[發(fā)明專利]具有可變電容元件的電子設(shè)備及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180069245.4
• 申請日: 2011-03-16
• 公開（公告）號: CN103430260A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 島內(nèi)岳明;高馬悟覺;勝木隆史;豐田治;上田知史
• 申請（專利權(quán)）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01G5/18
• 分類號: H01G5/18;B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 舒艷君;李洋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實施例涉及具有可變電容元件的電子設(shè)備及其制造方法。

背景技術(shù)

可變電容元件一般的構(gòu)成是將固定電極和可動電極對置配置，通過使可動電極位移來使電容變化。可動電極通過壓電驅(qū)動、靜電驅(qū)動等能夠發(fā)生位移。在便攜式用電子設(shè)備等中被要求小型輕量化，從而正在開發(fā)使用了MEMS（micro?electro-mechanical?system）的可變電容元件。

公知一種在支承基板上形成固定電極并且在其上方借助可撓性梁等支承可動電極，通過控制電極間距離來使電容變化的構(gòu)成（例如，參照日本特開2006－147995號公報）。

圖7A是表示這樣的可變電容元件的構(gòu)成例。可變電容元件由使一方電極可動的基于平行平板構(gòu)造的可變電容元件和對該可變電容元件進(jìn)行密封的容器構(gòu)造構(gòu)成。

在硅等半導(dǎo)體基板101上隔著絕緣層102形成固定電極103和固定部件106。固定部件106借助U字形的可撓性梁105在固定電極103上方對板狀的可動電極104進(jìn)行支承。以包圍可變電容元件的外周那樣的形狀形成包含側(cè)壁110、頂部111的容器。通過該容器，在稀有氣體等惰性氣體環(huán)境中和被減壓的環(huán)境中，能夠?qū)勺冸娙菰M(jìn)行密封，如果由金屬材料形成容器，則還能夠進(jìn)行電屏蔽。

若對固定電極103和可動電極104之間施加電壓V，則可動電極104會被靜電力吸引向固定電極103。當(dāng)可動電極104向固定電極103側(cè)位移時，可撓性梁105撓曲，通過與位移量成正比的復(fù)原力，要將可動電極104向相反方向返回的力發(fā)揮作用。可動電極104位移到靜電力和復(fù)原力平衡的位置，只要施加電壓V就會被保持在平衡的位置。

若使電壓V為零，則可動電極104返回原始位置。因此，由固定電極103和可動電極104構(gòu)成的電容元件作為能夠通過施加電壓V控制靜電電容的可變電容元件發(fā)揮作用。

圖7B是表示可變電容元件的其他構(gòu)成例的剖視圖。在硅等半導(dǎo)體基板101上隔著絕緣層102形成有固定電極103，以覆蓋固定電極103的方式在絕緣層102上形成有絕緣層112。在絕緣層112上形成固定部件106。固定部件106借助可撓性梁105在固定電極103上方隔著絕緣層112支承板狀的可動電極104。以包圍可變電容元件的外周的形狀形成包括側(cè)壁110和頂部111的容器。固定電極103的表面被絕緣層112覆蓋，能夠抑制電極彼此的短路、粘附（stick）。

在數(shù)字型的可變電容元件中，在可動電極從固定電極離開的狀態(tài)下形成電容為最小值（OFF狀態(tài)），在可動電極隔著介電膜與固定電極接觸的狀態(tài)下形成電容為最大值（ON狀態(tài)）。在這2個狀態(tài)下使用可變電容。

電容元件的電極不僅與基板表面平行地形成，還能夠與基板表面垂直地形成（例如，參照日本特開2001－304868號）。例如，能夠使用在單晶硅基板上表面上隔著作為結(jié)合層的氧化硅膜設(shè)置單晶硅層的SOI（silicon－on－insulator）基板，形成具有與基板表面垂直的電極的可變電容。

在單晶硅層摻雜磷、硼等雜質(zhì)使單晶硅層低電阻化。在單晶硅層上形成抗蝕掩模，以反應(yīng)性離子蝕刻等對單晶硅層進(jìn)行蝕刻，在氧化硅膜上保留固定部件、各種梳齒狀電極以及各種焊盤部等。將梳齒狀電極叉指形（inter?digital?shape）組合來形成電容。各電極與硅基板表面垂直地形成。

將氧化硅膜用氫氟酸水溶液等選擇性地蝕刻除去，將有源Si層從支承Si基板分離，而能夠給予位移的自由度。能夠形成振子、梁、梳齒狀電極等。在各種焊盤部上蒸鍍鋁等形成電極焊盤。形成在基板上方的各部分由與基板絕緣的低電阻層構(gòu)成，并且振子、梁、梳齒狀電極等能夠得到位于距離基板浮起規(guī)定距離的位置并且通過固定部件以可振動的方式被基板支承的構(gòu)造。

專利文獻(xiàn)1:日本特開2006－147995號公報

專利文獻(xiàn)2:日本特開2001－304868號公報

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目在于提供一種能夠可靠地控制可動電極的動作的可變電容元件。