JP2009009884A - Ｍｅｍｓスイッチ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング特性と信頼性を向上させるＭＥＭＳスイッチの製造方法、及びＭＥＭＳスイッチを提供することを目的とする。
【解決手段】ＭＥＭＳスイッチを構成する可動電極５と吸引電極４との間に設けられる犠牲層を、互いに異種材料にてなる第１犠牲層８及び第２犠牲層９にて分割形成すると共に、両者が重なり合う領域を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、マイクロマシン技術を応用したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチの製造方法、及び該製法にて製造されるＭＥＭＳスイッチ、特に、カンチレバー構造を有し高周波の切替えに用いられるＭＥＭＳスイッチに関する。

従来、高周波用の電子機器には、高周波信号の通過及び反射を切替える機能を有する高周波スイッチが用いられる。近年では、マイクロマシン技術を応用したＭＥＭＳスイッチを用いた回路や電子機器が学会や論文等で発表されている。なお、高周波に用いるＭＥＭＳスイッチとしては、一般的に基板に対して可動部が平行移動してＯＮ／ＯＦＦを繰り返すシャントスイッチと、片持ち梁からなるカンチレバー型のスイッチとに大別される。

ＭＥＭＳスイッチは、既存の半導体技術とマイクロマシン技術との進歩によって具現化される。製造設備は、既存の半導体設備を用いる事が可能であり、微細加工技術などを駆使して基板上に微細な構造物を形成することができる。例えば、カンチレバー型のＭＥＭＳスイッチは、入力側信号線と出力側信号線との間に設けられる。入、出力側信号線の間には、対向する２つの電極が形成される。一つの電極は、入、出力側信号線と同じ面位置に形成される吸引電極であり、他方は、この吸引電極上に一定の間隔を保った状態（以下、ギャップと称す）で形成される可動電極である。なお、可動電極は、アンカーなど支持部上に設けられ、吸引電極上に高さ数μｍのギャップを介して宙に浮いた状態で保持されるため、数ミクロンオーダー寸法が制御可能な微細加工技術が要求される。

カンチレバー型のＭＥＭＳスイッチは、吸引電極の静電力によってＯＮ／ＯＦＦする。ＯＦＦ（反射）状態とは、吸引電極に電圧が供給されていない状態（０ｖ）であり、可動電極と出力側信号線とは離れている。ＯＮ（通過）状態について以下に説明する。
まず吸引電極への電圧印加により、可動電極との間にクーロン力が働く。次に、可動電極が弾性変形して出力側信号線側に曲がる。そして可動電極の突起が出力側信号線と接触する。

このようなＭＥＭＳスイッチを得るために必要な工程について以下に説明を行う。
まず、入、出力側信号線と吸引電極とを一括して形成する。ここではスパッタなどの成膜技術と、写真製版技術ならびにエッチング技術とを駆使して必要領域にそれらを形成する。次に、この吸引電極及び入、出力側信号線の周辺部に犠牲層を設ける。この犠牲層は、先に説明した吸引電極上に必要な数ミクロンのギャップとして機能する。次に、犠牲層のパターニングと加工技術とを順次行い、犠牲層にて必要領域を覆ったのちに、可動電極となる膜を設ける。これを製版技術にてパターニング並びにドライエッチングによって微細加工したのち、可動電極としての構造を得る。最後に、犠牲層を除去することで、入、出力側信号線間に吸引電極と可動電極とを有するカンチレバー型ＭＥＭＳスイッチが完成する。

ＭＥＭＳスイッチの可動電極には、一般的に金属材料が用いられる。この金属材料は、一般的にメッキやスパッタ等で形成される。なお、ここでは、予め金属材料からなるシード層をスパッタや真空蒸着法で形成したのち、電解メッキにて膜を成長させる。

この可動電極は、金属材料からなる犠牲層の上に設けられており、犠牲層は、基板上に形成された吸引電極の段差に沿って被覆されるため平坦では無く、犠牲層の断面形状に沿う形で可動電極が形成される。
これは、犠牲層の形成にスパッタや真空蒸着膜等を用いたことに起因する問題であり、吸引電極の段差の側壁に対する犠牲層の着き回りの悪さが原因となっている。又、形成状態によっては、膜中にボイドが発生することもある。

又、この犠牲層には可動電極の突起部を形成するための加工が施される。出力側信号線上の突起部は、犠牲層に予め穴加工を行い、シート層とメッキ膜とを成長させることで得ることが出来る。
最後に、入、出力側信号線は、一般的に金属配線が用いられる。ここに示す配線は、一般的にスパッタなどの成膜と製版技術、乾式や湿式などのパターン加工を工程順に処理することで得られる。

このようなＭＥＭＳスイッチにおいて、可動電極の突起部と出力側信号線とは、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ切替えによって接触と反発（乖離）を繰り返す。突起部が出力側信号線に接触するとき、吸引電極と可動電極とが接触してしまうこともある。これは、吸引電極における段差の側壁部への犠牲層の着き回りの悪さが災いしている。

なお、特許文献１では、メタル犠牲層を用いたＭＥＭＳスイッチについて説明されている。この公報では、吸引電極と入出力信号線とをＴＥＯＳ酸化膜などの絶縁膜で被覆した後、研磨工程で平滑にして、金属犠牲層を形成してアンカーと可動電極とを設けている。即ち、特許文献１は、吸引電極と入、出力信号線との間の隙間を絶縁膜で被覆した後に、余分な凸部を選択的に取り除く工程を含むことを特徴としている。又、この段差を取り除く理由は、吸引電極と入出力信号線との間の段差が可動電極を屈曲させる原因となっているためであり、信頼性の劣るスイッチが形成されると記載されている。

又、非特許文献１では、レジスト犠牲層を用いて同様のカンチレバー型のＭＥＭＳスイッチが作成されている。

特開２００４−１１８６号公報 Ronald A Coutu Jr et al "Selecting metal alloy electric contact materials for MEMS switches", J. Micromech. Microeng. 14 (2004) 1157-1164

従来のＭＥＭＳスイッチには以下に示す３つの課題がある。
まず第１に、ＭＥＭＳスイッチの製造工程中に発生する固着（スティッキング）の問題がある。この固着は主にＭＥＭＳスイッチを大気中に長期間放置した場合や、スイッチの繰り返し反復運動ならびにＭＥＭＳスイッチの製造工程中で現れる。ここで述べる製造工程とは、犠牲層除去中又はそれ以降の工程を指している。

上記固着を防止するため、従来技術では、超臨界乾燥処理やフリーズドライなどの処理を用いて改善を図っているが十分ではない。その理由として、犠牲層除去処理には水洗、乾燥が不可欠であるが、この工程がスイッチにダメージを与える。又、この工程処理の過程で既に固着したスイッチは、それ以降の処理で元の状態に戻ることはほとんど有り得ない。従って、超臨界乾燥やフリーズドライ処理が如何に優れていても、この処理を行う前から既に固着しているスイッチが存在する。又、超臨界乾燥やフリーズドライ処理は、ほぼ半日を要し、処理能力向上の妨げとなっている。

又、ＭＥＭＳスイッチの反復運動に起因して発生する固着については、摩擦による温度変化や湿度、雰囲気が原因とされている。これによって可動電極の接触面に有機系の汚染源などが付着してしまい、出力側信号線と接触した際に離れなくなってしまう。
この固着対策として、可動電極に複数の突起部を設けたり、接触角の低い疎水性の膜で被覆したりする方法が採られる。しかし、疎水性膜や突起部を設けた場合でも、固着問題は完全に解決できる訳ではなく、これを救済するための工程改良が必要となる。

第２の課題は、ＭＥＭＳスイッチの反復運動によって可動電極と吸引電極とで電極間ショートが発生して、吸引電極の一部が溶解することである。この電極溶解に関しては、無機材料や金属材料を用いた犠牲層で発生し易いことが明らかになっており、吸引電極等の配線パターン段差をそのまま犠牲層形状に反映させてしまうことに起因する。例えば、吸引電極の側壁等、特に吸引電極端や入、出力信号線端では、膜の着き回りが悪く、他の平坦な領域と比べて膜が薄い傾向がある。又、吸引電極と可動電極間の隙間に可動電極の膜が回り込んでしまう。このように、犠牲層が吸引電極や入出力側信号線構造を反映した構造を有することで、可動電極は基板側へ突出する凸部を有し、該凸部が吸引電極に接触してしまう。通電中における接触により、吸引電極が溶解し、可動電極が動作しなくなる。
又、電極端部にでき易いボイド等が原因となって膜が回り込み、この膜が吸引電極と接触する問題もある。更に、この現象は、金属材料を用いた犠牲層の膜厚を更に薄膜化することでより顕著に発生する。

又、特開２００４−１１８６号公報に開示されるように、吸引電極と入出力側信号線との間の段差を埋め込んで平坦化する方法も考えられる。しかしながら、工程が複雑であること、選択的に除去される絶縁膜以外に信号線や吸引電極も同時にオーバーエッチしてしまう恐れがあること、更に研磨剤が絶縁膜と電極等との間に挟まって犠牲層の密着性を損ねること等の問題が考えられ、これらを解決する必要がある。

第三の課題として、ＭＥＭＳスイッチの反復運動による接触抵抗増加があげられる。この接触抵抗変化は、可動電極の突起部汚染が原因と考えられ、犠牲層に、無機系や金属材料を用いるよりも、フォトレジスト等の有機系物質を用いた場合に、より顕在化する。その理由として、有機系の犠牲層上に可動電極を形成する際に、蒸着やスパッタ法などプラズマ放電によってフォトレジスト表層をガスイオンがアタックすることで、レジストに変質層が形成され、この有機系残留物が突起表面に残留することで、接触抵抗が高くなると考えられる。これが有機系の犠牲層を用いる際の障害となっている。

このように従来のＭＥＭＳスイッチには、スイッチの動作品質を低下させる製造工程上の課題が存在する。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、ＭＥＭＳスイッチにおけるスイッチング特性及び信頼性を従来に比べて向上させるＭＥＭＳスイッチの製造方法、及びＭＥＭＳスイッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様におけるＭＥＭＳスイッチの製造方法は、基板上に形成されそれぞれ隙間を介して配列された第１電極、吸引電極、及び第２電極と、上記第１電極に支持されたカンチレバー状で可撓性であり上記吸引電極にて駆動されて上記第２電極とスイッチングを行う可動電極とを備えたＭＥＭＳスイッチの製造方法である。まず、上記第１電極、上記吸引電極、及び上記第２電極を上記基板に形成した後、上記第２電極の少なくとも一部分上に第１犠牲層を形成する。上記第１犠牲層の形成後、第２犠牲層を上記吸引電極上及び上記第１犠牲層の少なくとも一部分上に形成する。第２犠牲層の形成後、上記第１犠牲層及び上記第２犠牲層を覆って上記可動電極を形成する。その後、上記第１犠牲層及び上記第２犠牲層を順次除去して当該ＭＥＭＳスイッチを形成することを特徴とする。

本発明の第１態様におけるＭＥＭＳスイッチの製造方法によれば、可動電極を形成するために基板上に設けられる犠牲層を、互いに材料の異なる第１犠牲層及び第２犠牲層に分割して形成した。即ち、第１犠牲層を第２電極の少なくとも一部分上に形成し、第１犠牲層の形成後、第２犠牲層を吸引電極及び第１犠牲層の少なくとも一部分上に形成した。さらに、可動電極の形成後、第１犠牲層を除去し、最後に第２犠牲層を除去して当該ＭＥＭＳスイッチを作製する。該構成により、犠牲層の除去に関して従来行っていた、フリーズドライや超臨界乾燥の工程が不要となり、処理能力向上が可能となる。又、仮に、第１犠牲層の除去に関して水洗、乾燥などの洗浄工程を行っても、この時点では、第２犠牲層が可動電極の下部に残存するため、上記洗浄工程が可動電極へダメージを与えることはなく、又、可動電極が固着することも改善可能である。さらにまた、第１犠牲層及び第２犠牲層は異種材料であることから、これらの形成場所に応じて適切な材料を用いることで、上述した電極溶解及び接触抵抗増加の問題も解決することができる。
このように上記ＭＥＭＳスイッチ製造方法によれば、ＭＥＭＳスイッチのスイッチング特性及び信頼性を従来に比べて向上させることができる。

本発明の実施形態であるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチ、及び該ＭＥＭＳスイッチの製造方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。

実施の形態１．
図１Ａは、本発明の実施の形態１における高周波信号線上にＭＥＭＳスイッチを装荷した状態を示す平面図であり、図１Ｂは、その透視図である。又、図２は、図１Ｂに示すＡ−Ａ’部におけるＭＥＭＳスイッチの構造断面図を示す。
図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示すように、本実施形態１のＭＥＭＳスイッチ１０１は、基板１と、第１電極として機能する一例である入力側信号線２、第２電極として機能する一例である出力側信号線３、吸引電極４、及び可動電極５とを備える。

基板１として、本実施形態１では、熱酸化膜１３付の高抵抗シリコンを使用した。尚、高抵抗シリコンは、高周波信号における基板の寄生容量の発生を抑える又は基板側への損失を改善する目的で使用される。入力側信号線２及び出力側信号線３は、熱酸化膜１３上に金属材料にて形成された高周波信号線である。又、例えば１００μｍの配線幅上に、金属材料にてなる吸引電極４が設けられている。よって、入力側信号線２、出力側信号線３、及び吸引電極４は、適宜な隙間２１，２２をあけて配列されている。

可動電極５は、その一端５ａが入力側信号線２に支持されたカンチレバー状で可撓性を有する電極であり、ギャップ１５にて吸引電極４の上方を超えて、その他端５ｂが出力側信号線３の上方まで延在する。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、隙間２１の近傍位置にて、可動電極５には、基板１の厚み方向１ａに沿って可動電極５を貫通した穴１７が形成され、これにより可動電極５は、ヒンジ部７を有する。よって可動電極５は、ヒンジ部７により容易に撓むことができる。

このような可動電極５は、吸引電極４への電圧印加により静電力にて吸引されて弾性変形し、可動電極５の他端５ｂに設けた突起部６と出力側信号線３とが接触してＯＮ（通過）する。一方、吸引電極４への電圧印加を停止することで、可動電極５は復元し、突起部６と出力側信号線３とは非接触となりＯＦＦする仕組みとなっている。尚、突起部６は、本実施形態では、図１Ｂに示すように２箇所に形成されているが、その形成数及び形成位置は特定されるものではない。

次に、上述のように構成されるＭＥＭＳスイッチ１０１の製造方法について、図２、及び図３Ａから図３Ｇを参照して説明する。

まず、図３Ａに示すように、熱酸化膜１３を形成した基板１上に、金属材料にて入力側信号線２、吸引電極４、及び出力側信号線３が形成される。金属材料の種類は、熱拡散等の変質に対して優れていること、及び低抵抗であること、等を基準に選択される。実施形態１では、例えば厚さ５００ｎｍの金スパッタ膜を使用した。又、スパッタされた膜は、既存の半導体設備を用いて処理される。

即ち、まずレジスト塗布を行い、ステッパーなどによる露光や現像を含む製版工程を経て必要とされる領域をレジストマスクする。その後、湿式エッチや物理エッチングなどによってパターン加工を行う。次に、レジストマスクをレジスト剥離液やアッシング装置による灰化にて除去し、必要とする、各電極の形状パターンを基板１上に形成する。

次に、図３Ｂに示すように、出力側信号線３上であって吸引電極４側に位置する領域に、第１犠牲層８が形成される。この、出力側信号線３上の第１犠牲層８の形成領域は、可動電極５の突起部６が出力側信号線３と接触する部分を含む領域である。又、本実施形態では、第１犠牲層８は、金属材料にてなる。その理由は、可動電極５の突起部６、及び突起部６の接触する出力側信号線３が有機材料で汚染されるのを防ぐためである。本実施形態１では、例えば厚さ２．０μｍ程度の銅スパッタ膜を使用した後、写真製版及びパターン加工により、出力側信号線３上で必要とされる領域に図示される構造の第１犠牲層８を形成した。

このように金属系材料にてなる第１犠牲層８を、可動電極５と出力側信号線３との接点となる領域に対応して設けることで、接点となる領域が有機系材料にて汚染されることを防止でき、上述した接触抵抗変化の問題を解消することができる。
又、第１犠牲層８の形成範囲を、出力側信号線３上であって吸引電極４側に位置する領域とすることで、以下に説明するように、吸引電極４の上方には第２犠牲層９を単独で形成することができることになる。これにより、以下に説明するように「平坦化」等の効果を得ることができる。

ここで、第１犠牲層８は、突起部６の高さと、突起部６と出力側信号線３との間にできる空間（以下、エアギャップ１６と称す。（図２参照））を含めた高さとを加えた高さに相当する膜厚が必要となる。又、基板１の厚さ方向１ａにおけるエアギャップ１６の高さは、吸引電極４と可動電極５とのギャップ１５と同等の高さにするか、又は、可動電極５の復元力を向上させるため、ギャップ１５よりも若干小さくするのが望ましい。本実施形態１では、第１犠牲層８の膜厚２μｍに対して、突起部６の高さを例えば１μｍとした。よってエアギャップ１６は、残る１μｍで形成されることになる。

図３Ｃに示すように、第１犠牲層８には、突起部６を形成するための第１凹部２７が形成される。この第１凹部２７は、フォトレジストマスク、イオンビームエッチング、レジスト除去を順に行うことで形成される。

次に、図３Ｄに示すように、入力側信号線２と吸引電極４との間の隙間２１から、吸引電極４、吸引電極４と出力側信号線３との間の隙間２２、さらに第１犠牲層８における第１凹部２７の直前までの範囲に、第２犠牲層９が形成される。第２犠牲層９として、本実施形態では有機系材料が用いられる。これは、入力側信号線２、吸引電極４、及び出力側信号線３と、隙間２１、２２とによって生じる段差にかかわらず、吸引電極４上における第２犠牲層９の表面９ａを平坦化するためである。該平坦化により、従来のＭＥＭＳスイッチにて発生した、スイッチの動作に伴う、可動電極と吸引電極とのショートに起因する電極溶解を防止することができる。

ここで、第２犠牲層９は、吸引電極４と可動電極５との間のギャップ１５を制御良く形成するため、数ミクロンオーダーの加工が行われる。上述のエアギャップ１６に関する説明の裏返しとなるが、第２犠牲層９の膜厚は、第１犠牲層８のエアギャップ１６の高さと同等あるいは大きくしなければならない。これは、可動電極５の中央部５ｃが吸引電極４側に接触することを防ぐためである。第２犠牲層９の膜厚をエアギャップ１６の高さより大きくすることで、可動電極５の中央部５ｃが吸引電極４に接触するより前に、突起部６を出力側信号線３に接触させることができる。以上の理由により、本実施形態１では、例えば膜厚１．５μｍのフォトレジストを第２犠牲層９として用いている。

又、図３Ｄに示すように、第２犠牲層９は、第１犠牲層８上に乗り上げる領域９ｂを有する。これは第２犠牲層９の加工精度や寸法公差を考慮したものであり、第１犠牲層８との間に隙間を設けない理由から必要とされる。尚、領域９ｂの表面９ｃの高さは、当然に、表面９ａよりも高くなる。

従来のＭＥＭＳスイッチでは、図５に示すように、基板上に形成する犠牲層の被覆性に起因して可動電極には、基板側へ突出する段差部Ａが存在する。一方、本実施形態１のように、第１犠牲層８上に折り重なる領域９ｂを第２犠牲層９に設けることで、可動電極から基板側へ突出する部分は形成されない。このように、領域９ｂは、可動電極５と、吸引電極４との接触を防止し、両者の溶解を防止するように機能する部分であると言える。

次に、図３Ｅに示すように、第２犠牲層９には、金スパッタ膜からなる、例えば厚さ１００ｎｍのシード層１４を設けて図のようなパターニングを行う。更に、出力側信号線３の第１犠牲層８にて覆われていない領域にレジストマスク１０を形成する。このレジストマスク１０は、カンチレバーである可動電極５を出力側信号線３から切り離すためのストッパーとして設けられる。出力側信号線３上のレジストマスク１０の下部には、金メッキが成長しない。

次に、図３Ｆに示すように、シード層１４上に、可動電極５となる材料を形成する。本実施形態１では、シード層１４上に電解金メッキを用いて膜を成長させる。可動電極５となる、この金メッキには、可動電極５におけるアンカー部の強度と、可動電極５に設けられるヒンジ７の強度とを得るため、５μｍ以上の膜厚が必要である。

次に、製版、イオンビームなどのパターン加工を順次行うことで、図３Ｆに示すような、スイッチの断面構造を得る。ここまでの工程を全て完了することで、ＭＥＭＳスイッチ１０１の機能を有する構造物は、全て基板１上に形成される。これ以降の工程は、第１犠牲層８及び第２犠牲層９の除去工程が主体となる。

まず、図３Ｇに示すように、第１犠牲層８が除去される。本実施形態１では、第１犠牲層８は、銅スパッタ膜を使用しているため、第１犠牲層８の除去処理には、塩化第２鉄を成分としたエッチャントによる湿式エッチング及び水洗、ならびに乾燥工程が行われる。このように、第１犠牲層８を除去するとき、可動電極５の下部には、まだ第２犠牲層９が存在することから、第１犠牲層８の除去動作がスイッチ構造に悪影響を与えることはない。

最後に、第２犠牲層９及びレジストマスク１０をレジスト炭化装置で一括除去することで、カンチレバーとなるＭＥＭＳスイッチの最終工程をドライプロセスで終えることができる。これにて、図２に示すような、入、出力側信号線２，３上にカンチレバー型のＭＥＭＳスイッチ構造を得ることができる。

このようにして形成されるＭＥＭＳスイッチ１０１における可動電極５は、図２に示すように、第２犠牲層９によりギャップ１５に対応して形成される第３凹部２３と、隙間２２から出力側信号線３の範囲内に対向して形成され厚み方向１ｃにおいて第３凹部２３の深さを超える深さを有する第４凹部２４を有する。

以上説明したように、実施形態１におけるＭＥＭＳスイッチ１０１によれば、犠牲層形成を第１犠牲層８と第２犠牲層９に分割して設ける。これにより、以下の効果を得ることができる。

犠牲層を互いに異種材料にてなる複数の犠牲層に分割することで、吸引電極４及び入、出力側信号線２，３間などの段差を含む領域には、該段差がそのまま犠牲層形状に反映することなく平坦化が可能な有機系の犠牲層、つまり第２犠牲層９を用いることができる。よって、可動電極５における吸引電極４の対向面を平坦化することが可能となる。これにより、吸引電極４と入、出力間信号線２，３との間の隙間２１，２２を埋め込むことなく、可動電極５と吸引電極４との間の電極間ショートを防止でき、電極溶解を防止することができる。又、上記平坦化により、従来と同じ撓み量であっても、可動電極５は、吸引電極４に接触することはないことから、第１犠牲層８の厚みを薄くすることができ、これにより、吸引電極４上のギャップ１５を形成する第２犠牲層９の厚みも薄くすることができる。よって、可動電極５を従来より低い電圧にて吸引し撓ませることができることから、吸引電極４の低電圧化を図れ、ＭＥＭＳスイッチ１０１を用いた回路の低電圧化に寄与することができる。

更に又、可動電極５の復元力は、可動電極５におけるヒンジ７の断面構造によるところが大きい。ヒンジ７に捻れや屈曲等が発生すると、ＭＥＭＳスイッチング動作に著しく影響を与えてしまう。しかしながら、上述のように第２犠牲層９を用いることによる上記平坦化により、吸引電極４上には可動電極５の段差が無くなる。よって、ＭＥＭＳスイッチ１０１の堅固性が向上する。

又、接点汚染、固着など問題が発生する可動電極５の突起部６には、無機系又は金属系材料つまり第１犠牲層８を用い、突起部６を形成することで、突起部６は、無機系又は金属系材料の第１犠牲層８で覆われており、有機汚染に曝される心配は無くなる。よって、接点汚染、固着、接触抵抗増加等の問題発生を防止することができる。

更に、互いに異種材料にてなる第１犠牲層８と第２犠牲層９とに分けて形成したことで、別々に除去することが可能となる。よって、第１犠牲層８を除去するために湿式エッチングを行ったとしても、その時点では第２犠牲層９が可動電極５の下部に存在している。よって、第１犠牲層８の除去工程処理中の固着を改善することができ、又、第１犠牲層８の除去工程処理として水洗、乾燥等の洗浄工程を行った場合でも、ＭＥＭＳスイッチへダメージを与えることはない。同様に、第１犠牲層８を除去した後、最後に第２犠牲層９を低ダメージアッシャー等で除去することができることから、従来において処理能力向上の足かせであった超臨界洗浄工程やフリーズドライ工程は不要となる。よって、処理能力向上が可能となり、精度の良いＭＥＭＳスイッチを得ることができる。

尚、本実施形態１では、吸引電極４、可動電極５、入力側信号線２、及び出力側信号線３の金属材料として金を用いたが、銅、アルミニウム、白金、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）等の低抵抗の金属材料又はそれらの合金を用いても構わない。但し、第１犠牲層８とは異なる材料及び第１犠牲層８のエッチャント液に対して耐性のあるものを選択する必要がある。

又、シード層１４を含む第１犠牲層８にも、本実施形態１で用いた銅以外の材料を選択しても構わない。例えばニッケル、アルミニウムなどの金属材料をスパッタや真空蒸着によって形成することも可能である。又、無機材料であるＴＥＯＳシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アモルファスシリコンを用いても同様の効果が得られる。これらの膜は、スパッタなどの物理的気相成長（ＰＶＤ）や化学的気相成長（ＣＶＤ）を用いて形成する。

又、第２犠牲層９にフォトレジストを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、ポリイミドやＳＯＧ（Spin on Glass）などをスピンコート塗布などによって用いても良い。但し、第２犠牲層９の除去は、ドライエッチングプロセスを用いることが望ましく、これに適した材料であれば何れの材料でも構わない。

又、吸引電極４上には、第２犠牲層９が単独で形成されることが望ましい。更に、第１犠牲層８と第２犠牲層９とが折り重なる領域９ｂは、図３Ｄに示すように、出力側信号線３の領域内に設けるか、あるいは出力側信号線３の吸引電極側先端から吸引電極４の出力側信号線側先端までの領域とすることができる。その理由は、可動電極５下の吸引電極４の領域を平坦化し、可動電極５と吸引電極４との間での溶解が起こらない形状を得るためである。

実施の形態２．
次に、図４Ａから図４Ｄを参照して、本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳスイッチ１０２、及びその製造方法について説明する。尚、入、出力信号線２，３及び吸引電極４の形成工程から、図３Ｂに示す第１犠牲層８のパターニング工程に至るまでの工程は、上述したＭＥＭＳスイッチ１０１の場合と処理内容が同一であるため、ここでの説明は省略する。尚、ＭＥＭＳスイッチ１０２における第１犠牲層、第２犠牲層、可動電極、及び突起部は、上述したＭＥＭＳスイッチ１０１における第１犠牲層８、第２犠牲層９、可動電極５、及び突起部６と同一の材料にて形成され、同一の機能、作用を行う部分であるが、形状が相違することから、実施形態２では、第１犠牲層２８、第２犠牲層２９、可動電極２５、及び突起部２６と符番する。

図４Ａは、基板１上に、第１犠牲層２８及び第２犠牲層２９をパターニングした状態を示すＭＥＭＳスイッチ１０２の断面図である。当該ＭＥＭＳスイッチ１０２と上述のＭＥＭＳスイッチ１０１との相違点は、第１犠牲層２８が、出力側信号線３側に位置する吸引電極４の端面部４ａから、吸引電極４と出力側信号線３との間の隙間２２を通り、出力側信号線３の一部分までの範囲にわたり形成されている点、及び、第２犠牲層２９が、第１犠牲層２８のほぼ全面を覆っている点である。ここでは、第２犠牲層２９は、可動電極２５における突起部２６を形成するための第１凹部２７を第１犠牲層２８に形成するため、第１犠牲層２８上に設ける有機系樹脂材のパターニング材料である。即ち、第２犠牲層２９は、上記パターニング材料と、犠牲層とを兼用する。又、第２犠牲層２９には、第１凹部２７とともに突起部２６を形成するための第２凹部３０が形成される。

尚、第１犠牲層２８の形成範囲を、端面部４ａから出力側信号線３の一部分までの範囲とすることで、吸引電極４の上方には第２犠牲層２９を単独で形成することができることになる。これにより、上述したように「平坦化」等の効果を得ることができる。

図４Ａは、例えばイオンビームエッチング等で第１犠牲層２８が掘り込まれた状態を示している。上述のように突起部２６は、第１犠牲層２８及び第２犠牲層２９をエッチング等することで形成され、突起部２６の断面構造は、エッチング時の傾斜角度で決まる。よって、第１凹部２７及び第２凹部３０を形成する壁面２７ａ，３０ａにおける基板１の厚み方向１ｃとなす傾斜角度は、第１凹部２７と第２凹部３０とで異ならせることができる。
尚、第２犠牲層２９の膜厚は、イオンビームエッチング処理時に目減りするため、初期膜厚より薄くなることを考慮する。

次に、パターニング材として機能した第２犠牲層２９を基板１上に残したまま、図４Ｂに示すシード層１４及び可動電極２５を形成するため、第２犠牲層２９等には金メッキ処理及びレジストマスク１０の形成が順次行われる。尚、突起部２６には、上述したように、第１犠牲層２８に掘り込まれた第１凹部２７と、第２犠牲層２９で形成された第２凹部３０とがそれぞれ存在することになる。

次に、図４Ｃに示すように、湿式エッチ等により第１犠牲層２８の除去を行い、さらに、図４Ｄに示すように、第２犠牲層２９及びレジストマスク１０とその下に残るシード層１４を、例えばイオンビームエッチングによってエッチバックする。
このようにして、本実施の形態２におけるＭＥＭＳスイッチ１０２を得ることができる。尚、ＭＥＭＳスイッチ１０２においても、ＭＥＭＳスイッチ１０１と同様に、第３凹部２３及び第４凹部２４を有する。

上述したように構成される実施の形態２におけるＭＥＭＳスイッチ１０２は、上述したＭＥＭＳスイッチ１０１と同様の効果を奏するとともに、以下のような特有の効果を得ることができる。

即ち、上述のように、可動電極２５における突起部２６は、第１犠牲層２８及び第２犠牲層２９で形成される。よって、突起部２６の断面構造は、第２犠牲層２９における第２凹部３０のパターンニング形状と、第１犠牲層２８における第１凹部２７の形状とで決まる。よって、第１凹部２７の壁面２７ａ及び第２凹部３０の壁面３０ａに対応して２つの傾斜角度を合わせ持つことができる。このためイオンビームエッチング処理は、突起部２６の先端を形成する第１凹部２７に対するごく一部のみで済むことから、処理時間の短縮を図ることができる。

又、突起部２６を形成するためのマスクとして第２犠牲層２９を流用することで、突起部形成用に別途レジストマスクを必要とせず、工程の簡略化を図ることが可能となる。

更に、このＭＥＭＳスイッチ１０２では、第２犠牲層２９をマスクとして第１犠牲層２８をエッチングしたまま可動電極２５を設けることから、第１犠牲層２８に設けた突起部２６用の穴には有機物が介在することは無い。

尚、ＭＥＭＳスイッチ１０２を構成する各材料及び膜厚は、実施形態１で用いた条件をそのまま適用している。
又、図４Ａに示すように、第１犠牲層２８は、隙間２２、及び出力側信号線３寄りの吸引電極４の端面部４ａまで設けているが、これに限定されるものではなく、図３Ｂに示す第１犠牲層８の形成範囲内に設けても構わない。但し、吸引電極４上には、第２犠牲層２９が単独で設けられるのが望ましい。

又、本実施形態２では、上述のように、突起部２６は第１凹部２７及び第２凹部３０により形成したが、これに限定するものではない。突起部２６を形成する他の一例として、第１犠牲層２８には加工を施さず、つまり第１凹部２７を形成することなく次工程へ進み、第２犠牲層２９に第２凹部３０を形成することのみで突起部２６を形成することも可能である。この場合、突起部２６の断面構造は、第２犠牲層２９のパターン形状に依存することになる。又、突起部２６の先端は、第１犠牲層２８の上面２８ａにて形成されることになる。
このような構成を採ることで、第１犠牲層２８への加工を要しないことから、工程の簡略化を図ることができる。

本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳスイッチの平面図である。 図１に示すＭＥＭＳスイッチの透視図である。 図２に示すＡ−Ａ’部におけるＭＥＭＳスイッチの断面図である。 図１に示すＭＥＭＳスイッチの製造工程を説明する図である。 図１に示すＭＥＭＳスイッチの製造工程を説明する図である。 図１に示すＭＥＭＳスイッチの製造工程を説明する図である。 図１に示すＭＥＭＳスイッチの製造工程を説明する図である。 図１に示すＭＥＭＳスイッチの製造工程を説明する図である。 図１に示すＭＥＭＳスイッチの製造工程を説明する図である。 図１に示すＭＥＭＳスイッチの製造工程を説明する図である。 本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳスイッチの製造工程を説明する図である。 本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳスイッチの製造工程を説明する図である。 本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳスイッチの製造工程を説明する図である。 本発明の実施の形態２におけるＭＥＭＳスイッチの製造工程を説明する図である。 従来のＭＥＭＳスイッチの構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 基板、 １ｃ 厚み方向、 ２ 入力側信号線、 ３ 出力側信号線、
４ 吸引電極、 ５ 可動電極、 ６ 突起部、 ８ 第１犠牲層、
９ 第２犠牲層、 １５ ギャップ、 ２３ 第３凹部、 ２４ 第４凹部、
２７ 第１凹部、 ２５ 可動電極、 ２６ 突起部、 ２８ 第１犠牲層、
２９ 第２犠牲層、 ３０ 第２凹部、
１０１，１０２ ＭＥＭＳスイッチ。

Claims (8)

1. 基板上に形成されそれぞれ隙間を介して配列された第１電極、吸引電極、及び第２電極と、上記第１電極に支持されたカンチレバー状で可撓性であり上記吸引電極にて駆動されて上記第２電極とスイッチングを行う可動電極とを備えたＭＥＭＳスイッチの製造方法において、
   上記第１電極、上記吸引電極、及び上記第２電極を上記基板に形成した後、上記第２電極の少なくとも一部分上に第１犠牲層を形成し、
   上記第１犠牲層の形成後、第２犠牲層を上記吸引電極上及び上記第１犠牲層の少なくとも一部分上に形成し、
   上記第２犠牲層の形成後、上記第１犠牲層及び上記第２犠牲層を覆って上記可動電極を形成した後、上記第１犠牲層及び上記第２犠牲層を順次除去して当該ＭＥＭＳスイッチを形成する、
   ことを特徴とするＭＥＭＳスイッチの製造方法。
2. 上記第１犠牲層は、無機系又は金属系の材料にてなり、上記第１犠牲層には、上記可動電極に備わり上記第２電極と接触する突起部を形成するための第１凹部が形成される、請求項１記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
3. 上記第１犠牲層は、上記吸引電極における第２電極寄りの端面部から上記第２電極までの範囲に形成される、請求項２記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
4. 上記第２犠牲層は、上記吸引電極上から上記第１凹部の直前まで形成される、請求項２記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
5. 上記第１犠牲層は、無機系又は金属系の材料にてなり、上記第２犠牲層は、上記可動電極に備わり上記第２電極と接触する突起部を形成するためのパターニング材料であり上記吸引電極及び上記第１犠牲層の全面を覆い形成され、形成された第２犠牲層には、上記突起部を形成するための第２凹部が形成される、請求項１記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
6. 上記第１犠牲層には、上記突起部を形成するため上記第２凹部に対応して第１凹部が形成される、請求項５記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のＭＥＭＳスイッチの製造方法にて製造されたことを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。
8. 基板上に形成されそれぞれ隙間を介して配列された第１電極、吸引電極、及び第２電極と、
   上記第１電極に一端が支持され上記吸引電極の上方から上記第２電極の上方まで延びカンチレバー状で可撓性であり上記吸引電極にて駆動されて上記第２電極とスイッチングを行う可動電極とを備え、
   上記可動電極は、上記吸引電極に対向して形成された第３凹部、及び上記吸引電極における第２電極寄りの端面部から上記第２電極までの範囲内に対向して形成され上記基板の厚み方向において上記第３凹部を超える深さを有して形成された第４凹部を有することを特徴とするＭＥＭＳスイッチ。

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