JP2017073227A - 磁気リードスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】可動電極と固定電極との接触および離脱を良好にする。
【解決手段】第１表面を有する基板と、前記基板の前記第１表面に固定された基部、一端が前記基部に接続された梁部、および、前記梁部の他端に接続され、前記基板に対し可動な可動部、を有する第１構造体と、前記基板の前記第１表面に固定され、前記第１構造体の前記可動部に対向するよう配置された第２構造体と、前記第１構造体の少なくとも前記可動部に形成された第１磁性層と、前記第２構造体に形成された第２磁性層と、を有し、前記第１構造体が、前記第１表面と平行な第１面、および、少なくとも前記可動部において前記第２構造体と対向する第２面、を有し、前記第２構造体が、前記第１表面と平行な第３面、および、前記第１構造体の少なくとも前記可動部と対向する第４面、を有し、前記第１磁性層と前記第２磁性層とが接した状態で、前記第２面と前記第４面とが平行な位置関係になる磁気リードスイッチを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気リードスイッチに関する。

たとえば特許文献１は、磁気リードスイッチとして機能する機構デバイスを開示する。当該機構デバイスは、基板の上に下部電極と上部電極が固定され、下部電極には下部電極磁性材料が設けられ、上部電極から延び出る梁の先部に梁部磁性材料が設けられて、梁部磁性材料が下部電極磁性材料の上方に隙間を介して対向している。外部磁界が与えられると、梁部磁性材料と下部電極磁性材料とが磁化されて互いに吸引されて接触し、下部電極と上部電極との間に電流が流れる。なお、当該機構デバイスにおいて、上部電極と梁は、金で形成されている。

たとえば特許文献２は、磁気リードスイッチとして機能する他の機構デバイスを開示する。当該他の機構デバイスは、基板の上に第１の銅箔と第２の銅箔が設けられ、第１の銅箔から片持ち梁部が延び出て、片持ち梁部の先部に上部電極が設けられている。前記片持ち梁部は金で形成され、前記上部電極は、磁性体であるニッケル層とその表面の金で構成されている。下部電極は、前記第２の銅箔が金で覆われて形成されており、上部電極と下部電極が上下に対向している。

上記した特許文献１、２に記載の機構デバイスは、基板の下方に配置された磁石から磁場が発生すると、この磁場に上部電極が引き付けられ、上部電極が下部電極に接触して、両電極間に電流が流れるよう機能する。

特開２００４−３３５２１６号公報 特開２００８−２７６９７１号公報

特許文献１、２に記載の機構デバイスは、いずれも上部電極に磁性材料が設けられているが、この磁性材料を支持する梁部が金で形成されている。しかし、金は軟質な材料であり剛性がきわめて低く、磁性材料を有する比較的質量の大きい上部電極を金で動作自在に支持するのは困難である。特に、特許文献１と特許文献２では、いずれも上部電極が上下に動くものであり、上下に動く上部電極を金の梁部で安定して支えることは難しい。

そこで、本発明者らは、可動電極部を支持する梁部の高剛性化等を目的として、支持部と、前記支持部から延びる梁部と、前記梁部の先部に設けられた可動電極部と、前記可動電極部に対向する固定電極部とを有し、前記固定電極部が磁性材料層を有しており、前記梁部がシリコン層を有し、前記可動電極部が、前記梁部から連続する前記シリコン層と、少なくとも一部が前記シリコン層に重ねられた磁性材料層とを有する磁気リードスイッチを提案した。当該磁気リードスイッチは、可動電極部を支える弾性変形可能な梁部がシリコン層を有しているため、質量が比較的大きい可動電極部を、シリコン層で支えることができ、可動電極部を長期間にわたって安定した姿勢で動作させることができる。

なお、当該磁気リードスイッチは、前記梁部が、前記シリコン層に重ねられた磁性材料層を有しており、前記磁性材料層は、前記梁部から前記可動電極部まで連続しているものが好ましく、前記シリコン層は、前記支持部と前記梁部と前記可動電極部に連続して設けられているものとして構成できる。この場合、前記支持部が、前記シリコン層に重ねられた磁性材料層を有していることが好ましい。また、前記固定電極部が、シリコン層とその上に重ねられた前記磁性材料層とを有しているものとして構成できる。

また、当該磁気リードスイッチは、シリコン基板上に、酸化シリコンのアンカー層が設けられ、前記アンカー層の上に前記支持部を構成する前記シリコン層と前記固定電極部を構成する前記シリコン層が固定されているものが好ましい。このようにシリコン基板とアンカー層をＳＯＩ（Silicon on Insulator）構成とすることで、磁気リードスイッチを薄型で小型に構成することができる。

また、当該磁気リードスイッチは、前記固定電極部では、前記磁性材料層がその下に位置する前記シリコン層よりも前記可動電極部側へ膨らみを有し、前記可動電極部では、前記磁性材料層がその下に位置する前記シリコン層よりも前記固定電極部側へ膨らみを有しているものが好ましい。当該構成により、可動電極部が動作したときに可動電極部の磁性材料層と固定電極部の磁性材料層とが接触しやすくなり、可動電極部と固定電極部との間の通電を確実に行うことができるようになる。

上記の通り提案の磁気リードスイッチは、磁性材料層を有する可動電極部がシリコン層を有する梁部で支持されているため、可動電極部をしっかりと支持することができ、長い期間動作を継続しても、可動電極部の振れ動作を安定して継続でき、リードスイッチの信頼性を高めることができる等、多大な利点を有する。しかし、本発明者らの継続した実験検討により、以下のような課題を認識するに至った。

すなわち、シリコン層に支持される磁性層（磁性材料層）は、外部磁界を検出する機能があり、検出感度を大きくする観点から、磁性層の厚みは大きい方が好ましい。しかし、磁性層を厚くすると、シリコン層の側面に回り込んだ磁性層が、シリコン層の底部に達してしまい、シリコン層の可動性を阻害してしまう。このため、シリコン層の上面に形成する磁性層の厚みは、シリコン層の厚みで制限され、シリコン層の厚み以上の磁性層を形成することが困難であった。

また、シリコン層上面の磁性層はメッキ法を用いて形成されるが、当該メッキ法を用いた磁性層の形成過程において、磁性層の異常成長がしばしば観測された。当該異常成長は、磁性層を厚く形成しようとする場合、隣接する電極における磁性層等、本来離間して形成されなければならない磁性層間が繋がって形成される等の不具合を発生し、製品不良の原因になる可能性がある。

また、提案の磁気リードスイッチにおいては、アンカー層にシリコン基板を熱酸化した酸化シリコンを用い、当該酸化シリコンからなるアンカー層を除去することで可動部分を構成する。熱酸化により得られる酸化シリコンの厚さは１μｍ程度であり、メッキ工程でのリンス液などの液体の回り込みを確保する必要がある。その対応の一例としてアンカー層の厚みを増やすことが挙げられるが、アンカー層となる酸化シリコンを厚く形成するとアンカー層の膜質や膜厚均一性が低下し、剥離する可能性も生じ、好ましくない。

さらに、提案の磁気リードスイッチでは、可動電極部と固定電極部の平面形状によっては、電極の端部等で接触することとなり、良好な接触状態を確保することができない恐れがある。その一方、可動電極部と固定電極部の接触面積を大きくする観点から面接触となる形状を選択すると、両電極の剥離が難しくなる場合があり、好ましくない。よって、両電極の接触抵抗は十分小さく、かつ、両電極を離したい場合は容易に離れることができるような電極形状が望まれる。

本発明の目的は、シリコン層の厚みに関わらず、シリコン層の上面に形成する磁性層の厚みを大きくすることが可能な技術を提供することにある。また、本発明の目的は、磁性層をメッキ法で形成する際の異常成長に起因する不良を低減することにある。本発明の目的は、アンカー層となる酸化シリコン層の厚みが小さい場合であっても、可動電極となる部分の形成を適正に行うことができる技術を提供することにある。また、本発明の目的は、可動電極と固定電極との接触および離脱を良好にする技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、第１表面を有する基板と、前記基板の前記第１表面に固定された基部、一端が前記基部に接続された梁部、および、前記梁部の他端に接続され、前記基板に対し可動な可動部、を有する第１構造体と、前記基板の前記第１表面に固定され、前記第１構造体の前記可動部に対向するよう配置された第２構造体と、前記第１構造体の少なくとも前記可動部に形成された第１磁性層と、前記第２構造体に形成された第２磁性層と、を有し、前記第１構造体が、前記第１表面と平行な第１面、および、少なくとも前記可動部において前記第２構造体と対向する第２面、を有し、前記第２構造体が、前記第１表面と平行な第３面、および、前記第１構造体の少なくとも前記可動部と対向する第４面、を有し、前記第１磁性層と前記第２磁性層とが接した状態で、前記第２面と前記第４面とが平行な位置関係になる磁気リードスイッチを提供する。

前記第２面に形成された前記第１磁性層に第１突起部を有してもよい。前記第１構造体の前記第２面に突起が形成され、当該突起により前記第１磁性層の前記第１突起部が形成される第１の構成、または、前記第１面の外周領域を除く内側領域に第１下地層が形成され、前記第１下地層に、前記第２面方向の突パターンが形成され、前記突パターンにより前記第１磁性層の前記第１突起部が形成される第２の構成、の何れかの構成を有してもよい。前記第４面に形成された前記第２磁性層に第２突起部を有してもよい。前記第２構造体の前記第４面に突起が形成され、当該突起により前記第２磁性層の前記第２突起部が形成される第３の構成、または、前記第３面の外周領域を除く内側領域に第２下地層が形成され、前記第２下地層に、前記第４面方向の突パターンが形成され、前記突パターンにより前記第２磁性層の前記第２突起部が形成される第４の構成、の何れかの構成を有してもよい。

前記基板の前記第１表面に固定され、前記第２構造体に対し直線状に配置され、且つ、前記第１構造体の前記可動部に対向するよう配置された第３構造体と、前記第３構造体に形成された第３磁性層と、をさらに有し、前記第３構造体が、前記第１表面と平行な第５面、および、前記第１構造体の少なくとも前記可動部と対向する第６面、を有し、前記第１磁性層、前記第２磁性層および前記第３磁性層が接した状態で、前記第２面、前記第４面および前記第６面が平行な位置関係になってもよい。前記第６面に形成された前記第３磁性層に第３突起部を有してもよい。前記第３構造体の前記第６面に突起が形成され、当該突起により前記第３磁性層の前記第３突起部が形成される第５の構成、または、前記第５面の外周領域を除く内側領域に第３下地層が形成され、前記第３下地層に、前記第６面方向の突パターンが形成され、前記突パターンにより前記第３磁性層の前記第３突起部が形成される第６の構成、の何れかの構成を有してもよい。

前記基板の前記第１表面に固定され、前記第１構造体、前記第２構造体その他の構造体を囲む第４構造体をさらに有し、前記第４構造体が、前記第１構造体の少なくとも前記可動部と対向する第７面、を有し、前記第４構造体の前記第７面に突起が形成されてもよい。前記第１構造体が、少なくとも前記可動部において前記第４構造体と対向する第８面を有し、前記第１磁性層が、前記第８面にも形成され、前記第８面に形成された前記第１磁性層に第４突起部を有してもよい。前記第１構造体の前記第８面に突起が形成され、当該突起により前記第１磁性層の前記第４突起部が形成される第７の構成、または、前記第１面の前記内側領域に形成された前記第１下地層に、前記第８面方向の突パターンが形成され、前記突パターンにより前記第１磁性層の前記第４突起部が形成される第８の構成、の何れかの構成を有してもよい。

前記第１下地層が、前記第１面の外周領域を除く内側領域に形成され、前記第１磁性層が、前記第１面および前記第２面に形成され、前記第２下地層が、前記第３面の外周領域を除く内側領域に形成され、前記第２磁性層が、前記第３面および前記第４面に形成され、前記第３下地層が、前記第５面の外周領域を除く内側領域に形成され、前記第３磁性層が、前記第５面および前記第６面に形成されてもよい。前記第１構造体と前記第１下地層との間に形成された第１絶縁層と、前記第２構造体と前記第２下地層との間に形成された第２絶縁層と、前記第３構造体と前記第３下地層との間に形成された第３絶縁層と、をさらに有し、前記第１絶縁層が、前記第１面と重複して、または前記第１面の外周を超えて形成され、前記第２絶縁層が、前記第３面と重複して、または前記第３面の外周を超えて形成され、前記第３絶縁層が、前記第５面と重複して、または前記第５面の外周を超えて形成されてもよい。

前記第１構造体と前記第３構造体とが一体に形成されてもよい。前記第１下地層および前記第１磁性層が、前記第１構造体の全体に形成されてもよい。前記基板を平面視した場合に前記梁部および前記可動部が位置する前記基板の領域に、溝を有してもよい。前記溝の側壁および底面に絶縁層を有してもよい。

磁気リードスイッチ１００の概要を示した斜視図である。 磁気リードスイッチ１００の上面図である。 磁気リードスイッチ１００の断面図である。 磁気リードスイッチ１００における各面を説明するための平面図である。 磁気リードスイッチ１００における一部部材を示した平面図である。 磁気リードスイッチ１００の他の例における一部部材を示した平面図である。 磁気リードスイッチ１００の他の例における一部部材を示した平面図である。 磁気リードスイッチ１００の他の例における一部部材を示した平面図である。 磁気リードスイッチ１００の他の例における一部部材を示した平面図である。 磁気リードスイッチ１００の他の例における一部部材を示した平面図である。 磁気リードスイッチ１００の他の例における一部部材を示した平面図である。 磁気リードスイッチ１００の他の例における一部部材を示した平面図である。 磁気リードスイッチ１００の他の例における一部部材を示した平面図である。 磁気リードスイッチ１００の他の例における一部部材を示した平面図である。 磁気リードスイッチ１００の一部を拡大して示す断面図である。 磁気リードスイッチ１００の他の例を示す一部拡大断面図である。 磁気リードスイッチ１００の製造方法を示す断面図である。 磁気リードスイッチ１００の製造方法を示す断面図である。 磁気リードスイッチ１００の製造方法を示す断面図である。 磁気リードスイッチ１００の製造方法を示す断面図である。 磁気リードスイッチ１００の製造方法を示す断面図である。 磁気リードスイッチ１００の製造方法を示す断面図である。 磁気リードスイッチ１００の製造方法を示す断面図である。 磁気リードスイッチ１００の製造方法を示す断面図である。

図１は、磁気リードスイッチ１００の概要を示した斜視図である。図２は、磁気リードスイッチ１００の上面図であり、図３は、磁気リードスイッチ１００の断面図である。図４は、磁気リードスイッチ１００における各面を説明するための平面図である。図３の断面図は、図２におけるＡ部、Ｂ部およびＣ部の断面を繋げた概念的な図であり、現実の断面を示すものではない。

磁気リードスイッチ１００は、第１表面１０２ａを有する基板１０２を有する。基板１０２は、たとえばシリコンからなる。第１表面１０２ａには、第１構造体１１０、第２構造体１２０、第３構造体１３０および第４構造体１４０が形成され、溝１５０を有する。第１表面１０２ａには、電極部構造体１７０が形成され、電極部構造体１７０には電極パッド１８０が形成されている。第４構造体１４０の上部には、キャップ１９０が配置され、キャップ１９０および接着剤等のシール材１９２によって第１構造体１１０、第２構造体１２０および第３構造体１３０やその上に形成される素子部材が封止され、保護される。

第１構造体１１０は、基部１１０−１、梁部１１０−２および可動部１１０−３を有する。基部１１０−１は、基板１０２の第１表面１０２ａに固定され、梁部１１０−２は、一端が基部１１０−１に接続される。可動部１１０−３は、梁部１１０−２の他端に接続され、基板１０２に対し可動である。第１構造体１１０は、たとえばシリコンからなる。

第１構造体１１０は、第１表面１０２ａと平行な第１面１１０ａ、および、少なくとも可動部１１０−３において第２構造体１２０と対向する第２面１１０ｂ、を有する。また、第１構造体１１０は、少なくとも可動部１１０−３において第４構造体１４０と対向する第８面１１０ｃを有する。

第１構造体１１０には、第１絶縁層１１２および第１下地層１１４が形成され、第１構造体１１０の基部１１０−１および可動部１１０−３には、第１磁性層１１６が形成されている。なお、第１磁性層１１６は第１構造体１１０の梁部１１０−２にも形成されていてもよい。つまり、第１下地層１１４および第１磁性層１１６が、第１構造体１１０の全体に形成されてもよい。

第２構造体１２０は、基板１０２の第１表面１０２ａに固定され、第１構造体１１０の可動部１１０−３に対向するよう配置されている。第２構造体１２０は、たとえばシリコンからなる。第２構造体１２０は、第１表面１０２ａと平行な第３面１２０ａ、および、第１構造体１１０の少なくとも可動部１１０−３と対向する第４面１２０ｂを有する。第２構造体１２０には、第２絶縁層１２２、第２下地層１２４および第２磁性層１２６が形成されている。

第３構造体１３０は、基板１０２の第１表面１０２ａに固定され、第２構造体１２０に対し直線状に配置され、且つ、第１構造体１１０の可動部１１０−３に対向するよう配置される。第３構造体１３０は、たとえばシリコンからなる。第３構造体１３０は、第１表面１０２ａと平行な第５面１３０ａ、および、第１構造体１１０の少なくとも可動部１１０−３と対向する第６面１３０ｂ、を有する。第３構造体１３０には、第３絶縁層１３２、図示しない第３下地層および第３磁性層１３６が形成されている。なお、第１構造体１１０と第３構造体１３０とは一体に形成されている。しかし、第１構造体１１０と第３構造体１３０とを別箇に構成してもよい。

第４構造体１４０は、基板１０２の第１表面１０２ａに固定され、第１構造体１１０、第２構造体１２０、第３構造体１３０その他の構造体を囲む。第４構造体１４０は、たとえばシリコンからなる。第４構造体１４０は、第１構造体１１０の少なくとも可動部１１０−３と対向する第７面１４０ｂを有する。

磁気リードスイッチ１００に外部磁界が加わると、矢印１６０で示すような磁路が形成され、当該磁路を通過する磁束によって可動部１１０−３の第１磁性層１１６が第２磁性層１２６および第３磁性層１３６の方向に引き寄せられ、スイッチがON状態になる。

図５は、磁気リードスイッチ１００における一部部材を示した平面図である。図５において、第１構造体１１０の可動部１１０−３、第２構造体１２０、第３構造体１３０を示しているが、各構造体には前記の通り絶縁層、下地層および磁性層が形成されており、絶縁層、下地層および磁性層について特に図示しないが、これら部材は各構造体の形状に即して形成されているものとする。

図５に示すように、第１磁性層１１６と第２磁性層１２６とが接した状態で、第２面１１０ｂと第４面１２０ｂとが平行な位置関係になる。このような位置関係となることで、第１磁性層１１６と第２磁性層１２６とがL１に沿って面接触または線接触に近い形態で接触することとなり、両磁性層を良好に接触することができる。スイッチ動作を安定化することができる。

図６から図８は、磁気リードスイッチ１００の他の例における一部部材を示した平面図である。同図において、絶縁層、下地層および磁性層が各構造体の形状に即して形成されていることは図５の場合と同様である。図６に示す例では、第１磁性層１１６、第２磁性層１２６および第３磁性層が接した状態で、第２面１１０ｂ、第４面１２０ｂおよび第６面１３０ｂが平行な位置関係になっている。図７の例では、第２構造体１２０および第３構造体１３０の一部で平行な位置関係になっている。図８の例では、第１構造体１１０の第２面１１０ｂを斜めにして第２面１１０ｂ、第４面１２０ｂおよび第６面１３０ｂが平行な位置関係になるように構成している。これらの場合も、図５の例と同様な効果を得ることができる。

図５から図８に示した例では、接触面積が大きくなる利点があるものの、接触した後に磁性層が剥離されなくなる可能性がある、このような場合の剥離を容易にする観点から、図９から図１４に示すような構成が採用できる。

図９から図１４は、磁気リードスイッチ１００のさらに他の例における一部部材を示した平面図である。同図において、第１構造体１１０の可動部１１０−３、第２構造体１２０、第３構造体１３０、第４構造体１４０を示しているが、前記の通り、第１構造体１１０、第２構造体１２０および第３構造体１３０には絶縁層、下地層および磁性層が形成されており、第４構造体１４０には絶縁層が形成されている。絶縁層、下地層および磁性層について特に図示しないが、これら部材は各構造体の形状に即して形成され、ているものとする。

図９に示すように、第２面１１０ｂに形成された第１磁性層１１６に第１突起部１１８を有する。また、図１０に示すように、第４面１２０ｂに形成された第２磁性層１２６に第２突起部１２８を有し、第６面１３０ｂに形成された第３磁性層に第３突起部１３８を有する。これら突起部を有することで、一旦接触した磁性層を良好に分離（剥離）することができる。

なお、図１１に示すように、第８面１１０ｃに形成された第１磁性層１１６に第４突起部１１９を有することができる。また、図１２に示すように、第４構造体１４０の第７面１４０ｂに突起１４８が形成されてもよい。第１構造体１１０の第８面１１０ｃに第４突起部１１９を、第４構造体１４０の第７面１４０ｂに突起１４８を有することで、第１構造体１１０が第４構造体１４０に付着することを防止できる。なお、図１３に示すように、第８面１１０ｃおよび第７面１４０ｂの両方に突起を設けても良い。

また、上記した突起部は、構造体自体に突起が形成されてもよく、下地層に突起が形成され、結果として磁性層に突起が形成されても良い。すなわち、第１構造体１１０の第２面１１０ｂに突起が形成され、当該突起により第１磁性層１１６の第１突起部１１８が形成される第１の構成、または、第１面１１０ａの内側領域Ｉに形成された第１下地層１１４に、第２面１１０ｂ方向の突パターンが形成され、突パターンにより第１磁性層１１６の第１突起部１１８が形成される第２の構成、の何れかの構成により第１突起部１１８が形成されてもよい。あるいは、第２構造体１２０の第４面１２０ｂに突起が形成され、当該突起により第２磁性層１２６の第２突起部１２８が形成される第３の構成、または、第３面１２０ａの内側領域Ｉに形成された第２下地層１２４に、第４面１２０ｂ方向の突パターンが形成され、突パターンにより第２磁性層１２６の第２突起部１２８が形成される第４の構成、の何れかの構成により第２突起部１２８が形成されてもよい。あるいは、第３構造体１３０の第６面１３０ｂに突起が形成され、当該突起により第３磁性層の第３突起部１３８が形成される第５の構成、または、第５面１３０ａの内側領域Ｉに形成された第３下地層に、第６面１３０ｂ方向の突パターンが形成され、突パターンにより第３磁性層の第３突起部１３８が形成される第６の構成、の何れかの構成により第３突起部１３８が形成されてもよい。あるいは、第１構造体１１０の第８面１１０ｃに突起が形成され、当該突起により第１磁性層１１６の第４突起部１１９が形成される第７の構成、または、第１面１１０ａの内側領域Ｉに形成された第１下地層１１４に、第８面１１０ｃ方向の突パターンが形成され、突パターンにより第１磁性層１１６の第４突起部１１９が形成される第８の構成、の何れかの構成により第４突起部１１９が形成されてもよい。

図１５は、磁気リードスイッチ１００の一部を拡大して示す断面図である。図１５に示すように、第１下地層１１４は、第１面１１０ａの外周領域Ｏを除く内側領域Ｉに形成され、第１磁性層１１６は、第１面１１０ａおよび第２面１１０ｂに形成されている。第１磁性層１１６は、第８面１１０ｃにも形成されている。また、第２下地層１２４が、第３面１２０ａの外周領域Ｏを除く内側領域Ｉに形成され、第２磁性層１２６が、第３面１２０ａおよび第４面１２０ｂに形成されている。

第１磁性層１１６の形成には、第１下地層１１４に通電するメッキ法を用いことができ、メッキ法を用いる場合、メッキ範囲を規定するためのレジストパターンを第１下地層１１４上に形成しない場合には、メッキ層は、第１下地層１１４の表面および側面から等方的に、すなわち、第１面１１０ａの垂直方向、第２面１１０ｂ方向、第８面１１０ｃ方向に成長する。そのため、仮に第１下地層１１４が外周領域Ｏまで存在し、可動部１１０−３の厚さと同等以上の厚さのメッキ層を形成する場合、形成されるメッキ層は、第２面１１０ｂ、第８面１１０ｃを覆い、且つ、第１構造体１１０の底部やその下の基板に達し、可動部が固定化されてしまうおそれがある。

しかし、本実施形態の磁気リードスイッチ１００では、第１下地層１１４が第１面１１０ａの内側領域Ｉに形成され、外周領域Ｏに形成されない。このため、メッキ法により第１磁性層１１６を形成する際の横方向の膨らみ、つまり、第２面１１０ｂにおける第１磁性層１１６の成長を遅らせることができる。この結果、第１磁性層１１６を厚く形成しても、第１磁性層１１６が第１構造体１１０の底部に達することがなく、第１磁性層１１６を厚く形成することができる。第２下地層１２４についても同様のことが言える。

なお、第３構造体１３０における第３下地層についても同様のことが言える。すなわち、第３下地が、第５面１３０ａの外周領域Ｏを除く内側領域Ｉに形成され、第３磁性層１３６が、第５面１３０ａおよび第６面１３０ｂに形成されてもよい。

なお、図１６に示すように、第１絶縁層１１２が、第１面１１０ａと重複して、または第１面１１０ａの外周を超えて形成され、第２絶縁層１２２が、第３面１２０ａと重複して、または第３面１２０ａの外周を超えて形成されていてもよい。この場合、メッキ法における異常成長を抑制して、磁気リードスイッチ１００の信頼性を高めることができる。

すなわち、後に説明するように、第１下地層１１４や第２下地層１２４の形成には、金属層のドライエッチング法が用いられ、第１構造体１１０や第２構造体１２０等の形成には、シリコンの深堀エッチング法が用いられる。第１下地層１１４や第２下地層１２４を内側領域Ｉに形成する場合、第１下地層１１４や第２下地層１２４を形成するエッチングの際に、外側領域Ｏにエッチングの残渣物または再付着物が生成される場合がある。このような残渣物または再付着物は、第１磁性層１１６や第２磁性層１２６のメッキの際にメッキ異常成長を発生させる原因となるが、シリコン深堀エッチングに用いるレジストマスクを、第１絶縁層１１２や第２絶縁層１２２のパターンより小さく形成することで、シリコン深堀エッチングの際に前記したような残渣物または再付着物をエッチングされるシリコンと共に除去することができる。この結果、メッキ法における異常成長を抑制して、磁気リードスイッチ１００の信頼性を高めることができる。なお、このような場合、外側領域Ｏにおける第１絶縁層１１２や第２絶縁層１２２は、シリコン深堀エッチングにおけるマスクとして機能することとなり、その結果、第１絶縁層１１２が、第１面１１０ａと重複して、または第１面１１０ａの外周を超えて形成され、第２絶縁層１２２が、第３面１２０ａと重複して、または第３面１２０ａの外周を超えて形成されることとなる。

なお、第３絶縁層１３２についても同様に、第５面１３０ａと重複して、または第５面１３０ａの外周を超えて形成されていてもよい。

図２に示すように、溝１５０は、基板１０２を平面視した場合に梁部１１０−２および可動部１１０−３が位置する基板１０２の領域に形成される。溝１５０を有することで、可動部を有する第１構造体１１０の形成を確実にすることができる。なお、溝１５０の側壁および底面に絶縁層１５２を形成してもよい。溝１５０により、メッキ工程でのリンス液の回り込みが良くなり、リンス不足の時の可動部固着を防止することができる。

図１７から図２４は、磁気リードスイッチ１００の製造方法を工程順に示した断面図である。まず、図１７に示すように、シリコンからなる基板１０２に、たとえばドライエッチング法により、溝１５０を形成する。次に図１８に示すように、溝１５０の底面および側壁を含めた基板１０２に、たとえばシリコン酸化物からなる絶縁層１５２を形成し、シリコン層２００を形成する。絶縁層１５２の形成には、たとえば熱酸化法を用いることができる。シリコン層２００の形成には、たとえばシリコン基板の貼り合せおよびエッチバック法を用いることができる。

図１９に示すように、シリコン層２００の上面に、たとえばシリコン酸化物からなる絶縁層２０２およびメッキの下地層となる金属層２０４を形成する。絶縁層２０２および金属層２０４の形成には、たとえばスパッタ法を用いることができる。さらに、電極パッド１８０を、たとえばメッキ法により形成する。

図２０に示すように、金属層２０４をパターニングして、第１下地層１１４、第２下地層１２４、第３下地層、第４構造体の下地層１４４、および電極パッドの下地層１７４を形成する。なお、第４構造の下地層１４４は無くても良い。さらに、図２１に示すように、絶縁層２０２をパターニングして、第１絶縁層１１２、第２絶縁層１２２、第３絶縁層１３２、第４構造体の絶縁層１４２、および電極パッドの絶縁層１７２を形成する。このとき、先に形成した第１下地層１１４、第２下地層１２４等が内側領域Ｉに形成されるようにアライメントしてパターニングする。

図２２に示すように、磁性層を形成しない第４構造体１４０の領域や第１構造体１１０の梁部１１０−２を絶縁層１７６で覆い、図２３に示すように、シリコン層２００をエッチングする。このエッチングにより、梁部１１０−２および可動部１１０−３が基板１０２から離れ、可動できるようになる。

図２４に示すように、メッキ法を用いて下地層の露出されている部分に磁性層（第１磁性層１１６、第２磁性層１２６）を形成する。本実施の形態においては、下地層が内部領域に形成されているため、磁性層を厚く形成しても構造体の下部に達することはなく、厚い磁性層を形成することができる。なお、当該メッキ工程において、溝１５０が予め形成されているため、メッキ液やリンス液が滞りなく循環し、メッキ工程の信頼性を高めることができる。

１００…磁気リードスイッチ、１０２…基板、１０２ａ…第１表面、１１０…第１構造体、１１０−１…基部、１１０−２…梁部、１１０−３…可動部、１１０ａ…第１面、１１０ｂ…第２面、１１０ｃ…第８面、１１２…第１絶縁層、１１４…第１下地層、１１６…第１磁性層、１１８…第１突起部、１１９…第４突起部、１２０…第２構造体、１２０ａ…第３面、１２０ｂ…第４面、１２２…第２絶縁層、１２４…第２下地層、１２６…第２磁性層、１２８…第２突起部、１３０…第３構造体、１３０ａ…第５面、１３０ｂ…第６面、１３２…第３絶縁層、１３６…第３磁性層、１３８…第３突起部、１４０…第４構造体、１４０ｂ…第７面、１４２…絶縁層、１４４…下地層、１４８…突起、１５０…溝、１５２…絶縁層、１７０…電極部構造体、１７２…絶縁層、１７４…下地層、１７６…絶縁層、１８０…電極パッド、１９０…キャップ、１９２…シール材、２００…シリコン層、２０２…絶縁層、２０４…金属層、Ｉ…内側領域、Ｏ…外周領域。

Claims (17)

1. 第１表面を有する基板と、
   前記基板の前記第１表面に固定された基部、一端が前記基部に接続された梁部、および、前記梁部の他端に接続され、前記基板に対し可動な可動部、を有する第１構造体と、
   前記基板の前記第１表面に固定され、前記第１構造体の前記可動部に対向するよう配置された第２構造体と、
   前記第１構造体の少なくとも前記可動部に形成された第１磁性層と、
   前記第２構造体に形成された第２磁性層と、を有し、
   前記第１構造体が、前記第１表面と平行な第１面、および、少なくとも前記可動部において前記第２構造体と対向する第２面、を有し、
   前記第２構造体が、前記第１表面と平行な第３面、および、前記第１構造体の少なくとも前記可動部と対向する第４面、を有し、
   前記第１磁性層と前記第２磁性層とが接した状態で、前記第２面と前記第４面とが平行な位置関係になる
   磁気リードスイッチ。
2. 前記第２面に形成された前記第１磁性層に第１突起部を有する
   請求項１に記載の磁気リードスイッチ。
3. 前記第１構造体の前記第２面に突起が形成され、当該突起により前記第１磁性層の前記第１突起部が形成される第１の構成、または、
   前記第１面の外周領域を除く内側領域に第１下地層が形成され、前記第１下地層に、前記第２面方向の突パターンが形成され、前記突パターンにより前記第１磁性層の前記第１突起部が形成される第２の構成、の何れかの構成を有する
   請求項２に記載の磁気リードスイッチ。
4. 前記第４面に形成された前記第２磁性層に第２突起部を有する
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の磁気リードスイッチ。
5. 前記第２構造体の前記第４面に突起が形成され、当該突起により前記第２磁性層の前記第２突起部が形成される第３の構成、または、
   前記第３面の外周領域を除く内側領域に第２下地層が形成され、前記第２下地層に、前記第４面方向の突パターンが形成され、前記突パターンにより前記第２磁性層の前記第２突起部が形成される第４の構成、の何れかの構成を有する
   請求項４に記載の磁気リードスイッチ。
6. 前記基板の前記第１表面に固定され、前記第２構造体に対し直線状に配置され、且つ、前記第１構造体の前記可動部に対向するよう配置された第３構造体と、
   前記第３構造体に形成された第３磁性層と、をさらに有し、
   前記第３構造体が、前記第１表面と平行な第５面、および、前記第１構造体の少なくとも前記可動部と対向する第６面、を有し、
   前記第１磁性層、前記第２磁性層および前記第３磁性層が接した状態で、前記第２面、前記第４面および前記第６面が平行な位置関係になる
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載の磁気リードスイッチ。
7. 前記第６面に形成された前記第３磁性層に第３突起部を有する
   請求項６に記載の磁気リードスイッチ。
8. 前記第３構造体の前記第６面に突起が形成され、当該突起により前記第３磁性層の前記第３突起部が形成される第５の構成、または、
   前記第５面の外周領域を除く内側領域に第３下地層が形成され、前記第３下地層に、前記第６面方向の突パターンが形成され、前記突パターンにより前記第３磁性層の前記第３突起部が形成される第６の構成、の何れかの構成を有する
   請求項７に記載の磁気リードスイッチ。
9. 前記基板の前記第１表面に固定され、前記第１構造体、前記第２構造体その他の構造体を囲む第４構造体をさらに有し、
   前記第４構造体が、前記第１構造体の少なくとも前記可動部と対向する第７面、を有し、
   前記第４構造体の前記第７面に突起が形成されている
   請求項１から請求項８の何れか一項に記載の磁気リードスイッチ。
10. 前記第１構造体が、少なくとも前記可動部において前記第４構造体と対向する第８面を有し、
    前記第１磁性層が、前記第８面にも形成され、
    前記第８面に形成された前記第１磁性層に第４突起部を有する
    請求項９に記載の磁気リードスイッチ。
11. 前記第１構造体の前記第８面に突起が形成され、当該突起により前記第１磁性層の前記第４突起部が形成される第７の構成、または、
    前記第１面の前記内側領域に形成された前記第１下地層に、前記第８面方向の突パターンが形成され、前記突パターンにより前記第１磁性層の前記第４突起部が形成される第８の構成、の何れかの構成を有する
    請求項１０に記載の磁気リードスイッチ。
12. 前記第１下地層が、前記第１面の外周領域を除く内側領域に形成され、前記第１磁性層が、前記第１面および前記第２面に形成され、
    前記第２下地層が、前記第３面の外周領域を除く内側領域に形成され、前記第２磁性層が、前記第３面および前記第４面に形成され、
    前記第３下地層が、前記第５面の外周領域を除く内側領域に形成され、前記第３磁性層が、前記第５面および前記第６面に形成されている
    請求項６から請求項１１の何れか一項に記載の磁気リードスイッチ。
13. 前記第１構造体と前記第１下地層との間に形成された第１絶縁層と、
    前記第２構造体と前記第２下地層との間に形成された第２絶縁層と、
    前記第３構造体と前記第３下地層との間に形成された第３絶縁層と、をさらに有し、
    前記第１絶縁層が、前記第１面と重複して、または前記第１面の外周を超えて形成され、
    前記第２絶縁層が、前記第３面と重複して、または前記第３面の外周を超えて形成され、
    前記第３絶縁層が、前記第５面と重複して、または前記第５面の外周を超えて形成されている
    請求項６から請求項１２の何れか一項に記載の磁気リードスイッチ。
14. 前記第１構造体と前記第３構造体とが一体に形成されている
    請求項１から請求項１３の何れか一項に記載の磁気リードスイッチ。
15. 前記第１下地層および前記第１磁性層が、前記第１構造体の全体に形成されている
    請求項１から請求項１４の何れか一項に記載の磁気リードスイッチ。
16. 前記基板を平面視した場合に前記梁部および前記可動部が位置する前記基板の領域に、溝を有する
    請求項１から請求項１５の何れか一項に記載の磁気リードスイッチ。
17. 前記溝の側壁および底面に絶縁層を有する
    請求項１６に記載の磁気リードスイッチ。

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