JP2013090442A - Electrostatic drive type actuator, variable capacitance element and method of manufacturing the same - Google Patents

Electrostatic drive type actuator, variable capacitance element and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2013090442A
JP2013090442A JP2011228803A JP2011228803A JP2013090442A JP 2013090442 A JP2013090442 A JP 2013090442A JP 2011228803 A JP2011228803 A JP 2011228803A JP 2011228803 A JP2011228803 A JP 2011228803A JP 2013090442 A JP2013090442 A JP 2013090442A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
movable beam
fixed plate
electrode
drive
movable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011228803A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Tanaka
堅志 田中
Keiichi Umeda
圭一 梅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2011228803A priority Critical patent/JP2013090442A/en
Publication of JP2013090442A publication Critical patent/JP2013090442A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic drive type actuator and a variable capacitance element capable of suppressing occurrence of a sticking phenomenon, and a method of manufacturing the same with high yield and high form accuracy.SOLUTION: In a variable capacitance element 1, a movable beam 3 faces a fixed plate 2, movable beam side drive capacitance electrodes 8A, 8B and a movable beam side RF capacitance electrode 9 are provided in the movable beam 3, fixed plate side drive capacitance electrodes 5A, 5B are provided in the fixed plate 2 so as to face the movable beam side drive capacitance electrodes 8A, 8B, the fixed plate side RF capacitance electrodes 6A, 6B are provided in the fixed plate 2 so as to face the movable beam side RF capacitance electrode 9, a dielectric film 4 is formed so as to cover the fixed plate side drive capacitance electrodes 5A, 5B and the fixed plate side RF capacitance electrodes 6A, 6B and the movable beam 3 is configured so that its tip is bent to a side of the fixed plate 2 in the initial state.

Description

この発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いて静電力により駆動する静電駆動型アクチュエータと、その静電駆動型アクチュエータを利用してRF(Radio Frequency)容量を連続的に変えることができる可変容量素子と、それらの製造方法とに関するものである。   The present invention can continuously change an RF (Radio Frequency) capacity using an electrostatic drive actuator that is driven by electrostatic force using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) and the electrostatic drive actuator. The present invention relates to a variable capacitance element and a manufacturing method thereof.

様々なデバイスで静電駆動型アクチュエータが採用されることがある(例えば特許文献1参照。)。   An electrostatic drive type actuator may be employed in various devices (see, for example, Patent Document 1).

図1(A)は、静電駆動型アクチュエータを採用したスイッチ素子101の構成例について説明する図である。
図示するスイッチ素子101は、固定部102と、可動部103と、接点電極104と、駆動容量電極105と、ストッパ106とを備えている。固定部102は基板である。可動部103は、金属製の片持ち梁であり、固定部102に固定された固定端部103Aと、固定部102の主面に一定間隔で対向する可動端部103Bとを備えている。接点電極104と、駆動容量電極105と、ストッパ106とは、可動端部103Bに対向して設けられている。このスイッチ素子101では、駆動容量電極105と可動部103との間に駆動電圧が印加されることで可動部103が変形して、可動端部103Bが接点電極104に接触し、可動部103と接点電極104との間での電気的接点が得られる。
FIG. 1A is a diagram illustrating a configuration example of a switch element 101 that employs an electrostatic drive actuator.
The illustrated switch element 101 includes a fixed portion 102, a movable portion 103, a contact electrode 104, a drive capacitance electrode 105, and a stopper 106. The fixing part 102 is a substrate. The movable portion 103 is a metal cantilever, and includes a fixed end portion 103A fixed to the fixed portion 102 and a movable end portion 103B facing the main surface of the fixed portion 102 at a constant interval. The contact electrode 104, the drive capacitance electrode 105, and the stopper 106 are provided to face the movable end portion 103B. In this switch element 101, the drive voltage is applied between the drive capacitance electrode 105 and the movable portion 103, so that the movable portion 103 is deformed, the movable end portion 103 </ b> B contacts the contact electrode 104, and the movable portion 103 An electrical contact with the contact electrode 104 is obtained.

また、このような静電駆動型アクチュエータを利用するデバイスとして、RF容量を連続的に制御可能にした可変容量素子が開発されている。   In addition, as a device using such an electrostatic drive actuator, a variable capacitance element has been developed in which the RF capacitance can be continuously controlled.

図1(B)は、静電駆動型アクチュエータを採用した可変容量素子201の構成例について説明する図である。   FIG. 1B is a diagram illustrating a configuration example of a variable capacitance element 201 that employs an electrostatic drive type actuator.

図示する可変容量素子201は、固定部202と、可動部203と、固定部側RF容量電極204と、可動部側RF容量電極205と、誘電体膜206と、固定部側駆動容量電極(不図示)と、可動部側駆動容量電極(不図示)とを備える。固定部202は基板である。可動部203は、絶縁性材料からなる片持ち梁であり、固定部202に固定された固定端部203Aと、固定部202の主面に一定間隔で対向する可動端部203Bとを備えている。可動部側RF容量電極205は、可動端部203Bにおける固定部202との対向面に設けられている。固定部側RF容量電極204は、可動端部203Bおよび可動部側RF容量電極205に対向するように設けられている。可動部側駆動容量電極(不図示)は、可動端部203Bにおける固定部202との対向面に、可動部側RF容量電極205と隣り合うように設けられている。固定部側駆動容量電極(不図示)は、可動端部203Bおよび可動部側駆動容量電極に対向するように設けられている。なお、固定部側駆動容量電極と可動部側駆動容量電極とは、図1(B)では図示されていない。誘電体膜206は、固定部側RF容量電極204と固定部側駆動容量電極(不図示)とを覆うように設けられている。
この可変容量素子201では、固定部側駆動容量電極と可動部側駆動容量電極との間に駆動電圧を印加することで生じる駆動容量によって可動部203が変位して、可動部側RF容量電極205が誘電体膜206に接触する。可動部側RF容量電極205と誘電体膜206との接触面積は駆動電圧に応じて変化し、誘電体膜206を介して対向する固定部側RF容量電極204と可動部側RF容量電極205との間に、可動部側RF容量電極205と誘電体膜206との接触面積に応じた容量値のRF容量が生じる。可変容量装置201では、誘電体膜206は、高い誘電率を有する材料からなり、極めて薄い膜厚で形成される。
The illustrated variable capacitor 201 includes a fixed portion 202, a movable portion 203, a fixed portion-side RF capacitor electrode 204, a movable portion-side RF capacitor electrode 205, a dielectric film 206, and a fixed portion-side drive capacitor electrode (not fixed). And a movable portion side drive capacitance electrode (not shown). The fixing part 202 is a substrate. The movable portion 203 is a cantilever made of an insulating material, and includes a fixed end portion 203A fixed to the fixed portion 202 and a movable end portion 203B facing the main surface of the fixed portion 202 at a predetermined interval. . The movable part side RF capacitance electrode 205 is provided on the surface of the movable end 203B facing the fixed part 202. The fixed part side RF capacitive electrode 204 is provided so as to face the movable end part 203 </ b> B and the movable part side RF capacitive electrode 205. The movable portion side drive capacitance electrode (not shown) is provided on the surface of the movable end portion 203B facing the fixed portion 202 so as to be adjacent to the movable portion side RF capacitance electrode 205. The fixed portion side drive capacitance electrode (not shown) is provided so as to face the movable end portion 203B and the movable portion side drive capacitance electrode. Note that the fixed portion side drive capacitance electrode and the movable portion side drive capacitance electrode are not shown in FIG. The dielectric film 206 is provided so as to cover the fixed portion side RF capacitor electrode 204 and the fixed portion side drive capacitor electrode (not shown).
In this variable capacitance element 201, the movable portion 203 is displaced by the drive capacitance generated by applying a drive voltage between the fixed portion side drive capacitance electrode and the movable portion side drive capacitance electrode, and the movable portion side RF capacitance electrode 205 is displaced. Contacts the dielectric film 206. The contact area between the movable part side RF capacitive electrode 205 and the dielectric film 206 changes according to the driving voltage, and the fixed part side RF capacitive electrode 204 and the movable part side RF capacitive electrode 205 that face each other through the dielectric film 206. In the meantime, an RF capacitance having a capacitance value corresponding to the contact area between the movable portion side RF capacitance electrode 205 and the dielectric film 206 is generated. In the variable capacitance device 201, the dielectric film 206 is made of a material having a high dielectric constant and is formed with a very thin film thickness.

特開2009−152194号公報JP 2009-152194 A

静電駆動型アクチュエータを採用した可変容量素子では、駆動電圧の印加により可動部が変位し、誘電体膜の両面が電極に接触した状態になる。その状態では、誘電体膜の表面と電極との間で電子が移動し、誘電体膜の表面が帯電した状態となる(以下、この現象をチャージアップと称する。)。このチャージアップによる帯電は、駆動電圧の印加を止めても続き、チャージアップによる帯電量が大きければ、駆動電圧の印加を止めても可動部が固定部に貼り付くスティッキング現象が引き起こされることになる。すると、可動部を駆動電圧で制御することが困難になり、駆動電圧の印加を止めても、RF容量を下限値まで下げることができなくなる。   In a variable capacitance element employing an electrostatic drive type actuator, the movable part is displaced by the application of a drive voltage, and both surfaces of the dielectric film are in contact with the electrodes. In this state, electrons move between the surface of the dielectric film and the electrode, and the surface of the dielectric film is charged (hereinafter, this phenomenon is referred to as charge-up). The charging due to the charge-up continues even if the application of the drive voltage is stopped. If the amount of charge due to the charge-up is large, a sticking phenomenon in which the movable part sticks to the fixed part even if the application of the drive voltage is stopped is caused. . Then, it becomes difficult to control the movable part with the drive voltage, and even if the application of the drive voltage is stopped, the RF capacity cannot be lowered to the lower limit value.

そこで本発明は、スティッキング現象の発生を抑制することができる静電駆動型アクチュエータおよび可変容量素子を実現することと、それらの静電駆動型アクチュエータや可変容量素子を歩留まり良く、高い形状精度で生産することと、を目的とする。   Therefore, the present invention realizes an electrostatic drive type actuator and variable capacitance element that can suppress the occurrence of sticking phenomenon, and produces these electrostatic drive type actuators and variable capacitance elements with high yield and high shape accuracy. The purpose is to do.

本発明に係る静電駆動型アクチュエータは、固定板と、可動梁と、可動梁側電極と、固定板側電極と、誘電体膜とを備えている。可動梁は、固定板に間隔を隔てて対向するように設けられている。可動梁側電極は、可動梁に設けられている。固定板側電極は、可動梁側電極に対向するように固定板に設けられている。誘電体膜は、可動梁側電極と固定板側電極との間に配置されている。そして、可動梁は、初期状態において、前記固定板側とは反対側に凸である。
また、本発明に係る静電駆動型アクチュエータは、固定板と、可動梁と、可動梁側電極と、固定板側電極と、誘電体膜とを備え、可動梁は、初期状態において、前記固定板側に先端が撓んでいるように構成されている。
The electrostatic drive actuator according to the present invention includes a fixed plate, a movable beam, a movable beam side electrode, a fixed plate side electrode, and a dielectric film. The movable beam is provided to face the fixed plate at an interval. The movable beam side electrode is provided on the movable beam. The fixed plate side electrode is provided on the fixed plate so as to face the movable beam side electrode. The dielectric film is disposed between the movable beam side electrode and the fixed plate side electrode. In the initial state, the movable beam is convex on the side opposite to the fixed plate side.
The electrostatic drive actuator according to the present invention includes a fixed plate, a movable beam, a movable beam side electrode, a fixed plate side electrode, and a dielectric film, and the movable beam is fixed in the initial state. The tip is configured to bend toward the plate side.

本発明に係る可変容量素子は、固定板と、可動梁と、駆動容量部と、RF容量部とを備えている。駆動容量部は、可動梁に設けられる可動梁側駆動容量電極と、可動梁側駆動容量電極に対向するように固定板に設けられる固定板側駆動容量電極と、可動梁側駆動容量電極と固定板側駆動容量電極との間に形成される誘電体膜とからなり、可動梁側駆動容量電極と固定板側駆動容量電極との間に生じる駆動容量に基づいて可動梁を変形させる。RF容量部は、可動梁に設けられる可動梁側RF容量電極と、可動梁側RF容量電極に対向するように固定板に設けられる固定板側RF容量電極と、可動梁側RF容量電極と固定板側RF容量電極との間に形成される誘電体膜とからなる。そして、可動梁は、初期状態において、前記固定板側とは反対側に凸である。
また、本発明に係る可変容量素子は、固定板と、可動梁と、駆動容量部と、RF容量部とを備え、可動梁は、初期状態において、前記固定板側に先端が撓んでいるように構成されている。
The variable capacitor according to the present invention includes a fixed plate, a movable beam, a drive capacitor, and an RF capacitor. The drive capacitor unit is fixed to the movable beam side drive capacitance electrode provided on the movable beam, the fixed plate side drive capacitance electrode provided on the fixed plate so as to face the movable beam side drive capacitance electrode, and the movable beam side drive capacitance electrode. It consists of a dielectric film formed between the plate-side drive capacitance electrode, and deforms the movable beam based on the drive capacitance generated between the movable beam-side drive capacitance electrode and the fixed plate-side drive capacitance electrode. The RF capacitor unit includes a movable beam-side RF capacitive electrode provided on the movable beam, a fixed plate-side RF capacitive electrode provided on the fixed plate so as to face the movable beam-side RF capacitive electrode, and the movable beam-side RF capacitive electrode. It consists of a dielectric film formed between the plate-side RF capacitor electrodes. In the initial state, the movable beam is convex on the side opposite to the fixed plate side.
In addition, the variable capacitance element according to the present invention includes a fixed plate, a movable beam, a drive capacitance portion, and an RF capacitance portion, and the tip of the movable beam is bent toward the fixed plate in the initial state. It is configured.

可動梁が初期状態において固定板側に先端が撓んでいるように構成されている場合、駆動容量を大きくしていく際に、最初に固定板と平行に近接する領域(以下、初期近接領域と称する。)を、固定板と近接させるには、初期近接領域を固定板側に対して凸状に変形させる必要がある。初期近接領域を固定板側に対して凸状に変形させるために必要な静電引力は、可動梁が初期状態において固定板側に先端が撓んでいないように構成されている場合には小さいが、可動梁が初期状態において固定板側に先端が撓んでいるように構成されている場合には大きいものになる。誘電体膜のチャージアップがスティッキング現象を引き起こす際にも、初期近接領域が凸状に変形することになるが、可動梁が初期状態において固定板側に先端が撓んでいるように構成されている可変容量素子では、誘電体膜のチャージアップによる静電引力や帯電量が相当大きくなければ、初期近接領域を凸状に変形させることができない。したがって、この構成では、スティッキング現象の発生を抑制できる。   When the movable beam is configured so that the tip is bent toward the fixed plate in the initial state, when the drive capacity is increased, the first region close to the fixed plate (hereinafter referred to as the initial proximity region). In order to make it close to the fixed plate, it is necessary to deform the initial proximity region into a convex shape with respect to the fixed plate side. The electrostatic attractive force required to deform the initial proximity region convexly with respect to the fixed plate side is small when the movable beam is configured so that the tip does not bend toward the fixed plate in the initial state. When the movable beam is configured such that the tip is bent toward the fixed plate in the initial state, the size becomes large. Even when the dielectric film charge-up causes a sticking phenomenon, the initial proximity region is deformed into a convex shape, but the movable beam is configured so that the tip is bent toward the fixed plate in the initial state. In the variable capacitance element, the initial proximity region cannot be deformed into a convex shape unless the electrostatic attraction and charge amount due to the charge-up of the dielectric film are considerably large. Therefore, with this configuration, the occurrence of the sticking phenomenon can be suppressed.

上述の可変容量素子において、可動梁側駆動容量電極と可動梁側RF容量電極とのうちの少なくとも一方は、圧縮応力層であると好適である。また、上述の可変容量素子において、可動梁は、固定板と対向する面とは反対側の面に引っ張り応力膜が設けられていると好適である。
これらの構成では、可動梁を初期状態において固定板側に先端が撓んでいる状態にすることが容易となる。
In the above-described variable capacitance element, it is preferable that at least one of the movable beam side drive capacitance electrode and the movable beam side RF capacitance electrode is a compressive stress layer. In the above-described variable capacitance element, it is preferable that the movable beam is provided with a tensile stress film on the surface opposite to the surface facing the fixed plate.
In these configurations, it is easy to make the movable beam in a state where the tip is bent toward the fixed plate in the initial state.

上述の可変容量素子において、誘電体膜は、薄肉部と、局所的に突出する突出部を備えると好適である。
この構成のように、誘電体膜を薄肉部と突出部とを有するように構成することにより、可動梁側の電極と誘電体膜との接触面積が低減されるため、誘電体膜のチャージアップによる帯電量が減少し、可動梁のスティッキング現象の発生をより確実に防ぐことができる。
In the above-described variable capacitance element, it is preferable that the dielectric film includes a thin portion and a protruding portion that locally protrudes.
By configuring the dielectric film to have a thin part and a protruding part as in this configuration, the contact area between the electrode on the movable beam side and the dielectric film is reduced. The amount of electrification caused by the decrease can be reduced, and the sticking phenomenon of the movable beam can be prevented more reliably.

本発明に係る静電駆動型アクチュエータの製造方法および可変容量素子の製造方法は、可動梁を構成する基板に可動梁側電極を構成する金属膜をスパッタリング法により成膜する成膜工程を有し、その成膜工程では、基板にレーザー光を照射して基板が反射するレーザー反射光の受光角度を検出することにより基板の撓み量を認識し、基板の撓み量に基づいてスパッタリング条件を制御し、金属膜を圧縮応力膜として成膜する。   The manufacturing method of the electrostatic drive actuator and the manufacturing method of the variable capacitance element according to the present invention includes a film forming step of forming a metal film forming the movable beam side electrode on a substrate forming the movable beam by a sputtering method. In the film formation process, the substrate deflection is recognized by irradiating the substrate with laser light and detecting the light receiving angle of the laser reflected light reflected by the substrate, and the sputtering conditions are controlled based on the substrate deflection. The metal film is formed as a compressive stress film.

この方法により、可動梁が初期状態において固定板側に先端が撓んでいる静電駆動型アクチュエータや可変容量素子を、歩留まり良く、また、高い形状精度で生産することができる。   By this method, it is possible to produce an electrostatic drive actuator or variable capacitance element whose tip is bent toward the fixed plate in the initial state with a high yield and high shape accuracy.

この発明の構成では、スティッキング現象の発生を抑制することができる静電駆動型アクチュエータおよび可変容量素子を実現することと、それらの静電駆動型アクチュエータや可変容量素子を歩留まり良く、高い形状精度で生産することができる。   According to the configuration of the present invention, it is possible to realize an electrostatic drive type actuator and a variable capacitance element that can suppress the occurrence of the sticking phenomenon, and to obtain these electrostatic drive type actuators and variable capacitance elements with high yield and high shape accuracy. Can be produced.

従来の静電駆動型アクチュエータを利用するデバイスの構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of the device using the conventional electrostatic drive type actuator. 本発明の第1の実施形態に係る可変容量素子の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the variable capacitance element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る可変容量素子を分解した状態での平面図である。It is a top view in the state where the variable capacity element concerning a 1st embodiment of the present invention was disassembled. 本発明の第1の実施形態に係る可変容量素子の断面図である。It is sectional drawing of the variable capacitance element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る可変容量素子における可動梁の変形態様を説明する図である。It is a figure explaining the deformation | transformation aspect of the movable beam in the variable capacitance element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の実施例に係る可変容量素子の駆動電圧とRF容量との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the drive voltage of the variable capacitance element which concerns on the Example of the 1st Embodiment of this invention, and RF capacity | capacitance. 比較例に係る可変容量素子の駆動電圧とRF容量との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the drive voltage and RF capacity | capacitance of the variable capacitance element which concerns on a comparative example. 本発明の第1の実施形態に係る可変容量素子の金属膜の成膜工程について説明する図である。It is a figure explaining the film-forming process of the metal film of the variable capacitance element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る可変容量素子の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the variable capacitance element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る可変容量素子の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the variable capacitance element which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る可変容量素子の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the variable capacitance element which concerns on the 4th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。なお、各図には直交座標形のX−Y−Z軸を付し、可動梁の厚み方向をZ軸方向、梁長さ方向をX軸方向、梁幅方向をY軸方向としている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, an orthogonal coordinate XYZ axis is attached, the thickness direction of the movable beam is the Z-axis direction, the beam length direction is the X-axis direction, and the beam width direction is the Y-axis direction.

《第1の実施形態》
まず、本発明の第1の実施形態に係る静電駆動型アクチュエータについて可変容量素子を例に説明する。
<< First Embodiment >>
First, the electrostatic drive actuator according to the first embodiment of the present invention will be described taking a variable capacitance element as an example.

図2(A)は、本発明の第1の実施形態に係る可変容量素子1の平面図(X−Y面平面図)である。   FIG. 2A is a plan view (XY plane plan view) of the variable capacitance element 1 according to the first embodiment of the present invention.

図2に示すように、可変容量素子1は、固定板2と、可動梁3と、誘電体膜4とを備えている。
固定板2は、例えばガラス基板からなり、平面視して矩形状に構成されている。なお、固定板2は、シリコン単結晶基板などの他の絶縁性基板からなるものであってもよい。
誘電体膜4は、固定板2の上面(Z軸正方向の面)に、平面視して固定板2よりも小さい矩形状に形成されている。なお、誘電体膜4は、五酸化タンタルなどの高い誘電率を有する薄膜からなる。
As shown in FIG. 2, the variable capacitance element 1 includes a fixed plate 2, a movable beam 3, and a dielectric film 4.
The fixed plate 2 is made of, for example, a glass substrate and is configured in a rectangular shape in plan view. The fixing plate 2 may be made of another insulating substrate such as a silicon single crystal substrate.
The dielectric film 4 is formed on the upper surface (the surface in the positive Z-axis direction) of the fixed plate 2 in a rectangular shape smaller than the fixed plate 2 in plan view. The dielectric film 4 is a thin film having a high dielectric constant such as tantalum pentoxide.

可動梁3は、一端部で固定板2に支持される片持ち梁構造であり、支持部3Aと、連結部3Bと、可動部3Cとを備えている。なお、可動梁3は、高抵抗シリコン基板などの絶縁性基板や導電性基板からなる。また、可動梁3は、片持ち梁構造ではなく、両端部で固定板2に支持される両持ち梁構造であってもよい。
支持部3Aは、平面視してY軸方向に長尺な矩形状であり、固定板2の上面からZ軸正方向に立設している。支持部3Aは、可動梁3のX軸負方向端部に設けられている。
連結部3Bは、平面視して、それぞれX軸に対して蛇行するミアンダライン状であり、支持部3AのY軸方向両端それぞれからX軸正方向に立設している。
可動部3Cは、平面視して、X軸方向に長尺な平板状であり、可動梁3のX軸正方向端部に設けられている。可動部3Cは、外周部が誘電体膜4の外周部よりも内側に位置する。可動部3Cは、X軸負方向の端部で連結部3Bに連結されている。
連結部3Bおよび可動部3Cは、固定板2および誘電体膜4から離間した状態で支持部3Aに支持されている。
The movable beam 3 has a cantilever structure supported by the fixed plate 2 at one end, and includes a support portion 3A, a connecting portion 3B, and a movable portion 3C. The movable beam 3 is made of an insulating substrate such as a high resistance silicon substrate or a conductive substrate. Moreover, the movable beam 3 may not be a cantilever structure, but may be a cantilever structure supported by the fixed plate 2 at both ends.
The support portion 3 </ b> A has a rectangular shape that is long in the Y-axis direction in plan view, and is erected in the positive direction of the Z-axis from the upper surface of the fixed plate 2. 3 A of support parts are provided in the X-axis negative direction edge part of the movable beam 3. As shown in FIG.
Each of the connecting portions 3B has a meander line shape meandering with respect to the X axis in plan view, and is erected in the X axis positive direction from both ends of the supporting portion 3A in the Y axis direction.
The movable portion 3 </ b> C has a flat plate shape that is long in the X-axis direction in plan view, and is provided at the end portion of the movable beam 3 in the X-axis positive direction. The movable portion 3 </ b> C has an outer peripheral portion located inside the outer peripheral portion of the dielectric film 4. 3 C of movable parts are connected with the connection part 3B by the edge part of the X-axis negative direction.
The connecting portion 3B and the movable portion 3C are supported by the support portion 3A in a state of being separated from the fixed plate 2 and the dielectric film 4.

また、可動部3Cは、2つの分割領域3D1,3D2と、3つの区画領域3E1,3E2,3E3とを備えている。分割領域3D1,3D2は、それぞれX軸に沿って複数の貫通孔が配列された領域である。区画領域3E1,3E2,3E3は、分割領域3D1,3D2によって区画された、X軸方向に沿って長尺な領域である。   The movable portion 3C includes two divided areas 3D1 and 3D2 and three partition areas 3E1, 3E2, and 3E3. The divided areas 3D1 and 3D2 are areas in which a plurality of through holes are arranged along the X axis. The partitioned areas 3E1, 3E2, and 3E3 are long areas along the X-axis direction partitioned by the divided areas 3D1 and 3D2.

図2(B)は、可動梁3を除いた状態での可変容量素子1の分解平面図(X−Y面平面図)である。
誘電体膜4は、X軸正方向側にX軸負方向側の領域よりも薄肉に構成した薄肉部4Aを備えている。また、誘電体膜4は、薄肉部4Aにおける前述の区画領域3E1,3E2,3E3に対向する領域に、局所的に周囲から突出する円柱状の突出部4Bを備えている。これら薄肉部4Aおよび突出部4Bは、後述する可動梁3側の電極と、誘電体膜4との接触面積を低減するために設けられている。その接触面積を低減することにより、誘電体膜4のチャージアップによる帯電量が減少し、可動梁3のスティッキング現象の発生を抑制することができる。
FIG. 2B is an exploded plan view (XY plane plan view) of the variable capacitance element 1 with the movable beam 3 removed.
The dielectric film 4 includes a thin portion 4A configured to be thinner than a region on the X axis negative direction side on the X axis positive direction side. In addition, the dielectric film 4 includes a columnar protrusion 4B that locally protrudes from the periphery in a region facing the above-described partition regions 3E1, 3E2, and 3E3 in the thin portion 4A. The thin wall portion 4A and the protruding portion 4B are provided to reduce the contact area between the electrode on the movable beam 3 described later and the dielectric film 4. By reducing the contact area, the charge amount due to the charge-up of the dielectric film 4 is reduced, and the sticking phenomenon of the movable beam 3 can be suppressed.

図3(A)は、可動梁3および誘電体膜4を除いた状態での可変容量素子1の分解平面図(X−Y面平面図)である。
図3(A)に示すように、可変容量素子1は、固定板側駆動容量電極5A,5Bと、固定板側RF容量電極6A,6Bとを備える。固定板側駆動容量電極5A,5Bと、固定板側RF容量電極6A,6Bとは、それぞれ固定板2の上面に形成されている。
FIG. 3A is an exploded plan view (XY plane plan view) of the variable capacitance element 1 with the movable beam 3 and the dielectric film 4 removed.
As shown in FIG. 3A, the variable capacitance element 1 includes fixed plate side drive capacitance electrodes 5A and 5B and fixed plate side RF capacitance electrodes 6A and 6B. The fixed plate side drive capacitance electrodes 5A and 5B and the fixed plate side RF capacitance electrodes 6A and 6B are formed on the upper surface of the fixed plate 2, respectively.

固定板側駆動容量電極5A,5Bおよび固定板側RF容量電極6A,6Bは、それぞれX軸方向に長尺な線路状電極であり、Y軸方向に配列して設けられている。固定板側駆動容量電極5A,5Bおよび固定板側RF容量電極6A,6Bは、例えば、Cr,Pt,Auなどからなる金属層の単層電極、またはそれらの積層電極として構成するとよい。
固定板側駆動容量電極5A,5Bは、区画領域3E1,3E3に対向する領域に設けられていて、一方の端部が駆動電圧端子DCに接続されている。固定板側駆動容量電極5A,5Bは、固定板側RF容量電極6A,6BのY軸方向の両脇に設けられている。
固定板側RF容量電極6A,6Bは、区画領域3E2に対向する領域に設けられていて、固定板側RF容量電極6Aの一方の端部はRF信号の入力端子(または出力端子)に接続され、固定板側RF容量電極6Bの一方の端部はRF信号の出力端子(または入力端子)に接続されている。固定板側RF容量電極6A,6Bは、固定板側駆動容量電極5A,5Bの間に設けられている。誘電体膜4は、固定板側駆動容量電極5A,5Bと固定板側RF容量電極6A,6Bとを覆うように形成されている。
The fixed plate side drive capacitance electrodes 5A and 5B and the fixed plate side RF capacitance electrodes 6A and 6B are line-shaped electrodes that are long in the X-axis direction, and are arranged in the Y-axis direction. The fixed plate side drive capacitance electrodes 5A and 5B and the fixed plate side RF capacitance electrodes 6A and 6B may be configured as, for example, a single layer electrode of a metal layer made of Cr, Pt, Au, or the like, or a laminated electrode thereof.
The fixed plate side drive capacitance electrodes 5A and 5B are provided in regions facing the partition regions 3E1 and 3E3, and one end thereof is connected to the drive voltage terminal DC. The fixed plate side drive capacitance electrodes 5A and 5B are provided on both sides of the fixed plate side RF capacitance electrodes 6A and 6B in the Y-axis direction.
The fixed plate side RF capacitive electrodes 6A and 6B are provided in a region facing the partition region 3E2, and one end of the fixed plate side RF capacitive electrode 6A is connected to an RF signal input terminal (or output terminal). One end of the fixed plate side RF capacitor electrode 6B is connected to an output terminal (or input terminal) of an RF signal. The fixed plate side RF capacitive electrodes 6A and 6B are provided between the fixed plate side drive capacitive electrodes 5A and 5B. The dielectric film 4 is formed so as to cover the fixed plate side drive capacitance electrodes 5A and 5B and the fixed plate side RF capacitance electrodes 6A and 6B.

図3(B)は、固定板2および誘電体膜4を除いて、可動梁3を裏返した状態での可変容量素子1の分解平面図(X−Y面平面図)である。
図3(B)に示すように、可変容量素子1は、可動梁側駆動容量電極8A,8Bと、可動梁側RF容量電極9とを備える。可動梁側駆動容量電極8A,8Bと、可動梁側RF容量電極9とは、それぞれ可動梁3の下面に形成されている。可動梁側駆動容量電極8A,8Bと、可動梁側RF容量電極9とは、X軸方向に長尺な線路状電極であり、Y軸方向に配列して設けられている。
FIG. 3B is an exploded plan view (XY plane plan view) of the variable capacitance element 1 with the movable beam 3 turned upside down except for the fixed plate 2 and the dielectric film 4.
As shown in FIG. 3B, the variable capacitance element 1 includes movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B and a movable beam side RF capacitance electrode 9. The movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B and the movable beam side RF capacitance electrode 9 are formed on the lower surface of the movable beam 3, respectively. The movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B and the movable beam side RF capacitance electrode 9 are line-like electrodes that are long in the X-axis direction, and are arranged in the Y-axis direction.

可動梁側駆動容量電極8A,8Bは、可動梁側RF容量電極9のY軸方向の両脇に設けられている。可動梁側駆動容量電極8Aは、固定板側駆動容量電極5Aおよび誘電体膜4と対向するように区画領域3E1に設けられており、一方の端部が接地端子GNDに接続されている。可動梁側駆動容量電極8Bは、固定板側駆動容量電極5Bおよび誘電体膜4と対向するように区画領域3E3に設けられており、一方の端部が接地端子GNDに接続されている。
可動梁側RF容量電極9は、可動梁側駆動容量電極8A,8Bの間に設けられている。具体的には、可動梁側RF容量電極9は、固定板側RF容量電極6A,6Bおよび誘電体膜4と対向するように区画領域3E2に設けられている。
The movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B are provided on both sides of the movable beam side RF capacitance electrode 9 in the Y-axis direction. The movable beam side drive capacitance electrode 8A is provided in the partition region 3E1 so as to face the fixed plate side drive capacitance electrode 5A and the dielectric film 4, and one end thereof is connected to the ground terminal GND. The movable beam side drive capacitance electrode 8B is provided in the partition region 3E3 so as to face the fixed plate side drive capacitance electrode 5B and the dielectric film 4, and one end thereof is connected to the ground terminal GND.
The movable beam side RF capacitive electrode 9 is provided between the movable beam side drive capacitive electrodes 8A and 8B. Specifically, the movable beam side RF capacitive electrode 9 is provided in the partition region 3E2 so as to face the fixed plate side RF capacitive electrodes 6A and 6B and the dielectric film 4.

これらの可動梁側駆動容量電極8A,8Bおよび可動梁側RF容量電極9は、例えば、タングステンやモリブデンからなる金属層の単層電極、またはタングステンからなる下地層の上にチタン・タングステン合金層を設けた積層電極として構成するとよい。   These movable beam side drive capacitive electrodes 8A and 8B and movable beam side RF capacitive electrode 9 are, for example, a single layer electrode of a metal layer made of tungsten or molybdenum, or a titanium / tungsten alloy layer on an underlayer made of tungsten. A laminated electrode provided may be configured.

図4(A)は、図2中にA−A’で示す位置での可変容量素子1の断面図(Y−Z面断面図)である。   4A is a cross-sectional view (YZ plane cross-sectional view) of the variable capacitance element 1 at a position indicated by A-A ′ in FIG. 2.

可動梁側駆動容量電極8A,8Bは、固定板側駆動容量電極5A,5Bと誘電体膜4とに対向している。可動梁側駆動容量電極8Aは、固定板側駆動容量電極5Aおよび誘電体膜4の対向する領域とともに駆動容量部を構成している。可動梁側駆動容量電極8Bは、固定板側駆動容量電極5Bおよび誘電体膜4の対向する領域とともに駆動容量部を構成している。駆動電圧端子DCから固定板側駆動容量電極5A,5Bに駆動電圧(DC電圧)が印加されると、駆動容量部において静電引力が発生する。駆動容量部は、その静電引力により可動梁3を固定板2側に引き付け、可動梁3を先端(X軸正方向側の端部)から誘電体膜4に接触させる駆動容量として機能する。駆動電圧が高電圧であるほど、可動梁3と誘電体膜4との接触面積は大きくなる。   The movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B are opposed to the fixed plate side drive capacitance electrodes 5A and 5B and the dielectric film 4, respectively. The movable beam side drive capacitance electrode 8 </ b> A constitutes a drive capacitance section together with the opposing region of the fixed plate side drive capacitance electrode 5 </ b> A and the dielectric film 4. The movable beam side drive capacitance electrode 8B constitutes a drive capacitance section together with the opposing region of the fixed plate side drive capacitance electrode 5B and the dielectric film 4. When a drive voltage (DC voltage) is applied from the drive voltage terminal DC to the fixed plate side drive capacitance electrodes 5A and 5B, an electrostatic attractive force is generated in the drive capacitance section. The drive capacitor unit functions as a drive capacitor that attracts the movable beam 3 to the fixed plate 2 side by the electrostatic attractive force and brings the movable beam 3 into contact with the dielectric film 4 from the tip (end on the X axis positive direction side). The higher the drive voltage, the larger the contact area between the movable beam 3 and the dielectric film 4.

可動梁側RF容量電極9は、固定板側RF容量電極6A,6Bと誘電体膜4とに対向している。可動梁側RF容量電極9は、固定板側RF容量電極6A,6Bおよび誘電体膜4の対向する領域とともにRF容量部を構成している。RF容量部は、可動梁側RF容量電極9と固定板側RF容量電極6A,6Bとの間に形成され、可動梁3と誘電体膜4との接触面積に応じて容量の大きさが変化するRF容量として機能する。   The movable beam side RF capacitive electrode 9 faces the fixed plate side RF capacitive electrodes 6A and 6B and the dielectric film 4. The movable beam-side RF capacitive electrode 9 constitutes an RF capacitive portion together with the opposed regions of the fixed plate-side RF capacitive electrodes 6A and 6B and the dielectric film 4. The RF capacitor portion is formed between the movable beam side RF capacitor electrode 9 and the fixed plate side RF capacitor electrodes 6A and 6B, and the size of the capacitance changes according to the contact area between the movable beam 3 and the dielectric film 4. Functions as an RF capacitor.

なお、駆動容量部は駆動電圧端子DCと接地端子GNDとの間に並列接続されるため、両者を直列接続する構成に比べて単位面積当たりの静電引力が大きく、両者を直列接続する場合よりも電極面積の低減に有利である。一方、RF容量部はRF信号の入力端子と出力端子との間に直列接続されるため、両者を並列接続する構成に比べて単位面積当たりの静電引力が小さく、両者を並列接続する場合よりもRF信号による可動梁3の変形(セルフアクチエーション)の抑制に有利である。   In addition, since the drive capacity unit is connected in parallel between the drive voltage terminal DC and the ground terminal GND, the electrostatic attraction per unit area is larger than the configuration in which both are connected in series, compared to the case where both are connected in series. Is also advantageous in reducing the electrode area. On the other hand, since the RF capacitor is connected in series between the input terminal and the output terminal of the RF signal, the electrostatic attraction per unit area is smaller than the configuration in which both are connected in parallel, and compared to the case where both are connected in parallel. Is also advantageous in suppressing the deformation (self-activation) of the movable beam 3 by the RF signal.

図4(B)は、図2中にB−B’で示す位置での可変容量素子1の断面図(X−Z面断面図)である。   4B is a cross-sectional view (XZ plane cross-sectional view) of the variable capacitance element 1 at a position indicated by B-B ′ in FIG. 2.

可動梁側駆動容量電極8A,8Bおよび可動梁側RF容量電極9は圧縮応力層となるように構成されている。則ち、可動梁3は、圧縮応力層の圧縮応力により、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、固定板2側に先端(X軸正方向側の端部)が撓んでいるように構成されている。言い換えれば、可動梁3は、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、固定板2側とは反対側に凸となり、可動部3Cの先端(X軸正方向側の端部)と固定板2との間の距離が可動部3Cの連結部3Bとの連結部と固定板2との間の距離よりも短くなっている。   The movable beam side drive capacitive electrodes 8A and 8B and the movable beam side RF capacitive electrode 9 are configured to be compressive stress layers. In other words, the movable beam 3 has its distal end (end on the X-axis positive direction side) bent toward the fixed plate 2 in a state where the driving voltage is not applied (initial state) due to the compressive stress of the compressive stress layer. It is configured as follows. In other words, the movable beam 3 protrudes on the opposite side to the fixed plate 2 side in the state where the driving voltage is not applied (initial state), and the tip of the movable part 3C (the end part on the X axis positive direction side) The distance between the fixed plate 2 and the fixed plate 2 is shorter than the distance between the fixed plate 2 and the connecting portion of the movable portion 3C with the connecting portion 3B.

図5は、可変容量素子1における可動梁3の変形態様を説明する図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining a deformation mode of the movable beam 3 in the variable capacitance element 1.

駆動電圧端子DCから固定板側駆動容量電極5A,5Bに印加される駆動電圧を0Vから高くしていき、固定板側駆動容量電極5A,5Bと可動梁側駆動容量電極8A,8Bとの間に形成される駆動容量を大きくしていくと、静電引力により可動梁3が固定板2側に引き付けられ、可動梁3の連結部3Bにおける撓みが大きくなり、可動部3Cが先端(X軸正方向側の端部)から誘電体膜4に接近していく。そして、図5(A)に示すように、可動梁側駆動容量電極8A,8B(不図示)および可動梁側RF容量電極9が誘電体膜4の突出部4Bに接触する。   The drive voltage applied from the drive voltage terminal DC to the fixed plate side drive capacitance electrodes 5A and 5B is increased from 0V, and between the fixed plate side drive capacitance electrodes 5A and 5B and the movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B. When the drive capacity formed on the movable plate 3 is increased, the movable beam 3 is attracted to the fixed plate 2 side by electrostatic attraction, the bending of the movable beam 3 at the connecting portion 3B increases, and the movable portion 3C is moved to the tip (X axis). The dielectric film 4 approaches from the positive direction end. Then, as shown in FIG. 5A, the movable beam side drive capacitance electrodes 8 A and 8 B (not shown) and the movable beam side RF capacitance electrode 9 are in contact with the protrusion 4 B of the dielectric film 4.

駆動容量をさらに大きくしていくと、可動梁3の可動部3Cにおける撓みが大きくなり、可動部3Cが固定板2側に対して凸状に変形し、図5(B)に示すように、可動梁3の先端(X軸正方向側の端部)近傍が固定板2と平行になるように、可動梁3が固定板2に近づく。なお、この最初に固定板2と平行に近接する領域が初期近接領域であり、本実施形態では、この初期近接領域と一致する誘電体膜4の領域に、薄肉部4Aを設けている。   As the drive capacity is further increased, the bending of the movable portion 3C of the movable beam 3 increases, and the movable portion 3C deforms into a convex shape with respect to the fixed plate 2 side, as shown in FIG. The movable beam 3 approaches the fixed plate 2 so that the vicinity of the tip (end on the X axis positive direction side) of the movable beam 3 is parallel to the fixed plate 2. Note that the first area close to the fixing plate 2 in parallel is the initial proximity area. In this embodiment, the thin portion 4A is provided in the area of the dielectric film 4 that coincides with the initial proximity area.

駆動電圧をより高くしていくと、可動梁3の可動部3Cにおける撓みがさらに大きくなり、図5(C)に示すように、可動梁側RF容量電極9が誘電体膜4に接触する領域が拡大していくとともに可変容量が増加していく。   As the driving voltage is further increased, the bending of the movable portion 3C of the movable beam 3 is further increased, and the movable beam side RF capacitive electrode 9 is in contact with the dielectric film 4 as shown in FIG. As the capacity expands, the variable capacity increases.

このような変形態様を持つ可変容量素子1は、図5(A)に示す可動梁3の状態から図5(B)に示す可動梁3の状態になる為に必要な静電引力が、比較的大きい。このことは、誘電体膜4のチャージアップによる静電引力が作用しても、スティッキング現象が生じにくいことを表している。   In the variable capacitance element 1 having such a deformation mode, the electrostatic attraction necessary for changing from the state of the movable beam 3 shown in FIG. 5A to the state of the movable beam 3 shown in FIG. Big. This indicates that the sticking phenomenon hardly occurs even when an electrostatic attractive force due to the charge-up of the dielectric film 4 acts.

図6は、本実施形態の実施例に係る可変容量素子11の駆動電圧とRF容量との関係を説明する図である。また、図7は、比較例に係る可変容量素子111の駆動電圧とRF容量との関係を説明する図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the driving voltage of the variable capacitance element 11 and the RF capacitance according to an example of the present embodiment. FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the drive voltage and the RF capacitance of the variable capacitance element 111 according to the comparative example.

図6に示す可変容量素子11は、表面が平坦な誘電体膜14を備える構成である。その他の構成は、本実施形態の可変容量素子1と同じである。この可変容量素子11は、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、可動部3Cの先端(X軸正方向側の端部)と固定板2との間の距離を約400nmとし、可動部3Cの連結部3Bとの連結部と固定板2との間の距離を約600nmとしている。
この可変容量素子11において、駆動電圧を0Vから高くしていき、駆動容量を大きくしていくと、駆動電圧が約2Vで前述した図5(A)の状態となり、駆動電圧が約10Vで前述した図5(B)の状態となった。この駆動電圧が0Vから約10Vまでの間は、RF容量の大きさは略一定であった。そして、駆動電圧を約10Vから約30Vまで高くしていくと、RF容量は次第に増加していった。
また、駆動電圧を約30Vから低くしていくと、約10VまではRF容量が駆動電圧に応じて減少した。そして、駆動電圧を約10Vから0Vまで低くしていく間は、RF容量は下限値近傍で略一定であった。
The variable capacitance element 11 shown in FIG. 6 is configured to include a dielectric film 14 having a flat surface. Other configurations are the same as those of the variable capacitance element 1 of the present embodiment. The variable capacitance element 11 has a distance between the tip of the movable portion 3C (end on the X axis positive direction side) and the fixed plate 2 of about 400 nm in a state where no drive voltage is applied (initial state), The distance between the connecting part of the movable part 3C and the connecting part 3B and the fixed plate 2 is about 600 nm.
In this variable capacitance element 11, when the drive voltage is increased from 0V and the drive capacitance is increased, the drive voltage is about 2V and the state shown in FIG. The state shown in FIG. When this drive voltage was from 0 V to about 10 V, the magnitude of the RF capacity was substantially constant. As the drive voltage was increased from about 10V to about 30V, the RF capacity gradually increased.
Further, when the drive voltage was lowered from about 30V, the RF capacity decreased according to the drive voltage up to about 10V. While the drive voltage was lowered from about 10 V to 0 V, the RF capacity was substantially constant near the lower limit value.

図7に示す比較例の可変容量素子111は、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、固定板2とは反対側に先端(X軸正方向側の端部)が撓んでいるように可動梁113が構成されている。言い換えれば、可動梁113では、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、可動部の先端(X軸正方向側の端部)と固定板2との間の距離が可動部の連結部との連結部と固定板2との間の距離よりも長くなっている。この可変容量素子111は、駆動電圧が印加されていない状態において、可動部の先端(X軸正方向側の端部)と固定板2との間の距離を約700nmとし、可動部の連結部との連結部と固定板2との間の距離を約600nmとしている。また、可変容量素子111は、図6に示す可変容量素子11と同様に、表面が平坦な誘電体膜114を備える構成である。図7に示す可変容量素子111は、その他の構成は、可変容量素子11と同じである。
この可変容量素子111において、駆動電圧を0Vから高くしていき、駆動容量を大きくしていくと、駆動電圧が約4Vで前述した図5(B)の状態となった。この駆動電圧が0Vから約4Vまでの間は、RF容量の大きさは略一定であった。そして、駆動電圧を約4Vから約30Vまで高くしていくと、RF容量が次第に増加していった。
また、駆動電圧を約30Vから低くしていくと、RF容量が駆動電圧に応じて減少した。しかしながら、駆動電圧を0Vまで低くしても、RF容量は下限値に到達しなかった。これは、駆動電圧を高くしたために、誘電体膜4のチャージアップによってスティッキング現象が発生したためである。
The variable capacitance element 111 of the comparative example shown in FIG. 7 is bent at the tip (end on the X axis positive direction side) on the side opposite to the fixed plate 2 in a state where the drive voltage is not applied (initial state). Thus, the movable beam 113 is configured. In other words, in the movable beam 113, the distance between the tip of the movable part (the end on the X-axis positive direction side) and the fixed plate 2 in the state where the drive voltage is not applied (initial state) is the connection of the movable part. This is longer than the distance between the connecting portion and the fixed plate 2. The variable capacitance element 111 has a distance between the tip of the movable part (the end on the X-axis positive direction side) and the fixed plate 2 of about 700 nm in a state where no driving voltage is applied. The distance between the connecting portion and the fixing plate 2 is about 600 nm. In addition, the variable capacitance element 111 includes a dielectric film 114 having a flat surface, similar to the variable capacitance element 11 shown in FIG. The other configuration of the variable capacitance element 111 shown in FIG. 7 is the same as that of the variable capacitance element 11.
In the variable capacitance element 111, when the drive voltage was increased from 0V and the drive capacitance was increased, the drive voltage was about 4V and the state shown in FIG. When this drive voltage was from 0V to about 4V, the magnitude of the RF capacity was substantially constant. As the drive voltage was increased from about 4V to about 30V, the RF capacity gradually increased.
Further, when the drive voltage was lowered from about 30 V, the RF capacity decreased according to the drive voltage. However, even when the drive voltage was lowered to 0V, the RF capacity did not reach the lower limit. This is because the sticking phenomenon occurs due to the charge-up of the dielectric film 4 because the drive voltage is increased.

このように、実施例においても、スティッキング現象の防止に対して、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、可動梁の先端が固定板側に撓んでいるようにすることが有効であることを確認することができた。また、可変容量素子の駆動電圧を低くする際に、RF容量が下限値まで低下せずに高止まりすることがなくなり、可変容量素子が制御不能になることを防ぐことが可能になることを確認することができた。   As described above, in the embodiment as well, it is effective to prevent the sticking phenomenon from causing the tip of the movable beam to bend toward the fixed plate when no driving voltage is applied (initial state). I was able to confirm that there was. Also, when lowering the driving voltage of the variable capacitance element, it is confirmed that the RF capacitance does not remain high without decreasing to the lower limit value, and it becomes possible to prevent the variable capacitance element from becoming uncontrollable. We were able to.

次に、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、可動梁3の先端が固定板側に撓んでいるようにするための製造方法の一例について説明する。   Next, an example of a manufacturing method for making the tip of the movable beam 3 bend toward the fixed plate in a state where the driving voltage is not applied (initial state) will be described.

図8(A)は、本実施形態の可変容量素子1の製造に用いるスパッタリング装置21と、スパッタリング装置21を用いた成膜工程について説明する模式図である。   FIG. 8A is a schematic diagram illustrating a sputtering apparatus 21 used for manufacturing the variable capacitance element 1 of the present embodiment and a film forming process using the sputtering apparatus 21.

スパッタリング装置21は、レーザー光照射部22と、レーザー反射光検出部23と、スパッタリング条件制御部24と、チャンバー25とを備える。   The sputtering apparatus 21 includes a laser beam irradiation unit 22, a laser reflected light detection unit 23, a sputtering condition control unit 24, and a chamber 25.

チャンバー25は、ターゲット20と基板31とを収容する。スパッタリング装置21では、スパッタリングガスを用いてターゲット20から金属粒子を飛散させ、基板31上に例えばタングステンからなる金属膜32を成膜する。金属膜32は、成膜時のスパッタリングガス圧やスパッタリング電力に応じた内部応力を持つことになり、金属膜32の内部応力によって基板31は撓むことになる。
レーザー光照射部22は、チャンバー25に収容された基板31にレーザー光を照射する。
レーザー反射光検出部23は、レーザー光が照射された基板31が反射するレーザー反射光を受光し、レーザー反射光の受光角度(または受光位置)を検出する。
スパッタリング条件制御部24は、レーザー反射光検出部23が検出したレーザー反射光の受光角度(または受光位置)に基づいて、基板31の撓み量を認識し、基板31が所望の撓み量となるようにスパッタリングガス圧やスパッタリング電力を制御する。
The chamber 25 accommodates the target 20 and the substrate 31. In the sputtering apparatus 21, metal particles are scattered from the target 20 using a sputtering gas, and a metal film 32 made of, for example, tungsten is formed on the substrate 31. The metal film 32 has an internal stress corresponding to the sputtering gas pressure and sputtering power at the time of film formation, and the substrate 31 is bent by the internal stress of the metal film 32.
The laser light irradiation unit 22 irradiates the substrate 31 accommodated in the chamber 25 with laser light.
The laser reflected light detector 23 receives the laser reflected light reflected by the substrate 31 irradiated with the laser light, and detects the light receiving angle (or light receiving position) of the laser reflected light.
The sputtering condition control unit 24 recognizes the amount of bending of the substrate 31 based on the light receiving angle (or light receiving position) of the laser reflected light detected by the laser reflected light detecting unit 23 so that the substrate 31 has a desired amount of bending. The sputtering gas pressure and sputtering power are controlled.

このようなスパッタリング装置21を用いた成膜工程では、基板31の撓み量を検知しながらスパッタリングガス圧やスパッタリング電力が制御されることで、基板31の撓み量を高精度に制御することができる。
したがって、この成膜工程の後に、金属膜32をエッチングして、可動梁側駆動容量電極8A,8Bおよび可動梁側RF容量電極9を形成する。なお、成膜工程において、可動梁側駆動容量電極8A,8Bおよび可動梁側RF容量電極9に対応する開口部を有するレジストパターンを基板31上に形成した状態で金属膜32を成膜し、その後レジストパターンを除去するリフトオフ・プロセスによって可動梁側駆動容量電極8A,8Bおよび可動梁側RF容量電極9を形成してもよい。このようにして可動梁側駆動容量電極8A,8Bおよび可動梁側RF容量電極9を形成した後、基板31を可動梁として加工して、本実施形態の可変容量素子を製造する。このような製造法では、高い歩留まりで、本実施形態の可変容量素子を製造することが可能になる。
In such a film forming process using the sputtering apparatus 21, the deflection amount of the substrate 31 can be controlled with high accuracy by controlling the sputtering gas pressure and the sputtering power while detecting the deflection amount of the substrate 31. .
Therefore, after this film forming step, the metal film 32 is etched to form the movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B and the movable beam side RF capacitance electrode 9. In the film forming step, a metal film 32 is formed in a state where a resist pattern having openings corresponding to the movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B and the movable beam side RF capacitance electrode 9 is formed on the substrate 31, Thereafter, the movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B and the movable beam side RF capacitance electrode 9 may be formed by a lift-off process for removing the resist pattern. After forming the movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B and the movable beam side RF capacitance electrode 9 in this way, the substrate 31 is processed as a movable beam to manufacture the variable capacitance element of this embodiment. With such a manufacturing method, it is possible to manufacture the variable capacitance element of the present embodiment with a high yield.

ここで、可動梁側駆動容量電極8A,8Bおよび可動梁側RF容量電極9となる金属膜32の内部応力とスパッタリング条件との具体的な関係に付いて説明する。   Here, a specific relationship between the internal stress of the metal film 32 to be the movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B and the movable beam side RF capacitance electrode 9 and the sputtering conditions will be described.

図8(B)は、本実施形態の可変容量素子1の製造における、金属膜32の成膜工程に係るスパッタリングガス圧と金属膜32の内部応力との関係を示す図である。なお、ここでは、アルゴンガスを用いたDCスパッタリング法により、DC電力を約1500W、成膜時間を約1000秒とし、約200nmの膜厚の金属膜32を成膜した例を示している。   FIG. 8B is a diagram showing the relationship between the sputtering gas pressure and the internal stress of the metal film 32 in the process of forming the metal film 32 in the manufacture of the variable capacitance element 1 of the present embodiment. Here, an example is shown in which a metal film 32 having a thickness of about 200 nm is formed by DC sputtering using argon gas with a DC power of about 1500 W and a film formation time of about 1000 seconds.

スパッタリングガス圧を約0.7Pa,約0.75Pa,約0.76Pa,約0.8Paと異ならせて金属膜32を成膜し、それぞれの内部応力を調べると、スパッタリングガス圧を約0.76Paとしたときに、内部応力が略ゼロの金属膜32が形成された。約0.76Paよりも低いスパッタリングガス圧では、内部応力が引っ張り応力である金属膜32が形成された。逆に、約0.76Paよりも高いスパッタリングガス圧では、内部応力が圧縮応力である金属膜32が形成された。このことは、金属膜32中へのスパッタリングガスや金属粒子の打ち込みエネルギーが、スパッタリングガス圧が低ければ大きく、スパッタリングガス圧が高ければ小さくなるためと考えられる。
したがって、高いスパッタリングガス圧では金属膜32が圧縮応力層となるように形成されるため、基板31が金属膜32側に反った形状に形成されることになる。また、低いスパッタリングガス圧では、金属膜32が引っ張り応力層となるように形成されるため、基板31が金属膜32とは反対側に反った形状に形成されることになる。
When the metal film 32 is formed by changing the sputtering gas pressure to about 0.7 Pa, about 0.75 Pa, about 0.76 Pa, and about 0.8 Pa, and the internal stress of each is examined, the sputtering gas pressure is about 0.1. When the pressure was 76 Pa, the metal film 32 having substantially zero internal stress was formed. At a sputtering gas pressure lower than about 0.76 Pa, the metal film 32 having an internal stress of tensile stress was formed. Conversely, the metal film 32 having an internal stress of compressive stress was formed at a sputtering gas pressure higher than about 0.76 Pa. This is presumably because the implantation energy of the sputtering gas or metal particles into the metal film 32 is large when the sputtering gas pressure is low, and is small when the sputtering gas pressure is high.
Therefore, since the metal film 32 is formed to be a compressive stress layer at a high sputtering gas pressure, the substrate 31 is formed in a shape warped toward the metal film 32 side. Further, since the metal film 32 is formed to be a tensile stress layer at a low sputtering gas pressure, the substrate 31 is formed in a shape warped on the opposite side to the metal film 32.

図8(C)は、本実施形態の可変容量素子1の製造における、金属膜32の成膜工程に係るDC電力と金属膜32の内部応力との関係を示す図である。
成膜時間を約1000秒とした上で、DC電力および膜厚を異ならせて金属膜32を形成し、それぞれの内部応力を調べると、DC電力を約1500Wとすることで、内部応力が約2600Paの引っ張り応力である金属膜32が形成された。DC電力を約1000Wとすると、内部応力が約1000Paの引っ張り応力である金属膜32が形成された。DC電力を約500Wとすると、内部応力が約1200Paの圧縮応力である金属膜32が形成された。
FIG. 8C is a diagram showing the relationship between the DC power and the internal stress of the metal film 32 in the metal film 32 deposition process in the manufacture of the variable capacitance element 1 of the present embodiment.
After the film formation time was set to about 1000 seconds, the DC power and the film thickness were varied to form the metal film 32, and when the internal stress was examined, the internal power was reduced to about 1500 W. A metal film 32 having a tensile stress of 2600 Pa was formed. When the DC power was about 1000 W, the metal film 32 having a tensile stress with an internal stress of about 1000 Pa was formed. When the DC power was about 500 W, the metal film 32 having a compressive stress with an internal stress of about 1200 Pa was formed.

また、成膜する金属膜32の膜厚を約200nmとした上で、DC電力および成膜時間を異ならせて金属膜32を形成し、それぞれの内部応力を調べると、DC電力を約1500Wとすることで、内部応力が約2600Paの引っ張り応力である金属膜32が形成された。DC電力を約1000Wとすると、内部応力が約2000Paの引っ張り応力である金属膜32が形成された。DC電力を約500Wとすると、内部応力が約1800Paの圧縮応力である金属膜が形成された。   Further, when the metal film 32 is formed by changing the DC power and the film formation time after the film thickness of the metal film 32 to be formed is about 200 nm, and the internal stress of each is examined, the DC power is about 1500 W. As a result, the metal film 32 having an internal stress of about 2600 Pa and a tensile stress was formed. When the DC power was about 1000 W, the metal film 32 having a tensile stress with an internal stress of about 2000 Pa was formed. When the DC power was about 500 W, a metal film having a compressive stress with an internal stress of about 1800 Pa was formed.

以上に説明した本実施形態の構成および製造方法を採用することにより、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、固定板側に先端が撓んでいるように構成されている可動梁を備え、スティッキング現象の発生を抑制できる可変容量素子を、高い形状精度と高い歩留まりで製造することができる。   By adopting the configuration and the manufacturing method of the present embodiment described above, a movable beam configured such that the tip is bent toward the fixed plate in a state where the driving voltage is not applied (initial state) is provided. In addition, the variable capacitance element that can suppress the occurrence of the sticking phenomenon can be manufactured with high shape accuracy and high yield.

《第2の実施形態》
次に、本発明の第2の実施形態に係る可変容量素子について説明する。
<< Second Embodiment >>
Next, a variable capacitance element according to the second embodiment of the present invention will be described.

図9(A)は、本発明の第2の実施形態に係る可変容量素子31の可動梁を除いた状態での分解平面図(X−Y面平面図)である。   FIG. 9A is an exploded plan view (XY plane plan view) of the variable capacitance element 31 according to the second embodiment of the present invention with the movable beam removed.

この可変容量素子31は、第1の実施形態の可変容量素子1とは形状が相違する誘電体膜34を備え、その他の構成は第1の実施形態の可変容量素子1と同様である。
誘電体膜34は、区画領域3E1,3E3に対向する領域を他の領域よりも薄肉に構成した薄肉部34Aを備えている。また、誘電体膜34は、薄肉部34Aにおける区画領域3E1,3E2,3E3に対向する領域に均等に配置され、局所的に周囲から突出する円柱状の突出部4Bを備えている。薄肉部34Aおよび突出部34Bは、前述の薄肉部4Aおよび突出部4Bと同様に、可動梁側の電極と、誘電体膜34との接触面積を低減するために設けられている。このように誘電体膜34を構成することにより、誘電体膜34のチャージアップによる帯電量が減少し、スティッキング現象の発生を防ぐことができる。
The variable capacitance element 31 includes a dielectric film 34 having a shape different from that of the variable capacitance element 1 of the first embodiment, and other configurations are the same as those of the variable capacitance element 1 of the first embodiment.
The dielectric film 34 includes a thin portion 34A in which a region facing the partition regions 3E1 and 3E3 is configured thinner than other regions. Further, the dielectric film 34 is provided with a columnar protruding portion 4B that is evenly disposed in a region facing the partition regions 3E1, 3E2, and 3E3 in the thin portion 34A and locally protrudes from the periphery. The thin portion 34A and the protruding portion 34B are provided in order to reduce the contact area between the electrode on the movable beam side and the dielectric film 34, similarly to the thin portion 4A and the protruding portion 4B described above. By configuring the dielectric film 34 in this manner, the charge amount due to the charge-up of the dielectric film 34 is reduced, and the occurrence of the sticking phenomenon can be prevented.

図9(B)は、本発明の第2の実施形態の変形例に係る可変容量素子41の可動梁を除いた状態での分解平面図(X−Y面平面図)である。   FIG. 9B is an exploded plan view (XY plane plan view) of the variable capacitance element 41 according to a modification of the second embodiment of the present invention with the movable beam removed.

この可変容量素子41は、第1の実施形態の可変容量素子1とは形状が相違する誘電体膜44を備え、その他の構成は第1の実施形態の可変容量素子1と同様である。
誘電体膜44は、区画領域3E1,3E2,3E3に対向する領域におけるX軸正方向側の半分の領域にX軸負方向側の領域よりも薄肉に構成した薄肉部44Aを備えている。また、誘電体膜44は、薄肉部44Aにおける区画領域3E1,3E2,3E3に対向する領域に均等に配置され、局所的に周囲から突出する円柱状の突出部44Bを備えている。このように誘電体膜44を構成しても、誘電体膜44のチャージアップによる帯電量が減少し、スティッキング現象の発生を防ぐことができる。
The variable capacitance element 41 includes a dielectric film 44 having a shape different from that of the variable capacitance element 1 of the first embodiment, and other configurations are the same as those of the variable capacitance element 1 of the first embodiment.
The dielectric film 44 includes a thin portion 44A configured to be thinner than a region on the X-axis negative direction side in a half region on the X-axis positive direction side in a region facing the partition regions 3E1, 3E2, and 3E3. Further, the dielectric film 44 is provided with a columnar protruding portion 44B that is evenly disposed in a region facing the partition regions 3E1, 3E2, and 3E3 in the thin portion 44A and locally protrudes from the periphery. Even if the dielectric film 44 is configured in this way, the charge amount due to the charge-up of the dielectric film 44 is reduced, and the occurrence of the sticking phenomenon can be prevented.

《第3の実施形態》
次に、本発明の第3の実施形態に係る可変容量素子について説明する。
<< Third Embodiment >>
Next, a variable capacitor according to a third embodiment of the present invention will be described.

図10(A)は、本発明の第3の実施形態に係る可変容量素子51のY軸に垂直な断面図(X−Z面断面図)である。図10(A)は、図4(B)と同様の位置での断面図である。   FIG. 10A is a cross-sectional view (XZ plane cross-sectional view) perpendicular to the Y-axis of the variable capacitance element 51 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 10A is a cross-sectional view at the same position as that in FIG.

この可変容量素子51は、可動梁3の固定板2と対向する面とは反対側の面(Z軸正方向の面)に引っ張り応力膜53を設け、可動梁側駆動容量電極8A,8B(不図示)および可動梁側RF容量電極9の内部応力を略ゼロにした構成であり、その他の構成は第1の実施形態と同様である。
引っ張り応力膜53は、可動梁3に圧縮方向の力を加え、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、固定板側に可動梁3の先端が撓んでいるように変形させる。このような構成であっても、引っ張り応力膜53を第1の実施形態で説明した成膜工程で成膜することができ、それにより、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、固定板側に先端が撓んでいるように構成されている可動梁を備えて、スティッキング現象の発生を抑制できる可変容量素子51を高い形状精度と高い歩留まりで製造することができる。
The variable capacitance element 51 is provided with a tensile stress film 53 on the surface opposite to the surface facing the fixed plate 2 of the movable beam 3 (surface in the positive direction of the Z axis), and the movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B ( (Not shown) and the internal stress of the movable beam side RF capacitive electrode 9 are made substantially zero, and the other configurations are the same as those of the first embodiment.
The tensile stress film 53 applies a force in the compression direction to the movable beam 3 and deforms the distal end of the movable beam 3 to be bent toward the fixed plate in a state where no driving voltage is applied (initial state). Even in such a configuration, the tensile stress film 53 can be formed by the film forming process described in the first embodiment, and in a state where the driving voltage is not applied (initial state), It is possible to manufacture the variable capacitance element 51 that includes the movable beam configured to be bent at the tip on the fixed plate side and can suppress the occurrence of the sticking phenomenon with high shape accuracy and high yield.

図10(B)は、本発明の第3の実施形態の変形例に係る可変容量素子61のY軸に垂直な断面図(X−Z面断面図)である。図10(B)は、図4(B)と同様の位置での断面図である。   FIG. 10B is a cross-sectional view (XZ plane cross-sectional view) perpendicular to the Y-axis of the variable capacitance element 61 according to a modification of the third embodiment of the present invention. FIG. 10B is a cross-sectional view at the same position as that in FIG.

この可変容量素子61は、可動梁3の固定板2と対向する面とは反対側の面(Z軸正方向の面)に引っ張り応力膜63を、初期近接領域に重なる領域に設け、可動梁側駆動容量電極8A,8B(不図示)および可動梁側RF容量電極9の内部応力を略ゼロにした構成である。
引っ張り応力膜63は、初期近接領域に位置する可動梁3の一部に圧縮方向の力を加え、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、固定板側に可動梁3の先端が撓んでいるように変形させる。このように可変容量素子61を構成しても、引っ張り応力膜63を第1の実施形態で説明した成膜工程で成膜することができ、それにより、駆動電圧が印加されていない状態(初期状態)において、固定板側に先端が撓んでいるように構成されている可動梁を備えて、スティッキング現象の発生を抑制できる可変容量素子51を高い形状精度と高い歩留まりで製造することができる。
The variable capacitance element 61 is provided with a tensile stress film 63 on a surface opposite to the surface facing the fixed plate 2 of the movable beam 3 (a surface in the positive Z-axis direction) in a region overlapping the initial proximity region. In this configuration, the internal stresses of the side drive capacitance electrodes 8A and 8B (not shown) and the movable beam side RF capacitance electrode 9 are made substantially zero.
The tensile stress film 63 applies a force in the compression direction to a part of the movable beam 3 located in the initial proximity region, and in a state where the driving voltage is not applied (initial state), the tip of the movable beam 3 is located on the fixed plate side. It is deformed as if it is bent. Even when the variable capacitance element 61 is configured as described above, the tensile stress film 63 can be formed by the film forming process described in the first embodiment, and thus, a state in which no driving voltage is applied (initial state) In the state), the variable capacitance element 51 that includes the movable beam configured to be bent on the fixed plate side and can suppress the occurrence of the sticking phenomenon can be manufactured with high shape accuracy and high yield.

《第4の実施形態》
次に、本発明の第4の実施形態に係る可変容量素子について説明する。
<< Fourth Embodiment >>
Next, a variable capacitor according to a fourth embodiment of the present invention will be described.

図11(A)は、本発明の第4の実施形態に係る可変容量素子71の可動梁および誘電体膜を除いた状態での分解平面図(X−Y面平面図)である。
この可変容量素子71は、上述の実施形態よりも幅狭な固定板側駆動容量電極75A,75Bを備える。また、ミアンダライン状に形成されており、一方の端部が接地端子GNDに接続されているグランド電極77を備える。
FIG. 11A is an exploded plan view (XY plane plan view) of the variable capacitance element 71 according to the fourth embodiment of the present invention with the movable beam and the dielectric film removed.
The variable capacitance element 71 includes fixed plate side drive capacitance electrodes 75A and 75B that are narrower than those in the above-described embodiment. In addition, a ground electrode 77 formed in a meander line shape and having one end connected to the ground terminal GND is provided.

図11(B)は、本発明の第4の実施形態に係る可変容量素子71の可動梁を除いた状態での分解平面図(X−Y面平面図)である。
可変容量素子71は、上述の実施形態とは形状が相違する誘電体膜74を備える。誘電体膜74は、固定板側駆動容量電極75A,75Bに重なる領域を他の領域よりも薄肉に構成した薄肉部74Aを備えている。
FIG. 11B is an exploded plan view (XY plane plan view) of the variable capacitance element 71 according to the fourth embodiment of the present invention with the movable beam removed.
The variable capacitance element 71 includes a dielectric film 74 having a shape different from that of the above-described embodiment. The dielectric film 74 includes a thin portion 74A in which a region overlapping the fixed plate side drive capacitance electrodes 75A and 75B is formed thinner than other regions.

この可変容量素子71は、固定板側駆動容量電極75A,75Bに重なる領域で、誘電体膜74が可動梁側駆動容量電極8A,8B(不図示)に接触せず、グランド電極77に重なる領域で、誘電体膜74が可動梁側駆動容量電極8A,8B(不図示)に接触することになる。グランド電極77は、可動梁側駆動容量電極8A,8B(不図示)と同電位(グランド電位)に接続され、可動梁側駆動容量電極8A,8B(不図示)と固定板側駆動容量電極75A,75Bとが対向する領域の誘電体膜74に強い電界が作用することを防ぐ。このため、誘電体膜74に駆動電圧が直接印加されることが無くなり、誘電体膜74におけるチャージアップを大幅に抑制することが可能になる。このため、スティッキング現象の発生をより確実に防ぐことができる。   The variable capacitance element 71 is a region overlapping the fixed plate side drive capacitance electrodes 75A and 75B, and the dielectric film 74 does not contact the movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B (not shown) and overlaps the ground electrode 77. Thus, the dielectric film 74 comes into contact with the movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B (not shown). The ground electrode 77 is connected to the same potential (ground potential) as the movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B (not shown), and the movable beam side drive capacitance electrodes 8A and 8B (not shown) and the fixed plate side drive capacitance electrode 75A. , 75B is prevented from acting on the dielectric film 74 in the region facing it. For this reason, the drive voltage is not directly applied to the dielectric film 74, and the charge-up in the dielectric film 74 can be significantly suppressed. For this reason, generation | occurrence | production of a sticking phenomenon can be prevented more reliably.

本発明は以上に説明した実施形態や変形例の記載に制限されるものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されるものである。   The present invention is not limited to the description of the embodiments and modifications described above, and the scope of the present invention is defined by the scope of claims, and all meanings within the scope and meaning equivalent to the scope of claims are within the scope of the present invention. It is intended to include changes.

1,11,31,41,51,61,71…可変容量素子
2…固定板
3…可動梁
3A…支持部
3B…連結部
3C…可動部
3D1,3D2…分割領域
3E1,3E2,3E3…区画領域
4,14,34,44,74…誘電体膜
4A,34A,44A,74A…薄肉部
4B,34B,44B…突出部
5A,5B,75A,75B…固定板側駆動容量電極
6A,6B…固定板側RF容量電極
8A,8B…可動梁側駆動容量電極
9…可動梁側RF容量電極
20…ターゲット
21…スパッタリング装置
22…レーザー光照射部
23…レーザー反射光検出部
24…スパッタリング条件制御部
25…チャンバー
31…基板
32…金属膜
53,63…引っ張り応力膜
77…グランド電極
1, 11, 31, 41, 51, 61, 71 ... variable capacitance element 2 ... fixed plate 3 ... movable beam 3A ... support portion 3B ... connecting portion 3C ... movable portion 3D1, 3D2 ... divided regions 3E1, 3E2, 3E3 ... section Regions 4, 14, 34, 44, 74 ... dielectric films 4A, 34A, 44A, 74A ... thin portions 4B, 34B, 44B ... projections 5A, 5B, 75A, 75B ... fixed plate side drive capacitance electrodes 6A, 6B ... Fixed plate side RF capacitive electrodes 8A, 8B ... Movable beam side drive capacitive electrode 9 ... Movable beam side RF capacitive electrode 20 ... Target 21 ... Sputtering device 22 ... Laser beam irradiation unit 23 ... Laser reflected light detection unit 24 ... Sputtering condition control unit 25 ... Chamber 31 ... Substrate 32 ... Metal film 53, 63 ... Tensile stress film 77 ... Ground electrode

Claims (9)

固定板と、
前記固定板に間隔を隔てて対向するように設けられる可動梁と、
前記可動梁に設けられる可動梁側電極と、
前記可動梁側電極に対向するように前記固定板に設けられる固定板側電極と、
前記可動梁側電極と前記固定板側電極との間に配置される誘電体膜と、
を備え、
前記可動梁は、初期状態において、前記固定板側とは反対側に凸である、静電駆動型アクチュエータ。
A fixed plate,
A movable beam provided to face the fixed plate with a gap therebetween;
A movable beam side electrode provided on the movable beam;
A fixed plate side electrode provided on the fixed plate so as to face the movable beam side electrode;
A dielectric film disposed between the movable beam side electrode and the fixed plate side electrode;
With
In the initial state, the movable beam is an electrostatic drive type actuator that is convex on the side opposite to the fixed plate side.
固定板と、
前記固定板に間隔を隔てて対向するように設けられる可動梁と、
前記可動梁に設けられる可動梁側電極と、
前記可動梁側電極に対向するように前記固定板に設けられる固定板側電極と、
前記可動梁側電極と前記固定板側電極との間に配置される誘電体膜と、
を備え、
前記可動梁は、初期状態において、前記固定板側に先端が撓んでいるように構成されている、静電駆動型アクチュエータ。
A fixed plate,
A movable beam provided to face the fixed plate with a gap therebetween;
A movable beam side electrode provided on the movable beam;
A fixed plate side electrode provided on the fixed plate so as to face the movable beam side electrode;
A dielectric film disposed between the movable beam side electrode and the fixed plate side electrode;
With
In the initial state, the movable beam is an electrostatic drive type actuator configured such that a tip is bent toward the fixed plate.
固定板と、
前記固定板に間隔を隔てて対向するように設けられる可動梁と、
前記可動梁に設けられる可動梁側駆動容量電極と、前記可動梁側駆動容量電極に対向するように前記固定板に設けられる固定板側駆動容量電極と、前記可動梁側駆動容量電極と前記固定板側駆動容量電極との間に形成される誘電体膜とからなり、前記可動梁側駆動容量電極と前記固定板側駆動容量電極との間に生じる駆動容量に基づいて前記可動梁を変形させる駆動容量部と、
前記可動梁に設けられる可動梁側RF容量電極と、前記可動梁側RF容量電極に対向するように前記固定板に設けられる固定板側RF容量電極と、前記可動梁側RF容量電極と前記固定板側RF容量電極との間に形成される誘電体膜とからなるRF容量部と、
を備え、
前記可動梁は、初期状態において、前記固定板側とは反対側に凸である、可変容量素子。
A fixed plate,
A movable beam provided to face the fixed plate with a gap therebetween;
The movable beam side drive capacitance electrode provided on the movable beam, the fixed plate side drive capacitance electrode provided on the fixed plate so as to face the movable beam side drive capacitance electrode, the movable beam side drive capacitance electrode, and the fixed A dielectric film formed between the plate-side drive capacitance electrode and deforming the movable beam based on a drive capacitance generated between the movable beam-side drive capacitance electrode and the fixed plate-side drive capacitance electrode. A drive capacity section;
A movable beam side RF capacitive electrode provided on the movable beam, a fixed plate side RF capacitive electrode provided on the fixed plate so as to face the movable beam side RF capacitive electrode, the movable beam side RF capacitive electrode, and the fixed An RF capacitor portion comprising a dielectric film formed between the plate-side RF capacitor electrode;
With
In the initial state, the movable beam is a variable capacitance element that is convex on the side opposite to the fixed plate side.
固定板と、
前記固定板に間隔を隔てて対向するように設けられる可動梁と、
前記可動梁に設けられる可動梁側駆動容量電極と、前記可動梁側駆動容量電極に対向するように前記固定板に設けられる固定板側駆動容量電極と、前記可動梁側駆動容量電極と前記固定板側駆動容量電極との間に形成される誘電体膜とからなり、前記可動梁側駆動容量電極と前記固定板側駆動容量電極との間に生じる駆動容量に基づいて前記可動梁を変形させる駆動容量部と、
前記可動梁に設けられる可動梁側RF容量電極と、前記可動梁側RF容量電極に対向するように前記固定板に設けられる固定板側RF容量電極と、前記可動梁側RF容量電極と前記固定板側RF容量電極との間に形成される誘電体膜とからなるRF容量部と、
を備え、
前記可動梁は、初期状態において、前記固定板側に先端が撓んでいるように構成されている、可変容量素子。
A fixed plate,
A movable beam provided to face the fixed plate with a gap therebetween;
The movable beam side drive capacitance electrode provided on the movable beam, the fixed plate side drive capacitance electrode provided on the fixed plate so as to face the movable beam side drive capacitance electrode, the movable beam side drive capacitance electrode, and the fixed A dielectric film formed between the plate-side drive capacitance electrode and deforming the movable beam based on a drive capacitance generated between the movable beam-side drive capacitance electrode and the fixed plate-side drive capacitance electrode. A drive capacity section;
A movable beam side RF capacitive electrode provided on the movable beam, a fixed plate side RF capacitive electrode provided on the fixed plate so as to face the movable beam side RF capacitive electrode, the movable beam side RF capacitive electrode, and the fixed An RF capacitor portion comprising a dielectric film formed between the plate-side RF capacitor electrode;
With
In the initial state, the movable beam is a variable capacitance element configured such that a tip is bent toward the fixed plate.
前記可動梁側駆動容量電極と前記可動梁側RF容量電極とのうちの少なくとも一方は圧縮応力層である、請求項3または4に記載の可変容量素子。   5. The variable capacitance element according to claim 3, wherein at least one of the movable beam side drive capacitance electrode and the movable beam side RF capacitance electrode is a compressive stress layer. 6. 前記可動梁は、前記固定板と対向する面とは反対側の面に引っ張り応力膜が設けられている、請求項3〜5のいずれかに記載の可変容量素子。   The variable capacitance element according to claim 3, wherein the movable beam is provided with a tensile stress film on a surface opposite to a surface facing the fixed plate. 前記誘電体膜は、薄肉部と、局所的に突出する突出部とを備える、請求項3〜6のいずれかに記載の可変容量素子。   The variable capacitance element according to claim 3, wherein the dielectric film includes a thin portion and a protruding portion that protrudes locally. 固定板と、
前記固定板に間隔を隔てて対向するように設けられる可動梁と、
前記可動梁に設けられる可動梁側電極と、
前記可動梁側電極に対向するように前記固定板に設けられる固定板側電極と、
前記可動梁側電極と前記固定板側電極との間に配置される誘電体膜と、
を備える静電駆動型アクチュエータの製造方法であって、
前記可動梁を構成する基板に前記可動梁側電極を構成する金属膜をスパッタリング法により成膜する成膜工程を有し、
前記成膜工程では、前記基板にレーザー光を照射して前記基板が反射するレーザー反射光の受光角度を検出することにより前記基板の撓み量を認識し、前記基板の撓み量に基づいてスパッタリング条件を制御し、前記金属膜を圧縮応力層として成膜する、静電駆動型アクチュエータの製造方法。
A fixed plate,
A movable beam provided to face the fixed plate with a gap therebetween;
A movable beam side electrode provided on the movable beam;
A fixed plate side electrode provided on the fixed plate so as to face the movable beam side electrode;
A dielectric film disposed between the movable beam side electrode and the fixed plate side electrode;
A method of manufacturing an electrostatic drive actuator comprising:
A film forming step of forming a metal film constituting the movable beam side electrode on a substrate constituting the movable beam by a sputtering method;
In the film forming step, a laser beam is irradiated on the substrate to detect a light receiving angle of laser reflected light reflected by the substrate, thereby recognizing the amount of bending of the substrate, and sputtering conditions based on the amount of bending of the substrate. A method for manufacturing an electrostatically driven actuator, wherein the metal film is formed as a compressive stress layer by controlling the above.
固定板と、
前記固定板に間隔を隔てて対向するように設けられる可動梁と、
前記可動梁に設けられる可動梁側駆動容量電極と、前記可動梁側駆動容量電極に対向するように前記固定板に設けられる固定板側駆動容量電極と、前記可動梁側駆動容量電極と前記固定板側駆動容量電極との間に形成される誘電体膜とからなり、前記可動梁側駆動容量電極と前記固定板側駆動容量電極との間に生じる駆動容量に基づいて前記可動梁を変形させる駆動容量部と、
前記可動梁に設けられる可動梁側RF容量電極と、前記可動梁側RF容量電極に対向するように前記固定板に設けられる固定板側RF容量電極と、前記可動梁側RF容量電極と前記固定板側RF容量電極との間に形成される誘電体膜とからなるRF容量部と、
を備える可変容量素子の製造方法であって、
前記可動梁を構成する基板に前記可動梁側駆動容量電極および前記可動梁側RF容量電極を構成する金属膜をスパッタリング法により成膜する成膜工程を有し、
前記成膜工程では、前記基板にレーザー光を照射して前記基板が反射するレーザー反射光の受光角度を検出することにより前記基板の撓み量を認識し、前記基板の撓み量に基づいてスパッタリング条件を制御し、前記金属膜を圧縮応力層として成膜する、可変容量素子の製造方法。
A fixed plate,
A movable beam provided to face the fixed plate with a gap therebetween;
The movable beam side drive capacitance electrode provided on the movable beam, the fixed plate side drive capacitance electrode provided on the fixed plate so as to face the movable beam side drive capacitance electrode, the movable beam side drive capacitance electrode, and the fixed A dielectric film formed between the plate-side drive capacitance electrode and deforming the movable beam based on a drive capacitance generated between the movable beam-side drive capacitance electrode and the fixed plate-side drive capacitance electrode. A drive capacity section;
A movable beam side RF capacitive electrode provided on the movable beam, a fixed plate side RF capacitive electrode provided on the fixed plate so as to face the movable beam side RF capacitive electrode, the movable beam side RF capacitive electrode, and the fixed An RF capacitor portion comprising a dielectric film formed between the plate-side RF capacitor electrode;
A method of manufacturing a variable capacitance element comprising:
A film forming step of forming a metal film forming the movable beam side driving capacitive electrode and the movable beam side RF capacitive electrode on a substrate constituting the movable beam by a sputtering method;
In the film forming step, a laser beam is irradiated on the substrate to detect a light receiving angle of laser reflected light reflected by the substrate, thereby recognizing the amount of bending of the substrate, and sputtering conditions based on the amount of bending of the substrate. And manufacturing the variable capacitance element, wherein the metal film is formed as a compressive stress layer.
JP2011228803A 2011-10-18 2011-10-18 Electrostatic drive type actuator, variable capacitance element and method of manufacturing the same Pending JP2013090442A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011228803A JP2013090442A (en) 2011-10-18 2011-10-18 Electrostatic drive type actuator, variable capacitance element and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011228803A JP2013090442A (en) 2011-10-18 2011-10-18 Electrostatic drive type actuator, variable capacitance element and method of manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013090442A true JP2013090442A (en) 2013-05-13

Family

ID=48533850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011228803A Pending JP2013090442A (en) 2011-10-18 2011-10-18 Electrostatic drive type actuator, variable capacitance element and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013090442A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014203844A (en) * 2013-04-01 2014-10-27 株式会社東芝 Mems device and method for manufacturing the same
CN106829852A (en) * 2017-01-18 2017-06-13 中国科学院深圳先进技术研究院 L-type electrostatic driving micro robot, manufacture method and control method

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62216228A (en) * 1986-03-17 1987-09-22 Fujitsu Ltd Growing method for film
JP2000021282A (en) * 1998-07-07 2000-01-21 Omron Corp Electrostatic micro-relay
JP2003136496A (en) * 2001-11-06 2003-05-14 Omron Corp Electrostatic actuator, electrostatic microrelay and other apparatus using the actuator
JP2004104076A (en) * 2002-07-16 2004-04-02 Hitachi Ltd Semiconductor laser element and manufacturing method thereof
JP2005168180A (en) * 2003-12-02 2005-06-23 Olympus Corp Electrostatic actuation type micro-actuator
JP2006173043A (en) * 2004-12-20 2006-06-29 Sharp Corp Micro contact switching device and wireless communication device
JP2007285725A (en) * 2006-04-12 2007-11-01 Nissan Arc Ltd Measuring method of thin-film poisson ratio, and measuring instrument thereof
JP2008311225A (en) * 2007-05-17 2008-12-25 Panasonic Corp Electromechanical element, driving method of electromechanical element, and electronic equipment using the same
JP2010280057A (en) * 2006-02-09 2010-12-16 Toshiba Corp Mems
JP2011109822A (en) * 2009-11-18 2011-06-02 Murata Mfg Co Ltd Electrostatic drive type actuator and variable capacity device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62216228A (en) * 1986-03-17 1987-09-22 Fujitsu Ltd Growing method for film
JP2000021282A (en) * 1998-07-07 2000-01-21 Omron Corp Electrostatic micro-relay
JP2003136496A (en) * 2001-11-06 2003-05-14 Omron Corp Electrostatic actuator, electrostatic microrelay and other apparatus using the actuator
JP2004104076A (en) * 2002-07-16 2004-04-02 Hitachi Ltd Semiconductor laser element and manufacturing method thereof
JP2005168180A (en) * 2003-12-02 2005-06-23 Olympus Corp Electrostatic actuation type micro-actuator
JP2006173043A (en) * 2004-12-20 2006-06-29 Sharp Corp Micro contact switching device and wireless communication device
JP2010280057A (en) * 2006-02-09 2010-12-16 Toshiba Corp Mems
JP2007285725A (en) * 2006-04-12 2007-11-01 Nissan Arc Ltd Measuring method of thin-film poisson ratio, and measuring instrument thereof
JP2008311225A (en) * 2007-05-17 2008-12-25 Panasonic Corp Electromechanical element, driving method of electromechanical element, and electronic equipment using the same
JP2011109822A (en) * 2009-11-18 2011-06-02 Murata Mfg Co Ltd Electrostatic drive type actuator and variable capacity device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014203844A (en) * 2013-04-01 2014-10-27 株式会社東芝 Mems device and method for manufacturing the same
CN106829852A (en) * 2017-01-18 2017-06-13 中国科学院深圳先进技术研究院 L-type electrostatic driving micro robot, manufacture method and control method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4109182B2 (en) High frequency MEMS switch
US7343655B2 (en) Manufacturing methods of micro electromechanical switch
US9728653B2 (en) MEMS device
EP2582156B1 (en) Electrostatic loudspeaker with membrane performing out-of-plane displacement
KR101518776B1 (en) Electromechanical transducer and method of producing the same
JP2006281418A (en) Actuator and mems device
KR20150102942A (en) Piezoelectric actuators arranged with an interdigitated electrode configuration
JP2007273451A (en) Piezoelectric mems switch and manufacturing method therefor
US7453621B2 (en) Micro mirrors with piezoelectric release mechanism
JP2009194291A (en) Actuator
US20190045307A9 (en) Dsr speaker elements and methods of manufacturing thereof
US9589731B2 (en) MEMS variable capacitor with enhanced RF performance
EP3228584A1 (en) Method for manufacturing mems torsional electrostatic actuator
JP2013090442A (en) Electrostatic drive type actuator, variable capacitance element and method of manufacturing the same
JP2005134896A (en) Fine movable device
US10567883B2 (en) Piezo-electric actuators
JP2013051297A (en) Variable capacitance device
US9399573B2 (en) Device comprising a spring and an element suspended thereon, and method for manufacturing same
JP2007151221A (en) Actuator system and position adjusting unit of optical lens
US9166271B2 (en) Tunable cavity resonator including a plurality of MEMS beams
WO2011158708A1 (en) Variable capacitance device
KR102059347B1 (en) Electrostatic multimorph cantilever structure capable of stepwise actuation
JPH10149950A (en) Variable capacitance capacitor
JP2012178379A (en) Variable capacitance element
JP2011023468A (en) Varactor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140731

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150522

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150602

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20151013