(57)【要約】【課題】  閉状態における挿入損失の低減を図るのに適し且つ適切に製造することのできるマイクロスイッチング素子を提供すること。【解決手段】  本発明のマイクロスイッチング素子Ｘ１は、ベース基板と、ベース基板に接合している固定部１０と、固定部１０に固定された固定端２０ａを有してベース基板に沿って延び、且つ、一対の閉端４１ａを有するスリット４１を介して固定部１０に囲まれた、可動部２０と、可動部２０におけるベース基板とは反対の側に設けられた可動コンタクト部３１と、可動コンタクト部３１に対向する部位を各々が有し且つ各々が固定部１０に接合している一対の固定コンタクト電極３２とを備える。【選択図】  図１
2006210250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と、
前記ベース基板に接合している固定部と、
前記固定部に固定された固定端を有して前記ベース基板に沿って延び、且つ、一対の閉端を有するスリットを介して前記固定部に囲まれた、可動部と、
前記可動部における前記ベース基板とは反対の側に設けられた可動コンタクト部と、
前記可動コンタクト部に対向する部位を各々が有し且つ各々が前記固定部に接合している一対の固定コンタクト電極と、を備えるマイクロスイッチング素子。
【請求項２】
前記ベース基板とは反対の側において前記可動部上および前記固定部上にわたって設けられた第１駆動電極と、
前記第１駆動電極に対向する部位を有し且つ前記固定部に接合している第２駆動電極と、を更に備える、請求項１に記載のマイクロスイッチング素子。
【請求項３】
前記ベース基板とは反対の側において前記可動部上および前記固定部上にわたって設けられた第１駆動電極と、
前記第１駆動電極上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられた第２駆動電極と、を更に備える、請求項１に記載のマイクロスイッチング素子。
【請求項４】
前記スリットは、前記第１駆動電極における前記固定部上の部位に沿って延びる部位を有する、請求項２または３に記載のマイクロスイッチング素子。
【請求項５】
前記固定部において前記固定コンタクト電極が接合する箇所に沿って延びる部位を有し且つ一対の閉端を有するスリットを更に備える、請求項１から４のいずれか一つに記載のマイクロスイッチング素子。
【請求項６】
前記固定部において前記スリットの前記一対の閉端の間に位置する部位は、前記ベース基板から離隔している、請求項４または５に記載のマイクロスイッチング素子。
【請求項７】
前記スリットの前記一対の閉端の間の離隔距離は５０μｍ以下である、請求項６に記載のマイクロスイッチング素子。
【請求項８】
前記可動部および固定部は、１０００Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有するシリコン材料よりなる、請求項１から７のいずれか一つに記載のマクロスイッチング素子。
【請求項９】
前記可動部および前記固定部は、Ｎ型のシリコン材料よりなる、請求項１から８のいずれか一つに記載のマクロスイッチング素子。
【請求項１０】
前記可動部は、前記ベース基板とは反対の側に凹部を有し、前記可動コンタクト部は、前記凹部に突出する凸部を有する、請求項１から９のいずれか一つに記載のマイクロスイッチング素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ技術を利用して製造される微小なスイッチング素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話など無線通信機器の技術分野では、高機能を実現するために搭載される部品の増加などに伴い、高周波回路ないしＲＦ回路の小型化に対する要求が高まっている。このような要求に応えるべく、回路を構成する様々な部品について、ＭＥＭＳ（micro-electromechanical systems）技術の利用による微小化が進められている。
【０００３】
そのような部品の一つとして、ＭＥＭＳスイッチが知られている。ＭＥＭＳスイッチは、ＭＥＭＳ技術により各部位が微小に形成されたスイッチング素子であって、機械的に開閉してスイッチングを実行するための少なくとも一対のコンタクトや、当該コンタクト対の機械的開閉動作を達成するための駆動機構などを有する。ＭＥＭＳスイッチは、特にＧＨｚオーダーの高周波信号のスイッチングにおいて、ＰＩＮダイオードやＭＥＳＦＥＴなどよりなるスイッチング素子よりも、開状態にて高い絶縁性を示し且つ閉状態にて低い挿入損失を示す傾向にある。これは、コンタクト対間の機械的開離により開状態が達成されることや、機械的スイッチであるために寄生容量が少ないことに、起因する。ＭＥＭＳスイッチについては、例えば、下記の特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９‐１７３００号公報
【特許文献２】特開２００１‐１４３５９５号公報
【０００５】
図３２および図３３は、従来のＭＥＭＳスイッチの一例であるマイクロスイッチング素子Ｘ６を表す。図３２は、マイクロスイッチング素子Ｘ６の部分平面図であり、図３３は、図３２の線XXXIII−XXXIIIに沿った断面図である。マイクロスイッチング素子Ｘ６は、基板６０１と、固定部６０２と、可動部６０３と、可動コンタクト部６０４と、一対の固定コンタクト電極６０５と、駆動電極６０６，６０７とを備える。固定部６０２は、基板６０１と接合し、可動部６０３は、固定部６０２から基板６０１に沿って延出している。可動コンタクト部６０４は、可動部６０３の下面側に設けられており、駆動電極６０６は、固定部６０２上および可動部６０３上にわたって設けられている。一対の固定コンタクト電極６０５は、各々の一端が可動コンタクト部６０４に対向するように、基板６０１上にパターン形成されている。駆動電極６０７は、基板６０１上において駆動電極６０６に対応する位置に配されており、グランド接続されている。また、基板６０１上には、固定コンタクト電極６０５または駆動電極６０７に対して電気的に接続する所定の配線パターン（図示略）が形成されている。
【０００６】
このような構成のマイクロスイッチング素子Ｘ６において駆動電極６０６に所定の電位を付与すると、駆動電極６０６，６０７の間には静電引力が発生する。その結果、可動部６０３は、可動コンタクト部６０４が両固定コンタクト電極６０５に当接する位置まで弾性変形する。このようにして、マイクロスイッチング素子Ｘ６の閉状態が達成される。閉状態においては、可動コンタクト部６０４により一対の固定コンタクト電極６０５が電気的に橋渡しされ、電流が固定コンタクト電極対６０４間を通過することが許容される。
【０００７】
一方、閉状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ６において、駆動電極６０６，６０７間に作用する静電引力を消滅させると、可動部６０３はその自然状態に復帰し、可動コンタクト部６０４は、固定コンタクト電極６０５から離隔している。このようにして、図３３に示すような、マイクロスイッチング素子Ｘ６の開状態が達成される。開状態では、一対の固定コンタクト電極６０５が電気的に分離され、固定コンタクト電極対６０５間を電流が通過することは阻まれる。
【０００８】
図３４および図３５は、マイクロスイッチング素子Ｘ６の製造方法における一部の工程を表す。マイクロスイッチング素子Ｘ６の製造においては、まず、図３４（ａ）に示すように、基板６０１上に各固定コンタクト電極６０５および駆動電極６０７をパターン形成する。具体的には、所定の導電材料を基板６０１上に成膜した後、フォトリソ法により当該導電膜上に所定のレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとして導電膜に対してエッチング処理を施す。次に、図３４（ｂ）に示すように犠牲層６１０を形成する。具体的には、例えばスパッタリング法により、一対の固定コンタクト電極６０５および駆動電極６０７を覆いつつ所定材料を基板６０１上に堆積ないし成長させる。次に、所定のマスクを用いて行うエッチング処理により、図３４（ｃ）に示すように、犠牲層６１０において一対の固定コンタクト電極６０５に対応する箇所に一つの凹部６１１を形成する。次に、図３４（ｄ）に示すように、凹部６１１内に所定材料を成膜することによって可動コンタクト部６０４を形成する。
【０００９】
次に、図３５（ａ）に示すように、例えばスパッタリング法により材料膜６１２を形成する。次に、図３５（ｂ）に示すように、材料膜６１２上に駆動電極６０６をパターン形成する。具体的には、所定の導電材料を材料膜６１２上に成膜した後、フォトリソ法により当該導電膜上に所定のレジストパターンを形成し、当該レジストパターンをマスクとして導電膜に対してエッチング処理を施す。次に、図３５（ｃ）に示すように、材料膜６１２をパターニングすることによって、固定部６０２の一部と可動部６０３とを構成する膜体６１３を形成する。具体的には、フォトリソ法により材料膜６１２上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして材料膜６１２に対してエッチング処理を施す。次に、図３５（ｄ）に示すように固定部６０２および可動部６０３を形成する。具体的には、可動部６０３の下方にアンダーカットが入りつつ、犠牲層６１０の一部が固定部６０２の一部として残存形成されるように、エッチングマスクとして機能する膜体６１３を介して犠牲層６１０に対して等方性エッチング処理を施す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
スイッチング素子において一般的に求められる特性の一つとして、閉状態において挿入損失が低いことが挙げられる。また、スイッチング素子の挿入損失の低減を図るうえでは、一対の固定コンタクト電極の電気抵抗が低いことが望まれる。
【００１１】
しかしながら、上述のマイクロスイッチング素子Ｘ６においては、固定コンタクト電極６０５を厚く設定するのが困難であり、実際上、固定コンタクト電極６０５は、厚くとも２μｍ程度である。マイクロスイッチング素子Ｘ６の製造過程において一旦形成される犠牲層６１０の図中上面（成長端面）の平坦性を、確保する必要があるからである。
【００１２】
図３４（ｂ）を参照して上述したように、犠牲層６１０は、一対の固定コンタクト電極６０５を覆いつつ所定材料が基板６０１上に堆積ないし成長することによって形成される。そのため、犠牲層６１０の成長端面には、固定コンタクト電極６０５の厚さに応じた段差（図示せず）が生ずることとなる。固定コンタクト電極６０５が厚いほど当該段差は大きく、段差が大きいほど、適切な位置に可動コンタクト部６０４を形成することや、適切な形状で可動部６０３を形成することが、困難となる傾向にある。また、固定コンタクト電極６０５が一定以上に厚い場合には、基板６０１上に積層形成される犠牲層６１０は、固定コンタクト電極６０５の当該厚さに起因して、破断する場合がある。犠牲層６１０が破断していると、当該犠牲層６１０上において、可動コンタクト部６０４や可動部６０３を適切に形成することができない。したがって、マイクロスイッチング素子Ｘ６においては、犠牲層６１０の成長端面において不当な段差が生じないように、固定コンタクト電極６０５を充分に薄く設定する必要がある。そのため、マイクロスイッチング素子Ｘ６では、固定コンタクト電極６０５について充分な低抵抗を実現するのが困難な場合があり、その結果、低い挿入損失を実現することができない場合がある。
【００１３】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、挿入損失の低減を図るのに適し且つ適切に製造することのできるマイクロスイッチング素子を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明により提供されるマイクロスイッチング素子は、ベース基板と、ベース基板に接合している固定部と、固定部に固定された固定端を有してベース基板に沿って延び、且つ、一対の閉端を有するスリットを介して固定部に囲まれた、可動部と、可動部におけるベース基板とは反対の側に設けられた可動コンタクト部と、可動コンタクト部に対向する部位を各々が有し且つ各々が固定部に接合している一対の固定コンタクト電極とを備える。本マイクロスイッチング素子は、可動コンタクト部と一対の固定コンタクト電極との機械的な開閉により、スイッチング機能を果たす。
【００１５】
本マイクロスイッチング素子では、一対の固定コンタクト電極は、各々、ベース基板に対して固定部を介して固定され、且つ、可動部におけるベース基板とは反対の側に設けられた可動コンタクト部に対向する部位を有する。一対の固定コンタクト電極は、ベース基板と可動部との間には配されていない。したがって、本素子を製造する際には、ベース基板上に一対の固定コンタクト電極を形成し、当該固定コンタクト電極を覆うように犠牲層を形成し、当該犠牲層上に可動部を形成するという、従来のマイクロスイッチング素子Ｘ６に関して上述した一連の過程を経る必要はない。本素子の一対の固定コンタクト電極は、可動部を介してベース基板とは反対の側において、例えば、めっき法により材料を堆積ないし成長させることによって形成することができる。そのため、本素子における一対の固定コンタクト電極については、所望の低抵抗を実現するための充分な厚さを設定することが可能なのである。このようなマイクロスイッチング素子は、挿入損失の低減を図るうえで好適である。
【００１６】
具体的には、本マイクロスイッチング素子は、第１層と、第２層と、これらの間に介在する中間層とからなる積層構造を有する材料基板に対し、次のような第１電極形成工程、第１エッチング工程、犠牲層形成工程、第２電極形成工程、犠牲層除去工程、および第２エッチング工程での加工を施すことにより、製造することができる。第１電極形成工程では、材料基板の第１層において可動部へと加工される第１部位上に可動コンタクト部を形成する。第１エッチング工程では、第１部位と、当該第１部位に連続し且つ第１層において固定部へと加工される第２部位とをマスクするマスクパターンを介して、第１層に対して中間層に至るまで異方性エッチング処理を施す。犠牲層形成工程では、第２部位における接合領域を露出させるための所定の開口部を有する犠牲層を形成する。第２電極形成工程では、犠牲層を介して可動コンタクト部に対向する部位を有し且つ接合領域にて第２部位に接合する固定コンタクト電極を、例えば電気めっき法や無電解めっき法により形成する。犠牲層除去工程では、犠牲層を除去する。第２エッチング工程では、ベース基板となる第２層と第１部位との間に介在する中間層をエッチング除去する。犠牲層除去工程および第２エッチング工程は、所定のエッチャントを用いるウエットエッチング法により行い、実質的に単一の過程において連続して行うことができる。
【００１７】
このような方法によると、ベース基板上に一対の固定コンタクト電極をパターン形成し、当該固定コンタクト電極を覆うように犠牲層を形成し、当該犠牲層上に延出部ないしアーム部を形成するという、従来のマイクロスイッチング素子Ｘ６に関して上述した一連の過程を経ずに、一対の固定コンタクト電極を有するマイクロスイッチング素子を製造することができる。そのため、本方法により得られるマイクロスイッチング素子の一対の固定コンタクト電極については、所望の低抵抗を実現するための充分な厚さを設定することが可能なのである。
【００１８】
また、このような方法によると、可動コンタクト部の剥離を回避して本発明のマイクロスイッチング素子を適切に製造することができる。可動コンタクト部の構成材料としては、好ましくは、イオン化傾向の大きな貴金属（例えば金）が採用され、可動部の構成材料としては所定のシリコン材料が採用されるところ、シリコンは貴金属よりもイオン化傾向が大きい。そのため、上述の犠牲層除去工程や第２エッチング工程では、可動コンタクト部とこれが接合している可動部とにおいてエッチャント（電解質溶液）中にて局部電池反応が進行して可動部の一部が溶解してしまう。しかしながら、本マイクロスイッチング素子を形成する際の犠牲層除去工程および第２エッチング工程では、可動部は孤立せずに固定部と連続しているため、可動部と固定部の全体とが局部電池反応における一方の極として働き（可動コンタクト部は他方の極として働く）、可動部における単位面積あたりの溶解量を充分に抑制することができる。仮に可動部が固定部と連続せずに孤立していると、可動部における単位面積あたりの溶解量は過剰になりやすい。溶解量が過剰であると、可動部において可動コンタクト部が接合している箇所が多孔質化（腐食）して、可動コンタクト部の全体または一部が可動部から剥離してしまうが、本マイクロスイッチング素子の製造過程では、溶解量を抑制することができ、従って、そのような剥離現象を回避することができるのである。
【００１９】
以上のように、本発明に係るマイクロスイッチング素子は、挿入損失の低減を図るのに適し、且つ、適切に製造することができる。
【００２０】
好ましくは、本マイクロスイッチング素子は、ベース基板とは反対の側において可動部上および固定部上にわたって設けられた第１駆動電極と、第１駆動電極に対向する部位を有し且つ固定部に接合している第２駆動電極と、を更に備える。本マイクロスイッチング素子は、このような静電駆動機構を具備することができる。
【００２１】
好ましくは、本マイクロスイッチング素子は、ベース基板とは反対の側において可動部上および固定部上にわたって設けられた第１駆動電極と、第１駆動電極上に設けられた圧電膜と、圧電膜上に設けられた第２駆動電極と、を更に備える。本マイクロスイッチング素子は、このような圧電駆動機構を具備することができる。
【００２２】
好ましくは、スリットは、第１駆動電極における固定部上の部位に沿って延びる部位を有する。スイッチング素子の挿入損失の低減を図るうえでは、可動コンタクト部を通過する高周波信号の固定部およびベース基板への漏れが可能な限り少ないことが望まれるところ、本構成は、そのような高周波信号の漏れを抑制するのに好適である。
【００２３】
好ましくは、本マイクロスイッチング素子は、固定部において固定コンタクト電極が接合する箇所に沿って延びる部位を有し、且つ、一対の閉端を有するスリットを更に備える。スイッチング素子の挿入損失の低減を図るうえでは、固定コンタクト電極を通過する高周波信号の固定部およびベース基板への漏れが可能な限り少ないことが望まれるところ、本構成は、そのような高周波信号の漏れを抑制するのに好適である。また、固定コンタクト電極の構成材料としては、好ましくは、イオン化傾向の大きな貴金属（例えば金）が採用され、固定部の構成材料としては所定のシリコン材料が採用されるところ、シリコンは貴金属よりもイオン化傾向が大きい。そのため、上述の犠牲層除去工程や第２エッチング工程では、固定コンタクト電極とこれが接合している固定部とにおいてエッチャント（電解質溶液）中にて局部電池反応が進行して固定部の一部が溶解してしまう。しかしながら、本構成を採用するマイクロスイッチング素子を形成する際の犠牲層除去工程および第２エッチング工程では、固定部において固定コンタクト電極が接合している箇所は、孤立せずに、固定部における他の箇所と連続しているため、固定部の全体と可動部とが局部電池反応における一方の極として働き（固定コンタクト電極は他方の極として働く）、固定部において固定コンタクト電極が接合している箇所における単位面積あたりの溶解量を充分に抑制することができる。仮に、固定部において固定コンタクト電極が接合している箇所が固定部における他の箇所と連続せずに孤立していると、当該接合箇所における単位面積あたりの溶解量は過剰になりやすい。溶解量が過剰であると、固定部において固定コンタクト電極が接合している箇所が多孔質化（腐食）して、固定コンタクト電極の全体または一部が可動部から剥離してしまうが、本構成を採用するマイクロスイッチング素子の製造過程では、溶解量を抑制することができ、従って、そのような剥離現象を回避することができるのである。
【００２４】
好ましくは、固定部においてスリットの一対の閉端の間に位置する部位は、ベース基板から離隔している。このような構成は、高周波信号のベース基板への漏れを抑制するのに好適である。好ましくは、スリットの一対の閉端の間の離隔距離は５０μｍ以下であるのが好ましい。このような構成は、本マイクロスイッチング素子の形成過程において可動部や固定部の構成材料の溶解量を抑制しつつ、素子駆動時において固定部およびベース基板への高周波信号の漏れを抑制するのに好適である。
【００２５】
好ましくは、可動コンタクト部および固定コンタクト電極は、金、白金、パラジウム、またはルテニウムからなる群より選択される金属を含む。可動コンタクト部および固定コンタクト電極は、酸化しにくい貴金属よりなるのが好ましい。
【００２６】
好ましくは、可動部および固定部は、１０００Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有するシリコン材料や、Ｎ型のシリコン材料よりなる。これらの構成は、本マイクロスイッチング素子の形成過程において可動部や固定部の構成材料の溶解量を抑制するのに好適である。
【００２７】
好ましくは、可動部は、ベース基板とは反対の側に凹部を有し、可動コンタクト部は、凹部に突出する凸部を有する。このような構成は、可動部からの可動コンタクト部の剥離を防止するのに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１から図５は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロスイッチング素子Ｘ１を表す。図１は、マイクロスイッチング素子Ｘ１の平面図であり、図２は、マイクロスイッチング素子Ｘ１の一部省略平面図である。図３から図５は、各々、図１の線III−III、線IV−IV、および線V−Vに沿った断面図である。
【００２９】
マイクロスイッチング素子Ｘ１は、ベース基板Ｓ１と、固定部１０と、可動部２０と、可動コンタクト部３１と、一対の固定コンタクト電極３２（図２において省略）と、駆動電極３３と、駆動電極３４（図２において省略）とを備える。
【００３０】
固定部１０は、図３から図５に示すように、境界層１０’を介してベース基板Ｓ１に接合している。また、固定部１０は、単結晶シリコンなどのシリコン材料よりなる。固定部１０を構成するシリコン材料は、１０００Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有するのが好ましく、また、Ｎ型であるのが好ましい。境界層１０’は例えば二酸化シリコンよりなる。
【００３１】
可動部２０は、例えば図２および図５に表れているように、固定部１０に固定された固定端２０ａを有してベース基板Ｓ１に沿って延び、且つ、一対の閉端４１ａを有するスリット４１を介して固定部１０に囲まれている。また、可動部２０は、胴部２１およびヘッド部２２を有する。可動部２０について、図３および図４に示す厚さＴ１は例えば５μｍ以上である。胴部２１について、図２に示す長さＬ１は例えば４００μｍであり、長さＬ２は例えば３０μｍである。ヘッド部２２について、図２に示す長さＬ３は例えば１００μｍであり、長さＬ４は例えば３０μｍである。スリット４１の幅は例えば２μｍである。可動部２０は、例えば単結晶シリコンよりなる。可動部２０が単結晶シリコンよりなる場合、可動部２０について不当な内部応力が発生しない。従来のＭＥＭＳスイッチでは、可動部の形成手法として薄膜形成技術が利用されることがあるが、この場合、形成された可動部には内部応力が発生し、当該内部応力に起因して延出部自体が不当に変形してしまうという不具合が生ずる。可動部の不当な変形は、ＭＥＭＳスイッチの諸特性の劣化を誘発してしまうので、好ましくない。
【００３２】
可動コンタクト部３１は、図２によく表れているように、可動部２０におけるヘッド部２２上に設けられている。一対の固定コンタクト電極３２の各々は、図３および図５に示すように、固定部１０上に立設されており、且つ、可動コンタクト部３１に対向する接触部３２ａを有する。固定コンタクト電極３２の厚さＴ２は、例えば５μｍ以上である。また、各固定コンタクト電極３２は、所定の配線（図示略）を介してスイッチング対象の所定の回路に接続されている。可動コンタクト部３１および一対の固定コンタクト電極３２は、好ましくは、金、白金、パラジウム、またはルテニウムから選択される貴金属、或は、当該貴金属を含む合金からなる。
【００３３】
駆動電極３３は、図２によく表れているように、可動部２０における胴部２１上から固定部１０上にわたって設けられている。駆動電極３４は、図４によく表れているように、その両端が固定部１０に接合して駆動電極３３の上方を跨ぐように立設されている。駆動電極３４について、図１に示す長さＬ５は例えば２００μｍである。また、駆動電極３４は、所定の配線（図示略）を介してグランド接続されている。駆動電極３３，３４は、好ましくは、金、白金、パラジウム、またはルテニウムから選択される貴金属、或は、当該貴金属を含む合金からなる。
【００３４】
このような構成のマイクロスイッチング素子Ｘ１において、駆動電極３３に所定の電位を付与すると、駆動電極３３および駆動電極３４の間には静電引力が発生する。その結果、可動部２０は、可動コンタクト部３１が一対の固定コンタクト電極３２ないし接触部３２ａに当接する位置まで弾性変形する。このようにして、マイクロスイッチング素子Ｘ１の閉状態が達成される。閉状態においては、可動コンタクト部３１により一対の固定コンタクト電極３２が電気的に橋渡しされ、電流が固定コンタクト電極対３２間を通過することが許容される。このようにして、例えば高周波信号のオン状態を達成することができる。
【００３５】
閉状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ１において、駆動電極３３に対する電位付与を停止することによって駆動電極３３，３４の間に作用する静電引力を消滅させると、可動部２０はその自然状態に復帰し、可動コンタクト部３１は、両固定コンタクト電極３２から離隔する。このようにして、図３および図５に示すような、マイクロスイッチング素子Ｘ１の開状態が達成される。開状態では、一対の固定コンタクト電極３２が電気的に分離され、電流が固定コンタクト電極対３２間を通過することは阻まれる。このようにして、例えば高周波信号のオフ状態を達成することができる。
【００３６】
図６から図８は、マイクロスイッチング素子Ｘ１の製造方法を、図３および図４に相当する断面の変化として表す。マイクロスイッチング素子Ｘ１の製造においては、まず、図６（ａ）に示すような基板Ｓ’を用意する。基板Ｓ’は、ＳＯＩ（silicon on insulator）基板であり、第１層１０１、第２層１０２、および、これらの間の中間層１０３よりなる積層構造を有する。本実施形態では、例えば、第１層１０１の厚さは１０μｍであり、第２層１０２の厚さは４００μｍであり、中間層１０３の厚さは２μｍである。第１層１０１および第２層１０２は、例えば単結晶シリコンよりなり、固定部１０および可動部２０へと加工される部位である。中間層１０３は、例えば二酸化シリコンよりなり、境界層１０’へと加工される部位である。
【００３７】
次に、図６（ｂ）に示すように、基板Ｓ’の第１層１０１上に可動コンタクト部３１および駆動電極３３を形成する。例えば、まず、スパッタリング法により、第１層１０１上に例えばＣｒを成膜し、続いてその上に例えばＡｕを成膜する。Ｃｒ膜の厚さは例えば５０ｎｍであり、Ａｕ膜の厚さは例えば５００ｎｍである。次に、フォトリソ法により当該導体多層膜上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして、当該導体多層膜に対してエッチング処理を施す。このようにして、第１層１０１上に、可動コンタクト部３１および駆動電極３３をパターン形成することができる。
【００３８】
次に、図６（ｃ）に示すように、第１層１０１にエッチング処理を施すことによってスリット４１を形成する。具体的には、フォトリソ法により第１層１０１上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして、第１層１０１に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、イオンミリング（例えばＡｒイオンによる物理的エッチング）を採用することができる。
【００３９】
次に、図６（ｄ）に示すように、スリット４１を塞ぐように、基板Ｓ’の第１層１０１側に犠牲層１０４を形成する。犠牲層材料としては例えば二酸化シリコンを採用することができる。また、犠牲層１０４を形成するための手法としては、例えばプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法を採用することができる。犠牲層１０４の厚さは例えば２μｍである。本工程では、スリット４１の側壁の一部にも犠牲層材料が成膜され、スリット４１は塞がる。
【００４０】
次に、図７（ａ）に示すように、犠牲層１０４において可動コンタクト部３１に対応する箇所に２つの凹部１０４ａを形成する。具体的には、フォトリソ法により犠牲層１０４上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして、犠牲層１０４に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、ウエットエッチングを採用することができる。各凹部１０４ａは、固定コンタクト電極３２の接触部３２ａを形成するためのものであり、例えば１μｍの深さを有する。
【００４１】
次に、図７（ｂ）に示すように、犠牲層１０４をパターニングして開口部１０４ｂ，１０４ｃを形成する。具体的には、フォトリソ法により犠牲層１０４上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして、犠牲層１０４に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、ウエットエッチングを採用することができる。開口部１０４ｂは、固定部１０において固定コンタクト電極３２が接合する領域を露出させるためのものである。開口部１０４ｃは、固定部１０において駆動電極３４が接合する領域を露出させるためのものである。
【００４２】
次に、基板Ｓ’において犠牲層１０４が設けられている側の表面に通電用の下地膜（図示略）を形成した後、図７（ｃ）に示すようにマスク１０５を形成する。下地膜は、例えば、スパッタリング法により厚さ５０ｎｍのＣｒを成膜し、続いてその上に厚さ５００ｎｍのＡｕを成膜することによって形成することができる。マスク１０５は、一対の固定コンタクト電極３２に対応する開口部１０５ａ、および駆動電極３４に対応する開口部１０５ｂを有する。
【００４３】
次に、図８（ａ）に示すように、一対の固定コンタクト電極３２および駆動電極３４を形成する。具体的には、開口部１０５ａ，１０５ｂにて露出する下地膜上に、電気めっき法により例えば金を成長させる。
【００４４】
次に、図８（ｂ）に示すように、マスク１０５をエッチング除去する。この後、下地膜において露出している部分をエッチング除去する。これらエッチング除去においては、各々、ウエットエッチングを採用することができる。
【００４５】
次に、図８（ｃ）に示すように、犠牲層１０４および中間層１０３の一部を除去する。具体的には、犠牲層１０４および中間層１０３に対してウエットエッチング処理を施す。エッチャントとしては、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）を採用することができる。本エッチング処理では、まず犠牲層１０４が除去され、その後、スリット４１に臨む箇所から中間層１０３の一部が除去される。このエッチング処理は、可動部２０の全体と第２層１０２との間に適切に空隙が形成された後に停止する。このようにして、中間層１０３において境界層１０’が残存形成される。また、第２層１０２は、ベース基板Ｓ１を構成することとなる。
【００４６】
次に、必要に応じて、固定コンタクト電極３２および駆動電極３４の下面に付着している下地膜の一部（例えばＣｒ膜）をウエットエッチングにより除去した後、超臨界乾燥法により素子全体を乾燥する。超臨界乾燥法によると、可動部２０がベース基板Ｓ１に張り付いてしまうスティッキング現象を回避することができる。
【００４７】
以上のようにして、図１から図５に示すマイクロスイッチング素子Ｘ１を製造することができる。上述の方法では、可動コンタクト部３１に対向する接触部３２ａを有する固定コンタクト電極３２について、めっき法によって犠牲層１０４上に厚く形成することができる。そのため、一対の固定コンタクト電極３２については、所望の低抵抗を実現するための充分な厚さを設定することが可能なのである。このようなマイクロスイッチング素子Ｘ１は、閉状態における挿入損失の低減を図るうえで好適である。
【００４８】
マイクロスイッチング素子Ｘ１においては、固定コンタクト電極３２の接触部３２ａの下表面（即ち可動コンタクト部３１と接触する面）は平坦性が高く、従って、可動コンタクト部３１と接触部３２ａとの間のエアギャップについて高い寸法精度で形成することができる。接触部３２ａの下表面は、固定コンタクト電極３２を形成するためのめっき成長の始端面だからである。高い寸法精度のエアギャップは、閉状態にある素子の挿入損失を低減するうえで好適であり、且つ、開状態にある素子のアイソレーション特性を高めるうえでも好適である。
【００４９】
一般に、マイクロスイッチング素子における可動コンタクト部と固定コンタクト電極との間のエアギャップの寸法精度が低い場合、素子間においてエアギャップのバラツキが生じてしまう。形成されたエアギャップが設計寸法より長いほど、スイッチング素子の閉動作において可動コンタクト部と固定コンタクト電極とが接触しにくくなり、閉状態にある素子の挿入損失は大きくなる傾向がある。一方、形成されたエアギャップが設計寸法より短いほど、スイッチング素子の開状態において、可動コンタクト部と固定コンタクト電極との間の絶縁性が小さくなり、素子のアイソレーション特性は劣化する傾向がある。スパッタリング法やＣＶＤ法などよりもめっき法は膜厚制御が困難であるので、分厚いめっき膜の成長端面は比較的大きな凹凸を有して平坦性が低く、且つ、当該成長端面の形成位置精度は比較的低い。そのため、マイクロスイッチング素子において、固定コンタクト電極を分厚いめっき膜により構成しつつ、当該めっき膜の成長端面を、可動コンタクト部の接触対象面として利用する場合には、可動コンタクト部と固定コンタクト電極との間のエアギャップの寸法精度が低いために、素子間においてエアギャップのバラツキが生じてしまう。これに対し、マイクロスイッチング素子Ｘ１では、固定コンタクト電極３２の接触部３２ａの下表面はめっき成長始端面であるため平坦性が高く、従って、可動コンタクト部３１と接触部３２ａとの間のエアギャップについて高い寸法精度で形成することができるのである。
【００５０】
図８（ｃ）を参照して上述したウエットエッチング工程では、可動コンタクト部３１、固定コンタクト電極３２、および駆動電極３３，３４の剥離を回避することができる。これら可動コンタクト部３１、固定コンタクト電極３２、および駆動電極３３，３４の構成材料としては、上述のようにイオン化傾向の大きな貴金属（例えば金）が採用され、基板Ｓ’の第１層１０１（固定部１０，可動部２０）の構成材料としてはシリコン材料が採用されるところ、シリコンは貴金属よりもイオン化傾向が大きい。そのため、図８（ｃ）を参照して上述したウエットエッチング工程では、可動コンタクト部３１、固定コンタクト電極３２、および駆動電極３３，３４とこれらが接合している第１層１０１とにおいてエッチャント（電解質溶液）中にて局部電池反応が進行して第１層１０１の一部が溶解してしまう。しかしながら、図８（ｃ）を参照して上述したウエットエッチング工程では、固定部１０のいずれの箇所も孤立せずに固定部１０の他の箇所と連続し、且つ、可動部２０は孤立せずに固定部１０と連続しているため、固定部１０の全体と可動部２０とが局部電池反応における一方の極として働き、固定部１０および可動部２０における単位面積あたりの溶解量を充分に抑制することができる。仮に可動部２０が固定部１０と連続せずに孤立していると、可動部２０における単位面積あたりの溶解量は過剰になりやすい。また、仮に、固定部１０において固定コンタクト電極３２が接合している箇所が固定部１０における他の箇所と連続せずに孤立していると、当該接合箇所における単位面積あたりの溶解量は過剰になりやすい。溶解量が過剰であると、例えば、可動部２０において可動コンタクト部３１が接合している箇所が多孔質化して、可動コンタクト部３１の全体または一部が可動部２０から剥離してしまったり、固定部１０において固定コンタクト電極３２が接合している箇所が多孔質化（腐食）して、固定コンタクト電極３２の全体または一部が固定部１０から剥離してしまうが、図８（ｃ）を参照して上述したウエットエッチング工程では、溶解量を抑制し、そのような剥離現象を回避することができるのである。以上のように、マイクロスイッチング素子Ｘ１は、可動コンタクト部３１、固定コンタクト電極３２、駆動電極３３，３４の剥離を回避して適切に製造することができる。
【００５１】
マイクロスイッチング素子Ｘ１においては、図９および図１０に示すように、可動部２０のヘッド部２２は溝２２ａを有するとともに、可動コンタクト部３１は、溝２２ａに突出する凸部３１ａを有してもよい。このような構成は、可動部２０からの可動コンタクト部３１の剥離を防止するのに好適である。本構成を採用する場合には、マイクロスイッチング素子Ｘ１の製造過程において、図６（ｂ）を参照して上述したように可動コンタクト部３１を形成する前に、基板Ｓ’の第１層１０１における所定の箇所に例えばエッチングにより溝２２ａを形成する。この後、図６（ｂ）を参照して上述したのと同様の手法により、溝２２ａを覆いつつ第１層１０１上に可動コンタクト部３１をパターン形成する。
【００５２】
マイクロスイッチング素子Ｘ１の製造過程において、図８（ｃ）を参照して上述したウエットエッチング工程では、エッチャント中にて局部電池反応が進行して第１層１０１の一部が溶解するところ、可動部２０と可動コンタクト部３１との間において広接触面積を確保することができる図９および図１０に示す構成は、可動部２０からの可動コンタクト部３１の剥離を防止するのに好適なのである。また、図８（ｃ）を参照して上述したウエットエッチング工程にて溶解が進行すると、小面積の金属片ほど剥離しやすくなるので、マイクロスイッチング素子Ｘ１において最も小面積の機能金属片に相当する可動コンタクト部３１の接合態様について、図９および図１０に示す構成を採用することは好ましい。
【００５３】
図１１から図１５は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロスイッチング素子Ｘ２を表す。図１１は、マイクロスイッチング素子Ｘ２の平面図であり、図１２は、マイクロスイッチング素子Ｘ２の一部省略平面図である。図１３から図１５は、各々、図１１の線XIII−XIII、線XIV−XIV、および線XV−XVに沿った断面図である。マイクロスイッチング素子Ｘ２は、スリット４１に代えてスリット４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを有する点においてマイクロスイッチング素子Ｘ１と異なる。
【００５４】
スリット４２Ａは、可動部２０と固定部１０の間を延びる部位、および、駆動電極３３における固定部１０上の部位に沿って延びる部位を有し、一対の閉端４２ａを有する。図１２には、図の明確化の観点より、スリット４２Ａに沿って延びる点線を付す。
【００５５】
スリット４２Ｂは、固定部１０において一方の固定コンタクト電極３２が接合する箇所に沿って延びる部位を有し、一対の閉端４２ｂを有する。スリット４２Ｃは、固定部１０において他方の固定コンタクト電極３２が接合する箇所に沿って延びる部位を有し、一対の閉端４２ｃを有する。図１２には、図の明確化の観点より、スリット４２Ｂに沿って延びる一点鎖線、および、スリット４２Ｃに沿って延びる二点鎖線を付す。本実施形態では、スリット４２Ｂ，４２Ｃの各々の一部は、スリット４２Ａの一部と重複する。
【００５６】
このような構成のマイクロスイッチング素子Ｘ２において、駆動電極３３に所定の電位を付与すると、駆動電極３３および駆動電極３４の間には静電引力が発生する。その結果、可動部２０は、可動コンタクト部３１が一対の固定コンタクト電極３２ないし接触部３２ａに当接する位置まで弾性変形する。これにより、マイクロスイッチング素子Ｘ２の閉状態が達成される。閉状態においては、可動コンタクト部３１により一対の固定コンタクト電極３２が電気的に橋渡しされ、電流が固定コンタクト電極対３２間を通過することが許容される。このようにして、例えば高周波信号のオン状態を達成することができる。駆動電極３３における固定部１０上の部位に沿って延びる部位を有するスリット４２Ａ、および、固定部１０において固定コンタクト電極３２が接合する箇所に沿って延びる部位を有するスリット４２Ｂ，４２Ｃ、が設けられたマイクロスイッチング素子Ｘ２では、固定部１０およびベース基板Ｓ１への高周波信号の漏れは抑制される。
【００５７】
閉状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ２において、駆動電極３３に対する電位付与を停止することによって駆動電極３３，３４の間に作用する静電引力を消滅させると、可動部２０はその自然状態に復帰し、可動コンタクト部３１は、両固定コンタクト電極３２から離隔する。これにより、図１３および図１５に示すような、マイクロスイッチング素子Ｘ２の開状態が達成される。開状態では、一対の固定コンタクト電極３２が電気的に分離され、電流が固定コンタクト電極対３２間を通過することは阻まれる。このようにして、例えば高周波信号のオフ状態を達成することができる。
【００５８】
このようなマイクロスイッチング素子Ｘ２は、スリット４１に代えてスリット４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを形成する以外はマイクロスイッチング素子Ｘ１と同様にして、製造することができる。したがって、マイクロスイッチング素子Ｘ２においては、マイクロスイッチング素子Ｘ１におけるのと同様に、一対の固定コンタクト電極３２について、所望の低抵抗を実現するための充分な厚さを設定することが可能である。また、マイクロスイッチング素子Ｘ２においては、マイクロスイッチング素子Ｘ１におけるのと同様に、固定コンタクト電極３２の接触部３２ａの下表面（即ち可動コンタクト部３１と接触する面）は平坦性が高く、従って、可動コンタクト部３１と接触部３２ａとの間のエアギャップについて高い寸法精度で形成することができる。加えて、マイクロスイッチング素子Ｘ２においては、マイクロスイッチング素子Ｘ１におけるのと同様に、可動コンタクト部３１、固定コンタクト電極３２、駆動電極３３，３４の剥離を回避して適切に製造することができる。このようなマイクロスイッチング素子Ｘ２は、閉状態における挿入損失の低減を図るうえで好適である。
【００５９】
図１６から図２０は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロスイッチング素子Ｘ３を表す。図１６は、マイクロスイッチング素子Ｘ３の平面図であり、図１７は、マイクロスイッチング素子Ｘ３の一部省略平面図である。図１８から図２０は、各々、図１６の線XVIII−XVIII、線XIX−XIX、および線XX−XXに沿った断面図である。マイクロスイッチング素子Ｘ３は、スリット４１に代えてスリット４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃを有する点においてマイクロスイッチング素子Ｘ１と異なる。
【００６０】
スリット４３Ａは、可動部２０と固定部１０の間を延びる部位、および、駆動電極３３における固定部１０上の部位に沿って延びる部位を有し、一対の閉端４３ａを有する。図１７には、図の明確化の観点より、スリット４３Ａに沿って延びる点線を付す。スリット４３Ａの閉端４３ａ間の距離ｄ１（図１７に示す）は５０μｍ以下である。また、固定部１０において閉端４３ａ間に位置する部位１０ａは、図２０に表れているようにベース基板Ｓ１から離隔している。
【００６１】
スリット４３Ｂは、固定部１０において一方の固定コンタクト電極３２が接合する箇所に沿って延びる部位を有し、一対の閉端４３ｂを有する。図１７には、図の明確化の観点より、スリット４３Ｂに沿って延びる一点鎖線を付す。本実施形態では、スリット４３Ｂの一部は、スリット４３Ａの一部と重複する。スリット４３Ｂの閉端４３ｂ間の距離ｄ２（図１７に示す）は５０μｍ以下である。また、固定部１０において閉端４３ｂ間に位置する部位１０ｂは、図１８に表れているようにベース基板Ｓ１から離隔している。
【００６２】
スリット４３Ｃは、固定部１０において他方の固定コンタクト電極３２が接合する箇所に沿って延び、一対の閉端４３ｃを有する。図１７には、図の明確化の観点より、スリット４３Ｃに沿って延びる二点鎖線を付す。本実施形態では、スリット４３Ｂの一部は、スリット４３Ａの一部と重複する。スリット４３Ｃの閉端４３ｃ間の距離ｄ３（図１７に示す）は５０μｍ以下である。また、固定部１０において閉端４３ｃ間に位置する部位１０ｃは、図１８に表れているようにベース基板Ｓ１から離隔している。
【００６３】
このような構成のマイクロスイッチング素子Ｘ３において、駆動電極３３に所定の電位を付与すると、駆動電極３３および駆動電極３４の間には静電引力が発生する。その結果、可動部２０は、可動コンタクト部３１が一対の固定コンタクト電極３２ないし接触部３２ａに当接する位置まで弾性変形する。これにより、マイクロスイッチング素子Ｘ３の閉状態が達成される。閉状態においては、可動コンタクト部３１により一対の固定コンタクト電極３２が電気的に橋渡しされ、電流が固定コンタクト電極対３２間を通過することが許容される。このようにして、例えば高周波信号のオン状態を達成することができる。駆動電極３３における固定部１０上の部位に沿って延びる部位を有して閉端４３ａ間が短いスリット４３Ａ、固定部１０において固定コンタクト電極３２が接合する箇所に沿って延びる部位を有して閉端４３ｂ間が短いスリット４３Ｂ、および、固定部１０において固定コンタクト電極３２が接合する箇所に沿って延びる部位を有して閉端４３ｃ間が短いスリット４３Ｃ、が設けられたマイクロスイッチング素子Ｘ３では、固定部１０およびベース基板Ｓ１への高周波信号の漏れは抑制される。更に、固定部１０において閉端４３ａ間に位置する部位１０ａ、閉端４３ｂ間に位置する部位１０ｂ、および閉端４３ｃ間に位置する部位１０ｃがベース基板Ｓ１から離隔している構成も、高周波信号の漏れを抑制するのに資する。
【００６４】
閉状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ３において、駆動電極３３に対する電位付与を停止することによって駆動電極３３，３４の間に作用する静電引力を消滅させると、可動部２０はその自然状態に復帰し、可動コンタクト部３１は、両固定コンタクト電極３２から離隔する。これにより、図１８および図２０に示すような、マイクロスイッチング素子Ｘ３の開状態が達成される。開状態では、一対の固定コンタクト電極３２が電気的に分離され、電流が固定コンタクト電極対３２間を通過することは阻まれる。このようにして、例えば高周波信号のオフ状態を達成することができる。
【００６５】
このようなマイクロスイッチング素子Ｘ３は、スリット４１に代えてスリット４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃを形成する以外はマイクロスイッチング素子Ｘ１と同様にして、製造することができる。したがって、マイクロスイッチング素子Ｘ３においては、マイクロスイッチング素子Ｘ１におけるのと同様に、一対の固定コンタクト電極３２について、所望の低抵抗を実現するための充分な厚さを設定することが可能である。また、マイクロスイッチング素子Ｘ３においては、マイクロスイッチング素子Ｘ１におけるのと同様に、固定コンタクト電極３２の接触部３２ａの下表面（即ち可動コンタクト部３１と接触する面）は平坦性が高く、従って、可動コンタクト部３１と接触部３２ａとの間のエアギャップについて高い寸法精度で形成することができる。加えて、マイクロスイッチング素子Ｘ３においては、マイクロスイッチング素子Ｘ１におけるのと同様に、可動コンタクト部３１、固定コンタクト電極３２、駆動電極３３，３４の剥離を回避して適切に製造することができる。このようなマイクロスイッチング素子Ｘ３は、閉状態における挿入損失の低減を図るうえで好適である。
【００６６】
図２１から図２４は、本発明の第４の実施形態に係るマイクロスイッチング素子Ｘ４を表す。図２１は、マイクロスイッチング素子Ｘ４の平面図であり、図２２は、マイクロスイッチング素子Ｘ４の一部省略平面図である。図２３および図２４は、各々、図２１の線XXIII−XXIIIおよび線XXIV−XXIVに沿った断面図である。
【００６７】
マイクロスイッチング素子Ｘ４は、ベース基板Ｓ２と、固定部５０と、４つの可動部６０と、４つの可動コンタクト部７１と、共通の固定コンタクト電極７２（図２２において省略）と、４つの個別の固定コンタクト電極７３（図２２において省略）と、４つの駆動電極７４と、２つの駆動電極７５（図２２において省略）と、４つのスリット８１と、２つのスリット８２と、４つのスリット８３とを備え、実質的には、４つのマイクロスイッチング素子Ｘ３が一体化された構成を有する。
【００６８】
固定部５０は、図２３および図２４に示すように、境界層５０’を介してベース基板Ｓ２に接合している。また、固定部５０は、単結晶シリコンなどのシリコン材料よりなる。固定部５０を構成するシリコン材料は、１０００Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有するのが好ましく、また、Ｎ型であるのが好ましい。境界層５０’は例えば二酸化シリコンよりなる。
【００６９】
可動部６０は、固定部５０に固定された固定端を有してベース基板Ｓ２に沿って延び、且つ、スリット８１を介して固定部５０に囲まれている。また、可動部６０は、図２２によく表れているように胴部６１およびヘッド部６２を有する。可動部６０の他の構成については、可動部２０に関して上述したのと同様である。
【００７０】
可動コンタクト部７１は、図２２によく表れているように、可動部６０におけるヘッド部６２上に設けられている。固定コンタクト電極７２は、図２３に示すように固定部５０上に立設されており、且つ、４つの接触部７２ａを有する。各接触部７２ａは、可動コンタクト部７１に対向する。各固定コンタクト電極７３は、図２３に示すように、固定部５０上に立設されており、且つ、可動コンタクト部７１に対向する接触部７３ａを有する。また、固定コンタクト電極７２，７３は、所定の配線（図示略）を介してスイッチング対象の所定の回路に接続されている。可動コンタクト部７１および一対の固定コンタクト電極７２は、好ましくは、金、白金、パラジウム、またはルテニウムから選択される貴金属、或は、当該貴金属を含む合金からなる。
【００７１】
駆動電極７４は、図２２によく表れているように、可動部６０における胴部６１上から固定部５０上にわたって設けられている。駆動電極７５は、図２４によく表れているように、その両端および中央が固定部５０に接合して２つの駆動電極７４の上方を跨ぐように立設されている。また、駆動電極７５は、所定の配線（図示略）を介してグランド接続されている。駆動電極７４，７５は、好ましくは、金、白金、パラジウム、またはルテニウムから選択される貴金属、或は、当該貴金属を含む合金からなる。
【００７２】
各スリット８１は、可動部６０と固定部５０の間を延びる部位、および、駆動電極７４における固定部５０上の部位に沿って延びる部位を有し、一対の閉端８１ａを有する。図２２には、図の明確化の観点より、スリット８１に沿って延びる点線を付す。スリット８１の閉端８１ａ間の距離ｄ４（図２２に示す）は５０μｍ以下である。また、固定部５０において閉端８１ａ間に位置する部位５０ａは、ベース基板Ｓ２から離隔している。
【００７３】
各スリット８２は、固定部５０において固定コンタクト電極７２が接合する箇所に沿って延びる部位を有し、一対の閉端８２ａを有する。図２２には、図の明確化の観点より、スリット８２に沿って延びる一点鎖線を付す。本実施形態では、スリット８２の一部は、スリット８１の一部と重複する。スリット８２の閉端８２ａ間の距離ｄ５（図２２に示す）は５０μｍ以下である。また、固定部５０において閉端８２ａ間に位置する部位はベース基板Ｓ２から離隔している。
【００７４】
各スリット８３は、固定部５０において一の固定コンタクト電極７３が接合する箇所に沿って延びる部位を有し、一対の閉端８３ａを有する。図２２には、図の明確化の観点より、スリット８３に沿って延びる二点鎖線を付す。本実施形態では、スリット８２の一部は、スリット８１の一部と重複し、且つ、他のスリット８３の一部と重複する。スリット８３の閉端８３ａ間の距離ｄ６（図２２に示す）は５０μｍ以下である。また、固定部５０において閉端８３ａ間に位置する部位は、図２３に示すように、ベース基板Ｓ２から離隔している。
【００７５】
このような構成のマイクロスイッチング素子Ｘ４において、いずれかの駆動電極７４に所定の電位を付与すると、この駆動電極７４およびこれに対向する駆動電極７５の間には静電引力が発生する。その結果、対応する可動部６０は、可動コンタクト部７１が固定コンタクト電極７２，７３ないし接触部７２ａ，７３ａに当接する位置まで弾性変形する。これにより、マイクロスイッチング素子Ｘ４における一つのチェンネルの閉状態が達成される。一のチャンネルの閉状態においては、可動コンタクト部７１により固定コンタクト電極７２，７３が電気的に橋渡しされ、電流が固定コンタクト電極対７２，７３間を通過することが許容される。このようにして、例えば高周波信号のオン状態を当該チャンネルにおいて達成することができる。駆動電極７４における固定部５０上の部位に沿って延びる部位を有して閉端８１ａ間が短いスリット８１、固定部５０において固定コンタクト電極７２が接合する箇所に沿って延びる部位を有して閉端８２ａ間が短いスリット８２、および、固定部５０において固定コンタクト電極７３が接合する箇所に沿って延びる部位を有して閉端８３ａ間が短いスリット８３、が設けられたマイクロスイッチング素子Ｘ４では、固定部５０およびベース基板Ｓ２への高周波信号の漏れは抑制される。更に、固定部５０において閉端８１ａ間に位置する部位５０ａ、閉端８２ａ間に位置する部位５０ｂ、および閉端８３ａ間に位置する部位５０ｃがベース基板Ｓ２から離隔している構成も、高周波信号の漏れを抑制するのに資する。
【００７６】
閉状態にあるチャンネルの駆動電極７４に対する電位付与を停止することによって駆動電極７４，７５の間に作用する静電引力を消滅させると、対応する可動部６０はその自然状態に復帰し、可動コンタクト部７１は、固定コンタクト電極７２，７３から離隔する。これにより、マイクロスイッチング素子Ｘ４における一つのチャンネルの開状態が達成される。一のチャンネルの開状態では、固定コンタクト電極７２，７３が電気的に分離され、電流が固定コンタクト電極対７２，７３間を通過することは阻まれる。このようにして、例えば高周波信号のオフ状態を当該チャンネルにおいて達成することができる。
【００７７】
マイクロスイッチング素子Ｘ４においては、４つの駆動電極７４に対する印加電位を選択的に制御することによって、４つのチャンネルの開閉を以上のように制御することができる。すなわち、マイクロスイッチング素子Ｘ４は、いわゆるＳＰ４Ｔ（single pole 4 through）型のスイッチである。
【００７８】
以上のようなマイクロスイッチング素子Ｘ４は、マイクロスイッチング素子Ｘ１と同様の過程を経て製造することができる。したがって、マイクロスイッチング素子Ｘ４においては、固定コンタクト電極７２，７３について、所望の低抵抗を実現するための充分な厚さを設定することが可能である。また、マイクロスイッチング素子Ｘ４においては、固定コンタクト電極７２，７３の接触部７２ａ，７３ａの下表面（即ち可動コンタクト部７１と接触する面）は平坦性が高く、従って、可動コンタクト部７１と接触部７２ａ，７３ａとの間のエアギャップについて高い寸法精度で形成することができる。加えて、マイクロスイッチング素子Ｘ４においては、可動コンタクト部７１、固定コンタクト電極７２，７３、駆動電極７４，７５の剥離を回避して適切に製造することができる。このようなマイクロスイッチング素子Ｘ４は、閉状態における挿入損失の低減を図るうえで好適である。
【００７９】
図２５から図２７は、本発明の第５の実施形態に係るマイクロスイッチング素子Ｘ５を表す。図２５は、マイクロスイッチング素子Ｘ５の平面図であり、図２６は、マイクロスイッチング素子Ｘ５の一部省略平面図である。図２７は、図２５の線XXVII−XXVIIに沿った断面図である。
【００８０】
マイクロスイッチング素子Ｘ５は、ベース基板Ｓ１と、固定部１０と、可動部２０と、可動コンタクト部３１と、一対の固定コンタクト電極３２（図２６において省略）と、圧電駆動部９０と、スリット４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃとを備え、駆動電極３３，３４に代えて圧電駆動部９０を有する点において、マイクロスイッチング素子Ｘ３と異なる。
【００８１】
圧電駆動部９０は、駆動電極９１，９２と、これらの間の圧電膜９３とからなる。駆動電極９１，９２は、各々、例えば、Ｔｉ下地層およびＡｕ主層からなる積層構造を有する。駆動電極９２は、所定の配線（図示略）を介してグランド接続されている。圧電膜９３は、電界が加えられることにより歪みが生じる性質（逆圧電効果）を示す圧電材料からなる。そのような圧電材料としては、例えば、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3とＰｂＴｉＯ3の固溶体）、ＭｎがドープされたＺｎＯ、ＺｎＯ、またはＡｌＮを採用することができる。駆動電極９１，９２の厚さは例えば０．５５μｍであり、圧電膜９３の厚さは例えば１．５μｍである。
【００８２】
このような構成のマイクロスイッチング素子Ｘ５において、駆動電極９１に正の所定電位を付与するとともに駆動電極９２に負の所定電位を付与すると、駆動電極９１および駆動電極９２の間には電界が生じ、圧電膜９３内には面内方向に収縮力が生じる。可動部２０により直接的に支持されている駆動電極９１から遠いほど、即ち駆動電極９２に近いほど、圧電膜９３内の圧電材料は面内方向に収縮しやすい。そのため、上述の収縮力に起因する面内方向収縮量については、圧電膜９３内の駆動電極９１側から駆動電極９２側にかけて次第に大きくなり、可動部２０は、可動コンタクト部３１が一対の固定コンタクト電極３２に当接する位置まで弾性変形することとなる。これにより、マイクロスイッチング素子Ｘ５の閉状態が達成される。閉状態においては、可動コンタクト部３１により一対の固定コンタクト電極３２が電気的に橋渡しされ、電流が固定コンタクト電極対３２間を通過することが許容される。このようにして、例えば高周波信号のオン状態を達成することができる。駆動電極９１における固定部１０上の部位に沿って延びる部位を有して閉端４３ａ間が短いスリット４３Ａ、固定部１０において固定コンタクト電極３２が接合する箇所に沿って延びる部位を有して閉端４３ｂ間が短いスリット４３Ｂ、および、固定部１０において固定コンタクト電極３２が接合する箇所に沿って延びる部位を有して閉端４３ｃ間が短いスリット４３Ｃ、が設けられたマイクロスイッチング素子Ｘ５では、固定部１０およびベース基板Ｓ１への高周波信号の漏れは抑制される。更に、固定部１０において閉端４３ａ間に位置する部位１０ａ、閉端４３ｂ間に位置する部位１０ｂ、および閉端４３ｃ間に位置する部位１０ｃがベース基板Ｓ１から離隔している構成も、高周波信号の漏れを抑制するのに資する。
【００８３】
閉状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ５において、圧電駆動部９０に対する電位付与を停止することによって駆動電極９１および駆動電極９２の間の電界を消滅させると、圧電膜９３および可動部２０はその自然状態に復帰し、可動コンタクト部３１は、両固定コンタクト電極３２から離隔する。これにより、マイクロスイッチング素子Ｘ５の開状態が達成される。開状態では、一対の固定コンタクト電極３２が電気的に分離され、電流が固定コンタクト電極対３２間を通過することは阻まれる。このようにして、例えば高周波信号のオフ状態を達成することができる。
【００８４】
図２８から図３１は、マイクロスイッチング素子Ｘ５の製造方法を、図２５の線XXVIII−XXVIIIおよび線XXIX−XXIXに沿った断面の変化として表す。マイクロスイッチング素子Ｘ５の製造においては、まず、図２８（ａ）に示すような基板Ｓ’を用意する。基板Ｓ’は、ＳＯＩ基板であり、第１層１０１、第２層１０２、および、これらの間の中間層１０３よりなる積層構造を有する。本実施形態では、例えば、第１層１０１の厚さは１０μｍであり、第２層１０２の厚さは４００μｍであり、中間層１０３の厚さは２μｍである。第１層１０１および第２層１０２は、例えば単結晶シリコンよりなり、固定部１０および可動部２０へと加工される部位である。中間層１０３は、本実施形態では絶縁性の物質よりなり、境界層１０’へと加工される部位である。そのような絶縁物質としては、例えば、二酸化シリコンや窒化シリコンなどを採用することができる。
【００８５】
次に、図２８（ｂ）に示すように、基板Ｓ’の第１層１０１上に圧電駆動部９０を形成する。圧電駆動部９０の形成においては、まず、第１層１０１上に第１導電膜を形成する。次に、第１導電膜上に圧電材料膜を形成する。次に、圧電材料膜上に第２導電膜を形成する。その後、各膜を、フォトリソ法およびその後のエッチングによりパターニングする。第１および第２導電膜は、例えば、スパッタリング法により、例えばＴｉを成膜し、続いてその上に例えばＡｕを成膜することによって形成することができる。Ｔｉ膜の厚さは例えば５０ｎｍであり、Ａｕ膜の厚さは例えば５００ｎｍである。圧電材料膜は、例えばスパッタリング法により、所定の圧電材料を成膜することによって形成することができる。
【００８６】
次に、図２８（ｃ）に示すように、第１層１０１上に可動コンタクト部３１を形成する。具体的には、マイクロスイッチング素子Ｘ１の可動コンタクト部３１の形成に関して図６（ｂ）を参照して上述したのと同様である。
【００８７】
次に、図２８（ｄ）に示すように、圧電駆動部９０を覆うための保護膜１０６を形成する。例えば、所定のマスクを介してスパッタリング法によりＳｉを成膜することによって保護膜１０６を形成することができる。保護膜１０６の厚さは例えば３００ｎｍである。
【００８８】
マイクロスイッチング素子Ｘ５の製造においては、次に、図２９（ａ）に示すように、第１層１０１にエッチング処理を施すことによってスリット４３Ａ，４３Ｂを形成する。具体的には、スリット４１の形成方法に関して図６（ｃ）を参照して上述したのと同様である。
【００８９】
次に、図２９（ｂ）に示すように、スリット４３Ａ，４３Ｂを塞ぐように、基板Ｓ’の第１層１０１側に犠牲層１０７を形成する。具体的には、犠牲層１０４の形成に関して図６（ｄ）を参照して上述したのと同様である。
【００９０】
次に、図２９（ｃ）に示すように、犠牲層１０７において可動コンタクト部３１に対応する箇所に２つの凹部１０７ａを形成する。具体的には、凹部１０４ａの形成に関して図７（ａ）を参照して上述したのと同様である。各凹部１０７ａは、固定コンタクト電極３２の接触部３２ａを形成するためのものであり、例えば１μｍの深さを有する。
【００９１】
次に、図３０（ａ）に示すように、犠牲層１０７をパターニングして開口部１０７ｂを形成する。具体的には、フォトリソ法により犠牲層１０７上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして、犠牲層１０７に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、ウエットエッチングを採用することができる。開口部１０７ｂは、固定部１０において固定コンタクト電極３２が接合する領域を露出させるためのものである。
【００９２】
次に、基板Ｓ’において犠牲層１０７が設けられている側の表面に通電用の下地膜（図示略）を形成した後、図３０（ｂ）に示すようにマスク１０８を形成する。下地膜は、例えば、スパッタリング法により厚さ５０ｎｍのＣｒを成膜し、続いてその上に厚さ５００ｎｍのＡｕを成膜することによって形成することができる。マスク１０８は、一対の固定コンタクト電極３２に対応する開口部１０８ａを有する。
【００９３】
次に、図３０（ｃ）に示すように、一対の固定コンタクト電極３２を形成する。具体的には、開口部１０８ａにて露出する下地膜上に、電気めっき法により例えば金を成長させる。
【００９４】
次に、図３１（ａ）に示すように、マスク１０８をエッチング除去する。この後、下地膜において露出している部分をエッチング除去する。これらエッチング除去においては、各々、ウエットエッチングを採用することができる。
【００９５】
次に、図３１（ｂ）に示すように、犠牲層１０７および中間層１０３の一部を除去する。具体的には、犠牲層１０４および中間層１０３の一部の除去に関して図８（ｃ）を参照して上述したのと同様である。本工程では、中間層１０３から境界層１０’が残存形成される。また、第２層１０２は、ベース基板Ｓ１を構成することとなる。
【００９６】
次に、必要に応じて、固定コンタクト電極３２の下面に付着している下地膜の一部（例えばＣｒ膜）をウエットエッチングにより除去した後、超臨界乾燥法により素子全体を乾燥する。この後、図３１（ｃ）に示すように、保護膜１０６を除去する。除去手法としては、例えば、エッチングガスとしてＳＦ6ガスを使用して行うＲＩＥを採用することができる。
【００９７】
以上のようにして、マイクロスイッチング素子Ｘ５を製造することができる。上述の方法では、可動コンタクト部３１に対向する接触部３２ａを有する固定コンタクト電極３２について、めっき法によって犠牲層１０７上に厚く形成することができる。そのため、一対の固定コンタクト電極３２については、充分な厚さを設定することが可能なのである。このようなマイクロスイッチング素子Ｘ５は、閉状態における挿入損失の低減を図るうえで好適である。
【００９８】
マイクロスイッチング素子Ｘ５においては、固定コンタクト電極３２の接触部３２ａの下表面（即ち可動コンタクト部３１と接触する面）は平坦性が高く、従って、可動コンタクト部３１と接触部３２ａとの間のエアギャップについて高い寸法精度で形成することができる。高い寸法精度のエアギャップは、閉状態における挿入損失を低減するうえで好適であり、且つ、開状態におけるアイソレーション特性を高めるうえでも好適である。
【００９９】
加えて、マイクロスイッチング素子Ｘ５においては、マイクロスイッチング素子Ｘ１におけるのと同様に、可動コンタクト部３１および固定コンタクト電極３２の剥離を回避して適切に製造することができる。このようなマイクロスイッチング素子Ｘ５は、閉状態における挿入損失の低減を図るうえで好適である。
【０１００】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【０１０１】
（付記１）ベース基板と、
前記ベース基板に接合している固定部と、
前記固定部に固定された固定端を有して前記ベース基板に沿って延び、且つ、一対の閉端を有するスリットを介して前記固定部に囲まれた、可動部と、
前記可動部における前記ベース基板とは反対の側に設けられた可動コンタクト部と、
前記可動コンタクト部に対向する部位を各々が有し且つ各々が前記固定部に接合している一対の固定コンタクト電極と、を備えるマイクロスイッチング素子。
（付記２）前記ベース基板とは反対の側において前記可動部上および前記固定部上にわたって設けられた第１駆動電極と、
前記第１駆動電極に対向する部位を有し且つ前記固定部に接合している第２駆動電極と、を更に備える、付記１に記載のマイクロスイッチング素子。
（付記３）前記ベース基板とは反対の側において前記可動部上および前記固定部上にわたって設けられた第１駆動電極と、
前記第１駆動電極上に設けられた圧電膜と、
前記圧電膜上に設けられた第２駆動電極と、を更に備える、付記１に記載のマイクロスイッチング素子。
（付記４）前記スリットは、前記第１駆動電極における前記固定部上の部位に沿って延びる部位を有する、請求項２または３に記載のマイクロスイッチング素子。
（付記５）前記固定部において前記固定コンタクト電極が接合する箇所に沿って延びる部位を有し且つ一対の閉端を有するスリットを更に備える、付記１から４のいずれか一つに記載のマイクロスッチング素子。
（付記６）前記固定部において前記スリットの前記一対の閉端の間に位置する部位は、前記ベース基板から離隔している、付記４または５に記載のマイクロスイッチング素子。
（付記７）前記スリットの前記一対の閉端の間の離隔距離は５０μｍ以下である、付記６に記載のマイクロスイッチング素子。
（付記８）前記可動コンタクト部および前記固定コンタクト電極は、金、白金、パラジウム、またはルテニウムからなる群より選択される金属を含む、付記１から７のいずれか一つに記載のマイクロスイッチング素子。
（付記９）前記可動部および前記固定部は、１０００Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有するシリコン材料よりなる、付記１から８のいずれか一つに記載のマクロスイッチング素子。
（付記１０）前記可動部および前記固定部は、Ｎ型のシリコン材料よりなる、付記１から９のいずれか一つに記載のマクロスイッチング素子。
（付記１１）前記可動部は、前記ベース基板とは反対の側に凹部を有し、前記可動コンタクト部は、前記凹部に突出する凸部を有する、付記１から１０のいずれか一つに記載のマイクロスイッチング素子。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロスイッチング素子の平面図である。
【図２】図１のマイクロスイッチング素子の一部省略平面図である。
【図３】図１の線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】図１の線IV−IVに沿った断面図である。
【図５】図１の線V−Vに沿った断面図である。
【図６】図１に示すマイクロスイッチング素子の製造方法における一部の工程を表す。
【図７】図６の後に続く工程を表す。
【図８】図７の後に続く工程を表す。
【図９】第１の実施形態に係るマイクロスイッチング素子の変形例の部分平面図である。
【図１０】図９の線X−Xに沿った断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るマイクロスイッチング素子の平面図である。
【図１２】図１１のマイクロスイッチング素子の一部省略平面図である。
【図１３】図１１の線XIII−XIIIに沿った断面図である。
【図１４】図１１の線XIV−XIVに沿った断面図である。
【図１５】図１１の線XV−XVに沿った断面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係るマイクロスイッチング素子の平面図である。
【図１７】図１６のマイクロスイッチング素子の一部省略平面図である。
【図１８】図１６の線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【図１９】図１６の線XIX−XIXに沿った断面図である。
【図２０】図１６の線XX−XXに沿った断面図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係るマイクロスイッチング素子の平面図である。
【図２２】図２１のマイクロスイッチング素子の一部省略平面図である。
【図２３】図２１の線XXIII−XXIIIに沿った断面図である。
【図２４】図２１の線XXIV−XXIVに沿った断面図である。
【図２５】本発明の第５の実施形態に係るマイクロスイッチング素子の平面図である。
【図２６】図２５のマイクロスイッチング素子の一部省略平面図である。
【図２７】図２５の線XXVII−XXVIIに沿った断面図である。
【図２８】図２５に示すマイクロスイッチング素子の製造方法における一部の工程を表す。
【図２９】図２８の後に続く工程を表す。
【図３０】図２９の後に続く工程を表す。
【図３１】図３０の後に続く工程を表す。
【図３２】ＭＥＭＳ技術を利用して製造された従来のマイクロスイッチング素子の部分平面図である。
【図３３】図３２の線XXXIII‐XXXIIIに沿った断面図である。
【図３４】図３２のマイクロスイッチング素子の製造方法における一部の工程を表す。
【図３５】図３４の後に続く工程を表す。
【符号の説明】
【０１０３】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６      マイクロスイッチング素子
Ｓ１，Ｓ２      ベース基板
１０，５０，６０２      固定部
２０，６０，６０３      可動部
３１，７１，６０４      可動コンタクト部
３２，７２，７３，６０５      固定コンタクト電極
３３，３４，７４，７５，６０６，６０７      駆動電極
４１，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ      スリット
４１ａ，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ      閉端
１０４，１０７      犠牲層
１０５，１０８      マスク
９０      圧電駆動部
９１，９２      駆動電極
９３      圧電膜
【図１】
2006210250.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006210250.tif 000007
【図６】
2006210250.tif 000008
【図７】
2006210250.tif 000009
【図８】
2006210250.tif 000010
【図９】
2006210250.tif 000011
【図１０】
2006210250.tif 000012
【図１１】
2006210250.tif 000013
【図１２】
2006210250.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2006210250.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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