東芝成功開發可變容量型RF MEMS，有望2010量產

東芝開發成功了有望使新一代手機等多頻帶無線通信產品降低成本、縮小體積的RF MEMS元件。今后，將面向量產進一步開發，力爭2010年達到實用水平。

此次開發的是在RF電路中用一個電路實現多個帶寬的元件。一般來說，RF電路利用天線、頻率濾波器、放大器以及振蕩電路針對不同頻帶進行優化�，F有的元件通過固定電路參數僅能支持一種帶寬。預計到21世紀10年代，用一部手機支持多個帶寬的無線系統將成為主流。每個頻率均配備無線電路將導致手機尺寸增大、成本增加。而此次開發的元件不同，為了在RF電路的整合電路方面通過一條電路支持多個帶寬，采用了可對電容器的靜態電容量進行調節的設計。

為了實現對電容器的靜態電容量進行調節，采用了對向電極間距離能夠控制的構造。這種可變容量元件此前就有過研發，不過由于未能解決一些技術問題而未能用于實際。最大的難題是被稱為Charging的電荷累積現象。也即隨著使用時間的加長，電荷被配置于對向電極間的介電體(絕緣膜)捕獲，電荷和電極間的引力導致電極無法移動分離。

為避免這一現象的發生，也有不使用介電體、而將空氣作為絕緣層的方法。但是這樣，就無法得到較大的容量及容量比。另外，由于需要在電極間施加高電位差，移動電極時就需要高電壓，耗電量就會增大。對此，東芝一直試圖通過稱為雙極驅動的電路技術解決這一問題。為了讓介電體上不積存電荷，交替向電極施加正負極性相反的電壓，以使電子或空穴不增加。不過，即使這樣做也未能完全消除電荷。

此次，東芝進一步改進雙極驅動技術，開發出了“智能雙極驅動(IBA)”法。每次驅動均檢測積存的電荷，根據其正負極性以及電荷量向電極施加消除積存電荷的電壓。這樣電荷就不會大量積存，能夠減少因Charging現象導致的故障。

東芝介紹說，原來的雙極驅動在幾千萬次的反復工作后會出現工作不良的情況，此次的IBA方法在一億次反復工作后仍未出現Charging現象。一億次可充分保證在手機等在各種用途下工作數年。

此次的成果是東芝半導體公司半導體研究中心高性能CMOS元器件技術開發部開發出來的，今后還將面向量產繼續開發。目前，對MEMS部分的成本及可靠性影響較大的封裝技術已經開發完成。另外，該公司還在開發與此次的方法不同的可變容量RF MEMS元器件，并已在“2007 IEDM”上發布。此次的方法比IEDM上的發布成果更接近于實用水平。不過，在耗電量方面，IEDM上發布的成果更為出色，從長遠來看，IEDM上的發布成果有可能成為主流。另外，該公司還打算在發送電路或接收電路上分別使用兩種元件。