KR20070078996A - 마이크로 스위칭 소자 및 마이크로 스위칭 소자 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동 전압의 저감을 도모하고 또한 삽입 손실의 저감을 도모하기에 적합한 마이크로 스위칭 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 마이크로 스위칭 소자(X1)는 기판(S1)과, 기판(S1)에 접합되어 있는 고정부(11)와, 고정부(11)에 고정되어 기판(S1)을 따라 연장되는 가동부(可動部)(12)와, 가동부(12) 상에 설치된 콘택트 전극(13)과, 전극(13)에 대향되는 부위를 각각 갖고 또한 각각 고정부(11)에 접합되어 있는 한 쌍의 콘택트 전극(14)과, 가동부(12) 상에 설치되고 또한 전극(13)보다 얇은 구동 전극(15)과, 구동 전극(15)에 대향되는 부위를 갖고 또한 고정부(11)에 접합되어 있는 구동 전극(16)을 구비한다. 본 발명의 제조 방법은 예를 들어 재료 기판 상에 도체막(導體膜)을 형성하는 공정과, 상기 도체막으로부터 콘택트 전극(13) 및 예비 구동 전극을 형성하는 공정과, 예비 구동 전극에 대하여 에칭 처리를 실시하여, 전극(13)보다 얇은 구동 전극(15)을 형성하는 공정을 포함한다.

마이크로 스위칭 소자, 콘택트 전극, 구동 전극

Description

마이크로 스위칭 소자 및 마이크로 스위칭 소자 제조 방법{MICRO SWITCHING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 스위칭 소자의 평면도.

도 2는 도 1에 나타내는 마이크로 스위칭 소자의 일부 생략 평면도.

도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도.

도 4는 도 1의 선 Ⅳ-Ⅳ을 따른 단면도.

도 5는 도 1의 선 Ⅴ-Ⅴ을 따른 단면도.

도 6은 도 1에 나타내는 마이크로 스위칭 소자의 제 1 제조 방법에서의 일부 공정을 나타내는 도면.

도 7은 도 6의 후에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도 8은 도 7의 후에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도 9는 도 8의 후에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도 10은 도 9의 후에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도 11은 도 1에 나타내는 마이크로 스위칭 소자의 제 2 제조 방법에서의 일부 공정을 나타내는 도면.

도 12는 도 11의 후에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도 13은 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에서의 가동 콘택트 전극막의 두께, 가 동 구동 전극막의 두께, 가동부의 스프링 상수, 가동부의 휘어짐량 및 구동 최소 전압을 정리한 표.

도 14는 종래의 마이크로 스위칭 소자의 평면도.

도 15는 도 14에 나타내는 마이크로 스위칭 소자의 일부 생략 평면도.

도 16은 도 14의 선 XⅥ-XⅥ을 따른 단면도.

도 17은 도 14의 선 XⅦ-XⅦ을 따른 단면도.

도 18은 도 14의 선 XⅧ-XⅧ을 따른 단면도.

도 19는 도 14에 나타내는 종래의 마이크로 스위칭 소자의 제조 방법에서의 일부 공정을 나타내는 도면.

도 20은 도 19의 후에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도 21은 도 20의 후에 이어지는 공정을 나타내는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

X1, X2 : 마이크로 스위칭 소자 S1, S2 : 베이스 기판

11, 41 : 고정부 12, 42 : 가동부

13, 14, 43, 44 : 콘택트 전극 15, 16, 45, 46 : 구동 전극

17, 47 : 경계층 18, 48 : 슬릿

25, 26, 27, 31, 32, 33 : 레지스트 패턴

28, 57 : 희생층

본 발명은 MEMS 기술을 이용하여 제조되는 미소한 스위칭 소자 및 MEMS 기술을 이용한 스위칭 소자 제조 방법에 관한 것이다.

휴대 전화 등 무선 통신 기기의 기술분야에서는 고기능을 실현하기 위해 탑재되는 부품의 증가 등에 따라, 고주파 회로 내지 RF 회로의 소형화에 대한 요구가 높아지고 있다. 이러한 요구에 응하기 위해, 회로를 구성하는 여러 가지 부품에 대해서 MEMS(micro-electromechanical systems) 기술의 이용에 따른 미소화(微小化)가 진행되고 있다.

그러한 부품의 하나로서, MEMS 스위치가 알려져 있다. MEMS 스위치는 MEMS 기술에 의해 각 부위가 미소하게 형성된 스위칭 소자이며, 기계적으로 개폐하여 스위칭을 실행하기 위한 적어도 한 쌍의 콘택트나, 상기 콘택트 쌍의 기계적 개폐 동작을 달성하기 위한 구동 기구 등을 갖는다. MEMS 스위치는 특히 GHz 오더의 고주파 신호의 스위칭에서 PIN 다이오드나 MESFET 등으로 이루어지는 스위칭 소자보다도, 개방 상태에서 높은 절연성을 나타내고 또한 폐쇄 상태에서 낮은 삽입 손실을 나타내는 경향에 있다. 이것은 콘택트 쌍간의 기계적 개리(開離)에 의해 개방 상태가 달성되는 것이나, 기계적 스위칭이기 때문에 기생 용량이 적은 것에 기인한다. MEMS스위치에 대해서는 예를 들어 하기(下記)의 특허문헌 1 내지 4에 기재되어 있다.

[특허문헌 1] 일본국 공개특허2004-1186호 공보

[특허문헌 2] 일본국 공개특허2004-311394호 공보

[특허문헌 3] 일본국 공개특허2005-293918호 공보

[특허문헌 4] 특허공개공표2005-528751호 공보

도 14 내지 도 18은 종래의 마이크로 스위칭 소자의 일례인 마이크로 스위칭 소자(X2)를 나타낸다. 도 14는 마이크로 스위칭 소자(X2)의 평면도이며, 도 15는 마이크로 스위칭 소자(X2)의 일부 생략 평면도이다. 도 16 내지 도 18은 각각, 도 14의 선 XⅥ-XⅥ, 선 XⅦ-XⅦ 및 선 XⅧ-XⅧ을 따른 단면도이다.

마이크로 스위칭 소자(X2)는 베이스 기판(S2)과 고정부(41)와 가동부(42)와 콘택트 전극(43)과 한 쌍의 콘택트 전극(44)(도 15에서 생략)과, 구동 전극(45)과 구동 전극(46)(도 15에서 생략)을 구비하고, 정전 구동형으로서 구성된 것이다.

고정부(41)는 도 16 내지 도 18에 나타낸 바와 같이, 경계층(47)을 통하여 베이스 기판(S2)에 접합되어 있다. 고정부(41) 및 베이스 기판(S2)은 단결정(單結晶) 실리콘으로 이루어지고, 경계층(47)은 이산화 실리콘으로 이루어진다.

가동부(42)는 예를 들어 도 14, 도 15 또는 도 18에 나타나 있는 바와 같이, 고정부(41)에 고정된 고정단(固定端)(42a)과 자유단(42b)을 갖고 베이스 기판(S2)을 따라 연장되고, 슬릿(48)을 통하여 고정부(41)에 둘러싸여 있다. 또한, 가동부(42)는 단결정 실리콘으로 이루어진다.

콘택트 전극(43)은 도 15에 잘 나타나 있는 바와 같이 가동부(42)의 자유단(42b) 근방에 설치되어 있다. 한 쌍의 콘택트 전극(44) 각각은, 도 16 및 도 18에 나타낸 바와 같이, 고정부(41) 상에 세워 설치되어 있으며, 또한, 콘택트 전극(43)에 대향되는 부위를 갖는다. 또한 각 콘택트 전극(44)은 소정의 배선(도시 생략)을 통하여 스위칭 대상의 소정의 회로에 접속되어 있다. 콘택트 전극(43, 44)은 소정의 도전 재료로 이루어진다.

구동 전극(45)은 도 15에 잘 나타나 있는 바와 같이 가동부(42) 상 및 고정부(41) 상에 걸쳐서 설치되어 있다. 구동 전극(46)은 도 17에 잘 나타나 있는 바와 같이, 그 양단(兩端)이 고정부(41)에 접합되어 구동 전극(45)의 상방(上方)을 걸치도록 세워 설치되어 있다. 또한, 구동 전극(46)은 소정의 배선(도시 생략)을 통하여 그라운드 접속되어 있다. 구동 전극(45, 46)은 소정의 도전 재료로 이루어진다. 이러한 구동 전극(45, 46)은 정전형 구동 기구를 구성한다.

이러한 구성의 마이크로 스위칭 소자(X2)에서 구동 전극(45)에 소정의 전위(電位)를 부여하면, 구동 전극(45, 46) 사이에는 정전 인력이 발생한다. 그 결과, 가동부(42)는 콘택트 전극(43)이 한 쌍의 콘택트 전극(44)에 맞닿는 위치까지 탄성 변형한다. 이렇게 하여, 마이크로 스위칭 소자(X2)의 폐쇄 상태가 달성된다. 폐쇄 상태에서는 콘택트 전극(43)에 의해 한 쌍의 콘택트 전극(44)이 전기적으로 연결되어, 전류가 콘택트 전극 쌍(44) 사이를 통과하는 것이 허용된다. 이렇게 하여, 예를 들어 고주파 신호의 온(ON) 상태를 달성할 수 있다.

폐쇄 상태에 있는 마이크로 스위칭 소자(X2)에서 구동 전극(45)에 대한 전위 부여를 정지함으로써 구동 전극(45, 46) 사이에 작용되는 정전 인력을 소멸시키면, 가동부(42)는 그 자연 상태로 복귀하고, 콘택트 전극(43)은 양(兩) 콘택트 전극(44)으로부터 이격(離隔)된다. 이렇게 하여, 도 16 및 도 18에 나타낸 바와 같은 마이크로 스위칭 소자(X2)의 개방 상태가 달성된다. 개방 상태에서는 한 쌍의 콘택트 전극(44)이 전기적으로 분리되고, 전류가 콘택트 전극 쌍(44) 사이를 통과 하는 것은 저지된다. 이렇게 하여, 예를 들어 고주파 신호의 오프(OFF) 상태를 달성할 수 있다.

도 19 내지 도 21은 마이크로 스위칭 소자(X2)의 제조 방법을 도 16 및 도 17에 상당하는 단면의 변화로서 나타낸다. 마이크로 스위칭 소자(X2)의 제조에서는 우선, 도 19의 (a)에 나타낸 바와 같은 재료 기판(S2')이 준비된다. 재료 기판(S2')은 소위 SOI(silicon on insulator) 기판이며, 제 1 층(51), 제 2 층(52) 및 이들 사이의 중간층(53)으로 이루어지는 적층 구조를 갖는다. 제 1 층(51) 및 제 2 층(52)은 단결정 실리콘으로 이루어지고, 중간층(53)은 이산화 실리콘으로 이루어진다.

다음으로 도 19의 (b)에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링법에 의해 제 1 층(51) 상에 도체막(54)이 형성된다. 도체막(54)은 0.75㎛의 동일한 두께를 갖는다.

다음으로 도 19의 (c)에 나타낸 바와 같이, 도체막(54) 상에 레지스트 패턴(55, 56)이 형성된다. 레지스트 패턴(55)은 콘택트 전극(43)에 대응되는 패턴 형상을 갖는다. 레지스트 패턴(56)은 구동 전극(45)에 대응되는 패턴 형상을 갖는다.

다음으로 도 20의 (a)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(55, 56)을 마스크로서 이용하여 도체막(54)에 대하여 행하는 에칭 처리에 의해, 제 1 층(51) 상에 콘택트 전극(43) 및 구동 전극(45)이 형성된다. 이렇게 하여 형성되는 콘택트 전극(43) 및 구동 전극(45)은 0.75㎛의 동일한 두께를 갖는다.

다음으로 레지스트 패턴(55, 56)을 제거한 후, 도 20의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 층(51)에 대한 에칭 처리에 의해 슬릿(48)이 형성된다. 구체적으로는, 포토리소그래피법에 의해 제 1 층(51) 상에 소정의 레지스트 패턴(도시 생략)이 형성된 후, 상기 레지스트 패턴을 마스크로서 이용하고, 제 1 층(51)에 대하여 에칭 처리가 실시된다. 본 공정에서 고정부(41) 및 가동부(42)가 패턴 형성된다.

다음으로 도 20의 (c)에 나타낸 바와 같이, 슬릿(48)을 폐색하도록 기판(S2')의 제 1 층(51) 측으로 희생층(57)이 형성된다. 희생층(57)은 이산화 실리콘으로 이루어진다. 본 공정에서는 슬릿(48) 측벽의 일부에도 희생층 재료가 성막(成膜)되어, 슬릿(48)은 폐색된다. 또한, 본 공정에서 형성되는 희생층(57)의 두께를 조절함으로써 얻어지는 마이크로 스위칭 소자(X2)에서의 콘택트 전극(43, 44) 사이 및 구동 전극(45, 46) 사이의 개방 상태에서의 이격 거리를 조절할 수 있다. 단, 희생층(57)의 두께는 5㎛ 이하로 설정된다. 희생층(57)의 두께가 5㎛를 초과하면, 희생층(57) 내에 발생하는 내부 응력에 기인하여 재료기판(S2')이 부당하게 휘어지는 경우가 있고, 또한 희생층(57)에 크랙이 발생하기 쉬워지기 때문이다.

다음으로 도 21의 (a)에 나타낸 바와 같이, 희생층(57)이 패터닝되어 개구부(開口部)(57a, 57b)가 형성된다. 개구부(57a)는 고정부(41)에서 콘택트 전극(44)이 접합되는 영역을 노출시키기 위한 것이다. 개구부(57b)는 고정부(41)에서 구동 전극(46)이 접합되는 영역을 노출시키기 위한 것이다.

다음으로 희생층(57) 상에 형성되는 소정의 레지스트 패턴(도시 생략)을 마 스크로서 이용하여 행하는 전기 도금법에 의해, 도 21의 (b)에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 콘택트 전극(44) 및 구동 전극(46)이 형성된다.

다음으로 도 21의 (c)에 나타낸 바와 같이, 습식 에칭법에 의해 희생층(57) 및 중간층(53)의 일부를 제거한다. 본 에칭 처리에서는 우선 희생층(57)이 제거되고 그 후, 슬릿(48)에 면하는 개소(箇所)로부터 중간층(53)의 일부가 제거된다. 본 에칭 처리는 가동부(42) 전체와 제 2 층(52) 사이에 적절하게 공극(空隙)이 형성된 후에 정지된다. 이렇게 하여, 중간층(53)에서의 상술의 경계층(47)이 잔존 형성된다. 또한, 제 2 층(52)은 베이스 기판(S2)을 구성하게 된다. 이상의 공정을 거쳐, 정전 구동형 마이크로 스위칭 소자(X2)가 제조된다.

정전 구동형 스위칭 소자에서 강하게 요구되는 특성의 하나로서, 구동 전압이 작은 점을 들 수 있다. 마이크로 스위칭 소자(X2)에서 구동 전압을 저감하려면, 가동부(42)를 얇게 설정하여 가동부(42)에 대해서 작은 스프링 상수를 설정하는 것이 효과적이다.

한편, 스위칭 소자에서 일반적으로 요구되는 특성의 하나로서, 폐쇄 상태에서 콘택트 전극을 통과하는 신호의 삽입 손실이 낮은 점을 들 수 있다. 스위칭 소자의 삽입 손실을 저감하려면, 콘택트 전극을 두껍게 설정하여 콘택트 전극에 대해서 작은 저항을 설정하는 것이 효과적이다.

그러나, 종래의 마이크로 스위칭 소자(X2)에서는 콘택트 전극(43)의 저저항화(低抵抗化)를 도모하는 것이 곤란한 경향이 있다. 마이크로 스위칭 소자(X2)에서는 상술의 저(低)구동 전압화의 관점으로부터, 콘택트 전극(43)을 두껍게 설정하 는 것이 억제되기 때문이다.

콘택트 전극(43) 및 구동 전극(45)은 도 19의 (b) 및 도 19의 (c)를 참조하여 상술한 바와 같이, 제 1 층(51) 상에 형성된 균일한 두께의 도체막(54)으로부터 패턴 형성되어 동일한 두께를 갖는다. 따라서, 콘택트 전극(43)의 저저항화를 도모하기 위해 상기 콘택트 전극(43)에 대해서 큰 두께를 설정하면, 그에 따라 구동 전극(45)도 큰 두께를 갖게 된다. 구동 전극(45)이 두꺼울수록 구동 전극(45)을 수축시키도록 발생되는 내부 응력은 크고, 따라서, 상기 내부 응력의 작용에 의해 가동부(42)가 부당하게 변형되어 콘택트 전극(44) 및 구동 전극(46) 측으로 휘어지는 결함이 생기기 쉽다. 가동부(42)의 이러한 휘어짐은 마이크로 스위칭 소자(X2)의 스위칭 기능을 저해하거나, 여러 가지 특성의 열화(劣化)를 유발해버리기 때문에 바람직하지 않다. 예를 들어 가동부(42)의 휘어짐에 기인하여, 비(非)구동시(구동 전극(45, 46) 사이에 전압이 인가되고 있지 않을 때)에도 콘택트 전극(43, 44)이 접촉해버릴 경우가 있고, 더 나아가서는, 상시적으로 구동 전극(45, 46)이 접촉해버릴 경우가 있다. 이러한 상태를 회피하기 위해서는, 저구동 전압화의 관점으로부터 소정의 작은 값으로 설정되어 있는 가동부(42)의 두께에 대하여 구동 전극(45) 및 이것과 동일한 두께로 형성되는 콘택트 전극(43)의 두께를 억제할 필요가 있다. 구체적으로는 상술한 바와 같이 5㎛ 이하의 두께로 형성되는 희생층(57)을 이용하여 실현 가능한, 가동부(42)와 콘택트 전극(44) 사이의 이격 거리 및 가동부(42)와 구동 전극(46) 사이의 이격 거리의 제한 내에서 가동부(42)의 휘어짐이 억제되도록 구동 전극(45) 및 콘택트 전극(43)을 얇게 설정할 필요가 있다.

이와 같이 마이크로 스위칭 소자에 관한 종래의 기술에서는 소자의 저구동 전압화를 도모하면서, 콘택트 전극에 대해서 충분한 저저항을 실현하여 소자의 삽입 손실을 저감하는 것이 곤란할 경우가 있다.

본 발명은 이상과 같은 사정 하에서 안출된 것으로서, 구동 전압의 저감을 도모하고 또한 삽입 손실의 저감을 도모하기에 적합한 마이크로 스위칭 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 측면에 의하면 마이크로 스위칭 소자가 제공된다. 이 마이크로 스위칭 소자는 베이스 기판과, 상기 베이스 기판에 접합되어 있는 고정부와, 상기 고정부에 고정된 고정단(固定端)을 갖고 베이스 기판을 따라 연장되는 가동부와, 상기 가동부에서의 베이스 기판과는 반대측에 설치된 가동 콘택트 전극막과, 상기 가동 콘택트 전극막에 대향되는 부위를 각각 갖고 또한 각각 고정부에 접합되어 있는 한 쌍의 고정 콘택트 전극과, 가동부에서의 베이스 기판과는 반대측에 적어도 설치되고 또한 가동 콘택트 전극막보다 얇은 가동 구동 전극막과, 가동 구동 전극막에 대향되는 부위를 갖고 또한 고정부에 접합되어 있는 고정 구동 전극을 구비한다.

이러한 구성의 마이크로 스위칭 소자에서는 가동 콘택트 전극막과 가동 구동 전극막과는 동일한 두께를 갖지 않고 또한 가동 구동 전극막은 가동 콘택트 전극막보다 얇다. 따라서, 본 소자에서는 저구동(低驅動) 전압화의 관점으로부터 소정의 작은 값으로 설정되어 있는 가동부의 두께에 대하여, 가동 구동 전극막에 대해서 충분히 작은 두께를 설정할 수 있는 동시에, 가동 콘택트 전극막의 저저항화(低抵抗化)의 관점으로부터 상기 가동 콘택트 전극막에 대해서 충분히 큰 두께를 설정할 수 있다. 가동 콘택트 전극막의 저항이 작을수록 본 마이크로 스위칭 소자의 삽입 손실은 작은 경향에 있다. 따라서, 본 마이크로 스위칭 소자는 구동 전압의 저감을 도모하고 또한 삽입 손실의 저감을 도모하기에 적합한 것이다.

바람직하게는, 가동 콘택트 전극막은 가동 구동 전극막보다도 가동부의 고정단으로부터 멀리 위치한다. 이러한 구성에 의하면, 고정 구동 전극에 대한 가동 구동 전극막의 상대적으로 작은 변위(變位)로, 고정 콘택트 전극에 대한 가동 콘택트 전극막의 상대적으로 큰 변위를 실현할 수 있다. 따라서, 본 구성은 소자 구동의 효율화 내지 구동 전압의 저감을 도모하기에 적합하다.

바람직하게는, 가동 구동 전극막의 두께는 0.53㎛ 이하이다. 가동 구동 전극막에 대한 이러한 두께 범위는 가동부의 휘어짐을 억제하기에 적합하며 따라서, 소자의 구동 전압을 저감하기에 적합하다.

바람직하게는, 가동 콘택트 전극막의 두께는 0.5 내지 2.0㎛이다. 가동 콘택트 전극막에 대한 이러한 두께 범위는 가동 콘택트 전극막의 저저항화를 도모하기에 적합하다.

바람직하게는, 가동부의 스프링 상수는 40N/m 이하이다. 가동부에 대한 이러한 스프링 상수 범위는 소자의 구동 전압을 저감하기에 적합하다.

본 발명의 제 2 측면에 의하면, 베이스 기판과 상기 베이스 기판에 접합되어 있는 고정부와, 상기 고정부에 고정된 고정단을 갖고 베이스 기판을 따라 연장되는 가동부와, 상기 가동부에서의 베이스 기판과는 반대측에 설치된 가동 콘택트 전극막 및 가동 구동 전극막과, 가동 콘택트 전극막에 대향되는 부위를 각각 갖고 또한 각각 고정부에 접합되어 있는 한 쌍의 고정 콘택트 전극과, 가동 구동 전극막에 대향되는 부위를 갖고 또한 고정부에 접합되어 있는 고정 구동 전극을 구비하는 마이크로 스위칭 소자를 제 1 층과 제 2 층과 상기 제 1 및 제 2 층 사이의 중간층으로 이루어지는 적층(積層) 구조를 갖는 재료 기판에 대하여 가공을 실시함으로써 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본 마이크로 스위칭 소자 제조 방법은 제 1 층 상에 도체막을 형성하는 공정과, 상기 도체막을 패터닝함으로써, 가동 콘택트 전극막 및 예비 가동 구동 전극막을 형성하는 공정과, 상기 예비 가동 구동 전극막에 대하여 에칭 처리를 실시함으로써, 가동 콘택트 전극막보다 얇은 가동 구동 전극막을 형성하는 공정을 포함한다. 본 방법은 가동부 상에 가동 콘택트 전극막과 이것보다 얇은 가동 구동 전극막을 구비하는 상술의 제 1 측면에 따른 마이크로 스위칭 소자를 제조하기에 적합하다.

본 발명의 제 3 측면에 의하면, 베이스 기판과, 상기 베이스 기판에 접합되어 있는 고정부와, 상기 고정부에 고정된 고정단을 갖고 베이스 기판을 따라 연장되는 가동부와, 상기 가동부에서의 베이스 기판과는 반대측에 설치된 가동 콘택트 전극막 및 가동 구동 전극막과, 가동 콘택트 전극막에 대향되는 부위를 각각 갖고 또한 각각 고정부에 접합되어 있는 한 쌍의 고정 콘택트 전극과 가동 구동 전극막에 대향되는 부위를 갖고 또한 고정부에 접합되어 있는 고정 구동 전극을 구비하는 마이크로 스위칭 소자를 제 1 층과 제 2 층과 상기 제 1 및 제 2 층 사이의 중간층으로 이루어지는 적층 구조를 갖는 재료 기판에 대하여 가공을 실시함으로써 제조하기 위한 다른 방법이 제공된다. 본 마이크로 스위칭 소자 제조 방법은 제 1 층 상에 도체막을 형성하는 공정과 가동 콘택트 전극막에 대응되는 패턴 형상을 갖는 제 1 마스크 패턴을 도체막 상에 형성하는 공정과, 상기 제 1 마스크 패턴을 이용하여 도체막에 대하여 상기 도체막의 두께 방향의 도중까지 에칭 처리를 실시하는 공정과, 가동 구동 전극막에 대응되는 패턴 형상을 갖는 제 2 마스크 패턴을 도체막 상에 형성하는 공정과, 제 1 및 제 2 마스크 패턴을 이용하여 도체막에 대하여 에칭 처리를 실시함으로써, 가동 콘택트 전극막 및 상기 가동 콘택트 전극막보다 얇은 가동 구동 전극막을 형성하는 공정을 포함한다. 본 방법은 가동부 상에 가동 콘택트 전극막과 이것보다 얇은 가동 구동 전극막을 구비하는 상술의 제 1 측면에 따른 마이크로 스위칭 소자를 제조하기에 적합하다.

본 발명의 제 2 및 제 3 측면에 따른 방법은 또한, 소정의 레지스트 패턴을 마스크로서 이용하여 제 1 층에 대하여 예를 들어 이방성(異方性)의 에칭 처리를 실시함으로써, 제 1 층에서 가동부 및 고정부를 형성하는 공정과 상기 고정부에서의 고정 콘택트 전극 접합 영역을 노출시키기 위한 적어도 두 개의 개구부 및 고정부에서의 고정 구동 전극 접합 영역을 노출시키기 위한 적어도 하나의 개구부를 갖고 제 1 층 측을 덮는 희생층을 형성하는 공정과, 희생층을 통하여 가동 콘택트 전극막에 대향되는 부위를 각각 갖고 또한 각각 고정 콘택트 전극 접합 영역에서 고정부에 접합되어 있는 고정 콘택트 전극 및 희생층을 통하여 가동 구동 전극막에 대향되는 부위를 갖고 또한 고정 구동 전극 접합 영역에서 고정부에 접합되어 있는 고정 구동 전극을 형성하는 공정과, 예를 들어 습식 에칭에 의해 희생층 및 중간층에서 제 2 층과 가동부의 사이에 개재되는 부위를 제거하는 공정을 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 제 1 측면에 따른 마이크로 스위칭 소자에서의 가동부, 고정부, 고정 콘택트 전극 및 고정 구동 전극을 적절하게 형성할 수 있다.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 마이크로 스위칭 소자(X1)를 나타낸다. 도 1은 마이크로 스위칭 소자(X1)의 평면도이며, 도 2는 마이크로 스위칭 소자(X1)의 일부 생략 평면도이다. 도 3 내지 도 5는 각각 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ, 선 Ⅳ-Ⅳ 및 선 Ⅴ-Ⅴ을 따른 단면도이다.

마이크로 스위칭 소자(X1)는 베이스 기판(S1)과 고정부(11)와 가동부(12)와 콘택트 전극(13)과 한 쌍의 콘택트 전극(14)(도 2에서 생략)과 구동 전극(15)과 구동 전극(16)(도 2에서 생략)을 구비하고, 정전 구동형으로서 구성된 것이다.

고정부(11)는 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 경계층(17)을 통하여 베이스 기판(S1)에 접합되어 있다. 또한, 고정부(11)는 단결정(單結晶) 실리콘 등의 실리콘 재료로 이루어진다. 고정부(11)를 구성하는 실리콘 재료는 1OOOΩ·㎝ 이상의 저항률을 갖는 것이 바람직하다. 경계층(17)은 예를 들어 이산화 실리콘으로 이루어진다.

가동부(12)는 예를 들어 도 1, 도 2 또는 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 고정부(11)에 고정된 고정단(12a)과 자유단(自由端)(12b)을 갖고 베이스 기판(S1)을 따라 연장되고, 슬릿(18)을 통하여 고정부(11)에 둘러싸여 있다. 바람직하게는, 가동부(12)의 스프링 상수는 40N/m 이하이다. 가동부(12)에 대한 이러한 스프링 상수 범위는 본 소자의 구동 전압을 저감하기에 적합하다. 40N/m 이하의 스프링 상수를 실현하려면 가동부(12)에 대해서 도 3 및 도 4에 나타낸 두께 T1은 예를 들어 15㎛ 이하이다. 또한, 가동부(12)에 대해서 도 2에 나타낸 길이 L1은 예를 들어 650 내지 1000㎛이며, 길이 L2는 예를 들어 100 내지 200㎛이다. 슬릿(18)의 폭은 예를 들어 1.5 내지 2.5㎛이다. 가동부(12)는 예를 들어 단결정 실리콘으로 이루어진다. 가동부(12)가 단결정 실리콘으로 이루어질 경우, 가동부(12) 자체에서 부당한 내부 응력이 발생하지 않는다.

콘택트 전극(13)은 본 발명에서의 가동 콘택트 전극막이며, 도 2에 잘 나타나 있는 바와 같이 가동부(12)의 자유단(12b) 근방에 설치되어 있다. 콘택트 전극(13)에 대해서 도 3에 나타낸 두께 T2는 0.5 내지 2.0㎛이다. 두께 T2의 이러한 범위는 콘택트 전극(13)의 저저항화를 도모하기에 바람직하다. 콘택트 전극(13)은 소정의 도전 재료로 이루어지고, 예를 들어 Mo 하지막(下地膜)과 그 위의 Au막으로 이루어지는 적층 구조를 갖는다.

한 쌍의 콘택트 전극(14) 각각은 본 발명에서의 고정 콘택트 전극이며, 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 고정부(11) 상에 세워 설치되어 있으며 또한, 콘택트 전극(13)에 대향되는 접촉부(14a)를 갖는다. 콘택트 전극(14)의 두께는 예를 들어 15㎛ 이상이다. 또한, 각 콘택트 전극(14)은 소정의 배선(도시 생략)을 통하여 스위칭 대상의 소정 회로에 접속되어 있다. 콘택트 전극(14)의 구성 재료로서는 콘택트 전극(13)의 구성 재료와 동일한 것을 채용할 수 있다.

구동 전극(15)은 본 발명에서의 가동 구동 전극막이며, 도 2에 잘 나타나 있는 바와 같이 가동부(12) 상 및 고정부(11) 상에 걸쳐서 설치되어 있다. 구동 전극(15)에 대해서 도 4에 나타낸 두께 T3은 콘택트 전극(13)의 두께 T2보다 작은 범위에서 0.53㎛ 이하이다. 또한 구동 전극(15)에 대해서 가동부(12) 상에서의 도 2에 나타낸 길이 L3은 예를 들어 550 내지 900㎛이다. 구동 전극(15)의 구성 재료로서는 콘택트 전극(13)의 구성 재료와 동일한 것을 채용할 수 있다.

구동 전극(16)은 본 발명에서의 고정 구동 전극이며, 도 4에 잘 나타나 있는 바와 같이, 그 양단(兩端)이 고정부(11)에 접합되어 구동 전극(15)의 상방(上方)을 걸치도록 세워 설치되어 있다. 구동 전극(16)의 두께는 예를 들어 15㎛ 이상이다. 또한, 구동 전극(16)은 소정의 배선(도시 생략)을 통하여 그라운드 접속되어 있다. 구동 전극(16)의 구성 재료로서는 콘택트 전극(13)의 구성 재료와 동일한 것을 채용할 수 있다.

이러한 구성의 마이크로 스위칭 소자(X1)에서 구동 전극(15)에 소정의 전위(電位)를 부여하면, 구동 전극(15, 16) 사이에는 정전 인력이 발생한다. 그 결과, 가동부(12)는 콘택트 전극(13)이 한 쌍의 콘택트 전극(14) 내지 접촉부(14a)에 맞닿는 위치까지 탄성 변형한다. 이렇게 하여, 마이크로 스위칭 소자(X1)의 폐쇄 상태가 달성된다. 폐쇄 상태에서는 콘택트 전극(13)에 의해 한 쌍의 콘택트 전극(14)이 전기적으로 연결되어, 전류가 콘택트 전극 쌍(14) 사이를 통과하는 것이 허용된다. 이렇게 하여, 예를 들어 고주파 신호의 온(ON) 상태를 달성할 수 있다.

폐쇄 상태에 있는 마이크로 스위칭 소자(X1)에서 구동 전극(15)에 대한 전위 부여를 정지시킴으로써 구동 전극(15, 16) 사이에 작용되는 정전 인력을 소멸시키면, 가동부(12)는 그 자연 상태로 복귀하고, 콘택트 전극(13)은 양(兩) 콘택트 전극(14)으로부터 이격(離隔)된다. 이렇게 하여, 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같은 마이크로 스위칭 소자(X1)의 개방 상태가 달성된다. 개방 상태에서는 한 쌍의 콘택트 전극(14)이 전기적으로 분리되어, 전류가 콘택트 전극 쌍(14) 사이를 통과하는 것은 저지된다. 이렇게 하여, 예를 들어 고주파 신호의 오프(OFF) 상태를 달성할 수 있다.

마이크로 스위칭 소자(X1)에서는 콘택트 전극(13)과 구동 전극(15)은 동일한 두께를 갖지 않고, 또한, 구동 전극(15)은 콘택트 전극(13)보다 얇다(구동 전극(15)의 두께 T3은 콘택트 전극(13)의 두께 T2보다 작은 범위에서 0.53㎛ 이하이다). 따라서, 마이크로 스위칭 소자(X1)에서는 저구동 전압화의 관점으로부터 소정의 작은 값으로 설정되어 있는 가동부(12)의 두께 T1에 대하여, 구동 전극(15)에 대해서 충분히 작은 두께 T3을 설정할 수 있는 동시에, 콘택트 전극(13)의 저저항화의 관점으로부터 상기 콘택트 전극(13)에 대해서 충분히 큰 두께 T2를 설정할 수 있다. 콘택트 전극(13)의 저항이 작을수록 마이크로 스위칭 소자(X1)의 삽입 손실은 작은 경향에 있다. 따라서, 마이크로 스위칭 소자(X1)에서는 구동 전압 및 삽입 손실을 동시에 적절하게 저감할 수 있다.

또한 마이크로 스위칭 소자(X1)에서는 콘택트 전극(13)은 구동 전극(15)보다도 가동부(12)의 고정단(12a)으로부터 멀리 위치한다. 이러한 구성에 의하면, 구동 전극(16)에 대한 구동 전극(15)의 상대적으로 작은 변위(變位)로, 콘택트 전 극(14)에 대한 콘택트 전극(13)의 상대적으로 큰 변위를 실현할 수 있다. 따라서, 마이크로 스위칭 소자(X1)에서는 소자 구동의 효율화 내지 구동 전압의 저감을 적절하게 도모할 수 있다.

도 6 내지 도 10은 마이크로 스위칭 소자(X1)의 제 1 제조 방법을 도 3 및 도 4에 상당하는 단면의 변화로서 나타낸다. 본 방법에서는 우선, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같은 재료 기판(S1')을 준비한다. 재료기판(S1')은 SOI(silicon on insulator) 기판이며, 제 1 층(21), 제 2 층(22) 및 이들 사이의 중간층(23)으로 이루어지는 적층 구조를 갖는다. 본 실시예에서는 예를 들어 제 1 층(21)의 두께는 15㎛이며, 제 2 층(22)의 두께는 525㎛이며, 중간층(23)의 두께는 4㎛이다. 제 1 층(21)은 예를 들어 단결정 실리콘으로 이루어지고, 고정부(11) 및 가동부(12)로 가공된다. 제 2 층(22)은 예를 들어 단결정 실리콘으로 이루어지고, 베이스 기판(S1)으로 가공된다. 중간층(23)은 예를 들어 이산화 실리콘으로 이루어지고, 경계층(17)으로 가공된다.

다음으로 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 층(21) 상에 도체막(24)을 형성한다. 예를 들어 스퍼터링법에 의해 제 1 층(21) 상에 Mo를 성막(成膜)하고, 이어서 그 위에 Au를 성막한다. Mo 막의 두께는 예를 들어 30㎚이며, Au 막의 두께는 예를 들어 500㎚이다.

다음으로 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피법에 의해 도체막(24) 상에 레지스트 패턴(25, 26)을 형성한다. 레지스트 패턴(25)은 콘택트 전극(13)에 대응되는 패턴 형상을 갖는다. 레지스트 패턴(26)은 구동 전극(15)에 대 응되는 패턴 형상을 갖는다.

다음으로 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(25, 26)을 마스크로서 이용하여 도체막(24)에 대하여 에칭 처리를 실시함으로써, 제 1 층(21) 상에 콘택트 전극(13) 및 예비 구동 전극(15')을 형성한다. 예비 구동 전극(15')은 본 발명에서의 예비 가동 구동 전극막이다. 본 공정에서의 에칭 수법으로서는 이온 밀링(예를 들어 Ar 이온에 의한 물리적 에칭)을 채용할 수 있다. 후술의 금속 재료에 대한 에칭 수법으로서도 이온 밀링을 채용할 수 있다.

다음으로 에칭 처리에 의해 노출되어 열화(劣化)된 레지스트 패턴(25, 26)을 제거한 후, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피법에 의해 콘택트 전극(13) 상에 레지스트 패턴(27)을 형성한다.

다음으로 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(27)을 마스크로서 이용하여 예비 구동 전극(15')에 대하여 소정 정도의 에칭 처리를 실시함으로써, 구동 전극(15)을 형성한다. 본 공정에서 콘택트 전극(13)보다 얇은 구동 전극(15)이 제 1 층(21) 상에 형성된다.

다음으로 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이 레지스트 패턴(27)을 제거한 후, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이 제 1 층(21)에 에칭 처리를 실시함으로써 슬릿(18)을 형성한다. 구체적으로는, 포토리소그래피법에 의해 제 1 층(21) 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 레지스트 패턴을 마스크로서 이용하고, 제 1 층(21)에 대하여 이방성(異方性)의 에칭 처리를 실시한다. 에칭 수법으로서는 반응성 이온 에칭을 채용할 수 있다. 본 공정에서 고정부(11) 및 가동부(12)가 패턴 형성되게 된다.

다음으로 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 슬릿(18)을 폐색하도록 재료 기판(S1')의 제 1 층(21) 측에 희생층(28)을 형성한다. 희생층 재료로서는 예를 들어 이산화 실리콘을 채용할 수 있다. 또한 희생층(28)을 형성하기 위한 수법으로서는 예를 들어 플라스마 CVD법이나 스퍼터링법을 채용할 수 있다. 또한, 본 공정에서 형성되는 희생층(28)의 두께를 조절함으로써 얻어지는 마이크로 스위칭 소자(X1)에서의 콘택트 전극(13, 14) 사이 및 구동 전극(15, 16) 사이의 개방 상태에서의 이격 거리를 조절할 수 있다. 단, 희생층(28)의 두께는 5㎛ 이하로 설정된다. 희생층(28)의 두께가 5㎛를 초과하면, 희생층(28) 내에 발생되는 내부 응력에 기인하여 재료기판(S1')이 부당하게 휘어질 경우가 있고 또한, 희생층(28)에 크랙이 발생하기 쉬워지기 때문이다.

다음으로 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 희생층(28)에서 콘택트 전극(13)에 대응되는 개소(箇所)에 2개의 오목부(28a)를 형성한다. 구체적으로는, 포토리소그래피법에 의해 희생층(28) 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 레지스트 패턴을 마스크로서 이용하여 희생층(28)에 대하여 에칭 처리를 실시한다. 에칭 수법으로서는 습식 에칭을 채용할 수 있다. 습식 에칭을 위한 에칭액으로서는 예를 들어 버퍼드 불산(BHF)을 채용할 수 있다. 희생층(28)에 대한 후술의 습식 에칭에서도 BHF를 채용할 수 있다. 각 오목부(28a)는 콘택트 전극(14)의 접촉부(14a)를 형성하기 위한 것이며, 예를 들어 1㎛의 깊이를 갖는다. 오목부(28a)의 깊이를 조절함으로써, 가동부(12) 내지 콘택트 전극(13)과 콘택트 전극(14) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 또한, 본 공정에서는 희생층(28)에서 구동 전극(15)에 대응되는 개소에도 소정의 깊이의 오목부를 형성할 수도 있다. 상기 오목부의 깊이를 조절함으로써, 가동부(12) 내지 구동 전극(15)과 구동 전극(16) 사이의 거리를 조절할 수 있다(상기 거리가 짧을수록 소자의 구동 전압은 저감하는 경향에 있다). 상기 오목부의 깊이는 예를 들어 0.5㎛이다.

다음으로 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 희생층(28)을 패터닝하여 개구부(28b, 28c)를 형성한다. 구체적으로는, 포토리소그래피법에 의해 희생층(28) 상에 소정의 레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 레지스트 패턴을 마스크로서 이용하여 희생층(28)에 대하여 에칭 처리를 실시한다. 에칭 수법으로서는 습식 에칭을 채용할 수 있다. 개구부(28b)는 고정부(11)에서 콘택트 전극(14)이 접합되는 영역(고정 콘택트 전극 접합 영역)을 노출시키기 위한 것이다. 개구부(28c)는 고정부(11)에서 구동 전극(16)이 접합되는 영역(고정 구동 전극 접합 영역)을 노출시키기 위한 것이다.

다음으로 재료 기판(S1')에서 희생층(28)이 설치되어 있는 측의 표면에 통전용(通電用) 하지막(도시 생략)을 형성한 후, 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이 레지스트 패턴(29)을 형성한다. 하지막은 예를 들어 스퍼터링법에 의해 두께 50㎚의 Mo를 성막하고, 이어서 그 위에 두께 500㎚의 Au를 성막함으로써 형성할 수 있다. 레지스트 패턴(29)은 한 쌍의 콘택트 전극(14)에 대응되는 개구부(29a) 및 구동 전극(16)에 대응하는 개구부(29b)를 갖는다.

다음으로 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 콘택트 전극(14) 및 구 동 전극(16)을 형성한다. 구체적으로는, 개구부(28b, 28c, 29a, 29b)에서 노출되는 하지막 상에, 전기 도금법에 의해 예를 들어 금을 성장시킨다.

다음으로 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(29)을 에칭 제거한다. 이 다음, 전기 도금용의 상술의 하지막에서 노출되어 있는 부분을 에칭 제거한다. 이들 에칭 제거에서는 각각 습식 에칭을 채용할 수 있다.

다음으로 도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이, 희생층(28) 및 중간층(23)의 일부를 제거한다. 구체적으로는, 희생층(28) 및 중간층(23)에 대하여 습식 에칭 처리를 실시한다. 본 에칭 처리에서는 우선 희생층(28)이 제거되고, 그 후, 슬릿(18)에 면하는 개소로부터 중간층(23)의 일부가 제거된다. 본 에칭 처리는 가동부(12)의 전체와 제 2 층(22) 사이에 적절하게 공극(空隙)이 형성된 후에 정지한다. 이렇게 하여, 중간층(23)에서 경계층(17)이 잔존 형성된다. 또한, 제 2 층(22)은 베이스 기판(S1)을 구성하게 된다.

다음으로 필요에 따라, 콘택트 전극(14) 및 구동 전극(16)의 하면에 부착되어 있는 하지막의 일부(예를 들어 Mo 막)를 습식 에칭에 의해 제거한 후, 초임계 건조법에 의해 소자 전체를 건조한다. 초임계 건조법에 의하면, 가동부(12)가 베이스 기판(S1) 등에 점착되어 버리는 스티킹(sticking) 현상을 적절하게 회피할 수 있다.

이상과 같이 하여, 도 1 내지 도 5에 나타낸 마이크로 스위칭 소자(X1)를 제조할 수 있다. 상술의 방법에 의하면, 가동부(12) 상에 콘택트 전극(13)과 이것보다 얇은 구동 전극(15)을 구비하는 마이크로 스위칭 소자(X1)를 적절하게 제조할 수 있다.

또한, 상술의 방법에서는 콘택트 전극(13)에 대향되는 접촉부(14a)를 갖는 콘택트 전극(14)에 대해서 도금법에 의해 희생층(28) 상에 두껍게 형성할 수 있다. 따라서, 한 쌍의 콘택트 전극(14)에 대해서는 원하는 저저항을 실현하기 위한 충분한 두께를 설정할 수 있다. 두꺼운 콘택트 전극(14)은 마이크로 스위칭 소자(X1)의 삽입 손실을 저감하기에 바람직하다.

도 11 및 도 12는 마이크로 스위칭 소자(X1)의 제 2 제조 방법을 도 3 및 도 4에 상당하는 단면의 변화로서 나타낸다. 본 방법에서는 우선, 제 1 제조 방법과 동일하게, 도 11의 (a)에 나타낸 바와 같은 재료 기판(S1')을 준비하고, 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이 제 1 층(21) 상에 도체막(24)을 형성한다.

다음으로 도 11의 (c)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피법에 의해 도체막(24) 상에 레지스트 패턴(31)을 형성한다. 레지스트 패턴(31)은 콘택트 전극(13)에 대응되는 패턴 형상을 갖는다.

다음으로 도 12의 (a)에 나타낸 바와 같이 도체막(24)을 가공한다. 구체적으로는, 레지스트 패턴(31)을 마스크로서 이용하여 도체막(24)에 대하여 상기 도체막(24)의 두께 방향의 도중까지 에칭 처리를 실시한다.

다음으로 에칭 처리에 노출되어 열화된 레지스트 패턴(31)을 제거한 후, 도 12의 (b)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피법에 의해 도체막(24) 상에 레지스트 패턴(32, 33)을 형성한다. 레지스트 패턴(32)은 콘택트 전극(13)에 대응되는 패턴 형상을 갖는다. 레지스트 패턴(33)은 구동 전극(15)에 대응되는 패턴 형상을 갖는 다. 레지스트 패턴(31)의 열화의 정도가 작으면 상기 레지스트 패턴(31)을 제거하지 않고, 본 공정에서는 레지스트 패턴(32)을 형성하지 않고 또한 레지스트 패턴(33)을 형성할 수도 있다.

다음으로 도 12의 (c)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(32, 33)을 마스크로서 이용하여 도체막(24)에 대하여 에칭 처리를 실시함으로써, 제 1 층(21) 상에 콘택트 전극(13) 및 구동 전극(15)을 형성한다. 본 공정에서 콘택트 전극(13)보다 얇은 구동 전극(15)이 제 1 층(21) 상에 형성된다.

이 다음, 제 1 제조 방법에 관하여 도 8 내지 도 10을 참조하여 상술한 각 공정과 동일한 공정을 거쳐, 도 1 내지 도 5에 나타낸 마이크로 스위칭 소자(X1)를 제조할 수 있다. 제 2 제조 방법에 의해서도 제 1 제조 방법과 동일하게, 가동부(12) 상에 콘택트 전극(13)과 이것보다 얇은 구동 전극(15)을 구비하는 마이크로 스위칭 소자(X1)를 적절하게 제조할 수 있다.

<실시예 1>

상술한 바와 같은 마이크로 스위칭 소자(X1)에서 가동부(12)에 대해서 구성 재료를 실리콘으로 하고, 스프링 상수를 24N/m으로 하고, 길이 L1을 900㎛로 하고, 콘택트 전극(13)(가동 콘택트 전극막)의 두께 T2를 0.75㎛로 하고, 구동 전극(15)(가동 구동 전극막)에 대해서 Mo 막과 그 위의 Au 막의 적층 구조를 갖는 것으로 하고, 두께 T3을 0.35㎛로 하고, 면적을 60000㎛² 로 하고, 가동부(12) 상에서의 구동 전극(15)의 길이 L3을 800㎛로 하고, 가동부(12)가 변형되지 않은 상태에서의 콘택트 전극(13, 14) 사이의 거리를 4.0㎛로 하고, 가동부(12)가 변형되지 않은 상태에서의 구동 전극(15, 16) 사이의 거리를 4.5㎛로 한 마이크로 스위칭 소자를 준비하였다.

본 실시예의 마이크로 스위칭 소자의 비구동시(구동 전극(15, 16) 사이에 전압이 인가되고 있지 않을 때)에서는 가동부(12)의 자유단(12b)의 변위량(즉 가동부(12)의 휘어짐량)은 3.3㎛이며, 콘택트 전극(13)은 콘택트 전극(14)에 접촉되지 않고 또한 구동 전극(15)은 구동 전극(16)에 접촉되어 있지 않았다. 자유단(12b)의 변위량은 가동부(12)가 변형되지 않은 상태에서의 자유단(12b)의 위치를 기준 위치〔0㎛〕로서 평가한 것이다. 또한, 본 실시예의 마이크로 스위칭 소자에 대해서 구동 최소 전압(마이크로 스위칭 소자에서 폐쇄 상태를 달성하기 위해 구동 전극(15, 16) 사이에 발생시켜야 할 최소 전위차)을 측정한 바, 12V이었다. 이들 결과를 도 13의 표에 게재한다.

<실시예 2>

가동부(12)의 스프링 상수를 24N/m 대신에 40N/m로 하고 또한 구동 전극(15)의 두께 T3을 0.35㎛ 대신에 0.53㎛로 한 이외는 실시예 1과 동일한 조건의 마이크로 스위칭 소자를 준비하였다. 본 실시예의 마이크로 스위칭 소자의 비구동시에서는 가동부(12)의 자유단(12b)의 변위량은 3.5㎛이며, 콘택트 전극(13)은 콘택트 전극(14)에 접촉되지 않고, 또한 구동 전극(15)은 구동 전극(16)에 접촉되어 있지 않았다. 또한, 본 실시예의 마이크로 스위칭 소자에 대해서 구동 최소 전압을 측정한 바, 16V이었다. 이들 결과를 도 13의 표에 게재한다.

<비교예 1>

가동부(12)의 스프링 상수를 24N/m 대신에 40N/m로 하고 또한 실시예 1의 구동 전극(15)과는 상이한 구동 전극(가동 구동 전극막)을 구비하는 이외는 실시예 1과 동일한 조건의 마이크로 스위칭 소자를 준비하였다. 본 비교예의 구동 전극은 0.75㎛의 두께를 갖고(따라서, 본 비교예에서는 가동부(12) 상의 콘택트 전극(13)과 상기 구동 전극은 동일한 두께를 갖는다), 가동부(12) 상에서 실시예 1의 구동 전극(15)과 동일한 개소에 설치되어 있다. 본 비교예의 마이크로 스위칭 소자의 비구동시에서는 콘택트 전극(13)은 콘택트 전극(14)에 접촉되어 있었다. 따라서, 본 비교예의 마이크로 스위칭 소자에 대해서 구동 최소 전압은 측정 불능이었다. 이들 결과를 도 13의 표에 게재한다.

<비교예 2>

가동부(12)의 스프링 상수를 24N/m 대신에 66N/m로 하고 또한 실시예 1의 구동 전극(15)과는 상이한 구동 전극(가동 구동 전극막)을 구비하는 이외는 실시예 1과 동일한 조건의 마이크로 스위칭 소자를 준비하였다. 본 비교예의 구동 전극은 0.75㎛의 두께를 갖고(따라서, 본 비교예에서는 가동부(12) 상의 콘택트 전극(13)과 상기 구동 전극은 동일한 두께를 갖는다), 가동부(12) 상에서 실시예 1의 구동 전극(15)과 동일한 개소에 설치되어 있다. 본 비교예의 마이크로 스위칭 소자의 비구동시에서는 가동부(12)의 자유단(12b)의 변위량은 3.2㎛이며, 콘택트 전극(13)은 콘택트 전극(14)에 접촉되지 않고, 또한 구동 전극(15)은 구동 전극(16)에 접촉되어 있지 않았다. 또한 본 실시예의 마이크로 스위칭 소자에 대해서 구동 최소 전압을 측정한 바, 25V이었다. 이들 결과를 도 13의 표에 게재한다.

<평가>

본 발명에 따른 실시예 1, 2의 마이크로 스위칭 소자에서는 구동 전극(15)(가동 구동 전극막)은 콘택트 전극(13)(가동 콘택트 전극막)보다 얇고, 저구동 전압화를 도모할 수 있었다. 구체적으로는, 구동 전극(15)의 두께가 0.35㎛인 실시예 1의 마이크로 스위칭 소자에서는 가동부(12)의 스프링 상수가 24N/m인 설정에서, 12V의 저구동 전압으로 콘택트 전극(13, 14) 사이를 닫을 수 있었다. 구동 전극(15)의 두께가 0.53㎛인 실시예 2의 마이크로 스위칭 소자에서는, 가동부(12)의 스프링 상수가 40N/m인 설정에서 16V의 저구동 전압으로 콘택트 전극(13, 14) 사이를 닫을 수 있었다.

비교예 1, 2의 마이크로 스위칭 소자에서는 가동 구동 전극막은 콘택트 전극(13)(가동 콘택트 전극막)과 동일 두께(0.75㎛)를 가져 비교적 두껍고, 저구동 전압화를 도모할 수 없었다. 구체적으로는, 가동부(12)의 스프링 상수가 40N/m로 설정된 비교예 1의 마이크로 스위칭 소자에서는 비구동시일지라도 콘택트 전극(13, 14) 사이는 접촉되어 있었다. 비교예 1의 마이크로 스위칭 소자는 스위칭 소자로서 기능할 수 없다. 가동부(12)의 스프링 상수가 66N/m로 설정된 비교예 2의 마이크로 스위칭 소자에서는 25V의 구동 전압을 필요로 하여, 저구동 전압화를 도모할 수 없었다.

본 발명에 의하면, 구동 전압의 저감을 도모하고 또한 삽입 손실의 저감을 도모하기에 적합한 마이크로 스위칭 소자 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (8)

1. 베이스 기판과,

   상기 베이스 기판에 접합되어 있는 고정부와,

   상기 고정부에 고정된 고정단(固定端)을 갖고 상기 베이스 기판을 따라 연장되는 가동부와,

   상기 가동부에서의 상기 베이스 기판과는 반대측에 설치된 가동 콘택트 전극막과,

   상기 가동 콘택트 전극막에 대향되는 부위를 각각 갖고 또한 각각 상기 고정부에 접합되어 있는 한 쌍의 고정 콘택트 전극과,

   상기 가동부에서의 상기 베이스 기판과는 반대측에 설치되고 또한 상기 가동 콘택트 전극막보다 얇은 가동 구동 전극막과,

   상기 가동 구동 전극막에 대향되는 부위를 갖고 또한 상기 고정부에 접합되어 있는 고정 구동 전극을 구비하는 마이크로 스위칭 소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가동 콘택트 전극막은 상기 가동 구동 전극막보다도 상기 가동부의 상기 고정단으로부터 멀리 위치하는 마이크로 스위칭 소자.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가동 구동 전극막의 두께는 0.53㎛ 이하인 마이크로 스위칭 소자.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가동 콘택트 전극막의 두께는 0.5 내지 2.0㎛인 마이크로 스위칭 소자.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가동부의 스프링 상수는 40N/m 이하인 마이크로 스위칭 소자.
6. 베이스 기판과, 상기 베이스 기판에 접합되어 있는 고정부와, 상기 고정부에 고정된 고정단을 갖고 상기 베이스 기판을 따라 연장되는 가동부와, 상기 가동부에서의 상기 베이스 기판과는 반대측에 설치된 가동 콘택트 전극막 및 가동 구동 전극막과, 상기 가동 콘택트 전극막에 대향되는 부위를 각각 갖고 또한 각각 상기 고정부에 접합되어 있는 한 쌍의 고정 콘택트 전극과, 상기 가동 구동 전극막에 대향되는 부위를 갖고 또한 상기 고정부에 접합되어 있는 고정 구동 전극을 구비하는 마이크로 스위칭 소자를, 제 1 층과, 제 2 층과, 상기 제 1 및 제 2 층 사이의 중간층으로 이루어지는 적층 구조를 갖는 재료 기판에 대하여 가공을 실시함으로써 제조하기 위한 방법으로서,

   상기 제 1 층 상에 도체막을 형성하는 공정과,

   상기 도체막을 패터닝함으로써, 가동 콘택트 전극막 및 예비 가동 구동 전극막을 형성하는 공정과,

   상기 예비 가동 구동 전극막에 대하여 에칭 처리를 실시함으로써, 상기 가동 콘택트 전극막보다 얇은 가동 구동 전극막을 형성하는 공정을 포함하는 마이크로 스위칭 소자 제조 방법.
7. 베이스 기판과, 상기 베이스 기판에 접합되어 있는 고정부와, 상기 고정부에 고정된 고정단을 갖고 상기 베이스 기판을 따라 연장되는 가동부와, 상기 가동부에서의 상기 베이스 기판과는 반대측에 설치된 가동 콘택트 전극막 및 가동 구동 전극막과, 상기 가동 콘택트 전극막에 대향되는 부위를 각각 갖고 또한 각각 상기 고정부에 접합되어 있는 한 쌍의 고정 콘택트 전극과, 상기 가동 구동 전극막에 대향되는 부위를 갖고 또한 상기 고정부에 접합되어 있는 고정 구동 전극을 구비하는 마이크로 스위칭 소자를, 제 1 층과, 제 2 층과, 상기 제 1 및 제 2 층 사이의 중간층으로 이루어지는 적층 구조를 갖는 재료 기판에 대하여 가공을 실시함으로써 제조하기 위한 방법으로서,

   상기 제 1 층 상에 도체막을 형성하는 공정과,

   상기 가동 콘택트 전극막에 대응되는 패턴 형상을 갖는 제 1 마스크 패턴을 상기 도체막 상에 형성하는 공정과,

   상기 제 1 마스크 패턴을 이용하여 상기 도체막에 대하여 상기 도체막의 두께 방향의 도중까지 에칭 처리를 실시하는 공정과,

   상기 가동 구동 전극막에 대응되는 패턴 형상을 갖는 제 2 마스크 패턴을 상기 도체막 상에 형성하는 공정과,

   상기 제 1 및 제 2 마스크 패턴을 이용하여 상기 도체막에 대하여 에칭 처리를 실시함으로써, 가동 콘택트 전극막 및 상기 가동 콘택트 전극막보다 얇은 가동 구동 전극막을 형성하는 공정을 포함하는 마이크로 스위칭 소자 제조 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 제 1 층에 대하여 에칭 처리를 실시함으로써, 상기 제 1 층에서 가동부 및 고정부를 형성하는 공정과,

   상기 고정부에서의 고정 콘택트 전극 접합 영역을 노출시키기 위한 적어도 두 개의 개구부 및 상기 고정부에서의 고정 구동 전극 접합 영역을 노출시키기 위한 적어도 하나의 개구부를 갖고 상기 제 1 층 측을 덮는 희생층을 형성하는 공정과,

   상기 희생층을 통하여 상기 가동 콘택트 전극막에 대향되는 부위를 각각 갖고 또한 각각 상기 고정 콘택트 전극 접합 영역에서 상기 고정부에 접합되어 있는 고정 콘택트 전극 및 상기 희생층을 통하여 상기 가동 구동 전극막에 대향되는 부위를 갖고 또한 상기 고정 구동 전극 접합 영역에서 상기 고정부에 접합되어 있는 고정 구동 전극을 형성하는 공정과,

   상기 희생층 및 상기 중간층에서 상기 제 2 층과 상기 가동부 사이에 개재되는 부위를 제거하는 공정을 더 포함하는 마이크로 스위칭 소자 제조 방법.

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