(57)【要約】【課題】高いＱ値を持つ可変容量部を実現して、回路損失を減らすことができる高周波電気素子を提供する。【解決手段】高周波電気素子である高周波ＭＥＭＳ１は、シリコン基板２と、シリコン基板２上に互いに交差するように形成された高周波信号ライン５とグランドライン４と、高周波信号ライン５とグランドライン４の梁８との交差する部分において高周波信号ライン５とグランドライン４の少なくとも一方に形成され、高周波信号ライン５とグランドライン４が接離方向に相対変位可能に支持される可変容量部１３を構成する誘電体膜８と、を備える。【選択図】図１
2009218507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、
前記シリコン基板上に互いに交差するように形成された高周波信号ラインとグランドラインと、
前記高周波信号ラインと前記グランドラインの交差する部分において前記高周波信号ラインと前記グランドラインの少なくとも一方に形成され、前記高周波信号ラインと前記グランドラインが接離方向に相対変位可能に支持される可変容量部を構成する誘電体膜と、
を備えることを特徴とする高周波電気素子。
【請求項２】
前記可変容量部における前記高周波信号ラインは、前記シリコン基板に形成されたコプレーナラインにより前記高周波電気素子の外部に接続され、前記高周波信号ラインの一部領域において他の領域に比して、前記シリコン基板側より離間して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波電気素子。
【請求項３】
前記高周波信号ラインを前記シリコン基板上で可動させるための静電力用電極は、前記高周波信号ラインの側方に配置され、前記静電力用電極と前記高周波信号ラインは、接続用の絶縁体により接続されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波電気素子。
【請求項４】
前記静電力用電極は前記高周波信号ラインの側方に配置され、前記静電力用電極と前記高周波信号ラインは接続用絶縁体により接続されている構造部を単位構造部として、複数の前記単位構造部を直列に接続した容量バンク部構造を有しており、前記単位構造部の前記高周波信号ラインは、前記シリコン基板側のメタル電極に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の高周波電気素子。
【請求項５】
前記静電力用電極は前記高周波信号ラインの側方に配置され、前記静電力用電極と前記高周波信号ラインは接続用絶縁体により接続されている構造部を単位構造部として、複数の前記単位構造部を直列に接続した容量バンク部構造を有しており、前記単位構造部の前記高周波信号ラインは、前記シリコン基板側から浮かして形成されていることを特徴とする請求項３に記載の高周波電気素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電気素子に関し、特に誘電体膜が設けられておりＱ値の高い可変容量部を実現できる高周波電気素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高周波電気素子として、半導体の微細加工技術を用いて作製した微小部品である高周波ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ：微小電気機械システム）の開発が進んでいる。この高周波ＭＥＭＳは、通過信号がマイクロ波帯やミリ波帯の高い周波数でも通過損失が少なく、さらに大きな電力をもつ通過信号に対する高周波歪みが小さいという特長を持つ。従って、高周波ＭＥＭＳは、高周波用のスイッチや可変容量などへの応用が期待されている。
【０００３】
また、高周波ＭＥＭＳは、半導体の製造技術を利用して作製するため、高周波ＭＥＭＳは、従来のシリコン半導体を用いた高周波増幅器や電源回路と同一のシリコン基板上に集積化することができ、部品の小型化や低コスト化につながる。
【０００４】
しかし、シリコン基板上に高周波回路を形成すると、シリコン基板の影響により高周波特性が劣化する。このため、特許文献１に開示されているように高抵抗のシリコン基板を用いたり、特許文献２に開示されているように高周波ＭＥＭＳ部の下側とシリコン基板間に空隙を設ける構造が提案されている。
【０００５】
また、図１０は、一般的な高周波用ＭＥＭＳの可変容量部の構造を示している。図１０（Ａ）は一般的な高周波用ＭＥＭＳの平面図である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す高周波用ＭＥＭＳのＡ―Ａ線における断面図であり、下部電極の電圧がオフの状態を示している。図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）に示す高周波用ＭＥＭＳのＡ―Ａ線における断面図であり、下部電極の電圧がオンの状態を示している。
【０００６】
図１０に示すように、シリコン基板１００上には絶縁膜１０１が形成されており、この絶縁膜１０１上には、グランド１０２と、ＲＦ信号ライン（高周波信号ライン）１０３と、針１０６と、下部電極１０５が配置されている。なお、この場合、針１０６は導電性を有し、上部電極１０４と明確に区別されない。ＲＦ信号ライン１０３には、ＲＦ信号Ｓが付与される。梁１０６とＲＦ信号ライン１０３の交差する部分には、誘電体膜（絶縁体）１０８が配置されている。ＲＦ信号ライン１０３と誘電体膜１０８と梁１０６は、破線で示すように可変容量部１０７を構成している。
【０００７】
図１０（Ｂ）に示すように下部電極１０５の電圧をオフにしたり、図１０（Ｃ）に示すように下部電極１０５の電圧をオンすると、梁１０６が矢印１０９で示すように上下移動し、ＲＦ信号ライン１０３とグランド１０２間の可変容量部１０７の容量が変化する。すなわち、図１０（Ｂ）のように下部電極１０５の電圧をオフであると可変容量部１０７の容量は小さく、図１０（Ｃ）のように下部電極１０５の電圧をオンすると可変容量部１０７の容量は大きくなって数ｐＦ程度になる。
【特許文献１】特許第３８１８１７６号公報
【特許文献２】特開２００５−２７７６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１と特許文献２に開示された技術では、高いＱ値を持つ可変容量を実現して、回路損失を減らすことが難しい。
【０００９】
また、図１０に示す一般的な高周波ＭＥＭＳの可変容量の構造では、次のような問題がある。図１１は、シリコン基板１００上のＲＦ信号ライン１０３の等価回路とＲＦ信号ライン１０３の形成に伴う問題点を示す。高周波用ＭＥＭＳの可変容量は、シリコン基板１００の上に他の部品とともに形成されることが多くＲＦ信号ライン１０３で接続される。ＲＦ信号ライン１０３は、図１１に示すように、シリコン基板１００との間に容量Ｃを発生させ回路損失となってＱ値を劣化させてしまう。
【００１０】
さらに、図１２は、図１１のシリコン基板１００上の下部電極１０５と梁１０６が形成される際の高周波用ＭＥＭＳの可変容量の等価回路と問題点を示す。ここで、可変容量の特性を示す値として、可変容量のインピーダンス（Ｚｉｎ）の実部と虚部を用いて、以下のようにＱ値を定義している。
【００１１】
Ｑ＝｜Ｉｍ（Ｚｉｎ）｜／｜Ｒｅ（Ｚｉｎ）｜
図１２に示すように、ＲＦ信号ライン１０３とシリコン基板間、およびグランド１０２とシリコン基板間に容量Ｃが生じる影響により、高周波ＭＥＭＳの可変容量のＱ値は低下する。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、高いＱ値を持つ可変容量部を実現して、回路損失を減らすことができる高周波電気素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の高周波電気素子の第１態様は、シリコン基板と、前記シリコン基板上に互いに交差するように形成された高周波信号ラインとグランドラインと、前記高周波信号ラインと前記グランドラインの交差する部分において前記高周波信号ラインと前記グランドラインの少なくとも一方に形成され、前記高周波信号ラインと前記グランドラインが接離方向に相対変位可能に支持される可変容量部を構成する誘電体膜と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の高周波電気素子の第２態様は、前記可変容量部における前記高周波信号ラインは、前記シリコン基板に形成されたコプレーナラインにより前記高周波電気素子の外部に接続され、前記高周波信号ラインの一部領域において他の領域に比して、前記シリコン基板側より離間して形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の高周波電気素子の第３態様は、前記高周波信号ラインを前記シリコン基板上で可動させるための静電力用電極は、前記高周波信号ラインの側方に配置され、前記静電力用電極と前記高周波信号ラインは、接続用の絶縁体により接続されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の高周波電気素子の第４態様は、前記静電力用電極は前記高周波信号ラインの側方に配置され、前記静電力用電極と前記高周波信号ラインは接続用絶縁体により接続されている構造部を単位構造部として、複数の前記単位構造部を直列に接続した容量バンク部構造を有しており、前記単位構造部の前記高周波信号ラインは、前記シリコン基板側のメタル電極に接続されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の高周波電気素子の第５態様は、前記静電力用電極は前記高周波信号ラインの側方に配置され、前記静電力用電極と前記高周波信号ラインは接続用絶縁体により接続されている構造部を単位構造部として、複数の前記単位構造部を直列に接続した容量バンク部構造を有しており、前記単位構造部の前記高周波信号ラインは、前記シリコン基板側から浮かして形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高いＱ値を持つ可変容量部を実現して、回路損失を減らすことができる高周波電気素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の高周波電気素子の好ましい第１実施形態を示す図であり、図１（Ａ）は、高周波電気素子の平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の高周波電気素子のＢ−Ｂ線における断面図であり、図（Ｃ）は、図１（Ａ）の高周波電気素子のＣ−Ｃ線における断面図である。
【００２１】
図１に示すように、高周波電気素子としての高周波ＭＥＭＳ１は、シリコン基板２を有しており、シリコン基板２の上には絶縁膜３が形成されている。この絶縁膜３にはグランド（グランドラインとも言う）４と、高周波信号ライン（以下、ＲＦ信号ラインという。）５と、上部電極６と、下部電極７と、梁８と、誘電体膜９が配置されている。誘電体膜９は、絶縁膜でもある。梁８は、導電性を有しており、上部電極６と明確に区別されない。
【００２２】
ＲＦ信号ライン５は、シリコン基板２の絶縁膜３に形成されたコプレーナラインにより高周波電気素子の外部の高周波電気回路に接続されている。ＲＦ信号ライン５には、外部の高周波電気回路から高周波信号（以下、ＲＦ信号と言う。）Ｓが付与される。グランド４とＲＦ信号ライン５とは、シリコン基板２の絶縁膜３の上に、互いに交差するように形成されている。
【００２３】
上部電極６と下部電極７には、制御電圧をかける。上部電極６と下部電極７は、Ｘ方向に沿って形成されており、上部電極６はグランド４に接続されている。上部電極６にはゼロボルトがかかり下部電極７には所定の制御電圧がかかる。下部電極７は、上部電極６の梁８をＺ方向に可動するための静電力用電極である。ＲＦ信号ライン５は、Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って配置されている。
【００２４】
ＲＦ信号ライン５と梁８が交差する部分のいずれか一方または両方に誘電体膜（絶縁膜）９が形成されている。図１に示す例では、誘電体膜９がＲＦ信号ライン５側の中間位置の可変容量部１３に形成されている。しかし、これに限らず、誘電体膜９は、ＲＦ信号ライン５側の中間位置と、上部電極６の梁８の内側位置のいずれか一方もしくは両方に形成されても良い。
【００２５】
図１（Ａ）と図１（Ｃ）に示すように、ＲＦ信号ライン５の破線で囲んで示す部分Ｇの形状は、シリコン基板２と絶縁膜３から浮かした形状に形成されることで、空気層１２が形成されている。すなわち、ＲＦ信号ライン５の破線で示す部分Ｇの形状は、Ｚ方向に沿って凸形状部分１０になっている。
【００２６】
このように、ＲＦ信号ライン５の凸形状部分１０がシリコン基板２と絶縁膜３から上方に浮かした形状になっており、ＲＦ信号ライン５の中央部分が可変容量部１３であり、ＲＦ信号ライン５の可変容量部１３の両側にそれぞれ空気層１２を設けることで、ＲＦ信号ライン５はエアブリッジ化されている。言い換えれば、可変容量部１３の外部の位置でＲＦ信号ライン５のエアブリッジ化を図っている。
【００２７】
下部電極７に与える制御電圧のオンになると梁８が下がって梁８が誘電体膜９に接触すると、容量が大きくなる。また、下部電極７に与える制御電圧のオフになると梁８が上がって梁８が誘電体膜９から離れる。このように、グランド４側の梁８とＲＦ信号ライン５とが接触したり接触しなかったりすることで、ＲＦ信号ライン５とグランド４間の可変容量部１３において容量が変化する。すなわち、誘電体膜９に対してＲＦ信号ライン５と、グランド４（上部電極６の梁８）の両方が、接触したり非接触になることで可変容量部１３の容量が変わる。図１（Ｂ）に示すように、ＲＦ信号ライン５の２つの凸形状部分１０の空気層１２により２つの低容量Ｃ１が直列接続された状態になり、浮遊容量を低減することができる。
【００２８】
図２は、図１に示す高周波電気素子である高周波ＭＥＭＳ１のＱ値が向上した例を示すシミュレーション結果を示す図である。
【００２９】
図２に示すグラフは、縦軸がＱ値を示し、横軸は周波数を示しており、周波数に対するＱ値の変化を示している。図２に示す曲線Ｌ１，Ｌ３は図１に示す第１実施形態の高周波ＭＥＭＳ１におけるＱ値の変化を示している。これに対して、図２に示す曲線Ｌ２，Ｌ４は比較例の空気層が形成されていない（エアブリッジ化されていない）高周波ＭＥＭＳにおけるＱ値の変化を示している。曲線Ｌ１，Ｌ２は、下部電極に所定の制御電圧がかかった場合で、梁が誘電体膜側に近づいた時の値であり、曲線Ｌ３，Ｌ４は、下部電極に所定の制御電圧がかかっていない場合で、梁が誘電体膜から遠ざかった時の値である。
【００３０】
図２において曲線Ｌ１と曲線Ｌ２を比較して明らかなように、本発明の第１実施形態の高周波ＭＥＭＳ１のＱ値は、比較例の空気層が形成されていない高周波ＭＥＭＳのＱ値に比べて向上していることが分かる。
【００３１】
また、曲線Ｌ３と曲線Ｌ４を比較して明らかなように、本発明の第１実施形態の高周波ＭＥＭＳ１のＱ値は、比較例の空気層が形成されていない高周波ＭＥＭＳのＱ値に比べて向上していることが分かる。
【００３２】
これにより、本発明の第１実施形態の高周波ＭＥＭＳ１では、比較例の空気層が形成されていない高周波ＭＥＭＳに比べて、下部電極と上部電極との間に印加する制御電圧がオン時であってもオフ時であってもＱ値が向上することが分かる。しかも、図１に示す可変容量部１３の外部の両側の位置において、ＲＦ信号ライン５のエアブリッジ化を図っているので、高いＱ値を持つ可変容量部が実現できる。
【００３３】
図３は、図１に示す高周波電気素子である高周波ＭＥＭＳ１の等価回路例を示す図である。図１２に示す従来例の等価回路に比べると、部分１９の浮遊容量が低減できる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の高周波電気素子の好ましい第２実施形態を説明する。
【００３５】
図４は、本発明の高周波電気素子の好ましい第２実施形態を示す図であり、図４（Ａ）は、高周波電気素子の平面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の高周波電気素子のＤ−Ｄ線における断面図である。
【００３６】
図１に示す第１実施形態の高周波ＭＥＭＳ１では、可変容量部１３の外部の両側の位置でＲＦ信号ライン５のエアブリッジ化を図っている。これに対して、図４に示す第２実施形態の高周波ＭＥＭＳ４１では、可変容量部の外部の位置ではなく可変容量部５３のＲＦ信号ライン４５の梁４８をシリコン基板がら浮かすことでエアブリッジ化している。
【００３７】
図４に示すように、高周波ＭＥＭＳ４１は、シリコン基板４２を有しており、シリコン基板４２の上には絶縁膜４３が形成されている。この絶縁膜４３にはグランド（グランドラインとも言う）４４と、下部電極４７が形成されている。
【００３８】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示すように、上部電極４６と下部電極４７は梁４８をＺ方向に上下動するための静電力用電極である。上部電極４６と下部電極４７の形成位置は、ＲＦ信号ライン４５の下部を避けた外側に配置されている。上部電極４６とＲＦ信号ライン４５の梁４８は、接続用絶縁膜４３Ｃにより接続されている。
【００３９】
図４（Ｂ）に示すように、このグランド４４の上には誘電体膜（絶縁膜）４９が形成されている。さらに、絶縁膜４３の上には、グランド４４Ｂ、４４ＢがＺ方向に沿って形成されており、各グランド４４Ｂ、４４Ｂにはそれぞれ上部電極４６が形成されている。中央の梁４８と各上部電極４６は接続用の絶縁膜４４Ｃによりそれぞれ接続されている。
【００４０】
図４（Ａ）に示すように、ＲＦ信号ライン４５は、コプレーナラインによりＸ方向に形成されており、ＲＦ信号ライン４５には、外部の高周波電気回路からＲＦ信号Ｓが付与される。
【００４１】
図４（Ｂ）に示すように、グランド４４の上部電極４６と、ＲＦ信号ライン４５の梁４８とは、シリコン基板４２の絶縁膜４３の上に、互いに交差するように形成されている。
【００４２】
梁４８とグランド４４の誘電体膜４９の間は可変容量部５３を形成しており、この可変容量部５３には空気層が形成されている。すなわち、可変容量部５３のＲＦ信号ライン４５をエアブリッジ化されている。
【００４３】
下部電極４７に与える電圧のオンオフに応じて、ＲＦ信号ライン４５の梁４８がＺ方向に上下して、梁４８が誘電体膜４９に対して接触したり接触しなかったりすることで、ＲＦ信号ライン４５とグランド４４間の容量が変化する。すなわち、誘電体膜４９に対してＲＦ信号ライン４５の梁４８とグランド４４の両方が接触したり非接触になることで可変容量部５３の容量が変わる。
【００４４】
これにより、図４に示す第２実施形態では、静電力用の上部電極４６と下部電極４７の電極位置は、ＲＦ信号ライン４５の外側位置、すなわち図４（Ａ）において中央位置にあるＲＦ信号ライン４５からＹ１方向とＹ２方向にずらして配置することで、ＲＦ信号ライン４５の梁４８の下には下部電極が配置されないので、高周波特性が向上する。すなわち、静電力用電極が高周波信号ラインの下部には無く離して配置できるので、静電力用電極が高周波信号ラインに対するノイズ源とはならないので、高周波特性が向上できる。
【００４５】
（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の高周波電気素子の好ましい第３実施形態を説明する。
【００４６】
図５は、本発明の高周波電気素子の好ましい第３実施形態を示す平面図である。
【００４７】
図５に示す第２実施形態の高周波ＭＥＭＳ６１は、図４に示す高周波ＭＥＭＳ４１に比べると、バネ構造を有する梁４８Ｂの形状が異なるが、それ以外の要素は実質的に同じである。
【００４８】
このバネ構造を有する梁４８Ｂは、上部電極４６がＺ方向に沿って動き易いようにするためにバネ構造を有している。また、梁４８Ｂが誘電体膜４９に対して押し付ける力を増すために、駆動用の下部電極４７の形成面積が大きく形成されＲＦ信号ライン４５側に近づけて配置されている。これにより、上部電極４６と下部電極４７に制御電圧を与えると、バネ構造を有する梁４８Ｂは、誘電体膜４９側に接触させることができ、下部電極４７の電圧をオフにすると、バネ力を用いて梁４８Ｂは誘電体膜４９から離すことができる。
【００４９】
これにより、図５に示す第３実施形態では、静電力用の下部電極の電極位置が、ＲＦ信号ラインの外側に配置することで、高周波特性が向上する。すなわち、静電力用電極が高周波信号ラインの下部には無く離して配置できるので、静電力用電極が高周波信号ラインに対するノイズ源とはならないので、高周波特性が向上できる。しかも、ＲＦ信号ラインをバネ構造に形成することと、グランド４４のパターン形状と下部電極４７のパターン形状を変更することにより、可変容量部５３における梁４８Ｂの上下動作をさらに向上させている。
【００５０】
図６は、図４に示す高周波電気素子である高周波ＭＥＭＳ４１のＱ値が向上した例を示すシミュレーション結果を示す図である。
【００５１】
図６に示すグラフは、縦軸がＱ値を示し、横軸は周波数を示しており、周波数に対するＱ値の変化を示している。図６に示す曲線Ｌ５，Ｌ７は図４に示す第２実施形態の高周波ＭＥＭＳ４１におけるＱ値の変化を示している。これに対して、図６に示す曲線Ｌ６，Ｌ８は比較例の高周波ＭＥＭＳにおけるＱ値の変化を示している。曲線Ｌ５，Ｌ６は、下部電極には所定電圧がかかった場合で、梁が誘電体膜側に近づいた時の値であり、曲線Ｌ６，Ｌ８は、下部電極には所定電圧がかかっていない場合で、梁が誘電体膜から遠ざかった時の値である。
【００５２】
図６において曲線Ｌ５と曲線Ｌ７を比較して明らかなように、本発明の第２実施形態の高周波ＭＥＭＳ４１のＱ値は、比較例の空気層が形成されていない高周波ＭＥＭＳのＱ値に比べて向上していることが分かる。また、曲線Ｌ７と曲線Ｌ８を比較して明らかなように、本発明の第２実施形態の高周波ＭＥＭＳ４１のＱ値は、比較例の空気層が形成されていない高周波ＭＥＭＳのＱ値に比べて向上していることが分かる。これにより、下部電極と上部電極がオン時であってもオフ時であってもＱ値が向上し、可変容量部の位置でＲＦ信号ライン４５のエアブリッジ化を図っているので、高いＱ値を持つ可変容量が実現できる。
【００５３】
（第４実施形態）
図７（Ａ）は、本発明の高周波電気素子の好ましい第４実施形態を示す図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す高周波電気素子のＥ−Ｅ線における拡大した断面図である。
【００５４】
図７（Ａ）に示す高周波電気素子としての高周波ＭＥＭＳ７１は、図５に示す高周波ＭＥＭＳ６１を単位可変容量部として、この単位可変容量部である高周波ＭＥＭＳ６１を複数直列に接続した容量バンク構造になっている。図７（Ａ）に示す高周波ＭＥＭＳ７１は、一例として４つの高周波ＭＥＭＳ６１を有する構造である。単位可変容量部である４つの高周波ＭＥＭＳ６１の信号容量電極面積をバイナリ値（２値）に設計することにより、例えば２４＝１６通りの容量値を示すことができる。
【００５５】
図７（Ａ）に示す高周波ＭＥＭＳ７１の構造の各単位可変容量部の信号線間の接続構造部分７４は、図７（Ｂ）に示している。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す高周波ＭＥＭＳ７１のＥ−Ｅ線における断面構造を示しており、エアブリッジ化された信号線である梁４８Ｂは、シリコン基板２上に形成されたメタル電極７２からなるアンカー構造を介して接続されている。これにより、各単位可変容量部の信号線間は、梁４８Ｂとメタル電極７２を接続することで接続されている。
【００５６】
（第５実施形態）
図８（Ａ）は、本発明の高周波電気素子の好ましい第５実施形態を示す図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示す高周波電気素子のＦ−Ｆ線における拡大した断面図である。
【００５７】
図８（Ａ）に示す高周波電気素子としての高周波ＭＥＭＳ８１は、図７（Ａ）に示す高周波ＭＥＭＳ７１と比較すると、各単位可変容量部間を接続しているアンカー構造部分は省略されており、各単位可変容量部の信号線間の接続構造部分８４は、図８（Ｂ）に示している。図８（Ｂ）に示すように、各単位可変容量部の信号線間の接続構造部分８４は、梁４８Ｂと絶縁膜３の間において空間部８３を形成したエアブリッジ化状態で、各単位可変容量部を接続させた容量バンク構造である。これにより、アンカー部分での基板ロスの影響を無くすことができ、より高いＱ値を実現できる。
【００５８】
図９は、本発明の高周波電気素子としての高周波ＭＥＭＳ８２の使用例を示す図であり、図９（Ａ）では、高周波ＭＥＭＳ８２がチューナブルアンテナに装着された例であり、広帯域な地上デジタル放送用アンテナの小型化が図れる。図９（Ｂ）では、高周波ＭＥＭＳ８２が増幅器の整合回路として装着された例であり、増幅器の種別の削減が図れる。図９（Ｃ）は、シリコン基板の電源部に対して装着された例を示し、シリコン基板上の増幅器８０と高周波ＭＥＭＳ８２はＲＦ接続ライン８３で接触されている。
【００５９】
本発明の高周波電気素子の実施形態では、シリコン基板と、シリコン基板上に互いに交差するように形成された高周波信号ラインとグランドラインと、高周波信号ラインとグランドラインの交差する部分において高周波信号ラインとグランドラインの少なくとも一方に形成され、高周波信号ラインとグランドラインが接離方向に相対変位可能に支持される可変容量部を構成する誘電体膜と、を備える。これにより、高いＱ値を持つ可変容量部を実現して、回路損失を減らすことができる。
【００６０】
可変容量部における高周波信号ラインは、シリコン基板に形成されたコプレーナラインにより高周波電気素子の外部に接続され、高周波信号ラインの一部領域において他の領域に比して、シリコン基板側より離間して形成されている。これにより、高周波信号ラインの一部領域において他の領域に比してコプレーナラインを用いて浮かして形成することができる。
【００６１】
高周波信号ラインをシリコン基板上で可動させるための静電力用電極は、高周波信号ラインの側方に配置され、静電力用電極と高周波信号ラインは、接続用の絶縁体により接続されている。これにより、静電力用電極が高周波信号ラインの下部には無く離して配置できるので、静電力用電極が高周波信号ラインに対するノイズ源とはならないので、高周波特性が向上できる。
【００６２】
静電力用電極は高周波信号ラインの側方に配置され、静電力用電極と高周波信号ラインは接続用絶縁体により接続されている構造部を単位構造部として、複数の単位構造部を直列に接続した容量バンク部構造を有しており、単位構造部の高周波信号ラインは、シリコン基板側のメタル電極に接続されている。これにより、単位構造部の高周波信号ラインは、シリコン基板側のメタル電極に接続されているが、他の部分は浮いているので、Ｑ値を向上することができる。
【００６３】
静電力用電極は高周波信号ラインの外側に配置され、静電力用電極と高周波信号ラインは接続用絶縁体により接続されている構造部を単位構造部として、複数の単位構造部を直列に接続した容量バンク部構造を有しており、単位構造部の高周波信号ラインは、シリコン基板側から浮かして形成されている。これにより、単位構造部の高周波信号ラインは、シリコン基板側のメタル電極に接続されておらず、シリコン基板での損失を減らしてＱ値を向上できる。
【００６４】
本発明の高周波電気素子の実施形態では、可変容量外部の高周波信号ラインのエアブリッジ化、あるいは可変容量部の高周波信号ラインのエアブリッジ化により高いＱ値を持つ可変容量部を実現して、回路損失を減らすことができる、
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００６５】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の高周波電気素子の好ましい第１実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す高周波電気素子のＱ値が向上した例を示す図である。
【図３】図１に示す高周波電気素子の等価回路例を示す図である。
【図４】本発明の高周波電気素子の好ましい第２実施形態を示す図である。
【図５】本発明の高周波電気素子の好ましい第３実施形態を示す図である。
【図６】図４に示す高周波電気素子のＱ値が向上した例を示す図である。
【図７】本発明の高周波電気素子の好ましい第４実施形態を示す図である。
【図８】本発明の高周波電気素子の好ましい第５実施形態を示す図である。
【図９】本発明の高周波電気素子の使用例を示す図である。
【図１０】従来の高周波電気素子である高周波ＭＥＭＳ素子を示す図である。
【図１１】図１０の従来例の等価回路を示す図である。
【図１２】別の従来例の等価回路を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…高周波ＭＥＭＳ（高周波電気素子）、２…シリコン基板、３…絶縁膜、４…グランド（グランドライン）、５…高周波信号ライン（ＲＦ信号ライン）、６…上部電極、７…下部電極、８…梁、９…誘電体膜、１０…凸形状部分、１２…空気層、１３…可変容量部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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