TWI300232B - Electrostatic micro switch, production method thereof, and apparatus provided with electrostatic micro switch - Google Patents

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1300232 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於藉靜電引力驅動而施行切換之靜電微開關 及其製造方法、以及具備靜電微開關之裝置。尤其，本發 明係關於施行高頻信號之切換之靜電微開關等。 【先前技術】 作為以往之靜電微開關，茲一面參照圖20〜圖26，一面 說明有關專利文獻1所載之rF_MEMS (Radi〇 Frequency

Micro Electro Mechanical Systems:高頻微電機系統）元 件0 圖20(a) · (b)係表示上述RF-MEMS元件之概要。圖示之 RF-MEMS元件81係裝入高頻電路以執行作為共面線路之 開關元件之機能之元件。RF_MEMS元件81具有基板82， 在此基板82上形成高頻信號傳送用之線路之共面線路 (cpw線路）83。此共面線路83係以隔著間隔而使信號線83s 被2條接地線83gl · 83g2夾入之型態所配置而成。 又，在基板82上設有可動體84。可動體84係在共面線路 83之上方側，隔著間隔，且共通地朝向共面線路83之信號 線83s、與接地線83gl· 83§2之一部分被配置。此可動體 84係以可對基板82向遠進方向位移之方式，介著樑以及支 持部89被支持於基板82。又，在可動體84之基板82側之面 形成有可動電極86。 圖21⑷係簡化地表示由上方側所見之可動電極％鱼丘面 線路83之配置關係例，圖21⑻係表示該可動電極％與共面 108137.doc Ϊ300232

線路83由橫側所見之配置關係例。如圖所示，可動電極％ 係由共面線路83之接地線83§1，介著信號線Ms跨至接地 線83g2，且隔著間隔朝向該等線路83s · 83以· Mg〕所形 成。 V 再回到圖20⑷·⑻’在可動電極％之表面形成有保護 用之絕緣膜87。更在基板82上，於朝向可動體^之部位， 形成有朝向可動體84之可動用固定電極88 (88&、8扑）。 在上述構成之rF_mems元件81中，利用作為電極之可 動體84與可動用固定電極，、m構成可使可動體位移 之可動體位移機構。即，由外部將直流電壓施加至可動體 8績可動用固定電極88之間時，在該可動體84與可動用固 定電極88之間會產生靜電引力。藉此靜電引力，如圖20⑻ 所示’可動體84會被吸向可動用固定電極8_。如此，藉 可動體84與可動用固定電極88，可利用靜電引力而使可動 體84位移。藉此位移使可動電極％與共面線路^間之靜電 電容發生變化時’即可施行共面線路83之信號導通之開· 關。 上述MEMStl件8丨係利用MEMS技術所製成，故可實現 尘而阿頻（傳輸）特性良好之低損耗之靜電微開關。 另外，在專利文獻i _，可動體84係利用電阻率為2 ⑽心10 kQcm之範圍内之高電阻半導體所構成。所謂高 電阻半導體，係對高頻信號（例如約5 GHz以上之信號）執 ^作為絕緣體之動作，對低頻信號（例如約100 kHz以下之 佗唬）及直流信號執行作為電極之動作之電阻率高之半導 108137.doc 1300232 體。即，而電阻半導體構成之可動體84對高頻信號具有良 好之介質損耗之特性，對直流信號（直流電壓）具有可作為 電極之機能。 • [專利文獻丨]日本特開2003-258502公報（2003年9月12日公開） • [發明所欲解決之問題] 上述之靜電微開關存在著以下之問題點。即，為使可動 體84位移而施加直流電壓至可動體84與可動用固定電極88 鲁 之間時，如圖2〇(b)所示，在可動體84中朝向可動用固定電 極88之區域會形成耗盡層90 (90a、90b)。 么么利用圖22及圖23所示之模型詳細說明上述現象。圖 22(a)及圖23(a)係將可動體84與可動用固定電極88之相向 部分模型化作為電容器之圖，圖22(b)及圖23(1))係以等效 電路表示此模型之圖。由於在可動體84與可動用固定電極 88之間之間隙91為絕緣體，可動體84為半導體，故此模型 呈現電晶體之一型態之MIS構造（金屬-絕緣體_半導體）。 • 圖22⑷⑻係表示直流電壓未施加至可動體84與可動用 固定電極88之間之狀態。此情形，如同圖（b)所示，電容器 之全電谷C專於介著間隙91形成可動體84與可動用固定電 極88之電容器之電容Co。 • 另一方面，圖23(&)0)係表示直流電壓施加至可動體84 . 與可動用固定電極88之間之狀態。此情形，如同圖⑷所 示，在半導體構成之可動體84中朝向可動用固定電極88之 區域會形成耗盡層90。因此，呈現在可動體84内形成新的 電容器之狀態，該電容器如同圖（b)所示，呈現與介著間隙 108137.doc 1300232 91形成之上述電容器串聯連接之狀態。因&，電容器之全 電谷會降低成為l/C=(1/c〇)+(1/Cs)，故間隙91間之電壓會 下降。 而，以Co將圖22及圖23所示構造之電容〔規格化 之式會變成下式： [數1]

C C 1+ _^€〇€〇 _ v •⑴ 在此’各符號之意義如下。即，εο:真空之介電常數、 εο:絕緣體之介電常數、q:電子之電荷量、Na:載子濃 度、x〇 :絕緣體之厚度、eSi :半導體之介電常數、v:施 加電壓。 ▲圖24係依據上述式⑴，使料導體之電阻率發生各種 變化所示之比C/Co與施加電麼v之關係之曲線圖。參照同 圖’可知隨著半導體之電阻率之上升，比c/c〇會逐漸減 少:也就是說，電阻率高時，耗盡層會變大，電容&值也 會變大。故電阻率愈高時，電容Cs引起之間隙^間之電壓 之下降量愈大。為使高電阻半導體之可動體以執行希望之 動作，與可動體84使用低電阻半導體之情形相比，有必要 將較高之直流電麗施加至可動體84與可動用固定電卿之 間。 又，圖25係如圖20(b)所示，以等效電路表示直流電源 92將直流電塵施加至可動體84與可動用固定電極之間之 108l37.d〇i 10 1300232 狀態之圖。在圖示中’上述符號以外之各立 下。即，R:可動體84之電阻、vc: ^之忍義如 VR:電阻之端子雷懕，.长 電4為之端子電壓、 鳊子電壓、1C · ^至可動體84之 。 圖25所示之電路為Rc電路，故下式成立.机。 [數 2] · =：厂 ί •(2) 在此，上述符號以外之各符號之意義如下。即，ε:自秋 對數之底、t :時間。由上… , 式（）可知··電阻R與電容c之積 曰大時，電壓VC接近於V之時間1會延長。 、 圖26係表示在圖25所示等 心寻政電路圖中，電容器之電容 L為1 mF時之電阻R、盥電衮 ^ ％合益之舄子電壓vc變成V之時間t 之關係之曲線圖。如圖所示遺 噢考罨阻R之增大，對電容 益之充電時間會延長。也就是說，可動體84之半導體之電 阻率增大時’對電容器之充電時間會延長。 另外，將直流電墨施加至可動體84與可動用固定電極88 之間時’可動體84會接近於可動用固定電極88之間，電容 :之電容C會增大。因此’由上式⑺可知，對電容器之充 ’ S更乙I ϋ此，靜電微開關之動作速度會降低。 ^方面，為避免此等問題點，有人考慮降低可動體84 形’卻會造成高頻信號之傳輸特 低。 本發明係鐾於上述問題點所研發而成，其目的在於提供 108137.doc 1300232 可一面維持高頻特性，一面不會導致驅動電壓上升及動作 速度降低等之特性惡化之靜電微開關等。 【發明内容】 為了解決上述課題，本發明之靜電微開關係利用設於固 定基板之固定電極、與彈性支持於前述固定基板之可動基 板之可動電極之間之靜電引力使前述可動&板位移，藉以 施行設於前述固定基板之固定側信號導通部、與設於前述 可動基板之可動側信號導通部間之切換之之靜電微開關， 其特彳政在於.前述可動基板係利用含有多數電阻率之半導 體所構成’在前述可動電極之至少—部分為低電阻率，至 ^設有前述可動側信號導通部之部分、與朝向前述固定侧 ^號導通部之部分為高電阻率者。 、依據上述之構成，由於可動電極之至少_部分為低電阻 率故可抑制可動電極之耗盡層之產生，可避免驅動電壓 ，上升，並可防止動作速度之降低…因設有可動側信 號導通部之部分、與朝向固^側信號導通部之部分為高電 阻率，故可降低插入損耗，可維持良好之高頻特性。 、又，耗盡層容易產生於可動電極中朝向固定電極之部 分。因此，前述可動基板最好在前述可動電極中朝向前述 固定電極之部分為低電阻率。 、:，在馬頻信號流過可動側信號導通部及固定側信號導 二邛之丨月丨’一般認為會因高頻信號而在可動側信號導通 部，固定側信料通部之附近產生並傳播電場。傳播電場 之邛刀為低電阻率之情形，電場會紊亂，故會發生插入損 ^8137^00 -12- 1300232 耗。 因此’前述可動基板最好至少在設有前述可動側信號導 通部之部分、朝向前述固定側信號導通部之部分、及該等 之周邊部分為高電阻率。此情形，可確實地降低插入損 、 耗，確實地維持良好之高頻特性。 另外’前述周邊部分最好係在距離設有前述可動側信號 導通部之部分、與朝向前述固定側信號導通部之部分至少 鲁 00 μπι外側之部分。此情形，可更確實地降低插入損耗， 更確貫地維持良好之高頻特性。 又’在本發明之靜電微開關中，前述可動基板最好係接 合具備前述可動電極之低電阻率之半導體基板、與具備前 述可動側信號導通部之高電阻率之半導體基板之基板。此 情形’由於可使希望之多教區域變成不同之電阻率，無必 要對半導體基板施行摻雜，或在半導體基板形成不同電阻 率之半導體膜，故可縮短靜電微開關製造所需之時間。 • 又，在本發明之靜電微開關中，為降低插入損耗，前述 高電阻率最好在800 Qcm以上。 " 又，由於施行電路之開閉，故即使具備上述構成之靜電 微開關之裝置也可發揮上述之作用效果。又，作為上述枣 • 置之例，可列舉將上述構成之靜電微開關設成可開閉天線 • 與内部電路間之電氣信號之無線通信機、將上述構成之靜 電被開關设成可開閉測定對象物與内部電路間之 ^丄 电氣信號 之計測器、及將上述構成之靜電微開關設成可開閉内呷 電氣仏號之可攜式資訊終端機。 I08I37.doc -13- 1300232 又’為製造前述可動基板，只要對成為前述可動基板之 高電阻率之半導體基板，在朝向前述固定電極之區域施行 #雜而使其成為低電阻率即可。或者，只要對成為前述可 • • 祕板之高電阻率之半導體基板，除去朝向前述固定電極 - t區域，在除去後之區域形成低電阻率之半導體膜即可。 [發明之效果] 如以上所述，本發明之靜電微開關由於可動電極之至少 φ 一部分為低電阻率，故可發揮避免驅動電壓之上升，可防 止動作速度之降低之效果，且由於設有可動侧信號導通部 之部分、與朝向固定側信號導通部之部分為高電阻率，故 可發揮維持良好之高頻特性之效果。 【實施方式】 [實施型態1] 茲一面參照圖1〜圖13，一面說明有關本發明之一實施型 恶。圖1〜圖3係表示本實施型態之靜電微開關之構造，圖i • 係分解組裝圖，圖2係平面圖，圖3係在圖2之A-A，線剖面 圖。又’圖4係靜電微開關之可動基板之底面圖。又，在 圖中對相同構件附上相同符號。 靜電微開關1係將可動基板20—體化形成於固定基板1〇 ， 之上面。固定基板10係在玻璃基板10a之上面，分別設有 • 固定電極12、及2條信號線（固定側信號導通部）13、14。固 定電極12之表面被絕緣膜17所覆蓋，介著布線12al連接於 連接墊12bl、I2b2，介著布線12a2連接於連接墊12b3，介 著布線12a3連接於連接墊I2b4、12b5，且介著布線I2a4連 108l37.doc •14- 1300232 接於連接墊12b6。 相相向之端部分；::二係配置於同一直線 成為s又成特定間隔之固定接點13a、 a、相反側之端部分別連接於連接墊13b、14b。 固定電極12係隔著特定距離被形成在信號線η、

側’且被兼用作為高頻咖電極，藉此構成共面構造兩 又’位於仏唬線13、14之兩側之固定電極 …之固定接點―間，互相被連接。藉此，$ 信號所產生之電力線會以固定接點間之高頻咖 電極作為終端，故可提高隔離特性。又，固定電極12係形 成比“號線13、14之上面更低。 可動基板20係將略矩形板狀之半導體基板構成藉錨 21&、2113而經由第1彈性支持部22、22彈性支持可動電極 23、23，並經由第2彈性支持部24、24將接點設置部25彈 性支持在中央部。又，作為上述半導體基板，可列舉矽基 板0 錫21a、21b係立設於固定基板1〇上面之2處，分別介著 設於固定基板10上面之布線16a、l5a而被電性連接於連接 墊1 6b、1 5b。第1彈性支持部22、22係利用沿著可動基板 20之兩側緣部設置之縫隙22a、22a所形成，在端部下面與 錨21a、21b成一體化。 可動電極23朝向固定電極12，可被將電壓施加至兩電極 12、23間所產生之靜電引力吸向固定電極12。第2彈性支 持部24、24及接點設置部25係利用自可動基板20之兩側緣 部中央向中央部設置之缺口部26a、26b所形成。利用此缺 108137.doc •15- 1300232 口部26a、26b，可動電極23至少朝向信號線13、14之部分 會被除去。 ^ ( 第2彈性支持部24、24係連結可動電極乃、^與接點設 - 置部25之狹幅之樑，係構成在接點閉合時，可獲得大於第 ^ 1彈性支持部22、22之彈性力。接點設置部25係被支持於 第2彈性支持部24、24,在其下面介著絕緣膜㈣有可動 接點（可動側信號導通部）28。利用接點設置部25、絕緣膜 • 27、及可動接點28構成可動接點部29。可動接點28朝向各 固定接點13a、14a，藉與兩固定接點⑴、…閉合而使信 號線13、14互相電性連接。 在本實施型態中，如圖3及圖4所示，在半導體形成之可 動，板20之下面，即在固定基板1〇之配置側之面，將朝向 固疋基板10之固定電極12之區域形成低電阻率之區域。藉 此，可抑制該區域之耗盡層之產生，並可避免驅動電虔之 上升。X因可動基板20之上述區域形成⑻電阻#，故可抑 • 制動作速度之降低。 又’將可動基板20之上述區域以外之區域，也就是說， 將高頻信號通過之信號線13、】4附近之區形成高電阻率之 品域HR ϋ此，可降低插入損耗，維持良好之高頻特 性。 、 、曾又’為了控制半導體之電阻率，可利用在某電阻率之半 ‘體基板中’僅在希望改變電阻率之部分，以離子注入及 擴散等選擇地摻雜必要量之雜質而加以實現。 又，在圖1〜圖4所示之構造之靜電微間關1之情形，將電 108I37.doc 16 Ϊ300232 >1施加至可動電極23與固定電極12之間時，最好可在可動 電極23及固定電極12之相向之面内產生更均勻之靜電引 力。因此，最好將電壓施加至電性連接於可動電極23之固 定電極10之連接墊15b、16b之雙方。以下，一面參照圖5 及圖6，一面說明其理由。

圖5係在圖2之B-B’線之箭號所視之剖面圖。在本實施型 恶中，位於信號線13、14之兩側之固定電極12、12係在固 定接點13a、14a間被互相連接，但作為可動電極23、23所 構成之電容器，如同圖所示，存在著錨21a側之電容器ci 與錨21 b側之電容器C2。 圖6(a)係表示電壓施加至固定電極12與連接墊i6b之間時 之等效電路。圖示之情形，電容器〇1處於在與電源ps之間 僅串聯連接低電阻成分LR之狀態，但電容器a則處於在 與電源PS之間串聯連接高電阻成分HR之狀態。因此，參

圖

25及圖26而如上所述，電容器幻之充電特性雖無問 但電容器C2卻有充電費時之問題。 另方面，圖6(b)係表不電壓施加至固定電極12與連接 墊16b及連接塾15b之雙方之間時之等效電路。圖示'之情 電今器C2與電谷器c 1同樣地處於在與電源ps之間串 聯連接低電阻成分LR之狀態。因此，電容器㈣不再有 充電特性之問題。 其次， 尤其，一 成方法。 說明有關上述構成之靜電微開關i之製造方法。 面參照圖7及圖8,-面詳述有關可動基板2〇之形 又個別之製私方法可利用通用之mems製程及 108137.doc 1300232 半導體製程，無使用特有製程之必要。 圖7⑷〜(f)係表示可動基板2。之製造步驟之一例。首 ’如同圖⑷所示，準備作為可動基板 導體基板30,在1下面之木㈣“ …且羊之+ 等开4… 之不希望低電阻率之區域以絕緣膜 下而f罩其次，如_⑻心，對何體基板30之 、離子/主人及擴散等之摻雜而使希望之深度及區 域^低電㈣，其後，除去如_⑷所Μ遮罩η。 其次’ Α 了以飿刻施行厚度之調整及對希望之處形成凹 5 ®⑷所不’在不希望㈣之區域以絕緣膜等形成遮 =如同圖⑷所示，施行㈣，其後，除去如同圖⑴ 不之遮罩32而完成可動基板2()。又，欲形成之凹部有數 H罙度不同之情形’只要隨時形成適當之遮罩而重複 同圖（句〜（f)所示之步驟即可。 圖ShHg)係表示可動基板2〇之製造步驟之另一例之剖 面圖。首先，如同圖⑷所示，準備作為可動基板2〇之高電 阻率之半導體基板3G，在其下面之不希望低電阻率之區域 以絕緣膜等形成遮罩3 i。其次’如同圖⑻所示，對半導體 基板30之下面之希望低電阻率之區域施行蝕刻。其次，除 去遮罩31後，在不希望低電阻率之區域形成犧牲層33後， 二同圖（0所示，以 CVD (Chemical Vap〇r Dep〇siti〇n :化學 氣相沉積）等形成希望厚度之低電阻率之半導體膜34。其 次，施行犧牲層33之蝕刻，如同圖（d)所示，獲得埋入低電 阻區域之半導體基板30。 八後與上述同樣地，為了以餘刻施行厚度之調整及對 108137.doc 1300232 希望之處形成凹部，同圖⑷所 絕緣膜等m @ 在+希望餘刻之區域以 同圖（\所 ，施行同圖⑺所示之姓刻，其後，如 ^不’除去遮罩32而完成可動基板20。Λ，欲形成 凹邛有數處，且深度不同之情 、㈣H b ^，只要隨時形成適當之 、 複同圖（e)〜(g)所示之步驟即可。 上所製造之可動基板2G，以通用之MEMs製程形 ^點部等後，接合於形成布料之固定基板iq，利用光 U衫法與钱刻法形成可動電極U及第i及第2彈性支持部 22、24，而完成靜電微開關i。 其次’—面參照®9〜01G，—面制上述高電阻率及低 電阻率之耗圍。圖9係表示調查有關使用作為可動基板2〇 之半導體之電阻率與高頻特性之！之插入損耗之關係之模 擬結果之曲線圖。使用於模擬之模型係本實施型態之靜電 微開關1，顯示各種特性之數值如以下所述。 即，半導體基板30之材料··矽、半導體基板3〇之厚度·· 20 μηι、半導體基板3〇之比介電常數· η·36、半導體基板 3〇之介質，損耗特性之tan&· 〇〇13、可動基板汕之可動接 點28之厚度·· 1 μιη、可動基板2〇之可動接點28之寬度·· 100 μπι、固疋基板1〇之材料··派熱克斯（註冊商標）硬玻 璃、固定基板10之厚度：500 μηι、固定基板1〇之固定接點 13a、14a之厚度·· 2 μιη、固定基板10之固定接點13a、14& 之寬度·· 3 00 μηι、2個固定接點13a、14a之間隔·· 4〇 μηι。 又’半導體基板30之電阻率為1種。 參照圖9時’可知··半導體之電阻率在3〇〇 ncni#内時， 108137.doc -19- 1300232 插入損耗會急遽減少，在800 Qcm開始飽和，在此以上緩 慢減少。也就是說，作為高電阻率，以電阻率在8〇〇 ncm 以上較為理想。 圖10係表示在本實施型態之靜電微開關1中，調查切換 之信號之頻率與插入損耗之關係之模擬結果之曲線圖。在 圖示中，打叉記號連成之曲線如圖3及圖4所示，係表示可 動基板20之半導體之特定部分為800 Ώ cm之高電阻率，其 他部分為300 Qcm之低電阻率之本實施型態。另一方面， 菱形5己號連成之曲線係表示可動基板之半導體全部為3 〇 〇

Qcm之低電阻率之比較例。又，正方形記號連成之曲線係 表示可動基板之半導體全部為8〇〇 Ω cm之高電阻率之比較 例。參照圖10時，可知··本實施型態之靜電微開關i具有 與可動基板之半導體全部為高電阻率之情形同樣優異之高 頻特性。 而，如上所述，在本實施型態之可動基板2〇中，如圖3 及圖4所示，在固定基板1〇之配置側之面，高頻信號通過 之信號線13、14附近之區域為高電阻率之區域HR。因 此，其次，一面參照圖11及圖12，一面說明在本實施型態 之可動基板20中，應該將由與信號線13、14相向之區域起 多大程度之區域設定為高電阻率之區域Hr。 圖11及圖12係表示在本實施型態之靜電微開關丨中，改 變高電阻率之區域HR之大小（寬度）時之切換之信號之頻率 f與插入損耗（Insertion L〇ss)之關係之模擬結果之圖。圖 11(a)係在利用於該模擬之模型中，將可動基板2〇、可動接 108137.doc •20- 1300232 點28、玻璃基板10a、及固定接點13a、14&簡化而加以表 示之圖。又，同圖（b)係明示信號線丨3、14之寬度、間隔、 及配置。 \ 又，在上述模型中，將高電阻率設定為800 Qcm，低阻 ' 率設定為300 Qcm。又，如圖11(a)所示，在可動基板2〇 中，將由與“號線1 3、14相向之區域起擴大特定寬度貿之 區域設定為南電阻率之區域1111，並在此寬度1為〇，7〇, 鲁 100, 130, 16〇 μιη之情形，分別進行上述模擬。 圖12係表示上述模擬之結果之曲線圖。參照同圖時，可 知·咼電阻率之區域HR只要為由與信號線丨3、丨4相向之 區域起擴大100 μπι之寬度W之區域即可。此係由於因流過 信號線之高頻信號而產生之電場會傳播至信號線附近之空 間之故。因此，可知不管可動基板2〇採用何種構造，只要 將由與流過高頻信號之信號線相向之區域起擴大1〇〇 以 上之區域設定為高電阻率即可。 • 又’在本實施型態中，由於在固定基板10之信號線13、 14之寬度（290 μηι)寬於在可動基板20之可動接點28之寬度 (1〇〇 μπι)，故以由與信號線13、14相向之區域為基準區域 決定高電阻率之區域HR。但，可動接點28之寬度寬於信 .號線13、14之寬度之情形，只要以可動接點28之區域決定 回電阻率之區域H R即可。 其次，一面參照圖13，一面說明有關本實施型態之靜電 Μ開關1之響應時間。圖13係表示驅動靜電微開關時之響 應時間之分布之曲線圖。在圖示中，如圖3及圖4所示，灰 108137.doc -21 - 1300232 色之棒狀曲線係表示可動基板2〇之半導體之特定部分為 娜:高電阻率，其他部分為300 ^之低電阻率之 本貫施H另-方面’斜線之棒狀曲線係表示可動基板 之半導體全部為800 Qcm之高電阻率之比較例。 參照圖13時，可知：可動基板之半導體全部為高電阻率 之b形喜應時間文到前述耗盡層之形成及CR電路之充 電特J·生之办專而延長。對此，本實施型態之靜電微開關1 由於將被施加電壓之部分設定為低電阻率，故上述之影響 較少，其結果，可知響應時間可縮短至1〇〇 以下。 由以上可以瞭解：本實施型態之靜電微開關1不會導致 驅動電Μ上升及動作速度降低，而具有插人損耗少之優異 之高頻特性。 又，必要之低電阻率區域最好決定於電屋施加至可動基 板20與固定基板10時，在可動基板2〇内產生之耗盡層％之 厚度、可動基板20全体之電阻值為尺、可動基板2〇與固定 基板12間之電容為c時之CR電路之充電特性。 在此，耗盡層90之厚度係利用以可動基板2〇與固定電極 12模型化之MIS構造之臨限值電壓、可動基板2〇之電阻 率、真空之介電常數等所求出，MIS構造之臨限值電壓係 決定於構造體之面積及間隙等之尺寸。又，可動基板2〇全 體之電阻值R係決定於可動基板2 〇之電阻率及其分布、及 可動基板20之體積。因此，必要之低電阻率區域之厚度有 必要考慮可動基板20之材質及構造、可動基板2〇與固定電 極12之關係位置等種種之特徵而加以設計。 108137.doc -22- Ϊ300232 另外’在本實施型態中，低電阻 界雖相者日v A 间电丨且（he域之境 相…’但適切地設定區域之厚度及電阻率 ”阻率因上述境界而徐徐發 之效果。 化田然也可獲得同樣 [實施型態2] 能其太欠：一面參照圖14’-面說明本發明之另-實施型 二貫施:態之靜電微叫 可動基板20之兩電阻區域與低電阻區域相異 =揭其他構成相同。又’在與上述實施型態所說明之構 成冋樣之機能附上同一符號而省略其說明。 圖⑷系表示本實施型態之靜電微開關ι之構造之圖，同 圖⑷⑻係分別對應於圖3及圖4之圖。如圖所示，在本每 施里之可動基板2G中，僅流過高頻信號之信號線m 附近之區域為高電阻率之區域取，其他區域為低電阻率 之s域。上述構成之可動基板20可利用準備低電阻率之半 導體基板’在該半導體基板上之特定區域形成高電阻率之 半導體膜之方式加以製造。 f本實施型態之靜電微開①中，也可發揮與上述實施 型態同樣之效果。又，古Φ * 禾又回電阻率之區域UR之寬度及厚度 只要施行圖U及圖12所示之模擬而加以決定即可。 [實施型態3] 其次，一®參照圖15，—面說明本發明之又另_實施型 態。本實施型態之靜電微開與圖i〜圖5所示之靜電微開 關1相比’僅可動基板2〇之高電阻區域與低電阻區域相異 I08137.doc -23- 1300232 而已’其他構成相同。X，在與上述實施型態所說明之構 成同樣之機能附上同一符號而省略其說明。 圖15係表示本實施型態之靜電微開關〗之構造之圖，同 圖（a)(b)係分別對應於圖3及圖4之圖。如圖所示，在本實 苑型悲之可動基板20中，在下面由流過高頻信號之信號線 13、14附近之區域起至上面之對應區域為高電阻率之區域 取，其他區域為低電阻率之區_。為製造上述構成之可 動基板20，只要利用2個低電阻率之半導體基板夾入高電 阻率之半導體基板而接合之半導體基板即可。 在本實施型態、中，T發揮與上述實施型態同樣之效果， 且因不需要如圖7所示之利用摻雜等之電阻率之控制、及 如圖8所不之半導體膜之形成，故可實現製造期間之縮短 及製造成本之削減。又，與上述實施型態同樣地，為了在 可動電極23及固定電極12之相向之面内產生更均勾之靜電 引力，最好將電屢施加至電性連接於可動電極此固定基 板10之連接墊15b、16b之雙方。 [實施型態4] 缺口部26a、26b之點相異而已， 上述實施型態所說明之構成同樣 略其說明。 ”人 面參°?、圖1 6，—面說明本發明之又另一實施型 態。本實施型態之靜電微開關!與圖15所示之靜電微開關】 相比，僅未形成由可動基板2G之兩側緣部中央向中央部之 其他構成相同。又，在與 之機能附上同一符號而省 圖16係表示本實施型態之靜電微 開關1之構造之圖 同 108137.doc -24- 1300232 圖（a)(b)係分別對應於圖15(a)(b)之圖。又，圖i6(c)係表示 同圖（b)之C-C，線之剖面圖。如圖所示，本實施型態之可動 基板2 0與圖1 5所示之可動基板2 〇相比，並未形成由可動基 板20之兩側緣部中央向中央部之缺口部、2以，而形成 凹部26c。 “凹部26c雖與信號線13、14相向，但因凹部26〇為高電阻 率，故可維持插入損耗少之優異之高頻特性。更由於未設 置缺口部26 a、26b，可提高剛性，不僅可增進可動基板2〇 之強度，且難以受到形成於可動基板2〇之絕緣膜27、可動 接點28等之膜之殘留應力之影響，故可減少彎曲之影響， 提局尺寸精度。 又，在上述實施型態中，雖說明有關利用接點之接觸而 切換之靜電微開關1，但本案發明顯然即使適用於如專利 文獻1所載之利用靜電電容之變化而切換之靜電微開關， 也可獲得同樣之效果。 [實施型態5] 其次，一面爹照圖1 7，一面說明本發明之又另一實施型 態。圖17係表示本實施型態之無線通信機41之概略構成。 在無線通信機41中，靜電微開關42連接於内部處理電路43 與天線44之間。使靜電微開關42通電、斷電時，可將内部 處理電路43切換於可經由天線44發送或接收之狀態、與^ 忐發达或接收之狀悲。在本實施型態中，在靜電微開關芯 利用圖1〜圖16所不之靜電微開關丨。因此，在靜電微開關 42中，不會導致驅動電壓上升及動作速度降低，可抑制内 108137.doc -25- 1300232 部處理電路43所發送或接收之高頻信號之插入損耗。 [實施型態6] 其次’-面參照圖18’ 一面說明本發明之又另一實施型 態。圖18係表示本實施型態之計測器”之概略構成：在計 測器^中，多數靜電微開關52分別連接於由i個内部處理 電路56至多數測定對象物58之多數信號線57之途中。使各 靜電微開關52通電、斷電時，可切換内部處理電⑽預期 發送或接收之測定對象物58。 在本實施型態中，在靜電微開關52利用圖i〜圖16所示之 靜電微開關！。因此，在靜電微開關52中，不會導致驅動 電I上升及動作速度降低，可抑制内部處理電路56所發送 或接收之高頻信號之插入損耗。 [實施型態7] &其次，-面參照圖19，一面說明本發明之又另一實施型 :。、圖19係表示本實施型態之可攜式資訊終端機之要部 成。在可攜式資訊終端機61中，利用2個靜電微開關 々二㈣。—方之靜電微開關62a具有切換内部天線63與 振：：線“之作用’他方之靜電微開關㈣可將信號流切 大電路側之功率放大器6 5與接收電路側之低雜訊放 大态66。 所在本實施型態中，在靜電微開關62a、62b利用圖】〜圖 :斤二靜電微開關】。因此，在靜電微開临、6对， 放大器咐送，〇Γ 降低，可抑制經由功率 " 低雜汛放大器66接收之高頻信號之 108137.doc •26- 1300232

插入損耗。 如以上所述’本發明之靜電微開關可使直流電流至高頻 號以低損耗通過，且長時間維持敎之特性。因此，在 無線通信機41、計測器51、及可攜式資訊終端機61採用本 發明之靜電微開關時，可—面抑制對使用於内部處理電路 之放大益等之負擔，—面長時間高精度地傳送信號。又， 因!型且耗電力也少’特別在電池驅動型之無線通信機及 可攜式資訊終端機、多數使用之計測器等可發揮其效果。 又，在上述實施型態中，將作為可動基板20之低電阻率 邛刀之電阻率設定為3〇〇 Qcm，但從響應速度之觀點，上 述低電阻率邛分之電阻率愈低愈好。例如，通常在 _件使用之半導體之電阻率為3〜4⑸瓜程度，故只要將此 種半導體使用作為上述低電阻率部分即可。 —本發明並不僅限定於上述各實施型態，在請求項所示之 範圍内可施行種種變更，將分別揭示於不同實施型態之技

術的手段適當組合所得之實施型態也包含於本發明之技術 的範圍。 [產業上之可利用性] 如以上所述，本發明之靜電微開關可避免驅動電壓之上 升防止動作速度之降低，並維持良好之高頻特性，故亦 可適用於利用高頻信號之其他]^^]^!§元件。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之一實施型態之靜電微開關之構造之 分解組裝圖。 108137.doc -27- 1300232 圖2係上述靜電微開關之平面圖。 圖3係在圖2之A-Af線之箭號所視之剖面圖。 圖4係上述靜電微開關之可動基板之底面圖。 ， 圖5係在圖2之線之箭號所視之剖面圖。 ' 圖6(a)係表示電壓施加至固定電極與1個連接塾之間時之 等效電路圖，圖6(b)係表示電壓施加至固定電極與2個連接 墊之間時之等效電路圖。 φ 圖7⑷〜(f)係表示可動基板之製造步驟之一例之剖面 圖·。 圖8(a)〜(g)係表示可動基板之製造步驟之另一例之 圖。 圖9係表示調查有關使用作為可動基板之半導體之電阻 率與插入損耗之關係之模擬結果之曲線圖。 圖10係表示在上述靜電微開關中，調查切換之信號之頻 率與插入損耗之關係之模擬結果之曲線圖。 、 • 圖11係表示在上述靜電微開關中，利用於調查改變高電 阻：區域之寬度時之更換之信號之頻率與插入損耗之關係 之极擬之模型，同圖⑷係剖面圖，同圖(b)係平面圖。 圖12係表示上述模擬之結果之曲線圖。 圖13係表示驅動上述靜電微開關時之響應時間之分布之 曲線圖。 圖14係表示本發明之另一實施型態之靜電微開關之構造 圖同圖（a)係剖面圖，同圖⑻係上述靜電微開關之可 動基板之底面圖。 108137.doc -28- 1300232 圖15係表不本發明之另—實施型態之靜電微開關之構造 圖同圖（a)係剖面圖，同圖⑻係上述靜電微開關之可 動基板之底面圖。 、止圖1 6係表不本發明之又另—實施型態之靜電微開關之構 造之圖’同圖⑷係剖面圖’同圖⑻係上述靜電微開關之 可動基板之底面圖，同圖(c)係同圖(b)2C_c，線之箭號所 視之剖面圖。 圖17係表示本發明之又另一實施型態之無線通信機之概 略構成之區塊圖。 '圖18係表示本發明之又另一實施型態之計測器之概略構 成之區塊圖。 圖19係表示本發明之又另一實施型態之可攜式資訊終端 機之要部構成之電路圖。 圖20係表示以往之RF_MEMS元件之概要之剖面圖，同 圖Ο)係表示電壓未施加至上述RF_MEMS元件之可動體與 可動用固定電極之間之狀態’同圖（b)係有施加上述電極之 狀態。 圖21係表示上述RF_MEMS元件之可動電極與共面線路 之配置關係例之簡化圖’同圖⑷係平面圖，@圖(b)係剖 面圖。 圖22(a)係表示電壓未施加至上述可動體與上述可動用固 定電極之間之狀態之模型化之圖，同圖（b)係表示其等效電 路圖。 圖23(a)係表示電壓施加至上述可動體與上述可動用固定 108137.doc •29- 1300232 電極之間之狀態之模型化之圖’ _b)係表示其等效電路 圖24係在圖23(b)所示之等效電路圖中，使石夕半導體之 電阻率發生各種變化所示之比C/Co與施加電壓V之關係之 曲線圖。 圖25係表示電源將電壓施加至上述可動體與上述可動用 固疋電極之間之狀態之等效電路圖。

圖26係表示在圖25所示之等效電路圖中，電阻R與時間t 之關係之曲線圖。 【主要元件符號說明】

10 12 13, 14 20 23 28 34 HR 靜電微開關 固定基板 固定電極 信號線（固定側信號導通部） 可動基板 可動電極 可動接點（可動側信號導通部） 低電阻率之半導體膜 高電阻率之區域 108137.doc -30-

Claims (1)

1300232 十、申請專利範圍·· • 種靜電微開關，其特徵在於： 前述靜電微開關係包含設於固定基板之固定電極； 含有與前述固定電極相向配置之可動電極，且彈性支 持於前述固定基板之可動基板； 设於前述固定基板之固定側信號導通部； 利用如述可動電極與前述固定電極之間之靜電引力使 則述可動基板位移，藉以施行與前述固定側信號導通部 間之切換之設於前述可動基板之可動側信號導通部； A过了動基板係包含具有電阻率相異之多數區域之半 導體； 在剷述可動基板中，至少設有前述可動侧信號導通部 之部分、與朝向前述固定側信號導通部之部分為高電阻 率；且 月丨j述可動電極之至少一部分為低電阻率者。 2·如請求項1之靜電微開關，其中前述可動基板係至少在 有心述可動側信號導通部之部分、朝向前述固定側信 號v通部之部分、及該等之周邊部分為高電阻率者。 士、=长項2之靜電微開關，其中前述周邊部分係為在前 $可動基板中，在距離設有前述可動側信號導通部之部 分、與朝向前述固定側信號導通部之部分至少1〇〇 _外 側之部分者。 月长項1之靜電微開關，其中前述可動基板係接合具 備月〗述可動電極之低電阻率之半導體基板、與具備前述 108137.doc 1300232 可動側信號導通部之高電阻率之半導體基板者。 5·如請求項!之靜電微開關，其中前述可動電極之低電阻 率之區域係利用摻雜法所形成者。 6·如請求項1之靜電微開關，1中命、一+ 七 八平刖述咼電阻率係在800 Qcm以上者。

如請求項1之靜電微開關 Dcm以下者。 ’其中前述低電阻率係在300 一種無線機，其特徵在於·· 前述無線機係包含天線、内邱步 … 3八深門σ卩處理電路、及連接於前 述天線與前述内部處理雷路門 处工王电峪之間之靜電微開關； 前述靜電微開關係包含·· δ又於固定基板之固定電極； 含2與前述固定電極相向配置之可動電極，且彈性支 持於前述固定基板之可動基板； 設於前述固定基板之固定側信號導通部； 利用剞述可動電極與前述固定電極之間之靜電引力使 引述可動基板位移’藉以施行與前述固定側信號導通部 間=切換之設於前述可動基板之可動側信號導通部； 則述可動基板係包含具有電阻率相異之多數區域之半 導體； 在則述可動基板中，至少設有前述可動側信號導通部 之部分、與朝向前述固定側信號導通部之部分為高電阻 率，且前述可動電極之至少一部分為低電阻率者。 9· 一種靜電微開關之製造方法，其特徵在於包含： 108137.doc 1300232 在固定基板設置固定電極及固定側信號導通部之步 驟； 在阿電阻率之半導體基板之一部分形成低電阻率區域 之步驟，· 力工則述半導體基板而形成可動基板之步驟，· 在前述可動基板設置可動側信號導通部之步驟；及 者將前述可動基板接合於前述固定基板而一體化之步驟 月农項9之靜電微開關之製造方法，1 ^ & a、+、 低電阻率區域之步驟中，在前过=其中在形成別述 之與前⑴述尚電阻率之半導體基板 電阻率區域者。 。°域，轭行摻雜而形成低 11 ·如4求項9之靜電微開關之 低電阻率區域之步驟中，除，其中在形成前述 板之與前述固^電極成相對向:^電阻率之半導體基 形成低電阻率之半導體膜者。 或，在除去後之區域 108I37.doc