近年来，作为高频电子元件，使用半导体的精细加工技术来制作的作 为微小部件的高频MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微电子机械 系统)的开发正在发展。该高频MEMS具有如下优点：即使通过信号是微 波波段或毫米波段的高频，通过损耗也较少，进一步，对具有大功率的通 过信号的高频失真小。因此，高频MEMS期待应用到高频用的开关和可变 电容等中。
由于高频MEMS利用半导体制造技术来制作，所以高频MEMS可以 集成到与使用了现有硅半导体的高频放大器和电源电路相同的硅基板上， 可以带来部件的小型化和低成本化。
但是，若在硅基板上形成高频电路，则因硅基板的影响，高频特性劣 化。因此，提出了如专利文献1中所公开的那样使用高电阻的硅基板或如 专利文献2所公开的那样在高频MEMS部的下侧和硅基板间设置空隙的结 构。
图10表示一般高频用MEMS的可变电容部的结构。图10(A)是一 般高频用MEMS的平面图。图10(B)是图10(A)所示的高频用MEMS 的A—A线的截面图，表示下部电极的电压为截断的状态。图10(C)是 图10(A)所示的高频用MEMS的A—A线的截面图，表示下部电极的电 压为接通的状态。
如图10所示，在硅基板100上形成绝缘膜101，并在该绝缘膜101上 配置地线102、RF信号线(高频信号线)103、梁106和下部电极105。该 情况下，梁106具有导电性，不与上部电极104明确区分。向RF信号线 103施加RF信号S。在梁106和RF信号线103的交叉部分配置电介质膜 (绝缘体)108。RF信号线103、电介质膜108和梁106如虚线所示，构成 可变电容部107。
若如图10(B)所示，截断下部电极105的电压，或如图10(C)所 示，接通下部电极105的电压，则梁106如箭头109所示那样上下移动， 并且RF信号线103和地线102间的可变电容部107的电容变化。即，若如 图10(B)那样，截断下部电极105的电压，则可变电容部107的电容减 小，若如图10(C)那样，接通下部电极105的电压，则可变电容部107 的电容变大，为几pF左右。
【专利文献1】日本特许第3818176号公报
【专利文献2】日本特开2005—277675号公报
但是，在专利文献1和专利文献2所公开的技术中，很难实现具有高 Q值的可变电容，且减少电路损耗。
在图10所示的一般高频MEMS的可变电容的结构中，有如下问题。 图11表示硅基板100上的RF信号线103的等效电路和伴随RF信号线103 的形成而出现的问题。高频用MEMS的可变电容很多情况下在硅基板100 上与其他部件一起形成，并通过RF信号线103来连接。RF信号线103如 图11所示，与硅基板100之间产生电容C，而变为电路损耗，使Q值劣化 了。
进一步，图12表示形成图11的硅基板100上的下部电极105和梁106 时的高频用MEMS的可变电容的等效电路和问题。这里，作为表示可变电 容的特性的值，使用可变电容的阻抗(Zin)的实部和虚部，来如下这样定 义Q值。
Q＝|Im(Zin)|/|Re(Zin)|
如图12所示，因RF信号线103和硅基板间及地线102和硅基板间产 生电容C的影响，高频MEMS的可变电容的Q值降低。

本发明为解决上述问题而作出，本发明的目的是提供一种具有高Q值 的可变电容部且能够减少电路损耗的高频电子元件。
本发明的高频电子元件的第1方式，其特征在于，包括：硅基板；在 所述硅基板上彼此交叉地形成的高频信号线和接地线；以及电介质膜，其 在所述高频信号线和所述接地线交叉的部分，形成在所述高频信号线和所 述接地线的至少一方上，且该电介质膜构成可变电容部，所述可变电容部 为，所述高频信号线和所述接地线能够沿接触分离方向相对移位地被支撑。
本发明的高频电子元件的第2方式，其特征在于，所述可变电容部中 的所述高频信号线通过在所述硅基板上形成的共面线与所述高频电子元件 的外部相连，在所述高频信号线的一部分区域中，与其他区域相比，被形 成为离开所述硅基板侧。
本发明的高频电子元件的第3方式，其特征在于，用于使所述高频信 号线在所述硅基板上可动的静电力用电极配置在所述高频信号线的侧方， 通过连接用绝缘体连接所述静电力用电极和所述高频信号线。
本发明的高频电子元件的第4方式，其特征在于，所述静电力用电极 配置在所述高频信号线的侧方，在将通过连接用绝缘体连接所述静电力用 电极和所述高频信号线而成的结构部作为单位结构部时，具有串联连接多 个所述单位结构部而成的电容组部结构，所述单位结构部的所述高频信号 线与所述硅基板侧的金属电极连接。
本发明的高频电子元件的第5方式，其特征在于，所述静电力用电极 配置在所述高频信号线的侧方，在将通过连接用绝缘体连接所述静电力用 电极和所述高频信号线而成的结构部作为单位结构部时，具有串联连接多 个所述单位结构部而成的电容组部结构，所述单位结构部的所述高频信号 线从所述硅基板侧拱起地形成。
发明效果：
根据本发明，可以提供一种实现具有高Q值的可变电容部且可减少电 路损耗的高频电子元件。
附图说明
图1是表示本发明的高频电子元件的优选第1实施方式的图；
图2是表示图1所示的高频电子元件的Q值提高后的例子的图；
图3是表示图1所示的高频电子元件的等效电路例的图；
图4是表示本发明的高频电子元件的优选第2实施方式的图；
图5是表示本发明的高频电子元件的优选第3实施方式的图；
图6是表示图4所示的高频电子元件的Q值提高后的例子的图；
图7是表示本发明的高频电子元件的优选第4实施方式的图；
图8是表示本发明的高频电子元件的优选第5实施方式的图；
图9是本发明的高频电子元件的使用例的图；
图10是表示作为现有高频电子元件的高频MEMS元件的图；
图11是表示图10的现有例的等效电路的图；
图12是表示另一现有例的等效电路的图。
符号说明
1 高频MEMS(高频电子元件)；2 硅基板；3 绝缘膜；
4 地线(接地线)；5 高频信号线(RF信号线)；6 上部电极；
7 下部电极；8 梁；9 电介质膜；10 凸形状部分；
12 空气层；13 可变电容部。

下面，参考附图来详细说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1是表示本发明的高频电子元件的优选第1实施方式的图，图1(A) 是高频电子元件的平面图，图1(B)是图1(A)的高频电子元件的B—B 线的截面图，图(C)是图1(A)的高频电子元件的C—C线的截面图。
如图1所示，作为高频电子元件的高频MEMS1具有硅基板2，并在 硅基板2上形成绝缘膜3。在该绝缘膜3上配置地线(还称作接地线)4、 高频信号线(下面，称作RF信号线。)5、上部电极6、下部电极7、梁8 和电介质膜9。电介质膜9是绝缘膜。梁8具有导电性，不与上部电极6 明确区分。
RF信号线5通过在硅基板2的绝缘膜3上形成的共面(coplanar)线 与高频电子元件外部的高频电子电路连接。从外部的高频电子电路向RF 信号线5施加高频信号(下面，称作RF信号。)S。地线4和RF信号线5 在硅基板2的绝缘膜3上彼此交叉地形成。
向上部电极6和下部电极7施加控制电压。上部电极6和下部电极7 沿X方向形成，上部电极6与地线4连接。向上部电极6施加零电压，并 向下部电极7施加预定的控制电压。下部电极7是用于使上部电极6的梁8 沿Z方向可动的静电力用电极。RF信号线5沿与X方向正交的Y方向配 置。
在RF信号线5和梁8交叉的部分的其中一方或两方上形成电介质膜 (绝缘膜)9。在图1所示的例子中，电介质膜9形成在RF信号线5侧的 中间位置的可变电容部13上。但是，并不限于此，电介质膜9也可形成在 RF信号线5侧的中间位置和上部电极6的梁8的内侧位置的其中一方或两 方上。
如图1(A)和图1(C)所示，通过将RF信号线5的用虚线包围所 示的部分G的形状形成为从硅基板2和绝缘膜3拱起的形状，而形成空气 层12。即，RF信号线5的用虚线所示的部分G的形状沿Z方向成为凸形 状部分10。
这样，RF信号线5的凸形状部分10为从硅基板2和绝缘膜3向上方 拱起的形状，RF信号线5的中央部分是可变电容部13，通过在RF信号线 5的可变电容部13的两侧分别设置空气层12，使RF信号线5空气桥(air bridge)化。换而言之，在可变电容部13的外部位置实现了RF信号线5 的空气桥化。
若提供给下部电极7的控制电压为接通，则梁8降低而使梁8与电介 质膜9接触，从而电容变大。另外，若提供给下部电极7的控制电压为截 断，则梁8升高而使梁8与电介质膜9分离。这样，通过使地线4侧的梁8 和RF信号线5接触或不接触，在RF信号线5和地线4间的可变电容部13 中电容变化。即，通过RF信号线5与地线4(上部电极6的梁8)两者相 对电介质膜9接触或非接触，从而可变电容部13的电容变化。如图1(B) 所示，通过RF信号线5的2个凸形状部分10的空气层12，成为串联连接 2个低电容C1的状态，可减少浮游电容。
图2是表示作为图1所示的高频电子元件的高频MEMS1的Q值提高 后的例子的模拟结果的图。
图2所示的图表中纵轴表示Q值，横轴表示频率，表示出Q值相对频 率的变化。图2所示的曲线L1，L3表示图1所示的第1实施方式的高频 MEMS1的Q值的变化。与此相对，图2所示的曲线L2，L4表示比较例中 的没有形成空气层(没有空气桥化)的高频MEMS的Q值的变化。曲线 L1，L2是向下部电极施加预定的控制电压的情况下，梁靠近电介质膜侧时 的值，曲线L3，L4是在没有向下部电极施加预定的控制电压的情况下，梁 与电介质膜远离时的值。
图2中，如比较曲线L1和曲线L2所明白的，可以看出本发明的第1 实施方式的高频MEMS1的Q值比比较例的没有形成空气层的高频MEMS 的Q值提高了。
如比较曲线L3和曲线L4所明白的，可以看出本发明的第1实施方式 的高频MEMS1的Q值比比较例的没有形成空气层的高频MEMS的Q值 提高了。
由此，本发明的第1实施方式的高频MEMS1中，与比较例的没有形 成空气层的高频MEMS相比，无论是向下部电极和上部电极之间施加的控 制电压接通时还是截断时，Q值都提高了。且由于在图1所示的可变电容 部13的外部两侧的位置上实现了RF信号线5的空气桥化，所以可以实现 具有高Q值的可变电容部。
图3是表示作为图1所示的高频电子元件的高频MEMS1的等效电路 例的图。若与图12所示的现有例的等效电路相比，则可以降低部分19的 浮游电容。
(第2实施方式)
接着，参考图4来说明本发明的高频电子元件的优选第2实施方式。
图4是表示本发明的高频电子元件的优选第2实施方式的图，图4(A) 是高频电子元件的平面图，图4(B)是图4(A)的高频电子元件的D—D 线的截面图。
在图1所示的第1实施方式的高频MEMS1中，在可变电容部13的外 部两侧的位置实现RF信号线5的空气桥化。与此相对，图4所示的第2 实施方式的高频MEMS41中，不是在可变电容部的外部位置，而是通过从 硅基板拱起可变电容部53的RF信号线45的梁48来进行空气桥化。
如图4所示，高频MEMS41具有硅基板42，并在硅基板42上形成绝 缘膜43。在该绝缘膜43上形成地线(还称作接地线)44与下部电极47。
如图4(A)和图4(B)所示，上部电极46和下部电极47是用于使 梁48沿Z方向上下移动的静电力用电极。上部电极46和下部电极47的形 成位置被配置在避开RF信号线45的下部的外侧。上部电极46和RF信号 线45的梁48通过连接用绝缘膜43C来连接。
如图4(B)所示，在该地线44上形成电介质膜(绝缘膜)49。进一 步，在绝缘膜43上沿Z方向形成地线44B、44B，在各地线44B、44B上 分别形成上部电极46。中央的梁48和各上部电极46分别通过连接用的绝 缘膜44C来连接。
如图4(A)所示，RF信号线45通过共面线沿X方向形成，并从外 部的高频电子电路向RF信号线45施加RF信号S。
如图4(B)所示，在硅基板42的绝缘膜43上彼此交叉地形成地线 44的上部电极46和RF信号线45的梁48。
在梁48和地线44的电介质膜49间形成可变电容部53，并在该可变 电容部53上形成空气层。即，使可变电容部53的RF信号线45空气桥化。
根据向下部电极47提供的电压的接通截断，使RF信号线45的梁48 沿Z方向上下运动，从而使梁48接触或不接触电介质膜49，由此，使RF 信号线45和地线44间的电容变化。即，通过使RF信号线45的梁48和地 线44两者接触或不接触电介质膜49，从而使可变电容部53的电容变化。
由此，在图4所示的第2实施方式中，通过使静电力用的上部电极46 和下部电极47的电极位置从RF信号线45的外侧位置、即图4(A)中位 于中央位置的RF信号线45沿Y1方向和Y2方向错开配置，从而在RF信 号线45的梁48之下不配置下部电极，所以高频特性提高。即，由于静电 力用电极未在高频信号线的下部而是离开配置，所以静电力用电极不会成 为对高频信号线的噪声源，因此可以提高高频特性。
(第3实施方式)
接着，参考图5，来说明本发明的高频电子元件的优选第3实施方式。
图5是表示本发明的高频电子元件的优选第3实施方式的平面图。
图5所示的第3实施方式的高频MEMS61与图4所示的高频MEMS41 相比，具有弹簧结构的梁48B的形状不同，除此之外的要素实质上相同。
具有该弹簧结构的梁48B为了使上部电极46容易沿Z方向运动而具 有弹簧结构。另外，为了增加梁48B相对电介质膜49的按压力，而较大形 成驱动用的下部电极47的形成面积，且配置为靠近RF信号线45侧。由此， 若向上部电极46和下部电极47施加控制电压，则可以使具有弹簧结构的 梁48B与电介质膜49侧接触，若截断下部电极47的电压，则可以使用弹 簧力使梁48B与电介质膜49分离。
由此，图5所示的第3实施方式中，通过将静电力用的下部电极的电 极位置配置在RF信号线的外侧，从而提高了高频特性。即，由于静电力用 电极未在高频信号线的下部而是离开配置，所以静电力用电极没有成为对 高频信号线的噪声源，因此可以提高高频特性。并且，通过将RF信号线形 成为弹簧结构以及改变地线44的图案形状和下部电极47的图案形状，可 以进一步提高可变电容部53的梁48B的上下动作。
图6是表示示出作出图4所示的高频电子元件的高频MEMS41的Q 值提高后的例子的模拟结果的图。
图6所示的图表纵轴表示Q值，横轴表示频率，表示出Q值相对频率 的变化。图6所示的曲线L5，L7表示图4所示的第2实施方式的高频 MEMS41的Q值的变化。与此相对，图6所示的曲线L6，L8表示比较例 的高频MEMS的Q值变化。曲线L5，L6是向下部电极施加了预定电压的 情况下，梁靠近电介质膜侧时的值，曲线L6，L8是没有向下部电极施加预 定电压的情况下，梁与电介质膜远离时的值。
图6中，如比较曲线L5和曲线L6所明白的，可以看出本发明的第2 实施方式的高频MEMS41的Q值比比较例的没有形成空气层的高频MEMS 的Q值提高了。另外，如比较曲线L7和曲线L8所明白的，可以看出本发 明的第2实施方式的高频MEMS41的Q值比比较例的没有形成空气层的高 频MEMS的Q值提高了。由此，无论是下部电极和上部电极接通时还是截 断时，Q值都提高了，由于在可变电容部的位置上实现了RF信号线45的 空气桥化，所以可以实现具有高Q值的可变电容。
(第4实施方式)
图7(A)是表示本发明的高频电子元件的优选第4实施方式的图，图 7(B)是图7(A)所示的高频电子元件的E—E线的放大后的截面图。
作为图7(A)所示的高频电子元件的高频MEMS71为将图5所示的 高频MEMS61作为单位可变电容部，且串联连接多个作为该单位可变电容 部的高频MEMS61后的电容组(bank)结构。图7(A)所示的高频MEMS71 作为一例为具有4个高频MEMS61的结构。通过将作为单位可变电容部的 4个高频MEMS61的信号电容电极面积设计为二进制值(2值)，从而可以 表示例如24＝16种的电容值。
图7(B)表示图7(A)所示的高频MEMS71的结构的各单位可变电 容部的信号线间的连接结构部分74。图7(B)表示图7(A)所示的高频 MEMS71的E—E线的截面结构，作为空气桥化后的信号线的梁48B经由 在硅基板2上形成的金属电极72所构成的锚(anchor)结构来连接。由此， 通过连接梁48B和金属电极72来连接各单位可变电容部的信号线之间。
(第5实施方式)
图8(A)是表示本发明的高频电子元件的优选第5实施方式的图，图 8(B)是图8(A)所示的高频电子元件的F-F线的放大后的截面图。
作为图8(A)所示的高频电子元件的高频MEMS81与图7(A)所示 的高频MEMS71相比，省略了连接各单位可变电容部间的锚结构部分，图 8(B)表示各单位可变电容部的信号线间的连接结构部分84。如图8(B) 所示，各单位可变电容部的信号线间的连接结构部分84是在梁48B和绝缘 膜3之间形成了空间部83的空气桥化状态下使各单位可变电容部连接的电 容组(bank)结构。由此，可以取消锚部分处的基板损失的影响，可以实 现更高的Q值。
图9是表示作为本发明的高频电子元件的高频MEMS82的使用例的 图，图9(A)中，是将高频MEMS82装载在可调谐天线上的例子，实现 了宽带地面数字广播用天线的小型化。图9(B)中，是将高频MEMS82 作为放大器的匹配电路装载的例子，实现了放大器类别的减少。图9(C) 表示装载在硅基板的电源部上的例子，硅基板上的放大器80和高频 MEMS82通过RF连接线83相接触。
本发明的高频电子元件的实施方式中，包括：硅基板；在硅基板上彼 此交叉地形成的高频信号线和接地线；以及电介质膜，其在高频信号线和 接地线交叉的部分，形成在高频信号线和接地线的至少一方上，并且该电 介质膜构成可变电容部，所述可变电容部为，高频信号线和接地线能够沿 接触分离方向相对移位地被支撑。由此，可以实现具有高Q值的可变电容 部，且可减少电路损耗。
可变电容部中的高频信号线通过在硅基板上形成的共面线与高频电子 元件的外部相连，且在高频信号线的一部分区域中与其他区域相比，被形 成为离开硅基板侧。由此，在高频信号线的一部分区域中，与其他区域相 比，可通过使用共面线而拱起形成。
用于使高频信号线在硅基板上可动的静电力用电极配置在高频信号线 的侧方，且通过连接用绝缘体连接静电力用电极和高频信号线。由此，由 于静电力用电极未在高频信号线的下部而是离开配置，所以静电力用电极 不会成为对高频信号线的噪声源，所以可提高高频特性。
静电力用电极配置在高频信号线的侧方，在将通过连接用绝缘体连接 静电力用电极和高频信号线而成的结构部作为单位结构部时，具有串联连 接多个单位结构部而成的电容组部的结构，单位结构部的高频信号线与硅 基板侧的金属电极连接。由此，单位结构部的高频信号线与硅基板侧的金 属电极连接，但是其他部分拱起，所以可以提高Q值。
静电力用电极配置在高频信号线的外侧，在将通过连接用绝缘体连接 静电力用电极和高频信号线而成的结构部作为单位结构部时，具有串联连 接多个单位结构部而成的电容组部结构，单位结构部的高频信号线形成为 从硅基板侧拱起。由此，单位结构部的高频信号线不与硅基板侧的金属电 极连接，且可减少硅基板的损耗而提高Q值。
本发明的高频电子元件的实施方式中，通过可变电容外部的高频信号 线的空气桥化或可变电容部的高频信号线的空气桥化，可实现具有高Q值 的可变电容部，从而可减少电路损耗。
本发明并不原样限于上述实施方式，在实施阶段可以在不脱离其精神 的范围下变形构成要素而使其具体化。
通过适当组合上述实施方式公开的多个构成要素而可形成各种发明。 例如，也可从实施方式所示的所有构成要素中删除几个构成要素。进一步， 可以适当组合不同实施方式中的构成要素。