(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ信号ラインおよびキャビティを備えた基板と、
前記キャビティの上に位置し前記基板に一端が固定されたカンチレバーと、
前記カンチレバーが下方に駆動するとき、前記ＲＦ信号ラインと接触して前記ＲＦ信号ラインを接続するための接続パッドと、
を含み、
前記カンチレバーは、下から下部電極、圧電層、上部電極、及びメンブレインが順次に備えられ、
前記メンブレインは、前記上部電極と圧電層とを覆うが、前記下部電極は開放する構造を有することを特徴とする高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項２】
前記基板は、ＣＰＷの配線を有することを特徴とする請求項１に記載の高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項３】
前記ＲＦ信号ラインは、ＲＦ入力信号ラインとＲＦ出力信号ラインとから構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項４】
前記ＲＦ信号ラインは、前記接続パッドよりも下側に形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項５】
前記キャビティは、前記ＲＦ入力信号ラインとＲＦ出力信号ラインとの間に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項６】
前記カンチレバーは、一つのビームから構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項７】
前記カンチレバーは、一対のビームから構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項８】
前記上部電極と前記下部電極は、駆動ラインと接続されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項９】
前記メンブレインは、前記下部電極を開放するように形成されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項１０】
前記接続パッドは、前記カンチレバーの上端部に形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項１１】
前記接続パッドは、前記カンチレバーの長さ方向に突出されることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項１２】
前記基板の表面に保護層が更に形成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチ。
【請求項１３】
基板にキャビディを形成する段階と、
前記キャビティの上にカンチレバーを製造する段階と、
前記カンチレバーが製造された基板にＲＦ信号ラインを形成する段階と、
前記カンチレバーに接続パッドを形成する段階と、
を含み、
前記カンチレバーの製造段階は、
前記基板の上に保護層を形成する段階と、
前記キャビティ内に第１の犠牲層を形成する段階と、
前記第１の犠牲層の上に下部電極層、圧電層、上部電極層、及びメンブレイン層を順次に形成してパターニングする段階と、
を含み、
前記メンブレインは、前記上部電極と圧電層とを覆うが、前記下部電極は開放する構造を有することを特徴とする高周波マイクロマシンスイッチの製造方法。
【請求項１４】
前記キャビティの形成段階は、エッチング工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の高周波マイクロマシンスイッチの製造方法。
【請求項１５】
前記保護層は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物から形成されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の高周波マイクロマシンスイッチの製造方法。
【請求項１６】
前記第１の犠牲層は、多結晶シリコン、低温酸化物、テトラエチル・オルトシリケート、フォトレジスト用ポリマー、金属、及び合金のうち何れか一つから形成されることを特徴とする請求項１３から１５のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチの製造方法。
【請求項１７】
前記接続パッドは、前記カンチレバーの上端部に形成されることを特徴とする請求項１３から１６のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチの製造方法。
【請求項１８】
前記接続パッドの形成段階は、
前記ＲＦ信号ラインが形成された基板に第２の犠牲層を塗布してパターニングする段階と、
前記パターニングされた第２の犠牲層の上のカンチレバーに接続パッドを形成する段階と、
前記第１犠牲層および第２の犠牲層を除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１３から１７のいずれかに記載の高周波マイクロマシンスイッチの製造方法。
【請求項１９】
前記第２の犠牲層の厚さによって前記ＲＦ信号ラインと前記接続パッドとの間隔を調整することを特徴とする請求項１８に記載の高周波マイクロマシンスイッチの製造方法。
【請求項２０】
前記第２の犠牲層は、多結晶シリコン、低温酸化物、テトラエチル・オルトシリケート、フォトレジスト用ポリマー、金属、及び合金のうち何れか一つから形成されることを特徴とする請求項１８または１９に記載の高周波マイクロマシンスイッチの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波マイクロマシン素子（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＭＥＭＳ  ｅｌｅｍｅｎｔ）に関し、より詳細には低電圧においてカンチレバーが下方に駆動する圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチ（ｄｏｗｎ  ｂｅｎｄｅｄ  ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＲＦ  ＭＥＭＳ  ｓｗｉｔｃｈ）及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に高周波マイクロマシンスイッチは多様な分野において使われている。高周波マイクロマシンスイッチは、例えば製品でのバンド選択（ｂａｎｄ  ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）、多機能スイッチング（ｍｕｌｔｉ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、及び位相遷移器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ）などの用途として多様に用いられている。
【０００３】
現在、このような高周波マイクロマシンスイッチは色々な種類が開発されている。その代表として、静電（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ）現象を用いた高周波マイクロマシンスイッチと圧電効果を用いた高周波マイクロマシンスイッチとが挙げられる。図１および図２にこれらの高周波マイクロマシンスイッチがそれぞれ示されている。
【０００４】
図１は、静電現象を用いた高周波マイクロマシンスイッチ（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ＲＦ  ＭＥＭＳ  ｓｗｉｔｃｈ）を示す断面図である。同図によると、高周波マイクロマシンスイッチ１０は、ＲＦ信号ライン１２ａ、アンカー（ａｎｃｈｏｒ）１３、及び駆動ライン１４などが形成された基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）１と、ＲＦ信号ライン１２ａと１μｍ程度の間隔を隔ててアンカー１３に固定されるカンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）１１、及びカンチレバー１１の駆動によってＲＦ信号ライン１２ａに接触してオン／オフされるようにカンチレバー１１の先端部に形成された接続パッド（ｃｏｎｔａｃｔ  ｐａｄ）１２などから構成される。高周波マイクロマシンスイッチ１０は、駆動ライン１４を介して外部電圧が印加されると駆動ライン１４とカンチレバー１１との間に静電気力が発生し、カンチレバー１１が下方に駆動して接続パッド１２がＲＦ信号ライン１２ａと接触してＲＦ信号を伝送する。しかし、静電現象を用いた高周波マイクロマシンスイッチ１０は駆動電圧が３Ｖと非常に電圧が高く体積も大きいので、最近は、図２のような圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチに代替される傾向にある。
【０００５】
図２は、圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチを示す平面図であって、上方駆動方式のチタン酸ジルコン酸鉛（ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎａｔｅ：ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３）を用いた高周波マイクロマシンスイッチ２０を示す。圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチ２０は、ＲＦ入力信号ライン（ＲＦ‐ｉｎ  ｓｉｇｎａｌ  ｌｉｎｅ）２２ａとＲＦ出力信号ライン（ＲＦ−ｏｕｔ  ｓｉｇｎａｌ  ｌｉｎｅ）２２ｂがメッキされた基板１と、ＲＦ信号ライン２２ａ，２２ｂのすぐ下に離隔されて位置した接続パッド（ｃｏｎｔａｃｔ  ｍｅｔａｌ）２２を保持する多数のカンチレバー２１ａ〜２１ｄと、を含む。カンチレバー２１ａ〜２１ｄは、図示していない上部電極層、圧電層（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｌａｙｅｒ）、下部電極層、メンブレイン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）から構成される。駆動ライン２４ａ，２４ｂを介してカンチレバー２１ａ〜２１ｄの電極層にＤＣ電圧が印加されると、カンチレバー２１ａ〜２１ｄがキャビティ（Ｃａｖｉｔｙ）２３ａの中で上方に曲がる（ｕｐ  ｂｅｎｄｅｄ）。すると、カンチレバー２１ａ〜２１ｄの先端に形成された接続パッド２２がＲＦ信号ライン２２ａ，２２ｂに接触し、ＲＦ信号ライン２２ａとＲＦ信号ライン２２ｂとが接続されＲＦ信号が伝送される。このような圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチ２０は、３Ｖ以下の電圧でも駆動ができ、例えば、カンチレバーの長さが約１００μｍであるときに約１．８μｍの変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を起こすことができ消費電力が殆どない。
【０００６】
しかし、上方駆動方式の圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチ２０を製造するときにはいくつかの困難さがあり、特に、その製造工程が複雑になるという問題がある。多くの圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチは、カンチレバーの圧電層やメンブレインの製造工程が非常に高温で行なわれる。これにより、圧電層やメンブレインはＲＦ信号ラインなどを含むＣＰＷ（ｃｏｐｌａｎａｒ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ：共平面導波路）ラインより先に形成する必要がある。もし、基板にＣＰＷライン（ＣＰＷ配線）を形成してその上に圧電薄膜物質を製造すると、高温で金属が拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）され、またはシリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）が形成される。このような制約により、圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチは図２に示すように、カンチレバー２１ａ〜２１ｄを上方に曲がるようにし、そのカンチレバー２１ａ〜２１ｄの上側に別のウエハまたは基板１を設けてＣＰＷラインを形成するしかなかった。この場合、基板の裏面（下面）を無理にエッチングするしかない。図２に示された上方駆動方式の圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチ２０も、基板１の上部面にメッキでＲＦ信号ライン２２ａ，２２ｂを形成した後、その基板１の裏面を完全にエッチングしてカンチレバー２１ａ〜２１ｄを形成したものである。
【０００７】
前述のような製造工程の困難さや複雑さという問題を解決するために、圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチのうちの一部は、キャビティの上にカンチレバーが下方に駆動するように形成したものがある（大韓民国公開特許第２００５−８６６２０９号，第２００５−００７６１４９号）。しかし、これらは全部カンチレバーが形成される基板と、ＲＦ信号ラインを形成する基板とを別々に必要とする。従って、圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチにおいて、一つの基板の上にＣＰＷラインとカンチレバーとを同時に構成することができれば、圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチの製造工程を単純にすることができる。特に、このような高周波マイクロマシンスイッチは、ＣＰＷラインの形成にも有利であり、高周波マイクロマシンスイッチのスイッチング動作も正確である。
【特許文献１】大韓民国公開特許第２００５−０９２３５９号
【特許文献２】大韓民国公開特許第２００４−１０３０３９号
【特許文献３】大韓民国公開特許第２００５−０６９０５９号
【特許文献４】米国特許第６７４６８９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前述の問題点を解決するためになされたもので、本発明の第１の目的は、カンチレバーとＣＰＷの配線とが一つの基板に形成でき、前記カンチレバーが下方に駆動する圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチを提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、低い駆動電圧で作動し、消費電力がほとんどない圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチを提供することにある。
【００１０】
本発明の第３の目的は、前述の圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の目的を達成するための本発明に係る圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチは、ＲＦ信号ラインおよびキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を備えた基板と、前記キャビティの上に位置し前記基板に一端が固定されたカンチレバーと、前記カンチレバーが下方に駆動するとき、前記ＲＦ信号ラインと接触して前記ＲＦ信号ラインを接続するための接続パッドと、を含み、前記カンチレバーは、下から下部電極、圧電層、上部電極、及びメンブレインが順次に備えられ、前記メンブレインは、前記上部電極と圧電層とを覆うが、前記下部電極は開放する構造を有する。
前記基板はＣＰＷの配線を有することができる。
【００１２】
前記ＲＦ信号ラインは、ＲＦ入力信号ラインとＲＦ出力信号ラインとから構成されることができる。好ましくは、前記ＲＦ信号ラインは前記接続パッドよりも下側に形成されることが良い。
【００１３】
前記キャビティは、前記ＲＦ入力信号ラインとＲＦ出力信号ラインとの間に位置することが好ましい。しかし、本発明の他の実施形態に係る高周波マイクロマシンスイッチにおいて、前記ＲＦ信号ラインはキャビティの前方に設置されることもできる。
【００１４】
前記カンチレバーは、一つのビーム（ｂｅａｍ）または一対のビームから構成されることができる。
【００１５】
前記上部電極と前記下部電極は、駆動ラインと接続されることができる。前記メンブレインは、前記下部電極を開放するように形成されることが好ましい。
【００１６】
前記接続パッドは、前記カンチレバーの上端部に形成されることが好ましい。本発明の他の実施形態に係る高周波マイクロマシンスイッチにおいて、前記接続パッドは、前記カンチレバーの長さ方向に突出されることもある。
【００１７】
本発明の高周波マイクロマシンスイッチにおいて、前記基板の表面に保護層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎｌａｙｅｒ）が更に形成されることが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る高周波マイクロマシンスイッチの製造方法は、基板にキャビディを形成する段階と、前記キャビティの上にカンチレバーを製造する段階と、前記カンチレバーが製造された基板にＲＦ信号ラインを形成する段階と、前記カンチレバーに接続パッドを形成する段階と、を含み、前記カンチレバーの製造段階は、前記基板の上に保護層を形成する段階と、前記キャビティ内に第１の犠牲層（ｆｉｒｓｔ ｓａｃｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）を形成する段階と、前記第１の犠牲層の上に下部電極層、圧電層、上部電極層、及びメンブレイン層を順次に形成してパタニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）する段階と、を含み、前記メンブレインは、前記上部電極と圧電層とを覆うが、前記下部電極は開放する構造を有する。
【００１９】
前記キャビティの形成段階は、エッチング工程により達成することができる。
【００２１】
前記保護層は、シリコン酸化物（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ）またはシリコン窒化物（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ）から形成されることができる。
【００２２】
前記第１の犠牲層は、多結晶シリコン（ｐｏｌｙ  ｓｉｌｉｃｏｎ）、低温酸化物（ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ：ＬＴＯ）、テトラエチル・オルトシリケート（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ：ＴＥＯＳ）、フォトレジスト用ポリマー、（ｐｏｌｉｍｅｒ  ｆｏｒ  ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）、金属、及び合金のうち何れか一つから形成されることができる。
【００２３】
前記上部電極と下部電極は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｔａ、Ａｕ、Ｍｏ、及びＡｕＰｔのうち何れか一つから形成されることができる。
【００２４】
前記圧電層は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、バリウムチタネート（Ｂａｒｉｕｍ  ｔｉｔａｎａｔｅ：ＢａＴｉＯ３）、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のうち何れか一つの圧電材料から形成されることができる。
【００２５】
前記メンブレイン層は、シリコン窒化物、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、多結晶シリコン酸化物（ｐｏｌｙ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｘｉｄｅ）、テトラエチル・オルトシリケート（  Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ：ＴＥＯＳ  ）、Ｍｏ、Ｔａ、Ｐｔ、及びＲｈのうち何れか一つから形成されることができる。
【００２６】
前記ＲＦ信号ラインは、一般的に導電性金属を使用し、例えばＡｕ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、及びＡｕＮｉｘのうち何れか一つから形成されることができ、そのうちＡｕが最も好ましい。
【００２７】
前記接続パッドの形成段階は、前記ＲＦ信号ラインが形成された基板に第２の犠牲層を塗布してパターニングする段階と、前記パターニングされた第２の犠牲層の上のカンチレバーに接続パッドを形成する段階と、前記第１、第２の犠牲層を除去する段階と、を含む。
【００２８】
本発明に係る高周波マイクロマシンスイッチの製造方法において、前記第２の犠牲層の厚さによって前記ＲＦ信号ラインと前記接続パッドとの間隔（ｇａｐ）を調整することができる。
【００２９】
前記第２の犠牲層は、多結晶シリコン、低温酸化物（ＬＴＯ）、テトラエチル・オルトシリケート、フォトレジスト用ポリマー、金属及び合金のうち何れか一つから形成されることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、一つの基板において、圧電カンチレバーより下側にＣＰＷの配線が形成できる圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチを提供することができる。該高周波マイクロマシンスイッチは、その構造が単純で部品の小型化を達成することができる。
【００３１】
また、本発明の高周波マイクロマシンスイッチは、低い駆動電圧を有し消費電力がほとんどなく、安定した動作が可能である。また、本発明の製造方法によると、該圧電方式の高周波マイクロマシンスイッチを安定的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付の図面に基づいて本発明の第１実施形態に係る好適な高周波マイクロマシン（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＲＦ  ＭＥＭＳ）スイッチについて詳述する。
【００３３】
図３は本発明の第１実施形態に係る下方駆動方式の高周波マイクロマシンスイッチ（以下、「ＲＦメムススイッチ」と称する）を示す斜視図であり、図４Ａは図３の平面図、図４Ｂは図４ＡのＡ−Ａ断面図、図４Ｃは図４ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【００３４】
図３、図４Ａないし図４Ｃに示すように、本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチ１００は、ＲＦ信号ライン１０２およびキャビティ１０３ａを備えた基板１０１と、キャビティ１０３ａの上に位置し、基板１０１に一端が固定されたカンチレバー１１０と、カンチレバー１１０が下方に駆動するとき、ＲＦ信号ライン１０２と接触してＲＦ信号ライン１０２を接続するための接続パッド１１１と、を含む。
【００３５】
基板１０１は、その上部面にＲＦ信号ライン１０２及びＤＣ駆動ライン１０７ａ，１０７ｂを含むＣＰＷの配線（ｃｏｐｌａｎａｒ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｌｉｎｅ：ＣＰＷライン）を有することができる。基板１０１にはキャビティ１０３ａがエッチングなどにより形成される。キャビティ１０３ａはＲＦ入力信号ライン１０２ａとＲＦ出力信号ライン１０２ｂとの間に位置することが良い。しかし、本発明の他の実施形態に係るＲＦメムススイッチ（図５ないし図７参照）のように、ＲＦ信号ライン１０２がキャビティ１０３ａの前方に設置されることもできる。
【００３６】
ＲＦ信号ライン１０２は、ＲＦ入力信号ライン１０２ａとＲＦ出力信号ライン１０２ｂとから構成されることができる。好ましくは、ＲＦ信号ライン１０２は接続パッド１１１より下側に形成されることが良い。本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチ１００は、カンチレバー１１１の下方駆動によって接続パッド１１１の両端１１１ａ，１１１ｂがそれぞれＲＦ入力信号ライン１０２ａとＲＦ出力信号ライン１０２ｂと接触してＲＦ信号ライン１０２にＲＦ信号を伝送する。
【００３７】
カンチレバー１１０は、一つのビーム（ｏｎｅ  ｂｅａｍ）または一対のビームから構成されることができる。好ましくは、カンチレバー１１０は下から下部電極１１５、圧電層１１２、上部電極１１３、及びメンブレイン１１４を順次に備える。
【００３８】
上部電極１１３および下部電極１１５は、それぞれ上部端子電極１０４ａ，１０４ｂと下部端子電極１０６ａ，１０６ｂによって駆動ライン１０７ａ，１０７ｂと接続される。
【００３９】
メンブレイン１１４は、カンチレバー１１０の長さ方向に沿って形成される。
【００４０】
メンブレイン１１４は、上部電極１１３と圧電層１１２とを覆うが、下部電極１１５を開放した構造を有する。このようなメンブレイン１１４の構造によりカンチレバー１１０が下方に駆動できる。
【００４１】
接続パッド１１１は、カンチレバー１１０の上端部に形成されることが良い。本発明の他の実施形態に係るＲＦメムススイッチ（図５ないし図７参照）において、接続パッド２１１，３１１，４１１がカンチレバー２１０，３１０，４１０の長さ方向に突出され得る。
【００４２】
本発明のＲＦメムススイッチ１００において、キャビティ１０３ａの表面に保護層１０８が更に形成されることが好ましい。
【００４３】
図５ないし図７は本発明の他の実施形態のＲＦメムススイッチを示す。図５ないし図７に示されたＲＦメムススイッチは、第１実施形態に係るＲＦメムススイッチ１００に比べ、接続パッドまたはカンチレバーなどの一部の構造が相異し、他の構造はほぼ同一である。従って、理解を容易にするために、同一の機能を有する部材にはそれに対応する参照符号を付し、重複説明は省略する。
【００４４】
図５に示された第２実施形態に係るＲＦメムススイッチ２００は、第１実施形態のＲＦメムススイッチ１００とは異なり、接続パッド２１１がキャビティ２０３ａより前方に突出した構造を有する。該構造の第２実施形態に係るＲＦメムススイッチ２００は、ＲＦ信号ライン２０２ａ，２０２ｂと接続パッド２１１との接触距離が遠くてカンチレバー２１０の最大変位を利用することができる。従って、ＲＦメムススイッチ２００は、ＲＦ特性に必要な絶縁特性（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｐｒｏｐｅｒｔｙ）が良好である。
【００４５】
図６に示された第３実施形態に係るＲＦメムススイッチ３００は、第１実施形態のＲＦメムススイッチ１００とは異なり、一つのビームを有するカンチレバー３１０を備える。それにより、第３実施形態に係るＲＦメムススイッチ３００は、相対的に製造が容易であり、スイッチのサイズも小さくて実装空間を小さくすることができる。
【００４６】
図７に示された第４実施形態に係るＲＦメムススイッチ４００は、第１実施形態のＲＦメムススイッチ１００とは異なり、カンチレバー４１０のビームの間隔が相対的に広く、それにより接続パッド４１１のサイズも大きい構造を有する。この構造の第４実施形態に係るＲＦメムススイッチ４００は、ＲＦ信号ライン４０２ａ，４０２ｂと接続パッド４１１との安定した接触が可能になるので、相対的にＲＦ信号の伝送に対する信頼度が高い。
【００４７】
以下、本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチ１００に対する作動状態について添付の図面に基づいて説明する。
【００４８】
図８は、本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチ１００に対する作動状態を示す断面図である。第１実施形態に係るメムススイッチ１００は、図４Ｂに示すように、駆動ライン１０７ａ，１０７ｂ（図３参照）を介してＤＣ電圧が印加されると、駆動ライン１０７ａ，１０７ｂと接続された上下部端子電極１０４ａ，１０４ｂ，１０６ａ，１０６ｂ（図３参照）を介してカンチレバー１１０の上下部電極１１３，１１５にＤＣ電圧（直流電圧）が印加される。これと同時にカンチレバー１１０の圧電層１１２に分極現象が発生し、カンチレバー１１０に力が加えられる。ＲＦメムススイッチ１００は、カンチレバー１１０の上面にメンブレイン１１４が位置するため、カンチレバー１１０が図８に示すようにキャビティ１０３ａの中で下側に駆動する。つまり、メンブレイン１１４を形成する圧電薄膜物質に電圧が加えられつつ内部で双極子モーメント（ｄｉｐｏｌｅ  ｍｏｍｅｎｔ）が発生して下側に曲がるようになる。
【００４９】
該カンチレバー１１０のスイッチングにより、カンチレバー１１０に位置した接続パッド１１１の両端部１１１ａ，１１１ｂが基板１０１に形成されたＲＦ信号ライン１０２ａ，１０２ｂと接触し、基板１０１にＲＦ信号が通過される。
【００５０】
図９は、ＲＦメムススイッチ１００に印加された電圧とカンチレバー１１０の変位との関係を示す。同図に示すように、ＲＦメムススイッチ１００は、ＤＣ電圧に応じてカンチレバー１１０が一定な形態でよく駆動することが分かる。例えば、本発明のＲＦメムススイッチ１００は、３Ｖ〜５Ｖの電圧において１．５〜２．０μｍの変位が得られるので、低電圧でも安定した動作を具現することができる。
【００５１】
以下、添付の図面に基づいて本発明に係るＲＦメムススイッチの好適な製造方法を詳述する。
【００５２】
図１０Ａないし図１０Ｌは、本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチ１００に対する製造工程を説明するための図面である。この製造工程はパターニングの差異を除き、第２ないし第４の実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造工程と同一である。従って、他の実施形態に係るＲＦメムススイッチに対する製造方法の重複説明は省略する。
【００５３】
第１実施形態に係るＲＦメムススイッチ１００を製造するために、初めにキャビティ１０３ａを有する基板１０１を用意する（図１０Ａ）。基板１０１のキャビティ１０３ａは通常のエッチングにより形成され得る。基板１０１は、高抵抗のシリコンウエハまたは純度の高いシリコンウエハなどのようなシリコンウエハ、溶着シリカ（ｆｕｓｅｄ  ｓｉｌｉｃａ）などのようなグラス系のウエハ（ｇｌａｓｓ  ｂａｓｅｄ  ｗａｆｅｒ）、クォートウエハ（ｑｕａｒｔ  ｗａｆｅｒ）などを使うことができる。
【００５４】
その後、キャビティ１０３ａが形成された基板１０１にカンチレバー１１０を形成する（図１０Ｂないし図１０Ｆ）。
【００５５】
カンチレバー１１０を製造するために、エッチングされたキャビティ１０３ａを含む基板１０１の表面に保護層１０８を通常の方法で蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）し、それをパターニングする（図１０Ｂ）。保護層１０８は、ＳｉＯ２のようなシリコン酸化物またはＳｉ３Ｎ４のようなシリコン窒化物から形成され得る。
【００５６】
次いで、キャビティ１０３ａ内に第１の犠牲層（ｓａｃｒｉｆｉｃｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）１０３を形成した後にパターニングし、それに化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）を行う（図１０Ｃ）。第１の犠牲層１０３に使われる物質は、多結晶シリコン、低温酸化物（ＬＴＯ）、テトラエチル・オルトシリケート（ＴＥＯＳ）、フォトレジスト用ポリマー、金属、及び合金のうち何れか一つになり得る。
【００５７】
そして、第１の犠牲層１０３の上に下部電極層１１５、圧電層１１２、上部電極層１１３、及びメンブレイン層を順次に蒸着して上から順次にパターニングする（図１０Ｄないし図１０Ｆ）。この過程で、カンチレバー１１０はパターニングに応じて一つまたは２つ以上のビームから製造され得る。
上部電極１１３および下部電極１１５は、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｔａ、Ａｕ、Ｍｏ、及びＡｕＰｔのうち何れか一つで形成でき、このうちＰｔが最も良い。Ｐｔは融点が高いのでＰｔを上部電極１１３や下部電極１１５として使うと圧電層を燒結する時に拡散やシリサイドが生じない。
【００５８】
圧電層１１２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、バリウムチタネート、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、及び窒化アルミニウムのうち何れか一つの圧電材料から形成でき、これらのうちＰＺＴが最も好ましい。
【００５９】
メンブレイン層１１４は、シリコン窒化物、窒化アルミニウム、多結晶シリコン酸化物、テトラエチル・オルトシリケート（ＴＥＯＳ）、Ｍｏ、Ｔａ、Ｐｔ、及びＲｈのうち何れか一つで形成することができる。
【００６０】
その後、カンチレバー１１０が形成された基板１０１にＲＦ信号ライン１０２ａ，１０２ｂを形成する（図１０Ｇ）。ＲＦ信号ライン１０２は一般的にＡｕを使うが、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｐｔ、及びＡｕＮｉｘのうち何れか一つで形成することができる。
【００６１】
ＲＦ信号ライン１０２に使われる材質は金属であるが、カンチレバー１１０に使われる圧電材料は大体セラミックである。そこで、カンチレバー１１０よりＲＦ信号ライン１０２のようなＣＰＷの配線を先に基板１０１に形成する必要がある。圧電薄膜物質のメンブレイン１１４や圧電層１１２を製造する時は高温で作業が行われるので、従来はカンチレバー１１０より下側にＲＦ信号ライン１０２を形成することは不可能であった。つまり、圧電薄膜物質を駆動機構（ｄｒｉｖｉｎｇ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）によって動作させるＲＦメムススイッチは一般的に上側に動くようになっているために、カンチレバーの上側にＣＰＷ配線を形成した。しかし、本発明ではＲＦ信号ライン１０２や駆動電極１０７などのＣＰＷラインをカンチレバー１１０より下側に形成することができる。特に、電極配線はメンブレイン１１４を形成した後に形成されるようにするので、この工程順序により高温で圧電薄膜物質の燒結が可能である。その結果、圧電物質固有の機械的変位（ｍｅｃｈｎｉｃａｌ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を最適に誘導することができ、最小電圧で最大変位を発生させることができる。また、本発明ではカンチレバー１１０とＲＦ信号ライン１０２とを一つの基板１０１に形成できるので、上部基板を別に設ける必要がない。本発明では、一つの基板に他のＣＰＷ配線を形成することで、ＲＦメムススイッチの製造工程が非常に安定になり且つ簡単にすることができる。
【００６２】
その後、カンチレバー１１０の上端部に接続パッド１１１を形成する（図１０Ｈないし図１０Ｌ）。
【００６３】
接続パッド１１１を形成するために、ＲＦ信号ライン１０２が形成された基板１０１に第２の犠牲層１０５を塗布する（図１０Ｈ）。この過程で、第２の犠牲層１０５の厚さによりＲＦ信号ライン１０２と接続パッド層１１１との間の間隔（ｇａｐ）を調整することができる。第２の犠牲層１０５は、多結晶シリコン、低温酸化物（ＬＴＯ）、テトラエチル・オルトシリケート（ＴＥＯＳ）、フォトレジスト用ポリマー、金属、及び合金のうち何れか一つから形成されることができる。カンチレバー１１０が露出されるように第２の犠牲層１０５をパターニングした後（図１０Ｉ）、カンチレバー１１０の上端部に接続パッド１１１を形成する（図１０Ｊ）。その後、基板１０１から第２の犠牲層１０５と第１の犠牲層１０３を順次に除去する（図１０Ｋ及び図１０Ｌ）。犠牲層１０３，１０５が除去されたＲＦメムススイッチ１００のカンチレバー１１０は浮かんだ構造になる。従って、駆動ライン１０７ａ，１０７ｂでＤＣ電圧を印加すると、カンチレバー１１０は下側に曲げられつつ接続パッド１１１がＲＦ信号ライン１０２に接触されＲＦ信号が伝送できるようになる。
【００６４】
以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示及び説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】静電方式を用いたＲＦメムススイッチを示す正断面図である。
【図２】上方駆動方式のＰＺＴを用いたＲＦメムススイッチを示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る下方駆動方式のＲＦメムススイッチを示す斜視図である。
【図４Ａ】図３の平面図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＡ−Ａ断面図である。
【図４Ｃ】図４ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の他のＲＦメムススイッチを示す平面図である。
【図６】本発明の他のＲＦメムススイッチを示す平面図である。
【図７】本発明の他のＲＦメムススイッチを示す平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの作動状態を示す断面図である。
【図９】本発明のＲＦメムススイッチに印加された電圧のカンチレバーの変位との関係を示すグラフである。
【図１０Ａ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【図１０Ｂ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【図１０Ｃ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【図１０Ｄ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【図１０Ｅ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【図１０Ｆ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【図１０Ｇ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【図１０Ｈ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【図１０Ｉ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【図１０Ｊ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【図１０Ｋ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【図１０Ｌ】本発明の第１実施形態に係るＲＦメムススイッチの製造過程を説明するための図面である。
【符号の説明】
【００６６】
１００、２００、３００、４００    ＲＦメムススイッチ、
１０１    基板、
１０２ａ、１０２ｂ    ＲＦ入出力信号ライン、
１０３ａ    キャビティ、
１０４ａ、１０４ｂ    端子電極、
１０７ａ、１０７ｂ    駆動ライン、
１１０    カンチレバー、
１１１    接続パッド、
１１２    圧電層、
１１３、１１５    上下部電極、
１１４    メンブレイン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１０Ｈ】
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【図１０Ｉ】
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【図１０Ｊ】
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【図１０Ｋ】
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【図１０Ｌ】
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