(57)【要約】【課題】複雑な工程を経ることなく従来のＬＳＩプロセスとの親和性を得つつ、ＯＮ／ＯＦＦ時とも動作速度を向上させたスイッチを形成することである。【解決手段】高抵抗シリコン基板１０１上に可動電極１０３、可動電極駆動用固定電極１０４および信号伝達用固定電極１０５を形成する。可動電極１０３の側面には凹部と凸部を形成し、可動電極駆動用固定電極１０４に空間を介して前記凹部と凸部に対応する凹部と凸部を形成することで、複雑な工程を追加することなくＯＦＦ時の動作速度を向上させることができる。【選択図】図１ 
2004253365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動電極と可動電極の両側面に所定の空間を介して位置する可動電極駆動用固定電極と、前記可動電極と所定の空間を介して配された信号伝達用固定電極からなり、前記可動電極は側面における所定の位置に複数の凸部と凹部を有し、前記可動電極駆動用固定電極は前記可動電極の側面の凸部と凹部にそれぞれ対応して凹部と凸部を有し、可動電極の側面に形成された凸部は可動電極駆動用固定電極に形成した凹部に取り囲まれるように配置され、かつ可動電極駆動用固定電極の凸部は可動電極の側面の凹部に取り囲まれるように配置したことを特徴としたスイッチ。
【請求項２】
前記可動電極の側面に形成された凸部は、この凸部の長さよりも短い距離からなる所定の空間を介して可動電極駆動用固定電極に形成した凹部に取り囲まれるように配置したことを特徴とした請求項１記載のスイッチ。
【請求項３】
前記可動電極駆動用固定電極の凸部は、可動電極駆動用固定電極の凸部の長さより短い距離からなる所定の空間を介して可動電極の側面の凹部に取り囲まれるように配置したことを特徴とした請求項１記載のスイッチ。
【請求項４】
可動電極と可動電極駆動用固定電極の膜厚が同じであることを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項５】
信号伝達用固定電極は、可動電極の長辺方向側面の所定の位置に形成する複数の凸部と凹部に対応した凸部と凹部の形状を側面に有することを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項６】
可動電極の長辺方向両側面に位置する両可動電極駆動用固定電極の凹部間距離より信号伝達用固定電極の幅の方が大きいことを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項７】
可動電極の長辺方向側面の両側の凸部間距離より信号伝達用固定電極の幅の方が小さく、かつ可動電極の長辺方向側面の両側の凹部間距離より信号伝達用固定電極の幅の方が大きいことを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項８】
可動電極の長辺方向側面の両側の凹部間距離より信号伝達用固定電極の幅の方が小さいことを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項９】
可動電極面の所定の位置に複数の穴があることを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項１０】
可動電極駆動用固定電極の所定の位置に複数の穴があることを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項１１】
可動電極が信号伝達用固定電極に接触した状態において、可動電極の長辺方向側面の所定の位置に形成された複数の凸部と凹部と、可動電極駆動用固定電極に形成された凹部と凸部は垂直方向に重なった部分を有することを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項１２】
可動電極の側面の複数の凸部のインピーダンスは、少なくとも複数の凸部以外の可動電極の部分からなるインピーダンスより高いことを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項１３】
前記可動電極が信号伝達用固定電極と接触している状態から、所定の空間を介して信号伝達用固定電極と離れた位置に移動する場合、可動電極駆動用固定電極と可動電極間に電圧を印加する時間は、可動電極が信号伝達用固定電極に接触した状態から、可動電極の側面
に形成された凸部と可動電極駆動用固定電極に形成した凹部とで形成される所定の空間と可動電極駆動用固定電極の凸部と可動電極の側面の凹部とで形成される所定の空間の中でもっとも短い距離の移動に要する時間以下とすることを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項１４】
前記可動電極が信号伝達用固定電極と接触している状態から、所定の空間を介して信号伝達用固定電極と離れた位置に移動する場合、可動電極駆動用固定電極と可動電極間に電圧を印加する時間は、可動電極が信号伝達用固定電極に接触した状態から、所定の空間幅になり、さらに次に可動電極が信号伝達用固定電極と接触する必要となる時間であることを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項１５】
前記可動電極が信号伝達用固定電極と接触していない状態において、温度変化が生じた場合に、可動電極と可動電極駆動用固定電極間に静電力を印加することを特徴とする請求項１記載のスイッチ。
【請求項１６】
基板上にシリコン酸化膜を形成するステップと、前記シリコン酸化膜上に金属を形成するステップと、金属上のシリコン酸化膜をドライエッチングするステップと、金属をエッチングして電極間絶縁保持用シリコン酸化膜を形成するステップと、可動電極と可動電極の側面の凸部と凹部および可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部は同一犠牲層上に形成するステップを有することを特徴とするスイッチの製造方法。
【請求項１７】
可動電極および可動電極駆動用固定電極を配置する場所にレジストマスクを形成するステップと、可動電極および可動電極駆動用固定電極を形成するステップと、レジストマスクおよび犠牲層を除去して容量低減用空間を形成するステップとをさらに有することを特徴とする請求項１６記載のスイッチの製造方法。
【請求項１８】
犠牲層をポリイミドで形成するステップと、全面にＡＬ膜をスパッタリング法により形成するステップをさらに有することを特徴とする請求項１６記載のスイッチの製造方法。
【請求項１９】
可動電極駆動用固定電極の下部の所定の位置に段差緩和用のパターンを形成することを特徴とする請求項１６記載のスイッチの製造方法。
【請求項２０】
信号伝達用固定電極の側面の所定の位置に段差緩和用のパターンを形成することを特徴とする請求項１６記載のスイッチの製造方法。
【請求項２１】
可動電極と可動電極駆動用固定電極は、同一工程で形成した膜をエッチングして形成されたことを特徴とする請求項１６記載のスイッチの製造方法。
【請求項２２】
可動電極と可動電極駆動用固定電極は、同一のメッキ工程で形成することを特徴とする請求項１６記載のスイッチの製造方法。
【請求項２３】
可動電極と可動電極の側面の凸部と凹部および可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部はレジストからなる犠牲層上に形成することを特徴とする請求項１６記載のスイッチの製造方法。
【請求項２４】
可動電極と可動電極の側面の凸部と凹部および可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部はポリイミドからなる犠牲層上に形成することを特徴する請求項１６記載のスイッチの製造方法。
【請求項２５】
基板上にシリコン酸化膜を形成するステップと、前記シリコン酸化膜上に金属を形成する
ステップと、金属上のシリコン酸化膜をドライエッチングするステップと、金属をエッチングして電極間絶縁保持用シリコン酸化膜を形成するステップと、信号伝達用固定電極の側面の所定の位置に段差緩和用パターンを形成するステップを有することを特徴とするスイッチの製造方法。
【請求項２６】
犠牲層を形成するステップと、全面にＡＬ膜をスパッタリング法により形成するステップと、可動電極を形成してから犠牲層および段差緩和用パターンを除去して容量低減用空間を形成するステップとをさらに有することを特徴とする請求項２５記載のスイッチの製造方法。
【請求項２７】
犠牲層を形成するステップと、全面にＡＬ膜をスパッタリング法により形成するステップと、可動電極および可動電極駆動用固定電極を配置する場所に可動電極形成用マスクおよび可動電極駆動用固定電極形成用マスクを形成するステップと、可動電極および可動電極駆動用固定電極を形成してから犠牲層および段差緩和用パターンを除去して容量低減用空間を形成するステップとをさらに有することを特徴とする請求項２５記載のスイッチの製造方法。
【請求項２８】
信号を増幅する増幅器と、アンテナと、接地側と接続する対接地接続スイッチとしての前記可動電極と、前記増幅器と前記アンテナを接続する直列接続スイッチとして、前記可動電極と所定の空間を介して配された信号伝達用固定電極とを備え、前記直列接続スイッチと前記対接地接続スイッチとを交互に接続、切断することにより信号の入出力制御を行うことを特徴とする無線回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＮ／ＯＦＦ時の動作速度を向上させたスイッチとそのスイッチの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における信号のスイッチとしては、例えば非特許文献１が知られており、図２５に示すように高抵抗シリコン基板２５０１上に形成した信号伝達線２５０２と信号伝送線上に所定の空間を介し配置された可動接地線２５０３および接地線２５０４から構成される。このようなスイッチにおいては、図２６に示すように可動接地線２５０３と信号伝達線２５０２からなる平行平板のキャパシタンス容量間に電圧を印加することで静電力を発生させ可動接地線２５０３と信号伝達線２５０２を高誘電体膜２５０５を介して接触させる。接触により信号伝達線と可動接地線間で形成されるキャパシタ容量が大きくなり、その容量に応じた周波数成分の信号が伝達される。
【０００３】
このように可動接地線と信号伝達線間の電圧を制御することで信号伝達線から可動接地線へと信号の伝達の接続ならび切断を制御する事が可能となる。さらに、この方式によればＬＳＩの製造工程と同様の工程で信号のスイッチを形成することができ、トランジスタ等の回路と同じ部分に信号のスイッチを形成することで、周波数特性や小型化に有利なスイッチを形成することが可能となる。
【０００４】
信号の接続時、切断時ともに動作速度を向上させる手段として、可動電極を２方向に駆動するためにシーソーの形状を持たせたものも提案されており、例えば、非特許文献２に記されている。図２７に示すようにＧａＡｓ基板２７０１上に形成した可動電極２７０３と引っ張り電極２７０５または押し電極２７０６間に電圧を印加することで、可動電極はねじれバネ２７０７を中心とした回転運動を行う。可動電極２７０３と引っ張り電極２７０５間に電圧を印加した場合は接触電極２７０４は信号線２７０２に接触する方向に、また、可動電極２７０３と押し電極２７０６間に電圧を印加した場合、接触電極２７０４は信号線２７０２から離れる方向に動くことで、可動電極２７０３と接触電極２７０４からなるキャパシタ容量を変化させることで接触電極２７０４および信号線２７０２間の信号を接続および切断制御を行うものである。
【０００５】
微少部品を駆動させる方法としては、前記平行平板への電圧印加による静電力の他、凸部と凹部の組み合わせによる櫛歯駆動が知られており、例えば非特許文献３が知られている。図２８において、静止櫛形電極２８０４と可動櫛形電極２８０５間に電圧を印加することで、ねじればね２８０２を中心に反射鏡２８０１に回転運動をさせるものである。
【非特許文献１】アイトリプルイー、２００１年インターナショナル・エレクトロン・デバイス・ミーティング予稿集９２１ページ(IEDM Tech. Digest 01, p921, 2001)。
【非特許文献２】ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス論文集、２００１年、４０巻、２７２１ページ(Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 40, p2721, 2001)。
【非特許文献３】アイトリプルイー、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムズ・コンファレンス２００２年予稿集５３２ページ(MEMS 2002 Tech. Dig., p532, 2002)。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらのスイッチにおいては、信号伝達時の伝達効率並びに切断時の絶縁性とまた信号の接続切断の高速な動作が要求されている。
【０００７】
しかしながら、ＬＳＩの製造工程と同様の工程でスイッチが形成可能な、信号伝送線上に空間を介し可動接地線を形成する装置の場合、可動電極を駆動する電極が信号伝達線のみであり、信号を信号伝達線から接地線へ切り替える場合には可動接地線と信号伝達線の間に電圧を印加し、駆動力を得ることが可能であるが、接地線へと伝達している信号を切断する場合は、可動接地線を構成する材料の有するバネのたわみが戻ることのみにより動作させていたため、切り替え速度を早くすることは困難である。
【０００８】
また、バネ常数の高い材料を用いれば接地線へと伝達している信号を切断する切り替え速度を向上することが可能であるが、トレードオフとして信号伝達線から接地線へと切り替える場合の動作速度が遅くなる、可動接地線と信号伝達線の間に印加する電圧が高くなる等の問題を有していた。
【０００９】
また、信号伝送線上に空間を介し可動接地線を形成するスイッチにおいては、製造工程において信号伝送線の形成後、信号伝送線および可動接地線はエッチングされず該当材料のみエッチングされる犠牲層を正確な膜厚で形成し、しかる後、可動接地線を形成する。さらにその後、信号伝送線および可動接地線間の犠牲層を除去することで所定の空間を正確に形成する工程が一般的である。
【００１０】
このような工程で形成する、信号伝送線上に空間を介し可動接地線を形成するスイッチにおいて、可動接地線上にさらに固定の可動接地線駆動用電極を設ける３層構造とした場合、接地線へと伝達している信号を切断する場合においても、可動接地線を高速に動かすことが可能となる。
【００１１】
しかしながら、このような３層構造では製造工程において可動接地線の下のみならず可動接地線の上の犠牲層も正確に形成する必要があり、製造工程が複雑になってしまう。さらに、３層構造とした場合、信号伝送線、犠牲層、可動接地線、犠牲層、可動接地線駆動用電極と実際の工程では５層からなる段差が発生し、このような高段差に対してパターン形成などの工程を行うことは実質的に不可能である。
【００１２】
またこのように梁構造でスイッチを形成する場合、温度変化によって、応力が変化する。これは梁を構成する材料と、基板を構成する材料の熱膨張係数が異なる場合に生じる。梁の応力が変化すると、梁のばね定数が変化するため、スイッチの応答時間および駆動電圧が変化する。
【００１３】
また最悪の場合、ジャーナル  オブ  マイクロエレクトロメカニカルシステム  第１１巻第４号  ２００２年  ３０９ページに記載されているように温度変化により、梁が２μｍ以上も撓むことが知られている。
【００１４】
高速応答化を図るためには、可動電極の駆動距離を所望のアイソレーションを得られる必要最小限の距離にする必要があるが、動作環境の変動を考慮すれば、温度変化により梁が撓む量も考慮して、電極間の距離を余分に長くする必要がある。このため、応答時間が更に遅くなるという課題を有していた。
【００１５】
一方、シーソー型にした場合、信号電極と接触電極が重なった部分の面積でキャパシタ容量が形成される。
【００１６】
この容量の大きさにより伝達可能な信号の周波数および伝達効率が決まるため、接触電極の大きさは接続切断制御したい信号により決まり、ある決まった周波数の信号に対して接続、切断の特性を得るためには接触電極の大きさを小さくすることは不可能である。さ
らに可動電極全体の質量は接触電極の質量に加え引っ張り電極および押し電極とのキャパシタ容量も形成する部分も必要となってしまう。その結果、シーソー型の場合、直接信号の接続、切断に関与する部分以外にも電極を形成する必要があり、可動電極全体の質量がより増加してしまう。そのため、より高速な接続、切断動作に対して不利になるという問題を有している。
【００１７】
さらに櫛形電極を用いた駆動方式では、基板面内方向に駆動を行うものついては比較的容易に形成が可能であるが、基板垂直方向に駆動するものでは高さ方向に構造物を形成する必要があるため形成工程が複雑になってしまうという問題を有している。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の目的は、かかる課題を解決すべく、可動電極の下方向の駆動と上方向の駆動を分離することで、構造物の高さを必要とすることなく、また信号の伝達効率および絶縁性を確保しかつ信号の接続切断の高速な動作を行うスイッチおよびその製造方法を提供することである。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチは、可動電極と可動電極の長辺方向の両側面に所定の空間を介して位置する可動電極駆動用固定電極と、前記可動電極と所定の空間を介して配された信号伝達用固定電極からなり、可動電極の長辺方向側面の所定の位置に複数の凸部と凹部の形状を有し、可動電極駆動用固定電極にも可動電極の側面の凸部と凹部に対応した凹部と凸部の形状を有し、可動電極の側面に形成された凸部は可動電極駆動用固定電極に形成した凹部に取り囲まれるように配置し、かつ可動電極駆動用固定電極の凸部は可動電極の側面の凹部に取り囲まれるように配置したことを特徴としたものであり、信号伝達用固定電極と可動電極間に電圧を印加することで、信号伝達用固定電極と可動電極間の静電力により可動電極を信号伝達用固定電極と接触させる。可動電極が信号伝達用固定電極に接触することで、可動電極と信号伝達用固定電極間のキャパシタ容量が大きくなり、周波数成分を有する信号は信号伝達用固定電極と可動電極間で接続される。
【００２０】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極の側面に形成された凸部が、可動電極の側面の凸部の長さよりも短い距離からなる所定の空間を介して可動電極駆動用固定電極に形成した凹部に取り囲まれるように配置したものであり、信号伝達用固定電極と可動電極間に印加した電圧を０とし、可動電極と可動電極駆動用固定電極間に電圧を印加することで、信号伝達用固定電極に接触している可動電極は可動電極駆動用固定電極との静電力により信号伝達用固定電極から所定の空間を介した位置に移動することで、可動電極と信号伝達用固定電極間のキャパシタ容量が小さくなり、周波数成分を有する信号は信号伝達用固定電極と可動電極間で切断されることで、信号の接続および切断動作を行うという作用を有する。
【００２１】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極駆動用固定電極の凸部が、可動電極駆動用固定電極の凸部の長さより短い距離からなる所定の空間を介して可動電極の側面の凹部に取り囲まれるように配置したものであり、信号伝達用固定電極と可動電極間に印加した電圧を０とし、可動電極と可動電極駆動用固定電極間に電圧を印加することで、信号伝達用固定電極に接触している可動電極は可動電極駆動用固定電極との静電力により信号伝達用固定電極から所定の空間を介した位置に移動することで、可動電極と信号伝達用固定電極間のキャパシタ容量が小さくなり、周波数成分を有する信号は信号伝達用固定電極と可動電極間で切断されることで、信号の接続および切断動作を行うという作用を有する。
【００２２】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極と可動電極駆動用固定電極の膜厚が同じであるスイッチで、本来可動電極の膜厚は信号の伝達に障害とならない範囲で薄い方が、質量
を小さくすることが可能となり、接続、切断動作の速度を速くするのに有効である。一方、可動電極駆動用固定電極の膜厚は段差を乗り越える部分を有するため、厚い方が強度的に有利となる。しかしながら、可動電極側面の凸部および凹部、可動電極駆動用固定電極凹部および凸部間に電圧を印加することで可動電極に静電力を働かせ可動電極を上方向に駆動する場合、静電力は可動電極底部が固定電極底部より基板側に位置する場合および可動電極上面が固定電極上面より上側に位置する場合に大きな静電引力が発生する。そのため、可動電極とか可動電極駆動用固定電極の膜厚を同じ膜厚とすることで、静電力による可動電極の安定位置を正確に可動電極駆動用固定電極の位置と合わせることが可能となる。
【００２３】
また、本発明に係るスイッチは、信号伝達用固定電極側面が可動電極の側面の凸部と凹部に対応した凸部と凹部を形状を有するものであり、信号伝達用固定電極を前記形状とすることで、可動電極と信号伝達用固定電極間のキャパシタ容量は可動電極側面に形成された複数の凸部の面積分大きくすることが可能となる。一方、可動電極駆動用固定電極の凸部の下部には信号伝達用固定電極が存在しないため、信号伝達用固定電極と可動電極駆動用固定電極間の寄生容量を小さくすることが可能となる。さらに、信号伝達用固定電極に設ける凸部形状の幅が信号伝達用固定電極を流れる信号の周波数と比較して十分高いインピーダンスを持つ場合、信号伝達用固定電極に設けた凸部と凹部は伝達する信号に対して何ら悪影響を与え内にも関わらず、可動電極を下方向に駆動する場合、駆動力を増加させることが可能となる。
【００２４】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極の両側面に位置する両可動電極駆動用固定電極の凹部間距離より信号伝達用固定電極の幅の方が大きいものであり、可動電極および可動電極側面と可動電極駆動用固定電極に形成した凸部および凹部全てが信号伝達用固定電極の上に配置するので、段差緩和用のパターンを信号伝達用固定電極の長辺方向側面の位置に形成した場合と同じ効果が得られ、可動電極側面と可動電極駆動用固定電極に形成した凸部および凹部全てが信号伝達用固定電極の上に配置することで、可動電極側面および可動電極駆動用固定電極形成のためのレジストマスク形成プロセスにおいて、より微細な凸部と凹部のパターン形成が可能となる。さらに、可動電極と信号伝達用固定電極間のキャパシタ容量に関しても最大にすることが可能となる。
【００２５】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極の長辺方向側面の両側の凸部間距離より信号伝達用固定電極の幅の方が小さくかつ可動電極の長辺方向側面の両側の凹部間距離より信号伝達用固定電極の幅の方が大きいものであり、可動電極の側面に形成される凸部と凹部の間に信号伝達用固定電極の端面を配置することで、可動電極の容量に大きく起因する凸部と凹部以外の部分は、信号伝達用固定電極が対向電極として存在し、かつ可動電極駆動用固定電極の凸部と凹部以外の部分は信号伝達用固定電極が存在しないため、可動電極と信号伝達用固定電極間のキャパシタ容量は比較的大きく、かつ可動電極駆動用固定電極と信号伝達用固定電極間の寄生容量は小さくすることが可能となる。
【００２６】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極の長辺方向側面の両側の凹部間距離より信号伝達用固定電極の幅の方が小さいものであり、信号伝達用固定電極の幅が小さいことで、可動電極長辺方向側面に形成する凸部と凹部の形状および可動電極駆動用固定電極に形成する凸部と凹部は共に信号伝達用固定電極のない位置に配置することが可能となり、段差のない部分で形成することが可能である。その結果、段差のない部分でのパターン形成は、より微細なパターンの形成が可能となるため、可動電極長辺方向側面および可動電極駆動用固定電極に形成される、凸部と凹部のパターンはより微細なパターン形成が可能となる。さらに、可動電極駆動用固定電極と信号伝達用固定電極間の重なった領域がないため、可動電極駆動用固定電極と信号伝達用固定電極間の寄生容量を小さくすることが可能となる。
【００２７】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極面内の所定の位置に複数の穴があるものであり、可動電極に複数の穴を設けることで、スイッチの形成工程において前記穴を通して犠牲層除去を行うことができるため、犠牲層除去を容易に行うことが可能となる。さらに、スイッチを大気圧下で動作させて場合、可動電極駆動時、可動電極と信号伝達用固定電極間の気体の粘性により動作速度が制限されることを防ぐことができ、高速な接続、切断動作が可能となる。
【００２８】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極駆動用固定電極の所定の位置に複数の穴があるものであり、下部に犠牲層がある可動電極駆動用固定電極に複数の穴を設けることで、前記穴から犠牲層除去工程が進むことで犠牲層除去工程を容易にし、また大気圧下での動作においても、前記穴から気体の出入りが起こることで高速な接続、切断動作を行うことが可能となる。
【００２９】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極が信号伝達用固定電極に接触した状態において、可動電極の長辺方向側面の所定の位置に形成された複数の凸部と凹部と、可動電極駆動用固定電極に形成された凹部と凸部は垂直方向に重なった部分を有するものであり、可動電極が信号伝達用固定電極に接触した状態においても、可動電極側面に形成された複数の凸部と凹部と、可動電極駆動用固定電極に形成された凹部と凸部は垂直方向に重なった部分を有する構造とすることで、可動電極と可動電極駆動用固定電極間に電圧を印加し、可動電極を信号伝達用固定電極から離す場合、効率よく静電引力を伝えることが可能となる。
【００３０】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極側面の複数の凸部のインピーダンスが、少なくとも複数の凸部以外の可動電極の部分からなるインピーダンスより高いものであり、可動電極が信号伝達用固定電極に接触した状態で、信号伝達用固定電極から可動電極へと信号が流れる場合、信号の一部は可動電極の凸部と可動電極駆動用固定電極の凹部からなるキャパシタンス容量を通して信号が漏れてしまう可能性がある。この漏れる信号の量は信号の周波数とキャパシタンスから計算されるインピーダンスと、可動電極側面の凸部の形状により規定されるインピーダンスの合計からなるインピーダンスにより規定される。一方、可動電極側面の凸部の形状から規定されるインピーダンスは数GHzの高周波帯では凸部の幅が狭いほど一般的にインピーダンスが高いことが知られている。従って、可動電極側面の凸部の幅を狭くし、可動電極側面の凸部におけるインピーダンスを可動電極の凸部以外の部分からなるインピーダンスより高くすることで、可動電極に信号が流れる場合、可動電極の凸部と可動電極駆動用固定電極の凹部からなるキャパシタンス容量を通して信号が漏れてしまい、伝達損失が発生することを少なくすることが可能となる。
【００３１】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極が信号伝達用固定電極と接触している状態から、所定の空間を介して信号伝達用固定電極と離れた位置に移動する場合、可動電極駆動用固定電極と可動電極間に電圧を印加するのは可動電極が信号伝達用固定電極に接触した状態から、可動電極側面に形成された凸部と可動電極駆動用固定電極に形成した凹部とで形成される所定の空間と可動電極駆動用固定電極の凸部と可動電極側面の凹部とで形成される所定の空間の中でもっとも短い距離の移動に要する時間以下とするものであり、スイッチの接続、切断動作において、可動電極が絶縁保持用酸化膜を介して信号伝達用固定電極と接触している状態から離れた位置に移動する場合、可動電極駆動用固定電極と可動電極間に電圧を印加し、静電力を働かせるのは、可動電極が信号伝達用固定電極に接触した状態から可動電極側面に形成された凸部と可動電極駆動用固定電極に形成した凹部および可動電極駆動用固定電極の凸部と可動電極側面の凹部とにより形成される空間の中で最も距離の短い部分の長さだけ移動するのに要する時間以下とすることで、仮に可動電極が可動電極長辺方向に移動した場合においても、可動電極と可動電極駆動用固定電極が接触す
ることを防ぐことが可能となる。
【００３２】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極が信号伝達用固定電極と接触している状態から、所定の空間を介して信号伝達用固定電極と離れた位置に移動する場合、可動電極駆動用固定電極と可動電極間に電圧を印加する時間は可動電極が信号伝達用固定電極に接触した状態から、所定の空間幅になり、さらに次に可動電極が信号伝達用固定電極と接触する必要となる時間であるものであり、スイッチの動作において、可動電極が絶縁保持用酸化膜を介して信号伝達用固定電極と接触している状態から、所定の空間を介して信号伝達用固定電極と離れた位置に移動する場合、可動電極駆動用固定電極と可動電極間に電圧を印加するのは可動電極が信号伝達用固定電極に接触した状態から、所定の空間幅になり、さらに次に可動電極が信号伝達用固定電極と接触する必要となるまでの時間とすることで、可動電極と信号伝達用固定電極間に電圧を印加していないにも関わらず、信号伝達用固定電極を通過する信号により可動電極が信号伝達用固定電極と接触することを防ぐことが可能となる。
【００３３】
また、本発明に係るスイッチは、可動電極と信号伝達用固定電極が接触していない状態で、温度が変化した場合、可動電極と可動電極駆動用固定電極間に静電力を印加するもので、温度変化により内部応力が変化して可動電極が撓み、可動電極と信号伝達用電極間の距離が変化して所望のアイソレーションがとれなくなるため、可動電極と信号伝達用固定電極が接触していない状態においては、常に可動電極と可動電極駆動用固定電極間に静電力を印加しておくことで、可動電極の位置を温度変化によらず常に一定の位置に固定でき、温度補償が可能となる。
【００３４】
本発明に係るスイッチの製造方法は、基板上にシリコン酸化膜を形成するステップと、前記シリコン酸化膜上に金属を形成するステップと、金属上のシリコン酸化膜をドライエッチングするステップと、金属をエッチングして電極間絶縁保持用シリコン酸化膜を形成するステップと、可動電極と可動電極の側面の凸部と凹部および可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部は同一犠牲層上に形成するステップを有することを特徴としており、信号の伝達効率および絶縁性を確保しかつ信号の接続切断の高速な動作を行うことができるスイッチを簡単な工程でスイッチを製造することができる。また、可動電極だけでなく可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部および可動電極駆動用固定電極の所定の部分に関しても同一の犠牲層上に形成することで、可動電極および可動電極側面の凸部と凹部および可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部の高さを、信号伝達用固定電極からの正確に制御することを可能とする。
【００３５】
また、本発明に係るスイッチの製造方法は、さらに、可動電極および可動電極駆動用固定電極を配置する場所にレジストマスクを形成するステップと、可動電極および可動電極駆動用固定電極を形成するステップと、レジストマスクおよび犠牲層を除去して容量低減用空間を形成するステップとを有し、可動電極および可動電極駆動用固定電極を簡単に製造することができる。
【００３６】
また、本発明に係るスイッチの製造方法は、さらに、犠牲層をポリイミドで形成するステップと、全面にＡＬ膜をスパッタリング法により形成するステップを有するものであり、可動電極および可動電極駆動用固定電極を一層簡単に製造することができる。
【００３７】
また、本発明に係るスイッチの製造方法は、可動電極駆動用固定電極の下部の所定の位置に段差緩和用のパターンを形成するものであり、段差緩和用のパターンを形成することで段差緩和用のパターンを形成することで、可動電極駆動用固定電極の一部に極端に膜厚の薄い部分が形成されることを防ぐことが可能となり、可動電極駆動用固定電極の強度不足および断線を防ぐことを可能とする。
【００３８】
また、本発明に係るスイッチの製造方法は、信号伝達用固定電極の側面の所定の位置に段差緩和用のパターンを形成するものであり、段差緩和用パターンの形成位置に応じた効果が得られ、信号伝達用固定電極の短辺方向側面に段差緩和用のパターンを形成した場合、可動電極の強度不足、断線を防ぐことが可能となる。さらに、可動電極と信号伝達用固定電極間の空間の距離の正確な制御も可能となる。また、信号伝達用固定電極の長辺方向側面に段差緩和用のパターンを形成した場合、可動電極の側面の凸部と凹部の形状および可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部の形状がより微な大きさのパターンまで容易に形成することを可能とする。
【００３９】
また、本発明に係るスイッチの製造方法は、可動電極と可動電極駆動用固定電極を、同一工程で形成した膜をエッチングすることで可動電極および可動電極駆動用固定電極を形成するものであり、可動電極と可動電極駆動用固定電極の正確な膜厚制御が可能である。さらに、可動電極と可動電極駆動用固定電極を同一のマスクよりエッチング形成することで可動電極側面の凸部と両側に位置する可動電極駆動用固定電極の凹部間の所定空間のずれを最小に押さえることが可能となる。
【００４０】
また、本発明に係るスイッチの製造方法は、可動電極と可動電極駆動用固定電極を同一のメッキ工程で可動電極および可動電極駆動用固定電極を形成するものであり、同一工程で可動電極および可動電極駆動用固定電極を形成することで、膜厚の制御を容易に行うことが可能となる。
【００４１】
また、本発明に係るスイッチの製造方法は、可動電極と可動電極側面の凸部と凹部および可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部および可動電極駆動用固定電極の所定の部分はレジストからなる犠牲層上に形成するものであり、犠牲層にレジストを用いることで、犠牲層除去工程を酸素プラズマによる犠牲層除去が可能となる。
【００４２】
また、本発明に係るスイッチの製造方法は、可動電極と可動電極側面の凸部と凹部および可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部および可動電極駆動用固定電極の所定の部分はポリイミドからなる犠牲層上に形成するものであり、犠牲層にポリイミドを用いることで、酸素プラズマによる犠牲層除去が可能となり、犠牲層除去後の工程で液体中の処理を行う必要がなくなり可動電極と信号伝達用固定電極の吸着を防ぐことが可能となる。さらに、犠牲層にポリイミドを用いた場合、レジストは通常１５０℃以下の熱処理にしか耐えることができないのに対し、３００℃程度の熱処理に耐えることができるため、可動電極ならび可動電極駆動用固定電極の形成時の工程処理温度を高くすることが可能となり、工程の自由度を大きく取ることを可能とする。
【００４３】
また、本発明に係るスイッチの製造方法は、基板上にシリコン酸化膜を形成するステップと、前記シリコン酸化膜上に金属を形成するステップと、金属上のシリコン酸化膜をドライエッチングするステップと、金属をエッチングして電極間絶縁保持用シリコン酸化膜を形成するステップと、信号伝達用固定電極の側面の所定の位置に段差緩和用パターンを形成するステップを有しており、信号の伝達効率および絶縁性を確保しかつ信号の接続切断の高速な動作を行うことができるスイッチを簡単な工程でスイッチを製造することができる。
【００４４】
また、本発明に係るスイッチの製造方法は、さらに、犠牲層を形成するステップと、全面にＡＬ膜をスパッタリング法により形成するステップと、可動電極を形成してから犠牲層および段差緩和用パターンを除去して容量低減用空間を形成するステップとを有するものであり、可動電極および信号伝達用固定電極を簡単に製造することができる。
【００４５】
本発明に係る無線回路は、信号を増幅する増幅器と、アンテナと、接地側と接続する対接地接続スイッチとしての可動電極と、増幅器とアンテナを接続する直列接続スイッチとして、可動電極と所定の空間を介して配された信号伝達用固定電極とを備え、直列接続スイッチと対接地接続スイッチを交互に接続、切断することにより信号の入出力制御を行うものであり、信号の伝達経路を信号伝達用固定電極側から可動電極側へと伝達することで、可動電極が信号伝達用固定電極に接触した時、可動電極と可動電極駆動用固定電極間の寄生容量により信号の損失が発生した場合においても損失を最小限に抑えるものである。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、可動電極の下方向への駆動は可動電極の下部に位置する信号伝達用固定電極と可動電極の静電力により、一方、可動電極の上方向への駆動は可動電極の長辺方向の両側面に位置する可動電極駆動用固定電極との静電引力により駆動することで、信号の伝達効率および絶縁性を確保しかつ信号の接続切断の高速な動作を行うことができるという効果を有する。さらに、可動電極の側面に可動電極駆動用固定電極を配置することが可能となり、複雑な工程の追加が不要であるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１について図面を用いて説明する。
【００４８】
図１は本発明の実施の形態１の場合のスイッチの斜視図である。高抵抗シリコン基板１０１上のシリコン酸化膜１０２を介して、可動電極１０３、可動電極駆動用固定電極１０４、および信号伝達用固定電極１０５から構成される。可動電極側面は複数の可動電極側面凸部１０７を有している。本実施の形態１においては便宜上複数の凸部の形状は全て同じの形状としており、また凸部の配置は周期的に配置している。その結果、１つの可動電極側面凸部と隣接する可動電極側面凸部の間には凹部が形成され、各凹部も周期的に配置されている。一方、可動電極駆動用固定電極凸部１０８は可動電極側面の凸部と凹部に対応するように配置され、所定の空間を介して可動電極側面の凹部に取り囲まれるように配置されるため、本実施の形態１においては可動電極駆動用固定電極凸部も周期的に配置される構成となる。さらに、可動電極駆動用固定電極の凹部に関しても、可動電極側面の凹部の場合と同様、隣接する凸部間で形成されるため、周期的に配置される。
【００４９】
本実施の形態１においては、便宜上、可動電極側面凸部１０７および可動電極駆動用固定電極凸部の凸部の長さは共に同じ寸法としている。可動電極側面凸部は可動電極駆動用固定電極凹部により可動電極凸部の長さよりも短い距離からなる所定の空間を介して取り囲まれており、また可動電極駆動用固定電極の凸部は可動電極側面の凹部により可動電極駆動用固定電極の凸部の長さよりも短い距離からなる所定の空間を介して取り囲まれているため、図１に示すごとく可動電極側面凸部の一部は可動電極駆動用固定電極凹部の中に、可動電極駆動用固定電極凸部の一部は可動電極凹部の中に入り込むような形に配置される。
【００５０】
図２は図１のＡ−Ａ’断面で、スイッチにおいて信号が信号伝達用固定電極から可動電極への接続がなされていない状態を示した断面図である。高抵抗シリコン基板１０１上のシリコン酸化膜１０２を介して信号伝達用固定電極１０５を配置する。信号伝達用固定電極上には電極間絶縁保持用シリコン酸化膜１１０が形成されており、さらに容量低減用空間２０９を介して可動電極１０３が配置されている。可動電極１０３は両端の可動電極固定領域１０６において基板上に固定されている。
【００５１】
図３は図１のＢ−Ｂ’断面で、スイッチにおいて信号が信号伝達用固定電極から可動電極への接続がなされていない状態を示した断面図である。高抵抗シリコン基板１０１上の
シリコン酸化膜１０２を介して、可動電極駆動用固定電極１０４、信号伝達用固定電極１０５を配置する。信号伝達用固定電極１０５上には電極間絶縁保持用シリコン酸化膜２１０が形成されており、さらに容量低減用空間２０９を介して可動電極１０３が配置されている。本実施の形態１においては、可動電極駆動用固定電極１０４の凸部と容量低減用空間２０９を介した位置での可動電極１０３の基板表面からの高さが同じになるように設計している。
【００５２】
図４は図１のＡ−Ａ’断面で、スイッチにおいて信号が信号伝達用固定電極から可動電極へ接続されている状態を示した断面図である。高抵抗シリコン基板１０１上のシリコン酸化膜１０２を介して配置された信号伝達用固定電極１０５と、可動電極１０３間に電圧を印加することで、静電力により、可動電極１０３は信号伝達用固定電極１０５上の電極間絶縁保持用シリコン酸化膜２１０に接触し、容量低減用空間２０９は可動電極固定領域近傍に一部残るだけとなる。信号伝達用固定電極１０５上の電極間絶縁保持用シリコン酸化膜２１０は、信号伝達用固定電極１０５と可動電極１０３間に電圧を印加し、可動電極１０３が信号伝達用固定電極１０５に接触した場合においても、信号伝達用固定電極１０５と可動電極１０３が直接接触することで電位差が保てなくなり可動電極１０３が離れてしまうことを防ぐことを目的とする。
【００５３】
信号伝達用固定電極１０５と可動電極１０３により形成される容量は（式１）に従い、電極間絶縁保持用シリコン酸化膜２１０からなるコンデンサ容量（式２）と容量低減用空間からなるコンデンサ容量（式３）の直列接続容量となる。
【００５４】
【数１】
2004253365.tif 000003
【００５５】
【数２】
2004253365.tif 000004
【００５６】
【数３】
2004253365.tif 000005
【００５７】
（式２）および（式３）においてεｓはシリコン酸化膜の比誘電率、ε０は真空中の誘電率Ｓは信号伝達用固定電極１０５と可動電極１０３により形成される電極の面積、ｔは電極間絶縁保持用シリコン酸化膜２１０の厚さ、ｄは容量低減用空間２０９の長さである。また、ｔは一般的にｄの１／１０以下の値である。さらに、（式３）は正確には真空中のコンデンサ容量であるが大気中においてもほぼ同等である。可動電極１０３が信号伝達用固定電極１０５に接触した場合、容量低減用空間からなるコンデンサ容量は無視できる値となり、電極間絶縁保持用シリコン酸化膜２１０からなるコンデンサ容量のみと考えて
問題はない。一方、可動電極１０３が信号伝達用固定電極１０５から所定の容量低減用空間を保った位置にある場合、コンデンサ容量は容量低減用空間からなるコンデンサ容量が支配的となる。
【００５８】
図５は図１のＢ−Ｂ’断面でスイッチにおいて信号が信号伝達用固定電極から可動電極へ接続されている状態を示した断面図である。
【００５９】
高抵抗シリコン基板１０１上のシリコン酸化膜１０２を介して配置された信号伝達用固定電極１０５と、可動電極１０３間に電圧を印加することで、静電力により、可動電極１０３は信号伝達用固定電極１０５上の電極間絶縁保持用シリコン酸化膜２１０に接触し、可動電極駆動用固定電極１０５と可動電極１０３間には所定の容量低減用空間分の距離が増加する。
【００６０】
信号伝達用固定電極１０５から可動電極１０３へ接続された状態から切断状態への動作は、信号伝達用固定電極１０５と可動電極１０３間に印加した電圧を０とし、可動電極１０３と可動電極駆動用固定電極１０５間に電圧を印加することで、可動電極駆動用固定電極１０５と可動電極１０３間に生じた所定の容量低減用空間分の距離を０とするように静電力が働く。その結果、可動電極１０３のたわみが戻ろうとするバネの力だけでなく、静電力の両方の力により可動電極１０３を動かすことで、短時間で信号伝達用固定電極１０５から離れることが可能となり切断動作特性を向上できるという効果が得られる。
【００６１】
例えば、可動電極１０３の幅を５μｍ、長さを４００μｍ、厚みを０.７μｍとし、可動電極１０３と信号伝達用固定電極１０５とのギャップを０．６μｍとした場合の応答特性を図２０に示す。図２０には、可動電極１０３と信号伝達用固定電極１０５が接触した状態から、時刻０で静電力を切り、信号伝達用固定電極１０５が元の位置の復元する様子を示している。参考のために同じ可動電極１０３の形状で、櫛歯がない場合も併せて示す。
【００６２】
また図２１に櫛歯の形状を示す拡大図を示す。櫛歯の形状は、櫛の幅aを１μｍ、櫛の高さhを５μｍ、櫛と櫛の間隔を１μｍとしている。櫛歯構造がない場合は、可動電極１０３は、自身が有するばね力のみでもとの位置に復元するため、必然的に応答時間が遅くなる特性であるのに対して、櫛歯構造では、可動電極１０３と可動電極駆動用固定電極１０５間に電圧を印加すれば、可動電極１０３に元の位置に復元する静電力が重畳されるため、より高速な応答が可能となる。
【００６３】
なお、本実施の形態１においては高抵抗シリコン基板１０１上にシリコン酸化膜１０２を介してスイッチの各部品を配置したが、その他の絶縁材料例えばシリコン窒化膜を用いてもよい。また、高抵抗シリコン基板を用いたが、シリコン以外の材料例えばガリウム砒素基板等化合物半導体基板においても、さらに石英、アルミナ等絶縁性基板を用いた場合においても同様の効果が得られる。さらに、基板の抵抗が十分に高く、基板を通して可動電極、信号伝達用固定電極、可動電極駆動用固定電極間の電気的に影響が及ばない場合、シリコン酸化膜もしくは同等の絶縁材料の配置は省略することが可能である。
【００６４】
また、実施の形態１において可動電極側面に形成された凸部および凹部と、可動電極側面の凸部と凹部に対応した、可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部は図１では矩形にしているが、角の部分は曲率を有する形状でも同様の効果が得られる。
（実施の形態２）
以下本発明の実施の形態２について式と図面を用いて説明する。
【００６５】
凸部と凹部を組み合わせた形の電極間に働く力は、例えばアイトリプルイー、マイクロ
・エレクトロ・メカニカル・システムズ・コンファレンス２００２年予稿集５３２ページ(MEMS 2002 Tech. Dig., p532, 2002)が知られており、変位ｚの場合、ｚ方向に働く力は（式４）で与えられる。
【００６６】
【数４】
2004253365.tif 000006
【００６７】
（式４）において、Ｖは電極への印加電圧、Ｃは電極間で形成されるキャパシタンス容量、ｚは変位で与えられる。（式４）より、ｚ方向の変位が変化した場合においても電極間で形成される容量が変化しない場合は静電力が発生しないことがわかる。従って図６に示すごとく例えば可動電極駆動用固定電極６０１の膜厚が可動電極６０２より厚い場合、可動電極駆動用固定電極６０１と、可動電極６０２により形成されるキャパシタンス形成領域６０３は、可動電極６０２がｚ方向に多少動いても面積が変化することがないため、ｚ方向の力は発生せず、可動電極駆動用固定電極６０１の膜厚の範囲内では静電力による駆動ができない。
【００６８】
可動電極の膜厚をｔｍ、可動電極駆動用固定電極の膜厚をｔｄ、両者の関係をｔｄ＞ｔｍとした場合、ｌｕ＝ｔｄ−ｔｍなる制御不可能位置ｌｕが存在する。
【００６９】
一方、可動電極駆動用固定電極６０１の膜厚と可動電極６０２の膜厚を同一にした場合、制御不可能位置は存在せず、可動電極駆動用固定電極６０１と可動電極６０２間に電圧を印加し、静電力を加えることで可動電極６０２は常に一定の位置に制御することが可能となる。
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について図面を用いて説明する。図７（ａ）に示すごとく、設計上、可動電極７０２側面の凸部と両側に位置する可動電極駆動用固定電極７０１の凹部間の所定空間は、距離がdの均等な所定の空間７０３を介している。
【００７０】
しかしながら、可動電極７０２と、可動電極駆動用固定電極７０１を異なるマスクで形成した場合、可動電極形成用のマスクと可動電極駆動用固定電極形成用のマスクとのマスク合わせずれが発生した場合は図７（ｂ）のように、可動電極７０２側面の凸部と可動電極駆動用固定電極７０１の凹部の片側の空間は距離が近づきｄ−ｅとなり距離が小さい所定空間７１３を形成する。また、反対側に位置する凹部との距離はｄ＋ｅと大きくなって距離が大きい所定空間７１４を形成する。つまり、図７（ｂ）は、マスク合わせが図の上方向に距離ｅだけ発生した場合の可動電極側面の凸部と可動電極駆動用固定電極７０１の凹部の関係を示している。
【００７１】
このようなマスクずれが発生した場合、可動電極７０２と可動電極駆動用固定電極７０１間に電圧を印加し、静電力を発生させた場合、図の上下方向に静電引力が働くことが知られており、静電引力の大きさは例えばアイトリプルイー、マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システムズ・コンファレンス１９９６年予稿集２１６ページ(MEMS 1996 Tech. Dig., p.216, 1996)に述べられているように、（式５）に示す大きさの可動電極７１２への引力７１２、可動電極駆動用固定電極７０１への引力７１５が働いてしまう。
【００７２】
【数５】
2004253365.tif 000007
【００７３】
この静電力が発生し、可動電極７０２のバネ定数から求められる力を越えてしまった場合、可動電極７０２と可動電極駆動用固定電極７１１間で接触し、可動電極７０２の動きを阻害するだけではなく破壊を起こすという問題が発生するが、本実施の形態を適用し、同一マスクで可動電極７０２と可動電極駆動用固定電極７０１を形成することでマスク合わせずれを０にする事が可能となる。
（実施の形態４）
以下本発明の実施の形態４について図面を用いて具体的に説明する。
【００７４】
図８は本発明のスイッチを製造する場合の工程断面図である。図８（ａ）において、高抵抗シリコン基板８０１上を熱酸化して、高抵抗シリコン基板８０１上にシリコン酸化膜８０２を形成する。その後、シリコン酸化膜８０２上に金属を形成し、さらにシリコン酸化膜を形成する。しかる後フォトリソグラフィーにより、所定の領域のみレジストが残るようにフォトレジストパターンを形成しフォトレジストをマスクとして金属上のシリコン酸化膜をドライエッチングし、続いて金属をエッチングすることで、信号伝達用固定電極８０３および電極間絶縁保持用シリコン酸化膜８０４が形成される。さらにレジストマスクを除去後、可動電極、可動電極側面の凸部ならび凹部、可動電極駆動用固定電極の凹部ならび凸部、可動電極駆動用固定電極の凹部ならび凸部に隣接する一部が形成される領域に犠牲層が残るように犠牲層８０５を堆積、パターニングする。その後図８（ｂ）に示すごとく全面に金属８０６を形成した後、可動電極ならび可動電極駆動用固定電極を配置する所定の場所にレジストマスク８０７を形成する。
【００７５】
しかる後、図８（ｃ）のようにレジストマスク８０７をマスクとして金属をエッチングし、可動電極８０８ならび可動電極駆動用固定電極８０９を形成する。さらにレジストマスク８０７を除去後、犠牲層８０５を除去することで容量低減用空間８１０が形成される。
【００７６】
なお、本実施の形態において信号伝達用固定電極、可動電極および可動電極駆動用固定電極の材料として金属を用いたが、高濃度不純物導入された半導体、導電性高分子材料などを用いても良い。
【００７７】
また、高抵抗シリコン基板８０１上に絶縁膜としてシリコン酸化膜８０２を形成したが、実施の形態１と同様に他の絶縁材料でもよい。同様にガリウム砒素基板等他の基板材料の利用も可能であり、さらに基板の抵抗が十分高い場合シリコン酸化膜を除去して良いことは言うまでもない。
（実施の形態５）
以下本発明の実施の形態５について図面を用いて説明する。
【００７８】
図９は段差緩和用のパターンを形成した場合のスイッチの製造工程断面図を示すものである。図９（ａ）は実施の形態４の場合と同様の工程で高抵抗シリコン基板上にシリコン酸化膜９０２、信号伝達用固定電極９０３および電極間絶縁保持用シリコン酸化膜９０４を形成したものである。次にフォトレジストをスピンコート、露光、現像し、ホットプレートでベークすることにより図９（ｂ）に示すごとく、段差緩和用パターン９０５を所定の位置に形成する。段差緩和用パターン９０５の配置の位置は、以降の工程で形成される
可動電極駆動用固定電極が形成され、かつ犠牲層により形成される段差を分割できるような位置と膜厚で形成するものとする。
【００７９】
引き続き図９（ｃ）に示すごとく、ポリイミドからなる犠牲層９０６を形成する。犠牲層端面９０７の周囲には段差緩和用パターン９０５があるため、段差緩和用パターン９０５がない場合、犠牲層表面からシリコン酸化膜９０２表面までの距離の段差が犠牲層端面に形成されるのに対して、段差緩和用パターン９０５により犠牲層表面からの段差は犠牲層表面から段差緩和用パターン表面までの段差と、段差緩和用パターン表面からシリコン酸化膜表面までの段差に２分割され、一カ所で大きな段差が形成されることを防ぐことが可能となる。
【００８０】
しかる後に、図９（ｄ）示すごとく、全面にＡＬスパッタ堆積膜９０８をスパッタリング法により形成する。さらに、図９（ｅ）に示すごとく、実施の形態４の場合と同様の工程で、可動電極９０９ならび可動電極駆動用固定電極９１０を配置する所定の場所にレジストマスクを形成し、前記レジストマスクをマスクとしてＡＬをエッチングし、可動電極１１０９ならび可動電極駆動用固定電極１１１０を形成する。さらにレジストマスクと犠牲層９０６および段差緩和用パターン９０５を除去することで容量低減用空９１１１が形成される。容量低減用空間のための犠牲層の段差は、犠牲層と段差緩和用パターンの両方で緩和されるため、可動電極駆動用固定電極９１０において極端に膜が薄い強度不足領域は形成されない。
【００８１】
酸素プラズマ処理を用いた工程では、溶媒中のウェットエッチングとは異なり、減圧雰囲気下で処理することが可能である。液体中の処理における吸着に関しては例えばジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・テクノロジ、Ｂ１５巻１号１ページ、１９９７年(J. Vac. Sci. Technol., Vol. B, p. 1, 1997)に記されており、表面張力等の影響で乾燥工程中に意図しない部分が吸着することが知られている。従って、レジストからなる犠牲層を用いることで犠牲層除去後の工程に液体中の処理を行う必要がなくなり可動電極と信号伝達用固定電極の吸着を防ぐことを可能とする。
【００８２】
なお、本実施の形態において段差緩和用パターン９０５はフォトレジストを用いたが、ポリイミドを用いても問題ない。さらに、本実施の形態において犠牲層除去工程により除去される材料としたが、犠牲層除去工程で除去されない材料の場合、可動電極駆動用工程電極の強度はより一層強くなる。
【００８３】
図１０（ａ）は段差緩和用のパターンを形成しなかった場合のスイッチの製造工程断面図を示しており、実施の形態４の場合と同様の工程で高抵抗シリコン基板１００１上にシリコン酸化膜１００２、信号伝達用固定電極１００３および電極間絶縁保持用シリコン酸化膜１００４を形成する。
【００８４】
電極間絶縁保持用シリコン酸化膜１００４までを形成後、ポリイミドからなる犠牲層１００５を形成している。本実施の形態では実施の形態４の場合と異なり犠牲層１００５が容易除去にできるように犠牲層１００５の幅を短く設計している。しかる後、図１０（ｂ）に示すごとく全面にＡＬスパッタ堆積膜１００６をスパッタリング法により形成する。スパッタリング法による金属膜の成膜では、比較的低温のプロセスにおいても安定した膜の形成が可能であるが、段差部側面には堆積しにくいという特性を有している。蒸着法も同様、段差部側面には堆積しにくい。一方、減圧雰囲気下のＣＶＤ法を用いた場合、段差部側面にも成膜することが可能であるがプロセス温度が高く利用範囲が限られる。従って、ＡＬスパッタ堆積膜１００６には段差部分に膜厚が薄い薄膜領域１００７が形成される。
【００８５】
しかる後、図１０（ｃ）に示すごとく、実施の形態４の場合と同様の工程で、可動電極ならび可動電極駆動用固定電極を配置する所定の場所にレジストマスクを形成し、前記レジストマスクをマスクとしてＡＬをエッチングし、可動電極１００８ならび可動電極駆動用固定電極１００９を形成する。さらにレジストマスクと犠牲層を除去することで容量低減用空間１０１０が形成される。一方、犠牲層の段差部分の薄膜領域はそのまま可動電極駆動用固定電極１００９の強度不足領域１０１１となる。
（実施の形態６）
以下本発明の実施の形態６について図面を用いて具体的に説明する。
【００８６】
図１１は段差緩和用のパターンを信号伝達用固定電極の短辺方向側面の位置に形成した場合のスイッチの製造工程断面図を示すものであり、図１におけるＡ−Ａ’断面図を示したものである。図１１（ａ）は実施の形態４の場合と同様の工程で高抵抗シリコン基板１０１上にシリコン酸化膜１０２、信号伝達用固定電極１０３および電極間絶縁保持用シリコン酸化膜２１０を形成する。
【００８７】
次に図１１（ｂ）に示すごとく、信号伝達用固定電極の短辺方向側面の位置に感光性のポリイミドをスピンコート、露光、現像し、ホットプレートでベークすることで段差緩和用パターン１１０５を形成する。段差緩和用パターン１１０５の配置の位置は、以降の工程で形成される可動電極が形成され、かつ犠牲層により形成される段差を分割できるような位置と膜厚で形成するものとする。
【００８８】
引き続き図１１（ｃ）に示すごとく、ポリイミドからなる犠牲層１１０６を形成する。犠牲層端面１１０７下には前記段差緩和用パターンがあるため、犠牲層表面からの段差は複数の段差に分割され、一カ所で大きな段差が形成されることを防ぐことが可能となる。しかる後に、図１１（ｄ）示すごとく、全面にＡＬスパッタ堆積膜１１０８をスパッタリング法により形成するが、実施の形態５の場合と同様、比較的低温で成膜可能であるが、段差部側面には堆積しにくいという特性を有している。蒸着法も同様の特徴を有する。
【００８９】
さらに、図１１（ｅ）に示すごとく、実施の形態４の場合と同様の工程で、可動電極を配置する所定の場所にレジストマスクを形成し、前記レジストマスクをマスクとしてＡＬをエッチングし、可動電極１０３を形成する。さらにレジストマスクと犠牲層１１０６および段差緩和用パターン１１０５を除去することで容量低減用空間１１１０が形成される。容量低減用空間１１１０のための犠牲層の段差は、犠牲層と段差緩和用パターンの両方で緩和されるため、可動電極１０３において極端に膜が薄い強度不足領域は形成されず、安定した動作を可能にする。なお本実施の形態では段差緩和用パターンをポリイミドにより形成したが、実施の形態５の場合と同様、犠牲層除去工程後に残っていても問題はない。
【００９０】
図１２は段差緩和用のパターンを信号伝達用固定電極の長辺方向側面の位置に形成した場合のスイッチの製造工程断面図を示すものであり、図１におけるＢ−Ｂ’断面図を示したものである。
【００９１】
図１２（ａ）は実施の形態４の場合と同様の工程で高抵抗シリコン基板１０１上にシリコン酸化膜１０２、信号伝達用固定電極１０３および電極間絶縁保持用シリコン酸化膜２１０を形成する。
【００９２】
次に図１２（ｂ）に示すごとく、フォトレジストをスピンコート、露光、現像し、ホットプレートでベークすることで段差緩和用パターン１１０５を信号伝達用固定電極の長辺方向側面の位置に形成する。段差緩和用パターン１１０５は、以降の工程で形成される可動電極側面の凸部と凹部および可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部が形成される部分の
下部に相当する位置に、信号伝達用固定電極の膜厚と電極間絶縁保持用シリコン酸化膜の膜厚を足し合わせた膜厚、言い換えると段差緩和用パターンと電極間絶縁保持用シリコン酸化膜の表面の基板表面からの高さが同じになる膜厚で形成する。
【００９３】
引き続き図１２（ｃ）に示すごとく、ポリイミドからなる犠牲層１１０６を形成する。信号伝達用固定電極の膜厚と電極間絶縁保持用シリコン酸化膜の膜厚を足し合わせた膜厚で段差緩和用パターンを形成したことにより、犠牲層の表面は信号伝達用固定電極から段差緩和用パターンのほぼ端面にわたり基板表面からの高さが一定となる。
【００９４】
しかる後に、図１２（ｄ）示すごとく、全面にＡＬスパッタ堆積膜１１０８をスパッタリング法により形成する。さらに、実施の形態４の場合と同様の工程で、可動電極ならび可動電極駆動用固定電極を配置する所定の場所にフォトレジストからなる可動電極形成用マスク１２０１および可動電極駆動用固定電極形成用マスク１２０２を形成する。可動電極駆動用固定電極形成用マスク１２０２の一部は、段差緩和用パターン１１０５の上部に位置し、可動電極駆動用固定電極の凸部および凹部の形成領域１２０３となっており、段差緩和用パターン１１０５により可動電極マスク表面と同一の高さとなっている。
【００９５】
図１２（ｄ）においては可動電極側面に形成された凸部と凹部は記されていないが、可動電極駆動用固定電極により形成される凸部および凹部と同じ位置である。その結果、可動電極駆動用固定電極の凸部および凹部および可動電極側面に形成される凸部と凹部の形成領域は同じ高さとなる。その結果、露光機の焦点深度の問題で、異なる高さの部分では形成できないような微細なパターンの形成も同じ高さの部分へのパターン形成となり、より微細なパターン形成が可能となる。
【００９６】
引き続き、図１２（ｅ）に示すごとく、レジストマスクをマスクとしてＡＬをエッチングし、可動電極１０３ならび可動電極駆動用固定電極１０４を形成する。しかる後レジストマスクと犠牲層１１０６および段差緩和用パターン１１０５を除去することで容量低減用空間１１１０が形成される。
【００９７】
このように、本実施の形態を適用することで、可動電極側面の凸部と凹部および可動電極駆動用固定電極の凹部と凸部に関して、より微細なパターンの形成が可能となる。
（実施の形態７）
以下本発明の実施の形態７について図面を用いて具体的に説明する。
【００９８】
図１３は犠牲層除去用の穴を可動電極に形成した場合のスイッチを示す斜視図である。可動電極１５０３上に複数の犠牲層除去用穴１５０８を形成している。前記犠牲層除去用穴１５０８がない場合、犠牲層除去は可動電極側面凸部および凹部１５０７と可動電極駆動用固定電極１５０４の凹部と凸部１５０６からなる空間ならび、可動電極駆動用固定電極両端部１５０９の部分からのみ除去可能である。実際のスイッチでは低電圧で高速に接続・切断の動作を行うためには、犠牲層除去は可動電極側面の凸部および凹部１５０７と可動電極駆動用固定電極１５０４の凹部と凸部１５０６からなる空間は１μｍ以下、可動電極駆動用固定電極両端部１５０９の犠牲層の空間に関しても１μｍ以下に設計する必要がある。さらに可動電極１５０３の長さは約４００μｍ程度となる。このような狭い領域の犠牲層除去を、可動電極側面の凸部および凹部と可動電極駆動用固定電極１５０４の凹部と凸部１５０６からなる空間および可動電極駆動用固定電極両端部１５０９からのみ行う場合、犠牲層除去工程の時間がかかるだけでなく、完全に犠牲層が除去できないという問題が発生するが、可動電極１５０３上に犠牲層除去用穴１５０８を形成することで、犠牲層除去が容易にできるようになる。とりわけ本実施の形態においては可動電極側面に可動電極駆動用固定電極１５０４を配置しているため、可動電極側面には犠牲層除去の障害となるものが何もない従来例であるアイトリプルイー、２００１年インターナショナル・
エレクトロン・デバイス・ミーティング予稿集９２１ページ記載の犠牲層除去工程とは異なり、犠牲層除去用穴１５０８を設けない場合、より犠牲層除去が困難である。また、前記犠牲層除去用穴１５０８は１μｍ程度でも十分効果がある。この穴の寸法は可動電極１５０３に流す信号に影響を及ぼさない大きさに設計するのが望ましい。
【００９９】
さらに、犠牲層除去用穴１５０８は犠牲層除去後も本スイッチを大気中で動作させる場合、可動電極１５０３が信号伝達用固定電極へ接触する課程においては、可動電極下の空間内の気体の逃げ道となり、また、接触している可動電極が信号伝達用固定電極から離れる場合には気体の入り口となり、気体の粘性により可動電極の動きが阻害されることを防ぐ事が可能となる。
（実施の形態８）
以下本発明の実施の形態８について図面を用いて具体的に説明する。
【０１００】
図１４は犠牲層除去用の穴を可動電極駆動用固定電極に形成した場合のスイッチを示す工程断面図である。本発明の実施の形態４と同様の工程で高抵抗シリコン基板１６０１上のシリコン酸化膜１６０２、信号伝達用固定電極１６０３、電極間絶縁保持用シリコン酸化膜１６０４、犠牲層１６０５を形成した後、図１４（ａ）に示すごとく、基板全面に金属１６０６を形成した後、可動電極ならび可動電極駆動用固定電極を配置する所定の場所にレジストマスク１６０７を形成する。レジストマスク１６０７には可動電極駆動用固定電極が形成される所定の領域に犠牲層除去用穴形成のための犠牲層除去穴形成パターン１６０８を設けている。しかる後、前記レジストマスク１６０７をマスクとして金属をエッチングし、可動電極１６０９ならび可動電極駆動用固定電極１６１０を形成する。図１４（ｂ）のように、さらにレジストマスクを除去後、犠牲層を除去することで容量低減用空間１６１１が形成されるが、犠牲層は犠牲層除去穴１６１２からも除去されるため、犠牲層が残ることなく容易に除去可能となる。
（実施の形態９）
以下本発明の実施の形態９について図面を用いて具体的に説明する。
【０１０１】
図１５は可動電極１７０２が信号伝達用固定電極１７０３に絶縁保持用酸化膜１７０４を介して接触した場合の、可動電極１７０２と可動電極駆動用固定電極１７０１の位置を模式的に示した図である。可動電極１７０２は信号伝達用固定電極１７０３に接触した状態においてもｚ方向の垂直方向に重なった部分を有することで平行平板のキャパシタンス形成領域１７０５を形成している。平行平板のキャパシタンス形成領域１７０５において、可動電極駆動用固定電極１７０１と可動電極間１７０２に電圧を印加した場合の静電力は、実施の形態２の場合と同様に（式４）により求められる。しかしながら、平行平板のキャパシタンスが形成されない場合、（式４）からなる力は発生せず可動電極１７０２を駆動する力は非常に小さくなってしまう。このように、可動電極が信号伝達用固定電極１７０３に接触した状態においても、可動電極側面に形成された複数の凸部と凹部と、可動電極駆動用固定電極に形成された凹部と凸部は垂直方向に重なった部分を有する構造とすることで、大きな静電力を発生することが可能となる。
（実施の形態１０）
以下本発明の実施の形態１０について図面を用いて具体的に説明する。
【０１０２】
図１６は可動電極が信号伝達用固定電極へ接触した場合、可動電極が長手方向にｇだけずれた場合の可動電極１８０２および可動電極駆動用固定電極１８０１の位置を模式的に示した図である。可動電極１８０３がずれたため本来の可動電極側面に形成された凸部と可動電極駆動用固定電極１８０１に形成した凹部とで形成される所定の空間ｄに対して、ｄ−ｇだけ狭くなっている。この状態で、可動電極１８０２と可動電極駆動用固定電極１８０１に働く力は、実施の形態３の場合と同様の考え方が適用でき、可動電極１８０２および可動電極駆動用固定電極間１８０１にＶの電圧を印加した場合の距離ｘ移動した点で
の、両電極の基板平面方向に働く力は（式６）に従う力が働く。
【０１０３】
【数６】
2004253365.tif 000008
【０１０４】
可動電極１８０２と可動電極駆動用固定電極１８０１間に電圧を印加し続けた場合、実施の形態３の場合と同様、可動電極１８０２の動きを阻害するだけではなく破壊を起こすという問題が発生するが、可動電極１８０２と可動電極駆動用固定電極間１８０１に電圧を印加する時間を、可動電極１８０２の側面に形成された凸部と可動電極駆動用固定電極１８０１に形成した凹部とで形成される所定の空間と可動電極駆動用固定電極１８０１の凸部と可動電極１８０２の側面の凹部とで形成される所定の空間の中で最も短い距離、本実施の形態においてはｄ−ｇの距離の移動に必要な時間以下とすることで、可動電極１８０２が可動電極１８０２の長手方向にずれた状態で信号伝達用固定電極に接触した場合においても電極の接触による動作の阻害、破壊を防ぐことが可能となる。
（実施の形態１１）
以下本発明の実施の形態１１について図面を用いて具体的に説明する。
【０１０５】
図１７（ａ）は本発明を適用した場合の、図１７（ｂ）は適用しなかった場合のスイッチの接続切断の様子を示す。図１７（ａ）に示すごとく本発明を適用した場合、信号伝達用固定電極に大きな信号が入力した場合においても可動電極は切断したままの状態である。一方適用しなかった場合、図１７（ｂ）に示すごとく可動電極と可動電極駆動用固定電極間への電圧の印加は可動電極と信号伝達用固定電極間の印加電圧を与えた状態から与えない状態へと変化させた時のみパルス的に与え、以降可動電極と可動電極駆動用固定電極間へは電圧を印加しなくても可動電極は切断状態を保ったままである。しかしながら、信号伝達用固定電極に流れる信号がある一定以上の電圧になった場合、可動電極と信号伝達用固定電極間に信号に起因する静電引力が働き、可動電極が接続状態となる誤動作を起こしてしまう。このように、本発明を適用することで、信号伝達用固定電極を通過する信号により可動電極が信号伝達用固定電極と接触することを防ぐことが可能となる。
（実施の形態１２）
以下本発明の実施の形態１２について図面を用いて具体的に説明する。
【０１０６】
図１８は入出力スイッチに本発明のスイッチを適用した場合の無線回路の例である。アンテナ２００７と入力側増幅器、および、アンテナ２００７と出力側増幅器の切り替えを行うために、各増幅器の出力間に直列ならび対接地に２つのスイッチを形成したものである。各々１つのスイッチを配置することで、出力側増幅器接続点２００１とアンテナ２００７間の接続時は、出力側直列接続スイッチ２００３が接続状態となり同時に出力側対接地接続スイッチ２００４が切断状態となることで、出力側増幅器とアンテナ間が接続され、さらに入力側増幅器接続点２００２とアンテナ間は入力側直列接続スイッチ２００５が切断状態となり、さらに入力側対接地スイッチ２００６が接続状態となることでより完全な切断状態が達成される。
【０１０７】
一方、入力側増幅器接続点とアンテナ間の接続時は、入力側直列接続スイッチ２００５が接続状態となり、さらに入力側対接地スイッチ２００６が切断状態となることで、入力側増幅器とアンテナ間が接続され、出力側増幅器接続点とアンテナ間は出力側直列接続スイッチ２００３が切断状態となり同時に出力側対接地接続スイッチ２００４が接続状態となることで、より完全な切断状態が達成される。
【０１０８】
本発明のスイッチを無線回路に適用する場合、入力側出力側共に直列接続スイッチの信号伝達用固定電極がアンテナ側に接続され、対接地スイッチの可動電極と接地側を接続することで、可動電極と可動電極駆動用固定電極間の寄生容量により発生する損失および切断不良を最小限に抑えることが可能となる。
【０１０９】
図１９は実施の形態１２をスイッチに適用した斜視図である。図１９は入力側もしくは出力側となる片側のみの記載である。直列接続スイッチ２１０１の信号伝達用固定電極がアンテナと接続され、可動電極は対接地接続スイッチ２１０２の信号伝達用固定電極および増幅器へと接続されている。一方、対接地接続スイッチ２１０２の可動電極は接地側へと接続されている。
【０１１０】
増幅器とアンテナ間を接続する場合、直列接続スイッチ２１０１の可動電極、信号伝達用固定電極間は接続状態に、対接地接続スイッチ２１０２の可動電極、信号伝達用固定電極間は切断状態となる。この状態では、対接地接続スイッチ２１０２の可動電極と可動電極駆動用固定電極間の寄生容量の増加のみ信号の損失に関与する。一方、増幅器とアンテナ間を切断する場合、直列接続スイッチ２１０１の可動電極、信号伝達用固定電極間は切断状態に、対接地接続スイッチ２１０２の可動電極、信号伝達用固定電極間は接続状態となり、信号の損失や切断不良に寄与する寄生容量の増加は発生しない。このように、本実施の形態を適用することで寄生容量の増加が発生する部分が１カ所だけとなり損失および切断不良を最低限に抑えることが可能となる。
（実施の形態１３）
以下本発明の実施の形態１３について図面を用いて具体的に説明する。
【０１１１】
一般的に、本発明のようなメカニカルなスイッチを構成する場合、梁構造を導電性材料、基板をシリコンなどの半導体材料で形成する場合が多い。このため、従来の課題で示したように、動作環境が変動し、温度変化が生じた場合、梁材料と基板材料の熱膨張係数の差から、応力が変化する。この応力変化を（式７）に示す。S‘１１、S'１２は、それぞれ結晶方向に対するコンプライアンスを示し、Δαは熱膨張係数の差、Δｔは温度変化を示す。
【０１１２】
【数７】
2004253365.tif 000009
【０１１３】
いま、梁をアルミニウム、基板をシリコンとすると、それぞれ熱膨張係数は２４×１０-6[１/K]、3.0×10-6[１/K]となるため、温度差１００℃が生じた場合、応力変化は238MPaにもなる。
【０１１４】
図２２に梁の内部応力と応答時間の関係を示す。ここでは、梁の幅を５μｍ、長さ４００μｍ、梁の厚みを０．７μｍの場合を示している。梁の内部応力が変化すれば、梁のばね定数が変化するが、静電力に対して、ばね力が十分小さい範囲では、静電力が支配的になるため、応答時間には影響がでてこない。ただし、従来の例で示したように、内部応力が変化し、残留応力が０付近になると、重力の影響が無視できなくなり梁が撓む。このとき、従来例のような信号線の電極と可動電極のみで構成される構造では、最大撓み分を考慮して、可動電極と固定電極のギャップを設計をする必要がある。このため、内部応力が０となる温度でも、所望のギャップが得られるように、梁と電極間の距離を十分に離す必要がある。そのため、ある温度では必要以上のギャップがあるため、必然的に応答時間が
遅くなる。
【０１１５】
そこで、本実施の形態では、例えば、図３に示す状態において、温度が変化しても、ギャップが減少しないように、可動電極と可動電極駆動用固定電極間に静電力を印加しておけば、温度が変化しても、常に可動電極は可動電極駆動用電極に引っ張り上げられている。いわゆる温度補償機能を有することになる。
（実施の形態１４）
以下本発明の実施の形態１４について図面を用いて具体的に説明する。
【０１１６】
実施の形態１から１３までは、信号伝達用固定電極に信号を入力する構成をとっているが、これは図１５に示したように、可動電極が信号伝達用固定電極と接触した状態において、可動電極駆動用固定電極との間に、キャパシタンス容量形成領域が生じるためである。つまり仮に可動電極に信号を入力して、固定電極に信号を伝達する構成をとった場合、可動電極と固定電極が接触している状態においても、可動電極が可動電極駆動用電極とも結合するので、信号の損失が発生する。しかしながら、レイアウトの自由度を高めるためには、可動電極側に信号を入力する構成をとる必要がある。
【０１１７】
そのような場合は、図２３に示すように、櫛歯電極の幅aを狭くし、線路からみて櫛歯のインピーダンスを高くすることで、櫛歯電極側に高周波信号が進行しないようにする。可動電極と可動電極駆動用電極間に静電力を発生させるためには、直流電位を印加するため、櫛歯には電位が印加されるが、櫛歯領域は、インピーダンスが高くなっているため、高周波信号が櫛歯には入っていかない構成となっている。このため、可動電極と可動電極駆動用電極が櫛歯部を介して、高周波信号が結合することはない。
【０１１８】
例えば櫛歯の幅ａを１０μｍ、長さｈを２０μｍ、櫛歯間のギャップｂを０．６μｍとした図１２(a)の場合、櫛歯の形状を同じであるが、櫛歯の根元に幅０．５μｍのステップ的なインピーダンスとなるような線路構造を持たせた図２３(b)の場合において、櫛歯間に高周波信号が結合するため損失が変化する。図２３（a）の状態と図２３（ｂ）の状態では損失が変化することになる。仮に櫛歯の数を２００個とした場合、０．１dB程度の差が生じる。当然櫛歯の数が多いほどこの効果は有用となってくる。
【０１１９】
また同様な理由として、図２４に示すような構成も高周波信号の櫛歯間での結合を防ぐ目的で有用となる。
【０１２０】
当然、ステップ的な構造でなく、櫛歯の幅を小さくすることでインピーダンスを高める方法でもよい。また、櫛歯の部分だけ、抵抗成分が高い材質で構成することで、高周波信号の結合を防いでもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明にかかるスイッチは、信号伝達時の伝達効率並びに切断時の絶縁性、または信号の接続切断の高速な動作が要求される無線回路等のスイッチとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施の形態１によるスイッチの斜視図
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ’断面図
【図４】図１のＡ−Ａ’断面においてスイッチの接続状態を示す断面図
【図５】図１のＢ−Ｂ’断面においてスイッチの接続状態を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態２のおける動作を説明するための電極間で形成されるキャパシタンスを示す模式図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態３におけるスイッチの、可動電極と可動電極駆動用固定電極の位置を示す模式図（ｂ）本発明を適用しないスイッチの、可動電極と可動電極駆動用固定電極の位置および静電力を示す模式図
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）本発明の実施の形態４によるスイッチの製造方法を説明する工程断面図
【図９】（ａ）乃至（ｅ）本発明の実施の形態５によるスイッチの製造方法を説明する工程断面図
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）本発明の実施の形態５による他のスイッチの製造方法を説明する工程断面図
【図１１】（ａ）乃至（ｅ）本発明の実施の形態６によるスイッチの製造方法を説明する短辺方向側面の工程断面図
【図１２】（ａ）乃至（ｅ）本発明の実施の形態６によるスイッチの製造方法を説明する長辺方向側面の工程断面図
【図１３】本発明の実施の形態７によるスイッチの斜視図
【図１４】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態８による他のスイッチの製造方法を説明する工程断面図
【図１５】本発明の実施の形態９によるスイッチの動作を説明するための、可動電極と可動電極駆動用固定電極、信号伝達用固定電極および絶縁保持用酸化膜の位置を示す模式図
【図１６】本発明の実施の形態１０によるスイッチの動作を説明するための、可動電極と可動電極駆動用固体電極の位置と両電極間に働く力を示す模式図
【図１７】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態１１によるスイッチの動作を説明するための、時間軸に対する印加電圧、信号伝達用固定電極に流れる信号および可動電極の接続切断状態を示す特性図
【図１８】本発明の実施の形態１２による無線回路の一例を示す回路図
【図１９】本発明の実施の形態１２による無線回路におけるスイッチの要部の斜視図
【図２０】本発明の実施の形態１によるスイッチの応答特性図
【図２１】本発明の実施の形態１によるスイッチの櫛歯構造を示す拡大図
【図２２】本発明の実施の形態１３によるスイッチの梁の内部応力と応答時間の関係を示す特性図
【図２３】本発明の実施の形態１４における櫛歯部分の形状の一例を示す図
【図２４】本発明の実施の形態１４における櫛歯部分の他の形状の一例を示す図
【図２５】従来のスイッチの一例を示す断面図
【図２６】従来のスイッチの接続状態を示す断面図
【図２７】従来の他のスイッチの斜視図
【図２８】従来の他のスイッチの斜視図
【符号の説明】
【０１２３】
１０１、８０１、９０１、１００１、１５０１、１６０１  高抵抗シリコン基板
１０２、８０２、９０２、１００２、１５０２、１６０２  シリコン酸化膜
１０３、６０２、７０２、８０８、９０９、１００８、１５０３、１６０９、１７０２、１８０２  可動電極
１０４、６０４、７０１、８０９、９１０、１００９、１５０４、１６０４、１６１０、１７０１、１８０１  可動電極駆動用固定電極
１０５、８０３、９０３、１００３、１５０５、１６０３、１７０３  信号伝達用固定電極
１０７  可動電極側面凸部
１０８  可動電極駆動用固定電極凸部
２０９、８１０、９１１、１０１０、１１１０、１６１１  容量低減用空間
２１０、８０４、９０４、１００４、１７０４  電極間絶縁保持用シリコン酸化膜
８０５、９０６、１００５、１１０６  犠牲層
８０６、１６０６  金属
８０７、１６０７  レジストマスク
９０５、１１０５、１１０８  段差緩和用パターン
９０８、１００６  ＡＬスパッタ堆積膜
１２０１  可動電極形成用マスク
１２０２  可動電極駆動用固定電極形成用マスク
１５０８、１６１２  犠牲層除去用穴
２００１  出力側増幅器接続点
２００２  入力側増幅器接続点
２００３  出力側直列接続スイッチ
２００４  出力側対接地接続スイッチ
２００５  入力側直列接続スイッチ
２００６  入力側対接地接続スイッチ
２００７  アンテナ
２１０１  直列接続スイッチ
２１０２  対接地接続スイッチ
２１０３  アンテナ接続点
２１０４  増幅器接続点
２１０５  接地接続点
２１０６  直列接続スイッチ可動電極駆動用固定電極接続点
２１０７  対接地接続スイッチ可動電極駆動用固定電極接続点
【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】
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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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【図２８】
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