JP5227566B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、静電駆動方式または圧電駆動方式のマイクロスイッチや容量可変キャパシタ等のＭＥＭＳ(Micro-electro-mechanical System)アクチュエータに関する。

ＭＥＭＳ（ Micro-electro-mechanical System）アクチュエータは、各種の光スイッチ、通信回路、電子機器に用いられるマイクロスイッチや容量可変キャパシタ等に応用されている。
静電力により駆動されるＭＥＭＳアクチュエータ（特許文献１）は、例えば、可動梁に形成された可動電極と、基板上に固定された固定電極と、可動電極と固定電極の間に設けられた誘電膜からなる静電駆動機構を有している。この誘電膜には、通常の半導体プロセスで多用される窒化シリコンや酸化シリコンの他、各種の膜を使用することができるが、その膜の配向性に関しては配慮されていない。
可動電極と固定電極の間に駆動電圧を印加することにより、両電極を静電力により吸引し可動梁を動かし、駆動する。駆動時には、０．１μｍ〜１μｍ程度以下の厚さの誘電膜に数十ボルトの駆動電圧が印加されるため、誘電膜は高電界にさらされる。この高電界によって、駆動時間に応じて誘電膜界面や内部に電荷が注入・トラップされる。
この注入された電荷は、外部から印加される駆動電圧と同様の作用を静電駆動機構に及ぼすため、可動電極を固定電極に吸着する閾値電圧（プルイン電圧）や、開放するための閾値電圧（プルアウト電圧）を著しくシフトさせる。さらに著しい場合には、駆動電圧を０にしても電極間が固着したまま動作しなくなる、いわゆるスティッキングと呼ばれる現象が生じる。これらの駆動電圧のシフトやスティッキング現象は、実用上の大きな問題となる。

一方、圧電力により駆動されるＭＥＭＳアクチュエータ（特許文献２）は、可動梁として、電極層で挟まれた圧電膜を用いたものであり、比較的低電圧で駆動できる特長を持つ。この圧電駆動方式のＭＥＭＳアクチュエータにおいては、圧電駆動電極層で挟まれた圧電膜からなる圧電駆動機構を可動梁に有している。この圧電駆動方式ＭＥＭＳアクチュエータにおいて、可動梁を構成する圧電膜として、例えばＡｌＮ膜を用いることは知られている。駆動ＤＣ電圧は、圧電膜を挟む圧電駆動電極層間に印加されるため、圧電膜中に電荷の注入・トラップが生じても、駆動に与える影響はほとんどない。
しかしながら、圧電駆動方式のＭＥＭＳアクチュエータを使用した可変キャパシタ素子においても、基板上に形成されたＲＦ信号用固定電極と、可動梁に設けられた可動電極（圧電駆動用電極と兼用する場合もある）の間に可変キャパシタの容量を形成する誘電膜が形成され、通常の半導体プロセスで多用される窒化シリコンや酸化シリコンが使用されている。そして、ＲＦ信号用固定電極と可動電極が誘電膜を介して接触している時にこれら電極間に大振幅のＲＦ電圧が印加されると、誘電膜への電荷の注入・トラップが生じ、著しい場合には圧電駆動電圧を０にしても、電極間が固着したまま動作しなくなるスティッキング現象が生じ、実用上の大きな問題となっている。

一方、薄膜圧電共振器において、圧電膜の下地にＡｌ−Ｔａ非晶質合金層を設けることにより、圧電膜の性能を向上する技術が報告されている（特許文献３）。
特開２００４−１７２５０４号公報 特開２００６−３４６８３０号公報 特開２００６−１９９３５号公報

本発明は、上記の課題に基づいたものであり、その目的は、静電駆動方式や圧電駆動方式のアクチュエータにおいて、誘電膜への電荷注入や電荷トラップを解消し、駆動電圧シフトや電極の固着の問題を解決し、それにより、安定した駆動特性を有するアクチュエータを提供することである。

本発明の一態様によれば、基板と、前記基板の主面の上に設けられた固定電極と、前記主面に対向し、前記基板の上方に間隙をあけて保持された可動梁と、前記固定電極と前記可動梁との間に設けられ、配向半値全幅が４．６度以下でｃ軸配向した窒化アルミニウムからなる誘電膜と、前記主面の上において前記固定電極の下に設けられアルミニウム化合物からなる下地膜と、を備えたことを特徴とするアクチュエータが提供される。

本発明の別の一態様によれば、基板と、前記基板の主面の上に設けられたＲＦ信号用固定電極と、前記主面に対向し、前記基板の上方に間隔を空けて保持され、ＤＣ駆動用下部電極と、圧電膜と、ＤＣ駆動用上部電極と、を含む可動梁と、前記ＲＦ信号用固定電極と前記可動梁との間に設けられ、配向半値全幅が４．６度以下でｃ軸配向した窒化アルミニウムからなる誘電膜と、前記主面の上において前記ＲＦ信号用固定電極の下に設けられアルミニウム化合物からなる下地膜と、を備えたことを特徴とするアクチュエータが提供される。

本発明によれば、静電駆動方式や圧電駆動方式のアクチュエータにおいて、誘電膜への電荷注入や電荷トラップを解消し、駆動電圧シフトや電極の固着の問題を解決し、それにより、安定した駆動特性を有するアクチュエータが提供される。

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。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータの構成を例示する断面模式図である。
図１に表したように、本発明の第１の実施形態のアクチュエータ１０１は、基板１１０を有している。基板１１０の主面には下地膜１３０が設けられ、下地膜１３０の上には固定電極１４０が設けられ、さらに固定電極１４０の上に誘電膜１５０が設けられている。下地膜１３０は、例えば、アルミニウム／タンタル（Ａｌ／Ｔａ）の非晶質合金や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる膜を用いることができる。また、固定電極１４０としては、アルミニウムからなる膜を用いることができる。また、誘電膜１５０は、窒化アルミニウム膜からなり、配向半値全幅が小さくｃ軸配向したものを用いることができる。

そして、基板１１０の主面に対向して、基板１１０と間隙をあけて可動梁１７０が配置されている。可動梁１７０の一部は、基板１１０上に設けられたアンカー部１２０によって接合され、これにより可動梁１７０は基板１１０と間隙をあけて保持される。
図１に表したアクチュエータは、下地膜１３０として、アルミニウム／タンタルの非晶質合金または窒化アルミニウムからなる膜を用いており、その上に設けられた固定電極１４０の配向性を高くすることができる。具体的には、配向半値全幅が５度以下のｃ軸配向が得られる。また、固定電極１４０の上に設けられた誘電膜１５０も、配向性が高くなり、配向半値全幅が５度以下のｃ軸配向が得られる。

誘電膜１５０の配向半値全幅が小さくなり配向性が高くなると、誘電膜１５０中の電荷トラップの密度が減少し、結果として、誘電膜１５０への電荷の注入と電荷トラップを抑制できる。この機構を図２により説明する。

図２は、誘電膜の配向性と誘電膜への電荷注入量の関係を例示する説明図である。
図２（ａ）に表したように、非晶質（アモルファス）の窒化シリコン（α−ＳｉＮ）膜３３０には、トラップとなるダングリングボンドが多数存在する。このα−ＳｉＮ膜を上電極３１０、下電極３２０に挟み電圧を印加すると、多量の電荷３６０が注入され、トラップされる。一方、図２（ｂ）に表したように、多結晶（ポリ）の窒化アルミニウム（ポリＡｌＮ）膜３４０では、結晶サイズが比較的大きくなり、粒界が減少し、電荷３６０の注入量は減少する。さらに、図２（ｃ）に表したように、高配向した窒化アルミニウム膜３５０の場合、さらに粒界が減少し、注入される電荷３６０の量を極めて少なくすることができる。このように、誘電膜への電荷の注入を減少させるためには、誘電膜中の粒界を減らし、トラップを減少させることが有効である。すなわち、誘電膜の配向半値全幅を小さくすることで電荷の注入が抑制できる。

図１に例示したアクチュエータは、下地膜１３０として、アルミニウム／タンタルの非晶質合金または窒化アルミニウムからなる膜を用いることで誘電膜１５０の配向性を高めることができ、電圧印加時に電荷が注入され難く、また、電荷のトラップの形成を抑制し、結果として、動作安定性の優れたアクチュエータが実現できる。
この時、実用的な動作安定性を確保するためには、ＡｌＮからなる誘電膜１５０の配向半値全幅は、５度以下が望ましい。

なお、ＡｌＮ膜を高配向させるための方法としては、非晶質金属下地を使用する方法が例示できる。また、シリコン（１１１）基板やシリコン（１００）基板など単結晶基板の方位を引き継いで利用して、その上にエピタキシャル成長させる方法を用いることもできる。さらには、下地膜を高配向膜にして、その上に配向性を引き継いで高配向ＡｌＮを成長させる方法もあり、この場合の下地膜としては、各種の金属あるいは絶縁膜等を使用できる。例えば、ＡｌやＡｕ等のｆｃｃ型結晶構造の（１１１）面を使用する方法、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ等のｂｃｃ型結晶構造の（１１０）面を使用する方法、ＴｉやＡｌＮ等の六方晶型結晶構造の（０００１）面を使用する方法等が例示できる。なお、これらの方法の場合、ＡｌＮ膜の配向性は、下地材料の結晶配向性に影響され、下地材料の厚さが厚くなるとＡｌＮ膜の配向性は向上する。また上記の各手法を組み合わせた手法を利用することができる。

なお、可動梁１７０の固定電極１４０と対向する部分には、可動電極１７１を設けることができるが、可動梁１７０が導電性の場合は、可動梁１７０そのものを可動電極１７１とすることもできる。図１に例示したアクチュエータはその例であり、この場合、可動電極１７１は可動梁１７０と同一である。なお、可動電極１７１を可動梁１７０に別途設けることもできる。

また、誘電膜１５０は、基板１１０の上に必ずしも設ける必要はなく、固定電極１４０と可動電極１７１（可動梁１７０）の間に設ければ良い。例えば、可動梁１７０の固定電極１４０に対向する部分に誘電膜１５０を設けても良い。また、可動梁１７０を圧電積層構造とした圧電駆動方式のアクチュエータの場合に、圧電膜としてＡｌＮを用い、そのＡｌＮを誘電膜１５０として利用しても良い。

図１に例示したアクチュエータは、マイクロスイッチやキャパシタとして利用することができる。また、可動電極１７１（可動梁１７０）と固定電極（１３０）とは別に、各種の電極をさらに設け、その電極を利用したスイッチやキャパシタを構成することもできる。
なお、本願明細書において、「アクチュエータ」は、可動分部だけではなく、可動部分を含んで構成される各種のスイッチや各種のキャパシタも含む。

（実施例１）
以下、実施例１により、詳細に説明する。
本発明の実施例１のアクチュエータは、図１に表した構造を有している。すなわち、基板１１０の主面に、下地膜１３０、固定電極１４０、誘電膜１５０が積層して設けられ、また、基板１１０の主面に対向して、基板１１０と間隙をあけて可動梁１７０が、アンカー部１２０によって保持されている。

図３は、本発明の第１の実施例のアクチュエータの製造方法を表す各工程の模式断面図である。
まず、図３（ａ）に表すように、表面が絶縁性の基板１１０の主面に、ＬＰ‐ＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法により窒化シリコン膜を成膜し、アンカー部１２０を形成した。
また、基板１１０の主面の他の一部に、下地膜１３０、固定電極１４０、誘電膜１５０をこの順に形成した。すなわち、下地膜１３０として、Ａｌ／Ｔａからなる厚さ３０ｎｍの非晶質合金膜をスパッタ法により成膜し、その後、固定電極１４０として、厚さ５００ｎｍのＡｌ膜をスパッタ法により成膜し、その後、誘電膜１５０として、厚さ５００ｎｍのＡｌＮ膜をスパッタ法により成膜した。そして、上記のアンカー部１２０、下地膜１３０、固定電極１４０、誘電膜１５０の所定形状への成形には、リソグラフィーと反応性イオンエッチング（RIE: Reactive Ion Etching）を用いた。なお、上記の成膜及び成形の方法としては、上記で説明した方法に限らず、各種の方法を用いることができる。

次に、図３（ｂ）に表したように、基板１１０の主面、アンカー部１２０、誘電膜１５０の上に犠牲層１６０を形成した後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）技術によりアンカー部１２０が露出するまで表面研磨及び平坦化を行った。犠牲層１６０としては、多結晶シリコンを使用した。ただし、犠牲層１６０は、これに限らず、上記の下地膜１３０、固定電極１４０、誘電膜１５０等の他の膜材料に対して選択エッチングが可能な、各種無機材料、各種金属材料、各種有機材料を使用することができる。

次に、図３（ｃ）に表したように、アンカー部１２０及び犠牲層１６０の上に、可動梁１７０を形成した。具体的には、厚さ５００ｎｍのＡｌ層をスパッタ法により成膜し、リソグラフィー及びエッチングによりパターニングすることにより、所定の形状の可動梁１７０を形成した。

次に、図３（ｄ）に示すように、ＸｅＦ_２をエッチングガスとして用いた選択エッチングにより、犠牲層１６０を除去した。
このようにして、図１に表した構造のアクチュエータが作製された。

このような構造の実施例１のアクチュエータにおいては、下地膜としてＡｌ／Ｔａ非晶質合金を使用することにより、固定電極１４０が、（１１１）方位が高度に配向することが可能になる。固定電極１４０の配向性をωモードロッキングカーブ法により測定したところ、配向半値全幅（ＦＷＨＭ： Full Width at Half Maximum）は０．９度と非常に小さな値になり、高い配向性が確認できた。さらに、固定電極１４０の上に、誘電膜１５０となるＡｌＮ層を、ヘテロエピタキシャル成長させることにより、ＡｌＮ層は高度にｃ軸方向に配向し、ωモードロッキングカーブ法により測定した配向半値全幅は１．６度であった。このようにして、下地膜としてＡｌ／Ｔａ非晶質合金を用いることによって、高い配向性を有するＡｌＮ膜からなる誘電膜１５０が得られた。

（実施例２〜４）
次に実施例２〜４について説明する。
実施例２〜４は、実施例１に対して、下地膜１３０としてＡｌＮを用いたことが異なっており、その他の条件は実施例１と同じである。そして、実施例２〜４の下地膜１３０の厚さは、それぞれ、１０００ｎｍ、５００ｎｍ、２００ｎｍとした。これら実施例２〜４のアクチュエータは、下地膜１３０として厚さ２００〜１０００ｎｍのＡｌＮ膜を使用することにより、高い配向性を持つ固定電極１４０及び誘電膜１５０を設けることができる。

以上説明した実施例１〜４についての下地膜１３０の種類と厚さ、及び固定電極１４０及び誘電膜１５０の配向半値全幅の関係を表１に示す。

表１に表したように、実施例１〜４のアクチュエータにおいては、誘電膜１５０は、配向半値全幅が１．６度〜４．６度であり、非常に高い配向性を示した。また、固定電極１４０は、配向半値全幅が０．９度〜３．８度であり、これも非常に高い配向性を示した。

次に、このようにして作製した実施例１〜４のアクチュエータの動作試験を行った。
図４は、本発明の実施例のアクチュエータの動作試験条件を例示する説明図である。
図４に表したように、動作試験の方法は以下である。
（１）まず、固定電極１４０と可動電極１７１（可動梁１７０）の間に徐々に電圧を印加し、静電容量−印加電圧特性を測定し（Ｃ−Ｖ測定）、可動梁１７０が誘電膜１５０に接触するプルイン電圧の初期値を測定する。
（２）その後、負荷として、１５Ｖの駆動電圧を１０００秒間印加し、駆動電圧を除去する。
（３）その後、再び電圧を徐々に印加し、Ｃ−Ｖ測定を行い、負荷試験後のプルイン電圧を測定する。
このようにして、負荷試験前後のプルイン電圧の変化（シフト量ΔＶ）を求めた。

実施例１〜４の誘電膜１５０の配向半値全幅と、負荷試験前後のプルイン電圧のシフト量ΔＶの関係を説明する。
図５は、本発明の実施例１〜４のアクチュエータの動作試験結果を示すグラフ図である。
図５に表したように、実施例１〜４のアクチュエータは、いずれも誘電膜１５０の配向半値全幅は５度以下であり、また、プルイン電圧のシフト量ΔＶは０．５Ｖ以下であった。このように、実施例１〜４のアクチュエータは、動作安定性が優れていることが確かめられた。

次に、比較例について説明する。
（比較例１〜２）
比較例１のアクチュエータは、図１に表したアクチュエータにおいて、下地膜１３０として、厚さが１００ｎｍのＡｌＮを用いたものである。また、比較例２は、下地膜を設けない構造である。
比較例１及び比較例２のアクチュエータの下地膜１３０の種類と厚さ、及び、固定電極１４０及び誘電膜１５０の配向半値全幅の値を表２に示す。

表２に表したように、比較例１のアクチュエータは、下地膜１３０の膜厚が薄く、その上の固定電極１４０と誘電膜１５０の配向半値全幅は、それぞれ、５．１度と５．８度と共に大きい値を示した。また、比較例２のアクチュエータは、下地膜１３０が無く、固定電極１４０と誘電膜１５０の配向半値全幅は、それぞれ、６．２度と７．０度とさらに大きい値を示した。このように、下地膜が無い、または下地膜の膜厚が薄いと、誘電膜１５０の配向半値全幅が大きくなり、誘電膜１５０の配向性は低くなった。

また、実施例１〜４と同様の試験条件（ただし、負荷電圧の印加時間を１００秒に短縮した）により、比較例１、２について、負荷試験前後のプルイン電圧のシフト量ΔＶを求めた。その結果を、図５に示す。実施例１〜４に比べて負荷電圧の印加時間を１／１０に短縮し負荷を軽減したにもかかわらず、比較例１では、プルイン電圧のシフト量ΔＶは１．５Ｖと大きく、アクチュエータの信頼性に問題があることが分った。また、比較例２では、プルイン電圧のシフト量ΔＶは３．１Ｖとさらに大きく、同様にアクチュエータの信頼性に問題があることが分った。

図５に表したように、誘電膜１５０の配向半値全幅が５度より大きくなると、プルイン電圧のシフト量ΔＶが急激に大きくなっている。従って、誘電膜１５０の配向半値全幅は、４．６度以下であることが望ましい。また、表１に表したように、この時の固定電極１４０の配向半値全幅は、３．８度以下であることが望ましい。また、下地膜１３０としてＡｌＮを用いた場合には、ＡｌＮ膜の膜厚はある程度以上厚いことが必要で、具体的には、膜厚は２００ｎｍ以上が望ましい。

（比較例３）
比較例３のアクチュエータは、実施例１のアクチュエータにおいて、誘電膜１５０としてＬＰ―ＣＶＤ法で成膜した窒化シリコン膜を使用したものであり、それ以外は実施例１と同様である。

実施例１〜４と同様の試験条件（ただし、負荷電圧の印加時間を１００秒に短縮）により、比較例３におけるプルイン電圧のシフト量ΔＶを求めた。その結果、実施例１〜４に比べて負荷電圧の印加時間を１／１０に短縮し負荷を軽減したにもかかわらず、比較例３のアクチュエータのシフト量ΔＶは、６．７Ｖと大きく、大きな電荷注入が生じており、動作の安定性に問題があることが分った。これは、窒化シリコン膜には電荷に対する多くのトラップが形成されており、このため窒化シリコン誘電膜中に多量の電荷が注入され、またトラップされるためである。従って、誘電膜１５０には、ＡｌＮ材料を用いることが望ましい。

（実施例５）
次に、本発明の第５の実施例のアクチュエータについて説明する。第５の実施例のアクチュエータは、静電駆動ＭＥＭＳスイッチの一例であり、スイッチ用接点電極を別途設けた例である。
図６は、本発明の第５の実施例のアクチュエータの構造を例示する模式断面図である。 本実施例のアクチュエータ１０２においては、可動梁１７０の先端に、可動接点電極１９０が設けられている。そして、可動接点電極１９０に対向した固定接点電極１８０が、基板１１０上に設けられている。可動接点電極１９０と固定接点電極１８０とが、スイッチの接点を構成する。これら以外の構成は、実施例１と同様であり、同じ部品には同じ符号を付してある。可動接点電極１９０及び固定接点電極１８０は、例えばスパッタ法により作製したＡｕ層であり、周知のリソグラフィー法及びリフトオフ法によりパターニングし、形成される。

固定電極１４０と対向する可動電極１７１（可動梁１７０）の間に電圧を印加することによりアクチュエータを駆動する。このとき可動接点電極１９０及び固定接点電極１８０がオーミック接触し、高周波（ＲＦ： Radio Frequency）スイッチとして利用することが可能である。

実施例１〜４と同様の試験条件によりプルイン電圧のシフト量ΔＶを測定したところ、シフト量ΔＶは０．３Ｖと小さく、安定した動作が確認できた。

（実施例６）
次に本発明の第６の実施例のアクチュエータについて説明する。本実施例のアクチュエータは、圧電駆動ＭＥＭＳ可変容量キャパシタの一例である。
図７は、本発明の第６の実施例のアクチュエータの構造を例示する模式断面図である。
図７に表したように、実施例６のアクチュエータ１０３は、実施例１における可動梁１７０の代わりに、バイモルフ型圧電駆動アクチュエータからなる可動梁２００を用いている。すなわち、基板１１０上に対向してバイモルフ型の圧電可動梁２００が設けられている。バイモルフ型可動梁２００は、下部電極２１０、下部圧電膜２２０、中間電極２３０、上部圧電膜２４０、及び上部電極２５０が積層された構造を有している。そして、バイモルフ型可動梁２００は、アンカー部１２０によって、基板１１０と間隙をあけて保持されている。下部電極２１０、中間電極２３０、上部電極２５０には、Ａｌを用い、また、下部圧電膜２２０と上部圧電膜２４０にはＡｌＮを使用し、リソグラフィー及びエッチング技術により、所定形状に形成される。バイモルフ型可動梁２００以外の構成は、実施例１と同様であり、固定電極１４０及び誘電膜１５０は、高配向したＡｌ膜及びＡｌＮ膜である。

本実施例のアクチュエータ１０３において、中間電極２３０を接地し、下部電極２１０及び上部電極２５０に駆動電圧を印加することにより、圧電可動梁２００を上下に屈曲させることができる。この屈曲により、基板１１０の上に設けられた固定電極１４０と下部電極２１０の距離が変化し、容量可変キャパシタとして機能する。
なお、下部電極２１０が、固定電極１４０に対向する可動電極１７１の機能を果たす。

本実施例において圧電可動梁２００が下方に屈曲して、下部電極２１０が誘電膜１５０に接触する時の電圧（接触電圧）は、２．８Ｖであった。下部電極２１０が誘電膜１５０に接触した状態で、固定電極１４０と下部電極２１０の間に振幅１０Ｖの交流電圧を１００秒間印加し、交流電圧を除去した後に、圧電駆動電圧をスイープして接触電圧を測定したところ、２．９Ｖであり、接触電圧の初期値からのシフトは殆どなく、安定した動作が確認できた。
なお、本実施例では、可動梁は、２つの圧電膜が３つの電極によって積層された構造を有しているが、これに限らず、１つの圧電膜が２つの電極に挟持された構造や、３つ以上の圧電膜がそれぞれ電極によって挟まれた構造など、各種の構造の可動梁を用いることができる。

なお、本実施例において、下部電極２１０、中間電極２３０、下部圧電膜２２０は、それぞれ、ＤＣ駆動用下部電極、ＤＣ駆動用上部電極、圧電膜の機能を果たす。また、中間電極２３０、上部電極２５０、上部圧電膜２４０は、それぞれ、別のＤＣ駆動用下部電極、別のＤＣ駆動用上部電極、別の圧電膜の機能を果たす。そして、固定電極１５０はＲＦ信号用固定電極の機能を果たす。

（実施例７）
次に本発明の第７の実施例のアクチュエータについて説明する。
図８は、本発明の第７の実施例のアクチュエータの構造を例示する模式断面図である。
図８に表したように、実施例７のアクチュエータ１０４は、図１に表した実施例１における可動梁１７０の代わりに、ＤＣ駆動用下部電極４１０と、圧電膜４２０と、ＤＣ駆動用上部電極４３０と、が積層された構成の可動梁４００を用いたものである。そして、基板１１０の主面には、ＲＦ信号用固定電極１４１が下地層１３０を介して設けられ、ＲＦ信号用固定電極１４１と可動梁４００との間に誘電膜１５０が設けられている。下地層１３０、ＲＦ信号用固定電極１４１、誘電膜１５０は、図１に例示した、下地層１３０、固定電極１４０、誘電膜１５０と同様のものを用いることができる。
アクチュエータ１０４において、ＤＣ駆動用下部電極４１０とＤＣ駆動用上部電極４３０の間に駆動電圧を与え、圧電膜４２０に電圧を印加することにより、可動梁４００が屈曲する。これにより、ＤＣ駆動用下部電極４１０と誘電膜１５０が接し、誘電膜１５０を介して、ＤＣ駆動用下部電極４１０とＲＦ信号用固定電極１４１との間でキャパシタが形成される。
本実施例においては、誘電膜１５０として、高配向した（配向半値全幅が４．６度以下のｃ軸配向した）ＡｌＮ膜を用いるので、誘電膜１５０への電荷の注入やトラップを抑制し、安定した駆動特性を有するアクチュエータを実現できる。

（実施例８）
次に本発明の第８の実施例のアクチュエータについて説明する。
図９は、本発明の第８の実施例のアクチュエータの構造を例示する模式断面図である。 図９に表したように、実施例８のアクチュエータ１０５は、図７に表した実施例６のアクチュエータにおいて、固定電極１４０のそれぞれ下と上に設けられていた下地膜１３０と誘電膜１５０を設けず、また、下部電極２１０を固定電極１４０と対向する部分を除いて形成した点が異なっている。この構成において、固定電極１４０と対向する下部圧電膜２２０が、実施例１〜７における誘電膜の機能を果たす。また、中間電極２３０が可動電極２３１となる。
下部圧電膜２２０は、高配向した（配向半値全幅が４．６度以下のｃ軸配向した）ＡｌＮ膜によって形成することができる。図９に例示したアクチュエータは、高配向したＡｌＮ膜からなる誘電膜を、固定電極１４０と可動電極２３１の間に設けているので、誘電膜への電荷の注入やトラップを抑制し、安定した駆動特性を有するアクチュエータを実現できる。

上に説明した本発明の実施形態及び実施例のアクチュエータにより、マイクロスイッチや容量可変キャパシタを形成し、それらを用いて各種の電子回路を作製することができる。
図１０は、本発明の実施形態のアクチュエータを利用した電子回路と電子機器を例示する模式図である。
図１０に表したように、本発明の実施形態のアクチュエータ１０５により作製された容量可変キャパシタを組み込んで、周波数が可変のフィルタを内蔵する電子回路５００を作製できる。また、この電子回路５００は、例えば、携帯電話等の各種電子機器６００に用いることができる。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、アクチュエータを構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述したアクチュエータを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのアクチュエータも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータの構成を例示する断面模式図である。 誘電膜の配向性と誘電膜への電荷注入量の関係を例示する説明図である。 本発明の第１の実施例のアクチュエータの製造方法を表す各工程の模式断面図である。 アクチュエータの動作試験条件を例示する説明図である。 本発明の実施例１〜４のアクチュエータの動作試験結果を示すグラフ図である。 本発明の第５の実施例のアクチュエータの構造を例示する模式断面図である。 本発明の第６の実施例のアクチュエータの構造を例示する模式断面図である。 本発明の第７の実施例のアクチュエータの構造を例示する模式断面図である。 本発明の第８の実施例のアクチュエータの構造を例示する模式断面図である。 本発明の実施形態のアクチュエータを利用した電子回路と電子機器を例示する模式図である。

符号の説明

１０１、１０２、１０３、１０４、１０５ アクチュエータ
１１０ 基板
１２０ アンカー部
１３０ 下地膜
１４０ 固定電極
１４１ ＲＦ信号用固定電極
１５０ 誘電膜
１６０ 犠牲層
１７０、２００、４００ 可動梁
１７１、２３１ 可動電極
２１０ 下部電極
２２０ 下部圧電膜
２３０ 中間電極
２４０ 上部圧電膜
２５０ 上部電極
３１０ 上電極
３２０ 下電極
４１０ ＤＣ駆動用下部電極
４２０ 圧電膜
４３０ ＤＣ駆動用上部電極
５００ 電子回路
６００ 電子機器

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板の主面の上に設けられた固定電極と、
   前記主面に対向し、前記基板の上方に間隙をあけて保持された可動梁と、
   前記固定電極と前記可動梁との間に設けられ、配向半値全幅が４．６度以下でｃ軸配向した窒化アルミニウムからなる誘電膜と、
   前記主面の上において前記固定電極の下に設けられアルミニウム化合物からなる下地膜と、
   を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記固定電極は、配向半値全幅が３．８度以下でｃ軸配向したアルミニウム膜からなることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
3. 基板と、
   前記基板の主面の上に設けられたＲＦ信号用固定電極と、
   前記主面に対向し、前記基板の上方に間隙をあけて保持され、ＤＣ駆動用下部電極と、圧電膜と、ＤＣ駆動用上部電極と、を含む可動梁と、
   前記ＲＦ信号用固定電極と前記可動梁との間に設けられ、配向半値全幅が４．６度以下でｃ軸配向した窒化アルミニウムからなる誘電膜と、
   前記主面の上において前記ＲＦ信号用固定電極の下に設けられアルミニウム化合物からなる下地膜と、
   を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
4. 前記ＲＦ信号用固定電極は、配向半値全幅が３．８度以下でｃ軸配向したアルミニウム膜からなることを特徴とする請求項３記載のアクチュエータ。
5. 前記アルミニウム化合物は、ＡｌＮ、Ａｌ−Ｔａ非晶質合金、及びそれらの混合物から選択されたいずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ記載のアクチュエータ。
6. 前記下地膜は、厚さが２００ｎｍ以上のＡｌＮからなる膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のアクチュエータ。

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