JP3050526B2 - ラッチ（ｌａｔｃｈｉｎｇ）型熱駆動マイクロリレー素子 - Google Patents
ラッチ（ｌａｔｃｈｉｎｇ）型熱駆動マイクロリレー素子Info
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01H1/00—Contacts
- H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]
-
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はラッチ（ｌａｔｃｈ
ｉｎｇ）型熱駆動マイクロリレー素子に関するもので、
より詳しくは他の電子部品との集積化が可能になるよう
に超小型化して製作の可能なラッチ型熱駆動マイクロリ
レーおよびその製造方法に関するものである。
ｉｎｇ）型熱駆動マイクロリレー素子に関するもので、
より詳しくは他の電子部品との集積化が可能になるよう
に超小型化して製作の可能なラッチ型熱駆動マイクロリ
レーおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、電気信号を中継するリレー
（ｒｅｌａｙ）は電子力あるいは圧力等の手段によって
二つの接点の間に伝導体を連結させ一側接点より他側接
点に電気信号を伝達する電気部品の中の一つである。
（ｒｅｌａｙ）は電子力あるいは圧力等の手段によって
二つの接点の間に伝導体を連結させ一側接点より他側接
点に電気信号を伝達する電気部品の中の一つである。
【０００３】従来のリレーは電子交換器、自動充電器
機、交通信号制御システム等広い応用分野で電流の開、
閉を担当するスイッチ素子として使用されているが、大
きさが大きくて、高価であり、リレーアレイ構成が不可
能だけでなく他の電子部品との集積化が難しいので利用
に不便があった。
機、交通信号制御システム等広い応用分野で電流の開、
閉を担当するスイッチ素子として使用されているが、大
きさが大きくて、高価であり、リレーアレイ構成が不可
能だけでなく他の電子部品との集積化が難しいので利用
に不便があった。
【０００４】すなわち、従来の技術として汎用化されて
いるリレーは主に駆動コイルとこの駆動コイルに印加さ
れる電圧によって発生する電子力でスイッチをオン／オ
フさせる方式が利用された。
いるリレーは主に駆動コイルとこの駆動コイルに印加さ
れる電圧によって発生する電子力でスイッチをオン／オ
フさせる方式が利用された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電子技術の発
達につれて電子部品の小型化が進むようになり、これら
の電子部品と同一な回路基板上にリレーを設置して回路
を構成しなければならない必要性が増大している。
達につれて電子部品の小型化が進むようになり、これら
の電子部品と同一な回路基板上にリレーを設置して回路
を構成しなければならない必要性が増大している。
【０００６】したがって、従来のリレーをより小型化す
ると同時に半導体基板上に集積させることができるマイ
クロリレーの開発が進行されてきた。
ると同時に半導体基板上に集積させることができるマイ
クロリレーの開発が進行されてきた。
【０００７】上述した条件を満足させるためには大きさ
が数ｍｍ以下で小型であり、他の電子部品とともに集積
化が可能でなければならない。
が数ｍｍ以下で小型であり、他の電子部品とともに集積
化が可能でなければならない。
【０００８】こうした条件を満足させるためには半導体
工程技術を使用して微細な構造を持つ形状で製造が可能
なリレーが開発されなければならない。
工程技術を使用して微細な構造を持つ形状で製造が可能
なリレーが開発されなければならない。
【０００９】従来技術のリレーの例として、提示された
ヨーロッパの特許ＥＰ−５７３２６７号は磁気（ｍａｇ
ｎｅｔｉｃ）駆動方式を使用し、信号電極部分に金属を
使用するため接触抵抗を１Ω以下にすることができず、
リレーアレイ構造が複雑であるという短所をもってい
る。
ヨーロッパの特許ＥＰ−５７３２６７号は磁気（ｍａｇ
ｎｅｔｉｃ）駆動方式を使用し、信号電極部分に金属を
使用するため接触抵抗を１Ω以下にすることができず、
リレーアレイ構造が複雑であるという短所をもってい
る。
【００１０】又、１９９５年トランスデューサー誌（Ｔ
ｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）に発表されたジェイ．ドレイク
（Ｊ．Ｄｒａｋｅ）の停電力駆動マイクロリレーは駆動
電圧が５０Ｖ以上、接触抵抗２Ωで実用化に問題点をも
っている。
ｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ）に発表されたジェイ．ドレイク
（Ｊ．Ｄｒａｋｅ）の停電力駆動マイクロリレーは駆動
電圧が５０Ｖ以上、接触抵抗２Ωで実用化に問題点をも
っている。
【００１１】したがって、上述した従来技術の問題点を
解決するための本発明の目的は、液体金属接点で１Ω以
下の接触抵抗を保持しながら半導体工程技術とシリコン
ウェハーの表面（ｓｕｒｆａｃｅ）およびバルク マイ
クロマシニング（ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ）を利
用した湿式食刻方法で集積化が可能な超小型のマイクロ
リレーを提供することにある。
解決するための本発明の目的は、液体金属接点で１Ω以
下の接触抵抗を保持しながら半導体工程技術とシリコン
ウェハーの表面（ｓｕｒｆａｃｅ）およびバルク マイ
クロマシニング（ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ）を利
用した湿式食刻方法で集積化が可能な超小型のマイクロ
リレーを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、半導体基板のバルク内に所定の体積を持
ち、その内部の空気を加熱するヒータ１２が設置されて
いる能動貯蔵庫と、上記の能動貯蔵庫と所定の間隔に離
隔され、その内部にヒータが設置された、同一の体積を
持つ受動貯蔵庫と、上記の能動貯蔵庫と受動貯蔵庫の間
の空間に延長され、接点金属である液体金属５０の移動
路としての役割を果たすチャンネルと、互いに離隔され
て上記のチャンネルの所定の領域から各々チャンネルの
内部に一端が挿入され外部へ伸びる第１信号電極と、上
記の第１信号電極と一定の間隔に離隔されて同一な形状
で形成されている第２信号電極と、上記のチャンネルの
内部に実装されて第１信号電極と第２信号電極の接点と
しての役割を果たす液体金属と、半導体基板の上、下側
面に接合されている上、下部ガラス基板とを含むことを
特徴とする。
めの本発明は、半導体基板のバルク内に所定の体積を持
ち、その内部の空気を加熱するヒータ１２が設置されて
いる能動貯蔵庫と、上記の能動貯蔵庫と所定の間隔に離
隔され、その内部にヒータが設置された、同一の体積を
持つ受動貯蔵庫と、上記の能動貯蔵庫と受動貯蔵庫の間
の空間に延長され、接点金属である液体金属５０の移動
路としての役割を果たすチャンネルと、互いに離隔され
て上記のチャンネルの所定の領域から各々チャンネルの
内部に一端が挿入され外部へ伸びる第１信号電極と、上
記の第１信号電極と一定の間隔に離隔されて同一な形状
で形成されている第２信号電極と、上記のチャンネルの
内部に実装されて第１信号電極と第２信号電極の接点と
しての役割を果たす液体金属と、半導体基板の上、下側
面に接合されている上、下部ガラス基板とを含むことを
特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明の実施の形態を詳しく説明する。
本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１４】図１は本発明による熱駆動マイクロリレー
の平面構造を概略的に図示した平面図であり、図２は本
発明のラッチ型熱駆動マイクロリレー素子の平面レイア
ウトである。
の平面構造を概略的に図示した平面図であり、図２は本
発明のラッチ型熱駆動マイクロリレー素子の平面レイア
ウトである。
【００１５】まず、図１と図２を参照すると、本発明に
よる熱駆動マイクロリレーは所定の体積を持つ能動貯蔵
庫１０と、この能動貯蔵庫１０と所定の間隔に離隔され
て同一な体積を持つ受動貯蔵庫４０が形成されている。
能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０の間に所定の直径を持
つ流通路としてチャンネル２０が形成されている。この
チャンネル２０の中間部に上記のチャンネルより小さい
直径を持つマイクロチャンネル領域２１が形成されてい
る。チャンネル２０の内部に液体金属５０が実装されて
いる。
よる熱駆動マイクロリレーは所定の体積を持つ能動貯蔵
庫１０と、この能動貯蔵庫１０と所定の間隔に離隔され
て同一な体積を持つ受動貯蔵庫４０が形成されている。
能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０の間に所定の直径を持
つ流通路としてチャンネル２０が形成されている。この
チャンネル２０の中間部に上記のチャンネルより小さい
直径を持つマイクロチャンネル領域２１が形成されてい
る。チャンネル２０の内部に液体金属５０が実装されて
いる。
【００１６】図１のような構造を持つ熱駆動マイクロリ
レーの動作原理は、リレーの能動貯蔵庫（ａｃｔｉｖｅ
ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）１０の圧力が上昇してチャンネ
ル内部に実装されているリレーの電極接点用で使用され
る液体金属５０が受動貯蔵庫（ｐａｓｓｉｖｅ ｒｅｓ
ｅｒｖｏｉｒ）４０側に移動し、受動貯蔵庫４０の圧力
が上昇すると液体金属が能動貯蔵庫１０側の元の位置に
引き返すようになる。
レーの動作原理は、リレーの能動貯蔵庫（ａｃｔｉｖｅ
ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）１０の圧力が上昇してチャンネ
ル内部に実装されているリレーの電極接点用で使用され
る液体金属５０が受動貯蔵庫（ｐａｓｓｉｖｅ ｒｅｓ
ｅｒｖｏｉｒ）４０側に移動し、受動貯蔵庫４０の圧力
が上昇すると液体金属が能動貯蔵庫１０側の元の位置に
引き返すようになる。
【００１７】これをより詳しく説明すると、マイクロチ
ャンネル領域２１で液体金属５０の形状は液体金属５０
の表面張力とシリコンとの親和力によって決定され、こ
の液体金属を駆動するのに必要な圧力はチャンネル２０
に液体金属を注入するための圧力と貯蔵庫とマイクロチ
ャンネル領域２１の体積比に対する圧力の合計で表わさ
れる。
ャンネル領域２１で液体金属５０の形状は液体金属５０
の表面張力とシリコンとの親和力によって決定され、こ
の液体金属を駆動するのに必要な圧力はチャンネル２０
に液体金属を注入するための圧力と貯蔵庫とマイクロチ
ャンネル領域２１の体積比に対する圧力の合計で表わさ
れる。
【００１８】マイクロチャンネル領域２１で液体金属５
０を駆動するための圧力Ｐは次の数式に表現される。
０を駆動するための圧力Ｐは次の数式に表現される。
【００１９】
【数１】
【００２０】この時、Ｐはチャンネル２０で液体金属５
０を駆動するために必要な圧力、γ1は表面張力（ｓｕ
ｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ）、Ｄはチャンネル直径、
θcは液体金属の接触角（ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｇｌ
ｅ）である。
０を駆動するために必要な圧力、γ1は表面張力（ｓｕ
ｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ）、Ｄはチャンネル直径、
θcは液体金属の接触角（ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｇｌ
ｅ）である。
【００２１】図１のようなマイクロリレー素子で液体金
属５０滴が距離ｘほど移動すると、能動貯蔵庫１０の圧
力および体積が変動し、液体金属５０が動くことが可能
な距離が制限される。
属５０滴が距離ｘほど移動すると、能動貯蔵庫１０の圧
力および体積が変動し、液体金属５０が動くことが可能
な距離が制限される。
【００２２】能動貯蔵庫１０の圧力、体積がＰ1（Ｖ
1（ｘ＝０））からＰａ，Ｖａ（ｘ＝ｘ）に、受動貯蔵
庫４０の圧力、体積がＰ0，Ｖ0（ｘ＝０）から、Ｐp，
Ｖp（ｘ＝ｘ）に変ったと仮定し、この時の大気圧はＰ0
とし、体積比に対する圧力に対して数式に表現すると次
のようである。
1（ｘ＝０））からＰａ，Ｖａ（ｘ＝ｘ）に、受動貯蔵
庫４０の圧力、体積がＰ0，Ｖ0（ｘ＝０）から、Ｐp，
Ｖp（ｘ＝ｘ）に変ったと仮定し、この時の大気圧はＰ0
とし、体積比に対する圧力に対して数式に表現すると次
のようである。
【００２３】
【数２】
【００２４】
【数３】
【００２５】
【数４】
【００２６】
【数５】
【００２７】
【数６】
【００２８】上の数式で、Ｖ1＋Ａcｘ＝Ｖ0，Ｖ1＝ｋＡ
cｘに仮定した。Ａcはマイクロリレー素子のマイクロチ
ャンネル領域２１部分の断面積である。
cｘに仮定した。Ａcはマイクロリレー素子のマイクロチ
ャンネル領域２１部分の断面積である。
【００２９】それゆえ、マイクロリレー素子で液体金属
５０を駆動するための圧力は数式（１），（６）の合計
である（７）式のＰ２に表われる。
５０を駆動するための圧力は数式（１），（６）の合計
である（７）式のＰ２に表われる。
【００３０】この時、ボイル（Ｂｏｙｌｅ′ｓ）の法則
とシャルル（Ｃｈａｒｌｅｓ′ｓ）の法則によりＰＶ／
Ｔ＝一定であるため、圧力変化に必要な温度差を数式で
表現すると次のようである。
とシャルル（Ｃｈａｒｌｅｓ′ｓ）の法則によりＰＶ／
Ｔ＝一定であるため、圧力変化に必要な温度差を数式で
表現すると次のようである。
【００３１】
【数７】
【００３２】
【数８】
【００３３】結果的に温度変化によって圧力が増加する
ようになり、これによって液体金属５０をリレー素子の
チャンネル２０内で移動させ、電気的な信号を導通およ
び遮断できるリレー素子の動作特性が得られる。
ようになり、これによって液体金属５０をリレー素子の
チャンネル２０内で移動させ、電気的な信号を導通およ
び遮断できるリレー素子の動作特性が得られる。
【００３４】図２は本発明による熱駆動マイクロリレー
素子を平面上に表した詳細図である。
素子を平面上に表した詳細図である。
【００３５】図２を参照して、本発明による熱駆動マイ
クロリレー素子の詳細な構成を説明する。
クロリレー素子の詳細な構成を説明する。
【００３６】本発明による熱駆動マイクロリレーは、半
導体基板１００の所定の領域に一定の体積を持ち、それ
の底面にヒータ１２がカンチレバー形状で設置されてい
る。このヒータ１２の通過ラインの下部に一方向へ一列
に各々断続して進行するヒータ支持台１４が設置されて
いる能動貯蔵庫１０と、上記の能動貯蔵庫１０と所定の
間隔に隔離されてヒータ４２とヒータ支持台４４が能動
貯蔵庫１０と同一な形状で設置されている受動貯蔵庫４
０が形成されている。能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０
の間に流通路としてチャンネル２０が形成されている。
このチャンネル２０の全体構成は、次のごとくである。
すなわち、そのチャンネル２０より小さい直径を持つマ
イクロチャンネル２１が中間領域に形成されている。能
動貯蔵庫１０とマイクロチャンネル領域２１の間に第１
チャンネル領域２２が設置されている。受動貯蔵庫４０
とマイクロチャンネル領域２１の間に第２チャンネル領
域２３が形成されている。第１チャンネル領域２２は、
能動貯蔵庫１０側において、二つの狭いチャンネルで形
成され、この二つの狭いチャンネルが一つの狭いチャン
ネルに延長される形態で第１の狭いチャンネル領域２４
と接続されている。第２チャンネル領域２３は、受動貯
蔵庫４０側において、二つの狭いチャンネルで形成さ
れ、この二つの狭いチャンネルが一つの狭いチャンネル
に延長される形態を持つ第２の狭いチャンネル領域２５
を含んでいる。
導体基板１００の所定の領域に一定の体積を持ち、それ
の底面にヒータ１２がカンチレバー形状で設置されてい
る。このヒータ１２の通過ラインの下部に一方向へ一列
に各々断続して進行するヒータ支持台１４が設置されて
いる能動貯蔵庫１０と、上記の能動貯蔵庫１０と所定の
間隔に隔離されてヒータ４２とヒータ支持台４４が能動
貯蔵庫１０と同一な形状で設置されている受動貯蔵庫４
０が形成されている。能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０
の間に流通路としてチャンネル２０が形成されている。
このチャンネル２０の全体構成は、次のごとくである。
すなわち、そのチャンネル２０より小さい直径を持つマ
イクロチャンネル２１が中間領域に形成されている。能
動貯蔵庫１０とマイクロチャンネル領域２１の間に第１
チャンネル領域２２が設置されている。受動貯蔵庫４０
とマイクロチャンネル領域２１の間に第２チャンネル領
域２３が形成されている。第１チャンネル領域２２は、
能動貯蔵庫１０側において、二つの狭いチャンネルで形
成され、この二つの狭いチャンネルが一つの狭いチャン
ネルに延長される形態で第１の狭いチャンネル領域２４
と接続されている。第２チャンネル領域２３は、受動貯
蔵庫４０側において、二つの狭いチャンネルで形成さ
れ、この二つの狭いチャンネルが一つの狭いチャンネル
に延長される形態を持つ第２の狭いチャンネル領域２５
を含んでいる。
【００３７】そして、互いに分離され第１チャンネル領
域２２で各々の内部から外部に進行する信号電極として
二つの電極に分れている第１信号電極３１，３２と第２
チャンネル２３に第１信号電極３１，３２と同一な形状
を持つ二つの電極になった第２信号電極３４，３５が形
成されている。
域２２で各々の内部から外部に進行する信号電極として
二つの電極に分れている第１信号電極３１，３２と第２
チャンネル２３に第１信号電極３１，３２と同一な形状
を持つ二つの電極になった第２信号電極３４，３５が形
成されている。
【００３８】そして、チャンネル２０内部に導電性接触
金属として液体金属５０が実装されている構成を持つ。
金属として液体金属５０が実装されている構成を持つ。
【００３９】図３は図２のＡ−Ａ線によるラッチ型マイ
クロリレーの断面図を図示する。
クロリレーの断面図を図示する。
【００４０】図３を参照して、本発明によるラッチ型マ
イクロリレーの断面構造を説明する。
イクロリレーの断面構造を説明する。
【００４１】半導体基板１００の表面の所定の領域に所
定の面積と深さを持つ能動貯蔵庫１０が配置されてい
る。その内部の底面には内部の空気を加熱させるための
ヒータ１２がヒータ支持台１４の上を通過して設置され
ている。
定の面積と深さを持つ能動貯蔵庫１０が配置されてい
る。その内部の底面には内部の空気を加熱させるための
ヒータ１２がヒータ支持台１４の上を通過して設置され
ている。
【００４２】この能動貯蔵庫１０と所定の間隔に離隔さ
れ、同一な形状を持つヒータ４２とヒータ支持台４４が
設置されている受動貯蔵庫４０が設置されている。
れ、同一な形状を持つヒータ４２とヒータ支持台４４が
設置されている受動貯蔵庫４０が設置されている。
【００４３】能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０との間に
図３で点線に表した部分２０Ｌまで溝でチャンネル２０
（図示せず）が形成されている。
図３で点線に表した部分２０Ｌまで溝でチャンネル２０
（図示せず）が形成されている。
【００４４】上記の図示されなかったチャンネル２０の
進行方向で所定の間隔に離隔され、各々同一方向に対向
する第１信号電極３１，３２と第２信号電極３４，３５
が設置されている。
進行方向で所定の間隔に離隔され、各々同一方向に対向
する第１信号電極３１，３２と第２信号電極３４，３５
が設置されている。
【００４５】そして、第１信号電極３１，３２および第
２信号電極３４，３５と半導体基板１００の間は絶縁の
ために酸化膜１１２，１１４が形成されている。
２信号電極３４，３５と半導体基板１００の間は絶縁の
ために酸化膜１１２，１１４が形成されている。
【００４６】半導体基板１００の表面には能動貯蔵庫１
０、受動貯蔵庫４０およびチャンネル２０を上部より密
閉させるための上部ガラス基板１２０が合着されてい
る。半導体基板１００の下部面よりチャンネル２０に貫
通する第１穴１１６と第２穴１１８を密閉させるための
下部ガラス基板１３０が設置されている。上記第１，２
穴１１６，１１８を除外した半導体基板１００の下部に
は酸化膜１０６と窒化膜１０８でできた絶縁膜が形成さ
れている。
０、受動貯蔵庫４０およびチャンネル２０を上部より密
閉させるための上部ガラス基板１２０が合着されてい
る。半導体基板１００の下部面よりチャンネル２０に貫
通する第１穴１１６と第２穴１１８を密閉させるための
下部ガラス基板１３０が設置されている。上記第１，２
穴１１６，１１８を除外した半導体基板１００の下部に
は酸化膜１０６と窒化膜１０８でできた絶縁膜が形成さ
れている。
【００４７】上記のような構造でチャンネル２０の両端
部に形成されている第１の狭いチャンネル領域２４と第
２狭いチャンネル領域２５はマイクロリレーの駆動時、
能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０から発生する圧力によ
り液体金属５０が第１チャンネル領域２２、マイクロチ
ャンネル領域２１および第２チャンネル領域２３の範囲
をはずれないようにする役割を果たす。
部に形成されている第１の狭いチャンネル領域２４と第
２狭いチャンネル領域２５はマイクロリレーの駆動時、
能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０から発生する圧力によ
り液体金属５０が第１チャンネル領域２２、マイクロチ
ャンネル領域２１および第２チャンネル領域２３の範囲
をはずれないようにする役割を果たす。
【００４８】同じように、第１チャンネル領域２２と第
２チャンネル領域２３の間に形成されているマイクロチ
ャンネル領域２１は能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０か
ら発生する圧力によって液体金属５０が第１チャンネル
領域２２と第２チャンネル領域２３に移動された後、上
記のチャンネル領域を離脱しないようにする役割を果た
す。
２チャンネル領域２３の間に形成されているマイクロチ
ャンネル領域２１は能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０か
ら発生する圧力によって液体金属５０が第１チャンネル
領域２２と第２チャンネル領域２３に移動された後、上
記のチャンネル領域を離脱しないようにする役割を果た
す。
【００４９】すなわち、上記のように広い幅を持つ第１
チャンネル領域２２と第２チャンネル領域２３より狭い
幅を持つマイクロチャンネル領域２１、このマイクロチ
ャンネル領域２１より狭い幅を持つ第１の狭いチャンネ
ル２４と第２の狭いチャンネル２５により構成されたチ
ャンネル２０は、液体金属５０が動いた後、逆方向に引
き返すことを防止するラッチ作用とヒータ１２，４２に
印加される電圧変動幅の範囲を大きくする作用を果たす
ように形成されている。
チャンネル領域２２と第２チャンネル領域２３より狭い
幅を持つマイクロチャンネル領域２１、このマイクロチ
ャンネル領域２１より狭い幅を持つ第１の狭いチャンネ
ル２４と第２の狭いチャンネル２５により構成されたチ
ャンネル２０は、液体金属５０が動いた後、逆方向に引
き返すことを防止するラッチ作用とヒータ１２，４２に
印加される電圧変動幅の範囲を大きくする作用を果たす
ように形成されている。
【００５０】又、ヒータ支持台１４，４４は熱伝達が少
ない酸化膜を使用し、ヒータ支持台１４，４４の配置は
ヒータ１２，４２に電圧が印加されて熱膨脹が生じる場
合を考慮してカンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）形
態に製作されている。
ない酸化膜を使用し、ヒータ支持台１４，４４の配置は
ヒータ１２，４２に電圧が印加されて熱膨脹が生じる場
合を考慮してカンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）形
態に製作されている。
【００５１】そして、第１穴１１６は液体金属５０をリ
レーの第１チャンネル領域２２に注入するためのもので
あり、第２穴１１８は液体金属５０に注入時、逆方向の
圧力発生による注入圧力の上昇を防ぐために形成されて
いる。
レーの第１チャンネル領域２２に注入するためのもので
あり、第２穴１１８は液体金属５０に注入時、逆方向の
圧力発生による注入圧力の上昇を防ぐために形成されて
いる。
【００５２】この時、第１穴１１６と第２穴１１８は体
積比を大きくするために下部部分が広く上部に行くにつ
れて狭い直径を持つように形成されている。
積比を大きくするために下部部分が広く上部に行くにつ
れて狭い直径を持つように形成されている。
【００５３】すなわち、能動貯蔵庫１０および受動貯蔵
庫４０から発生する圧力がチャンネル２０の液体金属５
０に加わる時、空気圧力の加圧方向に対して反対に作用
する圧力の効果を最小化するため、第１，２穴１１６，
１１８と貯蔵庫１０，４０の体積比を３０：１になるよ
うに形成した。
庫４０から発生する圧力がチャンネル２０の液体金属５
０に加わる時、空気圧力の加圧方向に対して反対に作用
する圧力の効果を最小化するため、第１，２穴１１６，
１１８と貯蔵庫１０，４０の体積比を３０：１になるよ
うに形成した。
【００５４】又、能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０の側
壁部分は上部部分が広くて、下部部分が狭い傾斜型構造
に形成された。これは、ヒータ１２，４２によって加熱
された空気が効果的にチャンネル２０に伝達できるよう
にするためである。
壁部分は上部部分が広くて、下部部分が狭い傾斜型構造
に形成された。これは、ヒータ１２，４２によって加熱
された空気が効果的にチャンネル２０に伝達できるよう
にするためである。
【００５５】そして、上記の第１信号電極３１，３２と
第２信号電極３４，３５はマイクロメータ単位厚さのＴ
ｉＷ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉの中、いずれか１つで形成さ
れ、ヒータ１２，４２の材料としてはプラチナ（Ｐ
ｔ）、ポリシリコン、ニッケル等で製作される。
第２信号電極３４，３５はマイクロメータ単位厚さのＴ
ｉＷ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉの中、いずれか１つで形成さ
れ、ヒータ１２，４２の材料としてはプラチナ（Ｐ
ｔ）、ポリシリコン、ニッケル等で製作される。
【００５６】上述した構造を持つ熱駆動マイクロリレー
は、受動貯蔵庫４０のヒータ４２に電源が印加されず能
動貯蔵庫１０のヒータ１２に電源が印加される場合、能
動貯蔵庫１０内部の空気が加熱されることによって内部
圧力が上昇する。
は、受動貯蔵庫４０のヒータ４２に電源が印加されず能
動貯蔵庫１０のヒータ１２に電源が印加される場合、能
動貯蔵庫１０内部の空気が加熱されることによって内部
圧力が上昇する。
【００５７】この時、この圧力がリレーの接点として使
用される水銀、ガリウム等の液体金属５０の表面張力
（ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ）である上記の式
（１）の力（圧力）より強くなった時、上記の液体金属
５０が右側に移動して第２信号電極３４，３５の両端に
接触することによって第２信号電極３４，３５が伝導
（ＯＮ）状態になる。
用される水銀、ガリウム等の液体金属５０の表面張力
（ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｎｓｉｏｎ）である上記の式
（１）の力（圧力）より強くなった時、上記の液体金属
５０が右側に移動して第２信号電極３４，３５の両端に
接触することによって第２信号電極３４，３５が伝導
（ＯＮ）状態になる。
【００５８】これと反対に能動貯蔵庫１０のヒータ１２
に電源が印加されず受動貯蔵庫４０のヒータ４２に電源
が印加される場合、受動貯蔵庫４０の内部圧力が上昇し
て第２チャンネル領域２３にある液体金属５０が第１チ
ャンネル領域２２に移動する。これによって第２信号電
極３４，３５を通じて一側に流れる電流が遮断され、第
１信号電極３１，３２が伝導状態になる。
に電源が印加されず受動貯蔵庫４０のヒータ４２に電源
が印加される場合、受動貯蔵庫４０の内部圧力が上昇し
て第２チャンネル領域２３にある液体金属５０が第１チ
ャンネル領域２２に移動する。これによって第２信号電
極３４，３５を通じて一側に流れる電流が遮断され、第
１信号電極３１，３２が伝導状態になる。
【００５９】すなわち、上記の二つの動作状態で、能動
貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０の各ヒータ１２，４２に電
源を選択的に印加できるようにすることによって各々二
つの電極で構成された第１信号電極３１，３２と第２信
号電極３４，３５で構成される電源ラインを流れる電流
をオン／オフさせることができる。
貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０の各ヒータ１２，４２に電
源を選択的に印加できるようにすることによって各々二
つの電極で構成された第１信号電極３１，３２と第２信
号電極３４，３５で構成される電源ラインを流れる電流
をオン／オフさせることができる。
【００６０】又、上記のような動作で一側の電源ライン
をオンさせて、他側の電源ラインはオフさせるために能
動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０のヒータ１２，４２に印
加される電源は所定の時間、たとえば、液体金属５０を
第１チャンネル領域１０より第２チャンネル領域４０
に、あるいはその反対に移動させるのに必要な時間の間
だけ印加することもできる。
をオンさせて、他側の電源ラインはオフさせるために能
動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０のヒータ１２，４２に印
加される電源は所定の時間、たとえば、液体金属５０を
第１チャンネル領域１０より第２チャンネル領域４０
に、あるいはその反対に移動させるのに必要な時間の間
だけ印加することもできる。
【００６１】図４は本発明のラッチ型熱駆動リレー素子
の変形例を図示した平面図である。
の変形例を図示した平面図である。
【００６２】図４に図示された変形例によるラッチ型熱
駆動マイクロリレー素子は図２および図３に図示したリ
レー素子と狭いチャンネル領域だけが異なるだけで他の
構成部分は同一である。
駆動マイクロリレー素子は図２および図３に図示したリ
レー素子と狭いチャンネル領域だけが異なるだけで他の
構成部分は同一である。
【００６３】すなわち、本発明の変形例によると、先の
実施の形態での第１の狭いチャンネル領域２４と第２の
狭いチャンネル領域２５が、能動貯蔵庫１０と受動貯蔵
庫４０から各々第１チャンネル領域２２と第２チャンネ
ル領域２３に延長されている第１の狭いチャンネル領域
２８と第２の狭いチャンネル領域２９が一つの流通路形
状に置き換わっている。
実施の形態での第１の狭いチャンネル領域２４と第２の
狭いチャンネル領域２５が、能動貯蔵庫１０と受動貯蔵
庫４０から各々第１チャンネル領域２２と第２チャンネ
ル領域２３に延長されている第１の狭いチャンネル領域
２８と第２の狭いチャンネル領域２９が一つの流通路形
状に置き換わっている。
【００６４】以下、図２と図３で説明した平面構造と断
面構造を持つラッチ型マイクロリレー素子の製造工程を
図５ないし図１１を参照して説明すると次のようであ
る。
面構造を持つラッチ型マイクロリレー素子の製造工程を
図５ないし図１１を参照して説明すると次のようであ
る。
【００６５】図５ないし図６を参照すると、〔１００〕
あるいは〔１１０〕の結晶方向を持つ半導体基板１００
の前面と後面に写真食刻工程時、パターンニングされて
食刻遮蔽マスクとして使用される絶縁膜で各々１０００
Åの厚さを持つ酸化膜１０２，１０６と２０００Åの厚
さを持つ窒化膜１０４，１０８を基板の前面と後面に次
列に形成する。
あるいは〔１１０〕の結晶方向を持つ半導体基板１００
の前面と後面に写真食刻工程時、パターンニングされて
食刻遮蔽マスクとして使用される絶縁膜で各々１０００
Åの厚さを持つ酸化膜１０２，１０６と２０００Åの厚
さを持つ窒化膜１０４，１０８を基板の前面と後面に次
列に形成する。
【００６６】続いて、半導体基板１００上部面の酸化膜
１０２と窒化膜１０６を写真食刻法で半導体基板１００
上部面にマイクロリレーの配線領域を形成するための領
域が露出されるように窒化膜１０４と酸化膜１０２を除
去して配線領域形成用食刻マスクパターン（図示せず）
を形成する。
１０２と窒化膜１０６を写真食刻法で半導体基板１００
上部面にマイクロリレーの配線領域を形成するための領
域が露出されるように窒化膜１０４と酸化膜１０２を除
去して配線領域形成用食刻マスクパターン（図示せず）
を形成する。
【００６７】次に、上記の食刻マスクパターンを食刻遮
蔽膜に利用して露出された半導体基板１００を異方性湿
式食刻して図５に示されたように互いに一定の間隔に隔
離されて縦方向に伸びる第１配線領域６０ａと第２配線
領域６０ｂを形成する。
蔽膜に利用して露出された半導体基板１００を異方性湿
式食刻して図５に示されたように互いに一定の間隔に隔
離されて縦方向に伸びる第１配線領域６０ａと第２配線
領域６０ｂを形成する。
【００６８】続いて、残存する窒化膜１０４と酸化膜１
０２を写真食刻法で再パターンニングして能動貯蔵庫領
域、チャンネル領域および受動貯蔵庫領域用の食刻マス
クパターン（図示されない）を形成した後、半導体基板
１００の露出された部分を異方性湿式食刻して図５に図
示されたように互いに一定の間隔を保持し、大きい面積
を持つ能動貯蔵庫領域１０ａと受動貯蔵庫領域４０ａを
形成すると同時に二つの領域を連結させるチャンネル２
０を互いに一体形の溝で形成する。
０２を写真食刻法で再パターンニングして能動貯蔵庫領
域、チャンネル領域および受動貯蔵庫領域用の食刻マス
クパターン（図示されない）を形成した後、半導体基板
１００の露出された部分を異方性湿式食刻して図５に図
示されたように互いに一定の間隔を保持し、大きい面積
を持つ能動貯蔵庫領域１０ａと受動貯蔵庫領域４０ａを
形成すると同時に二つの領域を連結させるチャンネル２
０を互いに一体形の溝で形成する。
【００６９】この時、このチャンネル２０はその中間部
分に狭い幅を持つマイクロチャンネル領域２２ａが形成
されている。能動貯蔵庫領域１０ａとマイクロチャンネ
ル領域２１の間には上記のマイクロチャンネル領域より
狭い幅を持つ第１の狭いチャンネル領域２４および第１
チャンネル領域２２が形成されている。上記のマイクロ
チャンネル領域２１と受動貯蔵庫領域４０ａの間には第
２チャンネル領域２３と第２の狭いチャンネル２５が形
成されている構造を持つように形成される。
分に狭い幅を持つマイクロチャンネル領域２２ａが形成
されている。能動貯蔵庫領域１０ａとマイクロチャンネ
ル領域２１の間には上記のマイクロチャンネル領域より
狭い幅を持つ第１の狭いチャンネル領域２４および第１
チャンネル領域２２が形成されている。上記のマイクロ
チャンネル領域２１と受動貯蔵庫領域４０ａの間には第
２チャンネル領域２３と第２の狭いチャンネル２５が形
成されている構造を持つように形成される。
【００７０】続いて、半導体基板１００上に残存する酸
化膜１０２と窒化膜１０４を次例に乾式食刻して除去し
た後、半導体基板１００の全面に電極形成用食刻マスク
パターン（図示せず）を形成し、半導体基板１００の露
出された部分を乾式食刻して図５と図６に図示されたよ
うに所定の間隔に隔離されて形成されている第１チャン
ネル領域２２と第２チャンネル領域２３の縦方向へ両側
に各々分離されている第１信号電極領域３１ａ，３２ａ
と第２信号電極領域３４ａ，３５ａを定義する。
化膜１０２と窒化膜１０４を次例に乾式食刻して除去し
た後、半導体基板１００の全面に電極形成用食刻マスク
パターン（図示せず）を形成し、半導体基板１００の露
出された部分を乾式食刻して図５と図６に図示されたよ
うに所定の間隔に隔離されて形成されている第１チャン
ネル領域２２と第２チャンネル領域２３の縦方向へ両側
に各々分離されている第１信号電極領域３１ａ，３２ａ
と第２信号電極領域３４ａ，３５ａを定義する。
【００７１】この時、食刻される第１信号電極領域３１
ａ，３２ａと第２信号電極領域３４ａ，３５ａとして食
刻される厚さは能動、受動貯蔵庫領域１０ａ，４０ａお
よびチャンネル領域２０ａの食刻深さより浅い深さを持
つように形成される。これは電極として形成される金属
がチャンネル２２の中間の深さの範囲に形成されるよう
にするためである。
ａ，３２ａと第２信号電極領域３４ａ，３５ａとして食
刻される厚さは能動、受動貯蔵庫領域１０ａ，４０ａお
よびチャンネル領域２０ａの食刻深さより浅い深さを持
つように形成される。これは電極として形成される金属
がチャンネル２２の中間の深さの範囲に形成されるよう
にするためである。
【００７２】上述した食刻工程により図５に図示したよ
うに半導体基板１００の内部に互いに空間的に連結され
る一定の形状を持つ溝が形成される。
うに半導体基板１００の内部に互いに空間的に連結され
る一定の形状を持つ溝が形成される。
【００７３】続いて、図７と図８に図示したように、半
導体基板１００の露出された部分である第１配線領域６
０ａ，６０ｂおよび第２配線領域７０ａ，７０ｂ、能動
貯蔵庫領域１０ａ、受動貯蔵庫領域４０ａおよびチャン
ネル領域２０ａに各々酸化膜１１２を形成する。
導体基板１００の露出された部分である第１配線領域６
０ａ，６０ｂおよび第２配線領域７０ａ，７０ｂ、能動
貯蔵庫領域１０ａ、受動貯蔵庫領域４０ａおよびチャン
ネル領域２０ａに各々酸化膜１１２を形成する。
【００７４】この時、酸化膜１１２の形成工程は上述し
た形成方法に限定されないし、露出された半導体基板１
００を熱酸化して熱酸化膜を形成したり陽極酸化法等に
よって形成したりすることもできる。
た形成方法に限定されないし、露出された半導体基板１
００を熱酸化して熱酸化膜を形成したり陽極酸化法等に
よって形成したりすることもできる。
【００７５】上記の酸化膜１１２は、後続形成される電
極およびヒータ用金属と配線用金属を半導体基板１００
より電気的に絶縁させるために形成される。
極およびヒータ用金属と配線用金属を半導体基板１００
より電気的に絶縁させるために形成される。
【００７６】続いて、能動貯蔵庫領域１０ａと受動貯蔵
庫領域４０ａに厚いＣＶＤ酸化膜１１４を形成する。こ
れは後続工程で形成されるヒータを貯蔵庫領域１０ａ，
４０ａの床面より浮遊させる支持台として利用するため
に形成される。
庫領域４０ａに厚いＣＶＤ酸化膜１１４を形成する。こ
れは後続工程で形成されるヒータを貯蔵庫領域１０ａ，
４０ａの床面より浮遊させる支持台として利用するため
に形成される。
【００７７】続いて、図９と図１０に図示したように、
露出された基板の全面に導電性であるプラチナ（Ｐ
ｔ）、ポリシリコンおよびニッケルを蒸着した後、これ
をパターンニングして上記の能動貯蔵庫領域１０ａおよ
び受動貯蔵庫領域４０ａにカンチレバー形を持つヒータ
１２，４２を形成すると同時に第１配線領域６０ａと第
２配線領域７０ａに第１配線６０と第２配線７０を形成
する。
露出された基板の全面に導電性であるプラチナ（Ｐ
ｔ）、ポリシリコンおよびニッケルを蒸着した後、これ
をパターンニングして上記の能動貯蔵庫領域１０ａおよ
び受動貯蔵庫領域４０ａにカンチレバー形を持つヒータ
１２，４２を形成すると同時に第１配線領域６０ａと第
２配線領域７０ａに第１配線６０と第２配線７０を形成
する。
【００７８】その後、上記のヒータ１２，４２を貯蔵庫
領域１０ａ，４０ａの床面より浮遊させるためにヒータ
１２，４２ラインが通過する下部の酸化膜１１４が縦方
向に断続されてヒータの下部に残存するように酸化膜１
１４を１次湿式食刻した後、２次に乾式食刻してヒータ
支持台１４，４４を形成する。これはヒータ１２，４２
が各々能動貯蔵庫領域１０ａと受動貯蔵庫領域４０ｂを
底面より浮遊させて電圧印加の時、熱効率を高めるため
である。
領域１０ａ，４０ａの床面より浮遊させるためにヒータ
１２，４２ラインが通過する下部の酸化膜１１４が縦方
向に断続されてヒータの下部に残存するように酸化膜１
１４を１次湿式食刻した後、２次に乾式食刻してヒータ
支持台１４，４４を形成する。これはヒータ１２，４２
が各々能動貯蔵庫領域１０ａと受動貯蔵庫領域４０ｂを
底面より浮遊させて電圧印加の時、熱効率を高めるため
である。
【００７９】この時、酸化膜１１４を湿式食刻で完全に
食刻する場合、ヒータ用金属が食刻溶液の表面張力によ
って貯蔵庫領域１０ａ，４０ａの床面に接触するおそれ
があるから湿式食刻と乾式食刻を並行した。
食刻する場合、ヒータ用金属が食刻溶液の表面張力によ
って貯蔵庫領域１０ａ，４０ａの床面に接触するおそれ
があるから湿式食刻と乾式食刻を並行した。
【００８０】続いて、上記の半導体基板１００の全面に
導電性金属であるＴｉＷ，Ａｕ，ＣｕおよびＮｉ等の金
属を蒸着し、これをパターンニングして第１チャンネル
領域２２と第２チャンネル領域２３に各々隔離されて縦
方向へ外部に伸びる第１信号電極３１，３２と第２信号
電極３４，３５を同時にパターンニングする。
導電性金属であるＴｉＷ，Ａｕ，ＣｕおよびＮｉ等の金
属を蒸着し、これをパターンニングして第１チャンネル
領域２２と第２チャンネル領域２３に各々隔離されて縦
方向へ外部に伸びる第１信号電極３１，３２と第２信号
電極３４，３５を同時にパターンニングする。
【００８１】続いて、半導体基板１００の全面に食刻遮
蔽物（図示せず）を形成した後、半導体基板１００の下
側面に形成されている酸化膜１０６と窒化膜１０８をパ
ターンニングして所定の直径で上記チャンネル領域２０
の中、各々第１の狭いチャンネル領域２４と第２の狭い
チャンネル２５に垂直で対応する領域が露出するように
食刻マスクパターン（残存する酸化膜と窒化膜）を形成
した後、半導体基板１００の下側より上側に食刻して第
１の狭いチャンネル２４と第２の狭いチャンネル２５の
所定の領域に貫通するように異方性乾式食刻して第１穴
１１６と第２穴１１８を形成する。
蔽物（図示せず）を形成した後、半導体基板１００の下
側面に形成されている酸化膜１０６と窒化膜１０８をパ
ターンニングして所定の直径で上記チャンネル領域２０
の中、各々第１の狭いチャンネル領域２４と第２の狭い
チャンネル２５に垂直で対応する領域が露出するように
食刻マスクパターン（残存する酸化膜と窒化膜）を形成
した後、半導体基板１００の下側より上側に食刻して第
１の狭いチャンネル２４と第２の狭いチャンネル２５の
所定の領域に貫通するように異方性乾式食刻して第１穴
１１６と第２穴１１８を形成する。
【００８２】この時、形成される第１穴１１２と第２穴
１１４は下側面が広くて上側面に行くにつれて狭くな
り、第１狭いチャンネル２４と第２狭いチャンネル２５
面が狭い直径で露出されるように形成する。導電性液体
金属のチャンネル２０の注入を容易にするため、このよ
うな傾斜型に形成される。
１１４は下側面が広くて上側面に行くにつれて狭くな
り、第１狭いチャンネル２４と第２狭いチャンネル２５
面が狭い直径で露出されるように形成する。導電性液体
金属のチャンネル２０の注入を容易にするため、このよ
うな傾斜型に形成される。
【００８３】続いて、図１１に図示したように、上記の
食刻マスクパターンを除去し、半導体基板１００の上部
表面にガラス基板１２０を陽極（ａｎｏｄｉｃ）結合
し、半導体基板１００の下側面が上側面になるように裏
返した状態で上記の第１穴１１６あるいは第２穴１１８
を通じて導電性金属として水銀あるいはガリウム等の液
体金属５０を注入する。
食刻マスクパターンを除去し、半導体基板１００の上部
表面にガラス基板１２０を陽極（ａｎｏｄｉｃ）結合
し、半導体基板１００の下側面が上側面になるように裏
返した状態で上記の第１穴１１６あるいは第２穴１１８
を通じて導電性金属として水銀あるいはガリウム等の液
体金属５０を注入する。
【００８４】続いて、半導体基板１００の下側面にガラ
ス基板１３０を紫外線接着剤で接着してマイクロリレー
素子を製造する。
ス基板１３０を紫外線接着剤で接着してマイクロリレー
素子を製造する。
【００８５】
【発明の効果】上述した本発明のラッチ型熱駆動マイク
ロリレー素子は、シリコンウェハーのバルク内にマイク
ロマシニング技術、電気鍍金技術および半導体工程技術
を利用してリレー素子を集積させることができるので、
既存のリレー素子より小型で製作することが可能であ
る。
ロリレー素子は、シリコンウェハーのバルク内にマイク
ロマシニング技術、電気鍍金技術および半導体工程技術
を利用してリレー素子を集積させることができるので、
既存のリレー素子より小型で製作することが可能であ
る。
【００８６】又、本発明のリレー素子は集積回路工程と
互換性があるのでリレーアレイ（ａｒｒａｙ）を構成で
きる長所がある。
互換性があるのでリレーアレイ（ａｒｒａｙ）を構成で
きる長所がある。
【図１】本発明のラッチ型熱駆動マイクロリレー素子の
平面概略図。
平面概略図。
【図２】本発明のラッチ型熱駆動マイクロリレー素子の
平面レイアウト図。
平面レイアウト図。
【図３】図２のＡ−Ａ線による断面を概略的に表したラ
ッチ型熱駆動マイクロリレー素子の断面図。
ッチ型熱駆動マイクロリレー素子の断面図。
【図４】本発明のラッチ型熱駆動マイクロリレー素子の
変形例を表した概略的な平面図。
変形例を表した概略的な平面図。
【図５】ラッチ型熱駆動マイクロリレー素子の平面図。
【図６】図５のＡ−Ａ線によるラッチ型マイクロリレー
素子の断面図。
素子の断面図。
【図７】半導体基板の食刻部分である貯蔵庫形成領域、
チャンネル形成領域、電極形成領域および配線領域に酸
化膜を形成した状態を表した平面図。
チャンネル形成領域、電極形成領域および配線領域に酸
化膜を形成した状態を表した平面図。
【図８】図７のＡ−Ａ線による半導体基板の断面を表し
た断面図。
た断面図。
【図９】熱駆動マイクロリレー素子の形成領域に各々ヒ
ータ、ヒータ支持台と信号電極を形成して液体金属を注
入した状態を概略的に表した平面図。
ータ、ヒータ支持台と信号電極を形成して液体金属を注
入した状態を概略的に表した平面図。
【図１０】半導体基板上に貯蔵庫、第１，２信号電極お
よび第１，２穴の形成状態を表した断面図。
よび第１，２穴の形成状態を表した断面図。
【図１１】ラッチ型熱駆動マイクロリレー素子の上部面
と下部面にガラス基板を合着してリレー素子の製作を完
了した状態を表した断面図。
と下部面にガラス基板を合着してリレー素子の製作を完
了した状態を表した断面図。
１０ 能動貯蔵庫 ２０ チャンネル ２１ マイクロチャンネル領域 ２２ 第１チャンネル領域 ２３ 第２チャンネル領域 ２４ 第１狭いチャンネル領域 ３１，３２ 第１信号電極 ３４，３５ 第２信号電極 ６０ 第１配線 ７０ 第２配線 １００ 半導体基板 １０２，１０６ 酸化膜 １０４，１０８ 窒化膜 １１２，１１４ 酸化膜 １１６，１１８ 第１，２穴 １２０ 上部ガラス基板 １３０ 下部ガラス基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョンヒュン リー 大韓民国、デェジョン、ユソンク、イォ ーウンドン、ハンビィット アパートメ ント 131−801 (72)発明者 ヒュンジョン ユー 大韓民国、デェジョン、ユソンク、イォ ーウンドン、ハンビィット アパートメ ント 130−1206 (56)参考文献 特公 昭58−12692（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許266105（ＵＳ，Ａ) 米国特許3176101（ＵＳ，Ａ) 米国特許3102179（ＵＳ，Ａ) 米国特許3632941（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01H 61/00 H01H 29/00 H01H 61/01
Claims (10)
- 【請求項１】半導体基板１００の上面側に形成された、
所定の体積を有する能動貯蔵庫１０と、半導体基板１００の上面側に能動貯蔵庫１０と 所定の間
隔離れて形成された、所定の体積を有する受動貯蔵庫４
０と、能動貯蔵庫１０の内部を加熱するヒータ１２と、 受動貯蔵庫４０の内部を加熱するヒータ４２と、 能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０とを連結するように形
成された、接点金属の移動路としての役割を果すチャン
ネル２０と、チャンネル２０の能動貯蔵庫１０側に形成された、それ
ぞれ 一端がチャンネル２０の内部に挿入された１対の第
１信号電極３１、３２と、チャンネル２０の受動貯蔵庫４０側に形成された、それ
ぞれ一端がチャンネル２０の内部に挿入された１対の 第
２信号電極３４、３５と、 チャンネル２０の内部に実装された液体金属５０と、 半導体基板１００の上面側に接合されて設けられた上部
ガラス基板１２０と、 半導体基板１００の下面側に接合されて設けられた下部
ガラス基板１３０と、 を備え、 液体金属５０は、ヒータ１２、４２の加熱による能動貯
蔵庫１０、受動貯蔵庫４０内部の圧力変化により、チャ
ンネル２０の内部を移動して、１対の第１信号電極３
１、３２間の接点金属あるいは１対の第２信号電極３
４、４５間の接点金属としての役割を果たすこと を特徴
とするラッチ型熱駆動マイクロリレー素子。 - 【請求項２】請求項１記載のラッチ型熱駆動マイクロリ
レー素子において、 ヒータ１２、４２は、それぞれカンチレバー（cantilev
er）形態で形成されていることを特徴とするラッチ型熱
駆動マイクロリレー素子。 - 【請求項３】請求項２記載のラッチ型熱駆動マイクロリ
レー素子において、それぞれ能動貯蔵庫１０、受動貯蔵庫４０の床面上に設
置されたヒータ支持台１４、４４をさらに備え、 ヒータ１２、４２は、それぞれヒータ支持台１４、４４
により、能動貯蔵庫１０、受動貯蔵庫４０の床面から浮
遊されるようにして支持されている ことを特徴とするラ
ッチ型熱駆動マイクロリレー素子。 - 【請求項４】請求項１記載のラッチ型熱駆動マイクロリ
レー素子において、 液体金属５０は、水銀あるいはガリウムであることを特
徴とするラッチ型熱駆動マイクロリレー素子。 - 【請求項５】請求項１記載のラッチ型熱駆動マイクロリ
レー素子において、１対の 第１信号電極３１、３２と１対の第２信号電極３
４、３５は、ＴｉＷ、Ａｕ、ＣｕおよびＮｉの中、いず
れか一つの金属で形成されていることを特徴とするラッ
チ型熱駆動マイクロリレー素子。 - 【請求項６】請求項１記載のラッチ型熱駆動マイクロリ
レー素子において、 ヒータ１２、４２は、プラチナ、ポリシリコンおよびニ
ッケルで形成されていることを特徴とするラッチ型熱駆
動マイクロリレー素子。 - 【請求項７】請求項１記載のラッチ型熱駆動マイクロリ
レー素子において、 チャンネル２０は、その中間領域に設けられた、チャン
ネルの幅が狭いマイクロチャンネル領域２１と、マイク
ロチャンネル領域２１の能動貯蔵庫１０側に設けられ
た、マイクロチャンネル領域２１より広い幅を持つ第１
チャンネル領域２２と、マイクロチャンネル領域２１の
受動貯蔵庫４０側に設けられた、マイクロチャンネル領
域２１より広い幅を持つ第２チャンネル領域２３と、第
１チャンネル領域２２および能動貯蔵庫１０間に設けら
れた、マイクロチャンネル領域２１より狭い幅を持つ第
１の狭いチャンネル領域２４と、第２チャンネル領域２
３および受動貯蔵庫４０間に設けられた、マイクロチャ
ンネル領域２１より狭い幅を持つ第２の狭いチャンネル
領域２５と、を有し、 １対の第１信号電極３１、３２は、それぞれ一端が第１
チャンネル領域２２においてチャンネル２０の内部に挿
入されるように設置されており、 １対の第２信号電極３４、３５は、それぞれ一端が第２
チャンネル領域２３においてチャンネル２０の内部に挿
入されるように設置されている ことを特徴とすラッチ型
熱駆動マイクロリレー素子。 - 【請求項８】請求項７記載のラッチ型熱駆動マイクロリ
レー素子において、 第１、２の狭いチャンネル領域２４、２５は、それぞれ
能動貯蔵庫１０と受動貯蔵庫４０側に、二つの狭いチャ
ンネルで延長される形態を持つことを特徴とするラッチ
型熱駆動マイクロリレー素子。 - 【請求項９】請求項１記載のラッチ型熱駆動マイクロリ
レー素子において、半導体基板１００の下面側よりチャンネル２０の能動貯
蔵庫１０および１対の第１信号電極３１、３２間の領域
へ至るように形成された、液体金属５０を注入するため
の注入通路に使用される第１穴１１６と、半導体基板１
００の下面側よりチャンネル２０の受動貯蔵庫４０およ
び１対の第２信号電極３４、３５間の領域へ至るように
形成された、液体金属５０を注入するための注入通路に
使用される第２穴１１８と、をさらに備え、 第１、２穴は、半導体基板１００の下面側よりチャンネ
ル２０に近づくにつれて、液体金属５０を注入するため
の注入通路が狭くなるように形成されている ことを特徴
とするラッチ型熱駆動マイクロリレー素子。 - 【請求項１０】請求項１記載のラッチ型熱駆動マイクロ
リレー素子において、 ヒータ１２、１４にそれぞれ電源を供給する第１配線６
０、第２配線７０をさらに備えることを特徴とするラッ
チ型熱駆動マイクロリレー素子。
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|---|---|---|---|
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| KR95-49249 | 1995-12-13 |
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|---|---|
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| US6323447B1 (en) | 1998-12-30 | 2001-11-27 | Agilent Technologies, Inc. | Electrical contact breaker switch, integrated electrical contact breaker switch, and electrical contact switching method |
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