微型开关元件制造技术

一种微型开关元件，包括基础基板、连接到该基础基板的固定部、及包括固定到该固定部的固定端的活动部。该活动部由该固定部通过具有一对闭合端的狭槽围绕。该活动部包括第一表面和第二表面。该第一表面朝向该基础基板，并且该第二表面与该第一表面相对。该微型开关元件还包括活动接触部，其设置于该活动部的第二表面上；以及一对固定接触电极，每个固定接触电极包括朝向该活动接触部的接触表面。该固定接触电极连接到该固定部上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用MEMS技术制造的微型开关元件。
技术介绍
在诸如蜂窝式电话的无线通信装置的
，为了实现高性能，随着所安装的部件的增加，增加了对高频电路和RF电路小型化的需求。为了满足这样的需求，人们在利用构成电路的各种部件的MEMS(微机电系统)技术来实现小型化的方面已经取得了进步。作为一种这样的部件，MEMS开关是公知的。MEMS开关是一种开关元件，通过MEMS技术将其每个部分都制造成微型部分，并包括至少一对触点，其用于通过机械地开启和闭合来执行开关；以及驱动机构，其用于实现触点对的机械的开启/闭合操作。特别是在GHz级(GHz-order)高频信号的开关中，与由PIN二极管和金属半导体场效应晶体管(MESFET)等相比，MEMS开关表现出在开启状态下更高的绝缘性和在闭合状态下更低的插入损失。这归因于其是在触点对之间通过机械地开启来获得开启状态以及由于是机械开关而引起的小的寄生电容。例如，在日本特开平No.H9-17300和No.2001-143595中示出的MEMS开关。图32和图33示出了微型开关元件X6，其是传统的MEMS开关的实例。图32是微型开关元件X6的局部平面视图，图33是沿图32的XXXIII-XXXIII线的该微型开关元件X6的剖视图。微型开关元件X6包括基板601、固定部602、活动部603、活动接触部604、一对固定接触电极605以及驱动电极606和607。固定部602接合到基板601上，并且活动部603从该固定部602沿基板601延伸。活动接触部604设置在活动部603的下侧，并且驱动电极606设置在固定部602和活动部603之上。该对固定接触电极605在基板601上形成使得每一端都朝向活动接触部604的图案。驱动电极607设置于基板601上与驱动电极606相应的位置，并且接地。此外，在基板601上形成有电连接到固定接触电极605或驱动电极607的预定的布线图案(未示出)。当预定电势施加到具有此构造的微型开关元件X6的驱动电极606上时，在驱动电极606和607之间产生静电引力。结果，活动部603弹性变形至活动接触部604接触两个固定接触电极605的位置。因此，获得了微型开关元件X6的闭合状态。在此闭合状态下，该对固定接触电极605通过活动接触部604进行电连接，并且允许电流在固定接触电极对605之间流过。同时，当作用于闭合状态下微型开关元件X6中的驱动电极606和607之间的静电引力不存在时，活动部603返回到自然状态，并且活动接触部604与固定接触电极605分离。因此，获得了如图33所示的微型开关元件X6的开启状态。在开启状态下，该对固定接触电极605电绝缘，并且阻止了在固定接触电极对605之间的电流通路。图34A至图35D示出了微型开关元件X6的制造方法的一部分步骤。如图34A所示，在微型开关元件X6的制造中，首先通过在基板601上进行图案化来形成各固定接触电极605和驱动电极607。更具体地，在预定的导电材料沉积在基板601上之后，通过光刻在导电膜上形成预定的抗蚀图案，并且，用抗蚀图案作为掩膜对导电膜进行蚀刻。之后，如图34B所示，形成牺牲层610。更具体地，在基板601上沉积或生长预定的材料，同时例如通过溅射覆盖该对固定接触电极605和驱动电极607。之后，如图34C所示，通过利用预定的掩膜进行蚀刻，在牺牲层610上相应于该对固定接触电极605的位置处形成一个凹槽611。接下来，如图34D所示，通过在图3D所示的凹槽611中沉积预定的材料来形成活动接触部604。之后，如图35A所示，例如通过溅射形成材料膜612。接下来，如图35B所示，通过在材料膜612上进行图案化来形成驱动电极606。更具体地，在预定的导电膜沉积在材料膜612上之后，通过光刻在导电膜上形成预定的抗蚀图案，并且用抗蚀图案作为掩膜对导电膜进行蚀刻。之后，如图35C所示，通过对材料膜612进行图案化来形成构成活动部603和固定部602的一部分的膜体(film body)613。更具体地，通过光刻在材料膜612上形成预定的抗蚀图案，之后用抗蚀图案作为掩膜对材料膜612进行蚀刻。然后，如图35D所示，形成固定部602和活动部603。更具体地，在活动部603的下面进行底切(undercut)的同时，通过作为蚀刻掩膜的膜体613在牺牲层610上进行各向同性的蚀刻，从而牺牲层610剩余的部分形成为固定部602的一部分。在闭合状态下的低插入损失可以认为是开关元件通常要求的一个特征。此外，在尝试降低开关元件的插入损失之后，理想的是该对固定接触电极具有低电阻。然而，就上述微型开关元件X6而言，很难建立厚的固定接触电极605，并且实际上，固定接触电极605大约为2μm厚。这是因为需要确保牺牲层610所示出的上表面(生长端面)的平坦(evenness)，牺牲层610是在微型开关元件X6的制造步骤中暂时形成的。如之前参考图34B所述的一样，牺牲层610通过在基板601上沉积或生长预定的材料来形成，同时覆盖固定接触电极对605。结果，在牺牲层610的生长端面上制出与固定接触电极605的厚度匹配的台阶(step)(未示出)。固定接触电极605越厚，台阶就越大，并且随着台阶的增加，在合适位置形成活动接触部604和具有合适形状的活动部603就越容易产生问题。此外，当固定接触电极605的厚度等于或大于一固定值时，在基板601上沉积和形成的牺牲层610有时会由于固定接触电极605的厚度而断裂。当牺牲层610断裂时，就不能合适地在牺牲层610上形成活动接触部604或活动部603。因此，需要使固定接触电极605足够薄，从而在微型开关元件X6的牺牲层610的生长端面上不会产生不当的(unreasonable)台阶。为此，对于微型开关元件X6中的固定接触电极605而言，有时很难实现足够低的电阻，结果，有时不能实现低插入损失。
技术实现思路
鉴于该情况构思了本专利技术，并且本专利技术的目的在于提供一种微型开关元件，其适于降低插入损失并且能够被合适地制造。本专利技术提供了一种微型开关元件，包括基础基板(base substrate)；固定部，其连接到该基础基板上；活动部，其包括固定到该固定部的固定端，并且该活动部沿该基础基板延伸，且由该固定部通过包括一对闭合端的狭槽围绕，该活动部包括第一表面和第二表面，该第一表面朝向该基础基板，该第二表面与该第一表面相对；活动接触部，其设置于该活动部的第二表面上；以及一对固定接触电极，每个固定接触电极均包括朝向该活动接触部的接触表面。所述固定接触电极连接到该固定部上。此微型开关元件通过活动接触部和一对固定接触电极机械地开启和闭合来实现开关功能。就此微型开关元件而言，该对固定接触电极均通过固定部固定到基础基板上，并具有朝向该活动接触部的部分，该部分设置在与该活动部的基础基板相对的一侧上。根据本专利技术，该对固定接触电极并未设置于该基础基板和该活动部之间。因此，当制造该元件时，不需要执行上述与传统的微型开关元件有关的一系列步骤在该基础基板上形成一对固定接触电极；形成牺牲层以覆盖所述固定接触电极；以及在该牺牲层上形成活动部。例如，可以经由该活动部在该基础基板的相对侧上，通过借助于镀覆(plate)沉积或生长材料来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型开关元件，包括：基础基板；固定部，其连接到该基础基板上；活动部，其包括固定到该固定部的固定端，该活动部沿该基础基板延伸，该活动部由该固定部通过包括一对闭合端的狭槽围绕，该活动部包括第一表面和第二表面，该第一表 面朝向该基础基板，该第二表面与该第一表面相对；活动接触部，其设置于该第二表面上；以及一对固定接触电极，每个固定接触电极均包括朝向该活动接触部的接触表面，所述固定接触电极连接到该固定部上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中谷忠司，阮俊英，岛内岳明，今井雅彦，上田知史，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]