JP2001514434A - マイクロメカニカル静電リレー及びそれの作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マイクロメカニカル静電リレーは、ベースサブストレート（１）を有し、該ベースサブストレート（１）上には、片側にて結合された接極子ばね舌片（４１）が可動コンタクト（８）と共に、次のように構造化されている、即ち、休止状態にて、弾性的にベースサブストレート（１）から曲げ出されているように構造化されている。可動のコンタクト（８）と共働する固定コンタクト（７）が、同様に弾性的にベースサブストレート（１）から曲げ出された固定コンタクト−ばね舌片（４２）上に配されており、ここで、両接極子ばね舌片は、それの自由端部を以て、相対向し、可動のコンタクト（８）は、固定コンタクト（７）と重なりオーバーラップするように配置構成されている、２つのばね舌片上でのコンタクトの配置により、静電駆動部にて可能な接極子変位距離にも拘わらず、延伸された状態のほかにコンタクトにて比較的大きなオーバーストロークが得られ、それにより十分な接触力が生ぜしめられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、ベース電極と少なくとも１つの固定コンタクトを有するベースサブ
ストレートを有し 接極子ばね舌片を有し、該接極子ばね舌片は、ベースサブストレートに結合さ
れた支持体層に連結、結合されており、ベース電極に対向する接極子電極を有し
、休止状態にて、ウエッジ状空隙の形成下で弾性的にベースサブストレートから
曲げられており、それの自由端部にて、固定コンタクトに対向する可動コンタク
トを支持している当該のリレーマイクロメカニカル静電リレーに関する。更に、
本発明はその種のリレーの作製方法に関する。

【０００２】 その種のマイクロメカニカルリレー及び作製方法が既に基本的にＤＥ４２０５
０２９Ｃ１から公知である。ここで、重要なことは、サブストレートから露出さ
れた接極子ばね舌片が次のように湾曲される、即ち、接極子電極が対向するベー
ス電極と共にウエッジ状の空隙を形成し、この空隙は、両電極間に電圧を印加す
ると、所謂移動のウエッジで方式、手法、原理に従って迅速な吸引運動を行わせ
る。この手法の改良形態は、例えばＤＥ４４３７２５９Ｃ１及びＤＥ４４３７２
６１Ｃに示されている。

【０００３】 マイクロメカニカル構成を有するそれらすべてのリレーでは、比較的高い作製
技術上のコストが必要である、それというのは、２つのサブストレート、一方で
は、ベース電極及び固定接点コンタクトを有するベースサブストレート、他方で
は接極子ばね舌片、接極子及び可動のコンタクトを有する接極子サブストレート
を別個に加工し、相互に連結、結合しなければならないからである。両サブスト
レートの前述の主機能素子のほかに、更なる被覆―及びエッチング過程が必要で
ある。例えば、絶縁層、リード等に対して更なる被覆―及びエッチング過程が必
要である。要するに、両サブストレートは、相互に面し合ってそれの主機能層と
連結、結合され得る前に、すべての所要の複雑なプロセスを施されねばならない
。回路素子を環境の影響から保護すべきであるが、概して付加的カバー部分が終
端エレメントとして必要であり、これについては詳述する必要はない。

【０００４】 作製の簡単化のためには次のようにすると好ましい、即ち、リレーのすべての
機能素子が１つのサブストレート上で一方の側から形成されると好ましい。付加
的に次のようにすることも可能である、即ち、可動のコンタクトを有するばね舌
片及び１つの固定接点コンタクトエレメントを同一サブストレート上に構成し、
ここで、例えば固定接点コンタクト及び可動コンタクトを相互に上下に作製し、
ここで所謂犠牲層のエッチングによりコンタクト間隔を形成し得ることも可能で
ある。基本的にそのような装置は、ＵＳ４５７０１３９から公知である。そこに
記載されているマイクロメカニカルスイッチでは、勿論、接極子ばね舌片の下方
に、精確には画定されていない中空空間が形成され、このような中空空間は、静
電駆動の形成には不適当である。そこに示されているスイッチでは、従って、接
極子ばね舌片にも固定接点コンタクトにも、それぞれ磁気層を施し、スイッチを
、外部から印加される磁界を介して作動するものである。そのような磁界により
、比較的わずかなコンタクト間隔―これは、可動コンタクトと剛性的固定接点コ
ンタクトとの間の犠牲層により達成される−の場合でも、所要の接触力を生じさ
せ得る；勿論、このために、磁界の発生のための付加的装置が必要であり、この
付加的装置は、マイクロメカニカルリレーに対する適用例に対して利用可能なも
のより著しく多くのスペースを必要とする。

【０００５】 本発明の目的とするところは、静電駆動部により一層より大きな接触力を発生
し得るように冒頭に述べた形式のマイクロメカニカルリレーを構成的に、発展さ
せることにあり、ここでベースサブストレート上でリレーの機能素子を一方の側
からの加工により作成し得るようにするものである。

【０００６】 前記目的は、本発明によれば、次のようにして達成される、即ち、少なくとも
１つの固定コンタクトは、固定コンタクト−ばね舌片上に配されており、該固定
コンタクト−ばね舌片は前記接極子ばね舌片に対向して、これと同様に片側にて
支持体層に連結、結合されており、休止状態にて弾性的にベースサブストレート
から曲げ出されており、少なくとも１つの可動のコンタクトは、接極子ばね舌片
（４１）の自由端部にて該接極子ばね舌片を越えて張出し、そして固定コンタク
トと重なりオーバーラップしているのである。

【０００７】 要するに、本発明では、マイクロメカニカルリレー及びスイッチに対する提案
と異なって、固定接点コンタクトも、もはやベースサブストレート上に固定的に
配されないで、可動コンタクトのように湾曲されたばね舌片上に位置付けられ、
それにより、付加的なスイッチング変位距離を達成できる。可動コンタクトは、
接極子ばね舌片上に位置付けられ、固定接点コンタクトと重なりオーバーラップ
する。而して、相対向する両ばね舌片の事前湾曲により、スイッチングの際、接
触接続の始めから、接極子の終位置まで、所望の接触力発生のための十分なオー
バーストロークが達成され得る。前記の効果は次のような場合にも達成し得る、
即ち、ベースサブストレート上に接極子ばね舌片の形成の際犠牲層技術を介して
接極子下方にたんに比較的わずかな空き空間を作成でき、この空き空間により、
接極子はそれの延伸舌位置を越えて対向電極への吸引の際たんにわずかな固有の
オーバーストロークを受けるような場合にも前記の効果が達成され得る。

【０００８】 作製は次のようにすれば特に有利である、即ち、接極子ばね舌片も固定接点コ
ンタクトばね舌片も同じ支持体層から形成され、従って同一のエッチング過程で
作製し得るようにするのである。それの自由端を以て相対向するばね舌片は有利
に歯状に相互に噛み合うようにし、その結果突出する可能コンタクトがそれの終
端にてのみならず、少なくとも１つの側にても接極子ばね舌片の表面と連結、結
合され得る。特別な構成形態はメーク接点又はブリッジ接点を形成するかに依存
する。

【０００９】 ベースサブストレートとして有利にはシリコンが使用され、ここで、ばね舌片
に対する支持体層は、シリコン層として、その都度必要な機能―及び絶縁層を介
してデポジションされ、又はボンディングされ、相応の動作過程でエッチングさ
れる。ベースサブストレートは、ガラス又はセラミックから成ってもより。それ
らの材料は、シリコンより遙かに安価である、但しセラミックはリレー構造に必
要な滑らかな表面を得るため付加的表面処理を要する。ばね舌片を形成する支持
体層は、デポジションされたポリシリコン又は再結晶付きのポリシリコンから成
るか、又はボンティングされたシリコンウエーハの露出されたドーピングされた
シリコン層として生ぜしめられ得る。前記層はエピタキシー又は拡散により１つ
のシリコンウエーハにて作製し得る。前記のシリコン構造のほかに、ばね金属の
ボンディングされた層、即ち、ニッケル、ニッケル鉄合金又はその他の添加物を
有するニッケルのものをも使用し得る。他の金属も使用し得る。重要なことは、
材料が良好なばね特性及びわずかな疲労を呈することである。

【００１０】 本発明のリレーの有利な作製方法によれば、マイクロメカニカル静電リレーの
作製方法において、下記の方法ステップを有し、即ち、ベース電極として導電層
を備えたベースサブストレート上に、絶縁層及び中空空間を介して導電層の支持
体層を被着し、 支持体層にて、相互にそれの自由端を以て相対向する片側で結合された２つの
ばね舌片を形成し、 ばね舌片に、それの上面にて、少なくともセクション的に引張応力層を施し、 ばね舌片、有利には比較的短いばね舌片に、それの自由端にて、少なくとも１
つ固定接点コンタクトを施し、ばね舌片、有利には比較的長いばね舌片に、少な
くとも１つの可動のコンタクトを施し、前記可動のコンタクトは、１つの犠牲層
を介して固定接点コンタクトと重なりオーバーラップするようにし、 ばね舌片を相互に、且つ、接極子ばね舌片からエッチングすることにより、そ
れの湾曲部をサブストレートから上方に向かって曲げ出すようにしたのである。

【００１１】 作製方法の更なる実施形態が請求項１４〜１６に記載されている。

【００１２】 次に本発明を図示の実施例に即して詳述する。

【００１３】 図１は、本発明のマイクロメカニカルリレーの主要な機能層を示す断面図であ
る。

【００１４】 図２は、図１のマイクロメカニカルリレーを休止位置にて終状態で（ケーシン
グなしで）示す断面図である。

【００１５】 図３は、図２のリレーを作動位置で示す断面図である。

【００１６】 図４はメーク接点を形成する図３のリレーの平面図である。

【００１７】 図５は、図４と同じ平面図であるが、但し、ブリッジコンタクトを形成する実
施形態に付いて示す平面図である。

【００１８】 図６は、ブリッジコンタクト装置の変化実施形態を示す平面図である。

【００１９】 図７は、図１に相応する断面図であるが、接極子ばね舌片の部分セクション上
方に引張応力層の設けられた構成形態の断面図である。

【００２０】 図８は、図２に相応する断面図であるが、種々の湾曲度の接極子ばね舌片セク
ションを示す断面図である。

【００２１】 図９は、ばね舌片に対するポリシリコンから成る支持体層の構成までの図１に
比して幾らか変形されたベースサブストレートの層構成を示す。

【００２２】 図１０は、ばね舌片に対する金属から成る（図９に比して）支持体層の構成ま
での図１に比して幾らか変形されたベースサブストレートの層構成を示す。

【００２３】 図１１は、ベースサブストレート上にボンディングされたロストウエーハ層（
Ｌｏｓｔ―Ｗａｆｅｒ）を有する層構成を有する図９及び１０に比して変形され
た層構成の断面図である。

【００２４】 図１２は、ＳＯＩ―ウエーハ半製品を使用した変形された層構成を示す。

【００２５】 先ず指摘すべきことには、すべての層構成はたんに略示的に層列を示したもの
であり、層の厚さ関係を示したもはない。

【００２６】 図１〜図３にはシリコンをベースとする本発明のマイクロメカニカルリレーの
機能層構成を示す。この場合、ベースサブストレート１は、シリコンから成る。
前記ベースサブストレート１は、同時にベース電極としても用いられる；必要に
応じて、相応の電極層を適当なドーピングにより構成することもできる。ベース
サブストレート上方には、絶縁層２、例えば窒化シリコンが形成されている。こ
の絶縁層２上には、第１の犠牲層３が設けられており、この第１の犠牲層３は、
後にエッチング除去される。第１の犠牲層３は例えば、２酸化珪素から成り、有
利には、０．５μｍより小の厚さｄ1を有する。犠牲層３上方にはばね舌片の形 成のための支持層４が設けられている。前記支持層４は、導電性であり、例えば
５〜１０μｍの厚さのポリシリコンから成る。前記の支持層４から、事後的に、
接極子ばね舌片４１及び固定接点コンタクトばね舌片４２がエッチング除去され
る。

【００２７】 層構成の場合、先ず、両ばね舌片は第２の犠牲層５により相互に分離されてい
る。両ばね舌片４１，４２上には１つの絶縁性引張応力層６が配されており、こ
の引張応力層６は、ばね舌片のエッチング除去後、それの引張応力に基づきベー
スサブストレートから上方へ向かってのばね舌片の曲げ出しを行わせる。この状
態は、図２に示してある。

【００２８】 固定接点コンタクトばね舌片４２には相応のコーティング法により固定接点コ
ンタクト７がデポジションされており、一方接極子ばね舌片４１の自由端上には
１つの可動のコンタクト８が、第２の犠牲層５を介して固定接点コンタクト７と
重なるように構成されている。スイッチング接点の高さは、任意に選択可能であ
り、典型的には２〜１０μｍである。必要に応じて、スイッチング接点の厚さ、
ないし、材料組織は、非対称的であってもよい。図４に示すように、両ばね舌片
４１，４２は歯のように相互に噛み合い、その結果ばね舌片４１の中央の突起４
４は、２つの側方の突起４３により囲繞される。そのようにして、可動のコンタ
クト８は、３つの側方セクションを以て接極子ばね舌片上に当接接触する。前記
可動接点は、当該の構成において、固定接点コンタクト７と共にメーク接点を形
成する。更に、可動接点８は、固定接点コンタクト７との重なりを確保するため
Ｓ字状又はＺ字状横断面を有する。中間に位置する犠牲層２は、典型的に０．５
μｍより小さい厚さｄ2を有する。

【００２９】 公知形式で、その他の所要の層が形成される、例えば、固定接点コンタクト７
へのリード７１，可動コンタクト８へのリード８１及び接極子ばね舌片の表面の
パッシベーションのための更なる絶縁層９が形成される。

【００３０】 図２には、２つの犠牲層３及び５のエッチング除去によりばね舌片を露出した
後の完成した装置を示す。ここで接極子ばね舌片４１の下方に空き空間３１が形
成される。前述のように、両ばね舌片４１，４２は、引張応力層６に基づき上方
へ湾曲され、その結果コネクタ１の開放状態の図２の装置の配置構成が形成され
る。接極子ばね舌片は、バイアスに基づきばね端部にて内法の角度のところまで
湾曲する。同じように、固定接点コンタクトばね舌片４２は、露出後上方へ向か
って内法の角度Ｘ2だけ上方へ湾曲する。従って、下記の内法のコネクタ間隔が 得られる。

【００３１】 ＸK＝Ｘ1−Ｘ2＋ｄ2 そして近似的は ＸK＝Ｘ1−Ｘ2。

【００３２】 前記の内法のコンタクト間隔は、接極子ばね舌片及び固定接点コンタクトばね
舌片の幾何学的形状特性及び層６により惹起された引張応力によりばねにて自由
に可調整である。

【００３３】 リレーの閉じられたスイッチング状態を図３に示す。ここで、接極子ばね舌片
４１は直接対向電極に当接接触する、換言すれば、対向電極ないしベースサブス
トレートの絶縁層２に接触する。従って、接極子ばね舌片は第１の犠牲層３の厚
さだけ、即ち、ｄ1だけ、下方へ曲げられている。ここで、オーバーストローク が生じる。

【００３４】 Ｘu＝Ｘ2−ｄ2＋ｄ1、即ち近似的に Ｘu＝Ｘ2 前記オーバーストロークは、コンタクト高さの作製トレランスに無関係である。

【００３５】 前述のように、図４は、図１〜図３によるばね舌片４１，４２の平面図である
。ここで、コンタクトの形状及び装置、即ち、ばね舌片４２の突起４４上の固定
接点コンタクト７並びにばね舌片４１の突起４３上での３方の側での懸架付きの
可動コンタクトの形状及び装置が示されている。更に、第１犠牲層３のエッチン
グ除去のための孔付きグリッド１０が示されてる。

【００３６】 図５には、図４に比して変形されたブリッジコンタクトを有する。この事例に
おいて、ばね舌片４２は、２つの外側の突起４６上に、相応の接続路を有する２
つの別個の固定接点コンタクト７を有し、一方、ばね舌片４１は、中央突起４７
を有し、この中央突起４７上に、可動のコンタクト８が配されている。固定接点
コンタクトばね舌片４２におけるスロット４２ａにより捩れトーションフレキシ
ビリティが確保され、それにより、不均一なエロージョンの場合に両コンタクト
コンタクトが、確実に信頼性を以て閉成をするよう構成されている。これは両側
で、固定接点コンタクト７と重なりオーバーラップすることによりブリッジコン
タクトとして用いられる。

【００３７】 同じ効果を、図６による構造によっても得ることができる。そこで、接極子ば
ね舌片１４１は中央突起１４７を有し、この上に、両側で張出する可動のブリッ
ジコンタクト１４８が載っている。このブリッジコンタクト１４８は３つの固定
接点コンタクト１４４，１４５と共働し、該２つの固定接点コンタクト１４４，
１４５は、２つの別個の固定接点コンタクト−ばね舌片１４２，１４３上に載っ
ている。前記ばね舌片１４２，１４３は、接極子ばね舌片１４１に対して横断方
向に延びている、換言すればそれの固定取付線１４２ａ，１４３ａは接極子ばね
舌片１４１の固定取付線１４１ａに対して垂直方向に延びている。

【００３８】 スイッチング特性曲線カーブの最適化にはＤＥ４４３７２６０Ｃ１及びＤＥ４
４３７２６１Ｃ１に詳述されているように接極子ばね舌片をセクションごとにの
み湾曲させると有利である。図７及び図８には作製中及び仕上がった完成状態の
接極子ばね舌片が示してあり、ここで接極子ばね舌片は、たんに部分的に、湾曲
されている状態で構成されている。図１及び図２に比して、主要な相違点は、図
７及び図８では引張応力層６１がたんに接極子ばね舌片４１の一部にのみ亘って
延在し、その結果接極子ばね舌片４１の湾曲されたゾーン６２が固定取付個所の
領域に限定され、一方ゾーン６３は、ばね端部に向かって直線的ないしわずかな
湾曲度で延びている。図７及び図８ではシリコン支持体層４上に固有応力のない
絶縁層６４が示されており、この絶縁層６４は、ばね舌片からのリード８１を含
む負荷回路の直流的分離を形成する。その上方に既述の引張応力層６１が配され
ている。

【００３９】 前述の図示の層配置の実現のためそれ自体公知の種々の方式が適用可能である
。而して、図９は、アディティブ技術に従って行われるようなベースサブストレ
ート上での基本的構成を示す。この方式では、可動のばね舌片ないしそれの支持
体層が或材料から形成され、該材料は、作製の際、はじめてサブストレート上に
折出デポジションされる。サブストレートとしては図９の図示の実施例では、Ｐ
―シリコンから成るウエーハが用いられる。このウエーハ上には、先ず、制御―
ベース電極１１は、ｎ―形拡散により（例えば燐での拡散により）生ぜしめられ
る；電極のｎシリコンとベースサブストレートのＰ―シリコンとの間に阻止層１
２が形成される。電極上方に、絶縁層２，及びその上方に犠牲層３が被着され、
構造化される。その上方に、例えば５〜１０μｍの厚さを有する支持体層４がデ
ポジションされる。支持体層４は、ポリシリコン又は再結晶化付きのポリシリコ
ンから成る。通常のマスク技術により、ばね舌片の構造が作製される。更なる構
成は図１に示すようになされる。而して、種々の機能層、即ち、負荷回路と可動
の駆動電極との間の絶縁層、場合により付加的引張応力層及び所要の負荷回路導
体路がデポジションされる。更に介在する第２の犠牲層を有する前述のコンタク
ト及び導体路に対する所要のパッシベーション絶縁部が生ぜしめられる。

【００４０】 既に冒頭に述べたように、他の材料も使用され得る。而して、図１０には層配
置が示されており、ここで、サブストレートはガラスから成る。但し、絶縁層を
有するシリコンサブストレート又は相応の表面処理を施したセラミックから成っ
ていてもよい。このサブストレート上方には、金属層の形態のベース電極１１が
生ぜしめられる。その上に絶縁層２及びその上に犠牲層３が位置付けられる。支
持体層としては当該事例では直流的に被着された金属層が用いられ、この金属層
はニッケル又はニッケル合金（例えばニッケル鉄）又は他の金属合金から成る。
重要なことは当該の金属のわずかな疲労を伴うばね特性である。直流的プロセス
処理の際の相応の電流通電により不均一なニッケル層を生じさせることができ、
それにより、構造化されたばね舌片の事後的な湾曲を生じさせるのである。更な
る構成は、図９ないし図１に類似してなされる。

【００４１】 リレーの機能層を生成するための別の手段は、所謂Ｌｏｓｔ―Ｗａｆｅｒ技術
である。この技術を図１１を用いて簡略に説明する。この事例では、２つのもと
のサブストレートが使用され、それらの２つのもとのサブストレートは、同一の
表面の層処理を施される。同じくシリコン又はガラスから成るベースサブストレ
ート一上に、先ず、ベース電極１１が被着され、該ベース電極１１は、当該事例
ではエッチングトレンチ湾曲内に埋め込まれる。その上に絶縁層２が配される。
その後、第２のシリコンウエーハ２０が、ｎドーピングされたシリコン層２１―
これはエピタキシィ技術により被着されるか、又はアノード酸化により既に構造
化されたベースサブストレート１上にボンティングされる。しかる後、上面から
電気化学的エッチストップを以てウエーハ２０のバックエッチングが行われ、そ
の結果可動ばね舌片に対する支持体層としても散られるエピタキシィ層２１のみ
が残る。ベースサブストレート上でのＬｏｓｔウエーハの接合ステップは、次の
ようにすれば第１の犠牲層３（図１参照）がなくても、空き空間３１が形成され
、絶縁層２がドーピングされたシリコン層２１に固定的にボンティングされるよ
うにするのである。

【００４２】 更に、当該の事例では負荷回路素子の構造化は、図１ないし図６に即して既に
、記載したようにアディティブ法に類似して行われる。要するに、例えば、負荷
回路と、ばね舌片４により形成された駆動電極、そして、必要な限り付加的な引
張応力層６１、負荷回路、導体路７１，８１位置固定コンタクト７，第２の犠牲
層５及び可動コンタクト８が相次いで被着され、構造化される。パッシベーショ
ン絶縁分離のため付加的層が必要である限りこのことは、当業者の経験上の知識
に従って行われる。

【００４３】 本発明の構造を生成する更なる手段は、所謂ＳＯＩウエーハ（ｓｉｌｉｃｏｎ
―ｏｎ―ｍｓｕｌａｔｏｎ）の使用である。図１２にはそのようなＳＯＩウエー
ハを半製品として示してある。図９との相違点は、当該の事例において、個々の
層は事後的にサブストレート上にデポジションされるものではなく、そのような
ＳＯＩウエーハは、半製品としてプレハブの層構成を有し、ここでシリコンサブ
ストレート１上に、絶縁層２、例えば窒化シリコンからなるもの、第１犠牲層３
，例えば２酸化珪素から成るもの、並びに、支持体層としての結晶性のシリコン
エピタキシィ１層、例えば５〜１０μｍでの厚さを有するものが配されているこ
とである。前記の半製品によれば上述のアディティブ法に類似して負荷回路素子
の構造化が行われ、ここで、機能層として、絶縁層６４、付加的な引張応力層６
１、負荷回路導体路７１，８１，位置固定コンタクト７，第２犠牲層５８（場合
により導体路に対するパッシベーション絶縁分離体としても亦）及び可動コンタ
クト４が構造化される。

【００４４】 リレーの機能は、前述の構成から明らかである。相応の接続エレメントを介し
て、リレーの作動のため、制御電圧Ｕsが電極に加えられ、即ち、図２に示すよ うに、ベースサブストレート１―これは同時にベース電極としても用いられる−
へ加えられ、又は図９〜図１１に示すようなベースサブストレートから電気的に
絶縁されたベース電極へ、そして、ばね舌片４１―これは、同時に接極子電極と
しても用いられる−へ加えられる。静電的帯電により、接極子ばね舌片４１は、
ベース電極へ吸引され、それにより、接点コンタクトは閉成する。

【００４５】 当業者にとって明らかなことは、図示の構造は、適当な手法で１つのケーシン
グ内に組み込まれ、その結果コンタクトは、環境の影響から保護される。更に、
付言すべきことは、複数の回路ユニットが、同一のサブストレート上に相並んで
、１つの共通のケーシング内に、１つの多重リレーの形成のため配され得るので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のマイクロメカニカルリレーの主要機能層の構成を示す断面図。

【図２】 休止位置における終状態での図1のマイクロメカニカルリレーの断面図。

【図３】 動作位置における図２のリレーの平面図。

【図４】 メーク接点を形成する図３のリレーの平面図。

【図５】 図４と同じ示図であるが、但し、ブリッジコンタクトを形成する実施形態の平
面図。

【図６】 ブリッジコンタクト装置の変形実施例の断面図。

【図７】 図１に相応する図であるが、但し、接極子ばね舌片の部分セクション上方に引
張応力層を有する実施形態の断面図。

【図８】 種々の湾曲度のばね舌片セクションを有する図２に相応する断面図。

【図９】 ばね舌片に対してポリシリコンから成る支持体層の構成までの様子を示す、図
１に比して幾らかの変形された層構成の断面図。

【図１０】 ばね舌片に対する金属から成る支持体層を有する図９に比して変形された層構
成を示す断面図。

【図１１】 ばね舌片に対する支持層の形成のため、ベースサブストレート上にボンディン
グされたＬｏｓｔ―ｗａｆｅｒ層を有する、図９及び図１０に比して変形された
層構成の断面図。

【図１２】 ＳＯＩウエーハ半製品を使用して変形された層構成の断面図。

【符号の説明】

１ ベースサブストレート ２ 絶縁層 ３ 犠牲層 ４ 支持体層 ５ 第２犠牲層 ６ 引張応力層 ７ 固定接点コンタクト ８ 可動コンタクト ９ 絶縁層 １０ 孔グリッド １１ 空き空間 ４１ 接極子ばね舌片 ４２ ばね舌片 ４３ 突起 ４４ 突起

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース電極（１，１１）と少なくとも１つの固定コンタクト
   （７）を有するベースサブストレート（１）を有し 接極子ばね舌片（４１）を有し、該接極子ばね舌片（４１）は、片側にて、ベ
   ースサブストレート（１）に結合された支持体層（４）に連結、結合されており
   、ベース電極（１，１１）に対向する接極子電極（４１）を有し、休止状態にて
   、ウエッジ状空隙の形成下で弾性的にベースサブストレート（１）から曲げ出さ
   れており、それの自由端部にて、固定コンタクト（７）に対向する少なくとも１
   つの可動コンタクト（８）を支持している当該のリレーにおいて、 前記の少なくとも１つの固定コンタクト（７）は、固定コンタクト−ばね舌片
   （４２）上に配されており、該固定コンタクト−ばね舌片は前記接極子ばね舌片
   （４１）に対向して、これと同様に片側にて支持体層（４）に連結、結合されて
   おり、休止状態にて弾性的にベースサブストレート（１）から曲げ出されており
   、少なくとも１つの可動のコンタクト（８）は、接極子ばね舌片（４１）の自由
   端部にて該接極子ばね舌片（４１）を越えて張出し、そして固定コンタクト（７
   ）と重なりオーバーラップしていることを特徴とするマイクロメカニカル静電リ
   レー。
2. 【請求項２】 接極子ばね舌片（４１）及び固定コンタクトばね舌片（４２
   ）は同じ支持体層（４）から形成されていることを特徴とする請求項１記載のリ
   レー。
3. 【請求項３】 前記の少なくとも１つの可動コンタクト（８）は、ほぼＺ字
   状の横断面を有し、ここで１つの端脚部が接極子ばね舌片（４１）上に載ってお
   り、それとほぼ並行な端脚部が固定コンタクト（７）と重なりオーバーラップし
   ていることを特徴とする請求項１又は２記載のリレー。
4. 【請求項４】 接極子ばね舌片（４１）及び固定接点コンタクト−ばね舌片
   （４２）の自由端部は、歯状に入り組みあっており、ここで、一方のばね舌片（
   ４２；４１）の各１つの突起が他方のばね舌片（４１；４２）の切欠部内に係合
   し、前記の少なくとも１つの固定接点コンタクト（７）は、固定接点コンタクト
   ばね舌片（４２）の突起（４４；４６）上に載っており、前記の少なくとも１つ
   の可動のコンタクト（８）は、他方のばね舌片（４１）の切欠部に亘って延在し
   ていることを特徴とする請求項１から３までのうちいずれか１項記載のリレー。
5. 【請求項５】 接極子ばね舌片（４１）は、延伸された状態で、それのはさ
   み状の端部セクション（４３）を以て固定接点コンタクト−ばね舌片の固定接点
   コンタクト（８）を支持している中央突起（４４）を囲繞しており、両側に当接
   接触している可動のコンタクト（８）が自由に当該の固定接点コンタクト（７）
   に亘って延在していることを特徴とする請求項４記載のリレー。
6. 【請求項６】 接極子ばね舌片（４１）の中央突起（４７）が、固定接点コ
   ンタクト−ばね舌片（４２）の固定接点コンタクト（７）を備えた２つの突起（
   ４６）間に係合し、１つの可動のブリッジコンタクト（８）が中央突起（４７）
   上に取り付けられており、両側で自由に固定接点コンタクト（７）に亘って延在
   していることを特徴とする請求項４記載のリレー。
7. 【請求項７】 接極子ばね舌片（１４１）の中央突起（１４７）が、両側に
   張出しているブリッジコンタクト（１４８）を支持しており、２つの固定接点コ
   ンタクトばね舌片（１４２，１４３）は、ブリッジコンタクト（１４８）と共働
   する各１つの固定接点コンタクト（１４４，１４５）を支持していることを特徴
   とする請求項４記載のリレー。
8. 【請求項８】 ばね舌片の支持体層（４）は、部分的にエッチングされた犠
   牲層（８）を介してベースサブストレート（１）上に折出された層であることを
   特徴とする請求項１から７までのうちいずれか１項記載のリレー。
9. 【請求項９】 ベースサブストレート（１）及び支持体層（４）はシリコン
   から成り、両電極層は、ベースサブストレート及び接極子ばね舌片にて固有伝導
   性又はドーピングされたシリコンにより形成されていることを特徴とする請求項
   １から８までのうちいずれか１項記載のリレー。
10. 【請求項１０】 ばね舌片（４１，４２）は、それぞれベースサブストレー
    トから離隔したほうの側でそれの長さの一部に亘って、引張応力を生じさせる層
    （６；６１）を有することを特徴とする請求項１から９までのうちいずれか１項
    記載のリレー。
11. 【請求項１１】 ばね舌片（４１；４２）を形成する支持体層は、デポジシ
    ョンされたポリシリコン又は再結晶付きのポリシリコンから成ることを特徴とす
    る請求項１から１０までのうちいずれか１項記載のリレー。
12. 【請求項１２】 ばね舌片（４１；４２）を形成する支持体層（４）は、直
    流的にデポジションされた、ないし、電気鍍金メッキされた金属層、例えば、ニ
    ッケル、ニッケル−鉄又はその他のニッケル合金から成ることを特徴とする請求
    項１から１０までのうちいずれか１項記載のリレー。
13. 【請求項１３】 ベースサブストレート（１）は、シリコン又はガラスから
    成り、ばね舌片（４１，４２）を形成しているばね舌片層（４）は、シリコンウ
    エーハ（２０）のシリコン層により形成されており、前記シリコン層は、ベース
    サブストレート上にボンディングされた露出されたものであることを特徴とする
    請求項１から９までのうちいずれか１項記載のリレー。
14. 【請求項１４】 請求項１から１３項記載のマイクロメカニカル静電リレー
    の作製方法において、下記の方法ステップを有し、即ち、ベース電極として導電
    層を備えたベースサブストレート（１）上に、絶縁層（２）及び中間空間（３１
    ）を介して導電性の支持体層（４；２１）を被着し、 支持体層（４：２１）にて、相互にそれの自由端を以て相対向する片側で結合
    された２つのばね舌片（４１，４２）を形成し、 ばね舌片（４１，４２）に、それの上面にて、少なくともセクション的に引張
    応力層（６；６１）を施し、 １つのばね舌片（４２）、有利には比較的短いばね舌片に、それの自由端にて
    、少なくとも１つの固定接点コンタクト（７）を施し、 ばね舌片（４１））、有利には比較的長いばね舌片に、少なくとも１つの可動
    のコンタクト（８）を施し、前記可動のコンタクト（８）は１つの犠牲層（５）
    を介して固定接点コンタクト（７）と重なりオーバーラップするようにし、 ばね舌片（４１，４２）を相互に、且つ、サブストレート（１）からエッチン
    グすることにより、それの湾曲部をサブストレートから上方に向かって曲げ出す
    ようにしたことを特徴とするマイクロメカニカル静電リレーの作製方法。
15. 【請求項１５】 シリコンから成るベースサブストレート（１）上に、第１
    の犠牲層（３）を介して、ポリシリコン又は再結晶付きのポリシリコンから成る
    ばね舌片―導電層（４）を２つのばね舌片（４１，４２）の構造を以てデポジシ
    ョンし、ここで、ばね舌片の輪郭及びコンタクトを第２の犠牲層（５）により相
    互に分離し、ここで、コンタクトの被着後、両犠牲層（３，５）をエッチングす
    ることを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. 【請求項１６】 ガラス、セラミック又はシリコンから成るベースサブスト
    レート上に第１の犠牲層（３）を介して、ニッケル、又はニッケル合金例えば、
    ニッケル−鉄から成るばね舌片（４１，４２）の構造が直流的にデポジションさ
    れ、ここで、ばね舌片のうちの一方（４２）の上に少なくとも１つ固定接点コン
    タクト（７）を被着し、他方のばね舌片（４１）上に、第２の犠牲層（３）の被
    着後固定接点コンタクト（７）と重なりオーバーラップする可動のコンタクト（
    ８）を被着し、ここでコンタクトの被着後、両犠牲層（３，５）をエッチング除
    去することを特徴とする請求項１４記載の方法。
17. 【請求項１７】 シリコン又はガラスから成るベースサブストレート（１）
    上に、対向電極（１１）及びその上に絶縁層（２）をデポジションし、 次いでシリコンウエーハ（２０）を、ドーピングされたシリコン層（２１）、
    例えばエピタキシー層又は拡散された層と共に、ばね舌片層としてベースサブス
    トレート（１）上にボンティングし、 しかる後、ウエーハ（２０）を、ドーピングされたシリコン層（２１）のみが
    とどまるまでバックエッチングし、次いで、当該のシリコン層（２１）から両ば
    ね舌片（４１，４２）の構造をエッチングし、 次いで、一方のばね舌片（４２）上に少なくとも１つの固定接点コンタクトを
    被着し、 次いで犠牲層（５）を介して、他方のばね舌片（４１）上に固定接点コンタク
    ト（７）と重なりオーバーラップする少なくとも１つの可動のコンタクト（８）
    を被着し、 ついには犠牲層（５）をエッチングすることを特徴とする請求項１４記載の方
    法。