JP2011173185A - Mems device - Google Patents

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Osamu Toyoda
治 豊田
Mi Xiaoyu
シヤオユウ ミイ
Takeaki Shimauchi
岳明 島内
Tomoshi Ueda
知史 上田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an MEMS device equipped with a movable part having high conductivity and in which the change of mechanical property is suppressed even when repeatedly operated. <P>SOLUTION: The MEMS device includes: a substrate 11; support layers 14a, 14b provided on the substrate 11; a fixed electrode 12 provided on the substrate 11; and a movable electrode 13 supported by the support layers 14a, 14b, and provided oppositely to the fixed electrode 12. The movable electrode 13 includes an electric functional layer 131 comprising a material having conductivity, and a reinforcement material layer 132 comprising a material having higher strength or a material having higher brittleness than the electric functional layer 131. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical System)デバイスに関する。   The present invention relates to a MEMS (Micro Electro Mechanical System) device.

近年、MEMS技術を用いて、各種のMEMSデバイスが作製されるようになってきている。   In recent years, various MEMS devices have been manufactured using MEMS technology.

MEMSデバイスは、例えば、高周波信号処理回路などを構成する重要な部品となる。   The MEMS device is an important component constituting, for example, a high-frequency signal processing circuit.

MEMSデバイスの中には、可動部を備えるものがある。例えば、MEMS技術を用いて作製された可変キャパシタ(可変容量素子)およびスイッチ(スイッチング素子)などは、可動部を備えている。   Some MEMS devices include a movable part. For example, a variable capacitor (variable capacitance element) and a switch (switching element) manufactured using the MEMS technology include a movable portion.

以降、MEMS技術を用いて作製される可変キャパシタを、単に「可変キャパシタ」と呼称することがある。MEMS技術を用いて作製されるスイッチについても同様である。   Hereinafter, a variable capacitor manufactured using the MEMS technology may be simply referred to as a “variable capacitor”. The same applies to a switch manufactured using MEMS technology.

図1は、従来の可変キャパシタ7の例を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional variable capacitor 7.

図1(a)に示すように、可変キャパシタ7は、基板71上に、固定電極72、可動電極73、および一対の支持層74a、74bなどを有している。可動電極73は、固定電極72と空隙を介して対向するように架橋状に形成されており、支持層74a、74bは、可動電極73をその両側で支持するように形成されている。   As shown in FIG. 1A, the variable capacitor 7 includes a fixed electrode 72, a movable electrode 73, a pair of support layers 74a and 74b, and the like on a substrate 71. The movable electrode 73 is formed in a bridge shape so as to face the fixed electrode 72 through a gap, and the support layers 74a and 74b are formed to support the movable electrode 73 on both sides thereof.

図1(b)に示すように、固定電極72と可動電極73との間に駆動電圧が印加されると、両電極間に静電引力が働くことにより、可動電極73は、固定電極72の側へ引き寄せられて撓む。ここで、可動電極73の垂直方向の変位量は、可動電極73の寸法、弾性係数、および駆動電圧の大きさなどによる。   As shown in FIG. 1B, when a driving voltage is applied between the fixed electrode 72 and the movable electrode 73, an electrostatic attractive force acts between the two electrodes, so that the movable electrode 73 Pulled to the side and bent. Here, the amount of displacement of the movable electrode 73 in the vertical direction depends on the size of the movable electrode 73, the elastic coefficient, the magnitude of the drive voltage, and the like.

図2は、従来のスイッチ8の例を示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a conventional switch 8.

図2(a)に示すように、スイッチ8は、基板81上に、固定電極82、可動電極83、一対の接点層84a、84b、および支持層85などを有している。可動電極83は、固定電極82と空隙を介して対向するように片持ち梁状に形成されており、支持層85は、可動電極83をその片側から支持するように形成されている。   As shown in FIG. 2A, the switch 8 has a fixed electrode 82, a movable electrode 83, a pair of contact layers 84a and 84b, a support layer 85, and the like on a substrate 81. The movable electrode 83 is formed in a cantilever shape so as to face the fixed electrode 82 with a gap therebetween, and the support layer 85 is formed to support the movable electrode 83 from one side thereof.

図2(b)に示すように、固定電極82と可動電極83との間に駆動電圧が印加されると、両電極間に静電引力が働くことにより、可動電極83は、固定電極82の側へ引き寄せられて撓む。ここで、可動電極83の垂直方向の変位量は、可動電極83の寸法、弾性係数、および駆動電圧の大きさなどによる。   As shown in FIG. 2B, when a driving voltage is applied between the fixed electrode 82 and the movable electrode 83, an electrostatic attractive force acts between the two electrodes, so that the movable electrode 83 Pulled to the side and bent. Here, the amount of displacement of the movable electrode 83 in the vertical direction depends on the size of the movable electrode 83, the elastic coefficient, the magnitude of the drive voltage, and the like.

なお、マイクロアクチュエータにおいて、容量変動層、および該容量変動層を支持している担体基質層のいずれかの上に、屈曲剛性を有する強化構造を配置することが提案されている(特許文献1)。   In the microactuator, it has been proposed to arrange a reinforcing structure having flexural rigidity on either the capacity variation layer or the carrier substrate layer that supports the capacity variation layer (Patent Document 1). .

また、アクチュエータにおいて、可動板と磁石とを接合する接合膜を、シロキサン結合を含みランダムな原子構造を有するSi骨格と、Si骨格に結合する脱離基とを含むものとすることが提案されている(特許文献2)。   Further, in the actuator, it has been proposed that the bonding film for bonding the movable plate and the magnet includes a Si skeleton including a siloxane bond and a random atomic structure and a leaving group bonded to the Si skeleton ( Patent Document 2).

特表2005−517536Special table 2005-517536 特開2009−134194JP 2009-134194 A

MEMSデバイスは、動作回数を重ねても電気的または機械的な特性が変動しないことが求められる。よって、可動部を有するMEMSデバイスにおいては、同じ駆動電圧の大きさに対して可動部の変位量が一定であることが求められる。   The MEMS device is required not to change the electrical or mechanical characteristics even if the number of operations is repeated. Therefore, in a MEMS device having a movable part, the displacement amount of the movable part is required to be constant for the same drive voltage.

従来、可動部には、導電性を重視して、金(Au)、アルミニウム(Al)、または銅(Cu)などの電気抵抗の低い純金属が用いられてきた。また、構造の簡単さを重視して、これらの純金属を単層で形成していた。これらの純金属は、一般的に、弾性限界および疲労強度が小さい。   Conventionally, pure metals having a low electrical resistance such as gold (Au), aluminum (Al), or copper (Cu) have been used for the movable part with emphasis on conductivity. In addition, these pure metals are formed as a single layer with emphasis on the simplicity of the structure. These pure metals generally have a small elastic limit and fatigue strength.

そのため、可動部は、繰り返し動作することにより、機械的な物性が不可逆的に変化し続ける。例えば、弾性係数、強度、および形状などが不可逆的に変化し続ける。その結果、MEMSデバイスの電気的または機械的な特性が初期特性から変化していく。つまり、当初の設計値からのずれが次第に大きくなってくる。   Therefore, the movable part continues to change irreversibly due to repeated operation. For example, the elastic modulus, strength, shape, etc. continue to change irreversibly. As a result, the electrical or mechanical characteristics of the MEMS device change from the initial characteristics. In other words, the deviation from the initial design value gradually increases.

また、可動部に、金属疲労に基づく破断が生じることもある。   In addition, the movable part may break due to metal fatigue.

例えば、図1に示すような可変キャパシタ7において、可動電極73は、繰り返し動作しているうちに、固定電極72の側に曲がった形状に変形してしまうことがある。また、弾性係数が小さくなってしまうことがある。その場合には、駆動電圧に対する静電容量の関係が当初の関係とは異なったものとなる。つまり、可変キャパシタ7の特性が変化するという問題があった。図2に示すようなスイッチ8についても同様の理由から、繰り返し動作させているうちに、特性が変化するという問題があった。   For example, in the variable capacitor 7 as shown in FIG. 1, the movable electrode 73 may be deformed into a shape bent toward the fixed electrode 72 while repeatedly operating. In addition, the elastic modulus may be small. In that case, the relationship between the electrostatic capacity and the driving voltage is different from the initial relationship. That is, there is a problem that the characteristics of the variable capacitor 7 change. For the same reason, the switch 8 as shown in FIG. 2 has a problem that the characteristics change during repeated operation.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、高い導電性を有しかつ繰り返し動作しても機械的な物性の変化が抑制される可動部を備えたMEMSデバイスを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and provides a MEMS device having a movable part that has high conductivity and that can suppress a change in mechanical properties even when repeatedly operated. For the purpose.

ここに記載された実施形態に係るMEMSデバイスは、基板と、前記基板上に設けられる支持部と、前記基板上に設けられる固定電極と、前記支持部によって支持されており、前記固定電極と対向して設けられる可動電極と、を備え、前記可動電極は、導電性を有する材料からなる第一層と、前記第一層よりも強度が高い材料または前記第一層よりも脆性が高い材料からなる第二層と、を含む。   The MEMS device according to the embodiment described herein is supported by a substrate, a support portion provided on the substrate, a fixed electrode provided on the substrate, and the support portion, and is opposed to the fixed electrode. The movable electrode is formed of a first layer made of a conductive material, a material having a higher strength than the first layer, or a material more brittle than the first layer. And a second layer.

本発明によれば、高い導電性を有しかつ繰り返し動作しても機械的な物性の変化が抑制される可動部を備えたMEMSデバイスを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can provide the MEMS device provided with the movable part which has high electroconductivity and can suppress the change of a mechanical physical property even if it operates repeatedly.

従来の可変キャパシタの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the conventional variable capacitor. 従来のスイッチの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the conventional switch. 第一の実施形態における可変キャパシタの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the variable capacitor in 1st embodiment. 第一の実施形態における可変キャパシタの作製過程の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the preparation process of the variable capacitor in 1st embodiment. 第一の実施形態における可変キャパシタの作製過程の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the preparation process of the variable capacitor in 1st embodiment. 第一の実施形態におけるスイッチの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the switch in 1st embodiment. 第二の実施形態における可変キャパシタの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the variable capacitor in 2nd embodiment. 第二の実施形態におけるスイッチの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the switch in 2nd embodiment. 第三の実施形態における可変キャパシタの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the variable capacitor in 3rd embodiment. 第三の実施形態におけるスイッチの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the switch in 3rd embodiment.

以下の実施形態の説明に用いる図においては、可変キャパシタおよびスイッチの構造をわかりやすくするために、各部の寸法の比率が実際の比率とは異なる比率で示されていることがある。   In the drawings used for the description of the following embodiments, in order to make the structures of the variable capacitor and the switch easier to understand, the ratio of the dimensions of each part may be shown at a ratio different from the actual ratio.

〔第一の実施形態〕
図3は第一の実施形態における可変キャパシタ1の例を示す断面図であり、図3(a)は駆動電圧をOFFにしたときの状態を示しており、図3(b)は駆動電圧をONにしたときの状態を示している。
[First embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the variable capacitor 1 in the first embodiment. FIG. 3 (a) shows a state when the drive voltage is turned off, and FIG. 3 (b) shows the drive voltage. The state when turned ON is shown.

図3に示すように、可変キャパシタ1は、基板11上に、固定電極12、可動電極13、および一対の支持層14a、14bなどを有している。   As shown in FIG. 3, the variable capacitor 1 has a fixed electrode 12, a movable electrode 13, a pair of support layers 14 a and 14 b, and the like on a substrate 11.

固定電極12は、金(Au)、アルミニウム(Al)、または銅(Cu)などの導電性を有する材料からなり、基板11の表面に形成されている。   The fixed electrode 12 is made of a conductive material such as gold (Au), aluminum (Al), or copper (Cu), and is formed on the surface of the substrate 11.

可動電極13は、下層の電気的機能層131および上層の補強材料層132の2層からなり、両側の端部が支持層14a、14bによって支持され、固定電極12と空隙を介して対向するように架橋状に形成されている。   The movable electrode 13 is composed of two layers, ie, a lower electrical functional layer 131 and an upper reinforcing material layer 132. Ends on both sides are supported by support layers 14a and 14b so as to face the fixed electrode 12 through a gap. It is formed in a cross-linked form.

電気的機能層131は、金(Au)、アルミニウム(Al)、または銅(Cu)などの、高い導電性を有する純金属またはそれに準ずる材料からなる。   The electrical functional layer 131 is made of a highly conductive pure metal such as gold (Au), aluminum (Al), or copper (Cu) or a material equivalent thereto.

電気的機能層131の厚さは、可変キャパシタ1を適用する回路の種類に応じて、導電性を考慮した厚さとする。例えば、可変キャパシタ1を直流電流が流れる回路に適用する場合は、電気抵抗を所定の値以下に抑えられるだけの厚さを確保する。また、可変キャパシタ1を高周波信号が流れる回路に適用する場合は、高周波信号における表皮効果の周波数依存性を考慮した厚さとする。例えば、表皮効果の表皮厚の値以上の厚さを確保する。   The thickness of the electrical functional layer 131 is determined in consideration of conductivity according to the type of circuit to which the variable capacitor 1 is applied. For example, when the variable capacitor 1 is applied to a circuit in which a direct current flows, a thickness sufficient to suppress the electric resistance to a predetermined value or less is ensured. Further, when the variable capacitor 1 is applied to a circuit through which a high frequency signal flows, the thickness is set in consideration of the frequency dependence of the skin effect in the high frequency signal. For example, a thickness equal to or greater than the skin thickness value of the skin effect is secured.

補強材料層132は、電気的機能層131の材料よりも強度が高い材料または脆性が高い材料からなり、電気的機能層131の上面の全体に形成されている。つまり、補強材料層132が電気的機能層131の上面の全体に積層されている。   The reinforcing material layer 132 is made of a material having higher strength than the material of the electrical functional layer 131 or a material having high brittleness, and is formed on the entire upper surface of the electrical functional layer 131. That is, the reinforcing material layer 132 is laminated on the entire upper surface of the electrical functional layer 131.

補強材料層132の材料として、アルミニウム合金またはチタン合金などのいわゆる高強度合金を用いることができる。より具体的には、2000系Al−Cu−Mg系合金、7000系Al−Zn−Mg−Cu系合金、α−β型チタン合金、またはβ型チタン合金などを用いることができる。一般的に、合金は、純金属に異種金属が添加されていることから、結晶すべり面でのすべりを抑制し、純金属特有の延展性を小さくする効果がある。   As the material of the reinforcing material layer 132, a so-called high-strength alloy such as an aluminum alloy or a titanium alloy can be used. More specifically, a 2000-based Al—Cu—Mg-based alloy, a 7000-based Al—Zn—Mg—Cu-based alloy, an α-β-type titanium alloy, a β-type titanium alloy, or the like can be used. In general, an alloy has an effect of suppressing slippage on a crystal slip surface and reducing extensibility peculiar to a pure metal because a different metal is added to a pure metal.

そのほかに、補強材料層132の材料として、酸化シリコン(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)などの酸化膜、または窒化シリコン(SiN)、窒化アルミニウム(AlN)などの窒化膜を用いることもできる。   In addition, as the material of the reinforcing material layer 132, an oxide film such as silicon oxide (SiO 2) or aluminum oxide (Al 2 O 3), or a nitride film such as silicon nitride (SiN) or aluminum nitride (AlN) can be used.

そのほかに、補強材料層132の材料として、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)を用いることもできる。ダイヤモンドライクカーボンは、特に高い膜強度を有するとともに、成膜性および加工性の面においても優れていることから、非常に有用である。   In addition, diamond-like carbon (DLC) can be used as the material of the reinforcing material layer 132. Diamond-like carbon is very useful because it has particularly high film strength and is excellent in film formability and workability.

なお、補強材料層132の材料は、前述した候補の中から、補強材料としての機能性のほかに、入手の容易性および製造プロセスにおける適合性なども考慮して選択される。   The material of the reinforcing material layer 132 is selected from the candidates described above in consideration of the availability as well as the compatibility in the manufacturing process in addition to the functionality as the reinforcing material.

補強材料層132の厚さは、基本的には、電気的機能層131の厚さと同程度の厚さとする。例えば、電気的機能層131の厚さが1μmである場合は、補強材料層132の厚さも1μmとする。補強材料層132の厚さは、そのほかに、補強材料層132の材料、および可動電極13に加わる静電引力の大きさなどの各種の条件を勘案して決定される。   The thickness of the reinforcing material layer 132 is basically the same as the thickness of the electrical functional layer 131. For example, when the thickness of the electrical functional layer 131 is 1 μm, the thickness of the reinforcing material layer 132 is also 1 μm. In addition, the thickness of the reinforcing material layer 132 is determined in consideration of various conditions such as the material of the reinforcing material layer 132 and the magnitude of the electrostatic attractive force applied to the movable electrode 13.

このように、可動電極13の電気的機能層131は、強度が高い材料または脆性が高い材料からなる補強材料層132によって補強されている。よって、可動電極13は、全体として、電気的機能層131のみからなる場合と較べて、強度または脆性が向上している。   Thus, the electrical functional layer 131 of the movable electrode 13 is reinforced by the reinforcing material layer 132 made of a material having high strength or a material having high brittleness. Therefore, the movable electrode 13 as a whole has improved strength or brittleness as compared with the case where the movable electrode 13 is composed only of the electrical functional layer 131.

また、可動電極13の電気的機能層131は、高い導電性を有する純金属またはそれに準ずる材料からなっている。よって、可動電極13は、全体として、電気的機能層131のみからなる場合の導電性を損なうことなく、高い導電性を有している。   The electric functional layer 131 of the movable electrode 13 is made of a pure metal having high conductivity or a material equivalent thereto. Therefore, the movable electrode 13 as a whole has high conductivity without impairing the conductivity in the case of being composed of only the electrical functional layer 131.

固定電極12と可動電極13の両電極間には、可変キャパシタ1を駆動するための駆動電圧を供給可能になっている。   A drive voltage for driving the variable capacitor 1 can be supplied between the fixed electrode 12 and the movable electrode 13.

図3(b)に示すように、両電極間に駆動電圧が供給されると、両電極間に静電引力が働くことにより、可動電極13は、固定電極12の側へ引き寄せられて弾性範囲内で撓む。   As shown in FIG. 3B, when a driving voltage is supplied between both electrodes, an electrostatic attractive force acts between both electrodes, so that the movable electrode 13 is attracted to the fixed electrode 12 side and is elastic. Bend in.

可動電極13は、電気的機能層131が補強材料層132によって補強されているため、繰り返し動作しても、機械的な物性の変化が生じないか、生じてもごくわずかである。   In the movable electrode 13, since the electrical functional layer 131 is reinforced by the reinforcing material layer 132, even if it is repeatedly operated, the mechanical property does not change or is negligible.

仮に、可動電極13が電気的機能層131つまり純金属のみからなる場合は、純金属が有する延性および展性などによって、繰り返し動作しているうちに、可動電極13の形状が変形したり、弾性係数(ばね係数)が小さくなったり、強度が落ちたりする。つまり、可動電極13に機械的な物性の変化が生じる。   If the movable electrode 13 is made of only the electrical functional layer 131, that is, pure metal, the shape of the movable electrode 13 may be deformed or elastic while it is repeatedly operated due to ductility and malleability of the pure metal. The coefficient (spring coefficient) decreases or the strength decreases. That is, a change in mechanical properties occurs in the movable electrode 13.

可変キャパシタ1では、繰り返し動作によるそのような可動電極13の機械的な物性の変化が補強材料層132によって抑制される。その結果、同じ駆動電圧を供給したときの可動電極13の垂直方向の変位量が一定となる。よって、可変キャパシタ1を安定して駆動させることができる。   In the variable capacitor 1, such a change in mechanical properties of the movable electrode 13 due to repetitive operations is suppressed by the reinforcing material layer 132. As a result, the amount of vertical displacement of the movable electrode 13 when the same drive voltage is supplied is constant. Therefore, the variable capacitor 1 can be driven stably.

以下、MEMS技術を用いた、可変キャパシタ1の作製方法の概略を説明する。   Hereinafter, an outline of a manufacturing method of the variable capacitor 1 using the MEMS technology will be described.

図4および図5は、第一の実施形態における可変キャパシタ1の作製過程の例を示す図である。   4 and 5 are diagrams illustrating an example of a manufacturing process of the variable capacitor 1 according to the first embodiment.

図4(a)に示すように、基板11の表面に、Al膜などの純金属の薄膜をスパッタなどによって成膜し、固定電極12を形成する。また、電気メッキなどによってAlメッキなどを所定の高さまで成長させ、支持層14a、14bを形成する。   As shown in FIG. 4A, a pure metal thin film such as an Al film is formed on the surface of the substrate 11 by sputtering or the like to form the fixed electrode 12. Further, Al plating or the like is grown to a predetermined height by electroplating or the like to form the support layers 14a and 14b.

図4(b)において、支持層14a、14bが形成されていない箇所について、CVD(Chemical Vapor Deposition)などによってシリコン膜などを支持層14a、14bの高さまで成長させ、犠牲層100を形成する。つまり、支持層14a、14bが形成されていない箇所を犠牲層100で埋めることにより、表面を平らにする。   In FIG. 4B, a sacrificial layer 100 is formed by growing a silicon film or the like up to the height of the support layers 14a and 14b by CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like at a location where the support layers 14a and 14b are not formed. That is, the surface is flattened by filling the sacrificial layer 100 in a portion where the support layers 14a and 14b are not formed.

なお、支持層14a、14bを形成する工程と犠牲層100を形成する工程とは、順番が逆になっても構わない。   Note that the order of the step of forming the support layers 14a and 14b and the step of forming the sacrificial layer 100 may be reversed.

図4(c)において、支持層14a、14bおよび犠牲層100の上面に、Al膜などの純金属の薄膜をスパッタなどによって成膜し、電気的機能層131を形成する。   In FIG. 4C, a pure metal thin film such as an Al film is formed on the upper surfaces of the support layers 14a and 14b and the sacrificial layer 100 by sputtering or the like to form the electrical functional layer 131.

なお、電気的機能層131の材料が支持層14a、14bの材料と異なる場合は、それらの間に密着層を介在させることもある。例えば、アルミニウム(Al)からなる支持層の上面に、金(Au)からなる電気的機能層131を形成する場合は、クロム(Cr)膜またはチタン(Ti)膜などを密着層として介在させる。   When the material of the electrical functional layer 131 is different from the material of the support layers 14a and 14b, an adhesion layer may be interposed between them. For example, when the electrical functional layer 131 made of gold (Au) is formed on the upper surface of the support layer made of aluminum (Al), a chromium (Cr) film or a titanium (Ti) film is interposed as an adhesion layer.

図5(a)において、電気的機能層131の上面に、Al−Cu膜などの合金の薄膜をスパッタなどによって成膜し、補強材料層132を形成する。   In FIG. 5A, an alloy thin film such as an Al—Cu film is formed on the upper surface of the electrical functional layer 131 by sputtering or the like to form a reinforcing material layer 132.

なお、電気的機能層131の形成および補強材料層132の形成は、スパッタ以外の方法、すなわち、蒸着、電気メッキ、CVDなどの各種の方法によって行ってもよい。   The formation of the electrical functional layer 131 and the formation of the reinforcing material layer 132 may be performed by a method other than sputtering, that is, various methods such as vapor deposition, electroplating, and CVD.

図5(b)において、基板11上の各層について、レジスト剥離またはイオンミリングなどによって可変キャパシタ1を構成する部分を残しそのほかの部分を除去する。つまり、可変キャパシタ1を切り出す。   In FIG. 5 (b), with respect to each layer on the substrate 11, a portion constituting the variable capacitor 1 is left and other portions are removed by resist peeling or ion milling. That is, the variable capacitor 1 is cut out.

図5(c)において、RIE(Reactive Ion Etching)などによって、犠牲層100を除去する。   In FIG. 5C, the sacrificial layer 100 is removed by RIE (Reactive Ion Etching) or the like.

以上のようにして可変キャパシタ1を作製することができるが、本作製方法はあくまで一例であり、そのほかにも各種の方法が考えられる。   Although the variable capacitor 1 can be manufactured as described above, this manufacturing method is merely an example, and various other methods are conceivable.

図6は第一の実施形態におけるスイッチ2の例を示す断面図であり、図6(a)は駆動電圧をOFFにしたときの状態を示しており、図6(b)は駆動電圧をONにしたときの状態を示している。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the switch 2 in the first embodiment, FIG. 6A shows a state when the drive voltage is turned OFF, and FIG. 6B shows the drive voltage turned ON. This shows the state when

図6に示すように、スイッチ2は、基板21上に、固定電極22、可動電極23、一対の接点層24a、24b、および支持層25などを有している。   As illustrated in FIG. 6, the switch 2 includes a fixed electrode 22, a movable electrode 23, a pair of contact layers 24 a and 24 b, and a support layer 25 on a substrate 21.

固定電極22は、金(Au)、アルミニウム(Al)、または銅(Cu)などの導電性を有する材料からなり、基板21の表面に形成されている。   The fixed electrode 22 is made of a conductive material such as gold (Au), aluminum (Al), or copper (Cu), and is formed on the surface of the substrate 21.

可動電極23は、下層の電気的機能層231および上層の補強材料層232の2層からなり、片側の端部が支持層25によって支持され、固定電極22と空隙を介して対向するように片持ち梁状に形成されている。   The movable electrode 23 is composed of two layers, a lower electrical functional layer 231 and an upper reinforcing material layer 232, one end of which is supported by the support layer 25, so that the movable electrode 23 faces the fixed electrode 22 through a gap. It is shaped like a cantilever.

電気的機能層231の形態および材料などは、可変キャパシタ1の電気的機能層131の場合と同様である。補強材料層232の形態および材料についても、可変キャパシタ1の補強材料層132の場合と同様である。   The form and material of the electrical functional layer 231 are the same as those of the electrical functional layer 131 of the variable capacitor 1. The form and material of the reinforcing material layer 232 are the same as those of the reinforcing material layer 132 of the variable capacitor 1.

接点層24a、24bは、金(Au)、アルミニウム(Al)、または銅(Cu)などの導電性を有する材料からなる。接点層24a、24bは、互いに対向するように、基板21の表面、および支持層25によって支持されている側と反対側の可動電極23の端部の下面にそれぞれ形成されている。   The contact layers 24a and 24b are made of a conductive material such as gold (Au), aluminum (Al), or copper (Cu). The contact layers 24a and 24b are respectively formed on the surface of the substrate 21 and the lower surface of the end portion of the movable electrode 23 opposite to the side supported by the support layer 25 so as to face each other.

固定電極22と可動電極23の両電極間には、スイッチ2を駆動するための駆動電圧を供給可能になっている。   A driving voltage for driving the switch 2 can be supplied between the fixed electrode 22 and the movable electrode 23.

図6(b)に示すように、両電極間に駆動電圧が供給されると、両電極間に静電引力が働くことにより、可動電極23は、固定電極22の側へ引き寄せられて弾性範囲内で撓む。それにより、接点層24aと接点層24bとが接して導通する。   As shown in FIG. 6B, when a driving voltage is supplied between both electrodes, an electrostatic attractive force acts between both electrodes, so that the movable electrode 23 is attracted toward the fixed electrode 22 and is elastic. Bend in. As a result, the contact layer 24a and the contact layer 24b come into contact with each other and become conductive.

可動電極23は、電気的機能層231が補強材料層232によって補強されているため、繰り返し動作しても、機械的な物性の変化が生じないか、生じてもごくわずかである。   Since the electric functional layer 231 is reinforced by the reinforcing material layer 232, the movable electrode 23 does not change or hardly changes mechanical properties even if it is repeatedly operated.

つまり、スイッチ2においても、可変キャパシタ1と同様の理由から、繰り返し動作による可動電極23の機械的な物性の変化が補強材料層232によって抑制される。その結果、同じ駆動電圧を供給したときの可動電極23の垂直方向の変位量が一定となる。よって、スイッチ2を安定して駆動させることができる。   That is, also in the switch 2, for the same reason as the variable capacitor 1, the mechanical property change of the movable electrode 23 due to the repetitive operation is suppressed by the reinforcing material layer 232. As a result, the amount of vertical displacement of the movable electrode 23 when the same drive voltage is supplied is constant. Therefore, the switch 2 can be driven stably.

なお、スイッチ2は、前述した可変キャパシタ1の作製方法の例と同様の方法により作製可能である。   The switch 2 can be manufactured by a method similar to the example of the method for manufacturing the variable capacitor 1 described above.

第一の実施形態において、可変キャパシタ1の電気的機能層131は、可動電極13の下層であったが、上層であってもよい。つまり、電気的機能層131と補強材料層132の配置関係が逆転していてもよい。スイッチ2の電気的機能層231と補強材料層232の配置関係についても同様である。   In the first embodiment, the electrical functional layer 131 of the variable capacitor 1 is a lower layer of the movable electrode 13, but may be an upper layer. That is, the arrangement relationship between the electrical functional layer 131 and the reinforcing material layer 132 may be reversed. The same applies to the positional relationship between the electrical functional layer 231 and the reinforcing material layer 232 of the switch 2.

ただし、その場合は、基板11に対する電気的機能層131の接触抵抗が増大することを防止するために、少なくとも上層の電気的機能層131の一部を基板11側に露出させておくことが好ましい。より具体的には、下層の補強材料層132を可動電極13の両端側に形成して、上層の電気的機能層131の中央部を基板11側に露出させておくことが好ましい。   However, in that case, in order to prevent the contact resistance of the electrical functional layer 131 with respect to the substrate 11 from increasing, it is preferable to expose at least a part of the upper electrical functional layer 131 to the substrate 11 side. . More specifically, it is preferable to form a lower reinforcing material layer 132 on both ends of the movable electrode 13 so that the central portion of the upper electrical functional layer 131 is exposed to the substrate 11 side.

〔第二の実施形態〕
図7は第二の実施形態における可変キャパシタ3の例を示す断面図であり、図7(a)は駆動電圧をOFFにしたときの状態を示しており、図7(b)は駆動電圧をONにしたときの状態を示している。
[Second Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the variable capacitor 3 in the second embodiment. FIG. 7A shows a state when the drive voltage is turned OFF, and FIG. 7B shows the drive voltage. The state when turned ON is shown.

以下、可変キャパシタ3について、第一の実施形態の可変キャパシタ1と相違する点である可動電極33を中心に説明する。可変キャパシタ1と共通するそのほかの構成要素については、可変キャパシタ1の説明で用いた符号と同一の符号を付し、説明を省略する。   Hereinafter, the variable capacitor 3 will be described focusing on the movable electrode 33 that is different from the variable capacitor 1 of the first embodiment. Other constituent elements common to the variable capacitor 1 are denoted by the same reference numerals as those used in the description of the variable capacitor 1, and description thereof is omitted.

図7に示すように、可動電極33は、下層の電気的機能層331、および電気的機能層331より狭い範囲で2箇所に形成されている上層の補強材料層332a、332bの2層からなる。可動電極33は、両側の端部が支持層14a、14bによって支持され、固定電極12と空隙を介して対向するように架橋状に形成されている。   As shown in FIG. 7, the movable electrode 33 is composed of two layers of a lower electrical functional layer 331 and upper reinforcing material layers 332a and 332b formed at two locations in a narrower range than the electrical functional layer 331. . The movable electrode 33 is formed in a bridge shape so that both end portions thereof are supported by the support layers 14a and 14b and face the fixed electrode 12 through a gap.

電気的機能層331の形態および材料などは、可変キャパシタ1の電気的機能層131の場合と同様である。   The form and material of the electrical functional layer 331 are the same as those of the electrical functional layer 131 of the variable capacitor 1.

補強材料層332a、332bは、電気的機能層331の材料よりも、強度が高い材料または脆性が高い材料からなり、電気的機能層331の上面の一部にパターニングされている。すなわち、補強材料層332a、332bは、電気的機能層331の両端部付近の上面にのみ形成されており、電気的機能層331の中央部の上面には形成されていない。   The reinforcing material layers 332a and 332b are made of a material having higher strength or brittleness than the material of the electrical functional layer 331, and are patterned on a part of the upper surface of the electrical functional layer 331. That is, the reinforcing material layers 332a and 332b are formed only on the upper surface in the vicinity of both end portions of the electrical functional layer 331, and are not formed on the upper surface of the central portion of the electrical functional layer 331.

より具体的には、補強材料層332a、332bは、支持層14a、14bによって支持されている電気的機能層端部331a、331bの上面を覆うようにそれぞれ形成されており、電気的機能層端部331a、331bの端部境界331c、331dから中央側へ若干はみ出して形成されている。   More specifically, the reinforcing material layers 332a and 332b are formed so as to cover the upper surfaces of the electrical functional layer end portions 331a and 331b supported by the support layers 14a and 14b, respectively, The portions 331a and 331b are formed so as to slightly protrude from the end boundaries 331c and 331d toward the center.

図7(b)に示すように、可動電極33が固定電極12の側へ撓んだとき、電気的機能層331の中でも上面に補強材料層332a、332bが形成されている箇所は、応力などが最も集中する部分である。例えば、可動電極33の撓みの支点となる端部境界331c、331dには、せん断応力および曲げモーメントなどが集中して作用する。   As shown in FIG. 7B, when the movable electrode 33 is bent toward the fixed electrode 12, the portion of the electrical functional layer 331 where the reinforcing material layers 332a and 332b are formed on the upper surface is stress or the like. Is the most concentrated part. For example, shear stress, bending moment, and the like act on the end boundaries 331 c and 331 d that serve as fulcrums for the bending of the movable electrode 33.

補強材料層332a、332bの厚さは、基本的には、電気的機能層331の厚さと同程度の厚さとする。そのほかに、補強材料層332a、332bの材料、および可動電極33に加わる静電引力の大きさなどの各種の条件を勘案して決定される。   The thickness of the reinforcing material layers 332a and 332b is basically the same as the thickness of the electrical functional layer 331. In addition, it is determined in consideration of various conditions such as the material of the reinforcing material layers 332a and 332b and the magnitude of the electrostatic attractive force applied to the movable electrode 33.

このように、可動電極33の電気的機能層331の中で最も応力などが集中する部分である端部境界331c、331dおよびそれらの近辺は、強度が高い材料または脆性が高い材料からなる補強材料層332a、332bによってそれぞれ補強されている。よって、可動電極33は、全体として、可変キャパシタ1の可動電極13ほどではないが、電気的機能層331のみからなる場合と較べて、十分に強度または脆性が向上している。   As described above, the end boundaries 331c and 331d, which are portions where the stress and the like are concentrated most in the electric functional layer 331 of the movable electrode 33, and the vicinity thereof are reinforcing materials made of a material having high strength or a material having high brittleness. Reinforced by layers 332a and 332b, respectively. Therefore, although the movable electrode 33 as a whole is not as large as the movable electrode 13 of the variable capacitor 1, the strength or brittleness is sufficiently improved as compared with the case where the movable electrode 33 is composed only of the electrical functional layer 331.

しかも、可動電極33は、可変キャパシタ1の可動電極13とは異なり、電気的機能層331の上面の全体が補強材料層332a、332bで覆われているわけではないので、電気的機能層131のみからなる場合と電気的な特性がほとんど変わらない。   In addition, unlike the movable electrode 13 of the variable capacitor 1, the movable electrode 33 is not entirely covered with the reinforcing material layers 332a and 332b, so that only the electrical functional layer 131 is present. The electrical characteristics are almost the same as in the case of comprising.

また、可変キャパシタ3では、可変キャパシタ1と較べて、可動電極33の動作の応答性が良好であり、駆動電圧も少なくて済む。   In addition, the variable capacitor 3 has better responsiveness of operation of the movable electrode 33 and less drive voltage than the variable capacitor 1.

すなわち、可変キャパシタ1の可動電極13のように、仮に電気的機能層331の上面の全体が補強材料層332a、332bで覆われていると、電気的機能層331のみからなる場合と較べて、可動電極33の重量が増加し動作する際の慣性が大きくなる。これは、可動電極33の動作の応答性を悪くする。また、可動電極33を変位させるのにより多くの静電引力を必要とする。これは、駆動電圧の増大を招くことになる。可変キャパシタ3では、補強材料層332a、332bが可動電極33の両側にのみ形成されており可動電極33の中央部には形成されていないので、可変キャパシタ1ほどには、可動電極33の動作の応答性が悪くならず、駆動電圧の増大も招かない。つまり、高速の容量切り替えが可能であり、省電力である。   That is, if the entire upper surface of the electrical functional layer 331 is covered with the reinforcing material layers 332a and 332b like the movable electrode 13 of the variable capacitor 1, compared to the case where the electrical functional layer 331 alone is formed, The weight of the movable electrode 33 is increased and the inertia when operating is increased. This deteriorates the responsiveness of the operation of the movable electrode 33. In addition, more electrostatic attraction is required to displace the movable electrode 33. This leads to an increase in driving voltage. In the variable capacitor 3, the reinforcing material layers 332 a and 332 b are formed only on both sides of the movable electrode 33 and are not formed in the central portion of the movable electrode 33. The responsiveness is not deteriorated and the driving voltage is not increased. That is, high-speed capacity switching is possible, and power is saved.

よって、可変キャパシタ3では、補強によるデメリットを低減しつつ、繰り返し動作による可動電極33の機械的な物性の変化を抑制することができる。   Therefore, in the variable capacitor 3, it is possible to suppress a change in mechanical properties of the movable electrode 33 due to repeated operations while reducing the disadvantages due to reinforcement.

なお、可変キャパシタ3は、前述した可変キャパシタ1の作製方法の例と同様の方法により作製可能である。   The variable capacitor 3 can be manufactured by a method similar to the example of the method for manufacturing the variable capacitor 1 described above.

図8は第二の実施形態におけるスイッチ4の例を示す断面図であり、図8(a)は駆動電圧をOFFにしたときの状態を示しており、図8(b)は駆動電圧をONにしたときの状態を示している。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the switch 4 in the second embodiment. FIG. 8A shows a state when the drive voltage is turned off, and FIG. 8B shows that the drive voltage is turned on. This shows the state when

以下、スイッチ4について、第一の実施形態のスイッチ2と相違する点である可動電極43を中心に説明する。スイッチ2と共通するそのほかの構成要素については、スイッチ2の説明で用いた符号と同一の符号を付し、説明を省略する。   Hereinafter, the switch 4 will be described focusing on the movable electrode 43 that is different from the switch 2 of the first embodiment. Other constituent elements common to the switch 2 are denoted by the same reference numerals used in the description of the switch 2, and the description thereof is omitted.

図8に示すように、可動電極43は、下層の電気的機能層431、および電気的機能層431より狭い範囲で1箇所に形成されている上層の補強材料層432の2層からなる。可動電極43は、片側の端部が支持層25によって支持され、固定電極22と空隙を介して対向するように片持ち梁状に形成されている。   As shown in FIG. 8, the movable electrode 43 is composed of two layers of a lower electrical functional layer 431 and an upper reinforcing material layer 432 formed in one place in a narrower range than the electrical functional layer 431. The movable electrode 43 is formed in a cantilever shape so that one end of the movable electrode 43 is supported by the support layer 25 and faces the fixed electrode 22 via a gap.

電気的機能層431の形態および材料などは、スイッチ2の電気的機能層231の場合と同様である。   The form and material of the electrical functional layer 431 are the same as those of the electrical functional layer 231 of the switch 2.

補強材料層432は、電気的機能層431の材料よりも、強度が高い材料または脆性が高い材料からなり、電気的機能層431の上面の一部にパターニングされている。すなわち、補強材料層432は、電気的機能層431の一方の端部の上面にのみ形成されており、電気的機能層431の中央部および他方の端部の上面には形成されていない。   The reinforcing material layer 432 is made of a material having higher strength or higher brittleness than the material of the electrical functional layer 431, and is patterned on a part of the upper surface of the electrical functional layer 431. That is, the reinforcing material layer 432 is formed only on the upper surface of one end portion of the electrical functional layer 431, and is not formed on the upper surface of the central portion and the other end portion of the electrical functional layer 431.

より具体的には、補強材料層432は、支持層25によって支持されている電気的機能層端部431aの上面を覆うように形成されており、電気的機能層端部431aの端部境界431bから中央側へ若干はみ出して形成されている。   More specifically, the reinforcing material layer 432 is formed so as to cover the upper surface of the electrical functional layer end portion 431a supported by the support layer 25, and the end boundary 431b of the electrical functional layer end portion 431a. It is formed to protrude slightly from the center side.

図8(b)に示すように、可動電極23が固定電極22の側へ撓んだとき、電気的機能層431の中でも上面に補強材料層432が形成されている箇所は、応力などが最も集中する部分である。例えば、可動電極43の撓みの支点となる端部境界431bには、せん断応力および曲げモーメントなどが集中して作用する。   As shown in FIG. 8B, when the movable electrode 23 bends to the fixed electrode 22 side, the portion where the reinforcing material layer 432 is formed on the upper surface of the electrical functional layer 431 has the highest stress or the like. It is the part that concentrates. For example, shear stress, bending moment, and the like act on the end boundary 431b serving as a fulcrum for bending of the movable electrode 43.

補強材料層432の厚さは、基本的には、電気的機能層431の厚さと同程度の厚さとする。そのほかに、補強材料層432の材料、および可動電極43に加わる静電引力の大きさなどの各種の条件を勘案して決定される。   The thickness of the reinforcing material layer 432 is basically the same as the thickness of the electrical functional layer 431. In addition, it is determined in consideration of various conditions such as the material of the reinforcing material layer 432 and the magnitude of the electrostatic attractive force applied to the movable electrode 43.

このように、可動電極43の電気的機能層431の中で最も応力などが集中する部分である端部境界431bおよびその近辺は、強度が高い材料または脆性が高い材料からなる補強材料層432によって補強されている。よって、可動電極43は、全体として、スイッチ2の可動電極23ほどではないが、電気的機能層431のみからなる場合と較べて、十分に強度または脆性が向上している。   As described above, the end boundary 431b, which is the portion where the stress or the like is concentrated most in the electrical functional layer 431 of the movable electrode 43, and the vicinity thereof are formed by the reinforcing material layer 432 made of a material having high strength or a material having high brittleness. It is reinforced. Therefore, as a whole, the movable electrode 43 is not as large as the movable electrode 23 of the switch 2, but is sufficiently improved in strength or brittleness as compared with the case where it consists only of the electrical functional layer 431.

しかも、可動電極43は、スイッチ2の可動電極23とは異なり、電気的機能層431の上面の全体が補強材料層432で覆われているわけではないので、電気的機能層431のみからなる場合と電気的な特性がほとんど変わらない。   In addition, unlike the movable electrode 23 of the switch 2, the entire upper surface of the electrical functional layer 431 is not covered with the reinforcing material layer 432, and thus the movable electrode 43 includes only the electrical functional layer 431. The electrical characteristics are almost the same.

また、スイッチ4では、補強材料層432が可動電極43の片側にのみ形成されており可動電極43の中央部には形成されていないので、スイッチ2ほどには、可動電極43の動作の応答性が悪くならず、駆動電圧の増大も招かない。つまり、高速のスイッチングが可能であり、省電力である。   Further, in the switch 4, the reinforcing material layer 432 is formed only on one side of the movable electrode 43 and is not formed in the central portion of the movable electrode 43. The drive voltage is not increased. That is, high-speed switching is possible and power is saved.

よって、スイッチ4においても、補強によるデメリットを低減しつつ、繰り返し動作による可動電極43の機械的な物性の変化を抑制することができる。   Therefore, also in the switch 4, it is possible to suppress a change in mechanical properties of the movable electrode 43 due to repetitive operations while reducing the demerits due to reinforcement.

なお、スイッチ4は、前述した可変キャパシタ1の作製方法の例と同様の方法により作製可能である。   The switch 4 can be manufactured by a method similar to the example of the method for manufacturing the variable capacitor 1 described above.

〔第三の実施形態〕
図9は第三の実施形態における可変キャパシタ5の例を示す断面図であり、図9(a)は駆動電圧をOFFにしたときの状態を示しており、図9(b)は駆動電圧をONにしたときの状態を示している。
[Third embodiment]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the variable capacitor 5 in the third embodiment. FIG. 9A shows a state when the drive voltage is turned OFF, and FIG. 9B shows the drive voltage. The state when turned ON is shown.

以下、可変キャパシタ5について、第一の実施形態の可変キャパシタ1と相違する点である可動電極53を中心に説明する。可変キャパシタ1と共通するそのほかの構成要素については、可変キャパシタ1の説明で用いた符号と同一の符号を付し、説明を省略する。   Hereinafter, the variable capacitor 5 will be described focusing on the movable electrode 53 that is different from the variable capacitor 1 of the first embodiment. Other constituent elements common to the variable capacitor 1 are denoted by the same reference numerals as those used in the description of the variable capacitor 1, and description thereof is omitted.

図9に示すように、可動電極53は、下層の第一電気的機能層531、中間層の補強材料層532、および上層の第二電気的機能層533の3層からなる。可動電極53は、両側の端部が支持層14a、14bによって支持され、固定電極12と空隙を介して対向するように架橋状に形成されている。   As shown in FIG. 9, the movable electrode 53 includes three layers including a lower first electrical functional layer 531, an intermediate reinforcing material layer 532, and an upper second electrical functional layer 533. The movable electrode 53 is formed in a bridge shape so that the end portions on both sides are supported by the support layers 14a and 14b and face the fixed electrode 12 through a gap.

第一電気的機能層531の形態および材料などは、可変キャパシタ1の電気的機能層131の場合と同様である。補強材料層532の形態および材料についても、可変キャパシタ1の補強材料層132の場合と同様である。   The form and material of the first electrical functional layer 531 are the same as those of the electrical functional layer 131 of the variable capacitor 1. The form and material of the reinforcing material layer 532 are the same as those of the reinforcing material layer 132 of the variable capacitor 1.

第二電気的機能層533は、金(Au)、アルミニウム(Al)、または銅(Cu)などの、高い導電性を有する純金属またはそれに準ずる材料からなり、例えば、第一電気的機能層531と同一の材料からなる。第二電気的機能層533は、補強材料層532の上面の全体に形成されている。つまり、第二電気的機能層533が補強材料層532の上面の全体に積層されている。   The second electrical functional layer 533 is made of a highly conductive pure metal, such as gold (Au), aluminum (Al), or copper (Cu), or a material equivalent thereto. For example, the first electrical functional layer 531 Made of the same material. The second electrical functional layer 533 is formed on the entire top surface of the reinforcing material layer 532. That is, the second electrical functional layer 533 is laminated on the entire upper surface of the reinforcing material layer 532.

第二電気的機能層533の厚さは、第一電気的機能層531の厚さが前述した導電性を考慮した厚さとなっていれば、それよりも薄くてよい。   The thickness of the second electrical functional layer 533 may be thinner than the thickness of the first electrical functional layer 531 as long as the above-described conductivity is taken into consideration.

このように、第二電気的機能層533が形成されていることにより、補強材料層532の帯電を防止することができる。すなわち、補強材料層532に誘電性の高い材料が用いられている場合に可変キャパシタ5を繰り返し駆動していると、電極間に電圧が供給されていなくても補強材料層532内に電荷が留まることがある。特に、可変キャパシタ5を高周波信号が流れる回路に適用した場合は、そのような現象が起きやすい。その場合には、駆動電圧に対する静電容量の関係が当初の関係とは異なったものとなる。つまり、可変キャパシタ5の特性が変化してしまう。   Thus, the formation of the second electrical functional layer 533 can prevent the reinforcing material layer 532 from being charged. That is, if the variable capacitor 5 is repeatedly driven when a highly dielectric material is used for the reinforcing material layer 532, electric charge remains in the reinforcing material layer 532 even when no voltage is supplied between the electrodes. Sometimes. In particular, when the variable capacitor 5 is applied to a circuit through which a high frequency signal flows, such a phenomenon is likely to occur. In that case, the relationship between the electrostatic capacity and the driving voltage is different from the initial relationship. That is, the characteristics of the variable capacitor 5 change.

可変キャパシタ5では、第二電気的機能層533が形成されているため、電荷の逃げ道が広がり、電荷が留まりにくくなる。   In the variable capacitor 5, since the second electrical functional layer 533 is formed, the escape route for charges is widened, and the charges are less likely to stay.

よって、可変キャパシタ5では、繰り返し動作による可動電極53の機械的な物性の変化が補強材料層532によって抑制されるとともに、補強材料層532における帯電が生じにくい。   Therefore, in the variable capacitor 5, changes in the mechanical properties of the movable electrode 53 due to repetitive operations are suppressed by the reinforcing material layer 532, and charging in the reinforcing material layer 532 is unlikely to occur.

なお、可変キャパシタ5は、前述した可変キャパシタ1の作製方法の例と同様の方法により作製可能である。   The variable capacitor 5 can be manufactured by a method similar to the example of the method for manufacturing the variable capacitor 1 described above.

図10は第三の実施形態におけるスイッチ6の例を示す断面図であり、図10(a)は駆動電圧をOFFにしたときの状態を示しており、図10(b)は駆動電圧をONにしたときの状態を示している。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the switch 6 in the third embodiment. FIG. 10 (a) shows a state when the drive voltage is turned off, and FIG. 10 (b) shows that the drive voltage is turned on. This shows the state when

以下、スイッチ6について、第一の実施形態のスイッチ2と相違する点である可動電極63を中心に説明する。スイッチ2と共通するそのほかの構成要素については、スイッチ2の説明で用いた符号と同一の符号を付し、説明を省略する。   Hereinafter, the switch 6 will be described focusing on the movable electrode 63 that is different from the switch 2 of the first embodiment. Other constituent elements common to the switch 2 are denoted by the same reference numerals used in the description of the switch 2, and the description thereof is omitted.

図10に示すように、可動電極63は、下層の第一電気的機能層631、中間層の補強材料層632、および上層の第二電気的機能層633の3層からなる。可動電極63は、片側の端部が支持層25によって支持され、固定電極22と空隙を介して対向するように片持ち梁状に形成されている。   As shown in FIG. 10, the movable electrode 63 includes three layers of a lower first electric functional layer 631, an intermediate reinforcing material layer 632, and an upper second electric functional layer 633. The movable electrode 63 is formed in a cantilever shape so that one end of the movable electrode 63 is supported by the support layer 25 and faces the fixed electrode 22 via a gap.

第一電気的機能層631の形態および材料などは、スイッチ2の電気的機能層231の場合と同様である。補強材料層632の形態および材料についても、スイッチ2の補強材料層232の場合と同様である。   The form and material of the first electrical functional layer 631 are the same as those of the electrical functional layer 231 of the switch 2. The form and material of the reinforcing material layer 632 are the same as those of the reinforcing material layer 232 of the switch 2.

第二電気的機能層633は、金(Au)、アルミニウム(Al)、または銅(Cu)などの、高い導電性を有する純金属またはそれに準ずる材料からなり、例えば、第一電気的機能層631と同一の材料からなる。第二電気的機能層633は、補強材料層632の上面の全体に形成されている。つまり、第二電気的機能層633が補強材料層632の上面の全体に積層されている。   The second electrical functional layer 633 is made of a highly conductive pure metal such as gold (Au), aluminum (Al), or copper (Cu) or a material equivalent thereto. For example, the first electrical functional layer 631 Made of the same material. The second electrical functional layer 633 is formed on the entire upper surface of the reinforcing material layer 632. That is, the second electrical functional layer 633 is laminated on the entire upper surface of the reinforcing material layer 632.

このように、第二電気的機能層633が形成されていることにより、可変キャパシタ5と同様の理由から、補強材料層632の帯電を防止することができる。   Thus, by forming the second electrical functional layer 633, the reinforcing material layer 632 can be prevented from being charged for the same reason as the variable capacitor 5.

よって、スイッチ6においても、繰り返し動作による可動電極63の機械的な物性の変化が補強材料層632によって抑制されるとともに、補強材料層632における帯電が生じにくい。   Therefore, also in the switch 6, the mechanical property change of the movable electrode 63 due to the repetitive operation is suppressed by the reinforcing material layer 632, and the reinforcing material layer 632 is hardly charged.

なお、スイッチ6は、前述した可変キャパシタ1の作製方法の例と同様の方法により作製可能である。   The switch 6 can be manufactured by a method similar to the example of the method for manufacturing the variable capacitor 1 described above.

以上の実施形態において、可変キャパシタ1、3、5およびスイッチ2、4、6の全体または一部の構造、形状、および材料などは、本発明の主旨に沿って適宜変更可能である。また、上述の可動電極の構成は、可変キャパシタおよびスイッチに限らず、可動部を有する各種のMEMSデバイスに適用可能である。   In the above embodiment, the structure, shape, material and the like of the whole or a part of the variable capacitors 1, 3, 5 and the switches 2, 4, 6 can be appropriately changed in accordance with the gist of the present invention. The configuration of the movable electrode described above is not limited to a variable capacitor and a switch, and can be applied to various MEMS devices having a movable portion.

1、3、5 可変キャパシタ(MEMSデバイス)
2、4、6 スイッチ(MEMSデバイス)
11、21 基板
12、22 固定電極
13、23、33、43、53、63 可動電極
14a、14b、25 支持層(支持部)
131、231、331、431 電気的機能層(第一層)
132、232、332、432 補強材料層(第二層)
531、631 第一電気的機能層(第一層)
532、632 補強材料層(第二層)
533、633 第二電気的機能層(第三層)
1, 3, 5 Variable capacitor (MEMS device)
2, 4, 6 switch (MEMS device)
11, 21 Substrate 12, 22 Fixed electrode 13, 23, 33, 43, 53, 63 Movable electrode 14a, 14b, 25 Support layer (support part)
131, 231, 331, 431 Electrical functional layer (first layer)
132, 232, 332, 432 Reinforcement material layer (second layer)
531, 631 First electrical functional layer (first layer)
532, 632 Reinforcement material layer (second layer)
533, 633 Second electrical functional layer (third layer)

Claims (8)

基板と、
前記基板上に設けられる支持部と、
前記基板上に設けられる固定電極と、
前記支持部によって支持されており、前記固定電極と対向して設けられる可動電極と、を備え、
前記可動電極は、
導電性を有する材料からなる第一層と、
前記第一層よりも強度が高い材料または前記第一層よりも脆性が高い材料からなる第二層と、を含む、
MEMSデバイス。
A substrate,
A support provided on the substrate;
A fixed electrode provided on the substrate;
A movable electrode supported by the support portion and provided to face the fixed electrode;
The movable electrode is
A first layer made of a conductive material;
A second layer made of a material having a higher strength than the first layer or a material more brittle than the first layer,
MEMS device.
前記第二層は、前記第一層の上層として形成されている、
請求項1記載のMEMSデバイス。
The second layer is formed as an upper layer of the first layer,
The MEMS device according to claim 1.
前記可動電極は、導電性を有する材料からなる第三層を含み、
前記第二層は、前記第一層と前記第三層との間の中間層として形成されている、
請求項1記載のMEMSデバイス。
The movable electrode includes a third layer made of a conductive material,
The second layer is formed as an intermediate layer between the first layer and the third layer.
The MEMS device according to claim 1.
前記支持部は、前記可動電極を当該可動電極の両側で支持しており、
前記第二層は、前記可動電極の両側に形成されている、
請求項1ないし3のいずれかに記載のMEMSデバイス。
The support portion supports the movable electrode on both sides of the movable electrode,
The second layer is formed on both sides of the movable electrode,
The MEMS device according to claim 1.
前記支持部は、前記可動電極を当該可動電極の片側から支持しており、
前記第二層は、前記可動電極の片側に形成されている、
請求項1ないし3のいずれかに記載のMEMSデバイス。
The support portion supports the movable electrode from one side of the movable electrode,
The second layer is formed on one side of the movable electrode,
The MEMS device according to claim 1.
前記第二層の材料として高強度合金が用いられている、
請求項1ないし5のいずれかに記載のMEMSデバイス。
A high-strength alloy is used as the material of the second layer,
The MEMS device according to claim 1.
前記第二層の材料として酸化物または窒化物が用いられている、
請求項1ないし5のいずれかに記載のMEMSデバイス。
An oxide or nitride is used as the material of the second layer,
The MEMS device according to claim 1.
前記第二層の材料としてダイヤモンドライクカーボンが用いられている、
請求項1ないし5のいずれかに記載のMEMSデバイス。
Diamond-like carbon is used as the material of the second layer,
The MEMS device according to claim 1.
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