(57)【要約】  【課題】  スイッチングの応答速度の高速化が可能であり、小型化・薄型化・軽量化が図れ、基板上への他の回路構成部品との集積化も可能なエレクトロメカニカルスイッチを提供する。  【解決手段】  基板１上に対向する側壁３・３がそれぞれ斜面である凹部２が形成されており、凹部２の底面４に下部電極５が配設され、凹部２の対向する側壁３・３間に中央部が下部電極５に接触するように変形可能な上部可動電極７が掛け渡され、凹部２の側壁３に上部可動電極７の中央部の両側にそれぞれ対向させて駆動用電極８が配設されているエレクトロメカニカルスイッチＭ１である。応答速度の高速化が可能で、小型化・薄型化・軽量化を図ることができ、高速の伝送システム，通信機器に対応したエレクトロメカニカルスイッチを提供することができる。【選択図】  図１
2005235719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に対向する側壁がそれぞれ斜面である凹部が形成されており、該凹部の底面に下部電極が配設され、前記凹部の前記対向する側壁間に中央部が前記底面側に移動して前記下部電極に電気的に接続するように変形可能な上部可動電極が掛け渡され、前記凹部の前記側壁に前記上部可動電極の前記中央部の両側にそれぞれ対向させて駆動用電極が配設されていることを特徴とするエレクトロメカニカルスイッチ。
【請求項２】
前記上部可動電極が前記凹部の前記対向する側壁間に掛け渡される第２の基板の下面に配設されており、前記第２の基板が前記基板に、前記凹部の前記側壁間に掛け渡されて接合されていることを特徴とする請求項１記載のエレクトロメカニカルスイッチ。
【請求項３】
基板上に対向する側壁がそれぞれ斜面である凹部を形成するとともに、該凹部の底面に下部電極を、前記側壁に駆動用電極をそれぞれ配設する工程と、前記凹部を犠牲層で充填する工程と、前記犠牲層上に前記対向する側壁間に掛け渡して、中央部が前記下部電極に対向し、前記中央部の両側がそれぞれ前記駆動用電極に対向するように上部可動電極を形成する工程と、しかる後、前記犠牲層を除去する工程とを具備することを特徴とするエレクトロメカニカルスイッチの製造方法。
【請求項４】
前記凹部を形成する工程であって、前記基板上にポリシランを塗布し、塗布されたポリシランの前記凹部となる部分に光照射し、アルカリ溶液に浸漬して光照射した部分を除去した後、酸素雰囲気中で加熱して塗布されたポリシランの光照射されなかった部分を酸化珪素として前記凹部を形成する工程をさらに具備することを特徴とする請求項３記載のエレクトロメカニカルスイッチの製造方法。
【請求項５】
前記光照射において、前記凹部の前記側壁となる部分に対して段階的にあるいは連続的に光量を変化させることを特徴とする請求項４記載のエレクトロメカニカルスイッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロメカニカルスイッチに関するものであり、特に静電力を利用した、静電マイクロスイッチ，静電マイクロリレーとして無線装置，携帯情報端末等に利用されるエレクトロメカニカルスイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気情報通信分野における急激な進歩は、大量の情報の高速な転送を可能にする電子デバイスおよびシステムの改良に支えられている。そのような電子デバイスおよびシステムの中でも、電子信号の進路切り替え用スイッチは、すべての通信システムにおいて重要である。
【０００３】
現在、その電子信号の進路切り替え用スイッチには、ＭＥＳＦＥＴおよびＰＩＮダイオードを含む固体スイッチが主に使用されており、高い周波数において十分な特性を有するスイッチは特に有用である。
【０００４】
それら固体スイッチの中で、ＰＩＮダイオードはよく用いられるＲＦスイッチである。しかし、ＰＩＮダイオードは、低インピーダンス状態に対して信号の伝送に必要なキャリアを得るために常に順方向にバイアスされなければならず、また、スイッチング特性が非線形的であったり、ブレークダウン電圧が低かったり、高い周波数において挿入損失が大きかったりするという問題点を有する。
【０００５】
また、それら固体スイッチに代えて、マイクロ機械スイッチが使用されることがある。従来のマイクロ機械スイッチは、通常の機械スイッチと同様に機能し、挿入損失が小さく、分離が良好で大きな電力を処理することができ、そして駆動に必要とするスイッチング電力およびスタティック電力が少ないというように利点が多い。
【０００６】
しかし、マイクロ機械スイッチには、小型化を進めてその占める容積を小さくすると、高速応答が困難となるという問題点がある。このような従来のマイクロ機械スイッチの一つであるマイクロエレクトロメカニカル（ＭＥＭ：マイクロ電気機械）スイッチの構成は、その例が、例えば特許文献１あるいは特許文献２に示されている。
【０００７】
この特許文献１に開示されたＭＥＭスイッチは、図11にそのＭＥＭスイッチＭＭ１の模式的な断面図を示すように、基板111上に形成された、アンカー構造112と、下部電極113と、開回路を形成するギャップを有する信号線114と、アンカー構造112に取り付けられ、かつ下部電極113および信号線ギャップの上に延在する片持アーム115と、片持アーム115上にアンカー構造112から離されて形成され、かつ信号線114のギャップに面して位置づけられる接触部116と、片持アーム115上に形成された上部電極117とを含み、下部電極113より上に位置づけられた片持アーム112と上部電極117との一部分は、上部電極117への電圧の選択的印加時に下部電極113の方に静電気的に引き付けることが可能なキャパシタ構造を形成するものである。
【０００８】
また、特許文献２には、基板上に形成されたアンカー構造、底部電極、および２つの独立した信号ラインであって、信号ラインは、開路を形成する間隙を有する信号ライン；１つの端部でアンカー構造に付着されて、底部電極方向に対し、実質的に直交方向に伸びるバネ懸架装置；バネ懸架装置のもう１つの端部に付着され、バネ懸架装置から遠隔の部分に形成される短絡片を有するマイクロプラットフォーム構造であって、短絡片は、信号ライン内の間隙に面する形で配置されるマイクロプラットフォーム構造；および信号ライン上に形成され、短絡片に面するように配置されて、短絡片上で、選択的に電圧を印加すると、静電気により、底部電極方向に引き付けられるコンデンサ構造を形成する電気接点ポスト；によって構成されるＭＥＭスイッチが開示されている。
【０００９】
これらのようなＭＥＭスイッチを始めとするＭＥＭデバイスはまた、マイクロ波領域において十分によく動作させるために、他の制御回路と一緒に集積化することが行なわれる。例えば、単極双投スイッチ（ＳＰＤＴ）として動作してマイクロ波システムの中の他の部品との間で電力の信号の流れを進めるために、受動部品（抵抗器，コンデンサおよびインダクタ）および少なくとも１つの他のスイッチと一緒に、ＭＥＭスイッチが集積回路の中に配置される。
【００１０】
なお、これらのような形式の回路の集積化をシリコン集積回路素子で実現することを試みるときには、１つの問題点が生ずる。それは、（構成部品として電極のような部材を有する）ＭＥＭデバイスと（電極のような部材を有しないバイアス抵抗器のような）受動部品との間では、温度処理工程の条件が多様に異なることにより、電極材料の拡散による信号線路の電気抵抗の増加や、電極の密着性の劣化による電極の剥離が生じることである。
【００１１】
したがって、受動部品とＭＥＭデバイスとを同時に作製することによって、ＭＥＭスイッチを集積化したデバイスを効率的に製造できるようにすることが要請されている。その中でも、より小型で高速に駆動するエレクトロメカニカルスイッチの開発は重要であり、その開発が精力的に進められており、ここ数年で性能の向上が望まれている。
【特許文献１】特開平９−17300号公報
【特許文献２】特開2001−143595号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来のエレクトロメカニカルスイッチでは、上部電極と下部電極との間の距離が一定に形成されており、上部電極または下部電極の面積を大きくして静電力を確保する必要があるため、構成部品の小型化にも限界があり、高速化も困難であるという問題点がある。例えば、特許文献１や特許文献２等で示されている従来の構造のエレクトロメカニカルスイッチでは、駆動用の静電力を発生させるための電極間隔が一定であるため、スイッチングの時間が静電力が小さいときには遅くなるので、応答時間を早くするためには大きな電圧を必要とするという問題点があった。
【００１３】
一般に、上部電極と下部電極との間に発生する静電気的な力（クーロン引力）は、印加電圧の２乗に比例し、相対向する電極の面積に比例し、相対向する電極の間隔の２乗に反比例する。そこで、駆動電圧の低電圧化とスイッチングの高速化とを同時に実現するためには、相対向する電極の面積を大きくするか、あるいは相対向する電極の間隔を小さくすることが考えられる。しかしながら、これら方法は現実に有効な方法とはいえない。相対向する電極の面積を増大させることは、電極の厚みを同じとすると可動電極の質量を増加させることになるので、高速化には不利となる。一方、電極の厚みを小さくすることは機械的な強度の点で問題が生じることとなる。また、相対向する電極の間隔を小さくすることは、電極間に大きな寄生容量を発生させることとなるため、オン／オフする電気信号が高周波であれば、たとえオフの状態でも良好に電気信号をオフできなくなり、アイソレーションの低下を招くという不具合が生じることとなる。
【００１４】
従って、従来の構造のエレクトロメカニカルスイッチでは応答の高速化には限界があり、低駆動電圧と高速スイッチングとを同時に達成することは原理上困難であるため、さらなる高速の通信機器の開発を進展させるには、高速応答に対応したエレクトロメカニカルスイッチの実現が望まれている。
【００１５】
本発明は、以上のような従来の技術における問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、スイッチングの応答速度の高速化が可能であり、しかも、小型化・薄型化・軽量化が図れ、基板上への他の回路構成部品との集積化も可能なエレクトロメカニカルスイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のエレクトロメカニカルスイッチは、基板上に対向する側壁がそれぞれ斜面である凹部が形成されており、この凹部の底面に下部電極が配設され、前記凹部の前記対向する側壁間に中央部が前記底面側に移動して前記下部電極に電気的に接続するように変形可能な上部可動電極が掛け渡され、前記凹部の前記側壁に前記上部可動電極の前記中央部の両側にそれぞれ対向させて駆動用電極が配設されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のエレクトロメカニカルスイッチは、上記構成において、前記上部可動電極が前記凹部の前記対向する側壁間に掛け渡される第２の基板の下面に配設されており、前記第２の基板が前記基板に、前記凹部の前記側壁間に掛け渡されて接合されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のエレクトロメカニカルスイッチの製造方法は、基板上に対向する側壁がそれぞれ斜面である凹部を形成するとともに、この凹部の底面に下部電極を、前記側壁に駆動用電極をそれぞれ配設する工程と、前記凹部を犠牲層で充填する工程と、前記犠牲層上に前記対向する側壁間に掛け渡して、中央部が前記下部電極に対向し、前記中央部の両側がそれぞれ前記駆動用電極に対向するように上部可動電極を形成する工程と、しかる後、前記犠牲層を除去する工程とを具備することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明のエレクトロメカニカルスイッチの製造方法は、上記構成において、前記凹部を形成する工程であって、前記基板上にポリシランを塗布し、塗布されたポリシランの前記凹部となる部分に光照射し、アルカリ溶液に浸漬して光照射した部分を除去した後、酸素雰囲気中で加熱して塗布されたポリシランの光照射されなかった部分を酸化珪素として前記凹部を形成する工程をさらに具備することを特徴とするものである。
【００２０】
さらに、本発明のエレクトロメカニカルスイッチの製造方法は、上記構成において、前記光照射において、前記凹部の前記側壁となる部分に対して段階的にあるいは連続的に光量を変化させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のエレクトロメカニカルスイッチによれば、基板上に対向する側壁がそれぞれ斜面である凹部が形成されており、この凹部の底面に下部電極が配設され、凹部の対向する側壁間に中央部が前記底面側に移動して下部電極に電気的に接続するように変形可能な上部可動電極が掛け渡され、凹部の側壁に上部可動電極の中央部の両側にそれぞれ対向させて駆動用電極が配設されていることから、上部可動電極と駆動用電極との間の電極間隔が一定ではなく徐々に広くなっていることにより、上部可動電極と駆動用電極との間に発生する静電力の大きさが電極面内で異なることとなるので、上部可動電極の根元に近い部分では小さな印加電圧においても上部可動電極が下方に動きはじめ、それに伴って隣接する部位が順次下方に移動することになる。その結果、電極間隔が初期の間隔よりも短くなるため、小さな印加電圧で駆動させることができる。また、基板上に設けた側壁が斜面である凹部により、小さな印加電圧で必要な静電力を発生させることができるので、作製工程を大幅に変更することなくスイッチングの応答速度の高速化が可能となる。また、）凹部の形成を基板の表面をエッチング等によって除去することなく行なうことにより、基板に構成部品の一部を集積化させることができ、小型化・薄型化・軽量化を図ることができる。したがって、本発明のエレクトロメカニカルスイッチによれば、小さな印加電圧で上部可動電極の駆動に必要とする静電力が得られ、応答速度を高速にできることによって、より高速の伝送システム，通信機器に対応したエレクトロメカニカルスイッチを提供することができる。
【００２２】
また、本発明のエレクトロメカニカルスイッチによれば、上部可動電極が凹部の対向する側壁間に掛け渡される第２の基板の下面に配設されており、この第２の基板が凹部が形成されている基板に、凹部の側壁間に掛け渡されて接合されているときには、この凹部を形成した基板と、下面に上部可動電極が配設され、その凹部に掛け渡されて接合される第２の基板とがそれぞれ別の工程を経て作製されて最終的に組み合わされるので、それぞれの基板の作製工程を個別に最適化して設計できるため工程を簡略化でき、また、種々の形状の所望の上部可動電極を第２の基板の下面に安定して作製して配設することができるため、歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
また、本発明のエレクトロメカニカルスイッチの製造方法によれば、基板上に対向する側壁がそれぞれ斜面である凹部を形成するとともに、この凹部の底面に下部電極を、側壁に駆動用電極をそれぞれ配設する工程と、凹部を犠牲層で充填する工程と、犠牲層上に対向する側壁間に掛け渡して、中央部が下部電極に対向し、中央部の両側がそれぞれ駆動用電極に対向するように上部可動電極を形成する工程と、しかる後、犠牲層を除去する工程とを具備することから、基板上に側壁が斜面である凹部を形成して上部可動電極と駆動用電極との間の間隔を一定ではなく上部可動電極の根元から中央部に渡って徐々に大きくなるようにして、その後に凹部に犠牲層を充填しているので、上部可動電極を形成する際にその形成領域の凹凸が少なくなり、かつ凹部の壁面が斜面であるために凹部の底面と壁面とが交わる角部に気泡が形成されないため犠牲層を充填する工程にて犠牲層内に生じる気泡を除去する必要がなくなり、これらに起因して工程を簡易化することができる。
【００２４】
また、このような製造方法はウエハプロセスで行なうことができるので、集積性に優れた小型で高性能なエレクトロメカニカルスイッチを低コストで提供することができる。
【００２５】
また、本発明のエレクトロメカニカルスイッチの製造方法によれば、基板上に対向する側壁がそれぞれ斜面である凹部を形成する工程であって、基板上にポリシランを塗布し、塗布されたポリシランの凹部となる部分に光照射し、アルカリ溶液に浸漬して光照射した部分を除去した後、酸素雰囲気中で加熱して塗布されたポリシランの光照射されなかった部分を酸化珪素として凹部を形成する工程をさらに具備するときには、ドライエッチング装置等の特別な真空装置が必要ない上、例えば基板上に塗布されたポリシランに光照射する光照射部を任意に選択することにより、任意の形状の凹部を形成するための所望の形状の酸化珪素膜の形成を容易に実現することができるので、基板上に凹部を形成する工程を簡略化することができる。
【００２６】
さらに、本発明のエレクトロメカニカルスイッチの製造方法によれば、基板上に塗布されたポリシランの凹部となる部分への光照射において、凹部の側壁となる部分に対して段階的にあるいは連続的に光量を変化させるときには、ドライエッチング装置等の特別な真空装置が必要ない上、任意の３次元の形状を形成する酸化珪素膜の形成を容易に実現することができるので、傾斜構造の対向する側壁をもった凹部を形成するための所望の形状の酸化珪素膜の形成が可能となり、エレクトロメカニカルスイッチの小型化・高速化にも容易に対応することができる。
【００２７】
そして、本発明のエレクトロメカニカルスイッチを用いることにより、上部可動電極と駆動用電極との間の間隔が一定の場合と異なり、任意の間隔を設定することができるので、下部電極，上部可動電極および駆動用電極について電極形状の自由度が多くなり、かつ、基板上に設けられた側壁が斜面である凹部への駆動用電極の配置についての自由度が大きくなるので、エレクトロメカニカルスイッチの小型化・高速化にも容易に対応することができる。そのため、より高周波化した場合でも、下部電極および上部可動電極に対して高周波ノイズを除去するための最適な信号線路を設計することができ、基板上への他の回路構成部品との集積化も可能な、小型で非常に簡易な構造の低コストのエレクトロメカニカルスイッチを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明のエレクトロメカニカルスイッチおよびその製造方法について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
図１は本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態の一例であるエレクトロメカニカルスイッチＭ１を示す模式的な平面図であり、図２はそのオフ時のＡ−Ａ’線断面図であり、図３はそのオン時のＡ−Ａ’線断面図である。これらの図において、１は基板、２は凹部、３は凹部２の側壁、４は凹部２の底面、５は下部電極、６は下部電極５に接続された信号線路、７は上部可動電極、８は駆動用電極、９は凹部形成用材料である。
【００３０】
本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１は、図１および図２に示すように、基板１上に対向する側壁３・３がそれぞれ斜面である凹部２が形成されており、この凹部２の底面４に下部電極５が配設され、凹部２の対向する側壁３・３間に中央部が下部電極５に接触するように変形可能な上部可動電極７が掛け渡され、凹部２の側壁３に上部可動電極７の中央部の両側にそれぞれ対向させて駆動用電極８が配設されていることを特徴とするものである。このような本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１は、オフ時には、図２に示すように、上部可動電極７は凹部２の側壁３・３の上端間に例えば水平に掛け渡されており、凹部２の底面４に配置され、下部電極５上に一体的に配置されて下部電極５に接続された信号線路６とは電気的に絶縁された状態で、下部電極５および駆動用電極８と対向している。
【００３１】
そして、オン時には、図３に示すように、上部可動電極７と下部電極５との間に電圧を印加することによって上部可動電極７は中央部が静電気的に下部電極５に引き付けられて凹部２の底面４側に向かって変形して移動し、上部可動電極７は下部電極５に一体的に配置されて接続された信号線路６と接触して下部電極５に電気的に接続される。このとき、本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１によれば、上部可動電極７が掛け渡された凹部２の斜面となっている側壁３・３には、上部可動電極７と対向するように駆動用電極８が配設されていることから、この駆動用電極８と上部可動電極７との間にも駆動用電圧を印加することによって上部可動電極７の中央部の両側が静電気的に駆動用電極８に引き付けられ、これによって上部可動電極７の中央部が凹部２の底面４へ向かって変形するのに対して駆動力を与えて補助することができ、上部可動電極７の下部電極５へ向かう静電気的な力を強めて変形動作を高速化することができる。
【００３２】
また、本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１は、基板１上に凹部形成用材料９を用いて、あるいは基板１の上面を加工することによって凹部２を形成し、この凹部２の底面４に下部電極５および信号線路６を、側壁３に駆動用電極８を配設し、この凹部２の側壁３の上端間に板状の上部可動電極７を掛け渡すことによって構成されているので、作製工程には大幅な変更や困難さを伴うことがなく、小型化・薄型化・軽量化にも有利なものである。従って、本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１によれば、高速で動作させることが必要なＭＥＭスイッチに好適なものとなり、高速大容量の情報伝送システム機器に対応できるものとなる。
【００３３】
ＭＥＭスイッチの最大の利点の一つに、良好なアイソレーション特性がある。この良好なアイソレーション特性を得るためには、下部電極５および信号線６と上部可動電極７との間隔を十分に確保する必要がある。一方、上部可動電極７と駆動用電極８との間隔はできるだけ小さいことが望まれる。これに対し、本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１では、凹部２の底面４に下部電極５・信号線６を配設し、凹部３の対向する側壁３・３間に上部可動電極７を掛け渡し、凹部３の対向する側壁３・３をそれぞれ斜面として駆動用電極８を配置することによって、下部電極５・信号線６と上部可動電極７との間隔を十分に確保しつつ、上部可動電極７に対して駆動用電極８を斜めに、かつ近接させて配置することによって、良好なアイソレーション特性と駆動電圧の低電圧化とスイッチングの高速化とを実現している。
【００３４】
例えば図４（ａ）および（ｂ）にそれぞれ平行電極モデルと傾斜電極モデルの原理図を示すように、（ａ）では幅がＷで長さがｌ２−ｌ１の可動電極（上側）および駆動用電極（下側）を間隔ｇ（例えば２ｍｍ）で平行に配置しており、この場合に駆動電圧Ｖを印加したときに可動電極に作用する静電引力をＦ１とすると、
Ｆ１＝ε０・Ｗ・Ｖ２・（ｌ１−ｌ２）／（２ｇ）
となる。一方、（ｂ）では幅がＷで長さがｌ２−ｌ１の可動電極（上側）および駆動用電極（下側）を最大間隔をｇ（例えば２ｍｍ）とし、その反対側にｌ１の長さ分延長した位置が支点となるように斜めに配置しており、この場合に駆動電圧Ｖを印加したときに可動電極に作用する静電引力をＦ２とすると、
Ｆ２＝ε０・Ｗ・Ｖ２・（１／ｌ１−１／ｌ２）／（２ｔａｎ２θ）
となる。ここでｌ１＝20μｍ，ｌ２＝200μｍ，ｔａｎθ＝１／100とすると、Ｆ２／Ｆ１＝10の値が得られる。すなわち、この場合には、可動電極と駆動用電極とを斜めに配置することによって、平行に配置するのに対して10倍の駆動力を得ることができることとなり、従って、低い駆動電圧で高速のスイッチングが行なえるようになることが分かる。
【００３５】
本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１において、基板１は、電気信号を伝送する際の損失が小さい方がよいため、シリコン，ガラス，アルミナ，ジルコニア等の絶縁体材料から成る絶縁基板が望ましい。また、基板１の寸法は、ＭＥＭスイッチを構成する場合であれば、長さが1.5ｍｍ以下、幅が１ｍｍ以下、厚みが１ｍｍ以下で、スイッチを形成するための領域が得られる寸法であることが好ましい。
【００３６】
基板１の上面に形成された凹部２は、例えば図１に示すように、基板１上に基板１と同様の絶縁材料から成る凹部形成用材料９を接合することによって形成してもよく、基板１の上面を加工することによって形成してもよい。この凹部２の側壁３は、その上端間に上部可動電極７が掛け渡される対向する側壁３・３がそれぞれ斜面とされており、その斜面上に駆動用電極８が配設される。
【００３７】
この凹部２の側壁３・３の斜面は、斜面の最大高さは、上部可動電極７と下部電極５との間の間隔を規定するものであり、ＭＥＭスイッチを構成する場合であれば、例えば３μｍ以下が好ましい。斜面間の間隔を底面４と側壁３・３とが交わる角部間の間隔については、例えば150μｍ以下で下部電極５および信号線路６を形成する領域が得られる間隔であることが好ましい。また、斜面の寸法は、ＭＥＭスイッチを構成する場合であれば、例えば長さが220μｍ以下、幅が170μｍ以下で斜面上に駆動用電極８を形成する領域が得られる寸法であることが好ましい。
【００３８】
また、この凹部２の底面４は、この面に下部電極５およびこれに接続される信号線路６が配設されるので、これらが配設される部位が、対向する上部可動電極７の中央部と平行な平面とされていることが好ましい。さらに、信号伝送時の下部電極５および信号線路６からの基板１側への漏洩を抑制するために、凹部２の底面４の表面に熱酸化膜等の絶縁材料を形成していてもよい。
【００３９】
凹部２の底面４に配設された下部電極５は、上部可動電極７との間に電圧を印加することによって上部可動電極７を静電気的に下部電極５に引き付ける働きをし、信号線路６と上部可動電極７との密着性を高め、かつ信号伝送時の信号線路６からの漏洩が少なくなるようにするものであり、基板１に良好に密着し、上部可動電極７との間で静電気的な力を発生させることができる材料が好ましく、Ａｕ，Ａｌ，Ｃｕ等を用いることが望ましい。また、下部電極５の構成としては、ＭＥＭスイッチを構成する場合であれば、下側（基板１側）からＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ，あるいはＣｒ／Ａｕ等の積層構成であり、寸法は長さが300μｍ以下で幅が100μｍ以下、各層の厚みは前者であれば0.1μｍ／0.2μｍ／0.5μｍとし、後者であれば0.5μｍ／１μｍとすることが好ましい。
【００４０】
凹部２の底面４に配設され、下部電極５に接続された信号線路６は、上部可動電極７の中央部と対向する位置の下方に一定の間隔をもって設けられ、オン時に信号を伝送するために上部可動電極７と電気的に接続されるものであり、電気抵抗が小さい材料が用いられ、ＡｕやＣｕまたはＡｌ等が好ましい。その寸法は、ＭＥＭスイッチを構成する場合であれば、例えば長さは300μｍ以下、幅は70μｍ以下、膜厚はＡｕならば１μｍが好ましい。
【００４１】
なお、ここでは信号線路６を下部電極５上に配設した例を示しているが、この配置によれば信号伝送時の損失が小さくなり、かつ下部電極５が基板１と信号線路６との密着性を向上させる役割を果たしている。また、信号線路６は必ずしも下部電極５の上に配設する必要はなく、下部電極５に接続されてオン時に上部可動電極７と電気的に接続されるようになっていれば、下部電極５と信号線路６とが央部２の底面４の同一面内で一定間隔だけ離れて隣り合うように配置されていても構わない。また、信号線路６が央部２の底面４に配置され、かつ下部電極５が駆動用電極８の役割を兼ねて央部２の側壁３に配置されていても構わない。
【００４２】
凹部２の対向する側壁３・３間に掛け渡され、中央部が下部電極５に接触するように変形可能な上部可動電極７は、中央部が基板１側である下方に移動して、下部電極５または信号線路６と接触し信号線路６と電気的に接続されて信号を伝送するオン状態にしたり、中央部が上方に移動して下部電極５または信号線路６から離れてオフ状態にしたりするものであり、静電気的な力に対する駆動の応答が速いことが望ましい。このような上部可動電極７にはＡｕ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｎｉ等を用いるとよい。また、上部可動電極７は形成時や使用時の内部応力による反りを低減するために多層構造にすることが好ましく、その構成としては、ＭＥＭスイッチを構成する場合であれば、例えば下側からＳｉＯ２／Ｃｒ／Ａｕの積層構造とし、寸法は長さは750μｍ以下、幅は300μｍ以下、各層の厚みは0.2μｍ／0.2μｍ／0.3μｍが好ましい。
【００４３】
そして、凹部２の側壁３に、上部可動電極７の中央部の両側にそれぞれ対向させて配設されている駆動用電極８は、上部可動電極７との間に電圧を印加して静電気的な力を発生させ、それによって上部可動電極７を駆動させるものであり、上部可動電極７との間で静電気的な力を発生させることができるものであり、斜面である側壁３との密着性が高いことが望ましい。このような駆動用電極８には、Ａｕ，Ｃｒ，Ａｌ等を用いるとよい。また、駆動用電極８の構成としては、ＭＥＭスイッチを構成する場合であれば、例えば下側からＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ、あるいはＣｒ／Ａｕ等の積層構造であり、寸法は長さが300μｍ以下、幅が100μｍ以下で、各層の厚みは前者であれば0.1μｍ／0.2μｍ／0.5μｍ、後者であれば0.5μｍ／１μｍが好ましい。
【００４４】
このように構成された本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１は、上部可動電極７の下部電極５へ向かう静電気的な力を駆動用電極８により強めることになる。つまり、上部可動電極７と駆動用電極８の間の間隔が一定ではなく徐々に広くなっていることにより上部可動電極７と駆動用電極８との間に発生する静電気的な力の大きさが電極面内で異なることになり、上部可動電極７の根元に近い部分では小さな印加電圧においても上部可動電極７が下方に動きはじめ、それに伴って隣接する部位が順次下方に移動することになる。その結果、上部可動電極７と駆動用電極８との電極間隔が初期の間隔よりも短くなるため小さな印加電圧で上部可動電極７の変形動作を高速化することができる。また、作製工程に大幅な変更や困難さを伴うことなく、小型化・薄型化・軽量化にも有利なものであるので、高速で動作させることが必要なＭＥＭスイッチに好適なものであり、高速大容量の情報伝送システム機器に対応できるものである。
【００４５】
そして、このような本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１は、携帯電話のような通信装置や半導体テスター等の測定装置内の電気信号伝達系に使用され、オン時の伝送信号の減衰が小さくでき、またオフ時の信号漏洩を抑制することができるため、高速応答が可能で、かつ動作の安定した装置となる。
【００４６】
また、図６は本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態の他の例であるエレクトロメカニカルスイッチＭ２を示す模式的な斜視図であり、図７はそのオフ時のＡ−Ａ’線断面図であり、図８はそのオン時のＡ−Ａ’線断面図である。これらの図において、11は基板、12は凹部、13は凹部12の側壁、14は凹部12の底面、15は下部電極、17は上部可動電極、18は駆動用電極、19は凹部形成用材料であり、これらは図１〜図３に示す例のエレクトロメカニカルスイッチＭ１におけるものと同様のものである。
【００４７】
この例では、凹部形成用材料19は基板11の上面に絶縁体材料よりなる膜として形成され、その一部が除去されて、対向する側壁13・13がそれぞれ斜面である凹部12が形成されている。下部電極15は凹部12の底面14から基板としての凹部形成用材料19の上面にかけて信号線を兼ねるようにして配設されており、上部可動電極17の直下に位置する部分の一部が断線した構造となっている。この断線した部分は上部可動電極17が移動して接触することにより電気的に接続される部分であり、この断線した部分と接触する上部可動電極17の下面には、下部電極15の断線した部分を接続するための導電部は良好な伝導性を持ち、かつ上部可動電極17に対しては良好な絶縁性を確保しつつ接続を行なうことができるものとするために、下部電極15と対向した最下面に、例えば、化学的に安定しておりかつ導電性のよい厚みが数1000オングストローム程度のＡｕ層から成る導電部を有するコンタクト電極20が、そのコンタクト電極20の導電部と上部可動電極17本体との間に、例えば厚みが数100から数1000オングストローム程度の酸化珪素から成る絶縁層を介在させて設けられている。また、この絶縁層に酸化珪素を用いた場合には、コンタクト電極20の導電部であるＡｕ層との密着性を高めるために、例えば膜厚が数100オングストローム程度のＣｒ等の薄膜を、酸化珪素層とＡｕ層との間に設けるとよい。
【００４８】
凹部12の側壁13・13の一部には、上部可動電極17の中央部の両側にそれぞれ対向させて駆動用電極17が配設されている。上部可動電極17は凹部12の対向する側壁13・13間に掛け渡されて配設され、下部電極15および駆動用電極17と所定の空隙を介して相対向するように配置されている。
【００４９】
このような本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ２も、オフ時には、図７に示すように、上部可動電極17は凹部12の側壁13・13の上端間に例えば水平に掛け渡されており、凹部12の底面14に配置され、下部電極15とは電気的に絶縁された状態で、下部電極15および駆動用電極18と対向している。
【００５０】
そして、オン時には、図８に示すように、上部可動電極17と下部電極15との間に電圧を印加することによって上部可動電極17は中央部が静電気的に下部電極15に引き付けられて凹部12の底面14側に向かって変形して移動し、上部可動電極17はコンタクト電極20でもって下部電極15の断線した部分と接触して下部電極15に電気的に接続され、下部電極15の断線した部分も電気的に接続される。このようにコンタクト電極20が下部電極15の断線した部分を電気的に結線することによって、信号線を兼ねる下部電極15を伝播する電気信号のオン／オフを制御することができる。このとき、本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ２によれば、上部可動電極17が掛け渡された凹部12の斜面となっている側壁13・13には、上部可動電極17と対向するように駆動用電極18が配設されていることから、この駆動用電極18と上部可動電極17との間にも駆動用電圧を印加することによって上部可動電極17の中央部の両側が静電気的に駆動用電極18に引き付けられ、これによって上部可動電極17の中央部が凹部12の底面14へ向かって変形するのに対して駆動力を与えて補助することができ、上部可動電極17の下部電極15へ向かう静電気的な力を強めて変形動作を高速化することができる。
【００５１】
このような本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ２によれば、低電圧駆動が必須であり、かつ高速なオン／オフ切替えが必要な、例えば携帯電話等のアンテナ切替えスイッチ等に好適なものとなり、高速大容量の情報伝送システム機器に対応できるものとなる。
【００５２】
さらに、図９は本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態のさらに他の例であるエレクトロメカニカルスイッチＭ３を示す模式的な断面図（オフ時）である。図９において、31は基板、32は凹部、33は凹部32の側壁、34は凹部32の底面、35は下部電極、37は上部可動電極、38は駆動用電極、39は凹部形成用材料、40はコンタクト電極であり、これらも図１〜図３および図６〜図８に示す例のエレクトロメカニカルスイッチＭ１およびＭ２におけるものと同様のものである。
【００５３】
このエレクトロメカニカルスイッチＭ３は、凹部32の対向する側壁33・33の斜面を多段に形成した例である。作製プロセスは後述するエレクトロメカニカルスイッチＭ２と同様である。凹部32の側壁33の斜面の傾斜角度は、後述するように、例えば凹部形成用材料39にポリシランを用い、その感光性の光照射量と深さ方向の反応との良好な線形性に基づき、フォトマスクの開口量を多段に設定することにより容易に設定することができる。本発明のエレクトロメカニカルスイッチにおいて、スイッチングスピードを制限しているのは、上部可動電極が駆動用電極に引き寄せられる極めて初期の段階の動作である。この例のエレクトロメカニカルスイッチＭ３においては、凹部32の側壁33・33の斜面を多段として駆動用電極38の上部の上部可動電極36に対する角度を小さくしており、上部可動電極36と駆動用電極38との間隔を小さくできれば、上部可動電極36に発生する駆動力は両電極間の間隔の２乗に反比例するから急激に大きくなるので、これによって上部可動電極36に加えられる初期の駆動力を大きく設定することができ、より高速な駆動が可能となる。エレクトロメカニカルスイッチの高速化には、静止状態にある上部可動電極をいかに短時間で所定の速度に到達させるかが極めて重要であり、このエレクトロメカニカルスイッチＭ３におけるように凹部32の側壁33・33を多段の斜面として駆動用電極38を配設する電極構造は極めて有効な手段である。また、凹部32の側壁33・33の傾斜構造をこの例のような多段ではなく連続的に変化させることも有用であり、同様の原理でスイッチングの高速化が可能であり、同様な作製プロセスで実現可能である。
【００５４】
さらにまた、図10は本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態のさらに他の例であるエレクトロメカニカルスイッチＭ４を示す模式的な分解断面図である。図10において、51は基板、52は凹部、53は凹部52の側壁、54は凹部52の底面、55は下部電極、57は上部可動電極、58は駆動用電極、59は凹部形成用材料、60はコンタクト電極であり、61は第２の基板である。これらも図１〜図３および図６〜図８，図９に示す例のエレクトロメカニカルスイッチＭ１およびＭ２，Ｍ３と同様のものである。
【００５５】
このエレクトロメカニカルスイッチＭ４は、上部可動電極57が凹部52の対向する側壁53・53間に掛け渡される第２の基板61の下面に配設されており、第２の基板61が基板51に、凹部52の側壁53・53間に掛け渡されて接合されている例である。このようなエレクトロメカニカルスイッチＭ４によれば、上部可動電極57を第２の基板61の下面に配設しておき、この第２の基板61を基板51に接合することによって上部可動電極57が凹部52の側壁53・53間に掛け渡されているので、この凹部52を形成した基板51と第２の基板61とがそれぞれ別の工程を経て作製されて最終的に組み合わされることにより、任意の形状の上部可動電極57を安定して作製して凹部52の側壁53・53間に掛け渡すことができ、前述の本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ２と同様の効果を実現できるものとなる。
【００５６】
また、このエレクトロメカニカルスイッチＭ４では、第２の基板61を基板51に接合することによって上部可動電極57が凹部52の側壁53・53間に掛け渡されているので、上部可動電極57を掛け渡すのに当たって、後述するように犠牲層を用いる必要は必ずしもない。また、上部可動電極57を第２の基板61に予め配設することから、基板51への下部電極55および駆動用電極58の形成と第２の基板61への上部可動電極57の形成とをそれぞれ独立の工程で行なうことができ、例えば犠牲層の形成工程および加工工程を省略できる等の製造工程の簡略化が可能となり、基板51と任意の形状の上部可動電極57をそれぞれ独立な工程で作製できることから、安定して作製することができ歩留まりの改善に有利なものとなる。
【００５７】
第２の基板61を基板51の凹52の側壁53・53間に掛け渡して接合するには、例えば凹部形成用材料59と、上部可動電極57が配設された第２の基板61との間に高電圧を印加して接合を行なういわゆる陽極接合等の手法を用いればよい。またこの他にも、例えば半田や樹脂等を用いて接合してもよい。
【００５８】
次に、本発明のエレクトロメカニカルスイッチの製造方法について、図１〜図３に示したエレクトロメカニカルスイッチＭ１を例に説明する。
【００５９】
本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１の製造方法は、基板１上に対向する側壁３・３がそれぞれ斜面である凹部２を形成するとともに、この凹部２の底面４に下部電極５を、側壁３・３に駆動用電極８・８をそれぞれ配設する工程と、凹部２を犠牲層（図示せず）で充填する工程と、この犠牲層上に、対向する側壁３・３間に掛け渡して、中央部が下部電極５に対向し、中央部の両側がそれぞれ駆動用電極８・８に対向するように、上部可動電極７を形成する工程と、しかる後、犠牲層を除去する工程とを具備することを特徴とするものである。
【００６０】
図１に示すような本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１は、基板１に例えばシリコンウェハを用い、その基板１上に中空構造である凹部２を形成するための凹部形成用材料９の絶縁材料をスピンコート法等により塗布する。
【００６１】
次に、この基板１上に形成された凹部形成用材料９内に凹部２を形成するために、その凹部形成用材料９上にレジスト膜をスピンコート法等により塗布し、例えばガラス表面にＣｒ薄膜でパターンが作製されたフォトマスクを用いて、そのパターンに従ってフォトリソグラフィを行なって、凹部２を形成するための開口部をレジスト膜に形成する。
【００６２】
その次に、レジスト膜の開口部内の凹部形成用材料９をアセトン，ＩＰＡ，ブタノール等の有機溶剤を用いたウエットエッチング、もしくはＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ａｒ，Ｏ２等の半導体製造用ガスを用いたドライエッチングにて所定の深さまで、通常は基板１の上面まで除去することによって、凹部形成用材料９に所望の凹部２を形成する。この凹部２の形状，大きさ等については、ＭＥＭスイッチを構成する場合であれば、凹部２の最大深さは上部可動電極７と下部電極５との間の間隔である例えば３μｍ以下が好ましく、上端の開口部の長さは710μｍ以下で幅は260μｍ以下、底面４の長さは150μｍ以下、幅は170μｍ以下で、凹部２内に側壁３・３と下部電極５および信号線路６を形成する領域が得られる寸法であることが好ましい。
【００６３】
また、凹部２の対向する側壁３・３が斜面となるようにするには、ＳｉＯ２膜上にレジストマスクを用いて斜面を形成する場合であれば、ガラス表面にＣｒ薄膜でパターンが作製されたフォトマスクを用いて、レジスト塗布後にフォトリソグラフィにてパターン開口部を形成して、ＣＦ４およびＡｒを用いたドライエッチング時の犠牲層材料とレジストとのエッチングレート差を利用すればよい。
【００６４】
この凹部２の例としては、凹部２の斜面である側壁３・３に形成される駆動用電極８が凹部２の底面４に向かって均一な厚みで形成でき、上部可動電極７との間で静電気的な力を安定して得られるようにするためであれば、側壁３上に駆動用電極８を形成する領域が得られる寸法として、長さを220μｍ、幅を170μｍ、側壁３の高さを２μｍ、側壁３・３間の間隔を150μｍ（底面４と側壁３・３とが交わる角部間の間隔）として形成すればよい。
【００６５】
このようにして形成した対向する側壁３・３がそれぞれ斜面である凹部２の側壁３・３および底面４に、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｕ等の金属薄膜を電子ビーム蒸着法，抵抗加熱蒸着法，スパッタリング法等を用いて真空成膜し、所定のパターンに加工して、それぞれ駆動用電極８・８および下部電極３を配設する。
【００６６】
次に、これら駆動用電極８・８および下部電極３上にスピンコート法等によりレジスト膜を塗布し、例えばガラス表面にＣｒ薄膜でパターンが作製されたフォトマスクを用いてそのパターンに従ってフォトリソグラフィを行なって、例えば下部電極５上に位置するように信号線路６用開口部を形成する。その次に、真空成膜法等を用いてＣｕ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｐｔ等の金属薄膜を成膜して信号線路６を形成する。信号線路６の例としては、基板１への密着性を良くし上部Ａｕ層へのＴｉの拡散を抑制して信号伝送時の損失を小さくするためであれば、下部での５側からＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造とし、各層の膜厚を0.1μｍ／0.2μｍ／0.5μｍとして形成すればよい。
【００６７】
次に、凹部２の対向する側壁３・３間に掛け渡された上部可動電極７を形成するために、側壁３・３に駆動用電極８・８が、底面４に下部電極５および信号線路６がそれぞれ配設された凹部２を、犠牲層材料としてＳｉＯ２，ポリシリコン等をスパッタリング法等によって成膜して、犠牲層で充填する。この犠牲層は、凹部２の対向する側壁３・３間に掛け渡された上部可動電極７を形成するための領域を得るためものであり、例えば、ＴＥＯＳ（テトラメトキシゲルマニウム）を用いたＣＶＤ（化学的気相堆積）にて形成されたＳｉＯ２膜を、側壁３・３間に空隙を生じさせることなく、上面の高さが凹部２の上端部分と同一平面となるように充填する。
【００６８】
次に、凹部２に上面が凹部形成用材料９の上面と同一平面をなすように充填された犠牲層上および凹部形成用材料９上に、スピンコート法等によりレジスト膜を塗布し、例えばガラス表面にＣｒ薄膜でパターンが作製されたフォトマスクを用いてそのパターンに従ってフォトリソグラフィを行なって、中央部が下部電極５に対向し、その中央部の両側がそれぞれ駆動用電極８・８に対向するように、対向する側壁３・３間に掛け渡して、上部可動電極７用開口部を形成する。その次に、真空成膜法等を用いてＡｌ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｕ等の金属薄膜を成膜して上部可動電極７を形成する。上部可動電極７の例としては、高速応答ができるように軽量とし、かつ小さな静電気的な力にて駆動させるためであれば、材料としてＡｕおよびＣｒを用い、その構成として下側からＳｉＯ２／Ｃｒ／Ａｕの積層構造であり、寸法は長さを710μｍ、幅を260μｍ、各層の厚みを0.2μｍ／0.2μｍ／0.3μｍとして形成すればよい。
【００６９】
この後、犠牲層をエッチングして凹部２から除去することによって、凹部２の底面に下部電極５および信号線路６が、対向する側壁３・３のそれぞれの斜面に駆動用電極８・８が配設され、それらと対向するように側壁３・３間に上部可動電極７が掛け渡された、中空構造の凹部２を形成する。
【００７０】
犠牲層のエッチング除去には、例えば犠牲層材料にＴＥＯＳを用いたＣＶＤにて形成されたＳｉＯ２を用いた場合であれば、アセトン，ＩＰＡ，ブタノール等の有機溶剤をエッチング液に用いてエッチングを行ない、連続工程で乾燥させるとよい。このとき、乾燥時にエッチング液の表面張力で上部可動電極７が凹部２の底面４側に引っ張られて下部電極５に接触して付着しないよう、表面張力を緩和するためには、超臨界乾燥を行なうことが好ましい。また、犠牲層材料にスピンコートで基板１の表面に塗布して凹部２を充填することで犠牲層を形成できる代表的なレジストである、例えば東京応化工業株式会社製ＴＳＭＲ−8900等を用いた場合であれば、ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ａｒ，Ｏ２等の半導体製造用ガスを用いたドライエッチングにて犠牲層をエッチング除去して中空構造の凹部２を形成すればよい。
【００７１】
以上のようにして作製された本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１について、上部可動電極７と駆動用電極８の間に電圧を印加し、上部可動電極７の変位量が下部電極５との間の間隔と同一の値になるまでの電圧印加時間を評価したところ、駆動電圧10Ｖにて上部可動電極７の応答時間がおよそ８μｓｅｃになり、良好な応答特性が得られた。
【００７２】
図５に、以上のようにして作製した本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ１の実施例と、図11に示したＭＥＭスイッチＭＭ１による比較例とについての、駆動電圧印加時間と上部可動電極７または片持アーム115の変位量との関係の評価結果を線図で示す。図５において、横軸は駆動電圧印加時間（単位：ｓｅｃ）を、縦軸は変位量（単位：ｍ）を表し、実線の特性曲線は実施例についての関係を、点線の特性曲線は比較例についての関係を示している。なお、駆動電圧の大きさは10Ｖとした。
【００７３】
図５に示す結果より分かるように、比較例では電極間の間隔と同一変位量の移動を行なうために要する時間が10.8μｓｅｃであったのに対して、実施例では電極間の間隔と同一変位量の移動を行なうために要する時間は7.78μｓｅｃであり、スイッチング時間が3.02μｓｅｃも短縮でき、応答特性が高速化できていた。これは、通信システムの電気信号伝達系に使用することでオン時の伝送信号の減衰を低減し、かつオフ時の信号漏洩を抑制でき、より高速の応答で動作の安定した信号伝送システムが構築できる点で有利なものである。
【００７４】
次に、本発明のエレクトロメカニカルスイッチの製造方法について、図６〜図８に示したエレクトロメカニカルスイッチＭ２を例に説明する。なお、製造方法の基本的な内容は上記のエレクトロメカニカルスイッチＭ１を例に説明した内容と同様である。
【００７５】
基板11は、通常はシリコンを用いればよいが、ガラス等を用いてもよい。この例では、凹部形成用材料19には酸化ケイ素を用いる。
【００７６】
凹部12の形成には、ポリシランを用いる方法が好適であり、ポリシランの感光性を利用するとよい。ポリシランはＳｉ原子が鎖状につながった珪素系高分子であるが、例えば紫外光を光照射することにより珪素結合（−Ｓｉ−Ｓｉ−結合）が光分解し、珪素結合間に酸素原子が配置されたシロキサン結合部位や酸サイトとして作用するシラノール基等が生成される。従って、基板11上にポリシランを塗布し、凹部12となる部分に光照射して、これをアルカリ溶液であるアルカリ性現像液に浸漬すると、光照射してシラノール基等が生成された部分はアルカリ溶液に溶解して除去される。すなわち、光照射する部分を選択することにより、光照射した部分を選択的に除去することができ、任意の平面形状で凹部12を加工することが可能である。光照射部の選択は一般的なフォトリソグラフィーの技術を用いて、フォトマスクの開口パターンによって行なうことができる。このとき、ポリシランの光応答性は一般の水銀ランプによる紫外光に十分に応答するものであるため、特殊な光源等は必要としない。
【００７７】
この後、酸素雰囲気中で例えば数100℃で加熱することで、ポリシランの光照射されなかった部分が酸化珪素となり、凹部12が形成される。このとき、酸素雰囲気中での加熱前に十分な強度で全面を紫外線露光しておくと、先に光照射されなかった部分のポリシランが紫外線に反応して珪素間の結合が切れ、その部位に酸素原子が入り込んで良好な酸化珪素を形成することができる。
【００７８】
ポリシランは側鎖に修飾基を有しているが、その修飾基は、プロピル基，ヘキシル基，フェニルメチル基，トリフルオロプロピル基，ノナフルオロヘキシル基，トリル基，ビフェニル基，フェニル基，シクロヘキシル基等、ポリシランが感光性を有し、酸素雰囲気中での加熱で酸化珪素となるものであれば、その範囲で適宜選択可能である。
【００７９】
ここで、ポリシランの照射光量に対する深さ方向の反応が線形的である性質を利用すると、例えば凹部12の側壁13を斜面とするように光照射部位および照射光量を決めるフォトマスクの開口率を段階的に、あるいは連続的に変化させて照射光量を制御することにより、対向する側壁13・13が斜面である凹部12を極めて容易に形成することができる。
【００８０】
この場合は、対向する側壁13・13に対応する部分のフォトマスクの開口を微細な開口部の集合体として形成しておき、それら微細な開口部の開口率は、それら開口部の形状がそのまま感光性のポリシランに反映されないように、例えば個々の微細な開口部のサイズを光照射時の光学的分解能以下に十分に小さくして高密度に配置させる方法や、フォトマスクと感光性のポリシランとの距離を数10から数100μｍ離して光学的分解能を低下させる等により、側壁13・13に対応する部分のフォトマスクの開口部の密度を調整して開口率を調整すれば、フォトマスクを透過する単位面積あたりの照射光量を段階的に、あるいは連続的に変化させることが容易に実現可能である。
【００８１】
凹部形成用材料19をポリシランを塗布して形成する場合は、その厚さは約10μｍ程度とし、凹部12の深さは２〜３μｍ程度とすることが適当である。また、側壁13の傾きは１／100ラジアン程度とすることが適当である。
【００８２】
凹部形成用材料19によって凹部12を形成した後、下部電極15および駆動用電極18を蒸着あるいはスパッタリング等による成膜、ならびにフォトリソグラフィを行なって形成する。これら電極にはＡｕ／Ｃｒ等の金属多層膜、あるいはＡｌ等の金属単層膜が適当であるが、適宜他の材料も選択可能である。
【００８３】
次に、凹部12に犠牲層を充填する。凹部12を犠牲層で充填するには、材料として例えば感光性有機材料を用い、スピンコート法等により凹部12が形成された基板11の上面に塗布して凹部12を充填し、凹部12以外の部分の有機材料をフォトリソグラフィを行なって除去すればよい。なお、犠牲層として用いる感光性有機材料には、例えばフォトレジスト，感光性ポリイミド等が適当であるが、その他の材料も適宜選択可能である。
【００８４】
犠牲層で凹部12を充填した後、その上に数100Å程度のＣｒを蒸着あるいはスパッタリング等により形成した後、その一部をフォトリソグラフィおよびドライエッチング技術を用いて除去して開口部を設け、このＣｒをマスクとして再びドライエッチングにより開口部から犠牲層に数1000Åの浅い凹所を形成してからＣｒを除去する。次いで、この浅い凹所に例えばＳｉＯ２が最上層になるようにしてＡｕ／Ｃｒ／ＳｉＯ２積層膜を形成し、コンタクト電極20を形成する。
【００８５】
コンタクト電極20を形成した後、この上に凹部12の側壁13・13間に。掛け渡されるように、蒸着およびスパッタリング等ならびにフォトリソグラフィ等によって上部可動電極17を形成する。上部可動電極17は、例えばＳｉＯ２が最下層になるようにしたＡｕ／Ｃｒ／ＳｉＯ２積層膜等の多層膜が適当であるが、その他の材料も適宜選択可能である。ここでは、駆動用電極18と上部可動電極17との間に駆動電圧を印加したときに両電極間の短絡を防止するため、上部可動電極17の最下層にＳｉＯ２膜を設けるとよいが，駆動用電極18の最上層を絶縁膜で被覆しておけば、上部可動電極17は全体がアルミニウムあるいはニッケル等の導体材料のみで構成されていてもよい。
【００８６】
そして、有機溶剤に浸漬する等して犠牲層を除去し、超臨界乾燥技術等を用いて乾燥することによって、本発明のエレクトロメカニカルスイッチＭ２が完成する。
【００８７】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、本発明において基板１や凹部形成用材料９として用いる絶縁材料や犠牲層材料、あるいは下部電極５，上部可動電極７，駆動用電極８の電極材料には、それぞれ例示した材料を用いることが望ましいが、特にそれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態の一例を模式的に示す平面図である。
【図２】図１に示す本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態の一例におけるオフ時のＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】図１に示す本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態の一例におけるオン時のＡ−Ａ’線断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ平行電極モデルおよび傾斜電極モデルの原理図である。
【図５】本発明および従来のエレクトロメカニカルスイッチにおける駆動電圧印加時間と変位量との関係を示す線図である。
【図６】本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態の他の例を模式的に示す平面図である。
【図７】図６に示す本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態の他の例におけるオフ時のＡ−Ａ’線断面図である。
【図８】図６に示す本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態の他の例におけるオン時のＡ−Ａ’線断面図である。
【図９】本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態のさらに他の例のオフ時の断面図である。
【図１０】本発明のエレクトロメカニカルスイッチの実施の形態のさらに他の例の分解断面図である。
【図１１】従来のエレクトロメカニカルスイッチの例（オフ時）を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１、11、31、51：基板
２、12、32、52：凹部
３、13、33、53：側壁
４、14、34、54：底面
５、15、35、55：下部電極
６：信号線路
７、17、37、57：上部可動電極
８、18、38、58：駆動用電極
９、19、39、59：凹部形成用材料
20、40、60：コンタクト電極
61：第２の基板
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４：本発明のエレクトロメカニカルスイッチ
【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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