(57)【要約】表面微細加工技術を用いて製造される微細機械式リレーであって、金属からなり静電界により偏向可能な片持ち梁と、絶縁部を介しこの梁に連結され且つ絶縁部によりこの梁から電気的に絶縁された梁コンタクトとを、備える。作動時において梁を偏向させると、梁コンタクトが２個のドレイン電極間を電気的に接続する。
2006504243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上にあるソースコンタクト、ゲートコンタクト及び一対のドレインコンタクトと、偏向可能梁と、を備え、
上記偏向可能梁が、
上記ソースコンタクトに固定された第１の端部に加え第２の端部を有する導電性梁本体であって当該第２の端部が両ドレインコンタクト上に延びるよう上記基板に対し実質的に平行に延びた導電性梁本体と、
上記ドレインコンタクト上に張り出した梁コンタクトと、
上記導電性梁本体の第２の端部と上記梁コンタクトとの間に位置し上記導電性梁本体の第２の端部を上記梁コンタクトと結合させると共に上記導電性梁本体を上記梁コンタクトから電気的に絶縁する絶縁体と、
を有する微細機械式リレー。
【請求項２】
請求項１記載の微細機械式リレーにおいて、上記ゲートコンタクトと上記導電性梁本体との間に発生している電界が第１強度である場合は上記梁コンタクトが上記ドレインコンタクトと通電する第１の位置へと、また第２強度である場合は上記梁コンタクトが上記ドレインコンタクトから電気的にアイソレートされる第２の位置へと、上記偏向可能梁が偏向される微細機械式リレー。
【請求項３】
請求項１記載の微細機械式リレーにおいて、上記基板が酸化シリコン又はガラスを含む微細機械式リレー。
【請求項４】
請求項１記載の微細機械式リレーにおいて、上記導電性梁本体がニッケル、金、チタン、クロム、銅又は鉄を含む微細機械式リレー。
【請求項５】
請求項１記載の微細機械式リレーにおいて、上記絶縁体がポリイミド又はＰＭＭＡを含む微細機械式リレー。
【請求項６】
請求項１記載の微細機械式リレーにおいて、上記絶縁体が窒化シリコン、酸化シリコン又は酸化アルミニウムを含む微細機械式リレー。
【請求項７】
請求項１記載の微細機械式リレーにおいて、上記ドレインコンタクトがプラチナ、パラジウム、チタン、タングステン、ロジウム、ルテニウム又は金を含む微細機械式リレー。
【請求項８】
請求項１記載の微細機械式リレーにおいて、上記ゲートコンタクトがプラチナ、パラジウム、チタン、タングステン、ロジウム、ルテニウム又は金を含む微細機械式リレー。
【請求項９】
請求項１記載の微細機械式リレーにおいて、上記ソースコンタクトがプラチナ、パラジウム、チタン、タングステン、ロジウム、ルテニウム又は金を含む微細機械式リレー。
【請求項１０】
請求項１記載の微細機械式リレーであって電気回路内に組み込まれた微細機械式リレー。
【請求項１１】
（ａ）基板上にソースコンタクト、ゲートコンタクト及び一対のドレインコンタクトを形成し、
（ｂ）ソースコンタクト、ゲートコンタクト、ドレインコンタクト及び基板の上方に犠牲領域を形成し、
（ｃ）犠牲領域のうちドレインコンタクト上の部分の上に導電性の梁コンタクト領域を形成し、
（ｄ）梁コンタクト領域上方に絶縁領域を形成し、
（ｅ）ソースコンタクト上から犠牲領域及び絶縁領域の上方へと横方向に延びるよう導電性梁本体を形成することによって、
実質的にソースコンタクト、ゲートコンタクト及びドレインコンタクトの上方を横方向に延びる導電性梁本体を形成する微細機械式リレー製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、基板が酸化シリコン又はガラスを含む方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法において、導電性梁本体がニッケル、金、チタン、クロム、銅又は鉄を含む方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の方法において、絶縁領域がポリイミド又はＰＭＭＡを含む方法。
【請求項１５】
請求項１１記載の方法において、絶縁領域が窒化シリコン、酸化シリコン又は酸化アルミニウムを含む方法。
【請求項１６】
請求項１１記載の方法において、ドレインコンタクトがプラチナ、パラジウム、チタン、タングステン、ロジウム、ルテニウム又は金を含む方法。
【請求項１７】
請求項１１記載の方法において、ゲートコンタクトがプラチナ、パラジウム、チタン、タングステン、ロジウム、ルテニウム又は金を含む方法。
【請求項１８】
請求項１１記載の方法において、ソースコンタクトがプラチナ、パラジウム、チタン、タングステン、ロジウム、ルテニウム又は金を含む方法。
【請求項１９】
請求項１１記載の方法において、犠牲領域がチタン、チタン−タングステン又は銅を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、この参照を以てその全体が本願に繰り入れられるところの２００２年１０月２５日付米国暫定出願第６０／４２１１６２号に基づく優先権主張を伴っている。
【０００２】
本発明は、微細機械式（マイクロメカニカル）リレー、特に微細加工（マイクロマシニング）技術を用いて形成され無機絶縁部を有する微細機械式リレーに関する。
【背景技術】
【０００３】
電子計測及び試験システムにおいては、アナログ信号をルーティングするのにリレーが用いられる。この種のシステムを構成するスイッチングデバイスに対しては、オフ抵抗が非常に高いこととオン抵抗が非常に低いこととが求められる。しかしながら、ＭＯＳアナログスイッチは、漏れ電流がゼロでなくまたオン抵抗が高い、という欠点を有している。
【０００４】
図１に、一従来技術に係るマイクロスイッチ１０を示す。この図に示すマイクロスイッチ１０は、ソースコンタクト１４、ドレインコンタクト１６及びゲートコンタクト１２を有する基本的な微細機械式スイッチである。ソースコンタクト１４に固定されているブリッジ構造物１８は、下向きに偏向したときにドレインコンタクト１６と機械的及び電気的に接触するよう、ゲートコンタクト１２及びドレインコンタクト１６の上方に張り出している。ソースドレイン間に電界が加わっている状態でブリッジ構造物１８がドレインコンタクト１６に接触すると、ブリッジ構造物１８にはソースコンタクト１４からドレインコンタクト１６に至る電流が流れる。
【０００５】
即ち、ゲートコンタクト１２とソースコンタクト１４との間に電圧を加え、図２に示す空間２０にて電界を発生させることにより、図示したデバイス１０の動作を制御することができる。空間２０に加わる電圧が十分に高ければ、ブリッジ構造物１８が下向きに偏向してドレインコンタクト１６と接触するため図示したスイッチ１０が閉じ、ソースドレイン間を接続する回路が形成される。
【０００６】
この種のスイッチは、Ｚａｖｒａｃｋｙ  ｅｔ  ａｌ．に付与されこの参照を以て本願に繰り入れられるところの特許文献１により、開示されている。この種のデバイスにおいては、ドレインコンタクト１６と接触するようブリッジ構造物１８を偏向させソースドレイン間に電流を流すには、固有のしきい値以上の電圧が必要とされる。
【０００７】
安定した特性を得るには、ソースを常時接地しておくか、さもなければソース電位に追従して変化するようソースゲート間の駆動電圧をフローティングさせておくか、何れかが必要となる。しかしながら、そのような回路構成乃至駆動形態を採用できない用途も多い。
【０００８】
より好適なデバイス構成としては、外部端子を３個ではなく４個としたもの、即ち端子としてソース及びゲートに加え一対のドレインを設けたものを、挙げることができよう。即ち、ゲートソース間に駆動電圧を加えてデバイスを作動させたときにドレイン電極とドレイン電極との間が電気的に接続されるよう、しかしドレイン電極とソース電極及びゲート電極との間は電気的絶縁が保たれるよう、デバイスを構成すればよい。この構成における利点は、電流をスイッチングしてもスイッチ動作用の電界が変化しないことである。即ち、別体コンタクト間回路が、スイッチを作動させるための回路から独立して形成されることである。こういった種類の静電マイクロリレーは、従来においても何種類か発表されている。
【０００９】
例えばＫａｓａｎｏ  ｅｔ  ａｌ．に付与された特許文献２により開示されている静電マイクロリレーは、片持ち梁及びコンタクトバーを備えている。片持ち梁は、ゲート電極上にかかるよう単結晶シリコンにより形成されており、コンタクトバーは、この梁から電気的に絶縁されるようこの梁の下面に固定されている。梁が作動すると、コンタクトバーによって一対のドレイン電極間に導電経路が形成される。梁の下方と梁上とに分けて導体を追加することにより、双安定動作させることができる。この種のデバイスを製造するには、導体や絶縁体を幾層か形成及び配置しなければならない。
【００１０】
Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ  ’９５  Ｅｕｒｏｓｅｎｓｏｒｓ  ＩＸ，  Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ，  Ｓｗｅｄｅｎ（１９９５）においてＹａｏ及びＣｈａｎｇが報告したデバイスもこれと類似したデバイスである。但し、片持ち梁が酸化シリコンから形成されていること、また絶縁層の追加なしで梁コンタクトからソースがアイソレートされていることが、異なっている。
【００１１】
Ｇｒｅｔｉｌｌａｔ  ｅｔ  ａｌ．がＪ．  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．  Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．  ５，  １５６−１６０（１９９５）において報告したマイクロリレーは、機械的要素として、ポリシリコン／窒化シリコン／ポリシリコンブリッジを備えている。
【００１２】
そして、Ｓｃｈｉｅｌｅ  ｅｔ  ａｌ．に付与された特許文献３により開示されているマイクロリレーは、基本的に、酸化シリコン層と酸化シリコン層とにより金の片持ち梁を挟み込み、残留応力（内部応力）の作用によって片持ち梁を湾曲させ、それによってオフ状態におけるアイソレーションを改善したものである。
【００１３】
また、電磁作動型マイクロスイッチ及びマイクロリレーも、従来から数多く発表されている。但し、電磁作動型ではデバイスの小型化に限界があり、また静電作動型に比べて電力消費量が多くなる。
【００１４】
更に、Ｚａｖｒａｃｋｙに付与された特許文献４には、また別の静電マイクロリレーが開示されている。この文献により開示されている微細機械式リレー２８は、本願の図３に示すように、基板３０及びこの基板３０上にある一連のコンタクトを有しており、コンタクトとしてはソースコンタクト３２、ゲートコンタクト３４及びドレインコンタクト３６を有している。なお、図３には現れていないが、ドレインコンタクト３６は２個のコンタクトに分かれている。
【００１５】
また、梁状構造物３８は、その一端４０がソースコンタクト３２に固定されており、また基板３０の上に浮くかたちで張り出している。より詳細には、梁状構造物３８は、導電性梁本体４４、絶縁部４２及び導電性梁コンタクト４６という３個の部分に分かれており、ソースコンタクト３２には、導電性梁本体４４の一端４０が固定されている。また、梁状構造物３８の全長は、梁状構造物３８がゲートコンタクト３４及びドレインコンタクト３６双方の上にかかるよう、十分長く設定乃至設計されている。
【００１６】
上述した梁状構造物３８においては、導電性梁本体４４と導電性梁コンタクト４６との間が絶縁部４２により連結され且つ電気的に絶縁されている。また、導電性梁本体４４はゲートコンタクト３４上にかかっているがドレインコンタクト３６上にはかかっていない。他方で、絶縁部４２は、導電性梁本体４４と導電性梁コンタクト４６との間を機械的にブリッジし又は導電性梁本体４４に導電性梁コンタクト４６を“継ぎ足す”役割、即ち梁状構造物３８の横方向の長さを加増する役割を果たしており、当該絶縁部４２の長さは、導電性梁コンタクト４６がドレインコンタクト３６上にかかるよう、十分長く設定乃至設計されている。
【００１７】
使用のためこのスイッチ２８を作動させると、ドレインコンタクト３６を構成する２個のコンタクト間が導電性梁コンタクト４６によって接続され、ドレインコンタクト３６を構成するコンタクトのうち一方から他方へと電流が流れ得る状態となる。
【００１８】
このマイクロリレーの構造は、基本的には、ゲート電極とソース電極との間に電圧が印加されたときに金属製片持ち梁とゲート電極との間に静電力が作用し、この静電力によって当該梁の自由端が下向きに押し下げられる、という構造である。この構造においては、梁の自由端即ち梁コンタクトと、梁の残りの部分との間は、ポリイミド等の絶縁素材片により、機械的につながりつつも電気的に絶縁されている。また、梁コンタクトの下面には一対のコンタクトバンプが設けられており、梁が下向きに偏向すると、梁コンタクト直下にある一対の薄膜電極間の導電経路が、このコンタクトバンプによって閉じられる。
【００１９】
この従来技術は、先に参照した他の従来技術に対して幾つかの利点を有している。まず、この従来技術に係るデバイスは単一のウェハから製造できるため、ウェハボンディング工程は不要である。また、この従来技術に係るデバイスは、一般にバルク微細加工プロセスより単純乃至簡単な表面微細加工プロセスを用い、製造することができる。更に、その製造プロセスも、Ｓｉ微細加工プロセスや古典的な半導体製造プロセスに比べて低温のプロセスである。こういった利点があるため、この従来技術に係るデバイスは、安価に製造することができ、半導体集積回路内に容易に組み込むことができ、その際の半導体製造プロセスに対する干渉も最低限に抑えることができる。
【００２０】
しかしながら、この従来技術に係るデバイス２８には、絶縁部４２を形成する素材が、相矛盾しているといい得る幾つかの条件を含む多くの条件を満たさねばならない、という問題点がある。絶縁部４２を形成する素材に対し求められる条件とは、例えば、導電性梁コンタクト４６を導電性梁本体４４から電気的にアイソレートできなければならない、マイクロリレー２８が動作している間に絶縁部４２が過剰に曲がったり破壊されたりすることがないよう十分な機械的強度及び剛性を有していなければならない、マイクロリレー２８の開閉を繰り返し行った場合でもデバイス２８としての機械的無欠性乃至完全性が確保されるよう導電性梁本体４４及び導電性梁コンタクト４６に対し良好にくっついていなければならない、製造プロセスのうち残りの部分に対して一貫性及び適合性がある成長（堆積）やパターニングといった手法を用いて形成できなければならない、マイクロリレー２８を気密環境内で作動させるに際し絶縁部４２からのガス放出（アウトガッシング）によってはコンタクトが汚染されない又はされにくいよう化学的に不活性でなければならない、といった条件である。
【００２１】
現実には、このデバイス２８の絶縁部４２はポリイミドから形成される。しかしながら、ポリイミドから絶縁部４２を形成した場合デバイス２８の機械的無欠性乃至完全性が貧弱なものになることが既にわかっている。より詳細には、スイッチ２８を繰り返し開閉すると、導電性梁本体４４に対する絶縁部（この場合ポリイミド部）４２のくっつき方（接着性）が損なわれていき、ついには絶縁部４２が導電性梁コンタクト４６と共に導電性梁本体４４の端部から欠落することとなる。
【００２２】
また、リレー２８を気密環境内で動作させる場合、特に高温サイクル中にポリイミド素材からのガス放出が生じ、当該マイクロリレー２８が置かれている環境が汚染されることもあろう。
【００２３】
そのため、電気絶縁素材に対し求められる条件が少ないマイクロリレーを実現すること、またそれによって電気的性能及び機械的無欠性乃至完全性に優れたマイクロリレーを低コストで実現することが、望まれている。
【００２４】
【特許文献１】米国特許第４６７４１８０号明細書
【特許文献２】米国特許第５２７８３６８号明細書
【特許文献３】米国特許第６１６２６５７号明細書
【特許文献４】米国特許第５６３８９４６号明細書
【発明の開示】
【００２５】
本発明の一実施形態に係る微細機械式リレーは、基板と、この基板上にあるソースコンタクト、ゲートコンタクト及び一対のドレインコンタクトと、偏向可能梁と、を備える。偏向可能梁は、導電性梁本体と、梁コンタクトと、絶縁体と、を有する。導電性梁本体は、ソースコンタクトに固定された第１の端部に加え第２の端部を有する。導電性梁本体は、その第２の端部が両ドレインコンタクト上に延びるよう基板に対し実質的に平行に延びる。梁コンタクトは、ドレインコンタクト上に張り出す。絶縁体は、導電性梁本体の第２の端部と梁コンタクトとの間に位置し、導電性梁本体の第２の端部を梁コンタクトと結合させると共に、導電性梁本体を梁コンタクトから電気的に絶縁する。
【００２６】
本発明の他の実施形態に係る微細機械式リレー製造方法においては、基板上にソースコンタクト、ゲートコンタクト及び一対のドレインコンタクトを形成し、ソースコンタクト、ゲートコンタクト、ドレインコンタクト及び基板の上方に犠牲領域を形成し、犠牲領域のうちドレインコンタクト上の部分の上に導電性の梁コンタクト領域を形成し、梁コンタクト領域上方に絶縁領域を形成し、ソースコンタクト上から犠牲領域及び絶縁領域の上方へと横方向に延びるよう導電性梁本体を形成することによって、実質的にソースコンタクト、ゲートコンタクト及びドレインコンタクトの上方を横方向に延びる導電性梁本体を形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態に関し図面に基づき説明する。但しこれらの図面は図示説明のためのものであり本発明の要旨を限定するためのものではない。それは、本発明の実施形態にて使用できる部材又は工程の種類には様々なものがあり得、またそれらの組合せ方にも様々なものがあり得るからである。
【００２８】
図４〜図１５に、本発明の一実施形態に係る絶縁型微細機械式スイッチの製造プロセスを示す。
【００２９】
より詳細には、まず図４に示すように、例えばプラチナ、パラジウム、チタン、ロジウム、ルテニウム、金又はこれらの金属のうち何れかを含む合金からなる金属層１２を、好ましくは気相成長によって基板１０上に成長させる。次に、図５に示すように、標準的なフォトリソグラフィパターニング技術及びドライエッチング技術によって金属層１２のうち特定の部位を除去し、それにより電極乃至コンタクト１２１、１２２及び１２３を形成する。電極１２１は本実施形態に係るスイッチのソースコンタクトとなり、電極１２２は同じくゲートコンタクトとなる。また、図１６に示すように、電極１２３は実のところは一対の電極１２３２及び１２３３であり、本実施形態に係るスイッチを作動させることによって当該一対の電極１２３２及び１２３３の間が電気的につながり電気回路が形成される。
【００３０】
電極乃至コンタクト１２１、１２２及び１２３を形成した後は、図６に示すように、基板１０並びに三種類の電極１２１、１２２及び１２３の上に例えばチタンやチタン−タングステンからなる金属層１４を気相成長させ、更に金属層１４の上に銅の層１６を気相成長させる。金属層１４は、銅層１６とその下の基板１０との結びつき（接着度）を強めるための層である。また、この金属接着層１４と銅層１６は、共に後のプロセスにおいて除去される犠牲層乃至犠牲領域である。
【００３１】
次に、図７に示すように、銅層１６にウェル１６１を形成する。ウェル１６１を形成するには、ウェル１６１を形成するエリアを除き銅層１６をフォトレジストで覆い、そのエリアから銅層１６の一部を除去すればよい。こうして形成したウェル１６は、導電性梁コンタクトを形成するのに使用される。
【００３２】
図７に示した通りウェル１６１を形成した後は、図８に示すように、銅層１６の上にチタンやチタン−タングステンによる金属層１８を気相成長させ、更にプラチナ、パラジウム、チタン、ロジウム、ルテニウム、金又はこれらの金属のうち何れかを含む合金からなる層２０をこの金属接着層１８の上に気相成長させる。なお、金属接着層１８は、その下の銅層１６と金属層２０との結びつき（接着度）を強めるための金属接着層である。
【００３３】
次に、図９に示すように、標準的なフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて図８中の金属層２０のうち一部分を除去し、ウェル１６１が形成されているエリアのみに層２０を残すことにより、スイッチの金属コンタクトとなる領域を層２０から形成する。この金属コンタクト２０は、符号１２３で一括して表されており対をなしているドレイン電極１２３２とドレイン電極１２３３の間を電気的に接続するため、使用される。
【００３４】
次に、図１０に示すように、標準的なフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて層１４、１６及び１８の一部を除去することにより、ソースコンタクト１２１に相応するウェル１２１１を形成する。ウェル１２１１は、導電性梁本体をソースコンタクト１２１に接続するのに用いられる。
【００３５】
図１０に示したようにウェル１２１１及び１２３１を形成した後は、絶縁層２１を成長させ、更にこの絶縁層２１の頂部上に例えばチタン又はチタン−タングステンからなる金属層２１１を気相成長させる。金属層２１１は、絶縁層２１と後に成長させる梁層との結びつき（接着度）を強める。更に、層２１及び２１１の一部は、梁コンタクト領域乃至金属層２０上に且つこの梁コンタクト領域乃至金属層２０をくるむかたちで絶縁領域が形成されるよう、標準的なフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて除去される。なお、好適な実施形態においては、この絶縁層２１は酸化アルミニウムを含む層であるが、注記すべきことに、酸化シリコン、窒化シリコン等を含め各種の絶縁層を好適に使用可能である。
【００３６】
図１１に示した通り絶縁層２１が形成された後は、図１２に示すように、デバイス全体に亘り金の層２２及び金属層２４を気相成長させる。これらのうち金の層２２は、引き続いて電気メッキにより梁を形成するためのシード層である。また、金属層２４は、例えばチタンやチタン−タングステンからなる層であり、図１２のすぐ後に続く処理工程においてその下の金の層２２を保護する層であり、そして電気メッキにより梁を形成するのに先立ち除去される。
【００３７】
次に、図１３に示すように、標準的なフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術を用いて金の層２２及びチタン層２４を部位選択的に除去することにより、ウェル１８１及び１８２を形成する。これらのウェル１８１及び１８２は、最終的に梁とその他の構造物との間を隔てる空間となる。その後は、図１４に示すように、片持ち梁２８を形成する。これは、まずフォトレジスト層を成長させ、次に標準的なフォトリソグラフィ技術を用いてフォトレジスト層の一部分を部位選択的に除去し、更にデバイスのうちフォトレジストによって覆われていない部分からエッチングによって保護層２４を除去し、当該フォトレジストによって覆われていない部分に厚い金の層を電気メッキにより成長させ、そしてフォトレジストを除去することにより、行う。
【００３８】
図１５に、本発明の一実施形態に係る絶縁型微細機械式スイッチの完成状態を示す。この図に示した状態においては、犠牲層即ち金属接着層１４、銅層１６及び金属接着層１８が既に除去されており、自立した片持ち梁が形成されている。この片持ち梁は、実質的に金メッキ層２８とその下の金気相成長層２２から構成されている。更に、この図に示す微細機械式リレーは、好ましくは酸化アルミニウムからなる絶縁層２１を、金の層２２とコンタクト層２０との間に備えている。
【００３９】
図１６に、図１５中のＡ−Ａ’沿いの断面を示す。この図に示すように、基板１０の上には一対のドレイン電極１２３２及び１２３３が形成されており、このドレイン電極１２３２及び１２３３の上方にはコンタクト層２００１がある。図示した微細機械式スイッチを構成するコンタクト層２００１と導電性梁本体３１０１との間には、絶縁層２１０１及び金属接着層３００１がある。
【００４０】
注記すべきことに、このマイクロリレーを作動させると、金メッキ層２８及び金の層２２からなる導電性梁本体が下向きに曲がり、導電性梁コンタクト２０とドレインコンタクト１２３との間の間隔部分を橋絡する。その際、絶縁層２１はほとんど或いは全く曲がらない。これは、絶縁層２１が梁コンタクト２０の直上にあり且つ梁コンタクト２０に対してほぼ平行であることによる。
【００４１】
これに対して、図３に示した従来技術においては、作動中に絶縁部４２が有意に曲がる。これは、絶縁部４２が梁本体４４から横方向に延びており、梁本体４４及び梁コンタクト４６に対してほぼ共面（コプレーナ）になっているためである。従って、本発明の好適な実施形態にて絶縁層２１に作用する応力は、図３に示した従来技術にて絶縁部４２に作用する応力に比べて小さくなる。
【００４２】
注記すべきことに、図１５に示す実施形態における絶縁層２１は、梁本体２８と梁コンタクト２０とによって概ねくるまれている。これに対して、図３に示した従来技術においては、絶縁部４２の底面のみが梁本体４４や梁コンタクト４６に固定されているに過ぎない。従って、図３に示した従来技術における絶縁部４２に比べ、本発明の実施形態に係る絶縁層２１の方が、梁本体及び梁コンタクトに対し本質的に好適にくっついている（接着されている）といえる。
【００４３】
本実施形態によれば、絶縁層２１に加わる応力が小さくまたこの絶縁層２１が固定されるエリアが広いため、機械的無欠性乃至完全性が高まっている。即ち、スイッチを繰り返し開閉させたとしても、絶縁層２１が損傷することや絶縁層２１と梁との接着が損なわれることは生じにくい。同じ理由で、本実施形態においては、絶縁層２１の素材に課せられる条件、特に機械的強度及び剛性の高さ並びに梁素材に対する接着性の良さについての要請が、従来技術に対するそれに比べて緩くなっているため、絶縁層２１を形成するための素材に関する選択肢が広くなっており、特に、酸化アルミニウムのような無機素材を絶縁層２１において用いることが可能になっている。無機素材を用いれば、コンタクトが汚染される危険が減る。
【００４４】
また、上述したように、本実施形態においては、コンタクト端の形状が確定した直後に１層又は複数層のコンタクトバー層２０をパターン成長させ、例えば酸化アルミニウムからなる電気絶縁層２１を成長させ、そして金属接着層２１１を成長させている。これら電気絶縁層２１及び金属接着層２１１は、コンタクトバー２０をくるむよう、またメッキにより形成されている梁からコンタクトバー２０をアイソレートするよう、パターニングされている。このような構成を採っているため、本実施形態によれば、絶縁領域２１を形成するに当たり、マイクロリレー製造プロセスフローの他の部分に施す改変及び追加を最小限に抑えることができるのみならず、片持ち梁の電気機械特性に生じる変化を最小限に抑え、片持ち梁の設計を簡便に行うことができる。
【００４５】
総じていえば、本実施形態に係る微細機械式リレーは、基板１０と、この基板１０上にあるソースコンタクト１２１、ゲートコンタクト１２２及び一対のドレインコンタクト１２３（１２３２，１２３３）と、偏向可能梁（２２，２８）とを備え、偏向可能梁は、ソースコンタクト１２１に固定された第１の端部に加え第２の端部を有する導電性梁本体（２２，２８）であって当該第２の端部が両ドレインコンタクト１２３２，１２３３上に延びるよう基板１０に対し実質的に平行に延びた導電性梁本体と、ドレインコンタクト１２３上に張り出した梁コンタクト２０（２００１）と、導電性梁本体の第２の端部と梁コンタクト２０との間に位置し導電性梁本体の第２の端部を梁コンタクト２０と結合させると共に導電性梁本体を梁コンタクト２０から電気的に絶縁する絶縁体２１（２１０１）と、を有する。
【００４６】
また、偏向可能梁は、ゲートコンタクト１２２と導電性梁本体の間に電界を発生させることにより、第１の位置と第２の位置とに偏向可能である。即ち、ゲートコンタクト１２２と導電性梁本体との間に発生している電界が第１強度である場合は梁コンタクト２０がドレインコンタクト１２３と通電する第１の位置へと変位する。この位置においてはリレーはオン状態であり、一対のドレインコンタクト１２３２，１２３３間に印加されている電圧に応じた電流がドレンコンタクト１２３２とドレインコンタクト１２３３との間に流れる。また、ゲートコンタクト１２２と導電性梁本体との間に発生している電界が第２強度である場合は梁コンタクト２０がドレインコンタクト１２３から電気的にアイソレートされる第２の位置へと、偏向可能梁が偏向される。この位置においてはリレーはオフ状態であり、ドレインコンタクト１２３２とドレインコンタクト１２３３との間には電流は流れない。
【００４７】
また、基板１０は例えば酸化シリコン又はガラスを含む。導電性梁本体は、例えばニッケル、金、チタン、クロム、銅又は鉄を含む。絶縁体２１は、例えばポリイミド、ＰＭＭＡ、窒化シリコン、酸化シリコン又は酸化アルミニウムを含む。そして、ソースコンタクト（電極）１２１、ゲートコンタクト（電極）１２２及びドレインコンタクト（出極）１２３は、例えばプラチナ、パラジウム、チタン、タングステン、ロジウム、ルテニウム又は金を含む。
【００４８】
以上、本発明の各種実施形態乃至実施態様に関し図示及び説明したが、本件技術分野における習熟者であれば認め得るように、本発明の神髄及び技術的範囲は本願における説明及び図示の特定の細部により限定されるものではなく、請求の範囲に記載されている通り各種の変形版乃至変更版に拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来技術に係る微細機械式スイッチを示す図である。
【図２】従来技術に係る微細機械式スイッチを示す図である。
【図３】従来技術に係る微細機械式スイッチを示す図である。
【図４】基板上に導電層を形成する工程を示す図である。
【図５】形成した導電層からコンタクトを形成する工程を示す図である。
【図６】コンタクト及び基板の上方に犠牲領域を形成する工程を示す図である。
【図７】エッチングによって犠牲領域内にウェル領域を形成する工程を示す図である。
【図８】導電性梁コンタクト領域を形成する際使用する導電領域を形成する工程を示す図である。
【図９】導電性梁コンタクト領域を形成する工程を示す図である。
【図１０】導電性梁本体と対ドレインコンタクト領域外部コネクタとを形成できるようにするためエッチングを施す工程を示す図である。
【図１１】導電性梁コンタクト領域上方に絶縁領域を形成する工程を示す図である。
【図１２】導電性梁本体と対ドレインコンタクト領域外部コネクタとを形成する際使用する導電領域を形成する工程を示す図である。
【図１３】エッチングによって導電性梁本体を対ドレインコンタクト領域外部コネクタから電気的にアイソレートする工程を示す図である。
【図１４】導電性梁本体と対ドレインコンタクト領域外部コネクタとを形成する際使用する導電領域を更に形成する工程を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る絶縁型微細機械式スイッチを示す図である。
【図１６】図１５中のＡ−Ａ’に沿った断面を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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