JPH04269417A - 静電リレーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、静電力（クーロン力
）を利用して接点の接離を行う静電リレーの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】静電リレーは、電磁リレーのように電磁
コイルを必要とせず小型化が図れることから、開発が盛
んに進められている。図１０および図１１は、従来の静
電リレーをあらわす。この静電リレー８１では、可動板
８２の表面に設けられた可動接点８３と基体８４表面に
設けられた固定接点８５、８５とが対向配置されており
、可動板８２は可動接点８３が固定接点８５に対し接離
する変位可能に一側で直に前記基体８４により支持され
ている。この静電リレー８１では可動板８２（の表面の
駆動電極８８）と基体８４の間への電圧印加により発生
する静電力で可動板８２が下側に変位して両接点８３、
８５が接触し、静電力の消滅に伴い可動板８２が元の位
置に戻り接点８３、８５が離れるようになっている。

【０００３】図１２および図１３は、従来の他の静電リ
レーをあらわす。この静電リレー９１では、可動電極ブ
ロックＡと固定電極ブロックＢがスペーサＣを介して接
合された構造を有していて、可動電極ブロックＡは可動
板９２と支持部９３を備えるとともに可動板９２の裏面
に可動接点９４が設けられており、固定電極ブロックＢ
は基体９６を備えるとともに同基体９６の表面に固定接
点９７が設けられている。これら可動接点９４と固定接
点９７は対向配置されていて、可動板９２は可動接点９
４が固定接点９７に対して接離する変位可能に一側で支
持部９３により支持されている。可動板９２と基体９６
（の駆動電極９８）間への電圧印加により発生する静電
力で可動板９２が下側に変位して両接点９４、９７が接
触し、静電力の消滅に伴い可動板９２が元の位置に戻り
両接点９４、９７が離れるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記静
電リレー８１は、可動板８２の機械的信頼性が低いとい
う問題がある。これは可動板８２の厚みおよび材料が限
られるからである。静電リレー８１の場合、基体８４表
面に可動板用パターン膜を設け、その裏側に堀り込８９
を形成することで片持梁構造の可動板８２が設けられる
。可動板用パターン膜が、例えば、十分な厚み（例えば
、数十μｍ）のシリコン単結晶膜であれば問題ないので
あるが、十分な厚みのシリコン単結晶膜を適切な形で基
体８４表面に積層形成することは非常に難しい。

【０００５】一方、上記静電リレー９１の場合には、可
動電極ブロックＡと固定電極ブロックＢを個別に製造し
た後、スペーサＣを挟み接合する工程が必要であり、こ
の工程では小さなブロックを高い位置合わせ精度で接合
しなければならず、そのため、製造は非常に難しい。こ
の発明は、上記事情に鑑み、機械的信頼性の高い可動板
を備えた静電リレーを容易に製造することのできる方法
を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
、請求項１記載の発明にかかる製造方法では、可動板の
裏面に設けられた可動接点と基体表面に設けられた固定
接点とが対向配置され、前記可動板は前記基体表面に設
けられた支持部により可動接点が固定接点に対し接離す
る変位可能に一側で支持され、前記可動板と基体間への
電圧印加により発生する静電力で前記可動板が基体に近
づいて両接点が接触し、静電力の消滅に伴い可動板が基
体から遠ざかり両接点が離れるようになっている静電リ
レーを得るにあたり、前記支持部となる高い凸部と前記
可動板となる低い凸部を有し、この低い凸部表面に可動
接点が設けられているとともに両凸部を有する側の表面
の凹凸が凸部表面の前記可動接点も含めて堆積材で埋め
られて表面が平らとなった基板を準備しておき、この基
板の前記堆積材表面における可動接点と対面する位置に
前記固定接点を形成し、その上に基体となる層を積層形
成してから、前記支持部および可動板となる凸部の底面
が露出するまで前記基板をその裏面側から研磨し、つい
で、前記堆積材を選択的に除去するようにしている。

【０００７】請求項２記載の発明にかかる製造方法では
、上に加えて、基板にシリコン単結晶板を用い、堆積材
にノンドープドポリシリコンを用いるようにしている。 請求項３記載の発明にかかる製造方法では、上に加えて
、基体となる層を、先に絶縁層を堆積させてからポリシ
リコン層を堆積させることにより積層形成するようにし
ている。

【０００８】

【作用】この発明では、支持部および可動板の裏面側上
に直に固定接点および基体を通常のフォトリソグラフィ
技術を用いて簡単に精度よく積層形成するため、小さい
ブロック同士をスペーサで接合するという困難な工程が
省けるため、製造は容易である。

【０００９】可動板材料の制限も少ない。シリコン単結
晶基板でも凸部を容易に形成することができるため何ら
問題ない。可動板の厚みも可動板用の低い凸部の高さを
所定の厚みにするだけであり、数十μｍの厚みも可能で
ある。可動板の材料制限が少なく、厚みも十分に確保で
きるため、可動板の機械的信頼性が高まる。基板がシリ
コンである場合、可動板および支持部がシリコン単結晶
からなるため、可動板の信頼性が極めて高い。

【００１０】堆積材がノンドープポリシリコンである場
合、堆積材の選択エッチングが容易である。基体となる
層を、先に絶縁層を堆積させてからポリシリコン層を堆
積させることにより積層形成する場合、ポリシリコン層
を静電力発生用の導電部に用いることができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例により静電リレーを
製造するときの様子を図面を参照しながら詳しく説明す
る。この発明では図３に示す基板を準備する。すなわち
、支持部となる高い凸部３１と可動板となる低い凸部３
２を有し、この低い凸部３２表面に可動接点５が設けら
れているとともに両凸部３１、３２を有する側の表面の
凹凸が凸部表面の前記可動接点５も含めてノンドープド
ポリシリコンからなる堆積材３３で埋められて表面が平
らとなったシリコン単結晶基板３０を準備し、この上に
、固定側を直接作り込むのである。この基板３０は、以
下のようにして作製することができる。

【００１２】図１にみるように、凸部３１の表面となる
部分がマスク用二酸化シリコン膜（あるいはシリコン窒
化膜）３５となっている（１００）シリコン単結晶基板
３０に対しＫＯＨ水溶液を用い異方性エッチングを施し
未マスク部分を接点ギャップ分だけ削る。そして、凸部
３２の表面となる部分をマスク用二酸化シリコン膜（あ
るいはシリコン窒化膜）３６にしておいて、再度、ＫＯ
Ｈ水溶液を用い異方性エッチングを施し、図２にみるよ
うに、凸部３１、３２を形成してから、二酸化シリコン
膜（絶縁膜）３６の表面に高濃度ドープドポリシリコン
膜をＣＶＤ法等により形成しパターン化することにより
可動接点５を形成し、ついで、ノンドープドポリシリコ
ンを堆積し表面を平らにすれば、図３に示す基板３０が
得られる。ノンドープドポリシリコンを堆積しただけで
表面が平らにならなければ、エッチングや機械的研磨を
施し平らにする。なお、凸部３１、３２の間には、支持
部に可動板が接点が接離する変位可能となるようにする
ための溝３４が形成されている。

【００１３】つぎに、図４にみるように、固定接点およ
び出力電極の形成域以外の部分を二酸化シリコン膜３９
で覆ってから、可動接点５と同様の方法で高濃度ドープ
ドポリシリコンの固定接点１５、１５および出力電極１
６、１６を形成する。各固定接点１５と出力電極１６は
電気的に繋がっている。固定接点１５を形成した後、図
５にみるように、全面を二酸化シリコン膜（絶縁層）４
０で覆い、固定側の駆動電極形成域に窓を明け金、白金
等の金属膜を真空蒸着あるいはスパッタリングで形成し
パターン化して駆動電極１７を設けてから、さらに、数
１００μｍのノンドープドポリシリコン膜（ポリシリコ
ン層）４１をエピタキシャル成長させ、その上を二酸化
シリコン膜４２で覆い、基体１０用の層形成を行う。

【００１４】基体１０用の層形成の後、図６にみるよう
に、支持部および可動板用の凸部３１、３２の底面が露
出するまで前記基板３０をその裏面側（単結晶側）から
研磨（機械的研磨やエッチング）し、可動側の駆動電極
形成域を除いて二酸化シリコン膜（あるいはシリコン窒
化膜）４５で覆った後、金、白金等の金属膜を真空蒸着
あるいはスパッタリングで形成しパターン化して駆動電
極７を設ける。

【００１５】最後に、図７にみるように、堆積材３３を
ＫＯＨ水溶液を用いてエッチングし選択的に除去すれば
、静電リレーが完成する。堆積材３３のノンドープドポ
リシリコンは易エッチング性なので素早くエッチングさ
れるが、電極の高濃度ドープドポリシリコンは難エッチ
ング性でエッチングが進まず、シリコン単結晶の露出面
も（１１１）面であるためエッチングは進まないため、
堆積材の選択除去が容易に行える。

【００１６】続いて、完成した静電リレーの説明を行う
。図８は、得られた静電リレーを上からみた状態をあら
わす。図９は、可動板４および支持部３のＸ−Ｘ断面を
あらわす。完成した静電リレーでは、基体１０の上にあ
る支持部３に、細い連結部３ａのみを介して可動板４の
一側が接点が接離する変位可能に支持されている。連結
部３ａ以外では支持部３と可動板４の間には空隙６があ
って分離されている（図３の溝３４が空隙６となるので
ある）。図９にみるように、可動板４が支持部３に変位
可能とするヒンジ構造を介して一体的に接続されている
のである。これら支持部３および可動板４はシリコン単
結晶からなることは言うまでもない。可動板４の裏面に
は可動接点５が設けられ、基体１０表面の可動接点５と
対向する位置には固定接点１５が設けられ、両電極５、
１５は、凸部３１、３２の高低差分のギャップを隔てて
対面している。

【００１７】駆動用の電圧は、可動板４のシリコン単結
晶部分からなる導電部と基体１０のポリシリコン膜４１
からなる導電部の間に加えられる。駆動用の電圧は、可
動板４側には駆動電極７を介して、基体１０側には駆動
電極１７を介してそれぞれ印加される。そして、可動板
４と基体１０の間への電圧印加により発生する静電力で
可動板４が基体１０近づいて両接点５、１５が接触して
出力電極１６、１６間が電気的に短絡し、（電圧印加の
停止による）静電力の消滅に伴い可動板４が基体１０か
ら遠ざかり両接点５、１５が離れて出力電極１６、１６
間が電気的に遮断される。

【００１８】この発明は、上記実施例に限らない。上記
実施例の場合、静電力発生用の導電部がシリコン単結晶
やポリシリコン膜であったが、例えば、可動板や基体が
金属膜を備え、これを静電力発生用の導電部とするよう
な構成であってもよい。また、絶縁膜や電極、堆積材の
形成材料も上記例示のものにかぎらない。

【００１９】

【発明の効果】以上に述べたように、請求項１〜３の発
明にかかる製造方法では、小さいブロック同士をスペー
サで接合するという困難な工程が省けるため、静電リレ
ーが容易に得られ、しかも、可動板の材料制限が少なく
、厚みも十分に確保できるため、得られた静電リレーの
可動板の機械的信頼性が高い。

【００２０】請求項２の発明の製造方法では、加えて、
可動板および支持部がシリコン単結晶からなるため可動
板の信頼性が極めて高く、堆積材の選択エッチングが容
易であるという利点がある。請求項３の発明の製造方法
では、加えて、基体のポリシリコン層を固定側の静電力
発生用の導電部に用いることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で使う基板の作製途中の状態をあらわす
断面図である。

【図２】実施例で使う基板の作製途中の状態をあらわす
断面図である。

【図３】実施例で用いる基板をあらわす断面図である。

【図４】実施例における作製途中段階の静電リレーの状
態をあらわす断面図である。

【図５】実施例における作製途中段階の静電リレーの状
態をあらわす断面図である。

【図６】実施例における作製途中段階の静電リレーの状
態をあらわす断面図である。

【図７】実施例における完成状態の静電リレーをあらわ
す断面図である。

【図８】実施例における完成状態の静電リレーをあらわ
す平面図である。

【図９】図８のＸ−Ｘ断面における支持部および可動板
部分の断面図である。

【図１０】従来の静電リレーをあらわす斜視図である。

【図１１】従来の静電リレーをあらわす断面図である。

【図１２】従来の他の静電リレーをあらわす平面図であ
る。

【図１３】従来の他の静電リレーをあらわす断面図であ
る。

【符合の説明】

３　　支持部 ４　　可動板 ５　　可動接点 １０　　基体 １５　　固定接点 ３０　　基板 ３１　　高い凸部 ３２　　低い凸部 ３３　　堆積材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　可動板の裏面に設けられた可動接点と
   基体表面に設けられた固定接点とが対向配置され、前記
   可動板は前記基体表面に設けられた支持部により可動接
   点が固定接点に対し接離する変位可能に一側で支持され
   、前記可動板と基体間への電圧印加により発生する静電
   力で前記可動板が基体に近づいて両接点が接触し、静電
   力の消滅に伴い可動板が基体から遠ざかり両接点が離れ
   るようになっている静電リレーの製造方法において、前
   記支持部となる高い凸部と前記可動板となる低い凸部を
   有し、この低い凸部表面に可動接点が設けられていると
   ともに両凸部を有する側の表面の凹凸が凸部表面の前記
   可動接点も含めて堆積材で埋められて表面が平らとなっ
   た基板を準備しておき、この基板の前記堆積材表面にお
   ける可動接点と対面する位置に前記固定接点を形成し、
   その上に基体となる層を積層形成してから、前記支持部
   および可動板となる凸部の底面が露出するまで前記基板
   をその裏面側から研磨し、ついで、前記堆積材を選択的
   に除去するようにする静電リレーの製造方法。
2. 【請求項２】　　基板がシリコン単結晶板であり、堆積
   材がポリシリコンである請求項１記載の静電リレーの製
   造方法。
3. 【請求項３】　　基体となる層を、先に絶縁膜を堆積さ
   せてからポリシリコン膜を堆積させることにより積層形
   成する請求項１または２記載の静電リレーの製造方法。