KR0174871B1 - Thermally driven micro relay device with latching characteristics - Google Patents
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Abstract
본 발명은 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 소자에 관한 것으로, 특히 반도체 기판의 벌크내에 형성되는 릴레이 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a latching thermally driven micro relay element, and more particularly to a relay element formed in the bulk of a semiconductor substrate.
본 발명의 랫칭형 마이크로 릴레이 소자는 소정의 체적을 가지며 그 내부의 공기를 가열하는 히터(12)가 설치되어 있는 능동저장고(10)와, 상기 능동저장고(10)와 소정간격으로 이격되어 그 내부에 히터(42)가 설치되어 있으며 동일한 체적을 갖는 수동저장고(40)와, 상기 능동저장고(10)와 수동저장고(40) 사이에 공간으로 연장되어 접점금속인 액체금속(50)의 이동로로서 역할을 하는 채널(20)과, 서로 이격되어 상기 채널(20)의 소정영역에서 각각 채널의 내부에 일단이 삽입되어 외부로 진행하는 제1신호전극(30)과, 상기 제1신호전극(30)과 일정 간격으로 이격되어 동일한 형상으로 형성되어 있는 제2신호전극(32)과, 상기 채널의 내부에 실장되어 제1신호전극(30)과 제2신호전극(32)의 접점으로서의 역할을 하는 액체금속(50)과, 반도체 기판(100)의 상, 하측면에 접합되어 있는 상, 하부 유리기판(120, 130)을 포함하여 구성된다.The latching micro relay device of the present invention has an active reservoir 10 having a predetermined volume and provided with a heater 12 for heating air therein, and spaced apart from the active reservoir 10 at a predetermined interval therein. Heater 42 is installed in the passive reservoir 40 having the same volume, and extends into the space between the active reservoir 10 and the passive reservoir 40 as a moving path of the liquid metal 50 as a contact metal. The channel 20 serving as the first signal electrode 30 is spaced apart from each other and inserted into an inside of the channel in a predetermined region of the channel 20, and proceeds to the outside, and the first signal electrode 30. ) And a second signal electrode 32 spaced apart at regular intervals and formed in the same shape, and mounted inside the channel to serve as a contact point between the first signal electrode 30 and the second signal electrode 32. Bond to the liquid metal 50 and the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate 100 The upper and lower glass substrates 120 and 130 are formed.
Description
제1도는 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 소자의 평면 개략도.1 is a schematic top view of a latching thermally driven micro relay element.
제2도는 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 소자의 평면 레이 아웃도.2 is a plan layout view of a latching thermally driven micro relay element.
제3도는 제2도의 A-A선에 따른 단면을 개략적으로 나타낸 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 소자의 단면도.3 is a cross-sectional view of a latching thermally driven micro relay element schematically showing a cross section along line A-A in FIG.
제4도는 본 발명의 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 소자의 변형 예를 나타낸 개략적인 평면도.Figure 4 is a schematic plan view showing a modification of the latching thermally driven micro relay element of the present invention.
제5a도는 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 소자의 평면도.Figure 5a is a plan view of the latching thermally driven micro relay element.
제5b도는 제5a도의 A-A선에 따른 랫칭형 마이크로 릴레이 소자의 단면도.FIG. 5B is a cross-sectional view of the latching micro relay element along line A-A in FIG. 5A.
제5c도는 반도체 기판의 식각부분인 저장고 형성영역, 채널 형성영역, 전극 형성영역 및 배선영역에 산화막을 형성한 상태를 나타낸 평면도.FIG. 5C is a plan view showing a state in which an oxide film is formed in a reservoir formation region, a channel formation region, an electrode formation region, and a wiring region which are etching portions of a semiconductor substrate. FIG.
제5d도는 제5c도의 A-A선에 따른 반도체 기판의 단면을 나타낸 단면도.FIG. 5D is a cross-sectional view of a semiconductor substrate taken along a line A-A in FIG. 5C.
제5e도는 열구동 마이크로 릴레이 소자의 형성영역에 각각 히터, 히터 지지대와 신호전극 형성하고 액체금속 주입한 상태를 개략적으로 나타낸 평면도.FIG. 5E is a plan view schematically showing a state in which a heater, a heater support and a signal electrode are respectively formed in the formation region of the thermally driven micro relay element, and a liquid metal is injected;
제5f도는 반도체 기판상에 저장고, 제1,2신호전극 및 제1,2구멍의 형성상태를 나타낸 단면도.FIG. 5F is a cross-sectional view showing the formation state of the reservoir, the first and second signal electrodes and the first and second holes on the semiconductor substrate.
제5g도는 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 소자의 상부면과 하부면에 유리기판을 합착하여 릴레이 소자의 제작을 완료한 상태를 나타낸 단면도.5g is a cross-sectional view showing a state in which a glass substrate is bonded to the upper and lower surfaces of the latching thermally driven micro relay device to complete the manufacture of the relay device.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 능동 저장고 20 : 채널10: active storage 20: channel
21 : 마이크로 채널영역 22 : 제1채널영역21: micro channel region 22: first channel region
23 : 제2채널영역 24 : 제1협채널영역23: second channel area 24: first narrow channel area
31, 32 : 제1신호전극 34, 35 : 제2신호전극31, 32: first signal electrode 34, 35: second signal electrode
60 : 제1배선 70 : 제2배선60: first wiring 70: second wiring
100 : 반도체 기판 102, 106 : 산화막100 semiconductor substrate 102, 106 oxide film
104, 108 : 질화막 112, 114 : 산화막104, 108 nitride film 112, 114 oxide film
116, 118 : 제1,2구멍 120 : 상부 유리기판116, 118: first and second holes 120: upper glass substrate
130 : 하부 유리기판130: lower glass substrate
본 발명은 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타 전자부품과 집적화가 가능하도록 초소형화하여 제작이 가능한 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 및 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a latching thermally driven micro relay device, and more particularly, to a latching thermally driven micro relay and a method for manufacturing the same, which can be miniaturized to be integrated with other electronic components.
일반적으로, 전기 신호를 중계하는 릴레이(relay)는 전자력 또는 압력 등의 수단에 의해 두 접점사이에 전도체를 연결시켜 일측접점으로부터 타측접점으로 전기신호를 전달하는 전기부품중의 하나이다.In general, a relay that relays an electrical signal is one of electrical components that transfer an electrical signal from one contact point to another by connecting a conductor between two contacts by means of electromagnetic force or pressure.
종래의 릴레이는 전자교환기, 자동충전기, 교통신호 제어시스템 등 많은 응용분야에서 전류의 개, 폐를 담당하는 스위치 소자로서 사용되고 있으나, 크기가 크고, 고가이며 릴레이 어레이 구성이 불가능할 뿐만 아니라 타 전자부품과의 집적화가 어렵기 때문에 이용에 불편함이 있었다.Conventional relays are used as switch elements for opening and closing currents in many applications such as electronic exchangers, automatic chargers, and traffic signal control systems, but they are not only large, expensive, and impossible to configure in relay arrays. It is inconvenient to use because it is difficult to integrate.
즉, 종래의 기술로서 범용화되어 있는 릴레이는 주로 구동코일과 이 구동코일에 인가되는 전압에 의해 발생하는 전자력으로 스위치를 온/오프시키는 방식이 이용되었다.That is, the relay which is widely used as a conventional technique is mainly used a method of turning on / off the switch by the driving coil and the electromagnetic force generated by the voltage applied to the driving coil.
그러나, 전자기술의 발달에 따라 전자부품이 소형화됨으로써 이들 전자부품과 동일한 회로기판상에 릴레이를 설치하여 회로를 구성하여야 할 필요성이 증대되고 있다.However, as electronic components are miniaturized with the development of electronic technology, the necessity of constructing a circuit by installing a relay on the same circuit board as those electronic components is increasing.
따라서, 종래의 릴레이를 보다 소형화하는 동시에 반도체 기판상에 집적시킬 수 있는 마이크로 릴레이의 개발이 진행되어 왔다.Therefore, the development of the micro relay which can miniaturize the conventional relay more and integrate on a semiconductor substrate has advanced.
상술한 조건을 만족시키기 위해서는 크기가 수 mm 이하로 소형이고, 타 전자부품과의 집적화가 가능하여야 한다.In order to satisfy the above-mentioned conditions, the size should be small, several mm or less, and be integrated with other electronic components.
이러한, 조건을 만족시키기 위해서는 미세한 구조를 갖는 형상으로 제조할 수 있는 반도체 공정 기술을 사용하여 제조가 가능한 릴레이가 개발되어져야 한다.In order to satisfy such conditions, a relay capable of manufacturing using semiconductor process technology that can be manufactured in a shape having a fine structure must be developed.
종래 기술의 릴레이의 예로서 개시된 유럽특허 제EP-573267호는 마그네틱 구동방식을 사용하며, 신호전극 부분을 금속으로 사용하여 접촉저항을 1Ω 이하로 할 수 없고, 릴레이 어레이 구조가 어려운 단점을 가지고 있다.European Patent No. EP-573267 disclosed as an example of a prior art relay uses a magnetic driving method, and has a disadvantage in that the contact resistance cannot be less than 1 kW by using the signal electrode part as a metal, and the relay array structure is difficult. .
또한, 1995년 트랜스듀서지(Transducers)에 발표된 제이. 드라케(J. Drake)의 정전력 구동 마이크로 릴레이는 구동전압이 50 볼트 이상, 접촉저항 2Ω 으로 실용화에 문제점을 가지고 있다.Jay was also published in Transducers in 1995. J. Drake's constant-power driving micro relay has a problem in practical use with a driving voltage of 50 volts or more and a contact resistance of 2 kV.
따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 액체금속 접점으로 1Ω 이하의 접촉저항을 유지하면서 반도체 공정기술과 실리콘 웨이퍼의 표면(surface) 및 벌크 마이크로 머시닝(micro machining)을 이용한 습식식각 방법으로 집적화가 가능한 초소형의 마이크로 릴레이를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above-described problems of the prior art is to use a semiconductor process technology and the surface and bulk micro machining of a silicon wafer while maintaining a contact resistance of less than 1 kW as a liquid metal contact. The present invention provides an ultra-compact micro relay that can be integrated by a wet etching method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 기판(100)의 벌크내에 소정의 체적을 가지며 그 내부의 공기를 가열하는 히터(12)가 설치되어 있는 능동저장고(10)와, 상기 능동저장고(10)와 소정간격으로 이격되어 그 내부에 히터(42)가 설치되어 있으며 동일한 체적을 갖는 수동저장고(40)와, 상기 능동저장고(10)와 수동저장고(40)사이에 공간으로 연장되어 접점금속인 액체금속(50)의 이동로로서 역할을 하는 채널(20)과, 서로 이격되어 상기 채널(20)의 소정영역에서 각각 채널의 내부에 일단이 삽입되어 외부로 진행하는 제1신호전극(31,32)과, 상기 제1신호전극(31,32)과 일정간격으로 이격되어 동일한 형상으로 형성되어 있는 제2신호전극(34,35)과, 상기 채널의 내부에 실장되어 제1신호전극(31,32)과 제2신호전극(34,35)의 접점으로서의 역할을 하는 액체금속(50)과, 반도체 기판(100)의 상, 하측면에 접합되어 있는 상, 하부 유리기판(120, 130)을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is, the active reservoir 10 is provided with a heater 12 having a predetermined volume in the bulk of the semiconductor substrate 100 and heats the air therein, and the active reservoir 10 Heater 42 is installed therein and is spaced at a predetermined interval, and has a passive reservoir 40 having the same volume, and extends into a space between the active reservoir 10 and the passive reservoir 40 and is a contact metal. The channel 20 serving as a moving path of the liquid metal 50 and the first signal electrode 31 spaced apart from each other are inserted into one end of the channel in a predetermined region of the channel 20 to proceed to the outside. 32, second signal electrodes 34 and 35 spaced apart from the first signal electrodes 31 and 32 at regular intervals, and formed in the same shape; And the liquid metal 50 serving as a contact point between the 32 and the second signal electrodes 34 and 35, and The upper and lower glass substrates 120 and 130 are bonded to the upper and lower surfaces of the conductive substrate 100.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
제1도는 본 발명에 따른 열구동 마이크로 릴레이의 평면구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.1 is a plan view schematically showing a planar structure of a thermally driven micro relay according to the present invention.
먼저, 제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 열구동 마이크로 릴레이는 소정의 체적을 갖는 능동저장고(10)와, 이 능동저장고(10)와 소정간격으로 이격되고 동일한 체적을 갖는 수동저장고(40)가 형성되어 있고, 상기 능동저장고(10)와 수동저장고(40)사이에 소정의 직경을 갖는 유통로로서 채널(20)이 형성되어 있으며, 이 채널(20)의 중간부에 상기 채널보다 작은 직경을 갖는 마이크로 채널영역(21)이 형성되어 있고, 채널(20)의 내부에 액체금속(50)이 실장되어 있는 구조를 갖는다.First, referring to FIG. 1, the thermally driven micro relay according to the present invention includes an active storage 10 having a predetermined volume and a passive storage 40 having a same volume and spaced apart from the active storage 10 by a predetermined interval. Is formed, and a channel 20 is formed as a flow path having a predetermined diameter between the active reservoir 10 and the passive reservoir 40, and is smaller than the channel in the middle of the channel 20. A micro channel region 21 having a diameter is formed, and the liquid metal 50 is mounted inside the channel 20.
제1도와 같은 구조를 갖는 열구동 마이크로 릴레이의 동작 원리는 릴레이의 능동저장고(active reservoir)(10)의 압력이 상승하여 채널내부에 실장되어 있는 릴레이의 전극접점용으로 사용되는 액체금속(50)이 수동저장고(passive reservoir)(40)측으로 이동하고, 수동저장고(40)의 압력이 상승하면 액체금속이 능동저장고(10)측의 원래 위치로 되돌아가게 된다.The operating principle of the thermally driven micro relay having the structure as shown in FIG. 1 is the liquid metal 50 used for the electrode contact of the relay mounted in the channel due to the increase in the pressure of the active reservoir 10 of the relay. Moving to the passive reservoir 40 side, when the pressure in the passive reservoir 40 rises, the liquid metal is returned to its original position on the active reservoir 10 side.
이를 보다 상세하게 설명하면 마이크로 채널영역(21)에서 액체금속(50)의 형상은 액체금속(50)의 표면장력과 실리콘과의 친화력에 의해 결정되며, 이 액체금속을 구동하는데 필요한 압력은 채널(20)에 액체금속을 주입하기 위한 압력과 저장고와 마이크로 채널영역(21)체적비에 대한 압력의 합으로 표시된다.In more detail, the shape of the liquid metal 50 in the microchannel region 21 is determined by the surface tension of the liquid metal 50 and the affinity with silicon, and the pressure required to drive the liquid metal is determined by the channel ( 20 is expressed as the sum of the pressure for injecting the liquid metal and the pressure with respect to the volume ratio of the reservoir and the micro channel region 21.
마이크로 채널영역(22)에서 액체금속(50)을 구동하기 위한 압력(P)은 다음의 수식으로 표현된다.The pressure P for driving the liquid metal 50 in the micro channel region 22 is expressed by the following equation.
이때 P는 채널(20)에서 액체금속(50)을 구동하기 위해 필요한 압력, γ1은 표면장력(surface tension), D는 채널직경, θC는 액체금속의 접촉각(contact angle)이다.In this case, P is the pressure required to drive the liquid metal 50 in the channel 20, γ1 is the surface tension, D is the channel diameter, θC is the contact angle of the liquid metal.
제1도와 같은 마이크로 릴레이 소자에서 액체금속(50)방울이 거리 x 만큼 이동하면 능동저장고(10)의 압력 및 체적이 변동되어 액체금속(50)이 움직일 수 있는 거리가 제한된다.When the droplet of the liquid metal 50 moves by the distance x in the micro relay device as shown in FIG. 1, the pressure and the volume of the active reservoir 10 are changed to limit the distance that the liquid metal 50 can move.
능동저장고(10)의 압력, 체적이 P1,(V1(x=0)에서 Pa, Va(x=x)로, 수동저장고(40)의 압력, 체적이 P0, V0(x=0)에서 PP, VP(x=x)로 변했다고 가정하고, 이때 대기압은, P0라 하여, 체적비에 대한 압력에 대해 수식으로 표현하면 다음과 같다.The pressure and volume of the active reservoir 10 are P1, (V1 (x = 0) to Pa, Va (x = x), and the pressure and volume of the passive reservoir 40 are P 0 , V 0 (x = 0) assume that changes from P to P, P V (x = x), and wherein atmospheric pressure is referred to P 0, when expressed by the formula for the pressure to volume ratio as follows.
위의 수식에서 V1+Acx=V0, V1=kAcx로 가정하였고, Ac는 마이크로 릴레이 소자의 마이크로 채널영역(22) 부분의 단면적이다.In the above formula, it is assumed that V 1 + A c x = V 0 , V 1 = kA c x, where Ac is the cross-sectional area of the microchannel region 22 portion of the micro relay device.
그러므로, 마이크로 릴레이 소자에서 액체금속(50)을 구동하기 위한 압력은 수식 (51), (56) 의 합인(57) 식의 P2로 나타내 진다.Therefore, the pressure for driving the liquid metal 50 in the micro relay element is represented by P2 of the formula (57), which is the sum of the formulas (51) and (56).
이때 보일(Boyle's)의 법칙과 샤일(Charles's)의 법칙에 의해 PV/T=일정이므로, 압력변화에 필요한 온도차를 수식으로 표현하면 다음과 같다.At this time, according to Boyle's law and Charles's law, PV / T = constant, the temperature difference required for pressure change can be expressed as follows.
결과적으로 온도변화에 의해 압력이 증가하게 되고, 이에 의해 액체금속(50)을 릴레이 소자의 채널(20)내에서 이동시켜 전기적신호를 도통 및 차단할 수 있는 릴레이 소자의 동작특성을 얻을 수 있다.As a result, the pressure increases due to the temperature change, thereby moving the liquid metal 50 in the channel 20 of the relay element, thereby obtaining operating characteristics of the relay element capable of conducting and blocking electrical signals.
제2도는 본 발명에 따른 열구동 마이크로 릴레이 소자를 평면상으로 나타낸 상세도이다.2 is a detailed view of the thermally driven micro relay device according to the present invention in plan view.
제2도를 참조하여, 본 발명에 따른 열구동 마이크로 릴레이 소자의 상세한 구성을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 2, the detailed configuration of the thermally driven micro relay device according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 열구동 마이크로 릴레이 반도체 기판(100)의 소정영역에 일정한 체적을 가지며 그의 저면에 히터(12)가 외팔보 형상으로 설치되어 있고, 이 히터(12)의 통과라인의 하부에 일방향으로 일렬로 각각 단속되어 진행하는 히터지지대(14)가 설치되어 있는 능동저장고(10)와, 상기 능동저장고(10)와 소정간격으로 격리되어 히터(42)와 히터지지대(44)가 능동저장고(10)와 동일한 형상으로 설치되어 있는 수동저장고(40)가 형성되어 있고, 능동저장고(10)와 수동저장고(40) 사이에 유통로로서 채널(20)이 형성되어 있으며, 이 채널(20)의 전체구성은 중간영역에 채널(20)보다 작은 직경을 갖는 마이크로 채널영역(21) 형성되어 있고, 능동저장고(10)와 마이크로 채널영역(21) 사이에 제1채널영역(22)이 설치되어 있으며, 수동저장고(40)와 마이크로 채널영역(21) 사이에 제2채널영역(23)이 형성되어 있고, 제1채널영역(22)은 능동저장고(10)측에 두 갈래의 협채널로 형성되고 이 두 갈래의 협채널이 하나의 협채널로 연장되는 형태로 제1협채널영역(24)과 접속되어 있으며, 제2채널영역(25)은 수동저장고(40)측에 두 갈래의 협채널로 형성되고 이 두 갈래의 협채널이 하나의 협채널로 연장되는 형태를 갖는 제2협채널영역(25)을 포함하여 구성되어 있다.The heater 12 has a constant volume in a predetermined region of the thermally driven micro relay semiconductor substrate 100 according to the present invention, and a heater 12 is formed in a cantilever shape at the bottom thereof, and is arranged in one direction under the passage line of the heater 12. The active storage 10 is provided with a heater support 14, which is intermittently carried out by the control, and the active storage 10 is isolated from the active storage 10 at a predetermined interval so that the heater 42 and the heater support 44 are active storage 10. Passive reservoir 40 is formed in the same shape as the channel is formed between the active reservoir 10 and the passive reservoir 40 as a channel 20, the overall configuration of the channel (20) The microchannel region 21 having a smaller diameter than the channel 20 is formed in the middle region, and the first channel region 22 is provided between the active reservoir 10 and the microchannel region 21, and is passive. Between the reservoir 40 and the micro channel region 21 The second channel region 23 is formed, and the first channel region 22 is formed of two narrow channels on the active storage 10 side, and the two narrow channels extend into one narrow channel. It is connected to the first narrow channel region 24, the second channel region 25 is formed of two narrow channels on the side of the manual storage 40, the two narrow channels extend into one narrow channel. And a second narrow channel region 25 having a shape of being formed.
그리고, 서로 분리되어 제1채널영역(22)에서 각각 내부로부터 외부로 진행하는 신호전극으로서 두 개의 전극으로 된 제1신호전극(31, 32)과 제2채널(23)에 제1신호전극(31, 32)과 동일한 형상을 갖는 두 개의 전극으로 된 제2신호전극(34,45)이 형성되어 있다.In addition, the first signal electrodes 31 and 32 and the second channel 23 are formed as two signal electrodes separated from each other and traveling from the inside to the outside in the first channel region 22, respectively. Second signal electrodes 34 and 45 formed of two electrodes having the same shape as 31 and 32 are formed.
그리고, 채널(20) 내부에 도전성 접촉금속으로서 액체금속(50)이 실장되어 있는 구성을 갖는다.The liquid metal 50 is mounted in the channel 20 as a conductive contact metal.
제3도는 제2도의 A-A 선에 따른 랫칭형 마이크로 릴레이의 단면도를 도시한다.3 shows a cross-sectional view of the latched micro relay along the line A-A of FIG.
제3도를 참조하여, 본 발명에 따른 랫칭형 마이크로 릴레이의 단면구조를 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 3, when explaining the cross-sectional structure of the latching micro relay according to the present invention.
반도체 기판(100)의 표면의 소정영역에 소정의 면적과 깊이를 갖는 능동저장고(10)가 설치되어 있고, 그 내부의 저면에는 내부의 공기를 가열시키기 위한 히터(12)가 히터지지대(14) 위를 통과하여 설치되어 있다.An active reservoir 10 having a predetermined area and depth is provided in a predetermined region of the surface of the semiconductor substrate 100, and a heater 12 for heating the air therein is provided at the bottom of the heater support 14. Installed above.
이 능동저장고(10)와 소정간격으로 이격되어 동일한 형상을 갖는 히터(42)와 히터지지대(44)가 설치되어 있는 수동저장고(40)가 설치되어 있다.The passive storage 40 is provided with a heater 42 and a heater support 44 having the same shape and spaced apart from the active storage 10 at predetermined intervals.
능동저장고(10)와 수동저장고(40)와 사이에 제3도에서 점선으로 나타낸 부분(20L)까지 홈으로 채널(20)(도시되지 않음)이 형성되어 있다.A channel 20 (not shown) is formed between the active reservoir 10 and the passive reservoir 40 with grooves up to the portion 20L shown in dashed lines in FIG.
상기 도시되지 않은 채널(20)의 진행방향에서 소정간격으로 격리되어 각기 동일방향으로 대향하는 제1신호전극(31, 32)과 제2신호전극(34, 35)이 설치되어 있다.The first signal electrodes 31 and 32 and the second signal electrodes 34 and 35 are provided to be separated from each other in the advancing direction of the channel 20 (not shown) and face each other in the same direction.
그리고, 제1신호전극(31, 32) 및 제2신호전극(34, 45)과 반도체 기판(100)사이에는 절연을 위해 산화막(112, 114)이 형성되어 있다.Oxide films 112 and 114 are formed between the first signal electrodes 31 and 32 and the second signal electrodes 34 and 45 and the semiconductor substrate 100 for insulation.
반도체 기판(100)의 표면에는 능동저장고(10), 수동저장고(40) 및 채널(22)을 상부로부터 밀폐시키기 위한 상부 유리기판(120) 합착되어 있고, 반도체 기판(100)의 하부면으로부터 채널(22)로 관통하는 제1구명(116)과 제2구명(118)을 밀폐시키기 위한 하부유리기판(130)이 설치되어 있으며, 상기 제1,2구명(116, 118)을 제외한 반도체 기판(100)의 하부에는 산화막(106)과 질화막(108)으로 된 절연막이 형성되어 있는 구조를 갖는다.The upper surface of the semiconductor substrate 100 is bonded to the active glass 10, the passive storage 40 and the upper glass substrate 120 for sealing the channel 22 from the top, the channel from the lower surface of the semiconductor substrate 100 A lower glass substrate 130 is provided to seal the first life 116 and the second life 118 penetrating through the 22, and the semiconductor substrate excluding the first and second life 116 and 118 ( The lower portion of 100 has a structure in which an insulating film composed of an oxide film 106 and a nitride film 108 is formed.
상기와 같은 구조에서 채널(20)의 양단부에 형성되어 있는 제1협채널영역(24)과 제2협채널영역(25)은 마이크로 릴레이의 구동시 능동저장고(10)와 수동저장고(40)에서 발생하는 압력에 의해 액체금속(50)이 제1채널영역(22), 마이크로 채널영역(21) 및 제2채널영역(23)의 범위를 벗어나지 않도록 하는 역할을 한다.In the structure as described above, the first narrow channel region 24 and the second narrow channel region 25 formed at both ends of the channel 20 are formed in the active storage 10 and the passive storage 40 when the micro relay is driven. By the pressure generated, the liquid metal 50 serves to keep the first channel region 22, the micro channel region 21, and the second channel region 23 from being in the range.
마찬가지로, 제1채널영역(22)과 제2채널영역(23) 사이에 형성되어 있는 마이크로 채널영역(21)은 능동저장고(10)와 수동저장고(40)에서 발생하는 압력에 의해 액체금속(50)이 제1채널영역(22)과 제2채널영역(23)으로 이동된 후 상기 채널영역을 이탈하지 않도록 하는 역할을 한다.Similarly, the micro channel region 21 formed between the first channel region 22 and the second channel region 23 is a liquid metal 50 due to the pressure generated in the active reservoir 10 and the passive reservoir 40. ) Is moved to the first channel region 22 and the second channel region 23 so as not to leave the channel region.
즉, 상기와 같이 넓은폭을 갖는 제1채널영역(22)과 제2채널영역(23) 보다 좁은폭을 갖는 마이크로 채널영역(21), 이 마이크로 채널영역(21)보다 좁은폭을 갖는 제1협채널(24)과 제2협채널(25)로 구성된 채널(20)은 액체금속(50)이 움직인후 역방향으로 되돌아가는 것을 방지하는 랫칭을 이루는 동시에 히터(12, 42)에 인가되는 전압 변동폭의 범위를 크게 할 수 있도록 하기 위해 형성되었다.That is, the micro channel region 21 having a narrower width than the first channel region 22 and the second channel region 23 having a wide width as described above, and the first having a narrower width than the micro channel region 21. The channel 20 composed of the narrow channel 24 and the second narrow channel 25 forms a latching to prevent the liquid metal 50 from moving back in the reverse direction and at the same time, the voltage fluctuation applied to the heaters 12 and 42. It was formed to make the range of large.
또한, 히터 지지대(12)는 열전달이 적은 산화막을 사용하며, 히터지지대(14, 44)의 배치는 히터(12, 42)에 전압이 인가되어 열팽창이 생길 경우를 고려하여 외팔보(cantilever) 형태로 제작되었다.In addition, the heater support 12 uses an oxide film with less heat transfer, and the arrangement of the heater supports 14 and 44 has a cantilever shape in consideration of a case in which thermal expansion occurs due to a voltage applied to the heaters 12 and 42. Produced.
그리고, 제1구멍(116)은 액체금속(50)을 릴레이의 제1채널영역(22) 주입하기 위한 것이고, 제2구명(118)은 액체금속(50) 주입시 역방향의 압력발생으로 인한 주입 압력의 상승을 막기 위해 형성되었다.The first hole 116 is for injecting the liquid metal 50 into the first channel region 22 of the relay, and the second hole 118 is for injecting the liquid metal 50 due to the reverse pressure. It was formed to prevent an increase in pressure.
이때, 제1구멍(116)과 제2구멍(118)은 채적비를 크게 하기 위해 하부 부분이 넓고 상부로 갈수록 좁은 직경을 갖도록 형성되었다.At this time, the first hole 116 and the second hole 118 is formed so that the lower portion is wider and narrower toward the top in order to increase the deposition ratio.
즉, 능동저장고(10) 및 수동저장고(40)로부터 발생하는 압력이 채널(20)의 액체금속(50)에 가해질 때 공기압력의 가압방향에 대해 반대로 작용하는 압력의 효과를 최소화하기 위해 제1,2구멍(116, 188)과 저장고(10,40)의 체적비를 30 : 1이 되도록 형성하였다.That is, when the pressure generated from the active reservoir 10 and the passive reservoir 40 is applied to the liquid metal 50 of the channel 20, the first pressure is minimized to minimize the effect of the pressure acting against the pressing direction of the air pressure. The volume ratio between the two holes 116 and 188 and the reservoirs 10 and 40 is set to be 30: 1.
또한, 능동저장고(10)와 수동저장고(40)의 측벽부분은 상부부분이 넓고 하부부분이 좁은 경사형 구조로 형성되었다.In addition, the side walls of the active storage 10 and the passive storage 40 are formed in an inclined structure having a wide upper portion and a narrow lower portion.
이는 히터(12, 42)에 의해 가열된 공기가 효과적으로 채널(20)에 전달되도록 하기 위한 것이다.This is for the air heated by the heaters 12 and 42 to be effectively delivered to the channel 20.
그리고, 상기 제1신호전극(31, 32)과 제2신호전극(34, 35)은 마이크로 미터단위 두께의 TiW, Au, Cu, Ni 등으로 형성되었으며, 히터(12, 42)의 재료로서는 백금(Pt), 폴리실리콘, 니켈 등으로 제작되었다.The first signal electrodes 31 and 32 and the second signal electrodes 34 and 35 are formed of TiW, Au, Cu, Ni, or the like having a micrometer unit thickness, and platinum is used as the material of the heaters 12 and 42. (Pt), polysilicon, nickel and the like.
상술한 구조를 갖는 열구동 마이크로 릴레이는 수동저장고(40)의 히터(42)에 전원이 인가되지 않고 능동저장고(10)의 히터(12)에 전원을 인가하는 경우, 능동저장고(10) 내부의 공기가 가열됨으로서 내부 압력이 상승한다.The thermally-driven micro relay having the above-described structure, when power is applied to the heater 12 of the active storage 10 without applying power to the heater 42 of the passive storage 40, the inside of the active storage 10 The internal pressure rises as the air is heated.
이때, 이 압력이 릴레이의 접점으로 사용되는 수은, 갈륨 등 액체금속(50)의 표면장력(surface tension)인 상기 식(51)의 힘(압력)보다 크게 되었을 때 상기 액체금속(50)이 우측으로 이동하여 제2신호전극(34,35)의 양단에 접촉됨으로서 제1신호전극(31, 32)이 전도(ON) 상태가 된다.At this time, when the pressure is greater than the force (pressure) of Equation (51), which is the surface tension of the liquid metal 50 such as mercury and gallium used as the contact point of the relay, the liquid metal 50 is right. The first signal electrodes 31 and 32 are brought into a conductive state by being moved to and being in contact with both ends of the second signal electrodes 34 and 35.
이와 반대로 능동저장고(10)의 히터(12)에 전원이 인가되지 않고 수동저장고(40)의 히터(42)에 전원이 인가되는 경우, 수동저장고(40)의 내부압력이 상승하여 제2채널영역(23)에 있는 액체금속(50)이 제1채널영역(22)으로 이동함으로써 제2신호전극(34, 35)을 통해 일측으로 흐르던 전류가 차단되고 제1신호전극(31, 32)이 전도상태가 된다.On the contrary, when power is not applied to the heater 12 of the active reservoir 10 and the power is applied to the heater 42 of the passive reservoir 40, the internal pressure of the passive reservoir 40 is increased so that the second channel region is increased. The liquid metal 50 in the 23 moves to the first channel region 22 so that the current flowing to one side through the second signal electrodes 34 and 35 is cut off and the first signal electrodes 31 and 32 conduct. It becomes a state.
즉, 상기 두가지의 동작상태에서, 능동저장고(10)와 수동저장고(40)의 각 히터(12, 42)에 전원을 선택적으로 인가되도록 함으로써 각각 두개의 전극으로 구성된 제1신호전극(31, 32)과 제2신호전극(34, 35)으로 이루어지는 전원라인을 흐르는 전류를 온/오프 시킬 수 있다.That is, in the above two operating states, power is selectively applied to each of the heaters 12 and 42 of the active storage 10 and the passive storage 40, so that the first signal electrodes 31 and 32 each composed of two electrodes. ) And the current flowing through the power line consisting of the second signal electrodes 34 and 35 can be turned on / off.
또한, 상기와 같은 동작에서 일측 전원라인을 온시키고 타측 전원라인을 오프시키기 위해 능동저장고(10)와 수동저장고(40)의 히터(12, 42)에 인가되는 전원은 소정시간 예컨대, 액체금속(50)을 제1채널영역(10)에서 제2채널영역(40)으로 또는 그 반대로 이동시키는데 필요한 시간동안만 인가될 수도 있다.In addition, in the above operation, the power applied to the heaters 12 and 42 of the active storage 10 and the passive storage 40 for turning on one power line and turning off the other power line is a predetermined time, for example, a liquid metal ( 50 may be applied only for the time required to move the first channel region 10 from the first channel region 10 to the second channel region 40 or vice versa.
제4도는 본 발명의 랫칭형 열구동 릴레이 소자의 변형예를 도시한 평면도이다.4 is a plan view showing a modification of the latching thermal drive relay element of the present invention.
제4도에 도시된 변형예에 따른 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 소자는 제2도 및 제3도에 도시한 릴레이 소자와 협채널영역만 다를뿐 나머지 구성부분은 동일하다.The latching thermally driven micro relay device according to the modification shown in FIG. 4 differs from the relay device shown in FIGS. 2 and 3 only in the narrow channel region, and the remaining components are the same.
즉, 본 발명의 변형예에 따르면, 본 발명에서의 제1협채널영역(24)과 제2협채널영역(25)이 능동저장고(10)와 수동저장고(40)로부터 각각 제1채널영역(22)과 제2채널영역(23)으로 연장되어 있는 제1협채널영역(28)과 제2협채널영역(29)이 하나의 유통로 형상으로 되어 있다.That is, according to the modified example of the present invention, the first narrow channel region 24 and the second narrow channel region 25 in the present invention are respectively divided into the first channel region (from the active storage 10 and the passive storage 40). 22 and the first narrow channel region 28 and the second narrow channel region 29 extending to the second channel region 23 are in the shape of one flow path.
이하, 제2도와 제3도에서 기술한 평면구조와 단면구조를 갖는 랫칭형 마이크로 릴레이 소자의 제조공정을 제5a도내지 제5g도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a manufacturing process of the latching micro relay device having the planar structure and the cross-sectional structure described in FIGS. 2 and 3 will be described with reference to FIGS. 5A to 5G.
제5a도내지 제5b도를 참조하면, 100 또는 110 결정방향을 갖는 반도체 기판(100)의 전면과 후면에 사진식각공정시 패터닝되어 식각 차폐마스크로서 사용되는 절연막으로서 각각 1000Å의 두께를 갖는 산화막(102),(106)과 2000Å의 두께를 갖는 질화막(104),(108)을 기판의 전면과 후면에 차례로 형성한다.5A to 5B, an oxide film having a thickness of 1000 두께 as an insulating film patterned on a front surface and a back surface of a semiconductor substrate 100 having a crystal orientation of 100 or 110 and used as an etch shielding mask, respectively. 102, 106, and nitride films 104 and 108 having a thickness of 2000 microseconds are sequentially formed on the front and rear surfaces of the substrate.
이어서, 반도체 기판(100) 상부면의 산화막(102)과 질화막(106)을 사진식각법으로 반도체 기판(100) 상부면에 마이크로 릴레이의 배선영역을 형성하기 위한 영역이 노출되도록 질화막(104)과 산화막(102)을 제거하여 배선 영역형성용 식각 마스크패턴(도시하지 않음)을 형성한다.Subsequently, the nitride film 104 and the oxide film 102 and the nitride film 106 of the upper surface of the semiconductor substrate 100 are exposed by photolithography so as to expose a region for forming a wiring area of the micro relay on the upper surface of the semiconductor substrate 100. The oxide film 102 is removed to form an etching mask pattern (not shown) for forming a wiring region.
다음, 상기 식각 마스크패턴을 식각 차폐막으로 이용하여 노출된 반도체 기판(100)을 이방성 습식식각하여 제5a도에 표시된 바와 같이 서로 일정간격으로 격리되어 종방향으로 진행하는 제1배선영역(60a)과 제2배선영역(60b)을 형성한다.Next, the semiconductor substrate 100 is anisotropically wet-etched using the etch mask pattern as an etch shielding film, and is separated from each other at a predetermined interval as shown in FIG. 5A and proceeds in a longitudinal direction. The second wiring region 60b is formed.
이어서, 잔존하는 질화막(104)과 산화막(102)을 사진식각법으로 재 패터닝하여 능동저장고 영역, 채널영역 및 수동 저장고영역용 식각 마스크패턴(도시되지 않음)을 형성한 후 반도체 기판(100)의 노출된 부분을 이방성 습식식각하여 제5a도에 도시된 바와 같이 서로 일정간격을 유지하며 큰면적을 갖는 능동 저장고영역(10a)과 수동 저장고영역(40a)을 형성하는 동시에 두 영역을 연결시키는 채널(20)을 서로 일체형의 홈으로 형성한다.Subsequently, the remaining nitride film 104 and the oxide film 102 are repatterned by photolithography to form an etching mask pattern (not shown) for the active storage region, the channel region, and the passive storage region. The anisotropic wet etching of the exposed portions maintains a predetermined distance from each other, as shown in FIG. 5A, and forms an active storage region 10a and a passive storage region 40a having a large area, and simultaneously connects the two regions ( 20) are formed as grooves integral with each other.
이때, 이 채널(20)은 그의 중간부분에 좁은폭을 갖는 마이크로 채널영역(22a)이 형성되어 있고, 능동 저장고영역(10a)과 마이크로 채널영역(21) 사이에는 상기 마이크로 채널영역보다 좁은폭을 갖는 제1협채널영역(22) 및 제2채널영역(23)이 형성되어 있으며, 상기 마이크로 채널영역(21)과 수동저장고영역(40a) 사이에는 제2채널영역(24)과 제2협채널영역(25)이 형성되어 있는 구조를 갖도록 형성된다.At this time, the channel 20 has a narrow microchannel region 22a formed in the middle portion thereof, and has a narrower width than the microchannel region between the active storage region 10a and the microchannel region 21. The first narrow channel region 22 and the second channel region 23 are formed, and the second channel region 24 and the second narrow channel are formed between the micro channel region 21 and the manual storage region 40a. It is formed to have a structure in which the region 25 is formed.
이어서, 반도체 기판(100) 상에 잔존하는 산화막(102)과 질화막(104)을 차례로 건식식각하여 제거한 후 반도체 기판(100) 전면에 전극형성용 식각 마스크패턴(도시되지 않음) 형성하고 반도체 기판(100)의 노출된 부분을 건식식각하여 제5a도와 제5b도에 도시된바와 같이 채널(20) 중 소정간격으로 격리되어 형성되어 있는 제1채널영역(22)과 제2채널영역(23)의 종방향으로 양측에 각각 분리되어 있는 제1신호전극영역(31a, 32a)과 제2신호전극영역(34a, 35a)을 정의한다.Subsequently, the oxide film 102 and the nitride film 104 remaining on the semiconductor substrate 100 are sequentially removed by dry etching, and then an etch mask pattern (not shown) for forming an electrode is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100 and the semiconductor substrate ( Dry etching the exposed portion of the 100 and the first channel region 22 and the second channel region 23 of the channel 20, which are formed to be isolated at a predetermined interval as shown in 5a and 5b The first signal electrode regions 31a and 32a and the second signal electrode regions 34a and 35a which are respectively separated on both sides in the longitudinal direction are defined.
이때, 식각되는 제1신호전극영역(31a, 32a)과 제2신호전극영역(34a, 35a)으로서 식각되는 두께는 능동, 수동저장고(10a, 40a) 및 채널영역(20a)의 식각 깊이보다 얕은 깊이를 갖도록 형성된다.In this case, the thickness of the first signal electrode regions 31a and 32a and the second signal electrode regions 34a and 35a to be etched is shallower than that of the active and passive reservoirs 10a and 40a and the channel region 20a. It is formed to have a depth.
이는 전극으로서 형성되는 금속이 채널(22)의 중간깊이의 범위에 형성되도록 하기 위함이다. 상술한 식각공정에 의해 제5a도에 도시한 바와 같이 반도체 기판(100)의 내부에 서로 공간적으로 연결되는 일정한 형상을 갖는 홈이 형성된다.This is for the metal formed as the electrode to be formed in the range of the intermediate depth of the channel 22. As shown in FIG. 5A, grooves having a predetermined shape that are spatially connected to each other are formed in the semiconductor substrate 100 by the above-described etching process.
이어서, 제5c도와 제5d도에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(100)의 노출된 부분인 제1배선영역(60a, 60b) 및 제2배선영역(70a, 70b), 능동저장고영역(10a), 수동저장고영역(40a) 및 채널영역(20a)에 각기 산화막(112)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIGS. 5C and 5D, the first wiring regions 60a and 60b, the second wiring regions 70a and 70b, and the active storage region 10a, which are exposed portions of the semiconductor substrate 100, are exposed. The oxide film 112 is formed in the passive storage region 40a and the channel region 20a, respectively.
이때, 산화막(112) 형성공정은 상술한 형성방법으로 한정되지 않으며 노출된 반도체 기판(100)을 열산화하여 열 산화막을 형성하거나 양극산화법 등에 의해서도 형성될 수도 있다.In this case, the forming process of the oxide film 112 is not limited to the above-described forming method, and may be formed by thermally oxidizing the exposed semiconductor substrate 100 to form a thermal oxide film or by anodizing.
상기 산화막(112)은 후속 형성되는 전극 및 히터용 금속과 배선용금속을 반도체 기판(100)으로부터 전기적으로 절연시키기 위해 형성된다.The oxide film 112 is formed to electrically insulate the metal for the electrode, the heater, and the wiring metal, which are subsequently formed, from the semiconductor substrate 100.
이어서, 능동저장고영역(10a)과 수동저장고영역(40a)에 두꺼운 CVD산화막(114)을 형성한다.Subsequently, a thick CVD oxide film 114 is formed in the active storage region 10a and the passive storage region 40a.
이는 후속공정에서 형성되는 히터를 저장고영역(10a, 40a)의 바닥면으로부터 부유시키는 지지대로서 이용하기 위해 형성되었다.This was formed for use as a support for floating the heater formed in the subsequent process from the bottom surfaces of the storage areas 10a and 40a.
이어서, 제5e도와 제5f도에 도시한 바와 같이, 노출된 기판의 전면에 도전성으로서 백금(Pt), 폴리실리콘 및 니켈을 증착한 후 이를 패터닝하여 상기 능동저장고영역(10a) 및 수동저장고영역(40a)에 외팔보형을 갖는 히터(12, 42)를 형성하는 동시에 제1배선영역(60a)과 제2배선영역(70a)에 제1배선(60)과 제2배선(70)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIGS. 5E and 5F, platinum (Pt), polysilicon, and nickel are deposited on the entire surface of the exposed substrate as a conductive layer, and then patterned to form the active storage region 10a and the passive storage region ( The heaters 12 and 42 having the cantilever shape are formed in the 40a, and the first wiring 60 and the second wiring 70 are formed in the first wiring region 60a and the second wiring region 70a.
그 다음, 상기 히터(12,42)를 저장고영역(10a, 40a)의 바닥면으로부터 부유시키기 위해 히터(12, 42)라인이 통과하는 하부의 산화막(114)이 종방향으로 단속되어 히터의 하부에 잔존하도록 산화막(114)을 1차 습식식각한 후 2차로 건식식각하여 히터지지대(14, 44)를 형성한다. 이는 히터(12, 42)가 각각 능동저장고영역(10a)과 수동저장고영역(40b)의 저면으로부터 부유시켜 전압인가시 열효율을 높이기 위함이다.Then, in order to float the heaters 12 and 42 from the bottom surfaces of the storage areas 10a and 40a, the lower oxide film 114 through which the heaters 12 and 42 lines pass is interrupted in the longitudinal direction to lower the heaters. After the primary wet etching of the oxide film 114 to remain in the secondary dry etching, the heater supports 14 and 44 are formed. This is for the heaters 12 and 42 to float from the bottom of the active storage area 10a and the passive storage area 40b, respectively, to increase thermal efficiency when voltage is applied.
이때, 산화막(114)을 습식식각으로 완전히 식각할 경우 히터용 금속이 식각용액의 표면장력에 의해 저장고영역(10a, 40a)의 바닥면에 접촉될 우려가 있으므로 습식식각과 건식식각을 병행하였다.In this case, when the oxide film 114 is completely etched by wet etching, the wet metal and the dry etching are performed in parallel because the metal for the heater may come into contact with the bottom surfaces of the storage areas 10a and 40a by the surface tension of the etching solution.
이어서, 상기 반도체 기판(100)의 전면에 도전성금속으로서 TiW, Au, Cu 및 Ni 등의 금속을 증착하고 이를 패터닝하여 제1채널영역(22)과 제2채널영역(23)에서 각기 격리되어 종방향으로 외부로 진행하는 제1신호전극(31,32)과 제2신호전극(34,35)을 동시에 패터닝한다.Subsequently, metals such as TiW, Au, Cu, and Ni are deposited on the front surface of the semiconductor substrate 100 and patterned to separate the first and second channel regions 22 and 23, respectively. The first signal electrodes 31 and 32 and the second signal electrodes 34 and 35 traveling in the outside direction at the same time.
이어서, 반도체 기판(100)의 전면에 식각차폐물(도시되지 않음)을 형성한후 반도체 기판(100)의 하측면에 형성되어 있는 산화막(106)과 질화막(108)을 패터닝하여 소정의 직경으로 상기 채널영역(20) 중 각각 제1협채널영역(24)과 제2협채널(25)에 수직으로 대응하는 영역이 노출되도록 식각 마스크패턴(잔존하는 산화막과 질화막) 형성한 후 반도체 기판(100)의 하측으로부터 상측으로 식각하여 제1협채널(24)과 제2협채널(25)의 소정영역으로 관통하도록 이방성 건식식각하여 제1구멍(116)과 제2구멍(118)을 형성한다.Subsequently, an etch shield (not shown) is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 100, and then the oxide film 106 and the nitride film 108 formed on the lower surface of the semiconductor substrate 100 are patterned to have a predetermined diameter. After forming an etch mask pattern (a remaining oxide film and a nitride film) to expose a region corresponding to the first narrow channel region 24 and the second narrow channel 25 in the channel region 20, the semiconductor substrate 100 is formed. The first and second holes 116 and 118 are formed by anisotropic dry etching so as to penetrate from the lower side to the upper side of the first narrow channel 24 and the second narrow channel 25.
이때, 형성되는 제1구멍(112)과 제2구멍(114)은 하측면이 넓고 상측면으로 갈수록 좁아져 제1협채널(24)과 제2협채널(25)면이 좁은 직경으로 노출되도록 형성한다.At this time, the first hole 112 and the second hole 114 are formed so that the lower side is wider and narrower toward the upper side so that the first narrow channel 24 and the second narrow channel 25 are exposed to a narrow diameter. Form.
이는 도전성 액체금속을 채널(20)에 주입을 용이하게 하기 위해 경사형으로 형성된다.It is formed oblique to facilitate injection of the conductive liquid metal into the channel 20.
이어서, 제5g도에 도시한 바와 같이, 상기 식각 마스크패턴을 제거하고 반도체 기판(100)의 상부 표면에 유리기판(120)을 아노딕(anodic) 본딩하고 반도체 기판(100)의 하측면이 상측면이 되도록 뒤집은 상태에서 상기 제1구멍(116) 또는 제2구멍(118)을 통해 도전성금속으로서 수은 또는 갈륨 등의 액체금속(50)을 주입한다.Subsequently, as shown in FIG. 5G, the etching mask pattern is removed, and the glass substrate 120 is anodically bonded to the upper surface of the semiconductor substrate 100, and the lower surface of the semiconductor substrate 100 is upward. The liquid metal 50 such as mercury or gallium is injected as the conductive metal through the first hole 116 or the second hole 118 while being turned sideways.
이어서, 반도체 기판(100)의 하측면을 유리기판(130)을 자외선 접착제로 접착하여 마이크로 릴레이 소자를 제조한다.Subsequently, the lower surface of the semiconductor substrate 100 is bonded to the glass substrate 130 with an ultraviolet adhesive to manufacture a micro relay device.
상술한 본 발명의 랫칭형 열구동 마이크로 릴레이 소자는 실리콘 웨이퍼의 벌크내에 마이크로 머시닝 기술, 전기도금 기술 및 반도체 공정기술을 이용하여 릴레이 소자를 집적시킬 수 있으므로 기존의 릴레이 소자 보다 소형으로 제작이 가능하다.The latching type thermally driven micro relay device of the present invention described above can be manufactured in a smaller size than a conventional relay device because the relay device can be integrated in the bulk of the silicon wafer by using micromachining technology, electroplating technology and semiconductor processing technology. .
또한, 본 발명의 릴레이 소자는 집적회로 공정과 호환성이 있으므로 릴레이 어레이(array)를 구성할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the relay device of the present invention is compatible with the integrated circuit process, there is an advantage that a relay array can be configured.
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