(57)【要約】【課題】駆動電圧の低減を図るのに適したマイクロスイッチング素子を提供する。【解決手段】本発明の素子Ｘ１は、固定部１１と、固定部１１に固定された固定端を有して延びる可動部１２と、接触部１３ａ’，１３ｂ’を有するコンタクト電極１３と、コンタクト電極１３の接触部１３ａ’に対向する接触部１４ａ’を有し且つ固定部１１に接合しているコンタクト電極１４Ａと、コンタクト電極１３の接触部１３ｂ’に対向する接触部１４ｂ’を有し且つ固定部１１に接合しているコンタクト電極１４Ｂと、可動部１２上に駆動力発生領域を有する駆動機構とを備える。接触部１３ａ’，１４ａ’間の距離は、接触部１３ｂ’，１４ｂ’間の距離より小さい。駆動力発生領域の重心は、コンタクト電極１３における接触部１３ａ’よりも接触部１３ｂ’に近い。【選択図】図３
2008146939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し、且つ、前記固定部に固定された固定端を有して延びる、可動部と、
前記固定端から離隔して前記可動部の前記第１面上に設けられ、且つ、当該離隔の方向とは交差する方向に離隔する第１接触部および第２接触部を有する、可動コンタクト電極と、
前記可動コンタクト電極の前記第１接触部に対向する第３接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第１固定コンタクト電極と、
前記可動コンタクト電極の前記第２接触部に対向する第４接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第２固定コンタクト電極と、
前記可動部の前記第１面上に駆動力発生領域を有する駆動機構と、を備え、
前記第１接触部および前記第３接触部の間の距離は、前記第２接触部および前記第４接触部の間の距離より小さく、
前記駆動力発生領域の重心は、前記可動コンタクト電極における前記第１接触部よりも前記第２接触部に近い、マイクロスイッチング素子。
【請求項２】
前記可動コンタクト電極は第１突起部を有し、当該第１突起部は前記第１接触部を含み、且つ、前記可動コンタクト電極は第２突起部を有し、当該第２突起部は前記第２接触部を含む、請求項１に記載のマイクロスイッチング素子。
【請求項３】
前記第１突起部の突出長さは、前記第２突起部の突出長さより大きい、請求項２に記載のマイクロスイッチング素子。
【請求項４】
前記第１固定コンタクト電極は第３突起部を有し、当該第３突起部は前記第３接触部を含み、且つ、前記第２固定コンタクト電極は第４突起部を有し、当該第４突起部は前記第４接触部を含む、請求項１から３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５】
前記第３突起部の突出長さは、前記第４突起部の突出長さより大きい、請求項４に記載のマイクロスイッチング素子。
【請求項６】
前記可動コンタクト電極の前記第１接触部と前記第１固定コンタクト電極の前記第３接触部との間の距離は０である、請求項１から５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７】
前記第１接触部と前記第３接触部とは接合している、請求項６に記載のマイクロスイッチング素子。
【請求項８】
前記可動部の前記固定端と前記可動コンタクト電極の前記第１接触部との間の距離、および、前記固定端と前記第２接触部との間の距離は、異なる、請求項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。
【請求項９】
前記固定端の長さを２等分する点と、前記第１接触部および前記第２接触部の間を２等分する点とを通る仮想線よりも、前記第２接触部の側に、前記駆動力発生領域の前記重心は位置する、請求項１から８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１０】
前記駆動機構は、前記可動部の前記第１面上に設けられた可動駆動電極と、前記可動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固定駆動電極とを含む、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、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り、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、開状態にて高いアイソレーション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１〜４に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４‐１１８６号公報
【特許文献２】特開２００４‐３１１３９４号公報
【特許文献３】特開２００５‐２９３９１８号公報
【特許文献４】特表２００５‐５２８７５１号公報
【０００５】
図２１から図２５は、従来のマイクロスイッチング素子の一例であ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から図２５は、各々、図２１の線XXIII−XXIII、線XXIV−XXIV、および線XXV−XXVに沿った断面図である。
【０００６】
マイクロスイッチング素子Ｘ４は、ベース基板Ｓ４と、固定部４１と、可動部４２と、コンタクト電極４３と、一対のコンタクト電極４４Ａ，４４Ｂ（図２２において省略）と、駆動電極４５と、駆動電極４６（図２２において省略）とを備える。
【０００７】
固定部４１は、図２３から図２５に示すように、境界層４７を介してベース基板Ｓ４に接合している。固定部４１およびベース基板Ｓ４は単結晶シリコンよりなり、境界層４７は二酸化シリコンよりなる。
【０００８】
可動部４２は、例えば図２２および図２５に表れているように、固定部４１に固定された固定端４２ａと自由端４２ｂとを有してベース基板Ｓ４に沿って延び、スリット４８を介して固定部４１に囲まれている。また、可動部４２は単結晶シリコンよりなる。
【０００９】
コンタクト電極４３は、図２２によく表れているように可動部４２の自由端４２ｂ近くに設けられている。コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂの各々は、図２３および図２５に示すように、固定部４１上に立設されており、且つ、コンタクト電極４３に対向する部位を有する。また、コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂ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。コンタクト電極４３，４４Ａ，４４Ｂは所定の導電材料よりなる。
【００１０】
駆動電極４５は、図２２によく表れているように、可動部４２上および固定部４１上にわたって設けられている。駆動電極４６は、図２４によく表れているように、その両端が固定部４１に接合して駆動電極４５の上方を跨ぐように立設されている。また、駆動電極４６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４５，４６は所定の導電材料よりなる。このような駆動電極４５，４６は、マイクロスイッチング素子Ｘ４における駆動機構を構成し、図２２に示すように、可動部４２上に駆動力発生領域Ｒ’を有する。この駆動力発生領域Ｒ’は、図２４によく表れているように、駆動電極４５において駆動電極４６に対向する領域である。
【００１１】
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、駆動電極４５に電位を付与すると、駆動電極４５，４６間には静電引力が発生する。付与電位が充分に高い場合、ベース基板Ｓ４に沿って延びる可動部４２は、コンタクト電極４３が両コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂに当接するまで弾性変形する。このようにして、マイクロスイッチング素子Ｘ４の閉状態が達成される。閉状態においては、コンタクト電極４３により一対のコンタクト電極４４Ａ，４４Ｂが電気的に橋渡しされ、電流が当該コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂ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。
【００１２】
一方、閉状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ４において、駆動電極４５に対する電位付与を停止することによって駆動電極４５，４６間に作用する静電引力を消滅させると、可動部４２はその自然状態に復帰し、コンタクト電極４３は、両コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂから離隔する。このようにして、図２３および図２５に示すような、マイクロスイッチング素子Ｘ４の開状態が達成される。開状態では、一対のコンタクト電極４４Ａ，４４Ｂが電気的に分離され、電流が当該コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂ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。
【００１３】
マイクロスイッチング素子Ｘ４においては、上述の閉状態を実現するために駆動電極４５に付与すべき電位、即ち駆動電圧は、大きい場合が多い。その理由は、以下のとおりである。
【００１４】
マイクロスイッチング素子Ｘ４の製造過程において、コンタクト電極４３は、可動部４２上、ないし、材料基板における可動部形成予定箇所上にて、薄膜形成技術を利用して形成される。具体的には、コンタクト電極４３の形成においては、スパッタリングや蒸着法などによって所定面上に所定の導電材料が成膜された後、当該膜がパターニングされる。薄膜形成技術を利用して形成されるコンタクト電極４３には、所定の内部応力が発生しやすい。この内部応力が発生すると、可動部４２においてコンタクト電極４３が接合する箇所およびその近傍は、コンタクト電極４３とともに、例えば図２６（ａ）や図２６（ｂ）に誇張して示すように変形することとなる。このような変形が生じると、非駆動時ないし開状態において、多くの場合、コンタクト電極４３，４４Ａ間の距離と、コンタクト電極４３，４４Ｂ間の距離とは、異なる。
【００１５】
図２７は、マイクロスイッチング素子Ｘ４が開状態から閉状態に至る過程の一例を表す。図２７の（ａ）〜（ｃ）は、各々、コンタクト電極４３とコンタクト電極４４Ａの接離箇所およびその近傍の部分拡大断面、並びに、コンタクト電極４３とコンタクト電極４４Ｂの接離箇所およびその近傍の部分拡大断面を含む。
【００１６】
図２７（ａ）に示す開状態、即ち、コンタクト電極４３，４４Ａ間の距離がコンタクト電極４３，４４Ｂ間の距離より小さい開状態において、駆動電極４５，４６間に印加する電圧を０Ｖから次第に増大させると、駆動電極４５，４６間の静電引力も次第に増大する。この静電引力の作用により、ベース基板Ｓ４に沿って延びる可動部４２は部分的に弾性変形し、所定の電圧Ｖ11にて、図２７（ｂ）に示すようにコンタクト電極４３，４４Ａ間が閉じる。図２７（ａ）に示す開状態から図２７（ｂ）に示す中間状態に至るまでのこのような過程（第１過程）では、可動部４２において、図２２に示す駆動力発生領域Ｒ’に対応する箇所から固定端４２ａまでの間が、主に曲げ変形する。また、この第１過程では、可動部４２の固定端４２ａを支点ないし固定軸とし、且つ、駆動電極４５において駆動電極４６に対向する図２２に示す領域（駆動力発生領域Ｒ’）の重心Ｃ’を力点として、可動部４２に力が作用する、とみなすことができる。
【００１７】
図２７（ｂ）に示すようにコンタクト電極４３，４４Ａ間が閉じた後、駆動電極４５，４６間に印加する電圧を更に増大させると、駆動電極４５，４６間の静電引力も更に増大し、所定の電圧Ｖ12（＞Ｖ11）にて、図２７（ｃ）に示すようにコンタクト電極４３，４４Ｂ間が閉じる。図２７（ｂ）に示す中間状態から図２７（ｃ）に示す閉状態に至るまでのこのような過程（第２過程）では、可動部４２において、駆動力発生領域Ｒ’に対応する箇所から固定端４２ａまでの間が、主に捩り変形する。また、この第２過程では、可動部４２の固定端４２ａとコンタクト電極４３，４４Ａ間の接触箇所とを図２２に示すように通る仮想線Ｆ’を固定軸ないし回転軸とし、且つ、駆動力発生領域Ｒ’の重心Ｃ’を力点として、可動部４２に力が作用する、とみなすことができる。
【００１８】
一方、コンタクト電極４３，４４Ａ間の距離がコンタクト電極４３，４４Ｂ間の距離より大きい開状態をとるマイクロスイッチング素子Ｘ４において閉状態が実現される過程では、コンタクト電極４３，４４Ｂ間が閉じた後に、コンタクト電極４３，４４Ａ間が閉じることとなる。
【００１９】
マイクロスイッチング素子Ｘ４の閉状態を実現するためには、例えば上述のように、開状態から図２７（ｂ）に示す中間状態に至るまでの第１過程と、この中間状態から図２７（ｃ）に示す閉状態に至るまでの第２過程とを経なければならない。第１過程と第２過程とでは、可動部４２の変形の態様ないしモードが異なる。第１過程の変形モードでは、可動部４２の固定端４２ａが支点ないし固定軸であり、当該固定軸と駆動力発生領域Ｒ’の重心Ｃ’（力点）との間の距離は比較的長い。そのため、第１過程では、比較的小さな駆動電圧Ｖ11ないし静電引力により、可動部４２が変形するのに必要なモーメントが例えば重心Ｃ’に発生する。これに対し、第２過程の変形モードでは、可動部４２の固定端４２ａとコンタクト電極４３，４４Ａ間の接触箇所とを図２２に示すように通る仮想線Ｆ’が固定軸ないし回転軸であり、当該軸（仮想線Ｆ’）と駆動力発生領域Ｒ’の重心Ｃ’（力点）との間の距離は相当程度に短い。そのため、コンタクト電極４３，４４Ｂ間が閉じるまで第２過程の変形モードで可動部４２を変形させるのに充分なモーメント間を重心Ｃ’に発生させるためには、相当程度に大きな駆動電圧Ｖ12を駆動電極４５，４６に印加することにより、相当程度に大きな静電引力を駆動電極４５，４６間に発生させる必要がある。
【００２０】
以上のように、従来のマイクロスイッチング素子Ｘ４では、コンタクト電極４３，４４Ａ間の距離とコンタクト電極４３，４４Ｂ間の距離とが異なる場合が多く、且つ、その場合には、上述の第２過程における仮想線Ｆ’（固定軸）と駆動力発生領域Ｒ’の重心Ｃ’（力点）との間の距離が相当程度に短い。したがって、マイクロスイッチング素子Ｘ４においては、両コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂ共にコンタクト電極４３が接触する閉状態を実現するのに要する電圧（駆動電圧）は、大きい場合が多いのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、以上のような事情の下で考え出されたものであり、駆動電圧の低減を図るのに適した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】
【００２２】
本発明の第１の側面により提供されるマイクロスイッチング素子は、固定部と、可動部と、可動コンタクト電極と、第１固定コンタクト電極と、第２固定コンタクト電極と、駆動機構とを備える。固定部は、例えば、支持基板に固定された部位である。可動部は、第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し、且つ、固定部に固定された固定端を有して例えば支持基板に沿って延びる。可動コンタクト電極は、固定端から離隔して可動部の第１面上に設けられ、且つ、当該離隔の方向とは交差する方向に離隔する第１接触部および第２接触部を有する。第１固定コンタクト電極は、可動コンタクト電極の第１接触部に対向する第３接触部を有し、且つ、固定部に接合している。第２固定コンタクト電極は、可動コンタクト電極の第２接触部に対向する第４接触部を有し、且つ、固定部に接合している。駆動機構は、所定の態様で電圧が印加されることにより駆動力を発生させるためのものであり、可動部の第１面上に駆動力発生領域を有する。本素子の非駆動時ないし開状態において、第１接触部と第３接触部の間の距離（第１の距離）は、第２接触部と第４接触部の距離（第２の距離）よりも小さい。また、駆動力発生領域の重心は、可動コンタクト電極における第１接触部よりも第２接触部に近い。
【００２３】
このような構成のマイクロスイッチング素子においては、可動コンタクト電極が第１固定コンタクト電極にも第２固定コンタクト電極にも接触するように、駆動機構の駆動力発生領域にて充分に大きな駆動力を発生させて可動部を変形させることにより、閉状態（スイッチ オン状態）を実現することができる。閉状態においては、可動コンタクト電極により一対の固定コンタクト電極が電気的に橋渡しされ、電流が固定コンタクト電極間を通過することが許容される。非駆動時ないし開状態において第１の距離が第２の距離よりも小さいという上述の構成は、本素子の閉状態を実現する過程において、可動コンタクト電極の第１接触部を第２接触部よりも先に固定コンタクト電極に当接させるうえで、好適である。
【００２４】
また、本素子の駆動過程では、可動コンタクト電極の第１接触部が第１固定コンタクト電極の第３接触部に当接し且つ可動コンタクト電極の第２接触部が第２固定コンタクト電極の第４接触部に当接していない状態において、本素子にて充分に大きな駆動力が発生していると、第１接触部および第３接触部の接触箇所と可動部の固定端とを通る仮想線を固定軸ないし回転軸とし、且つ、駆動力発生領域の重心を力点として、可動部に駆動力が作用する、とみなすことができるところ、駆動機構の駆動力発生領域の重心が可動コンタクト電極の第１接触部よりも第２接触部に近いという上述の構成は、駆動力発生領域の重心（力点）と当該軸との間において長い距離を確保するうえで好ましい。駆動力発生領域の重心（力点）と当該軸との間の距離が長いほど、可動コンタクト電極（第２接触部）と第２固定コンタクト電極（第４接触部）の間が閉じるまで可動部が変形する過程において駆動力発生領域の重心にて大きなモーメントを発生させやすく、閉状態を実現するうえで駆動機構にて発生させる必要のある最小駆動力は小さい。この最小駆動力が小さいほど、閉状態を実現するうえで駆動機構に印加する必要のある最小電圧は小さい。
【００２５】
したがって、可動コンタクト電極の第１接触部が第１固定コンタクト電極の第３接触部に当接し且つ可動コンタクト電極の第２接触部が第２固定コンタクト電極の第４接触部に当接していない状態において、駆動力発生領域の重心（力点）と上記の軸との間に長距離を確保するうえで好ましい本マイクロスイッチング素子は、閉状態を実現するうえで駆動機構に印加すべき駆動電圧を低減するのに好適なのである。
【００２６】
本発明の第１の側面において、可動コンタクト電極は第１突起部および第２突起部を有し、当該第１突起部は前記の第１接触部を含み、当該第２突起部は前記の第２接触部を含む。この場合、第１突起部の突出長さと第２突起部の突出長さとは同じであってもよいが、好ましくは、第１突起部の突出長さは、第２突起部の突出長さより大きい。これらの構成は、本素子の閉状態を実現する過程において、可動コンタクト電極の第２接触部を第２固定コンタクト電極の第４接触部に当接させるよりも先に、可動コンタクト電極の第１接触部を第１固定コンタクト電極の第３接触部に当接させるうえで、好適である。
【００２７】
好ましくは、第１固定コンタクト電極は第３突起部を含み、当該第３突起部は前記の第３接触部を含み、且つ、第２固定コンタクト電極は第４突起部を含み、当該第４突起部は前記の第４接触部を含む。この場合、第３突起部の突出長さと第４突起部の突出長さとは同じであってもよいが、好ましくは、第３突起部の突出長さは、第４突起部の突出長さより大きい。これらの構成は、本素子の閉状態を実現する過程において、可動コンタクト電極の第２接触部を第２固定コンタクト電極の第４接触部に当接させるよりも先に、可動コンタクト電極の第１接触部を第１固定コンタクト電極の第３接触部に当接させるうえで、好適である。
【００２８】
好ましくは、本素子の非駆動時ないし開状態において、可動コンタクト電極の第１接触部と第１固定コンタクト電極の第３接触部との間の距離は０である。この場合、第１接触部と第３接触部とは接合していてもよい。このような構成は、本素子の非駆動時ないし開状態における、可動部上の可動コンタクト電極の、両固定コンタクト電極に対する配向のばらつき、を抑制するうえで好適である。当該ばらつき抑制は、駆動電圧を低減するのに資する。
【００２９】
好ましくは、可動部の固定端と可動コンタクト電極の第１接触部との間の距離、および、固定端と第２接触部との間の距離は、異なる。例えば、固定端と第２接触部との間の距離は、固定端と第１接触部との間の距離より小さい。また、可動部は屈曲構造を有してもよい。好ましくは、固定端の長さを２等分する点と、第１接触部および第２接触部の間を２等分する点とを通る仮想線よりも、第２接触部寄りに、駆動力発生領域の重心は位置する。これらの構成は、可動部上の駆動力発生領域の重心（力点）と上述の固定軸ないし回転軸との間において長い距離を確保するうえで好ましい。
【００３０】
本発明の第２の側面により提供されるマイクロスイッチング素子は、固定部と、可動部と、可動コンタクト電極と、第１固定コンタクト電極と、第２固定コンタクト電極と、駆動機構とを備える。固定部は、例えば、支持基板に固定された部位である。可動部は、第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し、且つ、固定部に固定された固定端を有して延びる。可動コンタクト電極は、固定端から離隔して可動部の第１面上に設けられ、且つ、当該離隔の方向とは交差する方向に離隔する接触部および接合部を有する。第１固定コンタクト電極は、可動コンタクト電極の接合部と接合する部位を有し、且つ、固定部に接合している。第２固定コンタクト電極は、可動コンタクト電極の接触部に対向する部位を有し、且つ、固定部に接合している。駆動機構は、所定の態様で電圧が印加されることにより駆動力を発生させるためのものであり、可動部の第１面上に駆動力発生領域を有する。また、駆動力発生領域の重心は、可動コンタクト電極における接合部よりも接触部に近い。
【００３１】
このような構成のマイクロスイッチング素子においては、可動コンタクト電極の接触部が第２固定コンタクト電極に接触するように、駆動機構の駆動力発生領域にて充分に大きな駆動力を発生させて可動部を変形させることにより、閉状態（スイッチ オン状態）を実現することができる。閉状態においては、可動コンタクト電極により一対の固定コンタクト電極が電気的に橋渡しされ、電流が固定コンタクト電極間を通過することが許容される。
【００３２】
可動コンタクト電極の接合部が第１固定コンタクト電極と接合し且つ接触部が第２固定コンタクト電極に当接していない状態において本素子にて上述の駆動力を発生させると、接合部および第１固定コンタクト電極の接合箇所と可動部の固定端とを通る仮想線を固定軸ないし回転軸とし、且つ、駆動力発生領域の重心を力点として、可動部に駆動力が作用する、とみなし得るように動作するところ、駆動機構の駆動力発生領域の重心が可動コンタクト電極の接合部よりも接触部に近いという上述の構成は、駆動力発生領域の重心（力点）と当該軸との間において長い距離を確保するうえで好ましい。駆動力発生領域の重心（力点）と当該軸との間の距離が長いほど、可動コンタクト電極と第２固定コンタクト電極が閉じるまで可動部が変形する過程において駆動力発生領域の重心にて大きなモーメントを発生させやすく、閉状態を実現するうえで駆動機構にて発生させる必要のある最小駆動力は小さい。この最小駆動力が小さいほど、閉状態を実現するうえで駆動機構に印加する必要のある最小電圧は小さい。
【００３３】
したがって、可動コンタクト電極の接合部が第１固定コンタクト電極と接合し且つ接触部が第２固定コンタクト電極に当接していない状態において、駆動力発生領域の重心（力点）と固定軸（仮想線）との間に長距離を確保するうえで好ましい本マイクロスイッチング素子は、閉状態を実現するうえで駆動機構に印加すべき駆動電圧を低減するのに好適なのである。
【００３４】
本発明の第２の側面において、好ましくは、可動部の固定端と可動コンタクト電極の接合部との距離、および、可動部の固定端と接触部との距離は、異なる。可動部は屈曲構造を有してもよい。好ましくは、固定端の長さを２等分する点と、接触部および接合部の間を２等分する点とを通る仮想線よりも、接触部寄りに、駆動力発生領域の重心は位置する。可動部と当該可動部上の可動コンタクト電極の形状とに関するこれらの構成は、可動部上の駆動力発生領域の重心（力点）と上述の固定軸ないし回転軸との間において長い距離を確保するうえで好ましい。
【００３５】
本発明の第１および第２の側面における好ましい実施の形態では、駆動機構は、可動部の第１面上に設けられた可動駆動電極と、可動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固定駆動電極と、を含む。本発明に係るマイクロスイッチング素子は、静電駆動型として構成するのが好ましい。
【００３６】
本発明の第１および第２の側面における他の好ましい実施の形態では、駆動機構は、可動部の第１面上に設けられた第１電極膜と、第２電極膜と、当該第１および第２電極膜の間に介在する圧電膜とからなる積層構造を含む。本発明のマイクロスイッチング素子は、圧電駆動型として構成されてもよい。
【００３７】
本発明の第１および第２の側面における他の好ましい実施の形態では、駆動機構は、熱膨張率の異なる複数の材料膜からなる積層構造を含む。本発明のマイクロスイッチング素子は、熱駆動型として構成されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
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。
【００３９】
マイクロスイッチング素子Ｘ１は、ベース基板Ｓ１と、固定部１１と、可動部１２と、コンタクト電極１３と、一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ（図２において省略）と、駆動電極１５と、駆動電極１６（図２において省略）とを備える。
【００４０】
固定部１１は、図３から図５に示すように、境界層１７を介してベース基板Ｓ１に接合している。また、固定部１１は、単結晶シリコンなどのシリコン材料よりなる。固定部１１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い。境界層１７は例えば二酸化シリコンよりなる。
【００４１】
可動部１２は、例えば図１、図２、または図５に表れているように、第１面１２ａおよび第２面１２ｂを有し、固定部１１に固定された固定端１２ｃと自由端１２ｄとを有してベース基板Ｓ１に沿って延び、スリット１８を介して固定部１１に囲まれている。可動部１２について図３および図４に示す厚さＴは例えば１５μｍ以下である。また、可動部１２について、図２に示す長さＬ1は例えば６５０〜１０００μｍであり、長さＬ2は例えば
２００〜４００μｍである。スリット１８の幅は例えば１.５〜２.５μｍである。可動部１２は、例えば単結晶シリコンよりなる。
【００４２】
コンタクト電極１３は、本発明における可動コンタクト電極であり、図２によく表れているように、可動部１２の第１面１２ａ上にて自由端１２ｄ近くに設けられている（即ち、コンタクト電極１３は可動部１２の固定端１２ｃから離隔して設けられている）。また、コンタクト電極１３は接触部１３ａ’，１３ｂ’を有する。接触部１３ａ’はコンタクト電極１４Ａと接触可能な箇所であり、接触部１３ｂ’はコンタクト電極１４Ｂと接触可能な箇所である。図２においては、図の明確化の観点より、接触部１３ａ’，１３ｂ’を黒ベタで表す。コンタクト電極１３の厚さは例えば０.５〜２.０μｍである。このような厚さ範囲は、コンタクト電極１３の低抵抗化を図るうえで好ましい。コンタクト電極１３は、所定の導電材料よりなり、例えば、Ｍｏ下地膜とその上のＡｕ膜とからなる積層構造を有する。
【００４３】
コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂは、本発明における第１および第２固定コンタクト電極であり、図３や図５に示すように、固定部１１上に立設されており且つ突起部１４ａ，１４ｂを有する。突起部１４ａの先端は、コンタクト電極１３内の図２に示す接触部１３ａ’に対向する接触部１４ａ’をなす。突起部１４ｂの先端は、コンタクト電極１３内の図２に示す接触部１３ｂ’に対向する接触部１４ｂ’をなす。図６（ａ）に示すように、突起部１４ａの突出長さＬ3は、突起部１４ｂの突出長さＬ4より大きい。例えば、突出長さＬ3は１〜４μｍであり、突出長さＬ4は、突出長さＬ3より小さい限りにおいて０.８〜３.８μｍである。本素子の非駆動時ないし開状態において、突起部１４ａないし接触部１４ａ’とコンタクト電極１３ないし接触部１３ａ’との間の距離は、突起部１４ｂないし接触部１４ｂ’とコンタクト電極１３ないし接触部１３ｂ’との間の距離より、小さい。本素子の非駆動時ないし開状態における突起部１４ａないし接触部１４ａ’と接触部１３ａ’との間の距離は、例えば０.１〜２μｍであり、突起部１４ｂないし接触部１４ｂ’と接触部１３ｂ’との間の距離は、例えば０.２〜３μｍである。また、各コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ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。コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂの構成材料としては、コンタクト電極１３の構成材料と同一のものを採用することができる。
【００４４】
駆動電極１５は、図２によく表れているように可動部１２上および固定部１１上にわたって設けられている。駆動電極１５の厚さは例えば０.５〜２μｍである。駆動電極１５の構成材料としては、Ａｕを採用することができる。
【００４５】
駆動電極１６は、駆動電極１５との間に静電引力（駆動力）を発生させるためのものであり、図４によく表れているように、その両端が固定部１１に接合して駆動電極１５の上方を跨ぐように立設されている。駆動電極１６の厚さは例えば１５μｍ以上である。また、駆動電極１６は、所定の配線（図示略）を介してグラウンド接続されている。駆動電極１６の構成材料としては、駆動電極１５の構成材料と同一のものを採用することができる。
【００４６】
駆動電極１５，１６は、本発明における駆動機構を構成し、図２に示すように、可動部１２の第１面１２ａ上に駆動力発生領域Ｒを有する。本実施形態の駆動力発生領域Ｒは、図４によく表れているように、駆動電極１５において駆動電極１６に対向する領域である。
【００４７】
マイクロスイッチング素子Ｘ１は、図２によく表れているように、可動部１２の形状について非対称性を有する。例えば、可動部１２の固定端１２ｃとコンタクト電極１３の接触部１３ａ’を通る仮想線Ｆ1に対して、コンタクト電極１３の接触部１３ｂ’と同じ側に可動部１２の重心が位置するように、可動部１２は非対称な形状を有する。また、マイクロスイッチング素子Ｘ１は、可動部１２の形状に加え、コンタクト電極１３の接触部１３ａ’，１３ｂ’の配置（従って、コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂの接触部１４ａ’，１４ｂ’の配置）、および、駆動電極１５，１６により構成される駆動機構における駆動力発生領域Ｒの配置について、非対称性を有する。例えば、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃは、コンタクト電極１３の接触部１３ａ’よりも接触部１３ｂ’に近い。可動部１２の固定端１２ｃとコンタクト電極１３の接触部１３ａ’との間の距離より、固定端１２ｃとコンタクト電極１３の接触部１３ｂ’との間の距離は長い。可動部１２の固定端１２ｃの長さを２等分する点Ｐ1と、コンタクト電極１３における接触部１３ａ’，１３ｂ’間を２等分する点Ｐ2とを通る仮想線Ｆ2よりも、接触部１３ｂ’寄りに、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃは位置する。
【００４８】
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１５に電位を付与すると、駆動電極１５，１６間には静電引力が発生する。付与電位が充分に高い場合、可動部１２は、コンタクト電極１３が一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂないし一対の突起部１４ａ，１４ｂ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、コンタクト電極１３により一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂが電気的に橋渡しされ、電流がコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ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。
【００４９】
図６は、マイクロスイッチング素子Ｘ１が開状態から閉状態に至る過程の一例を表す。図６の（ａ）〜（ｃ）は、各々、コンタクト電極１４Ａの突起部１４ａおよびその近傍の部分拡大断面、並びに、コンタクト電極１４Ｂの突起部１４ｂおよびその近傍の部分拡大断面を含む。
【００５０】
図６（ａ）に示すように、マイクロスイッチング素子Ｘ１の非駆動時ないし開状態においては、コンタクト電極１３，１４Ａ間（即ち接触部１３ａ’，１４ａ’間）の距離がコンタクト電極１３，１４Ｂ間（即ち接触部１３ｂ’，１４ｂ’間）の距離より小さい。このような開状態において、駆動電極１５，１６間に印加する電圧を０Ｖから次第に増大させると、駆動電極１５，１６間の静電引力も次第に増大する。この静電引力の作用により、ベース基板Ｓ１に沿って延びる可動部１２は部分的に弾性変形し、所定の電圧Ｖ1にて、図６（ｂ）に示すようにコンタクト電極１３，１４Ａ間（即ち接触部１３ａ’，１４ａ’間）が閉じる。マイクロスイッチング素子Ｘ１では、コンタクト電極１４Ｂの突起部１４ｂよりも先にコンタクト電極１４Ａの突起部１４ａにコンタクト電極１３が当接するように、突起部１４ａの突出長さＬ3は、突起部１４ｂの突出長さＬ4よりも充分に大きく設定されている。図６（ａ）に示す開状態から図６（ｂ）に示す中間状態に至るまでのこのような過程（第１過程）では、可動部１２において、駆動力発生領域Ｒに対応する箇所から固定端１２ｃまでの間が、主に曲げ変形する。また、この第１過程では、可動部１２の固定端１２ｃを支点ないし固定軸とし、且つ、駆動電極１５において駆動電極１６に対向する領域（駆動力発生領域Ｒ）の重心Ｃを力点として、可動部１２に力が作用する、とみなすことができる。
【００５１】
図６（ｂ）に示すようにコンタクト電極１３，１４Ａ間が閉じた後、駆動電極１５，１６間に印加する電圧を更に増大させると、駆動電極１５，１６間の静電引力も更に増大し、所定の電圧Ｖ2（＞Ｖ1）にて、図６（ｃ）に示すようにコンタクト電極１３，１４Ｂ間（即ち接触部１３ｂ’，１４ｂ’間）が閉じる。図６（ｂ）に示す中間状態から図６（ｃ）に示す閉状態に至るまでのこのような過程（第２過程）では、可動部１２において、駆動力発生領域Ｒに対応する箇所から固定端１２ｃまでの間が、主に捩り変形する。また、この第２過程では、可動部１２の固定端１２ｃとコンタクト電極１３，１４Ａ間の接触箇所とを図２に示すように通る仮想線Ｆ1を固定軸ないし回転軸とし、且つ、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃを力点として、可動部１２に力が作用する、とみなすことができる。
【００５２】
マイクロスイッチング素子Ｘ１において閉状態を実現するうえでは、このように、開状態から図６（ｂ）に示す中間状態に至るまでの第１過程と、この中間状態から閉状態に至るまでの第２過程とを経る。
【００５３】
第１過程と第２過程とでは、可動部１２の変形の態様ないしモードが異なる。第１過程の変形モードでは、可動部１２の固定端１２ｃが支点ないし固定軸であり、当該軸と駆動力発生領域Ｒの重心Ｃ（力点）との間の距離は比較的長い。そのため、第１過程では、比較的小さな駆動電圧Ｖ1ないし静電引力により、可動部１２が変形するのに必要なモーメントが重心Ｃに発生する。
【００５４】
続く第２過程の変形モードでは、可動部１２の固定端１２ｃとコンタクト電極１３，１４Ａ間の接触箇所とを図２に示すように通る仮想線Ｆ1を固定軸ないし回転軸とし、且つ、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃを力点として、可動部１２に駆動力が作用する、とみなすことができるところ、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃがコンタクト電極１３の接触部１３ａ’よりも接触部１３ｂ’に近いという構成は、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃ（力点）と当該軸（仮想線Ｆ1）との間において長い距離を確保するうえで好ましい。駆動力発生領域Ｒの重心Ｃ（力点）と当該軸との間の距離が長いほど、コンタクト電極１３とコンタクト電極１４Ｂ（突起部１４ｂ，接触部１４ｂ’）の間が閉じるまで可動部１２が変形する過程において駆動力発生領域Ｒの重心Ｃにて大きなモーメントを発生させやすく、閉状態を実現するうえで駆動機構（駆動電極１５，１６）にて発生させる必要のある最小駆動力（最小静電引力）は小さい。この最小駆動力が小さいほど、閉状態を実現するうえで駆動機構に印加する必要のある最小電圧は小さい。したがって、マイクロスイッチング素子Ｘ１は、閉状態を実現するうえで駆動機構に印加すべき駆動電圧を低減するのに好適である。
【００５５】
一方、図６（ｃ）に示す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１５に対する電位付与を停止することによって駆動電極１５，１６の間に作用する静電引力を消滅させると、可動部１２はその自然状態に復帰し、コンタクト電極１３は、両コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ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、一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂが電気的に分離され、電流がコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ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。また、このような開状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ１については、上述した閉状態実現手法より再び閉状態に切り替えることが可能である。
【００５６】
以上のように、マイクロスイッチング素子Ｘ１においては、両コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂに対してコンタクト電極１３が接触している閉状態と、両コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂからコンタクト電極１３が離隔している開状態とを選択的に切り替えることができる。また、マイクロスイッチング素子Ｘ１は、上述のように、閉状態実現過程に係る駆動電圧を低減するのに適する。
【００５７】
マイクロスイッチング素子Ｘ１は、上述のように、可動部１２の形状、コンタクト電極１３の接触部１３ａ’，１３ｂ’の配置（従って、コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂの接触部１４ａ’，１４ｂ’の配置）、および、駆動電極１５，１６により構成される駆動機構における駆動力発生領域Ｒの配置について、非対称性を有する。例えば、可動部１２の固定端１２ｃとコンタクト電極１３の接触部１３ａ’を通る仮想線Ｆ1に対して、コンタクト電極１３の接触部１３ｂ’と同じ側に可動部１２の重心が位置するように、可動部１２は非対称な形状を有する。駆動力発生領域Ｒの重心Ｃは、コンタクト電極１３の接触部１３ａ’よりも接触部１３ｂ’に近い。可動部１２の固定端１２ｃとコンタクト電極１３の接触部１３ａ’との間の距離より、固定端１２ｃとコンタクト電極１３の接触部１３ｂ’との間の距離は長い。可動部１２の固定端１２ｃの長さを２等分する点Ｐ1と、コンタクト電極１３における接触部１３ａ’，１３ｂ’間を２等分する点Ｐ2とを通る仮想線Ｆ2よりも、接触部１３ｂ’寄りに、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃは位置する。非対称性に係るこれらの構成は、可動部１２上の駆動力発生領域Ｒの重心Ｃ（力点）と上述の固定軸（仮想線Ｆ1）との間において長い距離を確保するうえで好ましい。
【００５８】
可動部１２は、図７（ａ）に示すような屈曲構造を有してもよい。図７（ａ）に示す可動部１２は、固定端１２ｃにて固定部１１に直接固定され且つ可動部１２の主延び方向Ｍに対して直交する方向に延びる部位１２Ａを有する。
【００５９】
このような屈曲構造を可動部１２が有する場合、図６（ｂ）に示す中間状態から図６（ｃ）に示す閉状態に至るまでの第２過程では、固定端１２ｃにて固定部１１に固定されている部位１２Ａが主に、図７（ｂ）において矢印Ａ１にて示すように、曲げ変形する。また、このような第２過程では、可動部１２の固定端１２ｃとコンタクト電極１３，１４Ａ間の接触箇所とを通る仮想線を固定軸ないし回転軸とし、且つ、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃを力点として、可動部１２に力が作用する、とみなすことができる。
【００６０】
可動部１２において駆動力発生領域Ｒに対応する箇所から固定端１２ｃまでの間が捩り変形する、可動部１２が図２に示す形状を有する場合の上述の第２過程よりも、部位１２Ａが曲げ変形する本変形例の第２過程の方が、駆動機構（駆動電極１５，１６）にて発生すべき駆動力は小さい傾向にある。このように、本変形例の可動部１２の屈曲構造は、マイクロスイッチング素子Ｘ１において閉状態を実現するうえで駆動機構に印加すべき駆動電圧を低減するのに資する。
【００６１】
可動部１２は、図８（ａ）に示すような屈曲構造を有してもよい。図８（ａ）に示す可動部１２は、固定端１２ｃにて固定部１１に直接固定され且つ可動部１２の主延び方向Ｍと交差する方向に延びる部位１２Ｂを有する。
【００６２】
このような屈曲構造を可動部１２が有する場合、図６（ｂ）に示す中間状態から図６（ｃ）に示す閉状態に至るまでの第２過程では、固定端１２ｃにて固定部１１に固定されている部位１２Ｂが主に、図８（ｂ）において矢印Ａ２にて示すように、曲げ変形する。また、このような第２過程では、可動部１２の固定端１２ｃとコンタクト電極１３，１４Ａ間の接触箇所とを通る仮想線を固定軸ないし回転軸とし、且つ、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃを力点として、可動部１２に力が作用する、とみなすことができる。
【００６３】
可動部１２において駆動力発生領域Ｒに対応する箇所から固定端１２ｃまでの間が捩り変形する、可動部１２が図２に示す形状を有する場合の上述の第２過程よりも、部位１２Ｂが曲げ変形する本変形例の第２過程の方が、駆動機構（駆動電極１５，１６）にて発生すべき駆動力は小さい傾向にある。また、本変形例では、図７に示す変形例よりも、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃ（力点）と第２過程での固定軸ないし回転軸との間において、長い距離を確保しやすい。駆動力発生領域Ｒの重心Ｃ（力点）と当該軸との間の距離が長いほど、コンタクト電極１３とコンタクト電極１４Ｂ（突起部１４ｂ，接触部１４ｂ’）の間が閉じるまで可動部１２が変形する過程において駆動力発生領域Ｒの重心Ｃにて大きなモーメントを発生させやすく、閉状態を実現するうえで駆動機構（駆動電極１５，１６）にて発生させる必要のある最小駆動力（最小静電引力）は小さい。このように、本変形例の可動部１２の屈曲構造は、マイクロスイッチング素子Ｘ１において閉状態を実現するうえで駆動機構に印加すべき駆動電圧を低減するのに資する。
【００６４】
図９から図１２は、マイクロスイッチング素子Ｘ１の製造方法を、図３内の部分断面および図４内の部分断面に相当する断面の変化として表す。本方法においては、まず、図９（ａ）に示すような材料基板Ｓ１’を用意する。材料基板Ｓ１’は、ＳＯＩ（silicon on insulator）基板であり、第１層２１、第２層２２、および、これらの間の中間層２３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２１の厚さは１５μｍであり、第２層２２の厚さは５２５μｍであり、中間層２３の厚さは４μｍである。第１層２１は、例えば単結晶シリコンよりなり、固定部１１および可動部１２へと加工される。第２層２２は、例えば単結晶シリコンよりなり、ベース基板Ｓ１へと加工される。中間層２３は、例えば二酸化シリコンよりなり、境界層１７へと加工される。
【００６５】
次に、図９（ｂ）に示すように、第１層２１上に導体膜２４を形成する。例えば、スパッタリング法により、第１層２１上にＭｏを成膜し、続いてその上にＡｕを成膜する。Ｍｏ膜の厚さは例えば３０ｎｍであり、Ａｕ膜の厚さは例えば５００ｎｍである。
【００６６】
次に、図９（ｃ）に示すように、フォトリソ法により導体膜２４上にレジストパターン２５，２６を形成する。レジストパターン２５は、コンタクト電極１３に対応するパターン形状を有する。レジストパターン２６は、駆動電極１５に対応するパターン形状を有する。
【００６７】
次に、図１０（ａ）に示すように、レジストパターン２５，２６をマスクとして利用して導体膜２４に対してエッチング処理を施すことにより、第１層２１上に、コンタクト電極１３および駆動電極１５を形成する。本工程における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。後出の金属材料に対するエッチング手法としてもイオンミリングを採用することができる。
【００６８】
次に、レジストパターン２５，２６を除去した後、図１０（ｂ）に示すように、第１層２１にエッチング処理を施すことによってスリット１８を形成する。具体的には、フォトリソ法により第１層２１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利用して、第１層２１に対して異方性のエッチング処理を施す。エッチング手法としては、反応性イオンエッチングを採用することができる。本工程にて、固定部１１および可動部１２がパターン形成されることとなる。
【００６９】
次に、図１０（ｃ）に示すように、スリット１８を塞ぐように、材料基板Ｓ１’の第１層２１側に犠牲層２７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２７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。
【００７０】
次に、図１１（ａ）に示すように、犠牲層２７においてコンタクト電極１３に対応する箇所に凹部２７ａ，２７ｂを形成する。具体的には、フォトリソ法により犠牲層２７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利用して犠牲層２７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。ウエットエッチングのためのエッチング液としては、例えばバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を採用することができる。犠牲層２７に対する後出のウエットエッチングにおいてもＢＨＦを採用することができる。凹部２７ａは、コンタクト電極１４Ａの突起部１４ａを形成するためのものであり、凹部２７ａの深さは１〜４μｍである。凹部２７ｂは、コンタクト電極１４ｂの突起部１４ｂを形成するためのものであり、凹部２７ｂの深さは０.８〜３.８μｍである。凹部２７ａ，２７ｂの深さを調節することにより、コンタクト電極１３とコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂの突起部１４ａ，１４ｂとの間の各距離を調節することができる。
【００７１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、犠牲層２７をパターニングして開口部２７ｃ，２７ｄ，２７ｅを形成する。具体的には、フォトリソ法により犠牲層２７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利用して犠牲層２７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２７ｃ，２７ｄは、各々、固定部１１においてコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂが接合する領域を露出させるためのものである。開口部２７ｅは、固定部１１において駆動電極１６が接合する領域を露出させるためのものである。
【００７２】
次に、材料基板Ｓ１’において犠牲層２７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１１（ｃ）に示すようにレジストパターン２８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Ｍｏ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。レジストパターン２８は、コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂに対応する開口部２８ａ，２８ｂおよび駆動電極１６に対応する開口部２８ｃを有する。
【００７３】
次に、図１２（ａ）に示すように、コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂおよび駆動電極１６を形成する。具体的には、開口部２７ａ〜２７ｅ，２８ａ〜２８ｃにて露出する下地膜上に、電気めっき法により例えばＡｕを成長させる。
【００７４】
次に、図１２（ｂ）に示すように、レジストパターン２８をエッチング除去する。この後、電気めっき用の上述の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。
【００７５】
次に、図１２（ｃ）に示すように、犠牲層２７および中間層２３の一部を除去する。具体的には、犠牲層２７および中間層２３に対してウエットエッチング処理を施す。本エッチング処理では、まず犠牲層２７が除去され、その後、スリット１８に臨む箇所から中間層２３の一部が除去される。このエッチング処理は、可動部１２の全体と第２層２２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２３において境界層１７が残存形成される。また、第２層２２は、ベース基板Ｓ１を構成することとなる。
【００７６】
次に、必要に応じて、コンタクト電極１４および駆動電極１６の下面に付着している下地膜の一部（例えばＭｏ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１２がベース基板Ｓ１等に張り付いてしまうスティッキング現象を適切に回避することができる。
【００７７】
以上のようにして、マイクロスイッチング素子Ｘ１を製造することができる。本方法では、コンタクト電極１３に対向する部位を有するコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂについて、めっき法によって犠牲層２７上に厚く形成することができる。そのため、一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ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である。厚いコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂは、マイクロスイッチング素子Ｘ１の挿入損失を低減するうえで好ましい。
【００７８】
マイクロスイッチング素子Ｘ１におけるコンタクト電極１３，１４Ａ，１４Ｂは、図３に示す構造に代えて図１３に示す構造を有してもよい。図１３に示す構造では、コンタクト電極１３は突起部１３ａ，１３ｂを有する。突起部１３ａの先端は接触部１３ａ’をなし、突起部１３ｂの先端は接触部１３ｂ’をなす。突起部１３ａの突出長さは、突起部１３ｂの突出長さより大きい。例えば、突起部１３ａの突出長さは１〜４μｍであり、突起部１３ｂの突出長さは０.８〜３.８μｍである。一方、コンタクト電極１４は、突起部を有さず、接触部１４ａ’，１４ｂ’を有する。接触部１４ａ’はコンタクト電極１３の突起部１３ａないし接触部１３ａ’と接触可能な箇所であり、接触部１４ｂ’は突起部１３ｂないし接触部１３ｂ’と接触可能な箇所である。本素子の非駆動時ないし開状態において、突起部１３ａないし接触部１３ａ’とコンタクト電極１４ないし接触部１４ａ’との間の距離は、突起部１３ｂないし接触部１３ｂ’とコンタクト電極１４ないし接触部１４ｂ’との間の距離より、小さい。非駆動時ないし開状態において、接触部１３ａ’，１４ａ’間の距離は、例えば０.１〜２μｍであり、接触部１３ｂ’，１４ｂ’間の距離は、例えば０.２〜３μｍである。
【００７９】
このような構造を有するマイクロスイッチング素子Ｘ１を作製する場合、例えば、図１０（ｂ）を参照して上述した工程の後にコンタクト電極１３上に突起部１３ａ，１３ｂを形成し、その後、当該突起部１３ａ，１３ｂを覆うようにして、図１０（ｃ）を参照して上述したように犠牲層２７を形成する。また、図１１（ａ）を参照して言及した凹部２７ａ，２７ｂを形成しない。
【００８０】
マイクロスイッチング素子Ｘ１におけるコンタクト電極１３，１４Ａ，１４Ｂは、図３に示す構造に代えて図１４に示す構造を有してもよい。図１４に示す構造では、コンタクト電極１４が突起部１４ａ，１４ｂを有するとともに、コンタクト電極１３は突起部１３ａ，１３ｂを有する。突起部１３ａの先端は接触部１３ａ’をなし、突起部１３ｂの先端は接触部１３ｂ’をなす。非駆動時ないし開状態において、接触部１３ａ’，１４ａ’間の距離は、接触部１３ｂ’，１４ｂ’間の距離よりも小さい。非駆動時ないし開状態における接触部１３ａ’，１４ａ’間の距離は例えば０.１〜２μｍであり、接触部１３ｂ’，１４ｂ’間の距離は例えば０.２〜３μｍである。
【００８１】
このような構造を有するマイクロスイッチング素子Ｘ１を作製する場合、例えば、図１０（ｂ）を参照して上述した工程の後にコンタクト電極１３上に突起部１３ａ，１３ｂを形成し、その後、当該突起部１３ａ，１３ｂを覆うようにして、図１０（ｃ）を参照して上述したように犠牲層２７を形成する。
【００８２】
マイクロスイッチング素子Ｘ１においては、図３に示すコンタクト電極１４Ａの突起部１４ａの突出長さＬ3とコンタクト電極１４Ｂの突起部１４ｂの突出長さＬ4とを、同一に設定してもよい。可動部１２の固定端１２ｃとコンタクト電極１３の接触部１３ａ’を通る仮想線Ｆ1に対して、コンタクト電極１３の接触部１３ｂ’と同じ側に可動部１２の重心が位置するように、可動部１２は非対称な形状を有する。このような非対称形状を有する可動部１２は、その自重により変形して、その上のコンタクト電極１３とコンタクト電極１４Ｂの間がコンタクト電極１３，１４Ａ間よりも広がった姿勢をとる場合が多い。この場合、突起部１４ａの突出長さＬ3と突起部１４ｂの突出長さＬ4とを同一に設定しても、本素子の非駆動時ないし開状態において、突起部１４ａないし接触部１４ａ’とコンタクト電極１３ないし接触部１３ａ’との間の距離を、突起部１４ｂないし接触部１４ｂ’とコンタクト電極１３ないし接触部１３ｂ’との間の距離より、小さくすることができる。
【００８３】
マイクロスイッチング素子Ｘ１においては、コンタクト電極１４Ａの突起部１４ａないし接触部１４ａ’と、コンタクト電極１３の接触部１３ａ’とが、図１５に示すように当接していてもよい。
【００８４】
このような構造を形成する場合、図１１（ａ）を参照して上述した工程において、凹部２７ａを充分に深く形成する。例えば、凹部２７ａとコンタクト電極１３の間における犠牲層２７の厚さが５μｍとなるように、凹部２７ａを形成する。このように凹部２７ａを充分に深く形成し、そして、図１２（ａ）を参照して上述した工程にて当該凹部２７ａ内に長い突起部１４ａを形成しておくと、図１２（ｃ）を参照して上述した工程にて犠牲層２７をエッチング除去した後、コンタクト電極１４Ａの当該突起部１４ａと、コンタクト電極１３とは、図１５に示すように当接するのである。薄膜形成技術により形成されたコンタクト電極１３に生じている内部応力の作用により、当該コンタクト電極１３とこれが接合する可動部１２とは、１２（ｃ）を参照して上述した工程の後、コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ側に反るためである。
【００８５】
マイクロスイッチング素子Ｘ１においては、コンタクト電極１４Ａの突起部１４ａと、コンタクト電極１３とは、図１６に示すように接合していてもよい。
【００８６】
このような構造を形成する場合、図１１（ａ）を参照して上述した工程において、犠牲層２７を貫通するように凹部２７ａを形成する。そして、図１２（ａ）を参照して上述した工程では、コンタクト電極１３に接合した突起部１４ａを当該凹部２７ａ内に形成する。
【００８７】
図１５および図１６に示す構成は、マイクロスイッチング素子Ｘ１の非駆動時ないし開状態において、可動部１２上のコンタクト電極１３の、両コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂに対する配向のばらつき、を抑制するうえで好適である。当該ばらつき抑制は、マイクロスイッチング素子Ｘ１の駆動電圧を低減するのに資する。
【００８８】
図１７および図１８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１７は、マイクロスイッチング素子Ｘ２の平面図であり、図１８は、図１７の線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【００８９】
マイクロスイッチング素子Ｘ２は、ベース基板Ｓ１と、固定部１１と、可動部１２と、コンタクト部１３と、一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂと、圧電駆動部３１とを備える。マイクロスイッチング素子Ｘ２は、駆動電極１５，１６に代えて圧電駆動部３１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。
【００９０】
圧電駆動部３１は、駆動電極３１ａ，３１ｂと、これらの間の圧電膜３１ｃとからなる。駆動電極３１ａ，３１ｂ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３１ｂ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３１ｃ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３１ａ，３１ｂの厚さは例えば０.５５μｍであり、圧電膜３１ｃの厚さは例えば１.５μｍである。
【００９１】
本発明に係るマイクロスイッチング素子における駆動機構としては、このような圧電駆動部３１を利用することもできる。圧電駆動部３１が稼動することによって、本素子におけるスイッチング動作が実現される。
【００９２】
図１９および図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１９は、マイクロスイッチング素子Ｘ３の平面図であり、図２０は、図１９の線XX−XXに沿った断面図である。
【００９３】
マイクロスイッチング素子Ｘ３は、ベース基板Ｓ１と、固定部１１と、可動部１２と、コンタクト部１３と、一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂと、熱駆動部３２とを備える。マイクロスイッチング素子Ｘ３は、駆動電極１５，１６に代えて熱駆動部３２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。
【００９４】
熱駆動部３２は、熱膨張率の異なる熱電極３２ａ，３２ｂからなる。可動部１２に直接接合している熱電極３２ａの方が、熱電極３２ｂよりも、大きな熱膨張率を有する。熱電極３２ａは、例えばＡｕよりなる。熱電極３２ｂは、例えばＡｌよりなる。
【００９５】
本発明に係るマイクロスイッチング素子における駆動機構としては、このような熱駆動部３２を利用することもできる。熱駆動部３２が稼動することによって、本素子におけるスイッチング動作が実現される。
【００９６】
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。
【００９７】
（付記１）固定部と、
第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し、且つ、前記固定部に固定された固定端を有して延びる、可動部と、
前記固定端から離隔して前記可動部の前記第１面上に設けられ、且つ、当該離隔の方向とは交差する方向に離隔する第１接触部および第２接触部を有する、可動コンタクト電極と、
前記可動コンタクト電極の前記第１接触部に対向する第３接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第１固定コンタクト電極と、
前記可動コンタクト電極の前記第２接触部に対向する第４接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第２固定コンタクト電極と、
前記可動部の前記第１面上に駆動力発生領域を有する駆動機構と、を備え、
前記第１接触部および前記第３接触部の間の距離は、前記第２接触部および前記第４接触部の間の距離より小さく、
前記駆動力発生領域の重心は、前記可動コンタクト電極における前記第１接触部よりも前記第２接触部に近い、マイクロスイッチング素子。
（付記２）前記可動コンタクト電極は第１突起部および第２突起部を有し、当該第１突起部は前記第１接触部を含み、当該第２突起部は前記第２接触部を含む、付記１に記載のマイクロスイッチング素子。
（付記３）前記第１突起部の突出長さは、前記第２突起部の突出長さより大きい、付記２に記載のマイクロスイッチング素子。
（付記４）前記第１突起部の突出長さと前記第２突起部の突出長さとは同じである、付記２に記載のマイクロスイッチング素子。
（付記５）前記第１固定コンタクト電極は第３突起部を有し、当該第３突起部は前記第３接触部を含み、且つ、前記第２固定コンタクト電極は第４突起部を有し、当該第４突起部は前記第４接触部を含む、付記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。
（付記６）前記第３突起部の突出長さは、前記第４突起部の突出長さより大きい、付記５に記載のマイクロスイッチング素子。
（付記７）前記第３突起部の突出長さと前記第４突起部の突出長さとは同じである、付記５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電極の前記第１接触部と前記第１固定コンタクト電極の前記第３接触部との間の距離は０である、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）前記第１接触部と前記３接触部とは接合している、付記８に記載のマイクロスイッチング素子。
（付記１０）前記可動部の前記固定端と前記可動コンタクト電極の前記第１接触部との間の距離、および、前記固定端と前記第２接触部との間の距離は、異なる、付記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。
（付記１１）前記可動部は屈曲構造を有する、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。
（付記１２）前記固定端の長さを２等分する点と、前記第１接触部および前記第２接触部の間を２等分する点とを通る仮想線よりも、前記第２接触部の側に、前記駆動力発生領域の前記重心は位置する、付記１から１１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１３）固定部と、
第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し、且つ、前記固定部に固定された固定端を有して延びる、可動部と、
前記固定端から離隔して前記可動部の前記第１面上に設けられ、且つ、当該離隔の方向とは交差する方向に離隔する接触部および接合部を有する、可動コンタクト電極と、
前記可動コンタクト電極の前記接合部と接合する部位を有し、且つ、前記固定部に接合している、第１固定コンタクト電極と、
前記可動コンタクト電極の前記接触部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固定コンタクト電極と、
前記可動部の前記第１面上に駆動力発生領域を有する駆動機構と、を備え、
前記駆動力発生領域の重心は、前記可動コンタクト電極における前記接合部よりも前記接触部に近い、マイクロスイッチング素子。
（付記１４）前記固定端の長さを２等分する点と、前記接触部および前記接合部の間を２等分する点とを通る仮想線よりも、前記接触部寄りに、前記駆動力発生領域の前記重心は位置する、付記１３に記載のマイクロスイッチング素子。
（付記１５）前記駆動機構は、前記可動部の前記第１面上に設けられた可動駆動電極と、前記可動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固定駆動電極とを含む、付記１から１４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１６）前記駆動機構は、前記可動部の前記第１面上に設けられた第１電極膜と、第２電極膜と、当該第１および第２電極膜の間に介在する圧電膜とからなる積層構造を含む、付記１から１４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１７）前記駆動機構は、熱膨張率の異なる複数の材料膜からなる積層構造を含む、付記１から１４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】
【００９８】
【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に示す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におけるスイッチング動作を表す。
【図７】図１に示すマイクロスイッチング素子の一変形例を表す。（ａ）は、素子の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の線VII-VIIに沿った断面図である。
【図８】図１に示すマイクロスイッチング素子の他の変形例を表す。（ａ）は、素子の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の線VIII-VIIIに沿った断面図である。
【図９】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１０】図９の後に続く工程を表す。
【図１１】図１０の後に続く工程を表す。
【図１２】図１１の後に続く工程を表す。
【図１３】図１に示すマイクロスイッチング素子の一変形例の部分拡大断面図である。
【図１４】図１に示すマイクロスイッチング素子の他の変形例の部分拡大断面図である。
【図１５】図１に示すマイクロスイッチング素子の他の変形例の部分拡大断面図である。
【図１６】図１に示すマイクロスイッチング素子の他の変形例の部分拡大断面図である。
【図１７】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１８】図１７の線XVIII−XVIIIに沿った断面図である。
【図１９】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２０】図１９の線XX−XXに沿った断面図である。
【図２１】従来のマイクロスイッチング素子の平面図である。
【図２２】図２１に示す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】図２１の線XXV−XXVに沿った断面図である。
【図２６】変形態様が誇張された可動部およびその上のコンタクト電極の断面を表す。
【図２７】図２１に示すマイクロスイッチング素子におけるスイッチング動作を表す。
【符号の説明】
【００９９】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４      マイクロスイッチング素子
Ｓ１，Ｓ４      ベース基板
１１，４１      固定部
１２，４２      可動部
１３，１４Ａ，１４Ｂ，４３，４４Ａ，４４Ｂ      コンタクト電極
１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ      突起部
１３ａ’，１３ｂ’，１４ａ’，１４ｂ’      接触部
１５，１６，４５，４６      駆動電極
１７      境界層
１８      スリット
３１      圧電駆動部
３２      熱駆動部
【図１】
2008146939.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【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】
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【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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