(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板（２１）での信号の伝送損失を防止するために基板の両面にシリコン酸化膜もしくは窒化膜（２２）を積層する第１段階、
シリコン酸化膜もしくは窒化膜（２２）が積層された基板下部に信号伝送線路（２３）とプルアップ電極（２４）を形成する金属配線工程の第２段階、
前記プルアップ電極（２４）上に接触パッド駆動のための静電気力発生用誘電薄膜（２５）を化学気相蒸着方法（ＣＶＤ）を利用して積層し、所定のパターンにエッチングする第３段階、
鍍金方法を利用して接触パッド（２７）と、前記信号伝送線路（２３）上に前記接触パッド（２７）の安定的な動作具現のためのガードポール（２６）とを前記接触パッド（２７）が介在される形態で形成する第４段階、
前記接触パッド（２７）の遺失を防止し前記接触パッド（２７）と信号伝送線路（２３）間の一定な距離を維持するためのカバー用ガラス板（２８）に溝を形成する第５段階、
前記接触パッド（２７）の重さの測定と前記接触パッド（２７）に直流電圧を印加するための金属配線工程によりガラスに拡張伝送線路（２９）を形成する第６段階、
両極接合方法を利用して前記ガラス板（２８）と前記シリコン基板（２１）を接合する第７段階、および
前記接触パッド（２７）の重さの測定と前記接触パッド（２７）に直流電圧を印加するために前記シリコン基板（２１）の上部に形成される測定用パッドと直流電圧印加用パッドの駆動を開放（off）する第８段階
を含むことを特徴とするプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの製造法。
【請求項２】
前記第４段階の接触パッドは信号線路短絡と開放のための重さを確保し得る厚さの金属層の構造を有することを特徴とする請求項１記載のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種の通信システムで用いられる半導体スイッチの製造法に関し、より詳細にはマイクロマシーニング技術を利用したプルアップ型静電気電極と可動型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロマシーニング技術を利用して製作された半導体スイッチは、酸化シリコン（ＳｉＯ2）または窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）などの誘電薄膜に高い直流電圧を印加して、これにより発生する静電気的な力で信号の通路役割をするキャンチレバー（cantilever）もしくは接触パッドなどの接触手段が信号伝送線路に短絡（ｏｎ）と開放（ｏｆｆ）を繰り返すことによりスイッチが作動する。
【０００３】
図１、図２は従来のプルダウン型のキャンチレバーを有するマイクロマシーニング技術を利用した半導体スイッチの例を示したものである。図１は並列形態のマイクロマシーニングスイッチであり、図２は直列形態のマイクロマシーニングスイッチである。図２ａは信号の伝送線路１１とキャンチレバー１２を駆動するための直流電圧印加用パッド１３が別途に構成されており、図２ｂは信号伝送線路と直流電圧印加用パッド１４が同一線上に構成されている。ここで１５はプルダウン電極、１６はコンタクト領域、１７はアンカーを示す。
【０００４】
このような従来の技術を利用して製作された従来のプルダウン型のマイクロマシーニングスイッチは、短絡および開放間の高い隔離特性を有しているため、信号の損失が少ないので、マイクロ波帯域および３０ＧＨｚ以上のミリメーター波帯域の周波数領域に亘る広い周波数範囲で使用可能である。
【０００５】
図１と図２の従来のプルダウン型のマイクロマシーニングスイッチは、キャンチレバーを構成する金属の弾性力以上の静電気力が発生するように直流電圧を印加して信号の伝送線路とキャンチレバーを短絡させ、金属の弾性力でキャンチレバーが復元されて開放される構造を有している。
【０００６】
既存のマイクロマシーニング技術を利用して開発された半導体スイッチは、キャンチレバーを信号の伝送線路に短絡させるためにキャンチレバーを構成している金属を引っ張るためには２０Ｖ以上の高い直流電圧を印加しなければならないので、通信システムに適用するためにはシステムを駆動させるための電圧を昇圧する別の回路を必要とする問題点があった。
【０００７】
また、信号の伝送線路に開放させる方法がキャンチレバーを構成する金属の弾性による回復力を要求するため、キャンチレバーの変形に因り使用時間が短く信頼度が低い問題点を有していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のマイクロマシーニングスイッチは、プルアップ型の静電気力電極とキャンチレバーを使用しており、通信システムに使用できるように５Ｖ以下の低直流電圧で駆動可能で、半永久的に使用出来なかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わるマイクロマシーニンスイッチは、プルアップ型の静電気力電極とキャンチレバーの代わりに、接触パッドを利用する。
【００１０】
前記課題を達成するために、本発明ではシリコン基板２１での信号の伝送損失を防止するために基板両面にシリコン酸化膜もしくは窒化膜２２を積層する第１段階；シリコン酸化膜もしくは窒化膜２２が積層された基板下部に信号伝送線路２３とプルアップ電極２４形成のための金属配線工程の第２段階；前記プルアップ電極２４上に接触パッド２７駆動のための静電気力発生誘電薄膜２５を化学気相蒸着方法（ＣＶＤ）を利用して積層し、所定のパターンにエッチングする第３段階；鍍金方法を利用して接触パッド２７と、前記伝送線路２３上に前記接触パッド２７の安定的な動作具現のためのガードポール２６とを前記接触パッド２７が介在される形態で形成する第４段階；前記接触パッド２７の遺失を防止し前記接触パッド２７と信号伝送線路２３間の一定な距離を維持するためのカバー用ガラス板２８に溝を形成する第５段階；前記接触パッド２７の重さの測定と前記接触パッド２７に直流電圧を印加するために金属配線工程による拡張伝送線路２９を形成する第６段階；両極接合方法を利用して前記ガラス板２８と前記シリコン基板２１を接合する第７段階；前記接触パッド２７の重さの測定と前記接触パッド２７に直流電圧を印加するために前記シリコン基板２１の上部に形成される測定用パッドと直流電圧印加用パッドの駆動を開放（off）するシリコンエッチング工程である第８段階を含むプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの製造法を利用して製作し、接触パッドをプルアップ構造にして低い直流電圧で接触パッドと伝送線路を短絡させ、接触パッドを厚い金属層で構成して接触パッドの重さによる重力を利用して開放する構造のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの製造法を提供する。
【００１１】
プルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの製造法は、シリコン基板２１での信号の伝送損失を防止するために基板両面にシリコン酸化膜もしくは窒化膜２２を積層する第１段階；シリコン酸化膜もしくは窒化膜２２が積層された基板下部に信号伝送線路２３とプルアップ電極２４形成のための金属配線工程の第２段階；前記プルアップ電極２４上に接触パッド駆動のための静電気力発生用誘電薄膜２５を化学気相蒸着方法（ＣＶＤ）を利用して積層し、所定のパターンにエッチングする第３段階；鍍金方法を利用して接触パッド２７と、前記伝送線路２３上に前記接触パッド２７の安定的な動作具現のためのガードポール２６とを前記接触パッド２７が介在される形態で形成する第４段階；前記接触パッド２７の遺失を防止し前記接触パッド２７と信号伝送線路２３間の一定な距離を維持するためのカバー用ガラス板２８に溝を形成する第５段階；前記接触パッド２７の重さの測定と前記接触パッド２７に直流電圧を印加するための金属配線工程によりガラスに拡張伝送線路２９を形成する第６段階；両極接合方法を利用して前記ガラス板２８と前記シリコン基板２１を接合する第７段階；前記接触パッド２７の重さの測定と前記接触パッド２７に直流電圧を印加するために前記シリコン基板２１の上部に形成される測定用パッドと直流電圧印加用パッドの駆動を開放（off）するシリコンエッチング工程である第８段階を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチは、高い短絡／開放隔離特性を有し、低い駆動電圧により通信システム内部に駆動電圧を昇圧するための回路が不要であるため、システムのサイズを小型化することができる。
【００１３】
また、駆動時に接触パッドを構成する金属の変形が生じないため、長時間使用後にも特性変化が殆んど無く、半永久的に使用することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の特徴的な構成と作用・効果を詳細に説明する。
【００１５】
図１、図２は従来のプルダウン型のキャンチレバーを有するマイクロマシーニング技術を利用した半導体スイッチの例を示したものである。図１は並列形態のマイクロマシーニングスイッチであり、図２は直列形態のマイクロマシーニングスイッチであり、図３は本発明のプルダウン型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの工程を順次に示した図である。
【００１６】
図３ａはシリコン基板２１を示した図であり、図３ｂは基板での信号損失を防止するために図３ａのシリコン基板２１両面にシリコン基板での信号の伝送損失を防止するために基板両面にシリコン酸化膜もしくは窒化膜２２を積層する第１段階を図示した図である。
【００１７】
一般的なシリコン基板は不純物の濃度が高いため低い抵抗を有しているので、シリコン基板に直接形成された伝送線路に信号が伝送される場合、基板での信号損失が生じるようになる。前記のごとき理由で金属配線形成工程前にシリコン酸化膜もしくは窒化膜をシリコン基板両面に形成して基板での信号損失を防止することができる。第１段階で用いられるシリコン酸化膜としては酸化ケイ素（ＳｉＯ2）があり、代表的な窒化膜としては窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）がある。これら酸化ケイ素と窒化ケイ素は熱酸化またはＣＶＤ（化学気相蒸着方法：chemical vapor deposition）などの方法を利用して積層される。
【００１８】
図３ｃはシリコン酸化膜もしくは窒化膜が積層された基板下部に信号の伝送線路２３とプルダウン電極２４形成のための金属配線工程の第２段階を示した図であって、シルクスクリーン印刷法（孔版捺染法：silk-screen printing）と感光薄膜を利用してパターンを形成（パターニング）した後、スパッタリングまたは蒸着などの方法を利用して金属配線を形成する。
【００１９】
図３ｄは接触パッド駆動のための静電気力発生用誘電薄膜２５を積層し蝕刻する第３段階を示したものである。静電気力発生用誘電薄膜としては酸化ケイ素と窒化ケイ素が利用される。これら誘電薄膜は化学気相蒸着方法を利用して容易く積層され望むパターンへのエッチング容易である。エッチング方法はガスとプラズマを利用したドライエッチングが主に利用されており、エッチングに用いられるガスは６フッ化イオウ（ＳＦ6）、３フッ化メタン（ＣＨＦ3）、６フッ化エタン（Ｃ2Ｆ6）および４フッ化ケイ素（ＳｉＦ4）などの弗素系列のガスが用いられる。湿エットエッチングを利用する場合には弗酸（ＨＦ）系列のエッチング溶液を利用する。静電気力発生用誘電薄膜エッチング工程で金属配線が形成された部分を除いた基板下部の残り部分でシリコン酸化膜もしくは窒化膜がエッチングされるようにできる限り長時間エッチング工程を施す。酸化膜もしくは窒化膜が除去された部分は第７段階の両極接合工程でガラス板と接合される部分になる。
【００２０】
図３ｅは鍍金方法を利用して接触パッド２７と接触パッドの安定的な動作具現のためのガードポール２６を形成する第４段階を示したもので、接触パッドが従来のプルダウン型でないプルアップ型に製作される。プルアップ型に製作される場合には次のような特徴を有する。
【００２１】
第一、低い直流電圧によっても接触パッドの駆動が可能である。従来のプルダウン型の接触パッドは、これを構成している金属の弾性力以上の静電気力が印加されなければ接触パッドが駆動されなかったが、本発明による接触パッドは弾性力でない接触パッドの重さによる重力以上の静電気力が要求されるため駆動電圧が低い。
【００２２】
第二、接触パッドが既存のスイッチのように基板に取り付けられていなく基板とは独立的な構造になっている。これにより長時間の使用にも接触パッドの変形が生じなく半永久的に使用することができる。
【００２３】
第三、接触パッドと接触パッドとの短絡と開放は接触パッドの重さに依存する。重さが軽いと接触パッドの駆動電圧は低くなるが開放が難しくなり、重いと開放は容易になされるが駆動電圧が高くなる短点がある。これのために接触パッドは信号伝送線路の短絡と開放のための重さを確保し得る厚さの金属層の構造を有するようにする。
【００２４】
図３ｆは接触パッドの遺失を防止し接触パッドと信号伝送線路間の一定な距離を維持するためのカバー用ガラス板２８に溝を形成する第５段階を示したものである。ガラス蝕刻は弗酸を利用してなされ、エッチングされる深さは接触パッドの厚さと接触パッドとの間隔を計算して決定される。
【００２５】
図３ｇは測定と直流電圧印加のための金属配線工程によりガラスに拡張伝送線路２９を形成する第６段階を示したもので、シルクスクリーン印刷法（孔版捺染法）と感光薄膜を利用してパターンを形成した後、スパッタリングまたは蒸着などの方法を利用して拡張電極を形成する。
【００２６】
図３ｈはガラス板とシリコン基板間のパターン整列後に両極接合方法を利用してガラス板とシリコン基板を接合する第７段階を示した図である。両極接合方法はシリコン基板またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などの半導体基板を同一の半導体基板やガラスなどの他の基板と付着する一種の接合方法である。本発明では接触パッドを支持し接触パッドと接触パッドが常に一定の間隔を維持するようにするために両極接合によりシリコン基板とガラスを接合する。
【００２７】
図３ｉは測定と直流電圧を印加するために測定用パッドと直流電圧印加用パッドを開放するためのシリコンエッチング工程の第８段階を示した図である。パターン整列後にライまたはウエットエッチング方法を利用して高い選択度を有するようにシリコンのみをエッチングされる。ドライエッチングは６フッ化イオウ（ＳＦ6）、３フッ化メタン（ＣＨＦ3）、６フッ化エタン（Ｃ2Ｆ6）および４フッ化ケイ素（ＳｉＦ4）などの弗素系列または塩素（Ｃｌ2）、３塩化ホウ素（ＢＣｌ3）および４塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4）などの塩素系列のガスを利用してなされる。ウエットエッチングは水酸化カリウム（ＫＯＨ）またはＴＭＡＨ（trimethyl ammonium hydroxide）などの非等方性エッチング溶液を用いてなされる。ドライエッチング方法はウエットエッチング方法に比べて垂直に近い界面を得られるが、ウエットエッチングに比べて荒い界面が現れる問題点を有している。
【００２８】
図４は本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの構造を示した図面で、接触パッド２７がシリコン基板２１とは独立的な構造で成っている。
【００２９】
図４で短絡時に信号は拡張伝送線路と信号の伝送線路と接触パッドにより伝送される。接触パッドの駆動は電流電圧を印加することによりなされる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来のプルダウン型キャンチレバーを利用した、並列形のマイクロマシーニングスイッチである。
【図２ａ】従来のプルダウン型キャンチレバーを利用した、直列形のマイクロマシーニングスイッチを示す外観説明図である。
【図２ｂ】図２ａのマイクロマシーニングスイッチの断面説明図である。
【図３ａ】本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの工程を順次に示した工程説明図のシリコン基板を示す断面説明図である。
【図３ｂ】本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの工程を順次に示した工程説明図のシリコン基板両面に窒化ケイ素を積層した状態を示す断面説明図である。
【図３ｃ】本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの工程を順次に示した工程説明図の信号伝送線路およびプルアップ型電極配線の形成を示した断面説明図である。
【図３ｄ】本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの工程を順次に示した工程説明図の接触パッド駆動用誘電薄膜積層およびエッチングを示した断面説明図である。
【図３ｅ】本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの工程を順次に示した工程説明図の接触パッドおよびガードポールの形成を示した断面説明図である。
【図３ｆ】本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの工程を順次に示した工程説明図のガラス板に接触パッドカバー用溝の形成を示した断面説明図である。
【図３ｇ】本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの工程を順次に示した工程説明図のガラス板に拡張伝送線路の形成を示した断面説明図である。
【図３ｈ】本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの工程を順次に示した工程説明図の両極接合によるシリコン基板とガラスの接合を示した断面説明図である。
【図３ｉ】本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの工程を順次に示した工程説明図の測定および直流電圧印加用パッド部分開放のためのシリコンエッチングを示した断面説明図である。
【図４】本発明のプルアップ型接触パッドを利用したマイクロマシーニングスイッチの構造図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１、２３  信号の伝送線路
１２  キャンチレバー
１３、１４  直流電圧印加用パッド
１５  プルダウン電極
１６  コンタクト領域
１７  アンカー
２１  シリコン基板
２２  シリコン酸化膜もしくは窒化膜
２４  プルアップ電極
２５  静電気力発生のための誘電薄膜
２６  ガードポール
２７  接触パッド
２８  ガラス板
２９  拡張伝送線路
【図１】
0004601528.tif 000002
【図２ａ】
0004601528.tif 000003
【図２ｂ】
0004601528.tif 000004
【図３ａ】
0004601528.tif 000005
【図３ｂ】
0004601528.tif 000006
【図３ｃ】
0004601528.tif 000007
【図３ｄ】
0004601528.tif 000008
【図３ｅ】
0004601528.tif 000009
【図３ｆ】
0004601528.tif 000010
【図３ｇ】
0004601528.tif 000011
【図３ｈ】
0004601528.tif 000012
【図３ｉ】
0004601528.tif 000013
【図４】
0004601528.tif 000014