(57)【要約】      （修正有）【課題】低電圧で上方駆動する圧電効果を用いたＲＦ―ＭＥＭＳ素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００は、ＲＦ出力信号ライン１１１を備えた上部基板１１０と、ＲＦ出力信号ラインの下方に位置した圧電アクチュエータ１３０と、圧電アクチュエータの一端が固定され、他端が遊動可能に離れるようにキャビティ１２２を備える下部基板１２０と、を含み、圧電アクチュエータの上面にＲＦ入力信号ライン１３５が形成され、圧電アクチュエータが上方に駆動するとき、ＲＦ出力信号ラインと接触してＲＦ信号ラインを電気的に接続する接続パッド１３６を備える。ＲＦ―ＭＥＭＳ素子はＲＦ出力信号ラインを備えた上部基板を用意し、ＲＦ出力信号ラインと対応するＲＦ入力信号ラインを有する圧電アクチュエータを備えた下部基板を製造した後、上部基板と下部基板を互いに組立して製造される。【選択図】図６
2007159389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ出力信号ラインを備えた上部基板と、
前記ＲＦ出力信号ラインの下方に位置した圧電アクチュエータと、
前記圧電アクチュエータの一端が固定され、他端が遊動可能に離れるようにキャビティを備える下部基板と、を含み、
前記圧電アクチュエータの上面にＲＦ入力信号ラインが形成され、前記圧電アクチュエータが上方に駆動するとき、前記ＲＦ入力信号ラインと前記ＲＦ出力信号ラインとが接触して前記ＲＦ入力信号ラインと前記ＲＦ出力信号ラインとを電気的に接続する接続パッドを備えることを特徴とする圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項２】
前記上部基板は、前記ＲＦ入力信号ラインと前記ＲＦ出力信号ラインとを電気的に接続するビアホールを備えることを特徴とする請求項１に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項３】
前記ＲＦ出力信号ラインは、前記上部基板の下面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項４】
前記圧電アクチュエータは、一つのビームからなることを特徴とする請求項１に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項５】
前記圧電アクチュエータは、一対のビームからなることを特徴とする請求項１に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項６】
前記圧電アクチュエータは、上から前記ＲＦ入力信号ライン、第２保護層、上部電極、圧電層、下部電極、及びメンブレインが順次に備えられることを特徴とする請求項１に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項７】
前記上部電極および前記下部電極は、各々の駆動ラインと接続されることを特徴とする請求項６に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項８】
前記キャビティは、前記圧電アクチュエータの下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項９】
前記接続パッドは、前記圧電アクチュエータの上端部に形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項１０】
前記上部基板及び／又は下部基板にＣＰＷラインが形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項１１】
前記上部基板および下部基板は互いに接着されたことを特徴とする請求項１に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項１２】
前記下部基板の表面に第１保護層が更に形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子。
【請求項１３】
ＲＦ出力信号ラインを備えた上部基板を備えるステップと、
前記ＲＦ出力信号ラインと対応するＲＦ入力信号ラインを有する圧電アクチュエータを備えた下部基板を備えるステップと、
前記上部基板および下部基板を互いに組み立てるステップと、
を含むことを特徴とする圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記上部基板を備えるステップは、
第１ウエハの一面に絶縁層を形成してパタニングするステップと、
前記絶縁層パターンを加工してビアホールを形成するステップと、
前記ビアホールが形成された第１ウエハの表面にＲＦ出力信号ラインを形成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項１５】
前記下部基板を備えるステップは、
第２ウエハにキャビティを形成するステップと、
前記キャビティが形成された第２ウエハの上に第１保護層を形成するステップと、
前記キャビティの上に前記ＲＦ入力信号ラインを備えた圧電アクチュエータを製造するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項１６】
前記圧電アクチュエータの製造ステップは、
前記キャビティ内に犠牲層を形成するステップと、
前記犠牲層の上にメンブレイン層、下部電極層、圧電層、上部電極層、第２保護層、ＲＦ入力信号ライン、及び接続パッド層を順次に形成してパタニングするステップと、
前記犠牲層を除去するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１５に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第１保護層及び／又は第２保護層はシリコン酸化物又はシリコン窒化物で形成されることを特徴とする請求項１６に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項１８】
前記犠牲層は、多結晶シリコン、低温酸化物、テトラエチル・オルトシリケート、フォトレジスト用ポリマー、金属、及び合金のうちいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項１６に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項１９】
前記メンブレイン層は、シリコン窒化物、窒化アルミニウム、多結晶シリコン酸化物、テトラエチル・オルトシリケート、モリブデン、タンタル、白金、及びロジウムのうちいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項１６に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項２０】
前記上部電極および下部電極は、白金、ロジウム、タンタル、金、モリブデン、及び金−白金バイメタルのうちいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項１６に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項２１】
前記圧電層は、チタン酸ジルコン酸鉛、バリウムチタネート、インジウムスズ酸化物、酸化亜鉛、及び窒化アルミニウムのうちいずれか一つの圧電材料で形成されることを特徴とする請求項１６に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項２２】
前記ＲＦ信号ラインは、金、ロジウム、チタン、タンタル、白金、及び金−窒素酸化物のうちいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項１３に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【請求項２３】
前記上部基板および下部基板の組立ステップは、前記上部基板を前記下部基板に定置させた後、導電性金属によって接着されることを特徴とする請求項１３に記載の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電型高周波ＭＥＭＳ素子（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＭＥＭＳ  ｄｉｖｉｃｅ）及びその製造方法に関し、より詳細には低電圧で単一接続（ｏｎｅ  ｐｏｉｎｔ  ｃｏｎｔａｃｔ）するように圧電アクチュエータにＲＦ入力信号ラインが形成されたＲＦ―ＭＥＭＳ素子及びその素子を一つのパッケージで製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦ―ＭＥＭＳ素子は、レーダー、モバイル、通信製品などのような様々な分野において、多機能スイッチ、リレー、キャパシター、位相遷移器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ）として使われている。このようなＲＦ―ＭＥＭＳ素子は、静電（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ）現象を用いたＲＦ―ＭＥＭＳ素子と圧電効果を用いたＲＦ―ＭＥＭＳ素子がある。しかし、静電ＲＦ―ＭＥＭＳ素子は駆動電圧が３Ｖ以上でかなり高く、体積も大きいため、現在は圧電型ＲＦ―ＥＭＳ素子が主に使われている。
【０００３】
図１は、従来のＲＦ―ＭＥＭＳ素子の一つである圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳスイッチを示す。
【０００４】
図１Ａは圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳスイッチの平面図であり、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ断面図であり、図１Ｃは下部基板の平面図である。圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳスイッチ１は、大韓民国公開特許第２００５−００７６１４９号に開示されている。図１Ａないし図１Ｃに示すように、圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳスイッチ１は、上部基板１０、ＲＦ入出力信号ライン２１，２２が配置された下部基板２０、上部基板１０に一端が固定され他端が下部基板２０から間隔を隔てて離れている圧電アクチュエータ３０、及び圧電アクチュエータ３０の端部に配置された接続パッド３４を含む。上部基板１０の下部に圧電アクチュエータ３０が形成され、圧電アクチュエータ３０は上部電極３１と下部電極３２との間にチタン酸ジルコン酸鉛（ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎａｔｅ：ＰＺＴ、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）のような圧電層３３が積層された構造を有する。上部基板１０と上部電極３１との間に弾性層１２が設けられる。上部基板１０は半導体ウエハ基板であって、そのトレンチ領域（ｔｒｅｎｃｈ  ａｒｅａ）１３内に圧電アクチュエータ３０の端部が位置する。下部基板２０にはＲＦ信号ライン２１，２２及びバンプ２３，２４などのようなＣＰＷ（Ｃｏｐｌａｎａｒ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）ラインが形成される。
【０００５】
このような圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳスイッチ１は静電ＲＦ―ＭＥＭＳスイッチとは異なり、低い電圧で駆動でき、静電ＲＦ―ＭＥＭＳスイッチより比較的にサイズが小さくてスイッチング速度が速い。圧電ＲＦ―ＭＥＭＳスイッチ１は下部基板２０のバンプ２３，２４を介して圧電アクチュエータ３０の上部電極３１、下部電極３２に外部電圧が印加されると、圧電層３３にモーメント（ｍｏｍｅｎｔ）が発生して圧電アクチュエータ３０が下方に曲げられ、接続パッド３４がＲＦ入出力信号ライン２１，２２と接触してＲＦ回路基板、即ち、下部基板２０上にＲＦ信号が伝送される。しかし、圧電ＲＦ―ＭＥＭＳスイッチ１は圧電アクチュエータ３０の接続パッド３４がＲＦ信号ライン２１，２２と２点で接続されるようになる。このような２点接続方式は単一接続方式よりスイッチング動作の安定性が落ちる。
【特許文献１】大韓民国公開特許第２００５−００７６１４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前述した従来の圧電ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、低電圧で単一接続するように圧電アクチュエータにＲＦ入力信号ラインが形成されたＲＦ―ＭＥＭＳ素子を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、該圧電ＲＦ―ＭＥＭＳ素子を一つのパッケージで製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の目的を達成するための本発明に係る圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子は、ＲＦ出力信号ラインを備えた上部基板と、前記ＲＦ出力信号ラインの下方に位置した圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの一端が固定され、他端が遊動可能に離れるようにキャビティを備える下部基板と、を含み、前記圧電アクチュエータの上面にＲＦ入力信号ラインが形成され、前記圧電アクチュエータが上方に駆動するとき、前記ＲＦ入力信号ラインと前記ＲＦ出力信号ラインとが接触して前記ＲＦ入力信号ラインと前記ＲＦ出力信号ラインとを電気的に接続する接続パッドを備える。
【０００９】
前記圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子において、前記上部基板は、前記ＲＦ入力信号ラインと前記ＲＦ出力信号ラインとを電気的に接続するビアホールを備えることができる。
【００１０】
前記圧電アクチュエータは、一つのビーム又は一対のビームからなることができる。好ましくは、前記圧電アクチュエータは、上から前記ＲＦ入力信号ライン、第２保護層、上部電極、圧電層、下部電極、及びメンブレインが順次に備えられることが良い。前記上部電極と前記下部電極は、各々の駆動ラインと接続されることができる。
【００１１】
前記キャビティは、前記圧電アクチュエータの下方に位置することが良い。
【００１２】
前記接続パッドは、前記圧電アクチュエータの上端部に形成されることが好ましい。
【００１３】
前記上部基板及び／又は下部基板にＣＰＷラインが形成されることができる。
【００１４】
前記上部基板および下部基板は互いに接着されたことが好ましい。
【００１５】
また、前記下部基板の表面に第１保護層が更に形成されることができる。
【００１６】
また、本発明に係る圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の製造方法は、ＲＦ出力信号ラインを備えた上部基板を備えるステップと、前記ＲＦ出力信号ラインと対応するＲＦ入力信号ラインを有する圧電アクチュエータを備えた下部基板を備えるステップと、前記上部基板および下部基板を互いに組み立てるステップと、を含む。
【００１７】
前記上部基板を備えるステップは、好ましくは、第１ウエハの一面に絶縁層を形成してパタニングするステップと、前記絶縁層パターンを加工してビアホールを形成するステップと、前記ビアホールが形成された第１ウエハの表面にＲＦ出力信号ラインを形成するステップと、を含む。
【００１８】
前記下部基板を備えるステップは、好ましくは、第２ウエハにキャビティを形成するステップと、前記キャビティが形成された第２ウエハの上に第１保護層を形成するステップと、前記キャビティの上に前記ＲＦ入力信号ラインを備えた圧電アクチュエータを製造するステップと、を含む。
【００１９】
前記圧電アクチュエータの製造ステップは、好ましくは、前記キャビティ内に犠牲層を形成するステップと、前記犠牲層の上にメンブレイン層、下部電極層、圧電層、上部電極層、第２保護層、ＲＦ入力信号ライン、及び接続パッド層を順次に形成してパタニングするステップと、前記犠牲層を除去するステップと、を含む。
【００２０】
前記第１保護層及び／又は第２保護層は、シリコン酸化物又はシリコン窒化物で形成されることができる。
【００２１】
前記犠牲層は、多結晶シリコン、低温酸化物（ＬＴＯ）、テトラエチル・オルトシリケート（ＴＥＯＳ）、フォトレジスト用ポリマー、金属、及び合金のうちいずれか一つで形成されることができる。
【００２２】
前記メンブレイン層は、シリコン窒化物、窒化アルミニウム、多結晶シリコン酸化物、テトラエチル・オルトシリケート（ＴＥＯＳ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、及びロジウム（Ｒｈ）のうちいずれか一つで形成されることができる。
【００２３】
前記上部電極と下部電極は、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、及び金−白金バイメタル（Ａｕ−Ｐｔ）のうちいずれか一つで形成されることができる。
【００２４】
前記圧電層は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、バリウムチタネート、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、及び窒化アルミニウムのうちいずれか一つの圧電材料で形成されることができる。
【００２５】
前記ＲＦ信号ラインは、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）及びＡｕＮｉｘのうちいずれか一つで形成されることができる。
【００２６】
前記上部基板および下部基板の組立ステップは、前記上部基板を前記下部基板に定置させた後、導電性金属によって接着されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、圧電アクチュエータ上にＲＦ信号ラインが形成され単一接続が可能であるので、圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の動作が安定される。また、該ＲＦ―ＭＥＭＳ素子は構造が簡単で一つのパッケージで具現されるので、部品の小型化を達成することができる。
【００２８】
また、本発明のＲＦ―ＭＥＭＳ素子は低い駆動電圧を有して消費電力がなく、安定した動作が可能である。
【００２９】
また、本発明の製造方法によると、圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子を安定的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
［実施形態］
図２は、本発明に係る圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子に対する構成図であって、図２Ａはその正断面図、図２Ｂは上部基板に対する底面図、図２Ｃは下部基板に対する平面図である。
【００３１】
図２Ａないし図２Ｃに示すように、本発明のＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００は、上部基板１１０、圧電アクチュエータ１３０、及び下部基板１２０を含む。ＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００は一つのパッケージで構成される。
【００３２】
上部基板１１０は一面、好ましくは、下部面にＲＦ出力信号ライン１１１を備える。ＲＦ出力信号ライン１１１は両側に接地ライン（ｇｒｏｕｄ  ｌｉｎｅ）１１６，１１８が形成されることができる。ＲＦ出力信号ライン１１１は接続パッド１１１ａ，１１１ｂ、及びビアホール１１３を介して上部基板１１０のＣＰＷライン（ＣＰＷ  ｌｉｎｅ）と電気的に接続されることができる。同じく、接地ライン１１６，１１８も接続パッド１１６ａ，１１８ａ、及びビアホールなどを介して外部に接地される。上部基板１１０にはＣＰＷラインが形成されることができる。上部基板１１０には下部基板１２０の圧電アクチュエータ１３０と接続される他の接続パッド１１２ａとビアホール１１５が形成されることができる。上部基板１１０の該配線は設計に応じて任意で調整可能であることは勿論のことである。
【００３３】
圧電アクチュエータ１３０は上部基板１１０のＲＦ出力信号ライン１１１の下方に位置する。圧電アクチュエータ１３０は一端が下部基板１２０に固定され、他端が遊動可能に上部基板１１０、下部電極１２０から離れている。圧電アクチュエータ１３０のすぐ下で下部基板１２０はキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）１２２を備える。圧電アクチュエータ１３０の他端がキャビティ１２２上に位置するので、圧電アクチュエータ１３０の他端は上部基板１１０、下部電極１２０と分離され自由に動くことができる。
【００３４】
下部基板１２０は圧電アクチュエータ１３０を備える。下部基板１２０はまたＣＰＷラインが形成されることができる。下部基板１２０の表面に第１保護層１２４が更に形成されることができる。
【００３５】
圧電アクチュエータ１３０は一つのビーム又は一対のビームからなることができる。好ましくは、圧電アクチュエータ１３０は上からＲＦ入力信号ライン１３５、第２保護層１３７、上部電極１３１、圧電層１３３、下部電極１３２、及びメンブレイン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）１３４が順次に備えられることが良い。上部電極１３１と下部電極１３２は各々の端子パッド１２１，１２３を介して駆動ラインと接続されることができる。メンブレイン１３４は圧電アクチュエータ１３０の長さ方向に沿って形成される。メンブレイン１３４は下部電極１３１の下に形成されるので、圧電アクチュエータ１３０が上方に駆動することができる。
【００３６】
圧電アクチュエータ１３０の上面にＲＦ入力信号ライン１３５が形成される。圧電アクチュエータ１３０が上方に駆動するとき、ＲＦ入力信号ライン１３５とＲＦ出力信号ライン１１１が接続パッド１３６によって接触されＲＦ出力信号ライン１１１、ＲＦ入力信号ライン１３５を電気的に接続する。本発明のＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００では、圧電アクチュエータ１３０の上に一つのＲＦ信号ライン（図２ＣにおいてはＲＦ入力信号ライン）１３５が配線されるので、ＲＦ入力信号ライン１３５とＲＦ出力信号ライン１１１が接続パッド１３６によって単一接続するようになる。
【００３７】
上部基板１１０と下部基板１２０は互いに組み立てられ一つのパッケージで形成される。上部基板１１０と下部基板１２０の組立は各々の基板１１０，１２０の外周に形成された側壁１１９，１３６ａ，１３６ｂを向かい合わせて接着することが好ましい。側壁１１９，１３６ａ，１３６ｂは各々の基板１１０，１２０の構造物を形成するとき、基板１１０，１２０の外周まで形成することで製造されることができる。
【００３８】
以下、添付の図面に基づいて本発明に係る圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の好適な製造方法を詳説する。
【００３９】
図３ないし図５は、本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子に対する製造工程を説明するための断面図である。図３Ａないし図３Ｃは、上部基板１１０に対する製造工程を説明するための図面で、図２ＢのＢ−Ｂ線から見た図面である。図４Ａないし図４Ｆは下部基板１２０に対する製造工程を説明するための断面図で、図２ＣのＣ−Ｃ線から見た図面である。図５Ａないし図５Ｃは上部基板１１０、下部基板１２０の組立工程を説明するためのＲＦ―ＭＥＭＳ素子の断面図で、上部基板１１０は図２ＢのＢ−Ｂ線から見た断面図であり、下部基板１２０は図２ＣのＤ−Ｄ線から見た断面図である。
【００４０】
本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００の製造工程は、上部基板１１０と下部基板１２０を各々備える工程及びこれらの基板１１０，１２０を組み立てる工程を含む。本発明において上部基板１１０と下部基板１２０との製造順番を逆であってもよい。
【００４１】
まず、上部基板１１０を備えるために、図３Ａないし図３Ｃに示すように、第１ウエハ１１０ａの一面に絶縁層１１４を形成し、絶縁層１１４を希望の設計の通りパタニングする。上部基板１１０と後述する下部基板１２０は高抵抗シリコンウエハ又は純度の高い一般シリコンウエハなどのようなシリコンウエハ、溶融シリカ（ｆｕｓｅｄ  ｓｉｌｉｃａ）などのようなガラス系のウエハ、クォーツウエハ（ｑｕａｒｔｚ  ｗａｆｅｒ）などを使うことができる。
【００４２】
次に、パタニングされた絶縁層１１４をレーザーなどで加工してビアホール１１３，１１５を形成する。ビアホール１１３，１１５が形成された第１ウエハ１１０ａの表面に導電性金属を鍍金又は蒸着し、それをパタニングしてＲＦ出力信号ライン１１１、接地ライン１１６，１１８、及び接続パッド１１１ａ，１１２ａ，１１６ａ，１１８ａ（図２Ｂ参照）を形成する。ここで、上部基板１１０を製造するとき、上部基板１１０の外周に側壁１１９が形成されるようにパタニングすることが好ましい。
【００４３】
次に、下部基板１２０を備えるために、図４Ａに示すように、第２ウエハ１２０ａにキャビティ１２２を形成する。キャビティ１２２は通常のエッチング工程を通じて形成することができる。そして、図４Ｂに示すように、キャビティ１２２が形成された第２ウエハ１２０ａの上に第１保護層１２４を形成する。第１保護層１２４は通常の蒸着を通じて形成することができる。第１保護層１２４と後述する第２保護層１３７はＳｉＯ２のようなシリコン酸化物又はＳｉ３Ｎ４のようなシリコン窒化物で形成されることができる。
【００４４】
次に、キャビティ１２２の上にＲＦ入力信号ライン１３５を備えた圧電アクチュエータ１３０を製造する（図４Ｃない図４Ｆ）。圧電アクチュエータ１３０の製造はキャビティ１２２内に犠牲層（ｓａｃｒｉｆｉｃｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）１２２ａを形成し、犠牲層１２２ａの上にメンブレイン層１３４、下部電極層１３２、圧電層１３３、上部電極層１３１、第２保護層１３７、ＲＦ入力信号ライン１３５、及び接続パッド層１３６，１３５ａを順次に形成してパタニングした後、犠牲層１２２ａを除去して行うことができる。圧電アクチュエータ１３０は各層をパタニングするとき、設計に応じて１つ又は２つ以上のビームで製造されることができる。
【００４５】
圧電アクチュエータ１３０を製造するとき、犠牲層１２２ａを形成してからパタニングした後、それを化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）を行うことが良い。犠牲層１２２ａとして使われる物質は、多結晶シリコン、低温酸化物（ＬＴＯ）、テトラエチル・オルトシリケート（ＴＥＯＳ）、フォトレジスト用ポリマー、金属、及び合金のうちいずれか一つであることができる。ここで、上部基板１１０を製造するときと同じく、下部基板１２０の各層をパタニングするとき、下部基板１２０の外周に側壁１３６ａ，１３６ｂが形成されるようにパタニングすることが良い。
【００４６】
メンブレイン層１３４は、シリコン窒化物、窒化アルミニウム、多結晶シリコン酸化物、テトラエチル・オルトシリケート（ＴＥＯＳ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、及びロジウム（Ｒｈ）のうちいずれか一つで形成することができる。
【００４７】
上部電極１３１と下部電極１３２は白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、タンタル（Ｔａ）、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、及び金−白金バイメタル（Ａｕ−Ｐｔ）のうちいずれか一つで形成することができ、そのうちＰｔが一番望ましい。Ｐｔは融点が高いのでＰｔを上部電極１３１や下部電極１３２に使うと、圧電層を燒結する時に拡散やシリサイドが生じない。
【００４８】
圧電層１３３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、バリウムチタネート、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、及び窒化アルミニウムのうちいずれか一つの圧電材料で形成されることができ、そのうちＰＺＴが一番好ましい。
【００４９】
ＲＦ入力信号ライン１３５、ＲＦ出力信号ライン１１１、接続パッド層１３６，１３５ａ、端子パッド１２１，１２３は、一般的にロジウム（Ｒｈ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、及び金−窒素酸化物（Ａｕ−ＮＯｘ）のような導電性金属を使い、特にＡｕが好ましい。
【００５０】
ＲＦ信号ライン１１１，１３５は前記導電性金属を使う一方、圧電アクチュエータ１３０の圧電材料は大体がセラミックである。圧電薄膜物質のメンブレイン１３４や圧電層１３３を製造するときに高温で作業が行われるので、従来は圧電アクチュエータ１３０より下方に位置した下部基板１２０の上面にＣＰＷラインを形成することが不可能であった。しかし、本発明の製造工程では、圧電アクチュエータ１３０を下部基板１２０の上に先に形成するので、ＲＦ信号ライン１１１，１３５のようなＣＰＷラインも下部基板１２０に形成することができる。特に、電極配線はメブレイン１３４を形成した後に形成されるようにするため、このような工程順序により高温でも圧電薄膜物質の燒結が可能である。その結果、圧電物質固有の機械的な変位を最適に誘導することができ、最小電圧で最大変位が発生することができる。また、本発明では圧電アクチュエータ１３０の上にＲＦ入力信号ライン１３５を形成するので、ＲＦ出力信号ライン１１１、ＲＦ入力信号ライン１３５の接続が接続パッド１３６によって一つの接点で接続されることができる。これはＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００の安定した動作を図ることができることを意味する。
【００５１】
次に、図４Ｆに示すように、下部基板１２０から犠牲層１２２ａを除去すると、圧電アクチュエータ１３０は浮かんでいる構造になる。
【００５２】
その後、図５Ａないし図５Ｃに示すように、上部基板１１０と下部基板１２０とを向かい合うように組み立てる。そのために、図５Ａに示すように、前記製造された下部基板１２０の側壁１３６ａ，１３６ｂの上に上部基板１１０の側壁１１９が一致するよう上部基板１１０、下部電極１２０を互いに定置させる。それから、上部基板１１０、下部電極１２０を互いに接着して一つのパッケージで組み立てる。上部基板１１０、下部電極１２０の接着はＡｕを使用することが好ましい。前記組立後、上部基板１１０は図５Ｂに示すように、ウエハ１１０ａをエッチングしてビアホール１１３，１１５が見えるようにする。そして、ビアホール１１３，１１５を介してＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００の上下部面が互いに連結できる接続パッド層１１１ｂ，１１２ｂを上部基板１１０の上面に形成する（図５Ｃ）。
【００５３】
かかる工程を通じて製造されたＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００は、端子パッド１２１，１２３にＤＣ電圧が印加されると、圧電アクチュエータ１３０が上方に曲げられ、接続パッド１３６がＲＦ出力信号ライン１１１に接触しＲＦ出力信号ライン１１１、ＲＦ入力信号ライン１３５が互いに接続されＲＦ信号が伝送されることができる。
【００５４】
本発明に係るＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００に対する作動状態を添付の図面に基づいて説明すると次の通りである。
【００５５】
図６は、本発明に係るＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００に対する作動状態を示す断面図である。ＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００は端子パッド１２１，１２３（図２Ｃ参照）を介してＤＣ電圧が印加されると、圧電アクチュエータ１３０の上部電極１３１、下部電極１３２にＤＣ電圧が印加される。同時に、圧電アクチュエータ１３０の圧電層１３３に分極現象が発生し圧電アクチュエータ１３０に力が加えられる。ＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００は圧電アクチュエータ１３０の下面にメンブレイン１３４が位置するので、圧電アクチュエータ１３０は図６に示すように上方に駆動する。すなわち、メンブレイン１３４を形成する圧電薄膜物質に電圧が加えられ、内部で双極子モーメント（ｄｉｐｏｌｅ  ｍｏｍｅｎｔ）が発生して上方に曲がるようになる。圧電アクチュエータ１３０のスイッチングによって圧電アクチュエータ１３０に位置した接続パッド１３６とＲＦ出力信号ライン１１１、ＲＦ入力信号ライン１３５とが一つの接点で接触し、ＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００にＲＦ信号が通過される。
【００５６】
図７は、ＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００に印加された電圧と圧電アクチュエータ１３０の変位関係を示す。同図に示すように、ＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００はＤＣ電圧に応じて圧電アクチュエータ１３０が一定形態でよく駆動していることが分かる。例えば、本発明のＲＦ―ＭＥＭＳ素子１００は３Ｖ〜５Ｖの電圧で１．５〜２．０μｍの変位が得られるので低電圧でも安定した動作を具現することができる。
【００５７】
以上、本発明の好適な実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められ、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰もが多様な変形実施が可能であることは勿論のことであり、該変更した技術は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１Ａ】従来の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子に対する構成を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＡ−Ａ断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂの下部基板に対する平面図である。
【図２Ａ】本発明に係る圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子に対する構成図を示す正断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは本発明に係る圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子に対する構成の上部基板に対する底面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは本発明に係る圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子に対する構成の下部基板に対する平面図である。
【図３Ａ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の上部基板に対する製造工程を説明するための上部基板の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の上部基板に対する製造工程を説明するための上部基板の断面図である。
【図３Ｃ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の上部基板に対する製造工程を説明するための上部基板の断面図である。
【図４Ａ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の下部基板に対する製造工程を説明するための下部基板の断面図である。
【図４Ｂ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の下部基板に対する製造工程を説明するための下部基板の断面図である。
【図４Ｃ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の下部基板に対する製造工程を説明するための下部基板の断面図である。
【図４Ｄ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の下部基板に対する製造工程を説明するための下部基板の断面図である。
【図４Ｅ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の下部基板に対する製造工程を説明するための下部基板の断面図である。
【図４Ｆ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の下部基板に対する製造工程を説明するための下部基板の断面図である。
【図５Ａ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の上下部基板の組立工程を説明するためのＲＦ―ＭＥＭＳ素子の断面図である。
【図５Ｂ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の上下部基板の組立工程を説明するためのＲＦ―ＭＥＭＳ素子の断面図である。
【図５Ｃ】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の上下部基板の組立工程を説明するためのＲＦ―ＭＥＭＳ素子の断面図である。
【図６】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子の作動状態を示す断面図である。
【図７】本発明の圧電型ＲＦ―ＭＥＭＳ素子に印加された電圧と圧電アクチュエータの変位関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１００    ＲＦ―ＭＥＭＳ素子、
１１０    上部基板、
１１１    ＲＦ出力信号ライン、
１１３、１１５    ビアホール、
１１４    絶縁層、
１１６、１１８    接地ライン、
１２０    下部基板、
１２２    キャビティ、
１３０    圧電アクチュエータ、
１３１    上部電極、
１３２    圧電層、
１３３    下部電極、
１３４    メンブレイン、
１３５    ＲＦ入力信号ライン。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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