KR100540245B1

KR100540245B1 - 마이크로-릴레이

Info

Publication number: KR100540245B1
Application number: KR1020017009841A
Authority: KR
Inventors: 스리드하 업피리; 디.샘퍼 빅터; 팡 도우 푸; 디크 와저나아; 크루파카 카이; 헬무트 스치라아크
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 로지스틱스 악티엔게젤샤프트; 인스티튜트 오브 마이크로일렉트로닉스
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2006-01-16
Also published as: ATE392010T1; EP1166352B1; CN1338116A; JP2002537630A; KR20010113675A; DE69938511T2; TW420814B; CN1173398C; DE69938511D1; CA2361756A1; EP1166352A1; US6765300B1; WO2000046852A1

Abstract

s형 지지 부재를 포함하는 마이크로구조 릴레이가 제공된다. s-형 지지 부재는, 릴레이의 라이프타임에 걸쳐 높은 접촉력과 낮은 접촉 저항성을 생성하기 위해, 릴레이 내에 오버-트래블(over-travel)을 생성한다. 지지 부재의 적당한 부분 위에 압축력 및 장력 유도층들이 지지 부재가 원하는 대로 구부러지도록 만들어준다.

릴레이, 지지 부재, 오버-트래블

Description

마이크로-릴레이{MICRO-RELAY}

본 발명은 마이크로구조(microstructure)에 관한 것으로서, 구체적으로는 마이크로구조로부터 형성된 릴레이 및 스위치 또는 밸브에 관한 것이다.

전기적 릴레이는 다양한 응용예에서 널리 이용되고 있다. 이러한 응용예로는, 예를 들면, 전기 회로의 여러 전기 경로중 선택 또는 오프닝 또는 클로징을 포함한다.

전형적으로, 릴레이는 한 쌍의 콘택트를 연결하거나 연결해제하기 위한 코일 및 기계적 부품을 포함한다. 코일에 에너지를 인가하면, 전자기 필드가 생성되어 콘택트를 연결시켜서 전기 접속을 형성한다.

요즈음, 소비자 제품(예를 들면, 전자 및 통신 제품) 또는 전자적 장치(예를 들면, 자동 테스트 장치)의 소형화 요구에 따라 이에 대응하여 릴레이 크기를 줄여야 할 필요성이 생기고 있다. 그러나, 종래의 전자기적 릴레이는 소형화에 쉽지 않다. 예를 들어, 감소될 수 있는 코일 크기에 한계가 있다. 이러한 한계는 릴레이를 이용하는 제품의 소형화 범위를 감소시킨다.

전술한 설명에 따르면, 한층 더 나아간 소형화를 허용하는 릴레이 설계를 제공할 필요성이 있다.

도 1a-1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이의 단면도 및 평면도.

도 2a-2b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 릴레이의 단면도 및 평면도.

도 3 내지 8은 본 발명의 한 실시예에 따라 릴레이를 제조하는 프로세스를 도시한 3차원 도면.

도 9-10은 릴레이를 제조하는 대안적인 프로세스를 도시한 3차원 도면.

도 11-12는 릴레이를 제조하는 또다른 프로세스를 도시한 3차원 도면.

본 발명은 마이크로구조 릴레이에 관한 것이다. 릴레이는 상부 및 하부를 갖는 본체(body)를 포함한다. 외팔보(cantilever)를 형성하기 위해 본체에 고정된 제1단을 구비한 지지 부재가 제공된다. 지지 부재의 상부 표면과 본체의 상부의 하부 표면이 공동(cavity)을 형성한다. 제1 콘택트 영역은 지지 부재의 제2단의 상부 표면에 위치한다. 제1 콘택트 영역은 지지 부재가 아래 표면쪽으로 상향 이동할때 제2 콘택트에 전기적으로 접촉되는 제1 콘택트를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 본체의 상부는 본체의 하부 위에 형성된다. 이는 릴레이를 제조하는데 단지 하나의 기판만을 필요로 하게 되어, 릴레이의 상부 및 하부를 함께 접착하여야 할 필요성을 없앨 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 릴레이는 s-형 지지 부재를 포함하여 오버-트래블(over-travel)을 제공한다. 제1 및 제2 응력 층이 s-형 지지 부재를 형성하기 위해 사용된다. 제1 응력층은 압축력을 유도하여 지지 부재가 릴레이의 상 부로부터 떨어져 구부러지도록 하고, 제1 콘택트 영역이 릴레이 상부를 향해 반대쪽으로 구부러지는 것을 유도하도록 제2층이 제공된다. 제1 응력 층은 제1 콘택트 영역을 제외한 지지 부재 상에 패터닝될 수 있다. 한 실시예에서, 응력층은 반도체 처리 기법을 이용하여 형성된 고온 물질을 포함한다.

마이크로구조를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 마이크로구조를 형성하기 위해 전기화학적 에칭을 이용하는 것을 포함한다. 전기화학적 에칭은, 예를 들면, p-n 접합이 될 수 있는 에치 정지(etch stop)에 달려있다. 전기화학적 에치는, 예를 들면, p-도핑 부분 또는 영역을 에칭하고 n-도핑 영역 상에서 멈춘다. 한 실시예에 따르면, 두껍게 도핑된 p-형 영역이 이용된다. 두껍게 도핑된 p-형 영역은 에치가 250 ㎛보다 작은 측면을 갖는 구멍 또는 슬롯을 형성하는 것을 가능하게 한다.

본 발명은 마이크로구조의 제조에 관련된 것이다. 구체적으로, 본 발명은 마이크로구조로부터 릴레이를 형성하는 것에 관련된 것이다. 마이크로구조를 이용함으로써 소형 릴레이의 제조가 가능하다.

도 1a-1b는, 각각, 본 발명의 한 실시예에 따른 마이크로-릴레이의 단면도 및 평면도이다. 도시된 바와 같이, 릴레이는 본체(110)를 포함한다. 본체는 지지 부재(160)를 포함한다. 지지 부재는 본체에 의해 제1단(163)에서 지지되어 외팔보를 형성한다. 재1 콘택트 영역(133)은 지지 부재의 제2단(165) 근처에 제공된다. 제1 콘택트 영역은 제1 콘택트(131)를 포함한다.

지지 부재의 상부표면(168)과 본체의 표면(109)을 갭(gap)이 분리하여 공동(121)을 형성한다. 공동은 지지 부재가 제1단(163) 주변에서 피벗(pivot)하도록 한다. 표면(109)은 제2 콘택트(130)가 제공되는 콘택트 영역(134)을 포함한다. 제2 콘택트는 일반적으로 대응 콘택트라 불리운다. 제1 콘택트 및 제2 콘택트는 지지 부재가 표면(109)을 향하여 위쪽으로 피벗될 때 서로 접촉하도록 위치한다. 콘택트의 치수는 설계 파라미터에 따라 달라지며 필요에 따라 다양해질 수 있다. 전형적으로, 콘택트의 높이는 약 2-10 마이크론(㎛)이다.

지지 부재를 표면(109)쪽으로 움직이거나 피벗하여 제1 및 제2 콘택트가 접속하기 위해 정전기력이 이용된다. 릴레이는 정전기력을 생성하기 위해 인가되는 반대 전하를 갖는 전극 또는 반대 쌍극층을 이용하는 것을 포함한다.

본원 발명의 한 실시예에 따르면, 제1 전극(141)은 지지 부재의 표면(168) 상에 위치하고 제2 전극(140)은 본체의 표면(109) 상에 위치한다. 전극은 콘택트로부터 격리된다. 제1 및 제2 전극은, 도시된 바와 같이, 서로 정렬되어 반대 전하가 전극에 인가될 때 정전기력을 생성한다. 유전층(145)이 제1 또는 제2 전극에 제공되어 지지 부재가 표면(109)을 향하여 위쪽으로 움직일 때 단락을 방지한다. 양 전극에 유전층을 제공하는 것도 유용하다.

결과적으로, 전극 및 유전층은 정전기력을 생성하기 위한 커패시터를 형성한다. 생성되는 정전기량은, 예를 들면, 전극의 표면 영역, 전극에 인가되는 전압(풀-인(pull-in) 전압), 전극 사이의 거리 등에 따라 달라진다. 충분한 정전기력을 생성하기 위해 필요한 인가 전압은 지지 부재의 강도 및 소망 접촉력과 같은 설계 파라미터에 따라 달라진다.

일실시예에 따르면, 본체는 상부(105) 및 하부(106)를 포함한다. 하부(106)는 바람직하게는 실리콘을 포함한다. 갈륨 알세나이드(gallium arsenide)와 같은 다른 결정질 물질도 또한 이용될 수 있다. 석영, 세라믹스 ,유리, 보로실리케이트(borosilicate) 유리와 같은 실리케이트 유리, 파이렉스(Pyrex™), 또는 릴레이 부품에 대한 서포트를 제공해줄 수 있는 다른 물질들이 또한 이용될 수 있다. 한 실시예에서, 상부(105)는 니켈 또는 니켈-철과 같은 니켈 합금을 포함한다. 금, 합금, 플래스틱, 에폭시, 및 릴레이 부품을 필요한 만큼 적당하게 서포트해줄 수 있는 물질들이 또한 이용될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 상부는 하부 상에 형성되거나 피착될 수 있다. 이는 기존의 2개 와이퍼 방식에서 요구되었던 것과 같이 상부와 하부를 함께 접착시킬 필요성을 바람직하게 제거함으로써 신뢰성을 향상시키고 제조 비용을 낮춘다.

상부에서, 제2 콘택트(130)가 위치하는 표면(109)이 제공된다. 제2 콘택트는 표면(109) 위의 제2 콘택트 영역(134)에 형성된다. 도시된 바와 같이, 제2 콘택트 영역의 표면(108)은 표면(109)으로부터 후퇴하여 콘택트를 위한 별개의 콘택트 영역을 생성한다. 표면(1098)으로부터 후퇴하지 않은 제2 콘택트 영역 또한 이용될 수 있다. 콘택트는 전도성 물질을 포함한다. 접촉 물질은, 낮은 접촉 저항성, 양호한 열전도력, 및 릴레이 라이프타임에 걸친 스티킹(sticking)에 저항할 수 있는 강도 특성을 갖아야 한다. 그밖에 접촉 물질의 바람직한 특성에는, 라이트 아킹(light arcing)에 대한 고저항, 높은 라이트 아킹 전압, 낮은 응력, 및 낮거나 없는 콜드 웰딩(cold welding) 효과가 있다. 한 실시예에서, 콘택트는 금을 포함한다. 예를 들면, 금-팔라듐(palladium), 금-니켈, 및 금-코발트 또는 은을 포함하는 합금과 같이 금을 포함하는 것이 또한 유용하다. 양호한 접촉 특성을 제공하는 그밖의 전도성 물질도 콘택트를 형성하는데 또한 유용하다.

지지 부재(160)는 제1단(163)에서 본체에 의해 지지된다. 제1 콘택트(131)를 포함하는 제1 콘택트 영역(133) 지지 부재의 제2단(165) 주변에 위치한다. 제1 및 제2 콘택트를 형성하기 위해 반드시 동일한 물질을 이용할 필요는 없다. 지지 부재가 위쪽으로 움직일 때, 콘택트는 서로 접촉한다.

한 실시예에서, 지지 부재는 본체 하부의 일부분이다. 이러한 지지 부재는 본체의 하부와 동일한 물질을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 지지 부재는 단일 결정질 실리콘을 포함한다. 하부와 서포트를 형성하기 위해 그밖의 단일 결정질 물질도 이용가능하다. 낮은 피로(fatigue) 및 변형(creep)과 같은 양호한 스프링 특성을 포함하는 물질이 또한 유용하다.

본체의 하부의 일부분이 아닌 지지 부재를 제공하는 것 또한 유용하다. 이러한 설계에 다르면, 지지 부재용으로 본체의 하부를 형성하는 물질과 다른 물질이 이용될 수 있다. 지지 부재를 형성하기 위해 양호한 스프링 특성을 나타내는 물질이 유용하다. 한 실시예에서, 지지 부재는 폴리실리콘(폴리)를 포함한다. 폴리는 폴리로서 또는 비결정질 실리콘으로서 피착되고 폴리를 형성하기 위해 재결정화될 수 있다. 지지 부재를 형성하기 위해 애피택셜하게(epitaxially) 성장된 단일 결 정질 물질을 이용하는 것이 또한 유익하다. 니켈, 니켈-철과 같은 니켈 합금, 금속, 또는 양호한 스프링 특성을 보여주는 금속 합금이 지지 부재를 형성하는데 또한 이용될 수 있다.

제2 전극(140)이 본체 상부의 표면(109)상에 제공되고, 제1 전극(141이 지지 부재의 표면(168) 상에 제공된다. 전극은 전도성 물질을 포함한다. 다양한 전도성 도는 세미-전도성 물질이 전극을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 전극의 두께는 중요하지 않다. 그러나, 지지 부재 상에 전극에 의해 유도된 기계적 응력의 영향을 줄이기 위해 제1 전극은 상대적으로 얇아야 한다. 한 실시예에서, 제1 전극은 지지 부재상의 응력을 최소화하기 위해 가능한한 얇아야 한다. 전극은 콘택트로부터 격리되거나 분리된다. 콘택트와 전극간의 분리는 피드 및 로드회로(feed and load circuits)간의 절연 전압 및 최대 연속 구동 전압과 같은 설계 요소에 따라 달라진다.

일실시예에서, 유전층(145)은 필요한 만큼 전극과 다른 부품들 사이의 격리를 제공하기 위해 제2전극 상에 제공된다. 제1 전극 또는 양 전극위에 유전층을 제공하는 것 또한 유용하다. 유전층의 두께는 물질의 절연 특성 및, 예를 들면, 피드 및 로드 회로간의 절연 전압 및 최대 연속 구동 전압과 같은 설계 요소에 따라 달라진다.

전극 및 콘택트는 콘택트 패드(179)에 대한 접속부 또는 리드아웃(178)을 각각 갖는다. 패드와 리드아웃의 정확한 구성 및 위치는 중요하지 않다. 전극에 대한 접촉 패드는 반대 극성의 전압원에 결합되어, 구동 회로를 생성한다. 콘택트 에 대한 콘택트 패드는 로드 회로의 일부에 결합된다. 콘택트가 연결되지 않으면, 로드 회로는 열린다. 전극에 대해 반대 전하 전압을 인가함으로써 정전기력을 생성하여, 지지 부재가 위쪽으로 움직이도록 한다. 이는 제1 및 제2 전극을 연결함으로써, 로드 회로가 닫히도록 한다.

예시적으로, 제1 및 제2 콘택트는 로드 회로의 대응 부분에 결합된다. 제1 콘택트를 패드에 결합하는 리드아웃이 제1 전극 위에 제공된다. 전극을 리드아웃으로부터 격리시키기 위해, 제1 전극은 2개 부분(141a 및 141b)로 나뉜다. 이와 같이, 리드아웃이 전극을 공통 패드에 결합시키기 위해 제공된다. 대안적으로, 유전층이 리드아웃 아래에 제공되어 전극과 리드아웃간에 전기적 격리를 제공할 수 있다.

또다른 실시예에서, 제1 콘택트는 로드 회로의 부분에 결합되지 않는다. 대신에, 제1 및 제2 대응 콘택트가 제공되어, 로드 회로의 각 대응 부분에 결합한다. 제1 및 제2 대응 콘택트를 접촉시키기 위해 지지 부재가 위쪽으로 움직일 때 로드 회로의 각 부분은 전기적으로 결합된다. 이러한 설계는 제1 콘택트에 대한 리드아웃 및 패드를 필요로 하지 않아, 제1 전극을 2개 부분으로 나누거나 브리지 콘택트를 형성하는 리드아웃과 전극사이의 유전층을 제공할 필요를 없앤다. 부가적인 콘택트 또는 대안적인 콘택트 구성이 또한 유용하다. 예를 들어, 다수의 콘택트 집합이 다수의 로드 회로를 구동시키기 위해 또한 제공될 수 있다.

낮은 콘택트 저항성을 갖기 위해 콘택트간의 충분히 높은 힘이 바람직하다. 낮은 콘택트 저항성은, 콘택트 마모 측면에서, 릴레이의 라이프타임에 걸쳐 유지되 어야 한다. 일실시예에서, 릴레이는 콘택트간에 높은 접촉력을 산출하기 위해, 오버-트래블을 포함한다. 오버-트래블은 지지 부재가 콘택트를 연결하기 위해 상향 이동할 때 다른 콘택트가 없는 상황에서 다른 콘택트의 표면을 벗어나서 이동하는 거리이다. 이상적으로, 오버-트래블은 높은 접촉력을 적당하게 유지하여 릴레이의 라이프타임에 걸쳐 낮게 안정된 콘택트 저항을 생성한다. 제공되는 오버-트래블의 양은, 예를 들면, 콘택트에 대한 마모도 및 콘택트 특성에 따라 달라진다. 예를 들어, 오버-트래블은 약 5㎛이다. 그밖의 다른 오버-트래블 거리 또한 유용하다.

일실시예에서, 오버-트래블은 지지 부재에 포함된다. 오버-트래블은 (점선으로 도시된) s-형 지지 부재로부터 기인한다. s-형은 지지 부재의 주요부를 제1 방향으로 축 주변에서 편향시키거나 구부려지도록 하거나 단부(165)가 반대방향으로 구부러지도록 함으로써 달성된다. s-형을 생성하기 위해, 지지 부재의 주요부는 표면(109)으로부터 아래쪽으로 편향되도록 하며 단부(165)는 표면(109)쪽으로 위방향으로 구부러지도록 한다.

일실시예에서, 지지 부재의 주요부를 표면(109)으로부터 아래쪽으로 편향되도록 하고 제1 콘택트 영역을 주요부의 반대방향으로 편향되도록 함으로써 오버-트래블이 제공된다. 바람직한 실시예에서, 제1 콘택트 영역은 지지 부재의 남아있는 단부(165a 및 165b)로부터 격리된다. 제1 콘택트 영역을 격리함으로써 지지 부재 내에 외팔보를 형성한다. 이러한 설계는 그것이 콘택트간에 인가되는 접촉력을 증가시킨다는 점에서 바람직하다.

일실시예에서, 제1 응력층(180)이 지지 부재의 표면(168) 상에 제공된다. 제1 응력층은 지지 부재상에 압축력을 유도하여, 그것이 구부러지거나 제1 전극으로부터 하향 굴곡(arc)되도록 한다. 바람직하게, 제1 응력층은 서포트 부재의 내부 압축력을 유도한다. 제2 응력층(181)이 지지 부재의 제2 단부 주변의 제1 콘택트 영역에 제공되어, 제1 콘택트 영역이 표면(109)을 향하여 상향 굴곡되도록 하는 장력을 유도한다. 바람직하게, 제2 응력층은 지지 부재의 제1 콘택트 영역 상에 내부 장력을 유도한다. 장력 및 압축력의 조합이 s-형 지지 부재를 생성한다. 구부러짐양은 물질 및 그 두께에 따라 달라진다. 응력-유도층의 물질 및 두께가 소정의 오버-트래블량을 산출하는 모양을 생성하기 위해 선택된다.

대안적 실시예에서, 제1응력-유도층이 제1 접촉영역을 제외한 지지 부재의 표면(168) 상에 제공된다. 제1층은 지지 부재 상에 압축력을 유도하여, 그것이 구부러지거나 제1 전극으로부터 하향 굴곡되도록 한다. 지지 부재의 제2단부 주변의 제1 콘택트 영역에 제2층이 제공되어, 제1 콘택트 영역이 표면(109)쪽으로 하향 굴곡되도록 하는 장력을 유도한다.

응력-유도층은 바람직하게는 반도체 공정에서 이용되는 것들과 같이 상대적으로 고온에서 형성되는 물질을 포함한다. 이러한 물질에는, 예를 들면, 실리콘 옥사이드, 실리콘 니트라이드, 폴리 및 에피텍셜하게 성장한 실리콘이 있다. 물질들이 도핑되거나 도핑되지 않을 수 있다.

고온에서 형성된 물질들은 안정적인 기계적 속성(예를 들면, 내부 응력, 낮은 피로도 및 변형)을 포함하고, 릴레이를 형성하는데 이용되는 그밖의 저온 공정들에 의해 영향받지 않는다. 고온에서 형성된 물질들의 안정성 및 반복성은 뛰어 난 응력-유도층을 제공하여, 지지 부재가 오랜 시간 동안 그리고 다양한 작동 환경에서도 그 형태를 유지할 수 있도록 해준다. 이는 릴레이의 신뢰성을 향상시킨다. 더욱이, 이러한 물질들을 이용함으로써 제조 비용을 줄일 수 있다.

일실시예에서, 지지 부재는 실리콘을 포함한다. 제1 응력-유도층은 실리콘 옥사이드를 포함하여 지지 부재에 대한 압축력을 유도한다. 도핑되거나 도핑되지 않은 폴리와 같이 지지 부재에 대한 압축력을 유도하는 다른 물질들도 또한 이용될 수 있다. 지지 부재에 대해 장력을 유도하기 위해, 제2 응력-유도층은 실리콘 니트라이드(Si₃N₄)을 포함한다. 지지 부재에 대해 장력을 유도하는 그밖의 다른 물질도 이용가능하다.

대안적으로, 지지 부재에 대해 압축력 또는 장력을 유도하기 위해 저온 공정에서 형성된 금속 또는 그밖의 물질들도 응력-유도층으로서 이용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 구부림 축 주변에서 서로 다른 응력을 갖는 비-대칭 물질 조합이 합성 구조물의 구부림을 유도하기 위해 이용된다. 유도되는 응력에는, 예를 들면 내부 응력 및 열적팽창에 따른 응력과 같은 서로 다른 요소들이 포함된다. 상이한 응력 요소들은 응력-유도층의 두께에 의해 영향받을 수 있다. 두께를 증가시키거나 감소시킴으로써 지지 부재에 대한 내부 응력 요소의 크기를 증가시키거나 감소시킨다. 응력의 열적 요소는, 물질의 열적팽창계수(thermal coefficient of expansion)에 따라 달라지며, 이는 온도에 의해 또한 영향받는다. 열적 팽창에 따른 응력은 응력-유도층이 온도 변화로 인해 확장하거나 수축하는 것에 따라 변한 다.

몇몇 응용예의 경우에, 특히, 광범위한 작동 온도 범위에서 작동하는 장치들의 경우, 심사숙고된 작동 온도 범위에 걸쳐 안정적인 모양을 유지하는 지지 부재를 갖는 것이 바람직할 것이다. 안정적인 지지 부재는 응력의 열적 요소를 효과적으로 감소시키거나 최소화함으로써 넓은 온도 범위에 걸쳐 유지될 수 있다. TCE로 인한 응력 변동을 줄이기 위해 상이한 기법들이 이용될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, TCE로 인한 응력 변동은 지지 부재와 유사한 TCE를 포함하는 응력-유도층을 이용함으로써 감소되거나 최소화된다. 상이한 물질들의 TCE를 가깝게 매칭시킴으로써 지지 부재가 릴레이의 심사숙고된 작동 온도 범위에서 안정적인 모양을 유지할 수 있도록 해준다.

대안적으로, 열적 팽창으로 인해 응력층에 의해 유도된 응력 변이는 이러한 응력-유도층을 이용함으로써 피할 수 있다. 응력층의 두께를 감소시키는 것은 그들의 열적 응력 요소를 감소시키게 된다. 얇은 응력층을 이용하면 물질이 지지 부재에 대해 소정의 구부림을 산출할 수 있도록 보다 높은 내부 응력 요소를 갖을 것이 요구된다.

또다른 실시예에서, 서로 다른 층들의 TCE간의 부정합(mismatch) 영향을 감소시키거나 최소화하기 위해 보상층이 이용된다. 일실시예에서, 보상층은 응력-유도층과 접촉한 상태로 제공된다. 일실시예에서, 보상층은 지지 부재와 응력-유도층의 사이에 제공된다. 보상층은 응력층의 TCE와 유사하지만 반대의(압축력 대 장력 또는 그 반대의) TCE를 포함한다. 응력-유도층의 TCE와 반대의 TCE를 갖는 보 상층을 제공함으로써 TCE 부정합의 영향을 없앤다.

지지 부재가 본체의 하부의 일부가 아닌 경우에, 보상층은 응력-유도층이 위치하는 반대 표면상에 제공될 수 있다. 일실시예에서, 보상층은 지지 부재의 하부 표면상에 제공되고 응력-유도층은 지지 부재의 상부 표면상에 있다. 보상층은 응력-유도층의 TCE와 유사한 TCE를 갖는다. 지지 부재의 반대 표면상에 응력 유도층의 TCE에 근접하여 정합하는 TCE를 갖는 보상층을 제공함으로써 응력-유도층과지지 부재 사이의 TCE 부정합 영향을 없앤다.

지지 부재에 대한 보상층의 영향을 줄이거나 최소화하기 위해, 보상층의 내부 응력은 응력층의 내부 응력보다 훨씬 낮아야 한다.

지지 부재의 오버-트래블이 방해되지 않을 것을 보장하기 위해, 표면(109) 상에 오버-트래블 영역(170)이 제공될 수 있다. 오버-트래블 영역은 표면(109)으로부터 표면(171)을 후퇴시킴으로써 생성된다. 오버-트래블 영역은 지지 부재의 위방향 구부러짐이 표면(109)에 의해 억제되지 않을 수 있도록 한다. 오버-트래블 영역의 크기는 지지 부재의 오버-트래블을 수용할 수 있도록 충분하여야 한다. 오버-트래블 영역의 표면 넓이는 지지-부재의 표면 넓이보다 커야 한다. 예를 들어, 오버-트래블 영역의 깊이 또는 높이는 제1 및 제2 콘택트의 높이 합과 같다.

도 1b의 평면도에 도시된 바와 같이, 지지 부재는 약간 직사각형 모양으로된 외팔보를 포함한다. 원형 또는 타원형과 같은 다른 모양도 또한 유용하다. 지지 부재의 크기 또는 표면 넓이는 지지 부재를 움직이는데 필요한 힘을 발생시키기 위해 전극의 크기 요소를 고려하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재의 표면 넓이는 1500㎛ *1200 ㎛ 정도 될 수 있다.

도 2a-2b는 본 발명의 대안적인 실시예의 단면 및 평면도이다. 도시된 바와 같이, 릴레이는 제1 및 제2 지지 부재(260, 270)를 포함하는 이중 지지 부재를 포함한다. 이중 지지 부재를 이용하는 것은 오버-트래블을 생성하기 위한 제2 응력층(장력 유도층)의 필요성을 바람직하게 없애준다. 릴레이는 본체(210)를 포함한다. 제1 지지 부재(260)는 제1 단부(262)에서 본체에 의해 지지되어, 외팔보를 형성한다. 이와 유사하게, 제2 지지 부재는 본체에 의해 지지되는 제1 단부(272)를 갖는 외팔보를 포함한다. 지지 부재는 효과적으로 거의 동일 평면 내에 있다. 갭이 지지 부재들과 본체의 표면(209) 사이를 분리하여, 공동(221)을 형성한다.

일실시예에서, 본체는 하부(205) 및 상부(206)를 포함한다. 하부는 실리콘을 포함한다. 갈륨 비화물과 같은 그밖의 결정질 물질이 또한 유용하다. 석영, 세라믹, 유리, 붕규산 유리와 같은 규산염 유리, 파이렉스(Pyrex™)와 같은 물질 또는 릴레이 부품에 대해 서포트를 제공해줄 수 있는 물질이 또한 이용될 수 있다. 일실시예에서, 상부(105)는 니켈을 포함한다. 금, 플라스틱, 에폭시를 포함하는 기타 물질 및 릴레이 부품을 필요한 만큼 적당하게 서포트해 줄 수 있는 물질들이 이용될 수 있다.

본체의 하부의 일부가 아닌 지지 부재를 제공하는 것 또한 유용하다. 이러한 설계에 따르면, 본체의 하부를 이루는 물질과 다른 물질이 지지 부재용으로 이용될 수 있다. 양호한 스프링 특성(예를 들면, 낮은 피로도 및 변형)을 나타내는 물질들이 지지 부재용으로 유용하다. 예를 들면, 폴리를 포함하는 지지 부재가 유 용할 수 있다. 폴리는 폴리로서 또는 비결정질 실리콘으로서 증착되어 폴리를 형성하기 위해 재결정화될 수 있다. 에피텍셜하게 성장된 단일 결정질 물질도 지지 부재를 형성하는데 또한 유용하다. 니켈, 니켈-철과 같은 니켈 합금, 금속 및 기타 바람직한 특성을 갖는 그밖의 합금들도 또한 지지 부재를 형성하는데 이용될 수 있다.

제1 콘택트(231)는 제1 지지 부재의 제2 단부(265) 주변에 위치하고, 제2 콘택트(230)는 제2 지지 부재의 제 단부(275) 주변에 위치한다. 콘택트들은 상기 제1 지지 부재가 표면(209)을 향해 위쪽으로 움직일 때 서로 접촉하도록 위치한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 제2 콘택트가 대응 콘택트이고, 제1 콘택트는 제2 콘택트와 접촉하기 위해 상향 이동된다. 제2 지지 부재의 길이는 콘택트들이 연결될 때 제1 콘택트상에 소망의 대응력을 생성하기 위해 충분한 강도를 제공하기 위해 비교적 짧다.

제2 부재가 표면(209) 쪽으로 상향 이동할 때 제2 콘택트과의 접촉이 이루어지도록 제1 콘택트가 제1 지지 부재 이상으로 올라간다. 한 실시예에서, 제1 지지 부재 이상으로 올라가는 접촉 부분은 상기 지지 부재의 접촉 부분에 대해 다른 평면에 있다. 한 실시예에서, 상기 지지 부재 이상으로 올라가는 접촉 부분은 접촉 부분 평면보다 상승된 평면에 있다. 이로써, 콘택트가 접촉되지 않을 때는 콘택트가 분리된다. 제1 전극(241)은 제1 지지 부재의 표면(268)에 위치하고, 제2 전극(240)은 표면(209)에 위치한다. 절연층(245)은 제1 전극 또는 제2 전극 중 하나에 제공된다. 두 전극 모두에 절연층을 제공하는 것 또한 유용하다. 한 실시예에 서, 상기 유전층은 제2 전극에 제공된다. 제1 및 제2 전극에 반대 전하를 인가하는 경우, 콘택트 간의 전기적 결합을 생성하기 위해 제1 지지 부재가 제2 전극 쪽으로 상향 이동한다.

상기 릴레이 설계에 오버-트래블(over-travel)이 포함될 수 있다. 한 실시예에서, 제1 및 제2 부재를 표면(209)에서 하향 굴곡시킴으로써 (점선으로 표시됨) 오버-트래블이 제공된다. 상기 지지 부재에 압축 응력을 유도함으로써 상기 하향 굴곡이 이루어진다. 상술된 바와 같이, 압축 응력-유도층(281)을 사용함으로써 압축 응력이 유도된다. 오버-트래블을 생성하기 위해 s-형 제1 지지 부재를 제공하는 것도 유용하다. s-형 제1 지지 부재는 도1a-b에 도시된 바와 같이 압축 및 장력-유도층을 사용하여 생성된다.

한 실시예에서, 오버-트래블 영역(209)가 제공된다. 상기 오버-트래블 영역에 의해, 상기 지지 부재(260)의 오버-트래블 방해를 제거하도록 대응 콘택트(230)와 말단부(end)(265) 사이에 충분한 갭이 확보된다.

도3-8은 본 발명에 따른 릴레이 형성 공정을 나타낸다. 상기 도면들은 상기 공정의 3차원 단면을 제공한다. 상기 단면도는 상기 지지 부재의 중간 정도에서 축을 따라 취해진다. 상기 지지 부재의 다른 절반은 도시된 절반과 (반드시는 아니지만 전형적으로) 대칭적이다.

본 발명의 한 실시예에서, 상기 지지 부재를 형성하기 위해 전기화학적 에칭(electrochemical etch: ECE) 기술이 사용된다. ECE 기술은 역 도핑 영역 및 전하 인가를 이용한다. 한 실시예에서, 상기 ECE는 p-형 도핑 영역을 에칭하고 n 도핑 영역을 패시베이팅한다(passivate). 이런 방식으로, n-도핑 영역이 효과적으로 에칭 중단부로 기능한다. p-도핑 영역 대신 n-도핑 영역을 에칭하기 위해 ECE를 사용하는 것도 유용하다.

도3에서, 기판(301)이 제공된다. 상기 기판은 실리콘 웨이퍼와 같은 실리콘으로 구성되는 것이 바람직하다. 갈륨 비소와 같은 다른 수정 기판도 유용하다. 수정, 세라믹, 유리, 붕규산 유리와 같은 규산염 유리(예를 들면 PYREX)와 같은 재료, 또는 릴레이 성분을 지지할 수 있는 재료로 구성된 기판도 유용하다.

한 실시예에서, 기판의 수정 방위(crystal orientation)에 대해 선택적인 ECE 에칭재(etchant)가 사용된다. 특정 수정 평면에서 에칭하는 에칭재를 사용하면 지지 부재를 정의하기 위해 습식 에칭 화학반응의 사용이 가능하므로 유용하다.

한 실시예에서, 실리콘을 에칭하는 ECE 에칭재로서 KOH가 사용된다. KOH는 111 평면에서 선택적으로 100 평면의 실리콘을 에칭한다(즉, 다른 평면에 비해 100 평면에서 에칭율이 훨씬 높다). 상기 에칭재의 에칭 특성을 적용시키기 위해서, 기판은 100 평면으로 지향된다(orient). 다른 수정 방위도 유용하다.

상기 기판은 제1 형 도핑재(dopant)로 구성된 제1 도핑 영역(305)를 포함한다. 한 실시예에서, 제1 도핑 영역은 붕소와 같은 p-형 도핑재로 구성된다. 상기 기판의 표면에 제2 형 도핑재로 구성되는 제2 도핑 영역(307)이 형성된다. 한 실시예에서, 제2 도핑 영역은 n-도핑 영역을 형성하기 위해 비소(As) 또는 인(P)과 같은 n-형 도핑재로 구성된다. 제1 도핑 영역을 형성하기 위해 n-형 도핑재를 사용하고 제2 도핑 영역을 형성하기 위해 p-형 도핑재를 사용하는 것도 유용하다.

제2 도핑 영역의 설계 또는 패턴은 지지 부재(360)의 형태를 정의한다. 도시된 바와 같이, n-도핑 영역은 지지 부재로 기능하는 외팔보 형태이다. 한 실시예에서 상기 외팔보는 자신에 대해 수직인 말단부를 포함한다. 다른 외팔보 형태도 유용하다. 예를 들면, 서로 90도 이외의 각을 이루는 말단부 또는 굴곡형 말단부도 유용하다. 제2 도핑 영역의 깊이는 지지 부재의 두께를 정의한다. 후속적인 ECE 공정에서 지지 부재를 형성하기 위해 제1 도핑 영역(305)를 선택적으로 제거할 수 있다.

지지 부재의 크기는 그것의 강도를 결정한다. 지지 부재의 강도는, 단자에 인가된 전압이 특정 드롭-아웃(drop-out) 전압 이하로 떨어질 때 콘택트가 분리 또는 해제(disengage or release)되고, 단자에 인가된 전압이 특정 풀-인(pull-in) 전압을 초과할 때 콘택트가 결합되도록 해야 한다. 예를 들면, 지지 부재의 크기는 대략 폭이 1200 ㎛ 이고 길이가 1500 ㎛이며 두께가 10 ㎛이다. 풀-인 및 드롭-아웃 전압과 같은 설계 사양에 따라서는 다른 크기도 유용하다.

본 발명의 한 실시예에 따라, 제1 도핑 영역은 높은 도핑 영역(heavily doped region), 예를 들면 높은 p-도핑(p+) 영역으로 구성된다. 한 실시예에서, 상기 p+ 영역은 약 50 mΩ㎝의 비저항으로 나타나는 도핑재 농도로 구성된다.

높게 도핑된 제1 도핑 영역을 사용하는 것은 낮은 도핑 영역(lightly doped region)을 사용하는 종래의 ECE 기술에 비해 진보된 것이다. 상기 낮은 도핑 영역은 약 6-9 mΩ㎝의 비저항을 갖는 기판으로 된다. 이러한 비저항에서, ECE는 250 ㎛보다 큰 홀 또는 슬롯 만을 형성한다. 비저항을 6 mΩ㎝ 이하로 감소시키기 위해 도핑재 농도를 증가시키면, 250 ㎛보다 작은 홀 또는 슬롯의 형성이 가능해진다. 약 50 mΩ㎝의 비저항을 갖는 기판으로 되는 도핑재 농도를 증가시키면, 매우 작은 외형, 예를 들면 60 ㎛보다 작으며 바람직하게는 30 ㎛인 형태를 형성시킬 수 있다. 형태가 작을수록 보다 작은 릴레이 구조가 가능해지므로 유익하다.

한 실시예에서, p-도핑 영역을 제공하기 위해 소정의 도핑재 농도를 갖는 p-도핑된 기판이 사용된다. 대안적으로는, p-형 영역(305)를 형성하기 위해 p-형 도핑재가 기판에 투입 및/또는 확산될 수도 있다.

n-도핑 영역(307)이 기판 표면에 형성된다. 상기 n-도핑 영역은, 예를 들면 비소 (As) 또는 인(P)와 같은 도핑재를 기판의 선택 영역에 투입함으로써 형성된다. 상기 p-도핑 영역을 갖는 적절한 p-n 접합을 형성할 수 있도록 n-도핑 영역의 도핑재 농도가 충분해야 한다. 전형적으로, n-도핑 영역의 도핑재 농도는 약 10¹⁸- 10²⁰ atoms/㎝³ 정도이다. 한 실시예에서, n-도핑 영역(307)을 형성하도록 선택적으로 p-도핑재를 기판으로 증착시키기 위해 POCl₃ 원료가 사용된다. 도핑재가 기판의 비보호 영역으로 투입되도록 하면서, 기판의 소정 영역으로 도핑재가 확산되는 것을 방지하기 위해 예를 들면 SiO₂로 구성되는 확산 마스크가 사용된다. 대안적으로는, 상기 도핑재는 기판에 선택적으로 투입될 수 있다.

한 실시예에서, 제1 콘택트가 형성되는 제1 콘택트 영역(368)은 대략적으로 상기 지지 부재의 말단부(365)에서 정의된다. 한 실시예에서, 제1 콘택트 영역은 지지 부재 내의 외팔보를 형성한다. 상기 지지 부재를 정의하기 위해 사용되는 투입 마스크에서 슬롯(309)를 포함함으로써 상기 외팔보가 형성된다. 상기 슬롯은 상향 굴곡되도록 유도될 수 있는 외팔보를 형성하고, 콘택트 간의 접합력을 증가시키기에 충분한 강도를 갖는다. 슬롯의 길이는, 예를 들면 지지 부재 길이의 약 1/3 - 1/2 정도이다. 한 실시예에서, 슬롯의 길이는 약 500 ㎛이다.

기판으로 도핑재를 투입 및/또는 확산시킴으로써 제1 도핑 영역이 형성되는 곳에서, ECE에 의해 지지 부재가 정확히 형성되도록 제2 도핑 영역의 깊이는 제1 도핑 영역의 깊이보다 작아야 한다.

제2 도핑 영역이 형성된 후, 실리콘에서 선택적으로 산화물을 습식 에칭시킴으로써 투입 마스크가 제거된다.

본 발명의 실시예에서, 오버-트래블을 제공하기 위해 s-형 지지 부재가 사용된다. s-형 지지 부재를 형성하기 위해서, 압축 및 신장 응력을 유도하는 제1 및 제2 응력층이 기판 표면에 증착된다. 상기 응력층은 고온에서 형성된 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 고온 형성 재료는, 건식 또는 습식 환경에서의 열적 산화와 같은 반도체 공정 및, 예를 들면 저압 CVD(LPCVD), 고밀도 CVD, 또는 플라즈마 강화 CVD(PECVD)와 같은 기타 형태의 화학적 증기 증착(CVD) 공정에 의해 형성된다. 매우 안정적인 전기 및 기계적 특성을 갖는 재료가 바람직하다. 예를 들면, 고온 형성 재료의 내부적 압력 특성은 매우 안정적이며, 상기 릴레이의 다른 특성을 형성하기 위해 사용되는 비교적 낮은 열 처리에 의해 영향받지 않는다. 이것은 안정적 굴곡 또는 모양을 갖는 지지 부재로 나타난다. 충분히 안정적인 저온 형성 재료도 역시 사용될 수 있다.

도4에서, 기판 표면에 제1 응력층이 증착된다. 제1 응력층은 지지 부재에 압축 응력을 유도한다. 상기 압축 응력은 상기 지지 부재가 하향 굴곡되도록 한다.

한 실시예에서, 제1 응력층은 SiO₂로 구성된다. 상기 제1 응력층의 두께는 상기 지지 부재가 상술된 바와 같이 굴곡되도록 유도한다. 전형적으로, 상기 SiO₂의 두께는 약 4000-5000 Å이다. 상기 압력층의 두께는 지지 부재의 강도 및 오버-트래블과 같은 설계 사양에 따라 가변적이다. 한 실시예에서, 상기 SiO₂는 열적 산화에 의해 증가된다. CVD 기술도 상기 제1 압력층을 형성시키기 위해 유용하다.

대안적으로, 상기 제1 응력층은 중합체(poly)로 구성될 수 있다. 상기 중합체는 도핑 또는 비도핑(undope)될 수 있다. 상기 중합체는 중합체로서, 또는 중합체를 형성하기 위해 후속적으로 재결정을 이루는 비결정 실리콘으로서 증착될 수 있다. 중합체를 증착시키기 위해 다양한 CVD 기술이 사용될 수 있다. 저온에서 형성된 비교적 안정적인 재료도 사용될 수 있다. 충분히 안정적이고 지지 부재에 장력을 유도하는 다른 재료도 유용하다.

제1 응력층 위에 제2 응력층(472)가 형성된다. 제2 응력층은 지지 부재에 압축 응력을 유도한다. 한 실시예에서, 제2 응력층은 Si₃N₄로 구성된다. Si₃N ₄는, 예를 들면 LPCVD에 의해 증착된다. 제2 응력층을 형성시키기 위한 다른 기술도 유용하다. 제2 응력층의 두께는 상술된 바와 같이 지지 부재가 상향 굴곡되도록 유발한다. 전형적으로, 제2 응력층의 두께는 약 1000-2000 Å이다. 지지 부재의 강도 및 오버-트래블과 같은 설계 사양에 따라서 응력층의 두께가 변할 수 있다. 보다 낮은 온도에서 형성되며 비교적 안정적인 재료도 역시 제2 응력층을 형성시키기 위해 사용될 수 있다. 충분히 안정적이고 지지 부재에 장력을 유도하는 다른 재료도 유용하다.

제1 콘택트 영역에 잔류 부분(remaining portion)을 남겨둔 채, 에칭이 제2 응력-유도층의 원치 않는 부분(unwanted portion)을 선택적으로 제거한다. 제2 응력-유도층의 잔류 부분은 제1 콘택트 영역이 지지 부재의 나머지 부분과 같이 반대 방향으로 굴곡하는 것을 유발한다. 한 실시예에서, 에칭은 p-도핑 영역 및 제1 콘택트 영역을 완전히 감싸기 위해 제2 응력-유도층의 일부를 또한 남겨 둔다. p-도핑 영역을 감싸는 제2 콘택트 영역은 릴레이의 다른 부분이 ECE 에칭재로부터 보호되는 것을 확보하는 후속 ECE 공정을 위한 에칭 중단부(etch stop)로서 작용한다.

도5에서, 예를 들면 스퍼터링, 물리적 증기 증착, 또는 전기도금과 같은 종래 기술에 의해 기판 표면 상에 도전층이 형성된다. 도전층은, 예를 들면 금 또는 금-니켈(AuNi₅), 금 팔라듐, 금-코발트과 같은 금 합금으로 구성된다. 은, 또는 은 합금과 같은 다른 도전 재료도 유용하다.

기판 표면에서 도전층의 접착을 확보하기 위해, 도전층 형성 이전에 기판 표면에 접착층이 또한 증착된다. 한 실시예에서, 접착층은 티타늄으로 구성된다. 티타늄층도 역시 상호 확산을 감소시키는 장벽층으로서 기능할 수 있다. 예를 들면 크롬과 같이 도전 재료와 지지 부재의 접착을 강화시키는 다른 재료도 접착층으로 기능하기 위해 유용하다. 예를 들면 스퍼터링 또는 증발(evaporation)에 의해 접착부가 증착된다. 다른 증착 기술도 유용하다.

도전층 및 접착층의 형성 이후에, 지지 부재 상에서 제1 전극(541)을 형성시키기 위해 이들이 패터닝된다. 한 실시예에서, 제1 콘택트 영역을 제외한 지지 부재의 도전층을 남겨둔 채, 도전층이 패터닝된다. 지지 부재의 전극에 의해 유도된 응력을 감소시키기 위해, 전극은 얇아야 한다. 한 실시예에서, 전극의 두께는 약75 ㎚이다.

제1 콘택트 영역에서 제1 콘택트(531)이 형성된다. 상기 콘택트는 금과 같은 도전 재료로 구성된다. 금-팔라듐, 금-니켈, 금-코발트와 같은 금을 포함하는 합금 또는 은을 포함하는 합금도 유용하다. 양호한 접촉 특성을 제공하는 다른 재료도 또한 사용될 수 있다. 지지 부재에서 접촉 재료의 접착을 확보하기 위해 티타늄 또는 크롬과 같은 접착층이 사용될 수도 있다. 예를 들면 스퍼터링, 물리적 증기 증착, 전기도금과 같은 종래 기술을 사용하여 접촉층 및 접착층이 형성된다.

한 실시예에서, 패드와 콘택트를 연결시키는 패드 및 단자가 또한 제공된다. 예를 들면 패드 및 단자는 점점을 형성하는 공정과 동일한 공정에 의해 형성된다. 단자를 수용하기 위해 제1 전극의 형성 동안에 단자 영역이 제공된다. 단자 영역은 제1 전극을 제1 소영역(subsection) 및 제2 소영역으로 분리시킨다.

한 실시예에서, 전기도금 기술을 사용하여 제1 콘택트가 형성된다. 이러한 기술은 접촉 재료가 도금되는 씨드층(seed layer)을 사용한다. 씨드층은 콘택트를 형성시키기 위해 사용되는 도전 재료로 구성된다. 접촉 재료의 도금을 용이하게 하 는 다른 형태의 재료도 사용될 수 있다. 씨드층을 증착시키기 위해 스퍼터링 또는 증발과 같은 다양한 기술이 사용될 수 있다. 씨드층의 접착을 강화시키기 위해, 예를 들면 티타늄 또는 크롬과 같은 접착층이 제공될 수 있다.

한 실시예에서, 접착 및 씨드층(접착/씨드층)이 역시 제1 전극으로서 기능한다. 접착 및 씨드층에 의한 지지 부재 상의 응력 효과를 감소시키기 위해, 이들은 비교적 얇아야 한다. 지지 부재 상의 응력 효과를 최소화시키기 위해 접착/씨드층이 가능한 한 얇아야 한다. 한 실시예에서, 접착층의 두께는 약 25 ㎚이고 씨드층의 두께는 약 50 ㎚이며, 접착/씨드층의 두께는 약 75 ㎚이다.

한 실시예에서, 제1 콘택트를 형성시키기 위해, 마스크가 제공되어 제1 콘택트 영역에서 도전 재료를 선택적으로 전기도금한다. 마스크는 저항을 포함할 수 있으며, 제1 콘택트가 형성될 영역에서 씨드층을 노출시킨다. 제1 콘택트를 형성시키기 위해 씨드층의 노출된 부분에 도전 재료가 도금된다. 콘택트의 크기는 소정의 부하 전류를 다룰 수 있도록 적절해야 한다. 예를 들면 높이는 약 2.5 ㎛이다.

콘택트 형성 후 마스크가 제거되고, 접착/씨드층이 노출된다. 제1 전극(541)을 형성시키기 위해 에칭으로 접착/씨드층의 일부를 선택적으로 제거한다. 예를 들면 에칭은 반응성 이온 에칭(reactive ion etch: RIE)과 같은 비등방성 에칭으로 구성된다. 제1 전극으로 기능하기 위해 남겨진 접착/씨드층의 일부를 보호하기 위해 에칭 마스크가 사용된다.

한 실시예에서, 제1 전극을 형성하기 위한 에칭 마스크는 콘택트를 보호할 필요가 없다. 이에 따라 콘택트 표면이 작아지고, 접착/씨드층이 패터닝되면서 단 자가 제거된다. 그러나, 콘택트가 접착/씨드층보다 훨씬 두껍기 때문에, 콘택트로서 기능하기 위해 충분한 정도는 남아있어야 한다.

제1 전극은 콘택트와 전기적으로 절연된다. 도시된 바와 같이, 제1 전극은 제1 콘택트 영역을 제외한 지지 부재 표면을 차지한다. 이러한 설계는 전극의 표면 영역을 최대화시킨다. 또한 전극을 형성하기 위해 사용되는 마스크 및 콘택트도 역시 콘택트와 패드를 연결하는 단자 및 패드를 포함하도록 쉽게 수정될 수 있다.

유전층이 접촉용 단자 아래에 제공될 수 있다. 유전층은, 단자와 전극 간의 전기적 절연을 제공하여, 전극을 두 개의 부영역(subsection)으로 패터닝할 필요성을 제거한다. 대안적인 실시예에서, 접착/씨드층 위에 도전층이 전기도금된다. 또한, 예를 들면 스퍼터링 또는 물리적 증기 증착 또는 씨드층을 사용할 필요가 없는 기타 증착 공정에 의해 도전층이 접착층 위에 증착될 수도 있다. 콘택트 및 (적용가능하다면) 단자 및 패드를 형성하기 위해 도전층이 후속적으로 마스킹되고 에칭된다. 마스킹 및 에칭에 의한 콘택트 형성은 전극으로서 기능하기 위한 추가적인 도전층 증착을 필요로 한다.

도6에서, s-형 지지 부재의 오버-트래블이 방해받지 않게 해주는 오버-트래블 영역이 형성된다. 오버-트래블 영역을 형성하기 위해, 기판 상에 제1 희생층(630)이 증착된다. 희생층의 두께가 오버-트래블 영역의 깊이를 결정한다. 상기 두께는 지지 부재의 오버-트래블을 수용하기에 충분해야 한다. 희생층의 두께는 예를 들면 콘택트 높이가 2.5 ㎛일 경우 약 3 - 3.5 ㎛이다.

희생층은 다른 릴레이 재료에 대해 선택적으로 에칭될 수 있는 재료로 구성 된다. 바람직하게는, 희생층은 다른 릴레이 재료를 사실상 제거하지 않은 채 빠르고 쉽게 에칭될 수 있는 재료로 구성된다. 한 실시예에서, 제1 희생층은 구리로 구성된다. 알루미늄, 티타늄, 아연, 철, 폴리아미드(polyimide) 또는 다른 릴레이 재료에 대해 선택적으로 에칭될 수 있는 기타 재료로 구성된다. SiO₂를 희생층으로 사용하는 것도 유용하며, 특히 응력층으로서 Si₃N₄ 및 중합체를 사용하는 니켈 스프링의 경우에 유용하다. 예를 들면 물리적 증기 증착 또는 스퍼터링에 의해 구리가 증착된다. 희생 재료에 따라서는 다른 증착 기술도 유용하다.

이동 영역의 범위를 정의하고 콘택트에 개구부(640)을 제공하기 위해 종래의 마스킹 및 에칭 공정을 사용하여 희생층을 패터닝한다. 이동 영역의 크기는 지지 부재의 오버-트래블이 방해받지 않을 정도로 충분해야 한다. 개구부(640)은 접촉이 이루어질때 제1 콘택트와 접촉하는 제2 콘택트 부분을 정의한다.

도전 및 희생 재료가 상호확산으로 도전층의 접촉 특성을 떨어뜨리는 상호작용을 하는 경우, 두 층 사이에 장벽층이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 장벽층은 도전 재료와 희생 재료 간의 상호확산을 막는 재료로 구성되며, 다른 릴레이 재료에 대해 선택적으로 제거될 수 있다. 장벽층은, 예를 들면 티타늄, 크롬, 텅스텐, 또는 팔라듐으로 구성된다.

표면 상에 제2 희생층(631)이 증착된다. 제2 희생층은 다른 릴레이 재료에 대해 선택적으로 에칭될 수 있는 재료로 구성된다. 바람직하게는, 제2 희생층은 다른 릴레이 재료를 제거하지 않은 채 빠르고 쉽게 에칭되는 재료로 구성된다. 한 실 시예에서, 제2 희생층은 구리로 구성된다. 다른 릴레이 재료에 대해 선택적으로 에칭될 수 있는 다른 재료도 유용하다. 예를 들면, 물리적 증기 증착 또는 스퍼터링에 의해 구리가 증착된다. 희생 재료에 따라서는 다른 증착 기술도 유용하다. 반드시는 아니지만, 제1 및 제2 희생층은 동일한 재료로 구성된다.

제2 희생층은 제1 전극과 제2 전극 사이의 갭을 정의한다. 한 실시예에서, 0.5 ㎛의 전극 간 분리를 생성하기 위해 제2 희생층의 두께가 약 0.5 ㎛이다. 공동(cavity) 영역을 정의하기 위해 제2 희생층이 종래의 마스킹 및 에칭 기술에 의해 패터닝된다.

도7에서, 지지 부재가 상향 이동할 때 제1 전극을 제2 전극으로부터 절연시키기 위해, 유전층(745)가 기판 위로 증착된다. 유전층의 두께는 설계 파라미터에 의해 특정되는 바와 같이 전기적 절연을 제공하기에 충분해야 한다. 전형적으로 유전층의 두께는 약 1 ㎛이다. 물론 설계 내역 및 재료의 유전 특성에 따라서는 다른 두께 값도 사용될 수 있다.

유전층은 다른 피쳐(feature)에 의해 생성된 기판 토포그래피(topography) 상에 양호한 단계적 커버리지(step coverage)를 제공해야 한다. 유전층을 형성하기 위해 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 기타 유전층이 사용될 수도 있다.

한 실시예에서, 유전층은 실리콘이 풍부한 실리콘 질화물(Si₃N₄) 유전층으로 구성된다. Si₃N₄는 PECVD에 의해 증착된다. LPCVD와 같은 다른 증착 기술도 유용하다. 제2 콘택트에 접촉 개구부를 형성하도록 유전층이 패터닝된다. 접촉 개구부(640)를 노출시키기 위해 유전 재료의 일부를 종래의 마스킹 및 에칭 기술로 제거한다.

제2 전극 및 릴레이의 제2 콘택트가 형성된다. 필요하다면, 콘택트와 희생 재료 간의 상호확산을 방지하기 위해 콘택트 및 전극의 형성에 앞서 제2 희생층의 표면에 장벽층이 제공될 수도 있다. 바람직하게는, 장벽층은 다른 릴레이 재료에 대해 선택적으로 제거될 수 있는 재료로 구성된다. 예를 들면 장벽층은 티타늄, 크롬, 텅스텐, 또는 팔라듐으로 구성된다. 콘택트와 희생 재료 간의 상호확산을 방지하는 다른 장벽 재료도 유용하다.

한 실시예에서, 상술된 바와 같이 전기도금 기술에 의해 전극 및 콘택트가 형성된다. 예를 들면, 콘택트 및 전극을 형성하기 위해 사용되는 도전 재료의 도금을 강화시키기 위한 씨드층이 스퍼터링 또는 다른 기술에 의해 기판 표면에서 형성되어, 유전층을 감싼다. 한 실시예에서, 씨드층은 금으로 구성된다. 콘택트 및 전극의 도금을 강화시키는 다른 재료도 유용하다.

씨드층에서 도전 재료가 전기도금된다. 도전 재료는 전극 및 콘택트으로서 기능한다. 한 실시예에서, 도전 재료는 금 또는 금-팔라듐, 금-니켈(AuNi5), 금-코발트와 같은 금 합금으로 구성된다. 은 또는 은 합금과 같은 다른 금속 또는 합금도 유용하다. 예를 들면, 도전 재료 및 씨드층의 두께는 약 2.5 ㎛이다.

콘택트 및 전극의 접착성을 강화시키기 위해 릴레이 몸체의 상부에 접착층이 제공된다. 한 실시예에서, 접착층은 티타늄으로 구성된다. 크롬 또는 릴레이 상부에서 도전 재료의 접착성을 강화시키는 금속으로 구성되는 접착층도 유용하다. 접 착층은 스퍼터링, 증발, 도금 또는 기타 기술에 의해 증착될 수 있다. 제2 전극(740)및 제2 콘택트(730)을 형성하기 위해 씨드층, 도전층, 접착층이 종래의 마스킹 및 에칭 공정을 사용하여 패터닝된다. 상기 마스킹 및 에칭 공정은 또한 단자 및 패드를 형성한다.

대안이 되는 실시예에 있어서, 상기 전도층은 스퍼터링, 물리적 기상 증착, 또는 씨드 층(seed layer)의 사용이 필요하지 않은 다른 증착 방법에 의해서 증착된다.

또 다른 대안적인 실시예에서, 마스크 층은 씨드 층 위의 전도성 물질을 선택적으로 도금(plate)하여 제 2 전극 및 제 2 콘택트를 형성하도록 사용된다. 전극 및 콘택이 형성된 후에 상기 마스크는 제거된다. 점착층이 증착되고 패터닝되어 제 2 콘택 및 제 2 전극 위에 점착(adhesion)층이 형성된다.

도 8을 참조하면, 캡(805)이 형성된다. 상기 캡은 릴레이의 상층부를 형성하며 상기 제 2 전극 및 제 2 콘택트를 지지한다. 상기 캡은 상기 콘택 및 전극을 지지하기에 충분한 물질로 구성된다. 한 실시예에서 상기 캡은 니켈 또는 NiFe와 같은 니켈 합금으로 구성된다. 금, 플라스틱, 에폭시 또는 필요에 따라 상기 릴레이 구성요소들을 적절하게 지지할 수 있는 다른 재료들이 사용될 수 있다.

전도성 물질이 사용되어 캡을 형성하는 경우에는, 상기 캡이 형성되기 전에 유전층(880)이 기판의 표면위에 형성된다. 상기 유전층은 상기 캡을 상기 콘택트들과 전극들로부터 절연시켜 릴레이 구성요소들의 단락을 방지하는 역할을 한다. 다양한 유전체가 유전층을 형성하는데에 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 유전 체는 PECVD에 의해 형성된 SiO₂로 구성된다. 유전층을 형성할 수 있는 다른 기술들이 또한 유용하다. 유전층의 두께는 설계 명세(design specifications)를 충족시킬 수 있는 정도이다. 유전층의 두께는 예를들어 약 1μm두께이다. 물론, 상기 두께는 설계 명세 및 사용된 유전 물질에 따라 다양하게 변화할 수 있다.

상기 유전층은 종래의 기술을 이용하여 패터닝되어 상기 기판의 캡이 형성된 영역을 덮는다. 상기 콘택트들 및 전극들에 대한 패드는 노출되어 액세스를 가능하게 한다.

한 실시예에서, 상기 니켈 캡은 전기도금에 의해 형성된다. 점착층이 기판위에 형성되어 상기 캡 물질과 기판사이의 점착을 증진시킨다. 상기 점착층은 예를들어 티타늄을 포함한다. 크롬과 같은 다른 물질이나 점착을 증진시킬 수 있는 물질을 또한 사용할 수 있다. 상기 점착층은 약 25nm이다. 씨드 층이 상기 기판위에 형성되어 캡 물질의 도금을 촉진시킨다. 상기 씨드 층은 예를 들어, 약 50μm 두께의 니켈로 구성된다. 상기 니켈 캡 층은 이후에 상기 씨드 층위에 전기도금된다. 상기 캡의 두께는 예를들어, 약 5-10μm이다. 상기 점착 및 씨드 층들과 같이 상기 캡 층은 패터닝되어 캡(805)을 형성한다. 상기 콘택트 및 전극에 대한 패드들은 노출되어 액세스를 가능하게 한다.

대안적으로, 마스크 층은 상기 캡 영역내 상기 캡층이 선택적으로 도금되도록 형성된다. 상기 마스크는 제거되어 상기 씨드층과 점착층을 노출시킨다. 상기 노출된 씨드 층과 점착층들은 제거된다.

상기 기판의 뒷면(backside)이 마스킹되어, 제거되어 외팔보(cantilever)지지 부재를 형성할 기판상의 영역을 노출시킨다. 상기 기판은 ECE기술을 이용하여 에칭된다. 상기 에칭으로, n-도핑된 영역에 의해 둘러쌓인 지역(area)을 포함하는 기판상의 p-도핑된 영역이 제거된다. 상기 ECE는 상기 n-도핑된 영역 및 질화물상에서 중단되거나 패시베이팅된다. 이후 에칭하여 질화물층을 제거하고 희생층을 노출시킨다. 예를들어 건식에칭을 포함하는 상기 에칭에는 실리콘에 대해 질화물을 선택적으로 에칭시키는 화학물질(chemistry)이 사용된다. 이후 습식에칭이 사용되어 희생층들과 배리어 층들을 에칭하여, 지지 부재를 릴레이 본체의 상부로부터 분리시킨다.

또 다른 실시예에서 상기 제 1 콘택은 외부로의 리드(lead)와 같이 제공되지 않는다. 대신, 상기 제 1 콘택은 브리지 콘택으로 작용하여, 상기 릴레이 본체의 상부에 있는 제 2 콘택 영역 내에 위치한 첫 번째 및 두 번째 콘택들을 연결한다. 제 9도를 참조하면, 패터닝된 제 1 희생층(930)을 포함하도록 처리된 기판(301)이 나타나있다. 제 1 및 제 2 콘택 개구들(940 및 941)이 형성되어 밑에 있는 제 1 콘택의 표면을 노출시킨다. 상기 공정이 계속 진행되어 전술한 바와 같은 희생층 및 유전층이 제공된다.

제 10도를 참조하면, 전극(140) 및 제 2 및 제 3 콘택들(150 및 151)이 형성된다. 콘택 패드 및 외부로의 리드(leadouts)가 또한 제공될 수 있다. 상기 콘택들 및 전극은 전기도금 기술에 의해서 형성된다. 전도성 층을 증착하고 패터닝하여 콘택들 및 전극들을 형성하는 다른 기술들이 또한 사용될 수 있다. 전술한 바와 같은 공정이 계속 진행되어 릴레이를 완성한다.

본발명의 또 다른 실시예에서, 지지 부재는 기판의 부분들을 제거함으로써 규정(define)된다. 제 11도를 참조하면, 기판(101)이 제공된다. 상기 기판은 예를들어, 실리콘 웨이퍼이다. 다른 형태의 기판이 또한 유용하다. 상기 기판은 p-도핑영역과 같은 제 1 도핑 영역을 포함한다. 제 1 도핑 영역은 상기 기판의 일부일 수도 있고 또는 형성될 수도 있다. n-도핑된 영역과 같은 제 2 도핑 영역(107)은 기판의 표면상에 제공된다. 제 2 도핑영역의 깊이가 지지부재의 두께를 규정한다.

상기 지지 부재가 상기 기판 표면의 에칭에 의해서 규정되기 때문에 고도로 도핑된 영역을 제공할 필요는 없다. 에칭 마스크가 기판의 표면상에 형성되고 패터닝되어 기판의 부분들을 노출시킨다. 상기 마스크의 패턴은 지지부재의 모양을 규정한다.

상기 기판의 노출된 부분들은 RIE와 같은 이방성 에칭에 의해 제거되어 기판의 표면(180)상에 트렌치를 형성한다. 도 8의 설명에서 기재된 바와 같은 후속 ECE 에칭에 의해 지지부재가 정확하게 형성되도록, 트렌치의 깊이는 n-도핑된 영역보다 깊어야 한다.

도 8의 설명에서 기재된 바와 같은 후속 ECE 에칭을 위해서 배리어 층(190)은 기판상에 형성되어 표면을 덮고 트렌치를 라이닝(lining)한다. 한 실시예에서, ECE 에칭 배리어는 Si₃N₄를 포함한다. ECE 에칭 화학에 의해 에칭되지 않는 다른 물질들이 또한 사용될 수 있다.

도 12를 참조하면, 플러그(196)이 트렌치(180)위에 제공되어 후속 공정을 가능하게 한다. 한 실시예에서 상기 플러그는 알루미늄을 포함한다. 상기 플러그는 기판상에 알루미늄을 스퍼터링함으로써 형성된다. 다른 증착 기술이 또한 사용될 수 있다.

대안적으로, 상기 플러그 물질은 실리케이트 유리를 포함한다. 한 실시예에서 상기 플러그 물질은 도핑된 실리케이트 유리를 포함한다. 상기 도핑된 실리케이트는 예를들어, 보로포스포실리케이트 유리(BPSG)이다. 상기 트렌치를 채울 수 있는 물질들이 또한 유용하다. 포스포실리케이트 유리(PSG) 및 보로실리케이트 유리(BSG)와 같은 다른 도핑된 실리케이트 유리 또는 도핑되지 않은 실리케이트 유리가 또한 사용될 수 있다. 만약 사용된 플러그물질이 ECE화학 에칭에 의해 영향을 받지 않는다면, 상기 플러그가 ECE 배리어로서 역할을 할 수 있기 때문에 별개의 ECE 배리어 층은 필요치 않다.

릴레이를 형성하기 위한 공정이 제 4도에서 설명한바와 같이 계속된다.

또 다른 실시예에서, 도 2에 기재된 바와 같은 릴레이 내에 이중지지 부재가 제공된다. 지지부재를 규정하는 공정중에 제 2지지 부재가 규정된다는 것을 제외하고는, 상기 이중 지지 부재 릴레이의 제조는 이미 기술한 공정과 동일하다.

오버트래블 영역을 형성하기 위해서 추가적인 희생층이 사용된다. 한 실시예에서 이중 지지 부재 릴레이는 세 개의 희생층들을 사용한다. 예를들어, 제 1 희생층은 제 1 및 제 2 콘택트사이의 갭을 규정하고, 제 2 희생층은 오버트래블 영역을 규정하고 제 3 희생층은 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 갭을 규정한다.

본발명이 다양한 실시예를 참고로 하여 구체적으로 기술되었지만, 당 기술분야의 당업자라면 본발명의 범주를 벗어남이 없이 변경과 수정이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 상술한 기재를 참고로 하여 결정되는 것이 아니고 첨부된 청구범위 및 청구범위의 완전한 균등 범위를 참고로 하여 결정되어져야 한다.

Claims

마이크로구조 릴레이에 있어서,

상부와 하부를 포함하는 본체 -상기 하부는 기판으로부터 형성되고 상기 상부는 기판상에 형성되어 상기 하부를 상기 상부에 접착하는 것을 피함-와,

외팔보(cantilever)를 형성하기 위해 상기 본체에 고정된 제1 단부를 갖는 지지 부재 - 상기 지지 부재의 위쪽 표면과 상기 본체의 상부의 아래쪽 표면이 공동을 형성함-와,

상기 지지 부재의 제2단부에서의 위쪽 평면상에 위치하는 제1콘택트 영역 - 상기 제1 콘택트 영역은 제1 콘택트를 구비함-을 포함하고, 상기 아래쪽 표면을 향하여 상기 지지 부재를 피벗(pivot)시킴으로써 상기 제1 콘택트가 대응 콘택트에 전기적으로 결합되도록 하는 마이크로구조 릴레이.
제1항에 있어서, 상기 지지 부재는 정전기력에 의해 아래쪽 표면을 향해 피벗되고, 상기 정전기력은 제1 및 제2 전극에 전압 전위를 인가함으로써 생성되고, 상기 제1 전극은 위쪽 표면에 위치하며 상기 제2 전극은 아래쪽 표면에 위치하는 마이크로구조 릴레이.
제2항에 있어서, 상기 아래쪽 표면에 제2 콘택트 영역을 더 포함하고, 상기 제2 콘택트 영역은 제2 콘택트를 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제3항에 있어서, 상기 지지 부재는 상기 지지 부재가 아래쪽 표면을 향해 피벗될 때 오버-트래블(over-travel)을 제공하기 위해 s-형으로 이루어지는 마이크로구조 릴레이.
제4항에 있어서, 상기 s형 지지 부재는 제1 및 제2 응력층을 포함하고, 상기 제1 응력층은 상기 지지 부재에 대해 압축력을 유도하여 상기 지지 부재가 아래쪽 표면으로부터 떨어져 구부러지도록 만들고, 상기 제2 응력층은 상기 제1 콘택트 영역에 대해 장력을 유도하여 상기 제1 콘택트 영역이 아래쪽 표면을 향해 구부러지도록 만드는 마이크로구조 릴레이.
제5항에 있어서, 상기 아래쪽 표면을 향하는 상기 제1 콘택트 영역의 구부러짐은 오버-트래블을 규정하는 마이크로구조 릴레이.
제6항에 있어서, 상기 아래쪽 표면에 오버-트래블 영역을 더 포함하고, 상기 오버-트래블 영역은 상기 오버-트래블이 방해되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 콘택트 영역의 구부러짐을 수용하는 마이크로구조 릴레이.
제7항에 있어서, 상기 지지 부재는 실리콘(silicon)을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제8항에 있어서, 상기 제1 응력층은 실리콘 옥사이드(silicon oxide)를 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제9항에 있어서, 상기 제2 응력층은 실리콘 니트라이드(silicon nitride)를 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제10항에 있어서, 상기 본체의 하부는 실리콘을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제11항에 있어서, 상기 상부는 니켈(nickel)을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제12항에 있어서, 상기 제2 콘택트 및 제2 전극으로부터 상기 본체의 상부를 절연시키는 유전층을 더 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제7항에 있어서, 상기 지지 부재는 니켈을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제14항에 있어서, 상기 제1 응력-유도층은 실리콘 옥사이드를 포함하고 상기 제2 응력-유도층은 폴리실리콘을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제15항에 있어서, 상기 폴리실리콘은 도핑형 폴리실리콘을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제16항에 있어서, 상기 위쪽 표면과 반대측의 상기 지지 부재의 표면상에 보상층을 더 포함하고, 상기 보상층은 상기 제1 응력-유도층의 열적팽창계수(thermal coefficient of expansion)의 크기와 유사한 열적팽창계수를 갖는 마이크로구조 릴레이.
제17항에 있어서, 상기 보상층의 내부 응력은 상기 제1 응력층의 내부 응력보다 낮아서 상기 지지 부재에 대한 상기 보상층의 영향을 줄이는 마이크로구조 릴레이.
제2항에 있어서, 제2 지지 부재를 더 포함하고, 상기 제2 지지 부재는 상기 본체에 고정된 제1 단부를 구비하며, 상기 제2 콘택트는 상기 제2 지지 부재의 위쪽 표면상의 제2 단부에서 지지되는 마이크로구조 릴레이.
제19항에 있어서, 상기 제1 및 제2 지지 부재들의 위쪽 표면상에 응력-유도층을 더 포함하고, 상기 응력-유도층은 지지 부재에 대해 압축력을 유도하여 그것이 상기 본체의 상부의 아래쪽 표면으로부터 떨어져 구부러지도록 만드는 마이크로 구조 릴레이.
제20항에 있어서, 상기 지지 부재는 실리콘을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제21항에 있어서, 상기 응력-유도층은 실리콘-옥사이드를 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제22항에 있어서, 상기 제2 지지 부재는 상기 제1 지지 부재보다 짧은 마이크로구조 릴레이.
제23항에 있어서, 상기 제2 지지 부재에 의해 오버-트래블이 규정되는 마이크로구조 릴레이.
제24항에 있어서, 상기 제1 지지 부재가 아래쪽 표면을 향해 피벗될 때 상기 오버-트래블이 방해받지 않도록 보장하기 위해 상기 제2 지지 부재상에 오버-트래블 영역을 더 포함하는 마이크로구조 릴레이.
마이크로-릴레이에 있어서,

하부와 상부를 포함하는 본체와,

외팔보를 형성하기 위해 상기 본체에 의해 제1 단부에서 지지되는 지지 부재 - 상기 지지 부재의 주표면과 상기 본체의 상부의 아래쪽 표면이 공동을 형성함-와,

상기 지지 부재의 제2단부에서 상기 주표면상에 위치하며, 제1 콘택트를 포함하는 제1 콘택트 영역을 포함하며,

상기 지지 부재는 s형으로 이루어지고, 상기 지지 부재의 본체는 상기 본체의 상부의 표면으로부터 멀어지는 방향으로 구부러지고 상기 제1 콘택트 영역은 상기 본체의 상부의 표면쪽 방향으로 구부러지며,

상기 s형 지지 부재는, 아래쪽 표면을 향해 피벗될 때, 상기 제1 콘택트가 대응 콘택트에 전기적으로 결합하도록 하는

마이크로구조 릴레이.
제26항에 있어서, 상기 지지 부재는 정전기력에 의해 아래쪽 표면을 향해 피벗되고, 상기 정전기력은 제1 및 제2 전극에 전압 전위를 인가함으로써 생성되고, 상기 제1 전극은 위쪽 표면에 위치하며 상기 제2 전극은 아래쪽 표면에 위치하는 마이크로구조 릴레이.
제27항에 있어서, 상기 아래쪽 표면에 제2 콘택트 영역을 더 포함하고, 상기 제2 콘택트 영역은 제2 콘택트를 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제28항에 있어서, 상기 s형 지지 부재는 제1 및 제2 응력층을 포함하고, 상기 제1 응력층은 상기 지지 부재에 대해 압축력을 유도하여 상기 지지 부재가 아래쪽 표면으로부터 떨어져 구부러지도록 만들고, 상기 제2 응력층은 상기 제1 콘택트 영역에 대해 장력을 유도하여 상기 제1 콘택트 영역이 아래쪽 표면을 향해 구부러지도록 만드는 마이크로구조 릴레이.
제29항에 있어서, 상기 아래쪽 표면을 향하는 상기 제1 콘택트 영역의 구부러짐은 오버-트래블을 규정하는 마이크로구조 릴레이.
제30항에 있어서, 상기 아래쪽 표면에 오버-트래블 영역을 더 포함하고, 상기 오버-트래블 영역은 상기 오버-트래블이 방해되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 콘택트 영역의 구부러짐을 수용하는 마이크로구조 릴레이.
제31항에 있어서, 상기 지지 부재는 실리콘(silicon)을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제32항에 있어서, 상기 제1 응력층은 실리콘 옥사이드(silicon oxide)를 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제33항에 있어서, 상기 제2 응력층은 실리콘 니트라이드(silicon nitride)를 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제34항에 있어서, 상기 본체의 하부는 실리콘을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제35항에 있어서, 상기 상부는 니켈(nickel)을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제36항에 있어서, 상기 제2 콘택트 및 제2 전극으로부터 상기 본체의 상부를 절연시키는 유전층을 더 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제31항에 있어서, 상기 지지 부재는 니켈을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제38항에 있어서, 상기 제1 응력-유도층은 실리콘 옥사이드를 포함하고 상기 제2 응력-유도층은 폴리실리콘을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제39항에 있어서, 상기 폴리실리콘은 도핑형 폴리실리콘을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제40항에 있어서, 상기 위쪽 표면과 반대측의 상기 지지 부재의 표면상에 보 상층을 더 포함하고, 상기 보상층은 상기 제1 응력-유도층의 열적팽창계수(thermal coefficient of expansion)의 크기와 유사한 열적팽창계수를 갖는 마이크로구조 릴레이.
제41항에 있어서, 상기 보상층의 내부 응력은 상기 제1 응력층의 내부 응력보다 낮아서 상기 지지 부재에 대한 상기 보상층의 영향을 줄이는 마이크로구조 릴레이.
제27항에 있어서, 제2 지지 부재를 더 포함하고, 상기 제2 지지 부재는 상기 본체에 고정된 제1 단부를 구비하며, 상기 제2콘택트는 상기 제2 지지 부재의 위쪽 표면상의 제2 단부에서 지지되고, 상기 지지 부재는 정전기력에 의해 아래쪽 표면을 향해 피벗되고, 상기 정전기력은 제1 및 제2 전극에 전압 전위를 인가함으로써 생성되고, 상기 제1 전극은 위쪽 표면에 위치하고 상기 제2 전극은 아래쪽 표면에 위치하는 마이크로구조 릴레이.
제43항에 있어서, 상기 제1 및 제2 지지 부재들의 위쪽 표면상에 응력-유도층을 더 포함하고, 상기 응력-유도층은 지지 부재에 대해 압축력을 유도하여 그것이 상기 본체의 상부의 아래쪽 표면으로부터 떨어져 구부러지도록 만드는 마이크로구조 릴레이.
제44항에 있어서, 상기 지지 부재는 실리콘을 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제45항에 있어서, 상기 응력-유도층은 실리콘-옥사이드를 포함하는 마이크로구조 릴레이.
제46항에 있어서, 상기 제2 지지 부재는 상기 제1 지지 부재보다 짧은 마이크로구조 릴레이.
제47항에 있어서, 상기 제2 지지 부재에 의해 오버-트래블이 규정되는 마이크로구조 릴레이.
제48항에 있어서, 상기 제1 지지 부재가 아래쪽 표면을 향해 피벗될 때 상기 오버-트래블이 방해받지 않도록 보장하기 위해 상기 제2 지지 부재상에 오버-트래블 영역을 더 포함하는 마이크로구조 릴레이.
마이크로구조를 제조하기 위한 공정에 있어서,

기판에 제1형 도핑재를 포함하는 제1 도핑 영역을 제공하는 단계와,

제2형의 도핑재를 포함하는 제2 도핑 영역을 제공하는 단계 - 상기 제1 및 제2 도핑 영역은 피처(feature)에 대응하는 기판 표면상에 패턴을 형성함-와,

상기 피처를 형성하기 위해 상기 기판 표면으로부터 제1 또는 제2 도핑 영역을 제거하는 에칭 단계를 포함하고, 상기 제거되는 도핑 영역은 높은 도핑재 농도를 구비하여 에칭재가 250㎛보다 작은 측면 치수를 갖는 개구를 형성하는 것을 가능하게 하는 공정.
제50항에 있어서, 상기 제거되는 도핑 영역의 높은 도핑재 농도는 6 ohm - cm보다 작은 저항력을 갖는 결과를 가져오는 도핑재 농도를 포함하는 공정.
제50항에 있어서, 상기 제거되는 도핑 영역의 높은 도핑재 농도는 약 50 mohm - cm보다 작은 저항력을 갖는 결과를 가져오는 도핑재 농도를 포함하는 공정.
제52항에 있어서, 상기 개구는 60㎛보다 작은 공정.
제50항에 있어서, 상기 제1 영역은 p-형 도핑 영역을 형성하기 위해 p-형 도핑재를 포함하고 상기 제2 도핑 영역은 n-도핑 영역을 형성하기 위해 n-형 도핑재를 포함하는 공정.
제54항에 있어서, 상기 p-형 도핑 영역은 p-형 기판에 의해 제공되고 상기 n-형 도핑 영역은 이온 주입법에 의해 상기 기판을 선택적으로 도핑함으로써 제공되어 패턴을 형성하는 공정.
제54항에 있어서, 상기 p-형 도핑 영역은 p-형 도핑재를 상기 기판에 주입시킴으로써 제공되고 상기 n-형 도핑 영역은 상기 기판에 n-형 도핑재를 선택적으로 주입함으로써 제공되어 패턴을 형성하는 공정.
제55항 또는 제56항에 있어서, 상기 p형 영역은 전기화학적 에칭에 의해 제거되는 공정.
제57항에 있어서, 상기 p-형 도핑 영역의 도핑재 농도는 p-형 영역이 6 ohms - cm의 저항력을 갖는 결과를 가져오도록 하는 공정.
제57항에 있어서, 상기 p-형 도핑 영역의 도핑재 농도는 p-형 영역이 약 50 mohm - cm의 저항력을 갖는 결과를 가져오도록 하는 공정.
제59항에 있어서, 상기 개구는 60㎛보다 작은 공정.