(57)【要約】【課題】微細電子機械スイッチの配線構造体における損失を低減するとともに、接点電極における損失の増大や動作不良の発生を抑制できるようにする。【解決手段】基板１０１の上には、配線支持部１０７と、配線支持部１０７に支持されて可動電極１０４の上部に配置された配線１０８とを備えている。配線支持部１０７および配線１０８を含む配線構造体は２つ配置され、２つの配線１０８は互いに絶縁分離され、かつ、各々の一端が、所定の間隔を開けて対向配置されている。また、これら対向配置されている２つの配線１０８の一端は、接点電極１０６の上部に所定の距離離れて配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板の上に形成された支持部と、
この支持部に支持されて前記基板より離間する可動電極と、
この可動電極の上部に配置された配線と、
前記可動電極に連結された接点電極と
を少なくとも備え、
前記配線の一部は、前記接点電極の上に配置されて前記接点電極が接触可能とされていることを特徴とする微細電子機械スイッチ。
【請求項２】
請求項１記載の微細電子機械スイッチにおいて、
前記可動電極に対向して配置された固定電極を備えることを特徴とする微細電子機械スイッチ。
【請求項３】
請求項１記載の微細電子機械スイッチにおいて、
前記可動電極の上部に前記配線を挟むように配置された２つの固定電極を備え、
前記配線および前記固定電極によりコプレーナ型伝送線路が構成されている
ことを特徴とする微細電子機械スイッチ。
【請求項４】
請求項３記載の微細電子機械スイッチにおいて、
前記基板の上に形成された枠状の支持枠を備え、
前記支持部，前記可動電極，前記配線，および前記固定電極は、前記支持枠の内側に配置され、
前記固定電極は前記支持枠に支持されている
ことを特徴とする微細電子機械スイッチ。
【請求項５】
請求項４記載の微細電子機械スイッチにおいて、
前記支持枠および前記配線の上部に接して形成され、前記支持枠の内側の領域を封止する封止膜を備えることを特徴とする微細電子機械スイッチ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細電子機械スイッチにおいて、
前記配線は、めっきにより形成されたものであることを特徴とする微細電子機械スイッチ。
【請求項７】
基板の上に支持部を形成する第１工程と、
前記支持部に支持されて前記基板より離間する可動電極を形成する第２工程と、
前記可動電極に連結する接点電極を形成する第３工程と、
前記可動電極および前記接点電極を埋め込むように配線犠牲層を形成する第４工程と、
前記配線犠牲層の上の前記可動電極の上部に配置された配線を形成する第５工程と、
前記配線犠牲層を除去し、前記配線の一部が、前記接点電極の上に配置されて前記接点電極が接触可能とされた状態とする第６工程と
を少なくとも備え、
前記第４工程では、前記配線犠牲層の上面を平坦な状態に形成する
ことを特徴とする微細電子機械スイッチの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の微細電子機械スイッチの製造方法において、
前記接点電極を形成した後に、前記可動電極に対向して配置された固定電極を形成する工程を備えることを特徴とする微細電子機械スイッチの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載の微細電子機械スイッチの製造方法において、
前記配線は、めっきにより形成することを特徴とする微細電子機械スイッチの製造方法。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の微細電子機械スイッチの製造方法において、
前記配線犠牲層を形成する前に、前記接点電極の上面を研磨することを特徴とする微細電子機械スイッチの製造方法。
【請求項１１】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の微細電子機械スイッチの製造方法において、
前記第４工程では、樹脂を塗布して前記配線犠牲層を形成することで、前記配線犠牲層の上面を平坦化し、
前記第５工程では、前記配線を前記配線犠牲層の上に接して形成する
ことを特徴とする微細電子機械スイッチの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の微細電子機械スイッチの製造方法において、
前記配線犠牲層の上面を研磨することを特徴とする微細電子機械スイッチの製造方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の微細電子機械スイッチの製造方法において、
前記配線犠牲層の上に新たに樹脂を塗布することで前記配線犠牲層の上面を平坦化し、
前記配線は、前記配線犠牲層の上に新たに塗布した樹脂による層の上に接して形成する
ことを特徴とする微細電子機械スイッチの製造方法。
【請求項１４】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の微細電子機械スイッチの製造方法において、
前記第４工程では、前記配線犠牲層の上面を研磨することで、前記配線犠牲層の上面を平坦化し、
前記第５工程では、前記配線を、前記配線犠牲層の上に接して形成する
ことを特徴とする微細電子機械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、マイクロマシン技術を利用して作製される可動構造を備えた微細電子機械スイッチおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜形成技術やフォトリソグラフィ技術を基本にしてエッチングすることなどで立体的に微細加工を行うマイクロマシン技術を利用することで、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）を構成する素子（ＭＥＭＳ素子）が開発されている。無線通信用の端末などにおいて応用が期待されているＭＥＭＳ素子として、特許文献１に示されているように、接点電極を備えた微細な可動構造体と、配線構造体からなる微細電子機械スイッチがある。
【０００３】
このような微細電子機械スイッチの基本的な構成について図６に示す。この微細電子機械スイッチは、基板６０１と、基板６０１の上に固定されて形成された２つの配線構造体６０８と、基板６０１の上に固定されて形成された固定電極６１０と、基板６０１の上に形成された支持構造体６０２と、支持構造体６０２の上に梁６０３を介して支持された可動電極６０４と、可動電極６０４の基板６０１の側に絶縁層６０４を解して形成された接点電極６０６とを備えている。基板６０１の上には、支持構造体６０２，配線構造体６０８，および固定電極６１０などの固定構造体と、可動電極６０４および接点電極６０６などを含む可動構造体とが形成されていることになる。
【０００４】
このような微細電子機械スイッチは、例えば非特許文献１に示されているように、めっき技術や、犠牲膜の形成技術、及び犠牲膜の除去技術といった公知の技術を用いて形成することができる。  
【０００５】
この微細電子機械スイッチは、固定電極６１０と可動電極６０４との間に電圧を印加し、静電引力により可動構造体（可動電極６０４）を変位させることで、接点電極６０６が２つの配線構造体６０８と接触してこれらを短絡させることで、スイッチとしての機能を発現する。微細電子機械スイッチは、スイッチのオンオフを機械的に切り替えるため、半導体装置を用いたスイッチと比較し、オン時の損失が小さく、かつオフ時のリーク電流や寄生容量が小さいという優れた特性が得られる。
【０００６】
【特許文献１】特許第３１３７１０８号公報
【非特許文献１】K. Kuwabara et al. , “Novel Structure and Fabrication Process for Integrated RF Microelectromechanical-System Technology,” JJAP, vol. 45, no. 9A, pp. 6849-6853, 2006.
【非特許文献２】N. Sato, H. Ishii, S. Shigematu, H. Morimura, T. Kamei, K. Kudou, M. Yano, K. Machida, H. Kyuragi, “A sealing technique for stacking MEMS on LSI using spin-coating film transfer and hot pressing," Jpn. J. Appl. Phys. , Vol. 42, Part 1, No. 4B, pp. 2462-2467, Apr. 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したような微細電子機械スイッチでは、無線通信などで用いられる数ＧＨｚ以上の高い周波数においても、損失を小さく抑えることが求められている。スイッチの損失としては、配線における損失と、接点電極における損失がある。これらのうち、配線における損失を低減するためには、配線構造体を厚く形成し、寄生抵抗を小さくすることが有効である。
【０００８】
しかしながら、めっきなどの技術を用いて配線構造体を形成する場合、配線構造体の膜厚を厚くするのにともない、配線構造体の上面の凹凸も大きくなることが知られている。配線構造体の上面の凹凸が大きくなると、図７に示すように、接点電極６０６と、めっきにより厚く形成した配線構造体７０８とが接触しづらくなり、接点電極６０６における接触抵抗が増加して損失が大きくなり、また、接点電極６０６が配線構造体７０８と接触せず、スイッチがオンしなくなるといった動作不良を引き起こすという問題がある。
【０００９】
厚く形成する電極構造体の上面の凹凸を低減するための技術としては、配線構造体の表面を研磨するＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)技術が知られている。しかしながら、配線構造体の膜厚が厚くなると、局所的な凹凸が大きくなるのに加え、ウェハ面内における大局的な膜厚のばらつきも大きくなり、ＣＭＰ技術を適用するのは困難であった。
【００１０】
また、微細電子機械スイッチは、スイッチを用いた装置を小型化するために、ＬＳＩと集積化して形成することが求められている。しかしながら、上述した微細電子機械スイッチでは、スイッチをＬＳＩの上に形成した場合、配線構造体とＬＳＩの基板や回路との間に寄生容量や寄生相互インダクタが生じる。これらの寄生素子の影響によって、高周波において配線構造体を流れる信号がＬＳＩの基板や回路に流れ込んでしまうため、高周波においてスイッチの損失が増加してしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は、以上のような問題を解消するためになされたものであり、微細電子機械スイッチの配線構造体における損失を低減するとともに、接点電極における損失の増大や動作不良の発生を抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る微細電子機械スイッチは、基板と、この基板の上に形成された支持部と、この支持部に支持されて基板より離間する可動電極と、この可動電極の上部に配置された配線と、可動電極に連結された接点電極とを少なくとも備え、配線の一部は、接点電極の上に配置されて接点電極が接触可能とされているようにしたものである。
【００１３】
上記微細電子機械スイッチにおいて、可動電極に対向して配置された固定電極を備える。また、可動電極の上部に配線を挟むように配置された２つの固定電極を備え、配線および固定電極によりコプレーナ型伝送線路が構成されている。
【００１４】
上記微細電子機械スイッチにおいて、基板の上に形成された枠状の支持枠を備え、支持部，可動電極，配線，および固定電極は、支持枠の内側に配置され、固定電極は支持枠に支持されているようにしてもよい。また、支持枠および配線の上部に接して形成され、支持枠の内側の領域を封止する封止膜を備えるようにしてもよい。なお、配線は、めっきにより形成されたものである。
【００１５】
本発明に係る微細電子機械スイッチの製造方法は、基板の上に支持部を形成する第１工程と、支持部に支持されて基板より離間する可動電極を形成する第２工程と、可動電極に連結する接点電極を形成する第３工程と、可動電極および接点電極を埋め込むように配線犠牲層を形成する第４工程と、配線犠牲層の上の可動電極の上部に配置された配線を形成する第５工程と、配線犠牲層を除去し、配線の一部が、接点電極の上に配置されて接点電極が接触可能とされた状態とする第６工程とを少なくとも備え、第４工程では、配線犠牲層の上面を平坦な状態に形成するようにしたものである
【００１６】
上記微細電子機械スイッチの製造方法において、接点電極を形成した後に、可動電極に対向して配置された固定電極を形成する工程を備える。
【００１７】
上記微細電子機械スイッチの製造方法において、配線は、めっきにより形成するとよい。また、配線犠牲層を形成する前に、接点電極の上面を研磨してもよい。
【００１８】
上記微細電子機械スイッチの製造方法において、第４工程では、樹脂を塗布して配線犠牲層を形成することで、配線犠牲層の上面を平坦化し、第５工程では、配線を配線犠牲層の上に接して形成すればよい。また、樹脂による配線犠牲層の上面を研磨してもよい。また、配線犠牲層の上に新たに樹脂を塗布することで配線犠牲層の上面を平坦化し、配線は、配線犠牲層の上に新たに塗布した樹脂による層の上に接して形成するようにしてもよい。
【００１９】
また、上記微細電子機械スイッチの製造方法において、第４工程では、配線犠牲層の上面を研磨することで、配線犠牲層の上面を平坦化し、第５工程では、配線を、配線犠牲層の上に接して形成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、可動電極の上部に配線を配置し、配線の一部は、接点電極の上に配置されているようにしたので、微細電子機械スイッチの配線構造体における損失を低減するとともに、接点電極における損失の増大や動作不良の発生を抑制できるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２２】
[実施の形態１]
はじめに、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における微細電子機械スイッチの構成を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ），（ｃ）である。
【００２３】
本実施の形態１における微細電子機械スイッチは、基板１０１と、基板１０１の上に形成された可動構造体支持部１０２と、可動構造体支持部１０２に梁１０３を介して（に連結して）支持された可動電極１０４と、可動電極１０４の基板１０１の側とは反対側（上面）に絶縁膜１０５を介して形成された接点電極１０６とを備える。接点電極１０６は、絶縁膜１０５を介して可動電極１０４と機械的に連結されており、可動電極１０４と電気的に絶縁されている。これらの梁１０３，可動電極１０４、絶縁膜１０５，および接点電極１０６により可動構造体が構成されている。
【００２４】
また、基板１０１の上には、配線支持部１０７と、配線支持部１０７に支持されて可動電極１０４の上部に配置された配線１０８とを備えている。配線支持部１０７および配線１０８を含む配線構造体は２つ配置され、２つの配線１０８は互いに絶縁分離され、かつ、各々の一端が、所定の間隔を開けて対向配置されている。また、これら対向配置されている２つの配線１０８の一端は、接点電極１０６の上部に所定の距離離れて配置されている。なお、接点電極１０６は、可動電極１０４の上側（配線１０８の側）に形成されている必要はない。例えば、可動電極の可動端に延長するように接点電極が連結され、このように連結された接点電極の上側に、配線の一部が配置されているようにしてもよい。また、例えば、可動電極の延在方向に対して可動端付近の側部に接点電極が連結されているようにしてもよい。接点電極は、可動電極に連結され、配線の一部に接触可能とされていればよい。
【００２５】
また、基板１０１の上には、固定電極支持部１０９と、固定電極支持部１０９に支持されて可動電極１０４の上部に離間して配置された固定電極１１０とを備えている。本実施の形態では、配線１０８と梁１０３との間の領域に、固定電極１１０が配置されている。
【００２６】
本実施の形態における微細電子機械スイッチでは、基板１０１の上に、配線支持部１０７および配線１０８を含む配線構造体、固定電極支持部１０９および固定電極１１０を含む固定電極構造体などの固定構造体が形成されている。
【００２７】
可動構造体支持部１０２、可動電極１０４、固定電極支持部１０９、固定電極１１０、配線支持部１０７は、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属材料から構成されていればよい。
【００２８】
上述したように構成した本実施の形態の微細電子機械スイッチは、基板１０１を下側とした場合、可動電極１０４の上に配線１０８が配置されているようにしたところに特徴がある。なお、以降では、基板１０１により近い方を下側とし、可動電極１０４が配置されている方向を上側とする。従って、例えば、可動電極１０４の上面と配線１０８の下面とが、対向していることになる。上述した構成としたことにより、後述するように、寄生抵抗の抑制のために配線１０８を厚く形成しても、接点電極１０６との間の接触の損失を増大させることが抑制できるようになる。
【００２９】
以下、より詳細に説明する。前述したように、配線１０８は、寄生抵抗を小さくするために厚膜の金属材料によって形成される。このような厚膜の配線１０８は、一般に、めっき技術を用いて形成することができる。めっきにより形成する配線１０８の膜厚は、例えば、２μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。このような厚い配線１０８とすることで、寄生抵抗の大幅な低下が見込める。
【００３０】
ところが、このように配線１０８を厚く形成した場合、配線１０８の上面（表面）には、大きな凹凸が形成されるようになる。従って、配線１０８の上側に接点電極が配置されていると、接点電極は配線１０８の大きな凹凸が形成されている面に接触することになり、接触における大きな損失を発生させることになる。
【００３１】
これに対し、厚く形成することで大きな凹凸が形成される配線１０８の上側ではなく、配線１０８の下側に接点電極１０６が配置されるようにした。例えば、配線１０８は、よく知られているように、樹脂などから構成された犠牲層（配線犠牲層）の上に形成した後、犠牲層を除去することで、下部に空間が形成された状態が得られるようにしている。従って、配線１０８は、表面の平坦（平滑）化が容易に行える犠牲層の上に形成することになるので、配線１０８の下面は、高い平坦性を備えた状態に形成することが可能である。
【００３２】
また、接点電極１０６は、大きな凹凸が形成されるようになるまでに厚く形成していない。これらのことにより、本実施の形態によれば、２つの配線１０８と接点電極１０６とが接触する面は、各々大きな凹凸が形成されていることがなく、これらの間の接触においては、損失の発生が抑制された状態となっている。
【００３３】
このように、本実施の形態の微細電子機械スイッチにおいては、配線１０８の膜厚を厚くして寄生抵抗を小さくしながらも、接点電極１０６との良好な接触を実現することができるという優れた効果が得られる。
【００３４】
ここで、配線１０８及び接点電極１０６は、ＡｕまたはＡｕを含む合金から構成すれば、より接点電極１０６における接触抵抗を低減することができる。また、接点電極１０６は、例えば膜厚を０．１μｍ〜２μｍ程度とすることによって、めっき法により形成した場合においても、配線１０８と対向する接点電極１０６の表面（上面）の凹凸を小さく抑え、良好な接触を実現することができる。
【００３５】
以下、上述した本実施の形態における微細電子機械スイッチの動作について簡単に説明する。本実施の形態の微細電子機械スイッチでは、可動電極１０４と固定電極１１０との間に電圧を印加することで静電引力が生じ、梁１０３が変形して可動構造体が変位することで、接点電極１０６が配線１０８に接触し、スイッチとして機能する。なお、固定電極１１０を、可動電極１０４の下側に配置し、固定電極１１０と可動電極１０４との間に斥力が働くように構成してもよい。
【００３６】
ここで、可動電極１０４と固定電極１１０とは、各電極に対して静電引力（斥力）などの力が印加された際に生じる基板１０１に対する変位のしやすさ、言い換えると、バネ定数により区別され、バネ定数が小さく変位しやすい方を可動電極１０４（可動電極構造体）とし、バネ定数が大きく変位しにくい方を固定電極１１０（固定電極構造体）とする。本実施の形態では、可曉性を備えた梁１０３を備えることにより、可動構造体のバネ定数を小さくしている。
【００３７】
なお、基板１０１は、例えば、表面にシリコン酸化膜などの絶縁層を備えたシリコン基板や、ガラスなどの絶縁基板、また、埋め込み絶縁層を備えたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板などであればよい。また、基板１０１がシリコンなどの半導体基板の場合、ここに集積回路が形成されていてもよく、可動電極１０４や配線１０８、固定電極１１０は、それぞれ可動構造体支持部１０２、配線支持部１０７、固定電極支持部１０９を介して、集積回路に接続されるようにしてもよい。
【００３８】
また、本実施の形態では、静電引力を用いて可動電極１０４を駆動する静電駆動型の微細電子機械スイッチを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、可動構造体に圧電材料を用いた圧電駆動型、磁界を利用した電磁駆動型、熱による変形を利用した熱電駆動型など、様々な駆動方式の微細電子機械スイッチに対して応用可能であることはいうまでもない。例えば、可動構造体に圧電材料を用いてこれを駆動する場合、固定電極１１０はなくてもよい。
【００３９】
[実施の形態２]
次に、本発明の実施の形態２について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２における微細電子機械スイッチの構成例を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。本実施の形態２における微細電子機械スイッチは、基板２０１と、基板２０１の上に形成された一対の可動構造体支持部２０２と、これら可動構造体支持部２０２に一対の梁２０３を介して連結されて支持された可動電極２０４と、可動電極２０４の基板２０１の側とは反対側（上面）に絶縁膜２０５を介して形成された接点電極２０６とを備える。接点電極２０６は、絶縁膜２０５を介して可動電極２０４と機械的に連結されており、可動電極２０４と電気的に絶縁されている。これらの梁２０３，可動電極２０４、絶縁膜２０５，および接点電極２０６により可動構造体が構成されている。
【００４０】
また、基板２０１の上には、配線支持部２０７と、配線支持部２０７に支持されて可動電極２０４の上部に配置された配線２０８とを備えている。配線支持部２０７および配線２０８を含む配線構造体は２つ配置され、２つの配線２０８は互いに絶縁分離され、かつ、各々の一端が、所定の間隔を開けて対向配置されている。また、これら対向配置されている２つの配線２０８の一端は、接点電極２０６の上部に所定の距離離れて配置されている。
【００４１】
また、基板２０１の上には、２つの固定電極支持部２０９と、固定電極支持部２０９に支持されて可動電極２０４の上部に離間して配置され、配線２０８を挟むように配置された２つの固定電極２１０とを備えている。本実施の形態においても、配線２０８と梁２０３との間の領域に、固定電極２１０が配置されている。
【００４２】
本実施の形態における微細電子機械スイッチは、基板２０１の上に、配線支持部２０７および配線２０８を含む配線構造体、固定電極支持部２０９および固定電極２１０を含む固定電極構造体などの固定構造体が形成されている。ここで、図２（ａ）の平面図および図２（ｂ）の断面図に示すように、紙面横方向に延在する直線上に、一対の可動構造体支持部２０２および梁２０３と、可動電極２０４とが配列されている。また、図２（ａ）に示すように、可動電極２０４の中央部を通る紙面縦方向に延在する直線上に、２つの配線２０８が配列されている。
【００４３】
上述したように、本実施の形態２では、実施の形態１の構成に加え、基板２０１から離間して形成された配線２０８の両側方に、基板２０１から離間して形成された２つの固定電極２１０が配置されている。これにより、固定電極２１０および配線２０８よりなるコプレーナ型の伝送線路をスイッチと一体化して形成することができる。
【００４４】
コプレーナ型伝送線路では、配線２０８及び固定電極２１０の膜厚や、配線２０８と固定電極２１０の間の間隔を適切な値に設計することによって、配線２０８の特性インピーダンスを所望の値に調整し、高周波において生じるインピーダンス不整合に起因した信号の反射を防止することができる。したがって、スイッチとコプレーナ型伝送線路を一体化して形成することにより、より優れた高周波特性を備えたスイッチが得られる。
【００４５】
また、本実施の形態２における微細電子機械スイッチでは、配線２０８や固定電極２１０が、基板２０１の上に離間して配置されているため、例えば、基板２０１に形成されているＬＳＩ回路の影響を受けることが抑制されるようになる。
【００４６】
例えば、コプレーナ型伝送線路が、基板２０１に接触して形成されている場合、コプレーナ型伝送線路の特性インピーダンスがＬＳＩの回路パタンに応じて変動する。また、コプレーナ型伝送線路を構成している配線とＬＳＩ回路との電磁気的な結合により、高周波において、コプレーナ型伝送線路を導波する信号が、ＬＳＩ回路に流れ込み、損失が発生するという問題があった。
【００４７】
これに対し、本実施の形態の微細電子機械スイッチでは、配線２０８及び固定電極２１０が基板２０１から離間して形成されているため、スイッチがＬＳＩの上に集積化されて形成された場合であっても、基板２０１に形成されているＬＳＩ回路の影響を小さく抑え、良好な高周波特性を得ることができる。加えて、本実施の形態では、配線２０８及び固定電極２１０が厚膜によって形成されているため、配線２０８を流れる高周波信号によって生じる電界が、配線２０８と固定電極２１０の間に閉じ込められやすく、ＬＳＩ回路の影響をさらに小さくすることができるという優れた効果が得られる。
【００４８】
[実施の形態３]
次に、本発明の実施の形態３について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態３における微細電子機械スイッチの構成例を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【００４９】
本実施の形態３における微細電子機械スイッチは、基板３０１と、基板３０１の上に形成された一対の可動構造体支持部３０２と、これら可動構造体支持部３０２に一対の梁３０３を介して連結されて支持された可動電極３０４と、可動電極３０４の基板３０１の側とは反対側（上面）に絶縁膜３０５を介して形成された接点電極３０６とを備える。これらの可動構造体の構成は、上述した実施の形態２と同様である。
【００５０】
また、基板３０１の上には、配線支持部３０７と、配線支持部３０７に支持されて可動電極３０４の上部に配置された配線３０８とを備えている。配線支持部３０７および配線３０８を含む配線構造体は２つ配置され、２つの配線３０８は互いに絶縁分離され、かつ、各々の一端が、所定の間隔を開けて対向配置されている。また、これら対向配置されている２つの配線３０８の一端は、接点電極３０６の上部に所定の距離離れて配置されている。これらの配線構造体についても、上述した実施の形態２と同様である。
【００５１】
上述した構成に加え、本実施の形態では、上述した可動構造体および配線構造体を含む領域を囲うように形成された枠状の固定電極支持部（支持枠）３０９を備え、固定電極支持部３０９の上において、配線３０８を挟むように配置された２つの固定電極３１０を備える。また、固定電極３１０を基板３０１の上に支持する複数の支持構造体３１１を備える。言い換えると、固定電極支持部３０９の上に、固定電極支持部３０９の内側領域の上部を覆う天井のように固定電極３１０が形成され、この中央部に開口部３１０ａを備え、開口部３１０ａ内に、２つの配線３０８が配置されている。
【００５２】
加えて、固定電極３１０の上には、開口部３１０ａを塞ぐように、封止膜３２１が形成されている。封止膜３２１は、開口部３１０ａを塞ぐとともに、配線３０８の上面に接して形成されている。従って、封止膜３２１は、固定電極３１０および配線３０８に支持されていることになる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、図３（ａ）の平面図および図３（ｂ）の断面図に示すように、固定電極支持部３０９で囲われた領域内において、紙面横方向に延在する直線上に、一対の可動構造体支持部３０２および梁３０３と、可動電極３０４とが配列されている。また、図３（ａ）に示すように、開口部３１０ａ内において、可動電極３０４の中央部を通る紙面縦方向に延在する直線上に、２つの配線３０８が配列されている。また、図３（ｂ）に示すように、基板３０１の上において、配線３０８は、固定電極３１０と同じ高さに形成され、同じ厚さに形成されている。
【００５４】
上述した本実施の形態の微細電子機械スイッチでは、前述した実施の形態２と同様に、可動電極３０４および配線３０８を、基板３０１に形成されたＬＳＩや装置外部から電気的に遮蔽することが可能となり、より安定したスイッチの動作や、良好な高周波信号の伝播が可能となる。
【００５５】
また、本実施の形態では、固定電極３１０および配線３０８の間の隙間（開口部３１０ａ）が、封止膜３２１で塞がれており、固定電極支持部３０９の内側の領域が封止されているので、可動構造体を機械的に保護するとともに、接点電極３０６の汚染を防止し、接点の汚染に起因した損失の増加を抑えている。
【００５６】
ここで、本実施の形態では、前述した実施の形態１および２と同様に、めっきなどにより固定電極３１０および配線３０８を厚く形成することを可能としている。このため、固定電極３１０および配線３０８の機械的な強度を増すことができ、高い機械的信頼性を備えた保護構造を形成することが可能となる。
【００５７】
[実施の形態４]
次に、上述した本発明の実施の形態における微細電子機械スイッチの製造方法について、図４（ａ）〜図５（ｌ）用いて説明する。以下では、本発明の実施の形態における微細電子機械スイッチの製造方法例として、実施の形態３における微細電子機械スイッチの製造法方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、例えばシリコン基板の上に例えば酸化シリコンからなる層間絶縁層が形成された基板４０１を用意し、この上に、第１シード層４０２が形成された状態とする。第１シード層４０２は、スパッタ法や蒸着法などにより、例えば、まずチタンを堆積してこの上に金を堆積することで形成すればよい。チタンの膜厚は０．１μｍ程度とし、金の膜厚は０．１μｍ程度とすればよい。
【００５８】
なお、層間絶縁層は省略して図示していない。ここで、基板４０１は、複数のトランジスタ、抵抗，容量，配線などから構成された半導体集積回路を備えていてもよく、例えば、集積回路の配線と電気的に接続するためのコンタクトホールなどが、層間絶縁層の所定の箇所に形成されていてもよい。
【００５９】
次に、第１シード層４０２の上にレジスト材料を塗布し、所望のパタンを備えるマスクを用いて露光することにより、所望箇所に開口部を備えたレジストパタンを形成し、このレジストパタンの開口部に露出する第１シード層４０２の上に、めっき法により金のパタンを形成し、この後レジストパタンを除去することで、図４（ｂ）に示すように、第１金属パタン４０３，第２金属パタン４０４，および第３金属パタン４０５が形成された状態とする。このときのレジストパタンの膜厚は１５μｍ程度とし、めっき膜を膜厚１０μｍ程度に形成することで、第１金属パタン４０３，第２金属パタン４０４，および第３金属パタン４０５を形成すればよい。
【００６０】
第１金属パタン４０３が、上述した実施の形態３における固定電極支持部３０９の一部となり、第２金属パタン４０４が、可動構造体支持部３０２の一部となり、第３金属パタン４０５が、配線支持部３０７の一部となる。なお、図４（ａ）〜図５（ｌ）では、各製造工程における微細電子機械スイッチの断面を模式的に示しており、例えば、図４（ｃ）では、破断面上に配置されている第１金属パタン４０３および第２金属パタン４０４は、断面が示され、破断面に配置されていない第３金属パタン４０５は側面が示されている。
【００６１】
次に、第１金属パタン４０３，第２金属パタン４０４，および第３金属パタン４０５をマスクとして第１シード層４０２をエッチング除去し、図４（ｃ）に示すように、各金属パタンが基板４０１（層間絶縁層）の上で電気的に分離した状態とする。このエッチングでは、例えば、第１シード層４０２の上層にある金は、ヨウ素，ヨウ化アンモニウム，水，およびエタノールからなるエッチング液によりウェットエッチングすればよい。このエッチングにより露出した第１シード層４０２の下層のチタンは、フッ化水素水溶液によりウェットエッチングすればよい。
【００６２】
次に、図４（ｄ）に示すように、第１金属パタン４０３を含む各金属パタンを覆うように、樹脂膜４０６が形成された状態とする。樹脂膜４０６は、例えば、ポリアミド、ポリアミド酸、ポリベンゾオキサゾール（もしくはこの前駆体）などのベース樹脂にポジ型感光剤を付加したものを用いればよく、回転塗布により形成することができる。
【００６３】
次に、第１金属パタン４０３を含む各金属パタンの上部の樹脂膜４０６を除去し、基板４０１の上に形成された各金属パタンの上面が露出した状態とすることで、図４（ｅ）に示すように、表面（上面）平坦化された下部犠牲層（第１犠牲層）４０７が形成された状態とする。感光性を有する樹脂膜４０６を公知のリソグラフィ技術によりパタニングすることで、平坦化された下部犠牲層４０７が形成された状態が得られる。なお、パタニングした後、加熱処理によって硬化する。ここで、図４（ｅ）には示していないが、図４（ｃ）に示した第３金属パタン４０５の上面も、下部犠牲層４０７の上面と同一の平面を構成して露出した状態とされている。
【００６４】
次に、第１金属パタン４０３，第２金属パタン４０４，および第３金属パタン４０５の形成と同様にすることで、図４（ｆ）に示すように、下部犠牲層４０７の上に、第４金属パタン４０８および第６金属パタン４０９が形成された状態とする。ここで、第４金属パタン４０８は、第１金属パタン４０３の上に配置された状態に形成する。第４金属パタン４０８は、第１金属パタン４０３と同様に、実施の形態３における固定電極支持部３０９の一部となる。また、第６金属パタン４０９は、この一部が第２金属パタン４０４に接続した状態に形成する。第６金属パタン４０９は、梁３０３および可動電極３０４を構成するものとなる。なお、図４（ｆ）には示していないが、図４（ｃ）に示した第３金属パタン４０５の上部にも、第４金属パタン４０８と同様の第５金属パタンが積層される。
【００６５】
これらの金属パタンは、前述同様に、シード層を形成した後にレジストパタンの形成とめっき法を行うことにより形成すればよい。レジストパタンの膜厚は２μｍ程度とし、めっき膜が膜厚２μｍ程度に形成された状態とすればよい。また、このように形成した各金属パタンをマスクとしてシード層をエッチング除去する。従って、これら各金属パターンの下部には、上述のエッチング処理により、シード層４０８ａおよびシード層４０９ａが残る。
【００６６】
加えて、上述した下部犠牲層４０７と同様に、第４金属パタン４０８および第６金属パタン４０９の周囲を埋めるように中部犠牲層４１０が形成された状態とし、上面が平坦化された状態とする。平坦化は、下部犠牲層４０７の形成と同様に、第４金属パタン４０８および第６金属パタン４０９の一部の上面が露出した状態とすればよい。
【００６７】
次に、図４（ｇ）に示すように、露出した第６金属パタン４０９の上面に、密着層４１１ａを介して絶縁膜４１１が形成された状態とする。絶縁膜４１１の形成では、初めにスパッタ法や蒸着法などによりチタンなどを堆積して密着層４１１ａとなる金属膜が形成された状態とする。次に、金属膜の上に、例えばシリコン酸化膜などの絶縁膜をスパッタ法により堆積する。次いで、絶縁膜を、公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより加工することで、絶縁膜４１１が形成された状態とすることができる。シリコン酸化膜の膜厚は０．５μｍ程度とすればよい。続いて、絶縁膜４１１をマスクとして金属膜をエッチング除去することで、密着層４１１ａが形成された状態とすることができる。金属膜は、例えばフッ化水素水溶液により、ウェットエッチングすればよい。
【００６８】
次に、図４（ｈ）に示すように、前述した各金属パタンの形成と同様にして、絶縁膜４１１の上にシード層４１２ａを含む第７金属パタン４１２が形成された状態とする。選択的にめっきをするためのレジストパタンの膜厚は２μｍ程度とし、めっき膜が膜厚０．５μｍ程度に形成された状態とすればよい。第７金属パタン４１２が、接点電極３０６となる。めっき膜は、膜厚の増加に伴い膜上面の凹凸が大きくなるが、本実施の形態では、第７金属パタン４１２の膜厚を薄くしているため、接点電極３０６となる第７金属パタン４１２の上面の凹凸を小さく抑えることができる。
【００６９】
ここで、第７金属パタン４１２を形成したあとに、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）などの技術を用いることによって、第７金属パタン４１２上面をさらに平滑化するようにしてもよい。第７金属パタン４１２を形成した時の凹凸が大きい場合には、ＣＭＰ技術を用いてウェハ全面に亘り第７金属パタン４１２の表面を平滑にすることは困難となるが、上述したように、表面の凹凸が小さい状態に第７金属パタン４１２を形成しておくことにより、ＣＭＰ（研磨）により更なる平滑化が可能となる。
【００７０】
次に、図５（ｉ）に示すように、可動電極３０４（図３）となる第６金属パタン４０９や第７金属パタン４１２を覆い、固定電極支持部３０９（図３）となる第４金属パタン４０８の上面が露出する開口部４１３ａを備えた上部犠牲層（配線犠牲層）４１３が形成された状態とする。なお、図５（ｉ）には示していないが、図４（ｃ）に示した第３金属パタン４０５の上部には、第４金属パタン４０８と同時に形成される金属パタンが積層され、この金属パタンの上部にも、金属パタンの上面が露出する開口部が、開口部４１３ａと同様に形成されている。
【００７１】
上部犠牲層４１３は、下部犠牲層４０７および中部犠牲層４１０と同様に、例えば、ポリアミド，ポリアミド酸，ポリベンゾオキサゾール（もしくはこの前駆体）などのベース樹脂にポジ型感光剤を付加したものを用いればよく、回転塗布により形成することができる。上部犠牲層４１３に樹脂膜を用い、回転塗布などの塗布法を用いて形成することによって、第７金属パタン４１２上部の領域が平滑（平坦）になるという優れた効果が得られる。
【００７２】
このように、可動電極部分および接点電極部分を埋め込むように上部犠牲層４１３を形成し、加えて、上部犠牲層４１３の上面が平坦な状態となるようにすることが、本実施の形態における特徴である。後述するように、上部犠牲層４１３の上に配線３０８となる第８金属パタン４１４が形成されるため、まず、可動電極部分および接点電極部分を埋め込むように形成することで、可動電極３０４や接点電極３０６より離間した状態に配線が形成されるようになる。加えて、上部犠牲層４１３の上面が平滑に形成されることによって、この平滑な面に接して形成される第８金属パタン４１４の下面が平滑となる。これにより、配線３０８と接点電極３０６の良好な接触が可能になるという優れた効果が得られるようになる。
【００７３】
ここで、上部犠牲層４１３を形成したあとに、さらに平滑化工程を加えてもよく、これによって接点電極３０６と配線３０８の接触性をさらに向上させることができる。平滑化工程としては、例えば、樹脂膜の回転塗布を用いた犠牲膜形成工程を繰り返し行い、樹脂膜を厚く形成することで上部犠牲層４１３を形成するようにすればよい。この場合、配線となる第８金属パタン４１４は、平滑（平坦）化のために新たに塗布した樹脂による層の上に接して形成すればよい。あるいは、ＣＭＰ技術（研磨）を用いて上部犠牲層４１３上面の凹凸を低減するようにしてもよい。このように研磨する場合、上部犠牲層４１３が樹脂の塗布により形成されている必要はなく、配線犠牲層として配線層を形成した後に除去可能な材料より構成されていればよい。また、樹脂の塗布により上部犠牲層４１３を形成して平坦化をし、加えて研磨をすることで、さらなる平坦な状態が得られるようにしてもよい。
【００７４】
なお、上述では、接点電極となる第７金属パタン４１２をめっきにより形成しているため、中部犠牲層４１０を形成して平坦化をしているが、これに限るものではなく、蒸着などにより形成する場合は平坦化する必要はなく、中部犠牲層４１０を形成する必要はない。このような場合、第７金属パタン４１２を形成した後、第６金属パタン４０９および第７金属パタン４１２を埋め込み第４金属パタン４０８の上面が露出する開口部を備えた犠牲層が、下部犠牲層４１０の上に形成された状態とすればよい。いずれにおいても、後述する配線３０８や固定電極３１０となる金属パタンを形成するための犠牲層（第２犠牲層）が、第６金属パタン４０９および第７金属パタン４１２を埋め込み、表面が平滑な状態に形成されればよい。中部犠牲層４１０および上部犠牲層４１３を形成する場合、これら２つで上述した犠牲層（第２犠牲層）となる。
【００７５】
次に、図５（ｊ）に示すように、前述した各金属パタンの形成と同様にすることで、上部犠牲層４１３の上に配線３０８および固定電極３１０（図３）となる第８金属パタン４１４および第９金属パタン４１５が形成された状態とする。ここで、第９金属パタン４１５は、一部が、開口部４１３ａを介して第４金属パタン４０８の上面に接続した状態とする。また、第８金属パタン４１４も、この一部が、図示しない開口部を介し、第３金属パタン４０５の上に積層される第５金属パタンの上面に接続した状態とする。前述したように、樹脂を塗布することで形成した上部犠牲層４１３の上面は平滑化されているので、これら金属パタンの下面は平滑な状態となる。
【００７６】
これらの金属パタンは、前述同様に、シード層を形成した後にレジストパタンの形成とめっき法を行うことにより形成すればよい。レジストパタンの膜厚は２５μｍ程度とし、めっき膜が膜厚２０μｍ程度に形成された状態とすればよい。また、このように形成した各金属パタンをマスクとしてシード層をエッチング除去する。従って、これら各金属パターンの下部には、上述のエッチング処理により、シード層４１４ａおよびシード層４１５ａが残る。
【００７７】
次に、下部犠牲層４０７，中部犠牲層４１０，および上部犠牲層４１３を除去することで、図５（ｋ）に示すように、第６金属パタン４０９の下部、金属パタン４１４，および第９金属パタン４１５の下部に、空間が形成された状態とする。なお、第３金属パタン４０５の上には、図示しない第５金属パタンが形成され、第５金属パタンの上部に、第８金属パタン４１４の一部が接続している。
【００７８】
下部犠牲層４０７，中部犠牲層４１０，および上部犠牲層４１３の除去は、例えば、オゾン雰囲気中で２５０〜３００℃に加熱することによって行えばよい。これにより、第６金属パタン４０９より構成される可動電極３０４などの可動構造が、例えば、紙面上下方向への変形などの動作が可能な状態となる。
【００７９】
次に、図５（ｌ）に示すように、例えば非特許文献２に示されているＳＴＰ法を用いることで、第８金属パタン４１４および第９金属パタン４１５の上面に感光性有機樹脂材料からなる膜厚１０μｍ程度の樹脂膜４１７が貼り付けられた状態とし、リソグラフィによって樹脂膜４１７をパタニングする。これにより、第９金属パタン４１５の一部，第１金属パタン４０３，および第４金属パタン４０８から構成される枠状の固定電極支持部の内側の領域が封止され、内部の構造体が保護された状態となる。この封止された内側の領域には、第２金属パタン４０４よりなる支持部で支持された、第６金属パタン４０９よりなる可動電極が配置された状態となる。また、この領域には、第３金属パタン４０５および第５金属パタンより構成された配線支持部で支持された、第８金属パタン４１４より構成される配線が配置された状態となる。
【００８０】
なお、上述では、実施の形態３における微細電子機械スイッチを例に、この製造法方法について説明したが、上述した製造方法の趣旨を逸脱しない範囲で、他の構成の微細電子機械スイッチの製造方法に適用可能であることは、言うまでもない。例えば、上述した製造方法における第１金属パタン４０３，第４金属パタン４０８などの固定電極支持部となる金属パターンの形状および配置を、実施の形態２における微細電子機械スイッチの２つの固定電極支持部２０９と同様の配置および形状とし、第９金属パタン４１５を，２つの固定電極２１０と同様の形状とすれば、実施の形態２における微細電子機械スイッチが製造可能である。また、実施の形態１における微細電子機械スイッチにおいても同様である。いずれにおいても、配線層を形成するための配線犠牲層を、可動電極および接点電極を埋め込むようにして、かつ上面を平坦に形成することが重要である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態１における微細電子機械スイッチの構成を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ），（ｃ）である。
【図２】本発明の実施の形態２における微細電子機械スイッチの構成例を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図３】本発明の実施の形態３における微細電子機械スイッチの構成例を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図４】本発明の実施の形態における微細電子機械スイッチの製造方法を説明するための工程図である。
【図５】本発明の実施の形態における微細電子機械スイッチの製造方法を説明するための工程図である。
【図６】微細機械スイッチの構成例を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ），（ｃ）である。
【図７】微細機械スイッチの構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０１…基板、１０２…可動構造体支持部、１０３…梁、１０４…可動電極、１０５…絶縁膜、１０６…接点電極、１０７…配線支持部、１０８…配線。
【図１】
2009277617.tif 000003
【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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