JP2008041378A - Memsスイッチ及びmemsスイッチの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】MEMSスイッチの可動部分を電気抵抗を有する可動電気抵抗体を用いる。スイッチ自体に抵抗を持たせることでMEMSスイッチに接続される分圧用の抵抗を省略することができる。そのためチップ面積を小型化することが可能となり、チップ内部での温度分布の絶対値が抑えられ、抵抗が有する温度係数による抵抗値の相対変動を抑える。
【選択図】図1
Description
以下、本実施形態について図面を用いて説明する。図1は本実施形態に係るMEMSスイッチの模式断面図である。
次に、第2の実施形態として、図1に示すMEMSスイッチ10の製造工程を説明する。図2〜図6は本実施形態のMEMSスイッチの製造工程を説明するための模式工程断面図である。
次に、第3の実施形態として、MEMSスイッチを用いた電圧分割回路について説明する。図7(a)はMEMSスイッチ10を用いて形成した電圧分割回路30の模式平面図、図7(b)は電圧分割回路30の等価回路図である。図中10AはMEMSスイッチ10の等価回路である。
これは、抵抗分圧を行う場合の分圧比が一般的に以下の式で行われるからである。
Vdiv=Vin×R1/(R1+R2)、但しR1とR2は分圧に用いる抵抗である。ここで、R1とR2が例えば共に10%増えたと仮定すると、分圧比は以下のように変化する。
Vo=Vin×R1×1.1/(R1×1.1+R2×1.1)、この式の分母と分子を1.1で割ると元の式で示される比率となる。よって抵抗値が同じ比率で変動しても分圧比は変動しない特性を付与することができる。
本実施形態では可動電気抵抗体20と固定電気抵抗体21共に第2の実施形態で示したように第2ポリシリコン層19を用い、同じマスクを用いて一体化させて形成している。従ってマスクの合わせずれ等に起因する抵抗の個々の誤差は発生せず、高い精度を有する電圧分割回路を形成することができる。
次に、第4の実施形態として、MEMSスイッチを用いた可変利得回路について説明する。図8(a)はMEMSスイッチ10を用いて形成した非反転入力型回路による可変利得回路40の模式平面図、(b)は可変利得回路40の等価回路図である。図中10AはMEMSスイッチ10の等価回路である。図中2箇所に記載されているINV同士は接続されている。可変利得回路40は、3ビットの分解能を有しており、電圧利得AV1は、MSBをC1、LSBをC3として以下の式で表せる。ここでC1〜C3は出力側に接続されている場合は1、接地側に接続されている場合は0を取るものとしている。
次に、第5の実施形態として、MEMSスイッチを用いた高周波信号のT型可変減衰器について説明する。図10(a)はMEMSスイッチ10を用いて形成したT型可変減衰器60の模式平面図、(b)は、T型可変減衰器60の等価回路図である。図中10AはMEMSスイッチ10の等価回路である。ATTとATTバーには逆相の制御信号が与えられ、ATTが「0」(オフ)であればATTバーは「1」(オン)となる。この場合には、入力された信号は点線で示すパスを通って出力に伝達される。
一方、ATTが「1」(オン)ATTバーは「0」(オフ)の場合には、入力された信号は一点鎖線で示すパスを通って出力に伝達される。まず、信号が入力された後、入力→可動電気抵抗体20(抵抗61B)→可動電気抵抗体20(抵抗62B)に一部分岐→可動電気抵抗体20(抵抗63B)→出力として伝達される。この場合可動電気抵抗体20(抵抗61B)、可動電気抵抗体20(抵抗63B)は狭く、また可動電気抵抗体20(抵抗62B)は広く分流比率は大きくなり減衰器として良好に機能する。図10(b)では、抵抗61B、抵抗62B、抵抗63Bが電気的に接続され、抵抗61A、抵抗62A、抵抗63Aが電気的に開放された状態になり、抵抗61B、抵抗63Bを通して入力から出力に電力が伝達され、抵抗62Bを通して分流され、電流の損失を発生させる。
この場合では入出力のインピーダンスとして50Ω系を想定している。50Ω系の抵抗に対処するために、MEMSスイッチ10の可動電気抵抗体20にタングステンシリサイドを形成したポリシリコン又はドーピング濃度を上げて低抵抗化したポリシリコン等、単位面積あたりの比抵抗を下げた抵抗を用いるのが好ましい。単位面積あたりの比抵抗としては、例えば10Ω/□程度の値に調整することで50Ω系の減衰回路に好適な抵抗体となる。
ATTとATTバーには逆相の制御信号が与えられ、ATTが「0」(オフ)であればATTバーは「1」(オン)となる。この場合には、入力された信号は点線で示すパスを通って出力に伝達され、入力→可動電気抵抗体20(抵抗71A)に一部分岐→可動電気抵抗体20(抵抗72A)→可動電気抵抗体20(抵抗73A)に一部分岐→出力として伝達される。この場合、可動電気抵抗体20(抵抗71A)及び可動電気抵抗体20(抵抗73A)は幅狭く形成されており、更に可動電気抵抗体20(抵抗72A)は幅広く形成されているため、分流によるロスは小さい。よって入力から伝達された信号を少ないロスで出力に伝達することができる。図11(b)では、抵抗71A、抵抗72A、抵抗73Aが電気的に接続され、抵抗71B、抵抗72B、抵抗73Bが電気的に開放された状態になり、抵抗72Aを通して入力から出力に電力が伝達され、抵抗71A、抵抗73Aを通して分流され、電流の損失を発生させる。
図12に50Ω系のT型、π型それぞれの減衰量と抵抗値の理論値の一覧を示す。図12に示す値を用いることで切り替え可能なT型、及びπ型の減衰回路を構成することができる。π型の回路を用いた場合でもT型の回路を用いた場合と同様にQ値を抑えることが可能となるので開放状態にあるMEMSスイッチ10からの反射を抑制することができる。
Claims (9)
- 基板の第1主面側に形成された固定電極と、可動電気抵抗体とを備えるMEMSスイッチであって、前記MEMSスイッチが導通状態に設定される場合には前記可動電気抵抗体が電位を分配する電気抵抗であることを特徴とするMEMSスイッチ。
- 前記固定電極に接触する前記可動電気抵抗体には前記可動電気抵抗体の可動方向の法線と揃えられる向きに帯状又は刃状の突起、又は複数の点接触型の突起が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のMEMSスイッチ。
- 前記MEMSスイッチに電気的に接続されている固定電気抵抗体と、前記可動電気抵抗体とが同一層を用いて形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のMEMSスイッチ。
- 前記同一層はポリシリコンであることを特徴とする請求項3に記載のMEMSスイッチ。
- 前記同一層はポリシリコンに重ねてシリサイドを形成した層からなることを特徴とする請求項4に記載のMEMSスイッチ。
- 前記固定電気抵抗体と前記可動電気抵抗体により電圧分割回路を形成することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のMEMSスイッチ。
- 前記固定電気抵抗体と前記可動電気抵抗体により利得調整回路を形成することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のMEMSスイッチ。
- 前記固定電気抵抗体と前記可動電気抵抗体により高周波信号の減衰器、インピーダンス変換器の少なくとも1つの回路が形成されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のMEMSスイッチ。
- 電位を分配するための電気抵抗として用いられる可動電気抵抗体を有するMEMSスイッチの製造方法であって、
基板の能動面側に耐エッチング性を有する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層を覆うように導電性を有する支持体前駆層を形成する工程と、
前記支持体前駆層をパターニングして支持体を形成する工程と、
前記支持体前駆層を覆うように犠牲絶縁層を形成する工程と、
前記犠牲絶縁層を開口し、前記支持体を露出させる工程と、
前記犠牲絶縁層及び前記支持体が露出した領域を覆うように電位の分配に寄与する比抵抗値を有する可動電気抵抗体前駆層を形成する工程と、
前記可動電気抵抗体前駆層をパターニングし前記可動電気抵抗体を形成する工程と、
前記可動電気抵抗体を浮かせるよう前記犠牲絶縁層をエッチングする工程、を
少なくとも当該順に行うことを特徴とするMEMSスイッチの製造方法。
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