JP5810924B2 - 高周波マイクロスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、高周波マイクロスイッチに関するものであり、ＲＦ−ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）スイッチ等の高周波マイクロスイッチの温度変動耐性の向上に関する。

近年、様々な技術分野において，マイクロマシニング技術により形成される微小構造を有する素子の応用化が図られている。そのなかにはリニアリティの良さなどからＲＦ（高周波）デバイスに使用することを想定したＲＦスイッチデバイスも設計・試作がなされている。

このようなＲＦスイッチデバイスにおいてデバイスを作製する基板としてはＳｉウェーハなどを用い、また、配線としてはＲＦ信号を低ロスで通過させるためＡｕやＣｕ等の金属材料を用いる場合が多い。

特開２０００−１８８０４９号公報

このようなＲＦスイッチデバイスにおいては、異種の材料を用いているために、それぞれの熱膨張係数の違いからデバイスの温度変化を生じた際に可動部分の形状が変形する可能性がある。特に、ＲＦスイッチデバイスの可動領域に異種材料が存在するような場合には、接点ギャップ量の変動を起こす可能性がある。

極端な場合、駆動電圧を印加していないのに接点部がＯＮ状態になったり、或いは、駆動電圧を印加してもＯＮしなくなる可能性があるので、この事情を図２２乃至図２５を参照して説明する。

図２２は、試作したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図であり、図２３は試作したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的断面図である。図に示すように、シリコン基板５１／ＳｉＯ_２膜５２／シリコン層５３からなる貼り合わせ基板５０にスリット５４で分離されたデバイス領域を形成し、デバイス領域の中央よりの部分を可動梁部６０とする。この可動梁部６０は、シリコン基板５１から浮き上がったシリコン層５３により形成され、その上に、圧電駆動部６１と信号配線６６とが長手方向に沿って配置されている。

圧電駆動部６１は下部電極６２／ＰＺＴ６３／上部電極６４の積層構造からなり、下部電極６２は駆動電極パッド６５_１に接続され、上部電極６４は駆動電極パッド６５_２に接続されている。なお、下部電極６２はＰｔからなり、上部電極６４はＰｔ或いはＡｕで形成する。また、駆動電極パッド６５_１，６５_２はＡｕめっきで形成する。

信号配線６６の一端は信号電極パッド６７_２に接続され、信号配線６６の他端は、接点部７０を備えた接続配線６８と接点ギャップを保って対向している。この接続配線６８は、信号電極パッド６７_１と支持部６９と一体にＡｕ電解めっきにより形成される。なお、信号配線６６はＡｕスパッタ膜で形成し、信号電極パッド６７_２はＡｕめっき膜で形成する。

図２４は、試作したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの寸法の説明図であり、ここでは、その寸法の一例を説明する。圧電駆動部６１のサイズは３２０μｍ×１６０μｍであり、圧電駆動部６１を設けた部分の可動梁部６０の幅は１７０μｍである。また、圧電駆動部６１に接続する駆動電極パッド６５_１，６５_２のサイズは１５０μｍ×１５０μｍである。一方、信号配線６６の幅は３０μｍであり、信号配線６６を設けた部分の可動梁部６０のサイズは、４００μｍ×３５μｍである。

図２５は、試作したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのスイッチング動作の説明図であり、図２５（ａ）に示すように、電圧ＯＦＦ状態では信号配線６６と接点部７０は、例えば、０．３μｍのギャップを介して対向した状態になっている。

図２５（ｂ）に示すように、電圧駆動部６１に５Ｖ〜２０Ｖの電圧を印加すると、可動梁部６０は撓んで持ち上がり、信号配線６６と接点部７０とが接触してＯＮ状態となる。このようなＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの寿命は、スイッチング回数として１０^８回〜１０^１０回程度になる。

しかし、温度変化を生じた際には、図２５（ｃ）に示すように、可動梁部６０の形状が変形し、接点ギャップ量の変動を起こし、駆動電圧を印加していないのにスイッチがＯＮ状態になる問題がある。なお、これは極端な例であり、現実的には通常のＯＮ電圧より低い電圧でＯＮ状態になるようになる。こうなった場合、実際に問題となる現象としては、印加電圧をＯＦＦしたときの可動梁部のバネとしての戻り力が小さくなり、接点が乖離しにくくなるといったことが考えられる。

したがって、本発明は、高周波マイクロスイッチの温度変動耐性を向上することを目的とする。

開示する一観点からは、シリコン基板と、前記シリコン基板に対して一部において絶縁層を介して密着しているシリコン層と、前記シリコン層に形成されるとともに、第１の信号配線と第１の電気的駆動部とを長手方向に配列した第１の可動梁部と、前記第１の可動梁部に対して線対称或いは回転対称のいずれかの対称的位置に併設された前記シリコン層に形成されるとともに、第２の信号配線と第２の電気的駆動部とを長手方向に配列した第２の可動梁部と、前記第１の信号配線の前記第１の電気的駆動部側の端部に設けられ、スイッチング動作時に前記第２の信号配線と電気的に接続する接点部を備えた配線接続部とを少なくとも備え、前記第１の可動梁部及び前記第２の可動梁部の一方が、スイッチング動作における駆動部であり、前記第１の可動梁部及び前記第２の可動梁部の他方が、スイッチング動作における非駆動部であることを特徴とする高周波マイクロスイッチが提供される。

開示の高周波マイクロスイッチによれば、温度変動耐性を向上することが可能になる。

本発明の実施の形態の高周波マイクロスイッチの構成説明図である。 本発明の実施例１のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図である。 本発明の実施例１のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのＡ−Ａ′断面図である。 本発明の実施例１のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのスイッチング動作の説明図である。 本発明の実施例２のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図である。 本発明の実施例３のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図である。 本発明の実施例３のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例３のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの図７以降の途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例３のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの図８以降の製造工程の説明図である。 本発明の実施例３のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのスイッチング動作の説明図である。 本発明の実施例４のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図である。 本発明の実施例４のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのスイッチング動作の説明図である。 本発明の実施例５のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図である。 本発明の実施例５のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのスイッチング動作の説明図である。 本発明の実施例６のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図である。 本発明の実施例６のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的断面図である。 本発明の実施例６のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの途中までの製造工程の説明図である。 本発明の実施例６のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの図１７以降の製造工程の説明図である。 本発明の実施例７のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図である。 本発明の実施例７のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的断面図である。 本発明の実施例８のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図である。 試作したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図である。 試作したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的断面図である。 試作したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの寸法の説明図である。 試作したＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのスイッチング動作の説明図である。

ここで、図１を参照して、本発明の実施の形態の高周波マイクロスイッチを説明する。図１は本発明の実施の形態の高周波マイクロスイッチの構成説明図であり、ここでは平面図として示しているが、基本的な断面構造は図２３に示した構造と同じである。

図に示すように、信号配線４_１，４_２と電気的駆動部３_１，３_２とを長手方向に配列した２つの可動梁部２_１，２_２を対称的に配置し、一方の信号配線４_１の端部に接点部６を備えた配線接続部５を設けたものである。即ち、従来は固定していた側の接点についても、可動側の接点と同じ構造の可動梁部２_１としたものである。なお、ここでは、一対の可動梁部２_１，２_２を線対称的に配置した例を示しているが、回転対称的に配置しても良い。なお、対称性については、数学的な意味での厳密な対称性が要求されるものではない。

電気的駆動部３_１，３_２はそれぞれ駆動電極パッド９_１１，９_２１，９_３に接続されている。また、信号配線４_１，４_２の一端は、それぞれ信号電極パッド８_１，８_２に接続され、信号配線４_１の他端には配線接続部５が設けられており、配線接続部５の端部に設けられた接点部６が信号配線４_２に対向している。

信号配線４_２を設けた側の電気的駆動部３_２に電圧を印加すると可動梁部２_２が撓んで持ち上がり接点部６と信号配線４_２とが接触してＯＮ状態となる。スイッチをＯＦＦさせるため駆動電圧の印加を停止すると、可動梁部２_２のもつバネの力が接点が離れる方向に作用して接点部６が乖離してＯＦＦ状態になる。

なお、スイッチング動作時に非駆動部となる可動梁部２_１は、スイッチング動作時に駆動部となる可動梁部２_２と同じ寸法になるように形成するのが望ましい。その上で、特にベースとなるシリコン層との膨張率差の関係で温度変化時の影響をもっとも生じやすい信号配線４_１，４_２のメタルの長さを揃えるように設計することが望ましい。

このような構成にすることにより、可動梁部２_１は通常のＯＮ／ＯＦＦ動作時に能動的に動作させるわけではないが、デバイスの温度変化があるとＯＮ／ＯＦＦ動作時に駆動させる可動梁部２_２の位置変動と同調して同じ方向に同程度量の位置変動を生じる。これによって、接点部６と信号配線４_２との間のギャップが温度変動に拘らず一定に保たれるようになるため、駆動電圧を印加しないのにＯＮ状態になったり、或いは、駆動電圧を印加してもＯＮしないといった不具合を発生することがなくなる。

なお、スイッチング動作時に非駆動部となる可動梁部２_１に設ける電気的駆動部３_１には駆動電極パッド９_１１を設ける必要はない。しかし、駆動電極パッド９_１１を外部から電圧を印加できるようにしておくことで、ＯＦＦ時に積極的に接点を乖離させる新たな効果が期待できる。

即ち、通常、接点部はＯＮの状態にすることでファンデルワールス力などに起因する粘着力が発生する。接点をＯＦＦさせるため駆動電圧の印加を停止すると可動梁部２_２のもつバネの力が、接点が離れる方向に作用して接点部が乖離する。しかし、接点部のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことで接点部の微小領域の変形などで接点面積が変化し、接点部の粘着力が乖離させようとするバネの強さを上回って接点がＯＦＦにならないスティッキングと呼ばれる現象を生じる場合がある。

この時、スイッチング動作時に非駆動部となる可動梁部２_１の電気的駆動部３_１に接点が離れる方向に電圧を印加することで、見かけ上、乖離力を強くしたのと同様の効果を得ることができる。これによって、従来よりも接点がスティッキングしにくい高周波マイクロスイッチを実現することができる。

また、配線接続部５は、両方の信号配線４_１，４_２から対向して延在するようにして、接点部６を中央よりに形成しても良く、それによって、形状がより対称的になるので接点部６と信号配線４_２との間のギャップが温度変動に拘らず一定に保たれる。

また、電気的駆動部３_１，３_２としては、圧電駆動部でも静電気駆動部でも良く、圧電駆動部とする場合には、下部電極／圧電体層／上部電極からなる積層構造を設ける。なお、圧電体層としては、典型的にはＰＺＴを用いる。

また、静電気駆動部とする場合には、下部電極と、前記下部電極と空隙を介して対向する上部電極とを設ければ良く、この場合の下部電極はＰｔ等の金属層を用いても良いし、或いは、イオン注入層を用いても良い。

次に、図２乃至図４を参照して、本発明の実施例１のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを説明する。図２は、本発明の実施例１のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。なお、図３（ａ）はＯＦＦ状態の断面図であり、図３（ｂ）はＯＮ状態の断面図である。

図２及び図３に示すように、シリコン基板１１にＳｉＯ_２膜１２を介して貼り合わせたシリコン基板を研磨して厚さが５μｍ〜２５μｍとしたシリコン層１３からなる貼り合わせ基板１０を用意する。この貼り合わせ基板１０にシリコン基板１１に達するスリット１４を形成して線対称的に配置された可動梁部２０_１，２０_２を形成する。この可動梁部２０_１，２０_２の底面側に接していたＳｉＯ_２膜１２はスリット１４を形成する工程の後に除去される。或いは、デバイス形成の初期段階に多数の微小穴をシリコン層１３に形成して、前もってＳｉＯ_２膜１２を除去しておいてもよい。さらにはシリコン基板１１にシリコン層１３を貼り合わせる前に、該当箇所のＳｉＯ_２膜１２を前もって除去しておいても良い。

可動梁部２０_１，２０_２にはそれぞれ、Ａｕスパッタ膜からなる信号配線２６_１，２６_２と圧電駆動部２１_１，２１_２とが長手方向に配置され、一方の信号配線２６_１の端部には接点部３０を備えた接続配線２８が支持部２９とともに金めっきにより一体に形成される。この時、ＯＦＦ状態における接点部３０と信号配線２６_２の対向部との接点ギャップが０．３μｍになるように設計する。また、信号配線２６_１，２６_２の一端は、それぞれ信号電極パッド２７_１，２７_２に接続される。

圧電駆動部２１_１，２１_２はそれぞれ下部電極２２_１／ＰＺＴ２３_１／上部電極２４_１、下部電極２２_２／ＰＺＴ２３_２／上部電極２４_２の積層構造からなる。上部電極２４_１，２４_２はそれぞれ駆動電極パッド２５_１１，２５_２１に接続され、また、下部電極２２_１，２２_２は共通の駆動電極パッド２５_３に接続される。なお、下部電極２２_１，２２_２及び上部電極２４_１，２４_２はＰｔスパッタリング膜により形成する。

図４は、本発明の実施例１のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのスイッチング動作の説明図であり、図２におけるＢ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図として示している。図４（ａ）に示すように、ＯＦＦ状態では、接点部３０と信号配線２６_２との間隙は０．３μｍのギャップを保ったままである。

図４（ｂ）に示すように、駆動電極パッド２５_２１と駆動電極パッド２５_３との間に電圧を印加すると、図３（ｂ）に示すように可動梁部２０_２が撓んで持ち上がり接点部３０と信号配線２６_２とが接触してＯＮ状態となる。

スイッチをＯＦＦさせるため駆動電圧の印加を停止すると、可動梁部２０_２のもつバネの力が、接点が離れる方向に作用して接点部３０が乖離して、再び、図４（ａ）に示すＯＦＦ状態になる。この時、圧電駆動部２１_１に電圧を印加して可動梁部２０_１を撓ませることで、接点間を乖離させるための力がより大きくなるようにしても良い。

なお、圧電駆動部２１_１に印加する電圧は、圧電駆動部２１_２にＯＮ時に印加する電圧と同じである必要はなく、接点を乖離させるのに十分であるならば半分の電圧でも良い。また、電圧を印加する時間についても、ＯＦＦ状態に常に印加をする必要もなく、接点間の粘着力が問題となる接点が乖離してしまうまでのごく短い時間だけ電圧を印加すれば良い。

図４（ｃ）は、温度変化が生じた場合のＯＦＦ状態の説明図である。温度変化を生じた場合にも、信号配線２６_２を支持する可動梁部２０_２も信号配線２６_１を介して接続配線２８を支持する可動梁部２０_１も同じように変化するので、接点ギャップとしてはほとんど変化せず、スティッキングが発生することがない。

本発明の実施例１においては、信号配線２６_１，２６_２を支持する可動梁部２０_１，２０_２を対称的に形成しているので、温度変化による変動量を互いに相殺するように作用し、接点ギャップの変化を抑制することができる。

次に、図５を参照して、本発明の実施例２のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを説明する。図５は、本発明の実施例２のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図であり、可動梁部２０_１に設ける圧電駆動部２１_１に対する駆動電極パッドとの接続をなくしたものである。

即ち、スイッチング時に非駆動部となる可動梁部２０_１に設ける圧電駆動部２１_１に対する電圧印加は原理的に必要がないので省略したものである。それによって、外部電源に対する配線及び駆動電極パッドの形成工程が不要になり、また、配線及び駆動電極パッドを設けるスペースが不要になる。その他の構成は上記の実施例１のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチと全く同じであり、Ｂ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面構造も図４に示した構造と同じになる。

次に、図６乃至図１０を参照して、本発明の実施例３のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを説明する。図６は、本発明の実施例３のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図であり、基本的構成は上記の実施例１と同じであるが、接点部分を対称的にしたものである。即ち、信号配線２６_１に接続する接続配線２８_１の長さを短くし、信号配線２６_２にも支持部２９_２を介して接続配線２８_２を設けたものである。

次に、接点部分の製造工程を簡単に説明するが、ここでは、圧電駆動部や電極パッドの形成工程は省略する。まず、図７（ａ）に示すようにシリコン基板１１／ＳｉＯ_２膜１２／シリコン層１３からなる貼り合わせ基板１０にスリットに対応する開口部を有するレジストマスク１５を設ける。

次いで、図７（ｂ）に示すように、レジストマスク１５をマスクとしてポリッシュプロセスなどのドライエッチングを施すことによってスリット１４を形成する。この後、スリット１４で囲まれた可動梁部２０_１，２０_２の下部のＳｉＯ_２膜１２について、ウエットエッチングすることで中空状とする。なおこの場合は、図においては、残存するＳｉＯ_２膜１２を強調して示しているが、実際にはもっと後退している。他の方法としては、図７（a）,（ｂ）と同様のプロセスをもっと微小な穴を多数並べることで可動梁部２０_１，２０_２の下にあたるＳｉＯ_２膜１２を前もって除去しておいても良い。この場合には、残存するＳｉＯ_２膜１２が余分に後退することはない。

次いで、図７（ｃ）に示すように、レジストマスク１５を除去したのち、Ａｕ膜をマスクスパッタリングすることによって可動梁部２０_１，２０_２上にそれぞれ信号配線２６_１，２６_２を形成する。

次いで、図７（ｄ）に示すように、全面にＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を用いて第１犠牲層１６を形成する。次いで、図８（ｅ）に示すように、信号配線２６_１，２６_２の端部に対する開口部１７を形成する。

次いで、図８（ｆ）に示すように、めっきフレーム（図示は省略）を用いてＡｕを電解めっきすることによって、信号配線２６_１には支持部２９_１を、また、信号配線２６_２には支持部２９_２と接続配線２８_２とを一体に形成する。

次いで、図８（ｇ）に示すように、再び、全面にＴＥＯＳを用いて第２犠牲層１８を形成する。次いで、図９（ｈ）に示すように、支持部２９_１に対する凹部１９_１と接点部を形成するための凹部１９_２を形成する。なお、接点部を形成するための凹部１９_２は、接続配線２８_２の端部に対向するように形成する。

次いで、図９（ｉ）に示すように、めっきフレーム（図示は省略）を用いてＡｕを電解めっきすることによって、支持部２９_１に接続する支持部２９_３と接点部３０を備えた接続配線２８_１とを一体に形成する。

次いで、図９（ｊ）に示すように、フッ酸蒸気を用いてエッチングすることによって第２犠牲層１８及び第１犠牲層１６を順次除去する。なお、ＴＥＯＳ膜は通常のシリコン熱酸化工程によって形成されたＳｉＯ_２膜に比べてエッチングされやすいので、この工程においてＳｉＯ_２膜１２が不所望に除去されることはない。

図１０は、本発明の実施例３のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのスイッチング動作の説明図である。図１０（ａ）に示すように、ＯＦＦ状態では、接点部３０と接続配線２８_２との間隙は０．３μｍのギャップを保ったままである。

図１０（ｂ）に示すように、駆動電極パッド２５_２１と駆動電極パッド２５_３との間に電圧を印加すると、図３（ｂ）に示すように可動梁部２０_２が撓んで持ち上がり接点部３０と接続配線２８_２とが接触してＯＮ状態となる。

スイッチをＯＦＦさせるため駆動電圧の印加を停止すると、可動梁部２０_２のもつバネの力が、接点が離れる方向に作用して接点部３０が乖離して、再び、図１０（ａ）に示すＯＦＦ状態になる。この時、圧電駆動部２１_１に電圧を印加して可動梁部２０_１を撓ませることで、接点間を乖離させるための力がより大きくなるようにしても良い。

図１０（ｃ）は、温度変化が生じた場合のＯＦＦ状態の説明図である。温度変化を生じた場合にも、信号配線２６_２を介して接続配線２８_２を支持する可動梁部２０_２も信号配線２６_１を介して接続配線２８_１を支持する可動梁部２０_１も同じように変化し、接点ギャップとしてはほとんど変化しないのでスティッキングが発生することがない。

本発明の実施例３においては、信号配線２６_１，２６_２を支持する可動梁部２０_１，２０_２を対称的に形成するとともに、接点部分も対称的に形成しているので、温度変化による変動量をより効果的に互いに相殺することができる。

次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の実施例４のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを説明する。図１１は、本発明の実施例４のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図であり、基本的構成は上記の実施例１のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの一対の可動梁部２０_１，２０_２を回転対称に配置したものに相当する。このように回転対称に配置することによって、スリット１４で独立した２つの領域に区画されるとともに、各圧電駆動部２１_１，２１_２は、それぞれ独立の駆動電極パット２５_１１，２５_１２と駆動電極パッド２５_２１，２５_２２に接続される。

図１２は本発明の実施例４のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのスイッチング動作の説明図であり、図１２（ａ）はＯＦＦ状態を、図１２（ｂ）はＯＮ状態を、図１２（ｃ）は温度変化後のＯＦＦ状態を示している。信号配線２６_１と信号配線２６_２との間隔が異なるだけで、基本的動作及び作用効果は上記の実施例１と同様である。

次に、図１３及び図１４を参照して、本発明の実施例５のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを説明する。図１３は、本発明の実施例５のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図であり、基本的構成は上記の実施例３のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの一対の可動梁部２０_１，２０_２を回転対称に配置したものに相当する。このように回転対称に配置することによって、スリット１４で独立した２つの領域に区画されるとともに、各圧電駆動部２１_１，２１_２は、それぞれ独立の駆動電極パット２５_１１，２５_１２と駆動電極パッド２５_２１，２５_２２に接続される。

図１４は本発明の実施例５のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチのスイッチング動作の説明図であり、図１４（ａ）はＯＦＦ状態を、図１４（ｂ）はＯＮ状態を、図１４（ｃ）は温度変化後のＯＦＦ状態を示している。信号配線２６_１と信号配線２６_２との間隔が異なるだけで、基本的動作及び作用効果は上記の実施例３と同様である。

次に、図１５乃至図１８を参照して、本発明の実施例６のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを説明する。図１５は、本発明の実施例６のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図であり、圧電駆動部を静電気駆動部に置き換えた以外は、上記の実施例１のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチと同様である。

図１６は、本発明の実施例６のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的断面図である。図１６（ａ）は図１５におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図であり、図１６（ｂ）はＢ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図であり、図１６（ｃ）はＢ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿った温度変化後の断面図である。

図に示すように、静電気駆動部３１_１，３１_２は、下部電極となるイオン注入層３２_１，３２_２と上部電極３３_１，３３_２とで構成され、両者の間隙は例えば、１μｍとする。この上部電極３３_１，３３_２は両脇の支持部３４_１，３４_２と一体にＡｕを電解めっきすることにより形成する。また、イオン注入層３２_１，３２_２の形成工程で、駆動電極パッド２５_１１，２５_２１と接続する配線領域３５_１，３５_２を同時に形成する。

次に、製造工程を簡単に説明する。まず、図１７（ａ）に示すようにシリコン基板１１／ＳｉＯ_２膜１２／シリコン層１３からなる貼り合わせ基板１０のシリコン層１３にＰをイオン注入することにより、ｎ^＋型のイオン注入層３２_２を形成する。なお、可動梁部２０_１の側でも同じ工程を採用している。

次いで、図１７（ｂ）に示すように、レジストマスク（図示を省略）をマスクとしてポリッシュプロセスなどのドライエッチングを施すことによってスリット（１４）を形成する。この後、可動梁部２０_２の下部のＳｉＯ_２膜１２をウエットエッチングすることで中空状とする。

次いで、図１７（ｃ）に示すように、レジストマスクを除去したのち、Ａｕ膜をマスクスパッタリングすることによって可動梁部２０_２上に信号配線２６_２を形成する。次いで、図１７（ｄ）に示すように、全面にＴＥＯＳを用いて犠牲層３６を形成する。

次いで、図１８（ｅ）に示すように、駆動電極パッド形成領域及び信号電極パッド形成領域を露出させるとともに、接点部を形成するための凹部３７を信号配線２６_２の端部に対向するように形成する。

次いで、図１８（ｆ）に示すように、めっきフレーム（図示は省略）を用いてＡｕを電解めっきすることによって、駆動電極パッド２５_３及び信号電極パッド２７_２を形成するとともに、上部電極３３_２と接点部３０を備えた接続配線２８とを一体に形成する。なお、この時、上部電極３３_２の両脇にも支持部３４_２が一体に形成される。次いで、図１８（ｇ）に示すように、フッ酸蒸気を用いてエッチングすることによって犠牲層３６を除去する。

この実施例６におけるスイッチング動作は、駆動部が圧電駆動か静電気駆動かの違いだけで、基本的な動作は圧電駆動の場合と同様である。即ち、スイッチをＯＮ状態にする場合には、下部電極となるイオン注入層３２_１と上部電極３３_１との間に互いに異なった極性の電圧を印加することで引き合う力を利用して駆動させる。

また、この場合も２つの可動梁部２０_１，２０_２を線対称的に形成し信号配線２６_１，２６_２の長さを同じにしているので、図１６（ｃ）に示すように、温度変化後にも、２つの可動梁部２０_１，２０_２は同じように変形するので、ギャップはほとんど変化しない。

この実施例６においては、圧電体の形成工程が不要になるので、製造工程が簡素化されるとともに、圧電体の応力による可動梁部の反りが低減する。また、下部電極として金属材料ではなくシリコン自体を利用したイオン注入層を用いているので、温度変化による変形の影響が生じにくくなる。

次に、図１９及び図２０を参照して、本発明の実施例７のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを説明する。図１９は、本発明の実施例７のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図であり、下部電極となるイオン注入層をＡｕ膜に置き換えた以外は、上記の実施例６のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチと同様である。

図２０は、本発明の実施例７のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的断面図である。図２０（ａ）は図１９におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図であり、図２０（ｂ）はＢ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図であり、図２０（ｃ）はＢ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿った温度変化後の断面図である。

図に示すように、Ａｕのマスクスパッタリングにより下部電極３８_１，３８_２と配線層３９_１，３９_２を同時に形成したものである。なお、下部電極３８_１，３８_２を信号配線２６_１，２６_２と同じ材料で同じ厚さに形成する場合には、下部電極３８_１，３８_２と信号配線２６_１，２６_２を同時に形成する。この場合も下部電極３８_１，３８_２と上部電極３３_１，３３_２との間隙は例えば、１μｍとする。

この実施例７におけるスイッチング動作は、下部電極がイオン注入層か金属膜かの違いだけで、基本的な動作は実施例６の場合と同様である。即ち、スイッチをＯＮ状態にする場合には、下部電極３８_１と上部電極３３_１との間に互いに異なった極性の電圧を印加することで引き合う力を利用して駆動させる。

また、この場合も２つの可動梁部２０_１，２０_２を線対称的に形成し信号配線２６_１，２６_２の長さを同じにしているので、図２０（ｃ）に示すように、温度変化後にも、２つの可動梁部２０_１，２０_２は同じように変形するので、ギャップはほとんど変化しない。

この実施例７においては、イオン注入工程が不要になり、一般的な成膜工程だけで良いので、製造装置構成が簡素化される。また、下部電極と信号配線を同時に形成する場合には、製造工程数を削減することができる。

次に、図２１を参照して、本発明の実施例８のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチを説明する。図２１は、本発明の実施例８のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの概略的平面図であり、基本的構成は上記の実施例６のＲＦ−ＭＥＭＳスイッチの一対の可動梁部２０_１，２０_２を回転対称に配置したものに相当する。

このように、回転対称的に配置することによって、幅の広い静電気駆動部を並列配置する必要はなくなるので、省スペース化が可能になる。

上記の実施例６乃至実施例８の説明においては、説明を簡単にするために、接続配線２８を信号配線２６_１のみに接続するように形成しているが、上記の実施例３或いは実施例５のように、両方の信号配線２６_１，２６_２に設けて接点部分も対称的構造にしても良い。
また、スイッチング動作時における非駆動部となる側の静電気駆動部に対する駆動電極パッドは省略しても良い。

ここで、実施例１乃至実施例８を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
（付記１）シリコン基板と、前記シリコン基板に対して一部において絶縁層を介して密着しているシリコン層と、前記シリコン層に形成されるとともに、第１の信号配線と第１の電気的駆動部とを長手方向に配列した第１の可動梁部と、前記第１の可動梁部に対して線対称或いは回転対称のいずれかの対称的位置に併設された前記シリコン層に形成されるとともに、第２の信号配線と第２の電気的駆動部とを長手方向に配列した第２の可動梁部と、前記第１の信号配線の前記第１の電気的駆動部側の端部に設けられ、スイッチング動作時に前記第２の信号配線と電気的に接続する接点部を備えた配線接続部とを少なくとも備え、前記第１の可動梁部及び前記第２の可動梁部の一方が、スイッチング動作における駆動部であり、前記第１の可動梁部及び前記第２の可動梁部の他方が、スイッチング動作における非駆動部であることを特徴とする高周波マイクロスイッチ。
（付記２）前記第１の信号配線のサイズと前記第２の信号配線のサイズが同じであることを特徴とする付記１に記載の高周波マイクロスイッチ。
（付記３）前記スイッチング動作における非駆動部となる可動梁部に設けた電気的駆動部に、電圧印加用の端子が欠落していることを特徴とする付記１または付記２に記載の高周波マイクロスイッチ。
（付記４）前記配線接続部が、前記第２の信号配線に達しない長さであり、前記第２の信号配線に接続するとともに、前記接点部の直下まで延在する第２の配線接続部を有し、
前記接点部は、スイッチング動作時に前記第２の配線接続部と接触することを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１に記載の高周波マイクロスイッチ。
（付記５）前記配線接続部と前記第２の配線接続部が、厚膜めっきからなることを特徴とする付記４に記載の高周波マイクロスイッチ。
（付記６）前記電気的駆動部が、下部電極／圧電体層／上部電極からなる積層構造を備えた圧電駆動部であることを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか１に記載の高周波マイクロスイッチ。
（付記７）前記電気的駆動部が、下部電極と、前記下部電極と空隙を介して対向する上部電極からなる静電気駆動部であることを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか１に記載の高周波マイクロスイッチ。
（付記８）前記下部電極が、イオン注入層からなることを特徴とする付記７に記載の高周波マイクロスイッチ。

１ シリコン基板
２_１，２_２ 可動梁部
３_１，３_２ 電気的駆動部
４_１，４_２ 信号配線
５ 配線接続部
６ 接点部
７ スリット
８_１，８_２ 信号電極パッド
９_１１，９_２１，９_３ 駆動電極パッド
１０，５０ 貼り合わせ基板
１１，５１ シリコン基板
１２，５２ ＳｉＯ_２膜
１３，５３ シリコン層
１４，５４ スリット
１５ レジストマスク
１６ 第１犠牲層
１７ 開口部
１８ 第２犠牲層
１９_１，１９_２ 凹部
２０_１，２０_２，６０ 可動梁部
２１_１，２１_２，６１ 圧電駆動部
２２_１，２２_２，６２ 下部電極
２３_１，２３_２，６３ ＰＺＴ
２４_１，２４_２，６４ 上部電極
２５_１１，２５_１２，２５_２１，２５_２２，２５_３，６５_１，６５_２ 駆動電極パッド
２６_１，２６_２，６６ 信号配線
２７_１，２７_２，６７_１，６７_２ 信号電極パッド
２８，２８_１，２８_２，６８ 接続配線
２９，２９_１，２９_２，２９_３ 支持部
３０，７０ 接点部
３１_１，３１_２ 静電気駆動部
３２_１，３２_２ イオン注入層
３３_１，３３_２ 上部電極
３４_１，３４_２ 支持部
３５_１，３５_２ 配線領域
３６ 犠牲層
３７ 凹部
３８_１，３８_２ 下部電極
３９_１，３９_２ 配線層
６９ 支持部

Claims (5)

1. シリコン基板と、
   前記シリコン基板に対して一部において絶縁層を介して密着しているシリコン層と、
   前記シリコン層に形成されるとともに、第１の信号配線と第１の電気的駆動部とを長手方向に配列した第１の可動梁部と、
   前記第１の可動梁部に対して線対称或いは回転対称のいずれかの対称的位置に併設された前記シリコン層に形成されるとともに、第２の信号配線と第２の電気的駆動部とを長手方向に配列した第２の可動梁部と、
   前記第１の信号配線の前記第１の電気的駆動部側の端部に設けられ、スイッチング動作時に前記第２の信号配線と電気的に接続する接点部を備えた配線接続部と
   を少なくとも備え、
   前記第１の可動梁部及び前記第２の可動梁部の一方が、スイッチング動作における駆動部であり、
   前記第１の可動梁部及び前記第２の可動梁部の他方が、スイッチング動作における非駆動部であることを特徴とする高周波マイクロスイッチ。
2. 前記第１の信号配線のサイズと前記第２の信号配線のサイズが同じであることを特徴とする請求項１に記載の高周波マイクロスイッチ。
3. 前記配線接続部が、前記第２の信号配線に達しない長さであり、
   前記第２の信号配線に接続するとともに、前記接点部の直下まで延在する第２の配線接続部を有し、
   前記接点部は、スイッチング動作時に前記第２の配線接続部と接触することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波マイクロスイッチ。
4. 前記電気的駆動部が、下部電極／圧電体層／上部電極からなる積層構造を備えた圧電駆動部であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高周波マイクロスイッチ。
5. 前記電気的駆動部が、下部電極と、前記下部電極と空隙を介して対向する上部電極からなる静電気駆動部であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高周波マイクロスイッチ。

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