する。
図1Cに示すように、温度上昇によって可動電極104は基板101より大きな熱膨張を示す。このため、可動電極104は熱膨張により長さが増加し、アンカ106間に入りきれなくなる。発生する応力を解放するように、可動電極104は例えば上方に変位した形状104xとなって、熱膨張を吸収することになる。すると、可動電極104xと固定電極103の間の距離が増大し、オフ状態の容量が減少する。可動電極104の梁部が熱膨張を吸収するために下方に変位する場合は、オフ状態の容量が増加する。
いずれにしても、オフ状態の容量が設計値から変化してしまい、所望の回路機能が得られなくなる可能性がある。可動電極と固定電極の距離が増大する場合には、可動電極を引き付ける為に必要な電圧が増大してしまい、設計した電圧ではオンしなくなることもある。温度変化による膨張、収縮が生じても、可動電極と固定電極との間の距離が一定に保たれる構造が望まれる。
図1D,1Eは、本発明者らが先に提案した、可変容量素子を示す平面図および断面図である。図1Dに示すように、可動電極MEは、キャビティCV内に斜め方向に配置され、両端がアンカANC1,ANC2に支持されている。図1Eに示すように、アンカANC1,ANC2は、SOI基板の支持基板SSに固定され、可動電極MEは支持基板SSから上方に離隔した状態でアンカANC1,ANC2に支持されている。
図1Dに示すように、可動電極MEの両側において、キャビティCV側面に第1、第2の固定電極FE1,FE2が配置されている。第1、第2の固定電極FE1,FE2を平行に配置し、可動電極MEを右端では第1の固定電極FE1に近く、左端では第2の固定電極FE2に近く配置している。対向電極間の静電力は距離が短いほど強くなる。
オン状態では可動電極MEは第1の固定電極FE1に絶縁膜IF1を介して引き寄せられ、オフ状態では可動電極MEは第2の固定電極FE2に絶縁膜IF2を介して引き寄せられる。オン状態でもオフ状態でも、可動電極は2つの固定電極の一方に引き付けられ、容量が変化しなくなる。オフ状態からオン状態への移行も、オン状態からオフ状態への移行も、可動電極と第1又は第2の固定電極との間に印加する電圧による静電引力により積極的に行う。
可動電極は1対の固定電極の間で斜めに配置され、可動電極が一方の固定電極に引き付けられた状態でも、可動電極の一部は他方の固定電極近傍に保持される。可動電極MEが第1の固定電極FE1に引き寄せられている場合、第2の固定電極FE2と可動電極MEとの間に電圧を印加すると、可動電極ME左端近傍において可動電極MEと近傍に配置された第2の固定電極FE2との間に強い静電引力を発生する。従って、可動電極ME左端から徐々に可動電極MEを第1の可動電極FE1から離すことが容易となる。可動電極MEが第2の固定電極FE2に引き寄せられている場合には、第1固定電極FE1と可動電極MEとの間に電圧を印加すると、同様の原理により、可動電極MEの右端から徐々に可動電極MEを第2の固定電極FE2から離すことが容易となる。
一方の固定電極に可動電極が引き付けられて電源をオフにしても可動電極が離れなくなるスティッキング現象が生じた場合にも、他方の固定電極と可動電極の間に電圧を印加することにより、静電引力を利用して可動電極を離すことが容易となる。スティッキングを抑制しやすい。
第1、第2の固定電極の一方は電気回路的には機能しないダミー電極でよい。勿論オン/オフが対照的な2つの可変容量として積極的に利用してもよい。半導体基板表面上に板状電極を形成する場合、固定電極表面に対して斜めの関係になる可動電極を形成することは容易でないであろうが、SOI基板を用い、半導体基板表面に対してほぼ垂直方向の電極を作成する場合には、平行電極間の斜め電極もパターン形状の変更のみで実現できる。
図1Dにおいて、温度上昇によって可動電極MEが支持基板SSより大きな熱膨張を示すと、可動電極MEが上下どちらかに曲がり、熱膨張分を吸収することになる。第1、第2の固定電極FE1,FE2に対して対称的な、可動電極MEの特性がいずれかに偏ってしまう。例えば、初期駆動に必要な電圧が変化してしまう。本発明者らは、先の提案による構造に、熱膨張分を吸収できる構造を組み込むことを考察した。
以下、図面を参照して実施例による可変容量素子を説明する。
図2Aは、第1の実施例による可変容量素子の概略斜視図である。支持Si基板51の上に、活性Si層53がボンディング酸化シリコン膜52で結合されたSOI(silicon on insulator)基板を用いる。例えば、支持Si基板51は300μm〜500μmの厚さを有し、ボンディング酸化シリコン膜52は2μm〜7μmの厚さを有する。活性Si層53は、500Ωcm以上の高抵抗率の単結晶Si層であり、20μm〜30μm、例えば25μm、の厚さを有する。
活性Si層53の全厚さを貫通するトレンチを埋め込んで、固定電極11,12が対向側面を平行にして形成されている。固定電極11,12間の領域において、製造時には、活性Si層53の全厚さを貫通するトレンチを埋め込んで、可動電極ME、可動電極MEの両端に連続し、可動電極MEの延長面から屈曲し、往復して再び可動電極の延長面上に位置する屈曲バネ部SP1,SP2を含む可動部10が形成される。可動部10は両端でアンカ16,17に支持されている。その後、固定電極11,12間の活性Si層53、その下のボンディング酸化シリコン膜52は除去され、固定電極11,12間にキャビティCVを形成し、可動部10の自由度を確保する。
可動部10、固定電極11,12の対向側面の高さは、活性Si層53の厚さと同じ20μm〜30μm、例えば25μm、である。固定電極11,12は、例えば長さ500μmで、20μmの距離を置いて対向配置される。可動電極MEは、例えば厚さ2μm〜5μmで、長さが固定電極11,12より長い。屈曲バネ部SP1,SP2は、例えば可動電極MEと同じ厚さ、幅を有する。
図2B,2Cは可変容量素子の2つの動作状態を示す平面図である。図2Bを参照する。電極間の短絡を防止するため、固定電極の表面に絶縁膜13が形成されている。固定電極11,12の表面を、例えば窒化シリコンの絶縁膜13で覆い、可動電極MEと固定電極11、12間の短絡が防止されている。本実施例では、アンカ16,17の表面にも絶縁膜13を形成し、可変容量の電極と周囲の活性Si層53との間の絶縁を促進している。可動電極MEの表面には絶縁膜を形成せず、可動電極の柔軟性を確保し、絶縁膜の剥離を回避している。
可動電極MEは、平行に配置された固定電極11,12の側壁間で、非対称に、図中左側で低く、右側で高く配置されている。可動電極MEはアンカ16の図中下端からアンカ17の図中上端に延在するように形成されている。即ち、アンカ16に近い可動電極ME左部分は、固定電極11より固定電極12に近く配置され、アンカ17に近い可動電極ME右部分は、固定電極12より固定電極11に近く配置される。
可動電極MEと固定電極12との間に電圧を印加すると、静電引力により可動電極MEは固定電極12に引き寄せられる。距離が近い可動電極MEの左部分で、固定電極12に可動電極MEが引き寄せられ、次第に可動電極MEの右側部分も固定電極12に引き寄せられる。可動電極MEの右端は、固定電極12より固定電極11に近く配置されているので、固定電極12から離れている。
図2Cを参照する。可動電極MEと固定電極11との間に電圧を印加すると、静電引力により可動電極MEは固定電極11に引き寄せられる。可動電極MEの右端は固定電極12より固定電極11に近く配置されているので、速やかに固定電極11に引き寄せられ、次第に可動電極MEの左側部分も固定電極11に引き寄せられる。
このように、平行に配置された固定電極11、12間で、可動電極は一方で固定電極11に近く、他方で固定電極12に近く、斜めに配置されるので、いずれの固定電極に引き寄せられる場合にも、引力が作用しやすい部分が有り、速やかに変更動作が行える。
図3Aに示すように、板状の可動電極MEの両端に屈曲バネ部SP1,SP2が連続し、屈曲バネ部SP1,SP2の両端がアンカ16,17に連続する。屈曲バネ部SP1,SP2は、可動電極MEの規定する平面から、互いに逆の厚さ方向に向かって屈曲し、折れ曲がって戻り、屈曲して再び可動電極MEの規定する平面に戻る形状を有する。可動電極MEの屈曲部SP1に移行する端部をE11,SP2に移行する端部をE21とする。連続する板状の可動電極ME、屈曲バネ部SP1,SP2、アンカ16,17は、活性Si層53に形成した溝部にメッキ層を充填して、形成される。
図3Bに示すように、可動部10には、可動電極MEから屈曲バネ部SP1,SP2に移行する領域の屈曲角α1、α2、屈曲バネ部SP1,SP2中間での屈曲角β1、β2、屈曲バネ部端部の屈曲角γ1、γ2の屈曲が存在する。3つの屈曲角α、β、γが1つの屈曲部を形成する。これらの屈曲の角度は応力に応じて変化する。例えば、屈曲部の両端に外側に向かう力が作用すると、βがある角度広がり、α、γがその半分の角度広がって、屈曲部の幅が広がる。屈曲部の両端に内側に向かう力が作用すると、角度を減少する角度変化が生じ、屈曲部の幅は狭くなる。
電極自身の長さを伸縮させる場合と較べ、角度の変化に要する力は一般的に小さくて済む。屈曲角度を変化させると、可動部10全体の長さ、屈曲バネ部SP1,SP2の可動電極MEに対する相対角度を変化させることができる。可動部が一様な矩形板部で形成されている場合と較べ、矩形板部の両端に屈曲バネ部を接続した可動部は、より小さい応力でその長さを変化でき、端部の角度も変化できる。
図3Cに示すように、温度変化により、可動部10と基板が異なる熱膨張を示し、固定されたアンカ16,17間で可動部10が相対的に伸張しようとする場合を考察する。屈曲バネ部SP1,SP2は可動電極MEとアンカ16,17から、圧縮応力を受けることになる。応力に応じて、屈曲角β1、β2が減少し、可動電極MEは可動電極MEの熱膨張を吸収することができる。屈曲角α、γが屈曲角βの角度減少の1/2角度減少し、可動電極の延在方向は保たれる。可動部10が相対的収縮を示す場合は、角度変化が増加になる。
このように、屈曲角βの変化は、可動電極MEの延在方向に沿う屈曲バネ部SP1,SP2の長さ(バネ長と呼ぶことにする)を変化させ、可動部10の長さを変化することができる。屈曲角α、γの変化は、屈曲バネ部SP1,SP2と可動電極ME、およびアンカ16,17に対する相対的角度を変化させる。
図3Dに示すように、可動電極MEと固定電極11の間に電圧を印加し、静電引力を生じさせる場合を考察する。可動電極MEは、右端が左端より固定電極11に近い。可動電極MEの右端近傍で、固定電極11から強い静電引力を受ける。屈曲バネ部SP2において、屈曲角α2又はγ2の内少なくとも一方が増大すると、可動電極MEの右側は固定電極11に近づく。屈曲角β2が増大すると、屈曲バネ部SP2のバネ長が増大し、可動電極MEの全長を増大できる。このような屈曲バネ部の各角度の変化により、可動電極ME右端部を固定電極11に引き付けることが容易になる。
静電引力は、対向電極間の距離が短くなれば、増大する。一旦、可動電極MEの右端が固定電極11に接触すれば、その後はチャックを閉めていくように、可動電極MEは右から左へと接触領域を増加させる。このような変形には、可動部10の長さの増加を必要とする場合が多い。屈曲バネ部SP1において、角度β1が増大し、角度α1、γ1が対応する角度変化をすることにより、長さの変化も容易になる。
屈曲バネ部SP1において、可動電極MEに連続する端部E11が、固定電極11,12の主面に垂直なキャビティ幅方向(図中の上下方向)に、アンカ16に連続する端部E12と固定電極12とのキャビティ幅方向距離の1/3以上変位することが好ましい。1/3以上の距離を変位することで、プルイン現象により、可動電極MEに連続する端部E11と固定電極12との間に安定した接触が得られる。可動電極MEに連続する端部E11の変位が少ないと、可動電極MEの一部と固定電極12との接触となり、可動電圧低減の効果が小さくなる。
同様に、屈曲バネ部SP2において、可動電極MEに連続する端部E21が、固定電極11,12の主面に垂直なキャビティ幅方向(図中の上下方向)に、アンカ17に連続する端部E22と固定電極11とのキャビティ幅方向距離の1/3以上変位することが、可動電極MEへ連続する端部E21と固定電極11との安定した接触確保の観点から好ましい。
図1Dに示した屈曲バネ部を有さない先の提案の可動電極の駆動電圧は15Vであった。可動電極の両端に屈曲バネ部を設けた本実施例によるサンプルにおいては、駆動電圧が12Vに低下した。駆動電圧の低減に有効であることが示された。
図3Eは、可動部10の可動電極MEが、固定電極11に最接近したオン状態を示す。この状態においても、可動電極MEの左端、屈曲バネ部SP1、は固定電極12に近接した状態を保っている。
図3Fに示すように、可動電極MEと固定電極11の間の電圧を切り、可動電極MEと固定電極12の間に電圧を印加する。可動電極MEと固定電極11との間の静電引力は消滅する。可動電極ME,特に左端、と固定電極12の間に静電引力が生じ、図3Dの屈曲バネ部SP2で生じた現象と同様の現象が屈曲バネ部SP1で生じ、可動電極MEの左端部が固定電極12に引き寄せられる。その後は、左側から右側に向かって接触領域が拡大する。オフ状態が確立する。
図2Aにおいて、可動電極ME、屈曲バネ部SP1,SP2,固定電極11,12、アンカ16,17は、例えばAuまたはCuを主成分とし、同一のメッキ工程で形成される。可変容量は固定電極11,12、可動電極ME、屈曲バネ部SP1,SP2,可動部を支持するアンカ16,17で構成されている。一方の固定電極11の可動電極と対向しない上面(容量としては側面)上には、酸化シリコン、窒化シリコン、アルミナ等の誘電体膜18が厚さ0.2μm〜0.5μm形成され、その上にAu,Al等を主成分とする電極19が形成され、固定容量を形成している。さらに、固定電極11,12の上面から外部に延在するSi−Cr合金膜の抵抗素子21,22が形成され、抵抗素子の他端には電極23,24が接続されている。アンカ16は高周波信号線路31,32間の電極25に接続されている。
以下、図4A〜4Lを参照して、図2Aに示す可変容量素子を含む半導体装置の製造方法の主要プロセスを説明する。図4A〜4Lは、図2AのIV−IV線に沿う断面図である。
図4Aに示すように、例えば厚さ300μm〜500μmのSi基板51上に、例えば、厚さ約5μmのボンディング酸化シリコン膜52を介して、500Ωcm以上の高抵抗率を有する、厚さ25μmの活性Si層53が結合されたSOI基板を用意する。
図4Bに示すように、活性Si層53上に固定電極収容用のトレンチTR1,TR2を画定する開口を有するレジストパターンPR1を形成する。レジストパターンPR1はアンカを画定する開口も有する。レジストパターンをマスクとして、例えばディープRIEにより活性Si層53の全厚さをエッチングする。ディープRIEは、SiエッチングガスとしてCF4(+O2)、SF6(+O2又は+H2)を用いる。その後、レジストパターンPR1は除去する。
図5Aに示すように、例えば、トレンチTR1,TR2は距離20μmで対向配置された長さ500μmの平行な側面を有する。右側のトレンチTR2の一部が幅広なのは、その上に固定容量を形成するためである。アンカ用トレンチTR3,TR4は固定電極間に可動電極を支持する構成を有する。上側のアンカ(TR3)には、電極が接続される。
図4Cに示すように、モノシラン、ジシラン等のシラン系ガスとアンモニアガスを用いたCVD又は低圧(LP)CVDにより、基板表面上に厚さ0.1μm〜0.5μmの窒化シリコン膜54を堆積する。露出している活性Si層53、ボンディング酸化シリコン膜52表面は窒化シリコン膜54で覆われる。この窒化シリコン膜54は固定電極表面を覆う絶縁膜として機能する。図5Aは透視した形で、トレンチ表面に堆積した窒化シリコン膜54を示す。
図4Dに示すように、窒化シリコン膜54上に、可動部10を画定する開口を有するレジストパターンPR2を形成し、開口内に露出した窒化シリコン膜54、活性Si層53の全厚さをディープRIEによりエッチングしてスリットSLを形成する。図5Bは開口の平面形状を示す。窒化シリコン膜54堆積後に可動電極用のスリットを形成することにより、可動電極表面には絶縁膜を形成しない。アンカ形成用トレンチ側壁の一部とオーバーラップさせることにより、可動電極とアンカの電気的導通を確保する。
レジストパターンPR2を除去して図4E,5Cに示す状態とする。トレンチTR1〜TR4においては、活性Si層53の全厚さを除去し、その内面上に窒化シリコン膜54が堆積されている。スリットSLは窒化シリコン膜54を有さず、一定の幅、例えば約2μm、で活性Si層53の全厚さを貫通する。
図4Fに示すように、基板表面に、例えばTi層を厚さ50nm程度堆積し、その上にAu層を厚さ500nm程度堆積してシード層55を形成する。Ti層の代わりに、厚さ50nm程度のCr層を用いることもできる。シード層55は、電解メッキ時の給電層となる。
図4Gに示すように、メッキ不要部分のシード層55を覆うレジストパターンPR3を形成し、電解メッキでAu層56を堆積し、トレンチTR、スリットSLを埋め戻す。なお、Auに代え、Cuを電解メッキすることもできる。その後、レジストパターンPR3は除去し、露出したシード層55はエッチング又はミリングなどにより除去する。
図4Hに示すように、電極を形成した基板上に、誘電体膜パターニング用のレジストパターンPR4を形成し、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、又は酸化アルミニウム膜等の誘電体膜18を厚さ0.2μm〜0.5μmスパッタリングで堆積し、レジストパターンPR4上に堆積した誘電体膜はレジストパターンPR4と共にリフトオフする。
図4Iに示すように、レジストパターンPR4を除去した基板上に、抵抗素子パターニング用のレジストパターンPR5を形成し、Cr−Si合金膜をスパッタリングで堆積し、レジストパターンPR5上のCr−Si合金膜はリフトオフして除去する。例えば、Si(70−90):Cr(30−10)のスパッタリングターゲットを用いて厚さ0.2μm程度(シート抵抗300−600Ω□)のSi−Cr合金膜を形成し、抵抗素子21,22を形成する。なお、誘電体膜形成前に抵抗膜を形成してもよい。
図4Jに示すように、レジストパターンPR5を除去した基板上に、電極パターニング用のレジストパターンPR6を形成し、Ti/Au積層又はTi/Al積層の電極をスパッタリングで厚さ1μm程度堆積し、レジストパターンPR6上の電極はリフトオフして除去する。図5Dに示す電極19,23,24,25がこのようにして形成される。
図4Kに示すように、固定電極間の領域に開口を有するレジストパターンPR7を基板上に形成し、CHF3ガスを用いたドライエッチングで窒化シリコン膜54をエッチングし、露出したシリコン層をSF6ガスとCF4ガスとを用いたディープRIEにより除去する。図5Eにおいて、斜線を付した領域がエッチング対象領域となる。
図4Lに示すように、露出した酸化シリコン膜52をCF4ガスを用いたドライエッチングで除去する。なお、酸化シリコン膜のエッチングはバッファード弗酸を用いたウェットエッチングやベーパード弗酸による気相エッチングで除去することもできる。等方性を有するエッチングで酸化シリコン膜を除去すると、サイドエッチングにより、露出領域から周囲に入り込んだ領域で酸化シリコン膜が除去される。このようにして、図2Aに示す、可変容量を有する半導体装置を作製することができる。
可変容量は、オン状態とオフ状態とで、例えば0.9pF(オフ状態)〜5.6pF(オン状態)程度の、容量変化を示す。
図6Aは、このようにして構成された可変容量の応用回路の1例を示す等価回路図である。高周波線路31−25−32のノード25に可動電極MEを含む可動部10が接続され、固定電極11,12との間に可変容量33,34を形成している。固定電極11は、固定容量35を介して接地されると共に、抵抗素子21を介してスイッチSWの端子24に接続される。他方の固定電極12は抵抗素子22を介してスイッチSWの他方の端子23に接続され、可変容量回路39を構成している。スイッチSWの切り換え端子と高周波線路との間に直流電源36とインダクタ37の直列接続が接続される。高周波リークを実質的に防止するため、抵抗素子21,22は10kΩ以上であり、インダクタ37は約100nH以上であることが好ましい。
高周波信号線路31−25−32に可変容量33,34を接続し、可変容量33とグランドとの間に固定容量35を接続し、可変容量33,34と外部電源36との間に抵抗素子21,22が接続される。外部電源36の他方の極と高周波信号線路31−25−32との間にはインダクタ37が接続され、高周波成分を遮断している。抵抗素子21,22により、高周波信号線路31−25−32に流れる信号の外部電源36への漏れを防止している。固定容量35により外部電源とグランドとの間の短絡を防止している。可動電極MEが、固定電極11側に引き寄せられるか、固定電極12側に引き寄せられるかで2つのデジタル状態の一方が選択される。
図6Bは、応用回路の他の構成例を示す等価回路図である。高周波信号線路31−25−32に複数の可変容量回路39−1、・・・39−iが接続され、外部電源36−1、・・・36−iを介して共通インダクタ37に接続されている。複数の可変容量回路は容量値に差があり、複数ビットに対応する。多ビット回路に適した構成である。
上述の実施例においては、アンカと可動電極の接続位置の調整により、可動電極を対向固定電極間の空間において斜めに配置し、可動電極の状態変更を容易にした。さらに、可動電極の移動範囲を制限するストッパを設けることもできる。
図7Aに示すように、アンカ16,17に支持された屈曲バネ部SP1,SP2に接続された可動電極MEの両端近傍にストッパ41a、41bを配置する。ストッパ41aはアンカ16との間に、屈曲バネ部SP1を収容し、屈曲バネ部SP1の変位性、変形性を確保すると共に、可動電極MEの左端を固定電極12近傍の空間内に配置させる。ストッパ41bはアンカ17との間に、屈曲バネ部SP2を収容し、屈曲バネ部SP2の変位性、変形性を確保すると共に、可動電極MEの右端を固定電極11近傍の空間内に配置させる。
図7Bに示すように、可動電極MEと上側の固定電極11との間にバイアス電圧Vを印加して、可動電極MEと固定電極11の間に静電引力を発生させる。可動電極MEは、上側固定電極11に近い右端部分で静電引力を強く受け、上側の固定電極に引き寄せられる。可動電極MEが下側の固定電極12に近く配置される左端部分では、可動電極MEと上側固定電極11の間にストッパ41aが配置され、可動電極MEが上側固定電極11に近づくのを防止し、可動電極MEが狭いギャップを介して下側の固定電極12と対向配置される領域を確保する。
図7Cに示すように、可動電極MEと下側の固定電極12との間にバイアス電圧Vを印加して、可動電極MEと固定電極12の間に静電引力を発生させる。可動電極MEは、下側固定電極12に近い左端部分で静電引力を強く受け、下側の固定電極に引き寄せられる。可動電極MEが上側の固定電極11に近く配置される右端部分では、可動電極MEと下側固定電極12の間にストッパ41bが配置され、可動電極MEが下側固定電極12に近づくのを防止し、可動電極MEが狭いギャップを介して上側の固定電極11と対向配置される領域を確保する。
各固定電極近傍に配置される幅を確保することにより、駆動時に確実に可動電極に駆動力を印加することができよう。ストッパ41は、図4Bに示すエッチング時のパターンを変更することで形成できる。図4C,5Aに示す工程においてストッパ表面には絶縁膜が形成される。なお、ストッパを円柱形状にする場合を図示したが、ストッパと可動電極とが当接する部分で過度の応力が発生しなければ、この形状に限られず、他の形状も可能である。
固定電極表面に絶縁膜を形成せず、可動電極と固定電極でスイッチを形成することもできる。駆動用の固定電極とスイッチ用の接点とを形成することもできる。多接点スイッチを形成して可変インダクタンスなどを形成することも可能である。
図8Aは、第2の実施例による多接点スイッチの構成例を示す。図2A,2B,2Cに示した可変容量素子に対する相違点を主に説明する。アンカ16,17の間に、可動電極ME両端に屈曲バネ部SP1,SP2を備えた可動部が支持され、可動部の1側面に対向して第2の固定電極12が配置される点は、図2A−2Cの実施例と同様である。第1の固定電極11が4つの分割部分11−1,11−2,11−3,11−4に分割され、夫々選択的に駆動電圧に接続可能である。第1の可動電極の隣接する分割部分間に導体が露出した接点CT1,CT2,CT3が配置されている。可動電極MEが徐々に固定電極11に吸引されていくと、可動電極MEと接点CT1,CT2,CT3との間が順次オンする構造である。
図8BPは、可動電極MEが第2の固定電極12に吸引され、接点CT1,CT2,CT3が全て開(オフ)である場合を示す。図8BDは、この状態を示す等価回路である。なお、電圧源Vとの間には、抵抗やインダクタンス成分L等の高周波ブロックRFBが接続されている。
図8CPは、可動電極MEが第1の固定電極11の第1、第2の分割部分11−1,11−2に吸引され、接点CT1が閉(オン)になった状態を示す。図8CDは、この状態を示す等価回路である。
図8DPは、可動電極MEが第1の固定電極11の第1、第2、第3の分割部分11−1,11−2,11−3に吸引され、接点CT1、CT2が閉(オン)になった状態を示す。図8DDは、この状態を示す等価回路である。
図8EPは、可動電極MEが第1の固定電極11の第1−第4の全分割部分11−1〜11−4に吸引され、接点CT1〜CT3が閉(オン)になった状態を示す。図8EDは、この状態を示す等価回路である。
接点CT1,CT2,CT3が順次オンする動作を説明したが、接点CT3,CT2,CT1を順次オフさせることもできる。このような多接点が順次オン/オフされる多接点素子は、例えば多段回路の段数の変化に利用できる。以下、多接点素子を用いて可変インダクタンスを形成する場合を説明する。
図9APに示すように、多接点CT1,CT2,CT3を良導電体CDで短絡する。可動電極MEを低インダクタンス素子として用い、可動電極MEのインダクタンスを4つのインダクタL1,L2,L3,L4に分け、順次短絡、復活できる構成とする。図9APは、可動電極MEが第2の固定電極12に吸引されて、接点CT1,CT2,CT3が全てオフである状態を示す。図9ADは、この状態の等価回路図である。端子間に可動電極の4つのインダクタL1,L2,L3,L4が直列接続された状態である。
図9BPは、可動電極MEと固定電極11の第1、第2の分割部分11−1,11−2の間に駆動電圧Vを印加し、可動電極MEを接点CT1と接触させた状態を示す。可動電極MEの1つのインダクタL1が良導電体CDで短絡される。図9BDは、この状態の等価回路図である。端子間に可動電極の3つのインダクタL2,L3,L4が直列接続されている。
図9CPは、可動電極MEと固定電極11の第1、第2、第3の分割部分11−1,11−2,11−3の間に駆動電圧Vを印加し、可動電極MEを接点CT1、CT2と接触させた状態を示す。可動電極MEの2つのインダクタL1、L2が良導電体CDで短絡される。図9CDは。この状態の等価回路図である。端子間に可動電極の2つのインダクタL3,L4が直列接続されている。
図9DPは、可動電極MEと固定電極11の全分割部分11−1〜11−4の間に駆動電圧Vを印加し、可動電極MEを接点CT1、CT2、CT3と接触させた状態を示す。可動電極MEの3つのインダクタL1、L2、L3が良導電体CDで短絡される。図9DDは、この状態の等価回路図である。端子間に可動電極の1つのインダクタL4のみが接続されている。
可動電極で高インダクタンスを実現することは困難である。インダクタンス素子を外付けすれば、高インダクタンスの可変インダクタを形成することも可能となる。
図10Aに示すように、2層配線によりコイルを形成する。1層目配線W1で渦巻状のコイルと引き出し配線を形成し、2層目配線W2で渦巻状コイルの内側端子を引き出し配線に引き出す。
図10BPは、3つの高インダクタ素子L1,L2,L3が端子間に直列接続され、接続ノードが接点CT1,CT2,CT3に接続された構成を示す。本構成に置いては、可動電極は低抵抗、低インダクタンスとして機能する。可動電極MEが第2の固定電極12に吸引されている。接点CT1〜CT3は開(オフ)であり、高インダクタL1,L2,L3の直列接続が端子間に接続される。図10BDは、この状態の等価回路図である。
図10CPは、可動電極MEと固定電極11の第1、第2の分割部分11−1,11−2の間に駆動電圧Vを印加し、可動電極MEを接点CT1と接触させた状態を示す。可動電極MEの低インダクタンスにより、高インダクタ素子L1が短絡される。図10CDは、この状態を示す等価回路図である。
図10DPは、可動電極MEと固定電極11の第1、第2、第3の分割部分11−1,11−2,11−3の間に駆動電圧Vを印加し、可動電極MEを接点CT1、CT2と接触させた状態を示す。高インダクタ素子L1,L2が、可動電極MEの低インダクタンスで短絡される。図10DDは、この状態を示す等価回路図である。
図10EPは、可動電極MEと固定電極11の全分割部分11−1〜11−4の間に駆動電圧Vを印加し、可動電極MEを接点CT1、CT2、CT3と接触させた状態を示す。全高インダクタ素子L1,L2、L3が、可動電極MEの低インダクタンスで短絡される。図10EDは、この状態を示す等価回路図である。
図11A〜11Eは、高インダクタ素子の製造プロセスを示す概略断面図である。
図11Aに示すように、絶縁表面を有する基板上で第1配線層をパターニングしてコイル状配線W1を形成する。第1配線層は、例えばAu層やCu層で形成する。例えば基板上にシード層をスパッタリングなどで形成し、その上に配線パターンの開口を有するレジストパターンを形成し、開口内にAuまたはCuを電解メッキする。その後レジストパターンは除去し、露出したシード層もエッチング、ミリングなどで除去する。
図11Bに示すように、第1配線層を埋め込んで、犠牲層SCを形成する。例えば酸化シリコン層を化学気相成長(CVD)する。
図11Cに示すように、第1配線層W1の接続領域に開口を形成する。例えば、犠牲層の上にレジストパターンを形成し、開口部に露出した犠牲層をリアクティブエッチングして、第1配線層を露出する。その後レジストパターンは除去する。
図11Dに示すように、第2配線層をパターニングして上部電極を形成する。例えば、シード層を形成後、レジストパターンを形成し、レジストパターンの開口内にAu又はCuを電解メッキする。その後レジストパターンは除去し、露出したシード層も除去する。
図11Eに示すように、犠牲層を除去する。例えば希弗酸のウェットエッチングで酸化シリコン層をエッチング除去する。
以上の説明における材料、形状、寸法などは例示であり、特に断らない限り、制限的意義を有さない。例えば、屈曲バネ部が3つの屈曲角を含んで構成される場合を説明したが、これに限らない。
図12Aは、可動電極MEの各端部に連続する屈曲バネ部SP1,SP2が、夫々1往復の形状でなく、2往復している。基本的に往復数を増加すれば、変形が容易になる。屈曲バネ部の往復数は任意に選択できる。
図12Bにおいては、屈曲バネ部SP1,SP2が1往復未満である。屈曲バネ部を0.75往復として、両端の幅方向位置を揃えている。両端の幅方向位置をそろえるには、往復数は0.75に限らず、1.25,1.75,2.25等でもよい。アンカと可動部との配置を対称的にし易くなる。
図12Cにおいては、屈曲バネ部SP1を可動電極MEの一方の端部のみに形成し、他方の端部では屈曲バネ部は省略している。可動部を配置する領域に制限がある場合などに適する。オン時とオフ時の特性に差が生じるが、問題ない場合も多い。
図12D,12Eは、屈曲バネ部が連続的に滑らかに方向変化している例である。屈曲角α、β、γ等は定義できないが、同様の機能は得られる。
以上、可変容量素子や、可変インダクタンス素子の実施例を説明した。これらの素子を用いることにより、種々の高周波素子を形成することができる。
図13Aは、Γ型インピーダンス整合回路を示す。高周波線路に直列に可変インダクタVLが接続され、高周波線路と接地との間に可変キャパシタVCが接続されている。
図13Bはπ型インピーダンス整合回路を示す。高周波線路に直列接続された可変インダクタVLの両側と接地との間に可変キャパシタVC1,VC2が接続される。
図13Cは、可変バンドパスフィルタの例を示す。高周波線路と接地との間に、可変インダクタVLと可変キャパシタVCの並列接続が、任意組接続される。
図13Dは、可変アンプを示す。受信用、又は送信用のアンプの出力側にインピーダンス整合回路MCが接続される。周波数特性などを調整できる。
図14Aは、回路部Aと回路部Bの間にインピーダンス整合回路ITを接続する構成を示す。インピーダンス整合回路ITは、例えば図13Aに示すΓ型回路である。
図14Bは、P1の特性をP2の特性に変化させる、インピーダンス整合を示すチャートである。
図15は、チューナブルRFフロントエンドの構成例を示す等価回路図である。アンテナANTにインピーダンス整合回路MCを介して可変フィルタVFが接続されている。受信回路においては可変フィルタにローノイズアンプLNAが接続され、増幅された信号が高周波IC(RF−IC)に供給される。送信回路においては、RF−ICからの信号がパワーアンプPAに供給され、増幅された信号が可変フィルタVF,インピーダンス整合回路MCを介してアンテナANTに供給される。
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限られるものではない。例示としてあげた材料、数値は限定的なものではない。例えば、SOI基板に代えて、支持基板上にエッチング特性の異なる2層の犠牲層を有する積層基板を用いて、図4A〜4Lに示す如き工程を行い、図2Aに示す如き構成を製造することも可能である。その場合、図2Aに示すボンディング酸化シリコン膜52、活性シリコン層53をエッチング特性の異なる犠牲膜とする。コントロールエッチング等を利用することにより支持基板上に単層の犠牲膜を有する積層基板を用いることもできる。種々の周知技術を取り込むことも可能である。その他、種々の変更、置換、改良、修正、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
(付記1)
支持基板と、
前記支持基板上に形成され、前記支持基板の表面に対して略垂直な対向電極面を有し、前記対向電極面間にキャビティを画定する第1及び第2の固定電極と、
第1端が前記第1の固定電極に近接配置され、第2端が前記第2の固定電極に近接配置される可動電極と、前記可動電極の前記第1端、第2端の少なくとも一方に連続し、前記可動電極の厚さ方向に屈曲する部分を含む屈曲バネ部とを有する可動部と、
前記支持基板上に配置され、前記可動部の両端を支持する第1、第2のアンカと、
を有する可動電気機器。
支持基板と、
前記支持基板上に形成され、前記支持基板の表面に対して略垂直な対向電極面を有し、前記対向電極面間にキャビティを画定する第1及び第2の固定電極と、
第1端が前記第1の固定電極に近接配置され、第2端が前記第2の固定電極に近接配置される可動電極と、前記可動電極の前記第1端、第2端の少なくとも一方に連続し、前記可動電極の厚さ方向に屈曲する部分を含む屈曲バネ部とを有する可動部と、
前記支持基板上に配置され、前記可動部の両端を支持する第1、第2のアンカと、
を有する可動電気機器。
(付記2)
前記可動部の屈曲バネ部は、前記可動電極の前記第1端に連続し、前記可動電極の厚さ方向に屈曲する第1の屈曲バネ部と、前期可動電極の前記第2端に連続し、前記可動電極の厚さ方向に屈曲する第2の屈曲バネ部とを含む、付記1に記載の可動電気機器。
前記可動部の屈曲バネ部は、前記可動電極の前記第1端に連続し、前記可動電極の厚さ方向に屈曲する第1の屈曲バネ部と、前期可動電極の前記第2端に連続し、前記可動電極の厚さ方向に屈曲する第2の屈曲バネ部とを含む、付記1に記載の可動電気機器。
(付記3)
前記第1、第2の屈曲バネ部は、近接配置される第1、第2の固定電極から離れる方向に屈曲し、折り返すように屈曲し、さらに可動電極の延長に沿う方向に屈曲する付記2に記載の可動電気機器。
前記第1、第2の屈曲バネ部は、近接配置される第1、第2の固定電極から離れる方向に屈曲し、折り返すように屈曲し、さらに可動電極の延長に沿う方向に屈曲する付記2に記載の可動電気機器。
(付記4)
前記可動電極と、前記第1の固定電極、前記第2の固定電極との間に駆動電圧を印加するための配線をさらに有する付記2に記載の可動電気機器。
前記可動電極と、前記第1の固定電極、前記第2の固定電極との間に駆動電圧を印加するための配線をさらに有する付記2に記載の可動電気機器。
(付記5)
前記可動電極の第1端と前記第2の固定電極の間に形成され、前記可動電極の第1端が前記第1の固定電極から離れて前記第2の固定電極に接近する運動を規制する第1のストッパと、
前記可動電極の第2端と前記第1の固定電極の間に形成され、前記可動電極の第2端が前記第2の固定電極から離れて前記第1の固定電極に接近する運動を規制する第2のストッパと、
をさらに有する請求項3に記載の可動電気機器。
前記可動電極の第1端と前記第2の固定電極の間に形成され、前記可動電極の第1端が前記第1の固定電極から離れて前記第2の固定電極に接近する運動を規制する第1のストッパと、
前記可動電極の第2端と前記第1の固定電極の間に形成され、前記可動電極の第2端が前記第2の固定電極から離れて前記第1の固定電極に接近する運動を規制する第2のストッパと、
をさらに有する請求項3に記載の可動電気機器。
(付記6)
前記可動電極、第1、第2の屈曲バネ部は金属シートで形成されている、付記2〜5のいずれか1項に記載の可動電気機器。
前記可動電極、第1、第2の屈曲バネ部は金属シートで形成されている、付記2〜5のいずれか1項に記載の可動電気機器。
(付記7)
前記可動電極と対向する、前記第1、第2の固定電極面を覆う絶縁層、
をさらに有し、可変容量を構成する付記6に記載の可動電気機器。
前記可動電極と対向する、前記第1、第2の固定電極面を覆う絶縁層、
をさらに有し、可変容量を構成する付記6に記載の可動電気機器。
(付記8)
前記第1の固定電極が複数の分割部分に分割され、
前記可動電極と対向する、各分割部分の表面を覆う絶縁層と、
前記絶縁層に覆われた隣接する分割部分間に配置された接点と、
をさらに有し、スイッチ素子を構成する付記2〜7のいずれか1項に記載の可動電気機器。
前記第1の固定電極が複数の分割部分に分割され、
前記可動電極と対向する、各分割部分の表面を覆う絶縁層と、
前記絶縁層に覆われた隣接する分割部分間に配置された接点と、
をさらに有し、スイッチ素子を構成する付記2〜7のいずれか1項に記載の可動電気機器。
(付記9)
前記第1の固定電極が3つ以上の分割部分に分割され、隣接する分割部分間に2つ以上の接点が配置され、可変インダクタを構成する請求項8記載の可動電気機器。
前記第1の固定電極が3つ以上の分割部分に分割され、隣接する分割部分間に2つ以上の接点が配置され、可変インダクタを構成する請求項8記載の可動電気機器。
(付記10)
前記2つ以上の接点が、前記可動電極より低インダクタンスの導体で短絡されている付記9記載の可動電気機器。
前記2つ以上の接点が、前記可動電極より低インダクタンスの導体で短絡されている付記9記載の可動電気機器。
(付記11)
複数のインダクタンスの直列接続、
をさらに有し、前記2つ以上の接点が前記複数のインダクタンスの直列接続の相互接続点に接続されている請求項9記載の可動電気機器。
複数のインダクタンスの直列接続、
をさらに有し、前記2つ以上の接点が前記複数のインダクタンスの直列接続の相互接続点に接続されている請求項9記載の可動電気機器。
(付記12)
前記屈曲バネ部は、前記第1のアンカに連続し、前記可動電極に連続する端部が、前記第1、第2固定電極間のキャビティ幅方向に、前記第1のアンカに連続する端部と近接する前記固定電極との前記キャビティ幅方向の距離の1/3以上変位する付記1に記載の可動電気機器。
前記屈曲バネ部は、前記第1のアンカに連続し、前記可動電極に連続する端部が、前記第1、第2固定電極間のキャビティ幅方向に、前記第1のアンカに連続する端部と近接する前記固定電極との前記キャビティ幅方向の距離の1/3以上変位する付記1に記載の可動電気機器。
(付記13)
前記屈曲バネ部は、前記第2のアンカに連続し、前記可動電極に連続する端部が、前記第1、第2固定電極間のキャビティ幅方向に、前記第2のアンカに連続する端部と近接する前記固定電極との前記キャビティ幅方向の距離の1/3以上変位する付記1に記載の可動電気機器。
前記屈曲バネ部は、前記第2のアンカに連続し、前記可動電極に連続する端部が、前記第1、第2固定電極間のキャビティ幅方向に、前記第2のアンカに連続する端部と近接する前記固定電極との前記キャビティ幅方向の距離の1/3以上変位する付記1に記載の可動電気機器。
Claims (10)
- 支持基板と、
前記支持基板上に形成され、前記支持基板の表面に対して略垂直な対向電極面を有し、前記対向電極面間にキャビティを画定する第1及び第2の固定電極と、
第1端が前記第1の固定電極に近接配置され、第2端が前記第2の固定電極に近接配置される可動電極と、前記可動電極の前記第1端、第2端の少なくとも一方に連続し、前記可動電極の厚さ方向に屈曲する部分を含む屈曲バネ部とを有する可動部と、
前記支持基板上に配置され、前記可動部の両端を支持する第1、第2のアンカと、
を有する可動電気機器。 - 前記可動部の屈曲バネ部は、前記可動電極の前記第1端に連続し、前記可動電極の厚さ方向に屈曲する第1の屈曲バネ部と、前期可動電極の前記第2端に連続し、前記可動電極の厚さ方向に屈曲する第2の屈曲バネ部とを含む、請求項1に記載の可動電気機器。
- 前記第1、第2の屈曲バネ部は、近接配置される第1、第2の固定電極から離れる方向に屈曲し、折り返すように屈曲し、さらに可動電極の延長に沿う方向に屈曲する請求項2に記載の可動電気機器。
- 前記可動電極と、前記第1の固定電極、前記第2の固定電極との間に駆動電圧を印加するための配線をさらに有する請求項2に記載の可動電気機器。
- 前記可動電極の第1端と前記第2の固定電極の間に形成され、前記可動電極の第1端が前記第1の固定電極から離れて前記第2の固定電極に接近する運動を規制する第1のストッパと、
前記可動電極の第2端と前記第1の固定電極の間に形成され、前記可動電極の第2端が前記第2の固定電極から離れて前記第1の固定電極に接近する運動を規制する第2のストッパと、
をさらに有する請求項3に記載の可動電気機器。 - 前記可動電極、第1、第2の屈曲バネ部は金属シートで形成されている、請求項2〜5のいずれか1項に記載の可動電気機器。
- 前記可動電極と対向する、前記第1、第2の固定電極面を覆う絶縁層、
をさらに有し、可変容量を構成する請求項6に記載の可動電気機器。 - 前記第1の固定電極が複数の分割部分に分割され、
前記可動電極と対向する、各分割部分の表面を覆う絶縁層と、
前記絶縁層に覆われた隣接する分割部分間に配置された接点と、
をさらに有し、スイッチ素子を構成する請求項2〜7のいずれか1項に記載の可動電気機器。 - 前記第1の固定電極が3つ以上の分割部分に分割され、隣接する分割部分間に2つ以上の接点が配置され、可変インダクタを構成する請求項8記載の可動電気機器。
- 複数のインダクタンスの直列接続、
をさらに有し、前記2つ以上の接点が前記複数のインダクタンスの直列接続の相互接続点に接続されている請求項9記載の可動電気機器。
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