KR20070047840A - 바이모르프 소자, 바이모르프 스위치, 미러 소자 및 이들의제조 방법 - Google Patents

바이모르프 소자, 바이모르프 스위치, 미러 소자 및 이들의제조 방법 Download PDF

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KR20070047840A
KR20070047840A KR1020077007057A KR20077007057A KR20070047840A KR 20070047840 A KR20070047840 A KR 20070047840A KR 1020077007057 A KR1020077007057 A KR 1020077007057A KR 20077007057 A KR20077007057 A KR 20077007057A KR 20070047840 A KR20070047840 A KR 20070047840A
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후미카즈 타카야나기
히로카즈 산페이
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주식회사 아도반테스토
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Abstract

산화 실리콘층과, 산화 실리콘층상에 형성되고, 산화 실리콘층의 열팽창률보다 높은 열팽창률을 갖는 고팽창률층과, 산화 실리콘층의 표면을 덮고, 시간의 경과에 따른 변화로 인한 산화 실리콘층의 변형을 방지하는 변형 방지막을 포함하는 바이모르프 소자가 제공된다. 변형 방지막은, 수분 및 산소의 투과율이 산화 실리콘층보다 낮아도 좋고, 산화 실리콘층을 형성하는 경우보다 높은 에너지로 막이 형성되는 산화 실리콘이어도 좋고, 질화 실리콘의 막이어도 좋고, 금속의 막이어도 좋다.
바이모르프 소자, 바이모르프 스위치, 미러 소자, 산화 실리콘, 열팽창률.

Description

바이모르프 소자, 바이모르프 스위치, 미러 소자 및 이들의 제조 방법{BIMORPH ELEMENT, BIMORPH SWITCH, MIRROR ELEMENT, AND PROCESS FOR PRODUCING THEM}
본 발명은, 바이모르프 소자, 바이모르프 스위치, 및 바이모르프 소자를 포함하는 미러 소자, 그리고 이들의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 아래의 일본출원과 관련된다. 문헌의 참조에 의한 편입이 인정되는 지정국에 있어서는, 아래의 출원에 기재된 내용을 참조에 의하여 본 출원에 편입시키고, 본 출원의 기재의 일부로 한다.
1. 특허출원 2004-254810 출원일 2004년 09월 01일
근래, 반도체 공정으로 제조되는 마이크로 디바이스의 일례로서 바이모르프 스위치가 알려져 있다. 바이모르프 스위치는, 열팽창률이 다른 2개의 층을 갖고, 이러한 층을 히터로 가열함으로써 굴곡을 발생시킨다. 굴곡이 발생하는 부분에 가동(可動) 접점을 설치하여, 이 가동접점에 대향하는 위치에 고정 접점을 설치함으로써, 전기적 접속의 ON/OFF를 전환하는 스위치를 구성할 수 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 및 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1 일본특허공개 2004－55410호 공보
특허문헌 2 WO2004/024618호 공보
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나, 바이모르프 스위치 등의 바이모르프 소자는, 2개의 층의 일방을 구성하는 산화 실리콘층의 내부 응력이 시간의 경과에 따라 변화함으로써, 소자의 형상이 시간의 경과에 따라 변하는 과제가 있다. 이 때문에, 바이모르프 소자에 원하는 변위를 가하기 위한 입력 전력이 디바이스마다 일정하지 않은 과제가 있었다.
따라서 본 발명은, 상기의 과제를 해결할 수 있는 바이모르프 소자, 바이모르프 스위치, 미러 소자 및 이들의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 목적은, 청구의 범위의 독립항에 기재된 특징의 조합에 의해 달성된다. 또한, 종속항은 본 발명의 다른 유리한 구체적인 예를 규정한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1의 형태에 의하면, 산화 실리콘층과, 상기 산화 실리콘층상에 형성되고, 상기 산화 실리콘층의 열팽창률보다 높은 열팽창률을 갖는 고팽창률층과, 상기 산화 실리콘층의 표면을 덮고, 시간 경과에 따른 변화로 인한 상기 산화 실리콘층의 변형을 방지하는 변형 방지막을 포함하는 바이모르프 소자를 제공한다.
상기 변형 방지막은, 수분 및 산소 투과율이 상기 산화 실리콘층보다 낮아도 좋다. 상기 변형 방지막은, 상기 산화 실리콘층을 형성하는 경우보다 높은 에너지로 막이 형성되는 산화 실리콘이어도 좋다. 상기 변형 방지막은, 질화 실리콘 막이어도 좋다. 상기 변형 방지막은, 금속 막이어도 좋다. 상기 고팽창률층은, 구리로 이루어져도 좋다.
본 발명의 제2의 형태에 의하면, 회로 기판과 바이모르프 소자를 포함하는 바이모르프 스위치에 있어서, 상기 회로 기판은, 표면에 고정 접점을 포함하고, 상기 바이모르프 소자는, 산화 실리콘층과, 상기 산화 실리콘층상에 형성되고, 상기 산화 실리콘층의 열팽창률보다 높은 열팽창률을 갖는 고팽창률층과, 상기 산화 실리콘층의 표면을 덮고, 시간 경과에 따른 변화로 인한 상기 산화 실리콘층의 변형을 방지하는 변형 방지막과, 상기 고팽창률층 및 상기 산화 실리콘층을 가열하는 히터와, 상기 고정 접점에 대향하여 설치된 가동 접점을 포함하고, 상기 가동 접점은 상기 히터가 고팽창률층 및 상기 산화 실리콘층을 가열한 경우에, 상기 고정 접점과 전기적으로 접속하는 바이모르프 스위치를 제공한다.
본 발명의 제3의 형태에 의하면, 바이모르프 소자를 포함하는 미러 소자에 있어서, 상기 바이모르프 소자는, 산화 실리콘층과, 상기 산화 실리콘층상에 형성되고, 상기 산화 실리콘층의 열팽창률보다 높은 열팽창률을 갖는 고팽창률층과, 상기 산화 실리콘층의 표면을 덮고, 시간 경과에 따른 변화로 인한 상기 산화 실리콘층의 변형을 방지하는 변형 방지막과, 상기 고팽창률층 및 상기 산화 실리콘층을 가열하는 히터와, 당해 바이모르프 소자의 표면 중에서, 상기 히터가 고팽창률층 및 상기 산화 실리콘층을 가열한 경우에 방향이 바뀌는 위치에 설치되고, 빛을 반사하는 미러를 포함하는 미러 소자를 제공한다.
본 발명의 제4의 형태에 의하면, 산화 실리콘층과, 상기 산화 실리콘층상에 형성된 고팽창률층을 포함하는 바이모르프 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 산화 실리콘층의 열팽창률보다 높은 열팽창률을 갖는 상기 고팽창률층을 형성하는 고팽창률층 형성 단계와, 상기 고팽창률층의 위에 상기 산화 실리콘층을 형성하는 상기 산화 실리콘층 형성 단계와, 상기 산화 실리콘층의 표면을 덮고, 시간 경과에 따른 변화로 인한 상기 산화 실리콘층의 변형을 방지하는 변형 방지층을 형성하는 변형 방지층 형성 단계를 포함하는 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 발명의 개요는, 본 발명에 필요한 특징의 전부를 열거한 것은 아니며, 이러한 특징군의 서브 콤비네이션도 또한 발명이 될 수 있다.
도 1은, 본 실시 형태의 제1 실시예와 관련된 바이모르프 스위치 100의 단면도이다.
도 2는, 도 1의 바이모르프 스위치 100을 상면으로부터 본 도면이다.
도 3은, 본 실시 형태의 제2 실시예와 관련된 마이크로 스위치 200의 단면도이다.
도 4는, 본 실시 형태의 제3 실시예와 관련된 미러 소자 200의 단면도이다.
[부호의 설명]
100　바이모르프 스위치
102　가동 접점
104　고정 접점
106　산화 실리콘층
108　바이모르프부
110　지지부
112　히터 전극
126　기판
128　히터
130　고팽창율층
132　고정 접점 전극
150　변형 방지층
200　마이크로 스위치
300　미러 소자
302　미러
이하, 발명의 실시의 형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시 형 태는 청구의 범위의 발명을 한정하는 것은 아니며, 또한 실시 형태 중에 설명되는 특징의 조합의 전체가 발명의 해결 수단에 필수적이라고는 할 수 없다.
[실시예 1]
도 1은, 본 실시 형태의 제1 실시예와 관련된 바이모르프 스위치 100의 단면도이다. 또한, 도 2는, 도 1의 바이모르프 스위치 100을 상면으로부터 본 도면이다. 도 1의 단면도는, 도 2의 A-A 단면에 해당한다. 바이모르프 스위치 100은, 예를 들면 캔틸레버(Cantilever)상, 즉 외팔보 형상의 스위치이다. 바이모르프 스위치 100은, 기판 126, 바이모르프부 108, 및 지지부 110을 포함한다. 바이모르프부 108은, 본 발명의 바이모르프 소자의 일례이다. 지지부 110은, 기판 126에 고정되고, 바이모르프부 108의 일단을 지지한다. 기판 126은, 예들 들면, 유리 기판이다. 기판 126은, 실리콘 기판이어도 좋다. 본 실시 형태의 바이모르프 스위치 100은, 바이모르프부 108의 형상이 실온에서 시간의 경과에 따라 변화하지 않는 특징을 가진다.
바이모르프부 108은, 지지부 100에 지지된 고정단과, 고정단으로부터 연장된 자유단을 포함한다. 바이모르프부 108은, 고정단으로부터 자유단으로 향함에 따라 위쪽으로 휘어져 있다. 바이모르프부 108은, 산화 실리콘층 106과, 산화 실리콘층 106상에 형성된, 산화 실리콘층 106의 열팽창률보다 높은 열팽창률을 갖는 고팽창률층 130과, 산화 실리콘층 106의 표면을 덮고, 수분 및 산소의 투과율이 산화 실리콘층 106보다 작은 변형 방지층 150을 포함한다. 고팽창률층 130은, 예를 들면 알루미늄 등의 금속으로 이루어진다.
바이모르프부가 시간의 경과에 따라 변화하는 요인은 크게 나누어 2가지를 고려할 수 있다. 첫번째 요인은, 산화 실리콘층의 미반응 부분이 산화하여 팽창함으로 인한 산화 실리콘층의 변형이다. 그리고 두번째 요인은, 고팽창률층이 금속인 경우에 내부 응력이 시간의 경과에 따라 완화됨으로 인해 발생하는 바이모르프부의 변형이다. 본 실시 형태에 있어서, 상기 두가지의 요인으로 인한 바이모르프 형상의 시간 경과에 따른 변화를 방지하는 것을 목적으로 한다.
변형 방지층 150은, 질화 실리콘의 막이다. 질화 실리콘은, 산화 실리콘보다 치밀한 막을 형성하고, 수분 및 산소를 보다 확실하게 차단할 수 있다. 또는, 변형 방지층 150은, 산화 실리콘층 106을 형성하는 경우보다 높은 에너지로 막이 형성되는 산화 실리콘이어도 좋다. 산화 실리콘으로 막을 형성하는 경우의 에너지를 높임으로써, 막이 형성되는 산화 실리콘의 치밀함이 높아지고, 수분 및 산소를 보다 확실하게 차단할 수 있다. 이 경우에는, 산화 실리콘층 106과 동일한 재료로 변형 방지층 150을 형성할 수 있으므로 바이모르프부 108의 제조가 용이하다. 이와 같이, 바이모르프부 108은 변형 방지층 150을 포함함으로써, 산화 실리콘층 106이 시간의 경과에 따른 변화로 인해 팽창하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 바이모르프부 108의 형상을 보다 정밀하게 유지할 수 있다.
바이모르프부 108은 또한, 가동 접점 102 및 히터 128을 포함한다. 가동 접점 102는, 바이모르프부 108의 선단(先端)에 있어서의 하면, 즉 기판 126에 대향하는 면에 설치되어 있다. 히터 128은, 고팽창률층 130 및 산화 실리콘층 106을 효율 적으로 가열하는 패턴으로 형성되어 있는 도전체이다. 예를 들면, 히터 128은, 고팽창률층 130과 산화 실리콘층 106의 사이에 실질적으로 평행하게 설치된다. 고팽창률층 130이 금속 등의 도전체인 경우, 히터 128의 주위를 산화 실리콘 등의 절연체로 덮음으로써 히터 128과 고팽창률층 130을 절연한다. 한편, 기판 126은, 가동 접점 102와 대향하는 위치에 고정 접점 104를 포함한다. 상온에서, 바이모르프부 108은, 가동 접점 102를 고정 접점 104로부터 일정한 거리로 간격을 두도록 지지한다. 본 실시예의 바이모르프부 108의 길이는 약 600μm, 가동 접점 102의 중앙 부분의 고정 접점 104로부터의 높이는 약 50μm이다.
히터 전극 112는, 히터 128과 전기적으로 접속된 금속 전극이다. 히터 전극 112를 거쳐 히터 128에 전력을 공급하면, 고팽창률층 130 및 산화 실리콘층 106이 거의 동시에 가열된다. 이로 인해, 고팽창률층 130은 산화 실리콘층 106보다 크게 늘어나고, 바이모르프부 108의 휘어짐 양을 감소시키는 방향으로 변형시킨다. 그 결과, 바이모르프부 108은, 가동 접점 102를 고정 접점 104에 접촉시킨다. 이로써, 가동 접점 102는 고정 접점 104와 전기적으로 접속된다. 가동 접점 102 및 고정 접점 104는, 바이모르프 스위치 100에 있어서 스위치의 접점이다. 가동 접점 102 및 고정 접점 104는, 예를 들면 백금 또는 금 등의 금속으로 형성된다.
본 실시예에 있어서, 지지부 110은, 기판 126의 표면에 형성된 산화 실리콘층이다. 본 실시예에 있어서, 지지부 110은, 바이모르프부 108의 일단만을 지지한다. 다른 실시예에 있어서, 지지부 110은, 바이모르프부 108의 양단을 지지해도 좋다.
또한, 고팽창률층 130은 티탄구리 및 베릴륨구리 등의 석출경화형(析出硬化型)의 합금이라도 좋다. 티탄구리 및 베릴륨구리 등의 석출경화형의 구리 합금은, 응력 완화 특성이 우수하므로, 바이모르프부 108을 변형시킨 경우에 발생하는 일그러짐이 작다. 따라서 바이모르프부 108의 형상이 시간의 경과에 따라 변화하기 어렵다는 효과를 갖는다.
도 2는, 바이모르프 스위치 100의 상면도를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 바이모르프 스위치 100은, 복수의 고정 접점 104를 포함한다. 바이모르프 스위치 100은, 복수의 고정 접점 104의 각각과, 도 1과 관련하여 설명한 가동 접점 102를 전기적으로 접속시킴으로써, 복수의 고정 접점 104를 전기적으로 접속한다. 바이모르프 스위치 100은, 복수의 고정 접점 104의 사이에서 신호를 접속 및 차단하는 2 접점형 바이모르프 스위치이다. 바이모르프 스위치 100은, 복수의 고정 접점 104의 사이에서 신호를 접속 및 차단한다. 또한, 바이모르프 스위치 100은, 복수의 고정 접점 104에 대응하는 복수의 고정 접점 전극 132를 더 포함한다. 복수의 고정 접점 전극 132의 각각은, 복수의 고정 접점 104의 각각에 대응하는 전극이다. 고정 접점 전극 132는, 대응하는 고정 접점 104와 전기적으로 접속된다. 고정 접점 전극 132는, 대응하는 고정 접점 104와 일체로 형성된다.
바이모르프부 108의 제조 방법의 일례를 이하 설명한다. 바이모르프부 108의 제조 방법은, 고팽창률층 형성 단계, 소둔(燒鈍) 단계, 히터 형성 단계, 산화 실리콘층 형성 단계, 변형 방지층 형성 단계, 가동 접점 형성 단계, 및 희생층 제거 단계를 포함한다. 우선, 고팽창률층 형성 단계에 있어서, 예를 들면 산화 실리콘으로 이루어진 희생층의 위에, 구리나 알루미늄 등의 금속을 상온에서 스퍼터링(sputtering)하여 퇴적시킴으로써 고팽창률층 130을 형성한다.
다음으로, 소둔 단계에 있어서, 희생층의 위에 형성된 고팽창률층 130을 소둔(어닐링, annealing) 한다. 희생층의 위에 형성된 고팽창률층 130에는, 스퍼터링에 의한 퇴적시에 발생한 내부 응력이 잔류하고 있다. 여기서, 이 내부 응력을 소둔함으로써 완화시킨다. 소둔의 온도는, 고팽창률층 130을 형성하는 금속의 재결정 온도 및 후술할 플라스마 CVD의 온도보다 높은 온도로 한다. 예를 들면, 고팽창률층 130의 재료로 구리를 이용하는 경우, 소둔 온도는 400℃ 정도로 한다. 또한, 고팽창률층 130의 재료로 알루미늄을 이용하는 경우, 소둔 온도는 350℃ 정도로 한다. 소둔하는 시간은 15분 정도가 적당하다.
이 소둔에 의해, 고팽창률층 130의 원자의 재결정이 일어나고, 격자간의 결함(缺陷)이 감소한다. 이로써, 고팽창률층 130의 내부 응력이 완화되고, 바이모르프부 108의 형상이 시간의 경과에 따라 변화하는 요인을 하나 제거할 수 있다. 또한, 당해 소둔 단계에서 고팽창률층 130의 내부 응력이 완화됨으로써, 후술할 산화 실리콘층 형성 단계에 있어서의 플라스마 CVD에서 300℃ 정도의 온도에 노출되는 경우에, 고팽창률층 130의 변형을 방지할 수 있다. 따라서 바이모르프부 108을 제조하는 경우의 초기의 휘어짐 양을, 산화 실리콘층 106을 CVD로 적층(積層)할 때의 와트(Watt) 수치로 정밀하게 관리할 수 있다.
다음으로, 히터 형성 단계에 있어서, 고팽창률층 130의 표면에 우선 절연층을 형성한다. 절연층은, 예를 들면 CVD로 산화 실리콘을 퇴적시킴으로써 형성한다. 그리고, 백금 등의 금속을 상온에서 스퍼터링하여 퇴적시킴으로써 히터 128을 형성한다. 다음으로, 산화 실리콘층 형성 단계에 있어서, TEOS(tetraethoxysilane)를 이용한 플라스마 CVD에 의하여, 히터 형성 단계에서 형성한 절연층 및 히터 128의 상면에 산화 실리콘을 퇴적시킨다. 본 실시 형태의 산화 실리콘층 형성 단계는, 플라스마 CVD의 출력을 예를 들면 130와트, 300℃로 조절한 상태에서 산화 실리콘을 퇴적시켜 산화 실리콘층 106을 형성한다. 또한, 고팽창률층 130이 금속인 경우, 고팽창률층 130의 위에 크롬층 및 티탄층을 이 순서로 형성하고, 그 위에 산화 실리콘층 106을 형성하는 것이 바람직하다. 이로써, 산화 실리콘층 106과 고팽창률층 130의 밀착 강도가 향상된다.
다음으로, 변형 방지층 형성 단계에 있어서, 산화 실리콘층 106의 표면에 플라스마 CVD로 질화 실리콘을 퇴적시킴으로써 변형 방지층 150을 형성한다. 또는, 산화 실리콘층 형성 단계보다 높은 에너지의 플라스마 CVD로 산화 실리콘을 퇴적시킴으로써 변형 방지층 150을 형성해도 좋다. 산화 실리콘으로 변형 방지층 150을 형성하는 경우, 플라스마 CVD의 출력을, 예를 들면, 150와트로 조절한 상태에서 산화 실리콘을 퇴적시켜 변형 방지층 150을 형성한다. 산화 실리콘층 형성 단계보다 높은 에너지의 플라스마 CVD로 산화 실리콘을 퇴적시킴으로써, 변형 방지층 150의 산화 실리콘은, 산화 실리콘층 106의 산화 실리콘보다 치밀한 막을 형성한다.
다음으로 가동 접점 형성 단계에 있어서, 금 등의 내식성(耐食性)이 높은 금속을 예를 들면 스퍼터링으로 변형 방지층 150의 표면에 퇴적시키고, 가동 접점 102 이외의 범위의 금속을 에칭(etching)으로 제거함으로써 가동 접점 102를 형성 한다. 마지막으로, 희생층 제거 단계에 있어서, 고팽창률층 130을 지지하는 희생층을 에칭에 의하여 제거한다. 그러면, 산화 실리콘층 106과 고팽창률층 130의 내부 응력의 차이에 따라 바이모르프부 108에 고팽창률층 130 측으로의 휘어짐이 발생한다. 이 때 발생하는 휘어짐의 크기는, 산화 실리콘층 형성 단계에 있어서의 플라스마 CVD의 에너지의 크기, 즉 와트 수치의 크기에 의해 결정된다. 플라스마 CVD의 와트 수치를 높이는 만큼, 바이모르프부 108의 휘어짐 양은 커진다. 본 실시 형태의 바이모르프부 108에 적절한 휘어짐 양은, 상기한 바와 같이, 산화 실리콘층 형성 단계에 있어서의 플라스마 CVD의 출력을 130와트 정도로 조절함으로써 얻어진다. 이렇게 얻어진 바이모르프부 108을 상하 반전시킴으로써 도 1에 도시된 형태의 바이모르프부 108을 얻는다.
질화 실리콘으로 이루어진 변형 방지층 150은, 산화 실리콘보다 치밀한 막을 형성하고, 수분 및 산소를 보다 확실하게 차단할 수 있다. 또한, 산화 실리콘층 형성 단계보다 높은 에너지의 플라스마 CVD로 산화 실리콘을 퇴적시켜 형성한 변형 방지층 150은, 산화 실리콘층 106의 산화 실리콘보다 치밀한 막을 가지므로, 수분 및 산소를 산화 실리콘층 106으로부터 차단한다. 이 경우, 산화 실리콘층 106과 동일한 재료로 변형 방지층 150을 형성할 수 있으므로 제조가 용이하다.
즉, 바이모르프 스위치 100은, 변형 방지층 150을 포함함으로써, 산화 실리콘층 106이 시간의 경과에 따른 변화로 인해 팽창하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 바이모르프부 108의 형태가 정밀하게 유지되고, 고정 접점 104와 가동 접점 102의 접점 간극이 안정된다. 따라서, 스위치를 전환하기 위해 히터 128에 입력하 는 전력과, 스위칭의 응답 속도가 모두 안정된다는 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명의 바이모르프 소자는, 마이크로 센서 등의 마이크로 머신이어도 좋다.
[실시예 2]
도 3은, 본 실시 형태의 제2 실시예와 관련된 마이크로 스위치 200의 구성을 도시한다. 도 3(a)는, 마이크로 스위치 200의 단면도를 도시하고, 도 3(b)는, 마이크로 스위치 200으로부터 기판 216을 떼어낸 상태의 기판 140의 사시도를 도시한다. 마이크로 스위치 200은, 본 발명의 바이모르프 스위치의 일례이다. 본 실시예에 있어서, 제1 실시예와 유사한 형태의 구성에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
마이크로 스위치 200은, 반도체 공정에 의해 제조되고, 전기적으로 외부와 접속되어 동작한다. 마이크로 스위치 200은, 관통공(throughhole) 208 및 210이 형성된 기판 140과, 일단이 지지부 110에 고정되고, 타단이 관통공 208 내에서 자유롭게 지지되는 바이모르프부 108과, 기판 140과 실질적으로 평형하게, 바이모르프부 108에 간격을 두고 설치된 배선 기판 212와, 배선 기판 212에 설치된 고정 접점 104 및 전극 패드 114와, 일단이 기판 140에 고정되고, 타단이 관통공 210의 방향으로 연장되고 기판 140의 면 바깥 방향으로 구부러짐으로써 전극 패드 114에 전기적으로 접속된 도전성 부재(部材)인 히터 전극 112와, 기판 140의 상면에 설치된 기판 216과, 배선 기판 212에 설치된 접지 전극 220을 포함한다. 지지부 110은, 기판 140의 일부이다. 기판 216은, 관통공 208 및 210을 배선 기판 212와의 사이에서 밀봉하도록 설치되어 있다. 관통공 208 및 관통공 210은, 기판 140의 상면으로부터, 기판 140의 일부를 제거함으로써 형성된다. 또한, 배선 기판 212는, 기판 140의 하면에 대향하여 설치된다. 접지 전극 220은, 고정 접점 104의 바로 옆에 설치된다.
본 실시예의 바이모르프부 108은, 예를 들면 구리로 이루어진 고팽창률층 130 및 히터 128의 주위를 각각 산화 실리콘으로 덮고 있다. 따라서, 고팽창률층 130 및 히터 128은, 산화 실리콘으로 절연된 상태로 실질적으로 평행하게 대향하여 설치되어 있다. 히터 128의 하면에는 산화 실리콘층 106이 형성되어 있다. 산화 실리콘층 106의 표면에는, 질화 실리콘으로 이루어진 변형 방지층 150이 설치되어 있다. 또는, 산화 실리콘층 106보다 높은 에너지의 플라스마 CVD로 산화 실리콘을 퇴적시킴으로써 변형 방지층 150을 형성해도 좋다. 또한, 변형 방지층 150을 금속으로 형성해도 좋다. 또한, 변형 방지층 150을, 실리콘 또는 탄화규소 등의 반도체막으로서 형성해도 좋고, 고분자막으로서 형성해도 좋다.
바이모르프부 108의 선단(先端)의 하면에는 고정 접점 104와 대향하여 가동 접점 102가 설치되어 있다. 히터 전극 112와 전극 패드 114는, 관통공 중앙 부근에서 전기적으로 접속된다. 히터 전극 112는 히터 128에 접속되어 있고, 히터 128을 가열하는 전력을 공급한다. 본 실시예에서 도시되는 마이크로 스위치 200의 제조는, 예를 들면 WO2004/024618에 개시되어 있는 제조 방법에 도 1에서 설명한 바이모르프부 108의 제조 방법을 조합시킴으로써 가능하다. 본 실시예의 마이크로 스위치 200은, 바이모르프부 108에 있어서 산화 실리콘층 106의 표면에 변형 방지층 150을 포함하므로, 시간의 경과에 따른 변화로 인한 산화 실리콘층 106이 팽창하는 것이 방지된다. 따라서, 바이모르프부 108의 형상이 실온에서 시간의 경과에 따라 변화하기 어렵다. 이로써, 바이모르프부 108에 소망하는 변위를 주기 위해 필요한 입력 전력의, 디바이스(device)마다의 차이를 저감할 수 있다.
[실시예 3]
도 4는, 본 실시 형태의 제3 실시예와 관련되는 미러 소자 300의 단면도의 일례이다. 이하, 제1 실시예와 공통되는 구성에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다. 본 실시예의 미러 소자 300은, 상기 기술한 가동 접점 102 및 고정 접점 104에 대신하여 미러 302를 포함한다는 점에서 제 1 실시예와 다르다. 미러 302는, 바이모르프부 108의 자유단 측의 선단 근방에 형성된다. 예를 들면, 도 4의 미러 소자 300은, 바이모르프부 108의 자유단 측의 선단 근방에 있어서의 변형 방지층 150의 표면에 미러 302를 포함하고 있다. 미러 소자 300은, 바이모르프부 108의 자유단 측의 선단 근방에 있어서의 고팽창률층 130의 표면에 미러 302를 포함해도 좋다. 미러 302는, 스퍼터링 또는 증착(蒸着)으로 크롬 등의 반사률이 높은 금속을 퇴적시킴으로써 형성된다. 미러 소자 300은, 미러 302에 입사하는 신호 빛을 미러 302의 방향에 따른 방향으로 반사한다. 미러 소자 300은, 히터 전극 112로부터 입력되는 전력에 따라 바이모르프부 108의 휘어짐 양을 변화시키고, 신호 빛의 반사 방향을 변화시킨다.
본 실시예의 미러 소자 300은, 바이모르프부 108에 있어서의 산화 실리콘층 106의 표면에 변형 방지층 150을 포함한다. 미러 소자 300에 있어서, 변형 방지층 150은 구리, 금, 및 알루미늄 등의 금속막이어도 좋다. 금속막은, 산화 실리콘층 106보다 치밀하고, 수분 및 산소를 산화 실리콘층 106으로부터 확실하게 차단한다. 미러 소자 300은, 상기 변형 방지층 150을 포함함으로써, 바이모르프부 108이 시간의 경과에 따른 변화로 인해 변형되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 미러 302에 있어서 신호 빛의 반사 방향의 정밀도가 향상됨과 동시에, 당해 반사 방향을 소망하는 방향으로 변경하기 위하여 필요한 전력의, 디바이스마다의 차이를 저감할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시의 형태를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시의 형태에 기재된 범위로 한정되지 아니한다. 상기 실시의 형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있다는 것이 당업자에게 명확하다. 이러한 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이, 청구의 범위의 기재로부터 명확하다.
본 바이모르프 소자, 바이모르프 스위치, 미러 소자 및 이들의 제조 방법에 의하면, 바이모르프 소자의 형상의 시간의 경과에 따른 변화를 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 산화 실리콘층과,
    상기 산화 실리콘층상에 형성되고, 상기 산화 실리콘층의 열팽창률보다 높은 열팽창률을 갖는 고팽창률층과,
    상기 산화 실리콘층의 표면을 덮고, 시간의 경과에 따른 변화로 인한 상기 산화 실리콘층의 변형을 방지하는 변형 방지막을 포함하는 바이모르프 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변형 방지막은, 수분 및 산소의 투과율이 상기 산화 실리콘층보다 낮은 바이모르프 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변형 방지막은, 상기 산화 실리콘층을 형성하는 경우보다 높은 에너지로 막이 형성되는 산화 실리콘인 바이모르프 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변형 방지막은, 질화 실리콘의 막인 바이모르프 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 변형 방지막은, 금속의 막인 바이모르프 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고팽창률층은, 구리로 이루어진 바이모르프 소자.
  7. 회로 기판과 바이모르프 소자를 포함하는 바이모르프 스위치에 있어서,
    상기 회로 기판은, 상면에 고정 접점을 포함하고,
    상기 바이모르프 소자는,
    산화 실리콘층과,
    상기 산화 실리콘층상에 형성되고, 상기 산화 실리콘층의 열팽창률보다 높은 열팽창률을 갖는 고팽창률층과,
    상기 산화 실리콘층의 표면을 덮고, 시간의 경과에 따른 변화로 인한 상기 산화 실리콘층의 변형을 방지하는 변형 방지막과,
    상기 고팽창률층 및 상기 산화 실리콘층을 가열하는 히터와,
    상기 고정 접점에 대향하여 설치된 가동 접점을 포함하되,
    상기 가동 접점은, 상기 히터가 고팽창률층 및 상기 산화 실리콘층을 가열한 경우에, 상기 고정 접점과 전기적으로 접속하는 바이모르프 스위치.
  8. 바이모르프 소자를 포함하는 미러 소자에 있어서,
    상기 바이모르프 소자는,
    산화 실리콘층과,
    상기 산화 실리콘층상에 형성되고, 상기 산화 실리콘층의 열팽창률보다 높은 열팽창률을 갖는 고팽창률층과,
    상기 산화 실리콘층의 표면을 덮고, 시간의 경과에 따른 변화로 인한 상기 산화 실리콘층의 변형을 방지하는 변형 방지막과,
    상기 고팽창률층 및 상기 산화 실리콘층을 가열하는 히터와,
    당해 바이모르프 소자의 표면 중에서, 상기 히터가 고팽창률층 및 상기 산화 실리콘층을 가열한 경우에 방향이 바뀌는 위치에 설치되고, 빛을 반사하는 미러를 포함하는 미러 소자.
  9. 산화 실리콘층과, 상기 산화 실리콘층상에 형성된 고팽창률층을 포함하는 바이모르프 소자의 제조방법에 있어서,
    상기 산화 실리콘층의 열팽창률보다 높은 열팽창률을 갖는 상기 고팽창률층을 형성하는 고팽창률층 형성 단계와,
    상기 고팽창률층의 위에 상기 산화 실리콘층을 형성하는 산화 실리콘층 형성 단계와,
    상기 산화 실리콘층의 표면을 덮고, 시간의 경과에 따른 변화로 인한 상기 산화 실리콘층의 변형을 방지하는 변형 방지층을 형성하는 변형 방지층 형성 단계를 포함하는 제조 방법.
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