东芝开发出可变容量型RF MEMS

　　东芝开发成功了有望使新一代手机等多频带无线通信产品降低成本、缩小体积的RF MEMS元件。今后，将面向量产进一步开发，力争2010年达到实用水平。

　　此次开发的是在RF（无线射频）电路中用一个电路实现多个带宽（频带）的元件。一般来说，RF电路利用天线、频率滤波器、放大器以及振荡电路针对不同频带进行优化。现有的元件通过固定电路参数仅能支持一种带宽。预计到21世纪10年代，用一部手机支持多个带宽的无线系统将成为主流。每个频率均配备无线电路将导致手机尺寸增大、成本增加。而此次开发的元件不同，为了在RF电路的整合电路方面通过一条电路支持多个带宽，采用了可对电容器的静态电容量进行调节的设计。

　　为了实现对电容器的静态电容量进行调节，采用了对向电极间距离能够控制的构造。这种可变容量元件此前就有过研发，不过由于未能解决一些技术问题而未能用于实际。最大的难题是被称为Charging的电荷累积现象。也即随着使用时间的加长，电荷被配置于对向电极间的介电体（绝缘膜）捕获，电荷和电极间的引力导致电极无法移动分离。

　　为避免这一现象的发生，也有不使用介电体、而将空气作为绝缘层的方法。但是这样，就无法得到较大的容量及容量比。另外，由于需要在电极间施加高电位差，移动电极时就需要高电压，耗电量就会增大。对此，东芝一直试图通过称为双极驱动的电路技术解决这一问题。为了让介电体上不积存电荷，交替向电极施加正负极性相反的电压，以使电子或空穴不增加。不过，即使这样做也未能完全消除电荷。

　　此次，东芝进一步改进双极驱动技术，开发出了“智能双极驱动（IBA）”法。每次驱动均检测积存的电荷，根据其正负极性以及电荷量向电极施加消除积存电荷的电压。这样电荷就不会大量积存，能够减少因Charging现象导致的故障。

　　东芝介绍说，原来的双极驱动在几千万次的反复工作后会出现工作不良的情况，此次的IBA方法在一亿次反复工作后仍未出现Charging现象。一亿次可充分保证在手机等在各种用途下工作数年。

　　此次的成果是东芝半导体公司半导体研究中心高性能CMOS元器件技术开发部开发出来的，今后还将面向量产继续开发。目前，对MEMS部分的成本及可靠性影响较大的封装技术已经开发完成。另外，该公司还在开发与此次的方法不同的可变容量RF MEMS元器件，并已在“2007 IEDM”上发布。此次的方法比IEDM上的发布成果更接近于实用水平。不过，在耗电量方面，IEDM上发布的成果更为出色，从长远来看，IEDM上的发布成果有可能成为主流。另外，该公司还打算在发送电路或接收电路上分别使用两种元件。