專利名稱：一種用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微型電子元件領(lǐng)域，特別涉及一種用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)。
背景技術(shù)：
在文獻(xiàn)“Z.Jamie Yao，Shea Chen.”Micromachined Low-Loss MicrowaveSwitches”，IEEE JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEM，VOL 8，No.2，JUNE，1999”中實(shí)現(xiàn)了一種電容式微機(jī)械開關(guān)開關(guān)的下電極固定，上電極為可動(dòng)薄膜，懸于中部的絕緣介質(zhì)層之上，上電極的兩端分別與兩個(gè)金屬支柱連接。在制作工藝上，需要通過先濺射再刻蝕的方法來制作金屬支柱，并且犧牲層的高度與金屬支柱的高度無法保證完全相同，因此制作的開關(guān)可靠性不高，壽命有限。又在文獻(xiàn)“Jae Y.Park，Geun H.Kim，”ELECTROPLATED RF MEMS CAPACITIVESWITCHES”，Micro Electro Mechanical Systems，2000.MEMS 2000.TheThirteenth Annual International Conference”中報(bào)道，用光刻膠做犧牲層兼模具，通過電鍍的方法來制作金屬支柱，能夠較好的使?fàn)奚鼘痈叨扰c金屬支柱高度一致，開關(guān)性能良好，缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，工藝兼容性不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)。其特征在于所述用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)的結(jié)構(gòu)是在襯底1上氧化層2上面固定作為微機(jī)械開關(guān)下極板4金屬層，上極板6的支撐梁在上下極板之間，上極板6的兩端；過壓保護(hù)的氮化硅層3僅覆蓋下極板4部分。
所述微機(jī)械開關(guān)的金屬支撐梁是用犧牲層材料層5做成的。
所述用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)的制作工藝過程為利用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)制作工藝流程如下1.備片、清洗，采用高阻n型或p型硅作襯底1；2.熱氧化，生成氧化層2；
3.濺射下極板金屬層作為微機(jī)械開關(guān)下極板4；4.光刻下極板金屬層，形成微機(jī)械開關(guān)下極板4圖形和信號(hào)傳輸線；5.PECVD氮化硅層3，作為過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)；6.光刻氮化硅層3，使氮化硅層3僅覆蓋下極板4部分；7.涂高分子有機(jī)聚合物聚酰亞胺層，作為犧牲層5；8.光刻犧牲層5，形成用來連接上極板6和下極板4的金屬連接孔圖形；9.濺射上極板6金屬層作為微機(jī)械開關(guān)上極板6；10.光刻上極板金屬6，形成釋放犧牲層5的開孔圖形；11.在氧氣PLASMA環(huán)境中通過控制反應(yīng)時(shí)間，不完全釋放犧牲層，形成微機(jī)械開關(guān)的懸浮結(jié)構(gòu)；同時(shí)殘留的犧牲層5作為上極板6金屬層的支撐梁；12.合金退火400～450℃，使微機(jī)械開關(guān)各部分金屬連接接觸良好。
所述下極板金屬層材料為金、鋁、銅或鉑。
所述上極板金屬層材料為金、鋁或銅。
本發(fā)明的有益效果通過上述由犧牲層材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬支撐梁的結(jié)構(gòu)，省去了傳統(tǒng)微機(jī)械開關(guān)制作過程中所需的形成金屬支撐梁的工藝，簡(jiǎn)化了工藝流程。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)避免了傳統(tǒng)微機(jī)械開關(guān)由于金屬支撐梁的存在而導(dǎo)致的上層金屬極板和金屬支撐梁之間有較大的梯度，從而解決了上層金屬極板和金屬支撐梁之間容易斷裂的問題，提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。該開關(guān)的機(jī)械性能(如使用壽命)優(yōu)于傳統(tǒng)金屬支撐梁結(jié)構(gòu)的開關(guān)；其他電學(xué)性能(如插入損耗、隔離度)在相同的工藝參數(shù)條件下和傳統(tǒng)金屬支撐梁結(jié)構(gòu)的開關(guān)基本相同。


圖1為用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為一種用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)。其微機(jī)械開關(guān)的結(jié)構(gòu)是在襯底1上的氧化層2上面固定作為微機(jī)械開關(guān)下極板4金屬層，上極板6的支撐梁在上下極板之間，上極板6的兩端，用犧牲層材料層5做成。過壓保護(hù)的氮化硅層3僅覆蓋下極板4部分。
用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)制作工藝流程如下1.備片、清洗，采用高阻n型或p型硅作襯底1；2.熱氧化，生成氧化層2；3.濺射下極板金屬層(金、鋁、銅或鉑)作為微機(jī)械開關(guān)下極板4；4.光刻下極板金屬層，形成微機(jī)械開關(guān)下極板4圖形和信號(hào)傳輸線；5.PECVD氮化硅層3，作為過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)；6.光刻氮化硅層3，使氮化硅層3僅覆蓋下極板4部分；7.涂高分子有機(jī)聚合物聚酰亞胺層，作為犧牲層5；8.光刻犧牲層5，形成用來連接上極板6和下極板4的金屬連接孔圖形；9.濺射上極板6金屬層(金、鋁或銅)作為微機(jī)械開關(guān)上極板6；10.光刻上極板金屬6，形成釋放犧牲層5的開孔圖形；11.在氧氣PLASMA環(huán)境中控制反應(yīng)時(shí)間，使?fàn)奚鼘硬煌耆尫?，形成微機(jī)械開關(guān)的懸浮結(jié)構(gòu)；同時(shí)殘留的犧牲層5作為上極板6金屬層的支撐梁；12.合金退火400～450℃，使微機(jī)械開關(guān)各部分金屬連接接觸良好。
權(quán)利要求
1.一種用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)，其特征在于所述用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)的結(jié)構(gòu)是在襯底1上氧化層2上面固定作為微機(jī)械開關(guān)下極板4金屬層，上極板6的支撐梁在上下極板之間，上極板6的兩端；過壓保護(hù)的氮化硅層3僅覆蓋下極板4部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)，其特征在于所述微機(jī)械開關(guān)的金屬支撐梁是用犧牲層材料層5做成的。
3.用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)的制作工藝，其特征在于所述用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)的制作工藝過程為1).備片、清洗，采用高阻n型或p型硅作襯底1；2).熱氧化，生成氧化層2；3).濺射下極板金屬層作為微機(jī)械開關(guān)下極板4；4).光刻下極板金屬層，形成微機(jī)械開關(guān)下極板4圖形和信號(hào)傳輸線；5).PECVD氮化硅層3，作為過壓保護(hù)結(jié)構(gòu)；6).光刻氮化硅層3，使氮化硅層3僅覆蓋下極板4部分；7).涂高分子有機(jī)聚合物聚酰亞胺層，作為犧牲層5；8).光刻犧牲層5，形成用來連接上極板6和下極板4的金屬連接孔圖形；9).濺射上極板6金屬層作為微機(jī)械開關(guān)上極板6；10).光刻上極板金屬6，形成釋放犧牲層5的開孔圖形；11).在氧氣PLASMA環(huán)境中通過控制反應(yīng)時(shí)間，不完全釋放犧牲層，形成微機(jī)械開關(guān)的懸浮結(jié)構(gòu)；同時(shí)殘留的犧牲層5作為上極板6金屬層的支撐梁；12).合金退火400～450℃，使微機(jī)械開關(guān)各部分金屬連接接觸良好。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)的制作工藝，其特征在于所述下極板金屬層材料為金、鋁、銅或鉑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)的制作工藝，其特征在于所述上極板金屬層材料為金、鋁或銅。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于微型電子元件領(lǐng)域的一種用犧牲層材料做支撐梁的微機(jī)械開關(guān)。其結(jié)構(gòu)是在襯底的氧化層上面固定下極板、上極板和支撐梁，支撐梁在上下極板之間，上極板的兩端，用犧牲層材料層做成。省去了傳統(tǒng)微機(jī)械開關(guān)制作過程中所需的形成金屬支撐梁的工藝，簡(jiǎn)化了工藝流程。同時(shí)解決了上層金屬極板和金屬支撐梁之間容易斷裂的問題，提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。該開關(guān)的使用壽命優(yōu)于傳統(tǒng)金屬支撐梁結(jié)構(gòu)的開關(guān)。
文檔編號(hào)H01H49/00GK1558437SQ200410000698
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月16日
發(fā)明者劉澤文, 雷嘯鋒, 劉理天, 李志堅(jiān) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)