TWI258778B - Variable capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

1258778 坎、發明說明： 【發明所屬之技術销域】 本發明係有關於一種可變電容器及其製造方法，尤其 疋有關於種使用MEMS (微機電系統；MiCr〇 Electro Mechanical System)技術且具有相對向之可動電極之可變 電容器及其製造方法。

【先前J 可變電容器係於可變頻率振盪器、調諧放大器、移相 器、阻抗匹配電路等在内之電性電路中位居重要之零件， 近年來’其裝載於攜帶型機器之機會漸增。和目前主要使 用之變容器二極體相比，利用MEMS技術而製造之可變電 各器具有損失較小，且使Q值較高之優點，正大力致力於 該電容器之研發。 第1〇)、1(b)圖係顯示習知可變電容器結構之剖視圖 15及俯視圖（參考諸如非專利文獻1)。該可變電容器之構造 為：將具有單壓電晶片（unimorph)型壓電致動器12及可動 電極13之可動電極用基板η、設有固定電極16之固定電 極用基板15在可動電極13及固定電極16相對之狀態下， 以軟焊墊14接合者。藉壓電致動器12之驅動，使可動電 2〇極13移動，改變可動電極13與固定電極16間之距離，以 控制電容器之容量。

【非專利文獻 1 】Jan Y· Park, etal·，nMICROMACHINED RF MEMS TUNABLE CAPACITORS USING PIEZOELECTRIC ACTUATORS' IEEE International Microwave Symposium, 2001 1258778 惟，依上述之習知可變電容器，乃有如下之問題。以 軟焊墊14將可動電極13及固定電極16相接合，導致兩電 極間之距離是以軟焊墊14控制，不能將該距離縮小到為〇 之接近狀態，使壓電致動器12處於初始狀態時之電容器之 5 靜電容量增大。 電容器之靜電容量C與用以構成電容器之電極間的距 離d之間具有C= £〇£r S/d (e〇:真空的介電常數、 相對介電常數、S :電極面積）之關係，將靜電容量c及電 極間距離d之關係示於第2圖。第2圖中，縱軸與橫軸的 10 刻度以初始狀態C及d規格化。壓電致動器之變化量為固 定時，兩電極相靠近之狀態下之靜電容量的變化比例較分 開之狀態還大。因此，初始狀態時之靜電容量不能增大(較 小）意指靜電容量的變化亦不能增大(較小）。 如第1(b)圖所示，在該習知例之可變電容器中，以扭 15桿17連接可動電極13與壓電致動器12,使可動電極13 及壓包致動為12用之驅動電極一體構造而成，且呈電性連 接。但迄至用以構成電容器之可動電極13之前的線路含有 一見度狹小之扭桿17，因此具有如下問題，即，該部分形 成等效串聯電阻（ESR ·· Equivalent Series Resistance)， 2〇而發生電阻損失，並且因為兼用為與可變電容器電性連接 之^號線路及壓電致動器12用之驅動電極，所以該信號線 路包體之壓電元件相接觸，而產生介電損失，使Q 值變得極小者。又，迄至可動電極13之前的線路不能進行 阻抗匹配，亦導致業已輸入之能量損失，即插入損失。在 1258778 此，本發明人致力於可解決前述問題之技術研發。 此外，本發明人有一可變電容器之提案，其構造成： 可以壓電致動器驅動相對之兩電極之任一者（日本專利公 開公報：特開2004-127973號）。如此形成兩個可動電極相 5對之構造的可變電容器並沒有設置凸出部，可輕易縮小兩 電極間之距離，因此可展現如下效果，雖為小型構造，亦 可獲得較大之靜電容量，且使靜電容量變化加大者。 【發明内容】 本發明係有鑑於上述問題點而所構建成者，其目的在 於提仏種可變電谷态及其製造方法，該可變電容器即使 為】里、、、°構亦可將靜電容量加大，且使靜電容量變化的比 例變大，亦可做到靜電容量之微調整，且Q值亦高者。 本發明之另一目的係於提供一種可變電容器及其製 造方法，可防止由外部輸入之信號所發生之能量損失(插入 &本發明之另一目的係於提供一種可變電容器及其製 k方法，即使壓電致動器的驅動電壓小，，亦可獲得較大之 靜電容量及靜電容量較大變化者。 本發明之可變電容器，其特徵在於相對之電極可 之可變電容器中’包含有··基板、具有第i電極部及第2 電極部之可動電極、及，狀|_前述可動電極之多數芦 電致其中前述可動電極相對設置以構造成電容器， 將幻述可動電極與信號墊導電連接者。 本^明’將可動電極及用以雜可動電極之壓電致 20 1258778 動器設於同一基板，因此為小型結構。又，因為可將各可 動電極移動，所以可將兩可動電極間之距離縮小，實現較 大的靜電容量及靜電容量之較大變化，靜電容量之微調整 亦較為容易。又，相當於迄至用以構造成電容器之第2電 5 極部之線路(信號線)之第1電極部與用以驅動壓電致動器 之驅動電極呈電性分離之狀態，因此可使第1電極部不接 觸於壓電致動器之壓電體（高介電體），抑制插入損失，以謀 求Q值提昇者。 本發明之可變電容器，其中前述可動電極係包含有前 10 述第1電極部及第2電極部，且將前述可動電極上下設置 者。 依本發明，相當於迄至用以構造成電容器之第2電極 部之線路之第1電極部中，不含有如習知例之寬度狹窄之 扭桿，可縮小等效串聯電阻，因此可謀求Q值之提升。 15 本發明之可變電容器之特徵係於：其中前述多數壓電 致動器各自具有驅動電極及設於該驅動電極間之壓電元 件，前述驅動電極與前述可動電極為互不相干之個體者。 依本發明，使電容器用之可動電極與壓電致動器用之 驅動電極為互不相干之個體構造，因此不會像習知例般之 20 線路部接觸於壓電元件（高介電體），且謀求Q值之提升。 本發明之可變電容器之特徵在於：其中前述可動電極 之第1電極部兩側設置前述壓電致動器，藉前述第1電極 部及前述壓電致動器之驅動電極，構造成一 CPW型線路 877; ................................................................ 声依本發明，藉調整CPW型線路中之第i電極部之寬 ^與第1電極部及壓電致動器之驅動電極間之間隔，可輕 進行阻抗匹配，因此沒有插入損失，可謀求Q值之提升7 5 之本發明之可變電容器之特徵在於：其中前述可動電極 之相對之前述第2電極部間設有介電體層者。 ^依本發明，在用以構成電容器之第2電極部間設有介 電體層’因此可謀求靜電容量及其變化量之進—步的增大。 10 η本务月之可、交電谷裔之特徵在於：其係使前述可動電 極中之至少一方與接地電極相連接者。 、依本發明，藉使-方之可動電極與接地電極相連接， 以可抑制浮動容量。 之本毛月之可麦電谷為之特徵在於··其中前述可動電極 之任—方的前述第丄電極部與前述第2電極部間之境界部 近旁係呈電性分離者。 15 依本發明’因為一方之可動電極在第i電極部愈第2 _部間之境界部近旁呈電性分離之狀態，所以朝一方之 弟二電極部輪入之信號通過第2電極部，最後到達另一方 =二電=部之端’使之沒有在此反射之情況，減低輸人 仏唬之此1損失(插入損失）。 本發明之可變電容器，其特徵係於包 動該可動電極之麼電致動 ::裝置俾:：對前述可動電極間施加電壓之電壓施 動電極相接近==壓電致動〜，使前述可 之狀恶下’猎可述電壓施加裝置，將電壓施 20 1258778 加於前述可動電極間者。 依本發明，藉壓電致動器之驅動， 接近之狀態下，在—對可動電極間施加電壓日^電⑽目 可動電極間所產生之靜電吸力，將 糟一對 加縮小者。 之距離更 本發明之可變電容器之製造方法’該。〆 麼電致動器的驅動以使電極呈可移動之狀態：，：=藉 10 15 20 :徵係於包含有以下步驟，:在基板上形成多數前述： 電致動器之步驟；在前述基板形成具有第i電極部ζ 電極部之可動電極之步驟；形成—用以於前述可動電 形成間隙之犧牲層之步驟；將前述犧牲層除去之除去二 驟；及’將除前述多數前述壓電致動器之端部及前1 = ==1電極粒㈣之外㈣分” «板切離之切 依本發明，便可輕易地在同一基板上形成 極及用以驅動前述可動電極之壓電致動器。 电 ”本發明之可變電容器之製造方法，該可變電容器 堡電致動器的驅動以使電極呈可移動之狀態者1方去曰 Γ係於包含有以τ步驟在基板上形成从前;^ 电致動仏步驟；在前述基板形成具有第i電極部及第2 電極部之可動電極之步驟；在前述可動電極間形成介電體 =步驟；形成—用赠前述可動電極之任—方與前述^ 电體層間形成間隙之犧牲層之步驟；將前⑽牲層除去之 除去步驟；及，將除前述多數前述壓電致動器之端部及前 10 U58778 " 1極之帛1 ^極部之端部之外的部分由前述基板切 择之切離步驟。 柄、依本發明’便可輕易地在同-基板上形成-對可動電 用Μ驅動刖述可動電極之壓電致動器及一對可動 間之介電體層。 位 本發明之可變電容k製造方狀龍錄： 去步驟及前述切離步驟同時進行者。 牙、 、本^%可使除去犧牲層之除去步驟及將除端部外 10 鲁 ί可動電極及壓電致動器由基板切離之切離步驟同時進 仃，因此可提昇作業效率。 守進 按本發明，可提供— /、種可變電容器，其耐衝擊性佳， 結構’亦可將靜電容量加大，且可將靜電容量之 夂化比例加大，亦可進彳Λ h 之 ^ 笔各量之微調整者。又，使 15 =與壓電致動器呈電性分離之狀態，： 效串聯電阻原因所在之扭桿的構进 成為專 (第2電極部)之前確保寬 纟冱至電谷态形成部 得到高Q值者。一線路部…電叫因此可 又，按本發明，將電 成由基板浮在空中之狀#〜^分及其周圍部分構建 …，可得到高二，因此消除基板等之介電常數的 又，按本發明，將一方可織$ 與第2電極部間之境界 構造成在第1電極部 由外部輸入之信號的能量損失(插者，因此可防止 進而，按本發明，構建成：藉壓電致動器之驅動俾使 11 1258778 5 10 15 20 一對可動電極相接近之狀態下，在一對可動電极門^力h 壓者，可藉一對可動電極間所產生之靜電吸力， ^ 將兩可勤 電極間之距離更加縮小，且可得到較大之靜電办I I ®及靜電 容量較大的變化。又，藉壓電致動器之驅動，使—對^ 電極相接近之狀態下，產生靜電吸力’因此可 W較小的驅 動電壓，產生較大之靜電吸力。 【實施方式】 參考顯示本發明實施形態之圖式，具體說明本發月 此外，本發明並不限於如下之實施形態者。 又 (弟1實施形態） 第3圖係第1實施形態之可變電容器之 ^ 兀體圖；第4 圖係該分解立體圖。圖中，標號21為以矽、化入物半、:一 等形成之基板。在基板21中央部設有十字形開口 、導體 基板21之上面設有絕緣層23。 且在 圖中，標號35、37各為以A1(鋁）構成之下立口 極、上部可動電極。下部可動電極35係由作為第卩Z動電 之兩端側線路部35a、35a及作為第2電極部之中二电 裔部35b所構成，一方的線路部35a之端部係與用J私谷 部之高頻信號源(圖中未示)輸入信號之信號墊45、相以由外 而另方的線路部35a之端部則連接於絕緣層幻、 接地電極44呈電性分離者。在其等端部上， ，且與 35係支撐於基板η，除其^部狀下部作Y動電極 其餘部分則位於開口 40上。又，上部 兒° 35之 FT動電極37係由作 為弟1 %極部且位於兩端側之線路 、 /a及作為第2

12 〜《778 電極部且位於中央的恭6 部、电各器部37b所構成，且兩方之線路 上部“7電:=都連接於接地電極44。在其等端部上， ° ，、支撐於基板21，且除其等端部外之上部 5 可動=37之其餘部相位於開口4〇上。 '、等下柯動電極35及上部可動電極37係與基板21 之開口 40配合，而脱里丄 配置成十字狀者，下部可動電極35之 35b與上部可動電極37之電容器部37b係隔著空 凡層而相對者。在該相對之電容器部35b及電容器部讲 上係作為包谷$之用。此外，相互呈電性分離狀態之下部 可動電極35及上部可動電極37皆可在由接地浮上之狀態 下使用者’由抑制浮動容量之目的來看，亦可將上部可動 電極37連接於接地電極44。 下部可動電極35及上部可動電極37係各以4個下部 可動電極用致動器27a、27b、27c、27d及上部可動電極用 致動器29a、29b、29c、29d予以驅動。其等下部可動電極 用致動器27a〜27d及上部可動電極用致動器29a〜2卯係面 向於基板21之開口 40。下部可動電極用致動器27(在說明 20 1個下部可動電極用致動器時，只使用參考符號27為代表) 及上部可動電極用致動^§ 29(在說明1個上部可動電極用致 動裔時’只使用參考符號29為代表）係一種壓電致動器， 其構造為由下往上依照絕緣層23、致動器用下部電極31、 壓電層34、致動器用上部電極33疊層而成之單壓電晶片 (unimorph)型者。致動器用下部電極31係由Pt/Ti(始/欽)所 構成，而致動器用上部電極33則由Pt所形成，每一電極 13 1258778 都是與下料動電極35及切可動電極37為互不相干之 开趣由高頻信號源(圖中未示)輸入於讎 之^虎係相下料動電極卩 5 10 15 20 = 35b透過空氣層，經由與電容器部说相對之上部可動 "極37的電谷為部別、線路部37a，而流入接地電極44。 。口自層34的分極方向為相反之狀態，俾使於致動 裔驅動時之移動方向為相反者。 在下W可動電極用致動器π之致動器用上部電極幻 上’由下部可動電極驅動用電源（圖中未示）向下部可動電極 動塾42⑯加電麼，使下部可動電極％朝上部可動電極 側私動’而在上部可動電㈣麟器Μ之致鮮用 立電極33上，則由上部可動電極驅動用電源（圖中未口示）向: 部:動電極驅動塾43施加電壓，使上部可動電極37則朝 力阿動电極35側移動，可各自獨立移動。藉此，驅動下 :可動電極用致動器27及/或上部可動電極用致動器^ 日寸’^文變上部可動電極37(電容器部叫與下部可動電極 35(電容器部35b)間之距離，可獲得預期之靜電容量。 “在本發明中，有來自高頻信號源之信號流動之線路部 龟各杰邛、與用以驅動致動器之驅動電極呈電性分離之 狀您。援此，線路部及電容器部不與致動器中之壓電層（高 黾)相接觸，且因為周圍是空氣，所以不會有介電損 失，且可提高Q值。第5圖係顯示第3圖之b_b線及C、C 、、象處之剖面。下部可動電極35之線路部35a及上部可動電 14 1258778 極37之線路部37a係構造成被連接於接地電極44之致動 器用下部電極31夾於其中者。即，其等線路部35a及37a 係形成一 CP\V型線路，調整致動器用下部電極31及線路 部35a或37a之間隔w：[、及線路部35a或37a之寬度w2， 5令線路部35a或37a之阻抗為5〇ω時，便不會有挿入損失。 其次’參考第6圖及第7圖，說明具有上述結構之可 變電容器之製造方法。又，第6圖及第7圖中，是顯示第3 圖之A-A線處之剖面。 藉LPCVD(低壓化學氣相沉積；L〇w Pressure chemical 10 Vapor Deposition)法，在以矽為材料之基板21上形成應力 低之氮化矽層23a，之後依序形成Pt/Ti(諸如厚度〇.5// m/50nm)層31a、及以鈮酸鋰、鈦酸鋇、鈦酸鉛、鈦酸錐酸 鉛、鈦酸鉍等為材料之壓電層34a(諸如厚度0.5//m)(第6(a) 圖）。 15 接著，藉微影技術之圖案化處理，由壓電層34a、Pt/Ti 層31a形成預定形狀之壓電層34及致動器用下部電極 31(第6〇)、6((：)圖）。此時之圖案化處理是採用（：：12/心(氯/ 氬）類氣體之RIE(反應式離子餘刻；Reactive I〇n Etching) 裝置或離子研磨裝置等等。 20 藉微影技術，在壓電層34上形成Pt製之致動器用上 部電極33(第6(d)圖），並對氣化矽層進行圖案化，以 得到絕緣層23(第6(e)圖）。又，對於絕緣層23，可利用氮 化石夕層外，還可鍍法、熱氧化法及CVD法等形成 之氧化矽層。 15 1258778 立其乂，在基板21上形成由A1構成且有預定形狀之下 阿動吃極35(第7(f)圖）後，形成一由光阻材料構成且具有 預疋幵/狀之犧牲層Μ(第了⑻圖），在與下部可動電極％相 對之值置上，形成由A1構成且具有預定形狀之上部可動電 5 極 37(第 7(h)圖）。 立著，對位於下部可動電極35、上部可動電極37、 下部可動電極用致動器27及上部可動電極用致動器心 周邊的基板21，由其背面藉函E (Deep Reactive 1〇 10 15 20 獻置進行姓刻，形成開口⑽(第糊）。藉該姓刻 將除下部可動電極35、上部可動電極37之各線路部祝 的端部、下部可動電極驗動器27及上料動電極月 為29之各端部外其餘的部分切離基板U。此外，該廣 理中之蝕刻氣體係使用諸 扣之遮蔽則為総。 化计心形成開〔 且於下部可 以製造可變 最後，對犧牲層41進行關予以除去， 動電極35與上部可動電極37間確保間隙仍， 電容器（第7⑴圖）。 4夕’亦可與上述之製造順序相異 驟後，首先除去犧牲層41後，/下邱^弟7〇1)圖之步 了知+ 谩在下部可動電極35盥上部 刊笔極37之卩__ 49，對基板Μ進彳^ :口 4〇者。又，作為犧牲層“之材料，除了上述光阻；， 亦可利用_(氧化鎂〉等氧化物，此時之 1卜 乙酸或硝酸即可。 X 要使用 第8圖係顯示可變電容

淼之製造方法的變形例。該變 16 U58778 形例之刖+段的製造步驟係 %糸舁上述之形態（第6(a)圖〜第7(f) 圖)同樣，形成由與基板21 ^ 宏^ 汉丄冋一之材料的矽構成且具有預 ==生:41(第8_)，且在與下部可動電極35相 ^置切成-具有預定形狀且由ai構成之上部 極37(第8(b)圖）。 电 10 15 道，使用諸如SF6氣體由基板21之表面側同時對犧 :二=21進行_，形成空腔47(第_)。藉 :*下柯動電極35、上部可動電極37之各線路部 a、37a之端部、下部可動電極用致動器u及上部可動電 極用致動$ 29之各端部之外的其餘部分切離基板η者係 與上述之形_樣，由基板21之表面_行_，因此不 像上述形怨般形成開口，而形成空腔47。 ^藉該變形例所製造之可變電容器之分解立體圖示於 第9圖。在基板21之中央部設置十字狀空腔47。此外，在 第3圖、第4圖同-部分附上同—標號，並省略其等說明。 (第2實施形態） 第1〇圖係第2實施形態之可變電容器之分解立體 圖，第11圖及第12圖係顯示該可變電容器之製造步驟之 剖視圖。 在第2實施形態中，下部可動電極35、上部可動電極 37、下部可動電極用致動器27及上部可動電極用致動器29 之周邊中’在下部可動電極35、上部可動電極37及絕緣層 23與基板21間具有空間5〇。又，基板21不是由矽製造， 則是由玻璃、藍寶石、氧化鋁、玻璃陶瓷、坤化鉀等之材 17 1258778 少成。除其等之外的結構係與第1實施形態同樣，對同 —部分付上同一標號。 例如以玻璃為材料之基板21上，藉濺鍍法形成由矽 構成之第2犧牲層51後，與第1實施形態同樣，依次形成 氣化石夕層23a、Pt/Ti層3la、壓電層Ma(第11(a)圖）。接著， 14第1實施形態同樣，得到預定形狀之壓電層34、致動器 用下部電極31、致動器用上部電極33及絕緣層23(第11(b) 〜U(e)圖）。

1〇 其次’將具有預定形狀且由A1構成之下部可動電極 35形成在第2犧牲層51上後（第12(f)圖），在全部區域上形 成由光阻材料構成之犧牲層41(第12(g)圖），在與下部可動 電極35相對之位置上，形成具有預定形狀且由A1構成之 上部可動電極37(第12(h)圖）。 15 接著，對犧牲層41蝕刻予以除去，在下部可動電極 35與上部可動電極37間確保間隙49(第12(i)圖），又，將

第2犧牲層51蝕刻予以除去，在基板21與下部可動電極 35 及繞緣層23間確保空間50，製造可變電容器（第12⑴ 圖）。此外，亦可令該犧牲層41及第2犧牲層51為同一材 扣’、同日寸進行犧牲層41的钱刻及第2犧牲層51之钱刻者。 在第2實施形態中，藉第2犧牲層51之蝕刻，可使 F可動笔極35由基板21浮在空中，因此沒有對基板21 、^餘刻之必要，便可使作為基板21之用的材料種類增 例如’丨電常數極低、難以钱刻之玻璃陶瓷等之材料亦 σ仏為基板21之用者。藉此，可使q值更進一步提昇者。 18 1258778 (第3實施形態） 第13圖係第3實施形態之可變電容器（只有可動電極 及壓電致動器）之分解立體圖；第14圖及第15圖係顯示該 可變電容器之製造步驟之剖視圖。 5 在第3實施形態中，下部可動電極35(電容器部35b) 與上部可動電極37(電容器部37b)間設有介電體層46。其 餘構成係與第1實施形態同樣，對同一部分付與同一標號， 並省略其等說明。 該介電體層46，如第13圖所示，亦可設於上部可動 10 電極37(電容器部37b)，雖未於圖中顯示，亦可設於下部可 動電極35(電容器部35b)側者。藉介電體層46之設置，可 增加可動部分的質量，固然稍微引起共振頻率的降低或可 動速度之降低，但如後述，可大幅增加靜電容量及其變化 率0 15 第16圖係顯示介電體層46之效果的圖。如第16(a) 圖所示，針對在上部可動電極37之電容器部37b側設置介 電體層46進行說明。令介電體層46之厚度為dl、形成在 介電體層46與下部可動電極35之電容器部35b間之空氣 層的厚度為d2時，電容器部37b與電容器部35b間之距離 20 d 則為：d=dl + d2。 第16(b)圖係一線圖，顯示將電容器部35b及/或電容 器部37b予以移動，改變空氣層之厚度d2時之靜電容量C 之變化者。令電容器部35b及電容器部37b為正方形（一 邊·· 230//m)，且初始狀態之電極間距離d及空氣層之厚度 1258778 d2 各為 d=0.75//m 及 d2=〇.3//m(d2/d=0.4)，介電體層 46係使用介電損失小之材料的A1203 (氧化鋁）(介電常數ε = 10)。又，只有不設置如此之介電體層之點上為相異之比 較例中之靜電容量C的變化亦一併顯示在第16(b)圖中。 5 如第16(b)圖所示，以設有介電體層46之本發明例之 可變電容器而言，在初始狀態中為約1.36pF、電容器部35b 與介電體層46相接之狀態下則具有約10.4pF之靜電容 量，該變化率約為7.6倍。如此設置介電體層46，便可將 靜電容量及其可變範圍大增。 10 第14圖係剖視圖，顯示第3實施形態之可變電容器 之製造步驟的一種形態（將介電體層46設於上部可動電極 37(電容器部37b)之側）者。前半段的步驟係與前述之第工 實施形態的步驟（第6(a)圖至第7(g)圖）相同。 藉微影技術，在犧牲層41上對以Al2〇3為材料之介電 15體層46實施圖案化（第14(a)圖），在與下部可動電極35相 對之位置上，形成由A1構成且具有預定形狀之上部可動電 極37(第14(b)圖）。接著，對下部可動電極35、上部可動電 、下部可動電極用致動器27及上部可動電極用致動器 2〇 9之周邊的基板21，由其背面，藉E)RIE裝置進行蝕刻， 於成開口 40(第14(c)圖）。最後將犧牲層41蝕刻予以除去， :下部可動電極35與介電體層46間確保間隙49，製造可 欠電容器（第l4(d)圖）。 第15圖係剖視圖，顯示第3實施形態之可變電容器 衣造步驟的另-形態（將介電體層#設於下部可動電極 20 1258778 35(電容器部35b)側)者。前半段的步驟係與前述之第工實 施形態的步驟（第6(a)圖〜第7(f)圖）相同。 藉微影技術，在下部可動電極35上訝以八丨2^為材料 之介電體層46實施圖案化（第15⑷圖）。使由光阻材料或 5 Mg〇構成之犧牲層41形成為預定形狀（第15(b)圖），在與 下部可動電極35相對之位置，形成具有預定形狀且由^ 構成之上部可動電極37(第15(幻圖）。接著，將位於下部可 動電極35、上部可動電極37、下部可動電極用致動器27 及上部可動電極用致動器29之周邊的基板21，由其背面， 10藉DRIE裝置進行蝕刻，形成開口 40(第15(d)圖）。最後， 藉蝕刻除去犧牲層41，以於介電體層46與上部可動電極 37間確保間隙49，製造可變電容器（第15(e)圖）。 此外，亦可和上述之第14圖及第15圖之製造順序相 異，在第14(b)圖、第15(c)圖之步驟之後，先將犧牲層41 15 除去，確保間隙49後，再對基板21進行蝕刻，形成開口 40者。又，對於該第3實施形態，亦可如同前述之形態（參 考第8圖），令犧牲層41之材料與基板21相同，對犧牲層 41及基板21依序或同時由基板21之表面側進行蝕刻者。 (第4實施形態） 2〇 第17圖係顯示第4實施形態，第17(a)圖係第4實施 形態之可變電容器之俯視圖；第17(b)圖係第17(a)圖之D 部的擴大圖。 在第4實施形態中，一方的線路部35a與信號墊45 相連接之下部可動電極35中，其電容器部35b與另一方之 W8778 線路部35a係呈電性分離之纟 丁如 之狀恶。即，由信號墊45來看， 4可動電極35係越過下部可私 〇7 , 丨了動電極％與上部可動電極 07相對而構成電容器之部分 ^ , 刀（包合态部35b及電容器部37b 之相對部分）之處，電性分籬成 故加 刀離成兩者。又’呈分離狀態之線 路崢35a亦可與接地電極44相鱼 44相連接，而作接地電位之用。 在第4實施形態中，由作缺载 — 由k唬墊45進入之信號係經由 —方之線路部35a而通過電容器部现後到達與另一方之 線路部35a的與信號墊45相反側之端，在此沒有反射之情 10

事’可將如此反射信號料，因此可防止輸人信號 損失。 里 (第5實施形態） ♦第18圖係第5實施形態之可變電容器之俯視圖。如 第18圖所示’在信號墊45及接地電極44間設有一電源電 路仙，藉此可在信號墊45(下部可動電極叫與接地電極 15 44(上部可動電極37)間施加電壓者。

第5實施形態係與用以調整下部可動電極35(電容器 部35b)與上部可動電極37(電容器部37b)間之間隔之方法 有關。驅動下部可動電極用致動器27及/或上部可動電極 用致動II 29’將電容器部35b與電容器部別間之間隔縮 20小後，接著藉電源電路48在下部可動電極35與上部可動 電極37之間施加電壓，藉兩電極間所產生之靜電引力，可 進一步將兩電極間之距離縮小。 依此在第5貫施形悲中，構建成進行壓電致動器驅 動及静電致動器（弓I力）驅動之兩階段的距離控制，可使兩可 22 12响 78 動電極進-步接近，可獲得靜•量更大的變化者。在壓 電致動器中，使兩可動電極接近之狀態下產生靜電引力， 可展現獲得較大之靜電容量及空b 里及奋堇變化之效果。又，藉壓 電致動器，使兩可動電極相接说+…At 和得近之狀態下產生靜電引力， 因此可以較小之驅動電壓’產生較大之靜電引力。 此外’在上权料、中，下部可動電極用致動器27 10 15 20 及上部可動電極用致動器29為單壓電晶片型，但並不限於 此。例如第刚圖所示之並聯式雙壓電晶片（bim〇rph)、或 亦可為第19(b)圖所示之串聯式雙壓電晶片者。在第19⑷、 l9(b)圖中’在中間電極63之上、下設有如圖中所示之箭頭 方向分極之壓電元件54a、54b。在壓電元件％上設置下 部驅動電極53 ’在壓電元件細上則設有上部驅動電極 55。接著，如圖所不，藉施加直流電壓v，使雙壓電晶片 (bimorph)變形。令下部可動電極用致動器巧及上部可動電 極用致動器29為雙壓電晶片型時，在上述之各實施形態 中，便不需要與致動器用下部電極31相連接之絕緣層23。 本發明並不限定於上述之各實施形態或變形例，亦可 包括其餘各種實施形態或變形例在内。例如在上述之带能 中，構建成驅動壓電致動器，以使兩可動電極間之距離L 或將可動電極與介電體層間之距離縮小（將靜電容量加大) 者，反之，亦可構建成：驅動壓電致動器，以將其等距離 加大(將靜電容量縮小）者。此時，只要將單壓電晶片型壓電 致動器變形方向反向顛倒即可。又，亦可將上述之實施3 悲或變形例中之可變電容器收容在陶瓷製容器中。此時， 23 1258778 藉電線或凸出部等連接構件，便可將設於容器之外部連接 端子與設於基板21之信號墊45等之各種墊襯相連接者。 【圖式簡單說明】 第1(a)圖係顯示習知可變電容器之結構的剖視圖。 5 第1(b)圖係顯示習知可變電容器之結構的俯視圖。 第2圖係顯示電容器之靜電容量及電極間距離之關係 的線圖。 第3圖係第1實施形態之可變電容器之立體圖。 第4圖係第1實施形態之可變電容器之分解立體圖。 10 第5圖係第3圖之B-B線及C-C線處之剖視圖。 第6(a)-6(e)圖係剖視圖，顯示第1實施形態之可變電 容器之製造步驟者。 第7(f)-7(j)圖係剖視圖，顯示第1實施形態之可變電容 器之製造步驟者。 15 第8(a)-8(c)圖係剖視圖，顯示第1實施形態之可變電 容器之製造步驟的變形例者。 第9圖係第1實施形態之可變電容器之變形例的分解 立體圖。 第10圖係第2實施形態之可變電容器之分解立體圖。 20 第11(a)-11(e)圖係第2實施形態之可變電容器之製造 步驟的剖視圖。 第12(f)-12(j)圖係剖視圖，顯示第2實施形態之可變電 容器之製造步驟者。 第13圖係第3實施形態之可變電容器（只有可動電極 24 1258778 及壓電致動器）之分解立體圖。 第14(a)-14(d)圖係剖視圖，顯示第3實施形態之可變 電容器之製造步驟的一形態者。 第15(a)-15(e)圖係剖視圖，顯示第3實施形態之可變 5 電容器之製造步驟的另一形態者。 第16(a)圖係第3實施形態之可變電容器之概略結構 圖。

第16(b)圖係顯示壓電致動器之變位及靜電容量之關 係的線圖。 10 第17(a)圖係第4實施形態之可變電容器之俯視圖。 第17(b)圖係第17(a)圖之D部中之擴大圖。 第18圖係第5實施形態之可變電容器之俯視圖。 第19(a)圖係顯示並聯式雙壓電晶片型之壓電致動器 之圖。 15 第19(b)圖係顯示串聯式雙壓電晶片型之壓電致動器

之圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 11.. .可動電極用基板 12.. .壓電致動器 13.. .可動電極 14···軟焊墊 15.. .固定電極用基板 17…扭桿 21…勒反 23…絕緣層 31...致動器用下部電極 27,27\275,27〇,27丄..下部可動 電極用致動器 16…固定電極 25 1258778 29,29a，29b，29c，29d …上部可動 42...下部可動電極驅動墊 電極用致動器 43...上部可動電極驅動墊 33...致動器用上部電極 44…接地電極 34...壓電層 45...信號墊 35...下部可動電極 46…介電體層 37...上部可動電極 47…空腔 35a，37a…線路部(第1電極部） 48··.電源電路 35b，37b...電容器部(第2電極 49...間隙 部） 50...空間 40···開口 51...第2犧牲層 41…犧牲層 26

Claims (1)

1258778 拾、申請專利範圍： ['平㈣习賴. 軸_號案申請專利範圍修正本 94_2i日— 1.種可變電容器，係可使相對之電極移動者，包： 基板； 5 可動電極，係具有第1電極部及第2電極部；及 夕數壓電致動器，係用以驅動前述可動電極者· 、>、中岫述可動電極相對設置而構造成電容器，並將前 述可動電極與信號墊導電連接； 又，前述多數壓電致動器各自具有驅動電極及設於該 10 軸電極間之壓f元件，且前述㈣電極與前述可動電 極為個別之個體。 2·如申請專利範圍帛1項之可變電容器’其中前述可動電 極係具有前述第1電極部及前述第2電極部，且使前述 可動電極呈上下設置者。 15 3.如中請專利範圍第1或2項之可變電容器，其中前述可 動電極之第1電極部兩側設置前述壓電致動器，藉前述 第1電極部及前述壓電致動器之驅動電極，構造成一 CPW型線路者。 4·如申請專利範圍第1《2項之可變電容器，其中前述可 2〇 動電極之相對之前述第2電極部間設有介電體層者。 5·如申請專利範圍第1《2項之可變電容器，其中前述可 動電極中之至少一方與接地電極相連接者。 6·如中請專利範圍第1《2項之可變電容器，其中前述可 動電極之任一方的前述第1電極部與前述第2電極部間 ^^778 .....................·.-...........-................ 之境界部近旁係呈電性分離者。 7·〜種可變電容器，係包含有·· 可沿其相對方向移動之可動電極；及 用以驅動前述可動電極之多數壓電致動哭. 施力Γ置具有1叫前述可動電極間施加健之❾ 俾構建成在於前賴電致動器之_ 極接近之狀態下，^ 使則述可動1 精則述電壓施加裝置 前述可動電極間者。 特電屋知加衣 10

8· 一種可變電容器之製造方法，該可變電 利範圍第1項所★己# 态係如申請專 動者，該方法係包含有以下步驟，即：的㈣使電極移 在基板上形成多數前述壓電致動器之· 15 電極形成具有第1電極部及第喻部之可動

形成-用以於前述可動電極 步驟； 战間隙之犧牲層之 將前述犧牲層除去之除去步驟；及 20 將除前述多數前述壓電致動 極之第1電極部之心 〈、縣則述可動電 離步驟。k㈣之外的部分由前述基板切離之切 9·一種可變電容器之製 利範圍第4項所㈣ 變電容器係如申請專 動者，該方法係包含有以下步驟，^祕動使電極移 28 1258778 在基板上形成多數前述壓電致動器之步驟； 在前述基板形成具有第1電極部及第2電極部之可動 電極之步驟； 在前述可動電極間形成介電體層之步驟； 5 形成一用以於前述可動電極之任一方與前述介電體 層間形成間隙之犧牲層之步驟； 將前述犧牲層除去之除去步驟；及 將除前述多數前述壓電致動器之端部及前述可動電 極之第1電極部之端部之外的部分由前述基板切離之切 10 離步驟。 10.如申請專利範圍第8或9項之可變電容器之製造方法， 其中前述除去步驟及前述切離步驟係同時進行者。