JP5115402B2 - 可変キャパシタおよび可変キャパシタ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、容量を変化させることが可能な可変キャパシタおよびその製造方法に関する。

携帯電話など無線通信機器の技術分野では、高機能を実現するために搭載される部品の増加などに伴い、高周波回路の小型化に対する要求が高まっている。このような要求に応えるべく、回路を構成する様々な部品について、ＭＥＭＳ（micro-electromechanical systems）技術の利用による微小化が進められている。そのような部品の一つとして、可変キャパシタが知られている。可変キャパシタは、インピーダンス整合回路や、可変フィルタ、移相器などにて重要な部品である。ＭＥＭＳ技術を利用して得られる可変キャパシタについては、例えば下記の特許文献１，２に記載されている。

特開２００４−６５８８号公報 特開２００４−１２７９７３号公報

図２０は、従来の可変キャパシタＹの部分断面図である。可変キャパシタＹは、基板４１と、固定電極４２と、可動電極４３と、一対の支持部４４とを備える。可動電極４３は、一対の支持部４４を架橋するように設けられ、固定電極４２に対向する部位を有する。基板４１は、ガラスまたは石英よりなり、固定電極４２および可動電極４３は、各々、所定の金属材料よりなる。

可変キャパシタＹにおいては、固定電極４２および可動電極４３の間に電圧を加えることにより、固定電極４２および可動電極４３の間に静電引力を発生させることができ、当該静電引力を利用して、可動電極４３を固定電極４２に向けて引き込んで固定電極４２および可動電極４３の間のギャップの体積を変化させることができる。当該ギャップ体積に応じて、可変キャパシタＹの静電容量、ないし、固定電極４２および可動電極４３の間の静電容量は、変化する。したがって、可変キャパシタＹにおいては、固定電極４２および可動電極４３の間に加える電圧を変化させることにより、静電容量を変化させることが可能である。このような可変キャパシタＹは、所定の静電容量を得るべく所定の電圧を固定電極４２および可動電極４３の間に加えるように、駆動される。

図２１は、可変キャパシタＹの製造方法の概略を表す。この方法は、いわゆるＭＥＭＳ技術を利用して可変キャパシタＹを製造する方法である。

可変キャパシタＹの製造においては、まず、図２１（ａ）に示すように、基板４１上に固定電極４２がパターン形成される。次に、図２１（ｂ）に示すように犠牲膜４５が形成される。犠牲膜４５は、例えばフォトレジストよりなり、支持部４４形成用の開口部４５ａを有する。犠牲膜４５の形成においては、例えば、固定電極４２を覆うようにして基板４１上にスパッタリング法により犠牲膜材料が成膜された後、当該膜に対して、所定のレジストパターンをマスクとして利用してエッチング処理が施される。次に、図２１（ｃ）に示すように支持部４４が形成される。次に、図２１（ｄ）に示すように、支持部４４を架橋するようにして犠牲膜４５上に可動電極４３がパターン形成される。次に、図２１（ｅ）に示すように犠牲膜４５が除去される。例えば、所定のレジスト剥離液を使用して行うウエットエッチング法により、犠牲膜４５は除去される。以上のようにして、可変キャパシタＹは製造される。

図２１（ｄ）を参照して上述した工程では、犠牲膜４５上にてパターン形成される可動電極４３に内部応力が生じる。この内部応力は、図２１（ｅ）を参照して上述した工程を経て可動電極４３が部分的にリリースされると解放され、図２２に示すような可動電極４３の湾曲の一要因となる。

加えて、温度変化も可動電極４３の湾曲の一要因である。可変キャパシタＹは、例えば、デバイス実装時のリフローや信頼性検査において高温で加熱処理されるところ（加熱温度は例えば２５０〜２８０℃）、高温な環境を経ると、初期状態（固定電極４２および可動電極４３の間に電圧を加えていない状態）にある可動電極４３において湾曲が生じやすい。可動電極４３のこのような湾曲は、可動電極４３の熱膨張率が基板４１の熱膨張率より大きいことに起因して生ずる。

従来の可変キャパシタＹにおいては、初期状態における静電容量値（初期静電容量値）は不安定である。上述の要因によって生ずる可動電極４３の湾曲の程度が、製造される可変キャパシタＹごとに異なり且つその差異が比較的大きいからである。可動電極４３の湾曲の程度は、製造される複数の可変キャパシタＹ間において比較的大きなバラつきがある。そして、初期状態における可動電極４３の湾曲の程度に応じて可変キャパシタＹの初期静電容量値が変動するため、可動電極４３の湾曲の程度に大きなバラつきがあると、製造される複数の可変キャパシタＹ間において、初期静電容量値にも大きなバラつきが生じることとなる。初期静電容量値の大きなバラつきは、歩留まりよく可変キャパシタを製造するうえで好ましくない。

初期静電容量値を安定化するために可動電極４３の過度な湾曲を防止する一手法として、可動電極４３を厚く設定することが挙げられる。しかしながら、可動電極４３を厚く設定すると、可変キャパシタＹの駆動電圧が大きくなってしまう（即ち、可動電極４３を変位させるために固定電極４２と可動電極４３の間に印加すべき電圧が大きくなる）。そのため、可動電極４３を厚く設定することは、低駆動電圧化の観点から好ましくない。

本発明は、以上のような事情の下で考え出されたものであり、安定した初期静電容量値を実現するのに適し且つ低駆動電圧化を図るのに適した可変キャパシタ、および、そのような可変キャパシタの製造方法を提供することを、目的とする。

本発明の第１の側面によると可変キャパシタが提供される。この可変キャパシタは、固定電極と、固定電極に対向する可動電極膜と、固定電極とは反対の側において可動電極膜に対向し、ストッパ部を厚さ方向に貫通する貫通孔を有するストッパ部とを備える。

このような構成を有する可変キャパシタにおいては、固定電極および可動電極膜の間に電圧を加えることにより、固定電極および可動電極膜の間に静電引力を発生させることができ、当該静電引力を利用して可動電極膜を固定電極に向けて引き込こみ、固定電極および可動電極膜の間のギャップの体積を変化させることができる（固定電極に向けて可動電極膜が引き込まれる量ないし距離は、可動電極膜の全体にわたって一様とは限らない）。当該ギャップ体積に応じて、本可変キャパシタの静電容量、ないし、固定電極および可動電極膜の間の静電容量は、変化する。したがって、本可変キャパシタでは、固定電極および可動電極膜の間に加える駆動電圧を制御することにより、静電容量を制御することができる。

本可変キャパシタにおいては、固定電極とは反対の側において可動電極膜に対向するストッパ部を可動電極膜に対して充分に近接して配置することによって、内部応力の解放や温度変化に起因して可動電極膜が固定電極とは反対の側に過度に湾曲するのを、防止することができる。固定電極とは反対の側に可動電極膜が一定程度に湾曲した場合、ストッパ部が、当該可動電極膜に当接することによって可動電極膜の更なる湾曲を抑制するように機能するからである。そして、初期状態における固定電極と可動電極膜との間のギャップの体積に応じて本可変キャパシタの初期静電容量値が決定されるところ、固定電極とは反対側への可動電極膜の過度な湾曲が防止される本可変キャパシタにおいては、初期静電容量値が過度に小さくなることを回避しやすい。このように、本可変キャパシタは、安定した初期静電容量値を実現するのに適する。このような可変キャパシタは、歩留まりよく製造するうえで好適であり、また、精度よく駆動するうえで好適である。

加えて、本可変キャパシタは低駆動電圧化を図るのに適する。上述のようにストッパ部が機能することによって、固定電極とは反対側への可動電極膜の過度な湾曲が防止される本可変キャパシタにおいては、可動電極膜を薄く設定しやすいからである。上述の従来の可変キャパシタＹでは、可動電極４３（可動電極膜）を薄く設定するほど、当該可動電極４３は、内部応力の解放や温度変化に起因して湾曲しやすい。これに対し、本発明の第１の側面に係る可変キャパシタでは、可動電極膜の厚さに拘らず、固定電極とは反対側への可動電極膜の湾曲は一定以内に抑えられる。そのため、第１の側面に係る可変キャパシタでは、可動電極膜を薄く設定しやすい。可動電極膜が薄いほど、即ち可動電極膜の質量が小さいほど、可動電極膜を変位させるために固定電極と可動電極膜との間に印加すべき駆動電圧は小さい傾向にある。したがって、本可変キャパシタでは、駆動電圧を低減しやすい。

以上のように、本発明の第１の側面に係る可変キャパシタは、安定した初期静電容量値を実現するのに適し、且つ、低駆動電圧化を図るのに適するのである。

本発明の第１の側面に係る可変キャパシタは、好ましくは、固定電極における可動電極膜側に設けられた誘電体膜を更に備える。このような構成によると、固定電極および可動電極膜が直接に接触して当該固定電極および可動電極膜が短絡することを、適切に防止することができる。

好ましくは、可動電極膜は、当該可動電極膜の厚さ方向に当該可動電極膜を貫通する貫通孔を有し、ストッパ部は、可動電極膜の貫通孔に対応する位置にて当該ストッパ部を貫通する貫通孔を有する。このような構成によると、第１の側面に係る可変キャパシタの製造過程において、固定電極および可動電極膜の間の犠牲膜、並びに、可動電極膜およびストッパ部の間の犠牲膜を、例えばウエットエッチングによって、一括して除去しやすい。

好ましくは、ストッパ部は可動電極膜よりも厚い。ストッパ部が厚いほどストッパ部自体が変形ないし湾曲しにくいので、このような構成は、可動電極膜が固定電極とは反対の側に過度に湾曲するのを防止するのに好適である。

本発明の第２の側面によると別の可変キャパシタが提供される。この可変キャパシタは、相対向する第１可動電極膜および第２可動電極膜と、第１可動電極膜における第２可動電極膜側に設けられた誘電体膜と、第１可動電極膜とは反対の側において第２可動電極膜に対向し、ストッパ部を厚さ方向に貫通する貫通孔を有するストッパ部とを備える。

このような構成を有する可変キャパシタにおいては、第１可動電極膜および第２可動電極膜の間に電圧を加えることにより、当該第１および第２可動電極膜の間に静電引力を発生させることができ、当該静電引力を利用して、両可動電極膜を互いに接近させて両可動電極膜間のギャップの体積を変化させることができる。当該ギャップ体積に応じて、本可変キャパシタの静電容量、ないし、第１および第２可動電極膜の間の静電容量は、変化する。したがって、本可変キャパシタでは、第１および第２可動電極膜の間に加える駆動電圧を制御することにより、静電容量を制御することができる。

本可変キャパシタにおいては、第１可動電極膜とは反対の側において第２可動電極膜に対向するストッパ部を第２可動電極膜に対して充分に近接して配置することによって、内部応力の解放や温度変化に起因して第２可動電極膜が第１可動電極膜とは反対の側に過度に湾曲するのを、防止することができる。第１可動電極膜とは反対の側に第２可動電極膜が一定程度に湾曲した場合、ストッパ部が、当該第２可動電極膜に当接することによって第２可動電極膜の更なる湾曲を抑制するように機能するからである。一方、第１可動電極膜における第２可動電極膜側に設けられている誘電体膜は、第１および第２可動電極膜間の短絡を防止する機能に加え、第１可動電極膜が内部応力の解放や温度変化に起因して湾曲することを抑制する機能をも有する。そして、初期状態における第１可動電極膜と第２可動電極膜との間のギャップの体積に応じて本可変キャパシタの初期静電容量値が決定されるところ、第１可動電極膜とは反対側への第２可動電極膜の過度な湾曲が防止される本可変キャパシタにおいては、初期静電容量値が過度に小さくなることを回避しやすい。このように、本可変キャパシタは、安定した初期静電容量値を実現するのに適する。このような可変キャパシタは、歩留まりよく製造するうえで好適であり、また、精度よく駆動するうえで好適である。

加えて、本可変キャパシタは低駆動電圧化を図るのに適する。上述のようにストッパ部が機能することによって、第１可動電極膜とは反対側への第２可動電極膜の過度な湾曲が防止される本可変キャパシタにおいては、第２可動電極膜を薄く設定しやすいからである。第２可動電極膜が薄いほど、即ち第２可動電極膜の質量が小さいほど、第２可動電極膜を変位させるために第１可動電極膜と第２可動電極膜との間に印加すべき駆動電圧は小さい傾向にある。

以上のように、本発明の第２の側面に係る可変キャパシタは、安定した初期静電容量値を実現するのに適し、且つ、低駆動電圧化を図るのに適するのである。

本発明の第２の側面において、好ましくは、第２可動電極膜は、当該第２可動電極膜の厚さ方向に当該第２可動電極膜を貫通する貫通孔を有し、ストッパ部は、第２可動電極膜の貫通孔に対応する位置にて当該ストッパ部を貫通する貫通孔を有する。このような構成によると、第２の側面に係る可変キャパシタの製造過程において、第１および第２可動電極膜の間の犠牲膜、並びに、第２可動電極膜およびストッパ部の間の犠牲膜を、例えばウエットエッチングやドライエッチングによって、一括して除去しやすい。

好ましくは、ストッパ部は第２可動電極膜よりも厚い。ストッパ部が厚いほどストッパ部自体が変形ないし湾曲しにくいので、このような構成は、第２可動電極膜が第１可動電極膜とは反対の側に過度に湾曲するのを防止するうえで好適である。

本発明の第１および第２の側面において、好ましくは、ストッパ部は絶縁材料よりなる。絶縁材料は金属材料よりも熱膨張率が小さい傾向にあるので、このような構成は、本発明の第１の側面においては、温度変化に起因して可動電極膜が固定電極とは反対の側に過度に湾曲するのを防止するのに好適であり、本発明の第２の側面においては、温度変化に起因して第２可動電極膜が第１可動電極膜とは反対の側に過度に湾曲するのを防止するうえで好適である。ストッパ部の構成材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、および炭化シリコンが挙げられる。

本発明の第３の側面によると可変キャパシタ製造方法が提供される。この方法は、第１電極形成工程と、第１犠牲膜形成工程と、第２電極形成工程と、第２犠牲膜形成工程と、ストッパ部形成工程と、犠牲膜除去工程とを含む。第１電極形成工程では、基材上に第１電極を形成する。第１犠牲膜形成工程では、第１電極の上位に第１犠牲膜を形成する。第２電極形成工程では、第１犠牲膜上に第２電極を形成する。第２犠牲膜形成工程では、第２電極上に第２犠牲膜を形成する。ストッパ部形成工程では、第２犠牲膜上にストッパ部を厚さ方向に貫通する貫通孔を有するストッパ部を形成する。犠牲膜除去工程では、第１および第２犠牲膜を除去する。このような方法によると、本発明の第１および第２の側面に係る可変キャパシタを適切に製造することができる。

本発明の第３の側面に係る方法は、好ましくは、第１電極形成工程の後に第１電極上に誘電体膜を形成する誘電体膜形成工程を含み、第１犠牲膜形成工程では、誘電体膜形成工程の後に誘電体膜上に第１犠牲膜を形成する。このような構成は、製造される可変キャパシタにおいて、第１電極および第２電極が直接に接触して当該第１および第２電極が短絡することを防止するうえで、好適である。

好ましくは、第２電極は、当該第２電極の厚さ方向に当該第２電極を貫通する貫通孔を有し、ストッパ部は、第２電極の貫通孔に対応する位置にて当該ストッパ部を貫通する貫通孔を有する。このような構成によると、第１および第２電極の間の第１犠牲膜、並びに、第２電極およびストッパ部の間の第２犠牲膜を、例えばウエットエッチングやドライエッチングによって、一括して除去しやすい。

図１から図５は、本発明の第１の実施形態に係る可変キャパシタＸ１を表す。図１は、可変キャパシタＸ１の平面図である。図２は、可変キャパシタＸ１の一部省略平面図である。図３および図４は、各々、図１の線III−IIIおよび線IV−IVに沿った断面図である。図５は、図１の線V−Vに沿った部分拡大断面図である。

可変キャパシタＸ１は、基板１１と、固定電極１２と、可動電極１３（図２では省略）と、一対の支持部１４（図２では省略）と、誘電体膜１５と、パッド膜１６（図２では省略）と、ストッパ部１７（図２では省略）とを備える。

基板１１は例えばガラスまたは石英よりなる。固定電極１２は、基板１１上に設けられたものである。固定電極１２の厚さは例えば０.５〜２μｍである。可動電極１３は、図３によく表れているように、基板１１上に立設された一対の支持部１４を架橋するように設けられたものである。可動電極１３の厚さは例えば０.５〜２μｍである。また、可動電極１３は、可動電極１３の厚さ方向に可動電極１３を貫通する複数の貫通孔１３ａを有する。固定電極１２および可動電極１３は、図１によく表れているように交差し、部分的に対向する。対向面積は例えば１００００〜４００００μｍ²である。固定電極１２および可動電極１３の間の図５に示す距離Ｌ１は、例えば０.５〜２μｍである。好ましくは、固定電極１２および可動電極１３の一方はグラウンド接続されている。このような固定電極１２および可動電極１３は、例えばＡｌやＣｕなどの導電材料よりなる。

誘電体膜１５は、固定電極１２における可動電極１３の側に設けられたものである。誘電体膜１５の厚さは例えば０.１〜０.５μｍである。誘電体膜１５の存在により、固定電極１２および可動電極１３が直接に接触して短絡するのを適切に防止することができる。このような誘電体膜１５は、例えば、アルミナ、酸化シリコン、および窒化シリコンなどの誘電体材料よりなる。

パッド膜１６は、図１および図４に示すように、可動電極１３上および基板１１上にわたって設けられたものである。パッド膜１６の厚さは例えば０.５〜１μｍである。このようなパッド膜１６は、例えばＡｕよりなる。

ストッパ部１７は、固定電極１２とは反対の側への可動電極１３の過度の湾曲を防止するためのものであり、固定電極１２とは反対の側において可動電極１３に対向する。また、ストッパ部１７は複数の貫通孔１７ａを有する。各貫通孔１７ａは、可動電極１３の貫通孔１３ａに対応する位置に設けられている。ストッパ部１７の厚さは例えば１〜３μｍであり、好ましくは、ストッパ部１７は可動電極１３よりも厚い。このようなストッパ部１７は、好ましくは絶縁材料よりなり、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、または炭化シリコンよりなる。

また、基板１１上には、固定電極１２と電気的に接続する配線パターン（図示略）、および、パッド膜１６を介して可動電極１３と電気的に接続する配線パターン（図示略）が、形成されている。

図６から図１２は、可変キャパシタＸ１の製造方法を、加工が施されるウエハにおける単一の可変キャパシタ形成区画に含まれる図３に対応する断面の変化として表す。本方法は、いわゆるＭＥＭＳ技術を利用して可変キャパシタＸ１を製造する方法である。

可変キャパシタＸ１の製造においては、まず、図６（ａ）に示すように、ウエハ１１’上に導体膜２１を積層形成する。導体膜２１の形成においては、固定電極１２の上述の構成材料を例えばスパッタリング法によってウエハ１１’上に成膜する。次に、図６（ｂ）に示すように、導体膜２１上にレジストパターン２２を形成する。レジストパターン２２は、固定電極１２および支持部１４に対応するパターン形状を有する。レジストパターン２２の形成においては、導体膜２１上に液状のフォトレジストをスピンコーティングにより成膜した後、露光処理およびその後の現像処理を経て当該フォトレジスト膜をパターニングする。後出のレジストパターンについても、フォトレジストの成膜ならびにその後の露光処理および現象処理を経て、形成することができる。次に、図６（ｃ）に示すように、レジストパターン２２をマスクとして利用して、導体膜２１に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、例えばドライエッチングを採用することができる。本工程にて、固定電極１２がパターン形成される。また、本工程にて、各支持部１４の一部が形成される。次に、図６（ｄ）に示すように犠牲膜２３を形成する。犠牲膜２３の形成においては、例えばスパッタリング法により、犠牲膜材料を固定電極１２と同じ高さまでウエハ１１’上に成膜する（レジストパターン２２上にも犠牲膜２３は形成される）。犠牲膜２３および後出の犠牲膜の構成材料としては、例えば、シリコン、酸化膜、またはレジストを採用することができる。次に、図６（ｅ）に示すようにレジストパターン２２を除去する（これにより、レジストパターン２２上の犠牲膜２３も共に除去される）。所定の剥離液を作用させることによって、レジストパターン２２を除去することができる。

次に、図７（ａ）に示すように、例えばスパッタリング法によって犠牲膜２４を形成する。犠牲膜２４の厚さは、上述の誘電体膜１５の厚さに相当する。次に、図７（ｂ）に示すように、犠牲膜２４上にレジストパターン２５を形成する。レジストパターン２５は、誘電体膜１５のパターン形状に対応する開口部２５ａを有する。次に、図７（ｃ）に示すように、レジストパターン２５をマスクとして利用して、犠牲膜２４に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、例えばドライエッチングを採用することができる。次に、図７（ｄ）に示すように、例えばスパッタリング法で誘電体材料を犠牲膜２４と同じ高さまで堆積させることによって、誘電体膜２６を形成する（レジストパターン２５上にも誘電体膜２６は形成される）。

次に、図８（ａ）に示すようにレジストパターン２５を除去する（これにより、レジストパターン２５上の誘電体膜２６も共に除去される）。本工程にて、誘電体膜１５が残存形成される。次に、図８（ｂ）に示すように、例えばスパッタリング法によって犠牲膜２７を形成する。次に、図８（ｃ）に示すように、犠牲膜２７上にレジストパターン２８を形成する。レジストパターン２８は、支持部１４のパターン形状に対応した開口部２８ａを有する。次に、図８（ｄ）に示すように、レジストパターン２８をマスクとして利用して、犠牲膜２７および犠牲膜２４に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、例えばドライエッチングを採用することができる。

次に、図９（ａ）に示すように金属膜２９を形成する。金属膜２９の形成においては、例えばスパッタリング法により、犠牲膜２７と同じ高さまで所定の金属材料を堆積させる（レジストパターン２８上にも金属膜２９は形成される）。次に、図９（ｂ）に示すようにレジストパターン２８を除去する（これにより、レジストパターン２８上の金属膜２９も共に除去される）。本工程にて、各支持部１４の一部が残存形成される。次に、図９（ｃ）に示すようにレジストパターン３０を形成する。レジストパターン３０は、貫通孔１３ａを伴った上述の可動電極１３のパターン形状に対応して、開口部３０ａを有する。次に、図９（ｄ）に示すように、例えばスパッタリング法によって導体膜３１を形成する（レジストパターン３０上にも導体膜３１は形成される）。導体膜３１は、可動電極１３の上述の構成材料よりなる。導体膜３１の厚さは、可動電極１３の厚さに相当する。

次に、図１０（ａ）に示すようにレジストパターン３０を除去する（これにより、レジストパターン３０上の導体膜３１も共に除去される）。本工程にて、可動電極１３が残存形成される。次に、図１０（ｂ）に示すようにレジストパターン３２を形成する。レジストパターン３２は、上述のパッド膜１６のパターン形状に対応する開口部３２ａを有する。次に、図１０（ｃ）に示すように、例えばスパッタリング法によって導体膜３３を形成する（レジストパターン３２上にも導体膜３３は形成される）。導体膜３３は、パッド膜１６の上述の構成材料よりなる。導体膜３３の厚さは、パッド膜１６の厚さに相当する。次に、図１０（ｄ）に示すようにレジストパターン３２を除去する（これにより、レジストパターン３２上の導体膜３３も共に除去される）。本工程にて、パッド膜１６が残存形成される。

次に、図１１（ａ）に示すようにレジストパターン３４を形成する。レジストパターン３４は、パッド膜１６に対応するパターン形状を有する。次に、図１１（ｂ）に示すように犠牲膜３５を形成する（レジストパターン３４上にも犠牲膜３５は形成される）。具体的には、例えばスパッタリング法により、図１１（ｂ）においてパッド膜１６と同じ高さまで犠牲膜材料を堆積させる。次に、図１１（ｃ）に示すようにレジストパターン３４を除去する（これにより、レジストパターン３４上の犠牲膜３５も共に除去される）。次に、図１１（ｄ）に示すように、例えばスパッタリング法によって絶縁膜３６を形成する。絶縁膜３６は、ストッパ部１７の上述の構成材料よりなる。絶縁膜３６の厚さは、上述のストッパ部１７の厚さに相当する。

次に、図１２（ａ）に示すようにレジストパターン３７を形成する。レジストパターン３７は、貫通孔１７ａを伴うストッパ部１７に対応するパターン形状を有する。次に、図１２（ｂ）に示すように、レジストパターン３７をマスクとして利用して、絶縁膜３６に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、例えばドライエッチングを採用することができる。本工程にて、ストッパ部１７が形成される。次に、図１２（ｃ）に示すようにレジストパターン３７を除去する。次に、図１２（ｄ）に示すように、犠牲膜２３，２４，２７，３５を除去する。除去手法としては、例えばウエットエッチングやドライエッチングを採用することができる。

この後、ウエハ１１’を切断して可変キャパシタＸ１を個片化する。以上のようにして、可変キャパシタＸ１を製造することができる。

以上のようにして製造される可変キャパシタＸ１においては、固定電極１２および可動電極１３の間に電圧を加えることにより、固定電極１２および可動電極１３の間に静電引力を発生させることができ、当該静電引力を利用して可動電極１３を固定電極１２に向けて引き込こみ、固定電極１２および可動電極１３の間のギャップの体積を変化させることができる。当該ギャップ体積に応じて、可変キャパシタＸ１の静電容量、ないし、固定電極１２および可動電極１３の間の静電容量は、変化する。したがって、可変キャパシタＸ１では、固定電極１２および可動電極１３の間に加える駆動電圧を制御することにより、静電容量を制御することができる。

可変キャパシタＸ１の製造過程では、パターン形成される可動電極１３に内部応力が生じる。この内部応力は、図１２（ｄ）を参照して上述した工程を経て可動電極１３が部分的にリリースされると解放される。このような内部応力の解放は、可動電極１３の湾曲の一要因となる。また、温度変化（例えば、デバイス実装時のリフローや信頼性検査を経ることによる温度変化）も可動電極１３の湾曲の一要因である。

しかしながら、可変キャパシタＸ１においては、固定電極１２とは反対の側において可動電極１３に対向するストッパ部１７を可動電極１３に対して充分に近接して配置することによって、内部応力の解放や温度変化に起因して可動電極１３が固定電極１２とは反対の側に過度に湾曲するのを、防止することができる。固定電極１２とは反対の側に可動電極１３が一定程度に湾曲した場合、ストッパ部１７が、図１３に示すように可動電極１３に当接することによって可動電極１３の更なる湾曲を抑制するように機能するからである。そして、初期状態における固定電極１２と可動電極１３との間のギャップの体積に応じて可変キャパシタＸ１の初期静電容量値が決定されるところ、固定電極１２とは反対側への可動電極１３の過度な湾曲が防止される可変キャパシタＸ１においては、初期静電容量値が過度に小さくなることを回避しやすい。このように、可変キャパシタＸ１は、安定した初期静電容量値を実現するのに適する。このような可変キャパシタＸ１は、歩留まりよく製造するうえで好適であり、また、精度よく駆動するうえで好適である。

加えて、可変キャパシタＸ１は低駆動電圧化を図るのに適する。上述のようにストッパ部１７が機能することによって、固定電極１２とは反対側への可動電極１３の過度な湾曲が防止される可変キャパシタＸ１においては、可動電極１３を薄く設定しやすいからである。上述の従来の可変キャパシタＹでは、可動電極４３を薄く設定するほど、可動電極４３は、内部応力の解放や温度変化に起因して湾曲しやすい。これに対し、可変キャパシタＸ１では、可動電極１３の厚さに拘らず、固定電極１２とは反対側への可動電極１３の湾曲は一定以内に抑えられる。そのため、可変キャパシタＸ１では、可動電極１３を薄く設定しやすい。可動電極１３が薄いほど、即ち可動電極１３の質量が小さいほど、可動電極１３を変位させるために固定電極１２と可動電極１３との間に印加すべき駆動電圧は小さい傾向にある。したがって、可変キャパシタＸ１では、駆動電圧を低減しやすい。

以上のように、可変キャパシタＸ１は、安定した初期静電容量値を実現するのに適し、且つ、低駆動電圧化を図るのに適する。

可変キャパシタＸ１においては、上述のように、可動電極１３は、可動電極１３を貫通する複数の貫通孔１３ａを有し、且つ、ストッパ部１７は、各々が可動電極１３の貫通孔１３ａに対応する位置にてストッパ部１７を貫通する複数の貫通孔１７ａを有する。このような構成によると、例えば犠牲膜２３，２４，２７，３５の構成材料として同一のものを採用した場合、図１２（ｄ）を参照して上述した工程において、ウエットエッチングまたはドライエッチングによって犠牲膜２３，２４，２７，３５を一括して除去しやすい。エッチング液またはエッチングガスが貫通孔１７ａを通過して犠牲膜３５に作用しやすいとともに、エッチング液またはエッチングガスが貫通孔１３ａ，１７ａを通過して犠牲膜２３，２４，２７に作用しやすいからである。

可変キャパシタＸ１においては、上述のように、好ましくはストッパ部１７は可動電極１３よりも厚い。ストッパ部１７が厚いほどストッパ部１７自体が変形ないし湾曲しにくいので、ストッパ部１７が可動電極１３よりも厚いという構成は、可動電極１３が固定電極１２とは反対の側に過度に湾曲するのを防止するうえで好適である。

可変キャパシタＸ１においては、上述のように、好ましくはストッパ部１７は絶縁材料よりなる。絶縁材料は金属材料よりも熱膨張率が小さい傾向にあるので、ストッパ部１７が絶縁材料よりなるという構成は、温度変化に起因して可動電極１３が固定電極１２とは反対の側に過度に湾曲するのを防止するうえで好適である。

可変キャパシタＸ１においては、例えば初期状態（非駆動時）における固定電極１２と可動電極１３との間の距離が充分に大きい場合、誘電体膜１５を設けなくてもよい。誘電体膜１５を設けない場合、可変キャパシタＸ１の上述の製造方法において、図７（ａ）から図８（ａ）に示す一連の工程を行わない。すなわち、誘電体膜１５を設けない場合、図６（ｄ）を参照して上述した工程の後に、図８（ｂ）を参照して上述した犠牲膜２７の形成工程を行う。

図１４から図１７は、本発明の第２の実施形態に係る可変キャパシタＸ２を表す。図１４は、可変キャパシタＸ２の平面図である。図１５は、可変キャパシタＸ２の一部省略平面図である。図１６は、図１４の線XVI−XVIに沿った断面図である。図１７は、図１４の線XVII−XVIIに沿った部分拡大断面図である。

可変キャパシタＸ２は、基板１８と、可動電極１９と、可動電極１３（図１５では省略）と、一対の支持部１４（図１５では省略）と、誘電体膜１５と、パッド膜１６（図１５では省略）と、ストッパ部１７（図１５では省略）とを備える。可変キャパシタＸ２は、基板１１に代えて基板１８を備える点、および、固定電極１２に代えて可動電極１９を備える点において、可変キャパシタＸ１と異なる。可変キャパシタＸ２の他の構成については、可変キャパシタＸ１と同様である。

基板１８は、例えばガラスまたは石英よりなり、凹部１８ａを有する。可動電極１９は、両端が基板１８に接合し且つ凹部１８ａの上方を延びるように設けられたものである。可動電極１９の厚さは例えば０.５〜２μｍである。このような可動電極１９は、例えばＡｌやＣｕなどの導電材料よりなる。可動電極１３，１９は、図１４によく表れているように、凹部１８ａ上にて交差し、部分的に対向する。対向面積は例えば１００００〜４００００μｍ²である。可動電極１３，１９の間の図１７に示す距離Ｌ２は、例えば０.５〜２μｍである。好ましくは、可動電極１３，１９の一方はグラウンド接続されている。

図１８は、可変キャパシタＸ２の製造方法の一部を、加工が施されるウエハにおける単一の可変キャパシタ形成区画に含まれる図１６に対応する断面の変化として表す。本方法は、いわゆるＭＥＭＳ技術を利用して可変キャパシタＸ２を製造する方法である。

可変キャパシタＸ２の製造においては、まず、図１８（ａ）に示すように、各可変キャパシタ形成区画に凹部１８ａを有するウエハ１８’を用意する。例えば、所定のレジストパターンをマスクとして利用して、所定のウエハに対して異方性ドライエッチング処理を施すことにより、各可変キャパシタ形成区画に凹部１８ａを有するウエハ１８’を作製することができる。異方性ドライエッチングとしては、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を採用することができる。

次に、図１８（ｂ）に示すように、ウエハ１８’の凹部１８ａに犠牲膜３８を形成する。具体的には、例えばスパッタリング法により、凹部１８ａ内を含むウエハ１８’上に充分量の犠牲材料を堆積させた後、凹部１８ａ外に堆積した過剰の犠牲材料を研磨除去する。

次に、図１８（ｃ）に示すように、犠牲膜３８が設けられたウエハ１８’上に導体膜２１を積層形成する。具体的には、可変キャパシタＸ１の製造方法における導体膜２１の形成手法に関して図６（ａ）を参照して上述したのと同様である。

この後、可変キャパシタＸ１の製造方法に関して図６（ｂ）から図１２（ｃ）を参照して上述したのと同様の一連の工程を経て、図１８（ｄ）に示す状態を得る（導体膜２１からは、可動電極１９および支持部１４の一部がパターン形成される）。

次に、図１８（ｅ）に示すように、犠牲膜２３，２４，２７，３５，３８を除去する。除去手法としては、ウエットエッチングやドライエッチングを採用することができる。

この後、ウエハ１８’を切断して可変キャパシタＸ２を個片化する。以上のようにして、可変キャパシタＸ２を製造することができる。

以上のようにして製造される可変キャパシタＸ２においては、可動電極１３，１９間に電圧を加えることにより、可動電極１３，１９間に静電引力を発生させることができ、当該静電引力を利用して可動電極１３，１９を互いに接近させて可動電極１３，１９間のギャップの体積を変化させることができる。当該ギャップ体積に応じて、可変キャパシタＸ２の静電容量ないし可動電極１３，１９間の静電容量は変化する。したがって、可変キャパシタＸ２では、可動電極１３，１９間に加える駆動電圧を制御することにより、静電容量を制御することができる。

可変キャパシタＸ２の製造過程では、パターン形成される可動電極１３に内部応力が生じる。この内部応力は、図１８（ｅ）を参照して上述した工程を経て可動電極１３が部分的にリリースされると解放される。このような内部応力の解放は、可動電極１３の湾曲の一要因となる。また、温度変化（例えば、デバイス実装時のリフローや信頼性検査を経ることによる温度変化）も可動電極１３の湾曲の一要因である。

しかしながら、可変キャパシタＸ２においては、可動電極１９とは反対の側において可動電極１３に対向するストッパ部１７を可動電極１３に対して充分に近接して配置することによって、内部応力の解放や温度変化に起因して可動電極１３が可動電極１９とは反対の側に過度に湾曲するのを、防止することができる。可動電極１９とは反対の側に可動電極１３が一定程度に湾曲した場合、ストッパ部１７が、図１９に示すように可動電極１３に当接することによって可動電極１３の更なる湾曲を抑制するように機能するからである。一方、可動電極１９における可動電極１３側に設けられている誘電体膜１５は、可動電極１３，１９間の短絡を防止する機能に加え、可動電極１９が内部応力の解放や温度変化に起因して湾曲することを抑制する機能をも有する。そして、初期状態における可動電極１３，１９間のギャップの体積に応じて可変キャパシタＸ２の初期静電容量値が決定されるところ、可動電極１９とは反対側への可動電極１３の過度な湾曲が防止される可変キャパシタＸ２においては、初期静電容量値が過度に小さくなることを回避しやすい。このように、可変キャパシタＸ２は、安定した初期静電容量値を実現するのに適する。このような可変キャパシタＸ２は、歩留まりよく製造するうえで好適であり、また、精度よく駆動するうえで好適である。

加えて、可変キャパシタＸ２は低駆動電圧化を図るのに適する。上述のようにストッパ部１７が機能することによって、可動電極１９とは反対側への可動電極１３の過度な湾曲が防止される可変キャパシタＸ２においては、可動電極１３を薄く設定しやすいからである。可動電極１３が薄いほど、即ち可動電極１３の質量が小さいほど、可動電極１３を変位させるために可動電極１３，１９間に印加すべき駆動電圧は小さい傾向にある。

以上のように、可変キャパシタＸ２は、安定した初期静電容量値を実現するのに適し、且つ、低駆動電圧化を図るのに適する。

可変キャパシタＸ２においては、上述のように、可動電極１３は、可動電極１３を貫通する複数の貫通孔１３ａを有し、且つ、ストッパ部１７は、各々が可動電極１３の貫通孔１３ａに対応する位置にてストッパ部１７を貫通する複数の貫通孔１７ａを有する。このような構成によると、例えば犠牲膜２３，２４，２７，３５，３８の構成材料として同一のものを採用した場合、図１８（ｅ）を参照して上述した工程において、ウエットエッチングまたはドライエッチングによって犠牲膜２３，２４，２７，３５，３８を一括して除去しやすい。エッチング液またはエッチングガスが貫通孔１７ａを通過して犠牲膜３５に作用しやすいとともに、エッチング液またはエッチングガスが貫通孔１３ａ，１７ａを通過して犠牲膜２３，２４，２７，３８に作用しやすいからである。

可変キャパシタＸ２においては、可変キャパシタＸ１におけるのと同様に、好ましくはストッパ部１７は可動電極１３よりも厚い。上述のように、ストッパ部１７が厚いほどストッパ部１７自体が変形ないし湾曲しにくい。そのため、ストッパ部１７が可動電極１３よりも厚いという構成は、可動電極１３が可動電極１９とは反対の側に過度に湾曲するのを防止するうえで好適である。

可変キャパシタＸ２においては、可変キャパシタＸ１におけるのと同様に、好ましくはストッパ部１７は絶縁材料よりなる。上述のように、絶縁材料は金属材料よりも熱膨張率が小さい傾向にある。そのため、ストッパ部１７が絶縁材料よりなるという構成は、温度変化に起因して可動電極１３が可動電極１９とは反対の側に過度に湾曲するのを防止するうえで好適である。

また、可変キャパシタＸ２においては、可変キャパシタＸ１におけるのと同様に、例えば初期状態（非駆動時）における可動電極１３，１９間の距離が充分に大きい場合、誘電体膜１５を設けなくてもよい。

以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。

（付記１）固定電極と、
前記固定電極に対向する可動電極膜と、
前記固定電極とは反対の側において前記可動電極膜に対向するストッパ部と、を備える可変キャパシタ。
（付記２）前記固定電極における前記可動電極膜側に設けられた誘電体膜を更に備える、付記１に記載の可変キャパシタ。
（付記３）前記可動電極膜は、当該可動電極膜の厚さ方向に当該可動電極膜を貫通する貫通孔を有し、前記ストッパ部は、前記可動電極膜の前記貫通孔に対応する位置にて当該ストッパ部を貫通する貫通孔を有する、付記１または２に記載の可変キャパシタ。
（付記４）前記ストッパ部は前記可動電極膜よりも厚い、請求項１から３のいずれか一つに記載の可変キャパシタ。
（付記５）相対向する第１可動電極膜および第２可動電極膜と、
前記第１可動電極膜における前記第２可動電極膜側に設けられた誘電体膜と、
前記第１可動電極膜とは反対の側において前記第２可動電極膜に対向するストッパ部と、を備える可変キャパシタ。
（付記６）前記第２可動電極膜は、当該第２可動電極膜の厚さ方向に当該第２可動電極膜を貫通する貫通孔を有し、前記ストッパ部は、前記第２可動電極膜の前記貫通孔に対応する位置にて当該ストッパ部を貫通する貫通孔を有する、付記５に記載の可変キャパシタ。
（付記７）前記ストッパ部は前記第２可動電極膜よりも厚い、付記５または６に記載の可変キャパシタ。
（付記８）前記ストッパ部は絶縁材料よりなる、付記１から７のいずれか一つに記載の可変キャパシタ。
（付記９）前記絶縁材料は、酸化シリコン、窒化シリコン、または炭化シリコンよりなる、付記８に記載の可変キャパシタ。
（付記１０）基材上に第１電極を形成する第１電極形成工程と、
前記第１電極上に第１犠牲膜を形成する第１犠牲膜形成工程と、
前記第１犠牲膜上に第２電極を形成する第２電極形成工程と、
前記第２電極上に第２犠牲膜を形成する第２犠牲膜形成工程と、
前記第２犠牲膜上にストッパ部を形成するストッパ部形成工程と、
前記第１および第２犠牲膜を除去する犠牲膜除去工程と、を含む可変キャパシタ製造方法。
（付記１１）前記第１電極形成工程の後に前記第１電極上に誘電体膜を形成する誘電体膜形成工程を含み、当該誘電体膜形成工程の後に前記誘電体膜上に前記第１犠牲膜を形成する前記第１犠牲膜形成工程を行う、付記１０に記載の可変キャパシタ製造方法。
（付記１２）前記第２電極は、当該第２電極の厚さ方向に当該第２電極を貫通する貫通孔を有し、前記ストッパ部は、前記第２電極の前記貫通孔に対応する位置にて当該ストッパ部を貫通する貫通孔を有する、付記１０または１１に記載の可変キャパシタ製造方法。

本発明の第１の実施形態に係る可変キャパシタの平面図である 本発明の第１の実施形態に係る可変キャパシタの一部省略平面図である。 図１の線III−IIIに沿った断面図である。 図１の線IV−IVに沿った断面図である。 図１の線V−Vに沿った部分拡大断面図である。 図１に示す可変キャパシタの製造方法における一部の工程を表す。 図６の後に続く工程を表す。 図７の後に続く工程を表す。 図８の後に続く工程を表す。 図９の後に続く工程を表す。 図１０の後に続く工程を表す。 図１１の後に続く工程を表す。 図１に示す可変キャパシタにおいてストッパ部が機能した場合を表す。 本発明の第２の実施形態に係る可変キャパシタの平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る可変キャパシタの一部省略平面図である。 図１４の線XVI−XVIに沿った断面図である。 図１４の線XVII−XVIIに沿った部分拡大断面図である。 図１４に示す可変キャパシタの製造方法における一部の工程を表す。 図１４に示す可変キャパシタにおいてストッパ部が機能した場合を表す。 従来の可変キャパシタの断面図である。 図２０に示す従来の可変キャパシタの製造方法の一例を表す。 図２０に示す従来の可変キャパシタにおいて可動電極が湾曲した場合を表す。

符号の説明

Ｘ１，Ｘ２，Ｙ 可変キャパシタ
１１，１８，４１ 基板
１１’，１８’ ウエハ
１２，４２ 固定電極
１３，１９，４３ 可動電極
１３ａ，１７ａ 貫通孔
１４，４４ 支持部
１５ 誘電体膜
１６ パッド膜
１７ ストッパ部
２３，２４，２７，３５，３８ 犠牲膜

Claims (7)

1. 固定電極と、
   前記固定電極に対向する可動電極膜と、
   前記固定電極とは反対の側において前記可動電極膜に対向し、ストッパ部を厚さ方向に貫通する貫通孔を有するストッパ部と、を備える可変キャパシタ。
2. 前記固定電極における前記可動電極膜側に設けられた誘電体膜を更に備える、請求項１に記載の可変キャパシタ。
3. 相対向する第１可動電極膜および第２可動電極膜と、
   前記第１可動電極膜における前記第２可動電極膜側に設けられた誘電体膜と、
   前記第１可動電極膜とは反対の側において前記第２可動電極膜に対向し、ストッパ部を厚さ方向に貫通する貫通孔を有するストッパ部と、を備える可変キャパシタ。
4. 前記ストッパ部は絶縁材料よりなる、請求項１から３のいずれか一つに記載の可変キャパシタ。
5. 基材上に第１電極を形成する第１電極形成工程と、
   前記第１電極の上位に第１犠牲膜を形成する第１犠牲膜形成工程と、
   前記第１犠牲膜上に第２電極を形成する第２電極形成工程と、
   前記第２電極上に第２犠牲膜を形成する第２犠牲膜形成工程と、
   前記第２犠牲膜上にストッパ部を厚さ方向に貫通する貫通孔を有するストッパ部を形成するストッパ部形成工程と、
   前記第１および第２犠牲膜を除去する犠牲膜除去工程と、を含む可変キャパシタ製造方法。
6. 前記第１電極形成工程の後に前記第１電極上に誘電体膜を形成する誘電体膜形成工程を含み、当該誘電体膜形成工程の後に前記誘電体膜上に前記第１犠牲膜を形成する前記第１犠牲膜形成工程を行う、請求項５に記載の可変キャパシタ製造方法。
7. 基材上に第１電極を形成する第１電極形成工程と、
   前記第１電極の上位に第１犠牲膜を形成する第１犠牲膜形成工程と、
   前記第１犠牲膜上に第２電極を形成する第２電極形成工程と、
   前記第２電極上に第２犠牲膜を形成する第２犠牲膜形成工程と、
   前記第２犠牲膜上にストッパ部を形成するストッパ部形成工程と、
   前記第１および第２犠牲膜を除去する犠牲膜除去工程と、を含み、
   前記第２電極は、当該第２電極の厚さ方向に当該第２電極を貫通する貫通孔を有し、前記ストッパ部は、前記第２電極の前記貫通孔に対応する位置にて当該ストッパ部を貫通する貫通孔を有する可変キャパシタ製造方法。

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