JP2008177043A - マイクロスイッチング素子およびマイクロスイッチング素子製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定コンタクト電極に対する可動コンタクト電極の配向ばらつきを抑制するのに適したマイクロスイッチング素子及び当該マイクロスイッチング素子の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の素子Ｘ１は、固定部１１と、可動部１２と、接触部１３ａ’，１３ｂ’を有する電極１３と、接触部１３ａ’に当接する接触部１４ａ’を有する電極１４Ａと、接触部１３ｂ’に対向する接触部１４ｂ’を有する電極１４Ｂとを備える。本発明の方法は、基板上に電極１３を形成する工程、電極１３を覆うように基板上に犠牲層を形成する工程、犠牲層において電極１３に対応する位置に、第１凹部とこれより浅い第２凹部とを形成する工程、犠牲層を介して電極１３に対向する部位を有して第１凹部を充たす電極１４Ａを形成する工程、犠牲層を介して電極１３に対向する部位を有して第２凹部を充たす電極１４Ｂを形成する工程、及び犠牲層を除去する工程を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＭＥＭＳ技術を利用して製造される微小なスイッチング素子に関する。

携帯電話など無線通信機器の技術分野では、高機能を実現するために搭載される部品の増加などに伴い、ＲＦ回路の小型化に対する要求が高まっている。このような要求に応えるべく、回路を構成する様々な部品について、ＭＥＭＳ（micro-electromechanical systems）技術の利用による微小化が進められている。

そのような部品の一つとして、ＭＥＭＳスイッチが知られている。ＭＥＭＳスイッチは、ＭＥＭＳ技術により各部位が微小に形成されたスイッチング素子であり、機械的に開閉してスイッチングを実行するための少なくとも一対のコンタクトや、当該コンタクト対の機械的開閉動作を達成するための駆動機構などを有する。ＭＥＭＳスイッチは、特にＧＨｚオーダーの高周波信号のスイッチングにおいて、ＰＩＮダイオードやＭＥＳＦＥＴなどよりなるスイッチング素子よりも、開状態にて高いアイソレーションを示し且つ閉状態にて低い挿入損失を示す傾向にある。これは、コンタクト対間の機械的開離により開状態が達成されることや、機械的スイッチであるために寄生容量が少ないことに、起因する。ＭＥＭＳスイッチについては、例えば下記の特許文献１〜４に記載されている。

特開２００４‐１１８６号公報 特開２００４‐３１１３９４号公報 特開２００５‐２９３９１８号公報 特表２００５‐５２８７５１号公報

図２５から図２９は、従来のマイクロスイッチング素子の一例であるマイクロスイッチング素子Ｘ４を表す。図２５は、マイクロスイッチング素子Ｘ４の平面図であり、図２６は、マイクロスイッチング素子Ｘ４の一部省略平面図である。図２７から図２９は、各々、図２５の線XXVII−XXVII、線XXVIII−XXVIII、および線XXIX−XXIXに沿った断面図である。

マイクロスイッチング素子Ｘ４は、ベース基板Ｓ４と、固定部４１と、可動部４２と、コンタクト電極４３と、一対のコンタクト電極４４Ａ，４４Ｂ（図２６では仮想線で表す）と、駆動電極４５と、駆動電極４６（図２６では仮想線で表す）とを備える。

固定部４１は、図２７から図２９に示すように、境界層４７を介してベース基板Ｓ４に接合している。固定部４１およびベース基板Ｓ４は単結晶シリコンよりなり、境界層４７は二酸化シリコンよりなる。

可動部４２は、例えば図２６および図２９に表れているように、固定部４１に固定された固定端４２ａと自由端４２ｂとを有してベース基板Ｓ４に沿って延び、スリット４８を介して固定部４１に囲まれている。また、可動部４２は単結晶シリコンよりなる。

コンタクト電極４３は、図２６によく表れているように可動部４２の自由端４２ｂ近くに設けられている。コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂの各々は、図２７または図２９に示すように、固定部４１上に立設されており、且つ、コンタクト電極４３に対向する部位を有する。また、コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂは、所定の配線（図示略）を介してスイッチング対象の所定の回路に接続されている。コンタクト電極４３，４４Ａ，４４Ｂは所定の導電材料よりなる。

駆動電極４５は、図２６によく表れているように、可動部４２上および固定部４１上にわたって設けられている。駆動電極４６は、図２８によく表れているように、その両端が固定部４１に接合して駆動電極４５の上方を跨ぐように立設されている。また、駆動電極４６は、所定の配線（図示略）を介してグランド接続されている。駆動電極４５，４６は所定の導電材料よりなる。

このような構成のマイクロスイッチング素子Ｘ４において、駆動電極４５に電位を付与すると、駆動電極４５，４６間には静電引力が発生する。付与電位が充分に高い場合、ベース基板Ｓ４に沿って延びる可動部４２は、コンタクト電極４３が両コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂに当接するまで弾性変形する。このようにして、マイクロスイッチング素子Ｘ４の閉状態が達成される。閉状態においては、コンタクト電極４３により一対のコンタクト電極４４Ａ，４４Ｂが電気的に橋渡しされ、電流が当該コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂ間を通過することが許容される。このようにして、例えば高周波信号のオン状態を達成することができる。

一方、閉状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ４において、駆動電極４５に対する電位付与を停止することによって駆動電極４５，４６間に作用する静電引力を消滅させると、可動部４２はその自然状態に復帰し、コンタクト電極４３は、両コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂから離隔する。このようにして、図２７および図２９に示すような、マイクロスイッチング素子Ｘ４の開状態が達成される。開状態では、一対のコンタクト電極４４Ａ，４４Ｂが電気的に分離され、電流が当該コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂ間を通過することは阻まれる。このようにして、例えば高周波信号のオフ状態を達成することができる。

このようなマイクロスイッチング素子Ｘ４においては、コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂに対するコンタクト電極４３の配向のばらつきが比較的大きいという問題が存する。

マイクロスイッチング素子Ｘ４の製造過程において、コンタクト電極４３は、可動部４２上、ないし、材料基板における可動部形成予定箇所上にて、薄膜形成技術を利用して形成される。具体的には、スパッタリングや蒸着法などによって所定面上に所定の導電材料が成膜された後、当該膜がパターニングされることによって、コンタクト電極４３は形成される。薄膜形成技術を利用して形成されるコンタクト電極４３には、所定の内部応力が発生しやすい。この内部応力が発生すると、可動部４２においてコンタクト電極４３が接合する箇所およびその近傍は、コンタクト電極４３とともに、例えば図３０（ａ）や図３０（ｂ）に誇張して示すように、変形しやすい。このような変形に起因して、コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂに対するコンタクト電極４３の配向は、素子ごとに比較的大きく異なる（即ち、ばらつく）こととなる。

コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂに対するコンタクト電極４３の配向ばらつきが大きいと、マイクロスイッチング素子Ｘ４において閉状態を達成するために駆動電極４５に付与すべき駆動電圧は大きくなる傾向にある。コンタクト電極４３について想定されるいずれの配向が生じる場合であっても素子が動作できるように、駆動電圧を充分に大きく設定する必要があるからである。そのため、コンタクト電極４４Ａ，４４Ｂ（固定コンタクト電極）に対するコンタクト電極４３（可動コンタクト電極）の配向ばらつきが大きいことは、素子の低駆動電圧化の観点から好ましくない。

本発明は、以上のような事情の下で考え出されたものであり、固定コンタクト電極に対する可動コンタクト電極の配向ばらつきを抑制するのに適したマイクロスイッチング素子、および、そのようなマイクロスイッチング素子を製造するのに適した方法を提供することを、目的とする。

本発明の第１の側面によるとマイクロスイッチング素子が提供される。このマイクロスイッチング素子は、固定部と、可動部と、可動コンタクト電極と、第１固定コンタクト電極と、第２固定コンタクト電極と、駆動機構とを備える。可動部は、第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し、且つ、固定部に固定された固定端を有して延びる。可動コンタクト電極は、可動部の第１面上に設けられ、且つ、第１接触部および第２接触部を有する。第１固定コンタクト電極は、素子の開状態（オフ状態）においても可動コンタクト電極の第１接触部に当接する第３接触部を有し、且つ、固定部に接合している。第２固定コンタクト電極は、可動コンタクト電極の第２接触部に対向する第４接触部を有し、且つ、固定部に接合している。駆動機構は、第２接触部および第４接触部が当接するように可動部を動作ないし弾性変形させることが可能に構成されている。

本マイクロスイッチング素子では、開状態（オフ状態）において、可動コンタクト電極の第１接触部と第１固定コンタクト電極の第３接触部とが当接している。このような開状態にある本素子の可動コンタクト電極ないしこれが接合形成されている可動部の、可動コンタクト電極の内部応力の作用に基づく変形の自由度は、第１および第３接触部が仮に当接せずに離隔している場合における可動部の変形の自由度よりも、低減されている。したがって、本マイクロスイッチング素子は、第１および第２固定コンタクト電極に対する可動コンタクト電極の配向ばらつきを抑制するのに適するのである。固定コンタクト電極に対する可動コンタクト電極の配向ばらつきが小さいことは、マイクロスイッチング素子の駆動電圧を低減するのに資する。

本発明の第２の側面によると、固定部と、可動部と、可動コンタクト電極と、第１固定コンタクト電極と、第２固定コンタクト電極と、駆動機構とを備える別のマイクロスイッチング素子が提供される。可動部は、第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し、且つ、固定部に固定された固定端を有して延びる。可動コンタクト電極は、可動部の第１面上に設けられ、且つ、第１接触部および第２接触部を有する。第１固定コンタクト電極は、可動コンタクト電極の第１接触部と接合している第３接触部を有し、且つ、固定部に接合している。第２固定コンタクト電極は、可動コンタクト電極の第２接触部に対向する第４接触部を有し、且つ、固定部に接合している。駆動機構は、第２接触部および第４接触部が当接するように可動部を動作ないし弾性変形させることが可能に構成されている。

本マイクロスイッチング素子では、開状態（オフ状態）において、可動コンタクト電極の第１接触部と第１固定コンタクト電極の第３接触部とが接合している。このような開状態にある本素子の可動コンタクト電極ないしこれが接合形成されている可動部の、可動コンタクト電極の内部応力の作用に基づく変形の自由度は、第１および第２接触部が仮に接合せずに離隔している場合における可動部の変形の自由度よりも、低減されている。したがって、本マイクロスイッチング素子は、第１および第２固定コンタクト電極に対する可動コンタクト電極の配向ばらつきを抑制するのに適するのである。上述のように、固定コンタクト電極に対する可動コンタクト電極の配向ばらつきが小さいことは、素子の駆動電圧を低減するのに資する。

本発明の第１および第２の側面において、好ましくは、可動コンタクト電極は第１突起部を有し、当該第１突起部は第１接触部を含み、且つ、可動コンタクト電極は第１突起部より突出長さの小さい第２突起部を有し、当該第２突起部は第２接触部を含む。このような構成は、素子の開状態において可動コンタクト電極の第１接触部と固定コンタクト電極の第３接触部とを当接または接合させるうえで、好ましい。

好ましくは、第１固定コンタクト電極は第３突起部を有し、当該第３突起部は第３接触部を含み、且つ、第２固定コンタクト電極は第３突起部より突出長さの小さい第４突起部を有し、当該第４突起部は第４接触部を含む。このような構成は、素子の開状態においても可動コンタクト電極の第１接触部と固定コンタクト電極の第３接触部とを当接または接合させるうえで、好ましい。

好ましくは、可動コンタクト電極は、可動部の第１面上において固定端から離隔して設けられ、第１接触部および第２接触部は、当該離隔の方向とは交差する方向に離隔し、駆動機構は、可動部の第１面上において駆動力発生領域を有し、当該駆動力発生領域の重心は、可動コンタクト電極における第１接触部よりも第２接触部に近い。このような構成は、素子の駆動電圧を低減するうえで好ましい。

好ましくは、可動部の固定端と可動コンタクト電極の第１接触部との間の距離、および、固定端と第２接触部との間の距離は、異なる。例えば、固定端と第２接触部との間の距離は、固定端と第１接触部との間の距離より小さい。また、可動部は屈曲構造を有してもよい。好ましくは、固定端の長さを２等分する点と、第１接触部および第２接触部の間を２等分する点とを通る仮想線に対して、第２接触部と同じ側に、駆動力発生領域の重心は位置する。これらの構成は、素子の駆動電圧を低減するうえで好ましい。

好ましい実施の形態では、駆動機構は、可動部の第１面上に設けられた可動駆動電極と、可動駆動電極に対向する部位を有し且つ固定部に接合している固定駆動電極と、を含む。本発明に係るマイクロスイッチング素子は、駆動機構として、このような静電型駆動機構を具備するのが好ましい。

他の好ましい実施の形態では、駆動機構は、可動部の第１面上に設けられた第１電極膜と、第２電極膜と、当該第１および第２電極膜の間に介在する圧電膜とからなる積層構造を含む。本発明のマイクロスイッチング素子は、駆動機構として、このような圧電型駆動機構を具備してもよい。

他の好ましい実施の形態では、駆動機構は、可動部の第１面上に設けられた熱膨張率の異なる複数の材料膜からなる積層構造を含む。本発明のマイクロスイッチング素子は、駆動機構として、このような熱型駆動機構を具備してもよい。

本発明の第３の側面によると、固定部と、第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し且つ固定部に固定された固定端を有して延びる可動部と、可動部の第１面上に設けられ且つ第１接触部および第２接触部を有する可動コンタクト電極と、可動コンタクト電極の第１接触部に当接する第３接触部を有し且つ固定部に接合している第１固定コンタクト電極と、可動コンタクト電極の第２接触部に対向する第４接触部を有し且つ固定部に接合している第２固定コンタクト電極と、を備えるマイクロスイッチング素子を製造するための方法が提供される。本方法は、基板上に可動コンタクト電極を形成する工程と、可動コンタクト電極を覆うように基板上に犠牲層を形成する工程と、犠牲層において可動コンタクト電極に対応する位置に、第１凹部および当該第１凹部より浅い第２凹部を形成する工程と、犠牲層を介して可動コンタクト電極に対向する部位を有して第１凹部を充たす第１固定コンタクト電極を形成する工程と、犠牲層を介して可動コンタクト電極に対向する部位を有して第２凹部を充たす第２固定コンタクト電極を形成する工程と、犠牲層を除去する工程とを含む。本方法によると、本発明の第１の側面に係るマイクロスイッチング素子を適切に製造することができる。

本発明の第４の側面によると、固定部と、第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し且つ固定部に固定された固定端を有して延びる可動部と、可動部の第１面上に設けられ且つ第１接触部および第２接触部を有する可動コンタクト電極と、可動コンタクト電極の第１接触部に接合している第３接触部を有し且つ固定部に接合している第１固定コンタクト電極と、可動コンタクト電極の第２接触部に対向する第４接触部を有し且つ固定部に接合している第２固定コンタクト電極と、を備えるマイクロスイッチング素子を製造するための方法が提供される。本方法は、基板上に可動コンタクト電極を形成する工程と、可動コンタクト電極を覆うように基板上に犠牲層を形成する工程と、犠牲層において可動コンタクト電極に対応する位置に、可動部を部分的に露出させるための孔部、および、凹部を形成する工程と、犠牲層を介して可動コンタクト電極に対向する部位を有して孔部を充たす第１固定コンタクト電極を形成する工程と、犠牲層を介して可動コンタクト電極に対向する部位を有して凹部を充たす第２固定コンタクト電極を形成する工程と、犠牲層を除去する工程とを含む。本方法によると、本発明の第２の側面に係るマイクロスイッチング素子を適切に製造することができる。

図１から図５は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロスイッチング素子Ｘ１を表す。図１は、マイクロスイッチング素子Ｘ１の平面図であり、図２は、マイクロスイッチング素子Ｘ１の一部省略平面図である。図３から図５は、各々、図１の線III−III、線IV−IV、および線V−Vに沿った断面図である。

マイクロスイッチング素子Ｘ１は、ベース基板Ｓ１と、固定部１１と、可動部１２と、コンタクト電極１３と、一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ（図２では仮想線で表す）と、駆動電極１５と、駆動電極１６（図２では仮想線で表す）とを備える。

固定部１１は、図３から図５に示すように、境界層１７を介してベース基板Ｓ１に接合している。また、固定部１１は、単結晶シリコンなどのシリコン材料よりなる。固定部１１を構成するシリコン材料は、１０００Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有するのが好ましい。境界層１７は例えば二酸化シリコンよりなる。

可動部１２は、例えば図１、図２、または図５に表れているように、第１面１２ａおよび第２面１２ｂを有し、固定部１１に固定された固定端１２ｃと自由端１２ｄとを有してベース基板Ｓ１に沿って延び、スリット１８を介して固定部１１に囲まれている。可動部１２について図３および図４に示す厚さＴは例えば１５μｍ以下である。また、可動部１２について、図２に示す長さＬ₁は例えば６５０〜１０００μｍであり、長さＬ₂は例えば２００〜４００μｍである。スリット１８の幅は例えば１.５〜２.５μｍである。可動部１２は、例えば単結晶シリコンよりなる。

コンタクト電極１３は、可動コンタクト電極であり、図２によく表れているように、可動部１２の第１面１２ａ上にて自由端１２ｄ近くに設けられている（即ち、コンタクト電極１３は可動部１２の固定端１２ｃから離隔して設けられている）。また、コンタクト電極１３は接触部１３ａ’，１３ｂ’を有する。図２においては、図の明確化の観点より、接触部１３ａ’，１３ｂ’を黒ベタで表す。コンタクト電極１３の厚さは例えば０.５〜２.０μｍである。このような厚さ範囲は、コンタクト電極１３の低抵抗化を図るうえで好ましい。コンタクト電極１３は、所定の導電材料よりなり、例えば、Ｍｏ下地膜とその上のＡｕ膜とからなる積層構造を有する。

コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂは、第１および第２固定コンタクト電極であり、図３または図５に示すように、固定部１１上に立設されており且つ突起部１４ａ，１４ｂを有する。突起部１４ａの先端は接触部１４ａ’をなし、この接触部１４ａ’は、コンタクト電極１３内の接触部１３ａ’に当接する。突起部１４ｂの先端は接触部１４ｂ’をなし、コンタクト電極１３内の接触部１３ｂ’に対向する。突起部１４ａの突出長さは、突起部１４ｂの突出長さより大きい。例えば、突起部１４ａの突出長さは１〜４μｍであり、突起部１４ｂの突出長さは、突起部１４ａの突出長さより小さい限りにおいて０.８〜３.８μｍである。また、各コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂは、所定の配線（図示略）を介してスイッチング対象の所定の回路に接続されている。コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂの構成材料としては、コンタクト電極１３の構成材料と同一のものを採用することができる。

駆動電極１５は、図２によく表れているように可動部１２上および固定部１１上にわたって設けられている。駆動電極１５の厚さは例えば０.５〜２μｍである。駆動電極１５の構成材料としては、Ａｕを採用することができる。

駆動電極１６は、駆動電極１５との間に静電引力（駆動力）を発生させるためのものであり、図４によく表れているように、その両端が固定部１１に接合して駆動電極１５の上方を跨ぐように立設されている。駆動電極１６の厚さは例えば１５μｍ以上である。また、駆動電極１６は、所定の配線（図示略）を介してグラウンド接続されている。駆動電極１６の構成材料としては、コンタクト電極１５の構成材料と同一のものを採用することができる。

図６から図９は、マイクロスイッチング素子Ｘ１の製造方法を、図３および図４に相当する断面の変化として表す。本方法においては、まず、図６（ａ）に示すような材料基板Ｓ１’を用意する。材料基板Ｓ１’は、ＳＯＩ（silicon on insulator）基板であり、第１層１０１、第２層１０２、および、これらの間の中間層１０３よりなる積層構造を有する。本実施形態では、例えば、第１層１０１の厚さは１５μｍであり、第２層１０２の厚さは５１０５μｍであり、中間層１０３の厚さは４μｍである。第１層１０１は、例えば単結晶シリコンよりなり、固定部１１および可動部１２へと加工される。第２層１０２は、例えば単結晶シリコンよりなり、ベース基板Ｓ１へと加工される。中間層１０３は、例えば二酸化シリコンよりなり、境界層１７へと加工される。

次に、図６（ｂ）に示すように、第１層１０１上に導体膜１０４を形成する。例えば、スパッタリング法により、第１層１０１上にＭｏを成膜し、続いてその上にＡｕを成膜する。Ｍｏ膜の厚さは例えば３０ｎｍであり、Ａｕ膜の厚さは例えば５００ｎｍである。

次に、図６（ｃ）に示すように、フォトリソ法により導体膜１０４上にレジストパターン１０５，１０６を形成する。レジストパターン１０５は、コンタクト電極１３に対応するパターン形状を有する。レジストパターン１０６は、駆動電極１５に対応するパターン形状を有する。

次に、図７（ａ）に示すように、レジストパターン１０５，１０６をマスクとして利用して導体膜１０４に対してエッチング処理を施すことにより、第１層１０１上に、コンタクト電極１３および駆動電極１５を形成する。本工程におけるエッチング手法としては、イオンミリング（例えばＡｒイオンによる物理的エッチング）を採用することができる。後出の金属材料に対するエッチング手法としてもイオンミリングを採用することができる。

次に、レジストパターン１０５，１０６を除去した後、図７（ｂ）に示すように、第１層１０１にエッチング処理を施すことによってスリット１８を形成する。具体的には、フォトリソ法により第１層１０１上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして利用して、第１層１０１に対して異方性のエッチング処理を施す。エッチング手法としては、反応性イオンエッチングを採用することができる。本工程にて、固定部１１および可動部１２がパターン形成されることとなる。

次に、図７（ｃ）に示すように、スリット１８を塞ぐように、材料基板Ｓ１’の第１層１０１側に犠牲層１０７を形成する。犠牲層材料としては例えば二酸化シリコンを採用することができる。また、犠牲層１０７を形成するための手法としては、例えばプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法を採用することができる。

次に、図８（ａ）に示すように、犠牲層１０７においてコンタクト電極１３に対応する箇所に凹部１０７ａ，１０７ｂを形成する。具体的には、フォトリソ法により犠牲層１０７上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして利用して犠牲層１０７に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、ウエットエッチングを採用することができる。ウエットエッチングのためのエッチング液としては、例えばバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を採用することができる。犠牲層１０７に対する後出のウエットエッチングにおいてもＢＨＦを採用することができる。凹部１０７ａは、コンタクト電極１４Ａの突起部１４ａを形成するためのものである。凹部１０７ａの底面とコンタクト電極１３との間の距離、即ち、凹部１０７ａとコンタクト電極１３の間の犠牲層１０７の厚さは、例えば１２μｍ以下である。図８（ａ）以降の工程図では、凹部１０７ａとコンタクト電極１３との間の犠牲層１０７の厚さを誇張して表す。凹部１０７ｂは、コンタクト電極１４ｂの突起部１４ｂを形成するためのものであり、凹部１０７ａよりも浅い。

次に、図８（ｂ）に示すように、犠牲層１０７をパターニングして開口部１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅを形成する。具体的には、フォトリソ法により犠牲層１０７上に所定のレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとして利用して犠牲層１０７に対してエッチング処理を施す。エッチング手法としては、ウエットエッチングを採用することができる。開口部１０７ｃ，１０７ｄは、各々、固定部１１においてコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂが接合する領域を露出させるためのものである。開口部１０７ｅは、固定部１１において駆動電極１６が接合する領域を露出させるためのものである。

次に、材料基板Ｓ１’において犠牲層１０７が設けられている側の表面に通電用の下地膜（図示略）を形成した後、図８（ｃ）に示すようにレジストパターン１０８を形成する。下地膜は、例えば、スパッタリング法により厚さ５０ｎｍのＭｏを成膜し、続いてその上に厚さ５００ｎｍのＡｕを成膜することによって形成することができる。レジストパターン１０８は、コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂに対応する開口部１０８ａ，１０８ｂおよび駆動電極１６に対応する開口部１０８ｃを有する。

次に、図９（ａ）に示すように、コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂおよび駆動電極１６を形成する。具体的には、開口部１０７ａ〜１０７ｅ，１０８ａ〜１０８ｃにて露出する上述の下地膜上に、電気めっき法により例えばＡｕを成長させる。

次に、図９（ｂ）に示すように、レジストパターン１０８をエッチング除去する。この後、電気めっき用の上述の下地膜において露出している部分をエッチング除去する。これらエッチング除去においては、各々、ウエットエッチングを採用することができる。

次に、図９（ｃ）に示すように、犠牲層１０７および中間層１０３の一部を除去する。具体的には、犠牲層１０７および中間層１０３に対してウエットエッチング処理を施す。本エッチング処理では、まず犠牲層１０７が除去され、その後、スリット１８に臨む箇所から中間層１０３の一部が除去される。このエッチング処理は、可動部１２の全体と第２層１０２との間に適切に空隙が形成された後に停止する。このようにして、中間層１０３において境界層１７が残存形成される。また、第２層１０２は、ベース基板Ｓ１を構成することとなる。

本工程を経ると、可動部１２に反りが生じ、図９（ｃ）にて誇張して表すように、可動部１２がコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ側に変位する。上述のようにして形成された駆動電極１５には、その形成過程において内部応力が生じており、この内部応力の作用により、当該駆動電極１５とこれが接合する可動部１２とが反るのである。具体的には、可動部１２の自由端１２ｄがコンタクト電極１４に接近するように、可動部１２に変形ないし反りが生じる。その結果、可動部１２は、コンタクト電極１３の接触部１３ａ’とコンタクト電極１４Ａの突起部１４ａの接触部１４ａ’とが当接するまで、変形する。突起部１４ａは、当接した接触部１３ａ’，１４ａ’間に好ましくは押圧力が生ずるように、充分に長く形成される必要がある。

次に、必要に応じて、コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂおよび駆動電極１６の下面に付着している下地膜の一部（例えばＭｏ膜）をウエットエッチングにより除去した後、超臨界乾燥法により素子全体を乾燥する。超臨界乾燥法によると、可動部１２がベース基板Ｓ１等に張り付いてしまうスティッキング現象を適切に回避することができる。

以上のようにして、マイクロスイッチング素子Ｘ１を製造することができる。本方法では、コンタクト電極１３に対向する部位を有するコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂについて、めっき法によって犠牲層１０７上に厚く形成することができる。そのため、一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂについては、所望の低抵抗を実現するための充分な厚さを設定することが可能である。厚いコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂは、マイクロスイッチング素子Ｘ１の挿入損失を低減するうえで好ましい。

以上のようにして製造されるマイクロスイッチング素子Ｘ１において、駆動電極１５に電位を付与すると、駆動電極１５，１６間には静電引力が発生する。付与電位が充分に高い場合、可動部１２は、コンタクト電極１３の接触部１３ｂ’とコンタクト電極１４Ｂの突起部１４ｂの接触部１４ｂ’とが当接するまで動作ないし弾性変形する。このようにして、マイクロスイッチング素子Ｘ１の閉状態が達成される。閉状態においては、コンタクト電極１３により一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂが電気的に橋渡しされ、電流がコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ間を通過することが許容される。このようなスイッチオン動作により、例えば高周波信号のオン状態を達成することができる。

一方、閉状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ１において、駆動電極１５に対する電位付与を停止することによって駆動電極１５，１６の間に作用する静電引力を消滅させると、可動部１２はその自然状態に復帰し、コンタクト電極１３の接触部１３ｂ’は、コンタクト電極１４Ｂの突起部１４ｂの接触部１４ｂ’から離隔する。このようにして、図３および図５に示すような、マイクロスイッチング素子Ｘ１の開状態が達成される。開状態では、一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂが電気的に分離され、電流がコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ間を通過することは阻まれる。このようなスイッチオフ動作により、例えば高周波信号のオフ状態を達成することができる。また、このような開状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ１については、上述したスイッチオン動作によって再び閉状態ないしオン状態に切り替えることが可能である。

マイクロスイッチング素子Ｘ１では、開状態（オフ状態）において、コンタクト電極１３の接触部１３ａ’とコンタクト電極１４Ａの突起部１４ａの接触部１４ａ’とが当接している。このような開状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ１のコンタクト電極１３ないしこれが接合形成されている可動部１２の、コンタクト電極１３の内部応力の作用に基づく変形の自由度は、接触部１３ａ’，１４ａ’が仮に当接せずに離隔している場合における可動部１２の変形の自由度よりも、低減されている。したがって、マイクロスイッチング素子Ｘ１は、コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂ（固定コンタクト電極）に対するコンタクト電極１３（可動コンタクト電極）の配向ばらつきを抑制することが可能なのである。コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂに対するコンタクト電極１３の配向ばらつきが小さいことは、マイクロスイッチング素子Ｘ１の駆動電圧を低減するのに資する。

マイクロスイッチング素子Ｘ１では、コンタクト電極１４Ａ，１４Ｂの突起部１４ａ，１４ｂを設けずに、コンタクト電極１４Ａに向って突出して素子の開状態においても当該コンタクト電極１４Ａに当接する第１突起部と、コンタクト電極１４Ｂに向って突出して素子の開状態においては当該コンタクト電極１４Ｂから離隔する第２突起部とを、コンタクト電極１３に形成してもよい。このような構造を有するマイクロスイッチング素子Ｘ１を作製する場合、例えば、図７（ｂ）を参照して上述した工程の後にコンタクト電極１３上に当該第１および第２突起部を形成し、その後、当該第１および第２突起部を覆うようにして、図７（ｃ）を参照して上述したように犠牲層１０７を形成する。また、図８（ａ）を参照して上述した凹部１０７ａ，１０７ｂを形成しない。

図１０および図１１は、マイクロスイッチング素子Ｘ１の一変形例たるマイクロスイッチング素子Ｘ１’を表す。図１０は、マイクロスイッチング素子Ｘ１’の平面図であり、図１１は、図１０の線XI−XIに沿った断面図である。

マイクロスイッチング素子Ｘ１’は、ベース基板Ｓ１と、固定部１１と、可動部１２と、コンタクト電極１３と、一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂと、圧電駆動部２１とを備える。マイクロスイッチング素子Ｘ１’は、駆動機構として駆動電極１５，１６に代えて圧電駆動部２１を有する点において、マイクロスイッチング素子Ｘ１と異なる。

圧電駆動部２１は、圧電型駆動機構であり、駆動電極２１ａ，２１ｂと、これらの間の圧電膜２１ｃとからなる。駆動電極２１ａ，２１ｂは、各々、例えば、Ｔｉ下地層およびＡｕ主層からなる積層構造を有する。駆動電極２１ｂは、所定の配線（図示略）を介してグランド接続されている。圧電膜２１ｃは、電界が加えられることにより歪みが生じる性質（逆圧電効果）を示す圧電材料からなる。そのような圧電材料としては、例えば、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ₃とＰｂＴｉＯ₃の固溶体）、ＭｎがドープされたＺｎＯ、ＺｎＯ、またはＡｌＮを採用することができる。駆動電極２１ａ，２１ｂの厚さは例えば０.５５μｍであり、圧電膜２１ｃの厚さは例えば１.５μｍである。このような圧電駆動部２１が稼動することによって、マイクロスイッチング素子Ｘ１’におけるオン動作が実現される。

本発明のマイクロスイッチング素子における駆動機構としては、このような圧電駆動部２１を利用してもよい。後出の実施形態に係るマイクロスイッチング素子における駆動機構としても、このような圧電駆動部２１を利用することができる。

図１２および図１３は、マイクロスイッチング素子Ｘ１の一変形例たるマイクロスイッチング素子Ｘ１’’を表す。図１２は、マイクロスイッチング素子Ｘ１’’の平面図であり、図１３は、図１２の線XIII−XIIIに沿った断面図である。

マイクロスイッチング素子Ｘ１’’は、ベース基板Ｓ１と、固定部１１と、可動部１２と、コンタクト電極１３と、一対のコンタクト電極１４Ａ，１４Ｂと、熱駆動部２２とを備える。マイクロスイッチング素子Ｘ１’’は、駆動機構として駆動電極１５，１６に代えて熱駆動部２２を有する点において、マイクロスイッチング素子Ｘ１と異なる。

熱駆動部２２は、熱型駆動機構であり、熱膨張率の異なる熱電極２２ａ，２２ｂからなる。可動部１２に直接接合している熱電極２２ａの方が、熱電極２２ｂよりも、大きな熱膨張率を有する。熱駆動部２２は、通電時に熱電極２２ａ，２２ｂが発熱および熱膨張するように設けられている。熱電極２２ａは、例えば、Ａｕ、Ｆｅ合金、またはＣｕ合金よりなる。熱電極２２ｂは例えばＡｌ合金よりなる。

本発明のマイクロスイッチング素子における駆動機構としては、このような熱駆動部２２を利用してもよい。後出の実施形態に係るマイクロスイッチング素子における駆動機構としても、このような熱駆動部２２を利用することができる。

図１４から図１６は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロスイッチング素子Ｘ２を表す。図１４は、マイクロスイッチング素子Ｘ２の平面図である。図１５および図１６は、各々、図１４の線XV−XVおよび線XVI−XVIに沿った断面図である。

マイクロスイッチング素子Ｘ２は、ベース基板Ｓ１と、固定部１１と、可動部１２と、コンタクト電極１３と、一対のコンタクト電極１４Ｂ，１４Ｃと、駆動電極１５，１６とを備える。マイクロスイッチング素子Ｘ２は、コンタクト電極１４Ａに代えてコンタクト電極１４Ｃを具備する点において、マイクロスイッチング素子Ｘ１と異なる。

コンタクト電極１４Ｃは、第１固定コンタクト電極であり、図１５に示すように、固定部１１上に立設されており且つ突起部１４ｃを有する。突起部１４ｃの先端は接触部１４ｃ’をなし、この接触部１４ｃ’は、コンタクト電極１３内の接触部１３ａ’に接合している。また、コンタクト電極１４Ｃは、所定の配線（図示略）を介してスイッチング対象の所定の回路に接続されている。コンタクト電極１４Ｃの構成材料としては、コンタクト電極１３の構成材料と同一のものを採用することができる。マイクロスイッチング素子Ｘ２の他の構成については、マイクロスイッチング素子Ｘ１と同様である。

このような構造を有するマイクロスイッチング素子Ｘ２を製造するには、マイクロスイッチング素子Ｘ１の製造方法に関して図８（ａ）を参照して上述した工程において、図１７（ａ）に示すように、犠牲層１０７を貫通する凹部１０７ａを形成する。そして、図９（ａ）を参照して上述した工程において、図１７（ｂ）に示すように、突起部１４ｃを当該凹部１０７ａ内に形成しつつコンタクト電極１４Ｃを形成する。他の工程については、マイクロスイッチング素子Ｘ１の製造方法に関して上述したのと同様である。

マイクロスイッチング素子Ｘ２において、駆動電極１５に電位を付与すると、駆動電極１５，１６間には静電引力が発生する。付与電位が充分に高い場合、可動部１２は、コンタクト電極１３の接触部１３ｂ’とコンタクト電極１４Ｂの突起部１４ｂの接触部１４ｂ’とが当接するまで動作ないし弾性変形する。このようにして、マイクロスイッチング素子Ｘ２の閉状態が達成される。閉状態においては、コンタクト電極１３により一対のコンタクト電極１４Ｂ，１４Ｃが電気的に橋渡しされ、電流がコンタクト電極１４Ｂ，１４Ｃ間を通過することが許容される。このようなスイッチオン動作により、例えば高周波信号のオン状態を達成することができる。

一方、閉状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ２において、駆動電極１５に対する電位付与を停止することによって駆動電極１５，１６の間に作用する静電引力を消滅させると、可動部１２はその自然状態に復帰し、コンタクト電極１３の接触部１３ｂ’は、コンタクト電極１４Ｂの突起部１４ｂの接触部１４ｂ’から離隔する。このようにして、図１５に示すような、マイクロスイッチング素子Ｘ２の開状態が達成される。開状態では、一対のコンタクト電極１４Ｂ，１４Ｃが電気的に分離され、電流がコンタクト電極１４Ｂ，１４Ｃ間を通過することは阻まれる。このようなスイッチオフ動作により、例えば高周波信号のオフ状態を達成することができる。また、このような開状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ２については、上述したスイッチオン動作によって再び閉状態ないしオン状態に切り替えることが可能である。

マイクロスイッチング素子Ｘ２では、開状態（オフ状態）において、コンタクト電極１３の接触部１３ａ’とコンタクト電極１４Ｃの突起部１４ｃの接触部１４ｃ’とが接合している。このような開状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ２のコンタクト電極１３ないしこれが接合形成されている可動部１２の、コンタクト電極１３の内部応力の作用に基づく変形の自由度は、接触部１３ａ’，１４ｃ’が仮に接合せずに離隔している場合における可動部１２の変形の自由度よりも、低減されている。したがって、マイクロスイッチング素子Ｘ２は、コンタクト電極１４Ｂ，１４Ｃ（固定コンタクト電極）に対するコンタクト電極１３（可動コンタクト電極）の配向ばらつきを抑制することが可能なのである。コンタクト電極１４Ｂ，１４Ｃに対するコンタクト電極１３の配向ばらつきが小さいことは、マイクロスイッチング素子Ｘ２の駆動電圧を低減するのに資する。

図１８から図２２は、本発明の第３の実施形態に係るマイクロスイッチング素子Ｘ３を表す。図１８は、マイクロスイッチング素子Ｘ３の平面図であり、図１９は、マイクロスイッチング素子Ｘ３の一部省略平面図である。図２０から図２２は、各々、図１８の線XX−XX、線XXI−XXI、および線XXII−XXIIに沿った断面図である。

マイクロスイッチング素子Ｘ３は、ベース基板Ｓ３と、固定部３１と、可動部３２と、コンタクト電極３３と、一対のコンタクト電極３４Ａ，３４Ｂ（図１９において省略）と、駆動電極３５と、駆動電極３６（図１９において省略）とを備える。

固定部３１は、図２０から図２２に示すように、境界層３７を介してベース基板Ｓ３に接合している。また、固定部３１は、単結晶シリコンなどのシリコン材料よりなる。固定部３１を構成するシリコン材料は、１０００Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有するのが好ましい。境界層３７は例えば二酸化シリコンよりなる。

可動部３２は、例えば図１８、図１９、または図２２に表れているように、第１面３２ａおよび第２面３２ｂを有し、固定部３１に固定された固定端３２ｃと自由端３２ｄとを有してベース基板Ｓ３に沿って延び、スリット３８を介して固定部３１に囲まれている。可動部３２は、例えば単結晶シリコンよりなる。

コンタクト電極３３は、可動コンタクト電極であり、図１９によく表れているように、可動部３２の第１面３２ａ上にて自由端３２ｄ近くに設けられている（即ち、コンタクト電極３３は可動部３２の固定端３２ｃから離隔して設けられている）。また、コンタクト電極３３は接触部３３ａ’，３３ｂ’を有する。図１９においては、図の明確化の観点より、接触部３３ａ’，３３ｂ’を黒ベタで表す。コンタクト電極３３は、所定の導電材料よりなり、例えば、Ｍｏ下地膜とその上のＡｕ膜とからなる積層構造を有する。

コンタクト電極３４Ａ，３４Ｂは、第１および第２固定コンタクト電極であり、図２０または図２２に示すように、固定部３１上に立設されており且つ突起部３４ａ，３４ｂを有する。突起部３４ａの先端は接触部３４ａ’をなし、この接触部３４ａ’は、第１の実施形態に係るマイクロスイッチング素子Ｘ１において接触部１４ａ’が接触部１３ａ’に当接しているのと同様に、コンタクト電極３３内の接触部３３ａ’に当接するか、或は、第２の実施形態に係るマイクロスイッチング素子Ｘ２において接触部１４ｃ’が接触部１３ｃ’に接合しているのと同様に、コンタクト電極３３内の接触部３３ａ’に接合している。突起部３４ｂの先端は接触部３４ｂ’をなし、コンタクト電極３３内の接触部３３ｂ’に対向する。突起部３４ａの突出長さは、突起部３４ｂの突出長さより大きい。また、各コンタクト電極３４Ａ，３４Ｂは、所定の配線（図示略）を介してスイッチング対象の所定の回路に接続されている。コンタクト電極３４Ａ，３４Ｂの構成材料としては、コンタクト電極３３の構成材料と同一のものを採用することができる。

駆動電極３５は、図１９によく表れているように可動部３２上および固定部３１上にわたって設けられている。駆動電極３５の構成材料としては、Ａｕを採用することができる。

駆動電極３６は、駆動電極３５との間に静電引力（駆動力）を発生させるためのものであり、図２１によく表れているように、その両端が固定部３１に接合して駆動電極３５の上方を跨ぐように立設されている。また、駆動電極３６は、所定の配線（図示略）を介してグラウンド接続されている。駆動電極３６の構成材料としては、コンタクト電極３５の構成材料と同一のものを採用することができる。

駆動電極３５，３６は、マイクロスイッチング素子Ｘ３における静電型駆動機構をなし、図１９に示すように、可動部３２の第１面３２ａ上に駆動力発生領域Ｒを有する。この駆動力発生領域Ｒは、図２１によく表れているように、駆動電極３５において駆動電極３６に対向する領域である。

マイクロスイッチング素子Ｘ３は、図１９によく表れているように、可動部３２の形状について非対称性を有する。例えば、可動部３２の固定端３２ｃとコンタクト電極３３の接触部３３ａ’を通る仮想線Ｆ₁に対して、コンタクト電極３３の接触部３３ｂ’と同じ側に可動部３２の重心が位置するように、可動部３２は非対称な形状を有する。加えて、マイクロスイッチング素子Ｘ３は、コンタクト電極３３の接触部３３ａ’，３３ｂ’の配置（従って、コンタクト電極３４Ａ，３４Ｂの接触部３４ａ’，３４ｂ’の配置）、および、駆動電極３５，３６により構成される駆動機構における駆動力発生領域Ｒの配置について、非対称性を有する。例えば、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃは、コンタクト電極３３の接触部３３ａ’よりも接触部３３ｂ’に近い。可動部３２の固定端３２ｃとコンタクト電極３３の接触部３３ａ’との間の距離より、固定端３２ｃとコンタクト電極３３の接触部３３ｂ’との間の距離は長い。可動部３２の固定端３２ｃの長さを２等分する点Ｐ₁と、コンタクト電極３３における接触部３３ａ’，３３ｂ’間を２等分する点Ｐ₂とを通る仮想線Ｆ₂に対して、接触部３３ｂ’と同じ側に、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃは位置する。

このようなマイクロスイッチング素子Ｘ３において、駆動電極３５に電位を付与すると、駆動電極３５，３６間には静電引力が発生する。付与電位が充分に高い場合、可動部３２は、コンタクト電極３３の接触部３３ｂ’とコンタクト電極３４Ｂの突起部３４ｂの接触部３４ｂ’とが当接するまで動作ないし弾性変形する。このようにして、マイクロスイッチング素子Ｘ３の閉状態が達成される。閉状態においては、コンタクト電極３３により一対のコンタクト電極３４Ａ，３４Ｂが電気的に橋渡しされ、電流がコンタクト電極３４Ａ，３４Ｂ間を通過することが許容される。このようなスイッチオン動作により、例えば高周波信号のオン状態を達成することができる。

一方、閉状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ３において、駆動電極３５に対する電位付与を停止することによって駆動電極３５，３６の間に作用する静電引力を消滅させると、可動部３２はその自然状態に復帰し、コンタクト電極３３の接触部３３ｂ’は、コンタクト電極３４Ｂの突起部３４ｂの接触部３４ｂ’から離隔する。このようにして、図２０および図２２に示すような、マイクロスイッチング素子Ｘ３の開状態が達成される。開状態では、一対のコンタクト電極３４Ａ，３４Ｂが電気的に分離され、電流がコンタクト電極３４Ａ，３４Ｂ間を通過することは阻まれる。このようなスイッチオフ動作により、例えば高周波信号のオフ状態を達成することができる。また、このような開状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ３については、上述したスイッチオン動作によって再び閉状態ないしオン状態に切り替えることが可能である。

マイクロスイッチング素子Ｘ３では、開状態（オフ状態）において、コンタクト電極３３の接触部３３ａ’とコンタクト電極３４Ａの突起部３４ａの接触部３４ａ’とが当接または接合している。このような開状態にあるマイクロスイッチング素子Ｘ３のコンタクト電極３３ないしこれが接合形成されている可動部３２の、コンタクト電極３３の内部応力の作用に基づく変形の自由度は、接触部３３ａ’，３４ａ’が仮に当接または接合せずに離隔している場合における可動部３２の変形の自由度よりも、低減されている。したがって、マイクロスイッチング素子Ｘ３は、コンタクト電極３４Ａ，３４Ｂ（固定コンタクト電極）に対するコンタクト電極３３（可動コンタクト電極）の配向ばらつきを抑制することが可能なのである。コンタクト電極３４Ａ，３４Ｂに対するコンタクト電極３３の配向ばらつきが小さいことは、マイクロスイッチング素子Ｘ３の駆動電圧を低減するのに資する。

マイクロスイッチング素子Ｘ３が開状態から閉状態に至るまでのオン動作では、可動部３２において、駆動力発生領域Ｒに対応する箇所から固定端３２ｃまでの間が、主に捩り変形するので、可動部３２の固定端３２ｃとコンタクト電極３３，３４Ａ間の接触箇所とを図１９に示すように通る仮想線Ｆ₁を固定軸ないし回転軸とし、且つ、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃを力点として、可動部３２に力が作用する、とみなすことができる。駆動力発生領域Ｒの重心Ｃがコンタクト電極３３の接触部３３ａ’よりも接触部３３ｂ’に近いという構成は、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃ（力点）と当該軸（仮想線Ｆ₁）との間において長い距離を確保するうえで好ましい。駆動力発生領域Ｒの重心Ｃ（力点）と当該軸との間の距離が長いほど、コンタクト電極３３とコンタクト電極３４Ｂ（突起部３４ｂ，接触部３４ｂ’）の間が閉じるまで可動部３２が変形する過程において駆動力発生領域Ｒの重心Ｃにて大きなモーメントを発生させやすく、閉状態を実現するうえで駆動機構（駆動電極３５，３６）にて発生させる必要のある最小駆動力（最小静電引力）は小さい。この最小駆動力が小さいほど、閉状態を実現するうえで駆動機構に印加する必要のある最小電圧は小さい。したがって、マイクロスイッチング素子Ｘ３は、閉状態を実現するうえで駆動機構に印加すべき駆動電圧を低減するのに好適である。

マイクロスイッチング素子Ｘ３は、上述のように、可動部３２の形状、コンタクト電極３３の接触部３３ａ’，３３ｂ’の配置（従って、コンタクト電極３４Ａ，３４Ｂの接触部３４ａ’，３４ｂ’の配置）、および、駆動電極３５，３６により構成される駆動機構における駆動力発生領域Ｒの配置について、非対称性を有する。例えば、可動部３２の固定端３２ｃとコンタクト電極３３の接触部３３ａ’を通る仮想線Ｆ₁に対して、コンタクト電極３３の接触部３３ｂ’と同じ側に可動部３２の重心が位置するように、可動部３２は非対称な形状を有する。駆動力発生領域Ｒの重心Ｃは、コンタクト電極３３の接触部３３ａ’よりも接触部３３ｂ’に近い。可動部３２の固定端３２ｃとコンタクト電極３３の接触部３３ａ’との間の距離より、固定端３２ｃとコンタクト電極３３の接触部３３ｂ’との間の距離は長い。可動部３２の固定端３２ｃの長さを２等分する点Ｐ₁と、コンタクト電極３３における接触部３３ａ’，３３ｂ’間を２等分する点Ｐ₂とを通る仮想線Ｆ₂に対して、接触部３３ｂ’と同じ側に、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃは位置する。非対称性に係るこれらの構成は、可動部３２上の駆動力発生領域Ｒの重心Ｃ（力点）と上述の固定軸（仮想線Ｆ₁）との間において長い距離を確保するうえで好ましい。

可動部３２は、図２３（ａ）に示すような屈曲構造を有してもよい。図２３（ａ）に示す可動部３２は、固定端３２ｃにて固定部３１に直接固定され且つ可動部３２の主延び方向Ｍに対して直交する方向に延びる部位３２Ａを有する。

このような屈曲構造を可動部３２が有する場合、マイクロスイッチング素子Ｘ３が開状態から閉状態に至るまでのオン動作では、固定端３２ｃにて固定部３１に固定されている部位３２Ａが主に、図２３（ｂ）において矢印Ａ１にて示すように、曲げ変形する。また、このようなオン動作では、可動部３２の固定端３２ｃとコンタクト電極３３，３４Ａ間の接触箇所とを通る仮想線を固定軸ないし回転軸とし、且つ、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃを力点として、可動部３２に力が作用する、とみなすことができる。

可動部３２において駆動力発生領域Ｒに対応する箇所から固定端３２ｃまでの間が捩り変形する、可動部３２が図１９に示す形状を有する場合の上述のオン動作よりも、部位３２Ａが曲げ変形する本変形例のオン動作の方が、駆動機構（駆動電極３５，３６）にて発生すべき駆動力は小さい傾向にある。このように、本変形例の可動部３２の屈曲構造は、マイクロスイッチング素子Ｘ３において閉状態を実現するうえで駆動機構に印加すべき駆動電圧を低減するのに資する。

可動部３２は、図２４（ａ）に示すような屈曲構造を有してもよい。図２４（ａ）に示す可動部３２は、固定端３２ｃにて固定部３１に直接固定され且つ可動部３２の主延び方向Ｍと交差する方向に延びる部位３２Ｂを有する。

このような屈曲構造を可動部３２が有する場合、マイクロスイッチング素子Ｘ３が開状態から閉状態に至るまでのオン動作ではでは、固定端３２ｃにて固定部３１に固定されている部位３２Ｂが主に、図２４（ｂ）において矢印Ａ２にて示すように、曲げ変形する。また、このようなオン動作では、可動部３２の固定端３２ｃとコンタクト電極３３，３４Ａ間の接触箇所とを通る仮想線を固定軸ないし回転軸とし、且つ、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃを力点として、可動部３２に力が作用する、とみなすことができる。

可動部３２において駆動力発生領域Ｒに対応する箇所から固定端３２ｃまでの間が捩り変形する、可動部３２が図１９に示す形状を有する場合の上述のオン動作よりも、部位３２Ｂが曲げ変形する本変形例のオン動作の方が、駆動機構（駆動電極３５，３６）にて発生すべき駆動力は小さい傾向にある。また、本変形例では、図２３に示す変形例よりも、駆動力発生領域Ｒの重心Ｃ（力点）とオン動作における固定軸ないし回転軸との間において、長い距離を確保しやすい。駆動力発生領域Ｒの重心Ｃ（力点）と当該軸との間の距離が長いほど、コンタクト電極３３とコンタクト電極３４Ｂ（突起部３４ｂ，接触部３４ｂ’）の間が閉じるまで可動部３２が変形する過程において駆動力発生領域Ｒの重心Ｃにて大きなモーメントを発生させやすく、閉状態を実現するうえで駆動機構（駆動電極３５，３６）にて発生させる必要のある最小駆動力（最小静電引力）は小さい。このように、本変形例の可動部３２の屈曲構造は、マイクロスイッチング素子Ｘ３において閉状態を実現するうえで駆動機構に印加すべき駆動電圧を低減するのに資する。

本発明の第１の実施形態に係るマイクロスイッチング素子の平面図である。 図１に示すマイクロスイッチング素子の一部省略平面図である。 図１の線III−IIIに沿った断面図である。 図１の線IV−IVに沿った断面図である。 図１の線V−Vに沿った断面図である。 図１に示すマイクロスイッチング素子の製造方法における一部の工程を表す。 図６の後に続く工程を表す。 図７の後に続く工程を表す。 図８の後に続く工程を表す。 本発明の第１の実施形態に係るマイクロスイッチング素子の一変形例の平面図である。 図１０の線XI−XIに沿った断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るマイクロスイッチング素子の他の変形例の平面図である。 図１２の線XIII−XIIIに沿った断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るマイクロスイッチング素子の平面図である。 図１４の線XV−XVに沿った断面図である。 図１４の線XVI−XVIに沿った断面図である。 図１４に示すマイクロスイッチング素子の製造方法における一部の工程を表す。 本発明の第３の実施形態に係るマイクロスイッチング素子の平面図である。 図１８に示すマイクロスイッチング素子の一部省略平面図である。 図１８の線XX−XXに沿った断面図である。 図１８の線XXI−XXIに沿った断面図である。 図１８の線XXII−XXIIに沿った断面図である。 図１に示すマイクロスイッチング素子の一変形例を表す。（ａ）は、素子の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の線XXIII-XXIIIに沿った断面図である。 図１に示すマイクロスイッチング素子の他の変形例を表す。（ａ）は、素子の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の線XXIV-XXIVに沿った断面図である。 従来のマイクロスイッチング素子の平面図である。 図２５に示すマイクロスイッチング素子の一部省略平面図である。 図２５の線XXVII−XXVIIに沿った断面図である。 図２５の線XXVIII−XXVIIIに沿った断面図である。 図２５の線XXIX−XXIXに沿った断面図である。 変形態様が誇張された可動部およびその上のコンタクト電極の断面を表す。

符号の説明

Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４ マイクロスイッチング素子
Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４ ベース基板
１１，３１，４１ 固定部
１２，３２，４２ 可動部
１３，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，３３，３４Ａ，３４Ｂ コンタクト電極
１４ａ，１４ｂ，３４ａ，３４ｂ 突起部
１５，１６，３５，３６，４５，４６ 駆動電極
１７，３７，４７ 境界層
１８，３８，４８ スリット
２１ 圧電駆動部
２２ 熱駆動部
Ｓ１’ 材料基板
１０１ 第１層
１０２ 第２層
１０３ 中間層
１０４ 導体膜
１０５，１０６，１０８ レジストパターン
１０７ 犠牲層

Claims (13)

1. 固定部と、
   第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し、且つ、前記固定部に固定された固定端を有して延びる、可動部と、
   前記可動部の前記第１面上に設けられ、且つ、第１接触部および第２接触部を有する、可動コンタクト電極と、
   前記可動コンタクト電極の前記第１接触部に当接する第３接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第１固定コンタクト電極と、
   前記可動コンタクト電極の前記第２接触部に対向する第４接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第２固定コンタクト電極と、
   前記第２接触部および前記第４接触部が当接するように前記可動部を動作させることが可能な駆動機構と、を備えるマイクロスイッチング素子。
2. 固定部と、
   第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し、且つ、前記固定部に固定された固定端を有して延びる、可動部と、
   前記可動部の前記第１面上に設けられ、且つ、第１接触部および第２接触部を有する、可動コンタクト電極と、
   前記可動コンタクト電極の前記第１接触部に接合している第３接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第１固定コンタクト電極と、
   前記可動コンタクト電極の前記第２接触部に対向する第４接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第２固定コンタクト電極と、
   前記第２接触部および前記第４接触部が当接するように前記可動部を動作させることが可能な駆動機構と、を備えるマイクロスイッチング素子。
3. 前記可動コンタクト電極は第１突起部を有し、当該第１突起部は前記第１接触部を含み、且つ、前記可動コンタクト電極は前記第１突起部より突出長さの小さい第２突起部を有し、当該第２突起部は前記第２接触部を含む、請求項１または２に記載のマイクロスイッチング素子。
4. 前記第１固定コンタクト電極は第３突起部を有し、当該第３突起部は前記第３接触部を含み、且つ、前記第２固定コンタクト電極は前記第３突起部より突出長さの小さい第４突起部を有し、当該第４突起部は前記第４接触部を含む、請求項１または２に記載のマイクロスイッチング素子。
5. 前記可動コンタクト電極は、前記可動部の前記第１面上において前記固定端から離隔して設けられ、前記第１接触部および第２接触部は、当該離隔の方向とは交差する方向に離隔し、
   前記駆動機構は、前記可動部の前記第１面上において駆動力発生領域を有し、当該駆動力発生領域の重心は、前記可動コンタクト電極における前記第１接触部よりも前記第２接触部に近い、請求項１から４のいずれか一つに記載のマイクロスイッチング素子。
6. 前記可動部の前記固定端と前記可動コンタクト電極の前記第１接触部との間の距離、および、前記固定端と前記第２接触部との間の距離は、異なる、請求項５に記載のマイクロスイッチング素子。
7. 前記可動部は屈曲構造を有する、請求項５または６に記載のマイクロスイッチング素子。
8. 前記固定端の長さを２等分する点と、前記第１接触部および前記第２接触部の間を２等分する点とを通る仮想線に対して、前記第２接触部と同じ側に、前記駆動力発生領域の前記重心は位置する、請求項５から７のいずれか一つに記載のマイクロスイッチング素子。
9. 前記駆動機構は、前記可動部の前記第１面上に設けられた可動駆動電極と、前記可動駆動電極に対向する部位を有し且つ前記固定部に接合している固定駆動電極とを含む、請求項１から８のいずれか一つに記載のマイクロスイッチング素子。
10. 前記駆動機構は、前記可動部の前記第１面上に設けられた第１電極膜と、第２電極膜と、当該第１および第２電極膜の間に介在する圧電膜とからなる積層構造を含む、請求項１から８のいずれか一つに記載のマイクロスイッチング素子。
11. 前記駆動機構は、前記可動部の前記第１面上に設けられた熱膨張率の異なる複数の材料膜からなる積層構造を含む請求項１から８のいずれか一つに記載のマイクロスイッチング素子。
12. 固定部と、
    第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し、且つ、前記固定部に固定された固定端を有して延びる、可動部と、
    前記可動部の前記第１面上に設けられ、且つ、第１接触部および第２接触部を有する、可動コンタクト電極と、
    前記可動コンタクト電極の前記第１接触部に当接する第３接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第１固定コンタクト電極と、
    前記可動コンタクト電極の前記第２接触部に対向する第４接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第２固定コンタクト電極と、を備えるマイクロスイッチング素子を製造するための方法であって、
    基板上に可動コンタクト電極を形成する工程と、
    前記可動コンタクト電極を覆うように前記基板上に犠牲層を形成する工程と、
    前記犠牲層において前記可動コンタクト電極に対応する位置に、第１凹部および当該第１凹部より浅い第２凹部を形成する工程と、
    前記犠牲層を介して前記可動コンタクト電極に対向する部位を有して前記第１凹部を充たす第１固定コンタクト電極を形成する工程と、
    前記犠牲層を介して前記可動コンタクト電極に対向する部位を有して前記第２凹部を充たす第２固定コンタクト電極を形成する工程と、
    前記犠牲層を除去する工程と、を含むマイクロスイッチング素子製造方法。
13. 固定部と、
    第１面および当該第１面とは反対の第２面を有し、且つ、前記固定部に固定された固定端を有して延びる、可動部と、
    前記可動部の前記第１面上に設けられ、且つ、第１接触部および第２接触部を有する、可動コンタクト電極と、
    前記可動コンタクト電極の前記第１接触部に接合している第３接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第１固定コンタクト電極と、
    前記可動コンタクト電極の前記第２接触部に対向する第４接触部を有し、且つ、前記固定部に接合している、第２固定コンタクト電極と、を備えるマイクロスイッチング素子を製造するための方法であって、
    基板上に可動コンタクト電極を形成する工程と、
    前記可動コンタクト電極を覆うように前記基板上に犠牲層を形成する工程と、
    前記犠牲層において前記可動コンタクト電極に対応する位置に、前記可動部を部分的に露出させるための孔部、および、凹部を形成する工程と、
    前記犠牲層を介して前記可動コンタクト電極に対向する部位を有して前記孔部を充たす第１固定コンタクト電極を形成する工程と、
    前記犠牲層を介して前記可動コンタクト電極に対向する部位を有して前記凹部を充たす第２固定コンタクト電極を形成する工程と、
    前記犠牲層を除去する工程と、を含むマイクロスイッチング素子製造方法。

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