JP2002537630A

JP2002537630A - マイクロリレー

Info

Publication number: JP2002537630A
Application number: JP2000597838A
Authority: JP
Inventors: ウッピリ、シュライダー; サンパービクター、ディー; ドウフー、パン; バゲナー、ディーク; カイ、クルプカ; シュラーク、ヘルムート
Original assignee: タイコエレクトロニクスロジスティクスアーゲー; インスティテュートオブマイクロエレクトロニクス
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2002-11-05
Also published as: EP1166352A1; CA2361756A1; US6765300B1; KR100540245B1; TW420814B; CN1338116A; ATE392010T1; DE69938511D1; CN1173398C; WO2000046852A1; DE69938511T2; EP1166352B1; KR20010113675A

Abstract

(57)【要約】【解決手段】Ｓ字状支持部材を有する微小構造リレーが提供される。Ｓ字状支持部材は、リレーの寿命まで高接触力及び低抵抗にするために、リレーにおける過行程を生成する。Ｓ字状支持部材の適切な部分上の圧縮及び引張り応力誘導層は、所望の曲げを引き起こす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、微小構造に関し、特に微小構造から形成されるリレー及びスイッチ
又はバルブに関する。

【０００２】

【発明の背景】

電気リレーは、種々の応用分野で広く使用されている。例えば、このような応
用分野は、異なる電気路の選択や、電気回路の開閉を含む。

【０００３】リレーは、コイルと、１対のコンタクトを接触及び開離するための機械的部品
とを含むのが代表的である。コイルに電圧を加えると、電磁場が生じてコンタク
トを接触させ、電気的接続を形成する。

【０００４】家電製品（例えば、電気及び通信製品）又は電子機器（例えば自動試験装置）
の小型化に対する需要があり、この需要により、リレーのサイズを小さくする必
要がある。しかし、従来の電気機械的リレーは小型化が容易ではない。例えば、
コイルのサイズに関しては小型化に制限がある。このような制限は、リレーを用
いた製品の小型化を阻害する。

【０００５】この議論は、更なる小型化を可能にするリレーを提供する必要性があることの
証拠である。

【０００６】

【本発明の要約】

本発明は、微小構造のリレーに関する。リレーは、上側部分及び下側部分を有
する本体を具備する。本体に固定され片持ち梁を形成する第１端を有する支持部
材が設けられる。支持部材の上面及び本体上側部分の下面は、キャビティを形成
する。第１接触領域は、支持部材の第２端で上面に配置される。第１接触領域は
、支持部材が下面に向かって上方に移動すると、第２コンタクトに電気的に結合
する第１コンタクトを有する。

【０００７】本発明の一実施形態によれば、本体の上側部分は、本体の下側部分上に形成さ
れる。これにより、リレーを製造するために単一の基板のみを必要とし、リレー
の上側部分及び下側部分を互いに接合させる必要をなくす。

【０００８】本発明の別の実施形態によれば、リレーは、過行程(over-travel)を提供する
Ｓ字状支持部材を具備する。第１及び第２応力層は、Ｓ字状支持部材を形成する
のに使用される。第１応力層は、圧縮応力を誘導して支持部材をリレーの上側部
分から離れる方向に曲げ、第２層は、第１接触領域をリレーの上側部分に向かう
逆方向に曲げるよう誘導するために設けられる。第１応力層は、第１接触領域を
除き支持部材上に位置するようにパターン化され得る。一実施形態において、こ
れら応力層は、半導体処理技法を用いて形成される高温材料からなる。

【０００９】微小構造の製造方法が提供される。この方法は、微小構造を形成するための電
気化学的エッチングの使用を含む。電気化学的エッチングは、例えばｐ-ｎ接合
であるエッチングストップに依存する。電気化学的エッチングは、例えばｐ被ド
ープ部分又は領域、及びｎ被ドープ領域上のストップをエッチングする。一実施
形態において、高濃度でドープされたｐタイプ領域が使用される。高濃度でドー
プされたｐタイプ領域の使用により、エッチングが、250μmより小さい横断寸法
を有する孔又はスロットの形成を可能にする。

【００１０】

【発明の実施の形態】

本発明は微小構造の製造に関する。特に、本発明は微小構造からのリレー形成
に関する。微小構造の使用により、小型リレーの製造を可能にする。

【００１１】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、本発明の一実施形態のよるマイクロリレーのそ
れぞれ断面図及び平面図である。図示されるように、リレーは本体１１０を有す
る。本体は支持部材１６０を有する。支持部材は、第1端１６３で本体により支
持され、片持ち梁を形成する。第1接触領域１３３は支持部材の第２端１６５付
近に設けられる。第１接触領域は第１コンタクト１３１を有する。

【００１２】間隙は、支持部材の上面１６８及び本体の一面１０９を分離し、キャビティ１
２１を形成する。キャビティにより、支持部材が第１端１６３の周りを回転する
ことが可能になる。面１０９は接触領域１３４を有し、この接触領域上に第２コ
ンタクト１３０が設けられる。第２コンタクトは、通常、対向(counter)コンタ
クトと呼ばれる。第１及び第２コンタクトは、支持部材が面１０９に向かって上
方に回転する際に、互いに接触するように配置される。これらコンタクトの寸法
は、設計パラメータに依存し、必要に応じて変更することができる。コンタクト
の高さは約2〜10μmであるのが代表的である。

【００１３】静電気力は、支持部材を面１０９に向かって移動すなわち回転するのに使用さ
れ、第１及び第２コンタクトを接触させる。リレーは電極を使用する。電極は、
逆符号の電荷すなわち印加された逆符号の２極層を有し、静電気力を生成する。

【００１４】本発明の一実施形態によれば、第１電極１４１は支持部材の面１６８上に配置
され、第２電極１４０は本体の面１０９上に配置される。これら電極は、コンタ
クトから絶縁される。図示される第１及び第２電極は互いに整合され、逆符号の
電荷が電極に印加されると、静電気力を生成する。誘電体層１４５は、第１又は
第２電極に設けられ、支持部材が面１０９に向かって上方に移動する際の短絡を
防止する。両電極に誘電体層を設けることでもよい。

【００１５】両電極及び誘電体層は、事実上、静電気力を生成するためのキャパシタを形成
する。生成される静電気力の量は、例えば、両電極の表面積、両電極に印加され
る電圧（プルイン電圧）、電極間の距離等に依存する。十分な静電気力を生成す
るのに必要な印加電圧は、支持部材の剛性及び所望の接触力等の設計パラメータ
に依存する。

【００１６】一実施形態において、本体は上側部分１０５及び下側部分１０６を有する。下
側部分１０６はシリコンからなるのが好ましい。ガリウムひ素等の他の結晶性材
料でもよい。水晶、セラミック、ガラス、ホウケイ酸塩ガラス「パイレックス」
（登録商標）等のケイ酸塩ガラス等の材料、又はリレー部品用に支持を提供する
ことができる他の材料も使用可能である。一実施形態において、上側部分１０５
は、ニッケル、又は鉄ニッケル等のニッケル合金からなる。金、合金、プラスチ
ック、エポキシを含む他の材料、及び必要とされるリレー部品を十分に支持する
ことができる材料も使用可能である。

【００１７】本発明の一実施形態によれば、上側部分は、下側部分上に形成又は付着される
。これにより、従来の２個のウエハを使用する方法で必要とされた、上側部分及
び下側部分の接合の必要性を回避する点で有利であり、信頼性を向上し、製造コ
ストを低下させる。

【００１８】上側部分には面１０９が設けられ、面１０９には第２コンタクト１３０が配置
されている。第２コンタクトは、面１０９の第２接触領域１３４に形成される。
図示されるように、第２接触領域の面１０８は、面１０９から窪んでおり、コン
タクトのための分離した接触領域を生成する。面１０９から窪んでいない第２接
触領域も使用可能である。コンタクトは導電性材料を有する。コンタクト材料は
、低接触抵抗、良好な熱伝導性、及びリレーの寿命までの溶着に抗する硬さを有
するべきである。コンタクト材料のその他の望ましい特性には、光アークに対す
る高い抵抗、高い光アーク電圧、低応力、及び低い低温圧接又は非冷間圧接を含
む。一実施形態において、コンタクトは金を有する。例えば、金が、金−パラジ
ウム、金−ニッケル、及び金−コバルト又は銀を含む合金等を含んででもよい。
コンタクトを形成するのに良好な接触特性を提供する他の導電材料でもよい。

【００１９】第１端１６３で本体により支持されるのは、支持部材１６０である。第１コン
タクト１３１を有する第１接触領域１３３は、支持部材の第２端１６５付近に配
置される。第１及び第２コンタクトを形成するのに、同じ材料を使用する必要は
ない。支持部材が上方に移動すると、コンタクトが互いに接触する。

【００２０】一実施形態において、支持部材は本体の下側部分の一部である。このような支
持部材は、本体の下側部分と同じ材料を有する。好適な実施形態において、支持
部材は単一の結晶シリコンを有する。下側部分及び支持部材を形成するのに、他
の単一の結晶材料でもよい。低疲労及び低クリープ等の良好なばね特性を有する
材料でもよい。

【００２１】本体の下側部分の一部でない支持部材を設けることでもよい。このような設計
では、本体の下側部分を有するものとは異なる材料は、支持部材に使用すること
ができる。良好なばね特性を示す材料は、支持部材を形成するのに有用である。
一実施形態において、支持部材はポリシリコンを有する。ポリシリコンは、ポリ
シリコンとして付着可能であるか、又はアモルファスシリコンとして付着され再
結晶化してポリシリコンを形成することが可能である。エピタキシャル成長した
単一の結晶材料を使用して支持部材を形成することでもよい。ニッケル、ニッケ
ル−鉄等のニッケル合金、良好なばね特性を示す金属又は金属合金も、支持部材
を形成するのに使用できる。

【００２２】第２電極１４０は本体の上側部分の面１０９に設けられ、第１電極１４１は支
持部材の面１６８に設けられる。電極は導電材料からなる。電極を形成するのに
、種々の導電性又は半導電性材料を使用できる。処理を簡素化するために、電極
は、コンタクトを形成するために使用される材料と同じ材料で形成できる。電極
の厚さは重要ではない。しかし、第１電極は、支持部材の電極により誘導される
機械的応力の衝撃を低減するために、比較的薄くするべきである。一実施形態に
おいて、第１電極は、支持部材の応力を最小にするために、可能な限り薄くする
べきである。両電極は、コンタクトから絶縁又は分離されている。コンタクト及
び電極間の分離は、供給回路及び負荷回路間の絶縁電圧、及び最大連続駆動電圧
等の設計の要求事項に依存する。

【００２３】一実施形態において、誘電体層１４５は、電極及び必要とされる他の部品間の
絶縁を提供するために、第２電極上に設けられる。第１電極上、又は両電極上に
誘電体層を設けることでもよい。誘電体層の厚さは、材料の絶縁特性、並びに供
給回路及び負荷回路間の絶縁電圧及び最大連続駆動電圧等の設計の要求事項に依
存する。

【００２４】電極及びコンタクトは、コンタクトパッド１７９への接続部すなわちリードア
ウト１７８をそれぞれ具備する。パッド及びリードアウトの正確な形状及び位置
は重要ではない。電極へのコンタクトパッドは、逆の極性を有する電圧源に結合
され、駆動回路を形成する。コンタクトへのコンタクトパッドは、負荷回路の部
分に結合される。コンタクトが互いに接触していない場合、負荷回路は開離して
いる。電極に互いに逆の電圧を印加することは、静電気力を生成し、支持部材を
上方に移動させる。これにより、第１及び第２コンタクトが接触し、負荷回路を
閉成する。

【００２５】例示として、第１及び第２コンタクトは、負荷回路のそれぞれ一部に結合され
る。第１コンタクトをパッドに結合するリードアウトは、第１電極上に設けられ
る。電極をリードアウトから絶縁するために、第１電極は２部分１４１ａ，１４
１ｂに分割される。リードアウトは、電極を共通パッドに結合するために設けら
れる。或いは、誘電体層は、リードアウトの下に設けられ、電極及びリードアウ
ト間の電気絶縁を与えることができる。

【００２６】別の実施形態において、第１コンタクトは負荷回路の一部に結合されていない
。代わりに、第１及び第２の対向コンタクトが設けられ、負荷回路のそれぞれの
部分に結合する。負荷回路のそれぞれの部分は、支持部材が上方に移動して第１
及び第２対向コンタクトと接触する際に、電気的に結合する。このような設計は
、第１コンタクト用のリードアウト及びパッドを要しないので、第１電極を１部
分に分割する必要、又はリードアウト及び電極間に誘電体層を形成してブリッジ
コンタクトを形成する必要をなくす。付加コンタクト又は代替コンタクト形状で
もよい。例えば、複数の負荷回路を駆動するために、複数組のコンタクトを設け
ることも可能である。

【００２７】低接触抵抗にするために、コンタクト間の十分に大きな力が望ましい。低接触
抵抗は、コンタクト摩耗を考慮すると、リレーの寿命まで維持されるべきである
。一実施形態において、リレーは、過行程を有し、コンタクト間に高接触力を生
成する。過行程は、支持部材が上方に移動してコンタクトを接触させる際に、一
方のコンタクトが他方のコンタクトの表面を越えて他方のコンタクトのない位置
に進む距離である。理想的には、過行程は、高接触力を十分に維持し、リレーの
寿命まで低く安定した接触抵抗を生成する。与えられる過行程の量は、例えば、
コンタクトの摩耗、及びコンタクト特性に依存する。過行程は、例えば約5μmで
ある。他の過行程距離でもよい。

【００２８】一実施形態において、過行程は支持部材に組み込まれている。この過行程は、
（破線で示されるように）Ｓ字状の支持部材に起因する。Ｓ字形状は、支持部材
の主部を撓ませ又は第１方向の軸の周りに曲げ、及び端部１６５を逆方向に曲げ
ることにより得られる。Ｓ字形状を生成するために、支持部材の主部は面１０９
から離れる方向へ下方に撓むよう誘導されるが、端部１６５は面１０９に向かっ
て上方に曲げるよう誘導される。

【００２９】一実施形態において、過行程は、第１接触領域を支持部材の主部の逆方向に撓
むよう誘導しながら、主部を面１０９から離れる下方向に撓めるよう誘導するこ
とにより、提供される。好適一実施形態において、第１接触領域は、支持部材の
残りの端部１６５ａ，１６５ｂから絶縁されている。第１接触領域の絶縁は、支
持部材内で片持ち梁を構成する。このような設計は、コンタクト間に印加される
接触力を増加させるので、有利である。

【００３０】一実施形態において、第１応力層１８０は、支持部材の面１６８上に設けられ
る。第１応力層は、支持部材の圧縮応力を誘導し、第１電極から離れる下方向に
支持部材を曲げる。第１応力層は、支持部材の固有圧縮応力を誘導することが好
ましい。第２応力層１８１は、支持部材の第２端付近の第１接触領域に設けられ
、第１接触領域を面１０９に向かって上方に曲げる引張り応力を誘導する。第２
応力層は、支持部材の第１接触領域に固有の引張り応力を誘導することが好まし
い。この引張り及び圧縮応力の組合せは、Ｓ字状支持部材を形成する。曲げ量は
材料及び厚さに依存する。応力誘導層の材料及び厚さは、所望の過行程量を作り
出す形状を形成するよう選択される。

【００３１】別の実施形態において、第１応力誘導層は、第１接触領域以外の支持部材の面
１６８に設けられる。第１層は、支持部材に圧縮応力を誘導し、支持部材を第１
電極から離れる方向へ下方に曲げる。第２層は、支持部材の第２端付近の第１接
触領域内に設けられ、引張り応力を誘導し、第１接触領域を面１０９に向かって
上方に曲げる。

【００３２】応力誘導層は、半導体処理に使用される比較的高温で形成された材料からなる
ことが好ましい。このような材料には、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化
物、ポリシリコン及びエピタキシャル成長シリコンが含まれる。材料はドープさ
れてもよいし、ドープされなくてもよい。

【００３３】高温で形成された材料は、（例えば、固有応力、低疲労及び低クリープ等の）
安定した機械的特性を有し、リレーを形成する際に使用される他の低い温度処理
によって影響を受けない。高温で形成された材料の安定性及び反復性は、優れた
応力誘導層を提供し、時間及び種々の作動温度に亘って支持部材の形状が維持で
きる。これにより、リレーの信頼性が向上する。さらに、このような材料の使用
により、製造コストが低減される。

【００３４】一実施形態において、支持部材はシリコンからなる。第１応力誘導層は、支持
部材に圧縮応力を誘導するシリコン酸化物からなる。ドープされた又はドープさ
れていないポリシリコン等の、支持部材に圧縮応力を誘導する他の材料でもよい
。支持部材に引張り応力を誘導するために、第２応力誘導層はシリコン窒化物(S
i₃N₄)からなる。支持部材に引張り応力を誘導する他の材料でもよい。

【００３５】或いは、金属、又は支持部材に圧縮応力又は引張り応力を誘導する低温処理に
より形成される他の材料も、応力誘導層として使用できる。

【００３６】上述したように、曲げ軸の周りに異なる応力を有する非対称な材料の組合せは
、層状（composite）構造の曲げを誘導するために使用される。誘導される応力
は、固有応力及び熱膨張による応力等の異なる成分を有する。これら異なる応力
成分は、応力誘導層の厚さにより影響され得る。厚さを増大又は減少することは
、支持部材の固有応力成分の強度を増大又は減少させる。応力の熱成分は、材料
の熱膨張係数（ＴＣＥ）に依存し、熱により影響される。熱膨張による応力は、
応力誘導層が熱変動により膨張又は収縮するに従って変化する。

【００３７】或る応用分野において、広い作動温度範囲に亘って作動するデバイスに著しい
が、考慮されている作動温度範囲に亘って安定した形状を維持する支持部材を有
することが望ましい。安定した支持部材は、応力の熱成分を効果的に低減又は最
小化することによって広い温度範囲に亘って維持され得る。ＴＣＥからの応力変
動を低減するために、異なる技法を使用できる。

【００３８】本発明の一実施形態において、ＴＣＥによる応力変動は、支持部材のＴＣＥに
同様のＴＣＥを有する応力誘導層を使用することにより低減又は最小化される。
異なる材料のＴＣＥをぴったり合致させることは、考慮されているリレーの作動
温度範囲に亘って安定した形状を支持部材が維持することを可能にする。

【００３９】或いは、熱膨張のために応力層により誘導される応力の変動は、薄い応力誘導
層を使用することにより回避できる。応力層の厚さの低減は、熱応力成分を減少
させる。薄い応力層の使用は、支持部材の所望の曲げを生成するために、材料が
より高い固有応力成分を有することを必要とすることができる。

【００４０】さらに別の実施形態において、異なる層のＴＣＥ間の不一致の効果を低減又は
最小にするために、補償層が使用される。一実施形態において、補償層は、応力
誘導層に接触して設けられる。一実施形態において、補償層は、支持部材及び応
力誘導層間に設けられる。補償層は、応力層のＴＣＥに類似するが逆（引張りに
対して圧縮、又はその逆）であるＴＣＥを有する。応力誘導層のＴＣＥとして逆
のＴＣＥを有する補償層を設けることは、ＴＣＥ不一致の効果を相殺する。

【００４１】支持部材が本体の下側部分の一部ではない場合、補償層は、応力誘導層が配置
されている反対の面に設けられ得る。一実施形態において、補償層は支持部材の
下面に設けられるが、応力誘導層は支持部材の上面に設けられる。補償層は、応
力誘導層のＴＣＥに類似するＴＣＥを有する。支持部材の反対面の応力誘導層の
ＴＣＥとぴったり一致するＴＣＥを有する補償層を設けることは、応力誘導層及
び支持部材間のＴＣＥ不一致の効果を相殺する。

【００４２】補償層の固有応力は、支持部材上の補償層の影響を低減又は最小化するために
、応力層の固有応力よりもずっと小さくすべきである。

【００４３】支持部材の過行程が妨げられないことを確保するために、過行程領域１７０を
面１０９上に設けることができる。過行程は、面１７１を面１０９から窪ませる
ことにより形成される。過行程領域は、支持部材の上方曲げが面１０９により抑
制されないことを可能にする。過行程領域の寸法は、支持部材の過行程をとりこ
むのに十分であるべきである。過行程領域の表面積は、支持部材の過行程部分の
表面積より大きくすべきである。過行程領域の深さすなわち高さは、例えば第１
及び第２コンタクトの高さの合計と等しい。

【００４４】図１（Ｂ）の平面図に示されるように、支持部材は、略矩形状の片持ち梁を具
備する。円形又は楕円形等の他の形状でもよい。支持部材の寸法又は表面積は、
支持部材を移動するために必要な力を生成するために、電極の寸法要求事項を考
慮して設計可能である。支持部材の表面積は、例えば1500μmかける1200μmにす
ることができる。

【００４５】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本発明の別の実施形態のそれぞれ断面図及び平
面図である。図示されるように、リレーは、第１支持部材２６０及び第２支持部
材２７０を有する２重支持部材構造を採用している。２重支持部材の使用により
、過行程を生成する第２応力層（引張り応力誘導層）の必要を回避する点で有利
である。リレーは本体２１０を具備する。第１支持部材２６０は、第１端２６２
で本体に支持され、片持ち梁を形成する。同様に、第２支持部材は、本体に支持
される第１端２７２を有する片持ち梁を具備する。これら支持部材は、ほぼ同一
面内で効果的に配置される。間隙は、これら支持部材及び本体の面２０９を分離
し、キャビティ２２１を形成する。

【００４６】一実施形態において、本体は、下側部分２０５及び上側部分２０６を具備する
。下側部分はシリコンを有する。ガリウムひ素等の他の結晶性材料でもよい。水
晶、セラミック、ガラス、ホウケイ酸塩ガラス「パイレックス」（登録商標）等
のケイ酸塩ガラス等の材料、又はリレー部品用に支持を提供することができる他
の材料も使用可能である。一実施形態において、上側部分１０５はニッケルを有
する。金、プラスチック、エポキシを含む他の材料、及び必要とされるリレー部
品を十分に支持することができる材料も使用可能である。

【００４７】本体の下側部分の一部でない支持部材を設けることでもよい。このような設計
では、本体の下側部分を有するものとは異なる材料は、支持部材に使用すること
ができる。良好なばね特性（例えば、低疲労及び低クリープ）を示す材料は、支
持部材用に有用である。例えばポリシリコンを有する支持部材は有用である。ポ
リシリコンは、ポリシリコンとして付着可能であるか、又はアモルファスシリコ
ンとして付着され再結晶化してポリシリコンを形成することが可能である。エピ
タキシャル成長した単一の結晶材料を使用して支持部材を形成することでもよい
。ニッケル、ニッケル−鉄等のニッケル合金、所望の特性を有する金属又は金属
合金も、支持部材を形成するのに使用できる。

【００４８】第１コンタクト２３１は第１支持部材の第２端２６５付近に配置され、第２コ
ンタクト２３０は第２支持部材の第２端２７５付近に配置されている。これらコ
ンタクトは、第１支持部材が面２０９に向かって情報に移動すると、互いに接触
するように配置される。

【００４９】本発明の一実施形態によれば、第２コンタクトは対向コンタクトであり、第１
コンタクトは、上方に移動して第２コンタクトと接触する。第２支持部材の長さ
は比較的短く、コンタクトが接触する際に第１コンタクトに所望の対抗力を生成
するために、十分な剛性を与える。

【００５０】第１コンタクトは、第１支持部材を超えて延び、第２部材が面２０９に向かっ
て上方に移動すると、第２コンタクトに接触することを保証する。一実施形態に
おいて、第１支持部材を越えて延びるコンタクトの一部分は、支持部材上のコン
タクトの一部分とは別の平面内にある。一実施形態おいて、支持部材を超えて延
びるコンタクトの一部分は、支持部材上のコンタクトの一部分の平面上に持ち上
げられた平面内にある。これにより、コンタクトが接触していないときは、コン
タクトを分離させる。

【００５１】第１電極２４１は第１支持部材の面２６８上に配置され、第２電極２４０は面
２０９上に配置される。誘電体層２４５は、第１又は第２電極のいずれか上に設
けられる。両電極上に誘電体層を設けてもよい。一実施形態において、誘電体層
第２電極上に設けられる。第１及び第２電極に逆の電荷を印加すると、第１支持
部材は、第２電極に向かって上方に移動し、コンタクト間に電気的結合を生じさ
せる。

【００５２】過行程は、リレー設計内に組み込むことができる。一実施形態において、過行
程は、第１及び第２部材を（破線で示したように）面２０９から離れる下方に曲
げることにより与えられる。下方への曲げは、両支持部材の圧縮応力を誘導する
ことにより組み込まれる。上述したように、圧縮応力は、圧縮応力誘導層の使用
により誘導される。

【００５３】Ｓ字状第１支持部材を設けて過行程を生成することも有用である。このＳ字状
支持部材は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、圧縮及び引張り応力
誘導層を使用して生成される。

【００５４】一実施形態において、過行程領域２９０が設けられる。この過行程領域は、対
向コンタクト２３０及び端部２６５間に十分な間隙があり、支持部材２６０の過
行程の障害の防止を保証する。

【００５５】図３ないし図８は、本発明の一実施形態によるリレーを形成するための工程を
示す。図は、この工程の斜視図の断面を提供する。断面図は、支持部材の約半分
で軸に沿ってとったものである。支持部材の他の半分は、図示されるものと対称
であるのが代表的であるが、そうである必要はない。

【００５６】本発明の一実施形態によれば、電気化学的エッチング（ＥＣＥ）技法は、支持
部材を形成するのに使用される。ＥＣＥ技法は、逆に被ドープ領域を使用し、電
荷を印加する。一実施形態において、ＥＣＥは、ｐ型被ドープ領域をエッチング
し、ｎ型被ドープ領域を不動態化する。こうして、ｎ型被ドープ領域は、エッチ
ングストップ部として効果的に作用する。ＥＣＥを使用して、ｐ型被ドープ領域
の代わりにｎ型被ドープ領域をエッチングすることでもよい。

【００５７】図３を参照すると、基板３０１が与えられる。この基板は、シリコンウエハ等
のシリコンからなるのが好ましい。ガリウムひ素等の他の結晶材料も有用である
。水晶、セラミック、ガラス、ホウケイ酸塩ガラス「パイレックス」（登録商標
）等のケイ酸塩ガラス等の材料、又はリレー部品用に支持を提供することができ
る他の材料を有する基板も使用可能である。

【００５８】一実施形態において、基板の結晶方向に選択的に働くＥＣＥエッチング薬品が
使用される。或る結晶面をエッチングするエッチング液を使用すると、ウエット
エッチング化学薬品を使用で支持部材を画定することを可能にするという利点が
ある。

【００５９】一実施形態において、KOH（水酸化カリウム）が、シリコンをエッチングする
ＥＣＥエッチング液として使用される。KOHは、１１１面に選択的に（すなわち
、１００面のエッチング速度が他の面に対して非常に速い）１００面のシリコン
をエッチングするのが好ましい。エッチング液のエッチング特性をとりこむため
に、基板は１００面を向く。他の結晶方向でもよい。

【００６０】基板は、第１のタイプのドーパントを有する第１被ドープ領域３０５を具備す
る。一実施形態において、第１被ドープ領域は、ホウ素等のｐ型ドーパントを有
する。第２のタイプのドーパントを有する第２被ドープ領域３０７は、基板の面
上に形成される。一実施形態において、第２被ドープ領域は、ｎ被ドープ領域を
形成するために、ひ素又はリン等のｎ型ドーパントを有する。ｎ型ドーパントを
使用して第１被ドープ領域を形成し、ｐ型ドーパントを使用して第２被ドープ領
域を形成してもよい。

【００６１】第２被ドープ領域のパターンすなわち形状は、支持部材３６０の形状を画定す
る。図示されるように、ｎ被ドープ領域は、片持ち梁の形状内にあり、支持部材
として作用する。一実施形態において、片持ち梁は、互いに対して直交するエッ
ジを具備する。他の片持ち梁形状でもよい。例えば、互いに対して９０°以外の
角度を有するエッジ又は湾曲したエッジでもよい。第２被ドープ領域の深さは、
支持部材の厚さを画定する。引き続くＥＣＥ工程は、第１被ドープ領域３０５を
選択的に除去し、支持部材を形成する。

【００６２】支持部材の寸法はその剛性を決定する。支持部材の剛性は、電極に印加される
電圧が特定のドロップアウト電圧より下がる際にコンタクトを接続解除すなわち
釈放し、電極に印加される電圧が特定のプルイン電圧を超える際にコンタクトを
接触することを可能にすべきである。支持部材の寸法は、例えば幅が約1200μm
、長さが約1500μm、厚さが約10μmである。プルイン電圧及びドロップアウト電
圧等の設計仕様により、他の寸法でもよい。

【００６３】本発明の一実施形態によれば、第１被ドープ領域は、例えば濃くｐドープされ
た（ｐ＋）被ドープ領域を具備する。一実施形態において、ｐ＋領域は、約50m
Ωcmの比抵抗となるドーパント集中部を具備する。

【００６４】濃くドープされた第１被ドープ領域の使用により、薄くドープされた領域を使
用する渋滞のＥＣＥ技法を越える改良を提供する。薄くドープされた領域は、約
６〜９mΩcmの比抵抗を有する基板となる。このような比抵抗では、ＥＣＥは、2
50μmより大きい穴又はスロットを形成できるのみである。ドーパント集中部を
増大させて比抵抗を６mΩcmより小さくすることにより、穴又はスロットの形成
を250μm未満にすることができる。ドーパント集中部を増大させて約50mΩcmの
比抵抗を有する基板となることにより、非常に小さい形状部を例えば60μm未満
、好ましくは約30μmに形成することができる。小さい形状部は、より小型のリ
レー構造を可能にする点で有利である。

【００６５】一実施形態において、所望のドーパント集中部を有するｐ被ドープ基板は、ｐ
被ドープ領域を与えるのに使用される。或いは、ｐ被ドープ領域３０５を形成す
るのに、ｐ型ドーパントを基板に打ち込み又は拡散される。

【００６６】ｎ被ドープ領域３０７は、基板の面上に形成される。このｎ被ドープ領域は、
例えばひ素又はリン等のドーパントを基板の選択された領域に打ち込むことによ
って形成される。ｎ被ドープ領域のドーパント集中部は、ｐ被ドープ領域と適正
なｐ−ｎ接合を形成するのに十分であるべきである。ｎ被ドープ領域のドーパン
ト集中部は、約10¹⁸〜10²⁰atoms/cm³であるのが代表的である。一実施形態にお
いて、POCl₃ソースは、基板にｐドーパントを選択的に付着するのに使用され、
ｎ被ドープ領域３０７を形成する。例えばシリコン酸化物(SiO₂)を有する拡散マ
スクは、基板の或る領域にドーパントが拡散しないよう保護し、他方、基板の保
護されない領域にドーパンドが入り込むのを許容する。或いは、ドーパントを基
板内に選択的に打ち込むことができる。

【００６７】一実施形態において、第１コンタクトが形成される第１接触領域３６８は、支
持部材の一端３６５付近に定めされる。一実施形態における第１接触領域は、支
持部材内に片持ち梁を形成する。この片持ち梁は、支持部材を画定するのに使用
される打ち込みマスク内にスロット３０９を含ませることにより形成される。ス
ロットは、上方に曲げるよう誘導され得る片持ち梁を形成し、コンタクト間の接
触力を増加させるのに十分な剛性を有する。スロットの長さは、例えば支持部材
の長さの約1/3〜1/2である。一実施形態において、スロットの長さは約500μmで
ある。

【００６８】基板にドーパントを打ち込み又は拡散することにより第１被ドープ領域が形成
された場所では、第２被ドープ領域は、ＥＣＥにより支持部材の適正な形成を確
保するために第１被ドープ領域の深さ未満にすべきである。

【００６９】第２被ドープ領域が形成された後、シリコンに対して選択的に酸化物をウエッ
トエッチングすることにより、打ち込みマスクが除去される。

【００７０】本発明の一実施形態において、Ｓ字状の支持部材が、過行程を提供するのに使
用される。Ｓ字状の支持部材を形成するために、引張り及び圧縮応力を誘導する
第１及び第２応力層は、基板の面に付着される。応力層は、高温で形成された材
料からなるのが好適である。高温材料は、ドライ又はウエット雰囲気中での熱酸
化、及び低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）、高密度ＣＶＤ又はプラズマ強化ＣＶＤ（Ｐ
ＥＣＶＤ）等の異なるタイプの化学蒸着（ＣＶＤ）工程等の半導体加工により形
成される。このような材料は、非常に安定した電気的及び機械的特性を有するの
で、望ましい。例えば、高温で形成された材料の固有応力特性は、非常に安定し
ており、リレーの他の形状を形成するために使用される比較的低温の加工により
影響を受けない。この結果、支持部材は、安定した曲げ又は形状を有することに
なる。十分に安定した、低温で形成された材料でも使用可能である。

【００７１】図４を参照すると、第１応力層は基板の面に付着される。第１応力層は支持部
材に圧縮応力を誘導する。圧縮応力は支持部材を下方に曲げる。

【００７２】一実施形態において、第１応力層はシリコン酸化物（SiO₂）からなる。第１応
力層の厚さは、支持部材に所望の曲げを誘導する。SiO₂の厚さは約400〜500nmで
あるのが代表的である。支持部材の過行程及び剛性等の設計仕様によっては、応
力層の厚さを変更可能である。一実施形態において、SiO₂は熱酸化により成長す
る。熱酸化は、酸化雰囲気中で行うことができる。ＣＶＤ技法は、第１応力層の
形成にも使用される。

【００７３】或いは、第１応力層はポリシリコンから成ってもよい。ポリシリコンは、ドー
プされてもよいし、ドープされなくてもよい。ポリシリコンは、ポリシリコンと
して付着可能であるか、又はアモルファスシリコンとして付着され後に再結晶化
してポリシリコンを形成することが可能である。種々のＣＶＤ技法がポリシリコ
ンを付着させるのに使用できる。低温で形成された比較的安定した材料も使用で
きる。十分に安定し、支持部材に引張り応力を誘導する他の材料でもよい。

【００７４】第２応力層４７２は第２応力層の上に形成される。第２応力層は、支持部材に
圧縮応力を誘導する。一実施形態において、第２応力層はSi₃N₄からなる。Si₃N₄ は、例えばＬＰＣＶＤにより付着される。第２応力層を形成するためは他の技法
を用いてもよい。第２応力層の厚さにより、支持部材を所望の上方に曲げる。第
２応力層の厚さは約100〜200nmであるのが代表的である。支持部材の過行程及び
剛性等の設計仕様によっては、応力層の厚さを変更可能である。低温で形成され
た比較的安定した材料も、第２応力層を形成するのに使用可能である。十分に安
定し、支持部材に引張り応力を誘導する他の材料でもよい。

【００７５】エッチングは、第２応力誘導層の不要部分を選択的に除去し、第１接触領域の
残余部分を残す。第２応力誘導層の残余部分により、支持部材の残余部分とは逆
方向に第１接触領域を曲げる。一実施形態において、エッチングはまた、第２応
力誘導層の部分を残し、ｐ被ドープ領域及び第１接触領域を完全に覆う。ｐ被ド
ープ領域を覆う第２応力層は、後のＥＣＥ加工用のエッチングストップとして作
用し、リレーの他の部品がＥＣＥエッチング液から保護されることを確保する。

【００７６】図５を参照すると、例えばスパッタリング、物理蒸着又は電気めっき等の従来
技法により、基板面に導電層が形成される。導電層は、例えば金、又は金−ニッ
ケル（AuNi₅）、金−パラジウム又は金−コバルト等の金合金からなる。銀又は
銀合金等の他の導電材料でもよい。

【００７７】基板の面に対する導電層の接着を確実にするために、導電層の形成に先立ち、
基板面に接着層を付着してもよい。一実施形態において、接着層はチタンからな
る。チタン層はまた、相互拡散を低減するバリア層として作用する。導電材料及
び支持部材の接着を促進するクロム等の他の材料も、接着層として作用するのに
有用である。接着は、例えばスパッタリング又は蒸着により付着される。他の付
着技法でもよい。

【００７８】導電層及び接着層の形成の後、それらの層はパターン化され、支持部材に第１
電極５４１を形成する。一実施形態において、導電層はパターン化され、第１接
触領域を除き、支持部材上の導電層を残す。支持部材上の電極により誘導される
応力を低減するために、電極を薄くすべきである。一実施形態において、電極の
厚さは約75nmである。

【００７９】第１コンタクト５３１は第１接触領域に形成される。このコンタクトは金等の
導電材料からなる。金−パラジウム、金−ニッケル又は金−コバルト等の金を含
む合金、あるいは銀を含む合金も有用である。また、良好な接触特性を提供する
他の材料でもよい。チタン又はクロム等の接着層は、支持部材に対する接触材料
の接着を確保するのに使用してもよい。接触層及び接着層は、例えばスパッタリ
ング、物理蒸着、電気めっき等の従来技術又は他の技法を用いて形成される。

【００８０】一実施形態において、パッド、及びパッドをコンタクトに接続するリードアウ
トも設けられる。パッド及びリードアウトは、例えばコンタクトを形成するのと
同じ加工工程から形成される。リードアウト領域は、リードアウトをとりこむ第
１電極の形成中に設けられる。リードアウト領域は、例えば第１電極を第１及び
第２サブ領域に分離する。

【００８１】一実施形態において、第１コンタクトは、電気めっき技法を用いて形成される
。このような技法は、コンタクト材料がめっきされる種層を使用する。この種層
は、コンタクトの形成に用いられる導電材料からなる。コンタクト材料のめっき
を促進する他のタイプの材料も使用可能である。スパッタリング又は蒸着等の種
々の技法が、種層を付着させるのに使用可能である。チタン又はクロム等の接着
層は、種層の接着を促進するのに設けられてもよい。

【００８２】一実施形態における接着層及び種層（接着・種層）はまた、第１電極として作
用する。接着層及び種層により支持部材上の応力効果を低減するために、これら
層を比較的薄くすべきである。支持部材上の応力効果を最小にするために、接着
・種層を可能な限り薄くすべきである。一実施形態において、接着層の厚さは約
50nmであり、種層の厚さは約50nmであるので、約75nmの厚さの接着・種を製造す
ることになる。

【００８３】一実施形態において、第１接触領域に導電材料を選択的に電気めっきして第１
コンタクトを形成するために、マスクが設けられる。レジストからなることがで
きるマスクは、第１コンタクトが形成される領域に種層を露出する。導電材料は
、種層の露出部分上にめっきを施され、第１コンタクトを形成する。コンタクト
の寸法は、特定の負荷電球を扱うのに十分であるべきである。高さは例えば約2.
5μmである。

【００８４】コンタクトの形成後、マスクが除去され、種・接着層を露出する。エッチング
は、種・接着層の部分を選択的に除去し、第１電極５４１を形成する。エッチン
グは、例えばリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）等の異方性エッチン
グである。第１電極としての作用を維持する種・接着層の部分を保護するために
、エッチングマスクが用いられる。

【００８５】一実施形態において、第１電極を形成するためにエッチングマスクは、コンタ
クトを保護する必要はない。この結果、種・接着層がパターン化されると、少量
のコンタクト面及びリードアウトが除去される。しかし、コンタクトは種・接着
層よりかなり厚いので、十分な量がコンタクトとしての作用を維持すべきである
。

【００８６】第１電極はコンタクトから電気的に絶縁されている。図示されるように、第１
電極は、第１接触領域を除き、指示部材の面を占有する。この設計により、電極
の面積を最大にする。また、電極及びコンタクトを形成するのに使用されるマス
クは、パッド、及びコンタクトをパッドに接続するリードアウトをも含むよう、
容易に変更可能である。

【００８７】誘電体層は、コンタクト用にリードアウトの下に設けることができる。誘電体
層は、リードアウト及び電極の間に電気的絶縁を提供し、２個のサブ部分に電極
をパターン化する必要をなくす。

【００８８】別の実施形態において、導電層は種・接着層上に電気めっきされる。また、導
電層は、例えばスパッタリング、物理蒸着、又は種層の使用を要しない他の付着
加工により、接着層上に付着できる。導電層は、引き続いてマスクされ、コンタ
クト、及び可能であればリードアウト及びパッドを形成するためにエッチングさ
れる。マスキング及びエッチングによりコンタクトを形成することは、電極とし
て作用する付加導電層の付着を要する。

【００８９】図６を参照すると、過行程領域は、Ｓ字状支持部材の過行程が妨げられないこ
とを確保するために形成される。過行程領域を形成するために、第１犠牲層６３
０が基板上に付着される。犠牲層の厚さは、過行程領域の深さを決定する。厚さ
は、支持部材の過行程をとりこむのに十分である。犠牲層の厚さは、例えばコン
タクト高さ2.5μmに対して約3〜3.5μmである。

【００９０】犠牲層は、他のリレー材料に対して選択的にエッチングできる材料からなる。
犠牲層は、他のリレー材料を効果的に除去することなく、迅速且つ容易にエッチ
ングできる材料からなる。一実施形態において、第1犠牲層は銅からなる。アル
ミニウム、チタン、ジルコニウム、鉄、ポリイミド、又は他のリレー材料に対し
て選択的にエッチングできる他の材料でもよい。特に応力層としてSi₃N₄及びポ
リシリコンを使用するニッケルばねの場合、犠牲層としてSiO₂を使用してもよい
。銅は、例えば物理蒸着又はスパッタリングにより付着される。犠牲材料によっ
ては、他の付着技法でもよい。

【００９１】従来のマスキング及びエッチング工程は、過行程の面積を定め、コンタクトに
開口６４０を設けるために、犠牲層をパターン化するのに使用される。過行程領
域の寸法は、支持部材の過行程が妨げられないことを確保するのに十分であるべ
きである。開口６４０は、コンタクトが接触する際に、第１コンタクトと接触す
る第２コンタクトの部分を画定する。

【００９２】導電材料及び犠牲材料が相互拡散により導電層の接触特性を低下するよう反応
する場合、バリア層を２層の間に設けてもよい。バリア層は、導電材料及び犠牲
材料間の相互拡散を防ぎ、他のリレー材料に対して選択的に除去できる材料から
なることが好ましい。バリア層は、例えばチタン、クロム、タングステン又はパ
ラジウムからなる。

【００９３】第２犠牲層６３１は面上に付着される。第２犠牲層は、他のリレー材料に対し
て選択的にエッチングできる材料からなる。第２犠牲層は、他のリレー財労を除
去することなく、迅速且つ容易にエッチングされる材料からなることが好ましい
。一実施形態において、第２犠牲層は銅からなる。他のリレー材料に対して選択
的にエッチングできる他の材料でもよい。銅は、例えば物理蒸着又はスパッタリ
ングにより付着される。犠牲材料によっては、他の付着技法でもよい。必要では
ないが、第１及び第２犠牲層は同じ材料からなる。

【００９４】第２犠牲層は、第１及び第２電極間の間隙を画定する。一実施形態において、
第２犠牲層の厚さは、電極間を0.5μm分離するために約0.5μmである。第２犠牲
層は、従来のマスキング及びエッチング技法によりパターン化され、キャビティ
の面積を画定する。

【００９５】図７を参照すると、支持部材が上方に移動する際に、第２電極から第１電極を
絶縁するために、誘電体層７４５が基板上に付着される。絶縁体層の厚さは、設
計パラメータにより特定されるように電気的絶縁を提供するのに十分であるべき
である。誘電体層の厚さは約１μmであるのが代表的である。もちろん、設計仕
様及び材料の誘電特性によっては、他の厚さでもよい。

【００９６】誘電体層は、異なる形状により生成される基板形状上を良好にカバーすべきで
ある。シリコン酸化物又はシリコン窒化物当の他の誘電体層は、誘電体層を形成
するのに使用可能である。

【００９７】一実施形態において、誘電体層は、シリコンに富んだシリコン窒化物（Si₃N₄
）の誘電体層からなる。Si₃N₄はＰＥＣＶＤにより付着される。ＬＰＣＶＤ等の
他の付着技法でもよい。誘電体層がパターン化され、第1コンタクトに対して接
触開口を形成する。従来のマスキング及びエッチング工程は、誘電体材料の部分
を除去し、接触開口６４０を露出する。

【００９８】リレーの第２電極及び第２コンタクトが形成される。必要なら、コンタクト及
び犠牲材料間の相互拡散を防止するために、コンタクト及び電極の形成に先立ち
、第２犠牲層の面にバリア層を設けることができる。バリア層は、他のリレー材
料に対して選択的に除去できる材料からなることが好ましい。バリア層は、例え
ばチタン、クロム、タングステン又はパラジウムからなる。コンタクト及び犠牲
材料間の相互拡散を防止する他のバリア材料でもよい。

【００９９】一実施形態において、電極及びコンタクトは、上述した電気めっき技法により
形成される。コンタクト及び電極を形成するのに用いられる導電材料のめっきを
促進するための種層は、例えば基板面上のスパッタリング又は他の技法により形
成され、誘電体層を覆う。一実施形態において、種層は金からなる。コンタクト
及び電極のめっきを促進する他の材料でもよい。

【０１００】導電材料は、種層上に電気めっきされる。導電材料は、電極及びコンタクトと
して作用する。一実施形態において、導電材料は、金、あるいは金−パラジウム
、金−ニッケル（AuNi₅）又は金−コバルト等の金合金からなる。銀又は銀合金
等の他の金属又は合金でもよい。良好な接触特性を提供する他の材料も使用可能
である。導電材料及び種層の厚さは例えば約2.5μmである。

【０１０１】接着層は、リレー本体の上側部分にコンタクト及び電極の接着を促進するため
に設けられる。接着層は、一実施形態においてチタンからなる。クロム、又はリ
レーの上側部分に導電材料の接着を促進する材料からなる接着層でもよい。接着
層は、スパッタリング、蒸着、めっき又は他の技法により付着してもよい。種層
、導電層及び接着層は、従来のマスキング及びエッチング工程を用いてパターン
化され、第２電極７４０及び第２コンタクト７３０を形成する。マスキング及び
エッチング工程も、リードアウト及びパッドを形成する。

【０１０２】別の実施形態において、導電層は、スパッタリング、物理蒸着、又は種層の使
用を要しない他の付着工程により付着される。

【０１０３】さらに別の実施形態において、マスク層は、第２電極及び第２コンタクトを形
成するために、種層上の導電材料を選択的にめっきするのに使用される。マスク
は、電極及びコンタクトが形成された後、除去される。接着層は、第２コンタク
ト及び第２電極上の接着層を形成するために、付着されパターン化される。

【０１０４】図８を参照すると、キャップ８０５が形成されている。このキャップは、リレ
ーの上側部分を形成し、第２電極及び第２コンタクトを支持する。キャップは、
コンタクト及び電極を支持するのに十分な材料からなる。一実施形態において、
キャップはニッケル又はNiFe等のニッケル合金からなる。金、プラスチック、エ
ポキシ、又は必要とされるリレー部品を十分に支持できる他の材料も使用可能で
ある。

【０１０５】導電材料がキャップを形成するために使用される場合、誘電体層８８０が、キ
ャップの形成に先立った基板の面上に形成される。この誘電体層は、リレー部品
の短絡を防止するために、キャップをコンタクト及び電極から絶縁するよう作用
する。誘電体層の形成には、種々の誘電体が使用可能である。一実施形態におい
て、誘電体は、ＰＥＣＶＤにより形成されるSiO₂からなる。誘電体層を形成する
ためには、他の技法でもよい。誘電体層の厚さは、設計仕様を満足するのに十分
な厚さである。誘電体層は、例えば約１μmの厚さである。もちろん、設計仕様
及び使用される誘電体材料によっては、厚さを変更してもよい。

【０１０６】誘電体層は従来の技法を用いてパターン化され、キャップが形成された基板の
領域を覆う。コンタクト及び電極へのパッドは、それらへのアクセスを可能にす
るよう露出される。

【０１０７】一実施形態において、ニッケルキャップは電気めっきにより形成される。接着
層は基板上に形成され、キャップ材料及び基板間の接着を促進する。接着層は、
例えばチタンからなる。クロム、又は接着を促進する材料等の他の材料でもよい
。接着層の厚さは約25nmである。種層は基板上に形成され、キャップ材料のめっ
きを容易にする。種層は、例えば約50μmの厚さのニッケルからなる。次に、ニ
ッケルキャップ層が種層上に電気めっきされる。キャップの厚さは、例えば約５
〜10μmである。接着層及び種層と共にキャップ層がパターン化され、キャップ
８０５を形成する。コンタクト及び電極へのパッドは、それらへのアクセスを可
能にするよう露出される。

【０１０８】或いは、マスク層は、キャップ領域にキャップ層を選択的にメッキして形成さ
れる。マスクが除去され、種層及び接着層が露出する。露出した種層及び接着層
は除去される。

【０１０９】基板の背面がマスクされ、片持ち梁の支持部材を形成するため除去される基板
の領域を露出する。基板は、ＥＣＥ技法を用いてエッチングされる。エッチイグ
は、ｎ被ドープ領域により囲まれる面積を含む基板のｐ被ドープ領域を除去する
。ｎ被ドープ領域及び窒化物上で、ＥＣＥは停止又は不動態化する。次に、エッ
チングが窒化物層を除去し、犠牲層を露出する。例えばドライエッチングからな
るエッチングは、シリコンに対して選択的に窒化物をエッチングする化学薬品を
使用する。次に、ウエットエッチングが使用されて犠牲層及びバリア層をエッチ
ングし、リレー本体の上側部分から支持部材を分離する。

【０１１０】別の実施形態において、第１コンタクトはリードアウトを具備していない。代
わりに、第１コンタクトは、リレー本体の上側部分の第２接触領域に配置された
第１及び第２コンタクトを電気的に結合するブリッジコンタクトとして作用する
。

【０１１１】図９を参照すると、パターン化された犠牲層９３０を有するよう処理された基
板３０１が示されている。第１接触開口９４０及び第２接触開口９４１が形成さ
れ、下の第１コンタクトの面を露出する。処理は継続され、上述したように、第
２犠牲層及び誘電体層を提供する。

【０１１２】図１０を参照すると、電極１４０、第２コンタクト１５０及び第３コンタクト
１５１が形成されている。コンタクトパッド及びリードアウトも、電極及びコン
タクト用に設けられる。コンタクト及び電極は、電気めっき技法により形成され
る。コンタクト及び電極を形成するために、導電層を付着しパターン化する等の
他の技法でもよい。工程は上述したように継続され、リレーが完成する。

【０１１３】本発明の別の実施形態において、支持部材は、基板の部分を除去することによ
り画定される。図１１を参照すると、基板１０１が提供される。この基板は、例
えばシリコンウエハである。他のタイプの基板でもよい。基板は、ｐ被ドープ領
域等の第１被ドープ領域を有する。第１被ドープ領域は、基板の一部であるか、
又は形成することができる。ｎ被ドープ領域等の第２被ドープ領域１０７は、基
板の面に設けられる。第２被ドープ領域の深さは、支持部材の厚さを画定する。

【０１１４】支持部材が基板の面内にエッチングされることにより画定されると、濃い被ド
ープ領域を設ける必要はない。エッチングマスクは、基板の面に形成され、基板
の部分を露出するようパターン化される。マスクのパターンは支持部材の形状を
画定する。

【０１１５】基板の露出した部分は、ＲＩＥ等の異方性エッチングにより除去され、基板の
面に溝１８０を形成する。溝の深さは、図８で説明されたように、後のＥＣＥエ
ッチングにより支持部材の適正な形成を確保するために、ｎ被ドープ領域よりも
深い。

【０１１６】図８で説明されたようなＥＣＥエッチング用のバリア層１９０が基板に形成さ
れ、面を覆い、溝を引く。一実施形態において、ＥＣＥエッチングバリアはSi₃N ₄ からなる。ＥＣＥエッチング薬品によりエッチングされない他の材料も使用可
能である。

【０１１７】図１２を参照すると、プラグ１９６が、後の処理を可能にするために溝１８０
上に設けられる。一実施形態において、プラグはアルミニウムからなる。プラグ
は、基板上のアルミニウムをスパッタリングすることにより形成される。他の付
着技法でもよい。

【０１１８】或いは、プラグ材料はケイ酸塩ガラスからなる。一実施形態において、プラグ
材料は被ドープケイ酸塩からなる。被ドープケイ酸塩は、例えばホウリンケイ酸
塩ガラス（ＢＰＳＧ）である。溝を満たすことができる材料でもよい。リンケイ
酸塩ガラス（ＰＳＧ）、ホウケイ酸塩ガラス（ＢＳＧ）等の他の被ドープケイ酸
塩ガラス、又はドープされていないケイ酸塩ガラスも使用可能である。使用され
るプラグ材料がＥＣＥエッチング薬品により影響を受けない場合、プラグがＥＣ
Ｅバリアとして作用することができるので、別のＥＣＥバリア層は不要である。

【０１１９】リレーを形成する工程は、図４で説明されように継続する。

【０１２０】別の実施形態において、２重支持部材が、図２で説明されたようにリレーに設
けられる。２重支持部材リレーの製造は、支持部材の画定工程中に第２支持部材
が画定されることを除き、既に説明した工程と同様である。

【０１２１】過行程領域を形成するために、付加的な犠牲層が使用される。一実施形態にお
いて、２重支持部材リレーは３つの犠牲層を使用する。例えば、第１犠牲層は第
１及び第２コンタクト間の間隙を規定し、第２犠牲層は過行程を規定し、第２犠
牲層は第１及び第２電極間の間隙を規定する。

【０１２２】本発明を特に種々の実施形態で示し説明したが、本発明の範囲を逸脱すること
なく本発明を変形、変更可能であることは、当業者に理解されよう。それ故、本
発明の範囲は、上述の説明ではなく、等価物の範囲と共に添付の特許請求の範囲
で決定すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に従ったリレーを示し、（Ａ）断面図、（Ｂ
）平面図である。

【図２】本発明の別の実施形態に従ったリレーを示し、（Ａ）断面図、（
Ｂ）平面図である。

【図３】本発明の一実施形態に従ったリレーの製造工程を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明の一実施形態に従ったリレーの製造工程を示す斜視図であ
る。

【図５】本発明の一実施形態に従ったリレーの製造工程を示す斜視図であ
る。

【図６】本発明の一実施形態に従ったリレーの製造工程を示す斜視図であ
る。

【図７】本発明の一実施形態に従ったリレーの製造工程を示す斜視図であ
る。

【図８】本発明の一実施形態に従ったリレーの製造工程を示す斜視図であ
る。

【図９】リレーの別の製造工程を示す斜視図である。

【図１０】リレーの別の製造工程を示す斜視図である。

【図１１】リレーのさらに別の製造工程を示す斜視図である。

【図１２】リレーのさらに別の製造工程を示す斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウッピリ、シュライダーシンガポール国 738210 ウッドグローブドライブナンバー01−32 ウッドドライブコンドミニアム８ (72)発明者ビクター、ディーサンパーシンガポール国 138684 ドーバーパークビューナンバー03−12 タワーエードーバーライズ 38 (72)発明者フー、パンドウシンガポール国 118699 ナンバー03−05 パサーパンジャンロード 360 (72)発明者バゲナー、ディークフランス国 75013 パリプラスディタリー 18 シタディーヌルーム 619 (72)発明者カイ、クルプカドイツ国 12107 ベルリンアルゲウアベグ 11 (72)発明者シュラーク、ヘルムートドイツ国 64372 オーバーラムシュタットポツダマーシュトラッセ 67

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上側部分及び下側部分を有する本体であって、前記下側部分は基板から形成さ
れ、前記上側部分への前記下側部分の接合を回避するために前記上側部分が基板
上に形成された本体と、前記本体に固定された第１端を有し片持ち梁を形成する支持部材であって、前
記支持部材の上面及び前記本体の前記上側部分の下面がキャビティを形成する支
持部材と、前記支持部材の第２端で前記上面に配置され、第１コンタクトを有する第１接
触領域とを具備し、前記下面に向かって前記支持部材を回転することにより、前記第１コンタクト
が対向コンタクトに電気的に接触することを特徴とする微小構造リレー。
【請求項２】前記支持部材は、静電気力により前記下面に向かって回転し、前記静電気力は、第１及び第２電極に電圧を印加することにより生成され、前記第１電極は前記上面に配置され、前記第２電極は前記下面に配置されるこ
とを特徴とする請求項１記載の微小構造リレー。
【請求項３】前記支持部材は前記支持部材が前記下面に向かって回転すると、過行程を提供
するＳ字状をなすことを特徴とする請求項３記載の微小構造リレー。
【請求項４】前記支持部材は、該支持部材が前記下面に向かって回転する際に過行程を提供
するためのＳ字状をなすことを特徴とする請求項３記載の微小構造リレー。
【請求項５】前記Ｓ字状支持部材は第１及び第２応力層は具備し、前記第１応力層は、前記
支持部材上に圧縮応力を誘導して該支持部材を前記下面から離れるように曲げ、
前記第２応力層は、前記第１接触領域上に引張り応力を誘導して該第１接触領域
を前記下面に向かって曲げることを特徴とする請求項４記載の微小構造リレー。
【請求項６】前記下面に向かう前記第１接触領域の曲げは過行程を定めることを特徴とする
請求項５記載の微小構造リレー。
【請求項７】前記下面に過行程領域を更に具備し、該過行程領域は、前記第１接触領域の曲
げをとりこんで前記過行程が妨害されるのを防止することを特徴とする請求項６
記載の微小構造リレー。
【請求項８】前記支持部材がシリコンからなることを特徴とする請求項７記載の微小構造リ
レー。
【請求項９】前記第１応力層はシリコン酸化物からなることを特徴とする請求項８記載の微
小構造リレー。
【請求項１０】前記第２応力層はシリコン窒化物からなることを特徴とする請求項９記載の微
小構造リレー。
【請求項１１】前記本体の前記下側部分はシリコンからなることを特徴とする請求項１０記載
の微小構造リレー。
【請求項１２】前記上側部分はニッケルからなることを特徴とする請求項１１記載の微小構造
リレー。
【請求項１３】前記第２コンタクト及び前記第２電極から前記本体の前記上側部分を絶縁する
誘電体層を更に具備することを特徴とする請求項１２記載の微小構造リレー。
【請求項１４】前記支持部材はニッケルからなることを特徴とする請求項７記載の微小構造リ
レー。
【請求項１５】前記第１応力誘導層はシリコン酸化物からなり、前記第２応力誘導層はポリシリコンからなることを特徴とする請求項１４記載
の微小構造リレー。
【請求項１６】前記ポリシリコンは、被ドープポリシリコンからなることを特徴とする請求項
１５記載の微小構造リレー。
【請求項１７】前記上面とは反対側の前記支持部材の面に補償層を更に具備し、該補償層は、前記第１応力誘導層の熱膨張係数（ＴＣＥ）の大きさと同様のＴ
ＣＥを有することを特徴とする請求項１６記載の微小構造リレー。
【請求項１８】前記支持部材上の前記補償層の影響を低減するために、前記補償層の固有応力
が前記第１応力層の固有応力より小さいことを特徴とする請求項１７記載の微小
構造リレー。
【請求項１９】第２支持部材を更に具備し、該第２支持部材は、該第２支持部材の上面の第２端で支持された前記第２コン
タクト及び前記本体に固定された第１端を有することを特徴とする請求項２記載
の微小構造リレー。
【請求項２０】前記第１及び第２支持部材の上面に応力誘導層を更に具備し、該応力誘導層は、前記支持部材に圧縮応力を誘導して前記本体の前記下面の上
側部分から離れるよう前記支持部材を曲げることを特徴とする請求項１９記載の
微小構造リレー。
【請求項２１】前記支持部材はシリコンからなることを特徴とする請求項２０記載の微小構造
リレー。
【請求項２２】前記応力誘導層はシリコン酸化物からなることを特徴とする請求項２１記載の
微小構造リレー。
【請求項２３】前記第２支持部材は前記第１支持部材より短いことを特徴とする請求項２２記
載の微小構造リレー。
【請求項２４】前記第２支持部材により過行程が定まることを特徴とする請求項２３記載の微
小構造リレー。
【請求項２５】前記支持部材が前記下面に向かって回転する際に前記過行程が妨害されないこ
とを確保するために、前記第２支持部材上に過行程領域を更に具備することを特
徴とする請求項２４記載の微小構造リレー。
【請求項２６】上側部分及び下側部分を有する本体と、該本体により第１端に支持されて片持ち梁を形成する支持部材であって、該支
持部材の主面、及び前記本体の上側部分の下面がキャビティを形成する支持部材
と、前記支持部材の第２端の前記主面に配置され、第１コンタクトを有する第１接
触領域とを具備し、前記支持部材はＳ字状をなし、前記支持部材の本体が、前記本体の前記上側部分の前記面から離れる方向に曲
がり、前記第１接触領域は、前記本体の前記上側部分の前記面に向かう方向に曲がり
、前記Ｓ字状支持部材は、前記下面に向かって回転する際に、前記第１コンタク
トを対向コンタクトの電気的に結合することを特徴とする微小構造リレー。
【請求項２７】前記支持部材は、静電気力により前記下面に向かって回転し、前記静電気力は、前記第１及び第２電極に電圧を印加することにより生成され
、前記第１電極は前記上面に配置され、前記第２電極は前記下面に配置されることを特徴とする請求項２６記載の微小
構造リレー。
【請求項２８】前記下面に第２接触領域を更に具備し、該第２接触領域は第２コンタクトを具備することを特徴とする請求項２７記載
の微小構造リレー。
【請求項２９】前記Ｓ字状支持部材は第１及び第２応力層は具備し、前記第１応力層は、前記
支持部材上に圧縮応力を誘導して該支持部材を前記下面から離れるように曲げ、
前記第２応力層は、前記第１接触領域上に引張り応力を誘導して該第１接触領域
を前記下面に向かって曲げることを特徴とする請求項２８記載の微小構造リレー
。
【請求項３０】前記下面に向かう前記第１接触領域の曲げは過行程を定めることを特徴とする
請求項２９記載の微小構造リレー。
【請求項３１】前記下面に過行程領域を更に具備し、該過行程領域は、前記第１接触領域の曲
げをとりこんで前記過行程が妨害されるのを防止することを特徴とする請求項３
０記載の微小構造リレー。
【請求項３２】前記支持部材がシリコンからなることを特徴とする請求項３１記載の微小構造
リレー。
【請求項３３】前記第１応力層はシリコン酸化物からなることを特徴とする請求項３２記載の
微小構造リレー。
【請求項３４】前記第２応力層はシリコン窒化物からなることを特徴とする請求項３３記載の
微小構造リレー。
【請求項３５】前記本体の前記下側部分はシリコンからなることを特徴とする請求項３４記載
の微小構造リレー。
【請求項３６】前記上側部分はニッケルからなることを特徴とする請求項３５記載の微小構造
リレー。
【請求項３７】前記第２コンタクト及び前記第２電極から前記本体の前記上側部分を絶縁する
誘電体層を更に具備することを特徴とする請求項３６記載の微小構造リレー。
【請求項３８】前記支持部材はニッケルからなることを特徴とする請求項３１記載の微小構造
リレー。
【請求項３９】前記第１応力誘導層はシリコン酸化物からなり、前記第２応力誘導層はポリシリコンからなることを特徴とする請求項３８記載
の微小構造リレー。
【請求項４０】前記ポリシリコンは、被ドープポリシリコンからなることを特徴とする請求項
３９記載の微小構造リレー。
【請求項４１】前記上面とは反対側の前記支持部材の面に補償層を更に具備し、該補償層は、前記第１応力誘導層の熱膨張係数（ＴＣＥ）の大きさと同様のＴ
ＣＥを有することを特徴とする請求項４０記載の微小構造リレー。
【請求項４２】前記支持部材上の前記補償層の影響を低減するために、前記補償層の固有応力
が前記第１応力層の固有応力より小さいことを特徴とする請求項４１記載の微小
構造リレー。
【請求項４３】第２支持部材を更に具備し、該第２支持部材は、該第２支持部材の上面の第２端で支持された前記第２コン
タクト及び前記本体に固定された第１端を有し、前記支持部材は、静電気力により前記下面に向かって回転し、前記静電気力は、前記第１及び第２電極に電圧を印加することにより生成され
、前記第１電極は前記上面に配置され、前記第２電極は前記下面に配置されることを特徴とする請求項２７記載の微小
構造リレー。
【請求項４４】前記第１及び第２支持部材の上面に応力誘導層を更に具備し、該応力誘導層は、前記支持部材に圧縮応力を誘導して前記本体の前記下面の上
側部分から離れるよう前記支持部材を曲げることを特徴とする請求項４３記載の
微小構造リレー。
【請求項４５】前記支持部材はシリコンからなることを特徴とする請求項４４記載の微小構造
リレー。
【請求項４６】前記応力誘導層はシリコン酸化物からなることを特徴とする請求項４５記載の
微小構造リレー。
【請求項４７】前記第２支持部材は前記第１支持部材より短いことを特徴とする請求項４６記
載の微小構造リレー。
【請求項４８】前記第２支持部材により過行程が定まることを特徴とする請求項４７記載の微
小構造リレー。
【請求項４９】前記支持部材が前記下面に向かって回転する際に前記過行程が妨害されないこ
とを確保するために、前記第２支持部材上に過行程領域を更に具備することを特
徴とする請求項４８記載の微小構造リレー。
【請求項５０】第１のタイプのドーパントを有する第１被ドープ領域を有する基板を設ける工
程と、第２のタイプのドーパントを有する第１被ドープ領域を設け、前記第１及び第
２の被ドープ領域が形状に対応する基板の一面にパターンを形成する工程と、前記基板の前記面から前記第１又は第２の被ドープ領域を除去して前記形状を
形成する工程とを具備し、除去された前記被ドープ領域が高ドーパント集中を有し、エッチング薬品が25
0μmより小さい横寸法の開口を形成可能にしたことを特徴とする微小構造の製造
方法。
【請求項５１】前記除去された被ドープ領域の前記高ドーパント集中は、６Ωcmより小さい比
抵抗となるドーパント集中を有することを特徴とする請求項５０記載の微小構造
の製造方法。
【請求項５２】前記除去された被ドープ領域の前記高ドーパント集中は、約50mΩcmの比抵抗
となるドーパント集中を有することを特徴とする請求項５０記載の微小構造の製
造方法。
【請求項５３】前記開口は60μm未満であることを特徴とする請求項５２記載の微小構造の製
造方法。
【請求項５４】前記第１領域はｐ型ドーパントを有してｐ型ドーパント領域を形成し、前記第
２領域はｎ型ドーパントを有してｎ型ドーパント領域を形成したことを特徴とす
る請求項５０記載の微小構造の製造方法。
【請求項５５】前記ｐ型被ドープ領域はｐ型基板により提供され、前記ｎ型被ドープ領域はイ
オン打ち込みにより前記基板を選択的にドープすることにより提供されてパター
ンを形成することを特徴とする請求項５４記載の微小構造の製造方法。
【請求項５６】前記ｐ型被ドープ領域は前記基板にｐ型ドーパントを打ち込むことにより提供
され、前記ｎ型被ドープ領域は前記基板にｎ型ドーパントを選択的に打ち込むこ
とにより提供されてパターンを形成することを特徴とする請求項５４記載の微小
構造の製造方法。
【請求項５７】前記ｐ型領域は電気化学エッチングにより除去されることを特徴とする請求項
５５又は５６記載の微小構造の製造方法。
【請求項５８】前記ｐ型被ドープ領域の前記ドーパント集中は、６Ωcmより小さい比抵抗を有
するｐ型領域となることを特徴とする請求項５７記載の微小構造の製造方法。
【請求項５９】前記ｐ型被ドープ領域の前記ドーパント集中は、約50mΩcmの比抵抗を有する
ｐ型領域となることを特徴とする請求項５７記載の微小構造の製造方法。
【請求項６０】前記開口は60μm未満であることを特徴とする請求項５９記載の微小構造の製
造方法。