JP2000188049A - マイクロマシンスイッチおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大量生産可能で安価かつ高性能な微小スイッ
チを実現する。 【解決手段】 基板１上に信号線のギャップと近接して
設けられかつ基板１面に対して所定の高さを有する支持
部材７と、この支持部材７から基板１面に対して略水平
に突出しかつ一部がギャップと対向するようにして設け
られた可撓性の梁部材（片持ちアーム８）と、この梁部
材の基板１側における少なくともギャップと対向する位
置に設けられた接触電極５と、基板１上に梁部材の一部
と対向して設けられた下部電極４とを備える。そして、
梁部材は、支持部材７との接続部分から下部電極４と対
向する位置にかけて導電性を有することにより上部電極
９として機能し、かつ、少なくとも支持部材７との接続
部分から下部電極４と対向する位置近傍までの領域で、
基板１面に対して直交する厚み方向に沿って熱膨張係数
が略対称となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシンス
イッチおよびその製造方法に関し、特にＤＣ（直流）か
らギガヘルツ以上の広い信号周波数をオン／オフ可能と
するマイクロマシンスイッチおよびその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロックウェル・インターナショナ
ル・コーポレイションのユン・ジェイソン・ヤオの「微
細電気機械スイッチ」（特開平９−１７３００号公報）
に記載の発明を例にして、従来技術を説明する。

【０００３】図１６は、特開平９−１７３００号公報に
開示されたマイクロマシンスイッチの平面図（ａ）およ
びそのＤ−Ｄ’線断面図（ｂ）を示す。同図に示すよう
に、ガリウムヒ素からなる基板５１上には、熱硬化ポリ
イミドからなるアンカー構造５２と、金からなる下部電
極５３と、金からなる信号線５４とが設けられている。

【０００４】そして、アンカー構造５２の上にはシリコ
ン酸化膜からなる片持ちアーム５５が設けられ、この片
持ちアーム５５は、下部電極５３を越えて信号線５４の
位置まで延在しており、これらと空間的な隙間を介して
対向している。

【０００５】片持ちアーム５５の上側には、アルミから
なる上部電極５６がアンカー構造５２から下部電極５３
に対向する位置まで作製されている。また、片持ちアー
ム５５の下側には、信号線５４に対向する位置に金から
なる接触電極５７が設けられている。

【０００６】さて、このような構造をしたマイクロマシ
ンスイッチにおいて、上部電極５６と下部電極５３との
間に３０Ｖの電圧を印加すると、静電気力により上部電
極５６に基板方向（矢印５８の下向き）に引力が働く。
このため、片持ちアーム５５が基板側に変形し、接触電
極５７が信号線５４の両端と接触する。

【０００７】通常の状態では、図１６（ｂ）に示すよう
に、接触電極５７と信号線５４との間には隙間が設けら
れ、したがって２本の信号線５４は互いに切り離されて
いる。このため、下部電極５３に電圧が印加されない状
態では、信号線５４に電流は流れない。

【０００８】しかし、下部電極５３に電圧が印加されて
接触電極５７が信号線５４と接触した状態では、２本の
信号線５４は短絡し、両者の間を電流が流れることがで
きる。したがって、下部電極５３への電圧印加によっ
て、信号線５４を通る電流あるいは信号のオン／オフを
制御することができる。

【０００９】ただし、特にこのスイッチをマイクロ波領
域の信号に使用する際に、スイッチの損失を低減させる
ためには、上部電極５６と接触電極５７とが電気的に十
分に絶縁されていることが重要である。すなわち、もし
上部電極５６と接触電極５７が電気的に短絡していれ
ば、信号線５４を流れる信号（ＤＣを含む）が上部電極
５６にも流れ出てしまう。

【００１０】また、上部電極５６と接触電極５７とが短
絡していなくとも、静電容量がかなり大きいような状態
では、信号線５４を流れる交流信号がやはり上部電極５
６に流れて外部に漏洩する。このように、上部電極５６
と接触電極５７との絶縁が十分でないときには、信号の
漏れが大きくなり、スイッチの特性が悪くなる。上述の
従来例においては、このような観点から、片持ちアーム
５５を構成する材料として絶縁材料（シリコン酸化膜）
を使用している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
のマイクロマシンスイッチには、以下の問題点がある。
片持ちアーム５５は、材料の異なる上部電極５６および
アンカー構造５２と広い領域で接触している。また、ス
イッチの駆動電圧を抑制するため、片持ちアーム５５は
機械的に柔らかい構造となっており、微小電圧で動くよ
うになっている。

【００１２】このように、従来のマイクロマシンスイッ
チにおいては、上部電極５６，片持ちアーム５５および
アンカー構造５２が、それぞれ異なる材料によって形成
されていることから熱膨張係数も異なり、特に片持ちア
ーム５５は歪みによって反りが発生しやすくなってい
る。

【００１３】例えば、熱膨張係数について、二酸化シリ
コン，アルミおよびポリイミドのそれぞれを比較した場
合、二酸化シリコンの熱膨張係数はその他のものと比べ
て約１／１００倍と非常に小さな値を有する。このた
め、プロセス温度およびデバイス完成後の雰囲気の温度
変化によって上部電極５６等の金属部分が膨張し、片持
ちアーム５５には容易に反りが発生してしまう。

【００１４】また、このような反りの存在は、基板５１
に対して上向きであっても下向きであっても、スイッチ
特性に悪い影響を与える。もし、片持ちアーム５５の反
りが上向きの場合には、電圧を印加したときに片持ちア
ーム５５の下側表面が下部電極５３に接触したとして
も、接触電極５７が信号線５４と接触しない状態が生じ
る可能性がある。その場合、仮に接触電極５７と信号線
５４とが接触したとしても、接触部における圧力は極め
て小さなものに過ぎず、このような軽い接触では接触抵
抗が大きくなるという問題がある。

【００１５】一方、片持ちアーム５５の反りが下向きの
場合には、電圧を印加することにより接触電極５７と信
号線５４とは接触するものの、接触電極５７の全体が平
面的に信号線５４に接触するのではなく、いわゆる片当
たり（一部の領域のみで接触すること）が生じ易くな
る。したがって、この場合においてもスイッチの接触抵
抗が大きくなるという問題が生じる。このように、いず
れにしても片持ちアーム５５に反りが生じると接触抵抗
が大きくなり、オン時のスイッチ抵抗が大きくなるとい
う問題がある。

【００１６】実際、従来例においては、スイッチ作製の
プロセスを２５０℃以下の低い温度で行うことにより、
プロセス温度による反りの抑制がなされている。

【００１７】具体的には、片持ちアーム５５を形成する
二酸化シリコン膜を、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プ
ロセスで作製している。ＰＥＣＶＤ酸化膜は、低い温度
で作製できることが利点であり、このようにプロセスの
温度を低く抑えることは、異なる材料の大きな熱膨張係
数の差の影響を減少する上で重要である。

【００１８】一方、材料の機械的特性（歪み、剛性、信
頼性等）および電気的特性（誘電率、最大破壊電圧等）
が、特に温度条件の最適化によって著しく改良されるも
のであることは良く知られているとおりである。しかし
ながら、上述の従来例ではプロセス温度を低く抑える必
要があるため、温度パラメータを材料の最適化のために
十分利用できず、材料的に大きな限界を有するといえ
る。

【００１９】また、一般的に片持ちアーム５５の剛性を
一定に保つため、その厚さを厚くすると、アームの幅を
減少させられるという利点がある。このため、スイッチ
全体の寸法を小さくすることが可能であり、小さい面積
に多くのスイッチを作製することができる利点がある。

【００２０】しかし、二酸化シリコンを片持ちアーム５
５に利用する従来例は、片持ちアーム５５の厚さ方向に
大きな制限を有している。原理的には、ＰＥＣＶＤの時
間を長くすることによって二酸化シリコン膜の厚さを、
１０μｍ以上でも厚くすることが可能であるが、成長時
間が長くなると装置の処理速度が減少してコストが高く
なり、また装置内部にゴミが発生し易くなってたびたび
クリーニングを行う必要がある等の装置メンテナンス上
の種々の問題が生じる。

【００２１】さらに、厚い膜内部には大きな歪みが生じ
て堆積中に基板５１を破壊するという問題も生じる。こ
のような理由から、実際的には、せいぜい２μｍ程度の
厚さに制限されているのが現状である。このため、スイ
ッチ構造の設計的寸法においても厳しい制限がある。

【００２２】また、従来例のようなプロセス温度低減
は、製造時の反り抑制にある程度の効果はあるものの、
使用雰囲気の温度変動による反りに対しては何の役にも
たっていない。この使用時の反りは、熱膨張係数の異な
る積層膜をアーム部に用いた場合における必然的な問題
点である。一方、従来例の構造のスイッチには、機械的
強度および耐久性の点でも問題点がある。スイッチを駆
動させる際、最も大きな応力は片持ちアーム５５の根本
（アンカー構造５２との接続部分）に発生する。したが
って、スイッチの機械的強度・耐久性を向上させるため
には、この根本部の構造を最適化する必要がある。しか
し、従来例の構造は、片持ちアーム５５とアンカー構造
５２とが別個の材料で構成され、さらにはこれら両者が
直角をなすようになっている。このような構造は、根本
部に発生する応力を緩和させるには適当でない。

【００２３】本発明は、このような課題を解決するため
のものであり、大量生産可能で安価かつ高性能なマイク
ロマシンスイッチおよびその製造方法を提供することを
目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係るマイクロマシンスイッチの一態
様は、基板上に設けられた第１の信号線と、上記基板上
に設けられかつ上記第１の信号線の端部から所定のギャ
ップを隔てて端部の設けられた第２の信号線との間の導
通／非導通を制御するマイクロマシンスイッチに関する
ものである。そして、上記基板上に上記ギャップと近接
して設けられかつ上記基板面に対して所定の高さを有す
る支持部材と、この支持部材から上記基板面に対して略
水平に突出しかつ一部が上記ギャップと対向するように
して設けられた可撓性の梁部材と、この梁部材の上記基
板側における少なくとも上記ギャップと対向する位置に
設けられた接触電極と、上記基板上に上記梁部材の一部
と対向して設けられた下部電極とを備えている。上記梁
部材は、上記支持部材との接続部分から上記下部電極と
対向する位置にかけて導電性を有することにより上部電
極として機能し、かつ、少なくとも上記支持部材との接
続部分から上記下部電極と対向する位置近傍までの領域
で、上記基板面に対して直交する厚み方向に沿って熱膨
張係数が略対称となっている。

【００２５】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チのその他の態様においては、上記梁部材における上記
基板側の面と、上記梁部材が接続されている上記支持部
材側の面と、のなす角が鈍角である。また、本発明に係
るマイクロマシンスイッチのその他の態様においては、
上記支持部材は、上記梁部材との接続部分において、上
記梁部材の上記基板と反対側の面よりも高い位置まで突
出している。また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チのその他の態様においては、上記梁部材における上記
基板と反対側の面と、この反対側の面よりも高く突出し
た上記支持部材の表面と、のなす角が鈍角である。

【００２６】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チのその他の態様においては、上記梁部材における上記
基板側の面と、この梁部材が接続されている上記支持部
材の側面と、のなす角が鈍角である。また、本発明に係
るマイクロマシンスイッチのその他の態様においては、
上記接触電極は、上記梁部材における上記基板側の面
に、絶縁性部材を介して設けられている。また、本発明
に係るマイクロマシンスイッチのその他の態様において
は、上記梁部材は、上記接触電極が設けられた面と反対
側の面に、上記接触電極と対向して補強部材が設けられ
ていることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。ま
た、本発明に係るマイクロマシンスイッチのその他の態
様においては、上記接触電極は、上記第１および第２の
信号線と容量接続可能な絶縁体膜によって覆われてい
る。

【００２７】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チのその他の態様においては、上記下部電極は、上記支
持部材と上記ギャップとの間における上記基板上に設け
られている。また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チのその他の態様においては、上記支持部材と上記梁部
材の少なくとも一部とは、同一の導電性部材からなる一
体構造である。また、本発明に係るマイクロマシンスイ
ッチのその他の態様においては、上記梁部材は、上記支
持部材との接続部分から少なくとも上記下部電極と対向
する位置までの領域が導電性部材で形成されるととも
に、この導電性部材の先端部に上記ギャップと対向する
位置まで延在する絶縁性部材が設けられ、上記接触電極
は、上記ギャップと対向してこの絶縁性部材に設けられ
ている。また、本発明に係るマイクロマシンスイッチの
その他の態様においては、上記導電性部材は、半導体材
料よりなる。

【００２８】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チのその他の態様においては、上記梁部材は、半導体材
料により形成され、かつ、上記接触電極の設けられてい
る部分から上記下部電極と対向する部分にかけての領域
が少なくとも絶縁化されている。また、本発明に係るマ
イクロマシンスイッチのその他の態様においては、上記
半導体材料は、単結晶の半導体である。また、本発明に
係るマイクロマシンスイッチのその他の態様において
は、上記半導体材料は、アモルファス半導体または多結
晶半導体である。また、本発明に係るマイクロマシンス
イッチのその他の態様においては、上記基板は、ガラス
基板またはセラミック基板である。また、本発明に係る
マイクロマシンスイッチのその他の態様においては、上
記基板は、ガリウムヒ素基板である。また、本発明に係
るマイクロマシンスイッチのその他の態様においては、
上記マイクロマシンスイッチは、フェーズドアレイアン
テナ装置に使用される。

【００２９】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チの製造方法の一態様は、基板上に設けられた第１の信
号線と、上記基板上に設けられかつ上記第１の信号線の
端部から所定のギャップを隔てて端部の設けられた第２
の信号線との間の導通／非導通を制御するマイクロマシ
ンスイッチの製造方法に関するものである。そして、、
上記基板上に下部電極を形成する工程と、所定の高さを
有する支持部材とこの支持部材に設けられた可撓性の梁
部材とこの梁部材に設けられた接触電極とからなる部材
を、上記接触電極が上記ギャップと対向するとともに上
記第１および第２の信号線と離間した状態で、上記基板
上に接着する工程と、を有する。そして、上記支持部材
との接続部分から上記下部電極と対向する位置にかけて
導電性を持たせることにより上記梁部材の一部を上部電
極として機能させ、かつ、少なくとも上記支持部材との
接続部分から上記下部電極と対向する位置近傍まにかけ
て、上記基板面に対して直交する厚み方向に沿って熱膨
張係数が略対称となるように、上記梁部材を形成する。

【００３０】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チの製造方法のその他の態様においては、上記梁部材に
おける上記基板側の面と、上記梁部材が接続されている
上記支持部材側の面と、のなす角を鈍角にする。また、
本発明に係るマイクロマシンスイッチの製造方法のその
他の態様においては、上記梁部材との接続部分におい
て、上記梁部材の上記基板と反対側の面よりも高い位置
まで突出するように、上記支持部材を形成する。また、
本発明に係るマイクロマシンスイッチの製造方法のその
他の態様においては、上記梁部材における上記基板と反
対側の面と、この反対側の面よりも高く突出した上記支
持部材の表面と、のなす角を鈍角にする。また、本発明
に係るマイクロマシンスイッチの製造方法のその他の態
様においては、上記梁部材における上記基板側の面と、
この梁部材が接続されている上記支持部材の側面と、の
なす角を鈍角にする。

【００３１】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チの製造方法のその他の態様においては、上記接触電極
を、上記梁部材における上記基板側の面に、絶縁性部材
を介して設ける。また、本発明に係るマイクロマシンス
イッチの製造方法のその他の態様においては、上記梁部
材における上記接触電極が設けられた面と反対側の面
に、上記接触電極と対向して補強部材を設ける。また、
本発明に係るマイクロマシンスイッチの製造方法のその
他の態様においては、上記接触電極を、上記第１および
第２の信号線と容量接続可能な絶縁体膜によって覆う。
また、本発明に係るマイクロマシンスイッチの製造方法
のその他の態様においては、上記下部電極を、上記支持
部材と上記ギャップとの間における上記基板上に設け
る。また、本発明に係るマイクロマシンスイッチの製造
方法のその他の態様においては、上記支持部材と上記梁
部材の少なくとも一部とを、同一の導電性部材からなる
一体構造とする。

【００３２】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チの製造方法のその他の態様においては、上記梁部材に
おいて、上記支持部材との接続部分から少なくとも上記
下部電極と対向する位置までの領域を導電性部材で形成
し、この導電性部材の先端部に上記ギャップと対向する
位置まで延在する絶縁性部材を設け、上記接触電極を、
上記ギャップと対向してこの絶縁性部材に設ける。ま
た、本発明に係るマイクロマシンスイッチの製造方法の
その他の態様においては、上記導電性部材を、半導体材
料より形成する。また、本発明に係るマイクロマシンス
イッチの製造方法のその他の態様においては、上記梁部
材を半導体材料により形成し、かつ、上記接触電極の設
けられている部分から上記下部電極と対向する部分にか
けての領域を少なくとも絶縁化する。

【００３３】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チの製造方法のその他の態様においては、上記半導体材
料として、単結晶の半導体を用いる。また、本発明に係
るマイクロマシンスイッチの製造方法のその他の態様に
おいては、上記半導体材料として、アモルファス半導体
または多結晶半導体を用いる。また、本発明に係るマイ
クロマシンスイッチの製造方法のその他の態様において
は、上記基板として、ガラス基板またはセラミック基板
を用いる。また、本発明に係るマイクロマシンスイッチ
の製造方法のその他の態様においては、上記基板とし
て、ガリウムヒ素基板を用いる。また、本発明に係るマ
イクロマシンスイッチの製造方法のその他の態様におい
ては、上記マイクロマシンスイッチを、フェーズドアレ
イアンテナ装置に使用する。

【００３４】このように構成することにより本発明は、
梁部材の基板面に対して直交する厚み方向に沿って熱膨
張係数が略対称となっている。このため、従来例のよう
に異種材料間に生じる歪みによって起こる反りが著しく
緩和される。このように、熱膨張係数を厚み方向に対称
とする最も簡単な方法は、梁部材を単一材料で構成する
ことである。また、その他に、上下対称の積層構造とす
ることももちろん可能である。

【００３５】ここで、梁部材の反りを抑制するために
は、特に梁部材が支持部材に接続される部位近傍、さら
に具体的には、支持部材との接続部分から下部電極と対
向する位置近傍までの領域で、熱膨張係数を上記のとお
りに対称とすることが有効である。逆に梁部材の先端部
近傍では、その厚さ方向に沿って熱膨張係数が対称とな
っていなくても、反りの発生は小さい。ちなみに、試作
したスイッチを測定してみたところ、片当たり等で生じ
る接触抵抗のばらつきが小さくなり、特性のそろったス
イッチを多量に作製することができるようになった。

【００３６】また、スイッチの周囲温度が変化してもス
イッチ動作の変化が著しく小さいことも判明した。ま
た、本発明の構成によれば、スイッチの機械的強度、耐
久性および動作の高速性に関しても、従来よりも著しく
改善されている。例えば、梁部材と支持部材とのなす角
を、その基板側の面において鈍角とすることにより、梁
部材の根本が応力集中によって破壊されるのを防止する
ことができる。また、支持部材を梁部材よりも高く突出
させることにより、梁部材の根本近傍の構造を上下方向
に対称に近い形状とすることができる。これにより、支
持部材も含め、梁部材の根本近傍における熱膨張係数分
布を対称にすることが可能であり、梁部材の反りを防止
するのに有効である。

【００３７】また、支持部材が上に突出していること
は、スイッチの動作速度向上にも有効である。すなわ
ち、スイッチがオン状態（下がった状態）からオフ状態
（上がった状態）に復帰する際の速度が速くなるという
効果を得ることができる。これは、支持部材が梁部材よ
りも上に突出している場合の方が、梁部材の根本部に発
生する応力が大きくなるためである。また、スイッチを
オン／オフする際には、急激な動作であるため、梁部材
が上下に振動する現象（バウンドチャタリングと呼ばれ
ている）が生じることがある。そこで、このようなバウ
ンドチャタリングを速やかに終了させるためには、梁部
材の根本部に適度な応力を発生させて梁部材の動的なエ
ネルギーを支持部材に吸収させることが必要であり、そ
れには支持部材が梁部材よりも突出している構造が有効
である。

【００３８】また、このようなマイクロマシンスイッチ
においては、梁部材が最も機械的に弱い構造である。し
たがって、製造プロセスにおいてスイッチを基板に実装
する際等に、梁部材が基板等との接触により破壊される
のを防ぐ構造を有することが望ましい。そこで、支持部
材を梁部材よりも突出した構造とすることにより、梁部
材の接触事故を抑制することができ、スイッチが破壊さ
れる危険性を低下させることができる。

【００３９】また、このように支持部材を梁部材よりも
突出させる際においても、梁部材と支持部材とのなす角
を、その基板と反対側の面において鈍角とすることが望
ましい。これは梁部材の根本が、応力集中によって破壊
されるのを防止することができるためである。なお、基
板面側または反対面側において、梁部材と支持部材との
なす角を鈍角とする場合、その角度をそれぞれ１００〜
１７０°の範囲にすることが好ましく、さらに好ましく
は１１０°〜１５０°の範囲にするとよい。このように
することにより、上述の応力集中を低減させる作用と、
適度な応力を発生させて動作速度を向上させる作用と、
を両立させることができる。

【００４０】また、支持部材および梁部材の少なくとも
根本部を含む一部を同一材料で構成することにより、両
部材間の歪みの低減、応力の一点集中の抑制および強度
の向上が可能となり、繰り返し使用に対する耐久性が向
上する。ここで、維持部材、梁部材および上部電極を、
同一の材料で作製する場合、製造プロセスを簡略化する
ことができる。

【００４１】また、高温プロセスを利用できることか
ら、梁部材等を構成する材料の選択が広がり、種々の導
体および半導体を利用することができるようになり、材
料選択の自由度が増大する。特に、高温で作製された絶
縁体膜は、耐圧特性にすぐれており、デバイスの電気特
性に貢献するといえる。

【００４２】さらに、厚さ方向の自由度が増大したた
め、アームの幅を減少することができ、スイッチの寸法
を小さくすることが可能となった。なお、本発明を構成
する梁部材は、少なくとも支持部材との接続部分から下
部電極と対向する位置にかけて導電性を有するものであ
るが、ここでいう導電性とは金属のような導体であるも
のに限られない。要するに、支持部材を通して下部電極
と対向する位置に電圧を印加できればよいのであって、
この部位に電流はほとんど流れない。したがって、この
支持部材との接続部分と対向する位置にかけての梁部材
の材料としては、金属や半導体材料等を幅広く採用する
ことができる。また、半導体材料を用いる場合、不純物
添加の有無や不純物濃度は広い範囲で可変である。

【００４３】以上の優れた効果により、本発明のマイク
ロマシンスイッチは、個々ばらばらにして使用する単純
なスイッチ応用に留まらず、大面積の基板上に数万個の
オーダで集積化することが要求されるフェーズドアレイ
アンテナへの適用を可能とする。

【００４４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。

【００４５】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態の平面図（ａ）およびそのＡ−Ａ’線断
面図（ｂ）を示す。同図に示すように、本実施の形態で
は、誘電率の大きなガラス製の基板１上に、シリコンか
らなるスイッチ本体部１４と、金からなる下部電極４
と、金からなる信号線３が設けられている。また、基板
１の裏面にはアース板２が形成されている。

【００４６】スイッチ本体部１４は、支持部材７と、片
持ちアーム８と、上部電極９との一体構造となってい
る。支持部材７からは、シリコンからなる二本の片持ち
アーム８が基板面に対してほぼ水平に延びている。二本
の片持ちアーム８は、従来例における一本のアームと比
べてアームの回転運動を低く抑えることができ、スイッ
チの片当たり接触を防止するのに役立つ。ただし、条件
に応じて片持ちアーム８の本数を変えればよいのであっ
て、本発明には１本および２本以上の片持ちアーム８を
有する構造が含まれる。

【００４７】ところで、支持部材７と片持ちアーム８と
接続部分においては、その表面におけるなす角α，β
が、それぞれ鈍角（９０°＜α，β＜１８０°）となる
ように調整することが好ましい。このようにすることに
より、片持ちアーム８の強度を高めることができ、１Ｍ
Ｈｚ以上といった高周波数のスイッチング動作を可能と
する。

【００４８】片持ちアーム８の先端には、シリコンから
なる上部電極９が設けられている。上部電極９は、下部
電極４と空間的な隙間を介して対向している。支持部材
７は、基板１上に形成されている信号線３ａに接続され
ており、この信号線３ａは、支持部材７および片持ちア
ーム８を介して上部電極９と電気的に接続されている。

【００４９】また、二酸化シリコンあるいは窒化シリコ
ン膜等の絶縁体膜からなる絶縁性部材６が、上部電極９
の下面に下部電極４と対向する位置から信号線３に対向
する位置にかけて設けられている。この信号線３に対向
する絶縁性部材６の下側の位置には、金からなる接触電
極５が設けられている。

【００５０】このように絶縁性部材６を設けることによ
り、接触電極５と上部電極９との短絡、および、スイッ
チング動作時における上部電極９と下部電極４との接触
を防止することができる。ただし、絶縁性部材６は、最
低限接触電極５と上部電極９との間にあればよい。な
お、高周波信号をスイッチングする場合は、信号線３と
容量結合可能な範囲で接触電極５の表面を絶縁体膜で覆
っていてもよい。逆に信号線３を絶縁体膜で覆っても構
わない。

【００５１】このように、接触電極５と対向する絶縁性
部材６の上側には、片持ちアーム８よりも厚みのある上
部電極９が設けられているため、接触電極５と絶縁性部
材６との間に生じる歪みによる反りを小さく抑えること
ができる。したがって、接触電極５は絶えず基板１に対
して平行な状態を保つことができ、片当たりによる接触
抵抗の増大を抑えることができる。

【００５２】ここで、本実施の形態の動作について説明
する。信号線３ａを介して上部電極９と下部電極４との
間に３０Ｖの電圧を印加すると、静電気力により上部電
極９に基板方向（下向き）に引力が働く。このため、片
持ちアーム８が下側に湾曲して接触電極５が信号線３と
接触するようになる。

【００５３】信号線３は、図１（ｂ）に示すように接触
電極５に対向する位置に隙間が設けられている。このた
め、電圧が印加されない状態では信号線３に電流は流れ
ないが、電圧が印加されて接触電極５が信号線３と接触
した状態では信号線３を電流が流れることができる。こ
のように、下部電極４への電圧印加によって信号線３を
通る電流あるいは信号のオン／オフを制御することがで
きる。また、３０ＧＨｚの信号を扱った場合、従来のＨ
ＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）スイッ
チでの挿入損失が３〜４ｄＢであったのに対し、本実施
の形態のスイッチでは２．５ｄＢという結果が得られ
た。

【００５４】このように本実施の形態では、上部電極９
は導電性の片持ちアーム８を介して導電性の支持部材７
と電気的に接続されているため、上部電極９への電圧印
加を容易に行うことができる。ただし、上部電極９は電
気的に浮遊した状態であっても構わない。その場合、信
号線３ａは不要であり、スイッチを動作させるためには
下部電極４に電圧を印加するだけでよい。

【００５５】また、支持部材７と片持ちアーム８と上部
電極９とを、不純物が一部あるいは全体に拡散された半
導体で作製することができる。その場合、スイッチの動
作時に上部電極９と下部電極４との間に流れる電流は、
極めて小さなものであるから、これら半導体の不純物の
含有量を精密に制御する必要はない。

【００５６】また、以下の作製方法に述べるように片持
ちアーム８の厚さを、他の構成要素に比べて薄く制御す
ることも容易である。このように個々の要素の厚さを制
御することによって、剛性の大きな構成要素の中に柔ら
かい片持ちアーム８を作製することができる。したがっ
て、剛性の大きな要素では電圧印加時の変形が基板１に
対して水平に行われ、変形のほとんどが薄い片持ちアー
ム８によってなされることになる。これは、スイッチの
片当たりを低く抑えることに役立つものである。

【００５７】ただし、上部電極９の厚さを、片持ちアー
ム８と同じにしたものも本発明に含むことができる。こ
のような構造は、作製方法が簡略化されるという長所が
ある。

【００５８】なお、本実施の形態の代表的な寸法は、表
１のとおりである。

【００５９】

【表１】 ここで、幅は図１（ａ）の平面図に対して縦方向の長
さ、長さは図１（ａ）の平面図に対して横方向の長さ、
厚さは図１（ｂ）の断面図に対して縦方向の長さをそれ
ぞれ示す。

【００６０】しかし、これら寸法は個々の応用に応じて
設計すべきものであり、上述の数値に限定されるもので
はない。本発明においては、その増大した設計自由度に
より、広い範囲の設計が可能である。

【００６１】ここで、図１に係るマイクロマシンスイッ
チの製造工程について図を参照して説明する。図２，３
は、図１に係るマイクロマシンスイッチの製造工程を示
す断面図である。製造工程について順次説明する。

【００６２】まず、図２（ａ）に示すように、シリコン
からなる基板１１に二酸化シリコン膜からなるパタン１
２を形成し、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡ
Ｈ）等のエッチング液を用いて基板１１を約６μｍほど
エッチングする。ここで、基板１１としては（１００）
面を主面とするシリコンを用いた場合、エッチング速度
の面方位依存性により、エッチング後は（１１１）面が
側面に露出した台形となる。

【００６３】次いで、図２（ｂ）に示すように、新たに
パタン１３を基板１上に形成し、このパタン１３をマス
クにしてマスクの無い領域にボロンを拡散させ、その
後、ボロンの深い拡散を行うため、例えば１１５０℃で
１０時間ほど熱拡散を実施する。このとき、高濃度のボ
ロンが約１０μｍの深さまで拡散される。その結果、支
持部材７と上部電極９とが作製される。

【００６４】次いで、図２（ｃ）に示すように、片持ち
アーム８に対応する領域のパタン１３を除去してから、
残ったパタン１３をマスクにしてマスクの無い領域にボ
ロンを拡散させる。その結果、支持部材７，片持ちアー
ム８および上部電極９からなるスイッチ本体部１４がで
きあがる。なお、今回はボロンの浅い拡散を行うため、
例えば１１５０℃で２時間ほど熱拡散を実施する。この
とき、高濃度のボロンが約２μｍ深さまで拡散される。

【００６５】次いで、図２（ｄ）に示すように、上部電
極９に二酸化シリコン１μｍおよび窒化膜０．０５μｍ
からなる絶縁性部材６を作製する。

【００６６】次いで、図３（ｅ）に示すように、絶縁性
部材６上に金メッキを用いて接触電極５を作製する。

【００６７】次いで、図３（ｆ）に示すように、このよ
うにして作製された基板１１を、金からなる下部電極４
および金からなる信号線３，３ａの形成されたガラス製
の基板１に載置する。この基板１は上述のシリコンプロ
セスとは別個の工程で予め作製しておく。その後、支持
部材７を基板１上に接着する。このとき、シリコンとガ
ラスとの接着には、静電接着技術を利用することができ
る。

【００６８】最後に、図３（ｇ）に示すように、基板１
１をエチレンジアミンピロカテコール等のボロン濃度選
択性が大きいエッチング液に投入し、ボロンが拡散され
ていない部分を溶解する。その結果、基板１上にマイク
ロマシンスイッチを作製することができる。

【００６９】なお、基板１がセラミックあるいはガリウ
ムヒ素等で形成されているのであれば、接着剤を用いて
支持部材７とこれらの基板とを接着させることも可能で
ある。もしくは、これら基板の表面にガラスを２〜５μ
ｍ程度スパッタしておくと、静電接着技術を使うことも
可能である。

【００７０】以上のように本実施の形態では、単結晶シ
リコン基板をエッチングすることによって片持ちアーム
８等からなるスイッチ本体部１４を作製している。この
ように、本実施の形態は材料として単結晶体を利用する
ことにより、機械特性として最も信頼性のおける構造体
を作製することができるという利点がある。

【００７１】また、片持ちアーム８を単結晶体のみで作
製しているため、従来例のように複数の材料を張り合わ
せた構造に比べ、熱膨張係数に起因する反りが発生する
ことはない。すなわち、片持ちアーム８の基板１の面に
対して直交する方向に沿った熱膨張係数の変化を、基板
面側とその反対面側とで互いに対称とすることにより、
反りの発生を抑制している。

【００７２】一方、ここに述べた方法以外にも、基板１
上に種々の薄膜を堆積して選択エッチングを利用し、本
発明の構造をもつスイッチを作製することも可能であ
る。例えば、スイッチ本体部１４を単結晶シリコンでは
なく、アモルファスシリコン、ポリシリコンまたは高抵
抗の半導体材料（ＧａＡｓ，鉄をドープしたＩｎＰ等）
を使って作製してもよい。また、スイッチ本体部１４を
半導体ではなく、金やアルミニウム等の金属を使って作
製してもよい。

【００７３】次に、本発明のその他の実施の形態につい
て図を参照して説明する。 ［第２の実施の形態］図４は、本発明の第２の実施の形
態の平面図（ａ）およびそのＢ−Ｂ’線断面図（ｂ）を
示す。同図に示すように、本実施の形態では、誘電率の
大きなガラス製の基板１上に、シリコンからなる支持部
材７と、金からなる下部電極４と、金からなる信号線３
が設けられている。また、基板１の裏面にはアース板２
が形成されている。

【００７４】スイッチ本体部１４は、支持部材７と、片
持ちアーム８と、上部電極９との一体構造となってい
る。支持部材７からは、シリコンからなる二本の片持ち
アーム８が基板面に対してほぼ水平に延びている。二本
の片持ちアーム８は、従来例における一本のアームと比
べてアームの回転運動を低く抑えることができ、スイッ
チの片当たり接触を防止するのに役立つ。ただし、条件
に応じて片持ちアーム８の本数を変えればよいのであっ
て、本発明には１本および２本以上の片持ちアーム８を
有する構造が含まれる。

【００７５】ところで、支持部材７と片持ちアーム８と
の接続部分においては、その表面におけるなす角α，β
が、それぞれ鈍角（９０°＜α，β＜１８０°）となる
ように調整することが好ましい。このようにすることに
より、片持ちアーム８の強度を高めることができ、１Ｍ
Ｈｚ以上といった高周波数のスイッチング動作を可能と
する。

【００７６】片持ちアーム８の先端には、シリコンから
なる上部電極９が設けられている。上部電極９は、下部
電極４と空間的な隙間を介して対向している。支持部材
７は、基板１上に形成されている信号線３ａに接続され
ており、この信号線３ａは、支持部材７および片持ちア
ーム８を介して上部電極９と電気的に接続されている。

【００７７】また、二酸化シリコンあるいは窒化シリコ
ン膜等の絶縁体膜からなる絶縁性部材６が、上部電極９
の下面から始まって信号線３に対向する位置まで延びて
いる。この信号線３に対向する絶縁性部材６の下側の位
置には、金からなる接触電極５が設けられている。な
お、高周波信号をスイッチングする場合は、信号線３と
容量結合可能な範囲で接触電極５の表面を絶縁体膜で覆
ってもよい。逆に信号線３を絶縁体膜で覆っても構わな
い。

【００７８】接触電極５と対向する絶縁性部材６の上側
には、シリコンからなる補強部材１０が設けられてい
る。これは、接触電極５と絶縁性部材６との間に生じる
歪みによる反りを小さく抑えるために設けられたもので
ある。このように、補強部材１０を設けることにより、
接触電極５は絶えず基板１に対して平行な状態を保つこ
とができ、片当たりによる接触抵抗の増大を抑えること
ができる。なお、補強部材１０は、絶縁性部材６の材料
や膜厚等によっては必ずしも必要ではなく、これがない
構造も本発明に含まれる。

【００７９】ここで、本実施の形態の動作について説明
する。上部電極９と下部電極４との間に３０Ｖの電圧を
印加すると、静電気力により上部電極９に基板方向（下
側）に引力が働く。このため、片持ちアーム８が下側に
湾曲して接触電極５が信号線３と接触するようになる。

【００８０】信号線３は、図４（ｂ）に示すように接触
電極５に対向する位置に隙間が設けられている。このた
め、電圧が印加されない状態では信号線３に電流は流れ
ないが、電圧が印加されて接触電極５が信号線３と接触
した状態では信号線３を電流が流れることができる。こ
のように、下部電極４への電圧印加によって信号線３を
通る電流あるいは信号のオン／オフを制御することがで
きる。また、３０ＧＨｚの信号を扱った場合、従来のＨ
ＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）スイッ
チでの挿入損失が３〜４ｄＢであったのに対し、本実施
の形態のスイッチでは０．２ｄＢという結果が得られ
た。

【００８１】本実施の形態では、上部電極９は導電性の
片持ちアーム８を介して導電性の支持部材７と電気的に
接続されているため、上部電極９への電圧印加を容易に
行うことができる。ただし、上部電極９は電気的に浮遊
した状態であっても構わない。その場合、信号線３ａは
不要であり、スイッチを動作させるためには下部電極４
に電圧を印加するだけでよい。

【００８２】また、支持部材７と片持ちアーム８と上部
電極９と補強部材１０とは、不純物が一部あるいは全体
に拡散された半導体から作製することができる。その場
合、スイッチの動作時に上部電極９と下部電極４との間
に流れる電流は、極めて小さなものであるから、これら
半導体の不純物の含有量を精密に制御する必要はない。

【００８３】また、以下の作製方法に述べるように片持
ちアーム８の厚さを、他の構成要素に比べて薄く制御す
ることも容易である。このように個々の要素の厚さを制
御することによって、剛性の大きな構成要素の中に柔ら
かい片持ちアーム８を作製することができる。剛性の大
きな要素では電圧印加時の変形が基板１に対して水平に
行われ、変形のほとんどが薄い片持ちアーム８によって
なされることになる。これは、スイッチの片当たりを低
く抑えることに役立つものである。

【００８４】ただし、上部電極９および補強部材１０の
厚さを、片持ちアーム８と同じにしたものも本発明に含
むことができる。このような構造は、作製方法が簡略化
されるという長所がある。

【００８５】なお、本実施の形態の代表的な寸法は、表
２のとおりである。

【００８６】

【表２】 ここで、幅は図４（ａ）の平面図に対して縦方向の長
さ、長さは図４（ａ）の平面図に対して横方向の長さ、
厚さは図４（ｂ）の断面図に対して縦方向の長さをそれ
ぞれ示す。

【００８７】しかし、これら寸法は個々の応用によって
設計すべきものであり、上述の数値に限定されるもので
はない。本発明においては、その増大した設計自由度に
より、広い範囲の設計が可能である。

【００８８】ここで、図４に係るマイクロマシンスイッ
チの製造工程について図を参照して説明する。図５，６
は、図４に係るマイクロマシンスイッチの製造工程を示
す断面図である。製造工程について順次説明する。

【００８９】まず、図５（ａ）に示すように、シリコン
からなる基板１１に二酸化シリコン膜からなるパタン１
２を形成し、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡ
Ｈ）等のエッチング液を用いて基板１１を約６μｍほど
エッチングする。ここで、基板１１としては（１００）
面を主面とするシリコンを用いた場合、エッチング速度
の面方位依存性により、エッチング後は（１１１）面が
側面に露出した台形となる。

【００９０】次いで、図５（ｂ）に示すように、新たに
パタン１３を基板１上に形成し、このパタン１３をマス
クにしてマスクの無い領域にボロンを拡散させ、その
後、ボロンの深い拡散を行うため、例えば１１５０℃で
１０時間ほど熱拡散を実施する。このとき、高濃度のボ
ロンが約１０μｍの深さまで拡散される。その結果、支
持部材７と上部電極９と補強部材１０とが作製される。

【００９１】次いで、図５（ｃ）に示すように、片持ち
アームに対応する領域のパタン１３を除去してから、残
ったパタン１３をマスクにしてマスクの無い領域にボロ
ンを拡散させる。その結果、支持部材７，片持ちアーム
８および上部電極９からなるスイッチ本体部１４ができ
あがる。なお、今回はボロンの浅い拡散を行うため、例
えば１１５０℃で２時間ほど熱拡散を実施する。このと
き、高濃度のボロンが約２μｍ深さまで拡散される。

【００９２】次いで、図５（ｄ）に示すように、上部電
極９から補強部材１０にかけて、二酸化シリコン１μｍ
および窒化膜０．０５μｍからなる絶縁性部材６を作製
する。

【００９３】次いで、図６（ｅ）に示すように、補強部
材１０に対向する絶縁性部材６上に金メッキを用いて接
触電極５を作製する。

【００９４】次いで、図６（ｆ）に示すように、このよ
うにして作製された基板１１を、金からなる下部電極４
および金からなる信号線３，３ａの形成されたガラス製
の基板１に載置する。この基板１は上述のシリコンプロ
セスとは別個の工程で予め作製しておく。その後、支持
部材７を基板１上に接着する。このとき、シリコンとガ
ラスとの接着には、静電接着技術を利用することができ
る。

【００９５】最後に、図６（ｇ）に示すように、基板１
１をエチレンジアミンピロカテコール等のボロン濃度選
択性が大きいエッチング液に投入し、ボロンが拡散され
ていない部分を溶解する。その結果、基板１上にマイク
ロマシンスイッチを作製することができる。

【００９６】なお、基板１がセラミックあるいはガリウ
ム砒素等で形成されているのであれば、接着剤を用いて
支持部材７とこれらの基板とを接着させることも可能で
ある。もしくは、これら基板の表面にガラスを２〜５μ
ｍ程度スパッタしておくと、静電接着技術を使うことが
可能である。

【００９７】以上のように本実施の形態では、単結晶シ
リコン基板をエッチングすることによって片持ちアーム
７等からなるスイッチ本体部１４を作製している。この
ように、本実施の形態は材料として単結晶体を利用する
ことにより、機械特性として最も信頼性のおける構造体
を作製することができるという利点がある。

【００９８】また、片持ちアーム８を単結晶体のみで作
製しているため、従来例のように複数の材料を張り合わ
せた構造に比べ、熱膨張係数に起因する反りが発生する
ことはない。すなわち、片持ちアーム８の基板１の面に
対して直交する方向に沿った熱膨張係数の変化を、基板
面側とその反対面側とで互いに対称とすることにより、
反りの発生を抑制している。

【００９９】一方、ここに述べた方法以外にも、基板１
上に種々の薄膜を堆積して選択エッチングを利用し、本
発明の構造をもつスイッチを作製することも可能であ
る。例えば、スイッチ本体部１４および補強部材１０を
単結晶シリコンではなく、アモルファスシリコン、ポリ
シリコンまたは高抵抗の半導体材料（ＧａＡｓ，鉄をド
ープしたＩｎＰ等）を使って作製してもよい。また、ス
イッチ本体部１４および補強部材１０を半導体ではな
く、金やアルミニウム等の金属を使って作製してもよ
い。

【０１００】［第３の実施の形態］図７は、本発明の第
３の実施の形態の平面図（ａ）および断面図（ｂ）を示
す。同図に示すように、図４と同一符号の構成要素は、
同一または同等の構成要素であることを示している。

【０１０１】本実施の形態では、絶縁性部材６ｂが上部
電極９の端面から延びている点が、第２の実施の形態と
大きく異なる点である。この絶縁性部材６ｂは、酸化
膜、窒化膜等の絶縁薄膜によって形成することもできる
が、上部電極９と同一の半導体材料を使って形成するこ
とが可能である。その場合、例えば高抵抗の半導体材料
（ＧａＡｓ，鉄をドープしたＩｎＰ等）で絶縁性部材６
ｂを除く支持部材７，片持ちアーム８および上部電極９
のみに不純物を拡散して抵抗を下げるという方法、また
は、絶縁性部材６ｂの領域に酸素等のイオンを打ち込ん
で抵抗を高くする方法等を利用することができる。本実
施の形態には、補強部材１０を接触電極５に対向する位
置に設けているが、これがない構造も本発明に含まれ
る。

【０１０２】また、補強部材１０は、低抵抗または高抵
抗の何れであってもよい。また、本実施の形態では、上
部電極９の下側に絶縁性部材６ｂとは別個に絶縁性部材
６ａが設けられている。これは、上部電極９と下部電極
４との間に電圧を印加したとき、互いに接触して短絡が
起こらないようにするためである。この絶縁性部材６ａ
の厚さは、接触電極５よりも薄くすることが望ましい。

【０１０３】また、絶縁性部材６ａは図７（ｂ）のよう
に上部電極９の下面に設けられてもよいし、下部電極４
の上面に設けられていてもよい。または、上部電極９の
下面および下部電極４の上面の両者に設けられていても
よい。また、本実施の形態では、第１の実施の形態のも
のと比べて、絶縁性部材６ｂが基板１に対して上側に位
置するようになったため、接触電極５と信号線３との隙
間が大きく取れるようになる。このため、オフ時の静電
容量が小さくなり、オフ時の漏れ電流を小さく抑えるこ
とが可能となる。

【０１０４】以上の実施の形態では、基板１の具体例と
してガラス基板をあげて説明した。ガラス基板はガリウ
ムヒ素基板に比べて安価であり、多数のスイッチを集積
化することが要求されるフェーズドアレイアンテナ等の
応用において有望な材料である。しかし、本発明の構造
はこれに限られるものではなく、ガリウムヒ素、シリコ
ン、セラミック、プリント基板等においても有効であ
る。

【０１０５】また、上部電極９に穴を開けることによ
り、上部電極９と下部電極４との間に存在する空気によ
るスクイーズ効果を減少させる手法も本発明に含まれ
る。本発明では、上部電極９および補強部材１０によっ
て絶縁性部材６ｂの強度を補強することが容易である。
このため、内部に複数個の穴を設けたとしても、可動部
全体の剛性は十分に大きく保つことが可能である。さら
に、絶縁性部材６ｂ，接触電極５および補強部材１０に
も穴をあけ、空気を通しやすくするとスクイーズ効果を
著しく抑えることが可能である。

【０１０６】［第４の実施の形態］図８は、本発明の第
４の実施の形態を示す平面図である。同図において、図
１における同一符号のものは同一または同等の構成要素
を示す。図８に示すように、本実施の形態は下部電極４
を信号線３のギャップ中に設けたものである。もちろ
ん、下部電極４は信号線３の端部よりも低い位置に設け
られており、片持ちアーム８が下側に湾曲して接触電極
５が信号線３の端部と接触することはあっても、接触電
極５が下部電極４と接触するようなことはない。

【０１０７】このように、アームの少しでも先の方に下
部電極４を設けることにより、僅かな静電気力でアーム
を稼働させることができ、ひいては下部電極４に印加す
る電圧値を小さくすることができる。もちろん、このよ
うな構成で高周波信号を扱った場合、信号線３を流れる
信号が下部電極４に漏れ易いといえる。したがって、こ
のような構成では、ＤＣや低周波の信号のみを扱うよう
にするとよい。

【０１０８】［第５の実施の形態］図９は、本発明の第
５の実施の形態を示す断面図である。同図において、図
１における同一符号のものは同一または同等の構成要素
を示す。図９に示すように、本実施の形態は信号線３を
挟んで２個の支持部材７を基板１上に配設している。し
たがって、上部電極９は各支持部部材７からそれぞれ延
びている片持ちアーム８に接続され、両側で支持した構
造となっている。また、十分な静電気力を発生させるた
め、上部電極９の下には信号線３を挟んで２個所に下部
電極４が配設されている。

【０１０９】このように、複数の支持部材７を使って上
部電極９を支持した構成も、本発明に含まれる。また、
支持部材７の個数をさらに増やして２個以上にしてもよ
く、そのような構造も本発明に含まれる。

【０１１０】［第６の実施の形態］図１０は、本発明の
第６の実施の形態を示す断面図である。同図において、
図１における同一符号のものは同一または同等の構成要
素を示す。図１０に示すように、本実施の形態はスイッ
チ本体部１４の表面を酸化させるなどし、片持ちアーム
８を、シリコン層８ａとそれを両側から挟む酸化シリコ
ン層８ｂとかなる構造にしたものである。このように、
両側の酸化シリコン層８ｂの厚さを等しくしてやれば、
基板１側とその反対側の熱膨張係数は対称となるため、
高温処理を行っても片持ちアーム８の反りは抑制され
る。

【０１１１】［第７の実施の形態］図１１は、本発明の
第７の実施の形態を示す断面図である。同図において、
図１０における同一符号のものは同一または同等の構成
要素を示す。図１１に示すように、本実施の形態は片持
ちアーム８を２種以上の材料からなる薄膜を交互に積層
した超格子構造を有するものである。第６の実施の形態
同様に、本実施の形態においても、基板１側の熱膨張係
数とその反対側の熱膨張係数とを対称にすることができ
るため、温度変化による片持ちアーム８のそりを抑制す
ることができる。

【０１１２】［第８の実施の形態］第１〜７の実施の形
態に係るマイクロマシンスイッチを、フェーズドアレイ
アンテナに適用した例について説明する。以下に示すよ
うに、上述のマイクロマシンスイッチは、ＤＣ〜高周波
信号まで幅広く適用することができ、特にフェーズドア
レイアンテナ装置に適用すると効果的である。

【０１１３】図１２は、特願平１０−１７６３６７号に
開示されたフェーズドアレイアンテナ装置を示すブロッ
ク図である。同図に示すように、フェーズドアレイアン
テナ装置は、Ｍ個（Ｍは２以上の自然数）のアンテナ２
３を有し、アンテナ２３は移相回路２４に接続されてい
る。この移相回路２４は、データ分配回路２４ａと、こ
のデータ分配回路２４ａに接続されたＭ個のデータラッ
チ回路２４ｂと、このデータラッチ回路２４ｂ接続され
た移相器２４ｃとによって構成されている。

【０１１４】したがって、各アンテナ２３はＮビット
（Ｎは自然数）の移相器２４ｃにそれぞれ接続され、各
移相器２４ｃは分配合成器２２を介して給電部２１に接
続されている。

【０１１５】また、データ分配回路２４ａは、制御装置
２０に接続されている。なお、データ分配回路２４ａお
よびデータラッチ回路２４ｂは、基板上に薄膜トランジ
スタ回路（ＴＦＴ回路）で実現されている。

【０１１６】また、移相器２４ｃは、各ビット毎に上述
のマイクロマシンスイッチを備えており、各データラッ
チ回路２４ｂは各移相器２４ｃのマイクロマシンスイッ
チに接続されている。このように、同図に示されたフェ
ーズドアレイアンテナ装置では、従来外付けＩＣだった
移相器の駆動回路をＴＦＴ回路で構成し、移相器２４ｃ
等と同一層に形成している。

【０１１７】次に、図１２に示されたフェーズドアレイ
アンテナ装置の動作について説明する。制御装置２０
は、予め設定されているアンテナ２３の位置と使用する
周波数とに基づいて、放射ビームを所望の方向に向ける
のに最適な移相量をＮビットの精度で計算し、その結果
を制御信号としてデータ分配回路２４ａに出力する。デ
ータ分配回路２４ａは、各データラッチ回路２４ｂに制
御信号を分配する。

【０１１８】アンテナ２３における電波の放射方向は、
全てのアンテナ２３について一斉に切り換えられる。そ
の際、各データラッチ回路２４ｂは、ビーム方向を切り
換えるためのタイミング信号に同期して、保持データを
入力データである制御信号に書き換え、保持データ（制
御信号）に基づき、移相器２４ｃが必要とするビットの
マイクロマシンスイッチに対して駆動電圧を一斉に印加
する。

【０１１９】マイクロマシンスイッチに駆動電圧が印加
されると、マイクロマシンスイッチは回路を閉じて、そ
のマイクロマシンスイッチが含まれるビットをオン状態
にする。そして、移相器２４ｃのどのビットがオン状態
になるかで、その移相器２４ｃの移相量が設定される。

【０１２０】各移相器２４ｃは、このようにして設定さ
れた移相量だけ高周波信号の位相を変え、各アンテナ２
３に給電する。そして、各アンテナ２３は、給電位相に
応じた位相の放射をし、その放射が等位相面が生成する
ことにより、この等位相面と垂直な方向に放射ビームを
形成する。

【０１２１】次に、図１２に係るフェーズドアレイアン
テナ装置の詳細な構造について説明する。図１３は、フ
ェーズドアレイアンテナ装置を示す分解斜視図である。
同図に示されるように、全体構成は多層構造となってい
る。すなわち、分配合成層Ｌ１と、誘電体層Ｌ２と、給
電用スロット層Ｌ３と、誘電体層Ｌ４と、放射素子と移
相器とＴＦＴ回路とからなる層（以下、移相回路層とい
う）Ｌ５と、誘電体層Ｌ６と、無給電素子層Ｌ７とがそ
れぞれ密着して張り合わされている。

【０１２２】各層は、フォトリソグラフィおよびエッチ
ング技術、および、接着技術等を利用して多層化されて
いる。例えば、無給電素子層Ｌ７および移相回路層Ｌ５
は、誘電体層Ｌ６の各面に形成された金属膜に対して、
フォトリソグラフィおよびエッチング技術を施して形成
される。給電用スロット層Ｌ３は、誘電体層Ｌ４の片面
に形成された金属膜に対して、フォトリソグラフィおよ
びエッチング技術を施すことによって形成される。

【０１２３】さて、無給電素子層Ｌ７には、複数の無給
電素子３２が形成されている。この無給電素子３２は、
アンテナの帯域を広げるために用いられ、誘電体層Ｌ６
を介して移相回路層Ｌ５の放射素子と電磁結合されてい
る。また、誘電体層Ｌ６には、比誘電率が２〜１０程度
の誘電体が用いられる。例えば、ガラスを用いれば製造
コストを低減させることができ、誘電体層のうちの少な
くとも一層にガラスを用いるのが望ましい。なお、製造
コストの問題を無視すれば、誘電体層Ｌ６に比誘電率の
高いアルミナや比誘電率の低い発泡材等の誘電体を使用
してもよい。

【０１２４】次いで、移相回路層Ｌ５には、図１２に示
されたアンテナ２３の一部と、移相回路２４と、アンテ
ナ２３に給電するためのストリップライン等が形成され
ている。

【０１２５】次いで、誘電体層Ｌ４は、アルミナ等の比
誘電率が３〜１２程度の誘電体で形成されている。次い
で、給電用スロット層Ｌ３は、導電性を有する金属によ
って形成され、給電用結合手段である給電用スロット３
０が複数形成されている。なお、給電用スロット層３０
は、誘電体層Ｌ４に適宜設けられたスルーホールを介し
て移相回路層Ｌ５と接続され、移相回路層Ｌ５の接地と
して機能する。

【０１２６】次いで、分配合成層Ｌ１には、複数の分配
合成器２２が形成されている。分配合成器２２は、給電
用スロット層Ｌ３に設けられた給電用スロット３０を介
して移相回路層Ｌ５と電磁的に結合されている。１個の
分配合成器２２と１個の給電用スロット３０とは、１個
の給電ユニットを構成し、各ユニットはマトリックス状
に配置されている。ただし、マトリックス状に配置され
ていないものも本発明に含まれる。

【０１２７】なお、放射素子３２は、マトリックス状に
配置されていてもよいし、単に２次元的に配列されてい
るだけでもよい。あるいは一方向に整列配置されていて
もよい。また、図１３では分配合成器２２と移相回路層
Ｌ５とが、給電用スロット層Ｌ３を介して電磁的に結合
されているが、分配合成器２２と移相回路層Ｌ５とが給
電ピン等の他の給電用結合手段で接続されている場合に
おいては、同一面に形成されていてもよい。

【０１２８】次に、図１３に示された移相回路層Ｌ５に
ついて詳細に説明する。図１４は、移相回路層Ｌ５の１
ユニットを示す平面図である。同図に示すようにガラス
基板等の誘電体層Ｌ６には、放射素子４１、移相器群４
０およびデータラッチ回路４６が形成されている。ただ
し、データラッチ回路４６は移相器４０ａ〜４０ｄの各
ビット毎に設けられている。

【０１２９】また、ストリップライン４２は、放射素子
４１から移相器群４０を介して、図１３に示された給電
用スロット３０に対応する位置まで配設されている。そ
して、放射素子４１としては、例えばパッチアンテナ、
プリンテッドダイポール、スロットアンテナ、アパーチ
ャ素子等が使用される。ストリップライン４２として
は、マイクロストリップ線路、トリプレート線路、コプ
レーナ線路、スロット線路等の分布定数線路が使用され
る。

【０１３０】また、図１４に示す移相器群４０は、全体
で４ビットの移相器を構成しており、すなわち４個の移
相器４０ａ，４０ｂ，４０ｃおよび４０ｄによって構成
されている。各移相器４０ａ〜４０ｄは、それぞれ給電
する位相を２２．５゜，４５゜，９０゜，１８０゜だけ
変化させることができ、ストリップラインとマイクロマ
シンスイッチとで構成されている。

【０１３１】ここで、移相器４０ａ〜４０ｃは、ストリ
ップライン４２と接地４３との間に接続された２個のス
トリップライン４４と、ストリップライン４４の途中に
接続されたマイクロマシンスイッチ４５とで構成されて
いる。これらの移相器は、ローデッドライン形移相器を
構成している。

【０１３２】一方、移相器４０ｄでは、ストリップライ
ン４２の途中に接続されたマイクロマシンスイッチ４５
ａと、コの字型のストリップライン４４ａと、ストリッ
プライン４４ａと接地４３との間に接続されたマイクロ
マシンスイッチ４５ａとで構成されている。この移相器
は、スイッチドライン形移相器を構成している。

【０１３３】一般に、移相量が小さい場合にはローデッ
ドライン形の方が良い特性が得られ、移相量が大きい場
合にはスイッチドライン形の方が良い特性が得られる。
そのため、２２．５゜，４５゜，９０゜の移相器として
ローデッドライン形を用い、１８０゜の移相器としてス
イッチドライン形を用いている。もちろん、移相器４０
ａ〜４０ｃに、スイッチドライン形を用いることも可能
である。

【０１３４】各移相器４０ａ〜４０ｄに含まれる２個の
マイクロマシンスイッチ（４５または４５ａ）は、その
近傍に配設されたデータラッチ回路４６に接続され、デ
ータラッチ回路４６が出力する駆動電圧によって同時に
動作する。このように、ストリップライン４２に流れる
高周波信号は、移相器群４０の働きにより、その給電位
相が変化させられる。

【０１３５】なお、データラッチ回路４６を、各マイク
ロマシンスイッチの近傍に配置する代わりに、複数のデ
ータラッチ回路を一カ所にまとめて配置し、そこから配
線を延ばして各マイクロマシンスイッチを駆動するよう
にしてもよい。また、１個のデータラッチ回路を複数の
異なるユニットのマイクロマシンスイッチに接続しても
よい。

【０１３６】図１５は、ローデッドライン形の移相器に
用いられたマイクロマシンスイッチ４５周辺を拡大した
平面図である。同図に示すように、２個のマイクロマシ
ンスイッチ４５は、２個のストリップライン４４に対し
て左右対称となるように配設されている。また、これら
マイクロマシンスイッチ４５は、図示しない１個のデー
タラッチ回路に接続され、データラッチ回路から同時に
駆動電圧（外部電圧）が供給される。もちろん、このマ
イクロマシンスイッチ４５としては、第１〜７の実施の
形態で述べたものを使用することができる。

【０１３７】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、機械的剛
性の小さな梁部材の基板面側における熱膨張係数の変化
とその反対面側における熱膨張係数の変化とが互いに対
称となっている。このため、従来例のように異種材料間
に生じる歪みによって起こる反りが著しく緩和される。
ちなみに、試作したスイッチを測定してみたところ、片
当たり等で生じる接触抵抗のばらつきが小さくなり、特
性のそろったスイッチを多量に作製することができるよ
うになった。

【０１３８】また、スイッチの周囲温度が変化してもス
イッチ動作の変化が著しく小さいことも判明した。

【０１３９】また、支持部材、梁部材および上部電極
を、同一の材料で作製することにより、製造プロセスを
簡略化することができる。

【０１４０】また、高温プロセスを利用できることか
ら、梁部材等を構成する材料の選択が広がり、種々の導
体および半導体を利用することができるようになり、材
料選択の自由度が増大する。特に、高温で作製された絶
縁体膜は、耐圧特性にすぐれており、デバイスの電気特
性に貢献するといえる。

【０１４１】さらに、厚さ方向の自由度が増大したた
め、アームの幅を減少することができ、スイッチの寸法
を小さくすることが可能となった。

【０１４２】以上の優れた効果により、本発明のマイク
ロマシンスイッチは、個々ばらばらにして使用する単純
なスイッチ応用に留まらず、大面積の基板上に数万個の
オーダで集積化することが要求されるフェーズドアレイ
アンテナへの適用を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す平面図
（ａ）およびそのＡ−Ａ’線断面図（ｂ）である。

【図２】 図１に係るマイクロマシンスイッチの製造工
程を示す断面図である。

【図３】 図２の続きの製造工程を示す断面図である。

【図４】 本発明の第２の実施の形態を示す平面図
（ａ）およびそのＢ−Ｂ’線断面図（ｂ）である。

【図５】 図４に係るマイクロマシンスイッチの製造工
程を示す断面図である。

【図６】 図５の続きの製造工程を示す断面図である。

【図７】 本発明の第３の実施の形態を示す平面図
（ａ）およびそのＣ−Ｃ’線断面図（ｂ）である。

【図８】 本発明の第４の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図９】 本発明の第５の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図１０】 本発明の第６の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図１１】 本発明の第７の実施の形態を示す断面図で
ある。

【図１２】 フェーズドアレイアンテナ装置（本発明の
第８の実施の形態）を示すブロック図である。

【図１３】 図１２に係るフェーズドアレイアンテナ装
置の詳細な構成を示す分解斜視図である。

【図１４】 図１３に係る移相回路を示す平面図であ
る。

【図１５】 図１４に係るマイクロマシンスイッチの周
辺を示す平面図である。

【図１６】 従来例を示す平面図（ａ）およびそのＤ−
Ｄ’線断面図（ｂ）である。

【符号の説明】 １…基板、２…アース板、３，３ａ…信号線、４…下部
電極、５…接触電極、６，６ｂ…絶縁性部材、６ａ…絶
縁体膜、７…支持部材、８…片持ちアーム、８ａ…シリ
コン層、８ｂ…酸化シリコン層、９…上部電極、１０…
補強部材、１１…基板、１２，１３…パタン、１４…ス
イッチ本体部、２０…制御装置、２１…給電部、２２…
分配合成器、２３…アンテナ、２４…移相回路、２４ａ
…データ分配回路、２４ｂ…データラッチ回路、２４ｃ
…移相器、３０…給電用スロット、３１…移相回路、３
２…無給電素子、４０…移相器群、４０ａ，４０ｂ，４
０ｃ，４０ｄ…移相器、４１…放射素子、４２…ストリ
ップライン、４３…接地、４４，４４ａ…ストリップラ
イン、４５，４５ａ…マイクロマシンスイッチ、４６…
データラッチ回路、Ｌ１…分配合成層、Ｌ２，Ｌ４，Ｌ
６…誘電体層、Ｌ３…給電用スロット層、Ｌ５…移相回
路層、Ｌ７…無給電素子層。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年４月３日（２０００．４．３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項４】 請求項１ないし３の何れか一項におい
て、 前 記梁部材における前記基板側の面と、前記梁部材が接
続されている前記支持部材側の面と、のなす角が鈍角で
あることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。

【請求項５】 請求項１ないし３の何れか一項におい
て、 前 記支持部材は、前記梁部材との接続部分において、前
記梁部材の前記基板と反対側の面よりも高い位置まで突
出していることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。

【請求項６】 請求項５において、 前記梁部材における前記基板と反対側の面と、この反対
側の面よりも高く突出した前記支持部材の表面と、のな
す角が鈍角であることを特徴とするマイクロマシンスイ
ッチ。

【請求項７】 請求項５において、 前記梁部材における前記基板側の面と、この梁部材が接
続されている前記支持部材の側面と、のなす角が鈍角で
あることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。

【請求項８】 請求項１ないし７の何れか一項におい
て、 前記梁部材は、前記接触電極が設けられた面と反対側の
面に、前記接触電極と対向して補強部材が設けられてい
ることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。

【請求項９】 請求項１ないし７の何れか一項におい
て、 前記接触電極は、前記第１および第２の信号線と容量接
続可能な絶縁体膜によって覆われていることを特徴とす
るマイクロマシンスイッチ。

【請求項１１】 請求項１ないし１０において、 前記導電性部材は、半導体材料よりなることを特徴とす
るマイクロマシンスイッチ。

【請求項１２】 請求項２において、 前記梁部材は、半導体材料により形成され、かつ、前記
接触電極の設けられている部分から前記下部電極と対向
する部分にかけての領域が少なくとも絶縁化されている
ことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。

【請求項１３】 請求項１１または１２において、 前記半導体材料は、単結晶の半導体であることを特徴と
するマイクロマシンスイッチ。

【請求項１４】 請求項１１または１２において、 前記半導体材料は、アモルファス半導体または多結晶半
導体であることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。

【請求項１５】 請求項１ないし３の何れか一項におい
て、 前記基板は、ガラス基板またはセラミック基板であるこ
とを特徴とするマイクロマシンスイッチ。

【請求項１６】 請求項１ないし３の何れか一項におい
て、 前記基板は、ガリウムヒ素基板であることを特徴とする
マイクロマシンスイッチ。

【請求項１７】 請求項１ないし３の何れか一項におい
て、 前記マイクロマシンスイッチは、フェーズドアレイアン
テナ装置に使用されることを特徴とするマイクロマシン
スイッチ。

【請求項１８】 請求項１ないし３の何れか一項におい
て、 同一の接触電極を支える複数の梁部材と、これらの梁部
材を支持する複数の支持部材とを備えたことを特徴とす
るマイクロマシンスイッチ。

【請求項２２】 請求項１９ないし２１の何れか一項に
おいて、 前記梁部材における前記基板側の面と、前記梁部材が接
続されている前記支持部材側の面と、のなす角を鈍角に
することを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方
法。

【請求項２３】 請求項１９ないし２１の何れか一項に
おいて、 前記梁部材との接続部分において、前記梁部材の前記基
板と反対側の面よりも高い位置まで突出するように、前
記支持部材を形成することを特徴とするマイクロマシン
スイッチの製造方法。

【請求項２４】 請求項２３において、 前記梁部材における前記基板と反対側の面と、この反対
側の面よりも高く突出した前記支持部材の表面と、のな
す角を鈍角にすることを特徴とするマイクロマシンスイ
ッチの製造方法。

【請求項２５】 請求項２４において、 前記梁部材における前記基板側の面と、この梁部材が接
続されている前記支持部材の側面と、のなす角を鈍角に
することを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方
法。

【請求項２６】 請求項１９ないし２５の何れか一項に
おいて、 前記梁部材における前記接触電極が設けられた面と反対
側の面に、前記接触電極と対向して補強部材を設けるこ
とを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方法。

【請求項２７】 請求項１９ないし２５の何れか一項に
おいて、 前記接触電極を、前記第１および第２の信号線と容量接
続可能な絶縁体膜によって覆うことを特徴とするマイク
ロマシンスイッチの製造方法。

【請求項２９】 請求項１９ないし２８の何れか一項に
おいて、 前記導電性部材を、半導体材料より形成することを特徴
とするマイクロマシンスイッチの製造方法。

【請求項３０】 請求項２０において、 前記梁部材を半導体材料により形成し、かつ、前記接触
電極の設けられている部分から前記下部電極と対向する
部分にかけての領域を少なくとも絶縁化することを特徴
とするマイクロマシンスイッチの製造方法。

【請求項３１】 請求項２９または３０において、 前記半導体材料として、単結晶の半導体を用いることを
特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方法。

【請求項３２】 請求項２９または３０において、 前記半導体材料として、アモルファス半導体または多結
晶半導体を用いることを特徴とするマイクロマシンスイ
ッチの製造方法。

【請求項３３】 請求項１９ないし２１の何れか一項に
おいて、 前記基板として、ガラス基板またはセラミック基板を用
いることを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方
法。

【請求項３４】 請求項１９ないし２１の何れか一項に
おいて、 前記基板として、ガリウムヒ素基板を用いることを特徴
とするマイクロマシンスイッチの製造方法。

【請求項３５】 請求項１９ないし２１の何れか一項に
おいて、 前記マイクロマシンスイッチを、フェーズドアレイアン
テナ装置に使用することを特徴とするマイクロマシンス
イッチの製造方法。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係るマイクロマシンスイッチの一態
様は、基板上に設けられた第１の信号線と、前記基板上
に設けられかつ前記第１の信号線の端部から所定のギャ
ップを隔てて端部の設けられた第２の信号線との間の導
通／非導通を制御するマイクロマシンスイッチにおい
て、前記基板上に前記ギャップと近接して設けられた支
持部材によって前記基板上に支持された可撓性の梁部材
と、この梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギ
ャップと対向する位置に設けられた接触電極と、前記基
板上に前記梁部材の一部と対向して設けられた下部電極
とを備え、前記梁部材は、前記支持部材との接続部分か
ら前記下部電極と対向する位置にかけて導電性を有する
ことにより上部電極として機能し、かつ、少なくとも前
記支持部材との接続部分から前記下部電極と対向する位
置までの間の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁
部材の中心面に対して前記基板面に直交する厚み方向に
沿った熱膨張係数が対称となるように配置された二種類
以上の材料によって構成されることにより機械バネとし
て機能し、前記接触電極は、前記梁部材における前記基
板側の面に、前記機械バネの一部として設けられた場合
の絶縁性部材よりも絶縁性の優れている絶縁性部材を介
して設けられている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チのその他の態様は、次に示す構成を含む。すなわち、
基板上に設けられた第１の信号線と、前記基板上に設け
られかつ前記第１の信号線の端部から所定のギャップを
隔てて端部の設けられた第２の信号線との間の導通／非
導通を制御するマイクロマシンスイッチにおいて、前記
基板上に前記ギャップと近接して設けられた支持部材に
よって前記基板上に支持された可撓性の梁部材と、この
梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギャップと
対向する位置に設けられた接触電極と、前記基板上に前
記梁部材の一部と対向して設けられた下部電極とを備
え、前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前記
下部電極と対向する位置にかけて導電性を有することに
より上部電極として機能し、かつ、少なくとも前記支持
部材との接続部分から前記下部電極と対向する位置まで
の間の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁部材の
中心面に対して前記基板面に直交する厚み方向に沿った
熱膨張係数が対称となるように構成されることにより機
械バネとして機能し、前記上部電極と前記接触電極とを
接続する領域は、絶縁性部材のみからなる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】また、前記下部電極は、前記支持部材と前
記ギャップとの間における前記基板上に設けられ、か
つ、その厚さが前記第１および第２の信号線の厚さより
も薄い。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】また、前記梁部材における前記基板側の面
と、前記梁部材が接続されている前記支持部材側の面
と、のなす角が鈍角である。また、前記支持部材は、前
記梁部材との接続部分において、前記梁部材の前記基板
と反対側の面よりも高い位置まで突出している。また、
前記梁部材における前記基板と反対側の面と、この反対
側の面よりも高く突出した前記支持部材の表面と、のな
す角が鈍角である。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】また、前記梁部材における前記基板側の面
と、この梁部材が接続されている前記支持部材の側面
と、のなす角が鈍角である。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】また、前記梁部材は、前記接触電極が設け
られた面と反対側の面に、前記接触電極と対向して補強
部材が設けられていることを特徴とするマイクロマシン
スイッチ。また、前記接触電極は、前記第１および第２
の信号線と容量接続可能な絶縁体膜によって覆われてい
る。また、前記支持部材と前記梁部材の少なくとも一部
とは、同一の導電性部材からなる一体構造である。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】また、前記導電性部材は、半導体材料より
なる。また、前記梁部材は、半導体材料により形成さ
れ、かつ、前記接触電極の設けられている部分から前記
下部電極と対向する部分にかけての領域が少なくとも絶
縁化されている。また、前記半導体材料は、単結晶の半
導体である。また、前記半導体材料は、アモルファス半
導体または多結晶半導体である。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】また、前記基板は、ガラス基板またはセラ
ミック基板である。また、前記基板は、ガリウムヒ素基
板である。また、前記マイクロマシンスイッチは、フェ
ーズドアレイアンテナ装置に使用される。さらに、同一
の接触電極を支える複数の梁部材と、これらの梁部材を
支持する複数の支持部材とを備えたことを特徴とするマ
イクロマシンスイッチ。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チの製造方法の一態様は、基板上に設けられた第１の信
号線と、前記基板上に設けられかつ前記第１の信号線の
端部から所定のギャップを隔てて端部の設けられた第２
の信号線との間の導通／非導通を制御するマイクロマシ
ンスイッチの製造方法において、前記基板上に下部電極
を形成する工程と、所定の高さを有する支持部材とこの
支持部材に設けられた可撓性の梁部材とこの梁部材に設
けられた接触電極とからなる部材を、前記接触電極が前
記ギャップと対向するとともに前記第１および第２の信
号線と離間した状態で、前記基板上に接着する工程とを
有し、前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から前
記下部電極と対向する位置にかけて導電性を有すること
により上部電極として機能し、かつ、少なくとも前記支
持部材との接続部分から前記下部電極と対向する位置ま
での間の一部の領域で、前記基板面に平行な前記梁部材
の中心面に対して前記基板面に直交する厚み方向に沿っ
た熱膨張係数が対称となるように配置された二種類以上
の材料によって構成されることにより機械バネとして機
能し、前記接触電極は、前記梁部材における前記基板側
の面に、前記機械バネの一部として設けられた場合の絶
縁性部材よりも絶縁性の優れている絶縁性部材を介して
設けられている。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】また、本発明に係るマイクロマシンスイッ
チの製造方法のその他の態様は、各部の構成について上
述のマイクロマイスイッチと同様の構成を含む。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。なお、以下の各実施の形態にお
いては、片持ちアーム８の構造として後述の図１０また
は図１１に相当する構成を備えている。すなわち、片持
ちアーム８は、基板面に平行なこの片持ちアーム８の中
心面に対して基板面に直交する厚み方向に沿った熱膨張
係数が対称となるように配置された二種類以上の材料に
よって構成されることにより、機械バネとして機能する
ことを特徴とする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｈ 13/00 Ｈ０１Ｈ 13/14 Ａ 13/14 Ｂ６２Ｄ 57/00 Ｅ (72)発明者 陳 曙光 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 5G006 AA02 AA06 AB33 AZ01 AZ05 BA01 BB07 5G023 AA01 AA11 AA20 CA19 CA29 5G050 AA03 BA12 DA02 DA10 EA09 5G051 HA15 HA22

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に設けられた第１の信号線と、前
   記基板上に設けられかつ前記第１の信号線の端部から所
   定のギャップを隔てて端部の設けられた第２の信号線と
   の間の導通／非導通を制御するマイクロマシンスイッチ
   において、 前記基板上に前記ギャップと近接して設けられかつ前記
   基板面に対して所定の高さを有する支持部材と、 この支持部材から前記基板面に対して略水平に突出しか
   つ一部が前記ギャップと対向するようにして設けられた
   可撓性の梁部材と、 この梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギャッ
   プと対向する位置に設けられた接触電極と、 前記基板上に前記梁部材の一部と対向して設けられた下
   部電極とを備え、 前記梁部材は、 前記支持部材との接続部分から前記下部電極と対向する
   位置にかけて導電性を有することにより上部電極として
   機能し、 かつ、 少なくとも前記支持部材との接続部分から前記下部電極
   と対向する位置近傍までの領域で、前記基板面に対して
   直交する厚み方向に沿って熱膨張係数が略対称となって
   いることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
2. 【請求項２】 基板上に設けられた第１の信号線と、前
   記基板上に設けられかつ前記第１の信号線の端部から所
   定のギャップを隔てて端部の設けられた第２の信号線と
   の間の導通／非導通を制御するマイクロマシンスイッチ
   において、 前記基板上に前記ギャップと近接して設けられかつ前記
   基板面に対して所定の高さを有する支持部材と、 この支持部材から前記基板面に対して略水平に突出しか
   つ一部が前記ギャップと対向するようにして設けられた
   可撓性の梁部材と、 この梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギャッ
   プと対向する位置に設けられた接触電極と、 前記基板上に前記梁部材の一部と対向して設けられた下
   部電極とを備え、 前記梁部材における前記基板側の面と、前記梁部材が接
   続されている前記支持部材側の面と、のなす角が鈍角で
   あることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
3. 【請求項３】 基板上に設けられた第１の信号線と、前
   記基板上に設けられかつ前記第１の信号線の端部から所
   定のギャップを隔てて端部の設けられた第２の信号線と
   の間の導通／非導通を制御するマイクロマシンスイッチ
   において、 前記基板上に前記ギャップと近接して設けられかつ前記
   基板面に対して所定の高さを有する支持部材と、 この支持部材から前記基板面に対して略水平に突出しか
   つ一部が前記ギャップと対向するようにして設けられた
   可撓性の梁部材と、 この梁部材の前記基板側における少なくとも前記ギャッ
   プと対向する位置に設けられた接触電極と、 前記基板上に前記梁部材の一部と対向して設けられた下
   部電極とを備え、 前記支持部材は、 前記梁部材との接続部分において、前記梁部材の前記基
   板と反対側の面よりも高い位置まで突出していることを
   特徴とするマイクロマシンスイッチ。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記梁部材における前記基板と反対側の面と、この反対
   側の面よりも高く突出した前記支持部材の表面と、のな
   す角が鈍角であることを特徴とするマイクロマシンスイ
   ッチ。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記梁部材における前記基板側の面と、この梁部材が接
   続されている前記支持部材の側面と、のなす角が鈍角で
   あることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５の何れか一項におい
   て、 前記接触電極は、前記梁部材における前記基板側の面
   に、絶縁性部材を介して設けられていることを特徴とす
   るマイクロマシンスイッチ。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６の何れか一項におい
   て、 前記梁部材は、前記接触電極が設けられた面と反対側の
   面に、前記接触電極と対向して補強部材が設けられてい
   ることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
8. 【請求項８】 請求項１ないし６の何れか一項におい
   て、 前記接触電極は、前記第１および第２の信号線と容量接
   続可能な絶縁体膜によって覆われていることを特徴とす
   るマイクロマシンスイッチ。
9. 【請求項９】 請求項１ないし６の何れか一項におい
   て、 前記下部電極は、前記支持部材と前記ギャップとの間に
   おける前記基板上に設けられていることを特徴とするマ
   イクロマシンスイッチ。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし６の何れか一項におい
    て、 前記支持部材と前記梁部材の少なくとも一部とは、同一
    の導電性部材からなる一体構造であることを特徴とする
    マイクロマシンスイッチ。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし６の何れか一項におい
    て、 前記梁部材は、前記支持部材との接続部分から少なくと
    も前記下部電極と対向する位置までの領域が導電性部材
    で形成されるとともに、この導電性部材の先端部に前記
    ギャップと対向する位置まで延在する絶縁性部材が設け
    られ、 前記接触電極は、前記ギャップと対向してこの絶縁性部
    材に設けられていることを特徴とするマイクロマシンス
    イッチ。
12. 【請求項１２】 請求項１０または１１において、 前記導電性部材は、半導体材料よりなることを特徴とす
    るマイクロマシンスイッチ。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし６の何れか一項におい
    て、 前記梁部材は、半導体材料により形成され、かつ、前記
    接触電極の設けられている部分から前記下部電極と対向
    する部分にかけての領域が少なくとも絶縁化されている
    ことを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
14. 【請求項１４】 請求項１２または１３において、 前記半導体材料は、単結晶の半導体であることを特徴と
    するマイクロマシンスイッチ。
15. 【請求項１５】 請求項１２または１３において、 前記半導体材料は、アモルファス半導体または多結晶半
    導体であることを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
16. 【請求項１６】 請求項１において、 前記基板は、ガラス基板またはセラミック基板であるこ
    とを特徴とするマイクロマシンスイッチ。
17. 【請求項１７】 請求項１において、 前記基板は、ガリウムヒ素基板であることを特徴とする
    マイクロマシンスイッチ。
18. 【請求項１８】 請求項１ないし６の何れか一項におい
    て、 前記マイクロマシンスイッチは、フェーズドアレイアン
    テナ装置に使用されることを特徴とするマイクロマシン
    スイッチ。
19. 【請求項１９】 基板上に設けられた第１の信号線と、
    前記基板上に設けられかつ前記第１の信号線の端部から
    所定のギャップを隔てて端部の設けられた第２の信号線
    との間の導通／非導通を制御するマイクロマシンスイッ
    チの製造方法において、 前記基板上に下部電極を形成する工程と、 所定の高さを有する支持部材とこの支持部材に設けられ
    た可撓性の梁部材とこの梁部材に設けられた接触電極と
    からなる部材を、前記接触電極が前記ギャップと対向す
    るとともに前記第１および第２の信号線と離間した状態
    で、前記基板上に接着する工程と、 を有し、 前記支持部材との接続部分から前記下部電極と対向する
    位置にかけて導電性を持たせることにより前記梁部材の
    一部を上部電極として機能させ、 かつ、 少なくとも前記支持部材との接続部分から前記下部電極
    と対向する位置近傍まにかけて、前記基板面に対して直
    交する厚み方向に沿って熱膨張係数が略対称となるよう
    に、前記梁部材を形成することを特徴とするマイクロマ
    シンスイッチの製造方法。
20. 【請求項２０】 基板上に設けられた第１の信号線と、
    前記基板上に設けられかつ前記第１の信号線の端部から
    所定のギャップを隔てて端部の設けられた第２の信号線
    との間の導通／非導通を制御するマイクロマシンスイッ
    チの製造方法において、 前記基板上に下部電極を形成する工程と、 所定の高さを有する支持部材とこの支持部材に設けられ
    た可撓性の梁部材とこの梁部材に設けられた接触電極と
    からなる部材を、前記接触電極が前記ギャップと対向す
    るとともに前記第１および第２の信号線と離間した状態
    で、前記基板上に接着する工程と、 を有し、 前記梁部材における前記基板側の面と、前記梁部材が接
    続されている前記支持部材側の面と、のなす角を鈍角に
    することを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方
    法。
21. 【請求項２１】 基板上に設けられた第１の信号線と、
    前記基板上に設けられかつ前記第１の信号線の端部から
    所定のギャップを隔てて端部の設けられた第２の信号線
    との間の導通／非導通を制御するマイクロマシンスイッ
    チの製造方法において、 前記基板上に下部電極を形成する工程と、 所定の高さを有する支持部材とこの支持部材に設けられ
    た可撓性の梁部材とこの梁部材に設けられた接触電極と
    からなる部材を、前記接触電極が前記ギャップと対向す
    るとともに前記第１および第２の信号線と離間した状態
    で、前記基板上に接着する工程と、 を有し、 前記梁部材との接続部分において、前記梁部材の前記基
    板と反対側の面よりも高い位置まで突出するように、前
    記支持部材を形成することを特徴とするマイクロマシン
    スイッチの製造方法。
22. 【請求項２２】 請求項２１において、 前記梁部材における前記基板と反対側の面と、この反対
    側の面よりも高く突出した前記支持部材の表面と、のな
    す角を鈍角にすることを特徴とするマイクロマシンスイ
    ッチの製造方法。
23. 【請求項２３】 請求項２２において、 前記梁部材における前記基板側の面と、この梁部材が接
    続されている前記支持部材の側面と、のなす角を鈍角に
    することを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方
    法。
24. 【請求項２４】 請求項１９ないし２３の何れか一項に
    おいて、 前記接触電極を、前記梁部材における前記基板側の面
    に、絶縁性部材を介して設けることを特徴とするマイク
    ロマシンスイッチの製造方法。
25. 【請求項２５】 請求項１９ないし２４の何れか一項に
    おいて、 前記梁部材における前記接触電極が設けられた面と反対
    側の面に、前記接触電極と対向して補強部材を設けるこ
    とを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方法。
26. 【請求項２６】 請求項１９ないし２４の何れか一項に
    おいて、 前記接触電極を、前記第１および第２の信号線と容量接
    続可能な絶縁体膜によって覆うことを特徴とするマイク
    ロマシンスイッチの製造方法。
27. 【請求項２７】 請求項１９ないし２４の何れか一項に
    おいて、 前記下部電極を、前記支持部材と前記ギャップとの間に
    おける前記基板上に設けることを特徴とするマイクロマ
    シンスイッチの製造方法。
28. 【請求項２８】 請求項１９ないし２４の何れか一項に
    おいて、 前記支持部材と前記梁部材の少なくとも一部とを、同一
    の導電性部材からなる一体構造とすることを特徴とする
    マイクロマシンスイッチの製造方法。
29. 【請求項２９】 請求項１９ないし２４の何れか一項に
    おいて、 前記梁部材において、前記支持部材との接続部分から少
    なくとも前記下部電極と対向する位置までの領域を導電
    性部材で形成し、この導電性部材の先端部に前記ギャッ
    プと対向する位置まで延在する絶縁性部材を設け、 前記接触電極を、前記ギャップと対向してこの絶縁性部
    材に設けることを特徴とするマイクロマシンスイッチの
    製造方法。
30. 【請求項３０】 請求項２８または２９において、 前記導電性部材を、半導体材料より形成することを特徴
    とするマイクロマシンスイッチの製造方法。
31. 【請求項３１】 請求項１９ないし２４の何れか一項に
    おいて、 前記梁部材を半導体材料により形成し、かつ、前記接触
    電極の設けられている部分から前記下部電極と対向する
    部分にかけての領域を少なくとも絶縁化することを特徴
    とするマイクロマシンスイッチの製造方法。
32. 【請求項３２】 請求項３０または３１において、 前記半導体材料として、単結晶の半導体を用いることを
    特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方法。
33. 【請求項３３】 請求項３０または３１において、 前記半導体材料として、アモルファス半導体または多結
    晶半導体を用いることを特徴とするマイクロマシンスイ
    ッチの製造方法。
34. 【請求項３４】 請求項１９において、 前記基板として、ガラス基板またはセラミック基板を用
    いることを特徴とするマイクロマシンスイッチの製造方
    法。
35. 【請求項３５】 請求項１９において、 前記基板として、ガリウムヒ素基板を用いることを特徴
    とするマイクロマシンスイッチの製造方法。
36. 【請求項３６】 請求項１９ないし２４の何れか一項に
    おいて、 前記マイクロマシンスイッチを、フェーズドアレイアン
    テナ装置に使用することを特徴とするマイクロマシンス
    イッチの製造方法。