(57)【要約】      （修正有）【課題】可撓梁の厚みのばらつきを小さくすることができる梁構造デバイスと、その製造方法とを実現する。【解決手段】第一面と第二面とを有する可撓梁形成基板２１を用意し、可撓梁形成基板２１の第一面側を厚み方向に削り、可撓梁の固定部３Ｃと空洞部２１Ａとを可撓梁形成基板２１に形成する第一工程と、支持基板２を用意し、可撓梁形成基板２１の第一面が支持基板２に対向するように、可撓梁形成基板２１と支持基板２とを接合して、固定部３Ｃを支持基板２に固定する第二工程と、可撓梁形成基板２１の第二面を研削して可撓梁形成基板２１を薄化させる第三工程と、可撓梁形成基板２１の第二面側を厚み方向に削り、可撓梁を形成する第四工程と、を有し、第三工程において、可撓梁が形成される位置とは異なる位置であって、可撓梁形成基板２１と支持基板２との間に、支持柱７が配置されている。【選択図】図４
2013080790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一面と第二面とを有する可撓梁形成基板を用意し、前記可撓梁形成基板の第一面側を厚み方向に削り、可撓梁の固定部と空洞部とを前記可撓梁形成基板に形成する第一工程と、
支持基板を用意し、前記可撓梁形成基板の第一面が前記支持基板に対向するように、前記可撓梁形成基板と前記支持基板とを接合して、前記固定部を前記支持基板に固定する第二工程と、
前記可撓梁形成基板の第二面を研削して前記可撓梁形成基板を薄化させる第三工程と、
前記可撓梁形成基板の第二面側を厚み方向に削り、可撓梁を形成する第四工程と、
を有し、
前記第三工程において、前記可撓梁が形成される位置とは異なる位置であって、前記可撓梁形成基板と前記支持基板との間に、支持柱が配置されている、
梁構造デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記支持柱は、前記可撓梁形成基板の一部によって形成されている、請求項１に記載の梁構造デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記支持柱は、前記可撓梁形成基板とは異なる部材によって形成されている、請求項１に記載の梁構造デバイスの製造方法。
【請求項４】
支持基板と、
前記支持基板に固定される固定部と、前記固定部に支持され、前記支持基板に対して間隔を隔てて対向する可撓部と、を備える可撓梁と、
前記可撓梁から離間した位置において、前記支持基板に固定された支持柱と、
を備える梁構造デバイス。
【請求項５】
複数の可撓梁を備え、前記支持柱は複数の可撓梁の間に配置されている、請求項４に記載の梁構造デバイス。
【請求項６】
前記可撓梁に設けられる可撓梁側駆動容量電極と、前記可撓梁側駆動容量電極に対向するように前記支持基板に設けられる支持基板側駆動容量電極と、前記可撓梁側駆動容量電極と前記支持基板側駆動容量電極との間に形成される誘電体膜とからなり、前記可撓梁側駆動容量電極と前記支持基板側駆動容量電極との間に生じる駆動容量に基づいて前記可撓梁を変形させる駆動容量部と、
前記可撓梁に設けられる可撓梁側ＲＦ容量電極と、前記可撓梁側ＲＦ容量電極に対向するように前記支持基板に設けられる支持基板側ＲＦ容量電極と、前記可撓梁側ＲＦ容量電極と前記支持基板側ＲＦ容量電極との間に形成される誘電体膜とからなるＲＦ容量部と、
を備える請求項４または５に記載の梁構造デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、支持基板に対して平行に支持される可撓梁を有する梁構造デバイスと、その製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
支持基板に対して平行に支持される可撓梁を有する梁構造デバイスとして、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いて静電力により駆動するデバイスが知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
図１（Ａ）は、梁構造デバイスとして構成されたＭＥＭＳデバイスである、スイッチ素子１０１の構成例について説明する図である。
スイッチ素子１０１は、固定部１０２と、可撓梁１０３と、接点電極１０４と、駆動容量電極１０５と、ストッパ１０６とを備えている。固定部１０２は基板である。可撓梁１０３は、金属製の片持ち梁であり、固定部１０２に固定された固定端部１０３Ａと、固定部１０２の主面に空間を介して対向する可撓端部１０３Ｂとを備えている。接点電極１０４と、駆動容量電極１０５と、ストッパ１０６とは、可撓端部１０３Ｂに対向して設けられている。このスイッチ素子１０１では、駆動容量電極１０５と可撓梁１０３との間に駆動電圧が印加されることで可撓梁１０３が変形して、可撓端部１０３Ｂが接点電極１０４に接触し、可撓梁１０３と接点電極１０４との間で電気的接点が得られる。
【０００４】
また、このような梁構造デバイスとして、ＲＦ容量を連続的に制御可能にした可変容量素子が開発されている。
【０００５】
図１（Ｂ）は、梁構造デバイスとして構成されたＭＥＭＳデバイスである、可変容量素子２０１の構成例について説明する図である。
【０００６】
可変容量素子２０１は、固定部２０２と、可撓梁２０３と、固定部側ＲＦ容量電極２０４と、可撓梁側ＲＦ容量電極２０５と、誘電体膜２０６と、固定部側駆動容量電極２０７（不図示）と、可撓梁側駆動容量電極２０８（不図示）とを備えている。固定部２０２は基板である。可撓梁２０３は、絶縁性材料からなる片持ち梁であり、固定部２０２に固定された固定端部２０３Ａと、固定部２０２の主面に空間を介して対向する可撓端部２０３Ｂとを備えている。可撓梁側ＲＦ容量電極２０５は、可撓端部２０３Ｂにおける固定部２０２との対向面に設けられている。固定部側ＲＦ容量電極２０４は、可撓端部２０３Ｂおよび可撓梁側ＲＦ容量電極２０５に対向するように設けられている。可撓梁側駆動容量電極２０８（不図示）は、可撓端部２０３Ｂにおける固定部２０２との対向面に、可撓梁側ＲＦ容量電極２０５と隣り合うように設けられている。固定部側駆動容量電極２０７（不図示）は、可撓端部２０３Ｂおよび可撓梁側駆動容量電極２０８（不図示）に対向するように設けられている。誘電体膜２０６は、固定部側ＲＦ容量電極２０４と固定部側駆動容量電極２０７（不図示）とを覆うように設けられている。
この可変容量素子２０１では、固定部側駆動容量電極２０７（不図示）と可撓梁側駆動容量電極２０８（不図示）との間に駆動電圧を印加することで生じる駆動容量によって可撓梁２０３が変位して、可撓梁側ＲＦ容量電極２０５が誘電体膜２０６に接触する。可撓梁側ＲＦ容量電極２０５と誘電体膜２０６との接触面積は駆動電圧に応じて変化し、誘電体膜２０６を介して対向する固定部側ＲＦ容量電極２０４と可撓梁側ＲＦ容量電極２０５との間に、可撓梁側ＲＦ容量電極２０５と誘電体膜２０６との接触面積に応じた容量値のＲＦ容量が生じる。可変容量装置２０１では、誘電体膜２０６は、高い誘電率を有する材料からなり、極めて薄い膜厚で形成される。
【０００７】
また、ＭＥＭＳデバイスでは、空洞部上に支持される可撓板や可撓梁を研削により薄化する製造方法が利用されることがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
図２は、可撓板を備えるＭＥＭＳデバイスの製造方法の一例について説明する図である。
【０００９】
まず、第１基板３０１と第２基板３０２とを用意し、それぞれの両主面にレジスト層３０３を設ける。
次に、第１基板３０１および第２基板３０２のそれぞれの一方の主面に形成されたレジスト層３０３をパターニングし、マスク部３０３Ａを形成する。
次に、第１基板３０１および第２基板３０２に対して選択性を有するエッチャントを用いて、第１基板３０１および第２基板３０２をエッチングする。これにより、第１基板３０１に凹部３０１Ａを形成し、第２基板３０２に開口３０２Ａを形成する。
次に、マスク部３０３Ａとレジスト層３０３とを除去する。その後、凹部３０１Ａ内に支持材３０５を形成する。
次に、第１基板３０１と第２基板３０２とを接合する。
次に、第１基板３０１と第２基板３０２との接合体において、第１基板３０１側の面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ）装置などの加工機により研削し、可撓板３０１Ｂを形成する。
最後に、支持材３０５を除去し、空洞部３０４を形成する。
【００１０】
この製造方法では、可撓板３０１Ｂを研削によって形成する際に、加工機からの圧力で可撓板３０１Ｂとなる部分の一部が空洞部３０４側に逃げることを支持材３０５によって防ぎ、可撓梁３０１Ｂの厚みのばらつきが大きくなることを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１５２１９４号公報
【特許文献２】特開２００２−７９５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した支持材３０５を充填する工法では、可撓板３０１Ｂを形成した後に、支持材３０５を除去する工程が必要になる。このため、製造工程数が増加してしまう。また、極めて狭い空洞部３０４内から支持材３０５を除去するために、完全に支持材３０５を除去することが難しく、処理効率が悪かった。
【００１３】
そこで本発明は、可撓梁の厚みのばらつきを小さくすることができる梁構造デバイスと、その製造方法とを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る梁構造デバイスの製造方法は、第一工程から第四工程を有する。第一工程は、第一面と第二面とを有する可撓梁形成基板を用意し、可撓梁形成基板の第一面側を厚み方向に削り、可撓梁の固定部と空洞部とを可撓梁形成基板に形成する。第二工程は、支持基板を用意し、可撓梁形成基板の第一面が支持基板に対向するように、可撓梁形成基板と支持基板とを接合して、固定部を支持基板に固定する。第三工程は、可撓梁形成基板の第二面を研削して可撓梁形成基板を薄化させる。第四工程は、可撓梁形成基板の第二面側を厚み方向に削り、可撓梁を形成する。そして、上記第三工程において、可撓梁が形成される位置とは異なる位置であって、可撓梁形成基板と支持基板との間に、支持柱が配置されている。
【００１５】
この製造方法によれば、可撓梁が形成される位置とは異なる位置であって、可撓梁形成基板と支持基板との間に、支持柱が配置されている状態で、固定部によって第一面側が支持基板に固定されている可撓梁形成基板の第二面を研削することにより、可撓梁形成基板を薄くすることができる。可撓梁形成基板を薄化させるために研削する際、可撓梁形成基板における支持柱と固定部の近傍の部分では、支持柱と固定部とによって、加工機からの圧力が加わっても可撓梁形成基板の空洞部側への撓みはほとんど発生しない。このため、可撓梁形成基板における支持柱と固定部の近傍の部分では、所望の厚みとなるように研削される。また、可撓梁形成基板における支持柱と固定部から離れた部分では、加工機からの圧力が加わると可撓梁形成基板の空洞部側への小さな撓みが発生する。このため、可撓梁形成基板における支持柱と固定部から離れた部分では、支持柱と固定部の近傍よりも僅かに厚くなるように研削される。しかしながら、支持柱を設けることにより、支持柱や固定部から当該部分までの距離が短くなるため、可撓梁形成基板の空洞部側へ撓みは非常に小さなものとなり、可撓梁の厚みのばらつきを小さくすることができる。
【００１６】
上述の梁構造デバイスの製造方法において、
支持柱は、可撓梁形成基板の一部によって形成されていると好適である。
【００１７】
これにより、固定部と同一プロセスで支持柱を形成することができ、工程数を増やすことなく、可撓梁の厚みのばらつきを小さくすることができる。
【００１８】
または、上述の梁構造デバイスの製造方法において、
支持柱は、可撓梁形成基板とは異なる部材によって形成されていてもよい。
【００１９】
これにより、任意の位置やパターンで支持柱を成形することが可能になり、可撓梁の厚みのばらつきを効果的に小さくすることができる。
【００２０】
また、本発明に係る梁構造デバイスは、支持基板と、可撓梁と、支持柱とを備える。可撓梁は、支持基板に固定される固定部と、固定部に支持され、支持基板に対して間隔を隔てて並行する可撓部とを備える。支持柱は、可撓梁から離間した位置において、支持基板に固定されている。
【００２１】
上述の梁構造デバイスは、複数の可撓梁を備え、支持柱は複数の可撓梁の間に配置されると好適である。
【００２２】
これにより、支持柱の数が少なくて済み、梁構造デバイスを小型化したまま、複数の可撓梁の厚みのばらつきを小さくすることができる。
【００２３】
上述の梁構造デバイスは、駆動容量部と、ＲＦ容量部とを備えると好適である。駆動容量部は、可撓梁に設けられる可撓梁側駆動容量電極と、可撓梁側駆動容量電極に対向するように支持基板に設けられる支持基板側駆動容量電極と、可撓梁側駆動容量電極と支持基板側駆動容量電極との間に形成される誘電体膜とからなり、可撓梁側駆動容量電極と支持基板側駆動容量電極との間に生じる駆動容量に基づいて可撓梁を変形させる。ＲＦ容量部は、可撓梁に設けられる可撓梁側ＲＦ容量電極と、可撓梁側ＲＦ容量電極に対向するように支持基板に設けられる支持基板側ＲＦ容量電極と、可撓梁側ＲＦ容量電極と支持基板側ＲＦ容量電極との間に形成される誘電体膜とからなる。
【００２４】
この構成では、駆動容量とＲＦ容量とが強い相関を持つことになる。支持柱を設けることにより可撓梁の厚みのばらつきを小さくすることができるため、駆動容量とＲＦ容量との相関性のずれが小さくなり、ＲＦ容量を高精度に制御することが可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、支持柱を設けることにより、可撓梁の厚みのばらつきを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の梁構造デバイスの構成の一例を説明する図である。
【図２】従来の梁構造デバイスの製造方法の一例を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る梁構造デバイスの構成を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る梁構造デバイスの製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る梁構造デバイス及び比較例に係る梁構造デバイスにおける可撓梁の形状について説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る梁構造デバイスの製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る梁構造デバイスの製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る梁構造デバイスの構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。なお、各図には直交座標形のＸ−Ｙ−Ｚ軸を付し、可撓梁の厚み方向をＺ軸方向、梁長さ方向をＸ軸方向、梁幅方向をＹ軸方向としている。
【００２８】
《第１の実施形態》
まず、第１の実施形態に係る梁構造デバイスとして可変容量素子を例に説明する。
【００２９】
図３（Ａ）は、第１の実施形態に係る梁構造デバイスとしての可変容量素子１の平面図（Ｘ−Ｙ面平面図）である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）中にＢ−Ｂ’で示す位置での可変容量素子１の断面図（Ｘ−Ｚ面断面図）である。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）中にＣ−Ｃ’で示す位置での可変容量素子１の断面図（Ｙ−Ｚ面断面図）である。図３（Ｄ）は、図３（Ａ）中にＤ−Ｄ’で示す位置での可変容量素子１の断面図（Ｘ−Ｚ面断面図）である。
【００３０】
図３に示すように、可変容量素子１は、支持基板２と、可撓梁３Ａ，３Ｂと、誘電体膜４Ａ，４Ｂと、枠体５と、蓋基板６と、支持柱７と、支持基板側駆動容量電極８と、支持基板側ＲＦ容量電極９と、可撓梁側駆動容量電極１０と、可撓梁側ＲＦ容量電極１１とを備えている。なお、図３（Ａ）は、可変容量素子１において蓋基板６を取り外した状態を示している。
支持基板２および蓋基板６は、それぞれガラス基板からなり、平面視して矩形状に構成されている。なお、支持基板２や蓋基板６は、シリコン単結晶基板などの他の絶縁性基板で構成されていてもよい。枠体５は、高抵抗シリコン（絶縁物）からなり、平面視して枠状に構成されている。なお、枠体５も、他の絶縁性材料で構成されていてもよい。支持基板２と蓋基板６と枠体５とは、枠体５を間にして接合されていて、内部にパッケージ空間を構成している。
【００３１】
可撓梁３Ａ，３Ｂは、それぞれ一端部で支持基板２に支持される片持ち梁構造であり、パッケージ空間内部でＹ軸方向に並べて配置されている。可撓梁３Ａ，３Ｂは、高抵抗シリコン基板などの絶縁性基板や導電性基板からなる。可撓梁３Ａ，３Ｂは、それぞれ固定部３Ｃと、連結部３Ｄと、可撓部３Ｅとを備え、連結部３Ｄおよび可撓部３Ｅが、支持基板２から離間した状態で固定部３Ｃに支持されている。固定部３Ｃは、平面視してＹ軸方向に長尺な矩形状であり、支持基板２の上面に固定されている。連結部３Ｄは、平面視して、それぞれＸ軸に対して蛇行するミアンダライン状であり、固定部３ＣのＹ軸方向両端それぞれからＸ軸正方向に立設している。可撓部３Ｅは、平面視してＸ軸方向に長尺な平板状であり、Ｘ軸負方向の端部で連結部３Ｄに連結されている。可撓部３Ｅは、支持基板２の主面に空間を介して対向している。また、可撓部３Ｅは、Ｘ軸に沿って複数の貫通孔が配列されたラダー状の分割領域と、当該分割領域によって区画された３つの区画領域とを備えている。
【００３２】
図３に示すように、支持基板側駆動容量電極８と支持基板側ＲＦ容量電極９とは、それぞれ支持基板２の上面に形成されている。支持基板側駆動容量電極８および支持基板側ＲＦ容量電極９は、それぞれＸ軸方向に長尺な線路状電極であり、Ｙ軸方向に配列して設けられている。支持基板側駆動容量電極８および支持基板側ＲＦ容量電極９は、例えば、Ｃｒ，Ｐｔ，Ａｕなどからなる金属層の単層電極、またはそれらの積層電極として構成するとよい。支持基板側駆動容量電極８の一方の端部は、駆動電圧端子に接続されている。支持基板側駆動容量電極８は、支持基板側ＲＦ容量電極９のＹ軸方向の両脇に設けられている。支持基板側ＲＦ容量電極９の一方の端部は、ＲＦ信号の出力端子または入力端子に接続されている。支持基板側ＲＦ容量電極９は、支持基板側駆動容量電極８の間に設けられている。
【００３３】
誘電体膜４Ａ，４Ｂは、それぞれ支持基板側駆動容量電極８と支持基板側ＲＦ容量電極９とを覆うように形成されている。誘電体膜４Ａ，４Ｂは、支持基板２の上面（Ｚ軸正方向の面）にＹ軸方向に並べて形成されている。なお、誘電体膜４は、五酸化タンタルなどの高い誘電率を有する薄膜からなる。
【００３４】
可撓梁側駆動容量電極１０と可撓梁側ＲＦ容量電極１１とは、それぞれ可撓梁３Ａ，３Ｂの下面に形成されている。可撓梁側駆動容量電極１０と可撓梁側ＲＦ容量電極１１とは、Ｘ軸方向に長尺な線路状電極であり、Ｙ軸方向に配列して設けられている。可撓梁側駆動容量電極１０は、可撓梁側ＲＦ容量電極１１のＹ軸方向の両脇に設けられている。可撓梁側駆動容量電極１０は、支持基板側駆動容量電極８および誘電体膜４Ａ，４Ｂと対向するように設けられており、一方の端部が接地端子に接続されている。可撓梁側ＲＦ容量電極１１は、可撓梁側駆動容量電極１０の間に設けられている。具体的には、可撓梁側ＲＦ容量電極１１は、支持基板側ＲＦ容量電極９および誘電体膜４Ａ，４Ｂと対向するように設けられている。可撓梁側駆動容量電極１０と可撓梁側ＲＦ容量電極１１とは、例えば、タングステンやモリブデンからなる金属層の単層電極、またはタングステンからなる下地層の上にチタン・タングステン合金層を設けた積層電極として構成するとよい。
【００３５】
可撓梁側駆動容量電極１０は、支持基板側駆動容量電極８と誘電体膜４Ａ，４Ｂとに対向している。支持基板側駆動容量電極８と可撓梁側駆動容量電極１０と誘電体膜４Ａ，４Ｂとは、駆動容量部を構成している。駆動電圧端子から支持基板側駆動容量電極８に駆動電圧（ＤＣ電圧）が印加されると、駆動容量部において静電引力が発生する。駆動容量部は、その静電引力により可撓梁３Ａ，３Ｂを支持基板２側に引き付け、可撓梁３Ａ，３Ｂを先端（Ｘ軸正方向側の端部）から誘電体膜４Ａ，４Ｂに接触させる駆動容量として機能する。駆動電圧が高電圧であるほど、可撓梁３Ａ，３Ｂと誘電体膜４Ａ，４Ｂとの接触面積は大きくなる。
可撓梁側ＲＦ容量電極１１は、支持基板側ＲＦ容量電極９と誘電体膜４Ａ，４Ｂとに対向している。支持基板側ＲＦ容量電極９と可撓梁側ＲＦ容量電極１１と誘電体膜４Ａ，４Ｂとは、ＲＦ容量部を構成している。ＲＦ容量部は、支持基板側ＲＦ容量電極９と可撓梁側ＲＦ容量電極１１との間に形成され、可撓梁３Ａ，３Ｂと誘電体膜４Ａ，４Ｂとの接触面積に応じて容量の大きさが変化する可変容量であるＲＦ容量として機能する。
【００３６】
支持柱７は、高抵抗シリコンからなり、パッケージ空間内部で可撓梁３Ａ，３Ｂの間に配置されている。
【００３７】
このような構成の可変容量素子１は、支持柱７を設けることにより可撓梁３Ａ，３Ｂの厚みのばらつきが小さくなり、駆動容量とＲＦ容量との間の相関性が高いものになる。そのため、駆動容量をモニターしてフィードバック制御することで、温度変化などの外乱に対してＲＦ容量を所望の値にすることが可能になる。
【００３８】
図４は、本実施形態の可変容量素子１の製造方法について説明する図である。
【００３９】
まず、本実施形態における可撓梁３Ａ，３Ｂを形成するための可撓梁形成基板である平板状の高抵抗シリコン基板２１を用意する（Ｓ１）。レジストパターンを用いたウェットエッチング法などにより高抵抗シリコン基板２１の下面側を削り、可撓梁３Ａ，３Ｂの連結部３Ｄ及び可撓部３Ｅと支持基板２との間の空間となる空洞部２１Ａを形成する。このとき、枠体５と、固定部３Ｃと、支持柱７との一部を形成する（Ｓ２）。
【００４０】
次に、高抵抗シリコン基板２１の下面に可撓梁側駆動容量電極１０や可撓梁側ＲＦ容量電極１１（不図示）を形成する（Ｓ３）。
【００４１】
次に、Ａｌ膜からなるエッチングストップ層２２を、枠体５と固定部３Ｃと支持柱７との一部、可撓梁側駆動容量電極１０および可撓梁側ＲＦ容量電極１１を除く、高抵抗シリコン基板２１の下面の領域に形成する（Ｓ４）。
【００４２】
次に、枠体５、固定部３Ｃ、および支持柱７の一部の下面に、支持基板２との接合用の金属膜２３を形成する（Ｓ５）。なお、固定部３Ｃの下面に設ける金属膜２３は、可撓梁側駆動容量電極１０および可撓梁側ＲＦ容量電極１１に接続される配線として利用される。
【００４３】
次に、誘電体膜４Ａ，４Ｂや支持基板側駆動容量電極８、支持基板側ＲＦ容量電極９（不図示）などを形成した支持基板２を別途用意し、金属膜２３を介して支持基板２と高抵抗シリコン基板２１とを接合する（Ｓ６）。
【００４４】
次に、高抵抗シリコン基板２１の上面全面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ）装置などの加工機により研削して、高抵抗シリコン基板２１を薄化する（Ｓ７）。
【００４５】
次に、高抵抗シリコン基板２１の上面における枠体５となる位置に、蓋基板６との接合用の金属膜２４を形成する（Ｓ８）。
【００４６】
次に、ドライエッチングにより、高抵抗シリコン基板２１の上面側からエッチングストップ層２２に至るまで高抵抗シリコン基板２１を削り、枠体５、可撓梁３Ａ，３Ｂ、および支持柱７を形成する（Ｓ９）。
【００４７】
次に、エッチングストップ層２２をエッチングにより除去する（Ｓ１０）。
【００４８】
最後に、蓋基板６を枠体５の上面に接合する（Ｓ１１）。
【００４９】
以上のようにして本実施形態の可変容量素子１は製造される。この製造方法によれば、高抵抗シリコン基板２１の下面側を削る工程（Ｓ２）などで支持柱７を形成しているため、高抵抗シリコン基板２１の上面全面を研削して高抵抗シリコン基板２１を薄化させる工程（Ｓ７）で加工機からの圧力によって高抵抗シリコン基板２１が空洞部２１Ａ側へ撓むものの、支持柱７によって撓みが小さくなり、可撓梁３Ａ，３Ｂの厚みばらつきを小さくすることができる。
【００５０】
図５（Ａ）は、本実施形態に係る可変容量素子１における可撓梁３Ａ，３Ｂの形状について説明する図である。また、図５（Ｂ）は、支持柱を設けない比較例に係る可変容量素子４０１における可撓梁４０３Ａ，４０３Ｂの形状について説明する図である。比較例に係る可変容量素子４０１は、支持柱が設けられていない点以外は本実施形態に係る可変容量素子１と同様に構成されている。
【００５１】
本実施形態に係る可変容量素子１では、金属膜２３を介して支持基板２と高抵抗シリコン基板２１とが接合された状態で、高抵抗シリコン基板２１を薄化するために研削される。このとき、高抵抗シリコン基板２１における支持柱７と枠体５と固定部３Ｃの近傍の部分では、支持柱７と枠体５と固定部３Ｃとによって、加工機からの圧力が加わっても高抵抗シリコン基板２１の空洞部２１Ａ側への撓みはほとんど発生しない。このため、高抵抗シリコン基板２１における支持柱７と枠体５と固定部３Ｃの近傍の部分では、所望の厚みとなるように研削される。高抵抗シリコン基板２１における支持柱７と枠体５と固定部３Ｃから離れた部分では、加工機からの圧力が加わると高抵抗シリコン基板２１の空洞部２１Ａ側への小さな撓みが発生する。このため、高抵抗シリコン基板２１における支持柱７と枠体５と固定部３Ｃから離れた部分では、支持柱７と枠体５と固定部３Ｃの近傍よりも僅かに厚くなるように研削される。具体的には、本実施形態の可変容量素子１では、可撓梁３Ａ，３Ｂが互いに隣接し合う端部の間に支持柱７が設けられているので、枠体５と支持柱７との中間に位置する部分の厚みが他の部分よりも僅かに厚くなるように研削されることになる。このように、本実施形態に係る可変容量素子１では、可撓梁３Ａ，３Ｂの厚みばらつきは小さい。
【００５２】
比較例に係る可変容量素子４０１では、支持柱が存在しないために、金属膜２３を介して支持基板２と高抵抗シリコン基板２１とが接合された状態で高抵抗シリコン基板２１を薄化するために研削される際に、加工機からの圧力が加わると高抵抗シリコン基板２１の空洞部２１Ａ側への大きな撓みが発生する。このため、高抵抗シリコン基板２１における枠体５と固定部３Ｃの近傍の部分では所望の厚みとなるように研削されるが、枠体５と固定部３Ｃから離れた部分では、所望の厚みよりも大幅に厚くなるように研削される。特に、可撓梁４０３Ａ，４０３Ｂが互いに隣接し合う端部周辺では、枠体５と固定部３Ｃから最も離れた部分であるため、他の部分よりも大幅に厚くなるように研削される。このように、比較例に係る可変容量素子４０１では、可撓梁４０３Ａ，４０３Ｂの厚みばらつきが非常に大きい。
【００５３】
このように本実施形態に係る可変容量素子１の構造とその製造方法とを採用することにより、可撓梁の厚みばらつきを、支持柱を設けない場合よりも小さくすることができる。
【００５４】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態に係る梁構造デバイスについて説明する。ここでも、可変容量素子を梁構造デバイスの例とする。
【００５５】
図６は、本実施形態に係る可変容量素子３１の製造方法について説明する図である。本実施形態に係る可変容量素子３１の製造方法は、第１の実施形態の可変容量素子１の製造方法と支持柱の形成方法が異なる。
【００５６】
まず、本実施形態における可撓梁３３Ａ，３３Ｂを形成するための可撓梁形成基板である平板状の高抵抗シリコン基板５１を用意する（Ｓ２１）。レジストパターンを用いたウェットエッチング法などにより高抵抗シリコン基板５１の下面側を削り、可撓梁３３Ａ，３３Ｂの連結部及び可撓部と支持基板３２との間の空間となる空洞部５１Ａを形成する。このとき、枠体３５および固定部３３Ｃの一部を形成する（Ｓ２２）。
【００５７】
次に、高抵抗シリコン基板５１の下面に可撓梁側駆動容量電極４０や可撓梁側ＲＦ容量電極４１（不図示）を形成する（Ｓ２３）。
【００５８】
次に、Ａｌ膜からなるエッチングストップ層５２を、枠体３５と固定部３３Ｃとの一部、可撓梁側駆動容量電極４０および可撓梁側ＲＦ容量電極４１を除く、高抵抗シリコン基板５１の下面の領域に形成するとともに、タングステンや金などによる金属膜または二酸化珪素などによる絶縁膜により支持柱３７の一部を形成する（Ｓ２４）。
【００５９】
次に、枠体３５、固定部３３Ｃ、および支持柱３７の一部の下面に、支持基板３２との接合用の金属膜５３を形成する（Ｓ２５）。なお、固定部３３Ｃの下面に設ける金属膜５３は、可撓梁側駆動容量電極４０および可撓梁側ＲＦ容量電極４１に接続される配線として利用される。
【００６０】
次に、誘電体膜３４Ａ，３４Ｂや支持基板側駆動容量電極３８、支持基板側ＲＦ容量電極３９（不図示）などを形成した支持基板３２を別途用意し、金属膜５３を介して支持基板３２と高抵抗シリコン基板５１とを接合する（Ｓ２６）。
【００６１】
次に、高抵抗シリコン基板５１の上面全面をＣＭＰ装置などの加工機により研削して、高抵抗シリコン基板５１を薄化する（Ｓ２７）。
【００６２】
次に、高抵抗シリコン基板５１の上面における枠体３５となる位置に、蓋基板３６との接合用の金属膜５４を形成する（Ｓ２８）。
【００６３】
次に、ドライエッチングにより、高抵抗シリコン基板５１の上面側からエッチングストップ層５２に至るまで高抵抗シリコン基板５１を削り、枠体３５、可撓梁３３Ａ，３３Ｂを形成する（Ｓ２９）。
【００６４】
次に、エッチングストップ層５２をエッチングにより除去する（Ｓ３０）。
【００６５】
最後に、蓋基板３６を枠体３５の上面に接合する（Ｓ３１）。
【００６６】
以上のようにして本実施形態の可変容量素子３１は製造される。この製造方法によれば、支持柱を形成しているため、第１の実施形態の可変容量素子１の製造方法と同様に、可撓梁の厚みばらつきを小さくすることができる。さらに、支持柱３７を、高抵抗シリコン基板５１のエッチングではなく、別部材の付設により形成しているため、支持柱３７の形状や配置を任意に設定することができる。
【００６７】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態に係る梁構造デバイスについて説明する。ここでも、可変容量素子を梁構造デバイスの例とする。
【００６８】
図７は、本実施形態に係る可変容量素子６１の製造方法について説明する図である。本実施形態に係る可変容量素子６１の製造方法は、第２の実施形態の可変容量素子３１の製造方法と一部の製造工程が異なる。
【００６９】
まず、本実施形態における可撓梁６３Ａ，６３Ｂを形成するための可撓梁形成基板である平板状の高抵抗シリコン基板８１を用意する（Ｓ４１）。レジストパターンを用いたウェットエッチング法などにより高抵抗シリコン基板８１の下面側を削り、可撓梁６３Ａ，６３Ｂの連結部及び可撓部と支持基板６２との間の空間となる空洞部８１Ａを形成する。このとき、枠体６５および固定部６３Ｃの一部を形成する（Ｓ４２）。
【００７０】
次に、高抵抗シリコン基板８１の下面に可撓梁側駆動容量電極７０や可撓梁側ＲＦ容量電極７１（不図示）を形成する（Ｓ４３）。
【００７１】
次に、Ａｌ膜からなるエッチングストップ層８２を、枠体６５と固定部６３Ｃとの一部、可撓梁側駆動容量電極７０および可撓梁側ＲＦ容量電極７１を除く、高抵抗シリコン基板８１の下面の領域に形成するとともに、アルミニウム膜により支持柱６７の一部を形成する（Ｓ４４）。
【００７２】
次に、枠体６５、固定部６３Ｃ、および支持柱６７の一部の下面に、支持基板６２との接合用の金属膜８３を形成する（Ｓ４５）。なお、固定部６３Ｃの下面に設ける金属膜８３は、可撓梁側駆動容量電極７０および可撓梁側ＲＦ容量電極７１に接続される配線として利用される。
【００７３】
次に、誘電体膜６４Ａ，６４Ｂや支持基板側駆動容量電極６８、支持基板側ＲＦ容量電極６９（不図示）などを形成した支持基板６２を別途用意し、金属膜８３を介して支持基板６２と高抵抗シリコン基板８１とを接合する（Ｓ４６）。
【００７４】
次に、高抵抗シリコン基板８１の上面全面をＣＭＰ装置などの加工機により研削して、高抵抗シリコン基板８１を薄化する（Ｓ４７）。
【００７５】
次に、高抵抗シリコン基板８１の上面における枠体６５となる位置に、蓋基板６６との接合用の金属膜８４を形成する（Ｓ４８）。
【００７６】
次に、ドライエッチングにより、高抵抗シリコン基板８１の上面側からエッチングストップ層８２に至るまで高抵抗シリコン基板８１を削り、枠体６５および可撓梁６３Ａ，６３Ｂを形成する（Ｓ４９）。
【００７７】
次に、エッチングストップ層８２と支持柱６７とをエッチングにより除去する（Ｓ５０）。
【００７８】
最後に、蓋基板６６を枠体６５の上面に接合する（Ｓ５１）。
【００７９】
以上のようにして本実施形態の可変容量素子６１は製造される。この製造方法によれば、支持柱を形成しているため、第１の実施形態の可変容量素子１および第２の実施形態の可変容量素子３１の製造方法と同様に、可撓梁の厚みばらつきを小さくすることができる。また、支持柱６７を、高抵抗シリコン基板８１のエッチングではなく、別部材の付設により形成しているため、第２の実施形態の可変容量素子３１の製造方法と同様に、支持柱６７の形状や配置を任意に設定することができる。さらに、支持柱６７を、エッチングストップ層８２と同じアルミニウム膜によって形成するので、高抵抗シリコン基板８１の研削後に、支持柱６７を除去することができる。
【００８０】
《第４の実施形態》
次に、本発明の第４の実施形態に係る梁構造デバイスについて説明する。ここでも、可変容量素子を梁構造デバイスの例とする。
【００８１】
図８（Ａ）と図８（Ｂ）は、本実施形態に係る可変容量素子９１の断面図（Ｘ−Ｚ面断面図）である。
【００８２】
この可変容量素子９１は、第１の実施形態の可変容量素子１とほとんど同じ構成であるが、支持柱７の上面と固定部３Ｃの上面とに、蓋基板６との接合用の金属膜９２を備える点で相違する。この構成では、支持基板２や蓋基板６、可撓梁３Ａ，３Ｂが互いに強固に固定され、可変容量素子９１の機械的な強度を高めることができる。
【００８３】
本発明は以上に説明した各実施形態のように実施することができるが、本発明は、記載に制限されるものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されるものである。
【００８４】
例えば、梁構造デバイスは容量を連続的に変えることができる可変容量素子に限られず、容量を２つの値に切り替えることができるような可変容量素子であってもよいし、スイッチング素子などであってもよい。また、その構造も片持ち梁構造に限られず、両持ち梁構造であってもよい。また、製造方法も、支持柱を設けてから可撓梁を形成するための可撓梁形成基板を研削するならば、各部の加工法や形成方法はどのようなものであってもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１，３１，６１，９１…可変容量素子
２，３２，６２…支持基板
３Ａ，３Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，６３Ａ，６３Ｂ…可撓梁
３Ｃ，３３Ｃ，６３Ｃ…固定部
３Ｄ…連結部
３Ｅ…可撓部
４Ａ，４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ，６４Ａ，６４Ｂ…誘電体膜
５，３５，６５…枠体
６，３６，６６…蓋基板
７，３７，６７…支持柱
８，３８，６８…支持基板側駆動容量電極
９，３９，６９…支持基板側ＲＦ容量電極
１０，４０，７０…可撓梁側駆動容量電極
１１，４１，７１…可撓梁側ＲＦ容量電極
２１，５１，８１…高抵抗シリコン基板
２１Ａ，５１Ａ，８１Ａ…空洞部
２２，５２，８２…エッチングストップ層
２３，２４，５３，５４，８３，８４，９２…金属膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013080790.tif 000009
【図８】
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