JP2009252672A - Method for manufacturing switching element and switching element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MEMS技術を利用したスイッチング素子製造方法、スイッチング素子、および、スイッチング素子を備える各種装置に関する。 The present invention relates to a switching element manufacturing method using MEMS technology, a switching element, and various apparatuses including the switching element.
携帯電話など無線通信機器の技術分野では、高機能を実現するために搭載される部品の増加などに伴い、RF回路の小型化に対する要求が高まっている。このような要求に応えるべく、回路を構成する様々な部品について、MEMS(micro-electromechanical systems)技術の利用による微小化が進められている。 In the technical field of wireless communication devices such as mobile phones, there is an increasing demand for downsizing of RF circuits as the number of components mounted to realize high functions increases. In order to meet such demands, various parts constituting a circuit are being miniaturized by utilizing MEMS (micro-electromechanical systems) technology.
そのような部品の一つとして、MEMSスイッチが知られている。MEMSスイッチは、MEMS技術により各部位が微小に形成されたスイッチング素子であり、機械的に開閉してスイッチングを実行するための少なくとも一対のコンタクトや、当該コンタクト対の機械的開閉動作を達成するための駆動機構などを有する。MEMSスイッチは、特にGHzオーダーの高周波信号のスイッチングにおいて、PINダイオードやMESFETなどよりなるスイッチング素子よりも、開状態にて高いアイソレーションを示し且つ閉状態にて低い挿入損失を示す傾向にある。これは、コンタクト対間の機械的開離により開状態が達成されることや、機械的スイッチであるために寄生容量が少ないことに、起因する。MEMSスイッチについては、例えば下記の特許文献1〜4に記載されている。
A MEMS switch is known as one of such components. The MEMS switch is a switching element in which each part is minutely formed by the MEMS technology, and at least a pair of contacts for performing switching by mechanically opening and closing and a mechanical opening and closing operation of the contact pair are achieved. Drive mechanism. MEMS switches tend to exhibit higher isolation in the open state and lower insertion loss in the closed state than switching elements such as PIN diodes and MESFETs, particularly in switching high-frequency signals on the order of GHz. This is due to the fact that the open state is achieved by mechanical separation between the contact pairs and that the parasitic capacitance is low because of the mechanical switch. The MEMS switch is described in, for example,
図39は、MEMSスイッチたる従来のスイッチング素子X3の部分構造を表す。スイッチング素子X3は、基材91上に設けられたコンタクト電極92と、コンタクト電極92に対向する部位を有するコンタクト電極93とを備える。コンタクト電極93は、コンタクト電極92に向かって延出する突起部93aを有する。コンタクト電極92,93は、接近離反動可能に設けられており、コンタクト電極92とコンタクト電極93の突起部93aとが当接することによって、スイッチング素子X3は閉状態となり、コンタクト電極92,93間を電流ないし高周波信号が通過可能となる。
FIG. 39 shows a partial structure of a conventional switching element X3 which is a MEMS switch. The switching element X3 includes a
図40は、スイッチング素子X3の製造方法における一部の工程を表す。図41は、この製造方法における突起部形成箇所近傍のプロセスを拡大して表す。 FIG. 40 illustrates a part of the process in the method for manufacturing the switching element X3. FIG. 41 shows an enlarged view of the process in the vicinity of the protrusion forming portion in this manufacturing method.
スイッチング素子X3の製造においては、まず、図40(a)に示すように、基材91上にコンタクト電極92が形成される。次に、図40(b)に示すように、コンタクト電極92を覆うようにして基材91上に犠牲層94が形成される。次に、図40(c)および図41(a)に示すように、いわゆるハーフエッチングにより、犠牲層94におけるコンタクト電極92に対応する位置に凹部94aが形成される。凹部94aは、コンタクト電極93の突起部93aを形成するためのものである。本工程では、犠牲層94上に所定レジストパターンが形成された後、当該レジストパターンをマスクとして利用して、犠牲層94に対してその厚さ方向の途中までエッチング処理が施される。
In manufacturing the switching element X3, first, as shown in FIG. 40A, the
次に、図41(b)に示すように、電気めっき法を実行する際に使用する通電用のシード層95(図40では図示略)が犠牲層94表面に形成される。
Next, as shown in FIG. 41B, an energization seed layer 95 (not shown in FIG. 40) used when the electroplating method is performed is formed on the surface of the
次に、犠牲層94上に所定の開口部を有するレジストパターンが形成された後、当該レジストパターンの開口部において、図40(d)および図41(c)に示すように、突起部93aを有するコンタクト電極93が形成される。具体的には、レジストパターンの開口部にて露出するシード層95上に、電気めっき法により例えばAuが成長される。この後、電気めっき用の上述のレジストパターンをウエットエッチングにより除去し、続いて、電気めっき用の上述のシード層95において露出している部分をウエットエッチングにより除去する。
Next, after a resist pattern having a predetermined opening is formed on the
次に、図40(e)および図41(d)に示すように、ウエットエッチングにより犠牲層94を除去する。以上の工程を経ることによって、上述のスイッチング素子X3が製造される。
Next, as shown in FIGS. 40E and 41D, the
このような従来の方法においては、コンタクト電極92とコンタクト電極93ないし突起部93aとの間の開状態でのエアギャップは、図40(c)および図41(a)を参照して上述した工程でのエッチング処理により形成される凹部94aの深さを制御することによって、即ち、ハーフエッチングの制御をすることによって、実質的に決定される。
In such a conventional method, the air gap in the open state between the
しかしながら、図40(c)および図41(a)の工程では、ハーフエッチングを正確に制御することができず、深さについて高精度に凹部94aを形成することが困難である。そのため、従来の方法は、コンタクト電極92,93間に形成すべきエアギャップの寸法について高精度に制御することに困難性を伴う。エアギャップ形成の制御性が低いと、コンタクト電極92,93間の開状態でのエアギャップは、製造されるスイッチング素子ごとに比較的大きく異なる(即ち、ばらつく)こととなる。このばらつきが大きいと、スイッチング素子X3において閉状態を達成するための駆動電圧は大きくなる傾向にある。コンタクト電極92,93間のエアギャップが比較的大きい場合であってもスイッチング素子X3が動作できるように、駆動電圧を充分に大きく設定する必要があるからである。そのため、エアギャップ形成の制御性が低いことは、素子の低駆動電圧化の観点から好ましくない。
However, in the processes of FIGS. 40C and 41A, half-etching cannot be accurately controlled, and it is difficult to form the
また、図40(c)および図41(a)の工程でエッチング処理によって犠牲層94に形成される凹部94aの底面は、比較的粗い。当該底面には高低差0.2μm程度の凹凸が生じてしまう。従来の方法では、この凹部94aの底面の表面粗さが、図41(c)および図41(d)に表れているように、形成されるコンタクト電極93の突起部93aの先端表面に実質的に転写される。すなわち、従来の方法によると、形成されるコンタクト電極93の突起部93aの先端表面も、比較的粗く、高低差0.2μm程度の凹凸を伴う。突起部93aの先端表面はコンタクト電極92と接触する箇所であるところ、突起部93aの先端表面が粗いほど、当該接触の面積は小さくなり、コンタクト電極92,93間の接触抵抗(即ち、コンタクト電極92,93の接触時における接触界面の抵抗)は大きくなる傾向にある。コンタクト電極対間の接触抵抗が大きいことは、素子の挿入損失を低減するうえで好ましくない。
In addition, the bottom surface of the
本発明は、以上のような事情の下で考え出されたものであり、コンタクト電極対間におけるエアギャップ形成を制御しやすく且つ接触抵抗を低減するのに適したスイッチング素子製造方法、スイッチング素子、および、スイッチング素子を備える通信機器を提供することを、目的とする。 The present invention has been conceived under the circumstances as described above, and a switching element manufacturing method, a switching element, which is easy to control the formation of an air gap between contact electrode pairs and is suitable for reducing contact resistance, And it aims at providing a communication apparatus provided with a switching element.
本発明の第1の側面によると、第1コンタクト電極と、第1コンタクト電極に向かって延出する突起部を含んで第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第2コンタクト電極とを備え、第1および第2コンタクト電極が接近離反動可能であって当接可能に設けられているスイッチング素子を製造するための方法が提供される。この製造方法は、第1〜第7工程を含む。第1工程では、基板上に第1コンタクト電極を形成する。第2工程では、第1コンタクト電極を覆う犠牲層を形成する。第3工程では、犠牲層をパターニングして、少なくとも、第1コンタクト電極を部分的に露出させる開口部、を形成する。この開口部は、第2コンタクト電極の突起部を形成するためのものである。第4工程では、第3工程(パターニング工程)にて露出した箇所上および犠牲層上にわたって、少なくとも2層からなるシード層を形成する。第5工程では、犠牲層を介して第1コンタクト電極に対向し且つ開口部を充たす突起部を含む部位、を有する第2コンタクト電極を形成する。第6工程では犠牲層を除去する。第7工程では、少なくとも、突起部における第1コンタクト電極側表面のシード層の最も第1コンタクト電極側の層(除去対象層)を除去する。 According to a first aspect of the present invention, a first contact electrode, and a second contact electrode having a portion that includes a protrusion extending toward the first contact electrode and faces the first contact electrode, There is provided a method for manufacturing a switching element in which first and second contact electrodes are provided so as to be able to approach and move apart and to come into contact with each other. This manufacturing method includes first to seventh steps. In the first step, a first contact electrode is formed on the substrate. In the second step, a sacrificial layer covering the first contact electrode is formed. In the third step, the sacrificial layer is patterned to form at least an opening that partially exposes the first contact electrode. This opening is for forming a protrusion of the second contact electrode. In the fourth step, a seed layer composed of at least two layers is formed over the portion exposed in the third step (patterning step) and the sacrificial layer. In the fifth step, a second contact electrode is formed having a portion that includes a protrusion that faces the first contact electrode and fills the opening through the sacrificial layer. In the sixth step, the sacrificial layer is removed. In the seventh step, at least the first contact electrode side layer (removal target layer) of the seed layer on the first contact electrode side surface in the protrusion is removed.
本方法により製造されるスイッチング素子における第1コンタクト電極と第2コンタクト電極(ないしその突起部)と間のエアギャップは、上記の第7工程にて除去対象層を除去することによって形成される。除去対象層は、多層構造のシード層の最下端層において第1コンタクト電極に接する領域であり、上記の第4工程にて成膜されたものである。そのため、本方法における第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成の制御精度ないし制御性には、除去対象層の成膜(第4工程に含まれる)における厚さの制御精度ないし制御性が直接に反映される。成膜の厚さ制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御よりも高精度に行うことができるので、そのような成膜の厚さ制御が直接に反映される、本方法におけるエアギャップ形成の制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御(即ち、エアギャップ形成における従来の制御手法)よりも高精度に行うことができる。このように、本方法は、第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成を制御しやすい。エアギャップ形成の制御性が高いことは、素子の低駆動電圧化の観点から好ましい。 The air gap between the first contact electrode and the second contact electrode (or its protrusion) in the switching element manufactured by this method is formed by removing the removal target layer in the seventh step. The removal target layer is a region in contact with the first contact electrode in the lowermost layer of the seed layer having a multilayer structure, and is formed in the fourth step. Therefore, the control accuracy or controllability of the air gap formation between the first and second contact electrodes in this method has the control accuracy or controllability of the thickness in the formation of the removal target layer (included in the fourth step). It is reflected directly. Since the film thickness control can be performed with higher accuracy than the half etching control described above with respect to the conventional method, the air gap in the present method directly reflects such film thickness control. The formation control can be performed with higher accuracy than the half etching control (that is, the conventional control method in forming the air gap) described above with respect to the conventional method. Thus, the present method can easily control the air gap formation between the first and second contact electrodes. High controllability of air gap formation is preferable from the viewpoint of reducing the drive voltage of the element.
また、本方法においては、上述の第4工程にて第1コンタクト電極上に成膜される上記除去対象層の表面は、平滑性が高く、従来の方法に関して上述したハーフエッチングによって形成される凹部94aの底面よりも表面凹凸は相当程度に小さい。そして、本方法により形成される第2コンタクト電極の突起部の先端表面には、当該除去対象層表面の平滑性が反映される。上述の従来の方法では、凹部94aの底面の比較的大きな凹凸が、コンタクト電極93の突起部93aの先端表面に転写されるのに対し、本方法では、除去対象層表面の平滑性が反映されることによって、第2コンタクト電極の突起部の先端表面も平滑性高く形成されるのである。第2コンタクト電極の突起部の先端表面は第1コンタクト電極と接触する箇所であるところ、突起部の先端表面の平滑性が高いほど、当該接触の面積は大きくなり、第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗は小さくなる傾向にある。したがって、本方法は、第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗を低減するのに適する。第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗が小さいことは、素子の挿入損失を低減するうえで好ましい。
Further, in this method, the surface of the removal target layer formed on the first contact electrode in the above-described fourth step has high smoothness and is a recess formed by the half etching described above with respect to the conventional method. The surface irregularities are considerably smaller than the bottom surface of 94a. Then, the smoothness of the surface of the layer to be removed is reflected on the tip surface of the protrusion of the second contact electrode formed by this method. In the conventional method described above, relatively large irregularities on the bottom surface of the
以上のように、本発明の第1の側面に係るスイッチング素子製造方法は、第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成を制御しやすく、且つ、第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗を低減するのに適するのである。 As described above, the switching element manufacturing method according to the first aspect of the present invention makes it easy to control the formation of the air gap between the first and second contact electrodes, and the contact resistance between the first and second contact electrodes. It is suitable for reducing this.
本発明の第1の側面に係るスイッチング素子製造方法は、好ましくは、第1コンタクト電極上に保護膜を形成する工程を含み、第3工程(開口部を形成する工程)では、犠牲層をパターニングすることによって少なくとも第1コンタクト電極上の保護膜の一部を露出させ、第6工程(犠牲層を除去する工程)より後に、第1コンタクト電極上から保護膜を除去する工程を更に含む。この保護膜除去工程および第7工程は、別々に行ってもよいし、単一のプロセスで行なってもよい。 The switching element manufacturing method according to the first aspect of the present invention preferably includes a step of forming a protective film on the first contact electrode, and in the third step (step of forming an opening), the sacrifice layer is patterned. In this way, at least a part of the protective film on the first contact electrode is exposed, and after the sixth step (step of removing the sacrificial layer), a step of removing the protective film from the first contact electrode is further included. The protective film removing step and the seventh step may be performed separately or in a single process.
本方法により製造されるスイッチング素子における第1コンタクト電極と第2コンタクト電極(ないしその突起部)のエアギャップは、第1コンタクト電極上の保護膜を除去し且つ上記の第7工程にて除去対象層を除去することによって形成される。保護膜は第1コンタクト電極上に成膜されたものであり、且つ、除去対象層は、多層構造のシード層の最下端層において保護膜に接する領域であって上記の第4工程にて成膜されたものである。そのため、本方法における第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成の制御精度ないし制御性には、保護膜および除去対象層の各成膜における厚さの制御精度ないし制御性が直接に反映される。成膜の厚さ制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御よりも高精度に行うことができるので、そのような成膜の厚さ制御が直接に反映される、本方法におけるエアギャップ形成の制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御(即ち、エアギャップ形成における従来の制御手法)よりも高精度に行うことができる。このように、本方法は、第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成を制御しやすい。 The air gap between the first contact electrode and the second contact electrode (or its protrusion) in the switching element manufactured by this method is removed in the seventh step by removing the protective film on the first contact electrode. Formed by removing the layer. The protective film is formed on the first contact electrode, and the removal target layer is a region in contact with the protective film in the lowermost layer of the multi-layered seed layer, and is formed in the fourth step. It is a film. Therefore, the control accuracy or controllability of the air gap formation between the first and second contact electrodes in this method directly reflects the control accuracy or controllability of the thickness in each film formation of the protective film and the layer to be removed. The Since the film thickness control can be performed with higher accuracy than the half etching control described above with respect to the conventional method, the air gap in the present method directly reflects such film thickness control. The formation control can be performed with higher accuracy than the half etching control (that is, the conventional control method in forming the air gap) described above with respect to the conventional method. Thus, the present method can easily control the air gap formation between the first and second contact electrodes.
また、本方法において、第1コンタクト電極上に成膜される保護膜の表面は平滑性が高い。したがって、保護膜上に成膜される上記除去対象層の表面も、平滑性が高く、従来の方法に関して上述したハーフエッチングによって形成される凹部94aの底面よりも表面凹凸は相当程度に小さい。そして、本方法により形成される第2コンタクト電極の突起部の先端表面には、当該除去対象層表面の平滑性が反映される。したがって、本方法は、第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗を低減するのに適する。
In the present method, the surface of the protective film formed on the first contact electrode has high smoothness. Therefore, the surface of the layer to be removed formed on the protective film is also highly smooth, and the surface unevenness is considerably smaller than the bottom surface of the
加えて、第1コンタクト電極上の保護膜を利用する本方法によると、第1コンタクト電極にレジスト等の所定の残渣が付着するのを防止することができる。これは、第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗を低減するのに資する。 In addition, according to the present method using the protective film on the first contact electrode, it is possible to prevent a predetermined residue such as a resist from adhering to the first contact electrode. This contributes to reducing the contact resistance between the first and second contact electrodes.
本発明の第2の側面によると、固定部と、固定部に固定された固定端を有して延びる可動部と、可動部上に設けられた第1コンタクト電極と、第1コンタクト電極に向かって延出する突起部を含んで第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第2コンタクト電極と、を備えるスイッチング素子を製造するための方法が提供される。このスイッチング素子製造方法は、第1〜第9工程を含む。第1工程では、第1層、第2層、並びに当該第1および第2層の間の中間層よりなる積層構造を有する材料基板における第1層上に、第1コンタクト電極を形成する。第2工程では、第1層において可動部を成形する。第3工程では、可動部および第1コンタクト電極を覆う犠牲層を形成する。第4工程では、犠牲層をパターニングして、少なくとも、第1コンタクト電極を部分的に露出させる開口部、を形成する。第5工程では、第4工程にて露出した箇所上および犠牲層上にわたって、少なくとも2層からなるシード層を形成する。第6工程では、犠牲層を介して第1コンタクト電極に対向し且つ開口部を充たす突起部を含む部位、を有する第2コンタクト電極を形成する。第7工程では犠牲層を除去する。第8工程では、第2層および可動部の間に介在する中間層を除去する。第7および第8工程は、別々に行なってもよいし、単一のプロセスで行なってもよい。第9工程では、少なくとも、突起部における第1コンタクト電極側表面のシード層の最も第1コンタクト電極側の層(除去対象層)を除去する。 According to the second aspect of the present invention, the fixed portion, the movable portion extending with the fixed end fixed to the fixed portion, the first contact electrode provided on the movable portion, and the first contact electrode. There is provided a method for manufacturing a switching element including a second contact electrode including a projecting portion that extends and a portion facing the first contact electrode. This switching element manufacturing method includes first to ninth steps. In the first step, a first contact electrode is formed on a first layer of a material substrate having a laminated structure including a first layer, a second layer, and an intermediate layer between the first and second layers. In the second step, the movable part is formed in the first layer. In the third step, a sacrificial layer that covers the movable portion and the first contact electrode is formed. In the fourth step, the sacrificial layer is patterned to form at least an opening that partially exposes the first contact electrode. In the fifth step, a seed layer composed of at least two layers is formed over the portion exposed in the fourth step and the sacrificial layer. In the sixth step, a second contact electrode is formed having a portion that includes a protrusion that faces the first contact electrode through the sacrificial layer and fills the opening. In the seventh step, the sacrificial layer is removed. In the eighth step, the intermediate layer interposed between the second layer and the movable portion is removed. The seventh and eighth steps may be performed separately or in a single process. In the ninth step, at least the first contact electrode side layer (removal target layer) of the seed layer on the first contact electrode side surface in the protrusion is removed.
本方法により製造されるスイッチング素子における第1コンタクト電極と第2コンタクト電極(ないしその突起部)のエアギャップは、上記の第9工程にて除去対象層を除去することによって形成される。除去対象層は、多層構造のシード層の最下端層において第1コンタクト電極に接する領域であり、上記の第5工程にて成膜されたものである。そのため、本方法における第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成の制御精度ないし制御性には、除去対象層の成膜(第5工程に含まれる)における厚さの制御精度ないし制御性が直接に反映される。成膜の厚さ制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御よりも高精度に行うことができるので、そのような成膜の厚さ制御が直接に反映される、本方法におけるエアギャップ形成の制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御(即ち、エアギャップ形成における従来の制御手法)よりも高精度に行うことができる。このように、本方法は、第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成を制御しやすい。 The air gap between the first contact electrode and the second contact electrode (or its protrusion) in the switching element manufactured by this method is formed by removing the removal target layer in the ninth step. The removal target layer is a region in contact with the first contact electrode in the lowermost layer of the multi-layered seed layer, and is formed in the fifth step. Therefore, the control accuracy or controllability of the air gap formation between the first and second contact electrodes in the present method is the control accuracy or controllability of the thickness in the formation of the removal target layer (included in the fifth step). It is reflected directly. Since the film thickness control can be performed with higher accuracy than the half etching control described above with respect to the conventional method, the air gap in the present method directly reflects such film thickness control. The formation control can be performed with higher accuracy than the half etching control (that is, the conventional control method in forming the air gap) described above with respect to the conventional method. Thus, the present method can easily control the air gap formation between the first and second contact electrodes.
また、本方法において、上述の第5工程にて第1コンタクト電極上に成膜される上記除去対象層の表面は、平滑性が高く、従来の方法に関して上述したハーフエッチングによって形成される凹部94aの底面よりも表面凹凸は相当程度に小さい。そして、本方法により形成される第2コンタクト電極の突起部の先端表面には、当該除去対象層表面の平滑性が反映される。したがって、本方法は、第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗を低減するのに適する。
Further, in this method, the surface of the removal target layer formed on the first contact electrode in the fifth step described above has high smoothness, and the
以上のように、本発明の第2の側面に係るスイッチング素子製造方法は、第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成を制御しやすく、且つ、第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗を低減するのに適するのである。 As described above, in the switching element manufacturing method according to the second aspect of the present invention, it is easy to control the formation of the air gap between the first and second contact electrodes, and the contact resistance between the first and second contact electrodes. It is suitable for reducing this.
本発明の第2の側面に係るスイッチング素子製造方法は、好ましくは、第1コンタクト電極上に保護膜を形成する工程を含み、第4工程では、犠牲層をパターニングすることによって少なくとも第1コンタクト電極上の保護膜の一部を露出させ、第7工程より後に、第1コンタクト電極上から保護膜を除去する工程を更に含む。この保護膜除去工程および第9工程は、別々に行ってもよいし、単一のプロセスで行なってもよい。 The switching element manufacturing method according to the second aspect of the present invention preferably includes a step of forming a protective film on the first contact electrode, and in the fourth step, at least the first contact electrode is formed by patterning the sacrificial layer. The method further includes a step of exposing a part of the upper protective film and removing the protective film from the first contact electrode after the seventh step. The protective film removing step and the ninth step may be performed separately or in a single process.
本方法により製造されるスイッチング素子における第1コンタクト電極と第2コンタクト電極(ないしその突起部)のエアギャップは、第1コンタクト電極上の保護膜を除去し且つ上記の第9工程にて除去対象層を除去することによって形成される。保護膜は第1コンタクト電極上に成膜されたものであり、且つ、除去対象層は、多層構造のシード層の最下端層において保護膜に接する領域であって上記の第5工程にて成膜されたものである。そのため、本方法における第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成の制御精度ないし制御性には、保護膜および除去対象層の各成膜における厚さの制御精度ないし制御性が直接に反映される。成膜の厚さ制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御よりも高精度に行うことができるので、そのような成膜の厚さ制御が直接に反映される、本方法におけるエアギャップ形成の制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御(即ち、エアギャップ形成における従来の制御手法)よりも高精度に行うことができる。このように、本方法は、第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成を制御しやすい。 The air gap between the first contact electrode and the second contact electrode (or its protrusion) in the switching element manufactured by this method is removed in the ninth step by removing the protective film on the first contact electrode. Formed by removing the layer. The protective film is formed on the first contact electrode, and the removal target layer is a region in contact with the protective film in the lowermost layer of the multi-layered seed layer, and is formed in the fifth step. It is a film. Therefore, the control accuracy or controllability of the air gap formation between the first and second contact electrodes in this method directly reflects the control accuracy or controllability of the thickness in each film formation of the protective film and the layer to be removed. The Since the film thickness control can be performed with higher accuracy than the half etching control described above with respect to the conventional method, the air gap in the present method directly reflects such film thickness control. The formation control can be performed with higher accuracy than the half etching control (that is, the conventional control method in forming the air gap) described above with respect to the conventional method. Thus, the present method can easily control the air gap formation between the first and second contact electrodes.
また、本方法において、第1コンタクト電極上に成膜される保護膜の表面は平滑性が高い。したがって、保護膜上に成膜される上記除去対象層の表面も、平滑性が高く、従来の方法に関して上述したハーフエッチングによって形成される凹部94aの底面よりも表面凹凸は相当程度に小さい。そして、本方法により形成される第2コンタクト電極の突起部の先端表面には、当該除去対象層表面の平滑性が反映される。したがって、本方法は、第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗を低減するのに適する。
In the present method, the surface of the protective film formed on the first contact electrode has high smoothness. Therefore, the surface of the layer to be removed formed on the protective film is also highly smooth, and the surface unevenness is considerably smaller than the bottom surface of the
加えて、第1コンタクト電極上の保護膜を利用する本方法によると、第1コンタクト電極にレジスト等の所定の残渣が付着するのを防止することができる。これは、第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗を低減するのに資する。 In addition, according to the present method using the protective film on the first contact electrode, it is possible to prevent a predetermined residue such as a resist from adhering to the first contact electrode. This contributes to reducing the contact resistance between the first and second contact electrodes.
本発明の第3の側面によると、固定部と、固定部に固定された固定端を有して延びる可動部と、可動部上に設けられた第1コンタクト電極と、第1コンタクト電極に向かって延出する第1突起部を含んで第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第2コンタクト電極と、第1コンタクト電極に向かって延出する第2突起部を含んで第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第3コンタクト電極と、を備えるスイッチング素子を製造するための方法が提供される。この方法は、第1〜第9工程、保護膜形成、保護膜部分除去工程、および保護膜除去工程を含む。第1工程では、第1層、第2層、並びに当該第1および第2層の間の中間層よりなる積層構造を有する材料基板における第1層上に、第1コンタクト電極を形成する。保護膜形成工程では、第1コンタクト電極上に保護膜を形成する。第2工程では、第1層において可動部を成形する。第3工程では、可動部および第1コンタクト電極を覆う犠牲層を形成する。第4工程では、犠牲層をパターニングして、少なくとも、第1コンタクト電極上の保護膜を部分的に露出させる第1開口部および第2開口部、を形成する。保護膜部分除去工程では、保護膜において第1開口部に露出する領域を除去する。第5工程では、第4工程および保護膜部分除去工程にて露出した箇所上および犠牲層上にわたって、少なくとも2層からなるシード層を形成する。第6工程では、犠牲層を介して第1コンタクト電極に対向し且つ第1開口部を充たす第1突起部を含む部位、を有する第2コンタクト電極を形成し、また、犠牲層を介して第1コンタクト電極に対向し且つ第2開口部を充たす第2突起部を含む部位、を有する第3コンタクト電極を形成する。第7工程では犠牲層を除去する。第8工程では、第2層および可動部の間に介在する中間層を除去する。第7および第8工程は、別々に行なってもよいし、単一のプロセスで行なってもよい。第9工程では、少なくとも、第1および第2突起部における第1コンタクト電極側表面のシード層の最も第1コンタクト電極側の層(除去対象層)を除去する。保護膜除去工程では第1コンタクト電極上から保護膜を除去する。第9工程および保護膜除去工程は、別々に行ってもよいし、単一のプロセスで行なってもよい。 According to the third aspect of the present invention, the fixed portion, the movable portion extending with the fixed end fixed to the fixed portion, the first contact electrode provided on the movable portion, and the first contact electrode. A first contact electrode including a second contact electrode including a first protrusion extending and facing the first contact electrode; and a second protrusion extending toward the first contact electrode. There is provided a method for manufacturing a switching element comprising a third contact electrode having opposing portions. This method includes first to ninth steps, protective film formation, protective film partial removal process, and protective film removal process. In the first step, a first contact electrode is formed on a first layer of a material substrate having a laminated structure including a first layer, a second layer, and an intermediate layer between the first and second layers. In the protective film forming step, a protective film is formed on the first contact electrode. In the second step, the movable part is formed in the first layer. In the third step, a sacrificial layer that covers the movable portion and the first contact electrode is formed. In the fourth step, the sacrificial layer is patterned to form at least a first opening and a second opening that partially expose the protective film on the first contact electrode. In the protective film partial removal step, the region exposed to the first opening in the protective film is removed. In the fifth step, a seed layer composed of at least two layers is formed over the portion exposed in the fourth step and the protective film partial removal step and the sacrificial layer. In the sixth step, a second contact electrode having a portion including a first protrusion that faces the first contact electrode through the sacrificial layer and fills the first opening is formed, and the second contact electrode is formed through the sacrificial layer. A third contact electrode is formed having a portion that includes a second protrusion that faces the one contact electrode and fills the second opening. In the seventh step, the sacrificial layer is removed. In the eighth step, the intermediate layer interposed between the second layer and the movable portion is removed. The seventh and eighth steps may be performed separately or in a single process. In the ninth step, at least the first contact electrode side layer (removal target layer) of the seed layer on the first contact electrode side surface in the first and second protrusions is removed. In the protective film removing step, the protective film is removed from the first contact electrode. The ninth step and the protective film removing step may be performed separately or in a single process.
本方法により製造されるスイッチング素子における第1コンタクト電極と第2コンタクト電極(ないしその第1突起部)のエアギャップは、上記の第9工程にて第1突起部側の除去対象層を除去することによって形成される。当該除去対象層は、多層構造のシード層の最下端層において第1コンタクト電極に接する領域であり、上記の第5工程にて成膜されたものである。そのため、本方法における第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成の制御精度ないし制御性には、当該除去対象層の成膜(第5工程に含まれる)における厚さの制御精度ないし制御性が直接に反映される。成膜の厚さ制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御よりも高精度に行うことができるので、そのような成膜の厚さ制御が直接に反映される、本方法における第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成の制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御(即ち、エアギャップ形成における従来の制御手法)よりも高精度に行うことができる。このように、本方法は、第1および第2コンタクト電極間のエアギャップ形成を制御しやすい。 The air gap between the first contact electrode and the second contact electrode (or the first protrusion) in the switching element manufactured by this method removes the removal target layer on the first protrusion in the ninth step. Formed by. The removal target layer is a region in contact with the first contact electrode in the lowermost layer of the seed layer having a multilayer structure, and is formed in the fifth step. For this reason, the control accuracy or controllability of the air gap formation between the first and second contact electrodes in this method includes the control accuracy or controllability of the thickness in the formation of the removal target layer (included in the fifth step). Is directly reflected. Since the film thickness control can be performed with higher accuracy than the half etching control described above with respect to the conventional method, the first film thickness control in the present method directly reflects such film thickness control. And the control of the air gap formation between the second contact electrodes can be performed with higher accuracy than the half etching control (that is, the conventional control method in the air gap formation) described above with respect to the conventional method. Thus, the present method can easily control the air gap formation between the first and second contact electrodes.
また、本方法において、上述の第5工程にて第1コンタクト電極上に成膜される上記除去対象層の表面は、平滑性が高く、従来の方法に関して上述したハーフエッチングによって形成される凹部94aの底面よりも表面凹凸は相当程度に小さい。そして、本方法により形成される第2コンタクト電極の第1突起部の先端表面には、当該除去対象層表面の平滑性が反映される。第2コンタクト電極の第1突起部の先端表面は第1コンタクト電極と接触する箇所であるところ、第1突起部の先端表面の平滑性が高いほど、当該接触の面積は大きくなり、第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗は小さくなる傾向にある。したがって、本方法は、第1および第2コンタクト電極対間の接触抵抗を低減するのに適する。
Further, in this method, the surface of the removal target layer formed on the first contact electrode in the fifth step described above has high smoothness, and the
一方、本方法により製造されるスイッチング素子における第1コンタクト電極と第3コンタクト電極(ないしその第2突起部)のエアギャップは、第1コンタクト電極上の保護膜を除去し且つ上記の第9工程にて第2突起部側の除去対象層を除去することによって形成される。保護膜は第1コンタクト電極上に成膜されたものであり、且つ、当該除去対象層は、多層構造のシード層の最下端層において保護膜に接する領域であって上記の第5工程にて成膜されたものである。そのため、本方法における第1および第3コンタクト電極間のエアギャップ形成の制御精度ないし制御性には、保護膜および当該除去対象層の各成膜における厚さの制御精度ないし制御性が直接に反映される。成膜の厚さ制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御よりも高精度に行うことができるので、そのような成膜の厚さ制御が直接に反映される、本方法における第1および第3コンタクト電極間のエアギャップ形成の制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御(即ち、エアギャップ形成における従来の制御手法)よりも高精度に行うことができる。このように、本方法は、第1および第3コンタクト電極間のエアギャップ形成を制御しやすい。 On the other hand, the air gap between the first contact electrode and the third contact electrode (or the second protrusion) in the switching element manufactured by this method removes the protective film on the first contact electrode and the ninth step described above. It is formed by removing the removal target layer on the second protrusion side. The protective film is formed on the first contact electrode, and the removal target layer is a region in contact with the protective film in the lowermost layer of the multi-layered seed layer, and is in the fifth step. The film is formed. Therefore, the control accuracy or controllability of the air gap formation between the first and third contact electrodes in this method directly reflects the control accuracy or controllability of the thickness in each film formation of the protective film and the removal target layer. Is done. Since the film thickness control can be performed with higher accuracy than the half etching control described above with respect to the conventional method, the first film thickness control in the present method directly reflects such film thickness control. And the control of the air gap formation between the third contact electrodes can be performed with higher accuracy than the half etching control (that is, the conventional control method in the air gap formation) described above with respect to the conventional method. Thus, the present method can easily control the air gap formation between the first and third contact electrodes.
また、本方法において、第1コンタクト電極上に成膜される保護膜の表面は平滑性が高い。したがって、保護膜上に成膜される上記除去対象層の表面も、平滑性が高く、従来の方法に関して上述したハーフエッチングによって形成される凹部94aの底面よりも表面凹凸は相当程度に小さい。そして、本方法により形成される第3コンタクト電極の第2突起部の先端表面には、当該除去対象層表面の平滑性が反映される。第3コンタクト電極の第2突起部の先端表面は第1コンタクト電極と接触する箇所であるところ、第2突起部の先端表面の平滑性が高いほど、当該接触の面積は大きくなり、第1および第3コンタクト電極間の接触抵抗は小さくなる傾向にある。したがって、本方法は、第1および第3コンタクト電極間の接触抵抗を低減するのに適する。
In the present method, the surface of the protective film formed on the first contact electrode has high smoothness. Therefore, the surface of the layer to be removed formed on the protective film is also highly smooth, and the surface unevenness is considerably smaller than the bottom surface of the
以上のように、本発明の第3の側面に係るスイッチング素子製造方法は、第1および第2コンタクト電極対間のエアギャップ形成を制御しやすく且つ第1および第2コンタクト電極対間の接触抵抗を低減するのに適するとともに、第1および第3コンタクト電極対間のエアギャップ形成を制御しやすく且つ第1および第3コンタクト電極対間の接触抵抗を低減するのに適するのである。 As described above, in the switching element manufacturing method according to the third aspect of the present invention, it is easy to control the air gap formation between the first and second contact electrode pairs and the contact resistance between the first and second contact electrode pairs. In addition, the air gap formation between the first and third contact electrode pairs can be easily controlled and the contact resistance between the first and third contact electrode pairs can be reduced.
加えて、第1コンタクト電極上の保護膜を利用する本方法によると、第1コンタクト電極にレジスト等の所定の残渣が付着するのを防止することができる。これは、第1および第2コンタクト電極間の接触抵抗や、第1および第3コンタクト電極間の接触抵抗を、低減するのに資する。 In addition, according to the present method using the protective film on the first contact electrode, it is possible to prevent a predetermined residue such as a resist from adhering to the first contact electrode. This contributes to reducing the contact resistance between the first and second contact electrodes and the contact resistance between the first and third contact electrodes.
本発明の第3の側面に係る方法では、好ましくは、第2工程を第1工程より前に行い、第8工程を第2工程より後であって第1工程より前に行う。第8工程を第1工程より前に行うことによって、第8工程での例えばエッチング法による除去処理に対して第1コンタクト電極(第1工程にて形成される)が曝されるのを回避することができる。 In the method according to the third aspect of the present invention, preferably, the second step is performed before the first step, and the eighth step is performed after the second step and before the first step. By performing the eighth step before the first step, it is avoided that the first contact electrode (formed in the first step) is exposed to the removal process by the etching method in the eighth step, for example. be able to.
本発明の第1から第3の側面において、好ましくは、シード層における最下端層および/または保護膜は、クロム、モリブデン、チタンもしくはニッケル、またはこれらを含む合金よりなる。 In the first to third aspects of the present invention, preferably, the lowermost layer and / or the protective film in the seed layer is made of chromium, molybdenum, titanium, nickel, or an alloy containing these.
好ましくは、第1から第3の側面における犠牲層はポリイミドよりなる。ポリイミドは、酸素プラズマを作用させることによって除去することができる。そのため、ポリイミドからなる犠牲層を採用する場合、犠牲層除去工程において除去手法としてウエットエッチング法を採用することを回避することができ、従って、当該工程にて第1〜第3コンタクト電極がエッチング液に曝されるのを回避することができる。 Preferably, the sacrificial layer on the first to third sides is made of polyimide. Polyimide can be removed by applying oxygen plasma. Therefore, when a sacrificial layer made of polyimide is employed, it is possible to avoid using a wet etching method as a removing method in the sacrificial layer removing step. Accordingly, the first to third contact electrodes are etched into the etching solution in the step. Can be avoided.
本発明の第4の側面によるとスイッチング素子が提供される。このスイッチング素子は、上述の第1から第3の側面に係る方法のいずれか一つに記載の方法によって製造されたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, a switching element is provided. This switching element is manufactured by the method described in any one of the methods according to the first to third aspects described above.
本発明の第5の側面によると、第4の側面に係るスイッチング素子を備える通信機器が提供される。この通信機器は、例えば、当該スイッチング素子に加え、複数のRF回路と、これに対応した複数のアンテナとを備える。 According to the 5th side surface of this invention, a communication apparatus provided with the switching element which concerns on a 4th side surface is provided. This communication device includes, for example, a plurality of RF circuits and a plurality of antennas corresponding to the switching elements in addition to the switching element.
図1から図5は、本発明の第1の実施形態に係るスイッチング素子X1を表す。図1は、スイッチング素子X1の平面図であり、図2は、スイッチング素子X1の一部省略平面図である。図3から図5は、各々、図1の線III−III、線IV−IV、および線V−Vに沿った断面図である。 1 to 5 show a switching element X1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view of the switching element X1, and FIG. 2 is a partially omitted plan view of the switching element X1. 3 to 5 are sectional views taken along lines III-III, IV-IV, and VV in FIG. 1, respectively.
スイッチング素子X1は、ベース基板S1と、固定部11と、可動部12と、コンタクト電極13と、一対のコンタクト電極14(図2では仮想線で表す)と、駆動電極15と、駆動電極16(図2では仮想線で表す)とを備える。
The switching element X1 includes a base substrate S1, a fixed
固定部11は、図3から図5に示すように、境界層17を介してベース基板S1に接合している。また、固定部11は、単結晶シリコンなどのシリコン材料よりなる。固定部11を構成するシリコン材料は、1000Ω・cm以上の抵抗率を有するのが好ましい。境界層17は例えば二酸化シリコンよりなる。
As shown in FIGS. 3 to 5, the fixing
可動部12は、例えば図1、図2、または図5に表れているように、固定部11に固定された固定端12aと自由端12bとを有してベース基板S1に沿って延び、スリット18を介して固定部11に囲まれている。可動部12について図3および図4に示す厚さTは例えば15μm以下である。また、可動部12について、図2に示す長さL1は例えば650〜1000μmであり、長さL2は例えば200〜400μmである。スリット18の幅は例えば1.5〜2.5μmである。可動部12は、例えば単結晶シリコンよりなる。
For example, as shown in FIG. 1, FIG. 2, or FIG. 5, the
コンタクト電極13は、図2によく表れているように、可動部12上にて自由端12b近くに設けられている。コンタクト電極13の厚さは例えば0.5〜2μmである。コンタクト電極13は、所定の導電材料よりなり、例えば、Mo下地膜とその上のAu膜とからなる積層構造を有する。
The
コンタクト電極14は、図3または図5に示すように、固定部11上に立設されており、且つ、コンタクト電極13に向かって延出する突起部14aを有する。突起部14aはコンタクト電極13に当接するための部位である(図2では、コンタクト電極13において突起部14aが当接可能な箇所を黒ベタで示す)。突起部14aの突出長さは0.8〜4μmである。また、各コンタクト電極14は、所定の配線(図示略)を介してスイッチング対象の所定の回路に接続されている。コンタクト電極14の構成材料としては、Auを採用することができる。
As shown in FIG. 3 or FIG. 5, the
駆動電極15は、図2によく表れているように可動部12上および固定部11上にわたって設けられている。駆動電極15の厚さは例えば0.5〜2μmである。駆動電極15の構成材料としては、コンタクト電極13の構成材料と同一のものを採用することができる。
The
駆動電極16は、駆動電極15との間に静電引力(駆動力)を発生させるためのものであり、図4によく表れているように、その両端が固定部11に接合して駆動電極15の上方を跨ぐように立設されている。駆動電極16の厚さは例えば10μm以上である。また、駆動電極16は、所定の配線(図示略)を介してグラウンド接続されている。駆動電極16の構成材料としては、コンタクト電極14の構成材料と同一のものを採用することができる。
The
以上のような構造を有するスイッチング素子X1において、駆動電極15に電位を付与すると、駆動電極15,16間には静電引力が発生する。付与電位が充分に高い場合、可動部12は、コンタクト電極13がコンタクト電極14の突起部14aに当接するまで動作ないし弾性変形する。このようにして、スイッチング素子X1の閉状態が達成される。閉状態においては、コンタクト電極13により一対のコンタクト電極14が電気的に橋渡しされ、電流が一対のコンタクト電極14間を通過することが許容される。このようなスイッチオン動作により、例えば高周波信号のオン状態を達成することができる。
In the switching element X1 having the above-described structure, when a potential is applied to the
一方、閉状態にあるスイッチング素子X1において、駆動電極15に対する電位付与を停止することによって駆動電極15,16の間に作用する静電引力を消滅させると、可動部12はその自然状態に復帰し、コンタクト電極13は、コンタクト電極14の突起部14aから離隔する。このようにして、図3および図5に示すような、スイッチング素子X1の開状態が達成される。開状態では、一対のコンタクト電極14が電気的に分離され、電流が一対のコンタクト電極14間を通過することは阻まれる。このようなスイッチオフ動作により、例えば高周波信号のオフ状態を達成することができる。また、このような開状態にあるスイッチング素子X1については、上述したスイッチオン動作によって再び閉状態ないしオン状態に切り替えることが可能である。
On the other hand, in the switching element X1 in the closed state, when the electrostatic attraction acting between the
図6から図9は、スイッチング素子X1の第1の製造方法を、図3および図4に相当する断面の変化として表す。また、図10から図12は、当該製造方法における突起部形成箇所近傍のプロセスを拡大して表す。 6 to 9 show the first manufacturing method of the switching element X1 as a change in cross section corresponding to FIGS. 3 and 4. 10 to 12 show an enlarged view of the process in the vicinity of the protrusion forming portion in the manufacturing method.
本方法においては、まず、図6(a)に示すような材料基板S1’を用意する。材料基板S1’は、SOI(silicon on insulator)基板であり、第1層101、第2層102、および、これらの間の中間層103よりなる積層構造を有する。本実施形態では、例えば、第1層101の厚さは15μmであり、第2層102の厚さは525μmであり、中間層103の厚さは4μmである。第1層101は、例えば単結晶シリコンよりなり、上述の固定部11および可動部12へと加工される。第2層102は、例えば単結晶シリコンよりなり、上述のベース基板S1へと加工される。中間層103は、例えば二酸化シリコンよりなり、上述の境界層17へと加工される。
In this method, first, a material substrate S1 'as shown in FIG. The material substrate S <b> 1 ′ is an SOI (silicon on insulator) substrate and has a stacked structure including a
次に、図6(b)に示すように、第1層101上に導体膜104を形成する。例えば、スパッタリング法により、第1層101上にMoを成膜し、続いてその上にAuを成膜する。Mo膜の厚さは例えば50nmであり、Au膜の厚さは例えば500nmである。
Next, as shown in FIG. 6B, a
次に、図6(c)に示すように、フォトリソ法により導体膜104上にレジストパターン105,106を形成する。レジストパターン105は、コンタクト電極13に対応するパターン形状を有する。レジストパターン106は、駆動電極15に対応するパターン形状を有する。
Next, as shown in FIG. 6C, resist
次に、図7(a)に示すように、レジストパターン105,106をマスクとして利用して導体膜104に対してエッチング処理を施すことにより、第1層101上に、コンタクト電極13および駆動電極15を形成する。本工程におけるエッチング手法としては、イオンミリング(例えばArイオンによる物理的エッチング)を採用することができる。後出の金属材料に対するエッチング手法としてもイオンミリングを採用することができる。
Next, as shown in FIG. 7A, the
次に、レジストパターン105,106を除去した後、図7(b)に示すように、第1層101にエッチング処理を施すことによってスリット18を形成する。具体的には、フォトリソ法により第1層101上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして利用して、第1層101に対して異方性エッチング処理を施す。異方性エッチングとしては、DRIE(deep reactive ion etching)を採用することができる。DRIEでは、SF6ガスを用いて行うエッチングとC4F8ガスを用いて行う側壁保護とを交互に繰り返すBoschプロセスにおいて、良好な異方性エッチング加工を行うことができる。後出のDRIEについても、このようなDRIEのBoschプロセスを採用することができる。本工程にて、固定部11および可動部12が成形されることとなる。
Next, after the resist
次に、図7(c)に示すように、可動部12、コンタクト電極13、および駆動電極15を覆いつつ、スリット18を塞ぐようにして材料基板S1’の第1層101側に犠牲層107を形成する。犠牲層材料としては例えば二酸化シリコンを採用することができる。犠牲層107を形成するための手法としては、例えばプラズマCVD法やスパッタリング法を採用することができる。形成される犠牲層107の厚さは例えば5μmである。また、犠牲層材料としてはポリイミドを採用してもよい。
Next, as shown in FIG. 7C, the
次に、犠牲層107をパターニングすることによって、図8(a)および図10(a)に示すように開口部107aを形成してコンタクト電極13を部分的に露出させ、且つ、図8(a)に示すように開口部107b,107cを形成する。具体的には、フォトリソ法により犠牲層107上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして利用して犠牲層107に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、ウエットエッチングを採用することができる。ウエットエッチングのためのエッチング液としては、例えばバッファードフッ酸(BHF)を採用することができる。犠牲層107に対する後出のウエットエッチングにおいてもBHFを採用することができる。開口部107aは、各々、コンタクト電極14の突起部14aを形成するためのものである。開口部107bは、各々、固定部11においてコンタクト電極14が接合する領域を露出させるためのものである。開口部107cは、固定部11において駆動電極16が接合する領域を露出させるためのものである。
Next, by patterning the
次に、前工程(犠牲層107のパターニング工程)にて露出した箇所上および犠牲層107上にわたって、例えば図10(b)に示すように第1シード層108aを形成する(図の簡潔化のため図8および図9では省略)。第1シード層108aは、材料基板S1’の第1層101と密着性のよい材料よりなり、例えば、Cr、Mo、TiもしくはNi、またはこれらを含む合金よりなる。このような第1シード層108aは、例えば、スパッタリング法によって厚さ1μmに形成される。
Next, for example, as shown in FIG. 10B, a
次に、上述のようにして形成された第1シード層108a上に、例えば図10(c)に示すように第2シード層108bを形成する(図の簡潔化のため図8および図9では省略)。第2シード層108bは、後出のめっき形成部と密着性のよい材料よりなる。このような第2シード層108bは、例えば、スパッタリング法によって厚さ300nmのAuを成膜することによって形成することができる。この第2シード層108bおよび上述の第1シード層108aは、後出の電気めっき法を実行する際に使用する通電用のシード層108をなす。
Next, a
次に、図8(b)および図11(a)に示すようにレジストパターン109を形成する。レジストパターン109は、各コンタクト電極14に対応する開口部109aおよび駆動電極16に対応する開口部109bを有する。
Next, as shown in FIGS. 8B and 11A, a resist
次に、図8(c)および図11(b)に示すように、開口部107aを充たす突起部14aを有する各コンタクト電極14および駆動電極16を形成する。具体的には、レジストパターン109によって覆われずに露出する上述のシード層108上に、電気めっき法により例えばAuを成長させる。成長させるめっき材料の厚さは例えば20μmである。
Next, as shown in FIGS. 8C and 11B, the
次に、図9(a)に示すように、例えばウエットエッチングにより、レジストパターン109を除去する。
Next, as shown in FIG. 9A, the resist
次に、第2シード層108bにおいて露出している部分を、例えば図11(c)に示すように除去する。第2シード層108bが例えば金よりなる場合には、本工程での除去手法としてイオンミリングを採用するのが好ましい。
Next, the exposed portion of the
次に、第1シード層108aにおいて露出している部分を、例えば図12(a)に示すように除去する。第1シード層108aが例えばMoよりなる場合には、本工程での除去手法として反応性イオンエッチングを採用するのが好ましい。
Next, the exposed portion of the
次に、図9(b)および図12(b)に示すように、犠牲層107および中間層103の一部を除去する。具体的には、犠牲層107および中間層103に対してウエットエッチング処理を施す。本エッチング処理では、まず犠牲層107が除去され、その後、スリット18に臨む箇所から中間層103の一部が除去される。このエッチング処理は、可動部12の全体と第2層102との間に適切に空隙が形成された後に停止する。このようにして、中間層103において境界層17が残存形成される。また、第2層102は、ベース基板S1を構成することとなる。
Next, as shown in FIGS. 9B and 12B, a part of the
次に、図12(c)に示すように、ウエットエッチングによって、少なくとも、コンタクト電極14の突起部14aにおけるコンタクト電極13側表面のシード層108の最もコンタクト電極13側の第1シード層108a(除去対象層R1)を除去する。これによって、図9(c)および図12(c)に示すように、コンタクト電極13とコンタクト電極14の突起部14aとの間にエアギャップG1が形成されることとなる。本工程でのエッチング液としては、第1シード層108aがCrよりなる場合には、例えば硝酸第2セリウムアンモニウム水溶液を使用することができ、第1シード層108aがMoよりなる場合には、例えば硝酸およびリン酸を含む水溶液を使用することができ、第1シード層108aがTiよりなる場合には、例えばBHFを使用することができ、第1シード層108aがNiよりなる場合には、例えばリン酸と硝酸と酢酸を含む水溶液を使用することができる。また、本工程では、第1シード層108aの一部である除去対象層R1が適切に除去されたうえで、材料基板S1’の第1層101上に立設するコンタクト電極14および駆動電極16の基端をなす第1シード層108aが過度に侵食されないように、エッチング時間を調整する。第1層101に対するコンタクト電極14および駆動電極16の接合面積は、突起部14aのサイズと比較して相当程度に大きいので、そのような調整が可能である。
Next, as shown in FIG. 12C, at least the
本工程を経ると、可動部12に僅かな反りが生じ、可動部12がコンタクト電極14側に僅かに変位する(図示略)。上述のようにして形成された駆動電極15には、その形成過程において内部応力が生じており、この内部応力の作用により、当該駆動電極15とこれが接合する可動部12とが反るのである。具体的には、可動部12の自由端12bがコンタクト電極14に僅かに接近するように、可動部12に変形ないし反りが生じる。この反りに起因する自由端12bやコンタクト電極13の変位量については、可動部12上に上述のようにして成膜形成される駆動電極15の厚さを制御することによって高精度に制御することができる。
After this step, the
この後、必要に応じて、超臨界乾燥法により素子全体を乾燥する。超臨界乾燥法によると、可動部12がベース基板S1等に張り付いてしまうスティッキング現象を適切に回避することができる。以上のようにして、スイッチング素子X1を製造することができる。
Thereafter, the entire device is dried by a supercritical drying method as necessary. According to the supercritical drying method, it is possible to appropriately avoid the sticking phenomenon in which the
本方法により製造されるスイッチング素子X1におけるコンタクト電極13とコンタクト電極14(ないしその突起部14a)のエアギャップG1は、図12(c)を参照して上述した工程にて除去対象層R1を除去することによって形成される。除去対象層R1は、多層構造のシード層108の最下端の第1シード層108aにおいてコンタクト電極13に接する領域であり、図10(b)を参照して上述した工程にて成膜されたものである。そのため、本方法におけるコンタクト電極13,14間のエアギャップ形成の制御精度ないし制御性には、除去対象層R1の成膜における厚さの制御精度ないし制御性が直接に反映される。成膜の厚さ制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御よりも高精度に行うことができるので、そのような成膜の厚さ制御が直接に反映される、本方法におけるエアギャップ形成の制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御(即ち、エアギャップ形成における従来の制御手法)よりも高精度に行うことができる。このように、本方法は、コンタクト電極13,14間のエアギャップ形成を制御しやすい。エアギャップ形成の制御性が高いことは、スイッチング素子X1の低駆動電圧化の観点から好ましい。
The air gap G1 between the
また、本方法においては、図10(b)を参照して上述した工程にてコンタクト電極13上に成膜される除去対象層R1の表面は、平滑性が高く、従来の方法に関して上述したハーフエッチングによって形成される凹部94aの底面よりも表面凹凸は相当程度に小さい。そして、本方法により形成されるコンタクト電極14の突起部14aの先端表面には、当該除去対象層R1の表面の平滑性が反映される。上述の従来の方法では、凹部94aの底面の比較的大きな凹凸が、コンタクト電極93の突起部93aの先端表面に転写されるのに対し、本方法では、除去対象層R1の表面の平滑性が反映されることによって、コンタクト電極14の突起部14aの先端表面も平滑性高く形成されるのである。コンタクト電極14の突起部14aの先端表面はコンタクト電極13と接触する箇所であるところ、突起部14aの先端表面の平滑性が高いほど、当該接触の面積は大きくなり、コンタクト電極13,14間の接触抵抗は小さくなる傾向にある。したがって、本方法は、コンタクト電極13,14間の接触抵抗を低減するのに適する。コンタクト電極13,14間の接触抵抗が小さいことは、スイッチング素子X1の挿入損失を低減するうえで好ましい。
Further, in this method, the surface of the removal target layer R1 formed on the
以上のように、スイッチング素子X1の第1の製造方法は、コンタクト電極13,14間のエアギャップ形成を制御しやすく、且つ、コンタクト電極13,14間の接触抵抗を低減するのに適する。
As described above, the first manufacturing method of the switching element X1 is easy to control the formation of the air gap between the
加えて、本方法では、コンタクト電極13に対向する部位を有するコンタクト電極14について、めっき法によって厚く形成することができる。そのため、一対のコンタクト電極14については、所望の低抵抗を実現するための充分な厚さを設定することが可能である。厚いコンタクト電極14は、スイッチング素子X1の挿入損失を低減するうえで好ましい。
In addition, in this method, the
図13から図16は、スイッチング素子X1の第2の製造方法を、図3および図4に相当する断面の変化として表す。また、図17から図19は、当該製造方法における突起部形成箇所近傍のプロセスを拡大して表す。 13 to 16 show a second method for manufacturing the switching element X1 as a change in cross section corresponding to FIGS. 3 and 4. FIG. 17 to FIG. 19 show an enlarged process in the vicinity of the protrusion forming portion in the manufacturing method.
本方法においては、まず、図13(a)に示すように、上述の材料基板S1’の第1層101上に導体膜104および保護膜110を形成する。導体膜104の形成については、具体的には、第1の製造方法に関して図6(b)を参照して上述したのと同様である。保護膜110は、例えばスパッタリング法によって形成され、例えば、Cr、Mo、TiもしくはNi、またはこれらを含む合金よりなる。保護膜110の厚さは例えば500nmである。
In this method, first, as shown in FIG. 13A, the
次に、図13(b)に示すように、フォトリソ法により保護膜110上にレジストパターン105,106を形成する。レジストパターン105は、コンタクト電極13に対応するパターン形状を有する。レジストパターン106は、駆動電極15に対応するパターン形状を有する。
Next, as shown in FIG. 13B, resist
次に、図13(c)に示すように、レジストパターン105,106をマスクとして利用して保護膜110に対してエッチング処理を施すことにより、保護膜110a,110bを形成する。本工程におけるエッチング手法としては、反応性イオンエッチングを採用することができる。
Next, as shown in FIG. 13C, the
次に、図14(a)に示すように、レジストパターン105,106をマスクとして利用して導体膜104に対してエッチング処理を施すことにより、コンタクト電極13および駆動電極15を形成する。本工程におけるエッチング手法としては、イオンミリングを採用することができる。
Next, as shown in FIG. 14A, the
次に、レジストパターン105,106を除去した後、図14(b)に示すように、第1層101にエッチング処理を施すことによってスリット18を形成する。具体的には、第1の製造方法に関して図7(b)を参照して上述したのと同様である。本工程にて、固定部11および可動部12が成形されることとなる。
Next, after the resist
次に、図14(c)に示すように、スリット18を塞ぐようにして材料基板S1’の第1層101側に犠牲層107を形成する。具体的には、第1の製造方法に関して図7(c)を参照して上述したのと同様である。
Next, as illustrated in FIG. 14C, a
次に、犠牲層107をパターニングすることによって、図15(a)および図17(a)に示すように開口部107aを形成して保護膜110aを部分的に露出させ、且つ、図15(a)に示すように開口部107b,107cを形成する。具体的には、第1の製造方法に関して図8(a)および図10(a)を参照して上述したのと同様である。
Next, by patterning the
次に、前工程(犠牲層107のパターニング工程)にて露出した箇所上および犠牲層107上にわたって、例えば図17(b)に示すように第1シード層108aを形成する(図の簡潔化のため図15および図16では省略)。第1シード層108aは、材料基板S1’の第1層101と密着性のよい材料よりなり、例えば、Cr、Mo、TiもしくはNi、またはこれらを含む合金よりなる。このような第1シード層108aは、例えば、スパッタリング法によって厚さ1μmに形成される。
Next, for example, as shown in FIG. 17B, a
次に、上述のようにして形成された第1シード層108a上に、例えば図17(c)に示すように第2シード層108bを形成する(図の簡潔化のため図15および図16では省略)。第2シード層108bは、後出のめっき形成部と密着性のよい材料よりなる。このような第2シード層108bは、例えば、スパッタリング法によって厚さ300nmのAuを成膜することによって形成することができる。この第2シード層108bおよび上述の第1シード層108aは、後出の電気めっき法を実行する際に使用する通電用のシード層108をなす。
Next, the
次に、図15(b)および図18(a)に示すようにレジストパターン109を形成する。レジストパターン109は、各コンタクト電極14に対応する開口部109aおよび駆動電極16に対応する開口部109bを有する。
Next, as shown in FIGS. 15B and 18A, a resist
次に、図15(c)および図18(b)に示すように、開口部107aを充たす突起部14aを有する各コンタクト電極14および駆動電極16を形成する。具体的には、第1の製造方法に関して図8(c)および図11(b)を参照して上述したのと同様である。
Next, as shown in FIG. 15C and FIG. 18B, the
次に、図16(a)に示すように、例えばウエットエッチングにより、レジストパターン109を除去する。
Next, as shown in FIG. 16A, the resist
次に、第2シード層108bにおいて露出している部分を、例えば図18(c)に示すように除去する。続いて、第1シード層108aにおいて露出している部分を、例えば図19(a)に示すように除去する。
Next, the exposed portion of the
次に、図16(b)および図19(b)に示すように、犠牲層107および中間層103の一部を除去する。具体的には、第1の製造方法に関して図9(b)および図12(b)を参照して上述したのと同様である。
Next, as shown in FIGS. 16B and 19B, a part of the
次に、図19(c)に示すように、ウエットエッチングによって、保護膜110a,110b、および、コンタクト電極14の突起部14aにおけるコンタクト電極13側表面のシード層108の最もコンタクト電極13側の第1シード層108a(除去対象層R2)を除去する。これによって、図16(c)および図19(c)に示すように、コンタクト電極13とコンタクト電極14の突起部14aとの間にエアギャップG2が形成されることとなる。保護膜110a,110bおよび第1シード層108aないし除去対象層R2が異なる材料よりなる場合には、保護膜110a,110bに対するウエットエッチングと第1シード層108aに対するウエットエッチングは異なるプロセスで行い、同一材料よりなる場合には、保護膜110a,110bに対するウエットエッチングと第1シード層108aに対するウエットエッチングは単一のプロセスで行う。エッチング液としては、保護膜110a,110bや第1シード層108aがCrよりなる場合には、例えば硝酸第2セリウムアンモニウム水溶液を使用することができ、保護膜110a,110bや第1シード層108aがMoよりなる場合には、例えば硝酸およびリン酸を含む水溶液を使用することができ、保護膜110a,110bや第1シード層108aがTiよりなる場合には、例えばBHFを使用することができ、保護膜110a,110bや第1シード層108aがNiよりなる場合には、例えばリン酸と硝酸と酢酸を含む水溶液を使用することができる。また、本工程では、第1シード層108aの一部である除去対象層R2が適切に除去されたうえで、材料基板S1’の第1層101上に立設するコンタクト電極14および駆動電極16の基端をなす第1シード層108aが過度に侵食されないように、エッチング時間を調整する。第1層101に対するコンタクト電極14および駆動電極16の接合面積は、突起部14aのサイズと比較して相当程度に大きいので、そのような調整が可能である。
Next, as shown in FIG. 19C, the
本工程を経ると、可動部12に僅かな反りが生じ、可動部12がコンタクト電極14側に僅かに変位する(図示略)。可動部12の反りに起因する自由端12bやコンタクト電極13の変位量については、可動部12上に上述のようにして成膜形成される駆動電極15の厚さを制御することによって高精度に制御することができる。具体的には、第1の製造方法に関して図12(c)を参照して上述したとおりである。
After this step, the
この後、必要に応じて、超臨界乾燥法により素子全体を乾燥する。以上のようにして、スイッチング素子X1を製造することができる。 Thereafter, the entire device is dried by a supercritical drying method as necessary. As described above, the switching element X1 can be manufactured.
本方法により製造されるスイッチング素子X1におけるコンタクト電極13とコンタクト電極14(ないしその突起部14a)のエアギャップG2は、図16(c)および図19(c)を参照して上述したように保護膜110aおよび除去対象層R2を除去することによって形成される。保護膜110aはコンタクト電極13上に成膜形成されたものであり、且つ、除去対象層R2は、多層構造のシード層108の最下端の第1シード層108aにおいて保護膜110aに接する領域であって図17(b)を参照して上述した工程にて成膜されたものである。そのため、本方法におけるコンタクト電極13,14間のエアギャップ形成の制御精度ないし制御性には、保護膜110aおよび除去対象層R2の各成膜における厚さの制御精度ないし制御性が直接に反映される。成膜の厚さ制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御よりも高精度に行うことができるので、そのような成膜の厚さ制御が直接に反映される、本方法におけるエアギャップ形成の制御は、従来の方法に関して上述したハーフエッチングの制御(即ち、エアギャップ形成における従来の制御手法)よりも高精度に行うことができる。このように、本方法は、コンタクト電極13,14間のエアギャップ形成を制御しやすい。エアギャップ形成の制御性が高いことは、スイッチング素子X1の低駆動電圧化の観点から好ましい。
The air gap G2 between the
また、本方法において、コンタクト電極13上に成膜形成される保護膜110aの表面は平滑性が高い。したがって、保護膜110a上に成膜される除去対象層R2の表面も、平滑性が高く、従来の方法に関して上述したハーフエッチングによって形成される凹部94aの底面よりも表面凹凸は相当程度に小さい。そして、本方法により形成されるコンタクト電極14の突起部14aの先端表面には、除去対象層R2の表面の平滑性が反映される。したがって、本方法は、コンタクト電極13,14間の接触抵抗を低減するのに適する。コンタクト電極13,14間の接触抵抗が小さいことは、スイッチング素子X1の挿入損失を低減するうえで好ましい。
In this method, the surface of the
以上のように、スイッチング素子X1の第2の製造方法は、コンタクト電極13,14間のエアギャップ形成を制御しやすく、且つ、コンタクト電極13,14間の接触抵抗を低減するのに適する。
As described above, the second manufacturing method of the switching element X1 is easy to control the formation of the air gap between the
本方法においては、コンタクト電極13をパターニング形成する際にマスクとして機能するレジストパターン105は、例えば図14(a)に示すように、コンタクト電極13上に直接に積層形成されず、保護膜110aを介してコンタクト電極13上に形成される。したがって、本方法では、レジストパターン105を除去するための工程を経た後において、レジスト残渣がコンタクト電極13に直接に付着することはない。レジストパターン105に由来するレジスト残渣が存在するとしても、それは保護膜110aに付着している。当該レジスト残渣は、図16(c)および図19(c)を参照して上述した工程にて保護膜110aを除去する際に、保護膜110aに伴って除去される。また、犠牲層107に由来する残渣が保護膜110aに付着するとしても、当該残渣も保護膜110aに伴って除去される。このような本方法は、コンタクト電極13,14間の接触抵抗を低減するうえで好ましい。製造されたスイッチング素子X1のコンタクト電極13に仮にレジスト残渣が付着していると、コンタクト電極13,14間の接触抵抗が上昇してしまう場合がある。
In this method, the resist
図20から図22は、スイッチング素子X1の第3の製造方法を、図3および図4に相当する断面の変化として表す。また、図23から図25は、当該製造方法における突起部形成箇所近傍のプロセスを拡大して表す。 20 to 22 show a third manufacturing method of the switching element X1 as a change in cross section corresponding to FIGS. 3 and 4. 23 to 25 show an enlarged view of the process in the vicinity of the protrusion forming portion in the manufacturing method.
本方法においては、まず、図20(a)に示すように、上述の材料基板S1’の第1層101にエッチング処理を施すことによってスリット18を形成する。具体的には、第1の製造方法に関して図7(b)を参照して上述したのと同様である。本工程にて、固定部11および可動部12が成形されることとなる。
In this method, first, as shown in FIG. 20A, the
次に、図20(b)に示すように、中間層103の一部を除去する。具体的には、中間層103に対し、エッチング液として例えばBHFを用いるウエットエッチング処理を施す。本エッチング処理では、スリット18に臨む箇所から中間層103の一部が除去される。このエッチング処理は、可動部12の全体と第2層102との間に適切に空隙が形成された後に停止する。このようにして、中間層103において境界層17が残存形成される。また、第2層102は、ベース基板S1を構成することとなる。
Next, as shown in FIG. 20B, a part of the
次に、図20(c)に示すように、コンタクト電極13およびその上の保護膜110a、並びに、駆動電極15およびその上の保護膜110bを形成する。コンタクト電極13および駆動電極15の形成手法は、第1の製造方法において上述したのと同様である。保護膜110a,110bの形成手法は、第2の製造方法において上述したのと同様である。
Next, as shown in FIG. 20C, the
次に、図21(a)に示すように、可動部12、コンタクト電極13、駆動電極15、および保護膜110a,110bを覆いつつ、スリット18を塞ぐようにして材料基板S1’の第1層101側に犠牲層111を形成する。犠牲層材料としては例えばポリイミドを採用することができる。犠牲層111は、例えばスピンコーティング法によって形成される。形成される犠牲層111の厚さは例えば5μmである。
Next, as shown in FIG. 21A, the first layer of the material substrate S1 ′ is formed so as to close the
次に、犠牲層111をパターニングすることによって、図21(b)および図23(a)に示すように開口部111aを形成して保護膜110aを部分的に露出させ、且つ、図21(b)に示すように開口部111b,111cを形成する。具体的には、フォトリソ法により犠牲層111上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして利用して犠牲層111に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、ウエットエッチングを採用することができる。ウエットエッチングのためのエッチング液としては、例えばBHFを採用することができる。或は、犠牲層材料として感光性を有するものを用いる場合には、露光および現像によって犠牲層111をパターニングすることができる。開口部111aは、各々、コンタクト電極14の突起部14aを形成するためのものである。開口部111bは、各々、固定部11においてコンタクト電極14が接合する領域を露出させるためのものである。開口部111cは、固定部11において駆動電極16が接合する領域を露出させるためのものである。
Next, by patterning the
次に、前工程(犠牲層111のパターニング工程)にて露出した箇所上および犠牲層111上にわたって、例えば図23(b)に示すように第1シード層108aを形成する(図の簡潔化のため図21および図22では省略)。第1シード層108aは、材料基板S1’の第1層101と密着性のよい材料よりなり、例えば、Cr、Mo、TiもしくはNi、またはこれらを含む合金よりなる。このような第1シード層108aは、例えば、スパッタリング法によって厚さ1μmに形成される。
Next, a
次に、上述のようにして形成された第1シード層108a上に、例えば図23(c)に示すように第2シード層108bを形成する(図の簡潔化のため図21および図22では省略)。第2シード層108bは、後出のめっき形成部と密着性のよい材料よりなる。このような第2シード層108bは、例えば、スパッタリング法によって厚さ300nmのAuを成膜することによって形成することができる。この第2シード層108bおよび上述の第1シード層108aは、後出の電気めっき法を実行する際に使用する通電用のシード層108をなす。
Next, the
次に、図21(c)および図24(a)に示すようにレジストパターン109を形成する。レジストパターン109は、各コンタクト電極14に対応する開口部109aおよび駆動電極16に対応する開口部109bを有する。
Next, as shown in FIGS. 21C and 24A, a resist
次に、図22(a)および図24(b)に示すように、開口部111aを充たす突起部14aを有する各コンタクト電極14および駆動電極16を形成する。具体的には、レジストパターン109によって覆われずに露出する上述のシード層108上に、電気めっき法により例えばAuを成長させる。成長させるめっき材料の厚さは例えば20μmである。
Next, as shown in FIGS. 22A and 24B, the
次に、例えばウエットエッチングによってレジストパターン109を除去した後、第2シード層108bにおいて露出している部分を、例えば図24(c)に示すように除去する。続いて、第1シード層108aにおいて露出している部分を、例えば図25(a)に示すように除去する。
Next, after removing the resist
次に、図22(b)および図25(b)に示すように、犠牲層111を除去する。除去手法としては、例えば、酸素プラズマを作用させて除去する手法を採用することができる。
Next, as shown in FIGS. 22B and 25B, the
次に、図25(c)に示すように、ウエットエッチングによって、保護膜110a,110b、および、コンタクト電極14の突起部14aにおけるコンタクト電極13側表面のシード層108の最もコンタクト電極13側の第1シード層108a(除去対象層R2)を除去する。これによって、図22(c)および図25(c)に示すように、コンタクト電極13とコンタクト電極14の突起部14aとの間にエアギャップG2が形成されることとなる。本工程について、具体的には、第2の製造方法に関して図16(c)および図19(c)を参照して上述したのと同様である。
Next, as shown in FIG. 25C, the
本工程を経ると、可動部12に僅かな反りが生じ、可動部12がコンタクト電極14側に僅かに変位する(図示略)。可動部12の反りに起因する自由端12bやコンタクト電極13の変位量については、可動部12上に上述のようにして成膜形成される駆動電極15の厚さを制御することによって高精度に制御することができる。具体的には、第1の製造方法に関して図12(c)を参照して上述したとおりである。
After this step, the
この後、必要に応じて、超臨界乾燥法により素子全体を乾燥する。以上のようにして、スイッチング素子X1を製造することができる。 Thereafter, the entire device is dried by a supercritical drying method as necessary. As described above, the switching element X1 can be manufactured.
スイッチング素子X1の第3の製造方法は、第2の製造方法と同様の理由で、コンタクト電極13,14間のエアギャップ形成を制御しやすく、且つ、コンタクト電極13,14間の接触抵抗を低減するのに適する。
The third manufacturing method of the switching element X1 makes it easy to control the formation of the air gap between the
本方法においては、コンタクト電極13および駆動電極15を形成するよりも前に、図20(b)を参照して上述したように、エッチング液として例えばBHFを用いるウエットエッチング処理によって中間層103の一部を除去する(これによって可動部12は第2層102からリリースされる)。そして、図21(a)を参照して上述した工程にてコンタクト電極13および駆動電極15を覆うようにして形成した犠牲層111については、図22(b)を参照して上述した工程にて、エッチング液としてBHFを用いたウエットエッチング処理を行わずに除去することが可能である。したがって、本方法によると、コンタクト電極13や駆動電極15がBHFなどの強いエッチング液に曝されるのを回避することができる。コンタクト電極13や駆動電極15がBHFなどの強いエッチング液に曝されると、第1層101ないし可動部12からコンタクト電極13や駆動電極15は剥離しやすくなる。
In this method, before forming the
加えて、コンタクト電極13上の保護膜110aを利用する本方法によると、コンタクト電極13に所定の残渣(例えば、レジストパターン105に由来する残渣や、犠牲層111に由来する残渣)が付着するのを防止することができる。これは、コンタクト電極13,14間の接触抵抗を低減するのに資する。
In addition, according to the present method using the
図26から図30は、本発明の第2の実施形態に係るスイッチング素子X2を表す。図26は、スイッチング素子X2の平面図であり、図27は、スイッチング素子X2の一部省略平面図である。図28から図30は、図26の線XXVIII−XXVIII、線XXIX−XXIX、および線XXX-XXXに沿った断面図である。 26 to 30 show a switching element X2 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 26 is a plan view of the switching element X2, and FIG. 27 is a partially omitted plan view of the switching element X2. 28 to 30 are cross-sectional views taken along line XXVIII-XXVIII, line XXIX-XXIX, and line XXX-XXX in FIG.
スイッチング素子X2は、ベース基板S2と、固定部21と、可動部22と、コンタクト電極23と、一対のコンタクト電極24A,24B(図27において省略)と、駆動電極25と、駆動電極26(図27において省略)とを備える。
The switching element X2 includes a base substrate S2, a fixed
固定部21は、図28から図30に示すように、境界層27を介してベース基板S2に接合している。また、固定部21は、単結晶シリコンなどのシリコン材料よりなる。固定部21を構成するシリコン材料は、1000Ω・cm以上の抵抗率を有するのが好ましい。境界層27は例えば二酸化シリコンよりなる。
As shown in FIGS. 28 to 30, the fixing
可動部22は、例えば図26、図27、または図30に表れているように、固定部21に固定された固定端22aと自由端22bとを有してベース基板S2に沿って延び、スリット28を介して固定部21に囲まれている。また、可動部22は非対称な形状を有する。このような可動部22は、例えば単結晶シリコンよりなる。
For example, as shown in FIG. 26, FIG. 27, or FIG. 30, the
コンタクト電極23は、図27によく表れているように、可動部22上にて自由端22b近くに設けられている。コンタクト電極23は、所定の導電材料よりなり、例えば、Mo下地膜とその上のAu膜とからなる積層構造を有する。
As shown well in FIG. 27, the
コンタクト電極24A,24Bは、図28または図30に示すように、固定部21上に立設されており、且つ、コンタクト電極13に向かって延出する突起部24a,24bを有する。突起部24aの先端はコンタクト電極23に当接している。また、各コンタクト電極24A,24Bは、所定の配線(図示略)を介してスイッチング対象の所定の回路に接続されている。コンタクト電極24A,25Bの構成材料としては、Auを採用することができる。
As shown in FIG. 28 or FIG. 30, the contact electrodes 24 </ b> A and 24 </ b> B are erected on the fixed
駆動電極25は、図27によく表れているように可動部22上および固定部21上にわたって設けられている。駆動電極25の構成材料としては、コンタクト電極23の構成材料と同一のものを採用することができる。
The
駆動電極26は、駆動電極25との間に静電引力(駆動力)を発生させるためのものであり、図29によく表れているように、その両端が固定部21に接合して駆動電極25の上方を跨ぐように立設されている。また、駆動電極26は、所定の配線(図示略)を介してグラウンド接続されている。駆動電極26の構成材料としては、コンタクト電極24A,24Bの構成材料と同一のものを採用することができる。
The
駆動電極25,26は、スイッチング素子X2における静電型駆動機構をなし、図29に示すように、可動部22上に駆動力発生領域Dを有する。この駆動力発生領域Dは、図30によく表れているように、駆動電極25において駆動電極26に対向する領域である。
The
スイッチング素子X2は、図27によく表れているように、可動部22の形状について非対称性を有する。具体的には、仮想線F1(可動部22の固定端22aの長さを2等分する点P1と、コンタクト電極23おいてコンタクト電極24Aの突起部24aに当接する箇所C1とを通る)から、可動部22の重心位置が比較的大きく外れるように、可動部22は非対称な形状を有するのである。これとともに、スイッチング素子X2は、駆動電極25,26により構成される駆動機構における駆動力発生領域Dの配置について、非対称性を有する。具体的には、仮想線F2(可動部22の固定端22aの長さを2等分する点P1と、コンタクト電極23おいてコンタクト電極24Bの突起部24bに対向する箇所C2および前記箇所C1の間を2等分する点P2とを通る)から、駆動力発生領域Dの重心位置Oが比較的大きく外れるように、駆動力発生領域Dは非対称な形状を有するのである。
The switching element X2 has an asymmetry with respect to the shape of the
このようなスイッチング素子X2において、駆動電極25に電位を付与すると、駆動電極25,26間には静電引力が発生する。付与電位が充分に高い場合、可動部22は、コンタクト電極23が、コンタクト電極24Aの突起部24aと当接した状態で、コンタクト電極24Bの突起部24bに当接するまで動作ないし弾性変形する。このようにして、スイッチング素子X2の閉状態が達成される。閉状態においては、コンタクト電極23により一対のコンタクト電極24A,24Bが電気的に橋渡しされ、電流がコンタクト電極24A,24B間を通過することが許容される。このようなスイッチオン動作により、例えば高周波信号のオン状態を達成することができる。
In such a switching element X2, when a potential is applied to the
一方、閉状態にあるスイッチング素子X2において、駆動電極25に対する電位付与を停止することによって駆動電極25,26の間に作用する静電引力を消滅させると、可動部22はその自然状態に復帰し、コンタクト電極23は、コンタクト電極24Aの突起部24aと当接した状態で、コンタクト電極24Bの突起部24bから離隔する。このようにして、図28に示すような、スイッチング素子X2の開状態が達成される。開状態では、一対のコンタクト電極24A,24Bが電気的に分離され、電流がコンタクト電極24A,24B間を通過することは阻まれる。このようなスイッチオフ動作により、例えば高周波信号のオフ状態を達成することができる。また、このような開状態にあるスイッチング素子X2については、上述したスイッチオン動作によって再び閉状態ないしオン状態に切り替えることが可能である。
On the other hand, in the switching element X2 in the closed state, when the electrostatic attraction acting between the
このようにして実質的に一接点型の動作をするスイッチング素子X2では、コンタクト電極23とコンタクト電極24Aの突起部24aとが常時的に当接しているため、コンタクト電極24A,24B(固定コンタクト電極)に対するコンタクト電極23(可動コンタクト電極)の配向ばらつきを抑制することが可能なのである。コンタクト電極24A,24Bに対するコンタクト電極23の配向ばらつきが小さいことは、スイッチング素子X2の駆動電圧を低減するのに資する。
Thus, in the switching element X2 that operates substantially in a one-contact type, the
図31から図34は、スイッチング素子X2の製造方法を、図28および図29に相当する断面の変化として表す。また、図35から図37は、当該製造方法における突起部形成箇所近傍のプロセスを拡大して表す。 31 to 34 show a method for manufacturing the switching element X2 as a change in cross section corresponding to FIGS. FIGS. 35 to 37 show an enlarged view of the process in the vicinity of the protrusion forming portion in the manufacturing method.
本方法においては、まず、図31(a)に示すような材料基板S2’を用意する。材料基板S2’は、SOI(silicon on insulator)基板であり、第1層201、第2層202、および、これらの間の中間層203よりなる積層構造を有する。材料基板S2’の構成は、例えば上述の材料基板S1’の構成と同一である。第1層201は、上述の固定部21および可動部22へと加工される。第2層202は、上述のベース基板S2へと加工される。中間層203は、上述の境界層27へと加工される。
In this method, first, a material substrate S2 'as shown in FIG. The material substrate S <b> 2 ′ is an SOI (silicon on insulator) substrate and has a stacked structure including a
次に、図31(b)に示すように、第1層201上に導体膜204および保護膜205を形成する。導体膜204の形成においては、例えば、スパッタリング法により、第1層201上にCrを成膜し、続いてその上にAuを成膜する。Cr膜の厚さは例えば50nmであり、Au膜の厚さは例えば500nmである。保護膜205は、例えばスパッタリング法によって形成され、例えば、Cr、Mo、TiもしくはNi、またはこれらを含む合金よりなる。保護膜205の厚さは例えば500nmである。
Next, as shown in FIG. 31B, a
次に、図31(c)に示すように、フォトリソ法により導体膜204上にレジストパターン206,207を形成する。レジストパターン206は、コンタクト電極23に対応するパターン形状を有する。レジストパターン207は、駆動電極25に対応するパターン形状を有する。
Next, as shown in FIG. 31C, resist
次に、図32(a)に示すように、レジストパターン206,207をマスクとして利用して導体膜204および保護膜205の各々に対してエッチング処理を施すことにより、第1層201上に、コンタクト電極23およびその上の保護膜205a、並びに、駆動電極25およびその上の保護膜205bを形成する。
Next, as shown in FIG. 32A, the
次に、レジストパターン206,207を除去した後、図32(b)に示すように、第1層201にエッチング処理を施すことによってスリット28を形成する。具体的には、具体的には、スイッチング素子X1の第1の製造方法に関して図7(b)を参照して上述したスリット形成手法と同様である。本工程にて、固定部21および可動部22が成形されることとなる。
Next, after removing the resist
次に、図32(c)に示すように、可動部22、コンタクト電極23、駆動電極25、および保護膜205a,205bを覆いつつ、スリット28を塞ぐようにして材料基板S2’の第1層201側に犠牲層208を形成する。犠牲層材料としては例えば二酸化シリコンを採用することができる。犠牲層208を形成するための手法としては、例えばプラズマCVD法やスパッタリング法を採用することができる。形成される犠牲層208の厚さは例えば5μmである。また、犠牲層材料としてはポリイミドを採用してもよい。
Next, as shown in FIG. 32C, the first layer of the material substrate S2 ′ is formed so as to cover the
次に、犠牲層208をパターニングすることによって、図33(a)および図35(a)に示すように開口部208a,208bを形成してコンタクト電極23を部分的に露出させ、且つ、図33(a)に示すように開口部208c,208d,208eを形成する。具体的には、フォトリソ法により犠牲層208上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして利用して犠牲層208に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、ウエットエッチングを採用することができる。ウエットエッチングのためのエッチング液としては、例えばバッファードフッ酸(BHF)を採用することができる。開口部208a,208bは、各々、コンタクト電極24A,24Bの突起部24a,24bを形成するためのものである。開口部208c,208dは、各々、固定部21においてコンタクト電極24A,24Bが接合する領域を露出させるためのものである。開口部208eは、固定部21において駆動電極26が接合する領域を露出させるためのものである。
Next, by patterning the
次に、図33(b)および図35(b)に示すように、保護膜205aにおいて犠牲層208の開口部208aに露出する領域をウエットエッチングにより除去する。本工程でのエッチング液としては、保護膜205aがCrよりなる場合には、例えば硝酸第2セリウムアンモニウム水溶液を使用することができ、保護膜205aがMoよりなる場合には、例えば硝酸およびリン酸を含む水溶液を使用することができ、保護膜205aがTiよりなる場合には、例えばBHFを使用することができ、保護膜205aがNiよりなる場合には、例えばリン酸と硝酸と酢酸を含む水溶液を使用することができる。
Next, as shown in FIGS. 33B and 35B, the region exposed to the
次に、犠牲層208のパターニング工程にて露出した箇所上および犠牲層208上にわたって、例えば図35(c)に示すように第1シード層209aを形成する(図の簡潔化のため図33および図34では省略)。第1シード層209aは、材料基板S2’の第1層201と密着性のよい材料よりなり、例えば、Cr、Mo、TiもしくはNi、またはこれらを含む合金よりなる。このような第1シード層209aは、例えば、スパッタリング法によって厚さ1μmに形成される。
Next, the
次に、上述のようにして形成された第1シード層209a上に、例えば図36(a)に示すように第2シード層209bを形成する(図の簡潔化のため図33および図34では省略)。第2シード層209bは、後出のめっき形成部と密着性のよい材料よりなる。このような第2シード層209bは、例えば、スパッタリング法によって厚さ300nmのAuを成膜することによって形成することができる。この第2シード層209bおよび上述の第1シード層209aは、後出の電気めっき法を実行する際に使用する通電用のシード層209をなす。
Next, a
次に、図33(c)および図36(b)に示すようにレジストパターン210を形成する。レジストパターン210は、コンタクト電極24A,24Bに対応する開口部210a,210bおよび駆動電極26に対応する開口部210cを有する。
Next, as shown in FIGS. 33C and 36B, a resist
次に、図34(a)および図36(c)に示すように、開口部208aを充たす突起部24aを有するコンタクト電極24A、開口部208bを充たす突起部24bを有するコンタクト電極24B、および駆動電極26を形成する。具体的には、レジストパターン210によって覆われずに露出する上述のシード層209上に、電気めっき法により例えばAuを成長させる。成長させるめっき材料の厚さは例えば20μmである。
Next, as shown in FIGS. 34A and 36C, a
次に、図34(b)に示すように、例えばウエットエッチングによってレジストパターン210を除去した後、シード層209(第1シード層209a,第2シード層209b)において露出している部分を、例えば図37(a)に示すようにエッチング除去する。
Next, as shown in FIG. 34B, after the resist
次に、図34(c)または図37(b)に示すように、犠牲層208および中間層203の一部を除去する。具体的には、犠牲層208および中間層203に対してウエットエッチング処理を施す。本エッチング処理では、まず犠牲層208が除去され、その後、スリット28に臨む箇所から中間層203の一部が除去される。このエッチング処理は、可動部22の全体と第2層202との間に適切に空隙が形成された後に停止する。このようにして、中間層203において境界層27が残存形成される。また、第2層202は、ベース基板S2を構成することとなる。
Next, as shown in FIG. 34C or FIG. 37B, a part of the
次に、図37(c)に示すように、ウエットエッチングによって、保護膜205a,205b、および、少なくとも、コンタクト電極24A,24Bの突起部24a,24Bにおけるコンタクト電極23側表面のシード層209の最もコンタクト電極23側の第1シード層209a(除去対象層R3,R4)を除去する。これによって、図37(c)に示すように、コンタクト電極23とコンタクト電極24Aの突起部24aとの間にエアギャップG3が形成されるとともに、コンタクト電極23とコンタクト電極24Bの突起部24bとの間にエアギャップG4が形成される。保護膜205a,205bおよび第1シード層209aないし除去対象層R3,R4が異なる材料よりなる場合には、保護膜205a,205bに対するウエットエッチングと第1シード層209aに対するウエットエッチングは異なるプロセスで行い、同一材料よりなる場合には、保護膜205a,205bに対するウエットエッチングと第1シード層209aに対するウエットエッチングは単一のプロセスで行う。エッチング液としては、保護膜205a,205bや第1シード層209aがCrよりなる場合には、例えば硝酸第2セリウムアンモニウム水溶液を使用することができ、保護膜205a,205bや第1シード層209aがMoよりなる場合には、例えば硝酸およびリン酸を含む水溶液を使用することができ、保護膜205a,205bや第1シード層209aがTiよりなる場合には、例えばBHFを使用することができ、保護膜205a,205bや第1シード層209aがNiよりなる場合には、例えばリン酸と硝酸と酢酸を含む水溶液を使用することができる。また、本工程では、第1シード層209aの一部である除去対象層R3,R4が適切に除去されたうえで、材料基板S2’の第1層201上に立設するコンタクト電極24A,24Bおよび駆動電極26の基端をなす第1シード層209aが過度に侵食されないように、エッチング時間を調整する。第1層201に対するコンタクト電極24A,24Bおよび駆動電極26の接合面積は、突起部24a,24bのサイズと比較して相当程度に大きいので、そのような調整が可能である。
Next, as shown in FIG. 37C, by wet etching, the
本工程を経ると、可動部22に僅かな反りが生じ、可動部22がコンタクト電極24側に僅かに変位する(図示略)。上述のようにして形成された駆動電極25には、その形成過程において内部応力が生じており、この内部応力の作用により、当該駆動電極25とこれが接合する可動部22とが反るのである。具体的には、可動部22の自由端22bがコンタクト電極24に僅かに接近するように、可動部22に変形ないし反りが生じる。この反りに起因する自由端22bやコンタクト電極23の変位量については、可動部22上に上述のようにして成膜形成される駆動電極25の厚さを制御することによって高精度に制御することができる。
After this step, the
この後、必要に応じて、超臨界乾燥法により素子全体を乾燥する。以上のようにして、スイッチング素子X2を製造することができる。 Thereafter, the entire device is dried by a supercritical drying method as necessary. As described above, the switching element X2 can be manufactured.
本方法は、実質的に、スイッチング素子X1の第1の製造方法および第2の製造方法を含む。本方法は、当該第1の製造方法が上述のようにコンタクト電極13,14間のエアギャップ形成を制御しやすく且つ接触抵抗を低減するのに適するのと同様の理由で、コンタクト電極23とコンタクト電極24A(突起部24a)の間のエアギャップ形成を制御しやすく(本実施形態では当該エアギャップが最終的になくなるように制御する)且つ接触抵抗を低減するのに適するとともに、当該第2の製造方法が上述のようにコンタクト電極13,14間のエアギャップ形成を制御しやすく且つ接触抵抗を低減するのに適するのと同様の理由で、コンタクト電極23とコンタクト電極24B(突起部24b)の間のエアギャップ形成を制御しやすく且つ接触抵抗を低減するのに適する。
This method substantially includes a first manufacturing method and a second manufacturing method of the switching element X1. This method is the same as that in which the first manufacturing method is easy to control the formation of the air gap between the
加えて、コンタクト電極23上の保護膜205aを利用する本方法によると、コンタクト電極23に所定の残渣(例えば、レジストパターン206に由来する残渣や、犠牲層208に由来する残渣)が付着するのを防止することができる。これは、コンタクト電極23,24間の接触抵抗を低減するのに資する。
In addition, according to the present method using the
本方法においては、スイッチング素子X1の第3の製造方法と実質的に同様に、コンタクト電極23および駆動電極25を形成する前に、図32(b)を参照して上述したようにスリット28を形成して固定部21および可動部22を成形したうえで、図34(c)を参照して上述したように、ウエットエッチングによって中間層203の一部を除去して、可動部22の全体と第2層202との間に空隙を形成してもよい。このような手法を採用すると、スイッチング素子X1の第3の製造方法に関して上述したのと実質的に同様に、コンタクト電極23や駆動電極25がBHFなどの強いエッチング液に曝されるのを回避することができる。
In this method, as in the third manufacturing method of the switching element X1, the
図38は、本発明の第3の実施形態に係る通信機器300の部分構成を表す。通信機器300は、複数のRF回路C1〜Cmと、複数のアンテナA1〜Amと、これらの間の合計m個のスイッチング素子301を備え、例えば携帯電話として構成されている。
FIG. 38 shows a partial configuration of a
複数のRF回路C1〜Cmは、各々、本実施形態ではデュプレクサであり、LNAやPAなどを含んで構成され、ベースバンドに接続されている。RF回路C1〜Cmの各々は、通信機器300が送受信に使用する周波数帯ごとに設けられたものである。複数のアンテナA1〜Amは、各々、通信機器300が送受信に使用する周波数帯ごとに設けられたものである。
Each of the plurality of RF circuits C1 to Cm is a duplexer in the present embodiment, includes an LNA, a PA, and the like, and is connected to the baseband. Each of the RF circuits C1 to Cm is provided for each frequency band used by the
各スイッチング素子301は、複数のRF回路C1〜Cmと複数のアンテナA1〜Amとの間の接続関係を通信周波数に応じて切り替えるためのものであり、選択された一のスイッチング素子301が必要に応じて閉状態ないしオン状態となるように制御される。このようなスイッチング素子301は、上述の第1〜第3の製造方法のいずれかにより得られたスイッチング素子X1、または、上述のようにして製造されたスイッチング素子X2によって、構成されている。
Each switching
以上のような複数のRF回路C1〜Cm、複数のアンテナA1〜Am、および複数のスイッチング素子301を具備することによって、通信機器300は、一台で複数の異なる周波数帯のシステムに対応可能なマルチバンド通信機器として稼働することができる。
By including the plurality of RF circuits C1 to Cm, the plurality of antennas A1 to Am, and the plurality of switching
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。 As a summary of the above, the configurations of the present invention and variations thereof are listed below as supplementary notes.
(付記1)第1コンタクト電極と、
前記第1コンタクト電極に向かって延出する突起部を含んで前記第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第2コンタクト電極と、を備え、
前記第1および第2コンタクト電極が当接可能に設けられているスイッチング素子を製造するための方法であって、
基板上に第1コンタクト電極を形成する工程と、
前記第1コンタクト電極を覆う犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層をパターニングして、少なくとも、前記第1コンタクト電極を部分的に露出させる開口部、を形成するパターニング工程と、
前記パターニング工程にて露出した箇所上および前記犠牲層上にわたって、少なくとも2層からなるシード層を形成する工程と、
前記犠牲層を介して前記第1コンタクト電極に対向し且つ前記開口部を充たす突起部を含む部位、を有する第2コンタクト電極を形成する工程と、
前記犠牲層を除去する工程と、
少なくとも、前記突起部における第1コンタクト電極側表面のシード層の最も第1コンタクト電極側の層、を除去する工程と、を含むスイッチング素子製造方法。
(付記2)前記第1コンタクト電極上に保護膜を形成する工程を含み、前記開口部を形成する前記工程では、前記犠牲層をパターニングして、少なくとも前記第1コンタクト電極上の前記保護膜の一部を露出させ、前記犠牲層を除去する前記工程より後に、前記保護膜を除去する工程を含む、付記1に記載のスイッチング素子製造方法。
(付記3)固定部と、
前記固定部に固定された固定端を有して延びる可動部と、
前記可動部上に設けられた第1コンタクト電極と、
前記第1コンタクト電極に向かって延出する突起部を含んで前記第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第2コンタクト電極と、を備えるスイッチング素子を製造するための方法であって、
第1層、第2層、並びに当該第1および第2層の間の中間層よりなる積層構造を有する材料基板における前記第1層上に、第1コンタクト電極を形成する第1工程と、
前記第1層において可動部を成形する第2工程と、
前記可動部および前記第1コンタクト電極を覆う犠牲層を形成する第3工程と、
前記犠牲層をパターニングして、少なくとも、前記第1コンタクト電極を部分的に露出させる開口部、を形成する第4工程と、
前記第4工程にて露出した箇所上および前記犠牲層上にわたって、少なくとも2層からなるシード層を形成する第5工程と、
前記犠牲層を介して前記第1コンタクト電極に対向し且つ前記開口部を充たす突起部を含む部位、を有する第2コンタクト電極を形成する第6工程と、
前記犠牲層を除去する第7工程と、
前記第2層および前記可動部の間に介在する中間層を除去する第8工程と、
少なくとも、前記突起部における第1コンタクト電極側表面のシード層の最も第1コンタクト電極側の層、を除去する第9工程と、を含むスイッチング素子製造方法。
(付記4)前記第1コンタクト電極上に保護膜を形成する工程を含み、前記第4工程では、前記犠牲層をパターニングして、少なくとも前記第1コンタクト電極上の前記保護膜の一部を露出させ、前記第7工程より後に、前記保護膜を除去する工程を含む、付記3に記載のスイッチング素子製造方法。
(付記5)固定部と、
前記固定部に固定された固定端を有して延びる可動部と、
前記可動部上に設けられた第1コンタクト電極と、
前記第1コンタクト電極に向かって延出する第1突起部を含んで前記第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第2コンタクト電極と、
前記第1コンタクト電極に向かって延出する第2突起部を含んで前記第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第3コンタクト電極と、を備えるスイッチング素子を製造するための方法であって、
第1層、第2層、並びに当該第1および第2層の間の中間層よりなる積層構造を有する材料基板における前記第1層上に、第1コンタクト電極を形成する第1工程と、
前記第1コンタクト電極上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記第1層において可動部を成形する第2工程と、
前記可動部および前記第1コンタクト電極を覆う犠牲層を形成する第3工程と、
前記犠牲層をパターニングして、少なくとも、前記第1コンタクト電極上の前記保護膜を部分的に露出させる第1開口部および第2開口部、を形成する第4工程と、
前記保護膜において前記第1開口部に露出する領域を除去する保護膜部分除去工程と、
前記第4工程および前記保護膜部分除去工程にて露出した箇所上および前記犠牲層上にわたって、少なくとも2層からなるシード層を形成する第5工程と、
前記犠牲層を介して前記第1コンタクト電極に対向し且つ前記第1開口部を充たす第1突起部を含む部位、を有する第2コンタクト電極を形成し、また、前記犠牲層を介して前記第1コンタクト電極に対向し且つ前記第2開口部を充たす第2突起部を含む部位、を有する第3コンタクト電極を形成する、第6工程と、
前記犠牲層を除去する第7工程と、
前記第2層および前記可動部の間に介在する中間層を除去する第8工程と、
少なくとも、前記第1および第2突起部における第1コンタクト電極側表面のシード層の最も第1コンタクト電極側の層、を除去する第9工程と、
前記保護膜を除去する工程と、を含むスイッチング素子製造方法。
(付記6)前記第2工程を前記第1工程より前に行い、前記第8工程を前記第2工程より後であって前記第1工程より前に行う、付記3から5のいずれか一つに記載のスイッチング素子製造方法。
(付記7)前記シード層における最下端の層および/または前記保護膜は、クロム、モリブデン、チタンもしくはニッケル、またはこれらを含む合金よりなる、付記1から6のいずれか一つに記載のスイッチング素子製造方法。
(付記8)前記犠牲層はポリイミドよりなる、付記1から7のいずれか一つに記載のスイッチング素子製造方法。
(付記9)付記1から8のいずれか一つに記載の方法によって製造されたスイッチング素子。
(付記10)付記9に記載のスイッチング素子を備える通信機器。
(Supplementary note 1) a first contact electrode;
A second contact electrode having a portion that includes a protrusion extending toward the first contact electrode and faces the first contact electrode, and
A method for manufacturing a switching element in which the first and second contact electrodes are provided so as to be in contact with each other,
Forming a first contact electrode on a substrate;
Forming a sacrificial layer covering the first contact electrode;
Patterning the sacrificial layer to form at least an opening that partially exposes the first contact electrode; and
Forming a seed layer composed of at least two layers on the portion exposed in the patterning step and on the sacrificial layer;
Forming a second contact electrode having a portion that includes a protrusion that faces the first contact electrode through the sacrificial layer and fills the opening;
Removing the sacrificial layer;
Removing at least the first contact electrode side layer of the seed layer on the first contact electrode side surface of the protrusion.
(Supplementary Note 2) Including the step of forming a protective film on the first contact electrode, and in the step of forming the opening, the sacrificial layer is patterned to form at least the protective film on the first contact electrode. The switching element manufacturing method according to
(Appendix 3) a fixed part;
A movable part extending with a fixed end fixed to the fixed part;
A first contact electrode provided on the movable part;
A second contact electrode including a protrusion that extends toward the first contact electrode and has a portion facing the first contact electrode, the method comprising:
A first step of forming a first contact electrode on the first layer of the material substrate having a laminated structure including a first layer, a second layer, and an intermediate layer between the first and second layers;
A second step of forming the movable part in the first layer;
A third step of forming a sacrificial layer covering the movable part and the first contact electrode;
A fourth step of patterning the sacrificial layer to form at least an opening that partially exposes the first contact electrode;
A fifth step of forming a seed layer comprising at least two layers over the portion exposed in the fourth step and the sacrificial layer;
A sixth step of forming a second contact electrode having a projecting portion that faces the first contact electrode through the sacrificial layer and fills the opening;
A seventh step of removing the sacrificial layer;
An eighth step of removing an intermediate layer interposed between the second layer and the movable part;
A ninth step of removing at least the first contact electrode side layer of the seed layer on the first contact electrode side surface of the protrusion.
(Supplementary Note 4) The method includes a step of forming a protective film on the first contact electrode, and in the fourth step, the sacrificial layer is patterned to expose at least a part of the protective film on the first contact electrode. The switching element manufacturing method according to appendix 3, further comprising a step of removing the protective film after the seventh step.
(Supplementary note 5) a fixing part;
A movable part extending with a fixed end fixed to the fixed part;
A first contact electrode provided on the movable part;
A second contact electrode including a first protrusion extending toward the first contact electrode and having a portion facing the first contact electrode;
A third contact electrode including a second projecting portion extending toward the first contact electrode and having a portion facing the first contact electrode, the method comprising:
A first step of forming a first contact electrode on the first layer of the material substrate having a laminated structure including a first layer, a second layer, and an intermediate layer between the first and second layers;
A protective film forming step of forming a protective film on the first contact electrode;
A second step of forming the movable part in the first layer;
A third step of forming a sacrificial layer covering the movable part and the first contact electrode;
A fourth step of patterning the sacrificial layer to form at least a first opening and a second opening that at least partially expose the protective film on the first contact electrode;
A protective film part removing step of removing a region exposed to the first opening in the protective film;
A fifth step of forming a seed layer composed of at least two layers over the portion exposed in the fourth step and the protective film partial removal step and the sacrificial layer;
Forming a second contact electrode having a portion including a first protrusion that opposes the first contact electrode through the sacrificial layer and fills the first opening; and the second contact electrode through the sacrificial layer. Forming a third contact electrode having a portion including a second protrusion that opposes one contact electrode and fills the second opening; and
A seventh step of removing the sacrificial layer;
An eighth step of removing an intermediate layer interposed between the second layer and the movable part;
A ninth step of removing at least the first contact electrode side layer of the seed layer on the first contact electrode side surface of the first and second protrusions;
And a step of removing the protective film.
(Supplementary Note 6) Any one of Supplementary Notes 3 to 5, wherein the second step is performed before the first step, and the eighth step is performed after the second step and before the first step. The switching element manufacturing method as described in 2.
(Supplementary note 7) The switching element according to any one of
(Supplementary note 8) The switching element manufacturing method according to any one of
(Supplementary note 9) A switching element manufactured by the method according to any one of
(Additional remark 10) A communication apparatus provided with the switching element of Additional remark 9.
X1,X2,X3 スイッチング素子
S1,S2 ベース基板
11,21 固定部
12,22 可動部
13,14,23,24A,24B,92,93 コンタクト電極
14a,24a,24b 突起部
15,16,25,26 駆動電極
17,27 境界層
18,28 スリット
S1’,S2’ 材料基板
101,201 第1層
102,202 第2層
103,203 中間層
104,204 導体膜
107,111,208 犠牲層
110,110a,110b,205,205a,205b 保護膜
X1, X2, X3 Switching element S1,
Claims (8)
前記第1コンタクト電極に向かって延出する突起部を含んで前記第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第2コンタクト電極と、を備え、
前記第1および第2コンタクト電極が当接可能に設けられているスイッチング素子を製造するための方法であって、
基板上に第1コンタクト電極を形成する工程と、
前記第1コンタクト電極を覆う犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層をパターニングして、少なくとも、前記第1コンタクト電極を部分的に露出させる開口部、を形成するパターニング工程と、
前記パターニング工程にて露出した箇所上および前記犠牲層上にわたって、少なくとも2層からなるシード層を形成する工程と、
前記犠牲層を介して前記第1コンタクト電極に対向し且つ前記開口部を充たす突起部を含む部位、を有する第2コンタクト電極を形成する工程と、
前記犠牲層を除去する工程と、
少なくとも、前記突起部における第1コンタクト電極側表面のシード層の最も第1コンタクト電極側の層、を除去する工程と、を含むスイッチング素子製造方法。 A first contact electrode;
A second contact electrode having a portion that includes a protrusion extending toward the first contact electrode and faces the first contact electrode, and
A method for manufacturing a switching element in which the first and second contact electrodes are provided so as to be in contact with each other,
Forming a first contact electrode on a substrate;
Forming a sacrificial layer covering the first contact electrode;
Patterning the sacrificial layer to form at least an opening that partially exposes the first contact electrode; and
Forming a seed layer composed of at least two layers on the portion exposed in the patterning step and on the sacrificial layer;
Forming a second contact electrode having a portion that includes a protrusion that faces the first contact electrode through the sacrificial layer and fills the opening;
Removing the sacrificial layer;
Removing at least the first contact electrode side layer of the seed layer on the first contact electrode side surface of the protrusion.
前記固定部に固定された固定端を有して延びる可動部と、
前記可動部上に設けられた第1コンタクト電極と、
前記第1コンタクト電極に向かって延出する突起部を含んで前記第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第2コンタクト電極と、を備えるスイッチング素子を製造するための方法であって、
第1層、第2層、並びに当該第1および第2層の間の中間層よりなる積層構造を有する材料基板における前記第1層上に、第1コンタクト電極を形成する第1工程と、
前記第1層において可動部を成形する第2工程と、
前記可動部および前記第1コンタクト電極を覆う犠牲層を形成する第3工程と、
前記犠牲層をパターニングして、少なくとも、前記第1コンタクト電極を部分的に露出させる開口部、を形成する第4工程と、
前記第4工程にて露出した箇所上および前記犠牲層上にわたって、少なくとも2層からなるシード層を形成する第5工程と、
前記犠牲層を介して前記第1コンタクト電極に対向し且つ前記開口部を充たす突起部を含む部位、を有する第2コンタクト電極を形成する第6工程と、
前記犠牲層を除去する第7工程と、
前記第2層および前記可動部の間に介在する中間層を除去する第8工程と、
少なくとも、前記突起部における第1コンタクト電極側表面のシード層の最も第1コンタクト電極側の層、を除去する第9工程と、を含むスイッチング素子製造方法。 A fixed part;
A movable part extending with a fixed end fixed to the fixed part;
A first contact electrode provided on the movable part;
A second contact electrode including a protrusion that extends toward the first contact electrode and has a portion facing the first contact electrode, the method comprising:
A first step of forming a first contact electrode on the first layer of the material substrate having a laminated structure including a first layer, a second layer, and an intermediate layer between the first and second layers;
A second step of forming the movable part in the first layer;
A third step of forming a sacrificial layer covering the movable part and the first contact electrode;
A fourth step of patterning the sacrificial layer to form at least an opening that partially exposes the first contact electrode;
A fifth step of forming a seed layer comprising at least two layers over the portion exposed in the fourth step and the sacrificial layer;
A sixth step of forming a second contact electrode having a projecting portion that faces the first contact electrode through the sacrificial layer and fills the opening;
A seventh step of removing the sacrificial layer;
An eighth step of removing an intermediate layer interposed between the second layer and the movable part;
A ninth step of removing at least the first contact electrode side layer of the seed layer on the first contact electrode side surface of the protrusion.
前記固定部に固定された固定端を有して延びる可動部と、
前記可動部上に設けられた第1コンタクト電極と、
前記第1コンタクト電極に向かって延出する第1突起部を含んで前記第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第2コンタクト電極と、
前記第1コンタクト電極に向かって延出する第2突起部を含んで前記第1コンタクト電極に対向する部位、を有する第3コンタクト電極と、を備えるスイッチング素子を製造するための方法であって、
第1層、第2層、並びに当該第1および第2層の間の中間層よりなる積層構造を有する材料基板における前記第1層上に、第1コンタクト電極を形成する第1工程と、
前記第1コンタクト電極上に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記第1層において可動部を成形する第2工程と、
前記可動部および前記第1コンタクト電極を覆う犠牲層を形成する第3工程と、
前記犠牲層をパターニングして、少なくとも、前記第1コンタクト電極上の前記保護膜を部分的に露出させる第1開口部および第2開口部、を形成する第4工程と、
前記保護膜において前記第1開口部に露出する領域を除去する保護膜部分除去工程と、
前記第4工程および前記保護膜部分除去工程にて露出した箇所上および前記犠牲層上にわたって、少なくとも2層からなるシード層を形成する第5工程と、
前記犠牲層を介して前記第1コンタクト電極に対向し且つ前記第1開口部を充たす第1突起部を含む部位、を有する第2コンタクト電極を形成し、また、前記犠牲層を介して前記第1コンタクト電極に対向し且つ前記第2開口部を充たす第2突起部を含む部位、を有する第3コンタクト電極を形成する、第6工程と、
前記犠牲層を除去する第7工程と、
前記第2層および前記可動部の間に介在する中間層を除去する第8工程と、
少なくとも、前記第1および第2突起部における第1コンタクト電極側表面のシード層の最も第1コンタクト電極側の層、を除去する第9工程と、
前記保護膜を除去する工程と、を含むスイッチング素子製造方法。 A fixed part;
A movable part extending with a fixed end fixed to the fixed part;
A first contact electrode provided on the movable part;
A second contact electrode including a first protrusion extending toward the first contact electrode and having a portion facing the first contact electrode;
A third contact electrode including a second projecting portion extending toward the first contact electrode and having a portion facing the first contact electrode, the method comprising:
A first step of forming a first contact electrode on the first layer of the material substrate having a laminated structure including a first layer, a second layer, and an intermediate layer between the first and second layers;
A protective film forming step of forming a protective film on the first contact electrode;
A second step of forming the movable part in the first layer;
A third step of forming a sacrificial layer covering the movable part and the first contact electrode;
A fourth step of patterning the sacrificial layer to form at least a first opening and a second opening that at least partially expose the protective film on the first contact electrode;
A protective film part removing step of removing a region exposed to the first opening in the protective film;
A fifth step of forming a seed layer composed of at least two layers over the portion exposed in the fourth step and the protective film partial removal step and the sacrificial layer;
Forming a second contact electrode having a portion including a first protrusion that opposes the first contact electrode through the sacrificial layer and fills the first opening; and the second contact electrode through the sacrificial layer. Forming a third contact electrode having a portion including a second protrusion that opposes one contact electrode and fills the second opening; and
A seventh step of removing the sacrificial layer;
An eighth step of removing an intermediate layer interposed between the second layer and the movable part;
A ninth step of removing at least the first contact electrode side layer of the seed layer on the first contact electrode side surface of the first and second protrusions;
And a step of removing the protective film.
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