(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定吸引電極と可動吸引電極間の静電引力により支持梁を動かして固定接点電極と可動接点電極とからなる接点を開閉する静電型可動接点素子の製造方法において、
半導体基板上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜を形成した後に前記第１の絶縁膜上に固定吸引電極及び接続用電極を形成する工程と、
前記固定吸引電極及び接続用電極を形成した後に前記第１の絶縁膜、前記固定吸引電極及び前記接続用電極上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜を形成した後に前記第２の絶縁膜上に固定接点電極を形成する工程と、
前記固定接点電極を形成した後に前記第２の絶縁膜及び前記固定接点電極上に犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜を形成した後に前記第２の絶縁膜及び前記犠牲膜に前記接続用電極を露出させる開口部を形成する工程と、
前記開口部を形成した後に前記開口部を通して前記接続用電極と接続される支持梁を前記犠牲膜上に形成すると共に、この支持梁と接続される可動吸引電極を前記固定吸引電極と対向するよう前記犠牲膜上に形成する工程と、
前記可動吸引電極を形成した後に前記可動吸引電極の少なくとも一部を覆う第３の絶縁膜を形成する工程と、
前記第３の絶縁膜を形成した後に一部が前記第３の絶縁膜上に設けられ、他の部分が前記固定接点電極と対向するよう前記犠牲膜上に設けられる可動接点電極を形成する工程と、
前記可動接点電極を形成した後に前記犠牲膜を除去する工程とを順次実施し、
前記接点での接触を確保するために前記固定接点電極の上面が前記固定吸引電極の上面より高くなるように形成されることを特徴とする静電型可動接点素子の製造方法。
【請求項２】
固定吸引電極と可動吸引電極間の静電引力により支持梁を動かして固定接点電極と可動接点電極とからなる接点を開閉する静電型可動接点素子の製造方法において、
半導体基板上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜を形成した後に前記第１の絶縁膜上に固定吸引電極、固定接点電極及び接続用電極を形成する工程と、
前記固定吸引電極、固定接点電極及び接続用電極を形成した後に前記第１の絶縁膜、前記固定吸引電極、前記固定接点電極及び前記接続用電極上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜を形成した後に前記第２の絶縁膜に前記固定接点電極を露出させる第１の開口部を形成する工程と、
前記第１の開口部を形成した後に前記第１の開口部により露出した前記固定接点電極を無電解メッキにより厚膜化する工程と、
前記前記固定接点電極を厚膜化した後に前記第２の絶縁膜及び前記固定接点電極上に犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜を形成した後に前記第２の絶縁膜及び前記犠牲膜に前記接続用電極を露出させる第２の開口部を形成する工程と、
前記第２の開口部を形成した後に前記第２の開口部を通して前記接続用電極と接続される支持梁を前記犠牲膜上に形成すると共に、この支持梁と接続される可動吸引電極を前記固定吸引電極と対向するよう犠牲膜上に形成する工程と、
前記可動吸引電極を形成した後に前記可動吸引電極の少なくとも一部を覆う第３の絶縁膜を形成する工程と、
前記第３の絶縁膜を形成した後に一部が前記第３の絶縁膜上に設けられ、他の部分が前記固定接点電極と対向するよう前記犠牲膜上に設けられる可動接点電極を形成する工程と、
前記可動接点電極を形成した後に前記犠牲膜を除去する工程とを順次実施し、
前記接点での接触を確保するために前記固定接点電極の上面が前記固定吸引電極の上面より高くなるように形成されることを特徴とする静電型可動接点素子の製造方法。
【請求項３】
固定吸引電極と可動吸引電極間の静電引力により支持梁を動かして固定接点電極と可動接点電極とからなる接点を開閉する静電型可動接点素子の製造方法において、
半導体基板上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜を形成した後に前記第１の絶縁膜上に高さの異なる固定吸引電極、固定接点電極及び接続用電極を形成する工程と、
前記固定吸引電極、固定接点電極及び接続用電極を形成した後に前記第１の絶縁膜、前記固定吸引電極、前記固定接点電極及び前記接続用電極上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜を形成した後に前記第２の絶縁膜が前記固定吸引電極のみを被覆するように加工する工程と、
前記第２の絶縁膜を加工した後に前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜、前記固定接点電極及び前記接続用電極上に犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜を形成した後に前記犠牲膜に前記接続用電極を露出させる開口部を形成する工程と、
前記開口部を形成した後に前記開口部を通して前記接続用電極と接続される支持梁を前記犠牲膜上に形成すると共に、この支持梁と接続される可動吸引電極を前記固定吸引電極と対向するよう前記犠牲膜上に形成する工程と、
前記可動吸引電極を形成した後に前記可動吸引電極の少なくとも一部を覆う第３の絶縁膜を形成する工程と、
前記第３の絶縁膜を形成した後に一部が前記第３の絶縁膜上に設けられ、他の部分が前記固定接点電極と対向するよう前記犠牲膜上に設けられる可動接点電極を形成する工程と、
前記可動接点電極を形成した後に前記犠牲膜を除去する工程とを順次実施し、
前記接点での接触を確保するために前記固定接点電極の上面が前記固定吸引電極の上面より高くなるように形成されることを特徴とする静電型可動接点素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３のいずれか１項に記載の静電型可動接点素子の製造方法において、
前記犠牲膜を形成する工程時に、前記犠牲膜は表面が平坦になるように形成されることを特徴とする静電型可動接点素子の製造方法。
【請求項５】
請求項２記載の静電型可動接点素子の製造方法において、
前記無電解メッキは、Ａｕ，Ｒｕ，Ｐｔの貴金属を析出させる還元型無電解メッキであることを特徴とする静電型可動接点素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電引力を利用して接点の開閉を行う静電型可動接点素子に係り、特にＬＳＩプロセスで形成可能な、微細化及び低電圧化の両立を実現する静電型可動接点素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩ上あるいは実装基板上に形成可能である微小かつ低抵抗のスイッチ素子に対する需要が高まってきている。従来、ＬＳＩ上ではトランジスタスイッチ、実装基板上ではチップ型の電子部品のスイッチが用いられてきた。
しかし、ＬＳＩ上に形成されるトランジスタスイッチは抵抗が１ｋΩ程度と高く、この結果、ＬＳＩでの遅延の主たる原因となっている。一方、チップ型のスイッチは、抵抗は数Ω程度と低いものの、大きさが数ｍｍ角程度と大きいため、チップ型のスイッチを使用した回路の微細化及び高密度化は困難である。
【０００３】
低オン抵抗、小占有面積の両方を実現するスイッチとして近年期待されているのが表面マイクロマシン技術を利用して形成した微細可動接点素子である。これは、ＬＳＩプロセスを利用して半導体基板上に微小な有接点型スイッチを集積化して形成するというものである。なかでも、静電引力を接点開閉の駆動力に利用する静電引力型可動接点素子は、ＬＳＩプロセスと整合性が良いため、有望な技術と考えられている。このような静電型可動接点素子は、例えば下記の刊行物「Ｋ．Ｅ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ，”Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ：Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，ＥＤ−２５，Ｎｏ  １０，（１９７８）１２４１．  」で詳細に述べられている。
【０００４】
図７（ａ）は従来の静電型可動接点素子の基本的な構造を示す断面図である。この静電型可動接点素子では、絶縁性基体２２の上に固定吸引電極２３及び固定接点電極２６ａ，２６ｂが設けられている。また、絶縁性基体２２の上に接続部２４が設けられ、接続部２４の上に支持梁２７が設けられている。
このように、一方が接続部２４を介して絶縁性基体２２に固定された支持梁２７の固定されていない他方の下面には、微小空隙２０を隔てて固定吸引電極２３と対向するように可動吸引電極２８が設けられると共に、微小空隙２０を隔てて固定接点電極２６ａ，２６ｂと対向するように可動接点電極３０が設けられている。
【０００５】
可動接点電極３０と支持梁２７との間には絶縁膜２９が形成されているため、可動接点電極３０は、支持梁２７とは絶縁されている。また、可動吸引電極２８は支持梁２７の下面に直接形成されているので、可動吸引電極２８と支持梁２７は導通している。
固定吸引電極２３−可動吸引電極２８間に駆動電圧を印加すると、静電引力が発生して両電極が引き合う。この静電引力により可動吸引電極２８が固定吸引電極２３の方に引き寄せられて支持梁２７がたわみ、固定接点電極２６ａ，２６ｂと可動接点電極３０とが接触する。この結果、固定接点電極２６ａと２６ｂは、可動接点電極３０を介して接続されるので、接点が閉じる。
【０００６】
駆動電圧印加を停止すると、支持梁２７の弾性力で可動接点電極３０が元の位置に戻り、接点が開く。
このような静電型可動接点素子では、オン抵抗が数Ω以下と低いため、ＬＳＩや実装基板に集積化して形成することにより回路の高速化や低消費電力化を実現することが期待されている。しかし、図７の静電型可動接点素子では、静電引力の発生時に固定吸引電極２３と可動吸引電極２８とが接触すると、電位差が消失して、静電引力が働かなくなる。
【０００７】
また、図７の静電型可動接点素子では、駆動電圧が１０Ｖ以上と大きいため、固定吸引電極２３と可動吸引電極２８とが接触すると、これら電極間が融着し離れなくなる。さらに、必要な静電引力を発生させるために、吸引電極２３，２８は接点電極２６ａ，２６ｂ，３０より面積が遥かに大きく、この結果、吸引電極同士が接触した場合に働く表面引力は、接点電極同士が接触した場合と比較して遥かに大きくなる。
このため、静電型可動接点素子では、静電引力によって可動電極を引き下げる場合、固定接点電極２６ａ，２６ｂと可動接点電極３０のみが接触し、固定吸引電極２３と可動吸引電極２８が接触しないように様々な工夫が施されている。
【０００８】
図８は、このような工夫を施した従来の静電型可動接点素子の１構成例を示す断面図である。
図８において、３１はＳｉ基板、３２はＳｉ基板３１上に形成されたＰ＋  拡散層、３３はＰ＋  拡散層３２上に形成されたスペーサー、３６は固定接点電極、３７は支持梁、３８は支持梁３７上に形成された可動吸引電極、４０は可動吸引電極３８上に形成された可動接点電極である。
【０００９】
この静電型可動接点素子では、Ｓｉ基板３１上に形成されたＰ＋  拡散層３２が固定吸引電極の役割を果たしている。
図８の構造において、可動吸引電極３８が静電引力によってＰ＋  拡散層３２に引き寄せられると、固定接点電極３６と可動接点電極４０がまず接触するため、スペーサー３３による立体障害によって可動吸引電極３８とＰ＋  拡散層３２は接触しない。しかし、このような構造では、静電型可動接点素子の電極の１つがＳｉ基板３１であるため、配線工程を終えたＬＳＩあるいは実装基板上への形成は不可能である。
【００１０】
図９は、従来の静電型可動接点素子の他の構成例を示す断面図である。
図９において、４１はＳｉ基板、４２はＳｉ基板４１上に形成されたシリコン酸化膜、４３はシリコン酸化膜４２上に形成された固定吸引電極、４４はシリコン酸化膜４２上に形成された接続用電極、４６ａ，４６ｂはシリコン酸化膜４２上に形成された固定接点電極、４７は接続用電極４４上に形成された支持梁、４８は支持梁４７上に形成された可動吸引電極、５０は固定接点電極４６ａ，４６ｂと対向するように支持梁４７に設けられた可動接点電極である。
【００１１】
この静電型可動接点素子では、支持梁４７を絶縁膜によって構成しており、支持梁４７の上面に可動吸引電極４８が、下面に可動接点電極５０が形成されている。しかし、このような構造では、可動吸引電極４８と支持梁４７が金属／絶縁膜の積層構造となるため、金属／絶縁膜の応力差により歪みが生じる。
通常、可動吸引電極４８の面積は１００００μｍ２  以上と大きいため、可動吸引電極４８の垂直方向の歪みが大きくなり、固定吸引電極４３と可動吸引電極４８間の距離を微小寸法にすることが困難となる。
【００１２】
したがって、可動電極−固定電極間の空間を確保するためには、可動電極と固定電極の間隔を大きく設定する必要があるため、高い駆動電圧が必要となる。
また、図９の静電型可動接点素子では、接点が閉じる際に支持梁４７と固定吸引電極４３が接触する。このため、固定吸引電極４３と支持梁４７との間に表面引力が生じ、駆動電圧の印加を停止しても、支持梁４７が元に戻らないという問題が生じる。
【００１３】
図１０は、従来の静電型可動接点素子の他の構成例を示す断面図である。
図１０において、５１はＳｉ基板、５２はＳｉ基板５１上に形成されたガラス基板、５３はガラス基板５２に形成された固定吸引電極、５６はガラス基板５２に形成された固定接点電極、５８はＳｉ基板５１に形成された可動吸引電極、６０は可動吸引電極５８上に形成された可動接点電極である。
この静電型可動接点素子では、固定吸引電極５３及び固定接点電極５６を形成したガラス基板５２と可動吸引電極５８及び可動接点電極６０を形成したＳｉ基板５１とを張り合わせることにより、固定吸引電極５３と可動吸引電極５８が接触しない構造を実現している。
【００１４】
しかし、図１０の静電型可動接点素子では、張り合わせを使用しているため、固定電極と可動電極の間隔を微小な距離に設定することは不可能である。このため、図９の例と同様に高い駆動電圧が必要となる。
また、張り合わせという工程を有しているため、通常のＬＳＩや実装基板の製作プロセスと整合性が悪いという問題を有している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、現状では、可動吸引電極と固定吸引電極の短絡の問題を防止可能で、かつ微細化及び低駆動電圧化を実現可能な静電型可動接点素子は存在しないという問題点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、固定吸引電極と可動吸引電極が接触時に短絡する問題を解決した、微細かつ低駆動電圧の静電型可動接点素子の製造法を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明の静電型可動接点素子の製造方法は、半導体基板（１）上に第１の絶縁膜（２）を形成する工程と、前記第１の絶縁膜を形成した後に前記第１の絶縁膜上に固定吸引電極（３）及び接続用電極（４）を形成する工程と、前記固定吸引電極及び接続用電極を形成した後に前記第１の絶縁膜、前記固定吸引電極及び前記接続用電極上に第２の絶縁膜（５）を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を形成した後に前記第２の絶縁膜上に固定接点電極（６ａ，６ｂ）を形成する工程と、前記固定接点電極を形成した後に前記第２の絶縁膜及び前記固定接点電極上に犠牲膜（１１）を形成する工程と、前記犠牲膜を形成した後に前記第２の絶縁膜及び前記犠牲膜に前記接続用電極を露出させる開口部を形成する工程と、前記開口部を形成した後に前記開口部を通して前記接続用電極と接続される支持梁（７）を前記犠牲膜上に形成すると共に、この支持梁と接続される可動吸引電極（８）を前記固定吸引電極と対向するよう前記犠牲膜上に形成する工程と、前記可動吸引電極を形成した後に前記可動吸引電極の少なくとも一部を覆う第３の絶縁膜（９）を形成する工程と、前記第３の絶縁膜を形成した後に一部が前記第３の絶縁膜上に設けられ、他の部分が前記固定接点電極と対向するよう前記犠牲膜上に設けられる可動接点電極（１０）を形成する工程と、前記可動接点電極を形成した後に前記犠牲膜を除去する工程とを順次実施する。このとき、固定接点電極の上面は、固定吸引電極の上面より高くなるように形成される。また、支持梁、可動吸引電極及び可動接点電極を平坦な犠牲膜上に形成するため、これらの各下面は同じ高さに揃うことになる。これにより、固定吸引電極と可動吸引電極の短絡を防止することができ、固定吸引電極と可動吸引電極の電極間距離を精度良く微小距離に設定することができる。さらに、固定吸引電極は第２の絶縁膜により被覆されているため、従来の静電型可動接点素子のような絶縁膜と可動吸引電極の応力差に起因するそりの問題が生じないので、固定吸引電極と可動吸引電極の電極間距離を精度良く微小距離に設定することができ、また固定吸引電極と可動吸引電極の短絡をより確実に防止することができる。
【００１８】
また、本発明の静電型可動接点素子の製造方法は、半導体基板（１）上に第１の絶縁膜（２）を形成する工程と、前記第１の絶縁膜を形成した後に前記第１の絶縁膜上に固定吸引電極（３ａ）、固定接点電極（６ｃ，６ｄ）及び接続用電極（４ａ）を形成する工程と、前記固定吸引電極、固定接点電極及び接続用電極を形成した後に前記第１の絶縁膜、前記固定吸引電極、前記固定接点電極及び前記接続用電極上に第２の絶縁膜（５ａ）を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を形成した後に前記第２の絶縁膜に前記固定接点電極を露出させる第１の開口部を形成する工程と、前記第１の開口部を形成した後に前記第１の開口部により露出した前記固定接点電極を無電解メッキにより厚膜化する工程と、前記固定接点電極を厚膜化した後に前記第２の絶縁膜及び前記固定接点電極上に犠牲膜（１１）を形成する工程と、前記犠牲膜を形成した後に前記第２の絶縁膜及び前記犠牲膜に前記接続用電極を露出させる第２の開口部を形成する工程と、前記第２の開口部を形成した後に前記第２の開口部を通して前記接続用電極と接続される支持梁（７）を前記犠牲膜上に形成すると共に、この支持梁と接続される可動吸引電極を前記固定吸引電極（８）と対向するよう前記犠牲膜上に形成する工程と、前記可動吸引電極を形成した後に前記可動吸引電極の少なくとも一部を覆う第３の絶縁膜（９）を形成する工程と、前記第３の絶縁膜を形成した後に一部が前記第３の絶縁膜上に設けられ、他の部分が前記固定接点電極と対向するよう前記犠牲膜上に設けられる可動接点電極（１０）を形成する工程と、前記可動接点電極を形成した後に前記犠牲膜を除去する工程とを順次実施する。このとき、固定接点電極の上面は、固定吸引電極の上面より高くなるように形成される。また、支持梁、可動吸引電極及び可動接点電極を平坦な犠牲膜上に形成するため、これらの各下面は同じ高さに揃うことになる。また、固定吸引電極と固定接点電極を同一のマスクで形成した後、固定接点電極上の絶縁膜に第１の開口部を設け、第１の開口部により露出した固定接点電極の膜厚のみを無電解メッキにより増加させている。その結果、マスクの数を減らすことが可能となる。
【００１９】
また、本発明の静電型可動接点素子の製造方法は、半導体基板（１）上に第１の絶縁膜（２）を形成する工程と、前記第１の絶縁膜を形成した後に前記第１の絶縁膜上に高さの異なる固定吸引電極（３ｂ）、固定接点電極（６ｅ，６ｆ）及び接続用電極（４ｂ）を形成する工程と、前記固定吸引電極、固定接点電極及び接続用電極を形成した後に前記第１の絶縁膜、前記固定吸引電極、前記固定接点電極及び前記接続用電極上に第２の絶縁膜（５ｂ）を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を形成した後に前記第２の絶縁膜が前記固定吸引電極のみを被覆するように加工する工程と、前記第２の絶縁膜を加工した後に前記第１の絶縁膜、前記第２の絶縁膜、前記固定接点電極及び前記接続用電極上に犠牲膜（１１）を形成する工程と、前記犠牲膜を形成した後に前記犠牲膜に前記接続用電極を露出させる開口部を形成する工程と、前記開口部を形成した後に前記開口部を通して前記接続用電極と接続される支持梁（７）を前記犠牲膜上に形成すると共に、この支持梁と接続される可動吸引電極（８）を前記固定吸引電極と対向するよう前記犠牲膜上に形成する工程と、前記可動吸引電極を形成した後に前記可動吸引電極の少なくとも一部を覆う第３の絶縁膜（９）を形成する工程と、前記第３の絶縁膜を形成した後に一部が前記第３の絶縁膜上に設けられ、他の部分が前記固定接点電極と対向するよう前記犠牲膜上に設けられる可動接点電極（１０）を形成する工程と、前記可動接点電極を形成した後に前記犠牲膜を除去する工程とを順次実施する。このとき、固定接点電極の上面は、固定吸引電極の上面より高くなるように形成される。また、支持梁、可動吸引電極及び可動接点電極を平坦な犠牲膜上に形成するため、これらの各下面は同じ高さに揃うことになる。
また、前記犠牲膜を形成する工程時に、前記犠牲膜は表面が平坦になるように形成される。
また、前述の無電解メッキは、Ａｕ，Ｒｕ，Ｐｔの貴金属を析出させる還元型無電解メッキである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［実施の形態の１］
次に、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。図１は本発明の第１の実施の形態となる静電型可動接点素子の断面図である。
本実施の形態の静電型可動接点素子では、半導体基板となるＳｉ基板１上に絶縁性基体となる第１の絶縁膜２が形成され、この第１の絶縁膜２上に固定吸引電極３と、固定吸引電極３から離間して接続用電極４が形成されている。
【００２１】
第１の絶縁膜２、固定吸引電極３及び接続用電極４の一部を覆う第２の絶縁膜５上には、固定吸引電極３から離間して固定接点電極６ａ，６ｂが形成されている。そして、接続用電極４の上に支持梁７が設けられている。
このように、一方が接続用電極４を介して絶縁膜２に固定された支持梁７の固定されていない他方には、微小空隙２０を隔てて固定吸引電極３と対向するように可動吸引電極８が設けられると共に、微小空隙２０を隔てて固定接点電極６ａ，６ｂと対向するように可動接点電極１０が設けられている。
【００２２】
なお、支持梁７と可動吸引電極８は一体成形されるので、接続用電極４と支持梁７と可動吸引電極８との間は導通している。また、可動吸引電極８と可動接点電極１０は第３の絶縁膜９を介して機械的に連結されているので、可動吸引電極８と可動接点電極１０との間は絶縁されている。
【００２３】
本実施の形態では、絶縁膜２，５をシリコン酸化膜により形成し、絶縁膜９をシリコン窒化膜により形成した。
また、固定吸引電極３、支持梁７及び可動吸引電極８をＡｌ（アルミニウム）により形成し、固定接点電極６ａ，６ｂ及び可動接点電極１０をＡｕ（金）により形成した。
【００２４】
固定吸引電極３は、図示しない配線パタンを介して駆動電圧源と接続され、可動吸引電極８は、支持梁７、接続用電極４、図示しない配線パタンを介して駆動電圧源と接続される。
駆動電圧源より固定吸引電極３−可動吸引電極８間に駆動電圧を印加すると、静電引力が発生して両電極が引き合う。
【００２５】
この静電引力により可動吸引電極８が固定吸引電極３の方に引き寄せられて支持梁７がたわみ、固定接点電極６ａ，６ｂと可動接点電極１０とが接触する。
この結果、固定接点電極６ａと６ｂは、可動接点電極１０を介して接続されるので、接点が閉じる。
【００２６】
駆動電圧印加を停止すると、支持梁７の弾性力で可動接点電極１０が元の位置に戻り、接点が開く。
このように、本発明の静電型可動接点素子は、駆動電圧の印加及び停止により開閉動作を行うことが可能である。
【００２７】
本実施の形態において、素子全体の大きさは６０μｍ×６０μｍ程度であり、固定吸引電極３の高さは０．３μｍ、固定接点電極６ａ，６ｂの高さは０．５μｍ、第２の絶縁膜５の膜厚は０．１μｍである。また、微小空隙２０の高さ方向の寸法を、固定吸引電極３上の絶縁膜５と可動吸引電極８との間において１μｍとしている。
これにより、固定接点電極６ａ，６ｂの上面は固定吸引電極３の上面より高くなり、絶縁膜５の膜厚も含めた固定吸引電極３と固定接点電極６ａ，６ｂの高さの差は０．２μｍとなる。
【００２８】
一方、支持梁７、可動吸引電極８及び可動接点電極１０の各下面は同じ高さに揃っている。
したがって、固定接点電極６ａ，６ｂと可動接点電極１０が接触しても、固定吸引電極３（絶縁膜５含む）と可動吸引電極８の間には０．２μｍの間隔が維持される。この結果、固定吸引電極３と可動吸引電極８の短絡は防止される。
【００２９】
さらに、固定吸引電極３は第２の絶縁膜５により被覆されているため、仮に可動吸引電極８の一部が可動接点電極１０よりも低い位置までたわんだとしても、固定吸引電極３と可動吸引電極８の短絡が生じることはない。
【００３０】
次に、本実施の形態の静電型可動接点素子の製造方法を説明する。図２は図１の静電型可動接点素子の製造方法を示す工程断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１上に第１の絶縁膜２を形成する。続いて、図２（ｂ）のように第１の絶縁膜２上に固定吸引電極３及び接続用電極４を形成し、図２（ｃ）のように第２の絶縁膜５を形成する。
【００３１】
本実施の形態では、スパッタ法によって膜厚０．３μｍのＡｌ膜を形成した後、リソグラフィー工程及びエッチング工程によって加工することにより、固定吸引電極３及び接続用電極４を形成した。
また、第２の絶縁膜５としては、プラズマＣＶＤ法によって形成した膜厚０．１μｍのシリコン酸化膜を使用している。
【００３２】
次に、図２（ｄ）に示すように、第２の絶縁膜５上に固定接点電極６ａ，６ｂを形成する。固定接点電極６ａ，６ｂを形成するには、最初に、膜厚０．１μｍのＣｒと膜厚０．１μｍのＡｕの積層膜を蒸着法によって順次堆積した後、配線パタン（固定接点電極６ａ，６ｂとそれにつながるパタンを含む）以外の部分にレジストを形成する。
【００３３】
そして、このレジストを鎔にして電解メッキを行うことにより、膜厚０．５μｍのＡｕ配線パタンを形成する（ただし、０．５μｍのうち最下層の０．１μｍはＣｒの積層膜である）。最後に、配線パタン以外のＣｒ／Ａｕ積層膜をウェットエッチング法によって除去する。これで、固定接点電極６ａ，６ｂの形成が完了する。
【００３４】
次に、以上のような構造の上に犠牲膜１１を形成する（図２（ｅ））。
続いて、接続用電極４上の絶縁膜５及び犠牲膜１１を除去して開口部を形成した後、開口部を通して接続用電極４と接続される支持梁７及び可動吸引電極８を犠牲膜１１上に形成する（図２（ｆ））。
本実施の形態では、犠牲膜１１として１．３μｍ厚のポリイミドを使用した。これにより、犠牲膜１１の表面を平坦化することが可能となる。犠牲膜１１の加工には、酸素プラズマを用いたドライエッチング法を使用した。
【００３５】
また、スパッタ法によって膜厚１μｍのＡｌ膜を堆積した後、リソグラフィー工程及びエッチング工程によって加工することにより、支持梁７及び可動吸引電極８を形成した。なお、可動吸引電極８は支持梁７と一体成形される。
次に、図２（ｇ）に示すように、可動吸引電極８の一部を覆う第３の絶縁膜９を形成した後、図２（ｈ）に示すように、一部が絶縁膜９上に設けられ、他の部分が固定接点電極６ａ，６ｂと対向するように犠牲膜１１上に設けられる可動接点電極１０を形成する。
【００３６】
このように、支持梁７、可動吸引電極８及び可動接点電極１０を平坦な犠牲膜１１上に形成するため、これらの各下面は同じ高さに揃うことになる。
本実施の形態では、第３の絶縁膜９としてプラズマＣＶＤ法によって形成した膜厚０．１μｍのシリコン窒化膜を使用し、可動接点電極１０として膜厚０．５μｍのＡｕの積層膜を使用した。
【００３７】
最後に、図２（ｉ）に示すように、酸素プラズマを使用した等方性ドライエッチング処理によって犠牲膜１１を除去する。こうして、可動吸引電極８及び可動接点電極１０が支持梁７によって空中に支持される構造を実現できる。
【００３８】
以上のような製造方法により、本実施の形態では、固定吸引電極３の上面より固定接点電極６ａ，６ｂの上面が高い位置にあり、かつ可動吸引電極８の下面と可動接点電極１０の下面が同一の高さに揃う静電型可動接点素子の形成が可能である。その結果、固定吸引電極３と可動吸引電極８の短絡を防止することができ、固定吸引電極３と可動吸引電極８の電極間距離を精度良く微小距離に設定することができる。電極間距離を微小距離に設定することにより、駆動電圧の低電圧化が可能となる。
【００３９】
また、固定吸引電極３は第２の絶縁膜５により被覆されているため、従来の静電型可動接点素子のような絶縁膜と可動吸引電極の応力差に起因するそりの問題が生じないので、固定吸引電極３と可動吸引電極８の電極間距離を精度良く微小距離に設定することができ、また固定吸引電極３と可動吸引電極８の短絡をより確実に防止することができる。
さらに、本実施の形態の静電型可動接点素子の製作プロセスは、金属膜及び層間膜の形成及び加工から成り立っており、ＬＳＩや実装基板の製作プロセスと整合性がよい。このため、微細な構造の静電型可動接点素子の製作が実現可能である。
【００４０】
なお、本実施の形態では、固定吸引電極３、接続用電極４、支持梁７及び可動吸引電極８にはＡｌ配線を使用したが、必要とされる導電性及び剛性を有している材料であれば、他の材料を用いた配線でもよいことは言うまでもない。
さらに、固定接点電極６ａ，６ｂ及び可動接点電極１０にはＡｕ配線を使用したが、ＰｔやＲｕ等、他の接点材料でも構わない。このＡｕ配線の加工にはメッキを使用したが、リフトオフやウェットエッチなど他の方法による加工でも構わない。
【００４１】
［実施の形態の２］
図３は本発明の第２の実施の形態となる静電型可動接点素子の断面図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。
実施の形態の１では、固定吸引電極３及び接続用電極４をＡｌで形成したが、本実施の形態では、固定吸引電極３ａと接続用電極４ａをＡｕで形成している。また、実施の形態の１では、固定接点電極６ａ，６ｂを第２の絶縁膜５上に形成したが、本実施の形態では、固定接点電極６ｃ，６ｄを第１の絶縁膜２上に形成している。
【００４２】
さらに、固定接点電極６ｃ，６ｄは、下部が第２の絶縁膜５ａによって被覆され、上部が第２の絶縁膜５ａ上に突出するように形成される。
本実施の形態における固定吸引電極３ａの高さは０．３μｍ、固定接点電極６ｃ，６ｄの高さは０．６μｍである。その他の構造及び材料は実施の形態の１と同じである。
【００４３】
次に、本実施の形態の静電型可動接点素子の製造方法を説明する。図４は図３の静電型可動接点素子の製造方法を示す工程断面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１上に第１の絶縁膜２を形成する。
【００４４】
実施の形態の１では、第２の絶縁膜５を形成した後に固定接点電極６ａ，６ｂを形成したが、本実施の形態では、固定吸引電極３ａ及び接続用電極４ａと同時に固定接点電極６ｃ，６ｄを形成し（図４（ｂ））、これらを被覆するように第２の絶縁膜５ａを形成した後に、固定接点電極６ｃ，６ｄが露出するように開口部１２を形成し（図４（ｃ））、図４（ｄ）に示すように、露出した固定接点電極６ａ，６ｂの膜厚を無電解メッキによって増加させるところに特徴がある。
【００４５】
本実施の形態では、膜厚０．１μｍのＣｒと膜厚０．２μｍのＡｕの積層膜を蒸着法及びメッキ法によって順次堆積することにより、図４（ｂ）に示す固定吸引電極３ａ、接続用電極４ａ及び固定接点電極６ｃ，６ｄを形成した。
さらに、図４（ｄ）に示すように、還元型無電解メッキを用いて選択的に固定接点電極６ｃ，６ｄの膜厚を０．６μｍになるまで増加させる（０．６μｍのうち最下層の０．１μｍはＣｒの積層膜である）。
【００４６】
次に、以上のような構造の上に犠牲膜１１を形成する（図４（ｅ））。
続いて、接続用電極４ａ上の絶縁膜５ａ及び犠牲膜１１を除去して開口部を形成した後、開口部を通して接続用電極４ａと接続される支持梁７及び可動吸引電極８を犠牲膜１１上に形成する（図４（ｆ））。
【００４７】
次に、図４（ｇ）に示すように、可動吸引電極８の一部を覆う第３の絶縁膜９を形成した後、図４（ｈ）に示すように、一部が絶縁膜９上に設けられ、他の部分が固定接点電極６ｃ，６ｄと対向するように犠牲膜１１上に設けられる可動接点電極１０を形成する。
最後に、図４（ｉ）に示すように、酸素プラズマを使用した等方性ドライエッチング処理によって犠牲膜１１を除去する。
【００４８】
以上示したように、本実施の形態では、固定吸引電極３ａと固定接点電極６ｃ，６ｄを同一のマスクで形成した後、固定接点電極６ｃ，６ｄ上の絶縁膜５ａに開口部１２を設け、そこから固定接点電極６ｃ，６ｄの膜厚のみを増加させるところに特徴がある。この結果、本実施の形態の１と比較してマスクの数を減らすことが可能となる。
【００４９】
［実施の形態の３］
図５は本発明の第３の実施の形態となる静電型可動接点素子の断面図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。
本実施の形態では、固定吸引電極３ｂと接続用電極４ｂと固定接点電極６ｅ，６ｆをＡｕで形成している。また、固定接点電極６ｅ，６ｆを第１の絶縁膜２上に形成している。
【００５０】
さらに、第２の絶縁膜５ｂは、固定吸引電極３ｂのみを被覆する形状となっている。
本実施の形態における固定吸引電極３ｂの高さは０．３μｍ、固定接点電極６ｅ，６ｆの高さは０．６μｍである。その他の構造及び材料は実施の形態の１と同じである。
【００５１】
次に、本実施の形態の静電型可動接点素子の製造方法を説明する。図６は図５の静電型可動接点素子の製造方法を示す工程断面図である。
本実施の形態では、固定吸引電極３ｂ、接続用電極４ｂを形成した後に、これらと高さの異なる固定接点電極６ｅ，６ｆを形成し、これらを被覆するように第２の絶縁膜５ｂを形成した後、固定吸引電極３ｂのみを被覆するように絶縁膜５ｂを加工するところに特徴がある。
【００５２】
まず、図６（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１上に第１の絶縁膜２を形成する。続いて、第１の絶縁膜２上に種電極１３を形成した後、リソグラフィ工程、電解メッキ、レジスト除去という工程を経て、固定吸引電極３ｂ及び接続用電極４ｂを形成する（図６（ｂ））。
【００５３】
さらに、図６（ｃ）に示すように、リソグラフィ工程、電解メッキ、レジスト除去という工程をもう一度繰り返すことにより、固定吸引電極３ｂよりも高く設定した固定接点電極６ｅ，６ｆを形成する。
そして、図６（ｄ）に示すように、ウェットエッチング法を用いて固定吸引電極３ｂ、接続用電極４ｂ及び固定接点電極６ｅ，６ｆの下部以外の種電極１３を除去する。
【００５４】
本実施の形態では、種電極１３としてＣｒとＡｕを順次堆積した積層膜を使用している。
次に、第１の絶縁膜２、固定吸引電極３ｂ、固定接点電極６ｅ，６ｆ及び接続用電極４ｂ上に第２の絶縁膜５ｂを形成した後、第２の絶縁膜５ｂが固定吸引電極３ｂのみを被覆するように加工する（図６（ｅ））。
【００５５】
次いで、以上のような構造の上に犠牲膜１１を形成する（図６（ｆ））。
続いて、接続用電極４ｂ上の絶縁膜５ｂ及び犠牲膜１１を除去して開口部を形成した後、開口部を通して接続用電極４ｂと接続される支持梁７及び可動吸引電極８を犠牲膜１１上に形成する（図６（ｇ））。
【００５６】
さらに、図６（ｈ）に示すように、可動吸引電極８の一部を覆う第３の絶縁膜９を形成した後、図６（ｉ）に示すように、一部が絶縁膜９上に設けられ、他の部分が固定接点電極６ｅ，６ｆと対向するように犠牲膜１１上に設けられる可動接点電極１０を形成する。
最後に、図６（ｊ）に示すように、酸素プラズマを使用した等方性ドライエッチング処理によって犠牲膜１１を除去する。
【００５７】
以上示したように、本実施の形態では、高さの異なる固定吸引電極３ｂ及び固定接点電極６ｅ，６ｆを形成した後、第２の絶縁膜５ｂを形成し、さらに固定吸引電極３ｂのみを被覆するように第２の絶縁膜５ｂを加工するところに特徴がある。この結果、固定吸引電極３ｂと固定接点電極６ｅ，６ｆを形成する際において同一の種電極１３を使用することが可能であり、工程を簡略化することが可能である。
【００５８】
ところで、以上の実施の形態の１〜３では、断面図で説明する都合上、各電極や支持梁等を横一列に並べたが、これらは２次元平面上で考えればより自由な配置が可能であることは言うまでもない。
また、実施の形態の１〜３では、片側だけを固定した片もち型の支持梁７を有する静電型可動接点素子を用いているが、両側を固定した両もち型の支持梁等、他の構造を有する静電型可動接点素子であってもよい。
【００５９】
また、実施の形態の１〜３では、半導体基板としてＳｉ基板を用いたが、ＧａＡｓ等の他の基板でも構わない。
また、第１の絶縁膜２、第２の絶縁膜５，５ａ，５ｂにはシリコン酸化膜を使用し、第３の絶縁膜９にはシリコン窒化膜を使用したが、他の絶縁性薄膜を使用してもよいことは言うまでもない。
また、固定接点電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ及び可動接点電極１０にはＡｕ配線を使用したが、ＰｔやＲｕ等、他の接点材料でも構わない。
【００６０】
また、実施の形態の１〜３では、犠牲膜１１としてポリイミドを使用し、この犠牲膜１１の除去のためのエッチング処理として酸素プラズマによるドライエッチング処理を用いた。
しかし、下部構造の凹凸を緩和して表面が平坦化でき、かつ他の構造（絶縁膜５，５ａ，５ｂ，９、固定接点電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ、支持梁７、可動吸引電極８、可動接点電極１０等）を構成する材料との選択比が大きくとれるドライエッチング処理が存在する材料であれば、他の材料でも構わないことは言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の静電型可動接点素子及びその製造方法では、固定接点電極の上面が固定吸引電極の上面より高い位置にあり、かつ可動吸引電極の下面と可動接点電極の下面は同一の高さに揃っている。その結果、本発明によれば以下の効果が得られる。
（１）接点が閉じる際の可動吸引電極と固定吸引電極の短絡を確実に防止することができる。
（２）半導体基板を電極に使用せず、配線工程だけで形成が可能であるため、配線工程が終了したＬＳＩや実装基板上にも形成することができる。
（３）他の基板との張り合わせ等がなく、ＬＳＩプロセスのみで形成が可能であるため、構造を微細化することができる。
（４）固定吸引電極と可動吸引電極の電極間距離を精度良く微小距離に設定することができる。
【００６２】
また、本発明の静電型可動接点素子では、可動吸引電極では無く、固定吸引電極を絶縁性薄膜で被覆しているため、従来の静電型可動接点素子のような絶縁膜と可動吸引電極の応力差に起因するそりの問題が生じない。このため、固定吸引電極と可動吸引電極の電極間距離を精度良く微小距離に設定することができる。また、固定吸引電極を絶縁性薄膜で被覆したため、仮に可動吸引電極の一部が可動接点電極よりも低い位置までたわんだとしても、固定吸引電極と可動吸引電極の短絡が生じることはない。
【００６３】
また、本発明の静電型可動接点素子の製造方法では、固定吸引電極と固定接点電極を同一のマスクで形成した後、固定接点電極上の絶縁膜に第１の開口部を設け、第１の開口部により露出した固定接点電極の膜厚のみを無電解メッキにより増加させている。その結果、マスクの数を減らすことが可能となる。
【００６４】
また、本発明の静電型可動接点素子の製造方法では、高さの異なる固定吸引電極及び固定接点電極を形成した後、第２の絶縁膜を形成し、さらに固定吸引電極のみを被覆するように第２の絶縁膜を加工している。この結果、固定吸引電極と固定接点電極を形成する際において同一の種電極を使用することが可能であり、工程を簡略化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる静電型可動接点素子の断面図である。
【図２】図１の静電型可動接点素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態となる静電型可動接点素子の断面図である。
【図４】図３の静電型可動接点素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態となる静電型可動接点素子の断面図である。
【図６】図５の静電型可動接点素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】従来の静電型可動接点素子の基本的な構造及びその動作を示す断面図である。
【図８】従来の静電型可動接点素子の１構成例を示す断面図である。
【図９】従来の静電型可動接点素子の他の構成例を示す断面図である。
【図１０】従来の静電型可動接点素子の他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…Ｓｉ基板、２…第１の絶縁膜、３、３ａ、３ｂ…固定吸引電極、４、４ａ、４ｂ…接続用電極、５、５ａ、５ｂ…第２の絶縁膜、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ…固定接点電極、７…支持梁、８…可動吸引電極、９…第３の絶縁膜、１０…可動接点電極、１１…犠牲膜、１２…開口部、１３…種電極、２０…微小空隙。
【図１】
0003590283.tif 000002
【図３】
0003590283.tif 000003
【図５】
0003590283.tif 000004
【図２】
0003590283.tif 000005
【図４】
0003590283.tif 000006
【図６】
0003590283.tif 000007
【図７】
0003590283.tif 000008
【図８】
0003590283.tif 000009
【図９】
0003590283.tif 000010
【図１０】
0003590283.tif 000011