以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレ−ムにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るバイモルフスイッチ100の一例の断面図を示す。バイモルフスイッチ100は、可動接点102、固定接点104、基板126、バイモルフ部108、及びバイモルフ支持層110を備える。バイモルフスイッチ100は、カンチレバ−を有する片持ち梁スイッチである。
バイモルフスイッチ100は、可動接点102と固定接点104とを電気的に接続する。可動接点102及び固定接点104は、バイモルフスイッチ100におけるスイッチの接点である。可動接点102及び固定接点104は、金属で形成されてよい。
基板126は、固定接点104を表面に保持するシリコン基板である。基板126は、表面及び裏面、並びに当該表面から当該裏面へ貫通して設けられた貫通孔114を有する。基板126は、固定接点104の一端を、基板126の表面における貫通孔114の開口部の内側に突出させて固定接点104を保持してよい。また、固定接点104は、貫通孔114の開口部の縁部から当該開口部の内側に延伸する。
バイモルフ部108は、バイモルフスイッチ100におけるカンチレバ−に対応する部分である。バイモルフ部108は、可動接点102を貫通孔114の開口部と対向して保持する。バイモルフ部108は、可動接点102を駆動する。バイモルフ部108は、可動接点102を駆動することにより、可動接点102と固定接点104とを電気的に接続する。バイモルフ部108は、基板126の表面と略平行な板状の形状を有する。バイモルフ部108は、基板126の表面と対向する面に可動接点102を保持する。
バイモルフ部108は、温度に応じて変形する。バイモルフ部108は、当該変形により可動接点102を駆動する。バイモルフ部108は、固定接点104と可動接点102との距離を、温度に応じて予め定められた変位量Zに保持する。
本実施形態において、バイモルフ部108は、第1部材106、第2部材130、ヒ−タ128、及びヒ−タ電極112を有する。第1部材106は、バイモルフ部108における低膨張部材である。第1部材106は、酸化シリコンにより形成される。
第2部材130は、バイモルフ部108における高膨張部材である。第2部材130は、金属ガラスにより形成される。第2部材130は、第1部材106の、基板126と対向する面に形成される。第2部材130は、基板126と対向する面に可動接点102を保持する。第2部材130は、当該面の略全面に可動接点102に対応する金属層を保持する。
ヒ−タ128は、バイモルフ部108を加熱するヒ−タである。ヒ−タ128は、第1部材106の内部に形成される。また、ヒ−タ電極112は、ヒ−タ128と電気的に接続された金属電極である。
バイモルフ支持層110は、バイモルフ部108を支持するバイモルフ支持部の一例である。本実施形態において、バイモルフ支持層110は、基板126の表面に形成された酸化シリコン層である。バイモルフ支持層110は、バイモルフ部108と基板126との間に挟んで形成される。バイモルフ部108の一端は、バイモルフ支持層110の上に形成され、バイモルフ支持層110は、バイモルフ部108の当該一端を支持する。別の実施例において、バイモルフ支持層110は、バイモルフスイッチ100の両端を保持してもよい。
また、バイモルフスイッチ100は、基板126の裏面に裏面金属層116を更に備える。裏面金属層116は、可動接点102と同じ金属により形成される。裏面金属層116は、可動接点102と略同じ厚さを有する。裏面金属層116は、可動接点102と同じ工程で形成される。
別の実施例において、バイモルフ支持層110は、ポリシリコンにより形成されてもよい。この場合、バイモルフ部108の一端は、基板126の表面に形成されたポリシリコン層であるバイモルフ支持層110の上に形成される。
以下、本実施形態に係るバイモルフスイッチ100を製造するバイモルフスイッチ製造方法の一例を説明する。本実施形態において、バイモルフスイッチ製造方法は、固定接点形成工程、犠牲層形成工程、バイモルフ部形成工程、除去工程、及び可動接点形成工程を備える。
固定接点形成工程は、基板126の表面に固定接点104を形成する。固定接点形成工程は、固定接点104は、金属で形成する。固定接点形成工程は、例えば金(Au)メッキにより固定接点104を形成する。
犠牲層形成工程は、基板126の表面に、固定接点104を覆う犠牲層を形成する。本実施形態において、犠牲層形成工程は、犠牲層として酸化シリコン層を形成する。犠牲層形成工程は、バイモルフ支持層110に対応する酸化シリコン層を含む犠牲層を形成する。別の実施例において、犠牲層形成工程は、犠牲層としてポリシリコン層を形成してもよい。この場合、バイモルフ支持層110は、ポリシリコンにより形成される。
バイモルフ部形成工程は、犠牲層の上に、バイモルフ部108を形成する。本実施形態において、バイモルフ部形成工程は、第2部材130に対応する金属ガラス層及び第1部材106に対応する酸化シリコン層を形成する。バイモルフ部形成工程は、犠牲層の上に第2部材130に対応する金属ガラス層を形成し、当該金属ガラス層の上に第1部材106に対応する酸化シリコン層を形成する。
バイモルフ部形成工程は、第1部材106を、第1酸化シリコン層及び第2酸化シリコン層により形成する。バイモルフ部形成工程は、金属ガラス層の上に第1シリコン層を形成する。バイモルフ部形成工程は、第1酸化シリコン層の上にヒ−タ128を形成し、ヒ−タ128を挟んで、第1酸化シリコン層の上に第2酸化シリコン層を形成する。バイモルフ部形成工程は、例えばCr−Pt−Crメタルによりヒ−タ128を形成する。バイモルフ部形成工程は、更に、ヒ−タ128と電気的に接続されるヒ−タ電極112を形成する。
除去工程は、犠牲層における、少なくとも固定接点104の一部を覆う部分を除去する。除去工程は、基板126の裏面から表面に貫通するように基板126をエッチングするとともに、犠牲層を除去する。除去工程は、当該エッチングにより貫通孔114を形成する。本実施形態において、除去工程は、基板126の表面において固定接点104の端部が形成された部分に開口部を有する貫通孔114を形成する。
可動接点形成工程は、バイモルフ部108の基板126と対向する面に可動接点102を形成する。本実施形態において、可動接点形成工程は、バイモルフ部108の基板126と対向する面に金属層を堆積することにより可動接点102を形成する。可動接点形成工程は、第2部材130の基板126と対向する面に、可動接点102に対応する金属層を形成する。本実施形態において、可動接点形成工程は、基板126の裏面側からのデポジションにより当該金属層を形成する。尚、基板126の裏面における裏面金属層116は、当該デポジションにより形成される。
バイモルフスイッチ100は、シリコン基板である基板126の上にバイモルフ部108に対応する金属ガラス層及び酸化シリコン層を形成することで製造される。本実施形態によれば、ガラス基板とシリコン基板とを接合する工程が不要なバイモルフスイッチ製造方法を提供することができる。また、これにより、低コストなバイモルフスイッチ100を提供することができる。
図2は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ100の上面図を示す。本実施形態において、バイモルフスイッチ100は、複数の固定接点104を備える。バイモルフスイッチ100は、複数の固定接点104のそれぞれと、図1に関連して説明した可動接点102とを電気的に接続させることにより、複数の固定接点104を互いに電気的に接続する。バイモルフスイッチ100は、複数の固定接点104の間で信号を接続及び遮断する2接点型バイモルフスイッチである。バイモルフスイッチ100は、複数の固定接点104の間で信号を接続及び遮断する。
また、バイモルフスイッチ100は、複数の固定接点104に対応する複数の固定接点電極132を更に備える。複数の固定接点電極132のそれぞれは、複数の固定接点104のそれぞれに対応する電極である。固定接点電極132は、対応する固定接点104と電気的に接続される。固定接点電極132は、対応する固定接点104と一体に形成される。
図3は、図1に関連して説明した変位量Zと、図1に関連して説明したバイモルフ部108の温度Tとの関係を示すグラフである。本実施形態においては、図1に関連して説明した第2部材130の熱膨張率が、図1に関連して説明した第1部材106の熱膨張率より大きいことにより、変位量Zは、温度に対する増加関数となる。
すなわち、図1に関連して説明したヒ−タ128がバイモルフ部108を加熱しない場合、変位量Zは予め定められた値より小さくなり、バイモルフ部108は、可動接点102と固定接点104とを電気的に接続する。一方、ヒ−タ128がバイモルフ部108を加熱した場合、変位量Zは、当該予め定められた値以上に増大し、バイモルフ部108は、可動接点102と固定接点104とを電気的に切断する。
図4は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ100の別の例の断面図を示す。図4において、図1と同じ符号を付した構成は、図1における構成と同一又は同様の機能を有する。本例において、基板126は、固定接点電極132を、表面における貫通孔114の開口部を挟んでバイモルフ支持層110と対向する領域に保持する。固定接点104は、固定接点電極132からバイモルフ支持層110に向かう方向に延伸して形成される。固定接点104は、貫通孔114の開口部の近傍から当該開口部の内側に延伸する。本例によっても、低コストなバイモルフスイッチ100を提供することができる。
図5は、本例に係るバイモルフスイッチ100の上面図を示す。本例において、バイモルフスイッチ100は、図4に関連して説明した可動接点102と、固定接点104との間で信号を接続及び遮断する1接点型バイモルフスイッチである。バイモルフスイッチ100は、可動接点電極118を更に備える。可動接点電極118は、可動接点102と電気的に接続される電極である。
図6は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ100の別の例の断面図を示す。図6において、図1と同じ符号を付した構成は、図1における構成と同一又は同様の機能を有する。本例において、基板126はSOI基板である。基板126は、下層122、絶縁層120、及び上層134を有する。本例において、下層122は、絶縁層120及び上層134を保持するシリコン基板である。絶縁層120は、下層122の表面に形成されるシリコン酸化膜である。上層134は、絶縁層120を挟んで下層122と対向するシリコン基板である。上層134は、貫通孔114を有する。
本例において、可動接点102は、基板126の表面に対する斜め方向から金(Au)合金をスパッタリングすることにより形成される。当該スパッタリングにより基板126の表面に形成される当該金(Au)合金の層は、基板126の表面側からのイオンミリングにより除去される。本例によっても、低コストなバイモルフスイッチ100を提供することができる。
図7は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ100の別の例の上面図を示す。図7において、図1と同じ符号を付した構成は、図1における構成と同一又は同様の機能を有する。本例において、バイモルフスイッチ100は、両持ち梁スイッチである。バイモルフ部108は、バイモルフ部108の基板126と対向する面における略中央部に可動接点102を保持する。バイモルフ部108は、一端、他端、及び複数の穴部124を有する。バイモルフ部108の当該一端及び当該他端は、図1に関連して説明した基板126に対して固定される。この場合、当該一端及び他端は、図1に関連して説明したバイモルフ支持層110の上に形成される。バイモルフ支持層110は、バイモルフ部108の当該一端及び他端を支持する。
本例において、穴部124は、バイモルフ部108を貫通する貫通孔である。穴部124は、バイモルフ部108の基板126と対向する面から当該面の裏面に貫通して設けられる。穴部124は、バイモルフ部108が可動接点102を駆動する場合にバイモルフ部108に生じる曲げ応力を緩和する。これにより、ヒ−タ128の発熱量が小さい場合にも、バイモルフ部108を十分に変形させることができる。そのため、本例によれば、低出力のヒ−タ128を用いることができる。
本例においても、バイモルフスイッチ100は、シリコン基板である基板126の上にバイモルフ部108に対応する金属ガラス層及び酸化シリコン層を形成することで製造される。本例によっても、低コストなバイモルフスイッチ100を提供することができる。別の実施例において、穴部124は、バイモルフ部108の表面に設けられた窪部であってもよい。穴部124は、基板126の表面と略平行な方向に窪んだ穴であってもよい。
図8は、本発明の第2の実施形態に係るスイッチアレイ136の一例を示す。スイッチアレイ136は、集積化スイッチの一例である。スイッチアレイ136は、一の基板126と、基板126上に形成された複数のバイモルフスイッチ(100−1〜100−8)を備える。スイッチアレイ136は、スイッチアレイ136は、複数の第1端子(160−1、160−2)、及び複数の第2端子(162−1、162−2)を更に備える。
本実施形態において、複数のバイモルフスイッチ(100−1〜100−8)のそれぞれは、図4に関連して説明したバイモルフスイッチ100と同一又は同様の機能を有する。別の実施例において、複数のバイモルフスイッチ(100−1〜100−8)のそれぞれは、例えば、図1に関連して説明したバイモルフスイッチ100と同一又は同様の機能を有してもよい。複数のバイモルフスイッチ(100−1〜100−8)のそれぞれに対応する複数の貫通孔(114−1〜114−8)、複数の可動接点電極(118−1〜118−8)、及び固定接点電極(132−1〜132−8)を有する。
本実施形態において、可動接点電極118−1は、第1端子160−1と電気的に接続される。可動接点電極118−2は、固定接点電極132−1と電気的に接続される。可動接点電極118−3は、固定接点電極132−2と電気的に接続される。可動接点電極118−4は、固定接点電極132−3と電気的に接続される。また、固定接点電極132−4は、第2端子162−1と電気的に接続される。これにより、第1端子160−1は、複数のバイモルフスイッチ(100−1〜100−4)のいずれもオンになった場合に第2端子162−1と電気的に接続される。
また、第1端子160−2は、複数の固定接点電極(132−5〜132−8)のそれぞれと電気的に接続される。第2端子162−2は、複数の可動接点電極(118−5〜118−8)のそれぞれと電気的に接続される。これにより、第1端子160−1は、複数のバイモルフスイッチ(100−1〜100−4)のいずれかがオンになった場合に第2端子162−1と電気的に接続される。
尚、複数の第1端子(160−1、160−2)、複数の第2端子(162−1、162−2)、複数の可動接点電極(118−1〜118−8)、及び固定接点電極(132−1〜132−8)のそれぞれは、基板126上に形成された配線により電気的に接続されてよい。別の実施例において、複数の第1端子(160−1、160−2)、複数の第2端子(162−1、162−2)、複数の可動接点電極(118−1〜118−8)、及び固定接点電極(132−1〜132−8)のそれぞれは、ワイアボンディングにより電気的に接続されてもよい。
複数のバイモルフスイッチ(100−1〜100−8)は、図4に関連して説明したバイモルフスイッチ100と同様に低コストに製造される。そのため、本実施形態によれば、低コストなスイッチアレイ136を提供することができる。別の実施例において、本実施形態に係る集積化スイッチは、1以上のバイモルフスイッチ100と、トランジスタ、抵抗器、コンデンサなどの素子とを基板126上に備えてもよい。
図9は、本発明の第3の実施形態に係るバイモルフスイッチ100の一例の断面図を示す。図9において、図1と同じ符号を付した構成は、図1における構成と同一又は同様の機能を有する。本実施形態において、バイモルフスイッチ100は、可動接点102、固定接点104、バイモルフ部108、基板126、及び支持基板140を備える。バイモルフスイッチ100は、可動接点102と固定接点104とを電気的に接続するバイモルフスイッチである。
本実施形態において、支持基板140は、バイモルフ部108を保持する。支持基板140は、バイモルフ部108における、バイモルフ部108が可動接点102を保持する一端に対する他端を保持する、支持基板140はシリコン基板であってよい。
固定接点104を保持する基板126は、ガラス基板であってよい。基板126は、空洞部138を有する。本実施形態において、空洞部138は、基板126の表面における、バイモルフ部108と対向する面に開口部を有する窪部である。別の実施例において、空洞部138は、基板126の表面における、バイモルフ部108と対向する面に開口部を有する貫通孔であってもよい。本実施形態において、空洞部138は、エッチングにより形成される。別の実施例において、空洞部138は、機械加工により形成されてもよい。
図10は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ100の動作を説明する図である。バイモルフ部108は、可動接点102を駆動することにより、可動接点102と固定接点104とを電気的に接続する。バイモルフ部108は、可動接点102を駆動することにより、可動接点102に固定接点104を押圧させる。
本実施形態において、固定接点104は、固定部142及び変位部144を有する。固定部142と変位部144とは一体に形成される。固定部142は、基板126のバイモルフ部108と対向する面における、空洞部138の近傍に形成される。固定部142は、基板126に固定される。
変位部144は、固定部142から延伸して形成される。変位部144は、空洞部138の開口部の縁部から当該開口部の内側に延伸して形成される。変位部144は、可動接点102に押圧された場合に当該押圧の方向に弾性的に変位する。
図10(a)は、バイモルフ部108が、可動接点102と固定接点104とを接触させずに可動接点102を保持する場合のバイモルフスイッチ100を示す。この場合、変位部144は、バイモルフ部108の表面と略平行に固定部142から延伸する。尚、本実施形態において、バイモルフスイッチ100は、複数の固定接点104を備える。
図10(b)は、バイモルフ部108が、可動接点102と固定接点104とを接触させた場合のバイモルフスイッチ100を示す。バイモルフ部108は、可動接点102を複数の固定接点104のそれぞれと電気的に接続させることにより、複数の固定接点104のそれぞれを互いに電気的に接続させる。この場合、変位部144は、可動接点102が固定接点104を押圧する方向に変形する。空洞部138は、変位部144の先端を収容する。これにより、可動接点102が固定接点104を押圧することによって生じるスティッキングを防止することができる。これにより可動接点102は、固定接点104と安定した接触を行うことができる。本実施形態によれば、安定した接点を有するバイモルフスイッチを提供することができる。
図10(c)は、別の例において、バイモルフ部108が、可動接点102と固定接点104とを接触させずに可動接点102を保持する場合のバイモルフスイッチ100を示す。固定接点104は、空洞部138の開口部を横断して形成される。本例において、固定接点104は、固定接点104の一端及び他端に対応する複数の固定部142を有する。変位部144は、一の固定部142と他の固定部142とを接続する。変位部144の一端は一の固定部142と接続され、変位部144の他端は他の固定部142と接続されてよい。
また、本例において、変位部144は、コルゲ−ト構造を有するコルゲ−ト部150を含む。コルゲ−ト部150は、押圧された場合に伸縮するひだ状体であってよい。コルゲ−ト部150は、コルゲ−ト状のビ−ム形であってよい。別の実施例において、固定接点104は、変位部144の全体にコルゲ−ト構造を有してもよい。固定接点104は、更に、固定部142の全体にコルゲ−ト構造を有してもよい。
図10(d)は、本例において、バイモルフ部108が、可動接点102と固定接点104とを接触させた場合のバイモルフスイッチ100を示す。本例において、変位部144は、コルゲ−ト部150が伸張することにより、可動接点102が固定接点104を押圧する方向に変形する。空洞部138は、変位部144の中央部を収容する。
図10(e)は、本実施形態に係る固定接点104の別の例を示す。本例において、変位部144は、延伸部146及び接触部148を含む。延伸部146は、可動接点102が固定接点104を押圧する押圧の方向と略平行に、固定部142から延伸して形成される。接触部148は、基板126のバイモルフ部108と対向する面と略平行に、延伸部146から延伸して形成され、可動接点102と接触する。この場合、バイモルフスイッチ100は、基板126の表面と、接触部148とに挟まれる領域に空洞部138を有する。
図10(f)は、本実施形態に係る固定接点104の別の例を示す。本例において、接触部148は、一部にコルゲ−ト構造を有する。別の実施例において、接触部148は、全体にコルゲ−ト構造を有してもよい。
図10(g)は、本実施形態に係る固定接点104の別の例を示す。本例において、バイモルフスイッチ100は、基板126の表面から裏面に貫通して形成された貫通孔である空洞部138を有する。固定接点104は、当該貫通孔の開口部の近傍から当該開口部の内側に延伸して形成される。
図10(h)は、本実施形態に係る固定接点104の別の例を示す。本例において、固定接点104は、固定部142から変位部144に向かう方向に対して厚さが漸増する。この場合も、可動接点102が固定接点104を押圧する方向に固定接点104が変形することにより、可動接点102は、固定接点104と安定した接触を行うことができる。すなわち、本実施形態によれば、固定接点104が不均一な厚みを有する場合であっても、可動接点102は、固定接点104と安定した接触を行うことができる。
本実施形態に係る固定接点104の別の例を示す。本例において、接触部148は、延伸部146から離れる方向に対して厚さが漸増する。この場合も、可動接点102が固定接点104を押圧する方向に固定接点104が変形することにより、可動接点102は、固定接点104と安定した接触を行うことができる。
図11は、本発明の第4の実施形態に係る電子回路360の一例を示す。電子回路360は、半導体基板340上に形成された電子回路である。電子回路360は、半導体基板340に形成された集積回路(図示せず)、及び機械スイッチの一例である複数のバイモルフスイッチ(300−1〜300−4)を備える。
電子回路360は、スイッチ基板310及び複数のバンプ(330−1〜330−5)を更に備える。複数のバイモルフスイッチ(300−1〜300−4)は、スイッチ基板310の上に裁置される。複数のバイモルフスイッチ(300−1〜300−4)は、スイッチ基板310を挟んで半導体基板340上に裁置される。
スイッチ基板310は、半導体基板340上に裁置され、複数のバイモルフスイッチ(300−1〜300−4)を保持する基板である。スイッチ基板310は、複数の配線(342−1〜342−4、344−1、344−2)を有する。
複数の配線(342−1〜342−4、344−1、344−2)は、スイッチ基板310の半導体基板340と対向する面から当該面の裏面に貫通して形成された配線である。複数の配線(342−1〜342−4、344−1、344−2)のそれぞれは、半導体基板340に形成された集積回路と電気的に接続される。
複数のバンプ(330−1〜330−5)は、金属で形成されたバンプである。複数のバンプ(330−1〜330−5)は、金(Au)により形成されてよい。複数のバンプ(330−1〜330−5)のそれぞれは、スイッチ基板310上に裁置され、電子回路360に電力を供給する電源と電気的に接続される。バンプ330−1及びバンプ330−2のそれぞれは、集積回路に電力を供給する電源と電気的に接続される。バンプ330−1及びバンプ330−2のそれぞれは、配線344−1及び配線344-2のそれぞれを介して集積回路と電気的に接続される。
複数のバンプ(330−3〜330−5)は、複数のバイモルフスイッチ(300−1〜300−4)に電力を供給する電源と電気的に接続される。バンプ330−3は、バイモルフスイッチ300−1が有するヒ−タと電気的に接続される。バンプ330−4は、複数のバイモルフスイッチ(300−2、300−3)のそれぞれが有するヒ−タと電気的に接続される。バンプ330−5は、バイモルフスイッチ300−4が有するヒ−タと電気的に接続される。別の実施例において、複数のバンプ(330−1〜330−5)のそれぞれは、他の電子回路と電気的に接続されてもよい。複数のバンプ(330−1〜330−5)のそれぞれは、例えば他の半導体基板に形成された集積回路と電気的に接続されてもよい。
以下、本実施形態に係る電子回路360を製造する電子回路製造方法の一例を説明する。当該電子回路製造方法は、バイモルフスイッチ及び集積回路を備える電子回路を製造するである。当該電子回路製造方法は、準備工程、集積回路形成工程、スイッチ形成工程、及び裁置工程を備える。
準備工程は、半導体基板340及びスイッチ基板310を準備する。集積回路形成工程は、半導体基板340に集積回路を形成する。スイッチ形成工程は、バイモルフスイッチ300を形成する。スイッチ形成工程は、スイッチ基板310上にバイモルフスイッチ300を形成する。裁置工程は、半導体基板340にバイモルフスイッチ300を裁置する。裁置工程は、半導体基板340上にスイッチ基板310を裁置することにより、半導体基板340にバイモルフスイッチ300を裁置する。
図12は、本実施形態に係るスイッチ形成工程の一例を説明する図である。スイッチ形成工程は、スイッチ基板310の上にバイモルフスイッチ300を形成する。バイモルフスイッチ300は、可動接点306、固定接点308、バイモルフ部304、ヒ−タ電極配線324、及びバイモルフ支持部322を有する。バイモルフ部304は、可動接点306を駆動する。バイモルフ部304は、可動接点306を駆動することにより、可動接点306と固定接点308とを電気的に接続する。バイモルフ部304は、第1部材314、第2部材318、ポリシリコン層312、ヒ−タ316、及びヒ−タ電極320を有する。
第1部材314は、バイモルフ部304における低膨張部材である。第1部材314は酸化シリコンにより形成される。第2部材318は、バイモルフ部304における高膨張部材である。第2部材318は、金属により形成される。第2部材318は、第1部材314のスイッチ基板310と対向する面の裏面に形成される。第2部材318は、当該裏面の一部に形成される。ポリシリコン層312は、第2部材318の第1部材314と対向する面の裏面を覆う層である。
ヒ−タ316は、バイモルフ部304を加熱するヒ−タである。ヒ−タ316は、第1部材314の内部に形成される。また、ヒ−タ電極320は、ヒ−タ316と電気的に接続された金属電極である。本実施形態において、ヒ−タ電極320は、金(Au)により形成される。
ヒ−タ電極配線324は、スイッチ基板310の表面に形成され、ヒ−タ電極320と電気的に接続される配線である。バイモルフ支持部322は、ヒ−タ電極320とヒ−タ電極配線324との間に挟んで形成され、バイモルフ部304を支持する。バイモルフ部304は、更に、ヒ−タ電極320とヒ−タ電極配線324とを電気的に接続する。バイモルフ支持部322は、金属により形成される。本実施形態において、バイモルフ支持部322は、金(Au)により形成される。バイモルフ支持部322は、例えば金属で形成されたバンプであってよい。尚、本実施形態において、スイッチ形成工程は、バイモルフ部形成工程、接合工程、及び除去工程を有する。
図12(a)は、バイモルフ部形成工程を説明する図である。バイモルフ部形成工程は、犠牲基板302の表面にバイモルフ部304を形成する。バイモルフ部形成工程は、ポリシリコン層形成工程、第2部材形成工程、第1部材形成工程、可動接点形成工程、及びヒ−タ電極形成工程を有する。
ポリシリコン層形成工程は、犠牲基板302の表面における予め定められたポリシリコン層形成領域にポリシリコン層312を形成する。第2部材形成工程は、ポリシリコン層312の犠牲基板302と対向する面の裏面に第2部材318を形成する。第2部材形成工程は、当該裏面の一部に第2部材318を形成する。
第1部材形成工程は、第1部材314及びヒ−タ316を形成する。第1部材314は、第2部材318のポリシリコン層312と対向する面の裏面に第1部材314を形成する。第1部材形成工程は、当該裏面を覆う第1部材314を形成する。
第1部材形成工程は、第1部材314として、当該裏面を覆う第1層、及び第1層を挟んで第2部材318と対向する第2層を形成する。第1部材形成工程は、第1層と第2層との間に挟んでヒ−タ316を形成する。第1部材形成工程は、酸化シリコンにより第1層及び第2層を形成する。第1部材形成工程は、CVD法により第1層及び第2層を形成してよい。
可動接点形成工程は、第1部材314の第2部材318と対向する面の裏面に可動接点306を形成する。可動接点形成工程は、金属により可動接点306を形成する。可動接点形成工程は、バイモルフ部304の一端の近傍に可動接点306を形成する。
ヒ−タ電極形成工程は、第1部材314の第2部材318と対向する面の裏面にヒ−タ電極320を形成する。ヒ−タ電極形成工程は、バイモルフ部304における、可動接点306が形成された一端に対する他端の近傍にヒ−タ電極320を形成する。
図12(b)は、接合工程を説明する図である。接合工程は、貫通孔形成工程及び圧着工程を有する。貫通孔形成工程は、犠牲基板302に、犠牲基板302のバイモルフ部304と対向する面から当該面の裏面に貫通する貫通孔354を形成する。貫通孔354は、バイモルフ部304が変形した場合に、バイモルフ部304の可動接点306を保持する一端の一部を収容する。バイモルフ部304の当該一端に対する他端は、犠牲基板302の表面における、貫通孔354の開口部の近傍に保持される。
本実施形態において、図12(a)に関連して説明した第2部材形成工程及び第1部材形成工程は、高温雰囲気中で第2部材318及び第1部材314を形成する。そのため、常温において、バイモルフ部304は、可動接点306を保持する一端が貫通孔354の内部に向かう方向に変形する。
別の実施例において、貫通孔形成工程は、冷却工程を更に含んでもよい。冷却工程は、バイモルフ部304を冷却することにより、バイモルフ部304を当該方向に変形させる。
圧着工程は、バイモルフ部304とスイッチ基板310とを圧着する。圧着工程は、バイモルフ部304のヒ−タ電極320と、スイッチ基板310の表面にヒ−タ電極配線324を挟んで形成されたバイモルフ支持部322とを圧着する。圧着工程は、金(Au)で形成されたヒ−タ電極320と、金(Au)で形成されたバイモルフ支持部322とを熱圧着する。別の実施例においては、スイッチ形成工程の次に圧着工程を行ってもよい。
図12(c)は、除去工程を説明する図である。除去工程は、犠牲基板302を除去する。除去工程は、例えばICPエッチングにより犠牲基板302を除去してよい。
図13は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ300の上面図である。本実施形態において、図11に関連して説明した半導体基板340に形成された集積回路352は、第1端子348及び第2端子350を有する。バイモルフスイッチ300は、第1端子348と電気的に接続された固定接点308−1と、第2端子350と電気的に接続された第2端子350とを有する。
バイモルフスイッチ300は、複数の固定接点(308−1、308−2)のそれぞれと、可動接点306とを電気的に接続させることにより、複数の固定接点(308−1、308−2)を互いに電気的に接続する。すなわち、バイモルフスイッチ300は、可動接点306と、複数の固定接点(308−1、308−2)のそれぞれとを電気的に接続することにより、第1端子348と第2端子350とを電気的に接続する。
尚、本実施形態において、集積回路352は、半導体スイッチ(図示せず)を有する。バイモルフスイッチ300は、当該半導体スイッチよりオフリ−ク電流が小さい。バイモルフスイッチ300は、当該半導体スイッチより大きな電流をスイッチングする。バイモルフスイッチ300は、当該半導体スイッチより高い周波数の信号をスイッチングする。
本実施形態において、図11に関連して説明した電子回路360は、半導体スイッチよりオフリ−ク電流が小さな機械スイッチであるバイモルフスイッチ300を備える。そのため、本実施形態によれば、消費電力の小さな電子回路を提供することができる。更には、半導体スイッチがスイッチングする電流より大きな電流をスイッチングするスイッチを備える電子回路を提供することができる。半導体スイッチがスイッチングする信号より高い周波数の信号をスイッチングするスイッチを備える電子回路を提供することができる。
図14は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ300の別の例を示す。本例において、バイモルフスイッチ300は、キャップ328を更に有する。
キャップ328は、縁部でスイッチ基板310の表面と接触し、可動接点306、固定接点308、及びバイモルフ部304を覆う蓋部である。キャップ328は、シリコンで形成される。キャップ328は、バイモルフ部304を挟んでスイッチ基板310と対向して形成された板状の上蓋部356と、上蓋部356の縁部からスイッチ基板310の表面に延伸して形成され、バイモルフ部304の側面を囲む側蓋部358とを含む。
また、スイッチ基板310は、配線342及び配線346を有する。配線342及び配線346は、スイッチ基板310を貫通して形成される。配線342の一端は、固定接点308と電気的に接続される。配線342の他端は、図13に関連して説明した集積回路352と電気的に接続される。配線346の一端は、ヒ−タ電極配線324と電気的に接続される。配線346の他端は集積回路352と電気的に接続されてよい。この場合、ヒ−タ316は、集積回路352を介して電力を受け取る。
図15は、本発明の第5の実施形態に係るバイモルフスイッチ500の一例を示す。バイモルフスイッチ500は、可動接点506、固定接点504、基板502、バイモルフ部508、断熱部516、及びバイモルフ支持部524を備える。本実施形態において、バイモルフスイッチ500は、カンチレバ−を有する片持ち梁スイッチである。
図15(a)は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ500の断面図を示す。バイモルフスイッチ500は、可動接点506と固定接点504とを電気的に接続する。可動接点506及び固定接点504は、バイモルフスイッチ500におけるスイッチの接点である。可動接点506及び固定接点504は、金属で形成されてよい。基板502は、固定接点504を保持する基板である。基板502は、固定接点504を表面に保持する。また、本実施形態において、基板502は、ガラス基板である。別の実施例において、基板502はシリコン基板であってもよい。
バイモルフ部508は、バイモルフスイッチ500におけるカンチレバ−に対応する部分である。バイモルフ部508は、可動接点506を駆動する。バイモルフ部508は、可動接点506を駆動することにより、可動接点506と固定接点504とを電気的に接続する。本実施形態において、バイモルフ部508は、基板502の表面と略平行な板状の形状を有する。バイモルフ部508は、基板502の表面と対向する面に可動接点506を保持する。本実施形態において、バイモルフ部508は、一端の近傍に可動接点506を保持する。
バイモルフ支持部524は、バイモルフ部508を支持する。本実施形態において、バイモルフ支持部524は、バイモルフ部508を、バイモルフ部508が可動接点506を保持する一端に対する他端において保持する。別の実施例において、バイモルフ支持部524は、バイモルフ部508の両端を保持してもよい。この場合、バイモルフ部508は、バイモルフ部508の基板502と対向する面における略中央部に可動接点506を保持する。
断熱部516は、バイモルフ部508からバイモルフ支持部524への熱移動量を低減する熱絶縁材である。本実施形態において、断熱部516は、バイモルフ部508の表面に形成される。断熱部516は、バイモルフ部508とバイモルフ支持部524との間に挟んで形成される。断熱部516は、バイモルフ部508における、バイモルフ支持部524と対向する部分を略覆う。断熱部516は、表面及び裏面のそれぞれで、バイモルフ部508及びバイモルフ支持部524のそれぞれと接触する。断熱部516は、バイモルフ部508とバイモルフ支持部524とを断熱部516を挟んで接続させる。
また、断熱部516は、バイモルフ部508より低い熱伝導率を有する。断熱部516は、バイモルフ部508及びバイモルフ支持部524のいずれよりも低い熱伝導率を有するのが好ましい。断熱部516は例えば窒化シリコン(SiNx)により形成されてよい。
尚、本実施形態において、バイモルフスイッチ500は、バイモルフ支持部524を支持する支持基板520を更に備える。支持基板520は、バイモルフ部508を挟んで基板502と対向する。バイモルフ支持部524は、支持基板520と一体に形成されてよい。
以下、バイモルフ部508、及び支持基板520について更に詳しく説明する。本実施形態において、バイモルフ部508は、第1部材510、ヒ−タ514、ヒ−タ電極518、及び第2部材512を有する。バイモルフ部508は、互いに異なる熱膨張率を有する第1部材510及び第2部材512を有する。バイモルフ部508が加熱又は冷却された場合、バイモルフ部508は、第1部材510と第2部材512との熱膨張率の違いに基づいて変形する。バイモルフ部508は、当該変形により可動接点506を駆動する。本実施形態において、バイモルフ部508は、酸化シリコンにより形成された第1部材、及び金属により形成された第2部材を有する。
バイモルフ部508が加熱又は冷却された場合、第1部材510及び第2部材512は、バイモルフ部508を変形させる応力を発生する。第1部材510及び第2部材512は、バイモルフ部508を、固定接点504と可動接点506とを結ぶ方向と略平行な方向に湾曲させる応力を発生してよい。
第1部材510は、バイモルフ部508における基板502の表面と対向する面に渡って形成される部分である。第1部材510は、基板502の表面と略平行な板状の形状を有する。第1部材510は、基板502の表面と対向する面に可動接点506を保持する。
ヒ−タ514は、バイモルフ部508を加熱するヒ−タである。本実施形態において、ヒ−タ514は、第1部材510及び第2部材512を加熱する。ヒ−タ514は、第1部材510及び第2部材512を加熱することによりバイモルフ部508を変形させる。ヒ−タ514は、当該加熱により、バイモルフ部508に可動接点506を駆動させる。
ヒ−タ514は、第1部材510における可動接点506を保持する面の裏面に形成される。ヒ−タ514は当該裏面の一部に形成されてよい。また、ヒ−タ電極518は、ヒ−タ514と電気的に接続された電極である。ヒ−タ電極518は、金属電極であってよい。
第2部材512は、第1部材510における可動接点506を保持する面の裏面に形成される金属層である。本実施形態において、第2部材512は、ヒ−タ514を覆って当該裏面に形成される。第2部材512は、当該裏面の一部に形成されてよい。本実施形態において、第2部材512は、当該裏面における、可動接点506に対応する領域以外の部分に形成される。第2部材512は、バイモルフ部508における基板502の表面と対向する面の裏面に渡って形成されてよい。
本実施形態において、金属である第2部材512は、酸化シリコンである第1部材510より高い熱伝導率を有する。第2部材512は、第1部材510と異なる熱膨張率を有する。第2部材512は、ヒ−タ514に加熱された場合にバイモルフ部508を変形させる応力を生じてよい。第2部材512は、第1部材510との熱膨張率の違いに基づいて当該応力を生じてよい。
尚、断熱部516は、第1部材510及び第2部材512のいずれよりも低い熱伝導率を有するのが好ましい。本実施形態において、断熱部516は、酸化シリコン及び金属のいずれよりも低い熱伝導率を有する。
支持基板520は、第1貫通孔522、第2貫通孔526、及びバイモルフ支持部524を有する。支持基板520は、シリコン基板であってよい。
第1貫通孔522及び第2貫通孔526は、それぞれ、支持基板520の基板502と対向する面から当該面の裏面に貫通して形成された貫通孔である。第1貫通孔522は、バイモルフ部508が、固定接点504と可動接点506とを離す方向に湾曲した場合に、バイモルフ部508の一部を収容する。第2貫通孔526は、ヒ−タ電極518に対応する電極取り出し口である。第2貫通孔526は、ヒ−タ電極518の支持基板520と対向する面の一部を露出させるのが好ましい。
本実施形態において、バイモルフ支持部524は支持基板520の一部である。バイモルフ支持部524は、支持基板520における第1貫通孔522と第2貫通孔526とに挟まれた部分である。バイモルフ支持部524は、バイモルフ部508に対して断熱部516を挟んで形成される。
別の実施例において、バイモルフ支持部524は、基板502の表面に形成されてもよい。この場合、断熱部516は、バイモルフ支持部524を挟んで基板502と対向する。
図15(b)は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ500の上面図を示す。本実施形態において、バイモルフスイッチ500は、複数の固定接点504を備える。バイモルフスイッチ500は、複数の固定接点504のそれぞれと、可動接点506とを電気的に接続させることにより、複数の固定接点504を互いに電気的に接続する。
本実施形態においては、バイモルフ支持部524とバイモルフ部508とは、断熱部材である断熱部516を挟んで形成される。本実施形態によれば、ヒ−タ514が発生する熱の、バイモルフ部508からバイモルフ支持部524への流出を低減することができる。これにより、バイモルフスイッチ500の消費電力を低減できる。
別の実施例において、バイモルフスイッチ500は、両持ち梁スイッチであってもよい。この場合、バイモルフスイッチ500は、バイモルフ部508の両端に対応する複数の断熱部516を備える。バイモルフ支持部524は、バイモルフ部508の両端を保持する。バイモルフ支持部524は、バイモルフ部508の一端と一の断熱部516を挟んで対向し、バイモルフ部508の他端と他の断熱部516を挟んで対向してよい。
図16は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ500の別の例を示す。図16において、図15と同じ符号を付した構成は、図15における構成と同一又は同様の機能を有する。図16(a)は、バイモルフスイッチ500の断面図を示す。図16(b)は、バイモルフスイッチ500の上面図を示す。本例において、バイモルフスイッチ500は、可動接点506、固定接点504、基板502、バイモルフ部508、及びバイモルフ支持部524を備える。
本例において、第1部材510は、バイモルフ支持部と接触する。第2部材512は、第1部材510のバイモルフ支持部524と接触する面における、第1部材510とバイモルフ支持部524とが接触する領域以外の部分に形成される。
本例においては、熱伝導率が第2部材512より低い第1部材510がバイモルフ支持部524と接触する。そのため、本例によれば、第2部材512がバイモルフ支持部524と接触する場合と比べ、バイモルフ部508からバイモルフ支持部524への熱移動量を低減することができる。よって、本例においても、ヒ−タ514が発生する熱の、バイモルフ部508からバイモルフ支持部524への流出を低減することができる。これにより、バイモルフスイッチ500の消費電力を低減できる。
図17は、本発明の第6の実施形態に係るバイモルフスイッチ400の一例を示す。バイモルフスイッチ400は、可動接点406、固定接点404、基板402、バイモルフ部408、及び支持基板420を備える。本実施形態において、バイモルフスイッチ400は、カンチレバ−を有する片持ち梁スイッチである。
図17(a)は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ400の断面図を示す。バイモルフスイッチ400は、可動接点406と固定接点404とを電気的に接続する。可動接点406、固定接点404、基板402、及び支持基板420は、図15に関連して説明した可動接点506、固定接点504、基板502、及び支持基板520と同一又は同様の機能を有する。基板402は、固定接点404を保持する基板であってよい。
支持基板420は、第1貫通孔422、第2貫通孔426、及びバイモルフ支持部424を有する。第1貫通孔422、第2貫通孔426、及びバイモルフ支持部424は、図15に関連して説明した第1貫通孔522、第2貫通孔526、及びバイモルフ支持部524と同一又は同様の機能を有する。バイモルフ支持部424は、バイモルフ部408を支持する。
バイモルフ部408は、バイモルフスイッチ400におけるカンチレバ−に対応する部分である。バイモルフ部408は、基板402と対向する第1面438、及び支持基板420と対向する第2面440を有する。バイモルフ部408は、可動接点406を駆動する。バイモルフ部408は、可動接点406を駆動することにより、可動接点406と固定接点404とを電気的に接続する。本実施形態において、バイモルフ部408は、基板402の表面と略平行な板状の形状を有する。バイモルフ部408は、第1面438に可動接点406を保持する。本実施形態において、バイモルフ部408は、一端の近傍に可動接点406を保持する。
以下、バイモルフ部408について更に詳しく説明する。本実施形態において、バイモルフ部408は、駆動部432、被支持部430、補強部416、ヒ−タ414、及びヒ−タ電極418を有する。
被支持部430は、バイモルフ支持部424に固定される。本実施形態において、被支持部430は、バイモルフ支持部424と基板402とに挟まれる領域に形成される。また、被支持部430は、補強部416の一部を挟んでバイモルフ支持部424と対向する。
駆動部432は、可動接点406を駆動する。駆動部432は、被支持部430から、基板402の表面と略平行に、バイモルフ支持部424と基板402とに挟まれる領域の外へ延伸して形成される。駆動部432は、当該挟まれる領域の界面において被支持部430と接続されてよい。駆動部432は、基板402の表面と略平行な板状の形状を有する。駆動部432は、境界436を挟んで被支持部430と対向する。
本実施形態において、駆動部432は、互いに異なる熱膨張率を有する第1部材410及び第2部材412を含む。駆動部432が加熱又は冷却された場合、駆動部432は、第1部材410と第2部材412との熱膨張率の違いに基づいて変形する。駆動部432は、当該変形により可動接点406を駆動する。本実施形態において、駆動部432は、酸化シリコンにより形成された第1部材、及び金属により形成された第2部材を有する。
第1部材410は、駆動部432における基板402の表面と対向する面に渡って形成される部分である。第1部材410は、基板402の表面と略平行な板状の形状を有する。第1部材410は、基板402の表面と対向する面に可動接点406を保持する。本実施形態において、第1部材410は被支持部430と一体に形成される。
第2部材412は、第1部材410における可動接点406を保持する面の裏面に形成される金属層である。第2部材412は、当該裏面の一部に形成されてよい。第2部材412は、駆動部432における基板402の表面と対向する面の裏面に渡って形成されてよい。第2部材412は、被支持部430の表面に更に延伸して形成されてもよい。
補強部416は、被支持部430と駆動部432との境界436を補強する補強部材である。補強部416は、バイモルフ部408の表面である第2面440において、被支持部430から駆動部432の一部に渡って形成される。本実施形態において、補強部416は、被支持部430の一部から駆動部432の一部に渡って形成される。また、補強部416は、少なくとも一部がバイモルフ支持部424と被支持部430との間に挟んで形成される。補強部416は例えば酸化シリコンにより形成されてよい。補強部416は、窒化シリコンにより形成されてもよい。補強部416は、第1部材410より低い熱伝導率を有するのが好ましい。
ヒ−タ414は、バイモルフ部408を加熱するヒ−タである。本実施形態において、ヒ−タ414は、駆動部432を加熱する。ヒ−タ414は、第1部材410及び第2部材412を加熱する。ヒ−タ414は、第1部材410及び第2部材412を加熱することにより駆動部432を変形させる。ヒ−タ414は、当該加熱により、駆動部432に可動接点406を駆動させる。本実施形態において、ヒ−タ414は、第1部材410と支持基板420との間に挟んで形成される。また、ヒ−タ電極418は、ヒ−タ414と電気的に接続された電極である。ヒ−タ電極518は、金属電極であってよい。
17(b)は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ400の上面図を示す。本実施形態において、バイモルフスイッチ400は、複数の固定接点404を備える。バイモルフスイッチ400は、複数の固定接点404のそれぞれと、可動接点406とを電気的に接続させることにより、複数の固定接点404を互いに電気的に接続する。
本実施形態において、補強部416は、バイモルフ部408における被支持部430と駆動部432との境界を補強する。本実施形態によれば、バイモルフ部408が可動接点406を駆動する場合に被支持部430と駆動部432の界面に生じる応力に対して、バイモルフ部508を補強することができる。そのため、本実施形態によれば、バイモルフスイッチ500は、高い耐久性を有することができる。
別の実施例において、バイモルフスイッチ400は、両持ち梁スイッチであってもよい。この場合、バイモルフ部408は、一端及び他端にそれぞれ対応する、複数の被支持部430及び複数の補強部416を有する。バイモルフ支持部424は、バイモルフ部408の両端を保持する。バイモルフ支持部424は、バイモルフ部408の一端における被支持部430と一の補強部416を挟んで対向し、他端における被支持部430と他の補強部416挟んで対向してよい。また、この場合、バイモルフ部408は、バイモルフ部408の基板402と対向する面における略中央部に可動接点406を保持する。
図18は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ400の別の例を示す。図18において、図17と同じ符号を付した構成は、図17における構成と同一又は同様の機能を有する。図18(a)が示す例において、バイモルフ部408は、第2補強部434を更に有する。第2補強部434は、第1部材410と第2部材412との境界の一部を覆う。本例において、第2補強部434は、第1部材410を挟んで可動接点406と対向する。本例によれば、ヒ−タ414が第1部材410及び第2部材412を加熱した場合に、第1部材410と第2部材412の界面に生じる応力に対して、バイモルフ部508を補強することができる。
図18(b)は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ400の別の例を示す。本例において、補強部416の一部は、被支持部430を挟んでバイモルフ支持部424と対向する。補強部416は、バイモルフ部408の第1面438に形成される。補強部416は、金属により形成されてよい。補強部416は、例えば金(Au)メッキにより形成されてよい。補強部416は、例えば酸化シリコンであってもよい。また、被支持部430は、バイモルフ支持部424と接触する。本例によっても、バイモルフ部408が可動接点406を駆動する場合に被支持部430と駆動部432の界面に生じる応力に対して、バイモルフ部508を補強することができる。
図18(c)は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ400の別の例を示す。本例において、補強部416は、ヒ−タ電極418から延伸して、ヒ−タ電極418と一体に形成される。補強部416は、バイモルフ部408の基板402と対向する面に形成される。本例によっても、バイモルフ部408が可動接点406を駆動する場合に被支持部430と駆動部432の界面に生じる応力に対して、バイモルフ部508を補強することができる。
図19は、本発明の第7の実施形態に係るバイモルフスイッチ600の一例を示す。本実施形態において、バイモルフスイッチ600は、可動接点632と固定接点628とを電気的に接続するバイモルフスイッチである。バイモルフスイッチ600は、可動接点632、固定接点628、スイッチ基板630、支持基板602、及びバイモルフ部608を備える。可動接点632、固定接点628、スイッチ基板630、及び支持基板602は、図15に関連して説明した可動接点506、固定接点504、基板502、及び支持基板520と同一又は同様の機能を有する。スイッチ基板630は、固定接点628を保持する基板であってよい。
支持基板602は、第1貫通孔622、第2貫通孔626、及びバイモルフ支持部624を有する。第1貫通孔622、第2貫通孔626、及びバイモルフ支持部624は、図15に関連して説明した第1貫通孔522、第2貫通孔526、及びバイモルフ支持部524と同一又は同様の機能を有する。バイモルフ支持部624は、バイモルフ部608を支持する。
バイモルフ部608は、可動接点632をスイッチ基板630と対向する表面に保持する。バイモルフ部608は、可動接点632を駆動することにより、可動接点632と固定接点628とを電気的に接続する。バイモルフ部608は、第1部材616、第2部材610、ヒ−タ614、貫通孔618、貫通配線620、及び信号線路606を有する。バイモルフ部608は、スイッチ基板630と対向する表面、及び当該表面に対する裏面を有する。貫通孔618は当該表面から当該裏面へ貫通する。
貫通配線620は、貫通孔618に設けられる。貫通配線620は、可動接点632と電気的に接続される。本実施形態において、可動接点632は貫通配線620と一体に形成される。
信号線路606は、バイモルフ部508の裏面に設けられ、貫通配線620と電気的に接続される。信号線路606は、貫通配線620を介して可動接点632と電気的に接続される。
本実施形態において、信号線路606は、バイモルフ部608の裏面から更に延伸して形成された信号取出部634を含む。信号線路606は、バイモルフ支持部624とスイッチスイッチ基板630とに挟まれる領域から突出してよい。
尚、第1部材616、第2部材610、及びヒ−タ614は、図15に関連して説明した第1部材510、第2部材512、及びヒ−タ514と同一又は同様の機能を有してよい。また、本実施形態において、バイモルフ支持部624は、バイモルフ部608の裏面に対して信号線路606を挟んで形成される。
本実施形態において、バイモルフスイッチ600は、可動接点632と電気的に接続される信号取出部634を有する。本実施形態において、バイモルフスイッチ600は、可動接点632と固定接点628との間で信号を接続及び遮断する1接点型バイモルフスイッチである。1接点型バイモルフスイッチは、複数の固定接点の間で信号を接続及び遮断する2接点型バイモルフスイッチより高い耐久性を有する。本実施形態によれば、高い耐久性を有する1接点型バイモルフスイッチを提供することができる。
図20及び図21は、本実施形態に係るバイモルフスイッチ600を製造するバイモルフスイッチ製造方法の一例を説明する図である。本実施形態において、バイモルフスイッチ製造方法は、第1工程〜第11工程を備える。
図20(a)は、第1工程を説明する図である。第1工程は、支持基板602を準備する準備工程である。本実施形態において、第1工程は、表面にシリコン酸化膜604を有する支持基板602を準備する。
図20(b)は、第2工程を説明する図である。第2工程は、支持基板602の表面に信号線路606を形成する。本実施形態において、第2工程は、支持基板602の表面からシリコン酸化膜604を除去した後に信号線路606を形成する。第2工程は、フォトリソグラフィ−技術により、信号線路606に対応するパタ−ンを形成し、当該パタ−ンに基づいて信号線路606を形成してよい。第2工程は、金(Au)メッキにより信号線路606を形成してよい。
図20(c)は、第3工程を説明する図である。第3工程は、支持基板602の表面に信号線路606を覆うシリコン酸化膜636を形成する。第3工程は、CVD法によりシリコン酸化膜636を形成してよい。
図20(d)は、第4工程を説明する図である。第4工程は、シリコン酸化膜636の上に第2部材610を形成する。本実施形態において、第4工程は、シリコン酸化膜636の上における信号線路606に対応する部分の一部に第2部材610を形成する。第4工程は、金属により第2部材610を形成する。第2部材610は、信号線路606に対して、シリコン酸化膜636を挟んで形成される。第2部材610はシリコン酸化膜636を挟んで信号線路606と対向する。
図20(e)は、第5工程を説明する図である。第5工程は、シリコン酸化膜636の上に第2部材610を覆うシリコン酸化膜612を形成する。第5工程は、CVD法によりシリコン酸化膜612を形成してよい。
図20(f)は、第6工程を説明する図である。第6工程は、シリコン酸化膜612の上にヒ−タ614を形成する。本実施形態において、第6工程は、シリコン酸化膜612の上における第2部材610に対応する部分の一部にヒ−タ614を形成する。ヒ−タ614は、第2部材610に対して、シリコン酸化膜612を挟んで形成される。ヒ−タ614はシリコン酸化膜612を挟んで第2部材610と対向する。
図21(a)は、第7工程を説明する図である。第7工程は、シリコン酸化膜612の上にヒ−タ614を覆うシリコン酸化膜638を形成する。本実施形態において、第7工程は、シリコン酸化膜636及びシリコン酸化膜612のいずれよりも厚いシリコン酸化膜638を形成する。第7工程は、CVD法によりシリコン酸化膜638を形成してよい。
図21(b)は、第8工程を説明する図である。第8工程は、支持基板602の表面の予め定められた領域に形成されたシリコン酸化膜636、シリコン酸化膜612、及びシリコン酸化膜638を除去する。第8工程は、当該除去によりバイモルフ部608を形成する。第8工程は、シリコン酸化膜636、シリコン酸化膜612、及びシリコン酸化膜638における、バイモルフ部608に対応する領域以外の部分を除去してよい。
第8工程は、バイモルフ部608の信号線路606と対向する面から当該面の裏面へ貫通する貫通孔618を更に形成する。貫通孔618は、バイモルフ部608における第2部材610が形成された領域以外の部分を貫通する。貫通孔618は、バイモルフ部608におけるヒ−タ614が形成された領域以外の部分を貫通する。貫通孔618は、バイモルフ部608の一端の近傍においてバイモルフ部608を貫通してよい。尚、バイモルフ部608におけるシリコン酸化膜636、シリコン酸化膜612、及びシリコン酸化膜638に対応する領域は、第1部材616に対応する。
図21(c)は、第9工程を説明する図である。第9工程は、貫通孔618に貫通配線620を形成する。本実施形態において、第9工程は、貫通孔618に金属を充填することにより貫通配線620を形成する。第9工程は、デポジションにより貫通配線620を形成してよい。第9工程は、メッキにより貫通配線620を形成してもよい。
第9工程は、更に、バイモルフ部608における、信号線路606と対向する面の裏面に可動接点632を形成する。本実施形態において、第9工程は、可動接点632を貫通配線620と一体に形成する。
図21(d)は、第10工程を説明する図である。第10工程は、支持基板602に第1貫通孔622及び第2貫通孔626を形成する。本実施形態において、第10工程は、支持基板602を、信号線路606と対向する面の裏面からICPエッチングすることにより第1貫通孔622及び第2貫通孔626を形成する。第10工程は、更に、バイモルフ支持部624を形成する。本実施形態において、バイモルフ支持部624は第1貫通孔622と第2貫通孔626とに挟まれた領域である。
図21(e)は、第11工程を説明する図である。第11工程は、スイッチ基板630を準備し、支持基板602とスイッチ基板630とを対向させる。本実施形態において、第11工程は、表面に固定接点628を保持するスイッチ基板630を準備する。第11工程は、支持基板602における信号線路606を保持する面と、スイッチ基板630における固定接点628を保持する面とを対向させる。
スイッチ基板630は、支持基板602における信号線路606を保持する面と、スイッチ基板630における固定接点628を保持する面とを対向させて支持基板602を保持する。スイッチ基板630は、可動接点632を固定接点628と対向させて支持基板602を保持する。尚、本実施形態において、支持基板602は、シリコン基板である。スイッチ基板630はガラス基板であってよい。
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
100・・・バイモルフスイッチ、102・・・可動接点、104・・・固定接点、106・・・第1部材、108・・・バイモルフ部、110・・・バイモルフ支持層、112・・・ヒ−タ電極、114・・・貫通孔、116・・・裏面金属層、118・・・可動接点電極、120・・・絶縁層、122・・・下層、124・・・穴部、126・・・基板、128・・・ヒ−タ、130・・・第2部材、132・・・固定接点電極、134・・・上層、136・・・スイッチアレイ、160・・・第1端子、162・・・第2端子、138・・・空洞部、140・・・支持基板、142・・・固定部、144・・・変位部、146・・・延伸部、148・・・接触部、150・・・コルゲ−ト部、300・・・バイモルフスイッチ、302・・・犠牲基板、304・・・バイモルフ部、306・・・可動接点、308・・・固定接点、310・・・スイッチ基板、312・・・ポリシリコン層、314・・・第1部材、316・・・ヒ−タ、318・・・第2部材、320・・・ヒ−タ電極、322・・・バイモルフ支持部、324・・・ヒ−タ電極配線、328・・・キャップ、330・・・バンプ、340・・・半導体基板、342・・・配線、344・・・配線、346・・・配線、348・・・第1端子、350・・・第2端子、352・・・集積回路、354・・・貫通孔、356・・・上蓋部、358・・・側蓋部、360・・・電子回路、502・・・基板、504・・・固定接点、506・・・可動接点、508・・・バイモルフ部、510・・・第1部材、512・・・第2部材、514・・・ヒ−タ、516・・・断熱部、518・・・ヒ−タ電極、520・・・支持基板、522・・・第1貫通孔、524・・・バイモルフ支持部、526・・・第2貫通孔、402・・・基板、404・・・固定接点、406・・・可動接点、408・・・バイモルフ部、410・・・第1部材、412・・・第2部材、414・・・ヒ−タ、416・・・補強部、418・・・ヒ−タ電極、420・・・支持基板、422・・・第1貫通孔、424・・・バイモルフ支持部、426・・・第2貫通孔、430・・・被支持部、432・・・駆動部、434・・・第2補強部、436・・・境界、438・・・第1面、440・・・第2面、400、500、600・・・バイモルフスイッチ、602・・・支持基板、604・・・シリコン酸化膜、606・・・信号線路、608・・・バイモルフ部、610・・・第2部材、612・・・シリコン酸化膜、614・・・ヒ−タ、616・・・第1部材、618・・・貫通孔、620・・・貫通配線、622・・・第1貫通孔、624・・・バイモルフ支持部、626・・・第2貫通孔、628・・・固定接点、630・・・スイッチ基板、632・・・可動接点、634・・・信号取出部、636・・・シリコン酸化膜、638・・・シリコン酸化膜