(57)【要約】【課題】低電圧駆動が可能であり、且つスティックション・フェイルを減少させるＭＥＭＳスイッチおよびＭＥＭＳスイッチを製造する方法を提供する。【解決手段】開示されたマイクロスイッチは、基板と、基板上に形成されスイッチング接点部を有する複数の信号ラインと、基板上に形成され信号ラインとの間に形成された複数の固定電極と、基板上に所定の高さで突設された複数のアンカーと、アンカーに保持され上下遊動できるよう設けられ、同一平面上に設けられた少なくとも２つの作動ビームと、作動ビームを連結する連結ユニットと、連結ユニットを保持すべく基板に設けられた保持ユニットと、作動ビームの底面に設けられ、スイッチング接点部と接する接触部材とを含む。係る構成を介してスティックション・フェイルの発生を効率よく解消すると同時に低電圧の行動が可能になる。【選択図】図１
2006173133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されスイッチング接点部を有する複数の信号ラインと、
前記基板上に形成され前記信号ラインとの間に形成された複数の固定電極と、
前記基板上に所定の高さで突設された複数のアンカーと、
前記アンカーに保持され上下遊動できるよう設けられ、同一平面上に設けられた少なくとも２つの作動ビームと、
前記作動ビームを連結する連結ユニットと、
前記連結ユニットを保持すべく前記基板に設けられた保持ユニットと、
前記作動ビームの底面に設けられ、前記スイッチング接点部と接する接触部材と
を含むことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２】
前記連結ユニットは、前記作動ビームと同一平面を維持して前記作動ビームと一体形成された連結バーであり、
前記保持ユニットは、前記基板上に所定の高さで突設され、前記連結バーに対応した位置に形成された保持突起であることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項３】
前記アンカーおよび前記保持突起は同じ高さで形成され、
前記作動ビームおよび前記連結バーは前記アンカーおよび保持突起から所定の間隔離隔されるよう形成されたことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項４】
前記連結バーは所定の間隔で複数設けられ、
前記保持突起は前記連結バーと交差するよう所定間隔で複数設けられることを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項５】
前記信号ラインは１つの入力ラインと複数の出力ラインからなっている基板の中心から放射型をなし、
前記信号ラインと対応して前記作動ビームが所定の角度で配置されたことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項６】
前記作動ビームは、絶縁膜と、該絶縁膜の上面に所定の厚さで形成された電極からなっていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項７】
前記絶縁膜の材質はシリコンナイトライドであることを特徴とする請求項６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項８】
前記電極の材質はアルミニウムであることを特徴とする請求項６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項９】
前記連結ユニットは前記作動ビームをなしている絶縁膜上に一体形成されることを特徴とする請求項６に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１０】
前記作動ビームは前記連結ユニットの備えられた反対側に前記アンカーの上面に保持される保持バーを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１１】
基板上に複数のアンカーおよび保持ユニットを形成するステップと、
前記アンカーおよび保持ユニットが形成された前記基板の上面に金属層を蒸着するステップと、
前記金属層を通じて複数の固定電極および信号ラインをパターニングするステップと、
前記複数の固定電極、信号ライン、および保持部材を覆う第１犠牲層を形成するステップと、
前記第１犠牲層を所定の厚さで平坦化するステップと、
前記平坦化された第１犠牲層の上部に第２犠牲層を所定厚さで蒸着し、接触部材貫通ホールをパターニングするステップと、
前記第２犠牲層の上部に接触部材層を蒸着した後、前記接触部材貫通ホールに埋没された接触部材をパターニングするステップと、
前記接触部材が形成された前記第２犠牲層の上部に作動ビーム層を形成した後、少なくとも２つの作動ビームおよび該作動ビームを連結する連結ユニットをパターニングするステップと、
前記第１および第２犠牲層を取除くステップと
を含むことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ製造方法。
【請求項１２】
前記アンカーおよび保持ユニットを形成するステップにおいて、前記アンカーおよび保持ユニットは前記基板をエッチングして前記基板上に一体形成されることを特徴とする請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ製造方法。
【請求項１３】
前記保持ユニットは、前記アンカーと同じ高さで形成され、所定の間隔で四角柱型の保持突起で形成され、
前記連結ユニットは、前記保持突起と交差するよう所定間隔で複数の連結バーで形成されることを特徴とする請求項１２に記載のＭＥＭＳスイッチ製造方法。
【請求項１４】
前記第１犠牲層の平坦化ステップにおいて、前記第１犠牲層は、前記アンカーおよび保持突起の上面から所定の間隔離隔された厚さをもって平坦化されることを特徴とする請求項１３に記載のＭＥＭＳスイッチ製造方法。
【請求項１５】
前記第１犠牲層の平坦化は、エッチバック（ｅｔｃｈ  ｂａｃｋ）により行われることを特徴とする請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ製造方法。
【請求項１６】
前記作動ビームを形成するステップは作動ビームパターンに対応する絶縁膜が形成されるステップと、
前記絶縁膜の上部に電極を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ製造方法。
【請求項１７】
前記絶縁膜の形成ステップにおいて、前記連結ユニットと前記絶縁膜とが一体にパターニングされることを特徴とする請求項１６に記載のＭＥＭＳスイッチ製造方法。
【請求項１８】
前記固定電極および信号ラインをパターニングするステップにおいて、前記信号ラインは前記基板の中心から放射型に形成され、所定の間隔をおいてギャップを形成するスイッチング接点部が形成され、前記固定電極は前記信号ラインとの間に介在されるべく形成されることを特徴とする請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ製造方法。
【請求項１９】
前記作動ビームは前記信号ラインの上方向に位置すべく基板の中心から所定の角度で形成されることを特徴とする請求項１８に記載のＭＥＭＳスイッチ製造方法。
【請求項２０】
前記作動ビームおよび連結ユニットをパターニングするステップにおいて、前記連結ユニットが形成された反対側の作動ビーム端部には前記アンカーの上面に保持される保持バーをパターニングするステップが更に加えられることを特徴とする請求項１１に記載のＭＥＭＳスイッチ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）スイッチおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波帯域で使用される電子システムは、超小型化、超軽量化、高性能化が進んでいる。係るシステムなどでは、信号を制御するために用いられているＦＥＴ（ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やピンダイオード（ｐｉｎ  ｄｉｏｄｅ）のような半導体スイッチの代わりにマイクロマシニングという新たな技術を用いた超小型マイクロスイッチが幅広く研究されている。
【０００３】
ＭＥＭＳ技術を用いたＲＦ素子のうち最も広く製造されているのがＲＦスイッチである。ＲＦスイッチは、マイクロ波やミリ波大域の無線通信端末機およびシステムにおいて、信号の選別伝送やインピーダンス整合回路などで応用される素子である。
係るＭＥＭＳスイッチについては、特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示のＭＥＭＳスイッチは、基板上でメンブレインタイプの電極を保持するヒンジを有する。ヒンジは、アンカーにより基板と接続される制御電極（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と、ヒンジカラー（ｈｉｎｇｅ  ｃｏｌｌｏｒ）と、ヒンジアームセットとを有する。制御電極は、基板上に形成された制御電極から分離及び又は連結される短絡バー（ｓｈｏｒｔｉｎｇ  ｂａｒ）を含む。加えて、基板と制御電極との間には移動抑制手段（ｔｒａｖｅｌ  ｓｔｏｐ）が備えられ、スティックション（stiction：吸着）の発生を抑える。
【０００４】
ＭＥＭＳスイッチの更なる例として、特許文献２が開示されている。
特許文献２に開示のＭＥＭＳスイッチは、スプリングサスペンション（懸架）装置に懸架されたマイクロプレートフレームの構造を利用し、基板上に形成される。スプリングサスペンション装置は一端部にアンカーが取り付けられ、信号ライン上に実質的に直交する方向へと伸張される。マイクロプレートフレームは信号ライン内の間幅に対向して配された短絡片を有し、電気接点ポストが信号ライン上に形成されてコンデンサー構造を形成する。コンデンサー構造は選択された電圧が印加され静電気により下部電極の方向に引っ張られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のようなＭＥＭＳスイッチの欠点は、静電力を使用することにより駆動電圧が増大され、且つスティックション（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）現象が発生することにある。スティックション現象とは、マイクロ構造物の表面に意図しない接着が発生して、その結果、回復しようとする力が、毛細管（ｃａｐｌｉｌａｒｙ）力、Ｖａｎ  Ｄｅｒ  Ｗａｌｌｓの力、静電力といった表面に作用する力を克服できず、永久的に吸着されてしまっている現象のことを指す。
【特許文献１】米国特許ＵＳ６，３０７，１６９号明細書
【特許文献２】特開２００１−１４３５９５号公報  本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の第１目的は、低電圧の駆動が可能であり、スティックションによる悪影響を減少させるＭＥＭＳスイッチを提供することにある。
【０００６】
第２目的は、前述したＭＥＭＳスイッチを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の目的を達成するための本願第１発明に係る一観点によると、基板と、前記基板上に形成されスイッチング接点部を有する複数の信号ラインと、前記基板上に形成され前記信号ラインとの間に形成された複数の固定電極と、前記基板上に所定の高さで突設された複数のアンカーと、前記アンカーに保持され上下遊動できるよう設けられ、同一平面上に設けられた少なくとも２つの作動ビームと、前記作動ビームを連結する連結ユニットと、前記連結ユニットを保持すべく前記基板に設けられた保持ユニットと、前記作動ビームの底面に設けられ、前記スイッチング接点部と接する接触部材とを含むことを特徴とするＭＥＭＳスイッチが提供される。
【０００８】
少なくとも２つの作動ビームはアンカー上で上下浮動可能なように保持されている。ここで、電圧を印加された作動ビームを第１作動ビームとすると、第１作動ビームと固定電極との間に形成される静電気力により第１作動ビームが曲げられる。そして、第１作動ビームの底面に設けられた接触部材と信号ライン上のスイッチング接点部とが接触し、インピーダンスが低くなって第１作動ビーム側がスイッチＯＮ状態となる。ここで、連結ユニットは、保持ユニットにより保持されつつ隣接する作動ビームどうしを連結している。連結ユニットを介して第１作動ビームに連結されている第２作動ビームは、第１作動ビームが曲げられてスイッチＯＮされれば、連結ユニットを介して第１作動ビームの方へ引っ張られる。このとき、突出して設けられた保持ユニットが連結ユニットを保持しているため、テコの原理で第２作動ビームが浮動状態となる。つまり、第２作動ビームの接触部材とスイッチング接点との接触が完全になくなり、第２作動ビーム側ではスイッチＯＦＦ状態となる。よって、たとえ第２作動ビーム側でスティックション（吸着）現象が生じたとしても、自動的にオフ状態になるためスティックション・フェイル（スティックションによる悪影響）の現象が解消される。
【０００９】
本願第２発明は、第１発明において、前記連結ユニットは、前記作動ビームと同一平面を維持して前記作動ビームと一体形成された連結バーであり、前記保持ユニットは、前記基板上に所定の高さで突設され、前記連結バーに対応した位置に形成された保持突起であることが好ましい。
連結ユニットが突起形状で形成された保持ユニットにより保持される。よって、互いに連結ユニットにより連結される作動ビームの一方において接触部材とスイッチング接点部とが接触した場合には、保持ユニットがテコの役目を果たして他方の作動ビームは浮動状態となる。よって、スティックション（吸着）現象が生じたとしても、一方の作動ビームに電圧を印加すれば、他方の作動ビームのスティックションをなくすことができる。保持ユニットがテコの役目を果たすため、他方の作動ビームにおいてスティックション（吸着）現象が生じていても、テコの原理で容易にスティックション（吸着）を解消することができる。また、前述したように、１つの作動ビームがオン動作を実施する間、残りの作動ビームが自動的にオフ状態を保つので、低電圧の駆動が可能となる。
【００１０】
本願第３発明は、第１発明において、前記アンカーおよび前記保持突起は同じ高さで形成され、前記作動ビームおよび前記連結バーは前記アンカーおよび保持突起から所定の間隔離隔されるよう形成されることが好ましい。
本願第４発明は、第２発明において、前記連結バーは所定の間隔で複数設けられ、前記保持突起は前記連結バーと交差するよう所定間隔で複数設けられることが好ましい。
【００１１】
連結バーと保持突起とを交差するように複数、設けることで、保持突起が作動ビーム間のテコの役目を果たす。
本願第５発明は、第１発明において、前記信号ラインは１つの入力ラインと複数の出力ラインからなっている基板の中心から放射型をなし、前記信号ラインと対応して前記作動ビームが所定の角度で配置されることが好ましい。
【００１２】
各信号ラインを基板の中心から放射状に配置し、それに対応して作動ビームを同一平面上に所定の角度で配置することにより信号ラインの簡略化による信号伝達の損失率を効率よく低減できる利点を有する。
本願第６発明は、第１発明において、前記作動ビームは、絶縁膜と、該絶縁膜の上面に所定の厚さで形成された電極からなっていることが好ましい。
【００１３】
本願第７発明は、第６発明において、前記絶縁膜の材質はシリコンナイトライドである。
本願第８発明は、第６発明において、前記電極の材質はアルミニウムであることが好ましい。
本願第９発明は、第６発明において、前記連結ユニットは前記作動ビームをなしている絶縁膜上に一体形成されることが好ましい。
【００１４】
連結ユニットが一体形成されることで、連結ユニットと作動ビームとを同一工程で製造することができ、製造工程を簡略化することができる。
本願第１０発明は、第１発明において、前記作動ビームは前記連結ユニットの備えられた反対側に前記アンカーの上面に保持される保持バーを更に含むことが好ましい。
本発明の他の観点によると、本願第１１発明は、基板上に複数のアンカーおよび保持ユニットを形成するステップと、前記アンカーおよび保持ユニットが形成された前記基板の上面に金属層を蒸着するステップと、前記金属層を通じて複数の固定電極および信号ラインをパターニングするステップと、前記複数の固定電極、信号ライン、および保持部材を覆う第１犠牲層を形成するステップと、前記第１犠牲層を所定の厚さで平坦化するステップと、前記平坦化された第１犠牲層の上部に第２犠牲層を所定厚さで蒸着し、接触部材貫通ホールをパターニングするステップと、前記第２犠牲層の上部に接触部材層を蒸着した後、前記接触部材貫通ホールに埋没された接触部材をパターニングするステップと、前記接触部材が形成された前記第２犠牲層の上部に作動ビーム層を形成した後、少なくとも２つの作動ビームおよび該作動ビームを連結する連結ユニットをパターニングするステップと、前記第１および第２犠牲層を取除くステップとを含むことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ製造方法が提供される。
【００１５】
本願第１２発明は、第１１発明において、前記アンカーおよび保持ユニットを形成するステップにおいて、前記アンカーおよび保持ユニットは前記基板をエッチングして前記基板上に一体形成されることが好ましい。
本願第１３発明は、第１２発明において、前記保持ユニットは、前記アンカーと同じ高さで形成され、所定の間隔で四角柱型の保持突起で形成され、前記連結ユニットは、前記保持突起と交差するよう所定間隔で複数の連結バーで形成されることが好ましい。
【００１６】
本願第１４発明は、第１１発明において、前記第１犠牲層の平坦化ステップにおいて、前記第１犠牲層は前記アンカーおよび保持突起の上面と所定の間隔を維持できる厚さをもって平坦化されることが好ましい。
本願第１５発明は、第１１発明において、前記第１犠牲層の平坦化は、エッチバック（ｅｔｃｈ  ｂａｃｋ）により行われることが好ましい。
【００１７】
本願第１６発明は、第１１発明において、前記作動ビームを形成するステップは作動ビームパターンに対応する絶縁膜が形成されるステップと、前記絶縁膜の上部に電極を形成するステップとを含む。
本願第１７発明は、第１６発明において、前記絶縁膜の形成ステップにおいて、前記連結ユニットと前記絶縁膜とが一体にパターニングされることが好ましい。
【００１８】
本願第１８発明は、第１１発明において、前記固定電極および信号ラインをパターニングするステップにおいて、前記信号ラインは前記基板の中心から放射型に形成され、所定の間隔をおいてギャップを形成するスイッチング接点部が形成され、前記固定電極は前記信号ラインとの間に介在されるべく形成されることが好ましい。
本願第１９発明は、第１８発明において、前記作動ビームは前記信号ラインの上方向に位置すべく基板の中心から所定の角度で形成されることが好ましい。
【００１９】
本願第２０発明は、第１１発明において、前記作動ビームおよび連結ユニットをパターニングするステップにおいて、前記連結ユニットが形成された反対側の作動ビーム端部には前記アンカーの上面に保持される保持バーをパターニングするステップが更に加えられることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によるＭＥＭＳスイッチは、低電圧の駆動が可能であり、スティックションによる悪影響を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
図１は本発明の一実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの構造を概略的に示した図であって、ＳＰ３Ｔ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  ３  Ｔｈｒｏｕｇｈ）型マイクロスイッチの構造を概略的に示した斜視図であり、図２は図１の構成を分離図示した斜視図であり、図３は図１のＩ−Ｉ’による断面図である。
【００２２】
図１ないし図３に示したように、マイクロスイッチ１は大きく、基板１１、信号ライン２０、固定電極３０、作動ビーム（梁）５０からなる。
基板１１は、高抵抗の特性を有し、例えば、シリコンウェハーなどからなり、基板１１の外側には複数のアンカー（anchor）１３が備えられる。アンカー１３は後述する３つの作動ビーム５０の一端を保持するためのものであって、基板１１の外側３ヶ所にそれぞれ１対をなして設けられる。基板１１の内部には保持ユニット１５をなしている第１，２，３保持突起１５ａ、１５ｂ、１５ｃが形成されている。なお、アンカー１３、および第１，２，３保持突起１５ａ、１５ｂ、１５ｃは同じ高さである。
【００２３】
基板１１の上面には１つの入力ライン２１および３つの第１，２，３出力ライン２３，２５，２７から構成された信号ライン２０が備えられ、各信号ライン２１，２３，２５，２７の両側にはグラウンド電極である固定電極３０（３１，３２，３３，３４）が形成される。ここで、出力ラインである２３、２５、２７の線路上には所定のギャップをおいて形成された第１，２，３スイッチング接点部２３ａ、２５ａ、２７ａが備えられる。入力ライン２１および第１，２，３出力ライン２３，２５，２７は基板１１の中心（Ｃ）から放射状に形成される。係る構造により信号ライン２０（２１，２３，２５，２７）がより簡略に構成され、信号伝達の損失率が低減される。
【００２４】
出力ライン２３，２５，２７の上部には、基板１１の最も外側に備えられたアンカー１３により作動ビーム５０、即ち、第１，２，３作動ビーム５１，５３，５５が保持される。この場合、第１，２，３作動ビーム５１，５３，５５は、同じ平面上に設けられる。そして、第１，２，３作動ビーム５１，５３，５５は、第１，２，３作動ビーム５１，５３，５５との間に設けられた連結ユニット６０である第１，２，３連結バー５１ｂ、５３ｂ、５５ｂを介して連結される。
【００２５】
第１，２，３作動ビーム５１，５３，５５は、固定電極３０（３１，３２，３３，３４）との電気的な接続を遮断する第１，２，３絶縁膜５１ａ、５３ａ、５５ａと、第１，２，３絶縁膜５１ａ、５３ａ、５５ａの上面に所定厚さで形成され駆動電圧が印加される第１，２，３電極５１ｃ、５３ｃ、５５ｃと、第１，２，３絶縁膜５１ａ、５３ａ、５５ａの下面に設けられ第１、２，３スイッチング接点部２３ａ、２５ａ、２７ａと接触される第１，２，３接触部材５１ｅ、５３ｅ、５５ｅから構成される。
【００２６】
一方、第１，２，３連結バー５１ｂ、５３ｂ、５５ｂが形成された第１，２，３絶縁膜５１ａ、５３ａ、５５ａの反対側の端部には、アンカー１３の上面に接触され、第１，２，３作動ビーム５１，５３，５５の一端をヒンジ可能に保持する第１，２，３保持バー５１ｆ、５３ｆ、５５ｆが設けられる。また、アンカー１３も第１，２，３保持バー５１ｆ、５３ｆ、５５ｆと対応した位置に複数設けられる。
【００２７】
前述した信号ライン２０の周りのグラウンド（固定電極３０（３１〜３４））は、信号ライン２０と共に信号ライン２０を介したＲＦ信号の導波路を提供する。
第１，２，３絶縁膜５１ａ、５３ａ、５５ａはスイッチがオンされる時に信号がグラウンド、即ち固定電極３０に流れることを防止する。
前述の作動ビーム５０は、図３に示したように、電極５１ｃ、５３ｃ、５５ｃに電圧の印加されない初期状態では、保持突起１５ａ、１５ｂ、１５ｃの上面から所定の距離（ｄ）離隔した状態を維持する。
【００２８】
次に、ＭＥＭＳスイッチ１の作用について説明する。
図４Ａおよび図４Ｂは本発明に係るＭＥＭＳスイッチが動作される状態を示す動作状態である。
図４Ａに示したように、第１作動ビーム５１の第１電極５１ｃを介して電圧が印加されれば、第１作動ビーム５１とグラウンド電極である固定電極３１，３２の間の静電気力により第１作動ビーム５１が下方に曲げながら第１接触部材５１ｅが第１スイッチング接点部２３ａと接触される。従って、第１接触部材５１ｅと第１出力ライン２３との間の抵抗変化が起こる。即ち、第１接触部材５１ｅが正常な位置（図３の状態）にある時にはインピーダンスが高く、反対に第１接触部材５１ｅが静電気力により第１スイッチング接点部２３ａと接触された状態であればインピーダンスが低くなってスイッチＯＮ状態となる。
【００２９】
このように、第１作動ビーム５１が下降しスイッチＯＮされれば、第１連結バー５１ｂは第１保持突起１５ａの上面にかかって図４Ａ中矢印方向（←）に引っ張られる。従って、第２作動ビーム５３は矢印方向（←）に沿って引っ張られる。このとき、第１連結バー５１ｂは第１保持突起１５ａにより支持されている。よって。第１作動ビーム５１側ではスイッチＯＮ状態となるが、第１保持突起１５ａがテコの役目を果たして、第２作動ビーム５３側では第２作動ビーム５３の第２接触部材５３ｅと第２スイッチング接点部２５ａとは離隔された状態となる。よって、第２作動ビーム５３側ではスイッチＯＦＦ状態となる。このように、たとえ第２作動ビーム５３にスティックション（吸着）現象が生じたとしても、第１作動ビーム５１がスイッチＯＮ状態となった場合には、自動的にオフ状態になるためスティックション・フェイル（スティックションによる悪影響）の現象が解消される。一方、第３作動ビーム５５と、第１作動ビーム５１とを連結する第３連結バー５５ｂも同様に矢印方向に沿って引っ張られるので、第３作動ビーム５５も自動的にオフ状態になりスティックション・フェイル現象が解消される（図１、２参照）。また、第１保持突起１５ａがテコの役目を果たすため、他方の第２及び第３作動ビームにおいてスティックション（吸着）現象が生じていても、テコの原理で容易にスティックション（吸着）を解消することができる。さらに、前述したように、１つの作動ビームがオン動作を実施する間、残りの作動ビームが自動的にオフ状態を保つので、低電圧の駆動が可能となる。
【００３０】
一方、図４Ｂに示すよう、第１作動ビーム５１の電圧が解除され、第２作動ビーム５３の第２電極５３ｃを介して駆動電圧が印加されれば、前述の動作原理のように第２作動ビーム５３が下降し、第２接触部材５３ｅが第２スイッチング接点部２５ａと接触される。そして、第１連結バー５１ｂが図４Ｂ中矢印（→）方向に引っ張られることで第１作動ビーム５１は自動的にオフ状態になり、さらに、スティックション・フェイル現象を解消できる。この際にも、第２連結バー５３ｂも同様に矢印方向に沿って引っ張られることで第３作動ビーム５５も自動にオフ状態になりスティックション・フェイル現象を解消できる（図１、２参照）。
【００３１】
このようにＮ個のスイッチ部のうちいずれか１つのスイッチが動作すれば、残りの部分は自動的にオフ状態を保つ構造である。よって、低電圧駆動であっっても、永久的に吸着されてしまうようなスティックション・フェイルの現象が発生しない。従って、低電圧駆動により駆動電圧を低下させつつ、ＭＥＭＳスイッチが求める低電圧駆動をより効率よく実現できる。
【００３２】
次に、本発明に係るマイクロスイッチ１の製造過程について詳説する。
図５Ａないし図５Ｉはマイクロスイッチ（Ｉ）を製造する過程を示す図であって、図１のＩ−Ｉ’に沿って切開した断面図である。以下の説明において、図５Ａないし図５Ｉに図示されない第３作動ビーム５５が設けられた部分は第１，２作動ビーム５１，５３構造と同一な構造であるので、図２と共に図示されない第３動作ビーム５５が形成される部分のことも共に説明する。
【００３３】
図２および図５Ａに基づくと、例えば、シリコンウェハーのような高抵抗基板１１上に複数のアンカー１３および保持ユニット１５である保持突起１５ａ、１５ｂ、１５ｃが形成される。なお、アンカー１３および保持突起１５ａはエッチングされその高さが同一に形成される。ここで、アンカー１３は、図２に示したように後述する作動ビーム５０の一端を保持するものであって、基板１１の外側における３ヶ所にそれぞれ１対をなして形成される。保持突起１５は作動ビーム５０の連結ユニット６０（５１ｂ、５３ｂ、５５ｂ）側を保持するためのものであって、基板１１の中心部３ヶ所にそれぞれ１対をなして形成される。
【００３４】
図２，図５Ｂ、図５Ｃに基づくと、アンカー１３および保持突起１５ａ、１５ｂ、１５ｃが形成された上部に金属層１６が蒸着され、信号ライン２０およびグラウンド電極である固定電極３０（３１〜３４）がパターニングされる。なお、信号ライン２０の入力ライン２１を介して入力された信号が３つの出力ライン２３，２５，２７に分けられ、基板１１の中心（Ｃ）から放射状に形成される。各出力ライン２３，２５，２７は所定のギャップをおいて形成されたスイッチング接点部２３ａ、２５ａ、２７ａを有する。一方、固定電極３０（３１〜３４）は各信号ライン２０（２１，２３，２５，２７）との間に介在されている。
【００３５】
次に、図２および図５Ｄに示したように、固定電極３０（３１〜３４）および保持ユニット１５をなしている保持突起１５ａ、１５ｂ、１５ｃを覆う第１犠牲層８１が形成される。なお、第１犠牲層８１は、次の工程で形成される作動ビーム５０（５１，５３，５５）および連結ユニット６０（５１ｂ、５３ｂ、５５ｂ）が保持突起１５ａ、１５ｂ、１５ｃの上面から所定の間隔ｄ（図３参照）離隔された状態で形成され上下遊動するための空間を提供するためのものである。第１犠牲層８１はフォトレジストからなり、スピンコーティングにより基板１１上に塗布される。
【００３６】
次に、図２および図５Ｅに示したように、第１犠牲層８１の上面を、例えば、エッチバック（ｅｔｃｈ  ｂａｃｋ）方法により平坦化する。このとき、保持突起１５ａ、１５ｂ、１５ｃの上面から所定距離を維持した厚さで平坦化される。これは同一な平面状態で形成される作動ビーム５０および連結ユニット６０（５１ｂ、５３ｂ、５５ｂ）を所定の間隔離隔（ｄ）された状態で形成させるためである（図３参照）。
【００３７】
図５Ｆに示したように、平坦化過程を行った第１犠牲層８１の上面に所定の厚さでフォトレジスト層である第２犠牲層８３を塗布し、第１，２，３出力ライン２３，２５，２７の第１，２，３スイッチング接点部２３ａ、２５ａ、２７ａと対応した位置に第２犠牲層８３をパターニングし接触部材貫通ホール８３ａをパターニングする。なお、接触部材貫通ホール８３ａは、第１，２，３スイッチング接点部２３ａ、２５ａ、２７ａと接触され第１、２，３接触部材５１ｅ、５３ｅ、５５ｅが埋没された部分であって、フォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏ−ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）方法によりパターニングされる。
【００３８】
次に、図２および図５Ｇに示したように、第２犠牲層８３の上面に薄膜装置、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置などを介して接触部材層を蒸着し、エッチング装置を介して第１，２，３接触部材５１ｅ、５３ｅ、５５ｅをパターニングする。なお、第１，２，３接触部材５１ｅ、５３ｅ、５５ｅは、接触部材貫通ホール８３ａ介して埋立てられた部分のみを残してパターニングされた部分であって、第１，２，３出力ライン２３、２５、２７の第１，２，３スイッチング接点部２３ａ、２５ａ、２７ａと接触される部分である。第１，２，３接続部材５１ｅ、５３ｅ、５５ｅは金属層からなっている。
【００３９】
次に、図２および図５Ｈに示したように、作動ビーム５０（５１，５３，５５）を構成するものとして、例えば、シリコンナイトライド（ＳｉＮ）からなっている絶縁層が蒸着された後、第１，２，３絶縁膜５１ａ、５３ａ、５５ａが第１，２，３作動ビーム５１，５３，５５の対応された形状でパターニングされる。例えば、アルミニウムのような導電性材料からなっている電極層が蒸着された後、第１，２，３作動ビーム５１，５３，５５と対応された形状で電極５１ｃ、５３ｃ、５５ｃがパターニングされることで第１，２，３作動ビーム５１，５３，５５を完成する。
【００４０】
なお、絶縁膜５１ａ、５３ａ、５５ａをパターニングする際にはほぼ円形にパターニングされ、第１，２，３絶縁膜５１ａ、５３ａ、５５ａとの間を連結する連結ユニット６０の連結バー５１ｂ、５３ｂ、５５ｂがパターニングされる。加えて連結バー５１ｂ、５３ｂ、５５ｂが形成された反対側の絶縁膜５１ａ、５３ａ、５５ａは、第１，２，３作動ビーム５１，５３，５５の上下遊動性を向上させるべく、第１，２，３保持バー５１ｆ、５３ｆ、５５ｆが追加パターニングされることが好ましい。
【００４１】
次に、図２および図５Ｉに示したように、例えば、アッシング（ａｓｈｉｎｇ）処理により第１，２犠牲層８１，８３層が取除かれてＭＥＭＳスイッチ製造を完了する。
前述した説明において、１つの入力ラインを介して入力された信号が３ヶ所に分けられることについて説明したが、１つの入力ラインを介して入力された信号が２部分に分けられるＳＰＤＴはもちろん、１つの入力ラインを介して入力された信号がＮ個の部分に分けられるＳＰＮＴにも適用されることはいうまでもない。
【００４２】
図６は１つの入力ラインを介して入力された信号がＮ個の出力ラインに分けられる、ＳＰＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｎ  Ｔｈｒｏｕｇｈ）タイプのマイクロスイッチが開示されている。
同図に示したように、その基本的な構成は前述した図１ないし図３の構造と類似しており、複数の基板１１１上に１つの入力ライン１２１とＮ個の出力ライン１２３が形成されており、その出力ライン１２３と対応した位置を基準に、各出力ライン１２３の上側には複数の作動ビーム１５０が同一平面上に配置される。さらに、各作動ビーム１５０が連結バー１５１を介して連結され、基板１１１上には連結バー１５１を保持する保持突起１１５が加えて備えられる。係る構成は、図１ないし図３の構成と同一であり、且つ図５Ａないし図５Ｉの製造工程と同一であるため、その詳説は除く。
【００４３】
以上のように、本発明によるＭＥＭＳスイッチは、複数の作動ビームが同一平面上に形成され、１つのスイッチがオン動作を実施する間、残りのスイッチが自動にオフ状態を保つので、スティックション・フェイルの発生を効率よく低減することができる。
また、前述したように、１つのスイッチがオン動作を実施する間、残りのスイッチが自動にオフ状態を保つので、低電圧の駆動が可能となる。
【００４４】
さらに、各信号ラインを基板の中心から放射状に配置し、それに対応して作動ビームを同一平面上に所定の角度で配置することにより信号ラインの簡略化による信号伝達の損失率を効率よく低減できる利点を有する。
以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの構造を概略的に示した図であって、ＳＰ３Ｔ型マイクロスイッチの構造を概略的に示した斜視図である。
【図２】図１の構成を分離した分離斜視図である。
【図３】図１における線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図である。
【図４Ａ】本発明に係るＭＥＭＳスイッチが動作される状態を示す図（１）である。
【図４Ｂ】本発明に係るＭＥＭＳスイッチが動作される状態を示す図（２）である。
【図５Ａ】マイクロスイッチを製造する過程を示す図であって、図１における線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図上において製造される過程を示した図（１）である。
【図５Ｂ】マイクロスイッチを製造する過程を示す図であって、図１における線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図上において製造される過程を示した図（２）である。
【図５Ｃ】マイクロスイッチを製造する過程を示す図であって、図１における線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図上において製造される過程を示した図（３）である。
【図５Ｄ】マイクロスイッチを製造する過程を示す図であって、図１における線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図上において製造される過程を示した図（４）である。
【図５Ｅ】マイクロスイッチを製造する過程を示す図であって、図１における線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図上において製造される過程を示した図（５）である。
【図５Ｆ】マイクロスイッチを製造する過程を示す図であって、図１における線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図上において製造される過程を示した図（６）である。
【図５Ｇ】マイクロスイッチを製造する過程を示す図であって、図１における線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図上において製造される過程を示した図（７）である。
【図５Ｈ】マイクロスイッチを製造する過程を示す図であって、図１における線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図上において製造される過程を示した図（８）である。
【図５Ｉ】マイクロスイッチを製造する過程を示す図であって、図１における線Ｉ−Ｉ’に沿った断面図上において製造される過程を示した図（９）である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るＭＥＭＳスイッチの構造を示した図であって、１つの入力ラインを介して入力された信号がＮ個の出力ラインに分けられたＳＰＮＴタイプの一例を示した図である。
【符号の説明】
【００４６】
１        ＭＥＭＳスイッチ
１１      基板
１３      アンカー
１５      保持ユニット
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ      保持突起
１６      金属層
２０      信号ライン
２１      入力ライン
２３，２５，２７      出力ライン
２３ａ、２５ａ、２７ａ      第１，２，３スイッチング接点部
３０（３１〜３４）      固定電極
５０      作動ビーム
５１，５３，５５      第１，２，３作動ビーム
５１ａ、５３ａ、５５ａ      第１，２，３絶縁膜
５１ｂ、５３ｂ、５５ｂ      連結バー
５１ｃ、５３ｃ、５５ｃ      第１，２，３電極
５１ｅ、５３ｅ、５５ｅ       第１，２，３接触部材
５１ｆ、５３ｆ、５５ｆ       第１，２，３保持バー
６０      連結ユニット
８１      第１犠牲層
８３      第２犠牲層
８３ａ    接触部材貫通ホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図６】
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