WO2000038208A1 - Micromachine de commutation et son procede de fabrication - Google Patents

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WO2000038208A1
WO2000038208A1 PCT/JP1999/007077 JP9907077W WO0038208A1 WO 2000038208 A1 WO2000038208 A1 WO 2000038208A1 JP 9907077 W JP9907077 W JP 9907077W WO 0038208 A1 WO0038208 A1 WO 0038208A1
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WO
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substrate
beam member
micromachine switch
switch
support member
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PCT/JP1999/007077
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Inventor
Kenichiro Suzuki
Youichi Ara
Shuguang Chen
Original Assignee
Nec Corporation
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0067—Mechanical properties
    • B81B3/0072—For controlling internal stress or strain in moving or flexible elements, e.g. stress compensating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0118—Cantilevers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/20—Bridging contacts
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
    • Y10T29/49158—Manufacturing circuit on or in base with molding of insulated base
    • Y10T29/4916—Simultaneous circuit manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to a micromachine switch and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a micromachine switch capable of turning on and off a wide signal frequency from DC (direct current) to gigahertz or more. It relates to the manufacturing method.
  • DC direct current
  • FIG. 16 shows a plan view (a) of a micromachine switch disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-173300 and a cross-sectional view (b) taken along the line DD ′.
  • an anchor structure 52 made of thermosetting polyimide, a lower electrode 53 made of gold, and a signal line 54 made of gold are formed on a substrate 51 made of gallium arsenide. Is provided.
  • a cantilever arm 55 made of a silicon oxide film is provided on the anchor structure 52, and the cantilever arm 55 extends to the position of the signal line 54 over the lower electrode 53. And they are opposed to each other via a spatial gap.
  • an upper electrode 56 made of aluminum is formed from the anchor structure 52 to a position facing the lower electrode 53.
  • a contact electrode 57 made of gold is provided below the cantilever arm 55 at a position facing the signal line 54.
  • the upper electrode 56 and the contact electrode 57 are electrically insulated sufficiently to reduce the loss of the switch. This is very important. That is, if the upper electrode 56 and the contact electrode 57 are electrically short-circuited, a signal (including DC) flowing through the signal line 54 will also flow to the upper electrode 56. Further, even if the upper electrode 56 and the contact electrode 57 are not short-circuited, in a state in which the capacitance is considerably large, an AC signal flowing through the signal line 54 also flows to the upper electrode 56 and goes to the outside. Leak.
  • the cantilever arm 5 5 is composed of the upper electrode 56 and the anchor Structure 52 is in contact with a large area. Further, in order to suppress the drive voltage of the switch, the cantilever arm 55 has a mechanically soft structure and can be moved by a minute voltage.
  • the upper electrode 56, the cantilever arm 55, and the anchor structure 52 are formed of different materials, they have different thermal expansion coefficients.
  • the arm 5 5 is easily warped due to distortion.
  • the thermal expansion coefficient of silicon dioxide is about 110 times smaller than the others. Has a value. For this reason, the metal portion such as the upper electrode 56 expands due to the process temperature and the temperature change of the atmosphere after the device is completed, and the cantilever arm 55 easily warps.
  • the presence of such a warp adversely affects the switch characteristics whether the substrate is directed upward or downward with respect to the substrate 51. If the warp of the cantilever arm 55 is upward, even if the lower surface of the cantilever arm 55 contacts the lower electrode 53 when a voltage is applied, the contact electrode 5 7 may not be in contact with the signal line 54. In such a case, even if the contact electrode 57 and the signal line 54 contact each other, the pressure at the contact portion is only extremely small, and such a light contact increases the contact resistance. There is.
  • the contact electrode 57 and the signal line 54 are in contact with each other by applying a voltage, but the entire contact electrode 57 is planar. Instead of contacting the signal line 54 in the first place, a so-called one-side contact (contact in only a part of the area) is likely to occur. Therefore, also in this case, there is a problem that the contact resistance of the switch is increased.
  • the switch fabrication process is performed at a low temperature of 250 ° C. or less, thereby suppressing the warpage due to the process temperature.
  • a silicon dioxide film forming the cantilever arm 55 is manufactured by a plasma CVD (PECVD) process.
  • PECVD plasma CVD
  • the advantage of the PECVD oxide film is that it can be formed at a low temperature, and thus keeping the process temperature low is important in reducing the effect of a large difference in thermal expansion coefficient between different materials.
  • the thickness of the cantilever arm 55 is made large in order to keep the rigidity of the cantilever arm 55 constant, there is an advantage that the width of the arm can be reduced. For this reason, it is possible to reduce the size of the entire switch, and there is an advantage that many switches can be manufactured in a small area.
  • the conventional example using silicon dioxide for the cantilever arm 55 has a great limitation in the thickness direction of the cantilever arm 55.
  • the process temperature reduction as in the conventional example has an effect of suppressing warpage during manufacturing, it does not play any role in the warpage due to the temperature fluctuation of the use atmosphere. This warpage during use is an inevitable problem in the case where laminated films having different coefficients of thermal expansion are used for the arms.
  • the switch having the conventional structure has problems in mechanical strength and durability. When the switch is driven, the largest stress occurs at the root of the cantilever arm 55 (the connection with the anchor structure 52). Therefore, it is necessary to optimize the structure of this root part in order to improve the mechanical strength of the switch.
  • the cantilever arm 55 and the anchor structure 52 are formed of different materials, and furthermore, both of them form a right angle. Such a structure is not suitable for relieving the stress generated at the root.
  • the present invention is intended to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an inexpensive and high-performance micromachine switch that can be mass-produced and a method for manufacturing the same. Disclosure of the invention
  • one embodiment of a micromachine switch includes a first signal line provided on a substrate and an end of the first signal line provided on the substrate.
  • the present invention relates to a micromachine switch for controlling conduction / non-conduction between a second signal line provided at an end thereof and a predetermined gap from a unit.
  • a support member provided on the substrate in close proximity to the gap and having a predetermined height with respect to the substrate surface;
  • a flexible beam member provided so as to face the gap, a contact electrode provided at least at a position of the beam member on the substrate side facing the gap, and the beam on the substrate.
  • Material And a lower electrode provided to face the part.
  • the beam member functions as an upper electrode by having conductivity from a connection portion with the support member to a position facing the lower electrode, and at least from the connection portion with the support member to the lower electrode.
  • the thermal expansion coefficient is substantially symmetrical along the thickness direction perpendicular to the substrate surface in the region up to the vicinity of the position facing the substrate.
  • an angle formed between a surface of the beam member on the substrate side and a surface of the support member to which the beam member is connected is an obtuse angle. is there.
  • the support member protrudes to a position higher than a surface of the beam member opposite to the substrate at a connection portion with the beam member. I have.
  • an angle formed between a surface of the beam member opposite to the substrate and a surface of the support member protruding higher than the opposite surface. Is obtuse.
  • an angle formed between a surface of the beam member on the substrate side and a side surface of the support member to which the beam member is connected is an obtuse angle.
  • the contact electrode is provided on a surface of the beam member on the substrate side via an insulating member.
  • the beam member may include a reinforcing member provided on a surface opposite to the surface provided with the contact electrode so as to face the contact electrode.
  • the contact electrode is covered with an insulator film capable of being capacitively connected to the first and second signal lines.
  • the lower electrode is provided on the substrate between the support member and the gap.
  • At least a part of the support member and the beam member has an integral structure made of the same conductive member.
  • a region from a connection portion with the support member to at least a position facing the lower electrode is formed of a conductive member.
  • an insulating member extending to a position facing the gap is provided at a tip portion of the conductive member, and the contact electrode is provided on the insulating member so as to face the gap.
  • the conductive member is made of a semiconductor material.
  • the beam member is formed of a semiconductor material, and extends from a portion where the contact electrode is provided to a portion facing the lower electrode.
  • the region is at least insulated.
  • the semiconductor material is a single-crystal semiconductor.
  • the semiconductor material is an amorphous semiconductor or a polycrystalline semiconductor.
  • the substrate is a glass substrate or a ceramic substrate.
  • the substrate is a gallium arsenide substrate.
  • the micromachine switch is used for a fired array antenna device.
  • a first signal line provided on a substrate and a predetermined gap provided from an end of the first signal line provided on the substrate are provided.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a micromachine switch for controlling conduction Z non-conduction between a second signal line provided with a separated end. And forming a lower electrode on the substrate, a support member having a predetermined height, a flexible beam member provided on the support member, and a contact electrode provided on the beam member.
  • the beam member is formed so as to have a substantially symmetrical thermal expansion coefficient along a thickness direction orthogonal to the substrate surface from a portion connected to the lower electrode to a position near the lower electrode.
  • an angle formed between a surface of the beam member on the substrate side and a surface of the support member to which the beam member is connected is formed. At an obtuse angle.
  • the beam member is protruded to a position higher than a surface on a side opposite to the substrate on which the beam member is provided. The support member is formed.
  • a surface of the beam member opposite to the substrate, a surface of the support member projecting higher than the opposite surface, and The angle between the two is obtuse.
  • an angle formed between a surface of the beam member on the substrate side and a side surface of the support member to which the beam member is connected is obtuse.
  • the contact electrode is provided on a surface of the beam member on the substrate side via an insulating member.
  • a reinforcing member is provided on a surface of the beam member opposite to a surface on which the contact electrode is provided, facing the contact electrode.
  • the contact electrode is covered with an insulator film capable of being capacitively connected to the first and second signal lines.
  • the lower electrode is provided on the substrate between the support member and the gap.
  • At least a part of the support member and the beam member has an integral structure made of the same conductive member.
  • a region from a connection portion with the support member to at least a position facing the lower electrode may be a conductive member.
  • An insulating member extending to a position facing the gap is provided at a tip portion of the conductive member, and the contact electrode is provided on the insulating member facing the gap.
  • the conductive member is formed from a semiconductor material.
  • the beam member is formed of a semiconductor material, and the beam member is formed from a portion where the contact electrode is provided to a portion facing the lower electrode. At least the insulation area.
  • a single-crystal semiconductor is used as the semiconductor material.
  • an amorphous semiconductor or a polycrystalline semiconductor is used as the semiconductor material.
  • a glass substrate or a ceramic substrate is used as the substrate.
  • a gallium arsenide substrate is used as the substrate.
  • the micromachine switch is used for a fired array antenna device.
  • the present invention has a substantially symmetrical thermal expansion coefficient along the thickness direction orthogonal to the substrate surface of the beam member. For this reason, the warpage caused by the strain generated between different materials as in the conventional example is remarkably reduced.
  • the easiest way to make the coefficient of thermal expansion symmetric in the thickness direction is to construct the beam member from a single material.
  • a vertically symmetric laminated structure is also possible.
  • the beam member in order to suppress the warpage of the beam member, in particular, near the portion where the beam member is connected to the support member, and more specifically, near the position facing the lower electrode from the connection portion with the support member. It is effective to make the coefficient of thermal expansion symmetrical as described above in the region up to. Conversely, near the tip of the beam member, warpage is small even if the coefficient of thermal expansion is not symmetrical along the thickness direction.
  • the mechanical strength, durability and The speed and operation speed have also been significantly improved.
  • the angle between the beam member and the support member an obtuse angle on the surface on the substrate side, it is possible to prevent the root of the beam member from being broken by stress concentration.
  • the support member protrude as high as the beam member, the structure near the root of the beam member can be made nearly vertically symmetrical. This makes it possible to make the thermal expansion coefficient distribution in the vicinity of the root of the beam member including the support member symmetrical, and is effective in preventing the warpage of the beam member.
  • the fact that the support member protrudes upward is also effective for improving the operation speed of the switch.
  • the effect of increasing the speed at which the switch returns from the on state (down state) to the off state (up state) can be obtained.
  • the stress generated at the root of the beam member is greater when the support member protrudes above the beam member.
  • bound chattering a phenomenon in which the beam member vibrates up and down
  • the beam member has a structure that is the most mechanically weak. Therefore, it is desirable to have a structure that prevents the beam member from being broken by contact with the substrate or the like when the switch is mounted on the substrate in the manufacturing process. Therefore, by making the support member protrude from the beam member, it is possible to suppress the contact accident of the beam member and to reduce the risk of breaking the switch.
  • each of the angles is in the range of 100 to 170 °, more preferably It should be in the range of 110 ° to 150 °. By doing so, it is possible to achieve both the effect of reducing the above-described stress concentration and the effect of generating an appropriate stress to improve the operation speed.
  • At least part of the support member and the beam member, including the root portion are made of the same material, so that distortion between both members can be reduced, stress can be suppressed at one point, and strength can be improved. The durability against the is improved.
  • the maintenance member, the beam member, and the upper electrode are made of the same material, the manufacturing process can be simplified.
  • insulator films produced at high temperatures have excellent withstand voltage characteristics, and will contribute to the electrical characteristics of devices.
  • the increased freedom in the thickness direction allowed the arm width to be reduced and the size of the switch to be reduced.
  • the beam member constituting the present invention has conductivity from at least a portion connected to the support member to a position facing the lower electrode, and the conductivity referred to here is a conductor such as a metal. It is not limited to things. In short, it suffices if a voltage can be applied to the position facing the lower electrode through the support member, and almost no current flows in this portion. Therefore, as a material of the beam member extending to a position facing the connection portion with the support member, a metal, a semiconductor material, or the like can be widely used. When a semiconductor material is used, the presence or absence of impurity addition and the impurity concentration can be varied in a wide range.
  • the micromachine switch of the present invention can It can be applied not only to simple switch applications that are used separately, but also to phased array antennas that are required to be integrated on a large-area substrate in the order of tens of thousands.
  • FIG. 1 is a plan view (a) showing a first embodiment of the present invention and a sectional view (b) taken along the line AA ′ of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the micromachine switch according to FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process continued from FIG.
  • FIG. 4 is a plan view (a) showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the micromachine switch according to FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing step following that of FIG.
  • FIG. 7 is a plan view (a) showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view showing a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a phased array antenna device (the eighth embodiment of the present invention).
  • FIG. 13 is an exploded perspective view showing a detailed configuration of the phased array antenna device according to FIG.
  • FIG. 14 is a plan view showing the phase shift circuit according to FIG.
  • FIG. 15 is a plan view showing the periphery of the micromachine switch according to FIG.
  • Fig. 16 is a plan view (a) showing a conventional example and its D-D 'line cross-sectional view. (b). BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows a plan view (a) and a cross-sectional view taken along line AA ′ (b) of a first embodiment of the present invention.
  • a switch body 14 made of silicon, a lower electrode 4 made of gold, and a switch made of gold are formed on a glass substrate 1 having a large dielectric constant.
  • the signal line 3 is provided.
  • a ground plate 2 is formed on the back surface of the substrate 1.
  • the switch body 14 has an integral structure of a support member 7, a cantilever arm 8, and an upper electrode 9. From the support member 7, two cantilever arms 8 made of silicon extend substantially horizontally with respect to the substrate surface.
  • the two cantilevered arms 8 can reduce the rotational movement of the arm as compared with the single arm in the conventional example, and help prevent the switch from touching one side.
  • the number of cantilever arms 8 may be changed according to the conditions, and the present invention includes a structure having one and two or more cantilever arms 8.
  • the angles ⁇ and 13 formed on the surface thereof are adjusted so that they are obtuse angles (90 ° ⁇ , ⁇ ⁇ 180 °), respectively. But preferred. By doing so, the strength of the cantilever arm 8 can be increased, and a high-frequency switching operation of 1 MHz or more can be performed.
  • An upper electrode 9 made of silicon is provided at the tip of the cantilever arm 8.
  • the upper electrode 9 faces the lower electrode 4 via a spatial gap.
  • the support member 7 is connected to a signal line 3 a formed on the substrate 1, and the signal line 3 a is connected via the support member 7 and the cantilever arm 8. It is electrically connected to the upper electrode 9.
  • An insulating member 6 made of an insulating film such as a silicon dioxide or silicon nitride film is provided on a lower surface of the upper electrode 9 from a position facing the lower electrode 4 to a position facing the signal line 3. I have. At a position on the lower side of the insulating member 6 facing the signal line 3, a contact electrode 5 made of gold is provided.
  • the insulating member 6 By providing the insulating member 6 in this manner, a short circuit between the contact electrode 5 and the upper electrode 9 and a contact between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 during a switching operation can be prevented.
  • the insulating member 6 may be at least between the contact electrode 5 and the upper electrode 9.
  • the surface of the contact electrode 5 may be covered with an insulating film as far as the signal line 3 can be capacitively coupled.
  • the signal line 3 may be covered with an insulating film.
  • the upper electrode 9 which is thicker than the cantilever arm 8 is provided on the upper side of the insulating member 6 facing the contact electrode 5, the distance between the contact electrode 5 and the insulating member 6 is increased. The warpage due to the distortion generated in the substrate can be reduced. Therefore, the contact electrode 5 can be constantly kept parallel to the substrate 1, and an increase in contact resistance due to one contact can be suppressed.
  • the signal line 3 has a gap at a position facing the contact electrode 5 as shown in FIG. Therefore, no current flows through the signal line 3 when no voltage is applied, but a current can flow through the signal line 3 when a voltage is applied and the contact electrode 5 is in contact with the signal line 3. Thus, the current or signal passing through the signal line 3 is applied by applying a voltage to the lower electrode 4. ON / OFF can be controlled.
  • the insertion loss of the conventional HEMT (High-Electron Mobility Transistor) switch is 3 to 4 dB. In the switch of the present embodiment, a result of 2.5 dB was obtained.
  • the upper electrode 9 is electrically connected to the conductive support member 7 via the conductive cantilever arm 8, it is possible to easily apply a voltage to the upper electrode 9. be able to.
  • the upper electrode 9 may be in an electrically floating state. In that case, the signal line 3a is not necessary, and only voltage needs to be applied to the lower electrode 4 to operate the switch.
  • the support member 7, the cantilever arm 8, and the upper electrode 9 can be made of a semiconductor in which impurities are partially or wholly diffused. In this case, since the current flowing between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 during the operation of the switch is extremely small, it is not necessary to precisely control the impurity content of these semiconductors.
  • the thickness of the cantilever arm 8 it is easy to control the thickness of the cantilever arm 8 to be thinner than other components.
  • a soft cantilever arm 8 can be manufactured in a highly rigid component. Therefore, in the case of an element having high rigidity, the deformation when the voltage is applied is performed horizontally with respect to the substrate 1, and most of the deformation is performed by the thin cantilever arm 8. This helps to keep the switch hitting low.
  • the thickness of the upper electrode 9 which is the same as that of the cantilever arm 8 can be included in the present invention. Such a structure has the advantage that the manufacturing method is simplified.
  • Table 1 shows typical dimensions of the present embodiment.
  • Thickness Cantilever arm 80 ⁇ m 60 m ⁇ ⁇ m Upper electrode 9 1 0 0 ⁇ m 2 0 0 ⁇ m 1 0 ⁇ m
  • Contact electrode 5 7 0 ⁇ m 10 ⁇ m 1 ⁇ m
  • width is the length in the vertical direction with respect to the plan view in FIG. 1 (a)
  • the length is the horizontal length and thickness in the plan view in FIG. 1 (a).
  • the length is the length in the vertical direction with respect to the cross-sectional view of Fig. 1 (b).
  • FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing the steps of manufacturing the micromachine switch according to FIG. The manufacturing process will be described sequentially.
  • a pattern 12 made of a silicon dioxide film is formed on a silicon substrate 11 and an etching solution such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is used.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • the (111) plane is exposed on the side surface after etching due to the plane orientation dependence of the etching rate. It becomes a trapezoid.
  • a new pattern 13 is formed on the substrate 1, and the pattern 13 is used as a mask to diffuse boron into an unmasked region.
  • thermal diffusion is performed, for example, at 115 ° C. for about 10 hours.
  • a high concentration of boron is diffused to a depth of about 10 m.
  • the support member 7 and the upper electrode 9 are manufactured.
  • the area corresponding to the cantilever arm 8 is After removing the pattern 13, the remaining pattern 13 is used as a mask to diffuse boron into an area without a mask.
  • a switch body 14 comprising the support member 7, the cantilever arm 8 and the upper electrode 9 is completed.
  • the diffusion of boron is shallow, for example, 1150. Conduct thermal diffusion for about 2 hours at C. At this time, a high concentration of boron is diffused to a depth of about 2 ⁇ m.
  • an insulating member 6 made of silicon dioxide 1 ⁇ m and a nitride film 0.05 m is formed on the upper electrode 9.
  • the contact electrode 5 is formed on the insulating member 6 using a gold plating.
  • the substrate 11 fabricated in this manner is replaced with a glass substrate on which the lower electrode 4 made of gold and the signal lines 3 and 3 a made of gold are formed. Place on 1.
  • This substrate 1 is prepared in advance in a step separate from the above-described silicon process. After that, the support member 7 is bonded on the substrate 1. At this time, electrostatic bonding technology can be used for bonding silicon and glass.
  • the substrate 11 is put into an etching solution having a high selectivity for the concentration of boron, such as ethylenediamine pyrocatechol, to dissolve the portion where boron is not diffused.
  • boron such as ethylenediamine pyrocatechol
  • the support member 7 can be bonded to these substrates using an adhesive.
  • an adhesive Alternatively, if glass is sputtered on the surface of these substrates by about 2 to 5 ⁇ m, electrostatic bonding technology can be used.
  • the switch main body 14 including the cantilever arm 8 and the like is manufactured by etching the single crystal silicon substrate.
  • a single crystal as a material, a structure having the most reliable mechanical characteristics can be manufactured. If it can be done, there is a ray advantage.
  • the cantilever arm 8 is made of only a single crystal, warpage due to the thermal expansion coefficient does not occur as compared with a structure in which a plurality of materials are bonded as in the conventional example. That is, the change in the coefficient of thermal expansion of the cantilever arm 8 along the direction perpendicular to the surface of the substrate 1 is symmetrical between the substrate surface side and the opposite surface side, thereby suppressing the occurrence of warpage. are doing.
  • the switch body 14 is not made of single-crystal silicon but made of amorphous silicon, polysilicon, or a high-resistance semiconductor material (GaAs, iron-doped InP, etc.). May be. Further, the switch body 14 may be made of metal such as gold or aluminum instead of a semiconductor.
  • FIG. 4 shows a plan view (a) and a cross-sectional view taken along the line BB ′ (b) of the second embodiment of the present invention.
  • a support member 7 made of silicon, a lower electrode 4 made of gold, and a signal line 3 made of gold are provided on a glass substrate 1 having a large dielectric constant. Have been. Further, a ground plate 2 is formed on the back surface of the substrate 1.
  • the switch body 14 has an integral structure of a support member 7, a cantilever arm 8, and an upper electrode 9. From the support member 7, two cantilever arms 8 made of silicon extend substantially horizontally with respect to the substrate surface. The two cantilevered arms 8 can reduce the rotational movement of the arm as compared with the single arm in the conventional example, and are useful for preventing contact of the switch with one side. However, the number of the cantilever arms 8 may be changed according to the conditions, and the present invention includes one and two or more cantilever arms. A structure having 8 is included.
  • the angles ⁇ and 13 formed on the surface should be adjusted so as to be obtuse angles (90 ° ⁇ , ⁇ ⁇ 180 °), respectively. Is preferred. By doing so, the strength of the cantilever arm 8 can be increased, and a switching operation at a high frequency of 1 MHz or more can be performed.
  • An upper electrode 9 made of silicon is provided at the tip of the cantilever arm 8.
  • the upper electrode 9 faces the lower electrode 4 via a spatial gap.
  • the support member 7 is connected to a signal line 3 a formed on the substrate 1, and the signal line 3 a is electrically connected to the upper electrode 9 via the support member 7 and the cantilever arm 8. ing.
  • an insulating member 6 made of an insulating film such as a silicon dioxide film or a silicon nitride film extends from the lower surface of the upper electrode 9 to a position facing the signal line 3.
  • a contact electrode 5 made of gold is provided at a position on the lower side of the insulating member 6 facing the signal line 3.
  • the surface of the contact electrode 5 may be covered with an insulating film as far as the signal line 3 can be capacitively coupled.
  • the signal line 3 may be covered with an insulating film.
  • a reinforcing member 1 ° made of silicon is provided above the insulating member 6 facing the contact electrode 5. This is provided to suppress the warpage due to the strain generated between the contact electrode 5 and the insulating member 6. As described above, by providing the reinforcing member 10, the contact electrode 5 can be kept constantly in a state parallel to the substrate 1, and an increase in contact resistance due to one contact can be suppressed.
  • the reinforcing member 10 is not necessarily required depending on the material and the film thickness of the insulating member 6, and a structure without such a member is also included in the present invention.
  • the signal line 3 has a gap at a position facing the contact electrode 5 as shown in FIG. Therefore, no current flows through the signal line 3 when no voltage is applied, but a current can flow through the signal line 3 when a voltage is applied and the contact electrode 5 is in contact with the signal line 3.
  • ON / OFF of a current or a signal passing through the signal line 3 can be controlled.
  • the insertion loss of a conventional HEMT (High-Electron Mobility Transistor) switch is 3 to 4 dB.
  • a result of 0.2 dB was obtained.
  • the upper electrode 9 since the upper electrode 9 is electrically connected to the conductive support member 7 via the conductive cantilever arm 8, voltage can be easily applied to the upper electrode 9. .
  • the upper electrode 9 may be in an electrically floating state. In that case, the signal line 3a is unnecessary, and only voltage needs to be applied to the lower electrode 4 to operate the switch.
  • the support member 7, the cantilever arm 8, the upper electrode 9, and the reinforcing member 10 can be made of a semiconductor in which impurities are partially or wholly diffused. In this case, since the current flowing between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 during the operation of the switch is extremely small, it is not necessary to precisely control the impurity content of these semiconductors.
  • the thickness of the cantilever arm 8 it is easy to control the thickness of the cantilever arm 8 to be thinner than other components. By controlling the thickness of each element in this way, a soft cantilever arm 8 can be manufactured in a highly rigid component.
  • the deformation when voltage is applied is performed horizontally to the substrate 1, and most of the deformation is performed by the thin cantilever arm 8. Become. This helps to keep the switch skew low.
  • the thickness of the upper electrode 9 and the reinforcing member 10 may be the same as that of the cantilever arm 8, and may be included in the present invention.
  • Such a structure has an advantage that the manufacturing method is simplified.
  • Table 2 shows typical dimensions of the present embodiment.
  • the width is the length in the vertical direction with respect to the plan view of Fig. 4 (a)
  • the length is the horizontal length with respect to the plan view of Fig. 4 (a)
  • the thickness is Fig. 4 (b).
  • the vertical length is shown for each of the cross-sectional views of FIG.
  • FIG. 5 and 6 are cross-sectional views showing the steps of manufacturing the micromachine switch shown in FIG. The manufacturing process will be described sequentially.
  • a bat- ane 12 made of a silicon dioxide film is formed on a silicon substrate 11 and an etching solution such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is used.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • the (111) plane is exposed on the side surface after the etching due to the plane orientation dependence of the etching speed. It becomes a trapezoid.
  • a new pattern 13 is formed on the substrate 1, and the pattern 13 is used as a mask to diffuse boron into an unmasked region.
  • thermal diffusion is performed at 115 ° C. for about 10 hours.
  • a high concentration of boron is diffused to a depth of about 10 ⁇ m.
  • the support member 7, the upper electrode 9, and the capturing member 10 are manufactured.
  • the remaining pattern 13 is used as a mask to diffuse boron into the region without the mask.
  • a switch body 14 comprising the support member 7, the cantilever arm 8, and the upper electrode 9 is completed.
  • thermal diffusion is performed at 115 ° C for about 2 hours, for example. At this time, a high concentration of boron is diffused to a depth of about 2 ⁇ m.
  • an insulating member 6 composed of 1 m of silicon dioxide and 0.05 / im of a nitride film is formed from the upper electrode 9 to the reinforcing member 10.
  • the contact electrode 5 is formed on the insulating member 6 facing the reinforcing member 10 by using gold plating.
  • the substrate 11 manufactured in this way is replaced with a glass substrate formed with a lower electrode 4 made of gold and signal lines 3 and 3 a made of gold. Place on 1.
  • This substrate 1 is prepared in advance in a step separate from the above-described silicon process. After that, the support member 7 is bonded on the substrate 1. At this time, an adhesive bonding technique can be used to bond the silicon and the glass.
  • the substrate 11 is placed in an etching solution having a high boron concentration selectivity, such as ethylenediamine pyrocatechol, to dissolve the portion where boron is not diffused.
  • an etching solution having a high boron concentration selectivity such as ethylenediamine pyrocatechol
  • the substrate 1 is made of ceramic or gallium arsenide. If this is the case, it is also possible to bond the support member 7 to these substrates using an adhesive. Alternatively, if glass is sputtered on the surface of these substrates for about 2 to 5 m, electrostatic bonding technology can be used.
  • the switch main body 14 including the cantilever arm 7 and the like is manufactured by etching the single crystal silicon substrate.
  • this embodiment has an advantage that a structure with the highest mechanical characteristics can be manufactured by using a single crystal as a material.
  • the cantilever arm 8 is made of only a single crystal, warpage due to the thermal expansion coefficient does not occur as compared with a structure in which a plurality of materials are bonded as in the conventional example. That is, the change in the coefficient of thermal expansion of the cantilevered arm 8 along a direction perpendicular to the surface of the substrate 1 is symmetrical between the substrate surface side and the opposite surface side, thereby suppressing the occurrence of warpage. are doing.
  • the switch body 14 and the reinforcing member 10 are not made of single-crystal silicon but are made of amorphous silicon, polysilicon, or a high-resistance semiconductor material (such as GaAs or iron). (InP etc.). Further, the switch body 14 and the reinforcing member 10 may be made of a metal such as gold or aluminum instead of a semiconductor.
  • Third embodiment
  • FIG. 7 shows a plan view (a) and a sectional view (b) of a third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the components having the same reference numerals as those in FIG. 4 indicate the same or equivalent components.
  • the insulating member 6 b extends from the end face of the upper electrode 9. This is a point that differs greatly from the second embodiment.
  • the insulating member 6b can be formed by an insulating thin film such as an oxide film or a nitride film, but can be formed by using the same semiconductor material as the upper electrode 9.
  • impurities are diffused only to the support member 7, the cantilever arm 8 and the upper electrode 9 except for the insulating member 6 b using a high-resistance semiconductor material (Ga As, iron-doped InP, etc.)
  • a high-resistance semiconductor material Ga As, iron-doped InP, etc.
  • a method of lowering the resistance, or a method of implanting ions such as oxygen into the region of the insulating member 6b to increase the resistance can be used.
  • the reinforcing member 10 is provided at a position facing the contact electrode 5, but a structure without such a member is also included in the present invention.
  • the reinforcing member 10 may have either low resistance or high resistance.
  • an insulating member 6a is provided below the upper electrode 9 separately from the insulating member 6b. This is to prevent a short circuit from occurring when the voltage is applied between the upper electrode 9 and the lower electrode 4 due to contact with each other. It is desirable that the thickness of the insulating member 6 a be smaller than that of the contact electrode 5.
  • the insulating member 6 a may be provided on the lower surface of the upper electrode 9 as shown in FIG. 7B, or may be provided on the upper surface of the lower electrode 4. Alternatively, it may be provided on both the lower surface of the upper electrode 9 and the upper surface of the lower electrode 4.
  • the insulating member 6b is located above the substrate 1 as compared with the first embodiment, so that the gap between the contact electrode 5 and the signal line 3 is increased. Can be obtained greatly. Therefore, the off-state capacitance is reduced, and the off-state leakage current can be suppressed.
  • a glass substrate has been described as a specific example of the substrate 1.
  • Glass substrates are cheaper than gallium arsenide substrates, and are promising materials for applications such as phased array antennas that require integration of a large number of switches.
  • the structure of the present invention The present invention is not limited thereto, and is also effective for gallium arsenide, silicon, ceramics, printed substrates, and the like.
  • the present invention also includes a method of forming a hole in the upper electrode 9 to reduce a squeeze effect due to air existing between the upper electrode 9 and the lower electrode 4.
  • it is easy to reinforce the strength of the insulating member 6b by the upper electrode 9 and the reinforcing member 10. For this reason, even if a plurality of holes are provided inside, the rigidity of the entire movable part can be kept sufficiently high.
  • FIG. 8 is a plan view showing a fourth embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals in FIG. 1 indicate the same or equivalent components.
  • the lower electrode 4 is provided in the gap of the signal line 3.
  • the lower electrode 4 is provided at a position lower than the end of the signal line 3, so that the cantilever arm 8 is bent downward and the contact electrode 5 may come into contact with the end of the signal line 3. Also, the contact electrode 5 does not come into contact with the lower electrode 4.
  • the arm can be operated with a small amount of electrostatic force, and the voltage value applied to the lower electrode 4 can be reduced.
  • the voltage value applied to the lower electrode 4 can be reduced.
  • it can be said that a signal flowing through the signal line 3 easily leaks to the lower electrode 4. Therefore, in such a configuration, it is preferable to use only DC and low frequency signals.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals in FIG. 1 indicate the same or equivalent components.
  • the upper electrode 9 is connected to the cantilever arms 8 extending from the support members 7 and supported on both sides.
  • the lower electrode 4 is provided at two places under the upper electrode 9 with the signal line 3 interposed therebetween.
  • FIG. 10 is a sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals in FIG. 1 indicate the same or equivalent components.
  • the surface of the switch main body 14 is oxidized to form the cantilever arm 8 into a silicon layer 8a and a silicon oxide layer 8 sandwiching the silicon layer 8a from both sides. It has a structure similar to b. If the thicknesses of the silicon oxide layers 8b on both sides are made equal in this way, the thermal expansion coefficients of the substrate 1 side and the opposite side become symmetrical, so that the cantilever arm 8 can be used even when high-temperature processing is performed. Warpage is suppressed. Seventh embodiment
  • FIG. 11 is a sectional view showing a seventh embodiment of the present invention. 10, the same reference numerals in FIG. 10 denote the same or equivalent components. As shown in FIG. 11, this embodiment has a superlattice structure in which cantilever arms 8 are alternately stacked with thin films made of two or more materials. As in the sixth embodiment, also in this embodiment, since the thermal expansion coefficient on the substrate 1 side and the thermal expansion coefficient on the opposite side can be made symmetric, the cantilever arm 8 due to temperature change can be warped. Can be suppressed. Eighth embodiment
  • the above-described micromachine switch can be widely applied to DC to high frequency signals, and is particularly effective when applied to a phased array antenna device.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a phased array antenna apparatus disclosed in Japanese Patent Application No. 10-1767367.
  • the phased array antenna device has M (M is a natural number of 2 or more) antennas 23, and the antenna 23 is connected to a phase shift circuit 24.
  • the phase shift circuit 24 includes a data distribution circuit 24a, M data latch circuits 24b connected to the data distribution circuit 24a, and a phase shift circuit connected to the data latch circuit 24b.
  • Container 24c is a block diagram showing a phased array antenna apparatus disclosed in Japanese Patent Application No. 10-1767367.
  • M is a natural number of 2 or more
  • the phase shift circuit 24 includes a data distribution circuit 24a, M data latch circuits 24b connected to the data distribution circuit 24a, and a phase shift circuit connected to the data latch circuit 24b.
  • Container 24c is a block diagram showing a phased array antenna apparatus disclosed in Japanese Patent Application No. 10-1767367.
  • each antenna 23 is connected to an N-bit (N is a natural number) phase shifter 24 c, and each phase shifter 24 c is connected to a feeder 21 via a divider / combiner 22. ing.
  • the data distribution circuit 24 a is connected to the control device 20.
  • the data distribution circuit 24a and the data latch circuit 24b are realized by a thin film transistor circuit (TFT circuit) on a substrate.
  • TFT circuit thin film transistor circuit
  • the phase shifter 24c is provided with the above-described micromachine switch for each bit, and each data latch circuit 24b is connected to the micromachine switch of each phase shifter 24c. ing.
  • the driving circuit of the phase shifter which was conventionally an external IC, is configured by a TFT circuit, and is formed on the same layer as the phase shifter 24c and the like. I have.
  • the control device 20 directs the radiation beam in a desired direction based on a preset position of the antenna 23 and a frequency to be used.
  • the optimum phase shift amount is calculated with N-bit accuracy, and the result is output to the data distribution circuit 24a as a control signal.
  • the data distribution circuit 24a distributes a control signal to each data latch circuit 24b.
  • each data latch circuit 24b rewrites the held data into a control signal as input data in synchronization with a timing signal for switching the beam direction, and performs a phase shift based on the held data (control signal).
  • the drive voltage is simultaneously applied to the micromachine switches of the bits required by the device 24c.
  • the micromachine switch When a drive voltage is applied to the micromachine switch, the micromachine switch closes the circuit and turns on the bit containing the micromachine switch.
  • the phase shift amount of the phase shifter 24c is set depending on which bit of the phase shifter 24c is turned on.
  • Each phase shifter 24 c changes the phase of the high-frequency signal by the phase shift amount set in this way, and supplies power to each antenna 23. Then, each antenna 23 radiates a phase according to the feeding phase, and the radiation forms an equiphase plane, thereby forming a radiation beam in a direction perpendicular to the isophase plane.
  • FIG. 12 a detailed structure of the phased array antenna device according to FIG. 12 will be described.
  • FIG. 13 is an exploded perspective view showing the phased array antenna device.
  • the overall configuration is a multilayer structure. That is, a layer composed of a distribution / combination layer L1, a dielectric layer L2, a feeding slot layer L3, a dielectric layer L4, a radiating element, a phase shifter, and a TFT circuit.
  • L 5, dielectric layer L 6, and parasitic element layer L 7 are tightly adhered to each other.
  • Each layer is multilayered using photolithography and etching techniques, and bonding techniques.
  • the parasitic element layer L7 and the phase shift circuit layer L5 are formed by applying photolithography and etching techniques to a metal film formed on each surface of the dielectric layer L6.
  • the power supply slot layer L3 is formed by applying photolithography and etching techniques to a metal film formed on one surface of the dielectric layer L4.
  • a plurality of parasitic elements 32 are formed in the parasitic element layer L7.
  • the parasitic element 32 is used to extend the band of the antenna, and is electromagnetically coupled to the radiating element of the phase shift circuit layer L5 via the dielectric layer L6.
  • a dielectric having a relative dielectric constant of about 2 to 10 is used for the dielectric layer L6.
  • the use of glass can reduce the manufacturing cost, and it is desirable to use glass for at least one of the dielectric layers. If the problem of the production cost is ignored, the dielectric layer L6 may be made of a dielectric such as alumina having a high relative dielectric constant or a foam material having a low relative dielectric constant.
  • phase shift circuit layer L5 part of the antenna 23 shown in FIG. 12, a phase shift circuit 24, and a strip line for feeding power to the antenna 23 are formed. Have been.
  • the dielectric layer L4 is formed of a dielectric such as alumina having a relative dielectric constant of about 3 to 12.
  • the power supply slot layer L3 is formed of a conductive metal, and a plurality of power supply slots 30 as power supply coupling means are formed.
  • the power supply slot layer 30 is connected to the phase-shift circuit layer L5 via a through-hole appropriately provided in the dielectric layer L4, and functions as a ground for the phase-shift circuit layer L5.
  • a plurality of distributing / combining units 22 are formed in the distributing / combining layer L 1.
  • the distributor / synthesizer 22 is electromagnetically coupled to the phase shift circuit layer L5 via a power supply slot 30 provided in the power supply slot layer L3.
  • One distributor / synthesizer 22 and one feeding slot 30 constitute one feeding unit, and each unit is arranged in a matrix. However, those not arranged in a matrix form are also included in the present invention.
  • the radiating elements 32 may be arranged in a matrix shape, It may be simply arranged two-dimensionally. Alternatively, they may be arranged in one direction.
  • the divider / combiner 22 and the phase shift circuit layer L 5 are electromagnetically coupled via the power supply slot layer L 3. When L 5 and L 5 are connected by another power supply coupling means such as a power supply pin, they may be formed on the same surface.
  • FIG. 14 is a plan view showing one unit of the phase shift circuit layer L5.
  • a radiating element 41, a group of phase shifters 40, and a data latch circuit 46 are formed on a dielectric layer L6 such as a glass substrate.
  • the data latch circuit 46 is provided for each bit of the phase shifters 40a to 40d.
  • the strip line 42 is arranged from the radiating element 41 via the phase shifter group 40 to a position corresponding to the power supply slot 30 shown in FIG.
  • the radiating element 41 for example, a patch antenna, a printed dipole, a slot antenna, an aperture element, or the like is used.
  • the strip line 42 a distributed constant line such as a microstrip line, a triple line, a coplanar line, or a slot line is used.
  • the phase shifter group 40 shown in FIG. 14 constitutes a 4-bit phase shifter as a whole, that is, four phase shifters 40 a, 40 b, 40 c and It is composed of 40 d.
  • Each of the phase shifters 40a to 40d can change the feeding phase by 22.5 °, 45 °, 90 °, and 180 °, respectively. It consists of a micro machine switch.
  • phase shifters 40 a to 40 c are composed of two strip lines 44 connected between the strip line 42 and the ground 43 and the strip line 44. And a micromachine switch 45 connected in the middle of the process. These phase shifters constitute a load line type phase shifter. I have.
  • phase shifter 40 d a micromachine switch 45 a connected in the middle of the strip line 42, a U-shaped strip line 44 a, and a It consists of a micromachine switch 45 a connected between the top line 44 a and the ground 43.
  • This phase shifter constitutes a switched line type phase shifter.
  • phase shifters 403 to 40 In general, when the amount of phase shift is small, the characteristics of the load line type are better, and when the amount of phase shift is large, the characteristics of the switched line type are better. For this reason, a load line type is used as the 22.5 °, 45 °, and 90 ° phase shifters, and a switched line type is used as the 180 ° phase shifter. Of course, it is also possible to use a switched line type for the phase shifters 403 to 40 (:.
  • the two micromachine switches (45 or 45a) included in each of the phase shifters 40a to 40d are connected to a data latch circuit 46 arranged in the vicinity thereof, and a data latch circuit 46 Operate at the same time by the drive voltage output by the.
  • the feed phase of the high-frequency signal flowing through the strip line 42 is changed by the function of the phase shifter group 40.
  • a plurality of data latch circuits are collectively arranged at a single location, and wiring is extended from there to drive each micromachine switch. You may do it.
  • one data latch circuit may be connected to micromachine switches of a plurality of different units.
  • FIG. 15 is an enlarged plan view of the periphery of the micromachine switch 45 used in the mouth-dead line type phase shifter.
  • the two micromachine switches 45 are arranged symmetrically with respect to the two strip lines 44. Further, these micromachine switches 45 are connected to one data latch circuit (not shown), and a driving voltage (external voltage) is simultaneously supplied from the data latch circuit.
  • a driving voltage external voltage
  • the change in the thermal expansion coefficient on the substrate surface side of the beam member having a small mechanical rigidity and the change in the thermal expansion coefficient on the opposite surface side are symmetrical to each other. For this reason, the warpage caused by the strain generated between different materials as in the conventional example is remarkably reduced.
  • the prototype switch we found that the variation of contact resistance caused by one-sided contact etc. became small, and it became possible to produce a large number of switches with the same characteristics.
  • the manufacturing process can be simplified.
  • insulator films produced at high temperatures have excellent withstand voltage characteristics, and will contribute to the electrical characteristics of devices.
  • the increased freedom in the thickness direction allowed the arm width to be reduced and the size of the switch to be reduced.
  • the micromachine switch of the present invention is required to be integrated not only in a simple switch application that is used individually but in an order of tens of thousands on a large-area substrate. It can be applied to fuse array antennas.

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Description

明細書 マイクロマシンスィ ツチおよびその製造方法 本発明は、 マイクロマシンスィ ッチおよびその製造方法に関し、 特 に D C (直流） からギガへルツ以上の広い信号周波数をオン オフ可 能とするマイク ロマシンスィツチおよびその製造方法に関するもので ある。 従来技術
従来、 ロ ック ウエノレ ' イ ンターナショナノレ · コーポレイシヨ ンのュ ン - ジヱイ ソン ·ャォの 「微細電気機械スィ ツチ」 （特開平 9 - 1 7 3 0 0号公報） に記載の発明を例にして、 従来技術を説明する。
図 1 6は、 特開平 9— 1 7 3 0 0号公報に開示されたマイクロマシ ンスィ ッチの平面図 （ a ) およびその D— D ' 線断面図 （b ) を示す。 同図に示すように、 ガリ ウムヒ素からなる基板 5 1上には、 熱硬化ポ リイ ミ ドからなるアンカー構造 5 2 と、 金からなる下部電極 5 3 と、 金からなる信号線 5 4とが設けられている。
そして、 アンカー構造 5 2の上にはシリ コン酸化膜からなる片持ち アーム 5 5が設けられ、 この片持ちアーム 5 5は、 下部電極 5 3を越 えて信号線 5 4の位置まで延在しており、 これらと空間的な隙間を介 して対向している。
片持ちアーム 5 5の上側には、 アルミからなる上部電極 5 6がアン カー構造 5 2から下部電極 5 3に対向する位置まで作製されている。 また、 片持ちアーム 5 5の下側には、 信号線 5 4に対向する位置に金 からなる接触電極 5 7が設けられている。
さて、 このよ うな構造をしたマイクロマシンスィ ッチにおいて、 上 部電極 5 6 と下部電極 5 3 との間に 3 0 Vの電圧を印加すると、 静電 気力により上部電極 5 6に基板方向 （矢印 5 8の下向き） に引力が働 く。 このため、 片持ちアーム 5 5が基板側に変形し、 接触電極 5 7が 信号線 5 4の両端と接触する。
通常の状態では、 図 1 6 ( b ) に示すよ うに、 接触電極 5 7 と信号 線 5 4 との間には隙間が設けられ、 したがって 2本の信号線 5 4は互 いに切り離されている。 このため、 下部電極 5 3に電圧が印加されな い状態では、 信号線 5 4に電流は流れない。
しかし、 下部電極 5 3に電圧が印加されて接触電極 5 7が信号線 5 4と接触した状態では、 2本の信号線 5 4は短絡し、 両者の間を電流 が流れることができる。 したがって、 下部電極 5 3への電圧印加によ つて、 信号線 5 4を通る電流あるいは信号のオンノオフを制御するこ とができる。
ただし、 特にこのスィツチをマイク口波領域の信号に使用する際に、 スィ ツチの損失を低减させるためには、 上部電極 5 6 と接触電極 5 7 とが電気的に十分に絶縁されていることが重要である。 すなわち、 も し上部電極 5 6 と接触電極 5 7が電気的に短絡していれば、 信号線 5 4を流れる信号 （D Cを含む） が上部電極 5 6にも流れ出てしまう。 また、 上部電極 5 6 と接触電極 5 7 とが短絡していなく と も、 諍電 容量がかなり大きいよ うな状態では、 信号線 5 4を流れる交流信号が やはり上部電極 5 6に流れて外部に漏洩する。
このよ う に、 上部電極 5 6 と接触電極 5 7 との絶縁が十分でないと きには、 信号の漏れが大きくなり、 スィ ッチの特性が悪くなる。 上述 の従来例においては、 このような観点から、 片持ちアーム 5 5を構成 する材料と して絶縁材料 （シリ コン酸化膜） を使用している。 発明が解決しよう とする課題
ところで、 上述の従来のマイ ク ロマシンスィ ッチには、 以下の問題 点力 ある。
片持ちアーム 5 5は、 材料の異なる上部電極 5 6およびアンカ一構 造 5 2 と広い領域で接触している。 また、 スィ ッチの駆動電圧を抑制 するため、 片持ちアーム 5 5は機械的に柔らかい構造となっており、 微小電圧で動く ようになつている。
このように、 従来のマイ ク ロマシンスィ ッチにおいては、 上部電極 5 6 , 片持ちアーム 5 5およびアンカー構造 5 2が、 それぞれ異なる 材料によって形成されていることから熱膨張係数も異なり、 特に片持 ちアーム 5 5は歪みによって反りが発生しやすくなっている。
例えば、 熱膨張係数について、 二酸化シリ コン， アルミおよびポリ イ ミ ドのそれぞれを比較した場合、 二酸化シリ コンの熱膨張係数はそ の他のものと比べて約 1 1 0 0倍と非常に小さな値を有する。 この ため、 プロセス温度およびデバィス完成後の雰囲気の温度変化によつ て上部電極 5 6等の金属部分が膨張し、 片持ちアーム 5 5には容易に 反りが発生してしまう。
また、 このよ うな反りの存在は、 基板 5 1 に対して上向きであって も下向きであっても、 スィ ッチ特性に悪い影響を与える。 もし、 片持 ちアーム 5 5の反りが上向きの場合には、 電圧を印加したときに片持 ちアーム 5 5の下側表面が下部電極 5 3に接触したと しても、 接触電 極 5 7が信号線 5 4 と接触しない状態が生じる可能性がある。 その場 合、 仮に接触電極 5 7 と信号線 5 4 とが接触したと しても、 接触部に おける圧力は極めて小さなものに過ぎず、 このよ うな軽い接触では接 触抵抗が大きく なるという問題がある。
一方、 片持ちアーム 5 5の反りが下向きの場合には、 電圧を印加す ることによ り接触電極 5 7 と信号線 5 4 とは接触するものの、 接触電 極 5 7 の全体が平面的に信号線 5 4に接触するのではなく、 いわゆる 片当たり （一部の領域のみで接触すること） が生じ易くなる。 したが つて、 この場合においてもスィ ツチの接触抵抗が大きくなるという問 題が生じる。
このよ う に、 いずれにしても片持ちアーム 5 5に反りが生じると接 触抵抗が大きくなり、 オン時のスィ ツチ抵抗が大きくなるという問題 がある。
実際、 従来例においては、 スィ ッチ作製のプロセスを 2 5 0 °C以下 の低い温度で行う ことにより、 プロセス温度による反りの抑制がなさ れている。
具体的には、 片持ちアーム 5 5を形成する二酸化シリ コン膜を、 プ ラズマ C V D ( P E C V D ) プロセスで作製している。 P E C V D酸 化膜は、 低い温度で作製できることが利点であり、 このようにプロセ スの温度を低く抑えることは、 異なる材料の大きな熱膨張係数の差の 影響を减少する上で重要である。
一方、 材料の機械的特性 （歪み、 剛性、 信頼性等） および電気的特 性 （誘電率、 最大破壊電圧等） 力 特に温度条件の最適化によって著 しく改良されるものであることは良く知られているとおりである。
しかしながら、 上述の従来例ではプロセス温度を低く抑える必要が あるため、 温度パラメータを材料の最適化のために十分利用できず、 材料的に大きな限界を有するといえる。
また、 一般的に片持ちアーム 5 5の剛性を一定に保っため、 その厚 さを厚くすると、 アームの幅を减少させられるという利点がある。 こ のため、 スィ ッチ全体の寸法を小さ くすることが可能であり、 小さい 面積に多くのスィツチを作製することができる利点がある。
しかし、 二酸化シリ コンを片持ちアーム 5 5に利用する従来例は、 片持ちアーム 5 5の厚さ方向に大きな制限を有している。 原理的には、 P E C V Dの時間を長くすることによって二酸化シリ コン膜の厚さを、 1 0 μ m以上でも厚くすることが可能であるが、 成長時間が長く なる と装置の処理速度が減少してコス トが高くなり、 また装置内部にゴミ が発生し易くなつてたびたびク リーニングを行う必要がある等の装置 メンテナンス上の種々の問題が生じる。
さらに、 厚い膜内部には大きな歪みが生じて堆積中に基板 5 1 を破 壊するという問題も生じる。 このよ うな理由から、 実際的には、 せい ぜぃ 2 μ m程度の厚さに制限されているのが現状である。 このため、 スィ ッチ構造の設計的寸法においても厳しい制限がある。
また、 従来例のようなプロセス温度低減は、 製造時の反り抑制にあ る程度の効果はあるものの、 使用雰囲気の温度変動による反りに対し ては何の役にもたつていない。 この使用時の反りは、 熱膨張係数の異 なる積層膜をアーム部に用いた場合における必然的な問題点である。 一方、 従来例の構造のスィ ッチには、 機械的強度および耐久性の点 でも問題点がある。 スィ ッチを駆動させる際、 最も大きな応力は片持 ちアーム 5 5の根本 （アンカー構造 5 2 との接続部分） に発生する。 したがって、 スィ ツチの機械的強度 ■ 耐久性を向上させるためには、 この根本部の構造を最適化する必要がある。
しかし、 従来例の構造は、 片持ちアーム 5 5 とアンカー構造 5 2 と が別個の材料で構成され、 さらにはこれら両者が直角をなすようにな つている。 このよ うな構造は、 根本部に発生する応力を緩和させるに は適当でない。
本発明は、 このよ うな課題を解決するためのものであり、 大量生産 可能で安価かつ高性能なマイクロマシンスィ ツチおよびその製造方法 を提供することを目的とする。 発明の開示
このような目的を達成するために、 本発明に係るマイ クロマシンス イッチの一態様は、 基板上に設けられた第 1の信号線と、 上記基板上 に設けられかつ上記第 1の信号線の端部から所定のギヤップを隔てて 端部の設けられた第 2の信号線との間の導通 非導通を制御するマイ クロマシンスィ ッチに関するものである。 そして、 上記基板上に上記 ギヤップと近接して設けられかつ上記基板面に対して所定の高さを有 する支持部材と、 この支持部材から上記基板面に対して略水平に突出 しかつ一部が上記ギャップと対向するようにして設けられた可撓性の 梁部材と、 この梁部材の上記基板側における少なく とも上記ギャップ と対向する位置に設けられた接触電極と、 上記基板上に上記梁部材の 一部と対向して設けられた下部電極とを備えている。 上記梁部材は、 上記支持部材との接続部分から上記下部電極と対向する位置にかけて 導電性を有することにより上部電極と して機能し、 かつ、 少なく とも 上記支持部材との接続部分から上記下部電極と対向する位置近傍まで の領域で、 上記基板面に対して直交する厚み方向に沿って熱膨張係数 が略対称となっている。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記梁部材における上記基板側の面と、 上記梁部材が接続され ている上記支持部材側の面と、 のなす角が鈍角である。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記支持部材は、 上記梁部材との接続部分において、 上記梁部 材の上記基板と反対側の面より も高い位置まで突出している。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記梁部材における上記基板と反対側の面と、 この反対側の面 より も高く突出した上記支持部材の表面と、 のなす角が鈍角である。 また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記梁部材における上記基板側の面と、 この梁部材が接続され ている上記支持部材の側面と、 のなす角が鈍角である。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記接触電極は、 上記梁部材における上記基板側の面に、 絶縁 性部材を介して設けられている。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記梁部材は、 上記接触電極が設けられた面と反対側の面に、 上記接触電極と対向して補強部材が設けられていることを特徴とする マイクロマシンスィ ツチ。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記接触電極は、 上記第 1および第 2の信号線と容量接続可能 な絶縁体膜によって覆われている。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記下部電極は、 上記支持部材と上記ギャ ップとの間における 上記基板上に設けられている。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記支持部材と上記梁部材の少なく と も一部とは、 同一の導電 性部材からなる一体構造である。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記梁部材は、 上記支持部材との接続部分から少なく とも上記 下部電極と対向する位置までの領域が導電性部材で形成されると とも に、 この導電性部材の先端部に上記ギヤップと対向する位置まで延在 する絶縁性部材が設けられ、 上記接触電極は、 上記ギャップと対向し てこの絶縁性部材に設けられている。
また、 本発明に係るマイ ク ロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記導電性部材は、 半導体材料よりなる。
また、 本発明に係るマイ ク ロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記梁部材は、 半導体材料により形成され、 かつ、 上記接触電 極の設けられている部分から上記下部電極と対向する部分にかけての 領域が少なく と も絶縁化されている。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記半導体材料は、 単結晶の半導体である。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記半導体材料は、 アモルフ ァス半導体または多結晶半導体で あ 。
また、 本発明に係るマイ ク ロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記基板は、 ガラス基板またはセラ ミ ック基板である。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記基板は、 ガリ ウムヒ素基板である。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチのその他の態様におい ては、 上記マイク ロマシンスィ ッチは、 フエ一ズドアレイアンテナ装 置に使用される。 また、 本発明に係るマイクロマシンスィツチの製造方法の一態様は、 基板上に設けられた第 1の信号線と、 上記基板上に設けられかつ上記 第 1の信号線の端部から所定のギヤップを隔てて端部の設けられた第 2の信号線との間の導通 Z非導通を制御するマイクロマシンスィ ッチ の製造方法に関するものである。 そして、、 上記基板上に下部電極を形 成する工程と、 所定の高さを有する支持部材とこの支持部材に設けら れた可撓性の梁部材とこの梁部材に設けられた接触電極とからなる部 材を、 上記接触電極が上記ギヤップと対向するとともに上記第 1およ び第 2の信号線と離間した状態で、 上記基板上に接着する工程と、 を 有する。 そして、 上記支持部材との接続部分から上記下部電極と対向 する位置にかけて導電性を持たせることによ り上記梁部材の一部を上 部電極と して機能させ、 かつ、 少なく とも上記支持部材との接続部分 から上記下部電極と対向する位置近傍まにかけて、 上記基板面に対し て直交する厚み方向に沿って熱膨張係数が略対称となるように、 上記 梁部材を形成する。
また、 本発明に係るマイ ク ロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記梁部材における上記基板側の面と、 上記梁部材 が接続されている上記支持部材側の面と、 のなす角を鈍角にする。 また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記梁部材との接続部分において、 上記梁部材の上 記基板と反対側の面よ り も高い位置まで突出するよ うに、 上記支持部 材を形成する。
また、 本発明に係るマイ ク ロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記梁部材における上記基板と反対側の面と、 この 反対側の面より も高く突出した上記支持部材の表面と、 のなす角を鈍 角にする。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記梁部材における上記基板側の面と、 この梁部材 が接続されている上記支持部材の側面と、 のなす角を鈍角にする。 また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記接触電極を、 上記梁部材における上記基板側の 面に、 絶縁性部材を介して設ける。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記梁部材における上記接触電極が設けられた面と 反対側の面に、 上記接触電極と対向して補強部材を設ける。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記接触電極を、 上記第 1および第 2の信号線と容 量接続可能な絶縁体膜によって覆う。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記下部電極を、 上記支持部材と上記ギャップとの 間における上記基板上に設ける。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記支持部材と上記梁部材の少なく と も一部とを、 同一の導電性部材からなる一体構造とする。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記梁部材において、 上記支持部材との接続部分か ら少なく と も上記下部電極と対向する位置までの領域を導電性部材で 形成し、 この導電性部材の先端部に上記ギヤップと対向する位置まで 延在する絶縁性部材を設け、 上記接触電極を、 上記ギャップと対向し てこの絶縁性部材に設ける。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記導電性部材を、 半導体材料より形成する。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記梁部材を半導体材料により形成し、 かつ、 上記 接触電極の設けられている部分から上記下部電極と対向する部分にか けての領域を少なく とも絶縁化する。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記半導体材料と して、 単結晶の半導体を用いる。 また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記半導体材料と して、 アモルファス半導体または 多結晶半導体を用いる。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記基板と して、 ガラス基板またはセラミ ック基板 を用いる。
また、 本発明に係るマイクロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記基板と して、 ガリ ウムヒ素基板を用いる。
また、 本発明に係るマイ ク ロマシンスィ ツチの製造方法のその他の 態様においては、 上記マイクロマシンスィ ッチを、 フエ一ズドアレイ アンテナ装置に使用する。
このよ うに構成することによ り本発明は、 梁部材の基板面に対して 直交する厚み方向に沿って熱膨張係数が略対称となっている。 このた め、 従来例のように異種材料間に生じる歪みによつて起こる反りが著 しく緩和される。 このよ う に、 熱膨張係数を厚み方向に対称とする最 も簡単な方法は、 梁部材を単一材料で構成することである。 また、 そ の他に、 上下対称の積層構造とすることももちろん可能である。
ここで、 梁部材の反りを抑制するためには、 特に梁部材が支持部材 に接続される部位近傍、 さ らに具体的には、 支持部材との接続部分か ら下部電極と対向する位置近傍までの領域で、 熱膨張係数を上記のと おりに対称とすることが有効である。 逆に梁部材の先端部近傍では、 その厚さ方向に沿って熱膨張係数が対称となっていなくても、 反りの 発生は小さレ、。
ちなみに、 試作したスィ ッチを測定してみたところ、 片当たり等で 生じる接触抵抗のばらつきが小さく なり、 特性のそろったスィ ツチを 多量に作製することができるようになった。
また、 スィ ッチの周囲温度が変化してもスィ ツチ動作の変化が著し く小さいことも判明した。
また、 本発明の構成によれば、 スィ ッチの機械的強度、 耐久性およ び動作の高速性に関しても、 従来よ り も著しく改善されている。 例え ば、 梁部材と支持部材とのなす角を、 その基板側の面において鈍角と することにより、 梁部材の根本が応力集中によって破壊されるのを防 止することができる。 また、 支持部材を梁部材ょり も高く突出させる ことにより、 梁部材の根本近傍の構造を上下方向に対称に近い形状と することができる。 これにより、 支持部材も含め、 梁部材の根本近傍 における熱膨張係数分布を対称にすることが可能であり、 梁部材の反 りを防止するのに有効である。
また、 支持部材が上に突出していることは、 スィ ッチの動作速度向 上にも有効である。 すなわち、 スィ ッチがオン状態 （下がった状態） からオフ状態 （上がった状態） に復帰する際の速度が速くなるという 効果を得ることができる。 これは、 支持部材が梁部材より も上に突出 している場合の方が、 梁部材の根本部に発生する応力が大きくなるた めである。 また、 スィ ッチをオン オフする際には、 急激な動作であ るため、 梁部材が上下に振動する現象 （バウン ドチャタ リ ングと呼ば れている） が生じることがある。 そこで、 このよ うなバウン ドチヤタ リングを速やかに終了させるためには、 梁部材の根本部に適度な応力 を発生させて梁部材の動的なエネルギーを支持部材に吸収させること が必要であり、 それには支持部材が梁部材ょ り も突出している構造が 有効である。
また、 このよ うなマイクロマシンスィ ッチにおいては、 梁部材が最 も機械的に弱い構造である。 したがって、 製造プロセスにおいてスィ ツチを基板に実装する際等に、 梁部材が基板等との接触により破壊さ れるのを防ぐ構造を有することが望ましい。 そこで、 支持部材を梁部 材より も突出した構造とすることにより、 梁部材の接触事故を抑制す ることができ、 スィ ツチが破壊される危険性を低下させることができ る。
また、 このよ うに支持部材を梁部材ょり も突出させる際においても、 梁部材と支持部材とのなす角を、 その基板と反対側の面において鈍角 とすることが望ましい。 これは梁部材の根本が、 応力集中によって破 壊されるのを防止することができるためである。 なお、 基板面側また は反対面側において、 梁部材と支持部材とのなす角を鈍角とする場合、 その角度をそれぞれ 1 0 0〜 1 7 0 ° の範囲にすることが好ましく、 さらに好ましくは 1 1 0 ° 〜 1 5 0 ° の範囲にするとよレ、。このように することにより、 上述の応力集中を低減させる作用と、 適度な応力を 発生させて動作速度を向上させる作用と、 を両立させることができる。 また、 支持部材および梁部材の少なく と も根本部を含む一部を同一 材料で構成することにより、 両部材間の歪みの低減、 応力の一点集中 の抑制および強度の向上が可能となり、 繰り返し使用に対する耐久性 が向上する。 ここで、 維持部材、 梁部材および上部電極を、 同一の材 料で作製する場合、 製造プロセスを簡略化することができる。
また、 高温プロセスを利用できることから、 梁部材等を構成する材 料の選択が広がり、 種々の導体および半導体を利用することができる ようになり、 材料選択の自由度が増大する。 特に、 高温で作製された 絶縁体膜は、 耐圧特性にすぐれており、 デバイスの電気特性に貢献す るとレヽえる。
さらに、 厚さ方向の自由度が増大したため、 アームの幅を減少する ことができ、 スィツチの寸法を小さくすることが可能となった。
なお、 本発明を構成する梁部材は、 少なく とも支持部材との接続部 分から下部電極と対向する位置にかけて導電性を有するものであるが、 ここでいう導電性とは金属のよ うな導体であるものに限られない。 要 するに、 支持部材を通して下部電極と対向する位置に電圧を印加でき ればよいのであって、 この部位に電流はほとんど流れない。 したがつ て、 この支持部材との接続部分と対向する位置にかけての梁部材の材 料と しては、 金属や半導体材料等を幅広く採用することができる。 ま た、 半導体材料を用いる場合、 不純物添加の有無や不純物濃度は広い 範囲で可変である。
以上の優れた効果により、本発明のマイクロマシンスィ ッチは、個々 ばらばらにして使用する単純なスィ ツチ応用に留まらず、 大面積の基 板上に数万個のオーダで集積化することが要求されるフェーズドアレ イアンテナへの適用を可能とする。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の第 1の実施の形態を示す平面図 （ a ) およびその A— A ' 線断面図 （ b ) である。
図 2は、 図 1 に係るマイ ク ロマシンスィ ツチの製造工程を示す断面 図である。
図 3は、 図 2の続きの製造工程を示す断面図である。
図 4は、 本発明の第 2の実施の形態を示す平面図 （ a ) およびその
B— B ' 線断面図 （ b ) である。
図 5は、 図 4に係るマイ ク ロマシンスィ ツチの製造工程を示す断面 図である。
図 6は、 図 5の続きの製造工程を示す断面図である。
図 7は、 本発明の第 3の実施の形態を示す平面図 （ a ) およびその
C一 C ' 線断面図 （ b ) である。
図 8は、 本発明の第 4の実施の形態を示す平面図である。
図 9は、 本発明の第 5の実施の形態を示す断面図である。
図 1 0は、 本発明の第 6の実施の形態を示す断面図である。
図 1 1は、 本発明の第 7の実施の形態を示す断面図である。
図 1 2は、 フェーズドアレイアンテナ装置 （本発明の第 8の実施の 形態） を示すブロック図である。
図 1 3は、 図 1 2に係るフェーズドアレイアンテナ装置の詳細な構 成を示す分解斜視図である。
図 1 4は、 図 1 3に係る移相回路を示す平面図である。
図 1 5は、 図 1 4に係るマイクロマシンスィ ッチの周辺を示す平面 図である。
図 1 6は、 従来例を示す平面図 （ a ) およびその D— D ' 線断面図 ( b ) である。 発明を実施するための最良の形態
次に、 本発明の実施の形態について図を用いて説明する。 第 1の実施の形態
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態の平面図 （ a ) およびその A— A ' 線断面図 （ b ) を示す。 同図に示すよ う に、 本実施の形態では、 誘電率の大きなガラス製の基板 1上に、 シリ コンからなるスィ ツチ本 体部 1 4 と、 金からなる下部電極 4 と、 金からなる信号線 3が設けら れている。 また、 基板 1 の裏面にはアース板 2が形成されている。 スィ ッチ本体部 1 4は、 支持部材 7 と、 片持ちアーム 8 と、 上部電 極 9 との一体構造となっている。 支持部材 7からは、 シリ コンからな る二本の片持ちアーム 8が基板面に対してほぼ水平に延びている。 二 本の片持ちアーム 8は、 従来例における一本のアームと比べてアーム の回転運動を低く抑えるこ とができ、 スィ ッチの片当たり接触を防止 するのに役立つ。 ただし、 条件に応じて片持ちアーム 8の本数を変え ればよいのであって、 本発明には 1本および 2本以上の片持ちアーム 8を有する構造が含まれる。
ところで、 支持部材 7 と片持ちアーム 8 と接続部分においては、 そ の表面におけるなす角 α， 13が、 それぞれ鈍角 （ 9 0 ° < α， Ρ < 1 8 0 ° ) となるように調整することが好ましレ、。 このよ う にすること により、 片持ちアーム 8の強度を高めることができ、 1 M H z以上と いった高周波数のスィツチング動作を可能とする。
片持ちアーム 8の先端には、 シリ コンからなる上部電極 9が設けら れている。 上部電極 9は、 下部電極 4 と空間的な隙間を介して対向し ている。
支持部材 7は、 基板 1上に形成されている信号線 3 a に接続されて おり、 この信号線 3 aは、 支持部材 7および片持ちアーム 8を介して 上部電極 9 と電気的に接続されている。
また、 二酸化シリ コンあるいは窒化シリ コン膜等の絶縁体膜からな る絶縁性部材 6が、 上部電極 9の下面に下部電極 4 と対向する位置か ら信号線 3に対向する位置にかけて設けられている。 この信号線 3に 対向する絶縁性部材 6の下側の位置には、 金からなる接触電極 5が設 けられている。
このように絶縁性部材 6を設けることにより、 接触電極 5 と上部電 極 9 との短絡、 および、 スイッチング動作時における上部電極 9 と下 部電極 4との接触を防止することができる。 ただし、 絶縁性部材 6は、 最低限接触電極 5 と上部電極 9 との間にあればよい。 なお、 高周波信 号をスィ ツチングする場合は、 信号線 3 と容量結合可能な範囲で接触 電極 5の表面を絶縁体膜で覆っていてもよい。 逆に信号線 3を絶縁体 膜で覆っても構わない。
このように、 接触電極 5 と対向する絶縁性部材 6の上側には、 片持 ちアーム 8 より も厚みのある上部電極 9が設けられているため、 接触 電極 5 と絶縁性部材 6 との間に生じる歪みによる反りを小さく抑える ことができる。 したがって、 接触電極 5は絶えず基板 1に対して平行 な状態を保つことができ、 片当たり による接触抵抗の増大を抑えるこ とができる。
ここで、 本実施の形態の動作について説明する。
信号線 3 a を介して上部電極 9 と下部電極 4 との間に 3 0 Vの電圧 を印加すると、 静電気力により上部電極 9に基板方向 （下向き） に引 力が働く。 このため、 片持ちアーム 8が下側に湾曲して接触電極 5が 信号線 3 と接触するようになる。
信号線 3は、 図 1 ( b ) に示すように接触電極 5に対向する位置に 隙間が設けられている。 このため、 電圧が印加されない状態では信号 線 3に電流は流れないが、 電圧が印加されて接触電極 5が信号線 3 と 接触した状態では信号線 3を電流が流れることができる。 このように、 下部電極 4への電圧印加によって信号線 3を通る電流あるいは信号の オン オフを制御することができる。 また、 3 0 G H zの信号を极っ た場合、 従来の H E M T (Hi gh E l ec tron Mob i l i t y Trans i s tor)スィ ッ チでの挿入損失が 3〜4 d Bであったのに対し、 本実施の形態のスィ ツチでは 2 . 5 d Bという結果が得られた。
このように本実施の形態では、 上部電極 9は導電性の片持ちアーム 8を介して導電性の支持部材 7 と電気的に接続されているため、 上部 電極 9への電圧印加を容易に行うことができる。 ただし、 上部電極 9 は電気的に浮遊した状態であっても構わない。 その場合、 信号線 3 a は不要であり、 スィ ツチを動作させるためには下部電極 4に電圧を印 加するだけでよレ、。
また、 支持部材 7 と片持ちアーム 8 と上部電極 9 とを、 不純物が一 部あるいは全体に拡散された半導体で作製することができる。 その場 合、 スィ ツチの動作時に上部電極 9 と下部電極 4 との間に流れる電流 は、 極めて小さなものであるから、 これら半導体の不純物の含有量を 精密に制御する必要はない。
また、 以下の作製方法に述べるように片持ちアーム 8の厚さを、 他 の構成要素に比べて薄く制御すること も容易である。 このよ うに個々 の要素の厚さを制御することによって、 剛性の大きな構成要素の中に 柔らかい片持ちアーム 8を作製することができる。 したがって、 剛性 の大きな要素では電圧印加時の変形が基板 1 に対して水平に行われ、 変形のほとんどが薄い片持ちアーム 8によってなされることになる。 これは、 スィッチの片当たりを低く抑えることに役立つものである。 ただし、 上部電極 9の厚さを、 片持ちアーム 8 と同じにしたものも 本発明に含むことができる。 このよ うな構造は、 作製方法が簡略化さ れるという長所がある。
なお、 本実施の形態の代表的な寸法は、 表 1のとおりである。 幅 （縦方向） 長さ （横方向） 厚さ 片持ちアーム 8 0 μ m 6 0 m ύ μ m 上部電極 9 1 0 0 μ m 2 0 0 μ m 1 0 μ m 接触電極 5 7 0 μ m 1 0 μ m 1 μ m ここで、 幅は図 1 ( a ) の平面図に対して縦方向の長さ、 長さは図 1 ( a ) の平面図に対して横方向の長さ、 厚さは図 1 ( b ) の断面図 に対して縦方向の長さをそれぞれ示す。
しかし、 これら寸法は個々の応用に応じて設計すべき ものであり、 上述の数値に限定されるものではない。 本発明においては、 その増大 した設計自由度により、 広い範囲の設計が可能である。
ここで、 図 1 に係るマイ ク ロマシンスィ ッチの製造工程について図 を参照して説明する。
図 2， 3 は、 図 1 に係るマイ ク ロマシンスィ ッチの製造工程を示す 断面図である。 製造工程について順次説明する。
まず、 図 2 ( a ) に示すように、 シリ コンからなる基板 1 1 に二酸 化シリ コン膜からなるパタン 1 2を形成し、 水酸化テ トラメチルアン モニゥム （TMA H) 等のェツチング液を用いて基板 1 1 を約 6 m ほどェツチングする。
ここで、 基板 1 1 と しては （ 1 0 0 ) 面を主面とするシリ コンを用 いた場合、 エッチング速度の面方位依存性により、 エッチング後は （ 1 1 1 ) 面が側面に露出した台形となる。
次いで、 図 2 ( b ) に示すように、 新たにバタン 1 3を基板 1上に 形成し、 このパタン 1 3をマスクにしてマスクの無い領域にボロンを 拡散させ、 その後、 ボロンの深い拡散を行うため、 例えば 1 1 5 0 °C で 1 0時間ほど熱拡散を実施する。 このとき、 高濃度のボロンが約 1 0 mの深さまで拡散される。 その結果、 支持部材 7 と上部電極 9 と が作製される。
次いで、 図 2 ( c ) に示すよ うに、 片持ちアーム 8に対応する領域 のパタン 1 3を除去してから、 残ったパタン 1 3をマスクにしてマス クの無い領域にボロンを拡散させる。 その結果、 支持部材 7， 片持ち アーム 8および上部電極 9からなるスィツチ本体部 1 4ができあがる。 なお、 今回はボロンの浅い拡散を行うため、 例えば 1 1 5 0。Cで 2 時間ほど熱拡散を実施する。 このとき、 高濃度のボロンが約 2 μ m深 さまで拡散される。
次いで、 図 2 ( d ) に示すよ うに、 上部電極 9に二酸化シリ コン 1 μ mおよび窒化膜 0 . 0 5 mからなる絶縁性部材 6を作製する。 次いで、 図 3 ( e ) に示すよ うに、 絶縁性部材 6上に金メ ッキを用 いて接触電極 5を作製する。
次いで、 図 3 ( f ) に示すように、 このよ うにして作製された基板 1 1 を、 金からなる下部電極 4および金からなる信号線 3， 3 a の形 成されたガラス製の基板 1 に載置する。 この基板 1 は上述のシリ コン プロセスとは別個の工程で予め作製しておく。 その後、 支持部材 7を 基板 1上に接着する。 このとき、 シリ コンとガラスとの接着には、 静 電接着技術を利用することができる。
最後に、 図 3 ( g ) に示すよ うに、 基板 1 1 をエチレンジアミンピ ロカテコール等のポロン濃度選択性が大きいェツチング液に投入し、 ボロンが拡散されていない部分を溶解する。 その結果、 基板 1上にマ イクロマシンスィ ッチを作製することができる。
なお、 基板 1がセラミ ックあるいはガリ ウムヒ素等で形成されてい るのであれば、 接着剤を用いて支持部材 7 とこれらの基板とを接着さ せることも可能である。 もしくは、 これら基板の表面にガラスを 2〜 5 μ m程度スパッタ しておく と、 静電接着技術を使うことも可能であ る。
以上のよ うに本実施の形態では、 単結晶シリ コン基板をェツチング することによって片持ちアーム 8等からなるスィ ツチ本体部 1 4を作 製している。 このよ うに、 本実施の形態は材料と して単結晶体を利用 することにより、 機械特性と して最も信頼性のおける構造体を作製す ることができるとレヽぅ利点がある。
また、 片持ちアーム 8を単結晶体のみで作製しているため、 従来例 のよ うに複数の材料を張り合わせた構造に比べ、 熱膨張係数に起因す る反りが発生することはない。 すなわち、 片持ちアーム 8の基板 1の 面に対して直交する方向に沿った熱膨張係数の変化を、 基板面側とそ の反対面側とで互いに対称とすることにより、 反りの発生を抑制して いる。
一方、 ここに述べた方法以外にも、 基板 1上に種々の薄膜を堆積し て選択ェツチングを利用し、 本発明の構造をもつスィ ツチを作製する こと も可能である。 例えば、 スィ ッチ本体部 1 4を単結晶シリ コンで はなく、 アモルファスシリ コン、 ポリ シリ コンまたは高抵抗の半導体 材料 （G a A s， 鉄を ドープした I n P等） を使って作製してもよい。 また、 スィ ッチ本体部 1 4を半導体ではなく、 金やアルミニウム等の 金属を使って作製してもよい。
次に、 本発明のその他の実施の形態について図を参照して説明する。 第 2の実施の形態
図 4は、 本発明の第 2の実施の形態の平面図 （ a ) およびその B— B ' 線断面図 （ b ) を示す。 同図に示すように、 本実施の形態では、 誘電率の大きなガラス製の基板 1上に、 シリ コンからなる支持部材 7 と、 金からなる下部電極 4 と、 金からなる信号線 3が設けられている。 また、 基板 1の裏面にはアース板 2が形成されている。
スィ ッチ本体部 1 4は、 支持部材 7 と、 片持ちアーム 8 と、 上部電 極 9 との一体構造となっている。 支持部材 7からは、 シリ コンからな る二本の片持ちアーム 8が基板面に対してほぼ水平に延びている。 二 本の片持ちアーム 8は、 従来例における一本のアームと比べてアーム の回転運動を低く抑えることができ、 スィ ッチの片当たり接触を防止 するのに役立つ。 ただし、 条件に応じて片持ちアーム 8の本数を変え ればよいのであって、 本発明には 1本および 2本以上の片持ちアーム 8を有する構造が含まれる。
ところで、 支持部材 7 と片持ちアーム 8 との接続部分においては、 その表面におけるなす角 α， 13 が、 それぞれ鈍角 （ 9 0 ° < α , β く 1 8 0 ° ) となるよ うに調整することが好ましい。 このよ うにするこ とによ り、 片持ちアーム 8の強度を高めることができ、 1 M H z以上 といった高周波数のスィツチング動作を可能とする。
片持ちアーム 8の先端には、 シリ コンからなる上部電極 9が設けら れている。 上部電極 9は、 下部電極 4 と空間的な隙間を介して対向し ている。
支持部材 7は、 基板 1上に形成されている信号線 3 a に接続されて おり、 この信号線 3 a は、 支持部材 7および片持ちアーム 8を介して 上部電極 9 と電気的に接続されている。
また、 二酸化シリ コンあるいは窒化シリ コン膜等の絶縁体膜からな る絶縁性部材 6 、 上部電極 9の下面から始まって信号線 3に対向す る位置まで延びている。 この信号線 3に対向する絶縁性部材 6の下側 の位置には、 金からなる接触電極 5が設けられている。 なお、 高周波 信号をスイ ッチングする場合は、 信号線 3 と容量結合可能な範囲で接 触電極 5の表面を絶縁体膜で覆ってもよい。 逆に信号線 3を絶縁体膜 で覆っても構わない。
接触電極 5 と対向する絶縁性部材 6の上側には、 シリ コンからなる 補強部材 1 ◦が設けられている。 これは、 接触電極 5 と絶縁性部材 6 との間に生じる歪みによる反り を小さく抑えるために設けられたもの である。 このように、 補強部材 1 0を設けることにより、 接触電極 5 は絶えず基板 1 に対して平行な状態を保つことができ、 片当たり によ る接触抵抗の増大を抑えることができる。 なお、 補強部材 1 0は、 絶 縁性部材 6の材料や膜厚等によっては必ずしも必要ではなく 、 これが ない構造も本発明に含まれる。
ここで、 本実施の形態の動作について説明する。
上部電極 9 と下部電極 4 との間に 3 0 Vの電圧を印加すると、 諍電 気力により上部電極 9に基板方向 （下側） に引力が働く。 このため、 片持ちアーム 8が下側に湾曲して接触電極 5が信号線 3 と接触するよ うになる。
信号線 3は、 図 4 ( b ) に示すように接触電極 5に対向する位置に 隙間が設けられている。 このため、 電圧が印加されない状態では信号 線 3に電流は流れないが、 電圧が印加されて接触電極 5が信号線 3 と 接触した状態では信号線 3を電流が流れることができる。 このように、 下部電極 4への電圧印加によって信号線 3を通る電流あるいは信号の オン Zオフを制御することができる。 また、 3 0 G H zの信号を扱つ た場合、 従来の H E M T (H i gh E l ec tron Mob i l i t y Trans i s tor)スイ ツ チでの挿入損失が 3〜 4 d Bであったのに対し、 本実施の形態のスィ ツチでは 0 . 2 d Bという結果が得られた。
本実施の形態では、 上部電極 9は導電性の片持ちアーム 8を介して 導電性の支持部材 7 と電気的に接続されているため、 上部電極 9への 電圧印加を容易に行う ことができる。 ただし、 上部電極 9は電気的に 浮遊した状態であっても構わない。 その場合、 信号線 3 aは不要であ り、 スィ ツチを動作させるためには下部電極 4に電圧を印加するだけ でよい。
また、 支持部材 7 と片持ちアーム 8 と上部電極 9 と補強部材 1 0と は、 不純物が一部あるいは全体に拡散された半導体から作製すること ができる。 その場合、 スィ ッチの動作時に上部電極 9 と下部電極 4 と の間に流れる電流は、 極めて小さなものであるから、 これら半導体の 不純物の含有量を精密に制御する必要はない。
また、 以下の作製方法に述べるように片持ちアーム 8の厚さを、 他 の構成要素に比べて薄く制御することも容易である。 このように個々 の要素の厚さを制御することによって、 剛性の大きな構成要素の中に 柔らかい片持ちアーム 8を作製することができる。
剛性の大きな要素では電圧印加時の変形が基板 1に対して水平に行 われ、 変形のほとんどが薄い片持ちアーム 8によってなされることに なる。 これは、 スィ ッチの片当たり を低く抑えることに役立つもので ある。
ただし、 上部電極 9および補強部材 1 0の厚さを、 片持ちアーム 8 と同じにしたものも本発明に含むことができる。 このような構造は、 作製方法が簡略化されるという長所がある。
なお、 本実施の形態の代表的な寸法は、 表 2のとおりである。 表 2
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ここで、 幅は図 4 ( a ) の平面図に対して縦方向の長さ、 長さは図 4 ( a ) の平面図に対して横方向の長さ、 厚さは図 4 ( b ) の断面図 に対して縦方向の長さをそれぞれ示す。
しかし、 これら寸法は個々の応用によって設計すべきものであり、 上述の数値に限定されるものではない。 本発明においては、 その増大 した設計自由度により、 広い範囲の設計が可能である。
ここで、 図 4に係るマイクロマシンスィ ツチの製造工程について図 を参照して説明する。
図 5， 6は、 図 4に係るマイク ロマシンスィ ッチの製造工程を示す 断面図である。 製造工程について順次説明する。
まず、 図 5 ( a ) に示すように、 シリ コンからなる基板 1 1に二酸 化シリ コン膜からなるバタン 1 2を形成し、 水酸化テ 卜ラメチルアン モニゥム （T M A H ) 等のエッチング液を用いて基板 1 1を約 6 μ m ほどェツチングする。
ここで、 基板 1 1 と しては （ 1 0 0 ) 面を主面とするシリ コンを用 いた場合、 ェツチング速度の面方位依存性により、 ェツチング後は （ 1 1 1 ) 面が側面に露出した台形となる。 次いで、 図 5 ( b ) に示すよ うに、 新たにパタン 1 3を基板 1上に 形成し、 このパタン 1 3 をマスクに してマスクの無い領域にボロ ンを 拡散させ、 その後、 ボロンの深い拡散を行うため、 例えば 1 1 5 0 °C で 1 0時間ほど熱拡散を実施する。 このとき、 高濃度のボロンが約 1 0 μ mの深さまで拡散される。 その結果、 支持部材 7 と上部電極 9 と 捕強部材 1 0とが作製される。
次いで、 図 5 ( c ) に示すよ うに、 片持ちアームに対応する領域の パタン 1 3を除去してから、 残ったパタン 1 3をマスクにしてマスク の無い領域にボロンを拡散させる。 その結果、 支持部材 7 , 片持ちァ ーム 8および上部電極 9からなるスィ ツチ本体部 1 4ができあがる。 なお、 今回はボロンの浅い拡散を行うため、 例えば 1 1 5 0 °Cで 2 時間ほど熱拡散を実施する。 このとき、 高濃度のボロンが約 2 μ m深 さまで拡散される。
次いで、 図 5 ( d ) に示すよ うに、 上部電極 9から補強部材 1 0に かけて、 二酸化シリ コン 1 mおよび窒化膜 0 . 0 5 /i mからなる絶 縁性部材 6を作製する。
次いで、 図 6 ( e ) に示すよ うに、 補強部材 1 0に対向する絶縁性 部材 6上に金メ ツキを用いて接触電極 5を作製する。
次いで、 図 6 ( f ) に示すよ うに、 このよ うにして作製された基板 1 1 を、 金からなる下部電極 4および金からなる信号線 3 , 3 a の形 成されたガラス製の基板 1 に載置する。 この基板 1は上述のシリ コン プロセスとは別個の工程で予め作製しておく。 その後、 支持部材 7を 基板 1上に接着する。 このとき、 シリ コンとガラスとの接着には、 諍 電接着技術を利用することができる。
最後に、 図 6 ( g ) に示すよ うに、 基板 1 1 をエチレンジアミンピ ロカテコール等のボロン濃度選択性が大きいェツチング液に投入し、 ボロンが拡散されていない部分を溶解する。 その結果、 基板 1上にマ イクロマシンスィツチを作製することができる。
なお、 基板 1がセラミ ックあるいはガリ ゥム砒素等で形成されてい るのであれば、 接着剤を用いて支持部材 7 とこれらの基板とを接着さ せることも可能である。 もしくは、 これら基板の表面にガラスを 2〜 5 m程度スパッタ しておく と、 静電接着技術を使うことが可能であ る。
以上のように本実施の形態では、 単結晶シリ コン基板をェツチング することによって片持ちアーム 7等からなるスィ ツチ本体部 1 4を作 製している。 このよ うに、 本実施の形態は材料と して単結晶体を利用 することにより、 機械特性と して最も信頼性のおける構造体を作製す ることができるという利点がある。
また、 片持ちアーム 8を単結晶体のみで作製しているため、 従来例 のよ うに複数の材料を張り合わせた構造に比べ、 熱膨張係数に起因す る反りが発生することはない。 すなわち、 片持ちアーム 8の基板 1の 面に対して直交する方向に沿つた熱膨張係数の変化を、 基板面側とそ の反対面側とで互いに対称とすることにより、 反りの発生を抑制して いる。
一方、 ここに述べた方法以外にも、 基板 1上に種々の薄膜を堆積し て選択ェツチングを利用し、 本発明の構造をもつスィ ツチを作製する こと も可能である。 例えば、 スィ ッチ本体部 1 4および補強部材 1 0 を単結晶シリ コンではなく、 アモルファスシリ コン、 ポリ シリ コ ンま たは高抵抗の半導体材料 （G a A s , 鉄を ド一プした I n P等） を使 つて作製してもよい。 また、 スィ ッチ本体部 1 4および補強部材 1 0 を半導体ではなく、 金やアルミニウム等の金属を使って作製してもよ い。 第 3の実施の形態
図 7は、 本発明の第 3の実施の形態の平面図 （a ) および断面図 （ b ) を示す。 同図に示すように、 図 4 と同一符号の構成要素は、 同一また は同等の構成要素であることを示している。
本実施の形態では、 絶縁性部材 6 bが上部電極 9の端面から延びて いる点が、 第 2の実施の形態と大きく異なる点である。 この絶縁性部 材 6 bは、 酸化膜、 窒化膜等の絶縁薄膜によって形成することもでき るが、 上部電極 9 と同一の半導体材料を使って形成することが可能で ある。 その場合、 例えば高抵抗の半導体材料 （G a A s , 鉄をドープ した I n P等） で絶縁性部材 6 bを除く支持部材 7， 片持ちアーム 8 および上部電極 9のみに不純物を拡散して抵抗を下げるという方法、 または、 絶縁性部材 6 bの領域に酸素等のイオンを打ち込んで抵抗を 高くする方法等を利用することができる。 本実施の形態には、 補強部 材 1 0を接触電極 5に対向する位置に設けているが、 これがない構造 も本発明に含まれる。
また、 補強部材 1 0は、 低抵抗または高抵抗の何れであってもよい。 また、 本実施の形態では、 上部電極 9の下側に絶縁性部材 6 b とは 別個に絶縁性部材 6 aが設けられている。 これは、 上部電極 9 と下部 電極 4 との間に電圧を印加したとき、 互いに接触して短絡が起こらな いよ うにするためである。 この絶縁性部材 6 a の厚さは、 接触電極 5 より も薄くすることが望ましい。
また、 絶縁性部材 6 aは図 7 ( b ) のよ う に上部電極 9の下面に設 けられてもよいし、 下部電極 4の上面に設けられていてもよい。 また は、 上部電極 9の下面および下部電極 4の上面の両者に設けられてい てもよい。
また、 本実施の形態では、 第 1の実施の形態のものと比べて、 絶縁 性部材 6 bが基板 1 に対して上側に位置するようになったため、 接触 電極 5 と信号線 3 との隙間が大きく取れるよ うになる。 このため、 ォ フ時の静電容量が小さくなり、 オフ時の漏れ電流を小さく抑えること が可能となる。
以上の実施の形態では、 基板 1の具体例と してガラス基板をあげて 説明した。 ガラス基板はガリ ウムヒ素基板に比べて安価であり、 多数 のスィ ツチを集積化することが要求されるフェーズドアレイアンテナ 等の応用において有望な材料である。 しかし、 本発明の構造はこれに 限られるものではなく、 ガリ ウムヒ素、 シリ コン、 セラミ ック、 プリ ン ト基板等においても有効である。
また、 上部電極 9に穴を開けることにより、 上部電極 9 と下部電極 4との間に存在する空気によるスクイーズ効果を減少させる手法も本 発明に含まれる。 本発明では、 上部電極 9および補強部材 1 0によつ て絶縁性部材 6 bの強度を補強することが容易である。 このため、 内 部に複数個の穴を設けたと しても、 可動部全体の剛性は十分に大きく 保つことが可能である。
さらに、 絶縁性部材 6 b , 接触電極 5および補強部材 1 0にも穴を あけ、 空気を通しゃすくするとスクイーズ効果を著しく抑えることが 可能である。 第 4の実施の形態
図 8は、 本発明の第 4の実施の形態を示す平面図である。 同図にお いて、 図 1 における同一符号のものは同一または同等の構成要素を示 す。 図 8に示すように、 本実施の形態は下部電極 4を信号線 3のギヤ ップ中に設けたものである。 もちろん、 下部電極 4は信号線 3の端部 より も低い位置に設けられており、 片持ちアーム 8が下側に湾曲して 接触電極 5が信号線 3の端部と接触することはあっても、 接触電極 5 が下部電極 4と接触するよ うなことはない。
このように、 アームの少しでも先の方に下部電極 4を設けることに より、 僅かな静電気力でアームを稼働させることができ、 ひいては下 部電極 4に印加する電圧値を小さくすることができる。 もちろん、 こ のような構成で高周波信号を扱った場合、 信号線 3を流れる信号が下 部電極 4に漏れ易いといえる。 したがって、 このような構成では、 D Cや低周波の信号のみを极うようにするとよい。 第 5の実施の形態
図 9は、 本発明の第 5の実施の形態を示す断面図である。 同図にお いて、 図 1における同一符号のものは同一または同等の構成要素を示 す。 図 9に示すように、 本実施の形態は信号線 3を挟んで 2個の支持 部材 7を基板 1上に配設している。 したがって、 上部電極 9は各支持 部部材 7からそれぞれ延びている片持ちアーム 8に接続され、 両側で 支持した構造となっている。 また、 十分な静電気力を発生させるため、 上部電極 9の下には信号線 3を挟んで 2個所に下部電極 4が配設され ている。
このように、 複数の支持部材 7を使って上部電極 9を支持した構成 も、 本発明に含まれる。 また、 支持部材 7の個数をさらに増やして 2 個以上にしてもよく、 そのような構造も本発明に含まれる。 第 6の実施の形態
図 1 0は、 本発明の第 6の実施の形態を示す断面図である。 同図に おいて、 図 1における同一符号のものは同一または同等の構成要素を 示す。 図 1 0に示すように、 本実施の形態はスィ ツチ本体部 1 4の表 面を酸化させるなどし、 片持ちアーム 8を、 シリ コン層 8 a とそれを 両側から挟む酸化シリ コン層 8 b とかなる構造にしたものである。 こ のよ うに、 両側の酸化シリ コン層 8 bの厚さを等しく してやれば、 基 板 1側とその反対側の熱膨張係数は対称となるため、 高温処理を行つ ても片持ちアーム 8の反りは抑制される。 第 7の実施の形態
図 1 1は、 本発明の第 7の実施の形態を示す断面図である。 同図に おいて、 図 1 0における同一符号のものは同一または同等の構成要素 を示す。 図 1 1に示すように、 本実施の形態は片持ちアーム 8を 2種 以上の材料からなる薄膜を交互に積層した超格子構造を有するもので ある。 第 6の実施の形態同様に、 本実施の形態においても、 基板 1側 の熱膨張係数とその反対側の熱膨張係数とを対称にすることができる ため、 温度変化による片持ちアーム 8のそりを抑制することができる。 第 8の実施の形態
第 1〜 7の実施の形態に係るマイクロマシンスィッチを、 フェーズ ドアレイァンテナに適用した例について説明する。
以下に示すように、 上述のマイクロマシンスィ ッチは、 D C〜高周 波信号まで幅広く適用することができ、 特にフェーズドアレイアンテ ナ装置に適用すると効果的である。
図 1 2は、 特願平 1 0— 1 7 6 3 6 7号に開示されたフェーズドア レイアンテナ装置を示すブロック図である。 同図に示すように、 フエ ーズドアレイアンテナ装置は、 M個 （Mは 2以上の自然数） のアンテ ナ 2 3を有し、 アンテナ 2 3は移相回路 2 4に接続されている。 この 移相回路 2 4は、 データ分配回路 2 4 a と、 このデータ分配回路 2 4 aに接続された M個のデータラツチ回路 2 4 b と、 このデ一タラッチ 回路 2 4 b接続された移相器 2 4 c とによって構成されている。
したがって、 各アンテナ 2 3は Nビッ ト （Nは自然数） の移相器 2 4 cにそれぞれ接続され、 各移相器 2 4 cは分配合成器 2 2を介して 給電部 2 1に接続されている。
また、 データ分配回路 2 4 a は、 制御装置 2 0に接続されている。 なお、 データ分配回路 2 4 aおよびデータラ ッチ回路 2 4 bは、 基板 上に薄膜トランジスタ回路 （T F T回路） で実現されている。
また、 移相器 2 4 cは、 各ビッ ト毎に上述のマイクロマシンスイ ツ チを備えており、 各デ一タラツチ回路 2 4 bは各移相器 2 4 cのマイ クロマシンスィ ッチに接続されている。 このように、 同図に示された フェーズドアレイァンテナ装置では、 従来外付け I Cだった移相器の 駆動回路を T F T回路で構成し、 移相器 2 4 c等と同一層に形成して いる。
次に、 図 1 2に示されたフェーズドアレイアンテナ装置の動作につ いて説明する。 制御装置 2 0は、 予め設定されているアンテナ 2 3の 位置と使用する周波数とに基づいて、 放射ビームを所望の方向に向け るのに最適な移相量を Nビッ 卜の精度で計算し、 その結果を制御信号 と してデータ分配回路 2 4 aに出力する。 データ分配回路 2 4 aは、 各データラツチ回路 2 4 bに制御信号を分配する。
アンテナ 2 3における電波の放射方向は、 全てのアンテナ 2 3につ いて一斉に切り換えられる。 その際、 各データラッチ回路 2 4 bは、 ビーム方向を切り換えるためのタイ ミング信号に同期して、 保持デー タを入力データである制御信号に書き換え、 保持データ （制御信号） に基づき、 移相器 2 4 cが必要とするビッ トのマイクロマシンスイ ツ チに対して駆動電圧を一斉に印加する。
マイクロマシンスィツチに駆動電圧が印加されると、 マイクロマシ ンスィ ツチは回路を閉じて、 そのマイクロマシンスィ ツチが含まれる ビッ トをオン状態にする。 そして、 移相器 2 4 cのどのビッ トがオン 状態になるかで、 その移相器 2 4 cの移相量が設定される。
各移相器 2 4 cは、 このようにして設定された移相量だけ高周波信 号の位相を変え、 各アンテナ 2 3に給電する。 そして、 各アンテナ 2 3は、 給電位相に応じた位相の放射をし、 その放射が等位相面が生成 することにより、 この等位相面と垂直な方向に放射ビームを形成する。 次に、 図 1 2に係るフェーズドアレイアンテナ装置の詳細な構造に ついて説明する。
図 1 3は、 フェーズドアレイアンテナ装置を示す分解斜視図である。 同図に示されるように、 全体構成は多層構造となっている。 すなわち、 分配合成層 L 1 と、 誘電体層 L 2 と、 給電用スロッ ト層 L 3 と、 誘電 体層 L 4 と、 放射素子と移相器と T F T回路とから.なる層 （以下、 移 相回路層という） L 5 と、 誘電体層 L 6 と、 無給電素子層 L 7 とがそ れぞれ密着して張り合わされている。
各層は、 フォ ト リ ソグラフィおよびエッチング技術、 および、 接着 技術等を利用して多層化されている。 例えば、 無給電素子層 L 7およ び移相回路層 L 5は、 誘電体層 L 6の各面に形成された金属膜に対し て、 フォ ト リ ソグラフィおよびエッチング技術を施して形成される。 給電用スロ ッ ト層 L 3は、 誘電体層 L 4の片面に形成された金属膜に 対して、 フォ ト リ ソグラフィおよびエツチング技術を施すことによつ て形成される。
さて、 無給電素子層 L 7には、 複数の無給電素子 3 2が形成されて いる。 この無給電素子 3 2は、 アンテナの帯域を広げるために用いら れ、 誘電体層 L 6を介して移相回路層 L 5の放射素子と電磁結合され ている。 また、 誘電体層 L 6には、 比誘電率が 2〜 1 0程度の誘電体 が用いられる。 例えば、 ガラスを用いれば製造コス トを低減させるこ とができ、 誘電体層のうちの少なく とも一層にガラスを用いるのが望 ましい。 なお、 製造コス トの問題を無視すれば、 誘電体層 L 6に比誘 電率の高いアルミナゃ比誘電率の低い発泡材等の誘電体を使用しても よい。
次いで、 移相回路層 L 5には、 図 1 2に示されたアンテナ 2 3の一 部と、 移相回路 2 4 と、 アンテナ 2 3に給電するためのス ト リ ップラ ィン等が形成されている。
次いで、 誘電体層 L 4は、 アルミナ等の比誘電率が 3〜 1 2程度の 誘電体で形成されている。
次いで、 給電用スロッ ト層 L 3は、 導電性を有する金属によって形 成され、 給電用結合手段である給電用スロッ ト 3 0が複数形成されて いる。 なお、 給電用スロッ ト層 3 0は、 誘電体層 L 4に適宜設けられ たスルーホールを介して移相回路層 L 5 と接続され、 移相回路層 L 5 の接地と して機能する。
次いで、 分配合成層 L 1 には、 複数の分配合成器 2 2が形成されて いる。 分配合成器 2 2は、 給電用スロ ッ ト層 L 3に設けられた給電用 スロッ ト 3 0を介して移相回路層 L 5 と電磁的に結合されている。 1 個の分配合成器 2 2 と 1個の給電用スロッ ト 3 0とは、 1個の給電ュ ニッ トを構成し、 各ユニッ トはマ ト リ ックス状に配置されている。 た だし、 マ トリ ツクス状に配置されていないものも本発明に含まれる。 なお、 放射素子 3 2は、 マ 卜 リ ツクス状に配置されていてもよいし、 単に 2次元的に配列されているだけでもよい。 あるいは一方向に整列 配置されていてもよい。 また、 図 1 3では分配合成器 2 2 と移相回路 層 L 5 とが、 給電用スロッ ト層 L 3を介して電磁的に結合されている が、 分配合成器 2 2 と移相回路層 L 5 とが給電ピン等の他の給電用結 合手段で接続されている場合においては、 同一面に形成されていても よい。
次に、 図 1 3に示された移相回路層 L 5について詳細に説明する。 図 1 4は、 移相回路層 L 5の 1ユニッ トを示す平面図である。 同図 に示すようにガラス基板等の誘電体層 L 6には、 放射素子 4 1、 移相 器群 4 0およびデータラッチ回路 4 6が形成されている。 ただし、 デ 一タラツチ回路 4 6は移相器 4 0 a〜 4 0 dの各ビッ ト毎に設けられ ている。
また、 ス ト リ ップライン 4 2は、 放射素子 4 1から移相器群 4 0を 介して、 図 1 3に示された給電用スロ ッ ト 3 0に対応する位置まで配 設されている。 そして、 放射素子 4 1 と しては、 例えばパッチアンテ ナ、 プリ ンテッ ドダイポール、 スロ ッ トアンテナ、 アパーチャ素子等 が使用される。 ス ト リ ップライン 4 2 と しては、 マイク ロス ト リ ップ 線路、 ト リプレー ト線路、 コプレーナ線路、 スロ ッ ト線路等の分布定 数線路が使用される。
また、 図 1 4に示す移相器群 4 0は、 全体で 4 ビッ トの移相器を構 成しており、 すなわち 4個の移相器 4 0 a， 4 0 b , 4 0 cおよび 4 0 dによって構成されている。 各移相器 4 0 a〜 4 0 dは、 それぞれ 給電する位相を 2 2. 5° , 4 5 ° ， 9 0° ， 1 8 0° だけ変化させ ることができ、 ス ト リ ップライ ンとマイ ク ロマシンスィ ッチとで構成 されている。
ここで、 移相器 4 0 a〜 4 0 cは、 ス ト リ ップライン 4 2 と接地 4 3との間に接続された 2個のス ト リ ップライ ン 44 と、 ス ト リ ップラ イン 4 4の途中に接続されたマイ ク ロマシンスィ ッチ 4 5 とで構成さ れている。 これらの移相器は、 ローデッ ドライン形移相器を構成して いる。
一方、 移相器 4 0 dでは、 ス ト リ ップライ ン 4 2の途中に接続され たマイ ク ロマシンスィッチ 4 5 a と、 コの字型のス ト リ ップライン 4 4 a と、 ス ト リ ップライン 4 4 a と接地 4 3 との間に接続されたマイ クロマシンスィ ッチ 4 5 a とで構成されている。 この移相器は、 スィ ツチドライン形移相器を構成している。
一般に、 移相量が小さい場合にはローデッ ドライン形の方が良い特 性が得られ、 移相量が大きい場合にはスィツチドライン形の方が良い 特性が得られる。 そのため、 2 2. 5 ° ， 4 5 ° ， 9 0 ° の移相器と してローデッ ドライン形を用い、 1 8 0 ° の移相器と してスィ ッチド ライン形を用いている。 もちろん、 移相器4 0 3〜 4 0 (：に、 スイ ツ チドライン形を用いることも可能である。
各移相器 4 0 a〜 4 0 dに含まれる 2個のマイク ロマシンスィ ツチ ( 4 5または 4 5 a ) は、 その近傍に配設されたデータラッチ回路 4 6に接続され、 データラツチ回路 4 6が出力する駆動電圧によって同 時に動作する。 このよ うに、 ス ト リ ップライ ン 4 2に流れる高周波信 号は、 移相器群 4 0の働きにより、 その給電位相が変化させられる。 なお、 データラッチ回路 4 6を、 各マイクロマシンスィ ッチの近傍 に配置する代わりに、 複数のデータラッチ回路を一力所にまとめて配 置し、 そこから配線を延ばして各マイクロマシンスィ ツチを駆動する ようにしてもよい。 また、 1個のデータラッチ回路を複数の異なるュ ニッ トのマイクロマシンスィツチに接続してもよレヽ。
図 1 5は、 口ーデッ ドライン形の移相器に用いられたマイクロマシ ンスィ ッチ 4 5周辺を拡大した平面図である。 同図に示すよ うに、 2 個のマイクロマシンスィ ッチ 4 5は、 2個のス ト リ ップライン 4 4に 対して左右対称となるように配設されている。 また、 これらマイクロ マシンスィ ッチ 4 5は、 図示しない 1個のデータラツチ回路に接続さ れ、 データラッチ回路から同時に駆動電圧 （外部電圧） が供給される。 もちろん、 このマイクロマシンスィ ッチ 4 5 と しては、 第 1〜 7の実 施の形態で述べたものを使用することができる。 産業上の利用可能性
以上説明したとおり本発明は、 機械的剛性の小さな梁部材の基板面 側における熱膨張係数の変化とその反対面側における熱膨張係数の変 化とが互いに対称となっている。 このため、 従来例のように異種材料 間に生じる歪みによって起こる反りが著しく緩和される。 ちなみに、 試作したスィ ッチを測定してみたところ、 片当たり等で生じる接触抵 抗のばらつきが小さくなり、 特性のそろったスィ ツチを多量に作製す ることができるようになった。
また、 スィ ツチの周囲温度が変化してもスィ ツチ動作の変化が著し く小さいことも判明した。
また、 支持部材、 梁部材および上部電極を、 同一の材料で作製する ことにより、 製造プロセスを簡略化することができる。
また、 高温プロセスを利用できることから、 梁部材等を構成する材 料の選択が広がり、 種々の導体および半導体を利用することができる ようになり、 材料選択の自由度が増大する。 特に、 高温で作製された 絶縁体膜は、 耐圧特性にすぐれており、 デバイスの電気特性に貢献す るとレヽえる。
さらに、 厚さ方向の自由度が増大したため、 アームの幅を減少する ことができ、 スィツチの寸法を小さくすることが可能となった。
以上の優れた効果により、本発明のマイクロマシンスィッチは、個々 ばらばらにして使用する単純なスィ ツチ応用に留まらず、 大面積の基 板上に数万個のオーダで集積化することが要求されるフューズドアレ イアンテナへの適用を可能とする。

Claims

請求の範囲
1 . 基板上に設けられた第 1の信号線と、 前記基板上に設けら れかつ前記第 1の信号線の端部から所定のギヤップを隔てて端部の設 けられた第 2の信号線との間の導通ノ非導通を制御するマイクロマシ ンスィ ツチにおいて、
前記基板上に前記ギヤップと近接して設けられかつ前記基板面に対 して所定の高さを有する支持部材と、
この支持部材から突出しかつ一部が前記ギヤップと対向するように して設けられた可撓性の梁部材と、
この梁部材の前記基板側における少なく と も前記ギヤップと対向す る位置に設けられた接触電極と、
前記基板上に前記梁部材の一部と対向して設けられた下部電極とを 備え、
前記梁部材は、
前記支持部材との接続部分から前記下部電極と対向する位置にかけ て導電性を有することにより上部電極と して機能し、
かつ、
少なく と も前記支持部材との接続部分から前記下部電極と対向する 位置近傍までの領域で、 前記基板面に対して直交する厚み方向に沿つ て熱膨張係数が略対称となっていることを特徴とするマイクロマシン スィツチ。
2 . 基板上に設けられた第 1 の信号線と、 前記基板上に設けら れかつ前記第 1の信号線の端部から所定のギヤップを隔てて端部の設 けられた第 2の信号線との間の導通ノ非導通を制御するマイクロマシ ンスィ ツチにおいて、
前記基板上に前記ギヤップと近接して設けられかつ前記基板面に対 して所定の高さを有する支持部材と、
この支持部材から突出しかつ一部が前記ギヤップと対向するように して設けられた可撓性の梁部材と、
この梁部材の前記基板側における少なく とも前記ギャップと対向す る位置に設けられた接触電極と、
前記基板上に前記梁部材の一部と対向して設けられた下部電極と を備え、
前記梁部材における前記基板側の面と、 前記梁部材が接続されてい る前記支持部材側の面と、 のなす角が鈍角であることを特徴とするマ ィクロマシンスィツチ。
3 . 基板上に設けられた第 1の信号線と、 前記基板上に設けら れかつ前記第 1の信号線の端部から所定のギヤップを隔てて端部の設 けられた第 2の信号線との間の導通 非導通を制御するマイクロマシ ンスィ ツチにおいて、
前記基板上に前記ギヤップと近接して設けられかつ前記基板面に対 して所定の高さを有する支持部材と、
この支持部材から突出しかつ一部が前記ギャップと対向するよ うに して設けられた可撓性の梁部材と、
この梁部材の前記基板側における少なく と も前記ギヤップと対向す る位置に設けられた接触電極と、
前記基板上に前記梁部材の一部と対向して設けられた下部電極とを 備え、
前記支持部材は、
前記梁部材との接続部分において、 前記梁部材の前記基板と反対側 の面よ り も高い位置まで突出していることを特徴とするマイクロマシ ンスィ ツチ。
4 . 請求項 3において、
前記梁部材における前記基板と反対側の面と、 この反対側の面より も高く突出した前記支持部材の表面と、 のなす角が鈍角であることを 特徴とするマイクロマシンスィ ッチ。
5 . 請求項 4において、 前記梁部材における前記基板側の面と、 この梁部材が接続されてい る前記支持部材の側面と、 のなす角が鈍角であることを特徴とするマ イクロマシンスィ ッチ。
6 . 請求項 1ないし 5の何れか一項において、
前記接触電極は、 前記梁部材における前記基板側の面に、 絶縁性部 材を介して設けられていることを特徴とするマイクロマシンスィ ッチ。
7 . 請求項 1ないし 6の何れか一項において、
前記梁部材は、 前記接触電極が設けられた面と反対側の面に、 前記 接触電極と対向して補強部材が設けられていることを特徴とするマイ ク ロマシンスィ ツチ。
8 . 請求項 1ないし 6の何れか一項において、
前記接触電極は、 前記第 1および第 2の信号線と容量接続可能な絶 緣体膜によつて覆われていることを特徴とするマイクロマシンスィ ッ チ。
9 . 請求項 1ないし 6の何れか一項において、
前記下部電極は、 前記支持部材と前記ギヤップとの間における前記 基板上に設けられていることを特徴とするマイクロマシンスィ ッチ。
1 0 . 請求項 1ないし 6の何れか一項において、
前記支持部材と前記梁部材の少なく と も一部とは、 同一の導電性部 材からなる一体構造であることを特徴とするマイクロマシンスィ ッチ。
1 1 . 請求項 1ないし 6の何れか一項において、
前記梁部材は、 前記支持部材との接続部分から少なく とも前記下部 電極と対向する位置までの領域が導電性部材で形成されると ともに、 この導電性部材の先端部に前記ギヤップと対向する位置まで延在する 絶縁性部材が設けられ、
前記接触電極は、 前記ギヤップと対向してこの絶縁性部材に設けら れていることを特徴とするマイクロマシンスィッチ。
1 2 . 請求項 1 0または 1 1 において、
前記導電性部材は、 半導体材料よりなることを特徴とするマイク口 マシンスィ ツチ。
1 3 . 請求項 1ないし 6の何れか一項において、
前記梁部材は、 半導体材料により形成され、 かつ、 前記接触電極の 設けられている部分から前記下部電極と対向する部分にかけての領域 が少なく とも絶縁化されていることを特徴とするマイクロマシンスィ ッチ。
1 4 . 請求項 1 2または 1 3において、
前記半導体材料は、 単結晶の半導体であることを特徴とするマイク ロマシンスィツチ。
1 5 . 請求項 1 2または 1 3において、
前記半導体材料は、 アモルファス半導体または多結晶半導体である ことを特徴とするマイクロマシンスィ ッチ。
1 6 . 請求項 1において、
前記基板は、 ガラス基板またはセラ ミ ック基板であることを特徴と するマイクロマシンスィツチ。
1 7 . 請求項 1において、
前記基板は、 ガリ ゥムヒ素基板であることを特徴とするマイクロマ シンスィ ツチ。
1 8 . 請求項 1ないし 6の何れか一項において、
前記マイ ク ロマシンスィ ツチは、 フェーズ ドアレイアンテナ装置に 使用されるこどを特徴とするマイクロマシンスィ ッチ。
1 9 . 基板上に設けられた第 1 の信号線と、 前記基板上に設け られかつ前記第 1の信号線の端部から所定のギヤップを隔てて端部の 設けられた第 2の信号線との間の導通 Z非導通を制御するマイクロマ シンスィ ツチの製造方法において、
前記基板上に下部電極を形成する工程と、
所定の高さを有する支持部材とこの支持部材に設けられた可撓性の 梁部材とこの梁部材に設けられた接触電極とからなる部材を、 前記接 触電極が前記ギヤップと対向すると ともに前記第 1および第 2の信号 線と離間した状態で、 前記基板上に接着する工程と、
を有し、
前記支持部材との接続部分から前記下部電極と対向する位置にかけ て導電性を持たせることにより前記梁部材の一部を上部電極と して機 能させ、
かつ、
少なく と も前記支持部材との接続部分から前記下部電極と対向する 位置近傍まにかけて、 前記基板面に対して直交する厚み方向に沿って 熱膨張係数が略対称となるように、 前記梁部材を形成することを特徴 とするマイクロマシンスィ ツチの製造方法。
2 0 . 基板上に設けられた第 1の信号線と、 前記基板上に設け られかつ前記第 1の信号線の端部から所定のギヤップを隔てて端部の 設けられた第 2の信号線との間の導通 Z非導通を制御するマイクロマ シンスィ ツチの製造方法において、
前記基板上に下部電極を形成する工程と、
所定の高さを有する支持部材とこの支持部材に設けられた可撓性の 梁部材とこの梁部材に設けられた接触電極とからなる部材を、 前記接 触電極が前記ギヤップと対向すると と もに前記第 1および第 2の信号 線と離間した状態で、 前記基板上に接着する工程と、
を有し、
前記梁部材における前記基板側の面と、 前記梁部材が接続されてい る前記支持部材側の面と、 のなす角を鈍角にすることを特徴とするマ イク ロマシンスィ ツチの製造方法。
2 1 . 基板上に設けられた第 1の信号線と、 前記基板上に設け られかつ前記第 1の信号線の端部から所定のギヤップを隔てて端部の 設けられた第 2の信号線との間の導通 非導通を制御するマイクロマ シンスィ ッチの製造方法において、
前記基板上に下部電極を形成する工程と、
所定の高さを有する支持部材とこの支持部材に設けられた可撓性の 梁部材とこの梁部材に設けられた接触電極とからなる部材を、 前記接 触電極が前記ギヤップと対向するとともに前記第 1および第 2の信号 線と離間した状態で、 前記基板上に接着する工程と、
を有し、
前記梁部材との接続部分において、 前記梁部材の前記基板と反対側 の面よ り も高い位置まで突出するよ うに、 前記支持部材を形成するこ とを特徴とするマイクロマシンスィ ツチの製造方法。
2 2 . 請求項 2 1において、
前記梁部材における前記基板と反対側の面と、 この反対側の面より も高く突出した前記支持部材の表面と、 のなす角を鈍角にすることを 特徴とするマイクロマシンスィ ツチの製造方法。
2 3 . 請求項 2 2において、
前記梁部材における前記基板側の面と、 この梁部材が接続されてい る前記支持部材の側面と、 のなす角を鈍角にすることを特徴とするマ イク ロマシンスィ ツチの製造方法。
2 4 . 請求項 1 9ないし 2 3の何れか一項において、
前記接触電極を、 前記梁部材における前記基板側の面に、 絶縁性部 材を介して設けることを特徴とするマイクロマシンスィ ッチの製造方 法。
2 5 . 請求項 1 9ないし 2 4の何れか一項において、
前記梁部材における前記接触電極が設けられた面と反対側の面に、 前記接触電極と対向して補強部材を設けることを特徴とするマイクロ マシンスィ ツチの製造方法。
2 6 . 請求項 1 9ないし 2 4の何れか一項において、
前記接触電極を、 前記第 1および第 2の信号線と容量接続可能な絶 縁体膜によって覆う ことを特徴とするマイクロマシンスィ ツチの製造 方法。
2 7 . 請求項 1 9ないし 2 4の何れか一項において、
前記下部電極を、 前記支持部材と前記ギヤップとの間における前記 基板上に設けることを特徴とするマイクロマシンスィツチの製造方法。
2 8 . 請求項 1 9ないし 2 4の何れか一項において、
前記支持部材と前記梁部材の少なく とも一部とを、 同一の導電性部 材からなる一体構造とすることを特徴とするマイクロマシンスィ ッチ の製造方法。
2 9 . 請求項 1 9ないし 2 4の何れか一項において、
前記梁部材において、 前記支持部材との接続部分から少なく と も前 記下部電極と対向する位置までの領域を導電性部材で形成し、 この導 電性部材の先端部に前記ギヤップと対向する位置まで延在する絶縁性 部材を設け、
前記接触電極を、 前記ギヤップと対向してこの絶縁性部材に設ける ことを特徴とするマイクロマシンスィツチの製造方法。
3 0 . 請求項 2 8または 2 9において、
前記導電性部材を、 半導体材料よ り形成することを特徴とするマイ ク ロマシンスィ ツチの製造方法。
3 1 . 請求項 1 9ないし 2 4の何れか一項において、
前記梁部材を半導体材料により形成し、 かつ、 前記接触電極の設け られている部分から前記下部電極と対向する部分にかけての領域を少 なく と も絶縁化することを特徴とするマイクロマシンスィ ッチの製造 方法。
3 2 . 請求項 3 0または 3 1 において、
前記半導体材料と して、 単結晶の半導体を用いることを特徴とする マイクロマシンスィ ツチの製造方法。
3 3 . 請求項 3 0または 3 1 において、
前記半導体材料と して、 アモルファス半導体または多結晶半導体を 用いることを特徴とするマイクロマシンスィツチの製造方法。
3 4 . 請求項 1 9において、
前記基板と して、 ガラス基板またはセラミ ック基板を用いることを 特徴とするマイク ロマシンスィ ツチの製造方法。
3 5 . 請求項 1 9において、
前記基板と して、 ガリ ゥムヒ素基板を用いることを特徴とするマイ ク ロマシンスィ ツチの製造方法。
3 6 . 請求項 1 9ないし 2 4の何れか一項において、
前記マイク ロマシンスィ ツチを、 フェーズ ドアレイアンテナ装置に 使用することを特徴とするマイクロマシンスィ ツチの製造方法。
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