KR100636351B1 - 정전기력 구동 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법 - Google Patents

정전기력 구동 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100636351B1
KR100636351B1 KR1020040109837A KR20040109837A KR100636351B1 KR 100636351 B1 KR100636351 B1 KR 100636351B1 KR 1020040109837 A KR1020040109837 A KR 1020040109837A KR 20040109837 A KR20040109837 A KR 20040109837A KR 100636351 B1 KR100636351 B1 KR 100636351B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
silicon
cantilever
contact plate
layer
Prior art date
Application number
KR1020040109837A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060070957A (ko
Inventor
이희철
박재형
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020040109837A priority Critical patent/KR100636351B1/ko
Publication of KR20060070957A publication Critical patent/KR20060070957A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100636351B1 publication Critical patent/KR100636351B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/0036—Switches making use of microelectromechanical systems [MEMS]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

본 발명은 RF MEMS(Radio Frequency Micro Electro Mechanical System, 고주파 미세기전 시스템) 스위치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세기전 시스템 제조 공정에 의해 제조되며 높은 신뢰성을 갖는 RF MEMS 스위치에 관한 것으로, 실리콘 기판인 하부기판; 상기 하부기판의 상면과 소정의 갭을 가지도록 형성되고, 그 상면 중심부에 스위칭을 위한 접촉판이 설치되며, 상기 접촉판 양측으로 금속막이 증착된 캔틸레버; 상기 접촉판과 소정의 갭을 가지도록 상기 하부기판과 접합되는 상부기판; 상기 상부기판의 하면에 형성되며, 상기 접촉판에 의해 전기적으로 단속되는 접지선; 상기 상부기판의 하면에 형성되며, 개회로를 형성하는 신호선; 및 상기 상부기판의 하면에 형성되며, 전압이 인가된 경우 상기 금속막과 정전기에 의한 인력을 발생시키는 전압인가선을 포함하는 정전기력 구동 RF MEMS 스위치이다.
또 다른 발명은, 상기의 하부기판을, 기층, 실리콘산화물층, 실리콘층의 순으로 적층된 실리콘 기판의 실리콘층 표면에 상기 캔틸레버의 돌기를 형성하기 위한 홈을 형성하는 단계; 상기 홈이 형성된 실리콘층 표면 위로 실리콘 질화물층을 증착하는 단계; 상기 실리콘 질화물층 위로 상기 접촉판과 상기 금속막을 증착하고 패터닝하여 식각하는 단계; 및 상기 실리콘층을 식각하여 캔틸레버를 형성하는 단계를 포함하여 제작하는 것을 특징으로 하는 RF MEMS 스위치 제작방법이다.
RF MEMS 스위치

Description

정전기력 구동 ＲＦ ＭＥＭＳ 스위치 및 그 제조 방법{Electrostatic driven RF MEMS switch and manufacturing thereof}
도 1은 기존 기술에 의한 정전기력 구동 RF MEMS 스위치의 개략도
도 2는 본 발명에서 제안된 정전기력 구동 RF MEMS 스위치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도
도 3은 본 발명에서 제안한 정전기력 구동 RF MEMS 스위치의 단면도
도 4는 스위칭이 실제로 일어나는 부분의 캔틸레버와 신호선의 배열을 도시한 개념도
도 5a 내지 도 5e는 도 2의 정전기력 구동 RF MEMS 스위치 중 MEMS 기판의 공정 수순도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 입력단 2: 출력단
3: 상부전극 4: 빔
5: 하부전극 6: 접지면
100: MEM기판 101: 기층
102: 실리콘 산화물층 103: 실리콘층
104: 실리콘 질화물층 110: 캔틸레버
111: 금속막 112: 돌기
120: 접촉판 140: 접지몰드
200: LTCC기판 210: 전압인가선
211: 비아홀 212: 외부패드
213: 밀폐실링 220: 신호선
221: 접지선 222: 비아홀
223: 외부패드
본 발명은 RF MEMS(Radio Frequency Micro Electro Mechanical System, 고주파 미세기전 시스템) 스위치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세기전 시스템 제조 공정에 의해 제조되며 높은 신뢰성을 갖는 RF MEMS 스위치에 관한 것이다.
차세대 이동 통신 단말기의 기술적 추세는 소형화, 저전력화, 저가격화, 및 고품질화이다. 특히, 하나의 칩 또는 패키지 상태를 가지고 베이스 밴드에서 RF 주파수까지 동작할 수 있는 시스템의 구축과 여러 가지 주파수 대역 에서 작동할 수 있는 멀티 밴드 기능화에 대한 요구가 커지고 있다.
이에 따라, 이동 통신 단말기를 이루고 있는 부품 들에 대한 특성에 대한 기준 사항도 크게 높아지고 있다. 최근 이러한 기술적 요구 사항에 대한 대안으로 RF MEMS(고주파 미세기전 시스템) 기술을 이용한 RF 핵심 수동 부품 들이 주목을 받고 있다.
현재, 미세기전 시스템 기술을 이용한 RF 핵심 수동 부품 중 가장 많이 연구되고 있는 것이 RF MEMS 스위치이다.
이동 통신 단말기의 핵심 부품 중에 하나인 RF MEMS 스위치는, MEMS 구조물(구동기)이 움직이면서 신호전극에 접촉되는 것에 의해 신호를 스위칭 해주고, 신호전극으로부터 구조물이 이격되는 것에 의해 신호의 전달을 차단하도록 구현한 소자를 말한다.
이와 같은 RF MEMS 스위치는 기존의 반도체 기술을 이용한 FET 또는 PIN 전기 스위치 (electrical switch)에 비하여 스위치 온(ON)시 낮은 삽입 손실과, 스위치 오프(OFF)시 높은 감쇄특성을 나타내며, 스위치구동전력 또한 반도체 스위치에 비하여 상당히 적고, 적은 공간에 따른 고집적화가 가능하다는 장점을 갖는다.
또한, 적용 주파수 범위도 대략 70GHz까지 적용할 수 있어 고주파 통신에 적합한 소자로서 각광받고 있다.
상기의 구동기의 작동 메커니즘은 거의 대부분이 정전력을 이용하고 있는데, 이는 정전력을 이용하는 것이 특별한 재료를 요구하지 않아 이론상 가장 작게 만들 수 있으며, 작동 속도가 빨라 응용 분야가 넓기 때문이다.
하지만, 작동 전압이 매우 높다는 단점을 가지는데, 이는 공정에 대한 신뢰 성을 높이기 위해 정전력을 일으키는 상부 전극과 하부 전극의 간격을 충분히 두기 때문이다.
도 1은 종래의 기술로 만들어진 정전력을 사용하는 RF MEMS 스위치를 나타내며, 상기 RF MEMS 스위치는 탄성복원력을 가지는 빔(4)과 일체로 형성된 상부전극(3)과, 상기 상부전극(3) 아래로 소정의 간격을 두어 설치되고 접지면(6)을 가지는 하부전극(5)과, 상기 빔(4)의 접촉에 의해 단속되도록 약간의 거리를 두고 형성된 입력단(1) 및 출력단(2)을 포함한다.
따라서, 상기 상부전극(3)과 하부전극(4) 사이에 전압을 걸어 정전력을 발생시켜 상기 빔(4)이 작동하여 상기 입력단(1) 및 출력단(2)을 전기적으로 연결해서 스위치는 온이 된다. 그러므로, 평상상태, 즉 상부전극(3)과 하부전극(4) 사이에 전압이 걸리지 않은 상태에서는 스위치가 오프된다.
상기의 정전기력을 이용한 RF MEMS 스위치의 구동 전압에 대한 유도식은 아래와 같다.
상기 상부전극(3)과 하부전극(5) 사이에 작용하는 정전기력은 다음과 같이 주어질 수 있다.
Figure 112004060389060-pat00001
여기서, Q : 전하량, E : 전기장, C : 축전용량, V : 전압, g : 상하부 전극 간격, td : 유전체 두께, er : 상대 유전 상수, e : 유전상수, A : 전극 면적이다.
한편, 빔(4)의 스프링 상수에 의한 복원력이 존재하기 때문에 정전기력과 복원력 사이에 평형을 생각해야 한다.
Figure 112004060389060-pat00002
여기서, k : 용수철 상수이며, go : 처음 간격이다.
g에 대한 삼차 방정식을 풀어보면 상부전극(3)이 하부전극(5)에 달라 붙는 것을 가능하게 하는 전압 즉 구동 개시 전압(Vp)은 아래와 같으며, 실질적인 구동 전압은 이 전압에 1.2~1.4배를 가하여 안정적인 동작을 하게 한다.
Figure 112004060389060-pat00003
위와 같이 상부전극(3)을 하부전극(5)에 달라 붙는 것을 가능하게 하는 전압은 전압을 가하지 않은 상태에서 상부전극(3)과 하부전극(3)의 간격의 3/2 승에 정비례한다.
따라서, 스위치의 구동 전압이 전극 사이에 간격에 의해 민감하게 변함을 알 수 있다.
하지만, 이러한 구성은 상부전극(3) 또는 하부전극(4)이 공중에 떠 있는 구조가 되므로, 공정 조건의 변화에 따른 잔류 응력 상태에 따라 간격이 변할 수 있으므로 간격을 정확하게 조절하기가 어렵다는 문제점이 따른다.
따라서, 공정후 웨이퍼 간 또는 웨이퍼 내에서 동작 전압의 균일도 또한 낮아질 수 있는 가능성을 가지게 된다. 또한, 스위치를 완성한 후 패키징을 소자별로 진행하여야 하므로 공정 변수가 따로 발생하며, 패키징 공정을 통하면서 수율이 낮아져서 제조 단가가 높아지는 등 여러 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 종래의 반도체 스위치가 가지는 높은 삽입 손실, 낮은 격리도, 여러 방향으로의 분배시 나타나는 급격한 특성 열화와 소자 면적 증가, 낮은 선형성 등의 문제점을 해결할 수 있는 RF MEMS 스위치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 정전기력 구동 미세기전시스템 스위치의 상부 전극 또는 하부 전극이 떠 있는 구조에서 갖는 전극간의 거리를 조절하는데 갖는 어려움을 극복하여 낮은 구동 전압 및 구동 전압의 소자간 균일성을 확보하는 RF MEMS 스위치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 SOI (Silicon on Insulator)웨이퍼를 사용하여 MEMS 공정이 갖는 재현성 및 낮은 수율의 문제점을 극복할 수 있는 RF MEMS 스위치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 소자 공정 내에 패키지 공정을 포함시켜 소자의 제작 공정이 끝난 후 별도의 추가 공정 없이 이동 통신 기기 부품으로 사용할 수 있게 하여 제작 단가를 절감하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 미세기전시스템 스위치를 코일, 축전기, 및 필 터 등을 포함하는 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic, 저온 소결 세라믹) 기판과 접합하여 이동 통신 단말기에서 요구하는 여러 가지 기능을 수행할 수 있는 고주파 소자인 RF MEMS 스위치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기의 RF MEMS 스위치의 제작방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실리콘 기판인 하부기판; 상기 하부기판의 상면과 소정의 갭을 가지도록 형성되고, 그 상면 중심부에 스위칭을 위한 접촉판이 설치되며, 상기 접촉판 양측으로 금속막이 증착된 캔틸레버; 상기 접촉판과 소정의 갭을 가지도록 상기 하부기판과 접합되는 상부기판; 상기 상부기판의 하면에 형성되며, 상기 접촉판에 의해 전기적으로 단속되는 접지선; 상기 상부기판의 하면에 형성되며, 개회로를 형성하는 신호선; 및 상기 상부기판의 하면에 형성되며, 전압이 인가된 경우 상기 금속막과 정전기에 의한 인력을 발생시키는 전압인가선을 포함하는 정전기력 구동 RF MEMS 스위치이다.
상기의 상부기판은 실리콘기판 또는 LTCC(저온소결세라믹) 기판인 것을 특징으로 한다. 것을 특징으로 한다.
상기 접촉판은 이리듐, 루비듐, 루데늄, 몰리브데늄, 텅스텐의 단일금속 또는 금/니켈, 금/은, 금/타이타늄, 금/니켈/구리의 합금 금속으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 캔틸레버의 하부에는 하부기판의 상면과 접촉면적을 줄이기 위한 돌기가 다수 형성된 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 또 다른 발명은, 상기의 하부기판을, 기층, 실리콘산화물층, 실리콘층의 순으로 적층된 실리콘 기판의 실리콘층 표면에 상기 캔틸레버의 돌기를 형성하기 위한 홈을 형성하는 단계; 상기 홈이 형성된 실리콘층 표면 위로 실리콘 질화물층을 증착하는 단계; 상기 실리콘 질화물층 위로 상기 접촉판과 상기 금속막을 증착하고 패터닝하여 식각하는 단계; 및 상기 실리콘층을 식각하여 캔틸레버를 형성하는 단계를 포함하여 제작하는 것을 특징으로 하는 RF MEMS 스위치 제작방법이다.
이하, 본 발명을 실시예 및 도면을 통하여 상세히 설명한다.
본 발명의 제1특징에 의하면, 정전기력 구동 RF MEMS 스위치는 SOI 기판(실리콘 기판)을 이용하여 구현된 캔틸레버를 포함하는 MEMS 기판과 외부회로와의 연결 및 특정 목적에 따라 여러 가지 소자를 포함하는 LTCC 기판으로 이루어진다.
본 발명의 제2특징에 의하면, 제1특징에서 언급한 MEMS 기판은 SOI 웨이퍼로 만들어져서 정전기력 스위칭 구동을 위한 상부 전극 및 하부 전극간의 거리를 정확하게 조절하여 낮은 구동 전압 및 구동 전압 균일성을 확보하는데 있다.
본 발명의 제3특징에 의하면, 제2특징에서 언급한 MEMS 기판에서 캔틸레버의 잔류 응력을 압축 응력으로 조절하여 공중에 부양 후 캔틸레버의 끝단이 SOI 기판에서 실리콘을 식각한 영역에서 밑에 닿을 수 있게 한다.
본 발명의 제4특징에 의하면, LTCC 기판과 MEMS 기판과의 접합 과정에 있어서 하부 전극과 상부 전극과의 간격 조절은 LTCC 기판 위에 증착된 전극 두께 및 캐버티의 깊이와 MEMS 기판 위에 증착된 완전 밀봉 패키지를 위한 Au/Sn 합금의 두께 등으로 결정된다.
본 발명의 제5특징에 의하면, 캔틸레버의 끝단이 밑에 닿는 과정에서 완전 접착이 일어나지 않도록 실리콘을 XeF2 기상 식각에 의해서 제거하며 캔틸레버의 지지층을 SOI 웨이퍼의 실리콘 산화물층과 닿는 부분은 실리콘 질화물로 한다.
본 발명의 제6특징에 의하면, 캔틸레버의 접촉 금속판의 재료는 기계적 강도가 높고, 전기적 저항이 낮으며, 반응성이 낮은 이리듐, 루비듐, 루데늄, 몰리브데늄, 및 텅스텐 등의 단일 금속 또는 금/니켈, 금/은, 금/타이타늄, 금/니켈/구리 등의 합금 금속을 이용한다.
도 2는 본 발명에서 제안된 정전형 RF MEMS 스위치의 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
하부기판인 MEMS 기판(100)에 접촉판(120)을 양쪽에서 잡고 있는 캔틸레버(110)가 설치된다.
그리고, 상기 MEMS 기판(100)의 상부에 위치하는 LTCC 기판(200)에는 스위치 작동을 위한 인가전압이 걸리는 인가전압선(210)과, CPW (coplanar wave guide) RF 신호 전달을 위한 신호선(220) 및 상기 접촉판(120)과 접촉되는 접지선(221)이 설치된다.
상기 캔틸레버(110)의 상면에는 LTCC 기판(200)의 인가전압선(210)에 인가전압이 가해졌을 때, 캔틸레버(110)가 움직일 수 있도록 금속막(111)이 입혀진다. 상기 금속막(111)은 상기 접촉판(120)과 단락되도록 형성된다.
도 3은 본 발명에서 제안한 정전기력 구동 RF MEMS 스위치의 단면도이다.
MEMS 기판(100)에 있는 캔틸레버(110)는 충분히 큰 압축 응력을 받아 밑으로 처지도록 하며, 이 때 밑으로 처진 정도는 SOI 웨이퍼의 전면 실리콘 두께에 의해서 조절될 수 있다.
또한, MEMS 기판(100)은 상부기판인 LTCC 기판(200)과의 접합을 위한 Au/Sn 합금 패턴을 포함하며, 고온 고압의 접합시 발생할 수 있는 Au/Sn 합금의 퍼짐 현상을 방지하기 위한 댐 구조도 포함하고 있다.
이때 댐의 재료는 타이타늄이나 크롬과 같은 금속 또는 알루미늄 질화물 같은 유전체를 사용할 수 있다.
상기 MEMS 기판(100)과 상기 LTCC 기판(200)은 접지몰드(140)에 의해 전기절연상태로 접합된다.
LTCC 기판(200)은 소자 내부로부터의 신호 연결을 위한 비아홀(via hole, 211,222)을 포함하고, 상기 비아홀(211,222) 단부에는 외부 회로와의 연결을 위한 외부패드(212,223)를 포함한다.
CPW 신호 전달을 위한 신호선(220) 및 접지선(221)과 캔틸레버(110)의 움직임을 위한 전압인가선(210) 및 밀폐실링(213) 및 캔틸레버(210) 상단의 접지를 위한 MEMS 기판(100) 쪽의 회로들이 LTCC 기판(220)의 비아홀(211,222)을 통해 외부 패드(212,223)와 연결된다.
또한, LTCC 기판(200) 내부에는 코일 또는 축전지를 포함할 수 있으며 또한 이들로 이루어진 필터도 포함할 수 있는데 이들을 조합할 경우 여러 기능을 갖는 RF 마이크로 소자를 구현할 수 있다.
도 3의 또 다른 실시 예는 내부에 여러 소자를 포함할 필요 없이 RF 마이크로 스위치로만 사용될 경우는 LTCC 기판(200)을 실리콘 기판으로 대체하여 비아홀을 만들어 사용할 수 있다.
도 4는 스위칭이 실제로 일어나는 부분의 캔틸레버와 신호선의 배열을 도시한 개념도이다.
스위칭이 일어날 수 있는 캔틸레버(110)에 CPW RF 신호 전달을 위해 신호선(220) 및 접지선(221)과 상기 신호선(220) 옆쪽에 위치한 전압 인가선(210)에 대해 직류 전원을 가하면, 상기 전압인가선(210)이 캔틸레버(110)의 금속막(111)에 인력을 부여하여, 접촉판(120)이 상기 접지선(221)의 양단을 연결하여 스위칭 상태가 된다.
또, 상기의 직류 전원을 제거하면 상기 전압인가선(210)이 캔틸레버(110)의 금속막(111)에 부여하던 인력이 사라져서 캔틸레버(110)가 복원력 및 압축 응력에 의해서 원래의 상태로 복원되어, 접촉판(120)이 상기 접지선(221)과 분리되면서 스위칭상태가 해제된다.
상기에서 스위칭 상태가 될 경우 직류 전원 회로와 접지 회로와의 직접적 접촉을 피하기 위하여 유전체 등과 같은 밀폐실링(213)이 전압인가선(210)을 감싸고 있다.
도 5는 본 발명에서 제안한 정전기력 구동 RF MSMS 스위치 중에서 하부기판인 MEMS 기판의 공정 수순도를 도식한 도면이다.
먼저, 도5a에 도시한 바와 같이 기층(101), 실리콘 산화층(102), 실리콘층(103)으로 적층된 SOI 기판 중 실리콘(103) 표면에 약간의 홈을 형성한다.
상기 홈(dimple)은 상기 캔틸레버(110)가 압축 응력을 받아 밑으로 휘었을 때, 상기 캔틸레버(110) 밑의 실리콘 산화물 표면과의 완전 접착(stiction)이 일어남을 방지하기 위해 돌기(112)를 형성하기 위함이다.
다음에, 도 5b에 도시한 바와 같이 캔틸레버(110)로 사용될 실리콘 질화물을 저압 화학 기상 증착법을 이용하여 증착한다.
캔틸레버(110)를 실리콘 질화물층(104)으로 사용하는 것은 캔틸레버(110)와 SOI 웨이퍼에서 실리콘 산화물 밑면과의 완전 접착을 막기 위함과 실리콘 질화물의 우수한 기계적 특성을 이용하기 위함이다.
그리고, 도 5c에 도시한 바와 같이 접촉판(120)과 금속막(120)을 상기 실리콘 질화물(104) 위에 증착하고, 패터닝하여 식각한다. 이 때 접촉 금속판의 응력은 1GPa 가량의 높은 압축 응력 위치에서 증착하도록 한다.
상기 접촉 금속부의 재료 선정은 낮은 저항 및 높은 기계적 강도를 갖는 금속을 선정하여 신뢰성을 향상시킨다.
마지막으로, 도 5e에 도시한 바와 같이 캔틸레버(110) 영역을 플라즈마 식각 등을 통하여 정의한 후, XeF2 을 이용한 실리콘 식각을 이용하여 실리콘층(103) 중 일부를 식각으로 캔틸레버(110)를 공중에 부양시킨다.
이 때, 상기 캔틸레버(110)는 자연적으로 높은 압축 응력때문에 밑으로 휘어져서 아래로 쳐지게 되나, 밑에 돌기(112) 처리가 되어 있어 실리콘 산화물 표면과의 접촉 면적이 크지 않아 완전 접착은 일어나지 않을 것으로 기대된다.
그리고, 상기 MEMS(100)과 LTCC 기판(200)을 접지몰드(140)를 두어 소정의 거리만큼 이격시킨 상태로 접합한다.
상기 캔틸레버(100)를 구동시키기 위한 구동 전압은 상기 캔틸레버(100)와 상기 접지선(221)과의 거리에 의해서 결정된다. 캔틸레버(100)와 접지선(221)의 간격을 다음 식으로 결정될 수 있다.
Figure 112004060389060-pat00004
상기의 식에서 우항 첫번째 항은 MEMS 기판으로 사용되는 SOI 웨이퍼 내에서 실리콘의 두께이며, 두번째 항은 금속막(111)의 접착 후 두께이며, 세번째 항은 홈처리로 생기는 캔틸레버(100)의 돌기(112)의 두께이고, 네번째항은 캔틸레버(100)의 지지층으로 사용되는 실리콘 질화물의 두께이며, 다섯번째항은 MEMS 기판(100) 쪽에 형성한 접촉판(120)의 두께이고, 마지막 항은 접지선(221)의 두께를 의미한다.
대략적으로 캔틸레버(100)의 스프링상수를 5 N/m, 접촉판(120)과 접지선(221)의 접촉 면적을 10000 mm2, 초기의 캔틸레버 접촉판(120)과 접지선(221) 간의 간격을 1 mm으로 할 경우 작동 전압은 5 볼트 내외가 된다.
상기와 같이 본 발명은 구동 전압을 공정 상의 재현성이 아닌 기판 및 박막의 두께 등 외부 요인에 의해 결정하도록 하여 낮은 구동 전압을 가지며 높은 재현성을 갖는 정전형 미세기전시스템 스위치를 만들 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 LTCC 기판 쪽에 축전기, 코일, 및 필터 등 여러 가지 기능을 갖는 부품을 넣을 경우 여러 가지 통신 부품 특성의 기능을 동일 면적에 구현할 수 있어서 이동 통신 기기의 소형화 및 다기능화에 있어서 효과를 볼 수 있다.
또한 본 발명에서 제시한 스위치 제작 및 패키징 방식을 통하여 단일 입력 단일 분배 스위치로의 적용 뿐 아니라 단일 입력 다분배 스위치로의 적용이 가능하게 된다. 따라서 차세대 무선 통신 분야의 이동 단말기기에 적용할 경우 핵심 가변 부품으로의 응용이 가능하다.

Claims (5)

  1. 실리콘 기판인 하부기판;
    상기 하부기판의 상면과 소정의 갭을 가지도록 형성되고, 그 상면 중심부에 스위칭을 위한 접촉판이 설치되며, 상기 접촉판 양측으로 금속막이 증착된 캔틸레버;
    상기 접촉판과 소정의 갭을 가지도록 상기 하부기판과 접합되는 상부기판;
    상기 상부기판의 하면에 형성되며, 상기 접촉판에 의해 전기적으로 단속되는 접지선;
    상기 상부기판의 하면에 형성되며, 개회로를 형성하는 신호선; 및
    상기 상부기판의 하면에 형성되며, 전압이 인가된 경우 상기 금속막과 정전기에 의한 인력을 발생시키는 전압인가선을 포함하는 정전기력 구동 RF MEMS 스위치.
  2. 제1항에 있어서, 상부기판은 실리콘기판 또는 LTCC(저온소결세라믹) 기판인 것을 특징으로 하는 정전기력 구동 RF MEMS 스위치.
  3. 제1항에 있어서, 접촉판은 이리듐, 루비듐, 루데늄, 몰리브데늄, 텅스텐의 단일금속 또는 금/니켈, 금/은, 금/타이타늄, 금/니켈/구리의 합금 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 정전기력 구동 RF MEMS 스위치.
  4. 제1항에 있어서, 캔틸레버의 하부에는 하부기판의 상면과 접촉면적을 줄이기 위한 돌기가 다수 형성된 것을 특징으로 하는 정전기력 구동 RF MEMS 스위치.
  5. 제4항의 하부기판을, 기층, 실리콘산화물층, 실리콘층의 순으로 적층된 실리콘 기판의 실리콘층 표면에 상기 캔틸레버의 돌기를 형성하기 위한 홈을 형성하는 단계;
    상기 홈이 형성된 실리콘층 표면 위로 실리콘 질화물층을 증착하는 단계;
    상기 실리콘 질화물층 위로 상기 접촉판과 상기 금속막을 증착하고 패터닝하여 식각하는 단계; 및
    상기 실리콘층을 식각하여 캔틸레버를 형성하는 단계를 포함하여 제작하는 것을 특징으로 하는 RF MEMS 스위치 제작방법.
KR1020040109837A 2004-12-21 2004-12-21 정전기력 구동 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법 KR100636351B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040109837A KR100636351B1 (ko) 2004-12-21 2004-12-21 정전기력 구동 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040109837A KR100636351B1 (ko) 2004-12-21 2004-12-21 정전기력 구동 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060070957A KR20060070957A (ko) 2006-06-26
KR100636351B1 true KR100636351B1 (ko) 2006-10-19

Family

ID=37164519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040109837A KR100636351B1 (ko) 2004-12-21 2004-12-21 정전기력 구동 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100636351B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101939175B1 (ko) * 2011-09-02 2019-01-16 카벤디시 키네틱스, 인크. Ｍｅｍｓ 장치의 고정 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
없음

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060070957A (ko) 2006-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7489228B2 (en) Low power consumption bistable microswitch
US6841839B2 (en) Microrelays and microrelay fabrication and operating methods
JP3890952B2 (ja) 容量可変型キャパシタ装置
KR101092536B1 (ko) 압전형 ｒｆ 멤스 소자 및 그 제조방법
US10134552B2 (en) Method for fabricating MEMS switch with reduced dielectric charging effect
US7209019B2 (en) Switch
US7489004B2 (en) Micro-electro-mechanical variable capacitor for radio frequency applications with reduced influence of a surface roughness
US6753487B2 (en) Static relay and communication device using static relay
JP2001143595A (ja) マイクロ・エレクトロメカニカルｒｆスイッチをベースにした折り返しバネとその製造方法
JP2007535797A (ja) マイクロマシン技術（ｍｅｍｓ）スイッチ用のビーム
US7548144B2 (en) MEMS switch and method of fabricating the same
JP2007521612A (ja) 微小電気機械装置及びモジュール並びにその製造方法
US7463125B2 (en) Microrelays and microrelay fabrication and operating methods
KR100335046B1 (ko) 푸시-풀 형태의 미소 기전 초고주파 스위치
KR100668614B1 (ko) 압전 구동 방식 저항형 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조방법
WO2003015128A2 (en) An electromechanical switch and method of fabrication
KR100636351B1 (ko) 정전기력 구동 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법
US20240150166A1 (en) Encapsulated MEMS Switching Element, Device and Production Method
US20060091983A1 (en) Electrostatic microswitch for low-voltage-actuation component
US20070116406A1 (en) Switch
JP2006236765A (ja) エレクトロメカニカルスイッチおよびその製造方法
KR20070060526A (ko) 미세전자기계적 구조 스위치 및 그 제조방법
JP5130291B2 (ja) 電気機械素子およびそれを用いた電気機器
KR100493532B1 (ko) 정전식 양방향 미세기전 액추에이터
KR100520891B1 (ko) 잔류응력 및 압전구동력을 이용한 초소형 전기 기계시스템 고주파 스위치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee