(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、
主軸方向の端部がアンカー構造を介して前記基板に接続される絶縁性の梁部、
前記主軸方向を長手として前記梁部および前記基板に設けられる線路状電極対を備え、DC電圧が印加されて生じる静電容量に応じて両電極間に作用する静電引力が連続的に変化する駆動容量部、および、
前記主軸方向を長手として前記梁部および前記基板に設けられる線路状電極対を備え、前記静電引力に応じて、両電極間にＲＦ信号が印加されて生じる静電容量が連続的に変化する可変キャパシタ部と、
を備え、
前記梁部は、前記可変キャパシタ部が形成される領域と前記駆動容量部が形成される領域とに挟まれる領域が、前記主軸方向に沿う単位長あたりの断面積を局所的に低減した構造である、可変容量装置。
【請求項２】
前記梁部は、前記可変キャパシタ部が形成される領域および前記駆動容量部が形成される領域が、前記主軸方向に沿う単位長あたりの断面積を一様とした構造である、請求項１に記載の可変容量装置。
【請求項３】
前記梁部は、前記断面積を局所的に低減した領域が、前記主軸方向に複数配列される請求項１または２に記載の可変容量装置。
【請求項４】
前記断面積を局所的に低減した領域は、前記梁部の両主面に貫通する開口部を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の可変容量装置。
【請求項５】
前記可変キャパシタ部は、２つの線路状電極対を梁部側の電極で接続し、基板側の２つの電極にＲＦ信号を印加する構成である、請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量装置。
【請求項６】
前記駆動容量部は、線路状電極の梁部側の電極と基板側の電極とにＤＣ電圧を印加する構成である、請求項１〜５のいずれかに記載の可変容量装置。
【請求項７】
前記梁部は片持ち梁構造である、請求項１〜６のいずれかに記載の可変容量装置。
【請求項８】
前記梁部を高抵抗Ｓｉ基板で構成し、前記基板をガラス基板で構成し、前記梁部に設ける線路状電極をタングステン電極、またはモリブデン電極で構成した、請求項１〜７のいずれかに記載の可変容量装置。
【請求項９】
前記線路状電極はスパッタ法で前記梁部に形成する、請求項８に記載の可変容量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、静電引力により駆動するＭＥＭＳを利用して可変キャパシタを実現する可変容量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電駆動型ＭＥＭＳを利用した可変容量装置が利用されることがある（特許文献１〜２参照。）。【０００３】
図１は、従来の可変容量装置の構成例を説明する図である。
可変容量装置１０１は可動板１０２，１０３を備える。可動板１０２，１０３は導電性材料からなり、それぞれ両持ち梁構造で、互いに対向して配置される。可動板１０３は可動板１０２に対向する面が凸状であり、その面に誘電体層１０４を備える。可動板１０２，１０３間にＤＣ電圧を印加することで、可動板１０２，１０３には互いを引き寄せる静電引力が発生し、可動板１０２，１０３間の間隔は狭まる。可動板１０３における凸状の先端領域が誘電体層１０４に接触することで、可変容量装置１０１のキャパシタンスは著しく高まる。ＤＣ電圧を変化させることで可動板１０３の誘電体層１０４への接触面積が変化し、接触面積に応じてキャパシタンスが可変する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−１７３００号公報
【特許文献２】特許第３５３８１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の可変容量装置では、DC電圧とRF信号とが共通する電極に印加されるため、DC電圧ラインとRF信号ラインとに抵抗やコンデンサを挿入して直流成分と交流成分とを分離する必要があった。抵抗やコンデンサを挿入すると挿入損失などが増大する恐れがあるため、DC電圧ラインとRF信号ラインとを構造的に分離し、抵抗やコンデンサを用いずに直流成分と交流成分とを電気的に分離することが考えられる。しかしながら、この場合にもDC電圧ラインに接続される電極とRF信号ラインに接続される電極とが同じ誘電体材に形成されると、両電極間に容量結合が生じ、これにより直流成分と交流成分とを電気的に完全に分離することは困難になる。RF信号の特性劣化を防ぐためには、結合容量を例えば0.1pF以下にする必要がある。【０００６】
そこで本発明の目的は、DC電圧ラインに接続される電極とRF信号ラインに接続される電極とを同じ誘電体材に形成しても、両電極間での容量結合を抑制でき、ＲＦ信号の特性劣化を防ぐことが可能な可変容量装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の可変容量装置は、基板、梁部、駆動容量部、および可変キャパシタ部を備える。梁部は絶縁性で、主軸方向の一端部がアンカー構造を介して前記基板に接続される。駆動容量部は、前記主軸方向を長手として梁部および基板に設けられる線路状電極対を備え、DC電圧が印加されて生じる静電容量に応じて両電極間に作用する静電引力が連続的に変化する。可変キャパシタ部は、前記主軸方向を長手として梁部および基板に設けられる線路状電極対を備え、前記静電引力による前記梁部の変形に応じて両電極間にＲＦ信号が印加されて生じる静電容量が連続的に変化する。また梁部は、可変キャパシタ部が形成される領域と、前記駆動容量部が形成される領域とに挟まれる領域が、前記主軸方向に沿う単位長あたりの断面積を局所的に低減した構造である。
この構成では、可変キャパシタ部と駆動容量部との間に、梁部を介した結合容量が形成される。この結合容量の値は、可変キャパシタ部と駆動容量部とに挟まれる領域の梁部断面積に依存する。そのため、梁部断面積を抑制することで結合容量を抑制することができ、挿入損失の増大を招来すること無くDC電圧とRF信号とを分離することができる。また、梁部断面積が抑制されることによって梁部の可撓性が向上し、DC電圧に対する梁部の撓み感度を高めて、可変キャパシタンスの設定精度を高められる。【０００８】
この発明の梁部は、断面積を局所的に低減した領域が、前記主軸方向に複数配列されると好適である。
この構成では、可変キャパシタ部と駆動容量部との間の結合容量をさらに抑制できる。その上、梁部の可撓性が主軸方向の全長に亘って向上し、基板に近接する梁部の領域面積がDC電圧に応じて直線的に増大するようになり、可変キャパシタの変化量を精緻に制御することが可能になる。【０００９】
この発明の断面積を局所的に低減した領域は、梁部の両主面に貫通する開口部を備えると好適である。
この構成では、エッチングなどの手法を採用して開口部を設けることで、形成容易化と形状精度の改善が図れる。【００１０】
この発明の可変キャパシタ部は、２つの線路状電極対を梁部側の電極で接続し、基板側の２つの電極にＲＦ信号を印加する構成であると好適である。
この構成は、２組の電極対を梁部側で直列に接続し、基板側の２つの電極の間にＲＦ信号を印加する構造（以下、ＭＩＭＩＭ構造と呼称する。）である。ＭＩＭＩＭ構造は、梁側の電極と基板側の電極との間にＲＦ信号を印加する構造（以下、ＭＩＭ構造と呼称する。）に比べて、静電容量および静電引力が１／４倍になる。そのため、ＲＦ信号に基づくセルフアクチュエーションによる静電引力を抑制できる。【００１１】
この発明の駆動容量部は、線路状電極の梁部側の電極と基板側の電極とにＤＣ電圧を印加する構成であると好適である。
この構成は、梁側のコの字状電極と基板側の電極との間にＤＣ電圧を印加する構造（ＭＩＭ構造）である。ＭＩＭ構造は、２組の電極対の梁部側電極を直列に接続して、両基板側電極の間にＤＣ電圧を印加する構成（ＭＩＭＩＭ構造）に比べて、静電容量および静電引力が４倍になる。そのため、同一の静電引力を得るために必要なＤＣ電圧を抑制できる。【００１２】
この発明の梁部は片持ち梁構造であると好適である。両持ち梁構造よりも片持ち梁構造は、梁部のバネ定数および専有面積を低減できる。【００１３】
この発明の梁部を高抵抗Ｓｉ基板で構成し、前記基板をガラス基板で構成し、前記上駆動電極をタングステン電極、またはモリブデン電極で構成すると好適である。特には、上駆動電極は梁部にスパッタ法で形成すると好適である。ガラス基板と高抵抗Ｓｉ基板とを用いることで、両者の陽極接合により安定したギャップで高精度な可変容量装置を形成できる。タングステン電極やモリブデン電極は、陽極接合の熱負荷をかけても表面荒れや拡散による抵抗劣化が引き起こりにくく、安定した駆動特性が得られる。またＳｉ基板との線膨脹係数差が小さいため高温環境下での反りが抑制でき、駆動電圧のばらつきが低減される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に寄れば、可変キャパシタ部と駆動容量部との間には、梁部を介した結合容量が形成される。この結合容量の値は、可変キャパシタ部と駆動容量部との間の梁部断面積に依存する。そのため、梁部断面積を抑制することで結合容量を抑制することができ、特性劣化を招来すること無くDC電圧とRF信号とを分離することができる。また、梁部断面積が抑制されることによって梁部の可撓性が向上し、DC電圧に対する梁部の撓み量の感度を高めて、可変キャパシタンスの設定精度を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の可変容量装置の構成例を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る可変容量装置の構成例を説明する図である。
【図３】図２の可変容量装置の動作例を説明する図である。
【図４】図２の可変容量装置の等価回路について説明する図である。
【図５】図２の可変容量装置の梁部の抵抗率の設定について説明する図である。
【図６】図２の可変容量装置の上駆動電極の表面粗さについて説明する図である。
【図７】図２の可変容量装置の上駆動電極と梁部の材料相互拡散について説明する図である。
【図８】図２の可変容量装置の上駆動電極と梁部の線膨張係数について説明する図である。
【図９】図２の可変容量装置の上駆動電極のスパッタ形成における設定について説明する図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る可変容量装置およびＶＭＤ装置の構成例を説明する図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る可変容量装置およびＶＭＤ装置の構成例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１の実施形態に係る可変容量装置１の構成例について説明する。
図２（Ａ）は可変容量装置１の平面図である。図２（Ｂ）は非駆動時の可変容量装置１の側面断面図である。図２（Ｃ）は可変容量装置１の備える梁部６の底面図である。
【００１７】
可変容量装置１は、基板２と下駆動電極３，４，５と梁部６と誘電体膜７Ａ，７Ｂと上駆動電極８，９とを備える。基板２はガラス基板などから構成する。梁部６はＦＺ法などの工法で製造した抵抗率５ｋΩｃｍ以上、望ましくは１０ｋΩｃｍ以上の高抵抗Ｓｉ基板（絶縁性材料）からなる。下駆動電極３，４，５は、モリブデン電極やタングステン電極または、Pt/Au/Pt/NiCrなどの導電性材料で構成する。誘電体膜７Ａ，７ＢはTa2 O5 , Al2 O3 , SiN, SiO2, AlNなどの誘電体材料で構成する。
【００１８】
梁部６は複数の開口部が設けられた平板状であり、図中に点線で示す主軸方向を長手とし、アンカー部６Ａと２つのミアンダ部６Ｂと外周部６Ｃと２つのラダー部６Ｄと内周部６Ｅとを備える。アンカー部６Ａは梁部６の図中左側端に矩形状に形成され、基板２に接合されてミアンダ部６Ｂ、外周部６Ｃ、ラダー部６Ｄ、および内周部６Ｅを基板２から離間した状態で支持する。２本のミアンダ部６Ｂは外周部６Ｃとアンカー部６Ａとの間を接続し、梁部６の支持端を固定端ではなく回転端として支持する。なお、アンカー部６Ａと外周部６Ｃとを連結するミアンダ部６Ｂの形状は、くびれ構造や穴あき構造などであってもよい。外周部６Ｃは矩形環状である。内周部６Ｅは矩形状で外周部６Ｃの環内に配置される。ラダー部６Ｄは主軸方向に沿って交互に配列された開口部と架橋部とからなり、外周部６Ｃと内周部６Ｅとの間に配置されて、内周部６Ｅと外周部６Ｃとの主軸方向に沿って互いに平行する辺の間を接続する。このラダー部６Ｄを設ける事により、ラダー部６Ｄの配置領域における主軸方向に沿った断面積が、周囲の他領域に比べて抑制される。また、主軸方向に沿った梁部６の可撓性が改善され、梁部６の変形が高い精度で制御可能になる。
【００１９】
下駆動電極３，４はそれぞれ梁部６の主軸方向（図中横方向）に沿って長尺な線路状電極であり、基板２の上面に形成する。下駆動電極５は両端が梁部６の主軸方向（図中横方向）に沿って長尺な線路状電極となるコの字状電極であり、基板２の上面に形成する。誘電体膜７Ａは下駆動電極５を覆うように基板２に積層し、誘電体膜７Ｂは下駆動電極３，４を覆うように基板２に積層する。なお、下駆動電極３，４を挟み込むように下駆動電極５の両端を下駆動電極３，４の両脇に配置する。下駆動電極３はＲＦ信号の入力端子（または出力端子）に接続し、下駆動電極４はＲＦ信号の出力端子（または入力端子）に接続する。下駆動電極５はＤＣ電圧端子に接続する。
【００２０】
上駆動電極８は梁部６の内周部６Ｅの下面に矩形状に設け、誘電体膜７Ｂを介して下駆動電極３，４に対向させる。上駆動電極９は図示しないＧＮＤラインに接続して梁部６の外周部６Ｃおよびミアンダ部の下面に設けて、誘電体膜７Ａを介して下駆動電極５に対向させる。これらの上駆動電極８，９はタングステン電極またはモリブデン電極から構成する。
【００２１】
下駆動電極３，４と上駆動電極８とは誘電体膜７Ｂを介して対向し、本発明の可変キャパシタ部を構成する。この可変キャパシタ部は、下駆動電極３と下駆動電極４との間に、梁部６の内周部６Ｅと誘電体膜７Ｂとの接触面積に応じて変化するキャパシタンスを形成する。
【００２２】
また、下駆動電極５と上駆動電極９とは誘電体膜７Ｂを介して対向し、本発明の駆動容量部を構成する。この駆動容量部にはＤＣ電圧とグランドとによる静電容量が生じ、この静電容量から梁部６の変形を促す静電引力が発生する。
【００２３】
可変キャパシタ部の構造は、信号が印加される下駆動電極３，４が上駆動電極８を介して結合し、２つの電極対が直列接続される構造（以下、ＭＩＭＩＭ構造と呼称する。）である。一方、駆動容量部の構造は、対向する電極対に直接電圧が印加される構造（以下、ＭＩＭ構造と呼称する。）である。ＭＩＭＩＭ構造はＭＩＭ構造に比べて面積当たりの静電引力が小さくなる。このためＭＩＭＩＭ構造を採用した可変キャパシタ部は、高電圧のＲＦ信号に基づく梁部６の変形が抑制され、セルフアクチュエーションによる容量変動を抑制するのに有利である。また、ＭＩＭ構造を採用した駆動容量部は、面積当たりの静電引力が大きく、電極面積の低減に有利である。
【００２４】
次に、ＤＣ電圧の印加による可変容量装置１の動作例を説明する。
【００２５】
図２（Ｂ）に示す非駆動時には、下駆動電極５に基準ＤＣ電圧が印加されず、下駆動電極５と上駆動電極９との間に駆動容量が形成されない。このため、梁部６には静電引力が作用せず、梁部６の変形が生じず梁部６の上駆動電極８，９は誘電体膜７Ａ，７Ｂから離間した状態となる。これにより、下駆動電極３−４間の可変キャパシタンスは非常に小さい値となる。
【００２６】
図３は、駆動時の可変容量装置１の動作例を説明する図である。図中の濃度を異ならせた領域表示は、梁部６の基板２からの距離を示し、最も濃く表示された領域では、基板２に設ける誘電体膜７Ａ，７Ｂに梁部６が接触する。ここでは図３（Ａ）から図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）、図３（Ｅ）と進むに従ってＤＣ電圧を大きくした状態を示している。図３（Ｆ）はＤＣ電圧と駆動容量の関係を示す図である。
【００２７】
下駆動電極５にＤＣ電圧が印加されると、下駆動電極５と上駆動電極９との間に駆動容量が形成される。このため、梁部６には静電引力が作用して変形が生じ、梁部６（外周部６Ｃ）の先端が誘電体膜７Ａに接触した状態となる（図３（Ａ）参照。）。
【００２８】
ここからＤＣ電圧を高めていくと、梁部６の撓みが大きくなり、内周部６Ｅの先端が誘電体膜７Ｂに接触する（図３（Ｂ）参照。）。これにより、下駆動電極３および下駆動電極４と上駆動電極８との間に容量が発生して、下駆動電極３と下駆動電極４との間が可変キャパシタンスにより接続され、ＲＦ信号が伝搬するようになる。また、さらにＤＣ電圧を高めることで、外周部６Ｃおよび内周部６Ｅと誘電体膜７Ａ，７Ｂとの接触面積は拡大していき（図３（Ｃ）〜３（Ｅ）参照。）、これに伴い可変キャパシタも大きくなっていく。なお、ＤＣ電圧が所定値よりも大きくなっても、梁部６の下面全面が誘電体膜７Ａ，７Ｂと接触すれば、可変キャパシタンスは一定になる。
【００２９】
次に、この可変容量装置１の等価回路を説明する。
図４（Ａ）は、この可変容量装置１の等価回路図である。
下駆動電極３，４は上駆動電極８に対向し、２つのＲＦ信号端子間に直列接続される２つの容量からなるＭＩＭＩＭ構造の可変キャパシタ部を構成する。また、下駆動電極５は上駆動電極９に対向してＤＣ端子とグランド端子との間に接続されるＭＩＭ構造の駆動容量部を構成する。可変キャパシタ部と駆動容量部との間には、前述の誘電体材料からなる梁部６を介して結合容量Ｃ_ｚが発生する。梁部６にはラダー部６Ｄを設けて可変キャパシタ部と駆動容量部との間の断面積を抑制しているので、この結合容量Ｃ_ｚはラダー部６Ｄを設けない場合よりも極めて抑制したものになる。これにより、挿入損失の増大を招来すること無く、駆動容量部に印加するDC電圧と可変キャパシタ部に印加するRF信号とを分離できる。
【００３０】
図４（Ｂ）は、有限要素解析による結合容量Ｃ_ｚについての梁部６における分布例を示す図である。
有限要素解析はメッシュ１０μｍで行い、梁部６として厚み３０μｍで誘電率εｒが１１．８のＳｉ基板を用い、上駆動電極８，９として厚み２００ｎｍのタングステン電極を用いた。この例での解析結果によれば、ラダー部６Ｄの周囲で結合容量が低下することが確認され、可変キャパシタ部と駆動容量部との間の結合容量Ｃ_ｚは１．７５×１０−２ｐＦであった。
【００３１】
ここで、梁部６における抵抗率（Ωｃｍ）の設定例に付いて検討する。
図５（Ａ）は、結合容量Ｃ_ｚを０．１ｐＦとした場合の、シリコンのｔａｎδ（誘電損失）とＶＣ−Ｑ値（可変容量のQ値）との関係を説明する図であり、図５（Ｂ）は、梁部６における抵抗率１ｋΩｃｍ、５ｋΩｃｍ、８ｋΩｃｍ、１０ｋΩｃｍ、１８ｋΩｃｍ、または３０ｋΩｃｍとした場合のｔａｎδと周波数との関係を説明する図である。
【００３２】
図５（Ａ）よれば、ｔａｎδが０．０１よりも小さければＶＣ−Ｑ値が一定になるため、可変キャパシタ部と駆動容量部とが電気的に十分に絶縁されＲＦ信号の損失が小さくなるといえる。一方、ｔａｎδが０．０１よりも大きければ可変キャパシタ部と駆動容量部とが電気的に十分に絶縁されずに、ＲＦ信号の損失が大きくなってしまうことから、梁部におけるｔａｎδは０．０１よりも小さいほうが望ましいといえる。
図５（Ｂ）によれば、上述の０．０１よりもｔａｎδが小さくなる抵抗率は、可変容量装置１の使用周波数領域によって異なるが、抵抗率１０ｋΩｃｍであれば、２０００ＭＨｚ以上の周波数領域でｔａｎδは０．０１よりも小さくなる。
これらのことから、仮に可変容量装置１の使用周波数領域を２０００ＭＨｚ以上の周波数領域とする場合には、結合容量Ｃ_ｚが０．１ｐＦであれば抵抗率１０ｋΩｃｍの高抵抗Ｓｉ基板で梁部６を構成することにより、可変キャパシタ部と駆動容量部とを電気的に十分に絶縁し、ＲＦ信号の損失を抑えられることがわかる。
【００３３】
次に、梁部６に付設する上駆動電極８，９の材料設定について説明する。
製造工程でガラス基板と高抵抗Ｓｉ基板との接合に陽極接合などを採用する際などに、上駆動電極８，９には４００℃程度の熱負荷が作用することがある。このような熱負荷は梁部との材料相互拡散や上駆動電極の表面あれをひきおこすことがある。そのため、高融点材料であるタングステンやモリブデンを上駆動電極８，９として利用して、電極表面粗さや材料相互拡散を抑制することで可変容量装置の駆動性能を安定させると好適である。
【００３４】
上駆動電極８，９としてタングステン電極を採用した場合の表面粗さの変化を確認する実験を行った。実験は、梁部６に付設した上駆動電極８，９に対して４３０℃の熱負荷で１時間の加熱を行った。図６（Ａ）は熱処理前のタングステン電極の表面状態を、図６（Ｂ）は熱処理後のタングステン電極の表面状態を示す図である。熱負荷の作用前にＲａ＝０．９ｎｍであったタングステン電極の表面粗さは、熱負荷の作用後にＲａ＝１．０ｎｍになった。この程度の表面粗さの劣化であれば、実用上問題にならないため、少なくともタングステン電極を採用することにより、良好な電極表面粗さが得られることが確認できた。
また、上駆動電極８，９をスパッタ法で形成した場合の材料相互拡散を、高周波グロー放電発光分光分析法で解析した。図７は高周波グロー放電発光分光分析法で測定した発光強度と、スパッタ時間との関係を示す図である。なお、発光強度の測定は高抵抗Ｓｉ基板とタングステン電極との熱処理前後で行っている。その結果、熱処理の前後でほとんど発光強度の変化は生じず、このことから、少なくともタングステン電極を採用することにより、材料相互拡散を抑制できることが確認できた。
【００３５】
また、高抵抗Ｓｉ基板と上駆動電極との線膨張係数の違いにより、可変容量装置１を高温環境下で使用すると、熱応力によって高抵抗Ｓｉ基板に反りが発生することがある。このような反りは製品毎のばらつきが発生しやすく、駆動電圧のばらつきなどをひきおこすことがある。そのため、高抵抗Ｓｉ基板と上駆動電極との線膨張係数の差が小さな材料設定を採用すると可変容量装置の駆動性能を安定させられ好適である。
図８（Ａ）は各種材料の線膨張係数を説明する図である。タングステンやモリブデンは、シリコンやガラスに線膨張係数が近い金属である。そこで、上駆動電極にタングステン電極を利用し、梁部６の２５℃を基準として１２５℃に加熱した状態での変形を計算した。なお、高抵抗Ｓｉ基板は厚み３０μｍとし、上駆動電極８，９は厚み２００ｎｍのタングステン電極とした。図８（Ｂ）はその際の梁部６の斜視図であり、図８（Ｃ）は梁部６の側面図である。計算の結果、梁部６は基板２とは逆方向に変形し、その先端部の最大変位は約６２ｎｍであった。この程度の梁部６の反りであれば、実用上問題にならないため、少なくともタングステン電極を採用することで、線膨張係数の差による反りを抑制できることが確認できた。
【００３６】
また、上駆動電極８，９をスパッタ法で形成する場合には、上駆動電極８，９に内部応力が残留し、梁部６を反らせる要因となる。この内部応力は、スパッタ法におけるスパッタガス圧やスパッタ電力を調整できるため、内部応力が例えば±500MPa以下になるよう、スパッタ法の設定を調整し、梁部６の反りを極小化して可変容量装置の駆動性能を安定させると好適である。
図９（Ａ）はスパッタ電力と内部応力との関係を例示する図であり、図９（Ｂ）はスパッタガス圧と内部応力との関係を例示する図である。これらの図からタングステン電極に残留する内部応力はスパッタ電力およびスパッタガス圧に依存し、内部応力を極小化できるスパッタ電力の設定とスパッタガス圧の設定が存在することが確認できる。
例えば、スパッタ法で成膜中の基板表面に複数のレーザ光を照射し、その反射光の変化をモニターすることで、成膜中の膜応力のモニターをすることができる。その情報を元に成膜中の応力の微調整をすることで、所望の内部応力を持った膜を形成することができ、内部応力を安定して極小化することができる。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施形態に係るＶＭＤ装置２１の構成例について説明する。
【００３８】
図１０（Ａ）は、本実施形態のＶＭＤ装置２１の概略構成を説明する部分透過図である。ＶＭＤ装置２１は、２つの可変容量装置１Ａ，１Ｂを単一の基板２２に構成したパッケージ構造であり、図中には一方の可変容量装置１Ａを表示し、他方の可変容量装置１Ｂは梁部および上駆動電極を透過して表示している。可変容量装置１Ａ，１Ｂは、基板２２に線対称に設けて、グランド端子ＤＣ_ＧＮＤを共通化することにより、ＭＥＭＳ素子２素子を１チップに入れたときに小型化できる。なお、図示しない蓋構造を設けて、基板２２と蓋構造との間に２つの可変容量装置１Ａ，１Ｂを密封するように構成しても良い。その場合、蓋構造はガラスやＳｉ基板で構成すると好適である。
【００３９】
図１０（Ｂ）は、ＶＭＤ装置２１の等価回路図である。可変容量装置１Ａ，１Ｂはそれぞれの可変キャパシタ部における一方のＲＦ端子同士をインダクタＬを介して接続し、インダクタＬの両端に、第１の外部負荷２６Ａと第２の外部負荷２６Ｂとを接続する。可変容量装置１Ａ，１Ｂの可変キャパシタンスを制御することにより、第１の外部負荷２６Ａと第２の外部負荷２６Ｂとのインピーダンスをマッチングさせる。このようにＶＭＤ装置２１を利用することにより、ＶＭＤ装置２１の小型化が可能になる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施形態に係るＶＭＤ装置３１の構成例について説明する。
【００４１】
図１１は、ＶＭＤ装置３１の概略構成を説明する部分透過図である。ＶＭＤ装置３１は、２つの可変容量装置３１Ａ，３１Ｂを単一の基板３２に構成したパッケージ構造であり、図中には一方の可変容量装置３１Ａを表示し、他方の可変容量装置３１Ｂは梁部および上駆動電極を透過して表示している。
【００４２】
可変容量装置３１Ａは、下駆動電極３３，３４，３５Ａ，３５Ｂと梁部３６と誘電体膜（不図示）と上駆動電極３８，３９とを備える。下駆動電極３３，３４はそれぞれＲＦ信号の入出力端に接続し、下駆動電極３５ＡはＤＣ電圧の入力端に接続し、下駆動電極３５Ｂはアースに接続する。下駆動電極３３，３４は上駆動電極３９に対向し、本発明の可変キャパシタ部を構成する。下駆動電極３５Ａは上駆動電極３８に対向し、本発明の駆動容量部を構成する。可変容量装置３１Ｂは可変容量装置３１Ａと対称な構成である。
【００４３】
本実施形態では、上駆動電極３８に対して、下駆動電極３３および下駆動電極３４が対向することがないように可変容量装置３１Ａを構成している。前述の可変容量装置１では、局所的に下駆動電極３，４が上駆動電極８に対向して微小な寄生容量が発生するが、本実施形態の可変容量装置３１Ａ，３１Ｂでは、そのような寄生容量の発生を抑えることが可能になり、ＲＦ信号とＤＣ電圧との電気的な分離が改善される。
【００４４】
このように可変容量装置の電極形状などは適宜変更しても良く、梁部をラダー構造などの局所的に断面積を低減する構成とすることで、本発明は好適に実施できる。
【符号の説明】
【００４５】
１，１Ａ，１Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ…可変容量装置
２、２２，３２…基板
３，４，５，３３，３２，３５Ａ，３５Ｂ…下駆動電極
６，３６…梁部
６Ａ…アンカー部
６Ｂ…ミアンダ部
６Ｃ…外周部
６Ｄ…ラダー部
６Ｅ…内周部
７Ａ，７Ｂ…誘電体膜
８，９，３８，３９…上駆動電極
２１，３１…ＶＭＤ装置
Ｃ_ｚ…結合容量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１０】
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【図１１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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