(57)【要約】【課題】接触部とビーム間の接触の安全性が向上し、特に、ビームまたはその下部の接触部が工程誤差によって多少不均衡的に形成されたとしても、弾力的な変形を伴う接触によってこれを補償して安定した電気的スイッチングが得られるＭＥＭＳスイッチを提供する。【解決手段】基板と、前記基板の上面に形成される信号線と、静電気力によって変形されて前記信号線と電気的にスイッチングされるビームと、前記信号線に設けられ、前記ビームと電気的に接触し、外部からの力によって弾性変形するバネ型接触部と、を備えるＭＥＭＳスイッチ。【選択図】図４
2004311394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上面に形成される信号線と、
静電気力によって変形されて前記信号線と電気的にスイッチングされるビームと、
前記信号線に設けられ、前記ビームと電気的に接触し、外部からの力によって弾性変形するバネ型の接触部と、を備えることを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２】
前記接触部は、曲面型のフリップバネ状を有す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】
前記接触部は、前記ビームに対応する頂上部を有するドーム状に形成され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４】
前記接触部は、両端部を有するアーチ状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５】
前記接触部は、非晶質シリコンよりな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６】
前記ドーム状の接触部の頂上部に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項７】
前記アーチ状の接触部の頂上部に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項８】
前記ビームは、その両端を支持するスペーサによって懸架され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９】
前記ビームは、前記信号線と直交する方向に配置され、前記ビームの下部には前記信号線の両側に位置するビーム作動電極が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１０】
前記ビーム作動電極の上面に誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１１】
前記ビームは、基板に設置されたスペーサによってその後端が固定されており、その先端は前記信号線に設けられた接触部の上方に位置す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１２】
基板と、
前記基板の上面に形成され、その端部が相互近接配置される第１信号線及び第２信号線と、
前記静電気力によって変形されて前記第１信号線及び第２信号線と電気的に接触されるビームと、
前記両信号線の各端部に設けられ、前記ビームと電気的に接触し、外部からの力によって弾性変形するバネ型接触部と、を備えることを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１３】
前記第１信号線及び第２信号線の各端部に設けられる接触部は、曲面型のフリップバネ状を有することを特徴とする請求項１２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１４】
前記接触部は、非晶質シリコンよりなることを特徴とする請求項１２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１５】
前記ビームは、その両端を支持するスペーサによって懸架されていることを特徴とする請求項１２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１６】
前記ビームは、前記信号線と直交する方向に配置され、前記ビームの下部には前記信号線の両側に位置するビーム作動電極が設けられていることを特徴とする請求項１５に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１７】
前記ビーム作動電極の上面に誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項１５に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【請求項１８】
前記ビームは、基板に設置されたスペーサによってその後端が固定されており、その先端は前記第１信号線及び第２信号線の両接触部の上方に位置することを特徴とする請求項１２に記載のＭＥＭＳスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）スイッチに係り、詳細にはスイッチング要素の粘着現象が効果的に防止され、安定したスイッチング動作が可能なＭＥＭＳスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ技術を利用した素子のうち現在最も代表的なものは、ＲＦスイッチである。ＲＦスイッチは、マイクロ波やミリメートル波帯域の無線通信端末機及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に汎用される素子である。
【０００３】
ＲＦ  ＭＥＭＳスイッチには容量性スイッチ又は抵抗性スイッチの２つのタイプがあり、このようなスイッチの多様な形態が特許文献１に開示されている。
【０００４】
図１は、従来の抵抗性ＲＦ  ＭＥＭＳスイッチの概略的な構造を示す断面図である。
図１を参照すれば、基板１の上面の両側に所定の高さのスペーサ２が形成されている。各スペーサ２は、基板１の上方に位置する導電性ビーム、例えば、金属製ビーム６を支持する。スペーサ２によってその両端が支持されているビーム６の底面には、コンタクトプレート７が装着されている。前記コンタクトプレート７に対面する基板１の上面に信号線３が形成されており、信号線３の両側には、ＲＦグラウンド４が形成されている。ＲＦグラウンド４の上面には、ビーム６及びＲＦグラウンド４が直接接触することを防止するために誘電物質からなる絶縁膜５が形成されている。
【０００５】
前記ビーム６及びＲＦグラウンド４の間に所定電位の直流電圧が印加されると、ビーム６とＲＦグラウンド４の間の静電気力によって、ビーム６がＲＦグラウンド４上の絶縁膜５に密着される。この時、ビーム６の中央底面に設けられているコンタクトプレート７が信号線３に接触することによって、ビーム６と信号線３の間の電気的な経路にＲＦシグナルが通過する。
【０００６】
図２は、従来の容量性ＲＦ ＭＥＭＳスイッチの概略的な構造を示す断面図である。
図２に示された従来の容量性ＲＦ ＭＥＭＳスイッチのスイッチング動作は、信号線３ａとビーム６ａの間に発生する静電気力によって行われる。この時、信号線３ａとビーム６ａの間の直接接触による静電気力の喪失を防止するために、ビーム６ａの底面に絶縁層５ａが形成されている。
【０００７】
前記信号線３ａとビーム６ａの間に所定電位の直流電圧が印加されると、信号線３ａとビーム６ａの間の静電気力によって、ビーム６ａが信号線３ａの上面に接触し、これによってビーム６ａと信号線３ａの間のキャパシタンスが大きく増加し、すなわち電気的にオン状態となる。この時、ビーム６ａと信号線３ａの間に電気的なショートを防止する絶縁膜５ａが存在するので、ビーム６ａと信号線３ａの間に前記直流電圧が印加されるかぎりオン状態が維持され、したがって前記ビーム６ａ及び信号線３ａを通じてＲＦ信号が通過する。実際に、前記のようなスイッチング動作を起こすための直流電源には、ＲＦ信号の流入を防止するための抵抗又はチョークのような高周波遮断フィルタが設けられ、さらにＲＦ信号の進行経路上には、前記直流電源からの直流の流入を防止するために、キャパシタ等の直流遮断手段が設けられる。
【０００８】
以上で説明された２つのスイッチでは、図１に示されたように、信号線とビームが面接触している。しかし、何らかの理由によって前記信号線とビームが完全密着されていない場合には、信号線とビームの間の不安定な物理的接触によってスイッチング動作が不安定となる。したがって、前記ビームは、前記基板又は信号線の面に対して並行に形成されなければならない。
【０００９】
図３に示されたように、分離されている２つの信号線３ｂ，３ｂが一つのビーム６ｂによって電気的に接続する構造のスイッチの場合、ビーム６ｂが基板１又は信号線３ｂ，３ｂに対して並行に配置されていなければ、スイッチング動作が不安定になったり、スイッチング動作が行われなかったりする。
【００１０】
前記のような従来のＲＦ  ＭＥＭＳスイッチの製造は、成膜及びエッチング処理によって、ＲＦ遮断素子、信号線、絶縁層を形成し、さらに基板から離れたビームを形成するために犠牲層の形成、構造層の形成、犠牲層の除去のような工程順で行われる。基板上の信号線は、フォトリソグラフィ工程及びドライ又はウェットエッチング等のエッチング工程によって形成される。このように形成された信号線は、その信号線の上部のビーム等の運動構造物と非常に近い位置にあるため、工程時に使われるエッチング液によってビーム及び信号線が粘着するスチックションの問題が発生する。
【特許文献１】米国特許第５，６１９，０６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、安定したスイッチング動作が可能であり、製作時に発生するビームのスチックションを効果的に防止できるＭＥＭＳスイッチ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を達成するために、本発明によるＭＥＭＳスイッチは、基板と、前記基板の上面に形成される信号線と、静電気力によって変形されて前記信号線と電気的なスイッチングを行うビームと、前記信号線に設けられ、前記ビームと電気的に接触し、外部からの力によって弾性変形するバネ型の接触部と、を備える。
【００１３】
前記本発明のＭＥＭＳスイッチにおいて、前記接触部は曲面状に形成されることが望ましい。本発明の実施形態においては、前記接触部は両端部を有するアーチ状又はドーム状に形成される。
【００１４】
本発明によれば、前記アーチ状又はドーム状の曲面状の接触部の頂上部に貫通孔が形成されることが望ましい。
【００１５】
前記課題を達成するために、本発明によるＭＥＭＳスイッチの他の態様は、基板と、前記基板の上面に形成され、その端部が相互に近接配置される第１信号線及び第２信号線と、静電気力によって変形されて前記第１信号線及び第２信号線と電気的に接触されるビームと、前記両信号線の各端部に設けられ、前記ビームと電気的に接触し、外部からの力によって弾性変形するバネ型接触部と、を備える。
【００１６】
前記態様のＭＥＭＳスイッチにおいて、前記接触部は曲面状に形成されることが望ましい。
【００１７】
本発明のＭＥＭＳスイッチにおいて、前記ビームは前記接触部の上方に位置し、その両端が前記基板に対して固定されている単純支持ばりの形態、前記基板に対して固定される固定端及びその反対側の自由端を有する片持ちばりの形態、又は前記接触部に対応する部分の周りの一部又は全体が前記基板に対して固定される膜（ｍｅｍｂｒａｎｅ）の形態を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、接触部とビームの間の接触の安定性が向上する。特に、ビーム又はその下部の接触部が工程の誤差によって多少不均衡に形成されたとしても、弾力的な変形を伴う接触によってこれを補償して安定した電気的なスイッチング動作が得られる。また、一般的にビーム及びその下部の構造物間の粘着を効果的に防止できる。これは、ビームの下部の接触部がドーム状又は曲面型のような３次元的な構造を有するため、ビーム及び接触部の永久的な粘着を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。以下の説明において、ＭＥＭＳスイッチに関する当技術分野で知られた一般的な技術や説明又は図示されていない構成要素については詳細に説明しない。
【００２０】
図４は、本発明によるＭＥＭＳスイッチの第１実施形態を示す概略的な垂直断面図であり、図５はその斜視図である。
【００２１】
図４及び図５に示されたように、基板１０の上面の中央にドーム状の接触部３１を有するストリップ（ｓｔｒｉｐ）状の信号線３０(図５参照)が形成されている。ドーム状の接触部３１の上方には、両スペーサ２０によって単純支持ばり状に固定されている作動ビーム６０が位置する。前記ドーム状の接触部３１の頂上部には貫通孔３１ａが形成されている。前記信号線３０の両側には、前記ビーム６０と共に静電気力を発生してビーム６０を引き付けてドーム状の接触部３１にビーム６０を接触させるビーム作動電極４０が設けられる。ここで、ビーム作動電極４０は、ＲＦシグナルの導波に必要なグラウンドとして使われることもあり、この時には、ビーム作動電極４０は、図５に点線で示すように、信号線３０に並行に延設されていることが望ましい。
【００２２】
図６を参照すれば、ビーム６０と作動電極４０の間にＤＣ電圧が印加されると、これらの間に帯電を生じ、静電力によってビーム６０が基板１０の側に引っ張られる。ビーム６０が引っ張られることによって、ビーム６０の中央部分が前記ドーム状の接触部３１に接触する。この時、ドーム状の接触部３１は、ビーム６０に加えられる力によって部分的に弾性変形されてオーミック接触する。このような局部的な弾性変形を伴うオーミック接触は、安定したＲＦ信号の流れを可能にする。ここで、前記ドーム状の接触部３１に形成された貫通孔３１ａは、接触部３１の弾性変形に柔軟性を加える手段であって、これのない場合にドーム状の接触部３１の剛性が増大する。
【００２３】
前記の場合、ビーム６０、信号線３１及び駆動電極４０は導電性材料で形成され、前記ビーム６０と信号線３１は、オーミック接触している。一般的に、前記ビーム６０と基板１０の上面の間の間隔は３ミクロン程度であり、前記ドーム状の接触部３１の高さは約２ミクロン程度となる。そして、信号線３１の両側のビーム作動電極４０の厚さは数千Å程度である。したがって、図６に示されたように、前記電極４０とビーム６０が帯電して、静電気力によってビーム６０が変形される場合、ビーム６０は前記ドーム状の接触部３１に接触し、電極４０とビーム６０とは空気層を介して分離されている。したがって、このような構造では、電極４０とビーム６０との間に別途の誘電体層を設ける必要はない。
【００２４】
しかし、万一の場合、すなわち電極４０とビーム６０の間のオーミック接触を完全に防止するために、図６Ａに示されたように、電極４０上に誘電体層４１ａを形成するか、又は、図６Ｂに示されたように、ドーム状の接触部３１に対応する中央の底面部分を除いて、ビーム６０の両側の下面に誘電体層４１ｂを形成できる。
【００２５】
また、前記のようにビーム６０及び接触部３１はオーミック接触するが、容量性コンタクトを形成するように、接触部３１の上面又はこれに対応するビーム６０の下面に誘電体層を形成できる。
【００２６】
前記のような構造のＭＥＭＳスイッチだけでなく、後述する他の実施形態のＭＥＭＳスイッチの説明において、ＲＦ ＭＥＭＳスイッチで使われるＲＦブロッキング抵抗又はチョークのように直流回路へのＲＦ信号の流入を遮断するＲＦ遮断手段、キャパシタのようにＲＦ回路への直流の流入を遮断する直流遮断手段に関する説明は省略する。これは公知の技術から容易に実施でき、これは本発明の技術的範囲を制限しない。
【００２７】
図７ないし図９は、本発明の他の実施形態によるＭＥＭＳスイッチの構造を示す。図７ないし図９は、本発明によるリレー型スイッチを示し、このリレー型スイッチにおいて、信号線３０は、相互対向して湾曲に曲げられたフリップバネの形態を有する曲面型接触部３２を各々有する入力部３０ａと出力部３０ｂとに分離され、前記２つの接触部３２ａ，３２ｂ上にビーム６０が設けられている。
【００２８】
したがって、前記ビーム作動電極４０とビーム６０の間に直流電圧が印加されると、図９に示されたように、この時に発生する静電力によってビーム６０が基板１０側に引かれて前記２つの接触部３２ａ，３２ｂに接触する。この時、２つの接触部３２ａ，３２ｂは、弾性変形することによって適切な圧力で前記ビーム６０に密着されてオーミック接触する。こうして、前記信号線３０の入力部３０ａ及び出力部３０ｂが電気的に導通状態となる。
【００２９】
ここで、前記ビーム６０が前記入力部３０ａ及び出力部３０ｂの２つの接触部３２ａ，３２ｂに対して一方に傾いているか、あるいは入力部３０ａ及び出力部３０ｂの接触部３２ａ，３２ｂが不均衡的に形成されている場合にも、前記のような接触部３２ａ，３２ｂの弾性的な変形によって安定したオーミック接触が可能になる。
【００３０】
前記の実施形態の場合にも、すなわち電極４０とビーム６０間のオーミック接触を完全に防止するために、図８Ａに示されたように、電極４０上に誘電体層４１ａを形成するか、又は図８Ｂに示されたようにドーム状の接触部部３２ａ，３２ｂに対応する中央の底面部分を除いてビーム６０の両側の下面に誘電体層４１ｂを形成できる。
【００３１】
図１０及び図１１は、本発明によるさらに他の実施形態によるＲＦ  ＭＥＭＳスイッチの構造を示す。
【００３２】
本実施形態の場合、ビーム６０の一端は固定され、他端は拘束されず、ビーム６０は自由な片持ばり状を有し、そしてビーム作動電極４０が一つだけ形成されるという点である。図１０及び図１１を参照すれば、基板１０の上面の中央にドーム状の接触部３１を有するストリップ状の信号線３０が形成されている。ドーム状の接触部３１上にはビーム６０の自由端６０ａが位置する。前記ビーム６０の固定端６０ｂは、基板１０に固定されたスペース２０によって支持される。前記ビーム６０及び信号線３０は、所定の直線上に位置し、各々の端部に位置する自由端６０ａ及びドーム状の接触部３１が上下に重畳されている。ここで、前記信号線３０及びビーム６０は、相互に直交する方向に配置されることもある。前記ドーム状の接触部３１とスペーサ２０の間には、ビーム６０を作動させるビーム作動電極４０が配置される。この場合、前記ビーム作動電極４０の位置及び数は変更可能である。
【００３３】
図１２及び図１３は、図１０及び図１１に示されたＭＥＭＳスイッチの変形例であって、ドーム状の接触部の代りにフリップバネ状を有する曲面型接触部３２を含む。図１２及び図１３に示されたように、基本的な構造は図１０及び１１に示された実施形態と同じであり、接触部３２だけ異なる形態を有する。本実施形態の場合は、ビーム６０が片持ばり状を有し、接触部３２も片持ばり状を有するので、非常に柔軟で小さな静電気力によっても動作される。
【００３４】
図１４ないし図１６は、図７ないし図９に示されたＲＦ ＭＥＭＳスイッチの変形例である。
図１４ないし１６を参照すれば、本実施形態で説明されるスイッチはリレー型であって、信号線３０が相互に対向して湾曲されたフリップバネの形態を有する曲面型接触部３２ａ，３２ｂを各々有する入力部３０ａと出力部３０ｂとに分離され、前記２つの接触部３２ａ，３２ｂの上にビーム６０の自由端６０ａが位置し、自由端６０ａから離れているビーム６０の下部にビーム作動電極４０が位置する。
【００３５】
したがって、前記ビーム作動電極４０とビーム６０の間に直流電圧が印加されると、図１６に示されたように、この時に発生する静電気力によってビーム６０の自由端６０ａが基板１０側に引かれて前記２つの接触部３２ａ，３２ｂに共に接触される。この時、２つの接触部３２ａ，３２ｂは、弾性変形することによって適切な圧力で前記ビーム６０に密着されてオーミック接触する。これによって、前記信号線３０の入力部３０ａ及び出力部３０ｂが電気的に導通状態となる。
【００３６】
ここで、やはり前述したように、前記ビーム６０又はビーム６０の自由端６０ａが、前記入力部３０ａ及び出力部３０ｂの２つの接触部３２ａ，３２ｂに対して一方に傾いているか、あるいは入力部３０ａ及び出力部３０ｂの接触部３２ａ，３２ｂが不均衡的に形成されている場合にも、前記のような接触部３２ａ，３２ｂの弾性的な変形によって安定したオーミック接触が可能になる。
【００３７】
前記の実施形態の場合にも、電極４０とビーム６０の間のオーミック接触を完全に防止するために、電極４０上に誘電体層を形成するか、あるいはこれに対応したビームの下面に誘電体層を形成できる。
【００３８】
図１７Ａないし図１７Ｃは、本発明のＲＦ ＭＥＭＳスイッチの接触の形態を示す斜視図である。
図１７Ａは、図４ないし図６に示されたドーム状の接触部を示し、図１７Ｂは図７ないし図９に示された曲面型接触部を示す。図１７Ｃは、図１７Ｂに示された曲面型接触部の変形例であって、相互に対向する接触部３２ａ，３２ｂのエッジ部分の中央に局部的な柔軟性をさらに増大するための弧状の切除部３２ａ'，３２ｂ'が設けられた構造を有する。このような形態以外に、本発明の思想によって弾性変形が可能になっている接触部の具体的な形態は他の多様な形態への変形が可能であろう。
【００３９】
以下の説明では、前記のように弾性変形が可能な接触部及びこれを有する信号線の製造方法が説明される。
【００４０】
基本的に、本発明の製造方法は、基板から浮き上がった構造の接触部又はこれを支持する層の下部に非晶質物質層を備え、そして非晶質物質層の下部に触媒層を備えた状態で触媒層にまで延びるホールを形成した状態で、炭酸ガス及び水素ガスを供給することによって前記接触部が基板から浮き上がるようにする過程を含む。信号線の一部である接触部の浮き上がりは、その下部に位置する非晶質層及び／又は触媒層間の反応による副産物が構造物の下部に蓄積／膨張することによって行われる。
【００４１】
まず、接触部を形成する方法の概念を図１８Ａないし図１８Ｄを参照して説明する。
図１８Ａに示されたように、基板１０１上に触媒層１０２を形成する。ここで、触媒層１０２の材料は、例えば、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒのうち少なくとも何れか１種を含む、例えばいわゆるアンバーと呼ばれるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を用いることができる。そして、前記触媒層１０２の下部に信号線として使用するためのＣｒ又はＮｉ金属層を先に形成する。次いで、前記触媒層１０２上に、非晶質物質層１０３、例えば非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を形成する。
【００４２】
図１８Ｂに示されたように、前記非晶質物質層１０３に貫通孔１０３'を形成する。この貫通孔は、前述した実施形態の説明でドーム状の接触部の頂上部に設けられた貫通孔に該当する。
【００４３】
図１８Ｃに示されたように、前記貫通孔１０３’を通じて反応ガスを触媒層１０２に接触させる。ここで、反応ガスは、例えば、熱炭酸ガス、具体的には所定比率の一酸化炭素である。このような触媒層１０２に反応ガスを接触させることによって、一酸化炭素と水素ガスとの反応によって、副生成物、例えば非晶質炭素（ａ−Ｃ）が生成し、蓄積及び膨脹される。この時、ａ−Ｃの効果的な生成のために、所定温度以上に昇温させた後、一定時間維持してから降温する。このような非晶質炭素の生成は、後記の浮き上がった構造の弾力的な接触部を得るために必要である。
【００４４】
したがって、ａ−Ｓｉよりなる非晶質物質層１０３は、ドーム状に変形し、したがって、前記ａ−Ｃが除去されれば、図１８Ｄに示されたように、ドーム状に浮き上がった非晶質物質層が得られる。ａ−Ｃは、熱い水素や酸素プラズマの供給によって前記ａ−ＣをＣＯ2のようなガス状に酸化させて除去できる。その他、高温焼結又は水素プラズマによって除去することもできる。前記の構造で、ａ−Ｓｉは公知のように適切な不純物のドーピングにより導電体になり、その導電性ａ−Ｓｉは信号線又は接触部として使用できる。
【００４５】
図１９Ａは、図１８Ｃの工程によって、前記のような本発明の方法によってａ−Ｃを形成することによって製造されたドーム状の構造物の外観を示すＳＥＭ写真であり、図１９Ｂはドーム状の構造物の内部にａ−Ｃ副生成物が生成及び蓄積された状態を示すＳＥＭ写真である。図１９Ｃは、図１８Ｄの工程、すなわち酸素プラズマによってａ−Ｃが除去された状態でのドーム状の構造物の外観を示すＳＥＭ写真であり、図１９Ｄはドーム状の構造物内のａ−Ｃが除去された状態を示すＳＥＭ写真である。前記のようなドーム状の構造物をフォトリソグラフィによって所定パターンでエッチングすることによって、図１７Ａないし図１７Ｃに示された形態の接触部が得られる。
【００４６】
図２０Ａないし図２０Ｅは、本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造方法の一実施形態の工程を示す断面図である。
【００４７】
図２０Ａに示されたように、基板１０上にＣｒ又はＮｉ金属膜を形成した後、これをパターニングして左右分離された信号線３０を形成する。信号線３０のパターニングは最初の段階で行われることもあるが、非晶質物質層のパターニング時に共に行われることもある。
【００４８】
図２０Ｂに示されたように、基板１０の中央の信号線３０の間又は両信号線３０を覆う程度の面積に触媒層３４を形成する。この時にフォトマスクを利用したリフトオフ法によって前記触媒層３４を所望の形態に形成できる。
【００４９】
図２０Ｃに示されたように、前記積層上に非晶質物質、例えばａ−Ｓｉ３５をＣＶＤ法によって全面蒸着した後、図２０Ｄに示されたように前記信号線３０の間の領域に貫通孔３５ａを形成する。
【００５０】
図２０Ｄに示されたように、前記貫通孔３５ａの上部からＣＶＤ装置によって熱一酸化炭素又は水素ガスを供給して、貫通孔３５ａを通じて触媒層３４と非晶質シリコン３５とが反応して非晶質シリコン３５の下部に副生成物であるａ−Ｃ３６を生成する。継続して熱一酸化炭素及び水素ガスが供給されれば、前記貫通孔３５ａの周囲の部分がドーム状に浮き上がる。
【００５１】
図２０Ｅに示されたように、前記貫通孔３５ａを通じてＨ2又はＯ2プラズマを供給して前記貫通孔３５ａの下部に存在するａ−Ｃを分解除去する。非晶質シリコン３５の下部に蓄積されたａ−Ｃが除去されることによって、ドーム状に変形された非晶質シリコン、すなわち、本発明のＭＥＭＳスイッチでの接触部が得られる。
【００５２】
このようなドーム構造物の形成以後に、フォトリソグラフィ法によって前記非晶質シリコンを所望の形態にパターニングして所望の形態の接触部を有する信号線を完成する。このような過程によれば、信号線は、前記のような金属層及び非晶質シリコンによる２層構造を有し、そして前記接触部は非晶質シリコンによって形成される。ここで、非晶質シリコンは、前述したように、成膜時に適切なドーピングによって導電性となり、必要に応じて、導電性の改善のために前記非晶質シリコン上に追加の金属膜を形成できる。
【００５３】
このような過程が行われた後、通常の方法によって前記接触部上に位置するビーム及びこれを支持するスペーサを形成して、所望のＲＦ  ＭＥＭＳスイッチ、例えば、図７に示されたＭＥＭＳスイッチを得る。
【００５４】
幾つかの模範的な実施形態が説明され、添付図面に示されたが、このような実施形態は単に広い発明を例示し、これを制限しないということを理解しなければならない。また、本発明は図示されて説明された構造及び配列に限定されず、当業者によって多様な他の修正が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、ＭＥＭＳを利用する素子、例えばマイクロ波やミリメートル波帯域の無線通信端末機及びシステムにおいて、信号の選別やインピーダンス整合回路で多く応用されるＭＥＭＳスイッチに適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来のＭＥＭＳスイッチの一例を示す概略的な断面図である。
【図２】従来の他のＭＥＭＳスイッチの一例を示す概略的な断面図である。
【図３】従来のリレー型ＭＥＭＳスイッチの一例を示す概略的な断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるＭＥＭＳスイッチの概略的な断面図である。
【図５】図４に示された本発明によるＭＥＭＳスイッチの斜視図である。
【図６】図４に示された本発明によるＭＥＭＳスイッチの動作を説明する断面図である。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態によるＭＥＭＳスイッチの概略的な断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第３実施形態によるＭＥＭＳスイッチの概略的な断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態によるＭＥＭＳスイッチの概略的な斜視図である。
【図８】図７に示された本発明によるＭＥＭＳスイッチの概略的な断面図である
【図８Ａ】本発明の第５実施形態によるＭＥＭＳスイッチの概略的な断面図である。
【図８Ｂ】本発明の第６実施形態によるＭＥＭＳスイッチの概略的な断面図である。
【図９】図７に示された本発明によるＭＥＭＳスイッチの動作を説明する断面図である。
【図１０】本発明の第７実施形態によるＭＥＭＳスイッチの概略的な斜視図である。
【図１１】図１０に示された本発明によるＭＥＭＳスイッチの動作を説明する断面図である。
【図１２】本発明の第８実施形態によるＭＥＭＳスイッチの概略的な斜視図である。
【図１３】図１２に示された本発明によるＭＥＭＳスイッチの動作を説明する断面図である。
【図１４】本発明の第９実施形態によるＭＥＭＳスイッチの概略的な斜視図である。
【図１５】図１４に示された本発明によるＭＥＭＳスイッチの概略的な断面図である。
【図１６】図１４に示された本発明によるＭＥＭＳスイッチの動作を説明する断面図である。
【図１７Ａ】本発明のＲＦ ＭＥＭＳスイッチの接触部を示す斜視図である。
【図１７Ｂ】本発明のＲＦ ＭＥＭＳスイッチの接触部を示す斜視図である。
【図１７Ｃ】本発明のＲＦ ＭＥＭＳスイッチの接触部を示す斜視図である。
【図１８Ａ】本発明によるＭＥＭＳスイッチにおける浮き上がった構造の接触部を形成する工程図である。
【図１８Ｂ】本発明によるＭＥＭＳスイッチにおける浮き上がった構造の接触部を形成する工程図である。
【図１８Ｃ】本発明によるＭＥＭＳスイッチにおける浮き上がった構造の接触部を形成する工程図である。
【図１８Ｄ】本発明によるＭＥＭＳスイッチにおける浮き上がった構造の接触部を形成する工程図である。
【図１９Ａ】本発明の方法における図１８Ｃに示す工程によってａ−Ｃが形成されることによって形成されたドーム状の構造物の外観を示すＳＥＭ写真である。
【図１９Ｂ】Ａのドーム状の構造物の内部にａ−Ｃ副生成物が生成及び蓄積された状態を示すＳＥＭ写真である。
【図１９Ｃ】本発明の方法における図１８Ｄの工程、すなわち酸素プラズマによってａ−Ｃが除去された状態でのドーム状の構造物の外観を示すＳＥＭ写真である。
【図１９Ｄ】図１９Ａのドーム状の構造物内のａ−Ｃが除去された状態を示すＳＥＭ写真である。
【図２０Ａ】本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造工程図である。
【図２０Ｂ】本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造工程図である。
【図２０Ｃ】本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造工程図である。
【図２０Ｄ】本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造工程図である。
【図２０Ｅ】本発明によるＭＥＭＳスイッチの製造工程図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０    基板
２０    スペーサ
４０    ビーム作動電極
６０    ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004311394.tif 000007
【図６】
2004311394.tif 000008
【図６Ａ】
2004311394.tif 000009
【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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