JP2004172504A - Variable capacitor, package provided therewith, and method for manufacturing the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact capacitor capable of performing fine adjustment of capacity and having high shock resistance, a package provided with the variable capacitor, and to provide a method for manufacturing the variable capacitor. <P>SOLUTION: A variable capacitor electrode 11 constituting the variable capacitor 10A is held on a base 23 by a variable actuator electrode 15 of an electrostatic actuator 10B which is functioned as a spring. In such constitution, the electrostatic actuator 10B has an electrode 15A formed on a parallel plate, and a fixed actuator electrode 17 faced to the electrode 15A is formed on an insulating layer 25 formed on the base 23. Further, the variable actuator electrode 15 side is grounded, driving voltage is impressed to the fixed actuator electrode 17 side and a distance between a variable capacitor electrode 11 and a fixed capacitor electrode 13 is changed by electrostatic attraction generated between both the electrodes (15, 17). Consequently, the electrostatic capacity C1 of the variable capacitor 10A is controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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、ε_{ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ}誘電体層の比誘電率であり、ε_ａｉｒは空気層の比誘電率であり、ｄ_{ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ}は誘電体層の間隔であり、ｄ_ａｉｒ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ε_ｒ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（ＳｉＯ_２），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ｄ_{ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ}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ｄ_ａｉｒ（＝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＝ｄ_{ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ}＋ｄ_ａｉｒ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ｄ_ａｉｒをｄ_ａｉｒ＝０．３５μｍとし、ｄ_{ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ}＝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Ａｌ_２Ｏ_３（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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable capacitor, a package including the same, and a method for manufacturing the variable capacitor, and more particularly, to a variable capacitor using a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, a package including the same, and a method for manufacturing the variable capacitor.
[0002]
[Prior art]
At present, a variable capacitor is an important component in an electric circuit including a variable frequency oscillator (VFO), a tuning amplifier, a phase shifter, an impedance matching circuit, and the like. In recent years, the variable capacitor has been increasingly mounted on portable equipment.
[0003]
In addition, compared to a varactor diode, which is one type of variable capacitor currently used, a variable capacitor manufactured by the MEMS technology can reduce the loss and increase the Q value. An example of a variable capacitor created using such a MEMS technology will be described below with reference to the drawings.
[0004]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a variable capacitor 100 disclosed in Non-Patent Document 1 shown below, where (a) is a top view thereof and (b) is an equivalent circuit diagram thereof. Hereinafter, this will be described as Conventional Technique 1.
[0005]
As shown in FIG. 1, the variable capacitor 100 has a movable actuator electrode 103 provided around a movable capacitor electrode section 102, and the movable capacitor electrode section 102 and the movable actuator electrode 103 are fixed on a substrate 101 by a spring 104. The electrostatic attraction generated by applying a DC voltage between the movable capacitor electrode portion 102 and the fixed actuator electrode 106 disposed opposite thereto causes the movable capacitor electrode portion 102 and the fixed capacitor electrode portion 107 It is configured to change the distance. Reference numeral 105 denotes an electrode pad for connection to an external terminal.
[0006]
FIG. 2 shows a configuration of a variable capacitor 200 disclosed in Non-Patent Document 2 shown below. (A) is a top view thereof, and (b) is a YY ′ sectional view thereof.
[0007]
As shown in FIG. 2, the variable capacitor 200 includes a fixed electrode 202 formed on a substrate 201 via an insulating layer, a dielectric layer 203 formed on the fixed electrode 202, and a spacer 205 formed on the substrate 201. A movable electrode 204 in the form of a membrane is formed to face the fixed electrode 202 and the dielectric layer 203 through the intermediary of the movable electrode 204. The electrostatic attraction with the fixed electrode 202 generated by applying a DC voltage to the movable electrode 204 causes The movable electrode 204 having a membrane shape is configured to be in contact with the dielectric layer 203. Reference numeral 206 denotes an etching hole.
[0008]
The electrostatic attractive force F acting to reduce the interval between the parallel flat plates formed as described above is expressed by the following equation (1). In the following equation 1, S is the effective area of the electrode, d is the distance between the electrodes, and ε ₀ Is the dielectric constant in vacuum, ε _r Is the relative dielectric constant between the electrodes, and V is the applied voltage.
(Equation 1)

[0009]
When a dielectric layer exists between the parallel plates, a relationship expressed by the following equation 2 is established between the relative permittivity and the distance d. In the following equation 2, ε _dialectic The relative permittivity of the dielectric layer, ε _air Is the relative permittivity of the air layer, d _dialectic Is the distance between the dielectric layers and d _air Is the space between air layers.
(Equation 2)

[0010]
[Non-patent document 1]
Jun Zou, et al. , "Development of a Wide Tuning Range MEMS Tunable Capacitor for Wireless Communication System", IEDM 2000, pp 403-406.
[Non-patent document 2]
Charles L. Goldsmith, et al. , "RF MEMs Variable Capacitors for Tunable Filters", Wiley RF and Microwave Computer Computer Aided Design, pp 362-374, 1999.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art 1 shown in FIG. 1 has the following problem. That is, in the configuration as shown in FIG. 1, since the tip of the spring portion 104 fixed to the substrate 101 has a mass point, the movable capacitor electrode portion 102 and the fixed capacitor The contact with the electrode unit 107 and short-circuit may occur, resulting in breakage.
[0012]
As a countermeasure against such a problem, a method of improving the shock resistance by increasing the spring constant of the spring portion 104 can be considered. However, in this case, a problem that a high voltage is required for driving the actuator occurs. To prevent this, it is conceivable to design the movable actuator electrode 103 to have a large area for the purpose of increasing the electrostatic attractive force. However, in this case, the mass of the tip of the spring portion 104 is increased, and as a result, the impact resistance is reduced. Is reduced.
[0013]
Further, in order to improve the Q value of the capacitor, it is necessary to reduce the electric resistance of the spring portion 104 as much as possible. In order to achieve this, it is conceivable to take a method of increasing the width or thickness of the spring portion. However, this method not only increases the spring constant but also increases the mass of the tip of the spring portion 104. As a result, there arises a problem that the impact resistance is reduced.
[0014]
The prior art 2 shown in FIG. 2 has the following problem. That is, as described above, when a dielectric layer is present between the parallel plates, the capacitance of the capacitor can be increased by the presence of the dielectric layer. _r Also change. For this reason, it is difficult to control the distance between the parallel plates by the electrostatic attraction, and as a result, the movable electrode 204 and the dielectric layer 203 can take only two states, that is, a separated state or a contacted state. . Therefore, there is a problem that only a variable capacitor whose capacitance changes in only two types of states can be formed. In order to solve this, a method is conceivable in which a desired capacity is ensured by connecting a plurality of variable capacitors having a small capacity in parallel, but such a method not only increases the circuit scale, A problem arises in that the resistance of the wiring for connecting the variable capacitors increases, and the Q value (a numerical value representing the loss in the circuit: the larger the Q value, the smaller the loss) is reduced.
[0015]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a small variable capacitor capable of finely adjusting the capacitance and having excellent shock resistance, a package including the same, and a method of manufacturing the variable capacitor. The purpose is to do.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured such that at least one of the opposed first and second electrodes is integrally formed with spring portions provided at both ends. The held variable capacitor, comprising a third electrode facing the spring portion, wherein the spring portion includes a parallel-plated fourth electrode at a position facing the third electrode, The electrostatic capacitance between the third electrode and the fourth electrode changes the capacitance of the capacitor formed by the first and second electrodes. As described above, the movable electrode and the spring portion forming the capacitor are integrally configured, and the capacitance of the capacitor is changed by the electrostatic attraction generated between the spring portion and the electrode provided to face the spring portion. By doing so, even if the thickness or size of the spring part is increased for the purpose of improving the shock resistance, reducing the drive voltage, or improving the Q value of the capacitor, the material point is not affected, and the impact resistance is improved. There is no hindrance to the improvement. In other words, a small variable capacitor that allows fine adjustment of the capacitance and has excellent impact resistance is realized.
[0017]
In the variable capacitor according to the first aspect, for example, the distance between the third electrode and the fourth electrode is equal to the distance between the first electrode and the second electrode. It may be configured as described above.
[0018]
Also, in the variable capacitor according to claim 1 or 2, for example, the distance between the third electrode and the fourth electrode is equal to the distance between the first and second electrodes. May be configured to be equal to
[0019]
The variable capacitor according to the first aspect is preferably configured to have a dielectric layer between the first and second electrodes. By interposing the dielectric layer between the electrodes constituting the capacitor in this manner, the amount of change in the capacitance of the capacitor, that is, the amount of change in the controllable capacitance can be greatly increased.
[0020]
Further, in the variable capacitor according to claim 4, for example, the distance between the third electrode and the fourth electrode is equal to the distance between the first or second electrode and the dielectric layer. May be configured to be longer than or equal to the distance.
[0021]
Further, in the variable capacitor according to claim 4, for example, the distance between the third electrode and the fourth electrode is equal to the distance between the first or second electrode and the dielectric layer. May be configured to be equal to the distance between
[0022]
Further, in the variable capacitor according to a fourth aspect, as in the seventh aspect, the dielectric layer may be formed so as to be in contact with one of the first and second electrodes.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, in the variable capacitor, the dielectric layer may be formed of beryllium oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, barium titanate, magnesium titanate, titanium oxide, glass, silicon oxide. , And silicon nitride.
[0024]
Further, in the variable capacitor according to the fourth aspect, the spring portion and the third electrode can be controlled until the first or second electrode is in contact with the dielectric layer, for example, as in the ninth aspect. May be configured as follows. That is, by interposing the dielectric layer between the two electrodes constituting the capacitor, short-circuiting and breakage can be prevented even if both are controlled until they come into contact via the dielectric layer.
[0025]
Further, in the variable capacitor according to the first or fourth aspect, as in the tenth aspect, at least one of the spring portion and the first, second, and third electrodes has a single-layer structure or a multilayer structure. It is comprised so that it may have.
[0026]
Also, a package according to the present invention is configured to include the variable capacitor according to any one of claims 1 to 10 as described in claim 11. As a result, a package in which a small variable capacitor that allows fine adjustment of the capacitance and has excellent shock resistance is mounted.
[0027]
The package according to claim 11 is configured such that the variable capacitor is face-down bonded, for example, as described in claim 12.
[0028]
In the method for manufacturing a variable capacitor according to the present invention, a first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate and a step of covering the first fixed electrode are provided. A second step of forming a first sacrifice layer, a third step of forming a second sacrifice layer so as to cover the first sacrifice layer and the second solid electrode, and And a fifth step of integrally forming the first and second movable electrodes on the sacrifice layer, and a fifth step of removing the first and second sacrifice layers. As described above, by manufacturing the structure in which the capacitance of the capacitor is changed by the electrostatic attraction generated between the spring portion and the electrode provided so as to oppose the spring portion, it is possible to improve the shock resistance and the drive voltage. Even if the thickness and size of the spring part are increased for the purpose of reducing the quality and improving the Q value of the capacitor, a variable capacitor that does not affect the material point and does not hinder the improvement of the impact resistance is manufactured. Is done. In other words, it is possible to manufacture a small variable capacitor that allows fine adjustment of the capacitance and has excellent impact resistance.
[0029]
Further, according to a method of manufacturing a variable capacitor according to the present invention, a first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate and a step of forming the first and second fixed electrodes on the second fixed electrode are provided. A second step of forming a dielectric layer, a third step of forming a first sacrificial layer so as to cover the first fixed electrode, and covering the first sacrificial layer and the dielectric layer A fourth step of forming a second sacrificial layer, a fifth step of integrally forming a first and a second movable electrode on the second sacrificial layer, and the first and the second sacrificial layers. And a sixth step of removing the layer. As described above, by interposing the dielectric layer between the electrodes constituting the capacitor in the small variable capacitor capable of finely adjusting the capacitance and having excellent shock resistance, the amount of change in the capacitance of the capacitor, that is, It is possible to manufacture a variable capacitor in which a possible change in capacitance is greatly increased.
[0030]
In the method for manufacturing a variable capacitor according to the present invention, a first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate and covering the first fixed electrode are provided. A second step of forming a first sacrifice layer, a third step of forming a second sacrifice layer so as to cover the first sacrifice layer and the second fixed electrode, Forming a dielectric layer on a region of the sacrifice layer where the second fixed electrode is located, and forming first and second movable electrodes on the second sacrifice layer and the dielectric layer And a sixth step of removing the first and second sacrificial layers. As described above, by interposing the dielectric layer between the electrodes constituting the capacitor in the small variable capacitor capable of finely adjusting the capacitance and having excellent shock resistance, the amount of change in the capacitance of the capacitor, that is, It is possible to manufacture a variable capacitor in which a possible change in capacitance is greatly increased.
[0031]
In the method for manufacturing a variable capacitor according to the present invention, a first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate, and the first and second fixed electrodes are provided. A second step of forming a sacrifice layer so as to cover the electrodes, a third step of integrally forming first and second movable electrodes on the sacrifice layer, and a fourth step of removing the sacrifice layer. It is comprised so that it may have. As described above, by manufacturing the structure in which the capacitance of the capacitor is changed by the electrostatic attraction generated between the spring portion and the electrode provided so as to oppose the spring portion, it is possible to improve the shock resistance and the drive voltage. Even if the thickness and size of the spring part are increased for the purpose of reducing the quality and improving the Q value of the capacitor, a variable capacitor that does not affect the material point and does not hinder the improvement of the impact resistance is manufactured. Is done. In other words, it is possible to manufacture a small variable capacitor that allows fine adjustment of the capacitance and has excellent impact resistance.
[0032]
Further, according to a method for manufacturing a variable capacitor according to the present invention, a first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate and a step of forming the first and second fixed electrodes on the second fixed electrode are provided. A second step of forming a dielectric layer, a third step of forming a sacrificial layer so as to cover the first fixed electrode and the dielectric layer, and first and second movable parts on the sacrificial layer. It is configured to include a fourth step of integrally forming an electrode and a fifth step of removing the sacrificial layer. As described above, by interposing the dielectric layer between the electrodes constituting the capacitor in the small variable capacitor capable of finely adjusting the capacitance and having excellent shock resistance, the amount of change in the capacitance of the capacitor, that is, It is possible to manufacture a variable capacitor in which a possible change in capacitance is greatly increased.
[0033]
In the method for manufacturing a variable capacitor according to the present invention, a first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate, and the first and second fixed electrodes are provided. A second step of forming a sacrificial layer so as to cover the electrode, a third step of forming a dielectric layer on a region of the sacrificial layer where the second fixed electrode is located, It is configured to include a fourth step of integrally forming the first and second movable electrodes on the dielectric layer, and a fifth step of removing the sacrificial layer. As described above, by interposing the dielectric layer between the electrodes constituting the capacitor in the small variable capacitor capable of finely adjusting the capacitance and having excellent shock resistance, the amount of change in the capacitance of the capacitor, that is, It is possible to manufacture a variable capacitor in which a possible change in capacitance is greatly increased.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0035]
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a perspective view of the variable capacitor 10 according to the first embodiment of the present invention.
[0036]
As shown in FIG. 3, the variable capacitor 10 has a configuration in which an insulating layer 25 is formed on a substrate 23, and a movable capacitor 10A and two electrostatic actuators 10B supporting the movable capacitor 10A are formed on the insulating layer 25. ing. The substrate 23 is made of a semiconductor such as silicon (Si) or a compound semiconductor such as gallium arsenide (GaAs).
[0037]
The movable capacitor 10A includes a fixed capacitor electrode 13 and a movable capacitor electrode 11. The fixed capacitor electrode 13 and the movable capacitor electrode 11 face each other via a gap having a predetermined width (capacitor gap 33: see FIG. 5A). Further, the fixed capacitor electrode 13 is formed in a state of being laminated on the insulating layer 25, and the movable capacitor electrode 13 is held by both movable actuator electrodes 15 from both ends so as to be vertically movable. I have.
[0038]
Each of the electrostatic actuators 10B formed so as to sandwich the movable capacitor 10A from both ends has a movable actuator electrode 15 and a fixed actuator electrode 17. The fixed actuator electrode 17 and the movable actuator electrode 15 are opposed to each other via a gap having a predetermined width (actuator gap 35: see FIG. 5A). The distance between the actuator gaps 35 (the distance between the electrodes 15 and 17) is longer than the distance between the capacitor gaps 33 (the electrodes 11 and 13). Further, the fixed actuator electrode 17 is formed in a state of being laminated on the insulating layer 25, and the movable actuator electrode 15 is formed on the substrate 23 by a deformable portion 15B in which the electrode portion 15A facing the fixed actuator electrode 17 can be deformed. It is supported so that it can move up and down. FIG. 4 shows an enlarged view of the electrostatic actuator 10B.
[0039]
As shown in FIG. 4, the deformed portion 15B is provided at an end of the electrode portion 15A on the opposite side to the movable capacitor electrode 11, and is fixed at an end opposite to the electrode portion 15A by a fixed portion 15C formed on the insulating layer 25. Are fixed to the substrate 23. The electrode portion 15A of the movable actuator electrode 15 is connected to the movable capacitor electrode 11 via a connection portion 15D.
[0040]
In the present embodiment, by changing the distance between the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13 (changing the width between the upper and lower sides of the capacitor gap 33) by the electrostatic actuator 10B having such a configuration, the movable capacitor It is configured such that the capacitance C1 of 10A is adjusted.
[0041]
Next, a sectional structure and an equivalent circuit of the variable capacitor 10 will be described in detail with reference to FIGS. (A) is a cross-sectional view of the variable capacitor 10 taken along line XX 'of FIG. 3, and (b) is an equivalent circuit diagram thereof.
[0042]
As shown in FIG. 5A, the variable capacitor 10 has a configuration in which a fixed capacitor electrode 13 and a fixed actuator electrode 17 are formed via an insulating layer 25 formed on a substrate 23. The movable capacitor electrode 11 and the movable actuator electrode 15 are formed so as to face the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17, respectively. As described above, the capacitor gap 33 having the distance d1 is formed between the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13, and the distance d2 is formed between the movable actuator electrode 15 and the fixed actuator electrode 17. An actuator gap 35 is formed. Thereby, the capacitance C1 is formed by the parallel plate composed of the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13, and the capacitance C2 is similarly formed by the parallel plate composed of the movable actuator electrode 15 and the fixed actuator electrode 17. It is formed. The capacitor gap 33 and the actuator gap 35 are filled with a stable gas such as air, nitrogen, or a rare gas, or are kept in a vacuum state.
[0043]
By having such a configuration, both ends of the variable capacitor 10 are formed by integrally forming the electrode portion 15A of the movable actuator electrode 15 and the movable capacitor electrode 11 by the connection portion 15D as shown in FIG. 5B. , And these are held on the substrate 23 (insulating layer 25) by the resiliency 15b of the spring portion 15B. The movable capacitor electrode 11, the electrode portion 15A and the connecting portion 15D which are integrally formed are grounded via the spring portion 15B, the fixed portion 15C and the wiring 21 (R15 is the wiring resistance of the spring portion 15B, the fixed portion 15C and the wiring 21). Is done. Further, a control voltage for controlling the electrostatic actuator 10B is input via a wiring 27 (R27 is a wiring resistance). Further, charges are accumulated in the movable capacitor 10A via the wiring 22 (R22 is the wiring resistance of the wiring 22).
[0044]
As described above, the movable capacitor electrode 11 is held by the two movable actuator electrodes 15 provided at both ends so as to be vertically movable with respect to the substrate 23. Note that the movable capacitor electrode 11, the movable actuator electrode 15, and the wiring portion 21 for applying a potential to these are integrally formed. Accordingly, by applying a predetermined potential difference between the movable actuator electrode 15 and the fixed actuator electrode 17 via the wiring portion 21 and the wiring portion 27 (see FIG. 3), the electrostatic force generated between the two electrodes (15, 17). The distance between the movable actuator electrode 15 and the fixed actuator electrode 17 is displaced by the attractive force.
[0045]
At this time, the electrostatic attractive force generated between the movable actuator electrode 15 and the fixed actuator electrode 17, which are parallel plate electrodes, is expressed by the above-described equation (1).
[0046]
However, as is clear from Equation 1, the electrostatic attractive force generated between the two electrodes (15, 17) increases in inverse proportion to the square of the distance d (d2 in the present description). For this reason, in principle, when the distance is approached by being displaced to 1/3 or more of the initial interval, the generated electrostatic attraction increases rapidly, and there is a possibility that the movable actuator electrode 15 and the fixed actuator electrode 17 come into contact. . To prevent this, increasing the thickness of the deformed portion 15B causes various problems as described above. Therefore, in the present embodiment, the controllable distance of the variable actuator electrode 15 is set to at most 1/3 of the initial interval. Further, in the case of such control, the ratio at which the capacitance C2 formed by the movable actuator electrode 15 and the fixed actuator electrode 17 changes is up to about 1.5 times the initial capacitance at the maximum.
[0047]
Further, the distance between the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13 changes with the displacement of the movable actuator electrode 15 described above. Thereby, the capacitance C1 of the movable capacitor 10A changes.
[0048]
Therefore, for example, it is assumed that the capacitor gap d1, which is the distance between the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13, is 0.75 μm, and the actuator gap d2, which is the distance between the movable actuator electrode 15 and the fixed actuator electrode 17, is 2.75 μm. The displacement of the electrostatic actuator 21 is possible up to about 0.9 μm, which is １ ／ of the actuator gap d2. Therefore, it is possible to make the displacement until the capacitor gap d1 becomes zero, that is, the capacitance C1 of the movable capacitor 10A becomes zero.
[0049]
Further, in the above-described configuration, the movable capacitor electrode 11 is held movably with respect to the substrate 23 while providing the movable actuator electrode 15 with a deformable portion 15B so as to have a spring property. Since the actuator electrode 15 has a configuration in which a part functioning as a spring portion functions as the electrode portion 15A, for the purpose of improving impact resistance, for example, even if the spring constant of the deformed portion 15B is increased, Only the mass of the mass point of the movable actuator electrode 15 increases. Therefore, the mass point of the movable capacitor electrode 11 is not affected, and the improvement of the impact resistance is not hindered. Further, in the above configuration, even if the area of the movable actuator electrode 15 (particularly, the electrode portion 15A) is increased for the purpose of further suppressing an increase in the drive voltage of the electrostatic actuator 10B, the mass of the movable actuator electrode 15 is similarly increased. Of the movable capacitor electrode 11 is not affected, and the impact resistance is not impaired.
[0050]
Furthermore, in order to improve the Q value of the entire variable capacitor 10, for example, even if the electric resistance up to the movable capacitor electrode 11 is decreased by increasing the width or thickness of the movable actuator electrode 15, Since only the mass of the mass point of the movable capacitor electrode 11 increases, the mass point of the movable capacitor electrode 11 is not affected, and the impact resistance is not impaired.
[0051]
Next, a method of manufacturing the variable capacitor 10 having the above-described configuration will be described in detail with reference to FIGS. 6A to 6E and FIG.
[0052]
First, as shown in FIG. 6A, an insulating layer 25 is formed on a substrate 23 by thermal oxidation. Note that silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), or the like is applied as a material of the substrate 23, and a coating type silicon oxide such as silicon nitride (SiN) or SOG (Spin on Glass) is used as a material of the insulating layer 25. Things apply.
[0053]
Next, as shown in FIG. 6B, the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 are simultaneously formed on the insulating layer 25 by photolithography in a predetermined shape. These thicknesses are, for example, 500 nm. Further, the patterning of the predetermined shape is performed by using a reactive ion etching (RIE) method using a chlorine-based gas. At this time, the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 are made of a conductive material such as aluminum (Al) -silicon (Si), aluminum (Al) -copper (Cu), copper (Cu), and nickel (Ni). Or a multilayer structure such as gold (Au) / chromium (Cr), gold (Au) / titanium (Ti), or gold (Au) / nickel (Ni). You. In addition, other conductive layers (22, 27, etc. in FIG. 3) are also made of, for example, aluminum (Al) -silicon (Si), aluminum (Al) -copper (Cu), and copper (Cu), as described above. , Nickel (Ni), or a single layer structure made of a conductive material such as gold (Au) / chromium (Cr), gold (Au) / titanium (Ti), gold (Au) / nickel (Ni) It is formed in a laminated structure as shown in FIG.
[0054]
Next, after forming the electrodes (13, 17), a first sacrificial layer 14 having a predetermined shape is formed so as to cover the fixed actuator electrode 13, as shown in FIG. This is formed, for example, as a layer having a thickness of about 2 μm made of a resist material. Next, as shown in FIG. 6D, a second sacrificial layer 16 having a predetermined shape is formed so as to cover the first sacrificial layer 14 and the fixed capacitor electrode 13. This is also formed as a layer made of a resist material and having a thickness of about 0.75 μm. Examples of these resist materials include polyimide-based resist (removal is a resist stripping solution), metal oxides such as magnesium oxide (MgO) (aqueous acetic acid solution), and metal oxides such as PSG (Phosphosilicate Glass). For the removal, a hydrofluoric acid-based solution) or the like can be used. The thickness of the second sacrifice layer 16 corresponds to the distance d1 of the capacitor gap 33, and the total thickness of the first sacrifice layer 14 and the second sacrifice layer 16 corresponds to the distance d2 of the actuator gap 35.
[0055]
Thereafter, as shown in FIG. 6E, a movable actuator electrode 15, a movable capacitor electrode 11, and a wiring portion 21 are integrally formed by forming a conductive layer of a predetermined shape so as to cover the second sacrificial layer 16. The thickness of this conductive layer is, for example, 1 μm. Further, the patterning of the predetermined shape is performed by using a reactive ion etching (RIE) method using a chlorine-based gas. At this time, the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 are made of a conductive material such as aluminum (Al) -silicon (Si), aluminum (Al) -copper (Cu), copper (Cu), and nickel (Ni). Or a multilayer structure such as gold (Au) / chromium (Cr), gold (Au) / titanium (Ti), or gold (Au) / nickel (Ni). You.
[0056]
When the movable actuator electrode 15, the movable capacitor electrode 11, and the wiring section 21 are formed in this manner, the first sacrifice layer 14 and the second sacrifice layer 16 are finally removed, as shown in FIG. A capacitor gap 33 is formed between the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13, and an actuator gap 35 is formed between the movable actuator electrode 15 and the fixed actuator electrode 17.
[0057]
In the above description, the movable capacitor electrode 11 and the movable actuator electrode 15 have been described as a single layer or a laminated structure made of a conductive material. However, the present invention is not limited to this, and is configured as a laminated structure including an insulating film. You may. For example, a nickel (Ni) film has excellent spring properties, but has poor conductivity. Therefore, as in a stacked structure of gold (Au) / nickel (Ni), a configuration may be adopted in which the spring property is obtained by nickel (Ni) and the conductivity is obtained by gold (Au). In addition, as a similar configuration, conductivity is obtained by the above-described Al-Si system, Al-Cu system, Cu, Ni, Au / Cr, Au / Ti, Au / Ni, and the like, and the spring property is obtained by silicon oxide ( SiO ₂ ), Silicon nitride (SiN) or the like.
[0058]
Further, in order to improve the removal efficiency of the first and second sacrificial layers 14 and 16, a plurality of etching holes may be provided in the movable capacitor electrode 11 and the movable actuator electrode 15. This etching hole is provided so as to penetrate the movable capacitor electrode 11 or the movable actuator electrode 15 in the direction of the substrate 23, and these are arranged in a matrix. By providing such an etching hole, the movable capacitor electrode 11 and the movable actuator electrode 15 can be reduced in weight, and the effect of reducing air resistance during operation can be obtained.
[0059]
As described above, in the present embodiment, an electrode (electrode portion 15A) is provided on a part of the spring portion (movable actuator electrode 15), and an electrode (fixed actuator electrode 17) provided to face this electrode. Has a configuration in which the capacitance C1 of the capacitor (movable capacitor 10A) is changed by the electrostatic attraction generated between the capacitor and the capacitor. Therefore, the impact resistance is improved, the driving voltage is reduced, and the Q value of the capacitor is reduced. Even if the thickness or the size of the spring portion (movable actuator electrode 15) is increased for the purpose of improvement or the like, the mass of the movable capacitor electrode 11 is not affected, and the improvement of the shock resistance is not hindered. That is, a small variable capacitor 10 capable of finely adjusting the capacitance and having excellent shock resistance is realized. Further, according to the above description, a method for manufacturing the variable capacitor 10 is also provided.
[0060]
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 7 is a perspective view of the variable capacitor 20 according to the second embodiment of the present invention.
[0061]
As shown in FIG. 7, the variable capacitor 20 has a configuration in which a dielectric layer 31 is formed on the fixed capacitor electrode 13 in the configuration shown in FIG. The other configuration is the same as that of FIG. 3, and the description is omitted here. However, the movable capacitor 10A in FIG. 3 is the movable capacitor 20A in the present embodiment.
[0062]
The sectional structure and equivalent circuit of the variable capacitor 20 will be described in detail with reference to FIGS. (A) is a sectional view taken along line XX 'of the variable capacitor 20 shown in FIG. 7, and (b) is an equivalent circuit thereof.
[0063]
As shown in FIG. 8A, the variable capacitor 20 according to the present embodiment includes a movable capacitor 20A in which a dielectric layer 31 is formed on a fixed capacitor electrode 13. A capacitor gap 43 having a thickness d3 corresponding to the distance between the electrodes (11, 13) is formed between the movable capacitor electrode 11 and the dielectric layer 31. The capacitor gap 43 is filled with a stable gas such as air, nitrogen or a rare gas, or is kept in a vacuum state.
[0064]
Thus, the capacitance C3 of the movable capacitor 20A is formed as shown in FIG. However, other configurations are the same as those of the variable capacitor 10 according to the first embodiment.
[0065]
By having such a configuration, the variable capacitor 10 is configured such that, as shown in FIG. 5B, and as shown in FIG. The movable capacitor electrode 11 is integrally formed by the connection portion 15D and is held from both ends, and these are held on the substrate 23 (insulating layer 25) by the resiliency 15b of the spring portion 15B. The movable capacitor electrode 11, the electrode portion 15A and the connecting portion 15D which are integrally formed are grounded via the spring portion 15B, the fixed portion 15C and the wiring 21 (R15 is the wiring resistance of the spring portion 15B, the fixed portion 15C and the wiring 21). Is done. Further, a control voltage for controlling the electrostatic actuator 10B is input via a wiring 27 (R27 is a wiring resistance). Further, charges are accumulated in the movable capacitor 10A via the wiring 22 (R22 is the wiring resistance of the wiring 22).
[0066]
In such a configuration, the movable capacitor electrode 11 can be displaced to a position where it contacts the dielectric layer 31 by grounding the movable actuator electrode 15 and applying a predetermined drive voltage to the fixed actuator electrode 17. Therefore, the capacitance C3 can be controlled according to the displacement of the movable capacitor electrode 11. In the present embodiment, since the dielectric layer 31 is interposed between the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13, the dielectric constant that determines the capacitance C3 also changes according to the displacement of the movable capacitor electrode 11. . Therefore, the amount of change in the capacitance C3 between the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13, that is, the amount of change in the controllable capacitance C3 can be greatly increased.
[0067]
The effect of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, as shown in FIG. 9A, the thickness of the dielectric layer 31 is set to d. _dialectic And the thickness of the air layer (capacitor gap 43) formed between the dielectric layer 31 and the movable capacitor electrode 11 is d _air (= D3). In this case, the distance d between the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13 is d = d _dialectic + D _air It becomes. The movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13 were rectangular, and the area was 200 μm × 190 μm. Further, the distance d is set to d = 0.75 μm, and the thickness d of the capacitor gap 43 is set. _air To d _air = 0.35 μm, d _dialectic = 0.4 μm. Further, the dielectric layer 31 is made of alumina Al which is a material having a small dielectric loss. ₂ O ₃ (Ε = 10).
[0068]
The amount of change when the capacitance C3 of the variable capacitor 20 having such a configuration is changed is shown by a solid line in FIG. 9B. As a comparative example, the amount of change in the capacitance C1 when the dielectric layer 31 is removed (the variable capacitor 10) is also indicated by a broken line in FIG. 9B.
[0069]
As is clear from FIG. 9B, the area where the change in the capacitance C3 (and C1) is relatively large is the area where the driving voltage is from about 30 V to about 39 V. 39V is a voltage at which the movable capacitor electrode 11 contacts the dielectric layer 31.
[0070]
The change rate C_ of the capacitances C3 and C1 in this region _39V / C_ _30V Is about 5.1 when there is a dielectric layer 31 (variable capacitor 20), and is about 1.4 when there is no dielectric layer 31 (variable capacitor 20). It can be seen that a large rate of change can be obtained by installing 31.
[0071]
Further, in the configuration in which the dielectric layer 31 is provided on the fixed capacitor electrode 13 as in the present embodiment, there is an advantage that the mass of the spring portion (the electrostatic actuator 10B) does not increase. Furthermore, in the present embodiment, by providing the dielectric layer 31, the danger of the movable capacitor electrode 11 contacting the fixed capacitor electrode 13 to short-circuit is avoided, and the damage of the variable capacitor due to the short-circuit is prevented.
[0072]
Next, a method for manufacturing the variable capacitor 20 will be described in detail below with reference to FIGS. 10A to 10F and FIG.
[0073]
First, as shown in FIG. 10A, an insulating layer 25 is formed on a substrate 23 by thermal oxidation. Note that silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), or the like is applied as a material of the substrate 23, and a coating type silicon oxide such as silicon nitride (SiN) or SOG (Spin on Glass) is used as a material of the insulating layer 25. Things apply.
[0074]
Next, as shown in FIG. 10B, the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 are simultaneously formed in a predetermined shape on the insulating layer 25 by photolithography. These thicknesses are, for example, 500 nm. Further, the patterning of the predetermined shape is performed by using a reactive ion etching (RIE) method using a chlorine-based gas. At this time, the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 are made of a conductive material such as aluminum (Al) -silicon (Si), aluminum (Al) -copper (Cu), copper (Cu), and nickel (Ni). Or a multilayer structure such as gold (Au) / chromium (Cr), gold (Au) / titanium (Ti), or gold (Au) / nickel (Ni). You. In addition, other conductive layers (22, 27, etc. in FIG. 3) are also made of, for example, aluminum (Al) -silicon (Si), aluminum (Al) -copper (Cu), and copper (Cu), as described above. , Nickel (Ni), or a single layer structure made of a conductive material such as gold (Au) / chromium (Cr), gold (Au) / titanium (Ti), gold (Au) / nickel (Ni) It is formed in a laminated structure as shown in FIG. The steps so far are the same as in the first embodiment.
[0075]
Next, after forming the electrodes (13, 17), as shown in FIG. 10C, a resist pattern having a predetermined shape is formed, an aluminum oxide film is formed by a sputtering method or the like, and unnecessary portions are formed by a lift-off method. Is removed. Thus, a dielectric layer 31 is formed. The thickness at this time is, for example, 400 μm.
[0076]
After the formation of the dielectric layer 31 in this manner, a first sacrificial layer 14 having a predetermined shape is formed so as to cover the fixed actuator electrode 13 as shown in FIG. This is formed, for example, as a layer having a thickness of about 2 μm made of a resist material. Next, as shown in FIG. 10E, a second sacrifice layer 46 having a predetermined shape is formed so as to cover the first sacrifice layer 14 and the dielectric layer 31. This is also formed as a layer made of a resist material and having a thickness of about 0.75 μm. Examples of these resist materials include polyimide-based resist (removal is a resist stripping solution), metal oxides such as magnesium oxide (MgO) (aqueous acetic acid solution), and metal oxides such as PSG (Phosphosilicate Glass). For the removal, a hydrofluoric acid-based solution) or the like can be used. The thickness of the second sacrifice layer 46 corresponds to the distance d3 of the capacitor gap 43, and the total thickness of the first sacrifice layer 14 and the second sacrifice layer 46 corresponds to the distance d2 of the actuator gap 35.
[0077]
Thereafter, as shown in FIG. 10F, a conductive layer having a predetermined shape is formed so as to cover the second sacrificial layer 46, whereby the movable actuator electrode 15, the movable capacitor electrode 11, and the wiring portion 21 are integrally formed. The thickness of this conductive layer is, for example, 1 μm. In addition, patterning of a predetermined shape is performed by an RIE (Reactive Ion Etching) method using a chlorine-based gas. At this time, the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 are made of a conductive material such as aluminum (Al) -silicon (Si), aluminum (Al) -copper (Cu), copper (Cu), and nickel (Ni). Or a multilayer structure such as gold (Au) / chromium (Cr), gold (Au) / titanium (Ti), or gold (Au) / nickel (Ni). You.
[0078]
When the movable actuator electrode 15, the movable capacitor electrode 11, and the wiring portion 21 are formed as described above, finally, the first sacrifice layer 14 and the second sacrifice layer 46 are removed, as shown in FIG. A capacitor gap 43 is formed between the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13, and an actuator gap 35 is formed between the movable actuator electrode 15 and the fixed actuator electrode 17.
[0079]
In the above process, the material of the dielectric layer 31 is preferably beryllium oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, barium titanate, magnesium titanate, titanium oxide, glass, silicon nitride, or the like. The rest is the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
[0080]
As described above, in the present embodiment, in addition to the configuration according to the first embodiment, since the dielectric layer 31 is provided between the electrodes (11, 13) constituting the movable capacitor 20A, the static electricity can be efficiently reduced. Capacitance can be controlled. Further, since the dielectric layer 31 is provided on the fixed capacitor electrode 13, the mass of the spring portion (electrostatic actuator 10B) does not increase. That is, the provision of the dielectric layer 31 does not cause a problem that the impact resistance is reduced. Furthermore, by providing the dielectric layer 31, the danger that the movable capacitor electrode 11 contacts the fixed capacitor electrode 13 to cause a short circuit is avoided, and damage to the variable capacitor due to the short circuit is prevented.
[0081]
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the second embodiment, the dielectric layer 31 is formed on the fixed capacitor electrode 13. On the other hand, the dielectric layer (51) may be provided on the movable capacitor electrode 11 side. A case configured as described above will be described below as a third embodiment with reference to the drawings. FIG. 11 is a perspective view illustrating the configuration of the variable capacitor 30 according to the present embodiment.
[0082]
As shown in FIG. 11, in the variable capacitor 30 in the configuration shown in FIG. 7, the dielectric layer 51 (31 in FIG. 7) is not on the fixed capacitor electrode 13 side but on the side of the movable capacitor electrode 11 facing the fixed capacitor electrode 13. It is provided in. The other configuration is the same as that of FIG. 7, and the description is omitted here. However, the movable capacitor 20A in FIG. 7 is the movable capacitor 30A in the present embodiment.
[0083]
The sectional structure and equivalent circuit of the variable capacitor 30 will be described in detail with reference to FIGS. (A) is a sectional view taken along line XX 'of the variable capacitor 30 shown in FIG. 11, and (b) is an equivalent circuit thereof.
[0084]
As shown in FIG. 12A, the variable capacitor 20 according to the present embodiment includes a movable capacitor 30A in which a dielectric layer 51 is formed on the movable capacitor electrode 11 on the side facing the fixed capacitor electrode 13. A capacitor gap 53 having a thickness d3 corresponding to the distance between the electrodes (11, 13) is formed between the fixed capacitor electrode 13 and the dielectric layer 51. The capacitor gap 53 is filled with a stable gas such as air, nitrogen or a rare gas, or is kept in a vacuum state.
[0085]
Thus, the capacitance C3 of the movable capacitor 30A is formed as shown in FIG. However, other configurations are the same as those of the variable capacitor 20 according to the second embodiment. As shown in FIG. 12B, the variable capacitor 30 is held from both ends by integrally forming the electrode portion 15A of the movable actuator electrode 15 and the movable capacitor electrode 11 by the connection portion 15D, and these are held by springs. The structure is held on the substrate 23 (insulating layer 25) by the resiliency 15b of the portion 15B. The movable capacitor electrode 11, the electrode portion 15A and the connecting portion 15D which are integrally formed are grounded via the spring portion 15B, the fixed portion 15C and the wiring 21 (R15 is the wiring resistance of the spring portion 15B, the fixed portion 15C and the wiring 21). Is done. Further, a control voltage for controlling the electrostatic actuator 10B is input via a wiring 27 (R27 is a wiring resistance). Further, charges are accumulated in the movable capacitor 10A via the wiring 22 (R22 is the wiring resistance of the wiring 22).
[0086]
In such a configuration, the movable actuator electrode 15 is grounded and a predetermined driving voltage is applied to the fixed actuator electrode 17 so that the dielectric layer 51 provided on the movable capacitor electrode 11 contacts the fixed capacitor electrode 13. Can be displaced. Therefore, the capacitance C3 can be controlled according to the displacement of the movable capacitor electrode 11. In this embodiment, since the dielectric layer 51 is interposed between the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13, the dielectric constant that determines the capacitance C3 also changes according to the displacement of the movable capacitor electrode 11. . Therefore, the amount of change in the capacitance C3 between the movable capacitor electrode 11 and the fixed capacitor electrode 13, that is, the amount of change in the controllable capacitance C3 can be greatly increased. Further, the effect of the variable capacitor 30 having such a configuration is the same as that of the variable capacitor 20 according to the second embodiment, and the description is omitted here.
[0087]
Next, a method for manufacturing the variable capacitor 30 will be described below in detail with reference to FIGS. 13A to 13F and FIG.
[0088]
First, as shown in FIG. 13A, an insulating layer 25 is formed on a substrate 23 by thermal oxidation. Note that silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), or the like is applied as a material of the substrate 23, and a coating type silicon oxide such as silicon nitride (SiN) or SOG (Spin on Glass) is used as a material of the insulating layer 25. Things apply.
[0089]
Next, as shown in FIG. 13B, the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 are simultaneously formed on the insulating layer 25 by photolithography in a predetermined shape. These thicknesses are, for example, 500 nm. Further, the patterning of the predetermined shape is performed by using a reactive ion etching (RIE) method using a chlorine-based gas. At this time, the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 are made of a conductive material such as aluminum (Al) -silicon (Si), aluminum (Al) -copper (Cu), copper (Cu), and nickel (Ni). Or a multilayer structure such as gold (Au) / chromium (Cr), gold (Au) / titanium (Ti), or gold (Au) / nickel (Ni). You. In addition, other conductive layers (22, 27, etc. in FIG. 3) are also made of, for example, aluminum (Al) -silicon (Si), aluminum (Al) -copper (Cu), and copper (Cu), as described above. , Nickel (Ni), or a single layer structure made of a conductive material such as gold (Au) / chromium (Cr), gold (Au) / titanium (Ti), gold (Au) / nickel (Ni) It is formed in a laminated structure as shown in FIG.
[0090]
Next, after forming the electrodes (13, 17), a first sacrificial layer 14 having a predetermined shape is formed so as to cover the fixed actuator electrode 13, as shown in FIG. This is formed, for example, as a layer having a thickness of about 2 μm made of a resist material. Next, as shown in FIG. 13D, a second sacrificial layer 16 having a predetermined shape is formed to cover the first sacrificial layer 14 and the fixed capacitor electrode 13. This is also formed as a layer made of a resist material and having a thickness of about 0.75 μm. Examples of these resist materials include polyimide-based resist (removal is a resist stripping solution), metal oxides such as magnesium oxide (MgO) (aqueous acetic acid solution), and metal oxides such as PSG (Phosphosilicate Glass). For the removal, a hydrofluoric acid-based solution) or the like can be used. The thickness of the second sacrifice layer 16 corresponds to the distance d3 of the capacitor gap 53, and the total thickness of the first sacrifice layer 14 and the second sacrifice layer 16 corresponds to the distance d2 of the actuator gap 35. The steps up to here are the same as those according to the first embodiment.
[0091]
Thereafter, as shown in FIG. 13E, a resist pattern having a predetermined shape is formed below the region where the movable capacitor electrode 11 is to be formed, an aluminum oxide film is formed by a sputtering method or the like, and unnecessary portions are removed by a lift-off method. I do. Thus, a dielectric layer 51 is formed. The thickness at this time is, for example, 400 μm.
[0092]
After forming the dielectric layer 51 in this manner, as shown in FIG. 13F, a conductive layer having a predetermined shape is formed so as to cover the second sacrifice layer 16 and the dielectric layer 51, thereby forming the movable actuator electrode. 15, the movable capacitor electrode 11 and the wiring portion 21 are integrally formed. The thickness of this conductive layer is, for example, 1 μm. Further, the patterning of the predetermined shape is performed by using a reactive ion etching (RIE) method using a chlorine-based gas. At this time, the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 are made of a conductive material such as aluminum (Al) -silicon (Si), aluminum (Al) -copper (Cu), copper (Cu), and nickel (Ni). Or a multilayer structure such as gold (Au) / chromium (Cr), gold (Au) / titanium (Ti), or gold (Au) / nickel (Ni). You.
[0093]
When the movable actuator electrode 15, the movable capacitor electrode 11, and the wiring portion 21 are formed as described above, finally, the first sacrifice layer 14 and the second sacrifice layer 16 are removed, as shown in FIG. A capacitor gap 53 is formed between the dielectric layer 51 and the fixed capacitor electrode 13, and an actuator gap 35 is formed between the movable actuator electrode 15 and the fixed actuator electrode 17.
[0094]
In the above process, as the material of the dielectric layer 51, as in the second embodiment, beryllium oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, barium titanate, magnesium titanate, titanium oxide, glass, silicon oxide, Silicon nitride or the like is preferred. The rest is the same as in the second embodiment, and a description thereof will not be repeated.
[0095]
As described above, in the present embodiment, similarly to the second embodiment, the dielectric layer 51 (the second layer) is provided between the electrodes (11, 13) constituting the movable capacitor 30A (20A in the second embodiment). In the embodiment, since 31) is provided, the capacitance can be efficiently controlled. Further, by providing the dielectric layer 51, the danger that the movable capacitor electrode 11 contacts the fixed capacitor electrode 13 to cause a short circuit is avoided, and damage to the variable capacitor due to the short circuit is prevented.
[0096]
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the above-described first to third embodiments, the case where the distance between the actuator gaps 35 (the distance between the electrodes 11 and 13) is larger than the distance between the capacitor gaps 33, 43 and 53 (the distance between the electrodes 15 and 17). This is described using an example. On the other hand, when the distance between both capacitor gaps is equal to the distance between the actuator gaps, that is, the distance for displacing the movable capacitor electrode (41: see FIG. 14) is the distance (63: see FIG. 14) of the capacitor gap. d4: see FIG. 14) will be described below as a third embodiment of the present invention. However, in the following description, an example in which a dielectric layer is not provided will be described.
[0097]
FIG. 14A shows a cross-sectional structure of the variable capacitor 40 according to the present embodiment. FIG. 14B shows an equivalent circuit thereof.
[0098]
As shown in FIG. 14A, in the variable capacitor 40 according to the present embodiment, the capacitor gap 63 and the actuator gap 65 are formed as the same distance d4. The capacitor gap 63 and the actuator gap 65 are filled with a stable gas such as air, nitrogen, or a rare gas, or are kept in a vacuum state.
[0099]
Thereby, as shown in FIG. 14B, a capacitance C4 of the movable capacitor 40A is formed, and a capacitance C5 of the electrostatic actuator 40B is formed. However, other configurations are the same as those of the variable capacitor 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 14B, the variable capacitor 40 is formed by integrally forming the electrode portion (corresponding to 15A) of the movable actuator electrode 45 and the movable capacitor electrode 41 by a connecting portion (corresponding to 15D). It is held from both ends, and these are held on the substrate 23 (insulating layer 25) by the spring property (corresponding to 15b) by the spring portion (corresponding to 15B). The movable capacitor electrode 41, the electrode part (15A) and the connecting part (15D) which are integrally formed are a spring part (15B), a fixed part (15C) and a wiring 21 (R15 is a spring part 15B, a fixed part 15C and a wiring 21). Grounding). Further, a control voltage for controlling the electrostatic actuator 40B is input via a wiring 27 (R27 is a wiring resistance). Further, electric charges are accumulated in the movable capacitor 40A via the wiring 22 (R22 is the wiring resistance of the wiring 22).
[0100]
In such a configuration, the movable capacitor electrode 41 can be displaced by grounding the movable actuator electrode 45 and applying a predetermined drive voltage to the fixed actuator electrode 17. Therefore, it is possible to control the capacitance C4 according to the displacement of the movable capacitor electrode 11. However, the distance for displacing the movable capacitor electrode 41 is smaller than 1/3 of the distance d4 of the capacitor gap 63.
[0101]
Next, a method for manufacturing the variable capacitor 40 will be described in detail below with reference to FIGS. 15 (a) to (d) and FIG. 14 (a).
[0102]
The steps up to the step of forming the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 as shown in FIGS. 15A and 15B are the same as in the first embodiment. Thereafter, as shown in FIG. 15C, a first sacrificial layer 64 is formed on the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17, and as shown in FIG. After the actuator electrode 45 and the wiring portion 21 are formed, the variable capacitor 40 having the same distance between the capacitor gap 63 and the actuator gap 65 is manufactured by removing the first sacrificial layer 64 as shown in FIG. can do. Note that the other steps are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
[Fifth Embodiment]
Further, in the above-described fourth embodiment, a case where the dielectric layer is not provided on the movable capacitor has been described. Hereinafter, a case where the dielectric layer 31 is provided on the fixed capacitor electrode 13 will be described as a fifth embodiment. I do.
[0103]
FIG. 16A shows the cross-sectional structure of the variable capacitor 50 according to the present embodiment. FIG. 16B shows an equivalent circuit thereof.
[0104]
As shown in FIG. 16A, in the variable capacitor 50 according to the present embodiment, the capacitor gap 63 and the actuator gap 65 are formed as an equal distance d4, and the lower surface of the capacitor gap 63, that is, on the fixed capacitor electrode 13, is formed. A dielectric layer 31 is formed. The capacitor gap 63 and the actuator gap 65 are filled with a stable gas such as air, nitrogen, or a rare gas, or are kept in a vacuum state.
[0105]
Thus, the capacitance C6 of the movable capacitor 50A is formed as shown in FIG. However, other configurations are the same as those of the variable capacitor 40 according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 16B, the variable capacitor 50 is formed by integrally forming an electrode portion (corresponding to 15A) of the movable actuator electrode 45 and the movable capacitor electrode 41 by a connection portion (corresponding to 15D). It is held from both ends, and these are held on the substrate 23 (insulating layer 25) by the resilience (corresponding to 15b) of the spring portion (corresponding to 15B). The movable capacitor electrode 41, the electrode part (15A) and the connecting part (15D) which are integrally formed are a spring part (15B), a fixed part (15C) and a wiring 21 (R15 is a spring part 15B, a fixed part 15C and a wiring 21). Grounding). Further, a control voltage for controlling the electrostatic actuator 40B is input via a wiring 27 (R27 is a wiring resistance). Further, electric charges are accumulated in the movable capacitor 40A via the wiring 22 (R22 is the wiring resistance of the wiring 22).
[0106]
In such a configuration, the movable capacitor electrode 41 can be displaced by grounding the movable actuator electrode 45 and applying a predetermined drive voltage to the fixed actuator electrode 17. Therefore, it is possible to control the capacitance C6 according to the displacement of the movable capacitor electrode 11. However, the distance for displacing the movable capacitor electrode 41 is smaller than 1/3 of the distance d4 of the capacitor gap 63. In this embodiment, since the dielectric layer 31 is interposed between the movable capacitor electrode 41 and the fixed capacitor electrode 13, the dielectric constant that determines the capacitance C6 also changes according to the displacement of the movable capacitor electrode 41. . Therefore, the amount of change in the capacitance C6 between the movable capacitor electrode 41 and the fixed capacitor electrode 13, that is, the amount of change in the controllable capacitance C6 can be greatly increased.
[0107]
Next, a method for manufacturing the variable capacitor 50 will be described below in detail with reference to FIGS. 17 (a) to 17 (e) and 16 (a).
[0108]
The steps up to the step of forming the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 as shown in FIGS. 17A and 17B are the same as in the fourth embodiment. After that, a dielectric layer 31 is formed on the fixed capacitor electrode 13 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 17D, a first sacrificial layer 74 is formed on the dielectric layer 31 and the fixed actuator electrode 17, and as shown in FIG. After the actuator electrode 45 and the wiring portion 21 are formed, as shown in FIG. 16A, the first sacrificial layer 74 is removed to manufacture the variable capacitor 50 in which the distance between the capacitor gap 63 and the actuator gap 65 is equal. can do. Note that the other steps are the same as those of the above-described embodiments, and thus the description thereof is omitted here.
[0109]
[Sixth embodiment]
In the fifth embodiment described above, the case where the dielectric layer 31 is provided on the fixed capacitor electrode 13 has been described. However, the dielectric layer 51 will be described below on the movable capacitor electrode 41 on the side facing the fixed capacitor electrode 13. The case where is formed will be described as a sixth embodiment.
[0110]
FIG. 18A shows the cross-sectional structure of the variable capacitor 60 according to the present embodiment. FIG. 18B shows an equivalent circuit thereof.
[0111]
As shown in FIG. 18A, in the variable capacitor 60 according to the present embodiment, the capacitor gap 63 and the actuator gap 65 are formed as the same distance d4, and the upper surface in the capacitor gap 63, that is, the fixed in the movable capacitor electrode 41. Dielectric layer 51 is formed on the side facing capacitor electrode 13. The capacitor gap 63 and the actuator gap 65 are filled with a stable gas such as air, nitrogen, or a rare gas, or are kept in a vacuum state.
[0112]
Thus, the capacitance C6 of the movable capacitor 60A is formed as shown in FIG. However, other configurations are the same as those of the variable capacitor 40 according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 18B, the variable capacitor 60 is formed by integrally forming an electrode portion (corresponding to 15A) of the movable actuator electrode 45 and the movable capacitor electrode 41 by a connection portion (corresponding to 15D). It is held from both ends, and these are held on the substrate 23 (insulating layer 25) by the resilience (corresponding to 15b) of the spring portion (corresponding to 15B). The movable capacitor electrode 41, the electrode part (15A) and the connecting part (15D) which are integrally formed are a spring part (15B), a fixed part (15C) and a wiring 21 (R15 is a spring part 15B, a fixed part 15C and a wiring 21). Grounding). Further, a control voltage for controlling the electrostatic actuator 40B is input via a wiring 27 (R27 is a wiring resistance). Further, electric charges are accumulated in the movable capacitor 40A via the wiring 22 (R22 is the wiring resistance of the wiring 22).
[0113]
In such a configuration, the movable capacitor electrode 41 can be displaced by grounding the movable actuator electrode 45 and applying a predetermined drive voltage to the fixed actuator electrode 17. Therefore, it is possible to control the capacitance C6 according to the displacement of the movable capacitor electrode 11. However, the distance for displacing the movable capacitor electrode 41 is smaller than 1/3 of the distance d4 of the capacitor gap 63. In the present embodiment, since the dielectric layer 51 is interposed between the movable capacitor electrode 41 and the fixed capacitor electrode 13, the dielectric constant that determines the capacitance C6 also changes according to the displacement of the movable capacitor electrode 41. . Therefore, the amount of change in the capacitance C6 between the movable capacitor electrode 41 and the fixed capacitor electrode 13, that is, the amount of change in the controllable capacitance C6 can be greatly increased.
[0114]
Next, a method of manufacturing the variable capacitor 60 will be described in detail below with reference to FIGS. 19A to 19E and FIG.
[0115]
As shown in FIGS. 19A to 19C, the steps up to the step of forming the fixed capacitor electrode 13 and the fixed actuator electrode 17 and forming the first sacrificial layer 64 are the same as those of the fourth embodiment. Thereafter, as shown in FIG. 19D, a dielectric layer 51 is formed on the first sacrificial layer 64 below a region where the movable capacitor electrode 41 is formed. Further, as shown in FIG. 17E, after the movable capacitor electrode 41, the movable actuator electrode 45, and the wiring section 21 are formed, the first sacrificial layer 74 is removed as shown in FIG. 18A. Thus, the variable capacitor 60 in which the distance between the capacitor gap 63 and the actuator gap 65 is equal can be manufactured. Note that the other steps are the same as those of the above-described embodiments, and thus the description thereof is omitted here.
[0116]
[Seventh embodiment]
Further, the variable capacitors 10 to 60 according to the above-described embodiments may be housed in a package 70 made of ceramics or the like, as shown in FIG. At this time, the variable capacitors 10 to 60 are face-down bonded to the package 70, for example. In such a configuration, the external connection terminals 71 provided on the package 70 and the pads 72 provided in a predetermined region on the insulating layer 25 on the substrate 23 are connected by connection means 73 such as a wire or a bump. By connecting, a predetermined signal and a drive voltage are input to the variable capacitors 10 to 60. However, each pad 72 is formed to be electrically connected to an extension of the wiring portions 21, 22, 27 and the like. In FIG. 20, the variable capacitor 10 is used as an example.
[0117]
[Other embodiments]
The embodiment described above is merely a preferred embodiment of the present invention, and the present invention can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof.
[0118]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is an object of the present invention to provide a small variable capacitor capable of finely adjusting the capacitance and having excellent shock resistance, and a method for manufacturing the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a variable capacitor 100 according to a conventional technique 1.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a variable capacitor 200 according to the related art 2.
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of the variable capacitor 10 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of the genetic actuator 10B shown in FIG.
FIG. 5A is a cross-sectional view taken along line XX ′ of the variable capacitor 10, and FIG. 5B is an equivalent circuit diagram thereof.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of manufacturing the variable capacitor 10.
FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a variable capacitor 20 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8A is a sectional view taken along line XX ′ of the variable capacitor 20, and FIG. 8B is an equivalent circuit diagram thereof.
9A and 9B are diagrams for explaining an effect of the variable capacitor 20, FIG. 9A is a diagram schematically illustrating a movable capacitor 20A, and FIG. 9B is a diagram illustrating a movable capacitor with respect to a drive voltage input to an electrostatic actuator 10B. It is a figure which shows the change of the capacitance of 20A.
FIG. 10 is a diagram illustrating a method of manufacturing the variable capacitor 20.
FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a variable capacitor 30 according to a third embodiment of the present invention.
12A is a sectional view of the variable capacitor 30 taken along line XX ′, and FIG. 12B is an equivalent circuit diagram thereof.
FIG. 13 is a diagram illustrating a method of manufacturing the variable capacitor 30.
FIG. 14A is a cross-sectional view taken along line XX ′ of a variable capacitor 40 according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 14B is an equivalent circuit diagram thereof.
FIG. 15 is a diagram illustrating a method of manufacturing the variable capacitor 40.
FIG. 16A is a sectional view taken along line XX ′ of a variable capacitor 50 according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 16B is an equivalent circuit diagram thereof.
FIG. 17 is a diagram illustrating a method of manufacturing the variable capacitor 50.
FIG. 18A is a sectional view taken along line XX ′ of a variable capacitor 60 according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 18B is an equivalent circuit diagram thereof.
FIG. 19 is a diagram illustrating a method of manufacturing the variable capacitor 60.
FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a package 70 having a movable capacitor 10 according to a seventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 20, 30, 40, 50, 60 Variable capacitors
10A, 20A, 30A, 40A, 50A, 60A movable capacitor
10B, 40B electrostatic actuator
13 Fixed capacitor electrode
11,41 Moving capacitor electrode
17 Fixed actuator electrode
15, 45 movable actuator electrode
15A electrode part
15B Deformation part
15b Spring property
15C fixed part
15D connection
21, 22, 27 Wiring section
23 Substrate
25 Insulation layer
31, 51 dielectric layer
33, 43, 53, 63 Capacitor gap
35, 65 Actuator gap
70 packages
71 External connection terminal
72 pads
73 Connecting means
R15, R22, R27 Wiring resistance

Claims (18)

A variable capacitor held by at least one of the opposed first and second electrodes being integrally formed with spring portions provided at both ends,
A third electrode facing the spring portion;
The spring portion includes a parallel plate-like fourth electrode at a position facing the third electrode,
A variable capacitor, wherein a capacitance of a capacitor formed by the first and second electrodes is changed by an electrostatic attraction acting between the third electrode and the fourth electrode. The variable capacitor according to claim 1, wherein a distance between the third electrode and the fourth electrode is equal to or longer than a distance between the first electrode and the second electrode. 3. The variable capacitor according to claim 1, wherein a distance between the third electrode and the fourth electrode is equal to a distance between the first and second electrodes. 2. The variable capacitor according to claim 1, further comprising a dielectric layer between said first and second electrodes. The variable capacitor according to claim 4, wherein a distance between the third electrode and the fourth electrode is equal to or greater than a distance between the first or second electrode and the dielectric layer. The variable capacitor according to claim 4, wherein a distance between the third electrode and the fourth electrode is equal to a distance between the first or second electrode and the dielectric layer. The variable capacitor according to claim 4, wherein the dielectric layer is formed so as to be in contact with one of the first and second electrodes. 5. The dielectric layer according to claim 4, wherein the dielectric layer includes at least one of beryllium oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, barium titanate, magnesium titanate, titanium oxide, glass, silicon oxide, and silicon nitride. Variable capacitor. The variable capacitor according to claim 4, wherein the spring portion and the third electrode are controllable until the first or second electrode contacts the dielectric layer. The variable capacitor according to claim 1, wherein at least one of the spring portion and the first, second, and third electrodes has a single-layer structure or a stacked structure. A package comprising the variable capacitor according to any one of claims 1 to 10. The package according to claim 11, wherein the variable capacitor is face-down bonded. A first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate;
A second step of forming a first sacrificial layer so as to cover the first fixed electrode;
A third step of forming a second sacrificial layer so as to cover the first sacrificial layer and the second solid electrode;
A fourth step of integrally forming first and second movable electrodes on the second sacrificial layer;
And a fifth step of removing the first and second sacrificial layers. A first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate;
A second step of forming a dielectric layer on the second fixed electrode;
A third step of forming a first sacrificial layer so as to cover the first fixed electrode;
A fourth step of forming a second sacrificial layer so as to cover the first sacrificial layer and the dielectric layer;
A fifth step of integrally forming first and second movable electrodes on the second sacrifice layer; and a sixth step of removing the first and second sacrifice layers. A method for manufacturing a variable capacitor. A first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate;
A second step of forming a first sacrificial layer so as to cover the first fixed electrode;
A third step of forming a second sacrificial layer so as to cover the first sacrificial layer and the second fixed electrode;
A fourth step of forming a dielectric layer on a region on the second sacrificial layer where the second fixed electrode is located;
A fifth step of integrally forming first and second movable electrodes on the second sacrificial layer and the dielectric layer;
And a sixth step of removing said first and second sacrificial layers. A first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate;
A second step of forming a sacrificial layer so as to cover the first and second fixed electrodes;
A third step of integrally forming first and second movable electrodes on the sacrificial layer;
And a fourth step of removing the sacrificial layer. A first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate;
A second step of forming a dielectric layer on the second fixed electrode;
A third step of forming a sacrificial layer so as to cover the first fixed electrode and the dielectric layer;
A fourth step of integrally forming first and second movable electrodes on the sacrificial layer;
A fifth step of removing the sacrificial layer. A first step of forming first and second fixed electrodes on a predetermined substrate;
A second step of forming a sacrificial layer so as to cover the first and second fixed electrodes;
A third step of forming a dielectric layer on a region on the sacrificial layer where the second fixed electrode is located;
A fourth step of integrally forming first and second movable electrodes on the sacrificial layer and the dielectric layer;
And a fifth step of removing the sacrificial layer.

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