(57)【要約】【課題】スイッチにおける損失を低減することができるＭＥＭＳスイッチの構造およびその製造方法を提供する。【解決手段】接点金属薄膜２１は、第２の配線３と対向する部分のみに設けられている。これにより、高い周波数の信号がその接点金属薄膜２１を通過する距離が短くなるので、ＭＥＭＳスイッチにおける損失を低減させることができる。すなわち、いわゆる表皮効果により、高周波信号の周波数が高いほど信号が導体の表面を流れるようになり、その表面が抵抗率の高い材料で覆われている場合には覆われていない場合に比べてスイッチの損失が増大する。しかしながら、上述したように第２の配線３と対向する部分のみに接点金属薄膜２１を設けたので、高い周波数の信号がその接点金属薄膜２１を通過する距離が短くなるので、スイッチの損失が増大するのを防ぐことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも上面が絶縁材料からなる基板と、
少なくとも一部が前記基板の上面に設けられた第１の配線と、
この第１の配線と離間し、少なくとも一部が前記上面に設けられた第２の配線と、
外部信号により移動する移動部を備えたＭＥＭＳ機構と、
前記基板上方に設けられ、一部が前記第１の配線および第２の配線の少なくとも一方と対向配置され、前記移動部が移動することにより前記第１の配線および前記第２の配線の少なくとも一方と互いに対向する領域を接触させて前記第１の配線と前記第２の配線とを導通させる接触部材と、
前記第１の配線および前記第２の配線と対向する前記接触部材の一部のみ、ならびに、この一部と対向する前記第１の配線および前記第２の配線の少なくとも一方の領域のみのうち少なくとも１つに形成された薄膜と
を備え、
前記薄膜は、ロジウム、イリジウム、白金およびルテニウムの中から選ばれた１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選ばれた２つ以上の金属を含む材料から構成され、
前記第１の配線、前記第２の配線および接触部材は、金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属から構成される
ことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
【請求項２】
請求項１記載のＭＥＭＳスイッチにおいて、
前記第１の配線および前記第２の配線と対向する前記接触部材の一部、または、この一部と対向する前記第１の配線および前記第２の配線の少なくとも一方に設けられ、対向配置された第１の配線および第２の配線の少なくとも一方または前記接触部材の一部に向かって突出した突出部をさらに備える
ことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
【請求項３】
請求項１または２記載のＭＥＭＳスイッチにおいて、
前記薄膜は、厚さが０．１μｍ以下である
ことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
【請求項４】
請求項１−３の何れか１項に記載のＭＥＭＳスイッチにおいて、
前記第１の配線および前記第２の配線の厚さは、前記薄膜の厚さより大きい
ことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
【請求項５】
請求項１−４の何れか１項に記載のＭＥＭＳスイッチにおいて、
前記ＭＥＭＳ機構は、
前記基板の上面から垂設され、かつ、前記第２の配線と接続された支持部材と、
この支持部材により一端が支持された前記基板の平面方向に延在するばね部材と、
このばね部材の他端に接続され、前記基板の平面方向に対して垂直な方向に移動可能とされた移動電極と、
前記基板の上面に前記移動電極と対向配置され、前記移動電極との間に生じる電位差により前記移動電極を変位させる制御電極と
をさらに備え、
前記接触部材は、前記移動電極に支持され、
前記ばね部材は、金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた１つ以上の金属から構成される
ことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
【請求項６】
少なくとも上面が絶縁材料からなる基板の前記上面に、金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属から構成される第１の配線を形成する第１の配線形成ステップと、
前記第１の配線上の一部の領域のみに、ロジウム、イリジウム、白金およびルテニウムの中から選ばれた１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選ばれた２つ以上の金属を含む材料からなる薄膜を形成する薄膜形成ステップと、
前記第１の配線を含む前記基板上に、前記第１の配線と離間した位置に前記基板を露出させる開口を有する犠牲膜を形成する犠牲膜形成ステップと、
前記開口および前記犠牲膜上に金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属を選択的に配置して、前記開口から前記犠牲膜上における前記薄膜上方の領域に至る構造体を形成する構造体形成ステップと、
前記犠牲膜を除去する犠牲膜除去ステップと
を少なくとも有することを特徴とするＭＥＭＳスイッチの製造方法。
【請求項７】
少なくとも上面が絶縁材料からなる基板の前記上面に、金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属から構成される第１の配線を形成する第１の配線形成ステップと、
前記第１の配線を含む前記基板上に、前記第１の配線と離間した位置に前記基板を露出させる開口を有する犠牲膜を形成する犠牲膜形成ステップと、
前記犠牲膜上における前記第１の配線上の一部の領域の上方のみに、前記第１の配線の少なくとも一部の上方に位置する前記犠牲膜上のみに、ロジウム、イリジウム、白金およびルテニウムの中から選ばれた１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選ばれた２つ以上の金属を含む材料からなる薄膜を形成する薄膜形成ステップと、
前記開口および前記犠牲膜上に金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属を選択的に配置して、前記開口から前記薄膜に至る構造体を形成する構造体形成ステップと、
前記犠牲膜を除去する犠牲膜除去ステップと
を少なくとも有することを特徴とするＭＥＭＳスイッチの製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法において、
前記薄膜形成ステップは、
前記基板の上面に、前記薄膜が形成される領域を少なくとも覆う開口部を有するフォトレジスト層を形成する第１のステップと、
前記フォトレジストが形成された前記基板上に、ロジウム、イリジウム、白金およびルテニウムの中から選ばれた１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選ばれた２つ以上の金属を含む材料からなる金属膜を形成する第２のステップと、
リフトオフ法により、前記フォトレジスト層をこの上に形成された金属膜とともに除去する第３のステップと
から構成されることを特徴とするＭＥＭＳスイッチの製造方法
【請求項９】
請求項８記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法において、
前記第１のステップは、前記基板上の前記第１の配線および前記構造体が形成される領域以外の領域にも開口部が形成される
ことを特徴とするＭＥＭＳ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、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により、電気信号の通過や遮断を制御するＭＥＭＳスイッチおよびＭＥＭＳスイッチの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ＰＣ（Personal Computer）などの無線通信が可能な小型端末装置では、ブロードバンド化やグローバル化の進展に伴って、数ＧＨｚ帯以上の高周波領域を含む様々な周波数帯を用いた複数の通信方式への対応が求められている。一般に、小型端末装置においては、高周波スイッチで通信に用いるアンテナや送受信回路を切り替えることにより、複数の通信方式への対応を実現している。小型端末装置の特性を踏まえると、その高周波スイッチには、低挿入損失かつ高アイソレーションであり、小型かつ低背であり、低電圧で駆動でき、低消費電力であることが望まれる。また、例えばパワーアンプを切り替えるためのスイッチなど、高周波回路の送信部に適用される場合を踏まえると、その高周波スイッチには、数ワットの大電力信号の通過および遮断を切り替えられることが望まれる。
【０００３】
そこで、このような数ＧＨｚ帯以上の高周波信号のスイッチングに適した高周波スイッチとして、 ＭＥＭＳスイッチが注目されている。このＭＥＭＳスイッチは、機械的に可動とされた接点を有するものであり、高周波領域を含む広い周波数帯での低い挿入損失や高いアイソレーションが期待することができる（例えば、非特許文献１参照）。特に、静電引力で駆動するＭＥＭＳスイッチは、消費電力も小さいという特徴もある。
【０００４】
このようなＭＥＭＳスイッチでは、挿入損失をさらに低下させるために、接点材料に金を用いることが行われている。ところが、金は互いに固着しやすい材料であるので、金を接点材料に用いると接点が接触したときに固着してしまう。この固着しようとする力（以下、固着力という）がＭＥＭＳスイッチによるその接点を離れさせるための復元力を上回ると、接点が接触したまま離間することができなくなってしまう。このような状態が生じると、ＭＥＭＳスイッチとしては、信号通過の状態が継続され、信号を遮断できなくなってしまう。このような故障は、特に接点を大電力が通過するときや多数回の繰り返し動作時に生じやすい。このような場合であっても信号を遮断できるようにするには、ＭＥＭＳスイッチによる復元力が金の固着力を上回るようにする必要があるが、復元力を大きくしようとすると、駆動させるために必要な電圧も大きくなってしまう。このように、高耐電力や高繰り返し耐性と低電圧駆動とは、トレードオフの関係にあった。
【０００５】
このような問題を解決するために、接点材料に、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）またはＡｕＣｏ（金コバルト）を用いることにより、動作特性に関与しない程度にまで接点の固着力を低減する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、接点材料の一方を金で構成し、他方をＩｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔｅの中から選ばれた１つの金属、または、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＶＮの中から選ばれた１つの金属を含む材料から構成することにより、接触抵抗を低く保ち、寿命を長くする技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２６６７２７号公報
【特許文献２】特開２００８−０５３０７７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】G.M.Rebeiz and J.B.Muldavin, “RF MEMS switches and switch circuits", IEEE Microwave Magazine, Vol.2, No.4, pp.59-71, Dec.2001.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したような従来のＭＥＭＳスイッチでは、接点材料を、この材料を設ける面のほぼ全面に亘って設けている。例えば、特許文献１には、基板上に設けられた固定金属と、基板上方において基板に対して略平行に設けられた梁の下面に設けられた下部電極とを備え、梁が下方に移動することにより固定金属と下部電極とが接触するＭＥＭＳスイッチが開示されている。このＭＥＭＳスイッチでは、上述したような接点材料からなる下部電極が梁の下面全体に亘って形成されている。また、特許文献２には、基板上に設けられた信号線と、この信号線が離間した部分の上方に設けられた絶縁性部材の下面に設けられた接触電極とを備え、この接触電極が下方に移動して信号線の離間した部分の両縁部に接触することにより、信号線を導通させるマイクロマシンスイッチが開示されている。このマイクロマシンスイッチでは、上述したような接点材料からなる接触金属が絶縁性部材の下面全体に亘って形成されている。
【０００９】
このようなＭＥＭＳスイッチに周波数の高い信号が流れると、いわゆる表皮効果により、その信号はＭＥＭＳスイッチの構成する部材の表面を流れることとなる。このため、上述した従来のＭＥＭＳスイッチのように、抵抗率の高い接点材料をこの材料を設ける面のほぼ全面に亘って設けると、高い周波数の信号がその抵抗率の高い接点材料を主に通過することになるので、その信号の損失が増大してしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、スイッチにおける損失を低減することができるＭＥＭＳスイッチの構造およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述したような課題を解決するために、本発明に係るＭＥＭＳスイッチは、少なくとも上面が絶縁材料からなる基板と、少なくとも一部が基板の上面に設けられた第１の配線と、この第１の配線と離間し、少なくとも一部が上面に設けられた第２の配線と、外部信号により移動する移動部を備えたＭＥＭＳ機構と、基板上方に設けられ、一部が第１の配線および第２の配線の少なくとも一方と対向配置され、移動部が移動することにより第１の配線および第２の配線の少なくとも一方と互いに対向する領域を接触させて第１の配線と第２の配線とを導通させる接触部材と、第１の配線および第２の配線と対向する接触部材の一部のみ、ならびに、この一部と対向する第１の配線および第２の配線の少なくとも一方の領域のみのうち少なくとも１つに形成された薄膜とを備え、薄膜は、ロジウム、イリジウム、白金およびルテニウムの中から選ばれた１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選ばれた２つ以上の金属を含む材料から構成され、第１の配線、第２の配線および接触部材は、金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属から構成されることを特徴とするものである。
【００１２】
上記ＭＥＭＳスイッチにおいて、第１の配線および第２の配線と対向する接触部材の一部、または、この一部と対向する第１の配線および第２の配線の少なくとも一方に設けられ、対向配置された第１の配線および第２の配線の少なくとも一方または接触部材の一部に向かって突出した突出部をさらに備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、上記ＭＥＭＳスイッチにおいて、薄膜は、厚さが０．１μｍ以下であるようにしてもよい。
【００１４】
また、上記ＭＥＭＳスイッチにおいて、第１の配線および第２の配線の厚さは、薄膜の厚さより大きいようにしてもよい。
【００１５】
また、上記ＭＥＭＳスイッチにおいて、ＭＥＭＳ機構は、上面から垂設され、かつ、第２の配線と接続された支持部材と、この支持部材により一端が支持された基板の平面方向に延在するばね部材と、このばね部材の他端に接続され、基板の平面方向に対して垂直な方向に移動可能とされた移動電極と、上面に移動電極と対向配置され、移動電極との間に生じる電位差により移動電極を変位させる制御電極とをさらに備え、接触部材は、移動電極に支持され、ばね部材は、金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた１つ以上の金属から構成されるようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明に係るＭＥＭＳスイッチの製造方法は、少なくとも上面が絶縁材料からなる基板の上面に、金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属から構成される第１の配線を形成する第１の配線形成ステップと、第１の配線上の一部の領域のみに、ロジウム、イリジウム、白金およびルテニウムの中から選ばれた１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選ばれた２つ以上の金属を含む材料からなる薄膜を形成する薄膜形成ステップと、第１の配線を含む基板上に、第１の配線と離間した位置に基板を露出させる開口を有する犠牲膜を形成する犠牲膜形成ステップと、開口および犠牲膜上に金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属を選択的に配置して、開口から犠牲膜上における薄膜上方の領域に至る構造体を形成する構造体形成ステップと、犠牲膜を除去する犠牲膜除去ステップとを少なくとも有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明に係る他のＭＥＭＳスイッチの製造方法は、少なくとも上面が絶縁材料からなる基板の上面に、金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属から構成される第１の配線を形成する第１の配線形成ステップと、第１の配線を含む基板上に、第１の配線と離間した位置に基板を露出させる開口を有する犠牲膜を形成する犠牲膜形成ステップと、犠牲膜上における第１の配線上の一部の領域の上方のみに、第１の配線の少なくとも一部の上方に位置する犠牲膜上のみに、ロジウム、イリジウム、白金およびルテニウムの中から選ばれた１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選ばれた２つ以上の金属を含む材料からなる薄膜を形成する薄膜形成ステップと、開口および犠牲膜上に金、銀、銅、および、アルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属を選択的に配置して、開口から薄膜に至る構造体を形成する構造体形成ステップと、犠牲膜を除去する犠牲膜除去ステップとを少なくとも有することを特徴とするものである。
【００１８】
上記ＭＥＭＳスイッチの製造方法において、薄膜形成ステップは、基板の上面に、薄膜が形成される領域を少なくとも覆う開口部を有するフォトレジスト層を形成する第１のステップと、フォトレジストが形成された基板上に、ロジウム、イリジウム、白金およびルテニウムの中から選ばれた１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選ばれた２つ以上の金属を含む材料からなる金属膜を形成する第２のステップと、リフトオフ法により、フォトレジスト層をこの上に形成された金属膜とともに除去する第３のステップとから構成されるようにしてもよい。
【００１９】
また、上記ＭＥＭＳスイッチの製造方法において、第１のステップは、基板上の第１の配線および構造体が形成される領域以外の領域にも開口部が形成されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、第１の配線および第２の配線と対向する接触部材の一部のみ、ならびに、この一部と対向する第１の配線および第２の配線の少なくとも一方の領域のみのうち少なくとも１つに形成された薄膜を設けることにより、高い周波数の信号がその薄膜を通過する距離が短くなるので、スイッチにおける損失を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの構成を模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、図１のI-I線断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの動作を模式的に示す図である。
【図４】図４は、接点金属薄膜の材料と固着力の比との関係を示す図である。
【図５】図５は、接点金属薄膜の材料と固さの比との関係を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの変形例を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの構成を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、突出部材を設けないＭＥＭＳスイッチの動作例を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの動作を説明するための断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの変形例を模式的に示す断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｆ】図１１Ｆは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｇ】図１１Ｇは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｈ】図１１Ｈは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｉ】図１１Ｉは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｊ】図１１Ｊは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｋ】図１１Ｋは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｌ】図１１Ｌは、図１１Ｋの平面図である。
【図１１Ｍ】図１１Ｍは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１１Ｎ】図１１Ｎは、図１０に示すＭＥＭＳスイッチの製造方法における一工程を示す図である。
【図１２】図１２は、リフトオフの作用効果を説明するための図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの構成を示す平面図である。
【図１４】図１４は、図１３のII-II線断面図である。
【図１５】図１５は、図１３のIII-III線断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第３の実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの動作を説明するための断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第３の実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの動作を説明するための断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の第４の実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの構成を示す平面図である。
【図１９】図１９は、図１８のIV-IV線断面図である。
【図２０】図２０は、図１８のV-V線断面図である。
【図２１】図２１は、図１８のVI-VI線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチについて説明する。
【００２４】
＜ＭＥＭＳスイッチの構成＞
図１，図２に示すように、本実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチは、基板１と、この基板１上に設けられた棒状の第１の配線２と、基板１上において第１の配線２から離間しかつ第１の配線２と同一直線上に設けられた第２の配線３と、第２の配線３の後述する移動電極３３の下方に設けられた制御電極４とを備えている。なお、便宜上、第１の配線２の延在方向を「Ｘ方向」、基板１の平面内でＸ方向に垂直な方向を「Ｙ方向」、基板１の平面に対して垂直な方向を「Ｚ方向」と言う。また、Ｘ方向において、第１の配線２から第２の配線３に向かう側を正の側とする。同様に、Ｙ方向において、図１の紙面に対して上方を正の側とする。同様に、Ｚ方向において、基板１から離間する側を上側または上方、基板１に近づく側を下側または下方とする。また、図２においては、切断面以外については記載を省略している。
【００２５】
基板１は、例えば、基板１の上側の面（以下、「上面」と言う。）にシリコン酸化膜などの絶縁膜が形成されたシリコン基板、アルミナ基板、ガラス基板など、少なくとも上面が絶縁性を有する材料から構成されている。これにより、基板１の上面にそれぞれ離間して設けられた第１の配線２、第２の配線３、および、制御電極４は、互いに絶縁されることとなる。
【００２６】
第１の配線２は、基板１の略中央部に配置された一端からＸ方向の負の側に延在し他端が基板１の縁部に位置する棒状の部材から構成される。この第１の配線２の一端には、その上面に接点金属薄膜２１が設けられている。この接点金属薄膜２１は、後述する第２の配線３の接点部材３４とＺ方向に対向配置されている。また、第１の配線２の基板１の縁部側の端部は、図示しない配線により外部回路に接続されており、第１の配線２と第２の配線３との間でやりとりする信号が、その配線を介して入力または出力される。このような第１の配線２は、金、銀、銅およびアルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属を含む材料から構成される。接点金属薄膜２１については、ロジウム、イリジウム、白金、および、ルテニウムの中から選択された１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選択された２つ以上の金属を含む材料から構成される。この２つ以上の金属を含む材料は、合金から構成されている。
【００２７】
第２の配線３は、基板１上に垂設された柱状の支持部材３１と、一端が支持部材３１の上端に接続され、この一端からＸ方向の負の側に延在する棒状のばね部材３２と、このばね部材３２の他端に接続された平面視略矩形の板状の移動電極３３と、この移動電極３３のＸ方向の負の側の端部に設けられ、その負の側に突出した接点部材３４とを備えており、これらが一体形成されている。ここで、接点部材３４の下方には、第１の配線２の上記一端が位置している。なお、支持部材３１は、図示しない配線により外部回路に接続されており、第１の配線２と第２の配線３との間でやりとりする信号が、その配線を介して入力または出力される。また、移動電極３３には、図示しない制御装置から駆動電圧が供給される。このような第２の配線３は、金、銀、銅およびアルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属を含む材料から構成される。
【００２８】
制御電極４は、移動電極３３と同等の外形を有し、基板１上において移動電極３３の下方に設けられている。この制御電極４は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から駆動電圧が供給される。このような制御電極４は、例えば、Ａｕ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｎｉなど導電性を有する材料から構成されている。
【００２９】
このようなＭＥＭＳスイッチは、公知のマイクロマシン製造技術を利用して、成膜や選択的エッチング等を行うことによって作製できる。
【００３０】
＜ＭＥＭＳスイッチの動作＞
次に、本実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの動作について説明する。
【００３１】
図示しない制御装置から、第２の配線３の移動電極３３およびこの移動電極３３と対向配置された制御電極４に駆動電圧が印加されると、対向配置された電極間の電位差により静電引力が発生する。この静電引力により、移動電極３３が制御電極４の側に引き寄せられ、この移動に伴って第２の配線３の接点部材３４も変位する。移動電極３３および接点部材３４の変位量は、その静電引力と、第２の配線３のばね部材３２が備える弾性による復元力とのつりあいにより変化する。移動電極３３と制御電極４との電位差を大きくすると、発生する静電引力も大きくなるので、変位量も大きくなる。その電位差が所定の値よりも大きくなると、図３に示すように、第２の配線３の接点部材３４の下端が、接点金属薄膜２１を介して第１の配線２に接触する。これにより、第１の配線２と第２の配線３とが導通した状態となる。
【００３２】
このように第２の配線３の接点部材３４が第１の配線２の接点金属薄膜２１に接触した状態から、上記電位差を上記所定の値よりも小さくすると、第２の配線３のばね部材３２の復元力によって第２の配線３の部材が基板１から遠ざかり、接点部材３４が第１の配線２から離間する。これにより、第１の配線２と第２の配線３とが非導通の状態となる。
【００３３】
このように、移動電極３３と制御電極４との間の電位差を変化させることにより、第１の配線２と第２の配線３との導通および非導通を制御することができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態では、第２の配線３と対向する部分のみに接点金属薄膜２１を設けるようにしている。これにより、高い周波数の信号がその接点金属薄膜２１を通過する距離が短くなるので、ＭＥＭＳスイッチにおける損失を低減させることができる。すなわち、いわゆる表皮効果により、高周波信号の周波数が高いほど信号が導体の表面を流れるようになり、その表面が抵抗率の高い材料で覆われている場合には覆われていない場合に比べてスイッチの損失が増大する。しかしながら、本実施の形態では、第２の配線３と対向する部分のみに接点金属薄膜２１を設けたので、高い周波数の信号がその接点金属薄膜２１を通過する距離が短くなるので、スイッチの損失が増大するのを防ぐことができる。また、従来のように第１の配線２の上面全体に接点金属薄膜２１を設けた場合と比較して、ＭＥＭＳスイッチの作製プロセス中に表面の接点金属薄膜２１が内部まで拡散する量が減少するので、配線の抵抗率が増大を防ぐことが可能となり、結果として、ＭＥＭＳスイッチの損失が増大するのを防ぐことができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、ばね部材３２に接点金属薄膜２１を設けないようにしたので、第２の配線３自体の変形を抑制し、動作電圧の変動を防止することができる。 
【００３６】
ここで、ばね部材３２を構成する材料のヤング率が小さく、発生する復元力が小さいほど、第１の配線２と第２の配線３とを接触させるために必要な駆動電圧を低減することができる。上述したように、本実施の形態では、第２の配線３が金、銀、銅、アルミニウムから選ばれた１つ以上の金属を含む材料から構成されているので、ばね部材３２により発生する復元力が小さく、低電圧で第１の配線２と第２の配線３とを接触させることができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、接点金属薄膜２１として、ロジウム、イリジウム、白金、および、ルテニウムの中から選ばれた１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選ばれた２つ以上の金属を含む材料からを用いることにより、大電力通過時においても第１の配線１と第２の配線３との接点で生じる固着力を小さくすることができる。
【００３８】
一例として、接点金属薄膜２１にロジウムを使用した場合の固着力について図４に示す。この図４は、接点金属薄膜２１を形成しない場合（図４における「金接点」）、接点金属薄膜２１としてロジウムからなる厚さ０．０２μｍの薄膜を形成した場合（図４における「Ｒｈ接点（膜厚０．０２μｍ）」）、および、接点金属薄膜２１としてロジウムからなる厚さ０．０５μｍの薄膜を形成した場合（図４における「Ｒｈ接点（膜厚０．０５μｍ）」）において、接点で生じる固着力を同一条件で比較した結果を示すものである。この図１６からわかるように、ロジウムからなる接点金属薄膜２１を設けると、接点金属薄膜２１を設けない場合よりも、接点に生じる固着力を２．５倍程度を低減させることができる。
【００３９】
このように接点金属薄膜２１を設けることにより接点における固着力を小さくすることができるので、低電圧で駆動可能な復元力の小さなＭＥＭＳスイッチにおいても大電力信号のスイッチングが可能となる。このような効果は、接点金属薄膜２１の材料固有の耐熱性や低固着性に由来するので、それぞれの原子の単原子膜（厚さ約０．１ｎｍ）であっても得られるものと考えられる。
【００４０】
また、接点金属薄膜２１の厚さを０．１μｍ以下とすることにより、スイッチの挿入損失を低減することができる。これは、第１の配線２および第２の配線３の材料よりも接点金属薄膜２１の材料の方が抵抗率が高い金属であるため、接点金属薄膜２１が薄いほど、電気信号が抵抗率の高い部分を通過する距離が短くなるためであると考えられる。さらに、接点金属薄膜２１の材料は、第１の配線２および第２の配線３の材料より硬いので、接点金属薄膜２１を厚く形成した場合、接点を押付ける力による変形を起こしにくい。このため、接触面積が小さく、接点での損失が大きくなる。一方、接点金属薄膜２１を薄く形成すると、下地の第１の配線２または第２の配線３を構成する柔らかい材料の影響が顕著になり、接点を押付ける力による変形を起こしやすくなるので、接触面積が大きくなり、接点での損失が低減したものと考えられる。
【００４１】
一例として、図５に、金からなる第１の配線２を形成した場合を想定して、金そのものの場合（図５の符号ａ）と、金の上にロジウム薄膜を０．０２μｍの厚さで形成した場合（図５の符号ｂ）、金の上にロジウム薄膜を０．０５μｍの厚さで形成した場合（図５の符号ｃ）、バルクのロジウムの場合（図５の符号ｄ）における固さの測定結果を示す。なお、この図５では、金の固さを基準として正規化したものである。図５に示されるように、ロジウム薄膜の厚さを０．０２μｍや０．０５μｍとしたとき、金の固さと同等の値を採ることがわかる。一方、バルクのロジウムの固さは、金の約１１倍となっている。このように、ロジウム薄膜は、厚さを０．１μｍ以下とすることにより、バルクに比べて大幅に軟らかくなることがわかる。これは、ロジウム薄膜の下地の金の硬さの影響が顕著に表れるためであると考えられる。さらに、ロジウム薄膜の厚さが０．０２μｍの場合と０．０５μｍの場合とでは、０．０２μｍの方が柔らかいことが分かる。このように、膜厚が薄いほど、接点の硬さが小さくなるため、接触面積を大きくし、接点での損失を低減することができる。
【００４２】
また、第１の配線２および第２の配線３の厚さを、この接点金属薄膜２１よりも厚くすることにより、スイッチの挿入損失を低減できる。これは、配線が厚いほど断面積が大きくなり、抵抗が低下するためであると考えられる。
【００４３】
また、本実施の形態では、電気信号が通過する第１の配線２、第２の配線３、接点金属薄膜２１を、上述したように抵抗率の小さな金属から構成するようにしたので、ＭＥＭＳスイッチの挿入損失を小さくすることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、接点金属薄膜２１を第１の配線２上に設ける場合を例に説明したが、接点金属薄膜２１を設ける場所はこれに限定されず、例えば、第２の配線３上に設けるようにしてもよい。また、図６に示すように、第１の配線２および第２の配線３の両方に接点金属薄膜２１を設けるようにしてもよい。
【００４５】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、第１の実施の形態における第２の配線３の接点部材３４に突出部材を設けたものであり、その他の構成は第１の実施と同等である。したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成要素には同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４６】
図７に示すように、本実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチは、基板１と、この基板１上に設けられた棒状の第１の配線２と、基板１上において第１の配線２から離間しかつ第１の配線２と同一直線上に設けられた第２の配線３と、第２の配線３の後述する移動電極３３の下方に設けられた制御電極４とを備えている。
【００４７】
第２の配線３は、基板１上に垂設された柱状の支持部材３１と、一端が支持部材３１の上端に接続され、この一端からＸ方向の負の側に延在する棒状のばね部材３２と、このばね部材３２の他端に接続された平面視略矩形の板状の移動電極３３と、この移動電極３３のＸ方向の負の側の端部に設けられ、その負の側に突出した接点部材３４と、この接点部材３４からＺ方向の負の側に突出した突出部材３５とを備えており、これらが一体形成されている。ここで、突出部材３５は、接点部材３４下面の略中央部から対向配置された第１の配線２の接点金属薄膜２１に向かって突出した柱状の形状を有する。
【００４８】
ここで、図８に示すように、突出部材３５を設けない場合、第２の配線３が傾いて第１の配線１と接触したとき、接点金属薄膜２１が形成された領域以外で第１の配線２と第２の配線３とが接触してしまう可能性がある。そこで、本実施の形態のように、突出部材３５を設けることにより、図９に示すように、第２の配線３の動作に傾きが生じても、その突出部材３５を接点金属薄膜２１が形成された領域上に確実に接触させることができる。
【００４９】
また、上述した構成を有することにより、上述した第１の実施の形態と同等の作用効果を実現することができることは言うまでもない。
【００５０】
＜ＭＥＭＳスイッチの製造方法＞
また、突出部材３５には、図１０に示すように、表面に接点金属薄膜３６を設けるようにしてもよい。この場合の製造方法について以下に説明する。
【００５１】
まず、図１１Ａに示すように、例えば表面にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁材料の形成された基板１を用意し、この基板１上に第１のシード層１０１を形成する。この第１のシード層１０１は、スパッタ法や蒸着法などにより、例えば基板１上にチタンを堆積したのち、このチタンの上に金を堆積することにより形成される。このときのチタンの膜厚は０．１μｍ程度、金の膜厚は０．１μｍ程度とすればよい。
【００５２】
第１のシード層１０１が形成されると、この第１のシード層１０１の上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜に所望のパタンを備えるマスクを用いて露光してアルカリ現像液で現像することにより、図１１Ｂに示すように、所定の箇所に開口部１０２ａ，１０２ｂが設けられた第１のレジストパタン１０２を形成する。また、開口部１０２ａ，１０２ｂから露出する第１のシード層１０１上に、めっき法により、金、銀、銅およびアルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属を含む材料をめっきすることにより、第１の配線２および制御電極４を形成する。ここで、第１のレジストパタンの厚さは２μｍ程度とし、第１の配線２および制御電極４の厚さは１μｍ程度とする。第１の配線２および制御電極４を形成した後、第１のレジストパタン１０２は除去される。なお、レジスト材料としては、例えば東京応化工業株式会社社製の「PMER  P-シリーズ」、アルカリ現像液としては、例えば東京応化工業株式会社社製の「NMDシリーズ」を用いることができる。
【００５３】
第１のレジストパタン１０２が除去されると、図１１Ｃに示すように、第１の配線２および制御電極４をマスクとして第１のシード層１０２を除去する。この除去は、例えば、第１のシード層１０１の上層にある金は、ヨウ素、ヨウ化アンモニウム、水、エタノールからなるエッチング液を用いたウェットエッチングにより除去することができる。また、第１のシード層１０１の下層のチタンは、フッ化水素水溶液を用いたウェットエッチングにより除去することができる。
【００５４】
第１のシード層１０１が除去されると、レジスト材料を塗布してレジスト膜を形成し、所望のパタンを備えるマスクを用いて露光してアルカリ現像液で現像することにより、図１１Ｄに示すように、第１の配線２の一部、制御電極４および第１の配線２からＸ方向の負の側に離間した基板１上に開口部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが形成された第２のレジストパタン１０３を形成する。続いて、この第２のレジストパタン１０３をマスクとして、例えばスパッタ法や蒸着法やめっき法により、金属膜１０４を形成する。これにより、開口部１０３ａから露出した第１の配線２の上面、開口部１０３ｂから露出した制御電極４の上面、および、開口部１０３ｃから露出した基板１の上面には、金属膜１０４が形成される。このうち、開口部１０３ａから露出した第１の配線２の上面に形成された金属膜１０４は、接点金属薄膜２１となる。このような金属膜１０４は、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウムの中から選ばれた１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、パラジウムの中から選ばれた２つ以上の金属を含む材料から構成される。また、その厚さは、０．０５μｍ程度に形成される。なお、金属薄膜１０４の材料のうち、２つ以上の金属を含む材料は合金から構成される。
【００５５】
このように、接点金属薄膜２１を形成する工程が第１の配線２を形成する工程の直後に行われるようにすると、第１の配線２と接点金属薄膜２１との間に異物が混入することを防ぐことができるので、ＭＥＭＳスイッチの損失を低減することができる。なお、この工程は、第２の配線３のみに接点金属膜を形成する場合には省略される。
【００５６】
金属膜１０４が形成されると、例えば、基板２をアセトンに浸漬し、超音波振動を印加することにより、図１１Ｅに示すように、第２のレジストパタン１０３をその上に成膜された金属膜１０４とともに除去する(リフトオフ)。このようないわゆるリフトオフ法を用いて接点金属薄膜２１を形成することにより、エッチングが困難な接点材料も、容易に所望の形状に加工することができ、簡便に構造体を作製することができる。また、図１１Ｄに示したように、本実施の形態では、第１の配線２の上面に設けた開口部１０３ａ以外にも、第２のレジストパタン１０２に開口部１０３ｂ，１０３ｃを設けている。これは、リフトオフ法により第２のレジストパタン１０３を除去する際、エッチングが第２のレジストパタン１０３から基板１の平面方向に進行してゆくので、図１２に示すように開口部１０３ａのみしか形成されていない場合には、第２のレジストパタン１０３の全てを除去するには長時間が必要となる。そこで、本実施の形態では、３つの開口部１０３ａ〜１０３ｃを設けているので、第２のレジストパタン１０３の全てを除去する時間を短縮することができる。
【００５７】
第２のレジストパタン１０３が除去されると、図１１Ｆに示すように、接点金属薄膜２１を備えた第１の配線２などが形成された基板１上に、第２の配線３の支持部材３１が設けられる位置に開口部１０５ａが形成された例えば有機樹脂からなる第１の犠牲層１０５を形成する。具体的には、例えばＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）により構成された感光性を有する有機樹脂を基板１塗布して塗布膜を形成し、形成した塗布膜を公知のリソグラフィ技術によりパタニングすることにより、所定の箇所に開口部１０５ａが形成された第１の犠牲層１０５を生成することができる。この第１の犠牲層１０５の厚さは、２μｍ程度に形成される。また、第１の犠牲層１０５に用いる有機樹脂としては、例えば、住友ベークライト社製の「CRC8300」を用いることができる。この「CRC8300」を用いた犠牲層のパタニング処理では、前処理として、塗布膜に対して１２０℃のプリベーク処理が４分程度行われる。また、パタニングした後には、３１０℃程度の加熱処理を行われることにより、硬化される。
【００５８】
第１の犠牲層１０５が形成されると、図１１Ｇに示すように、第１の配線２の接点金属薄膜２１に対向する位置、および、第２の配線３の支持部材３１が形成される位置に開口１０６ａ，１０６ｂを備えた、例えば有機樹脂からなる第２の犠牲層１０６を形成する。ここで、第２の犠牲層１０６は、上述した第１の犠牲層１０５と同等の方法により形成される。また、第２の犠牲層の厚さは、１μｍ程度に形成される。
【００５９】
第２の犠牲層１０６が形成されると、この第２の犠牲層１０６上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成し、所望のパタンを備えるマスクを用いて露光した後、アルカリ現像液で現像することにより、図１１Ｈに示すように、接点金属薄膜２１と対向する位置、すなわち、開口部１０６ａと連続する開口部１０７ａを備えた第３のレジストパタン１０７を形成する。また、この第３のレジストパタン１０７上に、例えばスパッタ法、蒸着法、めっき法により、金属膜１０８を形成する。これにより、第１の犠牲層１０５の上面および第２の犠牲層１０６の開口部１０６ａから構成される空間の周囲には、金属膜１０８が形成される。この金属膜１０８は、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウムの中から選ばれた１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、パラジウムの中から選ばれた２つ以上の金属を含む材料からなる。ここで、金属薄膜１０４の材料のうち、２つ以上の金属を含む材料は合金から構成される。また、金属膜１０８の厚さは、０．０５μｍ程度に形成される。なお、この金属膜１０８を形成する工程は、接点金属薄膜２１のみを形成する、すなわち、接点金属薄膜３６を設けない場合には省略される。
【００６０】
金属膜１０８が形成されると、図１１Ｉに示すように、例えば基板１をアセトンに浸漬した後、超音波振動を印加することにより、第３のレジストパタン１０７をその上に成膜された金属膜１０８ごと除去する。これにより、第２の犠牲層１０６の開口部１０６ａには、接点金属薄膜３６となる金属膜１０８が残されることとなる。
【００６１】
第３のレジストパタン１０７が除去されると、図１１Ｊに示すように、第２の犠牲層１０６上に第２のシード層１０９を形成する。この第２のシード層１０９は、上述した第１のシード層１０１と同等の方法により形成される。
【００６２】
第２のシード層１０９が形成されると、この第２のシード層１０９上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成し、所定のパタンを備えるマスクを用いて露光した後、アルカリ現像液で現像することにより、図１１Ｋおよび図１１Ｋの平面図である図１１Ｌに示すように、所定の箇所に開口部１１０ａを備えた第４のレジストパタン１１０を形成する。また、第４のレジストパタン１１０の開口部１１０ａから露出する第２のシード層１０９上に、めっき法により、金、銀、銅およびアルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属を含む材料をめっきすることにより、第２の配線３を形成する。ここで、第４のレジストパタン１１０の厚さは２μｍ程度、第２の配線３のめっき厚さは１μｍ程度に形成される。図１１Ｌに示すように、開口部１１０ａの平面形状は、第２の配線３の支持部材３１、ばね部材３２、移動電極３３および接点部材３４に対応する形状に形成されている。このような開口部１１０ａにめっきを施すことにより、第２の配線３が所定の形状に形成されることとなる。第２の配線３が形成されると、第４のレジストパタン１１０は除去される。
【００６３】
このように、第２の配線３を形成する工程を接点金属薄膜３６を形成する工程の直後に行うことにより、第２の配線３と接点金属薄膜３６との間に異物が混入することを防止することができ、結果として、ＭＥＭＳスイッチの損失を低減することができる。 
【００６４】
第４のレジストパタン１１０が除去されると、図１１Ｍに示すように、第２の配線３をマスクとして第２のシード層１０９を上述した第１のシード層１０１と同様のエッチングにより除去する。
【００６５】
第２のシード層１０９が除去されると、例えば酸素プラズマやオゾン雰囲気を用いたアッシングにより第１の犠牲層１０５および第２の犠牲層１０６を除去し、図１１Ｎに示すように、本実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチが形成される。
【００６６】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、上述した第１，第２の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付して適宜説明を省略する。また、「’」が付されているものの符号の数字が同じ部材については、形状について若干の変更があるものの、同等の材料から構成されるとともに同等の機能を有することを意味している。
【００６７】
図１３〜図１５に示すように、本実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチは、基板１と、この基板上に設けられた棒状の第１の配線２と、この第１の配線２から離間しかつ第１の配線２と同一直線上に設けられた棒状の第２の配線３’と、基板１上において第１の配線２および第２の配線３’を結ぶ直線に対して離間するとともに線対称に設けられた互いに同等の形状を有する第１の移動機構５および第２の移動機構６と、第１の移動機構５の後述する第１の移動電極５３の下方に設けられた第１の制御電極７と、第２の移動機構６の後述する第２の移動電極６３の下方に設けられた第２の制御電極８と、第１の移動機構５および第２の移動機構６を連結する棒状の絶縁連結部材９と、この絶縁連結部材９により吊設された接触部材１０とを備えている。
【００６８】
第１の配線２は、基板１の略中央部に配置された一端からＸ方向の負の側に延在し他端が基板１の縁部に位置する棒状の部材から構成される。
【００６９】
第２の配線３’は、基板１の略中央部に配置された一端からＸ方向の正の側に延在し他端が基板１の縁部に位置する棒状の部材から構成される。
【００７０】
なお、第１の配線２および第２の配線３’において、一方が信号の入力側で他方が信号の出力側であるならば、何れを入力側または出力側とするかは適宜自由に設定することができる。
【００７１】
第１の移動機構５は、基板１上に垂設された柱状の第１のベース部材５１と、一端が第１のベース部材５１の上端に接続され、この一端からＹ方向の正の側に延在する棒状の第１のばね部材５２と、この第１のばね部材５２の他端に接続された平面視略矩形の板状の第１の移動電極５３とを備えており、これらが一体形成されている。ここで、第１のばね部材５２の幅、すなわちＸ方向の長さは、第１のばね部材５２が少なくともＺ方向に弾性変形が可能となるよう、第１の移動電極５３の幅よりも短く形成されている。また、第１の移動電極５３は、その辺がＸ方向またはＹ方向に沿うように配設されており、第２の移動機構６に対向配置されたＸ方向に沿った辺の略中央部に第１のばね部材５２の他端が接続され、この第１のばね部材５２によりＺ方向に移動可能に支持されている。また、第１の移動電極５３は、第１の制御電極７と対向配置されている。さらに、第１のベース部材５１は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から印加される駆動電圧が第１の移動電極５３に供給される。このような第１の移動機構５は、第１の制御電極７とともにＭＥＭＳ機構として機能し、第１の移動電極５３が移動部として機能する。
【００７２】
第２の移動機構６は、基板１上に垂設された柱状の第２のベース部材６１と、一端が第２のベース部材６１の上端に接続された一端からＹ方向の負の側に延在する棒状の第２のばね部材６２と、この第２のばね部材６２の他端が接続された平面視略矩形の板状の第２の移動電極６３とを備えており、これらが一体形成されている。ここで、第２のばね部材６２の幅、すなわちＸ方向の長さは、第２のばね部材６２が少なくともＺ方向に弾性変形が可能となるよう、第２の移動電極６３の幅よりも短く形成されている。また、第２の移動電極６３は、その辺がＸ方向またはＹ方向に沿うように配設されており、第１の移動機構５に対向配置されたＸ方向に沿った辺の略中央部に第２のばね部材６２の他端が接続され、この第２のばね部材６２によりＺ方向に移動可能に支持されている。また、第２の移動電極６３は、第２の制御電極８と対向配置されている。さらに、第２のベース部材６１は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から印加される駆動電圧が第２の移動電極６３に供給される。このような第２の移動機構６は、第２の制御電極８とともにＭＥＭＳ機構として機能し、第２の移動電極６３が移動部として機能する。
【００７３】
第１の制御電極７は、第１の移動電極５３と同等の外形を有し、基板１上において第１の移動電極５３の下方に設けられている。この第１の制御電極７は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から駆動電圧が供給される。
【００７４】
第２の制御電極８は、第２の移動電極６３と同等の外形を有し、基板１上において第２の移動電極６３の下方に設けられている。この第２の制御電極８は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から駆動電圧が供給される。
【００７５】
絶縁連結部材９は、一端が第１の移動電極５３の上面、他端が第２の移動電極６３の上面に接続された、Ｙ方向に延在する棒状の部材から構成されている。また、絶縁連結部材９の中央部下面は、接触部材１０の上面と接続されている。このような絶縁連結部材９は、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの絶縁材料からなる剛体から構成されている。
【００７６】
接触部材１０は、一端が第１の配線２におけるＸ方向の正の側の端部、他端が第２の配線３’におけるＸ方向の負の側の端部と対向配置され、上面の略中央部が絶縁連結部材９に接続された、Ｘ方向に延在する棒状の部材から構成されている。ここで、接触部材１０の下面には、第１の配線２と対向する位置に接点金属薄膜１１、第２の配線３’と対向する位置に接点金属薄膜１２が形成されている。このような接触部材１０は、金、銀、銅およびアルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属を含む材料から構成される。また、接点金属薄膜１１，１２については、ロジウム、イリジウム、白金、および、ルテニウムの中から選択された１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選択された２つ以上の金属を含む材料から構成される。この２つ以上の金属を含む材料は、合金から構成される。また、接点金属薄膜１１，１２は、その厚さが０．１μｍ以下であり、かつ、第１の配線２および第２の配線３’の厚さよりも小さく形成されている。
【００７７】
このようなＭＥＭＳスイッチは、よく知られているマイクロマシン製造技術を用いて、成膜や選択的エッチングを行うことにより、作製することができる。
【００７８】
＜ＭＥＭＳスイッチの動作＞
次に、本実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの動作について説明する。
【００７９】
図示しない制御装置から、第１の移動機構５の第１の移動電極５３およびこの第１の移動電極５３に対向配置された第１の制御電極７、ならびに、第２の移動機構６の第２の移動電極６３およびこの第２の移動電極に対向配置された第２の制御電極８のそれぞれに駆動電圧が印加されると、対向配置された電極間の電位差により生じる静電引力により、第１の移動電極５３が第１の制御電極７の側に、第２の移動電極６３が第２の制御電極８の側にそれぞれ引き寄せられる。このとき、接触部材１０は、その上面が絶縁連結部材９により第１の移動電極５３および第２の移動電極６３と機械的に接続されているので、第１の移動電極５３および第２の移動電極６３の移動に伴って共に移動することとなる。この移動における変位量は、上記静電引力と、第１の移動機構５の第１のばね部材５２および第２の移動機構６の第２のばね部材６２が備える弾性による復元力とのつりあいにより変化する。すなわち、上記電位差により生じる静電引力と、変位により生じる復元力とが等しくなるように接触部材１０が第１の制御電極７および第２の制御電極８が設けられた基板１の側に変位することになり、さらにその電位差が大きくなって静電引力が大きくなるに連れて上記変位量も大きくなる。したがって、その電位差が所定の値よりも大きくなると、図１６，図１７に示すように、接触部材１０が、接点金属薄膜１１，１２を介して、第１の配線２および第２の配線３’に接触する。これにより、第１の配線２と第２の配線３’とが導通した状態となる。
【００８０】
このように接触部材１０が、第１の配線２と第２の配線３’に接触した状態から、上記電位差を上記所定の値よりも小さくすると、第１の移動機構５の第１のばね部材５２および第２の移動機構６の第２のばね部材６２の復元力によってこれらの部材が基板１から遠ざかり、接触部材１０が第１の配線２および第２の配線３’から離間する。これにより、第１の配線２と第２の配線３’とが非導通の状態となる。
【００８１】
このように、第１の移動機構５の第１の移動電極５３およびこの第１の移動電極５３に対向配置された第１の制御電極７、ならびに、第２の移動機構６の第２の移動電極６３およびこの第２の移動電極に対向配置された第２の制御電極８のそれぞれの間の電位差を変化させることにより、第１の配線２、第２の配線３’および接触部材１０の導通および非導通を制御することができる。
【００８２】
上述した構成を有することにより、上述した第１，２の実施の形態と同等の作用効果を実現することができることは言うまでもない。
【００８３】
また、本実施の形態によれば、第１の配線２と第２の配線３’とが非導通状態において、これらの配線が少なくとも２箇所で切断されるので、アイソレーション性能を向上させることができる。
【００８４】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態において、上述した第１〜第３の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付して適宜説明を省略する。また、「’」や「”」が付されているものの符号の数字が同じ部材については、形状について若干の変更があるものの、同等の材料から構成されるとともに同等の機能を有することを意味している。
【００８５】
図１８〜図２１に示すように、本実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチは、基板１と、この基板上に設けられた第１の配線２’と、この第１の配線２’から離間しかつ第１の配線２’と同一直線上に設けられた第２の配線３”と、基板１上において第１の配線２’および第２の配線３”を結ぶ直線に対して離間するとともに線対称に設けられた互いに同等の形状を有する第１の移動機構５および第２の移動機構６と、第１の移動機構５の後述する第１の移動電極５３の上方に後述する第１の制御電極部材７３を備えた第１の制御電極７’と、第２の移動機構６の後述する第２の移動電極６３の上方に後述する第２の制御電極部材８３を備えた第２の制御電極８’と、第１の移動機構５および第２の移動機構６を連結する棒状の絶縁連結部材９と、この絶縁連結部材９上に設けられた接触部材１０’とを備えている。
【００８６】
第１の配線２’は、基板１のＸ方向の負の側の縁部に垂設された柱状の第１のベース部材２５と、一端が第１のベース部材２６の上端に接続され、この一端から基板１の略中央部に向かってＸ方向の正の側に延在する棒状の第１の梁部材２７とを備えており、これらが一体形成されている。
【００８７】
第１の配線３”は、基板１のＸ方向の正の側の縁部に垂設された柱状の第２のベース部材３６と、一端が第２のベース部材３６の上端に接続され、この一端から基板１の略中央部に向かってＸ方向の負の側に延在する棒状の第２の梁部材３７とを備えており、これらが一体形成されている。
【００８８】
なお、第１の配線２’および第２の配線３”において、一方が信号の入力側で他方が信号の出力側であるならば、何れを入力側または出力側とするかは適宜自由に設定することができる。
【００８９】
第１の移動機構５は、基板１上に垂設された柱状の第１のベース部材５１と、一端が第１のベース部材５１の上端に接続され、この一端からＹ方向の正の側に延在する棒状の第１のばね部材５２と、この第１のばね部材５２の他端に接続された平面視略矩形の板状の第１の移動電極５３とを備えており、これらが一体形成されている。ここで、第１のばね部材５２の幅、すなわちＸ方向の長さは、第１のばね部材５２が少なくともＺ方向に弾性変形が可能となるよう、第１の移動電極５３の幅よりも短く形成されている。また、第１の移動電極５３は、その辺がＸ方向またはＹ方向に沿うように配設されており、第２の移動機構６に対向配置されたＸ方向に沿った辺の略中央部に第１のばね部材５２の他端が接続され、この第１のばね部材５２によりＺ方向に移動可能に支持されている。また、第１の移動電極５３は、この上方に設けられた第１の制御電極７’の第１の制御電極部材７３と対向配置されている。さらに、第１のベース部材５１は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から印加される駆動電圧が第１の移動電極５３に供給される。このような第１の移動機構５は、第１の制御電極７’とともにＭＥＭＳ機構として機能し、第１の移動電極５３が移動部として機能する。
【００９０】
第２の移動機構６は、基板１上に垂設された柱状の第２のベース部材６１と、一端が第２のベース部材６１の上端に接続された一端からＹ方向の負の側に延在する棒状の第２のばね部材６２と、この第２のばね部材６２の他端が接続された平面視略矩形の板状の第２の移動電極６３とを備えており、これらが一体形成されている。ここで、第２のばね部材６２の幅、すなわちＸ方向の長さは、第２のばね部材６２が少なくともＺ方向に弾性変形が可能となるよう、第２の移動電極６３の幅よりも短く形成されている。また、第２の移動電極６３は、その辺がＸ方向またはＹ方向に沿うように配設されており、第１の移動機構５に対向配置されたＸ方向に沿った辺の略中央部に第２のばね部材６２の他端が接続され、この第２のばね部材６２によりＺ方向に移動可能に支持されている。また、第２の移動電極６３は、この上方に設けられた第２の制御電極８’の第２の制御電極部材８３と対向配置されている。さらに、第２のベース部材６１は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から印加される駆動電圧が第２の移動電極６３に供給される。このような第２の移動機構６は、第２の制御電極８’とともにＭＥＭＳ機構として機能し、第２の移動電極６３が移動部として機能する。
【００９１】
第１の制御電極７’は、基板１のＸ方向の負の側の縁部に垂設された板状の第１のベース部材７１と、基板１のＸ方向の正の側に垂設された板状の第２のベース部材７２と、一端が第１のベース部材７１の上端、他端が第２のベース部材７２の上端に接続され、Ｘ方向に沿って延在する板状の第１の制御電極部材７３とを備えており、これらが一体形成されている。このような第１の制御電極７’は、第１の移動電極５３におけるＸ方向の両側面および上面を取り囲むように形成されている。また、第１の制御電極部材７３は、下方に配設された第１の移動電極５３と対向配置されている。この第１の制御電極７’は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から駆動電圧が供給される。
【００９２】
第２の制御電極８’は、基板１のＸ方向の負の側の縁部に垂設された板状の第１のベース部材８１と、基板１のＸ方向の正の側に垂設された板状の第２のベース部材８２と、一端が第１のベース部材８１の上端、他端が第２のベース部材８２の上端に接続され、Ｘ方向に沿って延在する板状の第２の制御電極部材８３とを備えており、これらが一体形成されている。このような第２の制御電極８’は、第２の移動電極６３におけるＸ方向の両側面および上面を取り囲むように形成されている。また、第２の制御電極部材８３は、下方に配設された第２の移動電極６３と対向配置されている。この第２の制御電極８’は、図示しない制御装置と電気的に接続されており、この制御装置から駆動電圧が供給される。
【００９３】
絶縁連結部材９は、一端が第１の移動電極５３の下面、他端が第２の移動電極６３の下面に接続され、第１の移動電極５３および第２の移動電極６３により吊設された、Ｙ方向に延在する棒状の部材から構成されている。また、絶縁連結部材９の中央部上面には、接触部材１０’が設けられている。このような絶縁連結部材９は、シリコン酸化物やシリコン窒化物などの絶縁材料からなる剛体から構成されている。
【００９４】
接触部材１０’は、一端が第１の配線２’における第１の梁部材２７のＸ方向の正の側の端部下面、他端が第２の配線３”における第２の梁部材３７のＸ方向の負の側の端部下面と対向配置され、絶縁連結部材９の上面に設けられた、Ｘ方向に延在する棒状の部材から構成されている。ここで、接触部材１０’の上面には、第１の配線２’と対向する位置に接点金属薄膜１３、第２の配線３”と対向する位置に接点金属薄膜１４が形成されている。このような接触部材１０’は、金、銀、銅およびアルミニウムの中から選ばれた少なくとも１つの金属を含む材料から構成される。また、接点金属薄膜１３，１４については、ロジウム、イリジウム、白金、および、ルテニウムの中から選択された１つ、または、ロジウム、イリジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、金、銀、銅、および、パラジウムの中から選択された２つ以上の金属を含む材料から構成される。この２つ以上の金属を含む材料は、合金から構成される。また、接点金属薄膜１３，１４は、その厚さが０．１μｍ以下であり、かつ、第１の配線２’および第２の配線３”の厚さよりも小さく形成されている。
【００９５】
このようなＭＥＭＳスイッチは、よく知られているマイクロマシン製造技術を用いて、成膜や選択的エッチングを行うことにより、作製することができる。
【００９６】
＜ＭＥＭＳスイッチの動作＞
次に、本実施の形態に係るＭＥＭＳスイッチの動作について説明する。
【００９７】
図示しない制御装置から、第１の移動機構５の第１の移動電極５３および第１の制御電極７’、ならびに、第２の移動機構６の第２の移動電極６３および第２の制御電極８’のそれぞれに駆動電圧が印加されると、対向配置された電極間の電位差により生じる静電引力により、第１の移動電極５３が第１の制御電極７’の第１の制御電極部材７３の側に、第２の移動電極６３が第２の制御電極８’の第２の制御電極部材８３の側にそれぞれ引き寄せられる。このとき、接触部材１０’は、その下面が絶縁連結部材９により第１の移動電極５３および第２の移動電極６３と機械的に接続されているので、第１の移動電極５３および第２の移動電極６３の移動に伴って共に移動することとなる。この移動における変位量は、上記静電引力と、第１の移動機構５の第１のばね部材５２および第２の移動機構６の第２のばね部材６２が備える弾性による復元力とのつりあいにより変化する。すなわち、上記電位差により生じる静電引力と、変位により生じる復元力とが等しくなるように接触部材１０’が第１の制御電極部材７３および第２の制御電極部材８３が設けられたＺ方向の正の側、すなわち鉛直上方に変位することになり、さらにその電位差が大きくなって静電引力が大きくなるに連れて上記変位量も大きくなる。したがって、その電位差が所定の値よりも大きくなると、接触部材１０’が、接点金属薄膜１３，１４を介して、第１の配線２’および第２の配線３”に接触する。これにより、第１の配線２’と第２の配線３”とが導通した状態となる。
【００９８】
このように接触部材１０’が、第１の配線２’と第２の配線３”に接触した状態から、上記電位差を上記所定の値よりも小さくすると、第１の移動機構５の第１のばね部材５２および第２の移動機構６の第２のばね部材６２の復元力によってこれらの部材が基板１から遠ざかり、接触部材１０’が第１の配線２’および第２の配線３”から離間する。これにより、第１の配線２’と第２の配線３”とが非導通の状態となる。
【００９９】
このように、第１の移動機構５の第１の移動電極５３およびこの第１の移動電極５３に対向配置された第１の制御電極７’、ならびに、第２の移動機構６の第２の移動電極６３およびこの第２の移動電極に対向配置された第２の制御電極８’のそれぞれの間の電位差を変化させることにより、第１の配線２’、第２の配線３”および接触部材１０’の導通および非導通を制御することができる。
【０１００】
上述した構成を有することにより、上述した第１〜３の実施の形態と同等の作用効果を実現することができることは言うまでもない。
【０１０１】
また、本実施の形態によれば、第１の配線２’と第２の配線３”とが非導通状態において、これらの配線が少なくとも２箇所で切断されるので、アイソレーション性能を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、ＭＥＭＳスイッチなど、ＭＥＭＳ技術等により製造される各種微細構造体に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１…基板、２，２’…第１の配線、３，３’，３”…第２の配線、４…制御電極、５…第１の移動機構、６…第２の移動機構、７，７’…第１の制御電極、８，８’…第２の制御電極、９…絶縁連結部材、１０，１０’…接触部材、１１，１２，２１，３６…接点金属薄膜、２６…第１のベース部材、２７…第１の梁部材、３１…支持部材、３２…ばね部材、３３…移動電極、３４…接点部材、３５…突出部材、３６…第２のベース部材、３７…第２の梁部材、４１…支持部材、４２…梁部材、４３…接点部材、５１…第１のベース部材、５２…第１のばね部材、５３…第１の移動電極、６１…第２のベース部材、６２…第２のばね部材、６３…第２の移動電極、７１…第１のベース部材、７２…第２のベース部材、７３…第１の制御電極部材、８１…第１のベース部材、８２…第２のベース部材、８３…第２の制御電極部材。
【図１】
2012038661.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012038661.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012038661.tif 000007
【図６】
2012038661.tif 000008
【図７】
2012038661.tif 000009
【図８】
2012038661.tif 000010
【図９】
2012038661.tif 000011
【図１０】
2012038661.tif 000012
【図１１Ａ】
2012038661.tif 000013
【図１１Ｂ】
2012038661.tif 000014
【図１１Ｃ】
2012038661.tif 000015
【図１１Ｄ】
2012038661.tif 000016
【図１１Ｅ】
2012038661.tif 000017
【図１１Ｆ】
2012038661.tif 000018
【図１１Ｇ】
2012038661.tif 000019
【図１１Ｈ】
2012038661.tif 000020
【図１１Ｉ】
2012038661.tif 000021
【図１１Ｊ】
2012038661.tif 000022
【図１１Ｋ】
2012038661.tif 000023
【図１１Ｌ】
2012038661.tif 000024
【図１１Ｍ】
2012038661.tif 000025
【図１１Ｎ】
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【図１２】
2012038661.tif 000027
【図１３】
2012038661.tif 000028
【図１４】
2012038661.tif 000029
【図１５】
2012038661.tif 000030
【図１６】
2012038661.tif 000031
【図１７】
2012038661.tif 000032
【図１８】
2012038661.tif 000033
【図１９】
2012038661.tif 000034
【図２０】
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【図２１】
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