(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上に形成された信号線と、
前記支持基板上に形成され、前記信号線に並列して配置された接地線と、
前記信号線上に絶縁層を介して配置された第１の駆動電極と、
前記接地線上に絶縁層を介して配置された第２の駆動電極と、
前記第１の駆動電極に並列して配置された第１の補助駆動電極と、
前記第２の駆動電極に並列して配置された第２の補助駆動電極と、
前記第１の駆動電極、前記第２の駆動電極、前記第１の補助駆動電極および前記第２の補助駆動電極上に間隔を空けて配置され、前記支持基板上に支持された可動電極とを備えることを特徴とするマイクロ可動デバイス。
【請求項２】
前記可動電極を駆動する駆動信号を発生し、前記第１の駆動電極、前記第２の駆動電極、前記第１の補助駆動電極および前記第２の補助駆動電極に供給する駆動信号発生部と、
前記第１の補助駆動電極および前記第２の補助駆動電極と前記駆動信号発生部との間に挿入され、前記信号線にて伝送される高周波信号を遮断するローパスフィルタを備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ可動デバイス。
【請求項３】
前記第１の駆動電極、前記第２の駆動電極、前記第１の補助駆動電極および前記第２の補助駆動電極上に間隔を空けて前記可動電極を支持する支持体と、
前記可動電極と前記支持体との間に架け渡され、前記可動電極を上下自在に前記支持体に接続するバネ部材とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ可動デバイス。
【請求項４】
支持基板上に形成された信号入力端子と、
前記支持基板上に形成された信号出力端子と、
前記信号入力端子と前記信号出力端子との間であって、支持基板上に形成された第1の駆動電極と、
前記信号入力端子と前記信号出力端子との間であって、支持基板上に形成され、前記第1の駆動電極とは絶縁された第2の駆動電極と、
前記第1の駆動電極上と前記第2の駆動電極上とに設けられた絶縁膜と、
前記信号入力端子に接続される部分と、前記第1の駆動電極との間に前記絶縁膜を介在して対向する部分とを有する第1の導電体と、
前記信号出力端子に接続される部分と、前記第2の駆動電極との間に前記絶縁膜を介在して対向する部分とを有する第2の導電体と、
前記第1の駆動電極と前記第2の駆動電極の上方に形成され、間に少なくとも絶縁膜を介在させて前記第1の駆動電極に対向する部分と、間に少なくとも絶縁膜を介在させて前記第２の駆動電極に対向する部分とを有する可動電極と、
前記支持基板上に形成され、前記可動電極の一部に対向する補助電極とを備えることを特徴とするマイクロ可動デバイス。
【請求項５】
互いに並列して配置された信号線と接地線とを支持基板上に形成する工程と、
前記信号線および前記接地線上に第１の駆動電極および第２の駆動電極を絶縁層を介してそれぞれ形成するとともに、前記第１の駆動電極および第２の駆動電極にそれぞれ並列して配置された第１の補助駆動電極および第２の補助駆動電極を形成する工程と、
前記第１の駆動電極、前記第２の駆動電極、前記第１の補助駆動電極および前記第２の補助駆動電極が形成された支持基板上に犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に可動電極を形成するとともに、前記可動電極を前記支持基板上で支持する支持体を前記犠牲膜に埋め込む工程と、
前記可動電極と前記支持体とを接続するバネ部材を前記犠牲膜上に形成する工程と、
前記バネ部材を前記犠牲膜上に形成してから前記犠牲膜を前記支持基板上から除去する工程とを備えることを特徴とするマイクロ可動デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ可動デバイスおよびマイクロ可動デバイスの製造方法に関し、たとえば、マイクロ可動デバイスの可動部を駆動する駆動電圧を低下させつつ、ホットスイッチングを実現する方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、機械要素部品、センサ、アクチュエータ、電子回路などを同一基板上に集積化することで構成され、プリンタヘッドや圧力センサなどの様々の分野で利用されている。
【０００３】
ここで、インピーダンス整合器や高周波スイッチなどの高周波デバイスとしてＭＥＭＳを用いた場合、半導体デバイスと比べて損失を極めて低くすることができる上に線形性にも優れているため、次世代無線システムなどへの応用が期待されている。
【０００４】
ここで、高周波デバイスとしてＭＥＭＳを用いた場合、信号線にて伝送される高周波信号をオン／オフさせる方法として、コールドスイッチングとホットスイッチングがある。コールドスイッチングは、高周波信号が信号線に入力されていない状態で、接地線上の信号線のアップ／ダウン動作を行わせる方法である。ホットスイッチングは、高周波信号が信号線に入力されている状態で、接地線上の信号線のアップ／ダウン動作を行わせる方法である。
【０００５】
このホットスイッチングでは、信号線がダウン状態にある時からアップ状態に移行させる際にセルフホールディング現象が起こる。すなわち、ホットスイッチングでは、高周波信号による静電引力が発生し、信号線のアップ／ダウン動作を行わせる駆動信号に関わらず、信号線がダウン状態を維持したままになる。
【０００６】
このようなセルフホールディングという現象を避けるため、高周波信号による静電引力に対抗して信号線をダウン状態からアップ状態に移行できるように信号線を支持する支持部材のバネ定数が大きくされる。
【０００７】
また、例えば、特許文献１には、マイクロマシン構造の慣性センサの出力信号に作用する、変動する表面負荷の影響を低下させるために、キャパシタを形成する電極の外側に補助電極を設け、サイズ質量体の電位とは異なる電位に設定できるようにする方法が開示されている。
【０００８】
しかしながら、セルフホールディングという現象を避けるため、信号線を支持する支持部材のバネ定数を大きくすると、今度は信号線をアップ状態からダウン状態に移行させるための駆動電圧を大きくしなければならないという問題があった。
【０００９】
また、特許文献１に開示された方法では、信号線と接地線が対抗配置されるため、信号線と接地線との間の間隔によって静電引力が決まる。このため、信号線と接地線との間の静電引力が大きくなり、それに応じて補助電極のサイズを増大させる必要があることから、信号線と駆動線との間の寄生容量が大きくなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１４５４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、信号線と駆動線との間の寄生容量の増大を抑制しつつ、可動部を駆動する駆動電圧を低下させることが可能なマイクロ可動デバイスおよびマイクロ可動デバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様によれば、支持基板上に形成された信号線と、前記支持基板上に形成され、前記信号線に並列して配置された接地線と、前記信号線上に配置された第１の駆動電極と、前記接地線上に配置された第２の駆動電極と、前記第１の駆動電極に並列して配置された第１の補助駆動電極と、前記第２の駆動電極に並列して配置された第２の補助駆動電極と、前記第１の駆動電極、前記第２の駆動電極、前記第１の補助駆動電極および前記第２の補助駆動電極上に間隔を空けて配置され、前記支持基板上に支持された可動電極とを備えることを特徴とするマイクロ可動デバイスを提供する。
【００１３】
本発明の一態様によれば、支持基板上に形成された信号線と、前記支持基板上に形成され、前記信号線に並列して配置された接地線と、前記信号線上に絶縁層を介して配置された第１の駆動電極と、前記接地線上に絶縁層を介して配置された第２の駆動電極と、前記第１の駆動電極に並列して配置された第１の補助駆動電極と、前記第２の駆動電極に並列して配置された第２の補助駆動電極と、前記第１の駆動電極、前記第２の駆動電極、前記第１の補助駆動電極および前記第２の補助駆動電極上に間隔を空けて配置され、前記支持基板上に支持された可動電極とを備えることを特徴とするマイクロ可動デバイスを提供する。
【００１４】
本発明の一態様によれば、互いに並列して配置された信号線と接地線とを支持基板上に形成する工程と、前記信号線および前記接地線上に第１の駆動電極および第２の駆動電極をそれぞれ形成するとともに、前記第１の駆動電極および第２の駆動電極にそれぞれ並列して配置された第１の補助駆動電極および第２の補助駆動電極を形成する工程と、前記第１の駆動電極、前記第２の駆動電極、前記第１の補助駆動電極および前記第２の補助駆動電極が形成された支持基板上に犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜上に可動電極を形成するとともに、前記可動電極を前記支持基板上で支持する支持体を前記犠牲膜に埋め込む工程と、前記可動電極と前記支持体とを接続するバネ部材を前記犠牲膜上に形成する工程と、前記バネ部材を前記犠牲膜上に形成してから前記犠牲膜を前記支持基板上から除去する工程とを備えることを特徴とするマイクロ可動デバイスの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によれば、互いに並列して配置された信号線と接地線とを支持基板上に形成する工程と、前記信号線および前記接地線上に第１の駆動電極および第２の駆動電極を絶縁層を介してそれぞれ形成するとともに、前記第１の駆動電極および第２の駆動電極にそれぞれ並列して配置された第１の補助駆動電極および第２の補助駆動電極を形成する工程と、前記第１の駆動電極、前記第２の駆動電極、前記第１の補助駆動電極および前記第２の補助駆動電極が形成された支持基板上に犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜上に可動電極を形成するとともに、前記可動電極を前記支持基板上で支持する支持体を前記犠牲膜に埋め込む工程と、前記可動電極と前記支持体とを接続するバネ部材を前記犠牲膜上に形成する工程と、前記バネ部材を前記犠牲膜上に形成してから前記犠牲膜を前記支持基板上から除去する工程とを備えることを特徴とするマイクロ可動デバイスの製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るマイクロ可動デバイスの概略構成を示す斜視図。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るマイクロ可動デバイスの概略構成を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図３】図３は、図１のマイクロ可動デバイスにおける駆動電圧の補助駆動電極面積比依存性を示す図。
【図４】図４は、図１のマイクロ可動デバイスの各部に形成される容量を示す図。
【図５】図５は、図１のマイクロ可動デバイスにおける寄生容量増加率の補助駆動電極面積比依存性を示す図。
【図６】図６（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図７】図７（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図９】図９（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図１０】図１０（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図１２】図１２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図１３】図１３（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図１４】図１４（ａ）は、本発明の第３実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図１５】図１５（ａ）は、本発明の第３実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図１６】図１６（ａ）は、本発明の第３実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図。
【図１７】図１７（ａ）は、本発明の第４実施形態に係るマイクロ可動デバイスの概略構成を示す平面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図１７（ｃ）は、図１７（ａ）のＢ−Ｂ´線で切断した断面図。
【図１８】図１８（ａ）は、本発明の第５実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図１８（ｃ）は、図１８（ａ）のＢ−Ｂ´線で切断した断面図。
【図１９】図１９（ａ）は、本発明の第５実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図１９（ｃ）は、図１９（ａ）のＢ−Ｂ´線で切断した断面図。
【図２０】図２０（ａ）は、本発明の第５実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図２０（ｂ）は、図２０（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図２０（ｃ）は、図２０（ａ）のＢ−Ｂ´線で切断した断面図。
【図２１】図２１（ａ）は、本発明の第４実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図２１（ｃ）は、図２１（ａ）のＢ−Ｂ´線で切断した断面図。
【図２２】図２２（ａ）は、本発明の第５実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＢ−Ｂ´線で切断した断面図。
【図２３】図２３（ａ）は、本発明の第５実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図２３（ｃ）は、図２３（ａ）のＢ−Ｂ´線で切断した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るマイクロ可動デバイスについて図面を参照しながら説明する。同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るマイクロ可動デバイスの概略構成を示す斜視図、図２（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るマイクロ可動デバイスの概略構成を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図である。
図１および図２において、支持基板１１上には絶縁層１２が形成され、絶縁層１２上には、信号線１３および接地線１４が形成されている。ここで、信号線１３および接地線１４は絶縁層１２上で互いに並列して配置されている。なお、信号線１３は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号などの高周波信号Ｓｒを伝送することができる。また、支持基板１１としては、Ｓｉなどで構成された半導体基板を用いるようにしてもよいし、ガラスやセラミックなどの絶縁性基板を用いるようにしてもよい。
【００１９】
そして、絶縁層１２上には、信号線１３および接地線１４が覆われるようにして絶縁層１５が積層され、絶縁層１５上には、駆動電極１６ａ、１６ｂおよび補助駆動電極１７ａ、１７ｂが形成されている。ここで、駆動電極１６ａは信号線１３上に配置され、駆動電極１６ｂは接地線１４上に配置されている。また、補助駆動電極１７ａは駆動電極１６ａに並列して配置され、補助駆動電極１７ｂは駆動電極１６ｂに並列して配置されている。
【００２０】
そして、絶縁層１５上には、駆動電極１６ａ、１６ｂおよび補助駆動電極１７ａ、１７ｂが覆われるようにして絶縁層１８が積層されている。そして、駆動電極１６ａ、１６ｂおよび補助駆動電極１７ａ、１７ｂと交差するようにして、駆動電極１６ａ、１６ｂおよび補助駆動電極１７ａ、１７ｂと間隔を空けて配置された可動電極１９が絶縁層１８上に支持されている。なお、絶縁層１２、１５、１８の材料は、例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を用いることができる。
【００２１】
ここで、絶縁層１８上には、可動電極１９を支持する支持体２３ａ〜２３ｄが形成されている。そして、支持体２３ａ〜２３ｄと可動電極１９の四隅との間にバネ部材２２ａ〜２２ｄがそれぞれ架け渡されることで、可動電極１９が上下自在に絶縁層１８上に支持されている。なお、バネ部材２２ａ〜２２ｄの材料は、例えば、シリコン窒化膜を用いることができる。ここで、バネ部材２２ａ〜２２ｄに弾性を持たせるために、バネ部材２２ａ〜２２ｄは、可動電極１９の四隅からそれぞれ内側に折り曲げられてから今度は外側に折り曲げられている。
【００２２】
また、絶縁層１８上には、可動電極１９に駆動信号を印加するための支持体２１ａ、２１ｂが形成されている。そして、支持体２１ａ、２１ｂと可動電極１９の中央部との間に接続線２０ａ、２０ｂがそれぞれ架け渡されることで、支持体２１ａ、２１ｂと可動電極１９とが接続されている。
【００２３】
ここで、接続線２０ａ、２０ｂは可動電極１９の幅方向に折り返されることでばね定数の小さいばね構造になっており、可動電極１９は支持体２１ａ、２１ｂとＤＣ結合できるように構成されている。なお、可動電極１９、接続線２０ａ、２０ｂおよび支持体２１ａ、２１ｂ、２３ａ〜２３ｄは、同一の導電体から構成することができる。また、信号線１３、接地線１４、駆動電極１６ａ、１６ｂ、補助駆動電極１７ａ、１７ｂ、可動電極１９、接続線２０ａ、２０ｂおよび支持体２１ａ、２１ｂ、２３ａ〜２３の材料は、例えば、ＡｌやＣｕなどの金属を用いることができる。
【００２４】
そして、支持体２１ａは、ローパスフィルタ２５ａを介して駆動信号発生部２４に接続されている。また、駆動電極１６ａ、１６ｂは、ローパスフィルタ２５ｂ、２５ｃをそれぞれ介して駆動信号発生部２４に接続されている。また、補助駆動電極１７ａ、１７ｂは、ローパスフィルタ２５ｄを介して駆動信号発生部２４に接続されている。なお、駆動信号発生部２４は、可動電極１９を上下に移動させる駆動信号Ｓｍを発生することができる。ローパスフィルタ２５ａ〜２５ｃは、信号線１３にて伝送される高周波信号Ｓｒと駆動信号Ｓｍとを電気的に分離することができる。
【００２５】
そして、高周波信号Ｓｒが信号線１３に入力されるとともに、駆動信号Ｓｍがローパスフィルタ２５ａ〜２５ｃをそれぞれ介して可動電極１９、駆動電極１６ａ、１６ｂおよび補助駆動電極１７ａ、１７ｂに入力される。そして、駆動信号Ｓｍによって可動電極１９、駆動電極１６ａ、１６ｂおよび補助駆動電極１７ａ、１７ｂが高電位になると、可動電極１９が接地線１４に引き寄せられ、信号線１３が可動電極１９を介して接地線１４と容量カップリングする。そして、信号線１３が可動電極１９を介して接地線１４と容量カップリングすると、高周波信号Ｓｒが接地線１４に流れ、信号線１３による高周波信号Ｓｒの伝送が遮断される。
【００２６】
一方、駆動信号Ｓｍによって可動電極１９、駆動電極１６ａ、１６ｂおよび補助駆動電極１７ａ、１７ｂが低電位になると、可動電極１９と接地線１４との間の静電引力が低下し、可動電極１９と接地線１４との間隔が大きくなる。このため、高周波信号Ｓｒが接地線１４に流れることなく、信号線１３にて伝送される。
【００２７】
ここで、可動電極１９および駆動電極１６ａ、１６ｂは、ローパスフィルタ２５ａ〜２５ｃをそれぞれ介して駆動信号発生部２４に接続されているため、高周波的にはフローティング状態になっている。このため、信号線１３は、信号線１３→駆動電極１６ａ→可動電極１９→駆動電極１６ｂ→接地線１４という経路で接地線１４と容量カップリングする。この結果、高周波信号Ｓｒが信号線１３に入力された状態で信号線１３をダウン状態からアップ状態に移行させる場合においても、ホットスイッチングに影響する可動電極１９と駆動電極１６ａ、１６ｂとの間にかかる実効的な電圧を容量分割により低減させることができ、駆動信号Ｓｍが低電位になったにも関わらず、可動電極１９がダウン状態を維持したままになるセルフホールディング現象を防止することができる。
【００２８】
また、駆動電極１６ａ、１６ｂの横に補助駆動電極１７ａ、１７ｂを配置することにより、駆動電圧Ｓｍを上昇させることなく、可動電極１９を引き寄せる静電引力を上昇させることができる。このため、セルフホールディング現象を防止するためにバネ部材２２ａ〜２２ｄのバネ定数を大きくした場合においても、可動電極１９をアップ状態からダウン状態に移行させることができる。
【００２９】
駆動電圧Ｓｍは、以下の（１）式で与えることができる。
Ｓｍ＝√（８ｋ／（２７ε０Ｓ）ｇ０３）                              ・・・（１）
ただし、ｋはバネ定数、Ｓは駆動電極１６ａ、１６ｂおよび補助駆動電極１７ａ、１７ｂの電極面積、ｇ０は可動電極１９がアップ状態にある時の可動電極１９と駆動電極１６ａ、１６ｂとのギャップである。
【００３０】
ここで、駆動電極１６ａ、１６ｂの横に補助駆動電極１７ａ、１７ｂを配置することにより、（１）式の電極面積Ｓを増大させることができ、駆動電圧Ｓｍを低下させることができる。
【００３１】
図３は、図１のマイクロ可動デバイスにおける駆動電圧の補助駆動電極面積比依存性を示す図である。なお、Ｌ１１はバネ定数ｋが１２０［Ｎ／ｍ］、Ｌ１２はバネ定数ｋが８０［Ｎ／ｍ］、Ｌ１３はバネ定数ｋが４０［Ｎ／ｍ］の場合を示す。
図３において、駆動電極１６ａ、１６ｂの電極面積に対して補助駆動電極１７ａ、１７ｂの電極面積を増大させると、いずれのバネ定数ｋにおいても、駆動電圧Ｓｍが低下する。例えば、駆動電極１６ａ、１６ｂと補助駆動電極１７ａ、１７ｂとで電極面積が等しい場合、駆動電圧Ｓｍが３０％程度だけ低下する。
【００３２】
図４は、図１のマイクロ可動デバイスの各部に形成される容量を示す図である。
図４において、図１の構成では、補助駆動電極１７ａ、１７ｂがない場合、信号線１３と駆動電極１６ａとの間の容量Ｃｓｔｓ、接地線１４と駆動電極１６ｂとの間の容量Ｃｇｔｇ、駆動電極１６ａと可動電極１９との間の容量Ｃｔｓｆ、駆動電極１６ｂと可動電極１９との間の容量Ｃｔｇｆ、信号線１３と支持基板１１との間の容量Ｃｂｓ、可動電極１９と支持基板１１との間の容量Ｃｆｂが存在する。
【００３３】
このため、信号線１３と接地線１４との間の容量Ｃｓｇは、これらの４つの容量Ｃｓｔｓ、Ｃｔｓｆ、Ｃｔｇｆ、Ｃｇｔｇを直列に接続した容量に相当する。このため、ホットスイッチングに影響する可動電極１９と駆動電極１６ａ、１６ｂとの間にかかる実効的な電圧は容量分割により低減する。
【００３４】
ここで、信号線１３と接地線１４との間の容量Ｃｓｇは、以下の（４）式で与えることができる。
【００３５】
【数１】
0005398411.tif 000002
【００３６】
一方、補助駆動電極１７ａ、１７ｂがあると、可動電極１９と補助駆動電極１７ａ、１７ｂとの間の容量ＣＡ１および補助駆動電極１７ａ、１７ｂと支持基板１１との間の容量ＣＡ２が追加され、これらの容量ＣＡ１、ＣＡ２は、可動電極１９と支持基板１１との間の容量Ｃｆｂの増加分として見える。
【００３７】
図５は、図１のマイクロ可動デバイスにおける寄生容量増加率の補助駆動電極面積比依存性を示す図である。なお、Ｌ１は絶縁層１２の膜厚が２０μｍ、Ｌ２は絶縁層１２の膜厚が１５μｍ、Ｌ３は絶縁層１２の膜厚が１０μｍの場合を示す。
図５において、駆動電極１６ａ、１６ｂの電極面積に対して補助駆動電極１７ａ、１７ｂの電極面積を増大させると、いずれの絶縁層１２の膜厚においても、寄生容量が増加する。
【００３８】
ただし、補助駆動電極１７ａ、１７ｂの電極面積の増加に対する寄生容量の増加は比較的緩やかである。例えば、絶縁層１２の膜厚が２０μｍの場合、駆動電極１６ａ、１６ｂと同じ面積の補助駆動電極１７ａ、１７ｂを設けた場合においても、寄生容量の増加は８％程度である。
【００３９】
これは、容量ＣＡ１、ＣＡ２は信号線１３と接地線１４との間の容量Ｃｓｇとしてみると、駆動電極１６ａ、１６ｂと可動電極１９との間の容量Ｃｔｓｆと可動電極１９と補助駆動電極１７ａ、１７ｂとの間の容量ＣＡ１の直列接続成分を含んでおり、駆動電極１６ａ、１６ｂ上の絶縁層１８と可動電極１９との間の空気層および補助駆動電極１７ａ、１７ｂ上の絶縁層１８と可動電極１９との間の空気層の影響で容量増加が緩和されるためである。
【００４０】
（第２実施形態）
図６（ａ）〜図１３（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図６（ｂ）〜図１３（ｂ）は、図６（ａ）〜図１３（ａ）のＡ−Ａ´線でそれぞれ切断した断面図である。
図６において、ＣＶＤなどの方法を用いることにより、支持基板１１上に絶縁層１２を形成する。そして、スパッタまたは蒸着などの方法を用いることで、絶縁層１２上に金属膜を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて絶縁層１２上の金属膜をパターニングすることで、図１の信号線１３および接地線１４を絶縁層１２上に形成する。
【００４１】
次に、図７に示すように、ＣＶＤなどの方法を用いることにより、信号線１３および接地線１４を覆う絶縁層１５を絶縁層１２上に形成する。
【００４２】
次に、図８に示すように、ＣＭＰなどの方法を用いて絶縁層１５を薄膜化することにより、信号線１３および接地線１４を絶縁層１５から露出させるとともに、絶縁層１５を平坦化する。
【００４３】
次に、図９に示すように、ＣＶＤなどの方法を用いて絶縁層１５を再度堆積させることにより、信号線１３および接地線１４が絶縁層１５にて覆われるようにする。
【００４４】
次に、図１０に示すように、スパッタまたは蒸着などの方法を用いることで、絶縁層１５上に金属膜を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて絶縁層１５上の金属膜をパターニングすることで、図１の駆動電極１６ａ、１６ｂおよび補助駆動電極１７ａ、１７ｂを絶縁層１５上に形成する。そして、ＣＶＤなどの方法を用いることにより、駆動電極１６ａ、１６ｂおよび補助駆動電極１７ａ、１７ｂを覆う絶縁層１８を絶縁層１５上に形成する。
【００４５】
次に、図１１に示すように、塗布法などの方法を用いることで、感光性ポリイミドやＳＯＧなどの犠牲膜３０を絶縁層１８上に形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて犠牲膜３０をパターニングすることで、図１の支持体２１ａ、２１ｂ、２３ａ〜２３ｄが埋め込まれる開口部を犠牲膜３０に形成する。
【００４６】
次に、スパッタまたは蒸着などの方法を用いることで、犠牲膜３０の開口部が埋め込まれるようにして、犠牲膜３０上に金属膜を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて犠牲膜３０上の金属膜をパターニングすることで、可動電極１９および接続線２０ａ、２０ｂを犠牲膜３０上に形成するとともに、犠牲膜３０に埋め込まれた支持体２１ａ、２１ｂ、２３ａ〜２３ｄを形成する。
【００４７】
次に、図１２に示すように、ＣＶＤなどの方法を用いることにより、可動電極１９および支持体２１ａ、２１ｂ、２３ａ〜２３ｄを覆う絶縁層を犠牲膜３０上に形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて犠牲膜３０上の絶縁層をパターニングすることで、支持体２３ａ〜２３ｄと可動電極１９とを接続するバネ部材２２ａ〜２２ｄを犠牲膜３０上に形成する。
【００４８】
次に、図１３に示すように、ウェットエッチングなどの方法を用いることで、犠牲膜３０を支持基板１１上から除去し、可動電極１９と絶縁層１８との間に空洞を形成することで、図１のマイクロ可動デバイスを形成する。
【００４９】
（第３実施形態）
図１４（ａ）〜図１６（ａ）は、本発明の第３実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図１４（ｂ）〜図１６（ｂ）は、図１４（ａ）〜図１６（ａ）のＡ−Ａ´線でそれぞれ切断した断面図である。
図１４において、ＣＶＤなどの方法を用いることにより、支持基板１１上に絶縁層１２、１５を順次形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて絶縁層１５をパターニングすることで、図１の信号線１３および接地線１４がそれぞれ埋め込まれる開口部３３、３４を絶縁層１５に形成する。
【００５０】
次に、図１５に示すように、スパッタまたは蒸着などの方法を用いることで、絶縁層１５の開口部３３、３４を埋め込む金属膜３５を絶縁層１５上に形成する。
【００５１】
次に、図１６に示すように、ＣＭＰなどの方法を用いて絶縁層１５が露出するように金属膜３５を薄膜化することにより、開口部３３、３４にそれぞれ埋め込まれた信号線１３および接地線１４を絶縁層１２上に形成する。以下、図９から図１３の工程を行うことで、図１のマイクロ可動デバイスを形成する。
【００５２】
（第４実施形態）
本実施形態においては、信号線と駆動線との間の寄生容量の増大の抑制を、信号線に駆動線の役割をかね合わせることにより実現している。
図１７（ａ）は、本発明の第４実施形態に係るマイクロ可動デバイスの構成を示す平面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ−Ａ´線で切断した断面図、図１７（ｃ）は、図１７（ａ）のＢ−Ｂ´線でそれぞれ切断した断面図である。
【００５３】
図１７において、支持基板５１上には、信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂが形成されている。ここで、信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂは互いに並べて配置されている。信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂの前後には、信号線５３ａ、５３ｂが並べて配置されるとともに、信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂの左右には、補助駆動電極５７ａ、５７ｂが並べて配置されている。ここで、信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂは、信号線５３ａ、５３ｂの方向に補助駆動電極５７ａ、５７ｂから突き出すような平面形状に設定されている。また、支持基板５１上において、信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂの四隅には接地電極５４ａ〜５４ｄが配置されている。
【００５４】
そして、支持基板５１上には、信号線５３ａ、５３ｂ、信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂ、補助駆動電極５７ａ、５７ｂおよび接地電極５４ａ〜５４ｄが覆われるようにして絶縁層５８が積層されている。そして、絶縁層５８上には、開口部Ｋ２を介して信号線５３ａに接続されるとともに、絶縁層５８を介して信号線兼駆動電極５６ａの一部に対向配置された配線５９ａが形成されている。また、絶縁層５８上には、開口部Ｋ４を介して信号線５３ｂに接続されるとともに、絶縁層５８を介して信号線兼駆動電極５６ｂの一部に対向配置された配線５９ｂが形成されている。
【００５５】
また、補助駆動電極５７ａ、５７ｂおよび補助駆動電極５７ａ、５７ｂに挟まれた信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂと対向するようにして間隔を空けて配置された可動電極５９が絶縁層５８上に支持されている。
【００５６】
ここで、絶縁層５８上には、可動電極５９を支持する支持体６３が形成されている。そして、支持体６３と可動電極５９との間にバネ部材２２が架け渡されることで、可動電極５９が上下自在に絶縁層５８上に支持されている。
【００５７】
なお、配線５９ａと信号線兼駆動電極５６ａとの間には容量Ｃｓｔｓ１が形成され、配線５９ｂと信号線兼駆動電極５６ｂとの間には容量Ｃｓｔｓ２が形成され、可動電極５９と信号線兼駆動電極５６ａとの間には容量Ｃｔｓｆが形成され、可動電極５９と信号線兼駆動電極５６ｂとの間には容量Ｃｔｇｆが形成される。
【００５８】
そして、駆動信号によって可動電極５９、信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂおよび補助駆動電極５７ａ、５７ｂが高電位になると、可動電極５９が信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂに引き寄せられ、信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂが可動電極５９を介して互いに容量カップリングする。そして、高周波信号がＳｉｇ１から入力されると、信号線５３ａ、配線５９ａ、信号線兼駆動電極５６ａ、可動電極５９、信号線兼駆動電極５６ｂ、配線５９ｂ、信号線５３ｂを通ってＳｉｇ２から出力される。
【００５９】
ここで、配線５９ａから信号線兼駆動電極５６ａへの高周波信号の伝播は、絶縁膜５８を介し容量Ｃｓｔｓ１の容量結合により伝播される。信号線兼駆動電極５６ａから可動部５９への高周波信号の伝播は、絶縁膜５８を介し容量Ｃｔｓｆの容量結合により伝播される。可動部５９から信号線兼駆動電極５６ｂへの高周波信号の伝播は、絶縁膜５８を介し容量Ｃｔｇｆの容量結合により伝播される。信号線兼駆動電極５６ｂからメタル５９ｂへの高周波信号の伝播は、絶縁膜５８を介し容量Ｃｓｔｓ２の容量結合により伝播される。
【００６０】
これらの容量Ｃｓｔｓ１、容量Ｃｔｓｆ、容量Ｃｔｇｆ、容量Ｃｓｔｓ２は、直列接続され、第１実施形態と同様に、ホットスイッチングに影響する可動電極５９と信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂとの間にかかる実効的な電圧は容量分割により低減することができる。
【００６１】
この第４実施形態においては、第１の実施形態と同様に、補助駆動電極５７ａ、５７ｂの電極面積の増加に対する寄生容量の増加は比較的緩やかであり、少ないメタル成膜プロセスにより、信号線５３ａ、５３ｂと信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂとの間の寄生容量の増大を抑制しつつ、可動電極５９を駆動する駆動電圧を低下させることが可能なマイクロ可動デバイスが得られる。つまり、第１実施形態においては、信号線１３と接地線１４とからなる１層目、駆動電極１６ａ、１６ｂと駆動電極１７ａ、１７ｂとからなる２層目、可動電極１９などからなる３層目の３層の金属膜形成工程により形成されるが、第４実施形態においては、信号線５３ａ、５３ｂと信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂと補助駆動電極５７ａ、５７ｂとからなる１層目、可動電極５９などからなる２層目の２層の金属膜形成工程により形成されるので、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００６２】
（第５実施形態）
図１８（ａ）〜図２３（ａ）は、本発明の第５実施形態に係るマイクロ可動デバイスの製造方法を示す平面図、図１８（ｂ）〜２３（ｂ）は、図１８（ａ）〜図２３（ａ）のＡ−Ａ´線でそれぞれ切断した断面図、図１８（ｃ）〜図２３（ｃ）は、図１８（ａ）〜図２３（ａ）のＢ−Ｂ´線でそれぞれ切断した断面図である。
【００６３】
図１８において、スパッタまたは蒸着などの方法を用いることで、支持基板５１上に金属膜を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて支持基板５１上の金属膜をパターニングすることで、信号線５３ａ、５３ｂ、信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂおよび補助駆動電極５７ａ、５７ｂを支持基板５１上に形成する。そして、ＣＶＤなどの方法を用いることにより、信号線５３ａ、５３ｂ、信号線兼駆動電極５６ａ、５６ｂおよび補助駆動電極５７ａ、５７ｂを覆う絶縁層５８を支持基板５１上に形成する。
【００６４】
図１９に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて絶縁層５８をパターニングすることで、信号線５３ａ、５３ｂおよび接地電極５４ａ〜５４ｄを露出させる開口部Ｋ１〜Ｋ８を絶縁層５８に形成する。
【００６５】
次に、図２０に示すように、塗布法などの方法を用いることで、感光性ポリイミドやＳＯＧなどの犠牲膜７０を絶縁層５８上に形成する。そして、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて犠牲膜７０をパターニングすることで、可動電極５９およびバネ部材２２が形成される領域および開口部Ｋ１、Ｋ３、Ｋ５〜Ｋ８上の犠牲膜７０のみ残し、そのほかの部分に形成された犠牲膜７０を除去する。
【００６６】
次に、図２１に示すように、スパッタまたは蒸着などの方法を用いることで、犠牲膜７０が覆われるようにして絶縁層５８上に金属膜７１を形成する。この際、絶縁膜５８の開口部Ｋ２、Ｋ４には、金属膜７１が埋め込まれる。
【００６７】
次に、図２２に示すように、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて金属膜７１をパターニングすることで、可動電極５９を犠牲膜７０上に形成するとともに、開口部Ｋ２、Ｋ４をそれぞれ介して信号線５３ａ、５３ｂに接続された信号線５３ａ、５３ｂを形成する。
【００６８】
同時に金属膜７１をパターニングすることで、犠牲膜７０に埋め込まれた支持体６３を絶縁膜５８上に形成する。そして、その後、絶縁膜を成膜、パターニングし、支持体６３と可動電極５９とを接続するバネ部材２２を犠牲膜７０上に形成する。
【００６９】
次に、図２３に示すように、ドライエッチングなどの方法を用いることで、犠牲膜７０を支持基板５１上から除去し、可動電極５９と絶縁層５８との間に空洞を形成することで、図１のマイクロ可動デバイスを形成する。
【符号の説明】
【００７０】
１１、５１  支持基板、１２、１５、１８  絶縁層、１３、５３ａ、５３ｂ  信号線、１４  接地線、５４ａ〜５４ｄ  接地電極、１６ａ、１６ｂ  駆動電極、１７ａ、１７ｂ、５７ａ、５７ｂ  補助駆動電極、１９、５９  可動電極、２０ａ、２０ｂ  接続線、２１ａ、２１ｂ、２３ａ〜２３ｄ、６３  支持体、２２ａ〜２２ｄ、６２  バネ部材、２４  駆動信号発生部、２５ａ〜２５ｄ  ローパスフィルタ、３０、７０  犠牲膜、３３、３４、Ｋ１〜Ｋ８  開口部、３５、７１  金属膜、５６ａ、５６ｂ  信号線兼駆動電極、５９ａ、５９ｂ  配線
【図１】
0005398411.tif 000003
【図２】
0005398411.tif 000004
【図３】
0005398411.tif 000005
【図４】
0005398411.tif 000006
【図５】
0005398411.tif 000007
【図６】
0005398411.tif 000008
【図７】
0005398411.tif 000009
【図８】
0005398411.tif 000010
【図９】
0005398411.tif 000011
【図１０】
0005398411.tif 000012
【図１１】
0005398411.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0005398411.tif 000016
【図１５】
0005398411.tif 000017
【図１６】
0005398411.tif 000018
【図１７】
0005398411.tif 000019
【図１８】
0005398411.tif 000020
【図１９】
0005398411.tif 000021
【図２０】
0005398411.tif 000022
【図２１】
0005398411.tif 000023
【図２２】
0005398411.tif 000024
【図２３】
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