具有可动部的电气设备及其制造方法技术

形成具有翘曲被抑制的可动部的电气设备。在形成在衬底上的第一种子层上并与第一空间区域相邻的位置，通过镀敷形成至少一个第二金属材料的台座部和相向电极，利用第一牺牲层填埋第一空间区域，利用相同的抗蚀图案，通过连续镀敷，形成从第一牺牲层上延伸至台座部的表面的一部分的金属材料的第二牺牲层以及在第二牺牲层上的具有与第二金属材料相同的组分、热膨胀系数的第三金属材料的下部结构体，露出未形成有第二牺牲层的台座部表面，在台座部、下部结构体上，通过镀敷形成与第二金属材料、第三金属材料具有相同的组分、热膨胀系数的第四金属材料的上部结构体，去除第一牺牲层、第二牺牲层，制成具有可动部的电气设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可动部的电气设备及其制造方法
本专利技术的实施例涉及具有构成为MEMS（MicroElectro-mechanicalSystem：微机电系统）结构的可动部的电气设备及其制造方法。将具有尺寸小于mm（毫米）级的结构部分的机电构件叫做MEMS。
技术介绍
为了响应针对移动电话等高频（RF）部件的小型化、高性能化的要求，使用了MEMS技术的电气设备的研究、开发正在积极地盛行。在以高频用途为目的的MEMS器件中，RF开关、可变电容等使用将由低电阻的金属材料结构体形成并具有单悬臂梁（cantilever）结构或者双悬臂梁（桥状）结构的可动部。通过压电驱动、静电驱动等使可动部位移。为了实现所希望的功能，需要稳定地控制可动部的位置。MEMS开关是一种机械开关，其具有相向配置的静止电极与可动电极，通过驱动可动电极使其接触/远离静止电极，来进行接通/断开动作，MEMS开关能够减小寄生电容，与使用半导体元件的开关相比，具有损耗小、绝缘性佳、信号失真不明显的特点。在高频电路中，MEMS电容与线路串联连接，或者将MEMS电容安装在线路中以确定线路的频率特性，或者调整线路的分布常数。通过使用可变电容，能够改变谐振频率或者改变分布常数。可变电容元件一般构成为：相向地配置固定电极与可动电极，通过使可动电极位移来改变电极间电容。在大多情况下，这些可动电极由利用通过镀敷工序形成的具有柔性的金属结构形成。电解电镀需要馈电层。通过溅镀等形成附着层与种子层的叠层的情况较多，其中，附着层用于确保与基底的附着性，种子层由与镀层相同的材料构成。附着层由例如Ti，Cr，Mo等金属层形成。镀层由例如铜（Cu）、金（Au）等导电性良好的金属形成。为了在金属结构的下方形成自由空间，使用了以下方法：在自由空间部分形成牺牲膜，在牺牲膜的上方形成金属结构，然后去除牺牲膜。例如，能够使用铜、铝等的金属膜、氧化硅、氮化硅、氧化铝等的无机电介质膜、感光性树脂等的有机电介质膜等，来作为牺牲膜。例如，为了在陶瓷衬底上形成单悬臂梁型可动电极，首先形成台座部，然后形成用于填充自由空间的牺牲层，然后形成单悬臂梁结构，最后去除牺牲层、不需要的附着层/种子层来形成单悬臂梁型可动电极。其中，通过以下步骤等形成台座部：通过溅镀等形成附着层/种子层；通过抗蚀图案等形成用于划定镀敷区域的结构体；通过电解电镀工序形成台座金属层；去除抗蚀图案等结构体；去除不需要的附着层/种子层等，通过以下步骤等形成用于填充自由空间的牺牲层：通过溅镀等形成附着层/种子层；通过抗蚀图案等形成用于划定镀敷区域的结构体；通过电解电镀工序形成牺牲金属层；去除抗蚀图案等结构体等，通过以下步骤等形成单悬臂梁结构：通过溅镀等形成附着层/种子层；通过抗蚀图案等形成用于划定镀敷区域的结构体；通过电解电镀工序形成可动梁部金属层；去除抗蚀图案等结构体等。单悬臂梁结构主要由金等的良导体形成，但作为基底还包含附着层、种子层。即使是相同金属的金属层，利用溅镀形成的层与利用镀敷形成的层的纯度等也不同，从而显示出不同的物理属性。具有不同的物理属性的金属层的叠层为热膨胀率不同的金属层的叠层。对电气设备实施260℃左右的回流焊工序和-20℃～+80℃的温度冲击试验。由于热膨胀率的不同，在金属叠层之间产生应力，并且产生翘曲和变形。例如，单悬臂梁结构的前端发生翘曲而朝向上方位移。单悬臂梁结构的前端有时会向上方位移10μm以上。由此，电气设备在规定的工作电压下不能够发挥作用。作为这样的翘曲的原因，认为是因结构体由不同的金属材料层的叠层结构构成而产生的。例如，在大多情况下，附着层与镀层是不同的金属层。在大多情况下，附着层的电阻率大于镀层的电阻率。若利用附着层覆盖开关的接触面，则电阻变大。为了减小电阻，提出了有从开关的接触面去除附着层的方案（例如，日本专利文献特开2007-196303号、日本专利文献特开2009-252672号）。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利文献2007-196303号公报；专利文献2：日本专利文献2009-252672号公报。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种具有构成为新规结构的可动部的电气设备及其制造方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种具有抑制了翘曲的可动部的电气设备及其制造方法。根据本专利技术的一个观点，提供有一种电气设备，其特征在于，具有：衬底；形成在所述衬底上方的第一金属材料的种子层；形成在所述种子层上并且至少包含一个第二金属材料的台座部；由具有与所述第二金属材料相同的组分、热膨胀系数的金属材料形成并且由所述台座部的上表面支撑的可动结构体。根据本专利技术的另一个观点，提供有一种电气设备的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：在衬底的上方形成第一金属材料的第一种子层；在所述第一种子层的上方并与第一空间区域相邻的位置，通过镀敷形成至少一个第二金属材料的台座部；在第一空间区域形成与第二金属材料的蚀刻特性不同的第一牺牲层；形成金属材料的第二牺牲层，所述第二牺牲层从所述第一牺牲层上延伸至所述台座部的表面的一部分；在所述第二牺牲层的上方，通过镀敷形成具有与所述第二金属材料相同的组分、热膨胀系数的第三金属材料的下部结构体；露出未形成有所述第二牺牲层的台座部的表面，而且在所述台座部、所述下部结构体上，通过镀敷形成与所述第二金属材料、所述第三金属材料具有相同的组分、热膨胀系数的第四金属材料的上部结构体；去除所述第一牺牲层、第二牺牲层。附图说明图1-1和图1-2中的1A～1M是衬底的剖视图，概略地示出了第一实施例的具有可变电容的电气设备的制造工序。图2的2A、2B、2C是示出第一实施例的主要工序的平面结构的俯视图。图3的3A～3D是概略地示出单悬臂梁结构的支撑方式的俯视图。图4的4A～4F是衬底的剖视图，概略地示出了第二实施例的具有可变电容的电气设备的制造工序。图5的5A、5B、5C是示出具有开关的电气设备的剖视图及其等效电路图、具有双悬臂梁结构的电气设备的剖视图。图6的6A、6B是示出包含可变电容的可变滤波器的结构的等效电路图。图7的7A、7B、7C是示出可变电容的构成例的等效电路图。具体实施方式参照图1-1和图1-2中的1A～1M，说明第一实施例的具有可变电容的电气设备的制造程序，其中，所述可变电容具有单悬臂梁结构。如图1-1的1A所示，通过溅镀，在LTCC（LowTemperatureCo-firedCeramics：低温共烧陶瓷）衬底11上形成例如由厚度为50nm（纳米）的Ti膜形成的附着层12和由厚度为500nm的Au层形成的种子层13。作为附着层，除了Ti膜之外，也可以使用Cr膜、Mo膜。以下，为了简化，有时将附着层12、种子层13一并称作基底层或种子层14。如图1-1的1B所示，在基底层14上形成具有用于划定镀敷区域的开口的抗蚀图案RP1，通过电解电镀在基底层14上形成Au的第一镀层15。在第一镀层上形成第二镀层，而且，使第二镀层与第一镀层的形状不同，由此，在第一镀层上形成从上部延伸出的伸出部。然后，去除抗蚀图案RP1。如图1-1的1C所示，形成具有用于划定上部结构的开口的新的抗蚀图案RP2，而且通过电解电镀形成Au的第二镀层16。利用第一镀层15与第二镀层16的叠层形成具有台阶部的立体结构。在图中的左侧形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气设备，其特征在于，具有：衬底；形成在所述衬底上方的第一金属材料的种子层；形成在所述种子层上且至少包含一种第二金属材料的台座部；由具有与所述第二金属材料相同的组分、热膨胀系数的金属材料形成且被所述台座部的上表面支撑的可动结构体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电气设备，其特征在于，具有：衬底；形成在所述衬底上方的第一金属材料的种子层；形成在所述种子层上且至少包含一种第二金属材料的台座部；由具有与所述第二金属材料相同的组分、热膨胀系数的金属材料形成且被所述台座部的上表面支撑的可动结构体，所述可动结构体包含柔性面部件，所述柔性面部件由第三金属材料形成，其具有从所述台座部的上表面向上方远离的底面，所述电气设备还具有：配置在所述衬底的上方且在所述柔性面部件的下方的驱动电极；配置在所述衬底的上方且在所述柔性面部件的下方的相向电极。2.如权利要求1所述的电气设备，其特征在于，所述台座部为一个，所述可动结构体为其一端由所述台座部的上表面支撑的单悬臂梁结构，所述柔性面部件具有固定的厚度，所述可动结构体还包含连接部件，所述连接部件由第四金属材料形成，其连接所述台座部的上表面与所述柔性面部件的一部分侧面及连续的上表面的一部分。3.如权利要求1所述的电气设备，其特征在于，所述台座部为一对台座部，所述可动结构体为其两端由所述一对台座部的上表面支撑的双悬臂梁结构，所述柔性面部件具有固定的厚度，所述可动结构体还包含一对连接部件，所述一对连接部件由第四金属材料形成，所述一对连接部件分别连接所述一对台座部的各自的上表面与所述柔性面部件的一部分侧面及连续的上表面的一部分。4.如权利要求2或3所述的电气设备，其特征在于，所述柔性面部件具有与所述台座部的上表面重叠的多个延伸区域。5.如权利要求2或3所述的电气设备，其特征在于，所述第一金属材料、第二金属材料、第三金属材料以及第四金属材料的90％以上的组分为Au。6.如权利要求2或3所述的电气设备，其特征在于，具有配置在所述衬底与所述种子层之间的第五金属材料的附着层。7.如权利要求6所述的电气设备，其特征在于，所述第五金属材料包含Ti、Cr、Mo中的某一种。8.如权利要求2所述的电气设备，其特征在于，所述驱动电极配置在所述台座部与所述相向电极之间且配置在所述衬底的上方，包含所述第一金属材料的种子层，所述相向电极具有与所述柔性面部件的前端部重叠的区域，包含所述第一金属材料的种子层和所述第二金属材料的线路。9.如权利要求8所述的电气设备，其特征在于，还具有绝缘膜，所述绝缘膜形成在所述相向电极上，能够防止与所述柔性面部件之间的电接触，所述电气设备作为可变电容发挥作用。10.所如权利要求8所述的电气设备，其特征在于，所述柔性面部件的前端部与所述相向电极经由空气间隙彼此相向，所述电气设备作为开关发挥作用。11.一种电气设备的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：在衬底的上方形成第一金属材料的第一种子层；在所述第一种子...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上广章，宓晓宇，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP