JP2011066150A - Ｍｅｍｓデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】クリープ現象による特性劣化を抑制するＭＥＭＳデバイスを実現する。
【解決手段】本発明の例に関わるＭＥＭＳデバイスは、基板９上に設けられる電極１１，１２と、基板９上に設けられた第１及び第２のアンカー部によって、電極１１，１２上方に中空に支持され、電極１１，１２に向かって動く可動構造２と、アンカー部と可動構造２とを接続し、延性材料が用いられるばね構造と、アンカー部５２と上部電極２とを接続し、脆性材料が用いられるばね構造４５とを、具備する。
【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、ＭＥＭＳデバイスに関する。

ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）を可変容量素子に適用したデバイス（以下、ＭＥＭＳ可変容量デバイスとよぶ）は、低い損失、高いアイソレーション、高い線形性を実現できることから、次世代携帯端末のマルチバンド・マルチモード化を実現するキーデバイスとして期待されている。

ＭＥＭＳ可変容量デバイスが低い損失を実現できるのは、可動部である可変容量素子の容量電極に、抵抗率の低いメタル材料を使用しているためである。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）などが、容量電極に用いられている。このようなメタル材料は、一般的に、延性の特性を示す。
そのため、可動な容量電極が繰り返して駆動されると、可動部を構成する部材のクリープ現象（応力による形状の変化）によって、可動部の形状が歪むという問題がある。

ＭＥＭＳ可変容量デバイスの場合、可動部としての電極がクリープ現象によって変化すると、容量電極を構成する２つの電極の間隔が、所定の間隔から変化する。そのため、ＭＥＭＳ可変容量デバイスが長い期間にわたって使用されると、可変容量素子の容量値が、設計値から変化してしまう。

また、ＭＥＭＳを適用したスイッチでは、スイッチの接点部のアイソレーション特性が悪くなる。

クリープ現象を回避するための手段の1つとして、塑性変化の小さい材料であって、例えば、アルミニウム−チタン（ＡｌＴｉ）合金やタングステン（Ｗ）などのように、脆性の特性を示す硬いメタル材料が、可動部に用いられる。しかし、このようなメタル材料は、ＡｌやＡｕに比較して、抵抗率が高く、損失が増えてしまう。

また、他の手段としては、延性材料のメタル材料と脆性材料の絶縁膜とを積層した構造が、可動部に採用される（例えば、特許文献１参照）。しかし、その積層構造では、延性材料と脆性材料との内部応力の差により、可動部に反りが生じやすく、結果として、可動部の形状が変形してしまう。

米国特許第７，２９９，５３８号

本発明は、クリープ現象による特性劣化を抑制するＭＥＭＳデバイスを提案する。

本発明の一態様に関わるＭＥＭＳデバイスは、基板上に設けられる電極と、前記基板上に設けられた第１及び第２のアンカー部によって、前記電極上方に中空に支持され、前記電極に向かって動く可動構造と、前記第１のアンカー部と前記可動構造とを接続し、延性材料が用いられる第１のばね構造と、前記第２のアンカー部と前記可動構造とを接続し、脆性材料が用いられる第２のばね構造とを、を備える。

本発明によれば、クリープ現象による特性劣化を抑制するＭＥＭＳデバイスを実現できる。

第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す平面図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す断面図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す断面図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの動作を説明するための図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法を説明するための図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す平面図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す断面図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す平面図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す断面図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの動作を説明するための図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す平面図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す断面図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す断面図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す断面図。 第１の実施形態のＭＥＭＳデバイスの応用例を示す図。 第２の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す平面図。 第２の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す断面図。 第２の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す断面図。 第２の実施形態のＭＥＭＳデバイスの動作を説明するための図。 第２の実施形態のＭＥＭＳデバイスの一構成例を示す平面図。 第２の実施形態のＭＥＭＳデバイスの動作を説明するための図。

以下、図面を参照しながら、本発明の例を実施するための形態について詳細に説明する。以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付し、重複する説明は必要に応じて行う。

［実施形態］
（Ａ） 第１の実施形態
以下、図１乃至図１１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスについて、ＭＥＭＳ可変容量素子を例に挙げて、説明する。

（Ａ−１） 構成例１
図１乃至図８を参照して、本発明の第１の実施形態に係るＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳ可変容量デバイス）の一構成例について、説明する。

（ａ） 構造
図１、図２Ａ及び図２Ｂを用いて、第１の実施形態の構成例１に係るＭＥＭＳ可変容量デバイスの構造について、説明する。図１は、本構成例に係るＭＥＭＳ可変容量デバイスの平面構造を示している。また、図２Ａ及び図２Ｂは、本構成例に係るＭＥＭＳ可変容量デバイスの断面構造を示している。図２Ａは、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面構造を示し、図２Ｂは、図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面構造を示している。

図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、構成例１に係るＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは、基板１上に設けられる。基板１は、例えば、ガラスなどの絶縁性基板や、シリコン基板上に設けられた層間絶縁膜である。

シリコン基板上の層間絶縁膜が基板１に用いられた場合、シリコン基板の表面領域（半導体領域）には、電界効果トランジスタなどの素子が設けられてもよい。それらの素子は、ロジック回路や記憶回路を構成している。層間絶縁膜は、それらの回路を覆うように、シリコン基板上に設けられている。それゆえ、ＭＥＭＳ可変容量デバイスは、シリコン基板上の回路の上方に設けられる。尚、例えば、オシレータのようなノイズの発生源になる回路は、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａの下方に、配置しないことが好ましい。尚、層間絶縁膜内にシールドメタルを設けて、下層の回路からのノイズが、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａに伝播するのを抑制してもよい。
また、シリコン基板上の層間絶縁膜は、その寄生容量を小さくするため、誘電率の低い材料が用いられることが望ましい。例えば、層間絶縁膜には、ＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）が、用いられる。また、寄生容量を小さくするためには、層間絶縁膜の膜厚は厚いほうが望ましく、基板１としての層間絶縁膜の膜厚は、例えば、１０μｍ以上であることが好ましい。

ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは、例えば、下部容量電極（下部電極）１と上部容量電極（上部電極）２とを含んでいる。下部容量電極１と上部容量電極２とは、１つの可変容量素子を形成している。

本構成例において、下部容量電極１は、シグナル電極（第１の下部電極）１１とグランド電極（第２の下部電極）１２とから構成されている。シグナル電極１１及びグランド電極１２は１つの対をなし、２つの電極１１，１２間の電位差が、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａの出力（ＲＦパワー／ＲＦ電圧）として扱われる。シグナル電極１１の電位は、可変であり、グランド電極１２の電位は、一定の電位（例えばグランド電位）に設定される。

シグナル電極１１及びグランド電極１２は、例えば、基板９内の溝Ｚ内に埋め込まれ、基板９内に固定されている。シグナル電極１１及びグランド電極１２は、例えば、ｙ方向に延在している。
シグナル電極１１及びグランド電極１２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）や金（Ａｕ）などの金属、又は、これらの金属のうち、少なくともいずれか１つを含む合金が用いられる。

シグナル電極１１及びグランド電極１２の上面上には、絶縁膜１５が設けられている。

上部容量電極２は、シグナル電極１１及びグランド電極１２上方に設けられている。上部容量電極２は、例えば、複数のばね構造４１，４５を介して、アンカー部５１，５２によって、中空に支持されている。上部容量電極２は可動であり、基板１表面に対して上下方向（垂直方向）に動く。上部容量電極２は、例えば、四角形状の平面形状を有し、ｘ方向に延在している。尚、上部容量電極２は、その上面からその底面に向かって貫通する開口部（貫通孔）を有してもよい。

上部容量電極２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムを主成分とする合金、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）又は白金（Ｐｔ）などの金属が用いられる。

下部容量電極１１，１２と上部容量電極２との間に、第１及び第２の下部駆動電極（駆動電極）３１，３２が設けられている。上部容量電極２と下部駆動電極３１，３２との間には、空隙（キャビティ）が設けられている。

下部駆動電極３１，３２は、絶縁膜１５を介して、下部容量電極１１，１２上に積層されている。より具体的には、第１の下部駆動電極３１は、絶縁膜１５を介して、シグナル電極１１上に積層されている。第２の下部駆動電極３２は、絶縁膜１５を介して、グランド電極１２上に積層されている。尚、下部駆動電極３１，３２は、絶縁膜を介して、基板９上面に設けられたシグナル電極１１及びグランド電極１２上に、積層されてもよい。

下部駆動電極３１，３２は四角形状の平面形状を有し、例えば、ｙ方向に延在する。下部駆動電極３１，３２の表面は、例えば、絶縁膜３５，３６によって覆われている。下部駆動電極３１，３２は、絶縁膜１５上に固定されている。

尚、本構成例において、下部駆動電極３１，３２のｘ方向及びｙ方向の寸法は、下部信号電極１１，１２と同じ寸法を有して図示されているが、これに限定されない。例えば、下部駆動電極３１，３２のｘ方向の寸法は、下部信号電極１１，１２のｘ方向の寸法より大きくてもよいし、下部駆動電極３１，３２のｙ方向の寸法は、下部信号電極１１，１２のｙ方向の寸法より小さくてもよい。

下部駆動電極３１，３２には、例えば、Ａｌ、Ａｌを主成分とする合金、Ｃｕなどの、金属が用いられる。また、絶縁膜３５，３６には、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、高誘電体（High-k）膜などの絶縁体が用いられる。
上述のように、上部電極２は、下部容量電極１１，１２と可変容量素子を形成する。さらに、本構成例においては、上部電極２は、２つの下部駆動電極３１，３２と対を成す駆動電極としても機能する。つまり、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａにおいて、上部電極２と２つの下部駆動電極３１，３２によって、アクチュエータが構成されている。以下では、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａに含まれている可動な上部電極２のことを、上部容量／駆動電極２とよぶ。また、本構成例のように、下部駆動電極３１，３２が、絶縁膜１５を介して、下部容量電極１１，１２上に積層された構造のことを、積層電極構造とよぶ。

本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａにおいて、積層された下部容量電極１１，１２と下部駆動電極３１，３２とは、ＭＩＭ（Metal-insulator-Metal）構造の固定容量素子（以下、ＭＩＭ容量素子とよぶ）をそれぞれ形成している。ＭＩＭ容量素子は、積層された電極間の対向面積、積層された電極の間隔（絶縁膜１５の膜厚）、絶縁膜の誘電率に応じて、所定の静電容量Ｃ_１，Ｃ_２を有する。また、下部駆動電極３１，３２と上部容量／駆動電極２との間には、可変な静電容量Ｃ_３，Ｃ_４を有する容量結合が存在している。尚、静電容量Ｃ_１の大きさと静電容量Ｃ_２の大きさは、同じ場合もあるし、異なる場合もある。これと同様に、静電容量Ｃ_３の上限値／下限値と静電容量Ｃ_４の上限値／下限値は、同じ場合もあるし、異なる場合もある。

シグナル電極１１とグランド電極１２との間の静電容量は、シグナル電極１１とグランド電極１２との間に直列接続された静電容量Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４によって決定される。

シグナル電極１１とグランド電極１２との間に直列接続された静電容量Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４が、ＭＥＭＳデバイスの可変容量、つまり、出力を生成するための可変容量として用いられる。尚、直列接続された静電容量Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４に加えて、シグナル電極１１とグランド電極１２との間に生じる寄生容量が、シグナル電極１１とグランド電極１２との間の静電容量にさらに含まれる場合があるのはもちろんである。

本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは、上部容量／駆動電極２と下部駆動電極３１，３２との間に電位差を与えることによって、静電引力が生じる。上部容量／駆動電極２と下部駆動電極３１，３２との間に生じた静電引力によって、上部容量／駆動電極２が基板表面（下部駆動電極）に対して垂直方向（上下方向）に動き、上部容量／駆動電極２と下部容量電極１１，１２との間隔が変動する。電極間距離の変動によって、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａの容量値（静電容量）が変化する。これにともなって、容量電極（ここでは、シグナル電極１１）の電位が変位し、高周波（ＲＦ：Radio frequency）の信号が、容量電極（シグナル／グランド電極）から出力される。

本構成例のように、可動な上部電極が容量電極及び駆動電極として機能する構造のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは、上部容量電極と上部駆動電極とが互いに独立した構造のＭＥＭＳ可変容量デバイスと比較して、製造方法がシンプルであり、且つ、構造的に頑強である。

上述のように、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａにおいて、中空に支持された可動な上部電極２には、複数のばね構造４１，４５が接続されている。複数のばね構造４１，４５は、異なる材料が用いられる。本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは、第１及び第２のばね構造４１，４５を含み、それらは異なる材料が用いられている。

上部容量／駆動電極２のｘ方向の一端には、第１のばね構造４１の一端が接続されている。第１のばね構造４１は、例えば、上部容量／駆動電極２と一体に形成され、上部容量／駆動電極２と第１のばね構造４１とは、１つに繋がった単層構造になっている。第１のばね構造４１は、例えば、メアンダ状の平面形状を有している。

第１のばね構造４１の他端には、アンカー部５１が接続される。アンカー部５１は、例えば、配線９１上に設けられている。配線９１は、基板９表面を覆う絶縁膜１５上に設けられている。配線９１表面は、絶縁膜９２によって、覆われている。絶縁膜９２には、開口部が設けられている。この開口部を経由して、アンカー部５１は、配線９１に直接接触する。

第１のばね構造４１は、例えば、導電性を有する延性材料から構成され、上部容量／駆動電極２と同じ材料が用いられる。延性材料とは、その材料からなる部材に応力を与えて破壊する場合に、その部材が大きな塑性変化（延び）を生じてから破壊される材料のことである。

第１のばね構造４１には、例えば、Ａｌ、Ａｌを主成分とする合金、Ｃｕ、Ａｕ又はＰｔなどの金属が用いられる。アンカー部５１は、例えば、導電体から構成され、ばね構造４１と同じ材料から構成される。ただし、アンカー部５１は、上部容量／駆動電極２及びばね構造４１と異なる材料が用いられてもよい。

上部容量／駆動電極２は、第１のばね構造４１、アンカー部５２及び配線９１を介して、電位（電圧）が供給される。

また、四角形状の上部容量／駆動電極２の四隅に、第２のばね構造４５が１つずつ接続されている。尚、本構成例では、第２のばね構造４５が４個設けられているが、この個数に限定されない。第２のばね構造４５の一端は、上部容量／駆動電極２上に設けられている。このため、第２のばね構造４５と上部容量／駆動電極２との接合部は、積層構造になっている。第２のばね構造４１の他端は、アンカー部５２に接続される。アンカー部５２は、ダミー層９３，９４上に設けられている。ダミー層９３，９４は、基板９表面を覆う絶縁膜１５上に設けられている。

第２のばね構造４５は、第１のばね構造４１とは異なる材料から構成される。第２のばね構造４５に用いられる材料は、例えば、脆性材料が用いられる。脆性材料とは、その材料からなる部材に応力を与えて破壊する場合に、その部材が塑性変化（形状の変化）をほとんど生じないで破壊される材料のことである。一般に、脆性材料を用いた部材を破壊するのに要するエネルギー（応力）は、延性材料を用いた部材を破壊するのに要するエネルギーより小さい。つまり、脆性材料を用いた部材は、延性材料を用いた部材より、破壊されやすい。

第２のばね構造４５に用いられる脆性材料は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンのような絶縁性を有する材料を使用してもよいし、ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）、シリコン（Ｓｉ）及びシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）のような半導体材料、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム−チタニウム（ＡｌＴｉ）合金のような導電性を有する材料を使用してもよい。尚、ＡｌＴｉ合金は、ＡｌとＴｉとに加えて他の元素を含んでいてもよい。また、本構成例において、第２のばね構造４５は、上記以外の脆性材料が用いられてもよい。

尚、アンカー部５２に用いられる材料は、例えば、第２のばね構造４５と同じ材料（例えば、脆性材料）が用いられもよいし、アンカー部５１と同じ材料（例えば、延性材料）でもよい。配線９１及びダミー層９３は、例えば、下部駆動電極３１，３２と同じ材料が用いられ、配線９１及びダミー層９３の膜厚は、下部駆動電極３１，３２の膜厚と同じになっている。また、配線９１及びダミー層９３をそれぞれ覆う絶縁膜９２，９４は、下部駆動電極３１，３２を覆う絶縁膜３５，３６と同じ材料が用いられ、絶縁膜９２，９４の膜厚は、絶縁膜３５，３６の膜厚と同じになっている。

脆性材料を用いたばね構造４５のばね定数ｋ２は、例えば、ばね構造４５の線幅、ばね構造４５の膜厚、及びばね構造４５の湾曲部（フレクチャー（Flexure））のうち、少なくともいずれか１つを適宜設定することによって、延性材料を用いたばね構造４１のばね定数ｋ１よりも大きくされる。

本実施形態の構成例１のように、延性及び脆性材料のばね構造４１，４５が可動な上部電極２に接続されている場合、上部容量電極２が上方に引き上げられた状態（以下、up-stateとよぶ）における容量電極間の間隔は、脆性材料を用いたばね構造４５のばね定数ｋ２によって、実質的に決定される。
脆性材料を用いたばね構造４５は、クリープ現象が起こりにくい。そのため、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａの駆動を複数回繰り返しても、up-state時における容量電極間の間隔の変動は、少ない。尚、材料のクリープ現象とは、経年変化、または、ある部材に応力が与えられたときに、部材の歪み（形状の変化）が増大する現象のことである。
延性材料を用いたばね構造４１は、複数回の駆動によって、クリープ現象が生じる。しかし、ばね構造４１のばね定数ｋ１は、脆性材料を用いたばね構造４５のばね係数ｋ２に比較して小さく設定されている。よって、up-state時における容量電極間の間隔に、延性材料を用いたばね構造４１の形状の変化（たわみ）が、大きな影響を与えることはない。

このため、本実施形態の構成例１では、可動な上部電極（可動構造）２に、導電性を有する延性材料を用いることできる。つまり、クリープ現象を考慮せずに、抵抗率の低い材料を可動な上部電極２に用いることができるため、ＭＥＭＳデバイス（ここでは、ＭＥＭＳ可変容量デバイス）の損失を、低減できる。

さらに、本実施形態の構成例１では、可動な上部電極２に、延性材料を用いたばね構造４１と脆性材料を用いたばね構造４５とを接続することで、延性材料からなる上部電極２上に異なる材料（例えば、脆性材料）からなる部材を積層しなくとも、可動な上部電極２に対するクリープ現象の影響を抑制できる。それゆえ、上部電極２上に脆性材料からなる部材を積層せずともよく、上部電極２と上部電極２上に積層された材料との内部応力の差によって、上部電極２の形状が歪むこともない。

以上のように、本実施形態の構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイスは、可動な上部電極２を、延性材料を用いたばね構造４１と脆性材料を用いたばね構造４５とによって、中空に支持することで、損失が低いという利点を保持しつつ、上部電極のクリープ現象を抑制できる。

したがって、本発明の第１の実施形態によれば、クリープ現象による特性劣化を抑制するＭＥＭＳデバイスを実現できる。

（ｂ） 動作
図２Ａ及び図２Ｃを用いて、本実施形態の構成例１に係るＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳ可変容量デバイス）１００Ａの動作について、説明する。
本構成例１のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは、例えば、静電駆動型のＭＥＭＳデバイスである。図２Ｃは、本構成例１のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａにおける、各電極２，３１，３２、ローパスフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃ、及び電位供給回路８ａ，８ｂ，８ｃとの接続関係を示している。また、図２Ａ及び図２Ｃは、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａの駆動時のそれぞれ異なる状態を示している。

図２Ｃに示されるように、上部容量／駆動電極２には、電位供給回路８ａが、ローパスフィルタ７ａを経由して、接続される。第１の下部駆動電極３１には、電位供給回路８ｂが、ローパスフィルタ７ｂを経由して、接続される。第２の下部駆動電極３２には、電位供給回路８ｃが、ローパスフィルタ７ｃを経由して、接続される。図２Ｃに示される例では、２つの下部駆動電極３１，３２は、それぞれ異なる電位供給回路８ｂ，８ｃに接続されている。但し、本構成例において、２つの下部駆動電極３１，３２は、それぞれ異なるローパスフィルタ７ｂ，７ｃに接続されていれば、１つの電位供給回路を共有してもよい。

電位供給回路８ａ，８ｂ，８ｃは、例えば、昇圧回路を含んでいる。電位供給回路８ａ，８ｂ，８ｃは、外部から入力された電圧を、昇圧回路によって昇圧し、供給電位を出力する。供給電位は、ローパスフィルタ７に入力される。供給電位は、バイアス電位Ｖｂ又はグランド電位Ｖｇｎｄである。

ローパスフィルタ７は、そのカットオフ周波数に基づいて、入力信号（供給電位）が含むカットオフ周波数より大きい周波数成分を遮断し、入力信号が含むカットオフ周波数以下の周波数成分を通過させる。ローパスフィルタ７を通過したバイアス電位Ｖｂ又はグランド電位Ｖｇｎｄが、上部容量／駆動電極２及び下部駆動電極３１，３２にそれぞれ供給される。

ローパスフィルタ７のカットオフ周波数は、ローパスフィルタ７を構成する抵抗素子の抵抗値及び固定容量素子の容量値とから求められる時定数の逆数によって、得られる。例えば、抵抗素子と固定容量素子とから構成されるローパスフィルタにおいて、ローパスフィルタのカットオフ周波数を０．７ＭＨｚにする場合、抵抗素子の抵抗値と容量素子の容量値とから求められる時定数が、０．７ＭＨｚの逆数になるように、抵抗値及び容量値が設定される。

ローパスフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃによって、供給電位の周波数成分（周波数帯域）に比較して、ローパスフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃの出力電位は、低い周波数成分の電位、換言すると、供給電位に対して相対的に直流成分の電位にされる。このように、ローパスフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃが電位供給回路８ａ，８ｂ，８ｃと電位が供給される各電極２，３１，３２との間に挿入されることによって、電位供給回路８ａ，８ｂ，８ｃから発生するノイズ（高い周波数成分）が、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａ、特に、ＲＦ出力部（容量電極１，２）に伝播するのを、防止する。

例えば、ローパスフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃのカットオフ周波数が０．７ＭＨｚに設定された場合、ノイズは、ローパスフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃによって、−２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅの割合で減少する。よって、例えば、７００ＭＨｚ以上の周波数帯域で使用されるＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａにおいて、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａに対するノイズの伝播は、−６０ｄＢに抑制できる。

また、電極を保持している状態（ホールド状態（up-state））におけるＭＥＭＳ可変容量デバイスの発振周波数（オシレータ周波数）が０．７ＭＨｚに設定された場合、ノイズは、−２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅの割合で減少する。このため、例えば、７００ＭＨｚ以上の周波数帯域で使用されるＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａにおいて、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａに対するノイズの伝播は、−６０ｄＢに抑制できる。

このように、ローパスフィルタのカットオフ周波数が０．７ＭＨｚに設定され、ホールド状態時におけるＭＥＭＳ可変容量デバイスの発振周波数が０．７ＭＨｚに設定された場合、電位供給回路８ａ，８ｂ，８ｃからのＭＥＭＳ可変容量デバイスに対するノイズの伝播は、ローパスフィルタ７ａ，７ｂ，７ｃの挿入によって、−１２０ｄＢに抑制できる。この値（−１２０ｄＢ）は、多くの無線システムにおいて、ノイズの伝播を抑制するのに、十分な値である。

以上のように、ＲＦ出力部に対する電位供給回路８のノイズは、ローパスフィルタ７によって低減される。ノイズが低減された電位が、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａに供給され、供給されたバイアス電位Ｖｂ（又は、グランド電位）によって、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは駆動する。

本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａが駆動される場合、上部容量／駆動電極２と下部駆動電極３１，３２との間に、電位差が与えられる。

例えば、上部容量／駆動電極２にグランド電位Ｖｇｎｄ（例えば、０Ｖ）が供給され、下部駆動電極３１，３２にバイアス電位Ｖｂが供給されることによって、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは駆動する。上部容量／駆動電極２を下側へ下げる場合において、バイアス電位Ｖｂは、例えば、３０Ｖ（絶対値）程度である。
これとは反対に、上部容量／駆動電極２にバイアス電位Ｖｂが供給され、下部駆動電極３１，３２にグランド電位Ｖｇｎｄが供給されることによって、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１を駆動してもよい。また、上部容量／駆動電極２及び下部駆動電極３１，３２にそれぞれ供給する電位を、バイアス電位Ｖｂとグランド電位Ｖｇｎｄとで交互に入れ替えて駆動させてもよい。尚、２つの下部駆動電極３１，３２の両方に、同じ大きさ・極性の電位が供給されることに限定されない。

与えられた電位差に起因して、電極２，３１，３２間に静電引力が発生する。

上部容量／駆動電極２と下部駆動電極３１，３２との間の電位差が無い、又は、電位差が小さい場合、図２Ａに示すように、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは、上部容量／駆動電極２は、上へ上がった状態になっている。

上部容量／駆動電極２と下部駆動電極３１，３２との間の電位差がある値以上になると、上部容量／駆動電極２と下部駆動電極３１，３２との間に生じる静電引力によって、可動な上部容量／駆動電極２は動き始め、下部駆動電極３１，３２側へ引き寄せられる。

その結果として、図２Ｃに示されるように、上部容量／駆動電極２は、下部駆動電極３１，３２側へ下がった状態になる。可動な上部容量／駆動電極２が動き始める電位差は、プルイン電圧とよばれる。

本構成例において、上部駆動電極２と下部駆動電極３１，３２との間の電位差がある値（プルイン電圧）以上になって、例えば、図２Ｃに示されるように、上部容量／駆動電極２が下部駆動電極３１，３２側へ下がった状態のことを、down-stateとよぶ。これに対して、上部駆動電極２と下部駆動電極３１，３２との間の電位差がプルイン電圧より小さくて、例えば、図２Ａに示されるように、上部容量／駆動電極２が上へ上がった状態のことをup-stateとよぶ。

本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは、下部容量電極（シグナル／グランド電極）１１，１２上に、下部駆動電極３１，３２が積層された構造を有している。それゆえ、上部容量／駆動電極２が下部駆動電極３１，３２側へ下がる動作は、上部容量／駆動電極２が下部容量電極１１，１２側へ下がる動作と、同じである。
よって、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａのup-state時とＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｂのdown-state時とで、可変容量素子を形成する上部容量／駆動電極２と下部容量電極１との間の電極間距離が、変化する。

本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａにおいて、下部容量電極１を構成する２つの電極１１，１２のうち、一方の電極（シグナル電極）１１の電位は可変にされ、他方の電極（グランド電極）１２の電位は固定されている。
上部容量電極２と下部容量電極１１，１２との間の電極間距離が変動することによって、対を成す２つの下部容量電極のうち、シグナル電極１１の電位は、down-stateとup-stateとで、変化する。一方、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａの動作時、２つの下部容量電極１のうちグランド電極１２は、一定の電位（例えば、グランド電位）に固定されているので、グランド電極１２の電位は、変位しない。
このシグナル電極１１とグランド電極１２との電位差が、出力信号（ＲＦパワー又はＲＦ電圧）Ｖ_ＲＦとして、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａの動作サイクル（up/down-state）に応じた周波数で、外部へ出力される。

図２Ｃに示すように、上部容量／駆動電極２と電位供給回路８ａとの間に、ローパスフィルタ７ａが挿入されている。これによって、上部信号／容量電極２は、高周波（ＲＦ）的には、フロート（浮遊状態）になる。このため、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａにおいて、上部電極２は、下部容量電極１と対を成す上部容量電極として機能すると共に、下部駆動電極３１，３２と対を成す上部駆動電極としても機能する。

本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは、図２Ａに示されるように、各電極２，１１，１２，３１，３２間に、静電容量Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４を有する。そのため、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａにおいて、シグナル線（シグナル電極）ｓｉｇとグランド線（グランド電極）ｇｎｄとの間に、それらの静電容量Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４が、直列に接続された回路構成と等価になっている。この構成によって、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａのdown-state時に、可動な上部電極２に印加される電位差及びその電位差に起因する静電引力は小さくなり、ＲＦ電圧の出力時に、down-stateからup-stateに戻すことが容易になる。

上述のように、本構成例におけるＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａは、可動な上部電極２に、延性材料を用いたばね構造４１と脆性材料を用いたばね構造４５とが接続されている。

up-state時における容量電極間の間隔は、脆性材料を用いたばね構造４５のばね定数ｋ２によって、実質的に決定される。そのため、延性材料を用いたばね構造４１の形状の変化（たわみ）が、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ａのup-stateにおける容量電極間の間隔に大きな影響を与えることはない。

それゆえ、高周波を出力するために、図２Ａの状態（up-state）と図２Ｃの状態（down-state）とが複数回繰り返されても、上部電極２に対するクリープ現象の影響は小さくなる。

また、脆性材料を用いたばね構造４５のばね定数ｋ２が延性材料を用いたばね構造４１のばね定数ｋ１より大きくされることによって、down-stateからup-stateに戻す動作が、比較的容易になる。

したがって、本発明の実施形態の構成例１によれば、クリープ現象による特性劣化を抑制するＭＥＭＳデバイスを実現できる。

（ｄ） 製造方法
以下、図３を用いて、構成例１に係るＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳ可変容量デバイス）の製造方法について、説明する。図３は、構成例１に係るＭＥＭＳ可変容量デバイスの製造工程の各工程において、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面構造をそれぞれ示している。尚、図３において、図中の手前又は奥行き方向に示される部材は、破線で示されている。

まず、図３の（ａ）に示すように、基板（例えば、絶縁層）１内に、例えば、フォトリソグラフィー技術及びＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いて、溝Ｚが形成される。 この後、基板１上及び溝Ｚ内に、導電体が、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor deposition）法又はスパッタ法を用いて、堆積される。導電体には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）及び金（Ａｕ）等の金属やこれらのいずれかを含む合金が用いられる。

そして、基板１の上面をストッパとして、導電体に対して、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法による平坦化処理が実行される。
これによって、基板１の溝Ｚ内に、ＭＥＭＳ可変容量デバイスの下部容量電極１１，１２が、自己整合的に埋め込まれる。本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイスにおいて、下部容量電極１１，１２は、２つの電極（配線）が対をなして形成されている。具体的には、シグナル電極１１とグランド電極１２とから下部容量電極が構成され、シグナル電極の電位１１が可変にされ、グランド電極１２の電位が固定にされる。シグナル線１１とグランド線１２との電位差が、ＭＥＭＳ可変容量素子の出力（ＲＦ電圧）となる。

このように、下部容量電極１１，１２は、ダマシーンプロセスによって、形成される。尚、溝Ｚの平面形状は、下部容量電極１１，１２のレイアウトに応じて、所定の形状になるように、形成される。

次に、図３の（ｂ）に示されるように、絶縁膜１５が、例えば、ＣＶＤ法や熱酸化法などを用いて、基板１表面上及び下部容量電極１１，１２上に、堆積される。絶縁膜１５は、例えば、酸化シリコンが用いられる。但し、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのように、酸化シリコンより比誘電率の高い材料を用いてもよい。

続いて、導電体が、例えば、ＣＶＤ法又はスパッタ法を用いて、絶縁膜１５上に堆積される。この後、堆積された導電体は、フォトリソグラフィー技術及びＲＩＥ法を用いて、加工される。これによって、シグナル電極１１及びグランド電極１２と上下に重なる位置に、ＭＥＭＳ可変容量素子の下部駆動電極３１，３２がそれぞれ形成される。

尚、下部駆動電極３１，３２が形成されるのと同時に、絶縁膜１５（基板１）上に、ＭＥＭＳデバイスの信号配線又は電源配線が、下部駆動電極３１，３２と同じ材料を用いて、形成されてもよい。

下部駆動電極３１，３２上に、絶縁膜３５，３６が、例えば、ＣＶＤ法や熱酸化法など用いて、形成される。絶縁膜３５，３６には、例えば、酸化シリコンが用いられる。但し、絶縁膜３５，３６には、酸化シリコンより比誘電率の高い絶縁体が用いられてもよい。尚、絶縁膜３５，３６がＣＶＤ法を用いて堆積された場合、下部駆動電極３１，３２表面だけでなく、絶縁膜１５上にも堆積されるが、ここでの図示は省略する。

続いて、図３の（ｃ）に示されるように、犠牲層９８が、例えば、ＣＶＤ法や塗布法などを用いて、絶縁膜１５，３５上に堆積される。犠牲層９８は、犠牲層９８より下層に形成された材料及び犠牲層９８より上層に形成される後述の材料に対して大きなエッチング選択比を確保できれば、絶縁体、導電体（金属）、半導体、或いは、有機物（例えば、レジスト）など、いずれを用いてもよい。

そして、例えば、アンカー部を形成する領域（以下、アンカー形成領域とよぶ）において、犠牲層９８内に、アンカー部を埋め込む開口部が、フォトリソグラフィー技術及びＲＩＥ法を用いて、形成される。

それから、導電体２が、例えば、ＣＶＤ法やスパッタ法を用いて、犠牲層９８上に堆積される。尚、アンカー形成領域に、開口部が形成されている場合には、その導電体２が開口部内に埋め込まれる。

犠牲層９８上の導電体２は、例えば、フォトリソグラフィー技術及びＲＩＥ法を用いて、所定の形状に加工される。これによって、ＭＥＭＳ可変容量デバイスの上部容量電極２が形成される。尚、本構成例におけるＭＥＭＳ可変容量デバイスでは、上部容量電極２は、アクチュエータの駆動電極としても機能する。

上部容量／駆動電極２が形成されるのと同時に、第１のばね構造４１が形成される。このばね構造は、上部容量／駆動電極２と一体に繋がっている。上部容量／駆動電極２及び第１のばね構造４１は、例えば、Ａｌ、Ａｌを主成分とする合金、Ａｕ、Ｐｔなどのような、延性材料が用いられている。

上部容量／駆動電極２及び第１のばね構造４１が形成された後、図３の（ｄ）に示されるように、第２のばね構造４５が、可動な上部容量／駆動電極２上の所定の位置に接続されるように、犠牲層９８上及び上部容量／駆動電極２上に形成される。このばね構造４５には、脆性材料が用いられる。例えば、以下の工程で、第２のばね構造４５が形成される。

上部容量／駆動電極２及び第１のばね構造４１が形成された後、第２のばね構造のアンカー形成領域において、犠牲層９８内に開口部が形成される。そして、第２のばね構造を構成する脆性材料が、例えば、ＣＶＤ法又はスパッタ法を用いて、上部容量／駆動電極２上、犠牲層９８上、第２のばね構造のアンカー形成領域の開口部内に、堆積される。ここで、ばね構造４２に用いられる脆性材料は、ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）、シリコン（Ｓｉ）及びシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）のような半導体材料、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム−チタニウム（ＡｌＴｉ）合金のような導電性を有する材料のいずれかである。

その堆積された材料（膜）が、例えば、フォトリソグラフィー技術及びＲＩＥ法によって、所定の形状に加工され、脆性材料が用いられた第２のばね構造４５が形成される。第２のばね構造４５のばね定数が、第１のばね構造のばね定数よりも大きくなるように、第２のばね構造４５は、所定の膜厚又は所定の形状になるように、形成される。

また、アンカー形成領域の開口部内に堆積された材料は、アンカー部となる。尚、第２のばね構造４５に接続されるアンカー部は、第１のばね構造４１に接続されるアンカー部と同じ工程及び同じ材料（例えば、延性材料）で、形成されてもよい。

この後、犠牲層９８が、例えば、ウェットエッチングを用いて、選択的に除去される。これによって、図２Ａに示されるように、上部容量／駆動電極２と下部駆動電極３１，３２との間に、キャビティ（空隙）が形成される。

以上の工程によって、可動な上部電極（上部容量／駆動電極）２に、延性材料が用いられたばね構造４１と脆性材料が用いられたばね構造４５とが接続された構造のＭＥＭＳデバイス（ＭＥＭＳ可変容量デバイス）が完成する。

形成されたＭＥＭＳ可変容量デバイスにおいて、up-state時において、可動な上部電極と下部電極間の距離は、主に、脆性材料を用いたばね構造のばね定数によって、決定される。

したがって、図２Ａ及び図３に示すＭＥＭＳデバイスの製造工程によれば、クリープ現象による特性劣化を抑制するＭＥＭＳデバイスを提供できる。

（Ａ−２） 構成例２
図４及び図５を用いて、本実施形態の構成例２に係るＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｂの構造について、説明する。図４は、本構成例におけるＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｂの平面構造を示している。図５は、図４のＡ−Ａ’線に沿う断面構造を示している。

ここでは、構成例１のＭＥＭＳデバイスとの相違点について、主に説明する。

本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｂにおいて、上部容量／駆動電極２に、延性材料を用いたばね構造４１は接続されない。

図４及び図５に示されるように、延性材料が用いられた上部容量／駆動電極２は、脆性材料を用いたばね構造４５及びアンカー部５２によって、中空に支持されている。

ばね構造４５は、導電性を有する脆性材料が用いられている。本構成例で用いられる脆性材料は、例えば、Ｗ、Ｍｏ、ＡｌＴｉ、Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉなどである。また、アンカー部５２も、導電性を有する材料が用いられている。尚、アンカー部５２に用いられ材料は、ばね構造４５と同様に、導電性を有する脆性材料でもよいし、上部容量／駆動電極２と同様に、導電性を有する延性材料でもよい。

アンカー部５２は、絶縁膜９４内に形成された開口部を経由して、配線９３，９５に直接接触する。

脆性材料を用いたばね構造４５及びアンカー部５２は導電性を有するので、延性材料を用いたばね構造がなくても、バイアス電位／グランド電位が、ばね構造４５及びアンカー部５２を経由して、配線（電源線）９３，９５から上部容量／駆動電極２に供給される。

本構成例においても、図２Ｃに示される構成と同様に、上部容量／駆動電極２及び下部駆動電極３１，３２には、ローパスフィルタ７ａを経由して、電位（バイアス電位／グランド電位）が供給される。

このように、ローパスフィルタ７ａを経由して、上部容量／駆動電極２に電位が供給される。そのため、ローパスフィルタ７ａによって供給電位の減衰を小さくできる。それゆえ、導電性の脆性材料の抵抗率が、延性材料の抵抗率に比較して高くても、導電性の脆性材料を用いたばね構造４５の電位の供給が、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｂの動作に、大きな悪影響を与えることは無い。

したがって、第１の実施形態の構成例２においても、クリープ現象による特性劣化を抑制するＭＥＭＳデバイスを実現できる。

（Ａ−３） 構成例３
図６、図７Ａ、図７Ｂを用いて、本実施形態の構成例３に係るＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃの構造について、説明する。図６は、本構成例におけるＭＥＭＳ可変容量デバイスの平面構造を示している。図７Ａは、図６のＡ−Ａ’線に沿う断面構造を示している。図７Ｂは、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃの駆動時の状態を示している。尚、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、図中の手前方向又は奥行き方向の部材については、破線で示している。
図６及び図７Ａに示されるように、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃにおいて、下部駆動電極３１，３２は、下部容量電極１１Ａ，１２Ａ上に積層されていない。

図６及び図７Ａに示されるように、下部容量電極１１Ａ，１２Ａは、基板９上に設けられている。本構成例においても、下部容量電極１１Ａ，１２Ａは、対をなすシグナル電極１１Ａとグランド電極１２Ａとから構成されている。シグナル電極１１Ａ及びグランド電極１２Ａは、ｙ方向に延在している。シグナル電極１１Ａは、シグナル線ｓｉｇとして機能し、グランド電極１２Ａは、グランド線ｇｎｄとして機能する。シグナル電極１１Ａの電位は、可変であり、上部容量／駆動電極２の動作に伴って、変動する。グランド電極１２Ａには、例えば、グランド電位が供給される。シグナル電極１１Ａとグランド電極１２Ａとの電位差（ＲＦ電圧）が、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃの出力（ＲＦパワー）となる。

２つの下部駆動電極３１，３２は、ｘ方向に互いに隣接している。２つの下部駆動電極３１，３２は、シグナル電極１１Ａとグランド電極１２Ａとの間の基板９上に設けられている。第１の下部駆動電極３１は、シグナル電極１１Ａのｘ方向に隣接している。第２の下部駆動電極３２は、グランド電極１２Ａのｘ方向に隣接している。

下部駆動電極３１，３２は、基板９表面に対して垂直方向において、上部容量／駆動電極２の下方に設けられ、２つの下部駆動電極３１，３２の一部分が、上部容量／駆動電極２と上下に重なる位置に配置されている。
また、シグナル電極１１Ａ及びグランド電極１２Ａは、例えば、基板９表面に対して垂直方向において、上部容量／駆動電極２と上下に重ならない位置に配置されている。

尚、シグナル／グランド電極１１Ａ，１２Ａは、例えば、下部駆動電極３１，３２と同じ材料を用いて、同時に形成される。この場合、シグナル／グランド電極１１Ａ，１２Ａの膜厚は、下部駆動電極３１，３２の膜厚と同じになっている。

下部駆動電極３１，３２の表面は、絶縁膜３５，３６によって、それぞれ覆われている。この絶縁膜３５，３６には、開口部Ｑ１，Ｑ２がそれぞれ設けられている。開口部Ｑ１，Ｑ２は、例えば、基板９表面に対して垂直方向において、上部容量／駆動電極２と上下に重ならない位置に設けられている。シグナル電極１１Ａ及びグランド電極１２Ａの表面は、絶縁膜３７，３８によって、それぞれ覆われている。絶縁膜３７，３８は、例えば、絶縁膜３５，３６と同じ材料を用いて、同時に形成される。この場合、絶縁膜３７，３８の膜厚は、絶縁膜３５，３６の膜厚と同じである。

このように、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃにおいて、シグナル電極１１Ａ及びグランド電極１２Ａは、下部駆動電極３１，３２と同じ配線レベルに設けられている。尚、配線レベルとは、基板９表面又は基板９下層のシリコン基板表面を基準とした高さ（位置）である。

第１及び第２の導電層３３，３４は、絶縁膜３５，３６，３７，３８上に設けられる。
第１の導電層３３は、絶縁膜３７を介して、シグナル電極１１Ａ上に積層されている。第１の導電層３３は、開口部Ｑ１を経由して、下部駆動電極３１に直接接触する。
第２の導電層３４は、絶縁膜３８を介して、グランド電極１２Ａ上に積層されている。第２の導電層３４は、開口部Ｑ２を経由して、下部駆動電極３２に直接接触する。尚、導電層３３，３４は、例えば、基板表面に対して垂直方向において、上部容量／駆動電極２と上下に重ならない位置に配置される。

構成例３のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃにおいて、ＭＩＭ容量素子は、シグナル電極１１Ａ、第１の導電層３３、及び、シグナル電極１１Ａと導電層３３との間に挟まれた絶縁膜３７を用いて、構成されている。そのＭＩＭ容量素子は、電極１１Ａと導電層３３との対向面積、絶縁膜３７の膜厚及び絶縁膜３７の誘電率に応じて、一定の静電容量Ｃ_１を有している。これと同様に、グランド電極１２Ａ、第１の導電層３４及び絶縁膜３８は、ＭＩＭ容量素子を構成し、その素子は一定の静電容量Ｃ_２を有している。このように、導電層３３，３４は、ＭＩＭ容量素子の電極として機能する。

ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃは、上部容量／駆動電極２と下部駆動電極３１との間に、容量結合を有している。また、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃは、上部容量／駆動電極２と下部駆動電極３２との間に、容量結合を有している。それらの容量結合の大きさは、静電容量Ｃ_３，Ｃ_４である。静電容量Ｃ_３，Ｃ_４の大きさは、上部容量／駆動電極２が上下に動くのに伴って、変化する。

上記のように、下部駆動電極３１，３２は、開口部Ｑ１，Ｑ２を経由して、導電層３３，３４にそれぞれ電気的に接続されている。よって、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃは、静電容量（容量結合）Ｃ_３，Ｃ_４が、開口部Ｑ１，Ｑ２及び導電層３３，３４によって、静電容量Ｃ_１，Ｃ_２に直列に接続された構成を有する。

上部容量／駆動電極２は、ばね構造４１，４５を経由して、アンカー部５１，５２に接続されている。上部容量／駆動電極２は、アンカー部５１，５２によって、下部駆動電極３１，３２上方に、中空に支えられている。

上部容量／駆動電極２は、延性材料が用いられたばね構造４１及びアンカー部５１を経由して、電位が供給される。本構成例においては、上部容量／駆動電極２のｙ方向の端部に、延性材料を用いたばね構造４１及び脆性材料を用いたばね構造４５がそれぞれ設けられている。尚、構成例２と同様に、導電性の脆性材料によって、ばね構造４５が形成された場合、延性材料を用いたばね構造４１を設けずともよい。

図７Ｂに示されるように、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃは、上部容量／駆動電極２と下部駆動電極３１，３２との間に、プルイン電圧以上の電位差が与えられると、上部容量／駆動電極２は下部駆動電極３１，３２に向かって下がる。つまり、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃは、up-stateからdown-stateになる。

本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃでは、単に、可動な上部容量電極２と下部容量電極１１Ａとの電極間距離を変えて、下部容量電極（シグナル電極）１１Ａの電位を変動させるだけではなく、上部容量電極２と下部容量電極１１Ａとの間に、１つのＭＩＭ容量素子（静電容量Ｃ_１，Ｃ_２）と１つの容量結合（静電容量Ｃ_３，Ｃ_４）とが直列接続されているのを利用している。
可動な上部電極２が、up-stateからdown-stateになったときに、容量結合の静電容量Ｃ_３，Ｃ_４の大きさが変化する。その静電容量Ｃ_３，Ｃ_４の変化に伴って、一定の静電容量Ｃ_１，Ｃ_２を有するＭＩＭ容量素子の電位は変動する。その結果として、ＭＩＭ容量素子の一方の電極であるシグナル電極１１Ａの電位が変動する。尚、グランド電極１１Ｂの電位は、グランド電位に固定されているので、上部容量／駆動電極２が上下に動いても、変位しない。
これによって、シグナル電極１１Ａとグランド電極１２Ａとの電位差が、ＲＦ電圧Ｖ_ＲＦとして出力される。

このように、下部容量電極１１Ａが、上部容量電極２と上下に重ならない位置に配置されていても、下部容量電極１１Ａの電位が変動する。

本構成例に係るＭＥＭＳ可変容量デバイスの製造方法において、シグナル電極１１Ａ及びグランド電極１２Ａは、下部駆動電極３１，３２と同じ工程で同時に形成される。すなわち、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃは、ダマシーンプロセスを用いずに、簡便な工程によって、形成できる。

また、本構成例において、シグナル／グランド電極１１Ａ，１２Ａが、下部駆動電極３１，３２と同じ配線レベル（配線層）に形成されるため、導電層３７，３８が新たに設けられたとしても、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃを形成するための実質的な配線レベルの数は、２層になる。

よって、本実施形態の構成例３にＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃは、積層電極構造のＭＥＭＳ可変容量デバイスに比較して、配線レベルの数を削減できる。そのため、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃによれば、製造コストを低減できる。

本構成例においても、上述の構成例１と同様に、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃは、可動な上部電極（上部容量／駆動電極）２に、延性材料を用いたばね構造４１と脆性材料を用いたばね構造４５とが接続されている。よって、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｃのup-stateにおける、可動な上部電極２と下部電極（ここでは、下部駆動電極）３１，３２との距離は、脆性材料を用いたばね構造４５のばね定数に依存する。

それゆえ、ＭＥＭＳ可変容量デバイスの動作が、複数回繰り返されても、上部電極２に対するクリープ現象の影響は小さくなる。

したがって、第１の実施形態の構成例３によれば、クリープ現象による特性劣化を抑制するＭＥＭＳデバイスを実現できる。

（Ａ−４） 構成例４
図８乃至図１０を用いて、本実施形態の構成例４に係るＭＥＭＳ可変容量デバイスについて、説明する。図８は、本構成例に係るＭＥＭＳ可変容量素子１００Ｄの平面構造を示している。図９Ａは、図８のＡ−Ａ’線に沿う断面構造を示している。図９Ｂは、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｄの駆動時の状態を示している。
ここでは、本構成例に係るＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｄと、構成例１〜３に係るＭＥＭＳ可変容量デバイスとの相違点について、主に説明する。
本実施形態のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｄは、下部容量電極と下部駆動電極とが電気的に分離されている点が、他の構成例と相違する。

図８及び図９Ａに示すように、２つの下部駆動電極３１，３２は、基板９上に設けられる。２つの下部駆動電極３１，３２は、ｙ方向に延在している。２つの下部駆動電極３１，３２の上面には、絶縁膜３５Ａ、３６Ａが、それぞれ設けられている。絶縁膜３５Ａ，３６Ａは、スリットＵを有している。この絶縁膜３５Ａ，３６Ａは、例えば、下部駆動電極３１，３２の側面上には、設けられない。

シグナル電極１１Ｂ及びグランド電極１２Ｂは、２つの下部駆動電極３１，３２間の基板９上に設けられている。シグナル電極１１Ｂ及びグランド電極１２Ｂは、ｙ方向に延在している。シグナル／グランド電極１１Ｂ，１２Ｂの表面は、絶縁膜３７，３８によって、それぞれ覆われている。シグナル／グランド電極１１Ｂ，１２Ｂは、例えば、下部駆動電極３１，３２と同じ材料が用いられ、シグナル／グランド電極１１Ｂ，１２Ｂの膜厚は、下部駆動電極３１，３２の膜厚と同じ膜厚である。

シグナル電極１１Ｂ及びグランド電極１２Ｂは、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｄの下部容量電極として機能する。シグナル電極１１Ｂの電位は、可変にされ、グランド電極１２Ｂの電位は、一定の電位（例えば、グランド電位）に設定される。

上部容量／駆動電極２は、１つの導電層であり、例えば、ｘ方向に延在している。そして、他の構成例と同様に、上部容量／駆動電極２は、容量電極として機能すると共に、駆動電極としても機能する。

本構成例においては、互いに隣接した２つの下部容量電極１１Ａ，１２のｘ方向の一端及び他端に、下部駆動電極３１，３２が、隣接している。そのため、本構成例のＭＥＭＳ可変容量素子１００Ｄにおいて、上部電極２は、容量電極と駆動電極とに電気的に分離されていないが、可変容量素子の可動な上部容量電極の一端及び他端に、アクチュエータの可動な上部駆動電極がそれぞれ接続された構造と実質的に同じになっている。

つまり、シグナル／グランド電極１１Ａ，１２Ａの上方に位置する上部電極２の部分２０が、実質的な上部容量電極として、機能する。以下では、この部分２０のことを、上部容量電極部２０とよぶ。上部容量電極部２０と下部容量電極１１Ａ，１２とが、可変容量素子７０を構成している。上部容量電極部２０と下部容量電極１１Ａ，１２との間には、キャビティが設けられている。

また、下部駆動電極３１，３２の上方に位置する上部電極２の部分２１，２２が、実質的な駆動電極として、機能する。以下では、この部分２１，２２のことを、上部駆動電極部２１，２２とよぶ。上部駆動電極部２１と下部駆動電極３１とが、１つの静電駆動型アクチュエータ７１を構成している。上部駆動電極２２と下部駆動電極３２とが、１つの静電駆動型アクチュエータ７２を構成している。上部駆動電極２１，２２と下部駆動電極３１，３２との間には、キャビティが設けられている。

上部容量／駆動電極２には、延性材料が用いられたばね構造４１が接続されている。本構造例においては、上部容量／駆動電極２のうち、上部駆動電極部２１のｘ方向の一端に、ばね構造４１が接続されている。また、上部容量／駆動電極２のうち、上部駆動電極部２１，２２のｙ方向の両端に、脆性材料が用いられたばね構造４５がそれぞれ接続されている。尚、上部容量電極部２０に、延性材料を用いたばね構造や脆性材料を用いたばね構造が接続されてもよい。

このように、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｄは、上部容量電極部２０の一端及び他端にアクチュエータの上部駆動電極が接続された両持ち構造（ブリッジ構造）と、等価な構造を有している。そして、本構成例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｄは、１つの導電層からなる上部容量／駆動電極２が、下部容量電極１１Ｂ，１２Ｂ上方及び下部駆動電極３１，３２上方に跨って、中空に支持されている。

図９Ｂは、本構造例のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｄのdown-stateを示している。また、図９Ｂは、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｄと、電位供給回路８ａ，８ｂとの接続関係を示している。

本構成例において、２つの下部駆動電極３１，３２は、例えば、１つのローパスフィルタ７ｂを介して、１つの電位供給回路８ｂに共通に接続されている。但し、２つの下部駆動電極３１，３２は、それぞれ異なるローパスフィルタに接続されてもよいし、それぞれ異なる電位供給回路に接続されてもよい。上部容量／駆動電極２及びばね構造４１には、ローパスフィルタ７ａを介して、電位供給回路８ａに接続されている。よって、上部容量電極部２０と上部駆動電極部２１，２２とは、同じ電位に設定される。尚、構成例２と同様に、導電性の脆性材料（例えば、Ｗ）を用いて、脆性材料を用いたばね構造４５を経由して、上部容量／駆動電極２に、電位が供給されてもよい。

上部駆動電極部２１，２２と下部駆動電極３１，３２との間に電位差（プルイン電圧）が与えられることで、上部駆動電極部２１，２２は、下部駆動電極３１，３２側に下がる。上部容量電極部２０は上部駆動電極部２１，２２と一体になった導電層であるので、上部駆動電極２１，２２の動作に伴って、上部駆動電極部２０は、シグナル／グランド電極１１Ａ，１２Ａに向かって、下がる。これによって、上部容量電極部２０とシグナル電極１１Ｂとの電極間距離が変化し、シグナル電極１１Ｂの電位が変動する。シグナル電極１１Ｂとグランド電極１１Ｂとの電位差が、ＲＦ電圧として、出力される。

上部駆動電極部２１，２２と下部駆動電極３１，３２との間に、プルアウト電圧が印加されると、図９Ａに示すように、上部容量／駆動電極２は、down-stateからup-stateに戻る。

本構成例のＭＥＭＳ可変容量素子１００Ｄでは、下部駆動電極３１，３２を覆う絶縁膜３５Ａ，３６Ａが、スリットＵを有する。これによって、ＭＥＭＳ可変容量素子１００Ｄのdown-stateにおいて、上部駆動電極部２１，２２と下部駆動電極３１，３２との間に発生する負荷容量が、低減される。また、本構成例４のＭＥＭＳ可変容量素子１００Ｄは、シグナル／グランド電極１１Ａ，１２と下部駆動電極３１，３２とが、電気的に分離されているため、シグナル／グランド電極１１Ａ，１２と下部駆動電極３１，３２との間の静電容量（容量結合）が小さい。その結果として、下部駆動電極３１，３２に加わる負荷容量は、さらに小さくなる。
それゆえ、本構成例４のＭＥＭＳ可変容量素子１００Ｄは、高速に駆動できる。

尚、図１０に示されるＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｄ’のように、２つの下部容量電極のうちグランド電極１１Ｂに、ＤＣカット容量素子（ブロッキングキャパシタ）７５が接続されてもよい。ＤＣカット容量素子７５は、一定の静電容量を有し、例えば、基板９上に形成されたＭＩＭ容量素子である。ＤＣカット容量素子７５は、グランド線（グランド電極１２Ｂ）の電位が含む直流成分が、外部に出力されるのを遮断する。

図１０に示されるように、電位供給回路８ｄが、ローパスフィルタ７ｄを介して、ＤＣカット容量素子７５とグランド電極１１Ｂとの間に接続されている。電位供給回路８ｄは、グランド電極１１Ｂに、一定の電位Ｖｍを供給する。電位Ｖｍは、例えば、５Ｖ程度である。図１０に示されるＭＥＭＳ可変容量デバイスでは、グランド電極１２Ｂは、電位Ｖｍ（＞０）が供給された擬似グランド線（Pseudo-gnd）となる。

図１０に示される構成のように、グランド電極１２Ｂに電位Ｖｍを印加して、グランド電極１２Ｂを擬似グランド線とすることで、その電位Ｖｍによって生じる静電引力によって、上部容量電極部２０と下部容量電極１（シグナル／グランド電極１１Ｂ）との密着性が増加する。そのため、図１０に示されるＭＥＭＳ可変容量素子１００Ｄ’は、より大きな容量値及び出力が得られる。

本実施形態の構成例４に係るＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｄ、１００Ｄ’においても、延性材料が用いられたばね構造４１と脆性材料が用いられたばね構造４５とが、可動な上部電極（上部容量／駆動電極）２に、接続されている。よって、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００Ｄ，１００Ｄ’のup-stateにおける、可動な上部電極２と下部電極１１Ｂ，１２Ｂとの距離は、脆性材料を用いたばね構造４５のばね定数に依存して、決まる。それゆえ、ＭＥＭＳ可変容量デバイスの動作が、複数回繰り返されても、上部電極２に対するクリープ現象の影響は小さくなる。

したがって、第１の実施形態の構成例４によれば、クリープ現象による特性劣化を抑制するＭＥＭＳデバイスを実現できる。

（Ａ−５） 応用例
図１１を用いて、本発明の第１の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの応用例について、説明する。図１１は、本応用例におけるＭＥＭＳデバイス（容量バンク）の平面構造を示している。図１１に示されるように、複数のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２を用いて、容量バンクを構成してもよい。

図１１に示されるように、容量バンク５００は、複数のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２によって、構成されている。図１１に示される容量バンク５００は、構成例１（図１参照）で述べたＭＥＭＳ可変容量デバイスが複数個用いられている。但し、容量バンク５００は、構成例２〜４で述べたＭＥＭＳ可変容量デバイスによって、構成されてもよい。ここでは、図示の簡略化のため、２個のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２が図示されているが、３個以上のＭＥＭＳ可変容量デバイスを用いて、容量バンク５００を構成してもよいのは、もちろんである。

複数のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２は、１つの基板９上に設けられている。複数のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２は、ｙ方向に沿って配列されている。

シグナル／グランド電極１１，１２及び下部駆動電極３１，３２は、ｙ方向に延在し、それらの電極１１，１２，３１，３２は、ｙ方向に配列された複数のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２によって、共通に用いられる。第１の実施形態の構成例１において、図２Ａを用いて説明したように、下部駆動電極３１，３２は、絶縁膜を介して、シグナル／グランド電極１１，１２上に積層されている。

上部容量／駆動電極２_１，２_２は、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２毎に、それぞれ設けられる。そして、各上部容量／駆動電極２_１，２_２は、延性材料を用いたばね構造４１_１，４１_２と脆性材料を用いたばね構造４５_１，４５_２が接続されている。上部容量／駆動電極２_１，２_２は、ばね構造４１_１，４１_２，４５_１，４５_２を介して、アンカー部５１，５２に接続されている。これによって、各上部容量／駆動電極２_１，２_２は、駆動電極３１，３２上方において、中空に支持されている。

図１１において、図示は省略されているが、図２Ｃに示されるのと同様に、２つの下部駆動電極３１，３２のそれぞれに、ローパスフィルタが接続される。そして、ローパスフィルタを経由して、下部駆動電極３１，３２のそれぞれに、電位供給回路から電位が供給される。

また、上部容量／駆動電極２_１，２_２のそれぞれに、ローパスフィルタが接続される。これと同様に、電位供給回路も、上部容量／駆動電極２_１，２_２のそれぞれに、ローパスフィルタを経由して、１つずつ接続されている。このように、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２の上部容量／駆動電極２_１，２_２のそれぞれに、電位が個別に供給される。

これによって、各ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２は、それぞれ独立してup-state及びdown-stateの２つの状態になるように、制御される。

上述したように、１つのＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１はup-stateとdown-stateとの２つの状態の範囲内で、ＲＦ電圧（ＲＦパワー）を出力する。それゆえ、１つのＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１が出力するＲＦ電圧の周波数及び大きさは、up-state／down-stateの可動範囲及び動作サイクルから得られる値に限られてしまう。

本応用例のように、複数のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２を用いて容量バンク５００が構成された場合、各ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２のup-state／down-stateをそれぞれ制御することによって、１つのＭＥＭＳ可変容量デバイスが出力するＲＦ電圧よりも高い周波数のＲＦ電圧を、容量バンク５００は出力できる。つまり、各ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２がup-stateまたはdown-stateとなるタイミングを調整することで、より高い周波数のＲＦ電圧が、容量バンク５００によって、得られる。また、容量バンク５００によって、複数のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２を同時に駆動させることによって、より大きな値のＲＦ電圧を得ることもできる。

したがって、複数のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２を用いて容量バンク５００を構成することによって、より広い周波数帯域の出力（ＲＦ電圧／ＲＦパワー）を、得ることができる。

容量バンク５００においても、各ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２の可動な上部電極２は、延性材料が用いられたばね構造４１と脆性材料が用いられたばね構造４５とが、接続されている。よって、ＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２のup-stateにおける、可動な上部電極２と下部電極との距離は、脆性材料を用いたばね構造４５のばね定数に依存する。それゆえ、ＭＥＭＳ可変容量デバイスの動作が、複数回繰り返されても、上部電極２に対するクリープ現象の影響は小さくなる。

したがって、複数のＭＥＭＳ可変容量デバイス１００_１，１００_２を用いた容量バンク５００においても、クリープ現象による特性劣化を抑制するＭＥＭＳデバイスを実現できる。

（Ｂ） スイッチ
本発明の例のＭＥＭＳデバイスは、ＭＥＭ可変容量素子に限定されず、ＭＥＭＳを適用した他のデバイスでもよい。
以下、図１２乃至図１６を参照して、ＭＥＭＳを適用したスイッチ（以下、ＭＥＭＳスイッチとよぶ）を例に挙げて、本発明の第２の実施形態に係るＭＥＭＳデバイスについて説明する。

（Ｂ−１） 構成例１
図１２乃至図１４を用いて、本実施形態の構成例１に係るＭＥＭＳスイッチ２００Ａの構造について説明する。図１２は、本構成例におけるＭＥＭＳスイッチ２００Ａの平面構造を示す平面図である。図１３Ａは、図１２のＡ−Ａ’線に沿う断面構造を示す断面図である。図１３Ｂは、図１２のＢ−Ｂ’線に沿う断面構造を示す断面図である。図１４は、図１２のＣ−Ｃ’線に沿う断面構造を示している。また、図１４は、ＭＥＭＳスイッチ２００Ａの駆動時の状態を示している。

図１２乃至図１４に示すように、基板１０上には、２つの下部駆動電極３１，３２が設けられる。下部駆動電極３１，３２は、ｘ方向に並んで配置されている。下部駆動電極３１，３２の表面は、絶縁膜３５，３６によって、覆われている。下部駆動電極３１には、配線（図示せず）を経由して、電位が供給される。

２つの信号電極（ポート）１７Ａ，１７Ｂは、２つの下部駆動電極３１，３２間の基板９上に設けられている。２つの信号電極１７Ａ，１７Ｂは、ｙ方向に並んで配置されている。

可動構造２４は、ばね構造４１，４２を経由して、アンカー部５１，５２に接続されている。これによって、可動構造２４は、信号電極１７Ａ，１７Ｂ上方及び下部駆動電極３１，３２上方に、中空に支持される。可動構造２４と電極１７Ａ，１７Ｂ，３１，３２との間に、空隙が設けられている。

可動構造２４の底面には、基板９側に突出した突起部（以下、ディンプルとよぶ）２５が、設けられている。ディンプル２５は、信号電極１７Ａ，１７Ｂ上方に位置している。ＭＥＭＳスイッチ２００Ａがオン状態である場合、ディンプル２５が信号電極１７Ａ，１７Ｂに接触する。ディンプル２５は、スイッチ２００Ａの接点部として機能する。可動構造２４は、例えば、延性材料から構成され、例えば、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｕ、Ｐｔなどが用いられる。

第１のばね構造４１は、第１のアンカー部５１と可動構造２４とを接続している。

第１のばね構造４１は、延性材料が用いられている。第１のばね構造４１は、例えば、可動構造２４と同じ材料が用いられ、可動構造２４と一体になっている。例えば、アンカー部５１は導電体から構成され、第１のばね構造４１と同じ材料（延性材料）が用いられている。

第１のばね構造４１に用いられる延性材料は、上述のＭＥＭＳ可変容量素子の延性材料のばね構造と同様に、Ａｌ、Ａｌを主成分とする合金、Ａｕ、Ｐｔのうち、いずれか１つが用いられる。尚、これら以外の延性材料を、延性材料を用いたばね構造４１に用いてもよい。

第２のばね構造４５は、第２のアンカー部５２と可動構造２４とを接続している。

第２のばね構造４５は、例えば、脆性材料が用いられている。このように、ＭＥＭＳスイッチ２００Ａにおいても、上述のＭＥＭＳ可変容量素子と同様に、第２のばね構造４５は、可動構造２４と異なる材料が用いられている。第２のばね構造４５に用いられる脆性材料は、上述のＭＥＭＳ可変容量素子の脆性材料のばね構造と同様に、Ｓｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ、ＡｌＴｉ合金、ＳｉＧｅ、Ｗ、Ｍｏのうち、いずれか１つが用いられる。尚、ＡｌＴｉ合金には、ＡｌとＴｉ以外の元素を含んでもよい。また、尚、これら以外の脆性材料を、脆性材料のばね構造４５に用いてもよい。

脆性材料のばね構造４５と可動構造２４との接合部において、ばね構造４５は、可動構造２４上に積層されている。

脆性材料を用いたばね構造４５のばね定数ｋ２は、延性材料を用いたばね構造４１のばね定数ｋ１よりも大きいことが好ましい。より具体的には、ばね定数ｋ２が、ばね定数ｋ１の３倍以上であることが好ましい。脆性材料を用いたばね構造４５のばね定数を大きくするために、脆性材料を用いたばね構造４５の膜厚、線幅、湾曲部の形状が、適宜設定される。

アンカー部５２は、例えば、第２のばね構造４５と同じ材料が用いられてもよいし、第１のばね構造４１と同じ材料が用いられてもよい。

可動構造２４は、延性材料が用いられたばね構造４１、アンカー部５１及び配線９１を介して、例えば、電位が供給される。尚、導電性を有する脆性材料をばね構造４５に用いた場合、その脆性材料を用いたばね構造４５から、可動構造２４に電位を供給してもよい。

本構成例におけるＭＥＭＳスイッチ２００Ａは、静電駆動型である。可動構造２４と駆動電極３１，３２とに与えられた電位差によって、可動構造２４と駆動電極３１，３２との間に、静電引力が発生する。この静電引力によって、可動構造２４が、駆動電極３１，３２側に引き寄せられ、可動構造２４は、基板側に向かって下がる。

図１４を用いて、ＭＥＭＳスイッチ２００Ａの動作について、説明する。

図１４の（ａ）に示すように、可動構造２４が中空に支えられている状態（up-state）において、可動構造２４が有する接点部（ディンプル２５）は、信号電極１７Ａ，１７Ｂに接触しない。この場合、ＭＥＭＳスイッチ２００Ａはオフ状態である。

一方、図１４の（ｂ）に示すように、可動構造２４と下部駆動電極３１，３２との間に設定される電位差が、可動構造２４が動き始める電位差（プルイン電圧）以上になると、その電位差によって生じる静電引力によって、可動構造２４が駆動電極３１，３２に向かって動く。つまり、可動構造２４が下方（基板側）に下がる。

これによって、可動構造２４のディンプル２５が、信号電極１７Ａ，１７Ｂに接触し、可動構造２４（配線９１）と信号電極１７Ａ，１７Ｂは導通する。この場合、ＭＥＭＳスイッチ２００Ａは、オン状態である。

図１４の（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳスイッチがオン状態のときに、ディンプル２５が、信号電極１７Ａ，１７Ｂに接触する。ディンプル（接点部）２５が可動構造２４の底面に設けられることによって、可動構造２４が下方向に動く際の単位面積当たりの力、すなわちディンプル２５と信号電極１７Ａ、１７Ｂとの接触時の力（コンタクト力）が強くなる。このため、駆動電圧を高くしなくても、ディンプル２５と信号電極１７Ａ，１７Ｂとの接触抵抗を、低減できる。

尚、ディンプル２５が信号電極１７Ａ，１７Ｂと十分に接触するために、ディンプル２５の膜厚ｔｄは、絶縁膜３５，３６の膜厚ｔｉより厚くされることが好ましい。

以上のように、ＭＥＭＳスイッチにおいて、中空に支えられ、上下方向に動く可動構造２４に、延性材料が用いられたばね構造４１と脆性材料が用いられたばね構造４５とが、接続されている。ＭＥＭＳスイッチのup-state（オフ状態）時における接点部２５と信号電極１７Ａ，１７Ｂの間隔は、主に、脆性材料を用いたばね構造４５のばね定数の大きさに依存して、決まる。そのため、クリープ現象が生じにくい脆性材料を用いたばね構造４５によって、up-state時の接点部と信号電極との間隔が、保持される。

これによって、ＭＥＭＳスイッチが、延性材料を用いた単層構造の可動構造及び延性材料を用いたばね構造を含んでいても、可動構造２４に対するクリープ現象の影響を抑制でき、低い損失及び高いアイソレーションを実現できる。

したがって、第１の実施形態で述べたＭＥＭＳ可変容量素子と同様に、第２の実施形態に係るＭＥＭＳスイッチにおいても、クリープ現象による素子の特性劣化を抑制できる。

尚、本実施形態のＭＥＭＳスイッチの製造方法は、第１の実施形態で述べたＭＥＭＳ可変容量デバイスの製造方法と実質的に同じであるので、ＭＥＭＳスイッチ素子の製造方法の説明は省略する。

（Ｂ−２） 構成例２
図１５及び図１６を用いて、本実施形態の構成例２に係るＭＥＭＳスイッチ２００Ｂの構造について説明する。図１５は、本構成例におけるＭＥＭＳスイッチ２００Ｂの平面構造を示している。図１６は、図１５のＣ−Ｃ’線に沿う断面構造を示している。また、図１６は、ＭＥＭＳスイッチ２００Ｂの駆動時の状態を示している。尚、図１５のＡ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線に沿う断面構造は、図１３Ａ及び図１３Ｂに示される構造と同じである。
ここでは、構成例１のＭＥＭＳスイッチとの相違点について、主に説明する。

本構成例のＭＥＭＳスイッチ２００Ｂは、可動構造２４の底面にディンプルが設けられる代わりに、可動構造２４の端部に接点部２７が設けられている。

図１５及び図１６に示すように、接点部２７は、可動構造２４の外周部からｙ方向かつ水平方向に延在しつつ、下側に、すなわち信号電極１７Ａ，１７Ｂに向かって反っている。

また、接点部２７は、先端が尖った平面形状を有しており、例えば、かぎ爪形状を有している。接点部２７上には、調整膜２９が設けられている。調整膜２９は、接点部２７の上面を覆うように設けられる。調整膜２９は、接点部２７よりも大きな圧縮性の内部応力を有する。この内部応力によって、接点部２７が、下側に反る。調整膜２９の材料は、前述した内部応力の条件を満たす限り、絶縁体であってもよいし、導電体であってもよい。尚、接点部２７を下側に反らすことができれば、調整膜２９は、接点部２７の底面に設けられてもよい。

接点部２７の先端と信号電極１７Ａ，１７Ｂとの距離は、可動構造２４と信号電極１７Ａ，１７Ｂとの距離よりも、接点部２７の反りの分だけ短くなっている。

このように、本構成例において、可動構造２４はディンプルを有さず、接点部２７の先端が、信号電極１７Ａ，１７Ｂに接触する。

図１６の（ａ）に示すように、かぎ爪形状の接点部２７が、信号電極１７Ａ，１７Ｂに接触しない場合、ＭＥＭＳスイッチ２００Ｂはオフ状態である。

図１６の（ｂ）に示すように、可動構造２４と駆動電極３１，３２との間に生じる静電引力によって、可動構造２４が下側に下がる。そして、可動構造２４と信号電極１７Ａ，１７Ｂとが電気的に導通することによって、ＭＥＭＳスイッチ２００Ｂはオン状態になる。ＭＥＭＳスイッチ２００Ｂがオン状態になった場合、かぎ爪形状の接点部２７の先端のみが信号電極１７Ａ，１７Ｂに接触する。

接点部２７と電極１７Ａ，１７Ｂとが接触する時には、接点部２７の先端が電極１４の表面をスクラッチする。このため、接点部２７と電極１７Ａ，１７Ｂとの接触部分の付着物を除去することが可能である。また、接点部２７の先端が尖っているため、接点部２７と電極１７Ａ，１７Ｂとのコンタクト力が強くなる。このため、駆動電圧を高くしなくても接触抵抗を低減することができる。

図１５及び図１６に示されるように、本構成例２に示されるＭＥＭＳスイッチ２００Ｂにおいても、可動構造２４に、延性材料が用いられたばね構造４１と脆性材料が用いられたばね構造４５とが、接続されている。これによって、構造例２で述べたのと同様に、本構成例２におけるＭＥＭＳスイッチ２００Ｂは、可動構造２４に対するクリープ現象の影響を抑制でき、低い損失及び高いアイソレーションを実現できる。

したがって、本構成例２におけるＭＥＭＳスイッチにおいても、クリープ現象による素子の特性劣化を抑制できる。

［その他］
本発明の第１及び第２の実施形態において、クリープ現象による特性劣化を抑制できるＭＥＭＳデバイスについて、説明した。ただし、本発明の実施形態は、図１乃至図１６に示されるＭＥＭＳデバイスの構造に限定されない。すなわち、あるＭＥＭＳデバイスにおいて、延性材料が用いられ、且つ、中空に支持される可動な構造（例えば、電極）が、延性材料が用いられたばね構造と脆性材料が用いられたばね構造とに接続されていれば、本発明の第１及び第２の実施形態で述べたＭＥＭＳデバイスと同様の効果が得られるのは、もちろんである。尚、第１の実施形態の構成例２で示したように、可動な構造は、少なくとも脆性材料が用いられたばね構造によって、中空に支持された構成であってもよい。

例えば、静電駆動型アクチュエータにおいて、その上部駆動電極に、延性材料が用いられたばね構造と脆性材料を用いたばね構造とが接続されてもよい。

本発明の例は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、各構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、上述の実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１：下部容量電極（下部電極）、１１：シグナル電極、１２：グランド電極、２：上部容量／駆動電極、３１，３２：下部駆動電極、１５，３５，３６：絶縁膜、９：基板、４１：第１のばね構造、４５：第２のばね構造、５１，５２：アンカー部。

Claims (5)

1. 基板上に設けられる電極と、
   前記基板上に設けられた第１及び第２のアンカー部によって、前記電極上方に中空に支持され、前記電極に向かって動く可動構造と、
   前記第１のアンカー部と前記可動構造とを接続し、延性材料が用いられる第１のばね構造と、
   前記第２のアンカー部と前記可動構造とを接続し、脆性材料が用いられる第２のばね構造とを、具備することを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
2. 前記第２のばね構造のばね定数が、前記第１のばね構造のばね定数よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
3. 前記可動構造は、前記電極と対をなす電極であって、前記可動構造と前記電極とは、可変容量素子の容量電極を構成する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＭＥＭＳデバイス。
4. 前記可動構造は、前記電極上方に接点部を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＭＥＭＳデバイス。
5. 前記延性材料は、導電体であり、前記脆性材料は、絶縁体である、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳデバイス。

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