可変容量素子
【課題】移動後の可動電極の位置を維持して、所望の静電容量で安定に動作させることができる、外部振動に強い構造の可変容量素子を提供する。
【解決手段】ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ４６にＶ１の正電圧を印加すると、可動電極１８が駆動電極１４側に移動して、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃが小さくなる。ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、ブレーキ・キャパシタ２０の下部ブレーキ電極２４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４との電極間距離が０μｍになる。下部ブレーキ電極２４と一体に形成された可動電極１８も共に水平方向に移動して、可動電極１８と固定電極１６との電極間距離も０μｍになる。即ち、両電極は誘電体層２８を介して接触することになる。これで電極間での摩擦力によって可動電極１８の位置を安定に維持することができる。
【解決手段】ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ４６にＶ１の正電圧を印加すると、可動電極１８が駆動電極１４側に移動して、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃが小さくなる。ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、ブレーキ・キャパシタ２０の下部ブレーキ電極２４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４との電極間距離が０μｍになる。下部ブレーキ電極２４と一体に形成された可動電極１８も共に水平方向に移動して、可動電極１８と固定電極１６との電極間距離も０μｍになる。即ち、両電極は誘電体層２８を介して接触することになる。これで電極間での摩擦力によって可動電極１８の位置を安定に維持することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量素子に係り、特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を適用した可変容量素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に代表される無線通信機器は著しい進化を遂げている。次世代の携帯電話では、多数の周波数帯を利用する。このため、複数の周波数を受信可能なＲＦ（Radio Frequency）フロントエンドの開発が進められている。この場合に問題となるのが、部品点数の増加である。特に、キャパシタやインダクター等の受動部品は共通化が難しく、周波数の数が増える分だけ部品点数が増加する。部品点数が増加すると、ＲＦフロントエンドの体積が大きくなり、コストも高くなるという問題が生じる。
【０００３】
これらの問題を解決する技術として、部品の大幅な小型化を可能にするＭＥＭＳ技術が注目されている。ＭＥＭＳ技術とは、機械的な微小構造を作成し、超小型のデバイスを作製するものである。例えば、１つのデバイスで複数のインピーダンスを持つことが可能なＭＥＭＳ・チューナブル・キャパシタを作製することができる。
【０００４】
ＭＥＭＳ・チューナブル・キャパシタを用いて、チューナブル整合回路を構成することができる。このチューナブル整合回路をＲＦフロントエンドに適用することで、各周波数やシステムごとに動的に回路そのものを再構成することが可能となり、アンテナの本数や個別増幅器の個数を大幅に減らすことが期待できる。このため、種々のＭＥＭＳ・チューナブル・キャパシタが提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、基板上に第１電極と第２電極とを固定配置し、電圧印加によりアクチュエータで可動電極を駆動して、可動電極との接触により第１電極と第２電極との間の容量を変化させるＭＥＭＳ型の可変容量素子が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、櫛型の第１電極と第２電極とが上下方向に対向配置された微小可動構造体（ＭＥＭＳ）が記載されている。この微小可動構造体では、第１電極と第２電極との間に電圧が印加されると静電力により駆動力が発生する。可動電極である第２電極が上下方向に移動することで、静電力が作用する面積が変化して、静電容量が変化する。
【０００７】
一方、携帯電話等の小型の無線通信機器には、約３Ｖのバッテリーが使用されている。従って、携帯電話等に適用するためには、動作電圧が３Ｖ以下の低電圧動作が可能なＭＥＭＳ・チューナブル・キャパシタが必要になる。即ち、０Ｖ〜３Ｖの範囲で、静電容量を大幅に変化させなければならない。特許文献２に記載された微小可動構造体のように、櫛型電極を用いた場合には、静電力が作用する面積が大きくなり、静電容量の変動幅を増大できるという利点がある。
【０００８】
特許文献３には、特許文献２と同様に、固定電極と可動電極とに櫛型電極を用いた電機機械式マイクロ可変容量ダイオード（ＭＥＭＳ）が記載されている。このＭＥＭＳ可変容量ダイオードでは、固定電極と可動電極との間に電圧が印加されると、静電力により可動電極が移動して静電容量を変化させる。また、櫛型電極は、ミラー素子等の他のＭＥＭＳデバイスにも用いられている。例えば、特許文献４には、電圧印加により基台の第１櫛型電極と可動部の第２櫛型電極との間に静電力が働き、可動部が基台の方向に移動するマイクロアクチュエータが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２６１４８０号公報
【特許文献２】特開２００５−２２４９３４号公報
【特許文献３】特表２００６−５１８９２６号公報
【特許文献４】特開２００５−３４１７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した通り、携帯電話等に適用するために、動作電圧が３Ｖ以下の低電圧動作が可能なＭＥＭＳデバイスとして、櫛型電極を用いたＭＥＭＳ・チューナブル・キャパシタ（可変容量素子）が検討されている。しかしながら、これらの可変容量素子には、移動後の可動電極の位置を安定して維持できないという問題があった。可動電極は、静電力で所定位置に維持されているためである。外部振動により可動電極の位置が変動すると、静電容量が変化して動作が不安定になるという不具合を生じる。
【００１１】
また、固定電極と可動電極とは、互いの櫛歯部が噛み合うように動作する。従って、動作時に外部振動を受けて固定電極と可動電極とが接触し、短絡する恐れがある。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、移動後の可動電極の位置を維持して、所望の静電容量で安定に動作させることができる、外部振動に強い構造の可変容量素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために請求項１に記載の可変容量素子は、支持基板と、前記支持基板の表面に形成された薄膜状の第１電極と、前記第１電極の上方に固定配置されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第２電極に対して垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されると共に、前記第２電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第２電極側に突出する複数の櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第３電極であって、前記第２電極と共に可変容量を構成し、前記第１電極と該第２電極の間に印加された第１電圧に応じて垂直方向に駆動される第３電極と、前記第１電極の上方に固定配置され、前記第２電極と水平方向に接続されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第４電極であって、前記第２電極とは電気的に絶縁された第４電極と、前記第１電極と前記第４電極との間に配置され、前記第３電極と水平方向に接続されると共に、前記第４電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第４電極側に突出する少なくとも１つの櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第５電極であって、前記第４電極と共に前記第３電極の振動を防止する振動防止部を構成し、前記第４電極と該第５電極との間に印加された第２電圧に応じて水平方向に駆動されて、前記第４電極の櫛歯部と該第５電極の櫛歯部とが接触して静電力により前記第４電極に固定される第５電極と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の可変容量素子は、請求項１に記載の発明において、前記第３電極及び前記第５電極の前記第１電極と対向する面に絶縁膜を介して第６電極を更に形成し、該第６電極と前記第１電極との間に印加された第１電圧に応じて前記第３電極が垂直方向に駆動されることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の可変容量素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１電極と前記第３電極及び第５電極との間に、前記電極間での静電容量を調整する誘電体層が設けられたことを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の可変容量素子は、請求項１〜３の何れか１項に記載の発明において、前記第２電極と前記４電極とが１枚の平板として形成されたことを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の可変容量素子は、支持基板と、前記支持基板の表面に形成された薄膜状の第１電極と、前記第１電極の上方に固定配置されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第２電極に対して垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されると共に、前記第２電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第２電極側に突出する複数の櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第３電極であって、前記第２電極と共に可変容量を構成し、前記第１電極と該第２電極の間に印加された第１電圧に応じて垂直方向に駆動される第３電極と、前記第１電極の上方に固定配置され、前記第２電極に対し左右対称となるように前記第２電極と水平方向に接続されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第４電極であって、前記第２電極とは電気的に絶縁された複数対の第４電極と、前記第１電極と前記第４電極との間に配置され、前記第３電極と水平方向に接続されると共に、前記第４電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第４電極側に突出する少なくとも１つの櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第５電極であって、前記複数対の第４電極の各々に対応して設けられ、前記複数対の第４電極の各々と共に前記第３電極の振動を防止する振動防止部を構成し、前記第４電極と該第５電極との間に印加された第２電圧に応じて一対の第５電極が水平方向を反対向きに駆動されて、前記第４電極の櫛歯部と該第５電極の櫛歯部とが接触して静電力により前記複数対の第４電極の各々に固定される複数対の第５電極と、を備えたことを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の可変容量素子は、請求項５に記載の発明において、前記第３電極及び前記第５電極の前記第１電極と対向する面に絶縁膜を介して第６電極を更に形成し、該第６電極と前記第１電極との間に印加された第１電圧に応じて前記第３電極が垂直方向に駆動されることを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載の可変容量素子は、請求項５又は６に記載の発明において、前記第１電極と前記第３電極及び第５電極との間に、前記電極間での静電容量を調整する誘電体層が設けられたことを特徴としている。
【００２０】
請求項８に記載の可変容量素子は、請求項５〜７の何れか１項に記載の発明において、前記第２電極と前記複数対の第４電極の各々とが別々の平板として形成されたことを特徴としている。
【００２１】
請求項９に記載の可変容量素子は、請求項５〜８の何れか１項に記載の発明において、前記第３電極と前記複数対の第５電極の各々とは、可とう性を有する材料で形成されたＵ字状の接続部材で接続されたことを特徴としている。
【００２２】
請求項１０に記載の可変容量素子は、請求項１〜９の何れか１項に記載の発明において、前記支持基板が、半導体基板又は結晶基板であることを特徴としている。
【００２３】
請求項１１に記載の可変容量素子は、請求項１〜１０の何れか１項に記載の発明において、前記支持基板が、シリコン基板又は酸化アルミニウム基板であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
各請求項に係る発明によれば、以下の効果がある。
【００２５】
請求項１に係る発明によれば、第４電極及び第５電極から構成される振動防止部にブレーキ電圧（第２電圧）を印加することで、駆動電圧（第１電圧）を印加して移動させた後の可動電極（第３電極）の垂直方向の位置を固定し、外部振動による可動電極（第３電極）の振動を防止して、可変容量素子を所望の静電容量で安定に動作させることができる、という効果がある。
【００２６】
請求項２、請求項６に係る発明によれば、可動電極（第３電極）と絶縁された可動駆動電極（第６電極）を設けることで、容量調整動作時における駆動電圧（第１電圧）による影響を低減して、可変容量素子を所望の静電容量で更に安定に動作させることができる、という効果がある。
【００２７】
請求項３、請求項７に係る発明によれば、更に、可動電極（第３電極）と駆動電極（第１電極）との間に誘電体層を設けることで、誘電体層の厚さで可動電極（第３電極）を支持する梁部のばね定数を制御して、可変容量素子を所望の静電容量で動作させることができる、という効果がある。
【００２８】
請求項４に係る発明によれば、上部ブレーキ電極（第４電極）及び固定電極（第２電極）を一体に形成することで、作製工程が簡単になる、という効果がある。
【００２９】
請求項５に係る発明によれば、下部ブレーキ電極（第５電極）及び可動電極（第３電極）をフレキシブルな接続部材で接続した状態で振動防止部にブレーキ電圧（第２電圧）を印加することで、駆動電圧（第１電圧）を印加して移動させた後の可動電極（第３電極）の垂直方向及び水平方向の位置を固定し、外部振動による可動電極（第３電極）の振動を防止して、可変容量素子を所望の静電容量で更に安定に動作させることができる、という効果がある。
【００３０】
請求項８に係る発明によれば、上部ブレーキ電極（第４電極）及び固定電極（第２電極）を別体に形成することで、下部ブレーキ電極（第５電極）及び可動電極（第３電極）を別体に形成することができる、という効果がある。
【００３１】
請求項９に係る発明によれば、下部ブレーキ電極（第５電極）と可動電極（第３電極）とを、別々に動かすことが可能になる、という効果がある。
【００３２】
請求項１０、１１に係る発明によれば、ＲＦフロントエンドに適用するチューナブル整合回路を構成するのにより好適な可変容量素子を提供できる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００３４】
（第１の実施の形態）
＜可変容量素子の概略構成＞
まず、図１〜図３を参照して、可変容量素子の構成を簡単に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る可変容量素子の外観を示す斜視図である。図２は可変容量素子を固定電極側から見た平面図である。図３は可変容量素子の側面図である。
【００３５】
可変容量素子１０は、シリコン等の半導体で構成された支持基板１２、支持基板１２上に配置された駆動電極１４、駆動電極１４に対向するように離間配置された固定電極１６、駆動電極１４と固定電極１６との間に移動可能に保持された可動電極１８、及び可動電極１８の移動後の振動を防止する振動防止部としてのブレーキ・キャパシタ２０を備えている。ブレーキ・キャパシタ２０は、上部ブレーキ電極２２と、電圧印加により上部ブレーキ電極２２と接触する下部ブレーキ電極２４とで構成されている。
【００３６】
支持基板１２は平面視が矩形状の平板である。支持基板１２としては、半導体プロセスで使用可能な基板であればよく、シリコン基板等の半導体基板の外、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の結晶基板を用いることができる。駆動電極１４は導電性材料により形成された薄膜電極である。導電性材料としては、半導体プロセスで一般的に使用されている材料を使用することができる。駆動電極１４は絶縁層（図示せず）を介して支持基板上１２上に成膜されている。駆動電極１４は平面視が支持基板１２よりひと回り小さい矩形状とされ、支持基板上１２の中央部分に形成されている。
【００３７】
本実施の形態では、支持基板１２の面積を４００μｍ×４００μｍとし、駆動電極１４の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。支持基板１２としては、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板が用いられている。また、駆動電極１４用の導電性材料には、タングステンシリサイド(ＷＳｉ２)が用いられている。絶縁層（図示せず）には、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）が用いられている。駆動電極１４の厚さは約０．２μｍである。
【００３８】
固定電極１６は平面視が矩形状の基板を備えている。この基板には、後述する通り、支持基板１２側に突出した複数の櫛歯部１６Ａが設けられている（図４参照）。上部ブレーキ電極２２は平面視が短冊状の基板を備えている。この基板には、後述する通り、支持基板１２側に突出した単数又は複数の櫛歯部２２Ａが設けられている（図４参照）。上部ブレーキ電極２２の長手方向の基板側面が、誘電体２６を介して固定電極１６の長手方向の基板側面に接合されている。即ち、固定電極１６、誘電体２６、及び上部ブレーキ電極２２は、平面視が矩形状の部材として一体に形成されている。上部ブレーキ電極２２が付設された固定電極１６の面積は、対向する駆動電極１４の面積とほぼ同じ大きさとされている。固定電極１６及び上部ブレーキ電極２２は、同じ導電性材料で形成することができる。導電性材料としては、半導体プロセスで一般的に使用されている材料を使用することができる。
【００３９】
本実施の形態では、上部ブレーキ電極２２が付設された固定電極１６の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。固定電極１６及び上部ブレーキ電極２２の厚さは約１．４μｍである。基板の厚さが約０．２μｍで、櫛歯部の高さが約１．２μｍであり、合計の厚さが約１．４μｍとなる。また、固定電極１６及び上部ブレーキ電極２２用の導電性材料には、多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）が用いられている。誘電体２６には、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）が用いられている。
【００４０】
可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４は、平面視が矩形状の部材として導電性材料で一体に形成されている。導電性材料としては、半導体プロセスで一般的に使用されている材料を使用することができる。固定電極１６と可動電極１８とは同じ材料で形成されていることが好ましい。この部材の内、固定電極１６に対向する部分が可動電極１８であり、上部ブレーキ電極２２に対向する部分が下部ブレーキ電極２４である。この部材は平面視が矩形状の基板を備えている。この基板には、後述する通り、固定電極１６側に突出した複数の櫛歯部１８Ａと、上部ブレーキ電極２２側に突出した単数又は複数の櫛歯部２４Ａとが設けられている（図４参照）。櫛歯部が形成された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面は、誘電体層２８で被覆されている。下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の面積は、対向する駆動電極１４の面積とほぼ同じ大きさとされている。
【００４１】
本実施の形態では、下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の厚さは約１．４μｍである。基板の厚さが約０．２μｍで、櫛歯部の高さが約１．２μｍであり、合計の厚さが約１．４μｍとなる。誘電体層２８の厚さは約０．１μｍである。また、可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４用の導電性材料には、多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）が用いられている。誘電体層２８には、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）が用いられている。
【００４２】
上部ブレーキ電極２２が付設された固定電極１６は、支持基板１２上に立設された複数の支柱３０により支持されて、支持基板１２から所定の高さに固定配置されている。支柱３０の本数は３本以上が好ましい。複数の支柱３０は、固定電極１６と同じ導電性材料で形成することができる。本実施の形態では、支柱３０用の導電性材料には、多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）が用いられている。固定電極１６は、支持基板１２から約５μｍの高さに配置されている。
【００４３】
支持基板１２の四隅の各々には、柱状のアンカー部３２が立設されている。即ち、支持基板１２上には、４本のアンカー部３２が立設されている。４本のアンカー部３２間には、長尺状の梁部３４が架け渡されている。長尺状の梁部３４は、可動電極１８等を取り囲むように架け渡されている。本実施の形態では、幅１．４μｍの長尺状の梁部３４が、支持基板１２から約３．５μｍの高さに架け渡されている。
【００４４】
下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８は、複数のばね部材３６により梁部３４に連結されている。下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８は、ばね部材３６により梁部３４に連結されることで、駆動電極１４と固定電極１６との間において、垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されている。
【００４５】
本実施の形態では、下部ブレーキ電極２４及び可動電極１８は、４個のばね部材３６によって、長尺状の梁部３４と同じ高さ（即ち、支持基板１２から約３．５μｍの高さ）に保持されている。アンカー部３２、梁部３４、及びばね部材３６は、保持される可動電極１８と同じ導電性材料で形成することができる。本実施の形態では、アンカー部３２、梁部３４、及びばね部材３６用の導電性材料には、多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）が用いられている。
【００４６】
なお、支持基板１２に平行な面内方向を水平方向とし、支持基板１２に垂直な方向を垂直方向とする。面内方向において、矩形状の支持基板１２の一辺が延びる方向をＸ方向とし、これに直交する方向をＹ方向とする。Ｘ方向及びＹ方向の各々に直交する方向がＺ方向である。図１に示す斜視図では、Ｚ方向の寸法を３０倍に拡大して図示している。また、図３に示す側面図では、可動電極１８は梁部３４の背後にあり、固定電極１６と可動電極１８との間に介在する誘電体層２８が模式的に表されている。
【００４７】
＜櫛型電極の構造＞
次に、図４、図５を参照して、櫛型電極の構造を説明する。図４は図２に示す可変容量素子のＸ−Ｘ線断面図である。図５（Ａ）は図２に示す領域Ａでの櫛歯部の嵌合状態を示す図である。図２に示す領域Ａは、誘電体２６の近傍の約３μｍ×約１０μｍの小領域であり、図４では領域Ｂに相当する。図５（Ｂ）は図２に示す領域Ａでの対向電極の分解斜視図である。
【００４８】
図４に示すように、固定電極１６には、複数の櫛歯部１６Ａが設けられている。上部ブレーキ電極２２には、単数又は複数の櫛歯部２２Ａが設けられている。図４では、３個の櫛歯部１６Ａと１個の櫛歯部２２Ａとが図示されている。また、可動電極１８には、複数の櫛歯部１８Ａが設けられている。下部ブレーキ電極２４には、単数又は複数の櫛歯部２４Ａが設けられている。図４では、３個の櫛歯部１８Ａと２個の櫛歯部２４Ａとが図示されている。
【００４９】
図５（Ｂ）に示すように、三次元構造で表すと、櫛歯部の各々は、誘電体２６の長さ方向（図２ではＹ方向）に対し平行に延びた長尺状の板体である。例えば、可動電極１８の櫛歯部１８Ａであれば、長尺状の板体である櫛歯部１８Ａは、Ｙ方向に対し平行に延び且つ可動電極１８の基板に対し直角を成すように、基板に設けられている。本実施の形態では、櫛歯部１６Ａ、櫛歯部１８Ａ、櫛歯部２２Ａ、及び櫛歯部２４Ａの各々は、高さ１．２μｍ、幅０．５μｍで基板から突出している。また、同じ基板の隣接する２個の櫛歯部の離間距離は約０．９μｍである。
【００５０】
また、図４及び図５（Ａ）に示すように、電極間に電圧を印加する前の初期状態では、可動電極１８側の櫛歯部１８Ａ及び櫛歯部２４Ａの各々が、固定電極１６側の櫛歯部１６Ａ及び櫛歯部２２Ａの間隙（櫛歯部が設けられていない領域）に対向するように、下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８が所定位置に保持されている。
【００５１】
これにより、可動電極１８が固定電極１６側に向って垂直方向に移動しても、可動電極１８の櫛歯部１８Ａは、固定電極１６側の隣接する２個の櫛歯部１６Ａの間隙に侵入することができる。また、下部ブレーキ電極２４の櫛歯部２４Ａは、固定電極１６側の櫛歯部１６Ａ及び櫛歯部２２Ａの間隙に侵入することができる。本実施の形態では、例えば、櫛歯部１６Ａと櫛歯部１８Ａのように、対向電極の櫛歯部が嵌合された状態では、対向する櫛歯部間の距離は約０．１μｍである。
【００５２】
上述した通り、櫛歯部が形成された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面は、誘電体層２８で被覆されている。従って、可動電極１８と固定電極１６との間には誘電体層２８が必ず介在し、可動電極１８の移動により両電極間が短絡されることはない。同様に、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４との間には誘電体層２８が必ず介在し、下部ブレーキ電極２４の移動により両電極間が短絡されることはない。
【００５３】
駆動電極１４と可動電極１８とは、両電極間に駆動電圧Ｖ１を印加する電源４０に接続されている。また、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ２４電極とは、両電極間にブレーキ電圧Ｖ２を印加する電源４２に接続されている。なお、下部ブレーキ電極２４及び可動電極１８は、ばね部材３６、梁部３４、及びアンカー部３２を介して、電源４２に接続されると共に接地されている。従って、下部ブレーキ電極２４と可動電極１８とは、共に接地されてグランド電位となる。
【００５４】
＜可変容量素子の動作＞
（１）可変容量素子の容量調整動作
まず、図６〜図９を参照して可変容量素子の容量調整動作を説明する。図６は図４に示す領域Ｂの部分拡大図である。図７（Ａ）は可変容量素子の容量調整動作を説明する図であり、図７（Ｂ）はチューナブル・キャパシタの電圧依存性を示すグラフである。図８はチューナブル・キャパシタの動作の様子を示す断面図であり、図９はチューナブル・キャパシタの動作の様子を示す立体図である。
【００５５】
図６に示すように、可変容量素子１０は、機能面から見ると、振動防止部としてのブレーキ・キャパシタ２０、可変容量としてのチューナブル・キャパシタ４４、及び電極駆動部としての駆動キャパシタ４６の３種類のキャパシタから構成されている。ブレーキ・キャパシタ２０は、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４とで構成されている。チューナブル・キャパシタ４４は、固定電極１６と可動電極１８とで構成されている。駆動キャパシタ４６は、駆動電極１４と可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４とで構成されている。ここで、チューナブル・キャパシタ４４の容量を「Ｃ」とする。
【００５６】
図７（Ａ）に示すように、容量調整動作を実施する場合には、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ４６にＶ１の正電圧を印加する。駆動電極１４及び可動電極１８の間には、電源４０から駆動電圧Ｖ１が印加される。これにより、駆動キャパシタ４６の垂直方向の電極間距離が減少し、可動電極１８が駆動電極１４側に移動する。また、実線で囲んだチューナブル・キャパシタ４４の対向電極面積が減少し、固定電極１６と可動電極１８との対向距離が増加する。これにより、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃが小さくなる。
【００５７】
図７（Ｂ）に示すように、チューナブル・キャパシタ４４の電極間距離ｄは、駆動電圧Ｖ１に依存して変化する。ここで、横軸が駆動電圧Ｖ１[Ｖ]であり、縦軸が固定電極１６と可動電極１８との電極間距離ｄ[μｍ]である。図から分かるように、駆動電圧Ｖ１が０Ｖ〜３Ｖまで増加するに従い、垂直方向の電極間距離ｄは０μｍ〜１．２μｍまで増加する。
【００５８】
なお、駆動電圧Ｖ１と電極間距離ｄとの関係は、下記式（１）〜（４）から導出される下記式（５）に従って求めたものである。
【００５９】
「Ｕ」は可動電極１８と駆動電極１４との間のエネルギーであり、下記式（１）で表される。
【００６０】
【数１】
【００６１】
「Ｆ」は可動電極１８と駆動電極１４との間の静電力であり、下記式（２）で表される。
【００６２】
【数２】
【００６３】
「ｋ」は梁部３４及びばね部材３６のばね定数であり、下記式（３）で表される。ばね定数ｋの値は、梁部３４及びばね部材３６の形状や長さによって適宜設計できる。ここではｋ＝０．６Ｎ／ｍとする。
【００６４】
【数３】
【００６５】
上記式（２）及び式（３）から、下記式（４）が導出される。
【００６６】
【数４】
【００６７】
上記式（１）〜（４）に基づいて、駆動電圧Ｖ１と電極間距離ｄとの関係は、下記式（５）で表される。
【００６８】
【数５】
【００６９】
なお、上記式（１）〜（５）において、「ｄ」は可動電極１８の変位、即ち、固定電極１６と可動電極１８との電極間距離である。「ｄ０」はＶ１＝０Ｖ時の可動電極１８と駆動電極１４との間の電極間距離であり、ここではｄ０＝３．３μｍとする。「Ｓ」は可動電極１８の面積であり、ここでは３００μｍ×３００μｍとする。「ε」は真空誘電率であり、ε＝８．８５Ｅ−１２Ｆ／ｍとする。「Ｋ」は真空の比誘電率であり、ここでは１とする。本実施の形態におけるその他の各部材の「長さ、厚さ、距離」は、上述した通りである。
【００７０】
上記式（５）からも分かるように、駆動電圧Ｖ１が０Ｖでは、図８（Ａ）及び図９（Ａ）に示すように、電極間距離ｄは約０μｍである。このとき、容量Ｃは２０．７ｐＦとなる。一方、駆動電圧Ｖ１が２．８３Ｖでは、図８（Ｂ）及び図９（Ｂ）に示すように、電極間距離ｄは約１．１μｍである。このとき、容量Ｃは５．９ｐＦとなる。このような動作により、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃの大きさが調整される。なお、容量Ｃの値はシミュレーションにより得られた値である。
【００７１】
（２）可変容量素子の振動防止動作
次に、図１０及び図１１を参照して可変容量素子の振動防止動作を説明する。図１０（Ａ）〜（Ｃ）はブレーキ・キャパシタが可動電極の振動を防止する様子を示す図である。図１１（Ａ）〜（Ｃ）はブレーキ・キャパシタの動作下でのチューナブル・キャパシタの特性を示すグラフである。
【００７２】
上述した通り、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ４６にＶ１の正電圧を印加すると、可動電極１８が駆動電極１４側に移動して、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃが小さくなる（図６、図７参照）。図７に示すように、可動電極１８は静電力により所定位置に保持されているが、この状態のままでは、外部振動を受けて可動電極１８が振れるおそれがある。この振動を防止するために、上部ブレーキ電極２２及び下部ブレーキ電極２４の間に、電源４２からブレーキ電圧Ｖ２が印加される。
【００７３】
図１０（Ａ）に示すように、ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、ブレーキ・キャパシタ２０の下部ブレーキ電極２４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４との水平方向の電極間距離が０μｍになる。下部ブレーキ電極２４と一体に形成された可動電極１８も共に水平方向に移動して、可動電極１８と固定電極１６との水平方向の電極間距離も０μｍになる。即ち、各対向電極は誘電体層２８を介して接触することになる。
【００７４】
これによって、可動電極１８と固定電極１６とを大面積で接触させることが可能になると共に、電極間での摩擦力によって可動電極１８を所定位置に安定に維持することができる。また、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃの変動量がより大きくなる。
【００７５】
例えば、図８（Ａ）に示すように、駆動電圧Ｖ１が０Ｖで電極間距離ｄが約０μｍの状態で３Ｖのブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、図１０（Ｂ）に示すように、下部ブレーキ電極２４及び可動電極１８は垂直方向の位置を維持したまま水平方向に移動し、対向電極は誘電体層２８を介して接触することになり、摩擦力によりこの位置に固定される。
【００７６】
同様に、図８（Ｂ）に示すように、駆動電圧Ｖ１が２．８３Ｖで電極間距離ｄが約１．１μｍの状態で３Ｖのブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、図１０（Ｃ）に示すように、下部ブレーキ電極２４及び可動電極１８は垂直方向の位置を維持したまま水平方向に移動し、対向電極は誘電体層２８を介して接触することになり、摩擦力によりこの位置に固定される。
【００７７】
図１１（Ａ）に示すように、チューナブル・キャパシタ４４の電極間距離ｄは、駆動電圧Ｖ１に依存して変化する。ここで、横軸が駆動電圧Ｖ１[Ｖ]であり、縦軸が固定電極１６と可動電極１８との電極間距離ｄ[μｍ]である。図から分かるように、駆動電圧Ｖ１が０Ｖ〜３Ｖまで増加するに従い、電極間距離ｄは０μｍ〜１．２μｍまで増加する。
【００７８】
また、図１１（Ｂ）に示すように、駆動電圧Ｖ１に応じて電極間距離ｄが変化している場合にブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃは、電極間距離ｄに依存して変化する。ここで、横軸が電極間距離ｄ[μｍ]であり、縦軸が容量Ｃ[ｐＦ]である。図から分かるように、３Ｖのブレーキ電圧Ｖ２を印加する場合には、電極間距離ｄが０μｍ〜１．２μｍまで増加するに従い、容量Ｃは約６０ｐＦ〜約１０ｐＦまで減少する。
【００７９】
実際に動作させて、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃと駆動電圧Ｖ１との関係を測定すると、図１１（Ｃ）に示すように、３Ｖのブレーキ電圧Ｖ２を印加した場合には、駆動電圧Ｖ１が０Ｖから３Ｖまで増加するに従い、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃは、約６０ｐＦから約１０ｐＦまで減少する。ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖでは、駆動電圧Ｖ１が０Ｖで容量Ｃは２０．７ｐＦであり、駆動電圧Ｖ１が２．８３Ｖで容量Ｃは５．９ｐＦとなる。これと比較すると、３Ｖのブレーキ電圧Ｖ２を印加した場合には、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃは２〜３倍に増加する。即ち、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃの変動量がより大きくなる。
【００８０】
＜可変容量素子の製造工程＞
次に、図１２及び図１３を参照して、第１の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明する。ここでは、図４に領域Ｂで示す部分について製造工程の一例を示す。
【００８１】
まず、図１２（Ａ）に示すように、支持基板１２であるシリコン基板上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ（Low Pressure CVD：減圧化学気相成長）法等の既知の方法を用いて、厚さ５００ｎｍの窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）絶縁層１３を成膜する。このＳｉ３Ｎ４絶縁層１３上に、例えばスパッタリング等の既知の方法を用いて、厚さ２００ｎｍのタングステンシリサイド(ＷＳｉ２)を成膜して、ＷＳｉ２駆動電極１４を形成する。次に、図１２（Ｂ）に示すように、ＷＳｉ２駆動電極１４上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、酸化シリコン（ＳｉＯ２）層を３．３μｍの厚さに堆積して、ＳｉＯ２犠牲膜１５を成膜する。
【００８２】
次に、図１２（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ２犠牲膜１５上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、可動電極１８等を形成するために、厚さ１．４μｍの多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）層１７を成膜する。Poly-Ｓｉ層１７には燐（Ｐ）をドープする。燐をドープするために、原料ガスはＳｉＨ４以外に、不純物ガスとしてＰＨ３を同時に導入する。燐をドープすることでPoly-Ｓｉの抵抗を低くすることができる。燐をドープしたPoly-Ｓｉは導体と見なすことができる。例えば、燐を５Ｅ２０／ｃｍ３でドープした場合、６２０℃で成膜したPoly-Ｓｉ膜の抵抗率は７０ｍΩ・ｃｍである。
【００８３】
次に、図１２（Ｄ）に示すように、Poly-Ｓｉ層１７を、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等、既知の方法で櫛歯状にパターニングして、可動電極１８（櫛歯部１８Ａ）及び下部ブレーキ電極２４（櫛歯部２４Ａ）を形成する。エッチング工程では、約１．２μｍの深さまでエッチングする。
【００８４】
次に、図１２（Ｅ）に示すように、Poly-Ｓｉ層１７をパターニングして形成された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ０．１μｍのＳｉ３Ｎ４層を成膜し、Ｓｉ３Ｎ４誘電体層２８を形成する。
【００８５】
次に、図１２（Ｆ）に示すように、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等の既知の方法で、Poly-Ｓｉ層（可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４）及びＳｉ３Ｎ４誘電体層２８を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜１５を露出させ、リリースホール１９を形成する。
【００８６】
次に、図１２（Ｇ）に示すように、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、Ｓｉ３Ｎ４誘電体層２８で被覆された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面上に、ＳｉＯ２犠牲膜１５を更に０．１μｍの厚さで成膜する。リリースホール１９も、ＳｉＯ２犠牲膜１５で埋められる。次に、図１２（Ｈ）に示すように、固定電極１６等を形成するために、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ１．４μｍのPoly-Ｓｉ層２１を堆積する。
【００８７】
次に、図１３（Ｉ）に示すように、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）等の既知の方法を用いて、Poly-Ｓｉ層２１の表面を平坦化する。次に、図１３（Ｊ）に示すように、誘電体２６（絶縁部）を埋め込むために、ドライエッチングにより、Poly-Ｓｉ層２１を所定パターンで除去して、溝部２３を形成する。
【００８８】
次に、図１３（Ｋ）に示すように、溝部２３が形成されたPoly-Ｓｉ層２１の表面上に、厚さが２００ｎｍのＳｉ３Ｎ４層２５を成膜する。次に、図１３（Ｌ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１の表面が露出するまでエッチングを行い、余分のＳｉ３Ｎ４層２５を除去して、Ｓｉ３Ｎ４誘電体２６を埋め込み形成する。次に、図１３（Ｍ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１の表面を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜１５をリリースするためのリリースホール２７を形成する。
【００８９】
最後に、図１３（Ｎ）に示すように、固定電極１６（櫛歯部１６Ａ）及び上部ブレーキ電極２２（櫛歯部２２Ａ）を形成するために、ＳｉＯ２犠牲膜１５を既知の方法でリリースする。例えば、フッ酸に浸漬してＳｉＯ２犠牲膜１５をウェットエッチングにより除去する。Ｓｉ３Ｎ４はフッ酸にはほとんど溶解しないため、ＳｉＯ２犠牲膜１５だけを選択的に除去できる。
【００９０】
この工程により、可動電極１８（櫛歯部１８Ａ）及び下部ブレーキ電極２４（櫛歯部２４Ａ）は、固定電極１６（櫛歯部１６Ａ）及び上部ブレーキ電極２２（櫛歯部２２Ａ）から切り離されると共に、駆動電極１４からも切り離されて、自由に移動できるようになる。
【００９１】
以上説明したように、本実施の形態の可変容量素子は、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタに駆動電圧Ｖ１を印加すると、可動電極が駆動電極側に移動して、チューナブル・キャパシタの容量Ｃを変化させる。この状態で、更にブレーキ・キャパシタにブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、可動電極側の櫛歯部と駆動電極側の櫛歯部とが誘電体層を介して接触するようになり、摩擦力により可動電極の位置が固定され、外部振動による可動電極の振動が防止される。これにより、チューナブル・キャパシタを、所望の容量Ｃで安定に動作させることができる。
【００９２】
また、本実施の形態では、ブレーキ電圧Ｖ２の印加により、チューナブル・キャパシタの容量の変動量がより大きくなる。
【００９３】
また、本実施の形態では、上部ブレーキ電極及び固定電極は一体に形成されているので、上部ブレーキ電極及び固定電極を別々に形成する場合と比較すると、可変容量素子の作製工程がより簡単になる。
【００９４】
（第２の実施の形態）
図１４（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第２の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。図１４（Ａ）は第１の実施の形態の図６に対応する図である。第２の実施の形態に係る可変容量素子１０Ａは、下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の裏面側に、絶縁層５０を介して可動駆動電極５２が形成されている以外は、第１の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を一部省略する。
【００９５】
図１４（Ａ）に示すように、可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４は、平面視が矩形状の部材として導電性材料で一体に形成されている。この部材の内、固定電極１６に対向する部分が可動電極１８であり、上部ブレーキ電極２２に対向する部分が下部ブレーキ電極２４である。この部材は平面視が矩形状の基板を備えている。
【００９６】
この基板の表面側には、固定電極１６側に突出した複数の櫛歯部１８Ａと、上部ブレーキ電極２２側に突出した単数又は複数の櫛歯部２４Ａとが設けられている。櫛歯部が形成された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面は、誘電体層２８で被覆されている。一方、基板の裏面側には、絶縁層５０を介して可動駆動電極５２が形成されている。即ち、可動電極１８、下部ブレーキ電極２４、絶縁層５０、及び可動駆動電極５２は、一体に形成されている。
【００９７】
下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の面積は、対向する駆動電極１４の面積とほぼ同じ大きさとされている。また、絶縁層５０を介して形成された可動駆動電極５２の面積も、対向する駆動電極１４の面積とほぼ同じ大きさとされている。
【００９８】
本実施の形態では、下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の面積、絶縁層５０を介して形成された可動駆動電極５２の面積は、各々３００μｍ×３００μｍとされている。可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の厚さは約１．２５μｍである。基板の厚さが約０．０５μｍで、櫛歯部の高さが約１．２μｍであり、合計の厚さが約１．２５μｍとなる。誘電体層２８の厚さは約０．１μｍである。絶縁層５０の厚さは約０．１μｍである。可動駆動電極５２の厚さは約０．０５μｍである。
【００９９】
また、本実施の形態では、可動電極１８、下部ブレーキ電極２４、及び可動駆動電極５２用の導電性材料には、多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）が用いられている。誘電体層２８及び絶縁層５０には、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）が用いられている。
【０１００】
第１の実施の形態と同様に、可変容量素子１０Ａは、機能面から見ると、ブレーキ・キャパシタ２０、チューナブル・キャパシタ４４、及び駆動キャパシタ４６Ａの３種類のキャパシタから構成されている。本実施の形態では、駆動キャパシタ４６Ａは、駆動電極１４と可動駆動電極５２とで構成されている。
【０１０１】
図１４（Ｂ）に示すように、容量調整動作を実施する場合には、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ４６ＡにＶ１の正電圧を印加する。駆動電極１４及び可動駆動電極５２の間には、電源４０から駆動電圧Ｖ１が印加される。これにより、駆動キャパシタ４６Ａの垂直方向の電極間距離が減少し、可動電極１８が可動駆動電極５２と共に駆動電極１４側に移動する。
【０１０２】
また、チューナブル・キャパシタ４４の対向電極面積が減少し、固定電極１６と可動電極１８との対向距離も増加する。これにより、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃが小さくなる。本実施の形態では、駆動キャパシタ４６Ａの可動駆動電極５２は、チューナブル・キャパシタ４４の可動電極１８と、絶縁層５０により絶縁され、電気的に完全に分離されている。このため、チューナブル・キャパシタ４４の動作時に、駆動電圧Ｖ１による影響（ノイズの発生等）が低減される。
【０１０３】
図１４（Ｃ）に示すように、振動防止動作を実施する場合には、ブレーキ・キャパシタ２０にブレーキ電圧Ｖ２を印加する。上部ブレーキ電極２２及び下部ブレーキ電極２４の間には、電源４２からブレーキ電圧Ｖ２が印加される。ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、下部ブレーキ電極２４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４との水平方向の電極間距離が０μｍになる。下部ブレーキ電極２４と一体に形成された可動電極１８も共に水平方向に移動して、可動電極１８と固定電極１６との電極間距離も０μｍになる。即ち、各対向電極は誘電体層２８を介して接触することになる。
【０１０４】
これによって、第１の実施の形態と同様に、可動電極１８と固定電極１６とを大面積で接触させることが可能になると共に、電極間での摩擦力によって可動電極１８を所定位置に安定に維持することができる。また、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃの変動量がより大きくなる。
【０１０５】
次に、図１５及び図１６を参照して、第２の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明する。第１の実施の形態と同様の工程は、簡単に説明する。
【０１０６】
まず、図１５（Ａ）に示すように、支持基板１２であるシリコン基板上に、厚さ５００ｎｍのＳｉ３Ｎ４絶縁層１３を成膜する。このＳｉ３Ｎ４絶縁層１３上に、厚さ２００ｎｍのＷＳｉ２を成膜して、ＷＳｉ２駆動電極１４を形成する。次に、図１５（Ｂ）に示すように、ＷＳｉ２駆動電極１４上に、ＳｉＯ２を３．３μｍの厚さに堆積して、ＳｉＯ２犠牲膜１５を成膜する。
【０１０７】
次に、図１５（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ２犠牲膜１５上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ５０ｎｍのPoly-Ｓｉ膜を成膜して、Poly-Ｓｉ可動駆動電極５２を形成する。このPoly-Ｓｉ可動駆動電極５２上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ０．１μｍのＳｉ３Ｎ４を成膜して、Ｓｉ３Ｎ４絶縁層５０を形成する。
【０１０８】
次に、図１５（Ｄ）に示すように、Ｓｉ３Ｎ４絶縁層５０上に、可動電極１８等を形成するために、１．４μｍのPoly-Ｓｉ層１７を成膜する。Poly-Ｓｉ層１７には燐（Ｐ）をドープする。次に、図１５（Ｅ）に示すように、Poly-Ｓｉ層１７を、櫛歯状にパターニングして、可動電極１８（櫛歯部１８Ａ）及び下部ブレーキ電極２４（櫛歯部２４Ａ）を形成する。エッチング工程では、約１．２μｍの深さまでエッチングする。
【０１０９】
次に、図１５（Ｆ）に示すように、Poly-Ｓｉ層１７をパターニングして形成された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面に、厚さが０．１μｍのＳｉ３Ｎ４を成膜し、Ｓｉ３Ｎ４誘電体層２８を形成する。次に、図１５（Ｇ）に示すように、Poly-Ｓｉ可動駆動電極５２、Ｓｉ３Ｎ４絶縁層５０、Poly-Ｓｉ層（可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４）及びＳｉ３Ｎ４誘電体層２８を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜１５を露出させ、リリースホール１９を形成する。次に、図１５（Ｈ）に示すように、ＳｉＯ２犠牲膜１５を更に０．１μｍの厚さで成膜する。リリースホール１９もＳｉＯ２犠牲膜１５で埋められる。
【０１１０】
次に、図１６（Ｉ）に示すように、固定電極１６等を形成するために、厚さ１．４μｍのPoly-Ｓｉ層２１を堆積する。次に、図１６（Ｊ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１の表面を平坦化する。次に、図１６（Ｋ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１を所定パターンで除去して、溝部２３を形成する。次に、図１６（Ｌ）に示すように、溝部２３を埋めるように、厚さが２００ｎｍのＳｉ３Ｎ４層２５を成膜する。次に、図１６（Ｍ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１の表面が露出するまでエッチングを行い、余分のＳｉ３Ｎ４層２５を除去して、Ｓｉ３Ｎ４誘電体２６を埋め込み形成する。次に、図１６（Ｎ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１の表面を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜１５をリリースするためのリリースホール２７を形成する。
【０１１１】
最後に、図１６（Ｏ）に示すように、固定電極１６及び上部ブレーキ電極２２を形成するために、ＳｉＯ２犠牲膜１５をリリースする。この工程により、可動電極１８、下部ブレーキ電極２４、絶縁層５０、及び可動駆動電極５２は、固定電極１６及び上部ブレーキ電極２２から切り離されると共に、駆動電極１４からも切り離されて、自由に移動できるようになる。
【０１１２】
以上説明したように、本実施の形態の可変容量素子は、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタに駆動電圧Ｖ１を印加すると、可動電極が駆動電極側に移動して、チューナブル・キャパシタの容量Ｃを変化させる。この状態で、更にブレーキ・キャパシタにブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、可動電極側の櫛歯部と駆動電極側の櫛歯部とが誘電体層を介して接触するようになり、摩擦力により可動電極の位置が固定され、外部振動による可動電極の振動が防止される。これにより、チューナブル・キャパシタを、所望の容量Ｃで安定に動作させることができる。
【０１１３】
また、本実施の形態では、ブレーキ電圧Ｖ２の印加により、チューナブル・キャパシタの容量の変動量がより大きくなる。
【０１１４】
また、本実施の形態では、上部ブレーキ電極及び固定電極は一体に形成されているので、上部ブレーキ電極及び固定電極を別々に形成する場合と比較すると、可変容量素子の作製工程がより簡単になる。
【０１１５】
更に、本実施の形態では、駆動キャパシタの可動駆動電極は、チューナブル・キャパシタの可動電極と絶縁層により絶縁されているので、チューナブル・キャパシタの動作時に、駆動電圧Ｖ１による影響が低減される。
【０１１６】
（第３の実施の形態）
図１７は本発明の第３の実施の形態に係る可変容量素子の側面図である。図１８（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第３の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。図１７は第１の実施の形態の図３に対応する図である。図１８（Ａ）は第１の実施の形態の図６に対応する図である。第３の実施の形態に係る可変容量素子１０Ｂは、支持基板１２上に、駆動電極１４を覆うように誘電層６０を設けた以外は、第１の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１１７】
第１の実施の形態と同様に、駆動電極１４は平面視が支持基板１２よりひと回り小さい矩形状とされ、支持基板上１２の中央部分に形成されている。支持基板１２上には、この駆動電極１４を覆うように、駆動電極１４より厚膜の誘電層６０が設けられている。本実施の形態では、駆動電極１４の厚さは約０．２μｍであり、誘電層６０の厚さは約２．２μｍである。また、駆動電極１４用の導電性材料には、ＷＳｉ２が用いられ、誘電層６０には、Ｓｉ３Ｎ４が用いられている。
【０１１８】
図１８（Ａ）に示すように、可変容量素子１０Ｂは、機能面から見ると、第１の実施の形態と同様に、ブレーキ・キャパシタ２０、チューナブル・キャパシタ４４、及び駆動キャパシタ４６Ｂの３種類のキャパシタから構成されている。本実施の形態では、駆動キャパシタ４６Ｂは、駆動電極１４と誘電層６０と可動電極１８とで構成されている。
【０１１９】
図１８（Ｂ）に示すように、容量調整動作を実施する場合には、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ４６ＢにＶ１の正電圧を印加する。駆動電極１４及び可動電極１８の間には、電源４０から駆動電圧Ｖ１が印加される。これにより、駆動キャパシタ４６Ｂの電極間距離が減少し、可動電極１８が駆動電極１４側に移動する。また、チューナブル・キャパシタ４４の対向電極面積が減少し、固定電極１６と可動電極１８との対向距離も増加する。これにより、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃが小さくなる。
【０１２０】
本実施の形態では、駆動電極１４と可動電極１８との間に誘電層６０を挿入することで、駆動キャパシタ４６Ｂの容量は第１の実施の形態に比べてかなり大きくなる。下記式（６）に示すように、駆動キャパシタ４６Ｂのばね常数ｋは、梁部（梁部３４及びばね部材３６）の機械的ばね常数ｋｍと、電気的ばね常数ｋｅとの和になる。
【０１２１】
【化６】
【０１２２】
下記式（７）から分かるように、駆動キャパシタ４６Ｂの容量が増加すると、電気的ばね常数ｋｅも大きくなる。ここで、各パラメータは駆動キャパシタ４６Ｂに関するものであり、Ｃは平行平板の容量、Ｖは平行平板への印加電圧、ｄは電極間距離である。
【０１２３】
【化７】
【０１２４】
これを利用すると、例えば、上記梁部の機械的ばね定数ｋｍを低く設計することが困難な場合等には、誘電層６０の厚さを変更することにより電気ばね常数ｋｅを制御して、駆動キャパシタ４６Ｂのばね常数ｋを調整することができる。
【０１２５】
図１８（Ｃ）に示すように、振動防止動作を実施する場合には、ブレーキ・キャパシタ２０にブレーキ電圧Ｖ２を印加する。上部ブレーキ電極２２及び下部ブレーキ電極２４の間には、電源４２からブレーキ電圧Ｖ２が印加される。ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、ブレーキ・キャパシタ２０の下部ブレーキ電極２４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４との電極間距離が０μｍになる。
【０１２６】
下部ブレーキ電極２４と一体に形成された可動電極１８も共に水平方向に移動して、可動電極１８と固定電極１６との電極間距離も０μｍになる。即ち、両電極は誘電体層２８を介して接触することになる。これによって、可動電極１８と固定電極１６とを大面積で接触させることが可能になると共に、電極間での摩擦力によって可動電極１８の位置に安定に維持することができる。また、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃの変動量がより大きくなる。
【０１２７】
第３の実施の形態に係る可変容量素子１０Ｂは、以下に説明する工程以外は、第１の実施の形態と同様の製造工程により製造することができる。即ち、第１の実施の形態で例示した図１２（Ａ）に示す工程において、支持基板１２であるシリコン基板上に厚さ５００ｎｍのＳｉ３Ｎ４絶縁層１３を成膜し、このＳｉ３Ｎ４絶縁層１３上に厚さ２００ｎｍのＷＳｉ２を成膜してＷＳｉ２駆動電極１４を形成する。
【０１２８】
この後に、ＷＳｉ２駆動電極１４上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ２．２μｍのＳｉ３Ｎ４誘電層６０を形成する。次に、図１２（Ｂ）に示す工程において、Ｓｉ３Ｎ４誘電層６０上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、ＳｉＯ２を１．１μｍの厚さに堆積して、ＳｉＯ２犠牲膜１５を成膜する。
【０１２９】
以上説明したように、本実施の形態の可変容量素子は、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタに駆動電圧Ｖ１を印加すると、可動電極が駆動電極側に移動して、チューナブル・キャパシタの容量Ｃを変化させる。この状態で、更にブレーキ・キャパシタにブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、可動電極側の櫛歯部と駆動電極側の櫛歯部とが誘電体層を介して接触するようになり、摩擦力により可動電極の位置が固定され、外部振動による可動電極の振動が防止される。これにより、チューナブル・キャパシタを、所望の容量Ｃで安定に動作させることができる。
【０１３０】
また、本実施の形態では、ブレーキ電圧Ｖ２の印加により、チューナブル・キャパシタの容量の変動量がより大きくなる。
【０１３１】
また、本実施の形態では、上部ブレーキ電極及び固定電極は一体に形成されているので、上部ブレーキ電極及び固定電極を別々に形成する場合と比較すると、可変容量素子の作製工程がより簡単になる。
【０１３２】
更に、本実施の形態では、駆動キャパシタの電極間に誘電層を挿入することで、駆動キャパシタの容量がかなり大きくなる。駆動キャパシタのばね常数は、梁部の機械的ばね常数と電気的ばね常数との和になる。駆動キャパシタの容量が増加すると電気的ばね常数も大きくなるので、これを利用すると、誘電層の厚さを変更することにより電気ばね常数を制御して、駆動キャパシタのばね常数を調整することができる。
【０１３３】
（第４の実施の形態）
図１９（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第４の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。図１９（Ａ）は第１の実施の形態の図６に対応する図である。第４の実施の形態に係る可変容量素子１０Ｃは、第２の実施の形態と同様に、下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の裏面側に、絶縁層５０を介して可動駆動電極５２が形成されると共に、第３の実施の形態と同様に、支持基板１２上に、駆動電極１４を覆うように誘電層６０を設けた以外は、第１の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１３４】
本実施の形態の可変容量素子は、第１〜第３の実施の形態に係る可変容量素子と同様に、外部振動による可動電極の振動が防止されることにより、チューナブル・キャパシタを、所望の容量で安定に動作させることができる。また、ブレーキ電圧Ｖ２の印加により、チューナブル・キャパシタの容量の変動量がより大きくなる。また、上部ブレーキ電極及び固定電極は一体に形成されているので、可変容量素子の作製工程がより簡単になる。
【０１３５】
また、第２の実施の形態と同様に、駆動キャパシタの可動駆動電極は、チューナブル・キャパシタの可動電極と絶縁層により絶縁されているので、チューナブル・キャパシタの動作時に、駆動電圧Ｖ１による影響が低減される。
【０１３６】
更に、第３の実施の形態と同様に、駆動キャパシタの容量が増加すると電気的ばね常数も大きくなることを利用して、誘電層の厚さを変更することにより電気ばね常数を制御して、駆動キャパシタのばね常数を調整することができる。
【０１３７】
（第５の実施の形態）
＜可変容量素子の概略構成＞
図２０〜図２２を参照して、第５の実施の形態に係る可変容量素子の構成を簡単に説明する。図２０は本発明の第５の実施の形態に係る可変容量素子を固定電極側から見た平面図である。図２１は図２０に示す可変容量素子の側面図である。図２２は図２０に示す可変容量素子のＹ−Ｙ線断面図である。
【０１３８】
可変容量素子７０は、シリコン等の半導体で構成された支持基板７２、支持基板７２上に配置された駆動電極７４、駆動電極７４に対向するように離間配置された固定電極７６、駆動電極７４と固定電極７６との間に移動可能に保持された可動電極７８、及び可動電極７８の移動後の振動を防止する振動防止部としての複数のブレーキ・キャパシタ８０を備えている。
【０１３９】
本実施の形態では、一対のブレーキ・キャパシタ８０が２組、合計４個のブレーキ・キャパシタ８０が設けられている。一対のブレーキ・キャパシタ８０は、図面上、固定電極７６を挟んで左右対称に配置されている。ブレーキ・キャパシタ８０の各々は、上部ブレーキ電極８２と、電圧印加により上部ブレーキ電極８２と接触する下部ブレーキ電極８４と、で構成されている。
【０１４０】
支持基板７２は平面視が矩形状の平板である。駆動電極７４は導電性材料により形成された薄膜電極である。駆動電極７４は絶縁層（図示せず）を介して支持基板上７２上に成膜されている。駆動電極７４は平面視が支持基板７２よりひと回り小さい矩形状とされ、支持基板上７２の中央部分に形成されている。
【０１４１】
本実施の形態では、支持基板７２の面積を４００μｍ×４００μｍとし、駆動電極７４の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。また、駆動電極７４用の導電性材料には、ＷＳｉ２が用いられている。絶縁層（図示せず）には、Ｓｉ３Ｎ４が用いられている。駆動電極７４の厚さは約０．２μｍである。
【０１４２】
固定電極７６は平面視が矩形状の基板を備えている。この基板には、支持基板７２側に突出した複数の櫛歯部７６Ａが設けられている。固定電極７６の櫛歯部７６Ａは、図示するＹ方向に延びた長尺状の板体であり、固定電極７６の基板に対し直角を成すように設けられている。
【０１４３】
上部ブレーキ電極８２は平面視が短冊状の基板を備えている。上部ブレーキ電極８２の基板は、長手方向がＹ方向を向くと共に、長手方向の基板側面が固定電極７６のＹ方向に延びた基板側面と対向するように配置されている。即ち、上部ブレーキ電極８２は、固定電極７６とは別個の部材として構成されている。
【０１４４】
上部ブレーキ電極８２の基板には、支持基板７２側に突出した単数又は複数の櫛歯部８２Ａが設けられている。上部ブレーキ電極８２の櫛歯部８２Ａは、図示するＹ方向に延びた長尺状の板体であり、上部ブレーキ電極８２の基板に対し直角を成すように設けられている。
【０１４５】
固定電極７６の面積は、対向する駆動電極７４の面積とほぼ同じ大きさとされている。固定電極７６及び上部ブレーキ電極８２は、導電性材料で形成されている。本実施の形態では、固定電極７６の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。また、固定電極７６及び上部ブレーキ電極８２用の導電性材料には、Poly-Ｓｉが用いられている。
【０１４６】
可動電極７８は平面視が矩形状の基板を備えている。この基板には、固定電極７６側に突出した複数の櫛歯部７８Ａが設けられている。可動電極７８の櫛歯部７８Ａは、図示するＹ方向に延びた長尺状の板体であり、可動電極７８の基板に対し直角を成すように設けられている。
【０１４７】
下部ブレーキ電極８４は平面視が短冊状の基板を備えている。下部ブレーキ電極８４の基板は、上部ブレーキ電極８２の基板と丁度対向するように設けられている。この基板には、上部ブレーキ電極８２側に突出した複数の櫛歯部８４Ａが設けられている。下部ブレーキ電極８４の櫛歯部８４Ａは、Ｙ方向に延びた長尺状の板体であり、下部ブレーキ電極８４の基板に対し直角を成すように設けられている。
【０１４８】
可動電極７８の面積は、対向する固定電極７６の面積とほぼ同じ大きさとされている。可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４は、導電性材料で形成されている。本実施の形態では、可動電極７８の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。また、可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４用の導電性材料には、Poly-Ｓｉが用いられている。
【０１４９】
また、一対のブレーキ・キャパシタ８０に対応して、一対の下部ブレーキ電極８４が設けられている。一対の下部ブレーキ電極８４の各々は、フレキシブルな連結部材８６を介して、可動電極７８の両側に対称に連結されている。フレキシブルな連結部材８６は、短冊状の基部８６Ｂとこの基部８６Ｂの両端に各々立設された棒状の側部８６Ｓとで構成されている。可動電極７８側を内側、下部ブレーキ電極８４を外側とする。外側に配置された側部８６Ｓの一端が、下部ブレーキ電極８４の基板に連結されている。一方、内側に配置された側部８６Ｓの一端が、可動電極７８の基板に連結されている。
【０１５０】
即ち、下部ブレーキ電極８４、連結部材８６、及び可動電極７８は一体に形成されている。しかしながら、一対の下部ブレーキ電極８４の各々は、可動電極７８の両側に対称に連結されており、水平方向を反対側に移動するので、可動電極７８は双方から引っ張られる。その結果、連結部材８６の外側の側部８６Ｓが弾性変形して湾曲するだけで、連結部材８６自体は移動せず、可動電極７８も移動しない。従って、可動電極７８を移動させずに、下部ブレーキ電極８４だけを移動させることができる。
【０１５１】
櫛歯部が形成された可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４の表面は、誘電体層８８で被覆されている。本実施の形態では、誘電体層８８には、Ｓｉ３Ｎ４が用いられている。
【０１５２】
固定電極７６は、支持基板７２上に立設された複数の支柱９０により支持されて、支持基板７２から所定の高さに固定配置されている。また、上部ブレーキ電極８２も、支持基板７２上に立設された複数の支柱９０により支持されて、固定電極７６とほぼ同じ高さに固定配置されている。１個の部材を支える支柱９０の本数は３本以上が好ましい。複数の支柱９０は、固定電極７６及び上部ブレーキ電極８２と同様に導電性材料で形成されている。本実施の形態では、支柱９０用の導電性材料には、Poly-Ｓｉが用いられている。
【０１５３】
支持基板７２の四隅の各々には、柱状のアンカー部９２が立設されている。即ち、支持基板７２上には、４本のアンカー部９２が立設されている。４本のアンカー部９２間には、長尺状の梁部９４が架け渡されている。長尺状の梁部９４は、可動電極７８等を取り囲むように架け渡されている。本実施の形態では、幅１．４μｍの長尺状の梁部９４が、支持基板７２から約３．５μｍの高さに架け渡されている。
【０１５４】
可動電極７８は、複数のばね部材９６により梁部９４に連結されている。可動電極７８は、ばね部材９６により梁部９４に連結されることで、駆動電極７４と固定電極７６との間において、垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されている。本実施の形態では、下部ブレーキ電極８４及び可動電極７８は、４個のばね部材９６によって、長尺状の梁部９４と同じ高さ（即ち、支持基板７２から約３．５μｍの高さ）に保持されている。
【０１５５】
アンカー部９２、梁部９４、及びばね部材９６は、保持される可動電極７８と同様に導電性材料で形成されている。本実施の形態では、アンカー部９２、梁部９４、及びばね部材９６用の導電性材料には、Poly-Ｓｉが用いられている。
【０１５６】
また、図２２及び図２３に示すように、電極間に電圧を印加する前の初期状態では、可動電極７８側の櫛歯部７８Ａ及び櫛歯部８４Ａの各々が、固定電極７６側の櫛歯部７６Ａ及び櫛歯部８２Ａの間隙（櫛歯部が設けられていない領域）に対向するように、下部ブレーキ電極８４が連結された可動電極７８が所定位置に保持されている。
【０１５７】
これにより、可動電極７８が固定電極７６側に向って垂直方向に移動しても、可動電極７８の櫛歯部７８Ａは、固定電極７６側の隣接する２個の櫛歯部７６Ａの間隙（又は、櫛歯部７６Ａと支柱９０との間隙）に侵入することができる。また、下部ブレーキ電極８４の櫛歯部８４Ａは、固定電極７６側の隣接する２個の櫛歯部８２Ａの間隙（又は、櫛歯部８２Ａと支柱９０との間隙）に侵入することができる。本実施の形態では、例えば、櫛歯部７６Ａと櫛歯部７８Ａのように、対向電極の櫛歯部が嵌合された状態では、隣接する櫛歯部間の距離は約０．１μｍである。
【０１５８】
上述した通り、櫛歯部が形成された可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４の表面は、誘電体層８８で被覆されている。従って、可動電極７８と固定電極７６との間には誘電体層８８が必ず介在し、可動電極７８の移動により両電極間が短絡されることはない。同様に、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４との間には誘電体層８８が必ず介在し、下部ブレーキ電極８４の移動により両電極間が短絡されることはない。
【０１５９】
駆動電極７４と可動電極７８とは、両電極間に駆動電圧Ｖ１を印加する電源１００に接続されている。また、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４とは、両電極間にブレーキ電圧Ｖ２を印加する電源１０２に接続されている。なお、下部ブレーキ電極８４及び可動電極７８は、電源１０２に接続されると共に接地されている。従って、下部ブレーキ電極８４と可動電極７８とは、共に接地されてグランド電位となる。
【０１６０】
また、可変容量素子７０は、機能面から見ると、振動防止部としてのブレーキ・キャパシタ８０、可変容量としてのチューナブル・キャパシタ１０４、及び電極駆動部としての駆動キャパシタ１０６の３種類のキャパシタから構成されている。ブレーキ・キャパシタ８０は、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４とで構成されている。チューナブル・キャパシタ１０４は、固定電極７６と可動電極７８とで構成されている。駆動キャパシタ１０６は、駆動電極７４と可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４とで構成されている。ここで、チューナブル・キャパシタ１０４の容量を「Ｃ」とする。
【０１６１】
＜可変容量素子の動作＞
（１）可変容量素子の容量調整動作
まず、図２３を参照して可変容量素子の容量調整動作を説明する。
図２３に示すように、容量調整動作を実施する場合には、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ１０６にＶ１の正電圧を印加する。駆動電極７４及び可動電極７８の間には、電源１００から駆動電圧Ｖ１が印加される。これにより、駆動キャパシタ１０６の垂直方向の電極間距離が減少し、可動電極７８が駆動電極７４側に移動する。また、チューナブル・キャパシタ１０４の対向電極面積が減少し、固定電極７６と可動電極７８との対向距離も増加する。これにより、チューナブル・キャパシタ１０４の容量Ｃが小さくなる。
【０１６２】
（２）可変容量素子の振動防止動作
次に、図２４を参照して可変容量素子の振動防止動作を説明する。
図２４に示すように、振動防止動作を実施する場合には、ブレーキ・キャパシタ８０にブレーキ電圧Ｖ２を印加する。上部ブレーキ電極８２及び下部ブレーキ電極８４の間には、電源１０２からブレーキ電圧Ｖ２が印加される。ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、下部ブレーキ電極８４が水平方向を外側に移動して、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４との水平方向の電極間距離が０μｍになる。即ち、両電極は誘電体層８８を介して接触することになる。
【０１６３】
一方、可動電極７８の両側には、一対の下部ブレーキ電極８４が２組連結されている。一対の下部ブレーキ電極８４の各々が、水平方向を反対方向に移動しても、連結部材８６の外側の側部８６Ｓが弾性変形して湾曲するだけで、連結部材８６自体は水平方向には移動せず、可動電極７８は水平方向に移動しない。
【０１６４】
即ち、下部ブレーキ電極８４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４とが大面積で接触することで、電極間での摩擦力によって下部ブレーキ電極８４を垂直方向の所定位置に安定に維持することができる。同時に、一対の下部ブレーキ電極８４の各々が、水平方向を反対方向に移動することで、可動電極７８に対する引張り力が相殺されて可動電極７８は移動せず、可動電極７８を水平方向の所定位置に安定に維持することができる。
【０１６５】
この通り、振動防止動作時に、下部ブレーキ電極８４が水平方向に各々移動しても、チューナブル・キャパシタ１０４では、固定電極７６と可動電極７８との対向距離は変化しないので、チューナブル・キャパシタ１０４の容量Ｃを一定に維持することができる。
【０１６６】
＜可変容量素子の製造工程＞
次に、図２５及び図２６を参照して、第５の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明する。ここでは、図２２に示す構成の左半分の部分について製造工程の一例を示す。
【０１６７】
まず、図２５（Ａ）に示すように、支持基板７２であるシリコン基板上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ５００ｎｍのＳｉ３Ｎ４絶縁層７３を成膜する。このＳｉ３Ｎ４絶縁層７３上に、例えばスパッタリング等の既知の方法を用いて、厚さ２００ｎｍのＷＳｉ２を成膜して、ＷＳｉ２駆動電極７４を形成する。次に、図２５（Ｂ）に示すように、ＷＳｉ２駆動電極７４上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、ＳｉＯ２層を１．１μｍの厚さに堆積して、ＳｉＯ２犠牲膜７５を成膜する。
【０１６８】
次に、図２５（Ｃ）に示すように、連結部材８６の基部８６Ｂを形成するために、ＳｉＯ２犠牲膜７５上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ１．１μｍのPoly-Ｓｉ層７７Ａを成膜する。Poly-Ｓｉ層７７Ａには燐をドープする。燐をドープするために、原料ガスはＳｉＨ４以外に、不純物ガスとしてＰＨ３を同時に導入する。
【０１６９】
次に、図２５（Ｄ）に示すように、Poly-Ｓｉ層７７Ａを、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等、既知の方法で短冊状にパターニングして、連結部材８６の基部８６Ｂを形成する。その後、連結部材８６の側部８６Ｓを形成するために、連結部材８６の基部８６Ｂ及び露出したＳｉＯ２犠牲膜７５上に、更に厚さ２．２μｍのＳｉＯ２犠牲膜７５を成膜する。
【０１７０】
次に、図２５（Ｅ）に示すように、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等の既知の方法で、ＳｉＯ２犠牲膜７５を所定パターンで除去して、連結部材８６の基部８６Ｂに到達する２個のスルーホール８６Ｈを形成する。
【０１７１】
次に、図２５（Ｆ）に示すように、可動電極７８等を形成するために、ＳｉＯ２犠牲膜７５上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ２．２μｍのPoly-Ｓｉ層７７Ｂを成膜する。Poly-Ｓｉ層７７Ｂには燐をドープする。２個のスルーホール８６Ｈも、Poly-Ｓｉ層７７Ｂで埋められて、連結部材８６の側部８６Ｓが形成される。また、例えばＣＭＰ等の既知の方法を用いて、Poly-Ｓｉ層７７Ｂの表面を１．４μｍの厚さまで平坦化する。
【０１７２】
次に、図２５（Ｇ）に示すように、Poly-Ｓｉ層７７Ｂを、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等、既知の方法でパターニングして、可動電極７８（櫛歯部７８Ａ）及び下部ブレーキ電極８４（櫛歯部８４Ａ）を形成する。エッチング工程では、約１．２μｍの深さまでエッチングする。
【０１７３】
次に、図２５（Ｈ）に示すように、Poly-Ｓｉ層７７Ｂをパターニングして形成された可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４の表面に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ０．１μｍのＳｉ３Ｎ４層を成膜し、Ｓｉ３Ｎ４誘電体層８８を形成する。
【０１７４】
次に、図２６（Ｉ）に示すように、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等の既知の方法で、Poly-Ｓｉ層（可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４）及びＳｉ３Ｎ４誘電体層８８を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜７５を露出させ、リリースホール７９を形成する。
【０１７５】
次に、図２６（Ｊ）に示すように、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、Ｓｉ３Ｎ４誘電体層８８で被覆された可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４の表面上に、ＳｉＯ２犠牲膜７５を更に０．１μｍの厚さで成膜する。リリースホール７９もＳｉＯ２犠牲膜７５で埋められる。
【０１７６】
次に、図２６（Ｋ）に示すように、固定電極７６等を形成するために、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ１．４μｍのPoly-Ｓｉ層８１を堆積する。次に、図２６（Ｌ）に示すように、ＳｉＯ２犠牲膜７５の表面が露出するまでエッチングを行い、余分のPoly-Ｓｉ層８１を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜７５をリリースするためのリリースホール８７を形成する。
【０１７７】
最後に、図２６（Ｍ）に示すように、固定電極７６（櫛歯部７６Ａ）及び上部ブレーキ電極８２（櫛歯部８２Ａ）を形成するために、ＳｉＯ２犠牲膜７５を既知の方法でリリースする。例えば、フッ酸に浸漬してＳｉＯ２犠牲膜７５をウェットエッチングにより除去する。この工程により、可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４は、固定電極７６及び上部ブレーキ電極８２から切り離されると共に、駆動電極７４からも切り離されて、自由に移動できるようになる。また、可動電極７８と下部ブレーキ電極８４とを連結する連結部材８６が形成される。
【０１７８】
以上説明したように、本実施の形態の可変容量素子は、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタに駆動電圧Ｖ１を印加すると、可動電極が駆動電極側に移動して、チューナブル・キャパシタの容量Ｃを変化させる。この状態で、更にブレーキ・キャパシタにブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、下部ブレーキ電極が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極の櫛歯部と下部ブレーキ電極の櫛歯部とが誘電体層を介して接触するようになり、摩擦力により下部ブレーキ電極の垂直方向の位置が固定される。
【０１７９】
一対の下部ブレーキ電極の各々は、可動電極の両側に対称に連結されており、下部ブレーキ電極の各々は水平方向を反対側に移動するので、可動電極は双方から引っ張られる。その結果、連結部材の外側の側部が弾性変形して湾曲するだけで、可動電極は水平方向にも垂直方向にも移動しない。従って、外部振動による可動電極の振動が防止される。
【０１８０】
また、固定電極と可動電極との対向距離はブレーキ電圧Ｖ２の印加により変化しないので、チューナブル・キャパシタを、所望の容量Ｃで更に安定に動作させることができる。
【０１８１】
（第６の実施の形態）
図２７は本発明の第６の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。図２７は第２の実施の形態の図１４（Ａ）に対応する図である。第６の実施の形態に係る可変容量素子７０Ａは、下部ブレーキ電極８４及び可動電極７８の裏面側に、絶縁層１１０を介して可動駆動電極１１２が形成されている以外は、第５の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１８２】
この場合は、可動駆動電極１１２が、可動電極７８に対向する固定部１１２Ａ、下部ブレーキ電極８４に対向する可動部１１２Ｂ、及び固定部１１２Ａと可動部１１２Ｂとを連結するフレキシブルな連結部１１２Ｃから一体に構成されている。一対のブレーキ・キャパシタ８０に対応した一対の可動部１１２Ｂの各々は、連結部１１２Ｃを介して可動部１１２Ｂの両側に対称に連結されている。
【０１８３】
フレキシブルな連結部１１２Ｃは、短冊状の基部１１２Ｃｂと、この基部１１２Ｃｂの両端に各々立設された棒状の側部１１２Ｃｓとで構成されている。外側に配置された側部１１２Ｃｓの一端が可動部１１２Ｂに連結されると共に、内側に配置された側部１１２Ｃｓの一端が固定部１１２Ａに連結されている。一対の可動部１１２Ｂの各々は、固定部１１２Ａの両側に対称に連結されており、水平方向を反対側に移動するので、固定部１１２Ａは双方から引っ張られる。
【０１８４】
その結果、連結部１１２Ｃの外側の側部１１２Ｃｓが弾性変形して湾曲するだけで、連結部１１２Ｃ自体は移動せず、固定部１１２Ａも移動しない。従って、第５の実施の形態と同様に、可動電極７８を移動させずに、下部ブレーキ電極８４だけを移動させることができる。
【０１８５】
図２７に示す第６の実施の形態に係る可変容量素子７０Ａは、以下に説明する工程以外は、第５の実施の形態と同様の製造工程により製造することができる。即ち、第５の実施の形態で例示した図２５（Ｆ）に示す工程に代えて、図２８（Ａ）に示すように、ＳｉＯ２犠牲膜７５上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ５０ｎｍのPoly-Ｓｉ層膜を成膜して、Poly-Ｓｉ可動駆動電極１１２（１１２Ａ，１１２Ｂ、１１２Ｃ）を形成する。
【０１８６】
次に、図２８（Ｂ）に示すように、可動駆動電極１１２上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ０．１μｍのＳｉ３Ｎ４膜を成膜して、Ｓｉ３Ｎ４絶縁層１１０を形成する。このＳｉ３Ｎ４絶縁層１１０上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、可動電極７８等を形成するために、１．０５μｍのPoly-Ｓｉ層７７Ｂを成膜する。Poly-Ｓｉ層７７Ｂには燐（Ｐ）をドープする。
【０１８７】
図２９は可変容量素子７０Ａの振動防止動作を説明する図である。
図２９に示すように、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ１０６にＶ１の正電圧を印加すると、可動電極７８が駆動電極７４側に移動する。しかしながら、静電力により可動電極７８が駆動電極７４側に移動した状態のままでは、外部振動を受けて可動電極７８が振れる恐れがある。この振動を防止するために、ブレーキ・キャパシタ８０にブレーキ電圧Ｖ２を印加する。上部ブレーキ電極８２及び下部ブレーキ電極８４の間には、電源１０２からブレーキ電圧Ｖ２が印加される。
【０１８８】
ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、下部ブレーキ電極８４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４との水平方向の電極間距離が０μｍになる。即ち、両電極は誘電体層８８を介して接触することになる。これにより、下部ブレーキ電極８４及び可動電極７８の垂直方向の位置が固定される。
【０１８９】
一方、可動電極７８の両側には、絶縁層１１０及び可動駆動電極１１２を介して、一対の下部ブレーキ電極８４が２組連結されている。一対の下部ブレーキ電極８４の各々が、水平方向を反対方向に移動しても、可動駆動電極１１２の連結部１１２Ｃの外側の側部１１２Ｃｓが弾性変形して湾曲するだけで、連結部１１２Ｃ自体は水平方向には移動せず、可動電極７８は水平方向に移動しない。
【０１９０】
即ち、下部ブレーキ電極８４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４とが大面積で接触することで、電極間での摩擦力によって下部ブレーキ電極８４を垂直方向の所定位置に安定に維持することができる。同時に、一対の下部ブレーキ電極８４の各々が、水平方向を反対方向に移動することで、可動電極７８に対する引張り力が相殺されて可動電極７８は移動せず、可動電極７８を水平方向の所定位置に安定に維持することができる。
【０１９１】
この通り、振動防止動作時に、下部ブレーキ電極８４が水平方向に各々移動しても、チューナブル・キャパシタ１０４では、固定電極７６と可動電極７８との対向距離は変化しないので、チューナブル・キャパシタ１０４の容量Ｃを一定に維持することができる。
【０１９２】
以上説明したように、本実施の形態の可変容量素子は、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタに駆動電圧Ｖ１を印加すると、可動電極が駆動電極側に移動して、チューナブル・キャパシタの容量Ｃを変化させる。この状態で、更にブレーキ・キャパシタにブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、下部ブレーキ電極が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極の櫛歯部と下部ブレーキ電極の櫛歯部とが誘電体層を介して接触するようになり、摩擦力により下部ブレーキ電極の垂直方向の位置が固定される。
【０１９３】
一対の下部ブレーキ電極の各々は、可動電極の両側に対称に連結されており、下部ブレーキ電極の各々は水平方向を反対側に移動するので、可動電極は双方から引っ張られる。その結果、連結部材の外側の側部が弾性変形して湾曲するだけで、可動電極は水平方向にも垂直方向にも移動しない。従って、外部振動による可動電極の振動が防止される。
【０１９４】
また、固定電極と可動電極との対向距離はブレーキ電圧Ｖ２の印加により変化しないので、チューナブル・キャパシタを、所望の容量Ｃで更に安定に動作させることができる。
【０１９５】
また、第２の実施の形態と同様に、可変容量素子は、下部ブレーキ電極及び可動電極の裏面側に、絶縁層を介して可動駆動電極が形成された構成としたことで、駆動キャパシタの可動駆動電極を、チューナブル・キャパシタの可動電極と絶縁層により絶縁することができる。これにより、チューナブル・キャパシタの動作時に、駆動電圧Ｖ１による影響が低減される。
【０１９６】
なお、第５、第６の実施の形態において、第３の実施の形態と同様に、支持基板上に、駆動電極を覆うように誘電層を設けてもよい。例えば、図３０は第５の実施の形態に係る可変容量素子７０の支持基板７２上に、駆動電極７４を覆うように誘電層１３０を設けた図であり、図３１は第６の実施の形態に係る可変容量素子７０Ａの支持基板７２上に、駆動電極７４を覆うように誘電層１３０を設けた図である。誘電層１３０を設けた以外は、第５、第６の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１９７】
この構成によれば、駆動キャパシタの電極間に誘電層を挿入することで、駆動キャパシタの容量がかなり大きくなる。駆動キャパシタのばね常数は、梁部の機械的ばね常数と電気的ばね常数との和になる。駆動キャパシタの容量が増加すると電気的ばね常数も大きくなるので、これを利用すると、誘電層の厚さを変更することにより電気ばね常数を制御して、駆動キャパシタのばね常数を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る可変容量素子の外観を示す斜視図である。
【図２】可変容量素子を固定電極側から見た平面図である。
【図３】可変容量素子の側面図である。
【図４】図２に示す可変容量素子のＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】（Ａ）は図２に示す領域Ａでの櫛歯部の嵌合状態を示す図であり、（Ｂ）は図２に示す領域Ａでの対向電極の分解斜視図である。
【図６】図４に示す領域Ｂの部分拡大図である。
【図７】（Ａ）は可変容量素子の容量調整動作を説明する図であり、（Ｂ）はチューナブル・キャパシタの電圧依存性を示すグラフである。
【図８】チューナブル・キャパシタの動作の様子を示す断面図である。
【図９】チューナブル・キャパシタの動作の様子を示す立体図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）はブレーキ・キャパシタが可動電極の振動を防止する動作する様子を示す図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）はブレーキ・キャパシタの動作下でのチューナブル・キャパシタの特性を示す図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｈ）は第１の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図１３】（Ｉ）〜（Ｎ）は第１の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第２の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｈ）は第２の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図１６】（Ｉ）〜（Ｏ）は第２の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る可変容量素子の側面図である。
【図１８】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第３の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第４の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。
【図２０】本発明の第５の実施の形態に係る可変容量素子を固定電極側から見た平面図である。
【図２１】図２０に示す可変容量素子の側面図である。
【図２２】図２０に示す可変容量素子のＹ−Ｙ線断面図である。
【図２３】可変容量素子の容量調整動作を説明する図である。
【図２４】可変容量素子の振動防止動作を説明する図である。
【図２５】（Ａ）〜（Ｈ）は第５の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図２６】（Ｉ）〜（Ｍ）は第５の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図２７】本発明の第６の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。
【図２８】（Ａ）及び（Ｂ）は第６の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するため図である。
【図２９】可変容量素子の振動防止動作を説明する図である。
【図３０】第５の実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【図３１】第６の実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１９９】
１０ 可変容量素子
１０Ａ 可変容量素子
１０Ｂ 可変容量素子
１０Ｃ 可変容量素子
１２ 支持基板
１３ Ｓｉ３Ｎ４絶縁層
１４ 駆動電極
１５ ＳｉＯ２犠牲膜
１６ 固定電極
１６Ａ 櫛歯部
１７ Poly-Ｓｉ層
１８ 可動電極
１８Ａ 櫛歯部
１９ リリースホール
２０ ブレーキ・キャパシタ
２１ Poly-Ｓｉ層
２２ 上部ブレーキ電極
２２Ａ 櫛歯部
２３ 溝部
２４ 下部ブレーキ電極
２４Ａ 櫛歯部
２５ 窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）層
２６ 誘電体
２７ リリースホール
２８ 誘電体層
３０ 支柱
３２ アンカー部
３４ 梁部
３６ ばね部材
４０ 電源
４２ 電源
４４ チューナブル・キャパシタ
４６ 駆動キャパシタ
４６Ａ 駆動キャパシタ
４６Ｂ 駆動キャパシタ
５０ 絶縁層
５２ 可動駆動電極
６０ 誘電層
７０ 可変容量素子
７０Ａ 可変容量素子
７２ 支持基板
７３ Ｓｉ３Ｎ４絶縁層
７４ 駆動電極
７５ ＳｉＯ２犠牲膜
７６ 固定電極
７６Ａ 櫛歯部
７７Ａ Poly-Ｓｉ層
７７Ｂ Poly-Ｓｉ層
７８ 可動電極
７８Ａ 櫛歯部
７９ リリースホール
８０ ブレーキ・キャパシタ
８１ Poly-Ｓｉ層
８２ 上部ブレーキ電極
８２Ａ 櫛歯部
８４ 下部ブレーキ電極
８４Ａ 櫛歯部
８６ 連結部材
８６Ｈ スルーホール
８６Ｂ 基部
８６Ｓ 側部
８７ リリースホール
８８ 誘電体層
９０ 支柱
９２ アンカー部
９４ 梁部
９６ ばね部材
１００ 電源
１０２ 電源
１０４ チューナブル・キャパシタ
１０６ 駆動キャパシタ
１１０ 絶縁層
１１２ 可動駆動電極
１１２Ｂ 可動部
１１２Ａ 固定部
１１２Ｃ 連結部
１３０ 誘電層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量素子に係り、特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を適用した可変容量素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に代表される無線通信機器は著しい進化を遂げている。次世代の携帯電話では、多数の周波数帯を利用する。このため、複数の周波数を受信可能なＲＦ（Radio Frequency）フロントエンドの開発が進められている。この場合に問題となるのが、部品点数の増加である。特に、キャパシタやインダクター等の受動部品は共通化が難しく、周波数の数が増える分だけ部品点数が増加する。部品点数が増加すると、ＲＦフロントエンドの体積が大きくなり、コストも高くなるという問題が生じる。
【０００３】
これらの問題を解決する技術として、部品の大幅な小型化を可能にするＭＥＭＳ技術が注目されている。ＭＥＭＳ技術とは、機械的な微小構造を作成し、超小型のデバイスを作製するものである。例えば、１つのデバイスで複数のインピーダンスを持つことが可能なＭＥＭＳ・チューナブル・キャパシタを作製することができる。
【０００４】
ＭＥＭＳ・チューナブル・キャパシタを用いて、チューナブル整合回路を構成することができる。このチューナブル整合回路をＲＦフロントエンドに適用することで、各周波数やシステムごとに動的に回路そのものを再構成することが可能となり、アンテナの本数や個別増幅器の個数を大幅に減らすことが期待できる。このため、種々のＭＥＭＳ・チューナブル・キャパシタが提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、基板上に第１電極と第２電極とを固定配置し、電圧印加によりアクチュエータで可動電極を駆動して、可動電極との接触により第１電極と第２電極との間の容量を変化させるＭＥＭＳ型の可変容量素子が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、櫛型の第１電極と第２電極とが上下方向に対向配置された微小可動構造体（ＭＥＭＳ）が記載されている。この微小可動構造体では、第１電極と第２電極との間に電圧が印加されると静電力により駆動力が発生する。可動電極である第２電極が上下方向に移動することで、静電力が作用する面積が変化して、静電容量が変化する。
【０００７】
一方、携帯電話等の小型の無線通信機器には、約３Ｖのバッテリーが使用されている。従って、携帯電話等に適用するためには、動作電圧が３Ｖ以下の低電圧動作が可能なＭＥＭＳ・チューナブル・キャパシタが必要になる。即ち、０Ｖ〜３Ｖの範囲で、静電容量を大幅に変化させなければならない。特許文献２に記載された微小可動構造体のように、櫛型電極を用いた場合には、静電力が作用する面積が大きくなり、静電容量の変動幅を増大できるという利点がある。
【０００８】
特許文献３には、特許文献２と同様に、固定電極と可動電極とに櫛型電極を用いた電機機械式マイクロ可変容量ダイオード（ＭＥＭＳ）が記載されている。このＭＥＭＳ可変容量ダイオードでは、固定電極と可動電極との間に電圧が印加されると、静電力により可動電極が移動して静電容量を変化させる。また、櫛型電極は、ミラー素子等の他のＭＥＭＳデバイスにも用いられている。例えば、特許文献４には、電圧印加により基台の第１櫛型電極と可動部の第２櫛型電極との間に静電力が働き、可動部が基台の方向に移動するマイクロアクチュエータが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２６１４８０号公報
【特許文献２】特開２００５−２２４９３４号公報
【特許文献３】特表２００６−５１８９２６号公報
【特許文献４】特開２００５−３４１７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した通り、携帯電話等に適用するために、動作電圧が３Ｖ以下の低電圧動作が可能なＭＥＭＳデバイスとして、櫛型電極を用いたＭＥＭＳ・チューナブル・キャパシタ（可変容量素子）が検討されている。しかしながら、これらの可変容量素子には、移動後の可動電極の位置を安定して維持できないという問題があった。可動電極は、静電力で所定位置に維持されているためである。外部振動により可動電極の位置が変動すると、静電容量が変化して動作が不安定になるという不具合を生じる。
【００１１】
また、固定電極と可動電極とは、互いの櫛歯部が噛み合うように動作する。従って、動作時に外部振動を受けて固定電極と可動電極とが接触し、短絡する恐れがある。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、移動後の可動電極の位置を維持して、所望の静電容量で安定に動作させることができる、外部振動に強い構造の可変容量素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために請求項１に記載の可変容量素子は、支持基板と、前記支持基板の表面に形成された薄膜状の第１電極と、前記第１電極の上方に固定配置されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第２電極に対して垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されると共に、前記第２電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第２電極側に突出する複数の櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第３電極であって、前記第２電極と共に可変容量を構成し、前記第１電極と該第２電極の間に印加された第１電圧に応じて垂直方向に駆動される第３電極と、前記第１電極の上方に固定配置され、前記第２電極と水平方向に接続されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第４電極であって、前記第２電極とは電気的に絶縁された第４電極と、前記第１電極と前記第４電極との間に配置され、前記第３電極と水平方向に接続されると共に、前記第４電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第４電極側に突出する少なくとも１つの櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第５電極であって、前記第４電極と共に前記第３電極の振動を防止する振動防止部を構成し、前記第４電極と該第５電極との間に印加された第２電圧に応じて水平方向に駆動されて、前記第４電極の櫛歯部と該第５電極の櫛歯部とが接触して静電力により前記第４電極に固定される第５電極と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の可変容量素子は、請求項１に記載の発明において、前記第３電極及び前記第５電極の前記第１電極と対向する面に絶縁膜を介して第６電極を更に形成し、該第６電極と前記第１電極との間に印加された第１電圧に応じて前記第３電極が垂直方向に駆動されることを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の可変容量素子は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第１電極と前記第３電極及び第５電極との間に、前記電極間での静電容量を調整する誘電体層が設けられたことを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の可変容量素子は、請求項１〜３の何れか１項に記載の発明において、前記第２電極と前記４電極とが１枚の平板として形成されたことを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の可変容量素子は、支持基板と、前記支持基板の表面に形成された薄膜状の第１電極と、前記第１電極の上方に固定配置されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第２電極に対して垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されると共に、前記第２電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第２電極側に突出する複数の櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第３電極であって、前記第２電極と共に可変容量を構成し、前記第１電極と該第２電極の間に印加された第１電圧に応じて垂直方向に駆動される第３電極と、前記第１電極の上方に固定配置され、前記第２電極に対し左右対称となるように前記第２電極と水平方向に接続されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第４電極であって、前記第２電極とは電気的に絶縁された複数対の第４電極と、前記第１電極と前記第４電極との間に配置され、前記第３電極と水平方向に接続されると共に、前記第４電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第４電極側に突出する少なくとも１つの櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第５電極であって、前記複数対の第４電極の各々に対応して設けられ、前記複数対の第４電極の各々と共に前記第３電極の振動を防止する振動防止部を構成し、前記第４電極と該第５電極との間に印加された第２電圧に応じて一対の第５電極が水平方向を反対向きに駆動されて、前記第４電極の櫛歯部と該第５電極の櫛歯部とが接触して静電力により前記複数対の第４電極の各々に固定される複数対の第５電極と、を備えたことを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の可変容量素子は、請求項５に記載の発明において、前記第３電極及び前記第５電極の前記第１電極と対向する面に絶縁膜を介して第６電極を更に形成し、該第６電極と前記第１電極との間に印加された第１電圧に応じて前記第３電極が垂直方向に駆動されることを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載の可変容量素子は、請求項５又は６に記載の発明において、前記第１電極と前記第３電極及び第５電極との間に、前記電極間での静電容量を調整する誘電体層が設けられたことを特徴としている。
【００２０】
請求項８に記載の可変容量素子は、請求項５〜７の何れか１項に記載の発明において、前記第２電極と前記複数対の第４電極の各々とが別々の平板として形成されたことを特徴としている。
【００２１】
請求項９に記載の可変容量素子は、請求項５〜８の何れか１項に記載の発明において、前記第３電極と前記複数対の第５電極の各々とは、可とう性を有する材料で形成されたＵ字状の接続部材で接続されたことを特徴としている。
【００２２】
請求項１０に記載の可変容量素子は、請求項１〜９の何れか１項に記載の発明において、前記支持基板が、半導体基板又は結晶基板であることを特徴としている。
【００２３】
請求項１１に記載の可変容量素子は、請求項１〜１０の何れか１項に記載の発明において、前記支持基板が、シリコン基板又は酸化アルミニウム基板であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
各請求項に係る発明によれば、以下の効果がある。
【００２５】
請求項１に係る発明によれば、第４電極及び第５電極から構成される振動防止部にブレーキ電圧（第２電圧）を印加することで、駆動電圧（第１電圧）を印加して移動させた後の可動電極（第３電極）の垂直方向の位置を固定し、外部振動による可動電極（第３電極）の振動を防止して、可変容量素子を所望の静電容量で安定に動作させることができる、という効果がある。
【００２６】
請求項２、請求項６に係る発明によれば、可動電極（第３電極）と絶縁された可動駆動電極（第６電極）を設けることで、容量調整動作時における駆動電圧（第１電圧）による影響を低減して、可変容量素子を所望の静電容量で更に安定に動作させることができる、という効果がある。
【００２７】
請求項３、請求項７に係る発明によれば、更に、可動電極（第３電極）と駆動電極（第１電極）との間に誘電体層を設けることで、誘電体層の厚さで可動電極（第３電極）を支持する梁部のばね定数を制御して、可変容量素子を所望の静電容量で動作させることができる、という効果がある。
【００２８】
請求項４に係る発明によれば、上部ブレーキ電極（第４電極）及び固定電極（第２電極）を一体に形成することで、作製工程が簡単になる、という効果がある。
【００２９】
請求項５に係る発明によれば、下部ブレーキ電極（第５電極）及び可動電極（第３電極）をフレキシブルな接続部材で接続した状態で振動防止部にブレーキ電圧（第２電圧）を印加することで、駆動電圧（第１電圧）を印加して移動させた後の可動電極（第３電極）の垂直方向及び水平方向の位置を固定し、外部振動による可動電極（第３電極）の振動を防止して、可変容量素子を所望の静電容量で更に安定に動作させることができる、という効果がある。
【００３０】
請求項８に係る発明によれば、上部ブレーキ電極（第４電極）及び固定電極（第２電極）を別体に形成することで、下部ブレーキ電極（第５電極）及び可動電極（第３電極）を別体に形成することができる、という効果がある。
【００３１】
請求項９に係る発明によれば、下部ブレーキ電極（第５電極）と可動電極（第３電極）とを、別々に動かすことが可能になる、という効果がある。
【００３２】
請求項１０、１１に係る発明によれば、ＲＦフロントエンドに適用するチューナブル整合回路を構成するのにより好適な可変容量素子を提供できる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００３４】
（第１の実施の形態）
＜可変容量素子の概略構成＞
まず、図１〜図３を参照して、可変容量素子の構成を簡単に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る可変容量素子の外観を示す斜視図である。図２は可変容量素子を固定電極側から見た平面図である。図３は可変容量素子の側面図である。
【００３５】
可変容量素子１０は、シリコン等の半導体で構成された支持基板１２、支持基板１２上に配置された駆動電極１４、駆動電極１４に対向するように離間配置された固定電極１６、駆動電極１４と固定電極１６との間に移動可能に保持された可動電極１８、及び可動電極１８の移動後の振動を防止する振動防止部としてのブレーキ・キャパシタ２０を備えている。ブレーキ・キャパシタ２０は、上部ブレーキ電極２２と、電圧印加により上部ブレーキ電極２２と接触する下部ブレーキ電極２４とで構成されている。
【００３６】
支持基板１２は平面視が矩形状の平板である。支持基板１２としては、半導体プロセスで使用可能な基板であればよく、シリコン基板等の半導体基板の外、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の結晶基板を用いることができる。駆動電極１４は導電性材料により形成された薄膜電極である。導電性材料としては、半導体プロセスで一般的に使用されている材料を使用することができる。駆動電極１４は絶縁層（図示せず）を介して支持基板上１２上に成膜されている。駆動電極１４は平面視が支持基板１２よりひと回り小さい矩形状とされ、支持基板上１２の中央部分に形成されている。
【００３７】
本実施の形態では、支持基板１２の面積を４００μｍ×４００μｍとし、駆動電極１４の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。支持基板１２としては、シリコン（Ｓｉ）等の半導体基板が用いられている。また、駆動電極１４用の導電性材料には、タングステンシリサイド(ＷＳｉ２)が用いられている。絶縁層（図示せず）には、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）が用いられている。駆動電極１４の厚さは約０．２μｍである。
【００３８】
固定電極１６は平面視が矩形状の基板を備えている。この基板には、後述する通り、支持基板１２側に突出した複数の櫛歯部１６Ａが設けられている（図４参照）。上部ブレーキ電極２２は平面視が短冊状の基板を備えている。この基板には、後述する通り、支持基板１２側に突出した単数又は複数の櫛歯部２２Ａが設けられている（図４参照）。上部ブレーキ電極２２の長手方向の基板側面が、誘電体２６を介して固定電極１６の長手方向の基板側面に接合されている。即ち、固定電極１６、誘電体２６、及び上部ブレーキ電極２２は、平面視が矩形状の部材として一体に形成されている。上部ブレーキ電極２２が付設された固定電極１６の面積は、対向する駆動電極１４の面積とほぼ同じ大きさとされている。固定電極１６及び上部ブレーキ電極２２は、同じ導電性材料で形成することができる。導電性材料としては、半導体プロセスで一般的に使用されている材料を使用することができる。
【００３９】
本実施の形態では、上部ブレーキ電極２２が付設された固定電極１６の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。固定電極１６及び上部ブレーキ電極２２の厚さは約１．４μｍである。基板の厚さが約０．２μｍで、櫛歯部の高さが約１．２μｍであり、合計の厚さが約１．４μｍとなる。また、固定電極１６及び上部ブレーキ電極２２用の導電性材料には、多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）が用いられている。誘電体２６には、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）が用いられている。
【００４０】
可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４は、平面視が矩形状の部材として導電性材料で一体に形成されている。導電性材料としては、半導体プロセスで一般的に使用されている材料を使用することができる。固定電極１６と可動電極１８とは同じ材料で形成されていることが好ましい。この部材の内、固定電極１６に対向する部分が可動電極１８であり、上部ブレーキ電極２２に対向する部分が下部ブレーキ電極２４である。この部材は平面視が矩形状の基板を備えている。この基板には、後述する通り、固定電極１６側に突出した複数の櫛歯部１８Ａと、上部ブレーキ電極２２側に突出した単数又は複数の櫛歯部２４Ａとが設けられている（図４参照）。櫛歯部が形成された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面は、誘電体層２８で被覆されている。下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の面積は、対向する駆動電極１４の面積とほぼ同じ大きさとされている。
【００４１】
本実施の形態では、下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の厚さは約１．４μｍである。基板の厚さが約０．２μｍで、櫛歯部の高さが約１．２μｍであり、合計の厚さが約１．４μｍとなる。誘電体層２８の厚さは約０．１μｍである。また、可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４用の導電性材料には、多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）が用いられている。誘電体層２８には、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）が用いられている。
【００４２】
上部ブレーキ電極２２が付設された固定電極１６は、支持基板１２上に立設された複数の支柱３０により支持されて、支持基板１２から所定の高さに固定配置されている。支柱３０の本数は３本以上が好ましい。複数の支柱３０は、固定電極１６と同じ導電性材料で形成することができる。本実施の形態では、支柱３０用の導電性材料には、多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）が用いられている。固定電極１６は、支持基板１２から約５μｍの高さに配置されている。
【００４３】
支持基板１２の四隅の各々には、柱状のアンカー部３２が立設されている。即ち、支持基板１２上には、４本のアンカー部３２が立設されている。４本のアンカー部３２間には、長尺状の梁部３４が架け渡されている。長尺状の梁部３４は、可動電極１８等を取り囲むように架け渡されている。本実施の形態では、幅１．４μｍの長尺状の梁部３４が、支持基板１２から約３．５μｍの高さに架け渡されている。
【００４４】
下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８は、複数のばね部材３６により梁部３４に連結されている。下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８は、ばね部材３６により梁部３４に連結されることで、駆動電極１４と固定電極１６との間において、垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されている。
【００４５】
本実施の形態では、下部ブレーキ電極２４及び可動電極１８は、４個のばね部材３６によって、長尺状の梁部３４と同じ高さ（即ち、支持基板１２から約３．５μｍの高さ）に保持されている。アンカー部３２、梁部３４、及びばね部材３６は、保持される可動電極１８と同じ導電性材料で形成することができる。本実施の形態では、アンカー部３２、梁部３４、及びばね部材３６用の導電性材料には、多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）が用いられている。
【００４６】
なお、支持基板１２に平行な面内方向を水平方向とし、支持基板１２に垂直な方向を垂直方向とする。面内方向において、矩形状の支持基板１２の一辺が延びる方向をＸ方向とし、これに直交する方向をＹ方向とする。Ｘ方向及びＹ方向の各々に直交する方向がＺ方向である。図１に示す斜視図では、Ｚ方向の寸法を３０倍に拡大して図示している。また、図３に示す側面図では、可動電極１８は梁部３４の背後にあり、固定電極１６と可動電極１８との間に介在する誘電体層２８が模式的に表されている。
【００４７】
＜櫛型電極の構造＞
次に、図４、図５を参照して、櫛型電極の構造を説明する。図４は図２に示す可変容量素子のＸ−Ｘ線断面図である。図５（Ａ）は図２に示す領域Ａでの櫛歯部の嵌合状態を示す図である。図２に示す領域Ａは、誘電体２６の近傍の約３μｍ×約１０μｍの小領域であり、図４では領域Ｂに相当する。図５（Ｂ）は図２に示す領域Ａでの対向電極の分解斜視図である。
【００４８】
図４に示すように、固定電極１６には、複数の櫛歯部１６Ａが設けられている。上部ブレーキ電極２２には、単数又は複数の櫛歯部２２Ａが設けられている。図４では、３個の櫛歯部１６Ａと１個の櫛歯部２２Ａとが図示されている。また、可動電極１８には、複数の櫛歯部１８Ａが設けられている。下部ブレーキ電極２４には、単数又は複数の櫛歯部２４Ａが設けられている。図４では、３個の櫛歯部１８Ａと２個の櫛歯部２４Ａとが図示されている。
【００４９】
図５（Ｂ）に示すように、三次元構造で表すと、櫛歯部の各々は、誘電体２６の長さ方向（図２ではＹ方向）に対し平行に延びた長尺状の板体である。例えば、可動電極１８の櫛歯部１８Ａであれば、長尺状の板体である櫛歯部１８Ａは、Ｙ方向に対し平行に延び且つ可動電極１８の基板に対し直角を成すように、基板に設けられている。本実施の形態では、櫛歯部１６Ａ、櫛歯部１８Ａ、櫛歯部２２Ａ、及び櫛歯部２４Ａの各々は、高さ１．２μｍ、幅０．５μｍで基板から突出している。また、同じ基板の隣接する２個の櫛歯部の離間距離は約０．９μｍである。
【００５０】
また、図４及び図５（Ａ）に示すように、電極間に電圧を印加する前の初期状態では、可動電極１８側の櫛歯部１８Ａ及び櫛歯部２４Ａの各々が、固定電極１６側の櫛歯部１６Ａ及び櫛歯部２２Ａの間隙（櫛歯部が設けられていない領域）に対向するように、下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８が所定位置に保持されている。
【００５１】
これにより、可動電極１８が固定電極１６側に向って垂直方向に移動しても、可動電極１８の櫛歯部１８Ａは、固定電極１６側の隣接する２個の櫛歯部１６Ａの間隙に侵入することができる。また、下部ブレーキ電極２４の櫛歯部２４Ａは、固定電極１６側の櫛歯部１６Ａ及び櫛歯部２２Ａの間隙に侵入することができる。本実施の形態では、例えば、櫛歯部１６Ａと櫛歯部１８Ａのように、対向電極の櫛歯部が嵌合された状態では、対向する櫛歯部間の距離は約０．１μｍである。
【００５２】
上述した通り、櫛歯部が形成された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面は、誘電体層２８で被覆されている。従って、可動電極１８と固定電極１６との間には誘電体層２８が必ず介在し、可動電極１８の移動により両電極間が短絡されることはない。同様に、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４との間には誘電体層２８が必ず介在し、下部ブレーキ電極２４の移動により両電極間が短絡されることはない。
【００５３】
駆動電極１４と可動電極１８とは、両電極間に駆動電圧Ｖ１を印加する電源４０に接続されている。また、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ２４電極とは、両電極間にブレーキ電圧Ｖ２を印加する電源４２に接続されている。なお、下部ブレーキ電極２４及び可動電極１８は、ばね部材３６、梁部３４、及びアンカー部３２を介して、電源４２に接続されると共に接地されている。従って、下部ブレーキ電極２４と可動電極１８とは、共に接地されてグランド電位となる。
【００５４】
＜可変容量素子の動作＞
（１）可変容量素子の容量調整動作
まず、図６〜図９を参照して可変容量素子の容量調整動作を説明する。図６は図４に示す領域Ｂの部分拡大図である。図７（Ａ）は可変容量素子の容量調整動作を説明する図であり、図７（Ｂ）はチューナブル・キャパシタの電圧依存性を示すグラフである。図８はチューナブル・キャパシタの動作の様子を示す断面図であり、図９はチューナブル・キャパシタの動作の様子を示す立体図である。
【００５５】
図６に示すように、可変容量素子１０は、機能面から見ると、振動防止部としてのブレーキ・キャパシタ２０、可変容量としてのチューナブル・キャパシタ４４、及び電極駆動部としての駆動キャパシタ４６の３種類のキャパシタから構成されている。ブレーキ・キャパシタ２０は、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４とで構成されている。チューナブル・キャパシタ４４は、固定電極１６と可動電極１８とで構成されている。駆動キャパシタ４６は、駆動電極１４と可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４とで構成されている。ここで、チューナブル・キャパシタ４４の容量を「Ｃ」とする。
【００５６】
図７（Ａ）に示すように、容量調整動作を実施する場合には、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ４６にＶ１の正電圧を印加する。駆動電極１４及び可動電極１８の間には、電源４０から駆動電圧Ｖ１が印加される。これにより、駆動キャパシタ４６の垂直方向の電極間距離が減少し、可動電極１８が駆動電極１４側に移動する。また、実線で囲んだチューナブル・キャパシタ４４の対向電極面積が減少し、固定電極１６と可動電極１８との対向距離が増加する。これにより、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃが小さくなる。
【００５７】
図７（Ｂ）に示すように、チューナブル・キャパシタ４４の電極間距離ｄは、駆動電圧Ｖ１に依存して変化する。ここで、横軸が駆動電圧Ｖ１[Ｖ]であり、縦軸が固定電極１６と可動電極１８との電極間距離ｄ[μｍ]である。図から分かるように、駆動電圧Ｖ１が０Ｖ〜３Ｖまで増加するに従い、垂直方向の電極間距離ｄは０μｍ〜１．２μｍまで増加する。
【００５８】
なお、駆動電圧Ｖ１と電極間距離ｄとの関係は、下記式（１）〜（４）から導出される下記式（５）に従って求めたものである。
【００５９】
「Ｕ」は可動電極１８と駆動電極１４との間のエネルギーであり、下記式（１）で表される。
【００６０】
【数１】
【００６１】
「Ｆ」は可動電極１８と駆動電極１４との間の静電力であり、下記式（２）で表される。
【００６２】
【数２】
【００６３】
「ｋ」は梁部３４及びばね部材３６のばね定数であり、下記式（３）で表される。ばね定数ｋの値は、梁部３４及びばね部材３６の形状や長さによって適宜設計できる。ここではｋ＝０．６Ｎ／ｍとする。
【００６４】
【数３】
【００６５】
上記式（２）及び式（３）から、下記式（４）が導出される。
【００６６】
【数４】
【００６７】
上記式（１）〜（４）に基づいて、駆動電圧Ｖ１と電極間距離ｄとの関係は、下記式（５）で表される。
【００６８】
【数５】
【００６９】
なお、上記式（１）〜（５）において、「ｄ」は可動電極１８の変位、即ち、固定電極１６と可動電極１８との電極間距離である。「ｄ０」はＶ１＝０Ｖ時の可動電極１８と駆動電極１４との間の電極間距離であり、ここではｄ０＝３．３μｍとする。「Ｓ」は可動電極１８の面積であり、ここでは３００μｍ×３００μｍとする。「ε」は真空誘電率であり、ε＝８．８５Ｅ−１２Ｆ／ｍとする。「Ｋ」は真空の比誘電率であり、ここでは１とする。本実施の形態におけるその他の各部材の「長さ、厚さ、距離」は、上述した通りである。
【００７０】
上記式（５）からも分かるように、駆動電圧Ｖ１が０Ｖでは、図８（Ａ）及び図９（Ａ）に示すように、電極間距離ｄは約０μｍである。このとき、容量Ｃは２０．７ｐＦとなる。一方、駆動電圧Ｖ１が２．８３Ｖでは、図８（Ｂ）及び図９（Ｂ）に示すように、電極間距離ｄは約１．１μｍである。このとき、容量Ｃは５．９ｐＦとなる。このような動作により、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃの大きさが調整される。なお、容量Ｃの値はシミュレーションにより得られた値である。
【００７１】
（２）可変容量素子の振動防止動作
次に、図１０及び図１１を参照して可変容量素子の振動防止動作を説明する。図１０（Ａ）〜（Ｃ）はブレーキ・キャパシタが可動電極の振動を防止する様子を示す図である。図１１（Ａ）〜（Ｃ）はブレーキ・キャパシタの動作下でのチューナブル・キャパシタの特性を示すグラフである。
【００７２】
上述した通り、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ４６にＶ１の正電圧を印加すると、可動電極１８が駆動電極１４側に移動して、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃが小さくなる（図６、図７参照）。図７に示すように、可動電極１８は静電力により所定位置に保持されているが、この状態のままでは、外部振動を受けて可動電極１８が振れるおそれがある。この振動を防止するために、上部ブレーキ電極２２及び下部ブレーキ電極２４の間に、電源４２からブレーキ電圧Ｖ２が印加される。
【００７３】
図１０（Ａ）に示すように、ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、ブレーキ・キャパシタ２０の下部ブレーキ電極２４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４との水平方向の電極間距離が０μｍになる。下部ブレーキ電極２４と一体に形成された可動電極１８も共に水平方向に移動して、可動電極１８と固定電極１６との水平方向の電極間距離も０μｍになる。即ち、各対向電極は誘電体層２８を介して接触することになる。
【００７４】
これによって、可動電極１８と固定電極１６とを大面積で接触させることが可能になると共に、電極間での摩擦力によって可動電極１８を所定位置に安定に維持することができる。また、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃの変動量がより大きくなる。
【００７５】
例えば、図８（Ａ）に示すように、駆動電圧Ｖ１が０Ｖで電極間距離ｄが約０μｍの状態で３Ｖのブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、図１０（Ｂ）に示すように、下部ブレーキ電極２４及び可動電極１８は垂直方向の位置を維持したまま水平方向に移動し、対向電極は誘電体層２８を介して接触することになり、摩擦力によりこの位置に固定される。
【００７６】
同様に、図８（Ｂ）に示すように、駆動電圧Ｖ１が２．８３Ｖで電極間距離ｄが約１．１μｍの状態で３Ｖのブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、図１０（Ｃ）に示すように、下部ブレーキ電極２４及び可動電極１８は垂直方向の位置を維持したまま水平方向に移動し、対向電極は誘電体層２８を介して接触することになり、摩擦力によりこの位置に固定される。
【００７７】
図１１（Ａ）に示すように、チューナブル・キャパシタ４４の電極間距離ｄは、駆動電圧Ｖ１に依存して変化する。ここで、横軸が駆動電圧Ｖ１[Ｖ]であり、縦軸が固定電極１６と可動電極１８との電極間距離ｄ[μｍ]である。図から分かるように、駆動電圧Ｖ１が０Ｖ〜３Ｖまで増加するに従い、電極間距離ｄは０μｍ〜１．２μｍまで増加する。
【００７８】
また、図１１（Ｂ）に示すように、駆動電圧Ｖ１に応じて電極間距離ｄが変化している場合にブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃは、電極間距離ｄに依存して変化する。ここで、横軸が電極間距離ｄ[μｍ]であり、縦軸が容量Ｃ[ｐＦ]である。図から分かるように、３Ｖのブレーキ電圧Ｖ２を印加する場合には、電極間距離ｄが０μｍ〜１．２μｍまで増加するに従い、容量Ｃは約６０ｐＦ〜約１０ｐＦまで減少する。
【００７９】
実際に動作させて、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃと駆動電圧Ｖ１との関係を測定すると、図１１（Ｃ）に示すように、３Ｖのブレーキ電圧Ｖ２を印加した場合には、駆動電圧Ｖ１が０Ｖから３Ｖまで増加するに従い、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃは、約６０ｐＦから約１０ｐＦまで減少する。ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖでは、駆動電圧Ｖ１が０Ｖで容量Ｃは２０．７ｐＦであり、駆動電圧Ｖ１が２．８３Ｖで容量Ｃは５．９ｐＦとなる。これと比較すると、３Ｖのブレーキ電圧Ｖ２を印加した場合には、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃは２〜３倍に増加する。即ち、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃの変動量がより大きくなる。
【００８０】
＜可変容量素子の製造工程＞
次に、図１２及び図１３を参照して、第１の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明する。ここでは、図４に領域Ｂで示す部分について製造工程の一例を示す。
【００８１】
まず、図１２（Ａ）に示すように、支持基板１２であるシリコン基板上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ（Low Pressure CVD：減圧化学気相成長）法等の既知の方法を用いて、厚さ５００ｎｍの窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）絶縁層１３を成膜する。このＳｉ３Ｎ４絶縁層１３上に、例えばスパッタリング等の既知の方法を用いて、厚さ２００ｎｍのタングステンシリサイド(ＷＳｉ２)を成膜して、ＷＳｉ２駆動電極１４を形成する。次に、図１２（Ｂ）に示すように、ＷＳｉ２駆動電極１４上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、酸化シリコン（ＳｉＯ２）層を３．３μｍの厚さに堆積して、ＳｉＯ２犠牲膜１５を成膜する。
【００８２】
次に、図１２（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ２犠牲膜１５上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、可動電極１８等を形成するために、厚さ１．４μｍの多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）層１７を成膜する。Poly-Ｓｉ層１７には燐（Ｐ）をドープする。燐をドープするために、原料ガスはＳｉＨ４以外に、不純物ガスとしてＰＨ３を同時に導入する。燐をドープすることでPoly-Ｓｉの抵抗を低くすることができる。燐をドープしたPoly-Ｓｉは導体と見なすことができる。例えば、燐を５Ｅ２０／ｃｍ３でドープした場合、６２０℃で成膜したPoly-Ｓｉ膜の抵抗率は７０ｍΩ・ｃｍである。
【００８３】
次に、図１２（Ｄ）に示すように、Poly-Ｓｉ層１７を、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等、既知の方法で櫛歯状にパターニングして、可動電極１８（櫛歯部１８Ａ）及び下部ブレーキ電極２４（櫛歯部２４Ａ）を形成する。エッチング工程では、約１．２μｍの深さまでエッチングする。
【００８４】
次に、図１２（Ｅ）に示すように、Poly-Ｓｉ層１７をパターニングして形成された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ０．１μｍのＳｉ３Ｎ４層を成膜し、Ｓｉ３Ｎ４誘電体層２８を形成する。
【００８５】
次に、図１２（Ｆ）に示すように、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等の既知の方法で、Poly-Ｓｉ層（可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４）及びＳｉ３Ｎ４誘電体層２８を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜１５を露出させ、リリースホール１９を形成する。
【００８６】
次に、図１２（Ｇ）に示すように、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、Ｓｉ３Ｎ４誘電体層２８で被覆された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面上に、ＳｉＯ２犠牲膜１５を更に０．１μｍの厚さで成膜する。リリースホール１９も、ＳｉＯ２犠牲膜１５で埋められる。次に、図１２（Ｈ）に示すように、固定電極１６等を形成するために、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ１．４μｍのPoly-Ｓｉ層２１を堆積する。
【００８７】
次に、図１３（Ｉ）に示すように、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）等の既知の方法を用いて、Poly-Ｓｉ層２１の表面を平坦化する。次に、図１３（Ｊ）に示すように、誘電体２６（絶縁部）を埋め込むために、ドライエッチングにより、Poly-Ｓｉ層２１を所定パターンで除去して、溝部２３を形成する。
【００８８】
次に、図１３（Ｋ）に示すように、溝部２３が形成されたPoly-Ｓｉ層２１の表面上に、厚さが２００ｎｍのＳｉ３Ｎ４層２５を成膜する。次に、図１３（Ｌ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１の表面が露出するまでエッチングを行い、余分のＳｉ３Ｎ４層２５を除去して、Ｓｉ３Ｎ４誘電体２６を埋め込み形成する。次に、図１３（Ｍ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１の表面を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜１５をリリースするためのリリースホール２７を形成する。
【００８９】
最後に、図１３（Ｎ）に示すように、固定電極１６（櫛歯部１６Ａ）及び上部ブレーキ電極２２（櫛歯部２２Ａ）を形成するために、ＳｉＯ２犠牲膜１５を既知の方法でリリースする。例えば、フッ酸に浸漬してＳｉＯ２犠牲膜１５をウェットエッチングにより除去する。Ｓｉ３Ｎ４はフッ酸にはほとんど溶解しないため、ＳｉＯ２犠牲膜１５だけを選択的に除去できる。
【００９０】
この工程により、可動電極１８（櫛歯部１８Ａ）及び下部ブレーキ電極２４（櫛歯部２４Ａ）は、固定電極１６（櫛歯部１６Ａ）及び上部ブレーキ電極２２（櫛歯部２２Ａ）から切り離されると共に、駆動電極１４からも切り離されて、自由に移動できるようになる。
【００９１】
以上説明したように、本実施の形態の可変容量素子は、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタに駆動電圧Ｖ１を印加すると、可動電極が駆動電極側に移動して、チューナブル・キャパシタの容量Ｃを変化させる。この状態で、更にブレーキ・キャパシタにブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、可動電極側の櫛歯部と駆動電極側の櫛歯部とが誘電体層を介して接触するようになり、摩擦力により可動電極の位置が固定され、外部振動による可動電極の振動が防止される。これにより、チューナブル・キャパシタを、所望の容量Ｃで安定に動作させることができる。
【００９２】
また、本実施の形態では、ブレーキ電圧Ｖ２の印加により、チューナブル・キャパシタの容量の変動量がより大きくなる。
【００９３】
また、本実施の形態では、上部ブレーキ電極及び固定電極は一体に形成されているので、上部ブレーキ電極及び固定電極を別々に形成する場合と比較すると、可変容量素子の作製工程がより簡単になる。
【００９４】
（第２の実施の形態）
図１４（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第２の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。図１４（Ａ）は第１の実施の形態の図６に対応する図である。第２の実施の形態に係る可変容量素子１０Ａは、下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の裏面側に、絶縁層５０を介して可動駆動電極５２が形成されている以外は、第１の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を一部省略する。
【００９５】
図１４（Ａ）に示すように、可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４は、平面視が矩形状の部材として導電性材料で一体に形成されている。この部材の内、固定電極１６に対向する部分が可動電極１８であり、上部ブレーキ電極２２に対向する部分が下部ブレーキ電極２４である。この部材は平面視が矩形状の基板を備えている。
【００９６】
この基板の表面側には、固定電極１６側に突出した複数の櫛歯部１８Ａと、上部ブレーキ電極２２側に突出した単数又は複数の櫛歯部２４Ａとが設けられている。櫛歯部が形成された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面は、誘電体層２８で被覆されている。一方、基板の裏面側には、絶縁層５０を介して可動駆動電極５２が形成されている。即ち、可動電極１８、下部ブレーキ電極２４、絶縁層５０、及び可動駆動電極５２は、一体に形成されている。
【００９７】
下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の面積は、対向する駆動電極１４の面積とほぼ同じ大きさとされている。また、絶縁層５０を介して形成された可動駆動電極５２の面積も、対向する駆動電極１４の面積とほぼ同じ大きさとされている。
【００９８】
本実施の形態では、下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の面積、絶縁層５０を介して形成された可動駆動電極５２の面積は、各々３００μｍ×３００μｍとされている。可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の厚さは約１．２５μｍである。基板の厚さが約０．０５μｍで、櫛歯部の高さが約１．２μｍであり、合計の厚さが約１．２５μｍとなる。誘電体層２８の厚さは約０．１μｍである。絶縁層５０の厚さは約０．１μｍである。可動駆動電極５２の厚さは約０．０５μｍである。
【００９９】
また、本実施の形態では、可動電極１８、下部ブレーキ電極２４、及び可動駆動電極５２用の導電性材料には、多結晶シリコン（Poly-Ｓｉ）が用いられている。誘電体層２８及び絶縁層５０には、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）が用いられている。
【０１００】
第１の実施の形態と同様に、可変容量素子１０Ａは、機能面から見ると、ブレーキ・キャパシタ２０、チューナブル・キャパシタ４４、及び駆動キャパシタ４６Ａの３種類のキャパシタから構成されている。本実施の形態では、駆動キャパシタ４６Ａは、駆動電極１４と可動駆動電極５２とで構成されている。
【０１０１】
図１４（Ｂ）に示すように、容量調整動作を実施する場合には、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ４６ＡにＶ１の正電圧を印加する。駆動電極１４及び可動駆動電極５２の間には、電源４０から駆動電圧Ｖ１が印加される。これにより、駆動キャパシタ４６Ａの垂直方向の電極間距離が減少し、可動電極１８が可動駆動電極５２と共に駆動電極１４側に移動する。
【０１０２】
また、チューナブル・キャパシタ４４の対向電極面積が減少し、固定電極１６と可動電極１８との対向距離も増加する。これにより、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃが小さくなる。本実施の形態では、駆動キャパシタ４６Ａの可動駆動電極５２は、チューナブル・キャパシタ４４の可動電極１８と、絶縁層５０により絶縁され、電気的に完全に分離されている。このため、チューナブル・キャパシタ４４の動作時に、駆動電圧Ｖ１による影響（ノイズの発生等）が低減される。
【０１０３】
図１４（Ｃ）に示すように、振動防止動作を実施する場合には、ブレーキ・キャパシタ２０にブレーキ電圧Ｖ２を印加する。上部ブレーキ電極２２及び下部ブレーキ電極２４の間には、電源４２からブレーキ電圧Ｖ２が印加される。ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、下部ブレーキ電極２４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４との水平方向の電極間距離が０μｍになる。下部ブレーキ電極２４と一体に形成された可動電極１８も共に水平方向に移動して、可動電極１８と固定電極１６との電極間距離も０μｍになる。即ち、各対向電極は誘電体層２８を介して接触することになる。
【０１０４】
これによって、第１の実施の形態と同様に、可動電極１８と固定電極１６とを大面積で接触させることが可能になると共に、電極間での摩擦力によって可動電極１８を所定位置に安定に維持することができる。また、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃの変動量がより大きくなる。
【０１０５】
次に、図１５及び図１６を参照して、第２の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明する。第１の実施の形態と同様の工程は、簡単に説明する。
【０１０６】
まず、図１５（Ａ）に示すように、支持基板１２であるシリコン基板上に、厚さ５００ｎｍのＳｉ３Ｎ４絶縁層１３を成膜する。このＳｉ３Ｎ４絶縁層１３上に、厚さ２００ｎｍのＷＳｉ２を成膜して、ＷＳｉ２駆動電極１４を形成する。次に、図１５（Ｂ）に示すように、ＷＳｉ２駆動電極１４上に、ＳｉＯ２を３．３μｍの厚さに堆積して、ＳｉＯ２犠牲膜１５を成膜する。
【０１０７】
次に、図１５（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ２犠牲膜１５上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ５０ｎｍのPoly-Ｓｉ膜を成膜して、Poly-Ｓｉ可動駆動電極５２を形成する。このPoly-Ｓｉ可動駆動電極５２上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ０．１μｍのＳｉ３Ｎ４を成膜して、Ｓｉ３Ｎ４絶縁層５０を形成する。
【０１０８】
次に、図１５（Ｄ）に示すように、Ｓｉ３Ｎ４絶縁層５０上に、可動電極１８等を形成するために、１．４μｍのPoly-Ｓｉ層１７を成膜する。Poly-Ｓｉ層１７には燐（Ｐ）をドープする。次に、図１５（Ｅ）に示すように、Poly-Ｓｉ層１７を、櫛歯状にパターニングして、可動電極１８（櫛歯部１８Ａ）及び下部ブレーキ電極２４（櫛歯部２４Ａ）を形成する。エッチング工程では、約１．２μｍの深さまでエッチングする。
【０１０９】
次に、図１５（Ｆ）に示すように、Poly-Ｓｉ層１７をパターニングして形成された可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４の表面に、厚さが０．１μｍのＳｉ３Ｎ４を成膜し、Ｓｉ３Ｎ４誘電体層２８を形成する。次に、図１５（Ｇ）に示すように、Poly-Ｓｉ可動駆動電極５２、Ｓｉ３Ｎ４絶縁層５０、Poly-Ｓｉ層（可動電極１８及び下部ブレーキ電極２４）及びＳｉ３Ｎ４誘電体層２８を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜１５を露出させ、リリースホール１９を形成する。次に、図１５（Ｈ）に示すように、ＳｉＯ２犠牲膜１５を更に０．１μｍの厚さで成膜する。リリースホール１９もＳｉＯ２犠牲膜１５で埋められる。
【０１１０】
次に、図１６（Ｉ）に示すように、固定電極１６等を形成するために、厚さ１．４μｍのPoly-Ｓｉ層２１を堆積する。次に、図１６（Ｊ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１の表面を平坦化する。次に、図１６（Ｋ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１を所定パターンで除去して、溝部２３を形成する。次に、図１６（Ｌ）に示すように、溝部２３を埋めるように、厚さが２００ｎｍのＳｉ３Ｎ４層２５を成膜する。次に、図１６（Ｍ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１の表面が露出するまでエッチングを行い、余分のＳｉ３Ｎ４層２５を除去して、Ｓｉ３Ｎ４誘電体２６を埋め込み形成する。次に、図１６（Ｎ）に示すように、Poly-Ｓｉ層２１の表面を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜１５をリリースするためのリリースホール２７を形成する。
【０１１１】
最後に、図１６（Ｏ）に示すように、固定電極１６及び上部ブレーキ電極２２を形成するために、ＳｉＯ２犠牲膜１５をリリースする。この工程により、可動電極１８、下部ブレーキ電極２４、絶縁層５０、及び可動駆動電極５２は、固定電極１６及び上部ブレーキ電極２２から切り離されると共に、駆動電極１４からも切り離されて、自由に移動できるようになる。
【０１１２】
以上説明したように、本実施の形態の可変容量素子は、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタに駆動電圧Ｖ１を印加すると、可動電極が駆動電極側に移動して、チューナブル・キャパシタの容量Ｃを変化させる。この状態で、更にブレーキ・キャパシタにブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、可動電極側の櫛歯部と駆動電極側の櫛歯部とが誘電体層を介して接触するようになり、摩擦力により可動電極の位置が固定され、外部振動による可動電極の振動が防止される。これにより、チューナブル・キャパシタを、所望の容量Ｃで安定に動作させることができる。
【０１１３】
また、本実施の形態では、ブレーキ電圧Ｖ２の印加により、チューナブル・キャパシタの容量の変動量がより大きくなる。
【０１１４】
また、本実施の形態では、上部ブレーキ電極及び固定電極は一体に形成されているので、上部ブレーキ電極及び固定電極を別々に形成する場合と比較すると、可変容量素子の作製工程がより簡単になる。
【０１１５】
更に、本実施の形態では、駆動キャパシタの可動駆動電極は、チューナブル・キャパシタの可動電極と絶縁層により絶縁されているので、チューナブル・キャパシタの動作時に、駆動電圧Ｖ１による影響が低減される。
【０１１６】
（第３の実施の形態）
図１７は本発明の第３の実施の形態に係る可変容量素子の側面図である。図１８（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第３の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。図１７は第１の実施の形態の図３に対応する図である。図１８（Ａ）は第１の実施の形態の図６に対応する図である。第３の実施の形態に係る可変容量素子１０Ｂは、支持基板１２上に、駆動電極１４を覆うように誘電層６０を設けた以外は、第１の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１１７】
第１の実施の形態と同様に、駆動電極１４は平面視が支持基板１２よりひと回り小さい矩形状とされ、支持基板上１２の中央部分に形成されている。支持基板１２上には、この駆動電極１４を覆うように、駆動電極１４より厚膜の誘電層６０が設けられている。本実施の形態では、駆動電極１４の厚さは約０．２μｍであり、誘電層６０の厚さは約２．２μｍである。また、駆動電極１４用の導電性材料には、ＷＳｉ２が用いられ、誘電層６０には、Ｓｉ３Ｎ４が用いられている。
【０１１８】
図１８（Ａ）に示すように、可変容量素子１０Ｂは、機能面から見ると、第１の実施の形態と同様に、ブレーキ・キャパシタ２０、チューナブル・キャパシタ４４、及び駆動キャパシタ４６Ｂの３種類のキャパシタから構成されている。本実施の形態では、駆動キャパシタ４６Ｂは、駆動電極１４と誘電層６０と可動電極１８とで構成されている。
【０１１９】
図１８（Ｂ）に示すように、容量調整動作を実施する場合には、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ４６ＢにＶ１の正電圧を印加する。駆動電極１４及び可動電極１８の間には、電源４０から駆動電圧Ｖ１が印加される。これにより、駆動キャパシタ４６Ｂの電極間距離が減少し、可動電極１８が駆動電極１４側に移動する。また、チューナブル・キャパシタ４４の対向電極面積が減少し、固定電極１６と可動電極１８との対向距離も増加する。これにより、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃが小さくなる。
【０１２０】
本実施の形態では、駆動電極１４と可動電極１８との間に誘電層６０を挿入することで、駆動キャパシタ４６Ｂの容量は第１の実施の形態に比べてかなり大きくなる。下記式（６）に示すように、駆動キャパシタ４６Ｂのばね常数ｋは、梁部（梁部３４及びばね部材３６）の機械的ばね常数ｋｍと、電気的ばね常数ｋｅとの和になる。
【０１２１】
【化６】
【０１２２】
下記式（７）から分かるように、駆動キャパシタ４６Ｂの容量が増加すると、電気的ばね常数ｋｅも大きくなる。ここで、各パラメータは駆動キャパシタ４６Ｂに関するものであり、Ｃは平行平板の容量、Ｖは平行平板への印加電圧、ｄは電極間距離である。
【０１２３】
【化７】
【０１２４】
これを利用すると、例えば、上記梁部の機械的ばね定数ｋｍを低く設計することが困難な場合等には、誘電層６０の厚さを変更することにより電気ばね常数ｋｅを制御して、駆動キャパシタ４６Ｂのばね常数ｋを調整することができる。
【０１２５】
図１８（Ｃ）に示すように、振動防止動作を実施する場合には、ブレーキ・キャパシタ２０にブレーキ電圧Ｖ２を印加する。上部ブレーキ電極２２及び下部ブレーキ電極２４の間には、電源４２からブレーキ電圧Ｖ２が印加される。ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、ブレーキ・キャパシタ２０の下部ブレーキ電極２４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極２２と下部ブレーキ電極２４との電極間距離が０μｍになる。
【０１２６】
下部ブレーキ電極２４と一体に形成された可動電極１８も共に水平方向に移動して、可動電極１８と固定電極１６との電極間距離も０μｍになる。即ち、両電極は誘電体層２８を介して接触することになる。これによって、可動電極１８と固定電極１６とを大面積で接触させることが可能になると共に、電極間での摩擦力によって可動電極１８の位置に安定に維持することができる。また、チューナブル・キャパシタ４４の容量Ｃの変動量がより大きくなる。
【０１２７】
第３の実施の形態に係る可変容量素子１０Ｂは、以下に説明する工程以外は、第１の実施の形態と同様の製造工程により製造することができる。即ち、第１の実施の形態で例示した図１２（Ａ）に示す工程において、支持基板１２であるシリコン基板上に厚さ５００ｎｍのＳｉ３Ｎ４絶縁層１３を成膜し、このＳｉ３Ｎ４絶縁層１３上に厚さ２００ｎｍのＷＳｉ２を成膜してＷＳｉ２駆動電極１４を形成する。
【０１２８】
この後に、ＷＳｉ２駆動電極１４上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ２．２μｍのＳｉ３Ｎ４誘電層６０を形成する。次に、図１２（Ｂ）に示す工程において、Ｓｉ３Ｎ４誘電層６０上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、ＳｉＯ２を１．１μｍの厚さに堆積して、ＳｉＯ２犠牲膜１５を成膜する。
【０１２９】
以上説明したように、本実施の形態の可変容量素子は、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタに駆動電圧Ｖ１を印加すると、可動電極が駆動電極側に移動して、チューナブル・キャパシタの容量Ｃを変化させる。この状態で、更にブレーキ・キャパシタにブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、可動電極側の櫛歯部と駆動電極側の櫛歯部とが誘電体層を介して接触するようになり、摩擦力により可動電極の位置が固定され、外部振動による可動電極の振動が防止される。これにより、チューナブル・キャパシタを、所望の容量Ｃで安定に動作させることができる。
【０１３０】
また、本実施の形態では、ブレーキ電圧Ｖ２の印加により、チューナブル・キャパシタの容量の変動量がより大きくなる。
【０１３１】
また、本実施の形態では、上部ブレーキ電極及び固定電極は一体に形成されているので、上部ブレーキ電極及び固定電極を別々に形成する場合と比較すると、可変容量素子の作製工程がより簡単になる。
【０１３２】
更に、本実施の形態では、駆動キャパシタの電極間に誘電層を挿入することで、駆動キャパシタの容量がかなり大きくなる。駆動キャパシタのばね常数は、梁部の機械的ばね常数と電気的ばね常数との和になる。駆動キャパシタの容量が増加すると電気的ばね常数も大きくなるので、これを利用すると、誘電層の厚さを変更することにより電気ばね常数を制御して、駆動キャパシタのばね常数を調整することができる。
【０１３３】
（第４の実施の形態）
図１９（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第４の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。図１９（Ａ）は第１の実施の形態の図６に対応する図である。第４の実施の形態に係る可変容量素子１０Ｃは、第２の実施の形態と同様に、下部ブレーキ電極２４が付設された可動電極１８の裏面側に、絶縁層５０を介して可動駆動電極５２が形成されると共に、第３の実施の形態と同様に、支持基板１２上に、駆動電極１４を覆うように誘電層６０を設けた以外は、第１の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１３４】
本実施の形態の可変容量素子は、第１〜第３の実施の形態に係る可変容量素子と同様に、外部振動による可動電極の振動が防止されることにより、チューナブル・キャパシタを、所望の容量で安定に動作させることができる。また、ブレーキ電圧Ｖ２の印加により、チューナブル・キャパシタの容量の変動量がより大きくなる。また、上部ブレーキ電極及び固定電極は一体に形成されているので、可変容量素子の作製工程がより簡単になる。
【０１３５】
また、第２の実施の形態と同様に、駆動キャパシタの可動駆動電極は、チューナブル・キャパシタの可動電極と絶縁層により絶縁されているので、チューナブル・キャパシタの動作時に、駆動電圧Ｖ１による影響が低減される。
【０１３６】
更に、第３の実施の形態と同様に、駆動キャパシタの容量が増加すると電気的ばね常数も大きくなることを利用して、誘電層の厚さを変更することにより電気ばね常数を制御して、駆動キャパシタのばね常数を調整することができる。
【０１３７】
（第５の実施の形態）
＜可変容量素子の概略構成＞
図２０〜図２２を参照して、第５の実施の形態に係る可変容量素子の構成を簡単に説明する。図２０は本発明の第５の実施の形態に係る可変容量素子を固定電極側から見た平面図である。図２１は図２０に示す可変容量素子の側面図である。図２２は図２０に示す可変容量素子のＹ−Ｙ線断面図である。
【０１３８】
可変容量素子７０は、シリコン等の半導体で構成された支持基板７２、支持基板７２上に配置された駆動電極７４、駆動電極７４に対向するように離間配置された固定電極７６、駆動電極７４と固定電極７６との間に移動可能に保持された可動電極７８、及び可動電極７８の移動後の振動を防止する振動防止部としての複数のブレーキ・キャパシタ８０を備えている。
【０１３９】
本実施の形態では、一対のブレーキ・キャパシタ８０が２組、合計４個のブレーキ・キャパシタ８０が設けられている。一対のブレーキ・キャパシタ８０は、図面上、固定電極７６を挟んで左右対称に配置されている。ブレーキ・キャパシタ８０の各々は、上部ブレーキ電極８２と、電圧印加により上部ブレーキ電極８２と接触する下部ブレーキ電極８４と、で構成されている。
【０１４０】
支持基板７２は平面視が矩形状の平板である。駆動電極７４は導電性材料により形成された薄膜電極である。駆動電極７４は絶縁層（図示せず）を介して支持基板上７２上に成膜されている。駆動電極７４は平面視が支持基板７２よりひと回り小さい矩形状とされ、支持基板上７２の中央部分に形成されている。
【０１４１】
本実施の形態では、支持基板７２の面積を４００μｍ×４００μｍとし、駆動電極７４の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。また、駆動電極７４用の導電性材料には、ＷＳｉ２が用いられている。絶縁層（図示せず）には、Ｓｉ３Ｎ４が用いられている。駆動電極７４の厚さは約０．２μｍである。
【０１４２】
固定電極７６は平面視が矩形状の基板を備えている。この基板には、支持基板７２側に突出した複数の櫛歯部７６Ａが設けられている。固定電極７６の櫛歯部７６Ａは、図示するＹ方向に延びた長尺状の板体であり、固定電極７６の基板に対し直角を成すように設けられている。
【０１４３】
上部ブレーキ電極８２は平面視が短冊状の基板を備えている。上部ブレーキ電極８２の基板は、長手方向がＹ方向を向くと共に、長手方向の基板側面が固定電極７６のＹ方向に延びた基板側面と対向するように配置されている。即ち、上部ブレーキ電極８２は、固定電極７６とは別個の部材として構成されている。
【０１４４】
上部ブレーキ電極８２の基板には、支持基板７２側に突出した単数又は複数の櫛歯部８２Ａが設けられている。上部ブレーキ電極８２の櫛歯部８２Ａは、図示するＹ方向に延びた長尺状の板体であり、上部ブレーキ電極８２の基板に対し直角を成すように設けられている。
【０１４５】
固定電極７６の面積は、対向する駆動電極７４の面積とほぼ同じ大きさとされている。固定電極７６及び上部ブレーキ電極８２は、導電性材料で形成されている。本実施の形態では、固定電極７６の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。また、固定電極７６及び上部ブレーキ電極８２用の導電性材料には、Poly-Ｓｉが用いられている。
【０１４６】
可動電極７８は平面視が矩形状の基板を備えている。この基板には、固定電極７６側に突出した複数の櫛歯部７８Ａが設けられている。可動電極７８の櫛歯部７８Ａは、図示するＹ方向に延びた長尺状の板体であり、可動電極７８の基板に対し直角を成すように設けられている。
【０１４７】
下部ブレーキ電極８４は平面視が短冊状の基板を備えている。下部ブレーキ電極８４の基板は、上部ブレーキ電極８２の基板と丁度対向するように設けられている。この基板には、上部ブレーキ電極８２側に突出した複数の櫛歯部８４Ａが設けられている。下部ブレーキ電極８４の櫛歯部８４Ａは、Ｙ方向に延びた長尺状の板体であり、下部ブレーキ電極８４の基板に対し直角を成すように設けられている。
【０１４８】
可動電極７８の面積は、対向する固定電極７６の面積とほぼ同じ大きさとされている。可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４は、導電性材料で形成されている。本実施の形態では、可動電極７８の面積を３００μｍ×３００μｍとしている。また、可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４用の導電性材料には、Poly-Ｓｉが用いられている。
【０１４９】
また、一対のブレーキ・キャパシタ８０に対応して、一対の下部ブレーキ電極８４が設けられている。一対の下部ブレーキ電極８４の各々は、フレキシブルな連結部材８６を介して、可動電極７８の両側に対称に連結されている。フレキシブルな連結部材８６は、短冊状の基部８６Ｂとこの基部８６Ｂの両端に各々立設された棒状の側部８６Ｓとで構成されている。可動電極７８側を内側、下部ブレーキ電極８４を外側とする。外側に配置された側部８６Ｓの一端が、下部ブレーキ電極８４の基板に連結されている。一方、内側に配置された側部８６Ｓの一端が、可動電極７８の基板に連結されている。
【０１５０】
即ち、下部ブレーキ電極８４、連結部材８６、及び可動電極７８は一体に形成されている。しかしながら、一対の下部ブレーキ電極８４の各々は、可動電極７８の両側に対称に連結されており、水平方向を反対側に移動するので、可動電極７８は双方から引っ張られる。その結果、連結部材８６の外側の側部８６Ｓが弾性変形して湾曲するだけで、連結部材８６自体は移動せず、可動電極７８も移動しない。従って、可動電極７８を移動させずに、下部ブレーキ電極８４だけを移動させることができる。
【０１５１】
櫛歯部が形成された可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４の表面は、誘電体層８８で被覆されている。本実施の形態では、誘電体層８８には、Ｓｉ３Ｎ４が用いられている。
【０１５２】
固定電極７６は、支持基板７２上に立設された複数の支柱９０により支持されて、支持基板７２から所定の高さに固定配置されている。また、上部ブレーキ電極８２も、支持基板７２上に立設された複数の支柱９０により支持されて、固定電極７６とほぼ同じ高さに固定配置されている。１個の部材を支える支柱９０の本数は３本以上が好ましい。複数の支柱９０は、固定電極７６及び上部ブレーキ電極８２と同様に導電性材料で形成されている。本実施の形態では、支柱９０用の導電性材料には、Poly-Ｓｉが用いられている。
【０１５３】
支持基板７２の四隅の各々には、柱状のアンカー部９２が立設されている。即ち、支持基板７２上には、４本のアンカー部９２が立設されている。４本のアンカー部９２間には、長尺状の梁部９４が架け渡されている。長尺状の梁部９４は、可動電極７８等を取り囲むように架け渡されている。本実施の形態では、幅１．４μｍの長尺状の梁部９４が、支持基板７２から約３．５μｍの高さに架け渡されている。
【０１５４】
可動電極７８は、複数のばね部材９６により梁部９４に連結されている。可動電極７８は、ばね部材９６により梁部９４に連結されることで、駆動電極７４と固定電極７６との間において、垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されている。本実施の形態では、下部ブレーキ電極８４及び可動電極７８は、４個のばね部材９６によって、長尺状の梁部９４と同じ高さ（即ち、支持基板７２から約３．５μｍの高さ）に保持されている。
【０１５５】
アンカー部９２、梁部９４、及びばね部材９６は、保持される可動電極７８と同様に導電性材料で形成されている。本実施の形態では、アンカー部９２、梁部９４、及びばね部材９６用の導電性材料には、Poly-Ｓｉが用いられている。
【０１５６】
また、図２２及び図２３に示すように、電極間に電圧を印加する前の初期状態では、可動電極７８側の櫛歯部７８Ａ及び櫛歯部８４Ａの各々が、固定電極７６側の櫛歯部７６Ａ及び櫛歯部８２Ａの間隙（櫛歯部が設けられていない領域）に対向するように、下部ブレーキ電極８４が連結された可動電極７８が所定位置に保持されている。
【０１５７】
これにより、可動電極７８が固定電極７６側に向って垂直方向に移動しても、可動電極７８の櫛歯部７８Ａは、固定電極７６側の隣接する２個の櫛歯部７６Ａの間隙（又は、櫛歯部７６Ａと支柱９０との間隙）に侵入することができる。また、下部ブレーキ電極８４の櫛歯部８４Ａは、固定電極７６側の隣接する２個の櫛歯部８２Ａの間隙（又は、櫛歯部８２Ａと支柱９０との間隙）に侵入することができる。本実施の形態では、例えば、櫛歯部７６Ａと櫛歯部７８Ａのように、対向電極の櫛歯部が嵌合された状態では、隣接する櫛歯部間の距離は約０．１μｍである。
【０１５８】
上述した通り、櫛歯部が形成された可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４の表面は、誘電体層８８で被覆されている。従って、可動電極７８と固定電極７６との間には誘電体層８８が必ず介在し、可動電極７８の移動により両電極間が短絡されることはない。同様に、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４との間には誘電体層８８が必ず介在し、下部ブレーキ電極８４の移動により両電極間が短絡されることはない。
【０１５９】
駆動電極７４と可動電極７８とは、両電極間に駆動電圧Ｖ１を印加する電源１００に接続されている。また、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４とは、両電極間にブレーキ電圧Ｖ２を印加する電源１０２に接続されている。なお、下部ブレーキ電極８４及び可動電極７８は、電源１０２に接続されると共に接地されている。従って、下部ブレーキ電極８４と可動電極７８とは、共に接地されてグランド電位となる。
【０１６０】
また、可変容量素子７０は、機能面から見ると、振動防止部としてのブレーキ・キャパシタ８０、可変容量としてのチューナブル・キャパシタ１０４、及び電極駆動部としての駆動キャパシタ１０６の３種類のキャパシタから構成されている。ブレーキ・キャパシタ８０は、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４とで構成されている。チューナブル・キャパシタ１０４は、固定電極７６と可動電極７８とで構成されている。駆動キャパシタ１０６は、駆動電極７４と可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４とで構成されている。ここで、チューナブル・キャパシタ１０４の容量を「Ｃ」とする。
【０１６１】
＜可変容量素子の動作＞
（１）可変容量素子の容量調整動作
まず、図２３を参照して可変容量素子の容量調整動作を説明する。
図２３に示すように、容量調整動作を実施する場合には、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ１０６にＶ１の正電圧を印加する。駆動電極７４及び可動電極７８の間には、電源１００から駆動電圧Ｖ１が印加される。これにより、駆動キャパシタ１０６の垂直方向の電極間距離が減少し、可動電極７８が駆動電極７４側に移動する。また、チューナブル・キャパシタ１０４の対向電極面積が減少し、固定電極７６と可動電極７８との対向距離も増加する。これにより、チューナブル・キャパシタ１０４の容量Ｃが小さくなる。
【０１６２】
（２）可変容量素子の振動防止動作
次に、図２４を参照して可変容量素子の振動防止動作を説明する。
図２４に示すように、振動防止動作を実施する場合には、ブレーキ・キャパシタ８０にブレーキ電圧Ｖ２を印加する。上部ブレーキ電極８２及び下部ブレーキ電極８４の間には、電源１０２からブレーキ電圧Ｖ２が印加される。ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、下部ブレーキ電極８４が水平方向を外側に移動して、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４との水平方向の電極間距離が０μｍになる。即ち、両電極は誘電体層８８を介して接触することになる。
【０１６３】
一方、可動電極７８の両側には、一対の下部ブレーキ電極８４が２組連結されている。一対の下部ブレーキ電極８４の各々が、水平方向を反対方向に移動しても、連結部材８６の外側の側部８６Ｓが弾性変形して湾曲するだけで、連結部材８６自体は水平方向には移動せず、可動電極７８は水平方向に移動しない。
【０１６４】
即ち、下部ブレーキ電極８４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４とが大面積で接触することで、電極間での摩擦力によって下部ブレーキ電極８４を垂直方向の所定位置に安定に維持することができる。同時に、一対の下部ブレーキ電極８４の各々が、水平方向を反対方向に移動することで、可動電極７８に対する引張り力が相殺されて可動電極７８は移動せず、可動電極７８を水平方向の所定位置に安定に維持することができる。
【０１６５】
この通り、振動防止動作時に、下部ブレーキ電極８４が水平方向に各々移動しても、チューナブル・キャパシタ１０４では、固定電極７６と可動電極７８との対向距離は変化しないので、チューナブル・キャパシタ１０４の容量Ｃを一定に維持することができる。
【０１６６】
＜可変容量素子の製造工程＞
次に、図２５及び図２６を参照して、第５の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明する。ここでは、図２２に示す構成の左半分の部分について製造工程の一例を示す。
【０１６７】
まず、図２５（Ａ）に示すように、支持基板７２であるシリコン基板上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ５００ｎｍのＳｉ３Ｎ４絶縁層７３を成膜する。このＳｉ３Ｎ４絶縁層７３上に、例えばスパッタリング等の既知の方法を用いて、厚さ２００ｎｍのＷＳｉ２を成膜して、ＷＳｉ２駆動電極７４を形成する。次に、図２５（Ｂ）に示すように、ＷＳｉ２駆動電極７４上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、ＳｉＯ２層を１．１μｍの厚さに堆積して、ＳｉＯ２犠牲膜７５を成膜する。
【０１６８】
次に、図２５（Ｃ）に示すように、連結部材８６の基部８６Ｂを形成するために、ＳｉＯ２犠牲膜７５上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ１．１μｍのPoly-Ｓｉ層７７Ａを成膜する。Poly-Ｓｉ層７７Ａには燐をドープする。燐をドープするために、原料ガスはＳｉＨ４以外に、不純物ガスとしてＰＨ３を同時に導入する。
【０１６９】
次に、図２５（Ｄ）に示すように、Poly-Ｓｉ層７７Ａを、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等、既知の方法で短冊状にパターニングして、連結部材８６の基部８６Ｂを形成する。その後、連結部材８６の側部８６Ｓを形成するために、連結部材８６の基部８６Ｂ及び露出したＳｉＯ２犠牲膜７５上に、更に厚さ２．２μｍのＳｉＯ２犠牲膜７５を成膜する。
【０１７０】
次に、図２５（Ｅ）に示すように、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等の既知の方法で、ＳｉＯ２犠牲膜７５を所定パターンで除去して、連結部材８６の基部８６Ｂに到達する２個のスルーホール８６Ｈを形成する。
【０１７１】
次に、図２５（Ｆ）に示すように、可動電極７８等を形成するために、ＳｉＯ２犠牲膜７５上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ２．２μｍのPoly-Ｓｉ層７７Ｂを成膜する。Poly-Ｓｉ層７７Ｂには燐をドープする。２個のスルーホール８６Ｈも、Poly-Ｓｉ層７７Ｂで埋められて、連結部材８６の側部８６Ｓが形成される。また、例えばＣＭＰ等の既知の方法を用いて、Poly-Ｓｉ層７７Ｂの表面を１．４μｍの厚さまで平坦化する。
【０１７２】
次に、図２５（Ｇ）に示すように、Poly-Ｓｉ層７７Ｂを、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等、既知の方法でパターニングして、可動電極７８（櫛歯部７８Ａ）及び下部ブレーキ電極８４（櫛歯部８４Ａ）を形成する。エッチング工程では、約１．２μｍの深さまでエッチングする。
【０１７３】
次に、図２５（Ｈ）に示すように、Poly-Ｓｉ層７７Ｂをパターニングして形成された可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４の表面に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ０．１μｍのＳｉ３Ｎ４層を成膜し、Ｓｉ３Ｎ４誘電体層８８を形成する。
【０１７４】
次に、図２６（Ｉ）に示すように、例えばレジストを用いたフォトリソグラフィとドライエッチングとの組合せ等の既知の方法で、Poly-Ｓｉ層（可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４）及びＳｉ３Ｎ４誘電体層８８を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜７５を露出させ、リリースホール７９を形成する。
【０１７５】
次に、図２６（Ｊ）に示すように、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、Ｓｉ３Ｎ４誘電体層８８で被覆された可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４の表面上に、ＳｉＯ２犠牲膜７５を更に０．１μｍの厚さで成膜する。リリースホール７９もＳｉＯ２犠牲膜７５で埋められる。
【０１７６】
次に、図２６（Ｋ）に示すように、固定電極７６等を形成するために、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ１．４μｍのPoly-Ｓｉ層８１を堆積する。次に、図２６（Ｌ）に示すように、ＳｉＯ２犠牲膜７５の表面が露出するまでエッチングを行い、余分のPoly-Ｓｉ層８１を所定パターンで除去して、ＳｉＯ２犠牲膜７５をリリースするためのリリースホール８７を形成する。
【０１７７】
最後に、図２６（Ｍ）に示すように、固定電極７６（櫛歯部７６Ａ）及び上部ブレーキ電極８２（櫛歯部８２Ａ）を形成するために、ＳｉＯ２犠牲膜７５を既知の方法でリリースする。例えば、フッ酸に浸漬してＳｉＯ２犠牲膜７５をウェットエッチングにより除去する。この工程により、可動電極７８及び下部ブレーキ電極８４は、固定電極７６及び上部ブレーキ電極８２から切り離されると共に、駆動電極７４からも切り離されて、自由に移動できるようになる。また、可動電極７８と下部ブレーキ電極８４とを連結する連結部材８６が形成される。
【０１７８】
以上説明したように、本実施の形態の可変容量素子は、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタに駆動電圧Ｖ１を印加すると、可動電極が駆動電極側に移動して、チューナブル・キャパシタの容量Ｃを変化させる。この状態で、更にブレーキ・キャパシタにブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、下部ブレーキ電極が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極の櫛歯部と下部ブレーキ電極の櫛歯部とが誘電体層を介して接触するようになり、摩擦力により下部ブレーキ電極の垂直方向の位置が固定される。
【０１７９】
一対の下部ブレーキ電極の各々は、可動電極の両側に対称に連結されており、下部ブレーキ電極の各々は水平方向を反対側に移動するので、可動電極は双方から引っ張られる。その結果、連結部材の外側の側部が弾性変形して湾曲するだけで、可動電極は水平方向にも垂直方向にも移動しない。従って、外部振動による可動電極の振動が防止される。
【０１８０】
また、固定電極と可動電極との対向距離はブレーキ電圧Ｖ２の印加により変化しないので、チューナブル・キャパシタを、所望の容量Ｃで更に安定に動作させることができる。
【０１８１】
（第６の実施の形態）
図２７は本発明の第６の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。図２７は第２の実施の形態の図１４（Ａ）に対応する図である。第６の実施の形態に係る可変容量素子７０Ａは、下部ブレーキ電極８４及び可動電極７８の裏面側に、絶縁層１１０を介して可動駆動電極１１２が形成されている以外は、第５の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１８２】
この場合は、可動駆動電極１１２が、可動電極７８に対向する固定部１１２Ａ、下部ブレーキ電極８４に対向する可動部１１２Ｂ、及び固定部１１２Ａと可動部１１２Ｂとを連結するフレキシブルな連結部１１２Ｃから一体に構成されている。一対のブレーキ・キャパシタ８０に対応した一対の可動部１１２Ｂの各々は、連結部１１２Ｃを介して可動部１１２Ｂの両側に対称に連結されている。
【０１８３】
フレキシブルな連結部１１２Ｃは、短冊状の基部１１２Ｃｂと、この基部１１２Ｃｂの両端に各々立設された棒状の側部１１２Ｃｓとで構成されている。外側に配置された側部１１２Ｃｓの一端が可動部１１２Ｂに連結されると共に、内側に配置された側部１１２Ｃｓの一端が固定部１１２Ａに連結されている。一対の可動部１１２Ｂの各々は、固定部１１２Ａの両側に対称に連結されており、水平方向を反対側に移動するので、固定部１１２Ａは双方から引っ張られる。
【０１８４】
その結果、連結部１１２Ｃの外側の側部１１２Ｃｓが弾性変形して湾曲するだけで、連結部１１２Ｃ自体は移動せず、固定部１１２Ａも移動しない。従って、第５の実施の形態と同様に、可動電極７８を移動させずに、下部ブレーキ電極８４だけを移動させることができる。
【０１８５】
図２７に示す第６の実施の形態に係る可変容量素子７０Ａは、以下に説明する工程以外は、第５の実施の形態と同様の製造工程により製造することができる。即ち、第５の実施の形態で例示した図２５（Ｆ）に示す工程に代えて、図２８（Ａ）に示すように、ＳｉＯ２犠牲膜７５上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ５０ｎｍのPoly-Ｓｉ層膜を成膜して、Poly-Ｓｉ可動駆動電極１１２（１１２Ａ，１１２Ｂ、１１２Ｃ）を形成する。
【０１８６】
次に、図２８（Ｂ）に示すように、可動駆動電極１１２上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、厚さ０．１μｍのＳｉ３Ｎ４膜を成膜して、Ｓｉ３Ｎ４絶縁層１１０を形成する。このＳｉ３Ｎ４絶縁層１１０上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法等の既知の方法を用いて、可動電極７８等を形成するために、１．０５μｍのPoly-Ｓｉ層７７Ｂを成膜する。Poly-Ｓｉ層７７Ｂには燐（Ｐ）をドープする。
【０１８７】
図２９は可変容量素子７０Ａの振動防止動作を説明する図である。
図２９に示すように、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタ１０６にＶ１の正電圧を印加すると、可動電極７８が駆動電極７４側に移動する。しかしながら、静電力により可動電極７８が駆動電極７４側に移動した状態のままでは、外部振動を受けて可動電極７８が振れる恐れがある。この振動を防止するために、ブレーキ・キャパシタ８０にブレーキ電圧Ｖ２を印加する。上部ブレーキ電極８２及び下部ブレーキ電極８４の間には、電源１０２からブレーキ電圧Ｖ２が印加される。
【０１８８】
ブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、下部ブレーキ電極８４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４との水平方向の電極間距離が０μｍになる。即ち、両電極は誘電体層８８を介して接触することになる。これにより、下部ブレーキ電極８４及び可動電極７８の垂直方向の位置が固定される。
【０１８９】
一方、可動電極７８の両側には、絶縁層１１０及び可動駆動電極１１２を介して、一対の下部ブレーキ電極８４が２組連結されている。一対の下部ブレーキ電極８４の各々が、水平方向を反対方向に移動しても、可動駆動電極１１２の連結部１１２Ｃの外側の側部１１２Ｃｓが弾性変形して湾曲するだけで、連結部１１２Ｃ自体は水平方向には移動せず、可動電極７８は水平方向に移動しない。
【０１９０】
即ち、下部ブレーキ電極８４が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極８２と下部ブレーキ電極８４とが大面積で接触することで、電極間での摩擦力によって下部ブレーキ電極８４を垂直方向の所定位置に安定に維持することができる。同時に、一対の下部ブレーキ電極８４の各々が、水平方向を反対方向に移動することで、可動電極７８に対する引張り力が相殺されて可動電極７８は移動せず、可動電極７８を水平方向の所定位置に安定に維持することができる。
【０１９１】
この通り、振動防止動作時に、下部ブレーキ電極８４が水平方向に各々移動しても、チューナブル・キャパシタ１０４では、固定電極７６と可動電極７８との対向距離は変化しないので、チューナブル・キャパシタ１０４の容量Ｃを一定に維持することができる。
【０１９２】
以上説明したように、本実施の形態の可変容量素子は、ブレーキ電圧Ｖ２が０Ｖの状態で、駆動キャパシタに駆動電圧Ｖ１を印加すると、可動電極が駆動電極側に移動して、チューナブル・キャパシタの容量Ｃを変化させる。この状態で、更にブレーキ・キャパシタにブレーキ電圧Ｖ２が印加されると、下部ブレーキ電極が水平方向に移動して、上部ブレーキ電極の櫛歯部と下部ブレーキ電極の櫛歯部とが誘電体層を介して接触するようになり、摩擦力により下部ブレーキ電極の垂直方向の位置が固定される。
【０１９３】
一対の下部ブレーキ電極の各々は、可動電極の両側に対称に連結されており、下部ブレーキ電極の各々は水平方向を反対側に移動するので、可動電極は双方から引っ張られる。その結果、連結部材の外側の側部が弾性変形して湾曲するだけで、可動電極は水平方向にも垂直方向にも移動しない。従って、外部振動による可動電極の振動が防止される。
【０１９４】
また、固定電極と可動電極との対向距離はブレーキ電圧Ｖ２の印加により変化しないので、チューナブル・キャパシタを、所望の容量Ｃで更に安定に動作させることができる。
【０１９５】
また、第２の実施の形態と同様に、可変容量素子は、下部ブレーキ電極及び可動電極の裏面側に、絶縁層を介して可動駆動電極が形成された構成としたことで、駆動キャパシタの可動駆動電極を、チューナブル・キャパシタの可動電極と絶縁層により絶縁することができる。これにより、チューナブル・キャパシタの動作時に、駆動電圧Ｖ１による影響が低減される。
【０１９６】
なお、第５、第６の実施の形態において、第３の実施の形態と同様に、支持基板上に、駆動電極を覆うように誘電層を設けてもよい。例えば、図３０は第５の実施の形態に係る可変容量素子７０の支持基板７２上に、駆動電極７４を覆うように誘電層１３０を設けた図であり、図３１は第６の実施の形態に係る可変容量素子７０Ａの支持基板７２上に、駆動電極７４を覆うように誘電層１３０を設けた図である。誘電層１３０を設けた以外は、第５、第６の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１９７】
この構成によれば、駆動キャパシタの電極間に誘電層を挿入することで、駆動キャパシタの容量がかなり大きくなる。駆動キャパシタのばね常数は、梁部の機械的ばね常数と電気的ばね常数との和になる。駆動キャパシタの容量が増加すると電気的ばね常数も大きくなるので、これを利用すると、誘電層の厚さを変更することにより電気ばね常数を制御して、駆動キャパシタのばね常数を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る可変容量素子の外観を示す斜視図である。
【図２】可変容量素子を固定電極側から見た平面図である。
【図３】可変容量素子の側面図である。
【図４】図２に示す可変容量素子のＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】（Ａ）は図２に示す領域Ａでの櫛歯部の嵌合状態を示す図であり、（Ｂ）は図２に示す領域Ａでの対向電極の分解斜視図である。
【図６】図４に示す領域Ｂの部分拡大図である。
【図７】（Ａ）は可変容量素子の容量調整動作を説明する図であり、（Ｂ）はチューナブル・キャパシタの電圧依存性を示すグラフである。
【図８】チューナブル・キャパシタの動作の様子を示す断面図である。
【図９】チューナブル・キャパシタの動作の様子を示す立体図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）はブレーキ・キャパシタが可動電極の振動を防止する動作する様子を示す図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）はブレーキ・キャパシタの動作下でのチューナブル・キャパシタの特性を示す図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｈ）は第１の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図１３】（Ｉ）〜（Ｎ）は第１の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第２の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｈ）は第２の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図１６】（Ｉ）〜（Ｏ）は第２の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る可変容量素子の側面図である。
【図１８】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第３の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第４の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。
【図２０】本発明の第５の実施の形態に係る可変容量素子を固定電極側から見た平面図である。
【図２１】図２０に示す可変容量素子の側面図である。
【図２２】図２０に示す可変容量素子のＹ−Ｙ線断面図である。
【図２３】可変容量素子の容量調整動作を説明する図である。
【図２４】可変容量素子の振動防止動作を説明する図である。
【図２５】（Ａ）〜（Ｈ）は第５の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図２６】（Ｉ）〜（Ｍ）は第５の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するための工程図である。
【図２７】本発明の第６の実施の形態に係る可変容量素子の部分拡大図である。
【図２８】（Ａ）及び（Ｂ）は第６の実施の形態に係る可変容量素子の製造方法を説明するため図である。
【図２９】可変容量素子の振動防止動作を説明する図である。
【図３０】第５の実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【図３１】第６の実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１９９】
１０ 可変容量素子
１０Ａ 可変容量素子
１０Ｂ 可変容量素子
１０Ｃ 可変容量素子
１２ 支持基板
１３ Ｓｉ３Ｎ４絶縁層
１４ 駆動電極
１５ ＳｉＯ２犠牲膜
１６ 固定電極
１６Ａ 櫛歯部
１７ Poly-Ｓｉ層
１８ 可動電極
１８Ａ 櫛歯部
１９ リリースホール
２０ ブレーキ・キャパシタ
２１ Poly-Ｓｉ層
２２ 上部ブレーキ電極
２２Ａ 櫛歯部
２３ 溝部
２４ 下部ブレーキ電極
２４Ａ 櫛歯部
２５ 窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）層
２６ 誘電体
２７ リリースホール
２８ 誘電体層
３０ 支柱
３２ アンカー部
３４ 梁部
３６ ばね部材
４０ 電源
４２ 電源
４４ チューナブル・キャパシタ
４６ 駆動キャパシタ
４６Ａ 駆動キャパシタ
４６Ｂ 駆動キャパシタ
５０ 絶縁層
５２ 可動駆動電極
６０ 誘電層
７０ 可変容量素子
７０Ａ 可変容量素子
７２ 支持基板
７３ Ｓｉ３Ｎ４絶縁層
７４ 駆動電極
７５ ＳｉＯ２犠牲膜
７６ 固定電極
７６Ａ 櫛歯部
７７Ａ Poly-Ｓｉ層
７７Ｂ Poly-Ｓｉ層
７８ 可動電極
７８Ａ 櫛歯部
７９ リリースホール
８０ ブレーキ・キャパシタ
８１ Poly-Ｓｉ層
８２ 上部ブレーキ電極
８２Ａ 櫛歯部
８４ 下部ブレーキ電極
８４Ａ 櫛歯部
８６ 連結部材
８６Ｈ スルーホール
８６Ｂ 基部
８６Ｓ 側部
８７ リリースホール
８８ 誘電体層
９０ 支柱
９２ アンカー部
９４ 梁部
９６ ばね部材
１００ 電源
１０２ 電源
１０４ チューナブル・キャパシタ
１０６ 駆動キャパシタ
１１０ 絶縁層
１１２ 可動駆動電極
１１２Ｂ 可動部
１１２Ａ 固定部
１１２Ｃ 連結部
１３０ 誘電層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板の表面に形成された薄膜状の第１電極と、
前記第１電極の上方に固定配置されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第２電極に対して垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されると共に、前記第２電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第２電極側に突出する複数の櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第３電極であって、前記第２電極と共に可変容量を構成し、前記第１電極と該第２電極の間に印加された第１電圧に応じて垂直方向に駆動される第３電極と、
前記第１電極の上方に固定配置され、前記第２電極と水平方向に接続されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第４電極であって、前記第２電極とは電気的に絶縁された第４電極と、
前記第１電極と前記第４電極との間に配置され、前記第３電極と水平方向に接続されると共に、前記第４電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第４電極側に突出する少なくとも１つの櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第５電極であって、前記第４電極と共に前記第３電極の振動を防止する振動防止部を構成し、前記第４電極と該第５電極との間に印加された第２電圧に応じて水平方向に駆動されて、前記第４電極の櫛歯部と該第５電極の櫛歯部とが接触して静電力により前記第４電極に固定される第５電極と、 を備えた可変容量素子。
【請求項２】
前記第３電極及び前記第５電極の前記第１電極と対向する面に絶縁膜を介して第６電極を更に形成し、該第６電極と前記第１電極との間に印加された第１電圧に応じて前記第３電極が垂直方向に駆動される請求項１に記載の可変容量素子。
【請求項３】
前記第１電極と前記第３電極及び第５電極との間に、前記電極間での静電容量を調整する誘電体層が設けられた請求項１又は２に記載の可変容量素子。
【請求項４】
前記第２電極と前記４電極とが１枚の平板として形成された請求項１〜３の何れか１項に記載の可変容量素子。
【請求項５】
支持基板と、
前記支持基板の表面に形成された薄膜状の第１電極と、
前記第１電極の上方に固定配置されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第２電極に対して垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されると共に、前記第２電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第２電極側に突出する複数の櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第３電極であって、前記第２電極と共に可変容量を構成し、前記第１電極と該第２電極の間に印加された第１電圧に応じて垂直方向に駆動される第３電極と、
前記第１電極の上方に固定配置され、前記第２電極に対し左右対称となるように前記第２電極と水平方向に接続されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第４電極であって、前記第２電極とは電気的に絶縁された複数対の第４電極と、
前記第１電極と前記第４電極との間に配置され、前記第３電極と水平方向に接続されると共に、前記第４電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第４電極側に突出する少なくとも１つの櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第５電極であって、前記複数対の第４電極の各々に対応して設けられ、前記複数対の第４電極の各々と共に前記第３電極の振動を防止する振動防止部を構成し、前記第４電極と該第５電極との間に印加された第２電圧に応じて一対の第５電極が水平方向を反対向きに駆動されて、前記第４電極の櫛歯部と該第５電極の櫛歯部とが接触して静電力により前記複数対の第４電極の各々に固定される複数対の第５電極と、
を備えた可変容量素子。
【請求項６】
前記第３電極及び前記複数対の第５電極の前記第１電極と対向する面に絶縁膜を介して第６電極を更に形成し、該第６電極と前記第１電極との間に印加された第１電圧に応じて前記第３電極が垂直方向に駆動される請求項５に記載の可変容量素子。
【請求項７】
前記第１電極と前記第３電極及び第５電極との間に、前記電極間での静電容量を調整する誘電体層が設けられた請求項５又は６に記載の可変容量素子。
【請求項８】
前記第２電極と前記複数対の第４電極の各々とが別々の平板として形成された請求項５〜７の何れか１項に記載の可変容量素子。
【請求項９】
前記第３電極と前記複数対の第５電極の各々とは、可とう性を有する材料で形成されたＵ字状の接続部材で接続された請求項５〜８の何れか１項に記載の可変容量素子。
【請求項１０】
前記支持基板が、半導体基板又は結晶基板である請求項１〜９の何れか１項に記載の可変容量素子。
【請求項１１】
前記支持基板が、シリコン基板又は酸化アルミニウム基板である請求項１〜１０の何れか１項に記載の可変容量素子。
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板の表面に形成された薄膜状の第１電極と、
前記第１電極の上方に固定配置されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第２電極に対して垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されると共に、前記第２電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第２電極側に突出する複数の櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第３電極であって、前記第２電極と共に可変容量を構成し、前記第１電極と該第２電極の間に印加された第１電圧に応じて垂直方向に駆動される第３電極と、
前記第１電極の上方に固定配置され、前記第２電極と水平方向に接続されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第４電極であって、前記第２電極とは電気的に絶縁された第４電極と、
前記第１電極と前記第４電極との間に配置され、前記第３電極と水平方向に接続されると共に、前記第４電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第４電極側に突出する少なくとも１つの櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第５電極であって、前記第４電極と共に前記第３電極の振動を防止する振動防止部を構成し、前記第４電極と該第５電極との間に印加された第２電圧に応じて水平方向に駆動されて、前記第４電極の櫛歯部と該第５電極の櫛歯部とが接触して静電力により前記第４電極に固定される第５電極と、 を備えた可変容量素子。
【請求項２】
前記第３電極及び前記第５電極の前記第１電極と対向する面に絶縁膜を介して第６電極を更に形成し、該第６電極と前記第１電極との間に印加された第１電圧に応じて前記第３電極が垂直方向に駆動される請求項１に記載の可変容量素子。
【請求項３】
前記第１電極と前記第３電極及び第５電極との間に、前記電極間での静電容量を調整する誘電体層が設けられた請求項１又は２に記載の可変容量素子。
【請求項４】
前記第２電極と前記４電極とが１枚の平板として形成された請求項１〜３の何れか１項に記載の可変容量素子。
【請求項５】
支持基板と、
前記支持基板の表面に形成された薄膜状の第１電極と、
前記第１電極の上方に固定配置されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第２電極に対して垂直方向及び水平方向に移動可能に保持されると共に、前記第２電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第２電極側に突出する複数の櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第３電極であって、前記第２電極と共に可変容量を構成し、前記第１電極と該第２電極の間に印加された第１電圧に応じて垂直方向に駆動される第３電極と、
前記第１電極の上方に固定配置され、前記第２電極に対し左右対称となるように前記第２電極と水平方向に接続されると共に、前記第１電極側に突出する複数の櫛歯部を備えた平板状の第４電極であって、前記第２電極とは電気的に絶縁された複数対の第４電極と、
前記第１電極と前記第４電極との間に配置され、前記第３電極と水平方向に接続されると共に、前記第４電極の複数の櫛歯部の間隙に対向し且つ第４電極側に突出する少なくとも１つの櫛歯部を備え、表面が誘電体層で被覆された平板状の第５電極であって、前記複数対の第４電極の各々に対応して設けられ、前記複数対の第４電極の各々と共に前記第３電極の振動を防止する振動防止部を構成し、前記第４電極と該第５電極との間に印加された第２電圧に応じて一対の第５電極が水平方向を反対向きに駆動されて、前記第４電極の櫛歯部と該第５電極の櫛歯部とが接触して静電力により前記複数対の第４電極の各々に固定される複数対の第５電極と、
を備えた可変容量素子。
【請求項６】
前記第３電極及び前記複数対の第５電極の前記第１電極と対向する面に絶縁膜を介して第６電極を更に形成し、該第６電極と前記第１電極との間に印加された第１電圧に応じて前記第３電極が垂直方向に駆動される請求項５に記載の可変容量素子。
【請求項７】
前記第１電極と前記第３電極及び第５電極との間に、前記電極間での静電容量を調整する誘電体層が設けられた請求項５又は６に記載の可変容量素子。
【請求項８】
前記第２電極と前記複数対の第４電極の各々とが別々の平板として形成された請求項５〜７の何れか１項に記載の可変容量素子。
【請求項９】
前記第３電極と前記複数対の第５電極の各々とは、可とう性を有する材料で形成されたＵ字状の接続部材で接続された請求項５〜８の何れか１項に記載の可変容量素子。
【請求項１０】
前記支持基板が、半導体基板又は結晶基板である請求項１〜９の何れか１項に記載の可変容量素子。
【請求項１１】
前記支持基板が、シリコン基板又は酸化アルミニウム基板である請求項１〜１０の何れか１項に記載の可変容量素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１０−４５２１７（Ｐ２０１０−４５２１７Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０８５８４（Ｐ２００８−２０８５８４）
【出願日】平成２０年８月１３日（２００８．８．１３）
【出願人】（３０８０３３７１１）ＯＫＩセミコンダクタ株式会社 (898)
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１３日（２００８．８．１３）
【出願人】（３０８０３３７１１）ＯＫＩセミコンダクタ株式会社 (898)
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