发明名称 静电式驱动之微继电器及其制造方法
摘要 一种静电式驱动之微继电器及其制造方法,先利用互补式金氧半导体制程于矽晶片上制作出微继电器之初步结构,再利用后加工制程-湿式化学蚀刻及无电极电镀的方式完成微继电器之制造;此方式可完全与积体电路互相整合,以进行量产,且在后加工制程中不需用到光罩,可有效简化制程,并帮助降低制造的成本。伍、(一)、本案代表图为:第__4__图(二)、本案代表图之元件代表符号简单说明:100 矽晶片101 第一金属层102 第一绝缘层103a 输入端103b 输出端105 第三金属层105a 接触面105b 悬臂梁111 第一接触层112第二接触层113 保护金属层
申请公布号 TW579535 申请公布日期 2004.03.11
申请号 TW091137207 申请日期 2002.12.24
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 邱景宏;颜凯翔;王钦宏;陈振颐;房佩怡
分类号 H01H59/00 主分类号 H01H59/00
代理机构 代理人
主权项 1.一种静电式驱动之微继电器,其包括有:一基板,系由一具有绝缘层的矽晶片、一第一金属层及一第一绝缘层所组成,该第一金属层位于该具有绝缘层的矽晶片之上,且该第一绝缘层位于该第一金属层之上;一输入端及一输出端,位于该基板之上,系由一第二金属层及一第一接触层所组成,该第一接触层位于该第二金属层之上,该输入端及该输出端系为各自独立,分别作为外加电路输入及输出该微继电器之管道;及一悬浮结构,悬浮于该输入端及该输出端的上方,系由一第二接触层、一第三金属层及一保护层所组成,该第三金属层位于该第二接触层之上,且该保护层位于该第三金属层之上;其中输入电压于该第一金属层及该第三金属层,使该基板与该悬浮结构间产生一静电力,吸引该悬浮结构向下移动以与该输入端及该输出端接触,而形成导通的回路,并藉由控制输入电压开关,而控制该悬浮结构之移动方向,即可控制回路的导通与不导通。2.如申请专利范围第1项所述之静电式驱动之微继电器,其中该第一金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。3.如申请专利范围第1项所述之静电式驱动之微继电器,其中该第一绝缘层之材料系为二氧化矽。4.如申请专利范围第1项所述之静电式驱动之微继电器,其中该第二金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。5.如申请专利范围第1项所述之静电式驱动之微继电器,其中该第一接触层系由一层镍及一层金所组成。6.如申请专利范围第1项所述之静电式驱动之微继电器,其中该第二接触层系由一层镍及一层金所组成。7.如申请专利范围第1项所述之静电式驱动之微继电器,其中该第三金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。8.一种静电式驱动之微继电器的制作方法,其步骤包含有:(a)提供一具有绝缘层的矽晶片;(b)于该具有绝缘层的矽晶片之表面沉积并定义一第一金属层,以作为控制电压输入该静电式驱动之微继电器的管道;(c)形成一第一绝缘层披覆于该第一金属层之表面,并定义其图形;(d)于该第一绝缘层之表面沉积一第二金属层,并定义其图形,以形成各自独立之一输入端及一输出端,该输入端及该输出端系作为外加电路输入及输出该静电式驱动之微继电器的管道;(e)于该第二金属层之表面沉积并定义一插销层,以形成一牺牲层;(f)于该插销层之表面沉积并定义一第三金属层及一接脚,以作为控制回路导通之一悬浮结构及控制电压输入该静电式驱动之微继电器的管道,该悬浮结构包含有一接触板及一悬臂梁,该接触板之形状含盖该输入端及该输出端,且裸露出部份该插销层,以作为之后湿式化学蚀刻之窗口,而该悬臂梁系与下方之该第二金属层相连接;(g)形成一保护层披覆于该悬浮结构之表面,以保护该静电式驱动之微继电器免于氧化及受损;及(h)进行湿式化学蚀刻,移除该牺牲层,以使该悬浮结构悬浮于该输入端及该输出端之上。9.如申请专利范围第8项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该步骤(b)至步骤(g)系运用现有之互补式金氧半导体制程来进行。10.如申请专利范围第8项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第一金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。11.如申请专利范围第8项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第一绝缘层之材料系为二氧化矽。12.如申请专利范围第8项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第二金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。13.如申请专利范围第8项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该插销层之材料系为钨及钛的夹层。14.如申请专利范围第8项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第三金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。15.如申请专利范围第8项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该进行湿式化学蚀刻,移除该牺牲层,以使该第三金属层及该保护层形成一悬浮结构的步骤,其所使用的蚀刻液系为双氧水。16.一种静电式驱动之微继电器的制作方法,其步骤包含有:(a)提供一具有绝缘层的矽晶片;(b)于该具有绝缘层的矽晶片之表面沉积并定义一第一金属层,以作为控制电压输入该静电式驱动之微继电器的管道;(c)形成一第一绝缘层披覆于该第一金属层之表面,并定义其图形;(d)于该第一绝缘层之表面沉积一第二金属层,并定义其图形,以形成各自独立之一输入端及一输出端,该输入端及该输出端系作为外加电路输入及输出该静电式驱动之微继电器的管道;(e)于该第二金属层之表面沉积并定义一插销层,以形成一牺牲层;(f)于该插销层之表面沉积并定义一第三金属层及一接脚,以作为控制回路导通之一悬浮结构及控制电压输入该静电式驱动之微继电器的管道,该悬浮结构包含有一接触板及一悬臂梁,该接触板之形状含盖该输入端及该输出端,且裸露出部份该插销层,以作为之后湿式化学蚀刻之窗口,而该悬臂梁系与下方之该第二金属层相连接;(g)形成一保护层披覆于该悬浮结构之该悬臂梁的表面,并裸露出该接脚;及(h)进行湿式化学蚀刻,移除该牺牲层,以使该悬浮结构悬浮于该输入端及该输出端之上。17.如申请专利范围第16项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该步骤(b)至步骤(g)系运用现有之互补式金氧半导体制程来进行。18.如申请专利范围第16项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第一金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。19.如申请专利范围第16项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第一绝缘层之材料系为二氧化矽。20.如申请专利范围第16项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第二金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一21.如申请专利范围第16项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该插销层之材料系为钨及钛的夹层。22.如申请专利范围第16项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第三金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。23.如申请专利范围第16项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该进行湿式化学蚀刻,移除该牺牲层,以使该第三金属层及该保护层形成一悬浮结构的步骤,其所使用的蚀刻液系为双氧水。24.一种静电式驱动之微继电器的制作方法,其步骤包含有:(a)提供一具有绝缘层的矽晶片;(b)于该具有绝缘层的矽晶片之表面沉积并定义一第一金属层,以作为控制电压输入该静电式驱动之微继电器的管道;(c)形成一第一绝缘层披覆于该第一金属层之表面,并定义其图形;(d)于该第一绝缘层之表面沉积一第二金属层,并定义其图形,以形成各自独立之一输入端及一输出端,该输入端及该输出端系作为外加电路输入及输出该静电式驱动之微继电器的管道;(e)于该第二金属层之表面沉积并定义一插销层,以形成一牺牲层;(f)于该插销层之表面沉积并定义一第三金属层及一接脚,以作为控制回路导通之一悬浮结构及控制电压输入该静电式驱动之微继电器的管道,该悬浮结构包含有一接触板及一悬臂梁,该接触板之形状含盖该输入端及该输出端,且裸露出部份该插销层,以作为之后湿式化学蚀刻之窗口,而该悬臂梁系与下方之该第二金属层相连接;(g)形成一保护层披覆于该悬浮结构之表面,以保护该静电式驱动之微继电器免于氧化及受损;(h)进行湿式化学蚀刻,移除该牺牲层,以使该悬浮结构悬浮于该输入端及该输出端之上;及(i)利用无电极电镀的方法于该输入端及该输出之上表面,及该第三金属层之下表面电镀一层镍,再电镀一层金,以形成金对金的接触,可降低电流回路之电阻値,且不易氧化。25.如申请专利范围第24项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该步骤(b)至步骤(g)系运用现有之互补式金氧半导体制程来进行。26.如申请专利范围第24项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第一金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。27.如申请专利范围第24项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第一绝缘层之材料系为二氧化矽。28.如申请专利范围第24项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第二金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。29.如申请专利范围第24项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该插销层之材料系为钨及钛的夹层。30.如申请专利范围第24祯所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第三金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。31.如申请专利范围第24项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该进行湿式化学蚀刻,移除该牺牲层,以使该第三金属层及该保护层形成一悬浮结构的步骤,其所使用的蚀刻液系为双氧水。32.一种静电式驱动之微继电器的制作方法,其步骤包含有:(a)提供一具有绝缘层的矽晶片;(b)于该具有绝缘层的矽晶片之表面沉积并定义一第一金属层,以作为控制电压输入该静电式驱动之微继电器的管道;(c)形成一第一绝缘层披覆于该第一金属层之表面,并定义其图形;(d)于该第一绝缘层之表面沉积一第二金属层,并定义其图形,以形成各自独立之一输入端及一输出端,该输入端及该输出端系作为外加电路输入及输出该静电式驱动之微继电器的管道;(e)于该第二金属层之表面沉积并定义一插销层,以形成一牺牲层;(f)于该插销层之表面沉积并定义一第三金属层及一接脚,以作为控制回路导通之一悬浮结构及控制电压输入该静电式驱动之微继电器的管道,该悬浮结构包含有一接触板及一悬臂梁,该接触板之形状含盖该输入端及该输出端,且裸露出部份该插销层,以作为之后湿式化学蚀刻之窗口,而该悬臂梁系与下方之该第二金属层相连接;(g)形成一保护层披覆于该悬浮结构之该悬臂梁上,并裸露出该接脚;(h)进行湿式化学蚀刻,移除该牺牲层,以使该第三金属层悬浮于该输入端及该输出端之上;及(i)利用无电极电镀的方法于该输入端及该输出端之上表面,及该第三金属层之上表面与下表面电镀一层镍,再电镀一层金,以形成金对金的接触,可降低电流回路之电阻値,且不易氧化。33.如申请专利范围第32项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该步骤(b)至步骤(g)系运用现有之互补式金氧半导体制程来进行。34.如申请专利范围第32项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第一金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。35.如申请专利范围第32项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第一绝缘层之材料系为二氧化矽。36.如申请专利范围第32项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第二金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。37.如申请专利范围第32项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该插销层之材料系为钨及钛的夹层。38.如申请专利范围第32项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该第三金属层之材料系选自由铝及铝合金所成组合之一。39.如申请专利范围第32项所述之静电式驱动之微继电器的制作方法,其中该进行湿式化学蚀刻,移除该牺牲层,以使该第三金属层及该保护层形成一悬浮结构的步骤,其所使用的蚀刻液系为双氧水。图式简单说明:第1图为本发明之第一实施例在完成互补式金氧半导体制程后的结构剖面图;第2图为本发明之第一实施例在完成湿式化学蚀刻后的结构剖面图;第3图为本发明之第一实施例在完成无电极电镀后的结构剖面图;第4图为本发明第一实施例的结构立体图;第5图为本发明之第二实施例在完成互补式金氧半导体制程后的结构剖面图;第6图为本发明之第二实施例在完成湿式化学蚀刻后的结构剖面图;第7图为本发明之第二实施例在完成无电极电镀后的结构剖面图;及第8图为本发明第二实施例的结构立体图。
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