开关及开关的制造方法技术

一种开关，其特征在于， 由活动电极、隔着规定的空间位于活动极的两侧面的第１固定电极、以及与所述活动电极隔着规定的空间位于活动电极的下部的第２固定电极组成， 所述活动电极的侧面的规定位置上具有多个凸部和凹部的形状，所述第１固定电极具有分别对应于所述活动电极侧面的凸部和凹部的凹部和凸部的形状，活动电极侧面上形成的凸部配置成被所述第１固定电极上形成的凹部包围，而且所述第１固定电极的凸部配置成被活动电极侧面的凹部包围。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及提高通断时的动作速度的开关和这种开关的制造方法。
技术介绍
作为已有的信号开关，已公知有例如IEEE IEDM Tech.Digest 01，p921，2001揭示的开关。该开关如图1A所示，由在高电阻硅基板2501上形成的信号传递线2502、隔着规定空间配置在信号传递线2502上的活动接地线2503、以及接地线2504组成。这样的开关中，如图1B所示，通过在由活动接地线2503和信号传递线2504组成的平行平板电容之间施加电压，产生静电力，使活动接地线2503通过高介电常数材料膜2505与信号传递线2502接触。因接触使信号传递线2502与活动接地线2503之间形成的电容变大，并传递与该电容相适应的频率分量的信号。这样控制活动接地线2503与信号传递线2502之间的电压，可控制从信号传递线2502对活动接地线2503的信号传递的通断。而且，利用这种方式，能用与LSI制造工艺相同的工艺形成信号开关，并且在与晶体管等的电路相同的部分形成信号开关，以此能形成对频率特性和小型化有利的开关。作为在信号接通和切断时都使动作速度提高的手段，也有人提出过具有锯齿状，以便双向驱动活动电极的开关，如Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.40，p2721，2001所记述。IEEE MEMS 2002 Tech.Dig.，p523，2002中，还记载有这样一种结构，即在静止梳形电极与活动梳形电极之间施加电压，并使反射镜旋转运动。这些已有的开关中，要求信号传递时的传递效率、切断时的绝缘性、信号通断高速动作。但是，图1的结构中，驱动活动接地线2503的电极仅为信号传递线2502，在从传递线2502将信号切换到接地线2503时，接地线2503与传递线2502之间施加电压，但在切断向接地线2503传递的信号时，仅利用构成接地线2503的材料具有的弹簧挠曲复原力动作，因而难以加快切换速度。作为接地线2503，如果采用弹性常数高的材料，则可提高切断向接地线2503传递的信号的切换速度，但存在从传递线2502切换到接地线2503时的动作速度变慢，或接地线2503与传递线2502之间施加的电压需要较高等问题。上述结构的制造工序中，通常是在形成传递线2502后，以正确的膜厚形成仅蚀刻规定的材料而不蚀刻传递线2502和接地线2503的牺牲层，然后形成接地线2502。其后，通过去除传递线2502和接地线2503之间的牺牲层，正确形成规定的空间。利用这种方法，则在做成接地线2503上进一步固定设置活动接地线驱动电极的3层结构的情况下，即使是切断传往接地线2503的信号的情况下，也能高速驱动接地线2503。但是，这样的3层结构在制造工序中不仅接地线2503的下方，而且接地线2503的上方，都需要正确形成牺牲层，制造工序复杂。做成3层结构时，传递线2502、牺牲层、接地线2503、牺牲层、活动接地线驱动电极在实际工序中产生由5层组成的梯级差，对于这样的梯级差实质上不可能实施形成图案等工序。又，如图1A、图1B所示，采用梁结构形成开关时，应力因温度变化而变化。构成梁的材料与构成基板的材料之间的热膨胀系数不同时产生这种应力变化。梁的应力一旦变化，则梁的弹性常数就发生变化，因而开关的响应时间和驱动电压发生变化。已知在最坏的情况下，由于温度变化，梁弯曲2μm以上。为了谋求高速响应，需要使活动电极的驱动距离为取得期望绝缘所需的最低限度距离，但考虑这样的温度变化造成梁弯曲的量，需要使电极间的距离格外加长。因此，响应时间更慢。另一方面，做成锯齿状时，以信号电极与接触电极重叠的部分的面积形成电容。根据该电容大小决定可传递的信号的频率和传递效率，因而接触电极的大小取决于希望进行通断控制的信号，为了对于某确定的频率的信号取得通断特性，不可能减小接触电极的尺寸。而且，整个活动电极的质量除接触电极的质量外，还需要有与拉伸电极和按压电极的形成电容的部分。其结果是，在直接与信号通断有关的部分以外，也需要形成电极，使活动电极的总质量增加，不利于高速通断动作。采用梳形电极的驱动方式，能比较容易形成在基板面内的方向进行驱动的开关，但在基板垂直方向进行驱动的开关需要在高度方向形成结构件，因而制造工序复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是，为了解决上述课题，提供这样的一种开关，即通过使可动电极的上、下驱动分开，不需要结构件的高度，就能确保信号传递效率和绝缘性，而且能进行信号接通、切断的高速动作。为了达到上述目的，本专利技术的开关由活动电极、位于活动电极的下部的信号传递用固定电极、以及位于活动极的长边方向两侧面的活动电极驱动用固定电极组成，活动电极的侧面形成凸部和凹部的形状，活动电极驱动用固定电极上形成对应于活动电极侧面的凸部和凹部的凹部和凸部，活动电极侧面上形成的凸部配置成被活动电极驱动用固定电极上形成的凹部包围的状态，而且活动电极驱动用固定电极的凸部配置成被活动电极侧面的凹部包围的状态。于是，活动电极下方向的驱动利用位于活动电极下部的信号传递用固定电极与活动电极之间的静电力，活动电极上方向的驱动利用活动电极驱动用固定电极的凸部与凹部以及活动电极侧面形成的凹部和凸部之间的静电力。因此，上、下方向的驱动能分开，可减小构件的高度，确保信号传递效率和绝缘性，而且能使信号的接通、断开高速进行。又，在抗蚀剂组成的牺牲层上形成活动电极、活动电极侧面的凹部和凸部、活动电极驱动用固定电极的凹部和凸部以及部分活动电极驱动用固定电极，因而能用干工艺实施牺牲层去除工序，能防止牺牲层去除后在液体工艺中成问题的“黏着”，即因表面张力而吸附到非希望的部分的情况。附图说明图1A、图1B是一例已有的开关的剖面图。图2是本专利技术实施例1的开关的立体图。图3是图2的A-A’剖面图。图4是图2的B-B’剖面图。图5是示出图2的A-A’剖面上开关的接通状态的剖面图。图6是示出图2的B-B’剖面上开关的接通状态的剖面图。图7是示出有无本专利技术实施例1的开关的梳齿结构引起的响应特性差别的特性图。图8是表示本专利技术实施例1的开关的梳齿结构形状的参数的示意图。图9是示出不用本专利技术时在电极间形成的电容的示意图。图10A是示出本专利技术实施例3的开关的活动电极和活动电极驱动用固定电极的位置的示意图。图10B是示出不用本专利技术而形成开关时活动电极和活动电极驱动用固定电极的位置以及静电力的示意图。图11A～图11C是示出本专利技术实施例4的开关的制造工序的剖面图。图12A～图12C是示出本专利技术实施例5的开关的制造工序的剖面图。图13A～图13E是示出不用图12A～图12C的高低差(step)调整(modulating)用图案而制造开关时的工序的剖面图。图14A～图14E是示出在信号传递用固定电极的短边方向侧面的位置上形成本专利技术实施例6的高低差调整用图案时的开关制造工序的剖面图。图15A～图15E是示出在信号传递用固定电极的长边方向侧面的位置上形成本专利技术实施例6的高低差调整用图案时的开关制造工序的剖面图。图16是本专利技术实施例7的开关的立体图。图17A～图17B是本专利技术实施例8的开关的制造工序的剖面图。图18是示出本专利技术实施例9的开关中活动电极、活动电极驱动用固定电极、信号传递用固定电极和绝缘保持用氧化膜的位置的模式图。图19是示出本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关，其特征在于，由活动电极、隔着规定的空间位于活动极的两侧面的第1固定电极、以及与所述活动电极隔着规定的空间位于活动电极的下部的第2固定电极组成，所述活动电极的侧面的规定位置上具有多个凸部和凹部的形状，所述第1固定电极具有分别对应于所述活动电极侧面的凸部和凹部的凹部和凸部的形状，活动电极侧面上形成的凸部配置成被所述第1固定电极上形成的凹部包围，而且所述第1固定电极的凸部配置成被活动电极侧面的凹部包围。2.如权利要求1所述的开关，其特征在于，所述活动电极的侧面上形成的凸部配置成隔着短于该凸部的长度的距离构成的规定空间，被所述第1固定电极上形成的凹部包围。3.如权利要求1所述的开关，其特征在于，所述第1固定电极的凸部配置成隔着短于所述第1固定电极凸部的长度的距离构成的规定空间，被活动电极侧面的凹部包围。4.如权利要求1所述的开关，其特征在于，所述活动电极与所述第1固定电极膜厚相同。5.如权利要求4所述的开关，其特征在于，通过蚀刻以同一工序形成的膜，形成活动电极和第1固定电极。6.如权利要求4所述的开关，其特征在于，以同一镀覆工序形成活动电极和第1固定电极。7.如权利要求1所述的开关，其特征在于，在同一牺牲层上形成活动电极、活动电极侧面的凸部和凹部以及第1固定电极的凹部和凸部。8.如权利要求7所述的开关，其特征在于，在抗蚀剂构成的牺牲层上形成活动电极、活动电极侧面的凸部和凹部以及第1固定电极的凹部和凸部。9.如权利要求7所述的开关，其特征在于，在聚酰亚胺构成的牺牲层上形成活动电极、活动电极侧面的凸部和凹部以及第1固定电极的凹部和凸部。10.如权利要求1所述的开关，其特征在于，在所述第2固定电极侧面的规定位置上形成调整高低差用的图案。11.如权利要求1所述的开关，其特征在于，在所述第2固定电极侧面的规定位置上形成调整高低差用的图案。12.如权利要求1所述的开关，其特征在于，所述第2固定电极在侧面具有对应于活动电极长边方向侧面的规定位置上形成的多个凸部和凹部的凸部和凹部的形状。13.如权利要求1所述的开关，其特征在于，第2固定电极的宽度大于处在所述活动电极长边方向两侧面的第1固定电极的凹部之间的距离。14.如权利要求1所述的开关，其特征在于，第2固定电极的宽度小于所述活动电极长边方向侧面两侧的凸部之间的距离，而且大于所述活动电极长边方向侧面两侧的凹部之间的距离。15.如权利要求1所述的开关，其特征在于，所述第2固定电极的宽度小于活动电极长边方向侧面两侧的凹部之间的距离。16.如权利要求1所述的开关，其特征在于，活动电极面的规定位置上具有多个孔。17.如权利要求1所述的开关，其特征在于，所述第1固定电极的规定位置上具有多个孔。18.如权利要求1所述的开关，其特征在于，所述活动电极接触第2固定电极的状态下，活动电极长边方向侧面的规定位置上形成的多个凸部和凹部具有与第1固定电极上形成的凹部和凸部在垂直方向上重叠的部分。19.如权利要求1所述的开关，其特征在于，活动电极侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水纪智，中西淑人，中村邦彦，内藤康幸，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：