JP2000173375A - マイクロリレー用接点構造 - Google Patents
マイクロリレー用接点構造Info
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- JP2000173375A JP2000173375A JP10346799A JP34679998A JP2000173375A JP 2000173375 A JP2000173375 A JP 2000173375A JP 10346799 A JP10346799 A JP 10346799A JP 34679998 A JP34679998 A JP 34679998A JP 2000173375 A JP2000173375 A JP 2000173375A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H1/00—Contacts
- H01H1/06—Contacts characterised by the shape or structure of the contact-making surface, e.g. grooved
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
- H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
Abstract
(57)【要約】
【課題】 接点閉成時の溶着等を防止し、接点をスムー
ズに開閉させる。 【解決手段】 基板２上に形成されるマイクロリレー用
接点１０の表面に凹凸１１を形成する。
ズに開閉させる。 【解決手段】 基板２上に形成されるマイクロリレー用
接点１０の表面に凹凸１１を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電マイクロリレ
ー、圧電マイクロリレー等のマイクロリレー用接点構造
に関するものである。
ー、圧電マイクロリレー等のマイクロリレー用接点構造
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、マイクロリレーの接点は、Ｓｉ
基板の表面に電極層を介して形成される。前記電極層は
半導体プロセスにより形成され、前記接点は真空蒸着や
スパッタリングにより形成される。
基板の表面に電極層を介して形成される。前記電極層は
半導体プロセスにより形成され、前記接点は真空蒸着や
スパッタリングにより形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記接
点は、半導体プロセスにより形成される電極層の表面
に、真空蒸着等によって形成されているため、鏡面状態
となる。このため、接点閉成時、接点の表面同士が密着
し、溶着や固着等が発生しやすいという問題がある。
点は、半導体プロセスにより形成される電極層の表面
に、真空蒸着等によって形成されているため、鏡面状態
となる。このため、接点閉成時、接点の表面同士が密着
し、溶着や固着等が発生しやすいという問題がある。
【０００４】そこで、本発明は、接点閉成時の溶着等を
防止し、接点をスムーズに開閉させることのできるマイ
クロリレー用接点構造を提供することを課題とする。
防止し、接点をスムーズに開閉させることのできるマイ
クロリレー用接点構造を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、基板上に形成されるマイクロ
リレー用接点構造において、接点の表面に凹凸を形成し
たものである。
決するための手段として、基板上に形成されるマイクロ
リレー用接点構造において、接点の表面に凹凸を形成し
たものである。
【０００６】この構成により、接点閉成時、接触面積が
小さく抑えられるため、溶着等の問題が発生しにくくな
り、接点の解離が容易となる。
小さく抑えられるため、溶着等の問題が発生しにくくな
り、接点の解離が容易となる。
【０００７】前記凹凸は、フォトリソグラフィー及びエ
ッチングにより形成したり、プラズマ衝撃プロセス又は
イオン衝撃プロセスにより形成すればよい。フォトリソ
グラフィー及びエッチングの場合、所望段差の凹凸を容
易に形成することができ、プラズマ衝撃プロセス又はイ
オン衝撃プロセスの場合、段差の小さい凹凸を無数に形
成することができる。
ッチングにより形成したり、プラズマ衝撃プロセス又は
イオン衝撃プロセスにより形成すればよい。フォトリソ
グラフィー及びエッチングの場合、所望段差の凹凸を容
易に形成することができ、プラズマ衝撃プロセス又はイ
オン衝撃プロセスの場合、段差の小さい凹凸を無数に形
成することができる。
【０００８】また、前記接点を、表層及び下層を備えた
少なくとも２層で構成し、前記表層を略均等に除去する
ことにより、前記凹凸を形成してもよい。
少なくとも２層で構成し、前記表層を略均等に除去する
ことにより、前記凹凸を形成してもよい。
【０００９】この場合、前記表層をエッチングにより除
去容易な材料で構成する一方、前記下層をエッチングの
影響を受けない材料で構成すると、段差を均一にするこ
とができる点で好ましい。
去容易な材料で構成する一方、前記下層をエッチングの
影響を受けない材料で構成すると、段差を均一にするこ
とができる点で好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を添
付図面に従って説明する。
付図面に従って説明する。
【００１１】図１は、本発明に係る接点構造を採用した
マイクロリレーの一例である静電マイクロリレーの概略
図である。この静電マイクロリレーは、大略、固定基板
１と可動基板２とで構成されている。
マイクロリレーの一例である静電マイクロリレーの概略
図である。この静電マイクロリレーは、大略、固定基板
１と可動基板２とで構成されている。
【００１２】固定基板１は、ガラス基板３の上面に固定
電極４及び固定接点５を形成したものである。固定電極
４の表面は絶縁層６で被覆されている。
電極４及び固定接点５を形成したものである。固定電極
４の表面は絶縁層６で被覆されている。
【００１３】可動基板２は、前記固定基板１の上面に立
設したアンカ７に片持ち支持され、前記固定基板１に対
向している。可動基板２の下面には、固定基板１の固定
電極４に対向する可動電極８が形成されている。また、
可動電極８の表面には、絶縁層９を介して前記固定接点
５に対向する可動接点１０が形成されている。可動接点
１０の表面には、図２に示すように、凸部１１ａ及び凹
部１１ｂからなる凹凸１１が形成されている。
設したアンカ７に片持ち支持され、前記固定基板１に対
向している。可動基板２の下面には、固定基板１の固定
電極４に対向する可動電極８が形成されている。また、
可動電極８の表面には、絶縁層９を介して前記固定接点
５に対向する可動接点１０が形成されている。可動接点
１０の表面には、図２に示すように、凸部１１ａ及び凹
部１１ｂからなる凹凸１１が形成されている。
【００１４】続いて、前記構成の静電マイクロリレーの
製造方法について図３を参照しつつ説明する。
製造方法について図３を参照しつつ説明する。
【００１５】まず、図３（ａ）に示すように、ガラス基
板３の表面に、真空蒸着、スパッタリング等により固定
電極４及び固定接点５を形成する。また、固定電極４の
表面に絶縁層６を形成する。
板３の表面に、真空蒸着、スパッタリング等により固定
電極４及び固定接点５を形成する。また、固定電極４の
表面に絶縁層６を形成する。
【００１６】一方、図３（ｂ）に示すように、シリコン
ウェハ１２の表面をシンニングしてアンカ７を形成した
後、半導体プロセスあるいはマイクロマシニングプロセ
スにより可動電極８を形成する。半導体プロセスの場
合、フォトリソグラフィー、酸化／拡散、イオン注入、
ＰＶＤ／ＣＶＤ等により形成することができる。マイク
ロマシニングプロセスの場合、プラズマドライエッチン
グやＫＯＨ（水酸化カリウム）等のエッチャントを利用
したウェットエッチング等により、シリコンウェハの厚
みを薄くするシンニングや、シリコンウェハに切欠きや
開口を形成するビームエッチを行う。
ウェハ１２の表面をシンニングしてアンカ７を形成した
後、半導体プロセスあるいはマイクロマシニングプロセ
スにより可動電極８を形成する。半導体プロセスの場
合、フォトリソグラフィー、酸化／拡散、イオン注入、
ＰＶＤ／ＣＶＤ等により形成することができる。マイク
ロマシニングプロセスの場合、プラズマドライエッチン
グやＫＯＨ（水酸化カリウム）等のエッチャントを利用
したウェットエッチング等により、シリコンウェハの厚
みを薄くするシンニングや、シリコンウェハに切欠きや
開口を形成するビームエッチを行う。
【００１７】また、図３（ｃ）に示すように、前記可動
電極８の表面に、真空蒸着、スパッタリング等により、
絶縁層９を介して接点用金属薄膜層１３を形成する。そ
して、図３（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィー
によりレジストマスク１４を形成する。フォトリソグラ
フィーは、フォトレジスト塗布、露光及び現像の各工程
により行う。
電極８の表面に、真空蒸着、スパッタリング等により、
絶縁層９を介して接点用金属薄膜層１３を形成する。そ
して、図３（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィー
によりレジストマスク１４を形成する。フォトリソグラ
フィーは、フォトレジスト塗布、露光及び現像の各工程
により行う。
【００１８】レジストマスク１４が形成されれば、図３
（ｅ）に示すように、ドライエッチング等により接点用
金属薄膜層１３の不要部分を除去する。ドライエッチン
グの場合、前記接点用金属薄膜層１３の厚さが１０μｍ
であれば、処理時間は５分間とすれば、不要な接点用金
属薄膜層１３を完全に除去できる。そして、図３（ｆ）
に示すように、レジストマスク１４を除去することによ
り、縦、横及び高さの全てが１０μｍとなるような四角
柱の可動接点１０を得る。
（ｅ）に示すように、ドライエッチング等により接点用
金属薄膜層１３の不要部分を除去する。ドライエッチン
グの場合、前記接点用金属薄膜層１３の厚さが１０μｍ
であれば、処理時間は５分間とすれば、不要な接点用金
属薄膜層１３を完全に除去できる。そして、図３（ｆ）
に示すように、レジストマスク１４を除去することによ
り、縦、横及び高さの全てが１０μｍとなるような四角
柱の可動接点１０を得る。
【００１９】さらに、図３（ｇ）に示すように、可動接
点１０の表面に、フォトリソグラフィーにより、市松模
様のレジストマスク１５を形成し、図３（ｈ）に示すよ
うに、ドライエッチング等により凹部１１ｂを形成す
る。そして、図３（ｉ）に示すように、レジストマスク
１５を除去することにより、可動接点１０の表面に凹凸
１１が完成する。ドライエッチングの場合、接点用金属
薄膜層１３の厚さが１０μｍであれば、処理時間を合計
２.５分となるように処理することにより、面積が１０
μｍ2で段差が５μｍの凹凸１１を得ることができる。
前記凹部１１ｂは、処理時間を変更することにより所望
の深さとすることができ、その最大深さは接点用金属薄
膜層１３の厚さ（１０μｍ）である。
点１０の表面に、フォトリソグラフィーにより、市松模
様のレジストマスク１５を形成し、図３（ｈ）に示すよ
うに、ドライエッチング等により凹部１１ｂを形成す
る。そして、図３（ｉ）に示すように、レジストマスク
１５を除去することにより、可動接点１０の表面に凹凸
１１が完成する。ドライエッチングの場合、接点用金属
薄膜層１３の厚さが１０μｍであれば、処理時間を合計
２.５分となるように処理することにより、面積が１０
μｍ2で段差が５μｍの凹凸１１を得ることができる。
前記凹部１１ｂは、処理時間を変更することにより所望
の深さとすることができ、その最大深さは接点用金属薄
膜層１３の厚さ（１０μｍ）である。
【００２０】その後、可動基板２を固定基板１にアンカ
７を陽極接合することにより一体化し、静電マイクロリ
レーが完成する。
７を陽極接合することにより一体化し、静電マイクロリ
レーが完成する。
【００２１】次に、前記構成の静電マイクロリレーの動
作について説明する。
作について説明する。
【００２２】両電極４，８間に電圧を印加していない状
態では、可動基板２は固定接点５に所定間隔で対向し、
可動接点１０は固定接点５から離間している。
態では、可動基板２は固定接点５に所定間隔で対向し、
可動接点１０は固定接点５から離間している。
【００２３】両電極４，８間に電圧を印加すると、静電
引力が発生し、可動基板２は固定基板１に吸引される。
これにより、可動接点１０が固定接点５に閉成する。こ
の場合、可動接点１０の表面には凹凸１１が形成されて
いるので、固定接点５との接触面積が小さく、溶着等が
発生することはない。
引力が発生し、可動基板２は固定基板１に吸引される。
これにより、可動接点１０が固定接点５に閉成する。こ
の場合、可動接点１０の表面には凹凸１１が形成されて
いるので、固定接点５との接触面積が小さく、溶着等が
発生することはない。
【００２４】したがって、閉成した接点５，１０の解離
にはそれ程力を必要としないので、両電極間に印加した
電圧を除去すると、可動基板２はその弾性力により容易
に元の位置に復帰し、可動接点１０は固定接点５から開
放される。
にはそれ程力を必要としないので、両電極間に印加した
電圧を除去すると、可動基板２はその弾性力により容易
に元の位置に復帰し、可動接点１０は固定接点５から開
放される。
【００２５】なお、前記実施形態では、可動接点１０を
１層で構成したが、２層以上で構成するようにしてもよ
い。この場合、表層にエッチングされやすい材料（例え
ば、金（Ａｕ））を使用し、下層にエッチングされにく
い材料（例えば、ニッケル（Ｎｉ））を使用するのが好
ましい。これにより、表層の厚み寸法に対応した深さの
凹部１１ｂを確実に形成することができ、凸部１１ａの
高さ寸法を一致させることが可能となる。また、下層と
して可動基板２に使用されるシリコンウェハやガラスウ
ェハと、表層に使用される材料との密着性を高めること
のできる材料（例えば、クロム（Ｃｒ））を使用する
と、より強固な接点構造を得ることが可能となる。
１層で構成したが、２層以上で構成するようにしてもよ
い。この場合、表層にエッチングされやすい材料（例え
ば、金（Ａｕ））を使用し、下層にエッチングされにく
い材料（例えば、ニッケル（Ｎｉ））を使用するのが好
ましい。これにより、表層の厚み寸法に対応した深さの
凹部１１ｂを確実に形成することができ、凸部１１ａの
高さ寸法を一致させることが可能となる。また、下層と
して可動基板２に使用されるシリコンウェハやガラスウ
ェハと、表層に使用される材料との密着性を高めること
のできる材料（例えば、クロム（Ｃｒ））を使用する
と、より強固な接点構造を得ることが可能となる。
【００２６】また、前記実施形態では、凹凸１１をフォ
トリソグラフィー及びエッチングにより形成するように
したが、プラズマ衝撃プロセスやイオン衝撃プロセスに
より形成することもできる。
トリソグラフィー及びエッチングにより形成するように
したが、プラズマ衝撃プロセスやイオン衝撃プロセスに
より形成することもできる。
【００２７】プラズマ衝撃プロセスでは、例えば、Ａｒ
ガスを、真空度０．５Ｐａで毎分２０ｃｃ供給し、高周
波プラズマ（RF-POWER=200W）によりＡｒ+として１分間
接点表面に衝突させたり、ＳＦ6ガスを、１０Ｐａの圧
力下で毎分２５ｃｃ供給し、高周波プラズマ（RF-POWER
=100W）によりＳとＦとに分解すると共にＦをＦ+とし、
１分間接点表面に衝突させるようにすればよい。
ガスを、真空度０．５Ｐａで毎分２０ｃｃ供給し、高周
波プラズマ（RF-POWER=200W）によりＡｒ+として１分間
接点表面に衝突させたり、ＳＦ6ガスを、１０Ｐａの圧
力下で毎分２５ｃｃ供給し、高周波プラズマ（RF-POWER
=100W）によりＳとＦとに分解すると共にＦをＦ+とし、
１分間接点表面に衝突させるようにすればよい。
【００２８】また、イオン衝撃プロセスでは、例えば、
Ａｒガスを別チャンバーでイオン化させて得たＡｒ
+を、真空度１０-4Ｐａで毎分１０ｃｃ供給し、加速電
圧２ｋＶで接点表面に衝突させるようにすればよい。
Ａｒガスを別チャンバーでイオン化させて得たＡｒ
+を、真空度１０-4Ｐａで毎分１０ｃｃ供給し、加速電
圧２ｋＶで接点表面に衝突させるようにすればよい。
【００２９】これにより、可動接点１０の表面には、フ
ォトリソグラフィー及びエッチングによって形成する場
合に比べて浅い無数の凹部により凹凸１１を形成するこ
とができる。凹凸１１の段差は、例えば、表面積１００
μｍ2、高さ１０μｍの可動接点１０に対し、プラズマ
衝撃プロセスの場合、約０.５μｍとすることができ、
イオン衝撃プロセスの場合、約０.０５μｍとすること
ができる。この結果、接点表面の形状を点状とし、接点
開閉時の溶着等の発生を容易に抑えることができるの
で、接触抵抗を安定化させることが可能となる。
ォトリソグラフィー及びエッチングによって形成する場
合に比べて浅い無数の凹部により凹凸１１を形成するこ
とができる。凹凸１１の段差は、例えば、表面積１００
μｍ2、高さ１０μｍの可動接点１０に対し、プラズマ
衝撃プロセスの場合、約０.５μｍとすることができ、
イオン衝撃プロセスの場合、約０.０５μｍとすること
ができる。この結果、接点表面の形状を点状とし、接点
開閉時の溶着等の発生を容易に抑えることができるの
で、接触抵抗を安定化させることが可能となる。
【００３０】また、前記各実施形態では、可動接点１０
の表面に凹凸１１を形成するようにしたが、固定接点５
に形成するようにしてもよい。
の表面に凹凸１１を形成するようにしたが、固定接点５
に形成するようにしてもよい。
【００３１】さらに、前記各実施形態では、本発明に係
る接点構造を静電マイクロリレーに適用する場合につい
て説明したが、圧電マイクロリレー等の他のマイクロリ
レーに適用することも可能である。
る接点構造を静電マイクロリレーに適用する場合につい
て説明したが、圧電マイクロリレー等の他のマイクロリ
レーに適用することも可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るマイクロリレー用接点構造によれば、接点の表面
に凹凸を形成するようにしたので、接点閉成時、接触面
積を小さくすることができる。このため、溶着等の問題
は発生しにくくなり、接点開放時、要求される解離力を
抑制することが可能となる。したがって、この接点構造
を採用するマイクロリレーに必要とされる駆動力を抑え
ることができ、その小型化が実現できる。
に係るマイクロリレー用接点構造によれば、接点の表面
に凹凸を形成するようにしたので、接点閉成時、接触面
積を小さくすることができる。このため、溶着等の問題
は発生しにくくなり、接点開放時、要求される解離力を
抑制することが可能となる。したがって、この接点構造
を採用するマイクロリレーに必要とされる駆動力を抑え
ることができ、その小型化が実現できる。
【００３３】また、接点表面の凹凸は、フォトリソグラ
フィー及びエッチングによって形成するようにしたの
で、正確に当接部分（凸部）の表面積を設定することが
でき、各製品間で、接点閉成時の接触抵抗のばらつきを
抑えることができる。
フィー及びエッチングによって形成するようにしたの
で、正確に当接部分（凸部）の表面積を設定することが
でき、各製品間で、接点閉成時の接触抵抗のばらつきを
抑えることができる。
【００３４】また、接点表面の凹凸は、プラズマ衝撃プ
ロセス又はイオン衝撃プロセスにより形成するようにし
たので、接点表面の形状を点状とし、接点開閉時の溶着
等の発生を容易に抑えることができるので、接触抵抗を
安定化させることが可能となる。
ロセス又はイオン衝撃プロセスにより形成するようにし
たので、接点表面の形状を点状とし、接点開閉時の溶着
等の発生を容易に抑えることができるので、接触抵抗を
安定化させることが可能となる。
【００３５】また、接点表面の凹凸は、２層以上で形成
した接点の表層を略均等に除去して複数の凹部を設ける
ことにより形成するようにしたので、凹部を正確な深さ
に形成することができ、エッチング時のエッチレートば
らつきによるプロセス公差を低減し、より一層安定した
凹凸形成プロセスを実現することが可能となる。
した接点の表層を略均等に除去して複数の凹部を設ける
ことにより形成するようにしたので、凹部を正確な深さ
に形成することができ、エッチング時のエッチレートば
らつきによるプロセス公差を低減し、より一層安定した
凹凸形成プロセスを実現することが可能となる。
【００３６】特に、表層をエッチング容易な材料、下層
をエッチング困難な材料でそれぞれ形成するようにした
ので、凹部の深さをより一層正確に形成することができ
る。
をエッチング困難な材料でそれぞれ形成するようにした
ので、凹部の深さをより一層正確に形成することができ
る。
【図１】 本発明に係る接点構造を備えたマイクロリレ
ーの断面図である。
ーの断面図である。
【図２】 図１の可動接点の断面図である。
【図３】 図２の可動接点の加工プロセスを示す断面図
である。
である。
１…固定基板 ２…可動基板 ３…ガラス基板 ４…固定電極 ５…固定接点 ６…絶縁層 ７…アンカ ８…可動電極 ９…絶縁層 １０…可動接点 １１…凹凸 １１ａ…凸部 １１ｂ…凹部 １３…接点用金属薄膜層 １４，１５…レジストマスク
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に形成されるマイクロリレー用接
点構造において、 接点の表面に凹凸を形成したことを特徴とするマイクロ
リレー用接点構造。 - 【請求項２】 前記凹凸を、フォトリソグラフィー及び
エッチングにより形成したことを特徴とする請求項１に
記載のマイクロリレー用接点構造。 - 【請求項３】 前記凹凸を、プラズマ衝撃プロセス又は
イオン衝撃プロセスにより形成したことを特徴とする請
求項１に記載のマイクロリレー用接点構造。 - 【請求項４】 前記接点を、表層及び下層を備えた少な
くとも２層で構成し、前記表層を略均等に除去して複数
の凹部を設けることにより、前記凹凸を形成したことを
特徴とする請求項１に記載のマイクロリレー用接点構
造。 - 【請求項５】 前記表層をエッチングにより除去容易な
材料で構成する一方、前記下層をエッチングの影響を受
けない材料で構成したことを特徴とする請求項４に記載
のマイクロリレー用接点構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10346799A JP2000173375A (ja) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | マイクロリレー用接点構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10346799A JP2000173375A (ja) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | マイクロリレー用接点構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000173375A true JP2000173375A (ja) | 2000-06-23 |
Family
ID=18385900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10346799A Pending JP2000173375A (ja) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | マイクロリレー用接点構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000173375A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008117791A (ja) * | 2008-01-24 | 2008-05-22 | Fujitsu Ltd | 電気接点装置およびその製造方法 |
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