KR100713154B1 - 공압식 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법 - Google Patents

공압식 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100713154B1
KR100713154B1 KR1020050124170A KR20050124170A KR100713154B1 KR 100713154 B1 KR100713154 B1 KR 100713154B1 KR 1020050124170 A KR1020050124170 A KR 1020050124170A KR 20050124170 A KR20050124170 A KR 20050124170A KR 100713154 B1 KR100713154 B1 KR 100713154B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
etching
switching
variable air
pneumatic
substrate
Prior art date
Application number
KR1020050124170A
Other languages
English (en)
Inventor
김재흥
최형
송인상
이상훈
권상욱
김동균
홍영택
김종석
이창승
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050124170A priority Critical patent/KR100713154B1/ko
Priority to US11/513,036 priority patent/US7759591B2/en
Priority to EP06121124A priority patent/EP1798745A3/en
Priority to JP2006336448A priority patent/JP2007165317A/ja
Application granted granted Critical
Publication of KR100713154B1 publication Critical patent/KR100713154B1/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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/008—Actuators other then push button
    • H01H2221/02—Actuators other then push button pneumatic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/24—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow
    • H01H35/34—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow actuated by diaphragm
    • H01H35/346—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow actuated by diaphragm in which the movable contact is formed or directly supported by the diaphragm

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

공압식 RF MEMS 스위치 및 그 제조 방법이 제공된다. 공압식 RF MEMS 스위치는 기판; 기판 위에 배치되고, 적어도 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 서로 연통하는 복수의 가변 공기캐비티를 구비하는 공압작동부; 각각 복수의 가변 공기캐비티 중 하나를 통과하도록 배치되고, 각각의 가변 공기캐비티 내에서 서로 일정간격을 두고 떨어진 제1 및 제2스위칭단자를 구비하는 복수의 스위칭선을 포함하는 신호선; 공압작동부와 함께 이동되도록 공압작동부에 설치되고, 가변 공기캐비티가 압축되거나 팽창될 때 압축 또는 팽창된 가변 공기캐비티에 대응하는 스위칭선의 제1 및 제2스위칭단자를 서로 연결하거나 단락시키는 스위칭부; 및 복수의 가변 공기캐비티를 선택적으로 압축시키도록 공압작동부를 작동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 작은 힘으로 압축될 수 있을 뿐 아니라 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 서로 연통하는 복수의 가변 공기캐비티를 구비하는 공압작동부를 통해, 스위칭부가 스위칭선의 스위칭단자를 서로 연결하거나 단락시키도록 동작함으로써, 스위치가 낮은 구동전압으로 구동될 수 있고, 작동 신뢰성이 현저하게 개선될 수 있다.
RF, MEMS, 스위치, 공기, 캐비티, 멤브레인

Description

공압식 ＲＦ ＭＥＭＳ 스위치 및 그 제조 방법{Pneumatic radio frequency micro electro mechanical system switch and fabrication method thereof}
도 1a 및 도 1b는 제2스위칭선이 '온'된 상태를 예시하는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 공압식 RF MEMS 스위치의 사시도 및 단면도.
도 2는 제1스위칭선이 '온'된 상태를 예시하는 도 1a에 도시한 공압식 RF MEMS 스위치의 사시도.
도 3a 내지 도 3f는 도 1a 및 도 1b에 도시한 공압식 RF MEMS 스위치의 제조 프로세스를 예시하는 공정도.
도 4는 도 1a 및 도 1b 에 도시한 공압식 RF MEMS 스위치의 제1및 제2스위칭선의 접속패드의 다른 예를 도시하는 부분 단면도.
도 5는 도 1a 및 도 1b에 도시한 공압식 RF MEMS 스위치의 멤브레인의 제1식각홀과 제1 및 제2구동전극의 제2식각홀 밀봉하는 시일을 예시하는 확대 단면도.
도 6은 도 1a 및 도 1b에 도시한 공압식 RF MEMS 스위치의 멤브레인과 제1 및 제2구동전국에 제1 및 제2식각홀을 형성하지 않을 때 기판에 형성되는 식각통로를 예시하는 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 따른 공압식 RF MEMS 스위치의 한 변형예를 예시하는 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 따른 공압식 RF MEMS 스위치의 다른 변형예를 예시하는 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 따른 공압식 RF MEMS 스위치의 또 다른 변형예를 예시하는 사시도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10, 10', 10", 10"'': 스위치 9: 신호선
11: 기판 12: 홈부
13: 그라운드 15, 17; 스위칭선
22: 스위칭부 23, 25: 스위칭접점
26, 26', 26", 26"': 공압작동부 27; 멤브레인
28: 구동부 29, 31: 구동전극
30a, 30b: 공기캐비티 33: 시일
37, 37': 식각홀
본 발명은 RF MEMS(Radio Frequency Micro Electro Mechanical System) 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기압을 이용한 RF MEMS 스위치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, RF MEMS 스위치는 구동전극에 의해 작동되는 브리지 또는 외팔 보 형태의 스위치 패드를 구비한다. 스위치 패드는 지지 스프링에 의해 기판에 탄성적으로 지지되고, 구동 전극은 스위치 패드와 대향하게 기판에 형성된다.
이러한 RF MEMS 스위치에서, 구동 전극에 인가되는 구동전압은 스위치 패드를 변위 및 복원시키는 지지 스프링의 탄성율(spring constant)에 의해 좌우된다. 따라서, 구동 전극에 인가되는 구동전압을 낮게 하고 스위치 패드를 고속으로 스위칭하기 위해, 지지 스프링은 통상 일정수준 이하의 낮은 탄성율을 가지도록 설계된다. 그 결과, RF MEMS 스위치는 종종, 스위치 패드와 지지 스프링의 결합 부위가 취약해져 제조 결함이 발생될 뿐 아니라, 스위치 패드의 스위칭접점을 신호선의 스위칭단자와 비접촉상태로 유지하는 힘이 약하게 되어 진동환경에 취약하게 되는 문제점을 나타낸다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근 작동시 스위치 패드가 지지 스프링을 통해 변형 및 복원하는 동작을 반복하는 메카니즘을 없애는 새로운 개념의 RF MEMS 스위치가 개발되고 있다. 이러한 RF MEMS 스위치는 미국 특허 제6,294,847호, 제6,143,997호, 및 제6,489,857호에 개시되어 있다.
미국 특허 제6,294,847호의 RF MEMS 스위치는 기판의 표면에 설치된 격리 동작부를 구동하는 두 개의 캐퍼시터(Capacitors)를 사용한다. 하지만, 이 RF MEMS 스위치는 격리 동작부의 동작시 마찰 또는 충돌과 같은 스티킹(Sticking) 문제를 극복하기 위해 비교적 큰 구동력을 필요로 하는 단점이 있다. 구동력을 높이기 위해, 캐패시터에 인가되는 구동전압을 높이게 되면, 전력소모를 증가할 뿐 아니라, 낮은 구동전압으로 구동되는 RF 스위치를 요구하는 핸드셋, 안테나 튜너, 송/수신 기, 페이즈드 어레이 안테나(Phased array antenna)와 같은 시스템 또는 모듈(modules)에 사용되기 어렵다.
미국 특허 제6,143,997호와 제6,489,857호의 RF MEMS 스위치는 상단 및 하단 구동전극에 의해 작동되는 스위치 패드, 및 스위치 패드를 상하로 이동하도록 가이드하는 포스트(Posts)를 구비한다. 그러나, 이들 RF MEMS 스위치는 스위치 패드에 대한 전기적 연결이 포스트에 의해 가이드되는 스위치 패드의 접점을 통해 이루어지기 때문에, 전기적인 접속이탈 또는 접속불량이 발생할 수도 있다. 또한, 이들 RF MEMS 스위치는 포스트와 스위치 패드의 포스트 개구 사이의 제조 공차 때문에, 스위치 패드의 상하 이동시 잼이 발생될 수 있으며, 이에 따라 작동 신뢰성이 떨어질 수 있는 단점이 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 구동전극에 인가되는 구동전압을 높이게 되면, 미국 특허 제6,294,847호의 RF MEMS 스위치와 마찬가지로, 전력소모를 증가할 뿐 아니라, 낮은 구동전압으로 구동되는 시스템 또는 모듈에 사용되기 어렵다.
따라서, 탄성율을 일정수준 이하로 낮추어야 하는 지지 스프링을 사용하지 않고도 사용될 시스템이나 모듈의 구동전압 기준을 충족하는 낮은 구동전압에서 구동될 수 있을 뿐 아니라 안정적으로 구동될 수 있는 새로운 RF 스위치 개발의 필요성이 증가하고 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 주된 목적은 서로 연통하는 복수의 가변 공기캐비티를 구비하는 공압작동부를 통해 스위칭부의 스위칭접점을 스위칭선의 스위칭단자에 접촉시키거나 이격시키도록 동작하도록 함으로써 구동전압을 최소화하고 작동 및 제조 신뢰성을 개선할 수 있도록 한 공압식 RF MEMS 스위치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 스위칭부의 스위칭접점과 신호선의 스위칭단자가 별도의 패키징 부재 및/또는 패키징 공정을 통해 밀봉되지 않고 공압작동부의 멤브레인에 의해 밀봉되도록 함으로써 제조코스트를 절감하도록 한 공압식 RF MEMS 스위치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 한 실시양태에 따른 공압식 RF MEMS 스위치는 기판; 기판 위에 배치되고, 적어도 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 서로 연통하는 복수의 가변 공기캐비티를 구비하는 공압작동부; 각각 복수의 가변 공기캐비티 중 하나를 통과하도록 배치되고, 각각의 가변 공기캐비티 내에서 서로 일정간격을 두고 떨어진 제1 및 제2스위칭단자를 구비하는 복수의 스위칭선을 포함하는 신호선; 공압작동부와 함께 이동되도록 공압작동부에 설치되고, 가변 공기캐비티가 압축되거나 팽창될 때 압축 또는 팽창된 가변 공기캐비티에 대응하는 스위칭선의 제1 및 제2스위칭단자를 서로 연결하거나 단락시키는 스위칭부; 및 복수의 가변 공기캐비티를 선택적으로 압축시키도록 공압작동부를 작동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기판은 고저항성 실리콘(High resistivity silicon) 또는 석영(Quartz)으로 구성될 수 있다.
공압작동부는, 기판에 서로 연통하게 형성된 복수의 트렌치를 밀폐하도록 형성되고, 복수의 가변 공기캐비티를 형성하는 멤브레인(Membrane)으로 구성될 수 있다. 멤브레인은 신축성(flexibility)을 갖는 유전체(Dielectric) 물질인 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 파릴렌(Parylene)으로 형성된 것이 바람직하다.
멤브레인은 제조시 복수의 가변 공기캐비티를 형성하는 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제1식각홀을 포함하며, 복수의 제1식각홀은 시일로 밀봉된 것이 바람직하다. 선택적으로, 복수의 제1식각홀은 시일로 완전히 밀봉되는 대신, 복수의 가변 공기캐비티 중 적어도 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 멤브레인이 동작할 수 있는 범위내에서 적어도 일부 또는 전체가 밀봉되지 않을 수도 있다.
복수의 스위칭선은 각각, 전기장에 의해 신호를 전달하도록 각각의 트렌치에 형성된 그라운드와 소정간격을 두고 형성된 공면 도파관로(Coplanar waveguide; CPW)로 구성될 수 있다. 이때, 그라운드와 신호선은 각각 Au 또는 Pt로 형성된 것이 바람직하다.
스위칭부는 각각의 가변 공기캐비티내의 제1 및 제2스위칭단자와 대응하게 멤브레인의 내면에 형성된 복수의 스위칭접점으로 구성될 수 있다. 복수의 스위칭접점은 각각 Au, Pt, Rh 또는 Ir로 형성된 것이 바람직하다.
구동부는, 각각의 가변 공기캐비티내에서 트렌치에 형성된 그라운드, 및 그라운드와 대응하게 멤브레인의 외면에 형성되고, 각각 전압이 인가될 때 그라운드와의 사이에 정전기력(electrostatic force)을 발생하여 상응하는 멤브레인의 가변 공기캐비티를 압축하는 복수의 구동전극으로 구성될 수 있다. 복수의 구동전극은 각각 Al, Mo, 또는 Ta로 형성될 수 있다.
복수의 구동전극은 제조시 복수의 가변 공기캐비티를 형성하는 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제2식각홀을 포함하며, 복수의 제2식각홀은 시일로 밀봉된 것이 바람직하다. 선택적으로, 복수의 제2식각홀은 시일로 완전히 밀봉되는 대신, 복수의 가변 공기캐비티 중 적어도 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 멤브레인이 동작할 수 있는 범위내에서 적어도 일부 또는 전체가 밀봉되지 않을 수도 있다.
실시예에 있어서, 복수의 트렌치, 복수의 가변 공기캐비티, 복수의 스위칭선, 복수의 스위칭점점, 및 복수의 구동전극은, 각각 두 개로 구성된다.
선택적으로, 복수의 트렌치, 복수의 가변 공기캐비티, 복수의 스위칭선, 복수의 스위칭점점, 및 복수의 구동전극은 세 개 이상으로 구성되고, 복수의 트렌치와 복수의 가변 공기캐비티는, 각각 직렬로 배치되고 서로 연통하도록 형성될 수 있다.
또, 복수의 트렌치, 복수의 가변 공기캐비티, 복수의 스위칭선, 복수의 스위칭점점, 및 복수의 구동전극은, 각각 세 개 이상으로 구성되고, 복수의 트렌치와 복수의 가변 공기캐비티는, 각각 적어도 하나를 중심으로 나머지가 주위에 배치되고 서로 연통하도록 형성될 수 있다.
또한, 복수의 트렌치, 복수의 가변 공기캐비티, 복수의 접점, 및 복수의 구동전극은 각각 두 개가 하나의 유닛을 형성하는 복수의 스위치유닛을 구성하고, 복수의 스위치유닛은 하나의 스위치유닛이 다른 두 스위치유닛을 병렬로 순차적으로 연결되는 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시양태에 따른 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법은 기판상에, 복수의 스위칭선을 구비한 신호선, 및 신호선과 소정간격을 두고 있는 그라운드를 형성하는 단계; 신호선과 그라운드가 형성된 기판상에, 적어도 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 서로 연통하는 복수의 가변 공기캐비티를 구비하는 멤브레인을 형성하기 위한 희생층 패턴을 형성하는 단계; 희생층 패턴상에, 멤브레인의 각각의 가변 공기캐비티의 압축 또는 팽창에 따라 상응하는 스위칭선의 제1 및 제2스위칭단자를 서로 연결시키거나 단락시키는 복수의 스위칭접점을 형성하는 단계; 복수의 스위칭접점이 형성된 희생층 패턴상에 희생층 패턴을 덮어씌우는 멤브레인을 형성하는 단계; 멤브레인에 복수의 가변 공기캐비티를 선택적으로 압축시키도록 동작하는 복수의 구동전극을 그라운드에 대응하게 형성하는 단계; 및 희생층 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
신호선 및 그라운드를 형성하는 단계는 기판에 서로 연통하는 복수의 트렌치를 구비하는 홈부를 형성하는 단계, 및 기판상에, 각각의 트렌치를 가로질러 배치되고 각각의 트렌치에 제1 및 제2 스위칭단자를 갖는 복수의 스위칭선을 구비하는 신호선, 및 신호선과 소정간격을 두고 있는 그라운드를 형성하는 단계로 수행될 수 있다.
홈부를 형성하는 단계는 기판에 홈부를 형성하기 위한 홈부 식각마스크 패턴을 형성하는 단계, 홈부 식각마스크 패턴을 사용하여 기판을 습식 식각 또는 건식 식각으로 식각하는 단계, 및 홈부 식각마스크 패턴을 제거하는 단계로 수행되는 것이 바람직하다. 홈부 식각마스크 패턴은 실리콘 산화막, 질화막, 포토 레지스트, 에폭시 수지, 금속 중의 하나로 형성되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 홈부 식각마스크 패턴은 희생층 패턴을 제거하기 위한 식각홀을 멤브레인에 형성하지 않고 기판에 형성할 경우, 기판에 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 식각통로의 패턴을 더 포함하도록 형성될 수 있다.
또한, 기판은 고저항성 실리콘 또는 석영으로 형성되고, 기판을 식각하는 단계는 건식 식각 및 습식 식각으로 할수 있다.
홈부가 형성된 기판상에 신호선과 그라운드를 형성하는 단계는 홈부가 형성된 기판위에 제1금속층을 형성하는 단계, 및 신호선 및 그라운드를 형성하도록 제1금속층을 패터닝하는 단계로 수행될 수 있다. 제1금속층은 Au 또는 Pt로 형성된 것이 바람직하다.
희생층 패턴을 형성하는 단계는 신호선과 그라운드가 형성된 기판상에 제1희생층을 형성하는 단계, 제1희생층을 패터닝하여 압축상태의 적어도 하나의 가변 공기캐비티를 형성하기 위한 제1공기캐비티 희생층 패턴을 형성하는 단계, 제1공기캐비티 희생층 패턴이 형성된 기판을 경화(Curing) 시키는 단계, 경화된 기판상에 제2희생층을 형성하는 단계, 제2희생층을 패터닝하여 압축상태의 적어도 하나의 가변 공기캐비티를 제외한 팽창상태의 나머지 가변 공기캐비티를 형성하기 위한 제2공기캐비티 희생층 패턴을 형성하는 단계, 및 제2공기캐비티 희생층 패턴이 형성된 기판을 경화시키는 단계로 수행될 수 있다. 이때, 제1 및 제2희생층은 포토 레지스트 로 형성된 것이 바람직하다.
복수의 스위칭접점을 형성하는 단계는 희생층 패턴이 형성된 기판위에 제2금속층을 형성하는 단계, 및 각각의 스위칭선의 제1 및 제2 스위칭단자에 대응하게 복수의 스위칭접점을 형성하도록 제2금속층을 패터닝하는 단계로 수행될 수 있다. 제2금속층은 Au, Pt, Rh, 또는 Ir로 형성된 것이 바람직하다.
멤브레인을 형성하는 단계는 복수의 스위칭접점이 형성된 기판상에 멤브레인층을 형성하는 단계, 및 희생층 패턴을 덮어씌우는 멤브레인을 형성하도록 멤브레인층을 패터닝하는 단계로 수행될 수 있다. 멤브레인층은 신축성 유전체 물질인 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 파릴렌으로 형성된 것이 바람직하다.
복수의 구동전극을 형성하는 단계는 멤브레인이 형성된 기판위에 제3금속층을 형성하는 단계, 및 각각의 가변 공기캐비티에 대응하게 복수의 구동전극을 형성하도록 제3금속층을 패터닝하는 단계로 수행될 수 있다. 제3금속층은 Al, Mo, 또는 Ta로 형성된 것이 바람직하다. 선택적으로, 제3금속층을 패터닝하는 단계는 희생층 패턴을 제거하기 위한 식각통로를 기판에 형성하지 않고 제1 및 제2구동전극 및 멤브레인에 형성할 경우, 복수의 구동전극이 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제2식각홀을 더 포함하도록 제3금속층을 패터닝하는 것으로 수행되고, 복수의 구동전극을 형성하는 단계는 멤브레인이 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제1식각홀을 더 포함하도록 멤브레인을 패터닝하는 단계를 더 포함할 수 있다.
희생층 패턴을 제거하는 단계는 복수의 제1 및 제2식각홀, 또는 복수의 식각 통로를 통해 희생층 패턴을 습식식각 또는 애싱공정으로 제거하는 단계로 이루어 진다.
본 발명의 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법은 복수의 제1 및 제2식각홀을 밀봉하는 단계, 또는 복수의 식각통로를 밀봉하는 단계를 더 포함할 수 있다.
복수의 제1 및 제2식각홀를 밀봉하는 단계는 희생층 패턴이 제거된 기판상에 시일층을 형성하는 단계, 및 복수의 제1 및 제2식각홀를 밀봉하는 시일을 형성하도록 시일층을 패터닝하는 단계로 수행된다. 시일층은 멤브레인층과 마찬가지로, 신축성 유전체 물질인 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 파릴렌으로 형성된 것이 바람직하다.
선택적으로, 시일층을 패터닝하는 단계는 복수의 가변 공기캐비티 중 적어도 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 멤브레인이 동작할 수 있는 범위내에서 복수의 제1 및 제2식각홀 중 적어도 일부 또는 전체가 시일에 의해 밀봉되지 않고 개방되도록 시일층을 패터닝하는 것으로 수행될 수 있다.
복수의 식각통로를 밀봉하는 단계는 희생층 패턴이 제거된 기판의 식각통로를 금속볼로 막는 단계, 및 기판을 가열하여 금속볼을 용해시켜 복수의 식각통로를 밀봉하는 단계로 수행될 수 있다. 이 경우, 복수의 구동전극을 보호하도록 복수의 구동전극상에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 공압식 RF MEMS 스위치 및 그 제조 방법을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1a, 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 공압식 RF MEMS 스위치(10)가 예시되어 있다.
공압식 RF MEMS 스위치(10)는 기판(11), 홈부(12), 신호선(9), 공압작동부(26), 스위칭부(22), 및 구동부(28)를 구비한다.
기판(11)은 고저항성 실리콘 또는 석영기판으로 형성된다.
도 1b 및 도 3a에 도시한 바와 같이, 홈부(12)는 기판(11)의 일면, 즉 상면에 형성되고, 연결통로(12b)를 통해 서로 연통된 제1 및 제2 트렌치(12a, 12b)를 구비한다. 연결통로(12b)는 제1 및 제2트렌치(12a, 12b)의 깊이 보다 얕게 형성된 것이 바람직 하지만, 제1 및 제2트렌치(12a, 12b)의 깊이와 동일한 깊이로 형성될 수도 있다.
신호선(9)은 각각의 트렌치(12a, 12b)를 가로질러 기판(11)에 배치된 제1및 제2스위칭선(15, 17)을 구비한다. 제1및 제2스위칭선(15, 17)은, 기판(11) 및 제1 및 제2트렌치(12a, 12b) 상에 형성된 그라운드(13)와 소정간격을 두고 형성되어 그라운드(13)와 사이에 발생하는 전기장에 의해 신호를 전달하는 공면 도파관로(Coplanar waveguide; CPW)로 구성된다. 제1및 제2스위칭선(15, 17)과 그라운드(13)는 신호전달 특성이 좋은 Au 또는 Pt로 형성된 것이 바람직하다.
제1및 제2스위칭선(15, 17)은 각각. 제1 및 제2입력 접속패드(16b, 18b)을 통해서는 메인선(1)에 연결되고, 제1 및 제2출력 접속패드(16a, 18a)를 통해서는 지선(3)에 연결되어 있다.
접속패드(16b, 18b; 16a, 18a)는 그라운드(13)와 동일한 기판(11)의 상면에 형성되지만, 도 4에 도시한 바와 같이, 필요할 경우 비아홀(41)을 통해 기판(11)의 하면에 형성될 수도 있다.
또, 도 3b에 도시한 바와 같이, 제1및 제2스위칭선(15, 17)은 각각, 제1 및 제2트렌치(12a, 12b)에 배치된 제1 및 제2스위칭단자(15a, 15b; 17a, 17b)를 구비한다. 제1 및 제2스위칭단자(15a, 15b; 17a, 17b)는 후술하는 스위칭부(22)의 제1 및 제2스위칭접점(23, 25)에 의해 서로 연결되거나 단락되어 신호를 전달하거나 차단한다.
공압작동부(26)는 구동부(28)에 의해 스위칭부(22)의 제1 및 제2스위칭접점(23, 25)을 상응하는 제1 및 제2스위칭단자(15a, 15b; 17a, 17b)에 접속시키거나 이격시키도록 작동하기 위한 것으로, 멤브레인(27)을 구비한다.
멤브레인(27)은 홈부(12)를 밀폐하도록 그라운드(13)상에 형성되고, 연통캐비티(30c)에 의해 서로 연통하는 제1 및 제2가변 공기캐비티(30a, 30b)를 형성하는 제1 및 제2신축성 돔부(27a, 27b)를 구비한다. 제1 및 제2가변 공기캐비티(30a, 30b)는 한 쪽의 캐비티에만 공기가 충진되어 있다. 따라서, 도 1b에 도시한 바와 같이, 구동부(28)의 제1 또는 제2구동전극(29, 또는 31), 예를들면 제2구동전극(31)에 전압이 인가될 때, 제2구동전극(29)과 그라운드(13) 사이에 발생하는 정전기력에 의해 상응하는 멤브레인(27)의 제2신축성 돔부(27b)가 그라운드(13) 쪽으로 압축되어 아래로 하강하게 되고, 그에 따라 제2가변 공기캐비티(30b)내의 공기는 연통캐비티(30c)를 통해 제1가변 공기캐비티(30a)로 이동하고, 제1가변 공기캐비티(30a)는 체적이 증가하면서 상응하는 멤브레인(27)의 제1신축성 돔부(27a)를 팽창시켜 위로 돌출시키게 된다.
멤브레인(27)은 작은 힘으로 압축 및 팽창이 가능하도록 신축성(flexibility)을 갖는 유전체(Dielectric) 물질인 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 파릴렌(Parylene)으로 형성된다.
멤브레인(27)은 제조시 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2가변 공기캐비티(30a, 30b)를 형성하는 제1 및 제2공기캐비티 희생층패턴(19, 21; 도 3d참조)을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제1식각홀(37)을 구비한다. 복수의 제1식각홀(37)은 구동부(28)의 제1 및 제2구동전극(29, 31)이 멤브레인(27)상에 형성된 후 제1 및 제2구동전극(29, 31)에 형성된 복수의 제2식각홀(37')과 함께 멤브레인(27)과 동일 물질인 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 파릴렌으로 형성된 시일(33)에 의해 밀봉된다.
여기서, 제1 및 제2식각홀(37, 37')은 시일(33)에 의해 완전히 밀봉된 것으로 설명하였지만, 구동부(28)의 제1 또는 제2구동전극(29, 또는 31)에 의해 발생하는 정전기력에 의해 제1 또는 제2신축성 돔부(27a, 또는 27b)가 그라운드(13)쪽으로 하강할 때 상응하는 가변 공기캐비티(30a, 또는 30b)의 공기가 다른 가변 공기캐비티(30a, 또는 30b)로 이동하여 상응하는 신축성 돔부(27a, 또는 27b)을 팽창시켜 돌출시킬 수 있는 범위, 예를들면 약 10%의 누설량을 갖는 범위내에서 일부 또는 전체의 제1 및 제2식각홀(37, 37')이 밀봉되지 않도록 할 수 있다.
스위칭부(22)는 제1및 제2스위칭선(15, 17)의 제1 및 제2스위칭단자(15a, 15b; 17a, 17b)를 서로 연결시키거나 단락시키기 위한 것으로, 제1 및 제2스위칭접점(23, 25)으로 구성된다. 제1 및 제2스위칭접점(23, 25)은 각각, 제1 및 제2가변 공기캐비티(30a, 30b)내에 배치된 제1및 제2스위칭선(15, 17)의 제1 및 제2스위칭단자(15a, 15b; 17a, 17b)와 대응하게 멤브레인(27)의 제1 및 제2신축성 돔부(27a, 27b)의 내면에 배치된다. 제1 및 제2스위칭점점(23, 25)은 신호전달 특성이 좋은 Au, Pt, Rh 또는 Ir로 형성된 것이 바람직하다.
구동부(28)는 멤브레인(27)의 제1 및 제2신축성 돔부(27a, 또는 27b)를 선택적으로 압축시켜 하강시키도록 작동하기 위한 것으로, 그라운드(13), 및 제1 및 제2구동전극(29, 31)으로 구성된다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 그라운드(13)는 제1 및 제2가변 공기캐비티(30a, 30b)내의 제1 및 제2트렌치(12a, 12b) 및 기판(11) 상에 형성된다.
제1 및 제2구동전극(29, 31)은 각각, 멤브레인(27)의 제1 및 제2신축성 돔부(27a, 27b)의 외면에서 그라운드(13)와 대응하게 형성된다. 제1 및 제2구동전극(29, 31)은 연결선(도시하지 않음)에 의해 전원공급부(도시하지 않음)에 연결된다. 제1 및 제2구동전극(29, 31)은 각각 전기 전도성이 좋은 Al, Mo, 또는 Ta로 형성된 것이 바람직하다.
제1 또는 제2구동전극(29, 31)의 각각은 전압이 인가될 때 상응하는 제1 또는 제2가변 공기캐비티(30a, 또는 30b)에 형성된 그라운드(13)와의 사이에 정전기력을 발생하여 상응하는 멤브레인(27)의 제1 또는 제2신축성 돔부(27a, 27b)를 그라운드(13)쪽으로 압축시켜 하강시키도록 한다. 그 결과, 압축되지 않은 제1 또는 제2신축성 돔부(27a, 또는 27b)는 위에서 도 1b를 참조하여 설명한 바와 같이 공기압에 의해 위로 상승하여 돌출된다.
이와 같이 구성된 공기압 RF MEMS 스위치(10)의 작용을 도 1a 내지 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 메인선(1)에서 지선(3) 중 하나를 통해 신호를 전달하기 위해. 제1구동전극(29)에 전압이 공급되면, 제1구동전극(29)은 그라운드(13)와의 정전기력에 의해 멤브레인(27)의 제1신축성 돔부(27a)를 그라운드(13)쪽으로 밀어 하강시킨다.
따라서, 멤브레인(27)의 제1신축성 돔부(27a)는 도 1a 및 도 1b에 도시한 위치에서 도 2에 도시한 위치로 이동하고, 제1가변 공기캐비티(30a)내의 공기는 연통캐비티(30c)를 통해 제2가변 공기캐비티(30b)로 이동한다. 제2가변 공기캐비티(30b)는 제1가변 공기캐비티(30a)에서 이동된 공기에 의해 체적이 증가하여 멤브레인(27)의 제2신축성 돔부(27b)를 팽창시킨다. 그 결과, 제1신축성 돔부(27a)의 내면에 형성된 스위칭부(22)의 제1스위칭접점(23)은 제1가변 공기캐비티(30a)내의 제1스위칭선(15)의 제1 및 제2스위칭단자(15a, 15b)를 연결하여 신호를 통과시키는 '온'상태가 되고, 제2신축성 돔부(27b)의 내면에 형성된 스위칭부(22)의 제2스위칭접점(25)은 제2가변 공기캐비티(30b)내의 제2스위칭선(17)의 제1 및 제2스위칭단자(17a, 17b)를 단락시켜 신호를 차단하는 '오프'상태가 된다.
반대로, 제2구동전극(31)에 전압이 공급되면, 제2구동전극(31)은 그라운드(13)와의 정전기력에 의해 멤브레인(27)의 제2신축성 돔부(27b)를 그라운드(13)쪽으로 밀어 하강시킨다.
따라서, 멤브레인(27)의 제2신축성 돔부(27b)는 도 2에 도시한 위치에서 도 1a 및 도 1b에 도시한 위치로 이동하고, 제2가변 공기캐비티(30b)내의 공기는 연통 캐비티(30c)를 통해 제1가변 공기캐비티(30a)로 이동한다. 제1가변 공기캐비티(30a)는 제2가변 공기캐비티(30b)에서 이동된 공기에 의해 체적이 증가하여 멤브레인(27)의 제1신축성 돔부(27a)를 팽창시킨다. 따라서, 스위칭부(22)의 제2스위칭접점(25)은 제2스위칭선(17)의 제1 및 제2스위칭단자(17a, 17b)를 연결하여 신호를 통과시키는 '온'상태가 되고, 스위칭부(22)의 제1스위칭접점(23)은 제1스위칭선(15)의 제1 및 제2스위칭단자(15a, 15b)를 단락시켜 신호를 차단하는 '오프'상테가 된다.
이상에서, 본 발명의 공압식 RF MEMS 스위치(10)는 멤브레인(27)과 제1 및 제2구동전극(29, 31)이 제조시 제1 및 제2가변 공기캐비티(30a, 30b)를 형성하는 제1 및 제2공기캐비티 희생층 패턴(19, 21)을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제1 및 제2식각홀(37, 37')을 구비하는 것으로, 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 공압식 RF MEMS 스위치(10)는 멤브레인(27)과 제1 및 제2구동전극(29, 31)에 제1 및 제2식각홀(37, 37')을 형성하는 대신, 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(11)의 제1 및 제2트렌치(12a, 12b)와 기판(11)의 외부 사이를 연통하도록 형성된 복수의 식각통로(51)을 형성할 수 있다. 이때, 식각통로(51)는 제1 및 제2가변 공기캐비티(30a, 30b)를 형성하는 제1 및 제2공기캐비티 희생층 패턴(19, 21)을 제거한 후, Au와 같은 금속볼(52)로 채워진 다음 기판(11)을 가열하여 금속볼(52)을 용해시키는 것에 의해 밀봉된다. 이 경우, 멤브레인(27)에 형성된 제1 및 제2구동전극(29, 31)은 멤브레인(27)과 동일한 재질로 형성된 보호층(33')에 의해 보호된다.
또한, 본 발명의 공압식 RF MEMS 스위치(10)는 홈부(12), 공압작동부(26), 스위칭부(22), 및 구동부(28)가 각각 두 개의 트렌치(12a, 12b), 서로 연통하는 두 개의 가변 공기캐비티(30a, 30b)를 형성하는 신축성 돔부(27a, 27b)를 갖는 멤브레인(27), 두 개의 접점(23, 25), 및 두 개의 구동전극(29, 31)으로 구성된 것으로 설명 및 예시하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다.
예를들면, 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 공압식 RF MEMS 스위치(10')는 공압작동부(26')가 멤브레인(도시하지 않음)의 각각의 신축성 돔부(도시하지 않음)의 가변 공기캐비티(도시하지 않음)가 직렬로 연결된 복수, 예를들면 3 개의 돔부, 즉 제1, 제2 및 제3돔부(26a', 26b', 26c')를 갖는 형태로 될 수 있다. 이 경우, 멤브레인의 제1, 제2 및 제3신축성 돔부의 3 개의 가변 공기캐비티는 한 개의 체적이 감소할 때 나머지 두 개의 체적이 상응하게 증가하도록 두 개의 공기캐비티에만 공기가 충진되어 있다. 따라서, 제1, 제2 및 제3돔부(26a', 26b', 26c')에 대응하게 멤브레인의 제1, 제2 및 제3신축성 돔부(도시하지 않음)에 형성된 어느 하나의 구동전극(도시하지 않음), 예를들면 멤브레인의 제1돔부의 제1구동전극에 전압이 공급될 때, 멤브레인의 제1신축성 돔부는 그라운드와의 정전기력에 의해 압축되고, 그에 따라, 제1가변 공기캐비티의 공기가 나머지 제2 및 제3가변 공기캐비티로 이동하여 멤브레인의 제2 및 제3신축성 돔부를 팽창시킨다. 그 결과, 도 7에 도시한 바와 같이, 멤브레인의 제1신축성 돔부의 제1스위칭접점은 제1가변 공기캐비티내의 제1스위칭선(도시하지 않음)의 제1 및 제2스위칭단자(도시하지 않음)를 연결하여 신호를 통과시키는 '온'상태가 되고, 멤브레인의 제2 및 제3신축성 돔부의 제2 및 제3스위칭접점은 제2 및 제3가변 공기캐비티내의 제2 및 제3스위칭선(도시하지 않음)의 제1 및 제2스위칭단자(도시하지 않음)를 단락시켜 신호를 차단하는 '오프'상태가 된다.
또, 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 공압식 RF MEMS 스위치(10")는, 공압작동부(26")가 중앙에 위치한 멤브레인(도시하지 않음)의 제1신축성 돔부(도시하지 않음)의 가변 공기캐비티(도시하지 않음)를 중심으로 주위에 위치한 멤브레인의 제2, 제3, 제4 및 제5신축성 돔부(도시하지 않음)의 가변 공기캐비티(도시하지 않음)가 서로 연통하도록 연결된 복수의 돔부, 예를들면 5 개의 돔부(26a", 26b", 26c", 26d", 26e")를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 멤브레인의 제1, 제2, 제3 , 제4 및 제5신축성 돔부의 5 개의 가변 공기캐비티는 도 7에 도시한 직렬형태의 공압식 RF MEMS 스위치(10')와 마찬가지로, 한 개의 체적이 감소할 때 나머지 네 개의 체적이 상응하게 증가하도록 4 개의 가변 공기캐비티에만 공기가 충진되어 있다. 따라서, 공압식 RF MEMS 스위치(10")의 동작은 스위칭하는 지선(3)의 수만 다를 뿐, 도 1a 내지 도 2에 도시한 공압식 RF MEMS 스위치(10) 및 도 7에 도시한 직렬형태의 공압식 RF MEMS 스위치(10')와 거의 동일한 원리로 동작한다.
또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 공압식 RF MEMS 스위치(10"')는, 공압작동부(26"')가 각각 도 1a 내지 도 2에 도시한 공압식 RF MEMS 스위치(10)의 공압작동부(26)와 동일한 구조를 갖는 복수의 소공압작동부, 예를들면 3 개의 소공압작동부(26a', 26b', 26b")를 병렬로 순차적으로 연결하는 형태를 가지도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 메인선(1)에서 지선(3) 중 하나로 신호를 전달하기 위해서 는 2 개의 구동전극, 예를들면 도 9에 도시한 바와 같이 상위에 배치된 제1소공압작동부(26a')의 제1돔부(26aa')에 배치된 구동부(도시하지 않음)의 제1구동전극(도시하지않음)과 하위에 배치된 제2 및 제3소공압작동부(26b', 26b") 중 하나, 즉 제2소공압작동부(26b')의 제1동부(26ba')에 배치된 구동부(도시하지 않음)의 제1구동전극(도시하지 않음)을 동시에 구동하여야 한다는 점을 제외하고는 도 1a 내지 도 2에 도시한 공압식 RF MEMS 스위치(10)와 동일한 원리로 동작한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 양호한 실시예에 따른 공압식 RF MEMS 스위치(10)의 제조 방법을 도 3a 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 고저항성 실리콘 또는 석영으로 형성된 기판(11)이 준비된 후, 기판(11)상에는 도 3a에 도시한 바와 같이, 연결통로(12c)를 통해 서로 연통하는 제1 및 제2트렌치(12a, 12b)를 구비하는 홈부(12)가 형성된다.
즉, 홈부(12)를 형성하기 위해, 기판(11)의 상면에는 포토 레지스트(도시하지 않음)가 두껍게 도포되고, 이어서, 포토 레지스트는 홈부(12)의 패턴을 포함하는 포토 마스크(도시하지 않음)를 사용하여 노광 및 현상하는 포토리소그래피공정에 의해 패터닝된다. 그 결과, 기판(11)의 상면에는 홈부 식각마스크 패턴(도시하지 않음)이 형성된다.
이때, 홈부 식각마스크 패턴은 포토 레지스트를 포토리소그래피공정으로 패터닝하는 대신, 실리콘 산화막, 질화막, 에폭시 수지막, 순수 금속 필름 등을 증착 또는 스퍼터링하는 방법으로 형성할 수도 있다.
또, 선택적으로, 홈부 식각마스크 패턴은, 추후 형성될 제1 및 제2가변 공기 캐비티(30a, 30b)를 형성하는 제1 및 제2공기캐비티 희생층패턴(19, 21)을 식각하여 제거하기 위한 제1 및 제2식각홀(37, 37')을 멤브레인(27)과 제1 및 제2구동전극(29,31)에 형성하는 대신, 그에 대응하는 복수의 식각통로(51; 도 6 참조)를 기판(11)에 형성할 경우, 기판(11)에 복수의 식각통로(51)를 형성할 수 있도록 식각통로(51)의 패턴을 더 포함하도록 형성될 수 있다.
홈부 식각마스크 패턴이 형성된 후, 기판(11)의 상면은 홈부 식각마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 식각된다. 이때, 기판(11)은, 고저항성 실리콘으로 형성된 경우는 식각가스로써 실리콘 기판에 대해 식각선택성을 갖는 SF6 가스 등을 사용하는 건식식각으로 식각되고, 석영으로 형성된 경우는 식각액으로써 석영에 대해 식각선택성을 갖는 식각액을 사용하는 습식식각으로 식각되는 것이 바람직하다.
그 결과, 도 3a에 도시한 바와 같이, 기판(11)의 상면에는 제1 및 제2트렌치(12a, 12b)를 구비하는 홈부(12)가 형성된다.
이어서, 식각시 기판(11)의 상면에 유입된 유기물 및 홈부용 식각 마스크 패턴이 제거된다.
그 다음, 홈부(12)가 형성된 기판(11)상에는 Au 또는 Pt로 구성된 제1금속층(도시하지 않음)이 스퍼터링법, 진공증착 등과 같은 방법으로 형성된다.
그 다음, 제1금속층상에는, 포토 레지스트(도시하지 않음)를 도포하여 신호선(9)의 제1 및 제2스위칭선(15, 19) 및 그라운드(13)의 패턴을 갖는 포토 마스크에 의해 포토 레지스트를 노광 및 현상하는 포토리소그래피 공정에 의해 신호선 및 그라운드 식각마스크 패턴(도시하지 않음)이 형성된다. 이때, 기판(11)에 제1 및 제2공기캐비티 희생층패턴(19, 21)을 식각하여 제거하기 위한 복수의 식각통로(51)가 형성된 경우, 신호선 및 그라운드 식각마스크 패턴은 식각통로(51)가 형성된 부분에 신호선(9) 또는 그라운드(13)가 형성되지 않도록 식각통로(51)의 패턴을 더 포함하도록 형성된다.
신호선 및 그라운드 식각마스크 패턴이 형성된 후, 제1금속층은 신호선 및 그라운드 식각마스크 패턴를 식각마스크로 사용하는 건식 또는 습식 식각에 의해 패터닝되고, 신호선 및 그라운드 식각마스크 패턴은 제거된다. 그 결과, 도 3b에 도시한 바와 같이, 기판(11)위에는 신호선(9)의 제1 및 제2스위칭선(15, 19) 및 그라운드(13)가 형성된다.
여기서, 신호선(9)의 제1 및 제2스위칭선(15, 19)과 그라운드(13)를 형성하는 공정은 포토리소그래피 공정을 통해 형성된 신호선 및 그라운드 식각마스크 패턴을 사용하는 것으로 설명하였지만, 다른 방법, 예를들면 레이저 트리밍(laser trimming) 방법을 사용하여 수행할 수도 있다.
그후, 제1공기캐비티 희생층패턴(19)을 형성하기 위해, 신호선(9)의 제1 및 제2스위칭선(15, 19) 및 그라운드(13)가 형성된 기판(11)상에는 추후 식각공정으로 제거될 수 있도록 기판(11), 제1 및 제2스위칭선(15, 19), 그라운드(13), 및 멤브레인(27) 보다 식각 선택비가 높은 포토 레지스트와 같은 물질로 이루어진 제1희생층(도시하지 않음)이 형성된다. 제1희생층은 추후 제2공기 캐비티(30b)내에서 제1공기캐비티 희생층 패턴(19)상에 형성되는 스위칭부(22)의 제2스위칭점점(25)이 제 2스위칭선(17)의 제1 및 제2스위칭단자(17a, 17b)와 접합되지 않고 분리되도록 하는 역할을 한다.
제1희생층이 형성된 후, 제1희생층상에는 포토리소그래피 공정으로 홈부(12)의 패턴을 갖는 제1희생층 식각마스크 패턴(도시하지 않음)이 형성된다. 이때, 기판(11)에 제1 및 제2공기캐비티 희생층패턴(19, 21)을 식각하여 제거하기 위한 복수의 식각통로(51)가 형성된 경우, 제1희생층 식각마스크 패턴은 식각통로(51)가 형성된 부분에 도포된 제1희생층이 제거되지 않도록 식각통로(51)의 패턴을 더 포함하도록 형성된다.
이어서, 제1희생층은 제1희생층 식각마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 식각되고, 제1희생층 식각마스크 패턴은 제거된다. 그 결과, 기판(11)의 홈부(12)에는 제1공기캐비티 희생층 패턴(19)이 형성된다. 제2트렌치(12b)에 위치한 제1공기캐비티 희생층 패턴(19)은 압축상태의 멤브레인(27)의 제2신축성 돔부(27b)의 내면의 형태를 규정한다.
그후, 제1공기캐비티 희생층 패턴(19)이 형성된 기판은 약 200-300℃에서 경화된다.
이어서, 제1공기캐비티 희생층 패턴(19)이 형성된 기판(11)상에는 제1희생층과 동일한 포토 레지스트와 같은 물질로 이루어진 제2희생층(도시하지 않음)이 형성된다. 제1공기캐비티 희생층 패턴(19)상에 형성되는 제2희생층의 두께는 추후 제1가변 공기캐비티(30a)에 충진되는 공기의 체적 또는 양을 결정한다.
제2희생층이 형성된 후, 제2희생층상에는 포토리소그래피 공정으로 제1가변 공기캐비티(30a)의 패턴을 갖는 제2희생층 식각마스크 패턴(도시하지 않음)이 형성되고, 제2희생층은 제2희생층 식각마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 식각되고, 제2희생층 식각마스크 패턴은 제거된다. 그 결과, 도 3c에 도시한 바와 같이, 제1공기캐비티 희생층 패턴(19)상에는 제2공기캐비티 희생층 패턴(21)이 형성된다. 제2공기캐비티 희생층 패턴(21)은 팽창상태의 멤브레인(27)의 제1신축성 돔부(27a)의 내면의 형태를 규정한다.
이어서, 제1 및 제2공기캐비티 희생층 패턴(19, 21)이 형성된 기판(11)은 약 200-300℃에서 경화된다.
그 다음, 기판(11) 상에는 스위칭부(22)의 제1 및 제2스위칭접점(23, 25)을 형성할 Au, Pt, Rh 또는 Ir로 이루어진 제2금속층(도시하지 않음)이 증착되고, 제2금속층은 포토리소그래피 공정으로 제2금속층상에 형성된 접점 식각마스크 패턴(도시하지 않음)을 사용하여 식각하는 방법이나, 레이저 트리밍 방법으로 패터닝된다. 그 결과, 도 3d에 도시한 바와 같이, 제2트렌치(12b)위의 제1공기캐비티 희생층 패턴(19)과 제2공기캐비티 희생층 패턴(21) 상에는 제1 및 제2스위칭접점(23, 25)이 형성된다.
이어서, 제1 및 제2스위칭점점(23, 25)이 형성된 기판(11)상에는 멤브레인층(도시하지 않음)이 신축성 유전체 물질인 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 파릴렌으로 형성된다.
멤브레인층이 형성된 후, 멤브레인층상에는 포토리소그래피 공정으로 멤브레인(27)의 패턴을 갖는 멤브레인 식각마스크 패턴(도시하지 않음)이 형성된다.
이어서, 멤브레인층은 멤브레인 식각마스크 패턴을 식각 마스크로 식각되고, 멤브레인 식각마스크 패턴은 제거된다. 그 결과, 기판(11)에는 제1 및 제2공기캐비티 희생층패턴(19, 21)을 덮어싸는 멤브레인(27)이 형성된다.
멤브레인(27)에 형성된 후, 멤브레인(27)이 형성된 기판(11) 상에는 구동부(28)의 제1 및 제2구동전극(29, 31)을 형성할 Al, Mo, 또는 Ta로 이루어진 제3금속층이 증착되고, 제3금속층은, 포토리소그래피 공정으로 제3금속층상에 형성된, 제2식각홀(37')의 패턴을 포함하는 구동전극 식각마스크 패턴(도시하지 않음)을 사용하여 식각하는 방법이나, 레이저 트리밍 방법으로 패터닝된다. 그 결과, 도 3e에 도시한 바와 같이, 멤브레인(27)상에는 제2식각홀(37')을 구비한 제1 및 제2구동전극(29, 31)이 형성된다.
제1 및 제2구동전극(29, 31)이 형성된 후, 멤브레인(29)은 제1식각홀(37)을 형성하기 위해 구동전극 식각마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 레이저 트리밍 방법으로 식각되고, 구동전극 식각마스크 패턴은 제거된다. 그 결과, 멤브레인(27)에는 제1식각홀(37)이 형성된다.
제1식각홀(37)이 형성된 후, 제1 및 제2공기캐비티 희생층 패턴(19, 21)은 제1 및 제2식각홀(37, 37')을 통해 제1 및 제2희생층의 포토 레지스트에 관하여 식각 선택성을 갖는 용매를 사용하는 습식식각, 또는 O2 프라즈마를 사용하는 애싱공정으로 제거된다. 이때, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2공기캐비티 희생층 패턴(19, 21)을 식각하여 제거하기 위해 멤브레인(27)과 제1 및 제2구동전극(29, 31)에 제1 및 제2식각홀(37, 37')을 형성하는 대신 기판(11)에 식각통로(51)를 형 성한 경우, 제1 및 제2공기캐비티 희생층 패턴(19, 21)은 식각통로(51)를 통해 제거된다.
제1 및 제2공기캐비티 희생층 패턴(19, 21)이 제거된 후, 제1 및 제2식각홀(37, 37')을 밀봉하기 위해, 멤브레인(27)이 형성된 기판(11)상에는 시일층(도시하지 않음)이 형성된다. 이때, 시일층은 멤브레인층과 마찬가지로, 신축성 유전체 물질인 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 파릴렌으로 형성된다.
시일층이 형성된 후, 시일층상에는 포토리소그래피 공정으로 멤브레인(27)의 패턴을 갖는 시일 식각마스크 패턴(도시하지 않음)이 형성되고, 시일층은 시일 식각마스크 패턴을 식각 마스크로 사용하여 식각되고, 시일 식각마스크 패턴은 제거된다. 그 결과, 기판(11)에는 도 3f 및 도 5에 도시한 바와 같이 시일(33)로 밀봉된 멤브레인(27)이 형성되고, 공압식 RF MEMS 스위치(10)의 제조공정은 종료된다.
선택적으로, 제1 및 제2공기캐비티 희생층 패턴(19, 21)이 제1 및 제2식각홀(37, 37')을 통하지 않고 식각통로(51)를 통해 제거된 경우, 기판(11)의 식각통로(51)는 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2공기캐비티 희생층 패턴(19, 21)이 제거된 후, Au와 같은 금속볼(52)로 채워진 다음 기판(11)을 가열하여 금속볼(52)을 용해시키는 것에 의해 밀봉된다. 또한, 이때, 구동부(28)의 제1 및 제2구동전극(29, 31)을 보호하기 위해, 제1 및 제2구동전극(29,31)이 형성된 기판(11)상에는 위에서 시일(33)을 형성하는 방법과 동일한 방법으로 시일층과 동일한 재질의 보호층(33'; 도 6 참조)이 형성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 공압식 RF MEMS 스위치 및 그 제조 방법은 작은 힘으로 구동할 수 있을 뿐 아니라 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 서로 연통하는 복수의 가변 공기캐비티를 구비하는 멤브레인을 통해, 스위칭부의 스위칭접점을 스위칭선의 스위칭단자에 접촉시키거나 이격시키도록 동작한다. 따라서, 지지스프링에 지지된 스위치 패드 또는 격리작동부를 구비하는 종래의 RF MEMS 스위치와 비교하여 낮은 구동전압으로 구동될 수 있을 뿐 아니라, 낮은 탄성률의 지지스프링에 의해 진동환경에 취약하게 되는 문제, 격리 동작부의 동작시 마찰 또는 충돌과 같은 스티킹 문제, 및 스위치 패드의 전기적인 접속이탈 또는 접속불량 문제를 해소하여 작동 신뢰성을 현저하게 개선할 수 있다. 또, 낮은 탄성율로 설계되는 지지스프링과 같이 제조시 불량을 발생할 수 있는 취약부품을 구비하지 않으므로, 제조 신뢰성이 개선될 수 있다.
또한, 본 발명의 공압식 RF MEMS 스위치 및 그 제조 방법은 스위칭부의 스위칭접점과 신호선의 스위칭단자가 멤브레인에 의해 밀봉되는 구조를 가짐으로써, 스위칭점점과 스위칭단자를 밀봉하는 별도의 패키징 부재 및/또는 패키징 공정을 필요로 하지 않게 하며, 이에 따라 제조 코스트가 절감된다.
이상에서, 본 발명의 특정한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명 하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지와 사상을 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 수정과 변형실시가 가능 할 것이다.

Claims (42)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 배치되고, 적어도 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 서로 연통하고 각각 팽창 또는 압축시 팽창 또는 압축되는 체적이 변화하지 않고 일정한 복수의 가변 공기캐비티를 구비하는 공압작동부;
    각각 상기 복수의 가변 공기캐비티중 하나를 통과하도록 배치되고, 각각의 상기 가변 공기캐비티 내에서 서로 일정간격을 두고 떨어진 제1 및 제2스위칭단자를 구비하는 복수의 스위칭선을 포함하는 신호선;
    상기 공압작동부와 함께 이동되도록 상기 공압작동부에 설치되고, 상기 가변 공기캐비티가 압축되거나 팽창될 때 압축 또는 팽창된 상기 가변 공기캐비티에 대응하는 상기 스위칭선의 제1 및 제2스위칭단자를 서로 연결하거나 단락시키는 스위칭부; 및
    상기 복수의 가변 공기캐비티를 선택적으로 압축시키도록 상기 공압작동부를 작동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 고저항성 실리콘 및 석영 중의 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 공압작동부는, 상기 기판에 서로 연통하게 형성된 복수의 트렌치를 밀폐하도록 형성되고 상기 복수의 가변 공기캐비티를 형성하는 멤브 레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 멤브레인은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 및 파릴렌 중의 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 멤브레인은 제조시 상기 복수의 가변 공기캐비티를 형성하는 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제1식각홀을 포함하며;
    상기 복수의 제1식각홀은 시일로 밀봉된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 멤브레인은 제조시 상기 복수의 가변 공기캐비티를 형성하는 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제1식각홀을 포함하며;
    상기 복수의 제1식각홀은 상기 복수의 가변 공기캐비티 중 적어도 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 상기 멤브레인이 동작할 수 있는 범위내에서 적어도 일부 또는 전체가 시일에 의해 밀봉되지 않은 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  7. 제3항에 있어서. 상기 복수의 스위칭선은 각각, 전기장에 의해 신호를 전달 하도록 각각의 상기 트렌치에 형성된 그라운드와 소정간격을 두고 형성된 공면 도파관로를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 그라운드와 상기 신호선은 각각 Au 및 Pt 중의 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 스위칭부는 각각의 상기 가변 공기캐비티내의 각각의 상기 스위칭선의 상기 제1 및 제2스위칭단자와 대응하게 상기 멤브레인의 내면에 형성된 복수의 스위칭접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 스위칭접점은 각각 Au, Pt, Rh 및 Ir 중의 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 구동부는,
    각각의 상기 가변 공기캐비티내에서 상기 트렌치에 형성된 그라운드; 및
    상기 그라운드와 대응하게 상기 멤브레인의 외면에 형성되고, 각각 전압이 인가될 때 상기 그라운드와의 사이에 정전기력을 발생하여 상응하는 상기 멤브레인의 상기 가변 공기캐비티를 압축하는 복수의 구동전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 복수의 구동전극은 각각 Al, Mo, 및 Ta 중의 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 구동전극은 제조시 상기 복수의 가변 공기캐비티를 형성하는 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제2식각홀을 포함하며;
    상기 복수의 제2식각홀은 시일에 의해 밀봉된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 구동전극은 제조시 상기 복수의 가변 공기캐비티를 형성하는 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제2식각홀을 포함하며;
    상기 복수의 제2식각홀은 상기 복수의 가변 공기캐비티 중 적어도 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 상기 멤브레인이 동작할 수 있는 범위내에서 적어도 일부 또는 전체가 시일에 의해 밀봉되지 않은 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 복수의 트렌치, 상기 복수의 가변 공기캐비티, 상기 복수의 스위칭선, 상기 복수의 스위칭점점, 및 상기 복수의 구동전극은, 각각 두 개로 구성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 트렌치, 상기 복수의 가변 공기캐비티, 상기 복수의 스위칭선, 상기 복수의 스위칭점점, 및 상기 복수의 구동전극은, 각각 세 개 이상으로 구성되며;
    상기 복수의 트렌치와 상기 복수의 가변 공기캐비티는, 각각 직렬로 배치되고 서로 연통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 트렌치, 상기 복수의 가변 공기캐비티, 상기 복수의 스위칭선, 상기 복수의 스위칭점점, 및 상기 복수의 구동전극은 세 개 이상으로 구성되며;
    상기 복수의 트렌치와 상기 복수의 가변 공기캐비티는, 각각 적어도 하나를 중심으로 나머지가 주위에 배치되고 서로 연통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 트렌치, 상기 복수의 가변 공기캐비티, 상기 복수의 점점, 및 상기 복수의 구동전극은 각각 두 개가 하나의 유닛을 형성하는 복수의 스위치유닛을 구성하며;
    상기 복수의 스위치유닛은 하나의 상기 스위치유닛이 다른 두 상기 스위치유 닛을 병렬로 순차적으로 연결되는 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치.
  19. 기판상에, 복수의 스위칭선을 구비한 신호선, 및 신호선과 소정간격을 두고 있는 그라운드를 형성하는 단계;
    상기 신호선과 상기 그라운드가 형성된 상기 기판상에, 적어도 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 서로 연통하는 복수의 가변 공기캐비티를 구비하는 멤브레인을 형성하기 위한 희생층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 희생층 패턴상에, 상기 멤브레인의 각각의 상기 가변 공기캐비티의 압축 또는 팽창에 따라 상응하는 상기 스위칭선의 제1 및 제2스위칭단자를 서로 연결시키거나 단락시키는 복수의 스위칭접점을 형성하는 단계;
    상기 복수의 스위칭접점이 형성된 상기 희생층 패턴상에 상기 희생층 패턴을 덮어씌우는 멤브레인을 형성하는 단계;
    상기 멤브레인에 상기 복수의 가변 공기캐비티를 선택적으로 압축시키도록 동작하는 복수의 구동전극을 그라운드에 대응하게 형성하는 단계; 및
    상기 희생층 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 신호선 및 상기 그라운드를 형성하는 단계는,
    상기 기판에 서로 연통하는 복수의 트렌치를 구비하는 홈부를 형성하는 단 계, 및
    상기 홈부가 형성된 상기 기판상에, 각각의 상기 트렌치를 가로질러 배치되고 각각의 상기 트렌치에 상기 제1 및 제2 스위칭단자를 갖는 상기 복수의 스위칭선을 구비한 상기 신호선, 및 상기 신호선과 소정간격을 두고 있는 그라운드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 홈부를 형성하는 단계는,
    상기 기판에 상기 홈부를 형성하기 위한 홈부 식각마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 홈부 식각마스크 패턴을 사용하여 상기 기판을 습식 식각 및 건식 식각 중의 적어도 하나로 식각하는 단계; 및
    상기 홈부 식각마스크 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 홈부 식각마스크 패턴은 실리콘 산화막, 질화막, 포토 레지스트, 에폭시 수지, 금속 중의 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 홈부 식각마스크 패턴은 상기 기판에 상기 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 식각통로의 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 기판은 고저항성 실리콘 및 석영 중 하나로 형성되며;
    상기 기판을 식각하는 단계는 상기 기판이 고저항성 실리콘으로 형성된 때는 건식식각으로 수행되고, 상기 기판이 석영으로 형성된 때는 습식식각으로 수행되는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  25. 제20항에 있어서, 상기 홈부가 형성된 상기 기판상에 상기 신호선과 상기 그라운드를 형성하는 단계는,
    상기 홈부가 형성된 상기 기판위에 제1금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 신호선 및 상기 그라운드를 형성하도록 상기 제1금속층을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제1금속층은 Au 및 Pt 중 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  27. 제19항에 있어서, 상기 희생층 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 신호선과 상기 그라운드가 형성된 기판상에 제1희생층을 형성하는 단계;
    상기 제1희생층을 패터닝하여 압축상태의 적어도 하나의 가변 공기캐비티를 형성하기 위한 제1공기캐비티 희생층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1공기캐비티 희생층 패턴이 형성된 상기 기판을 경화시키는 단계;
    경화된 상기 기판상에 제2희생층을 형성하는 단계;
    상기 제2희생층을 패터닝하여 상기 압축상태의 상기 적어도 하나의 상기 가변 공기캐비티를 제외한 팽창상태의 나머지 가변 공기캐비티를 형성하기 위한 제2공기캐비티 희생층 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제2공기캐비티 희생층 패턴이 형성된 상기 기판을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제1 및 제2희생층은 포토 레지스트로 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  29. 제19항에 있어서, 상기 복수의 스위칭접점을 형성하는 단계는,
    상기 희생층 패턴이 형성된 상기 기판위에 제2금속층을 형성하는 단계; 및
    각각의 상기 스위칭선의 상기 제1 및 제2 스위칭단자에 대응하게 복수의 접점을 형성하도록 상기 제2금속층을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제2금속층은 Au, Pt, Rh, 및 Ir 중 하나로 형성된 것 을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  31. 제19항에 있어서, 상기 멤브레인을 형성하는 단계는,
    상기 복수의 스위칭접점이 형성된 상기 기판상에 멤브레인층을 형성하는 단계; 및
    상기 희생층 패턴을 덮어씌우는 멤브레인을 형성하도록 상기 멤브레인층을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 멤브레인층은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 및 파릴렌 중 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  33. 제19항에 있어서, 상기 복수의 구동전극을 형성하는 단계는,
    상기 멤브레인이 형성된 상기 기판위에 제3금속층을 형성하는 단계; 및
    각각의 상기 가변 공기캐비티에 대응하게 상기 복수의 구동전극을 형성하도록 상기 제3금속층을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제3금속층은 Al, Mo, 및 Ta 중 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 제3금속층을 패터닝하는 단계는 상기 복수의 구동전극이 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제2식각홀을 더 포함하도록 상기 제3금속층을 패터닝하는 단계르르 더 포함하며;
    상기 복수의 구동전극을 형성하는 단계는 상기 멤브레인이 상기 희생층 패턴을 식각하여 제거하기 위한 복수의 제1식각홀을 더 포함하도록 상기 멤브레인을 패터닝하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  36. 제23항 또는 제35항에 있어서, 상기 희생층 패턴을 제거하는 단계는 상기 복수의 제1 및 제2식각홀 및 상기 복수의 식각통로 중 하나를 통해 상기 희생층 패턴을 습식식각 및 애싱공정 중 하나로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 복수의 제1 및 제2식각홀을 밀봉하는 단계, 및 상기 복수의 식각통로를 밀봉하는 단계 중 한 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 복수의 제1 및 제2식각홀를 밀봉하는 단계는,
    상기 희생층 패턴이 제거된 상기 기판상에 시일층을 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 제1 및 제2식각홀를 밀봉하는 시일을 형성하도록 상기 시일층을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 시일층은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 및 파릴렌 중 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  40. 제38항에 있어서, 상기 시일층을 패터닝하는 단계는 상기 복수의 가변 공기캐비티 중 적어도 하나가 압축될 때 나머지가 팽창하도록 상기 멤브레인이 동작할 수 있는 범위내에서 상기 복수의 제1 및 제2식각홀 중 적어도 일부 또는 전체가 상기 시일에 의해 밀봉되지 않고 개방되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  41. 제37항에 있어서, 상기 복수의 식각통로를 밀봉하는 단계는,
    상기 희생층 패턴이 제거된 상기 기판의 상기 복수의 식각통로를 금속볼로 막는 단계; 및
    상기 기판을 가열하여 상기 금속볼을 용해시켜 상기 복수의 식각통로를 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 복수의 구동전극을 보호하도록 상기 복수의 구동전극상에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 RF MEMS 스위치의 제조방법.
KR1020050124170A 2005-12-15 2005-12-15 공압식 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법 KR100713154B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050124170A KR100713154B1 (ko) 2005-12-15 2005-12-15 공압식 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법
US11/513,036 US7759591B2 (en) 2005-12-15 2006-08-31 Pneumatic MEMS switch and method of fabricating the same
EP06121124A EP1798745A3 (en) 2005-12-15 2006-09-22 Pneumatic MEMS switch and method of fabricating the same
JP2006336448A JP2007165317A (ja) 2005-12-15 2006-12-14 空気圧式ｒｆｍｅｍｓスイッチ及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050124170A KR100713154B1 (ko) 2005-12-15 2005-12-15 공압식 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100713154B1 true KR100713154B1 (ko) 2007-05-02

Family

ID=37806146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050124170A KR100713154B1 (ko) 2005-12-15 2005-12-15 공압식 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7759591B2 (ko)
EP (1) EP1798745A3 (ko)
JP (1) JP2007165317A (ko)
KR (1) KR100713154B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101767488B1 (ko) * 2015-08-31 2017-08-11 고려대학교 산학협력단 압력스위치 및 그의 제조방법

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5098769B2 (ja) * 2008-04-10 2012-12-12 富士通株式会社 スイッチング装置、スイッチング素子、および通信機器
US8451077B2 (en) * 2008-04-22 2013-05-28 International Business Machines Corporation MEMS switches with reduced switching voltage and methods of manufacture
US8513745B2 (en) 2008-06-06 2013-08-20 Nxp B.V. MEMS switch and fabrication method
EP2221843B1 (en) 2009-02-24 2012-08-22 Research In Motion Limited Breathable sealed dome switch assembly
EP2320444A1 (en) * 2009-11-09 2011-05-11 Nxp B.V. MEMS Switch
JP5697235B2 (ja) * 2010-11-01 2015-04-08 日本電産コパル電子株式会社 スイッチ装置
TWI489362B (zh) * 2012-10-29 2015-06-21 Tpk Touch Solutions Xiamen Inc 觸控感測結構及其形成方法
GB2518185A (en) * 2013-09-12 2015-03-18 Ibm Electromechanical switching device wtih 2D layered material surfaces
US9779894B2 (en) 2014-09-05 2017-10-03 Apple Inc. Button features of an electronic device
US9330864B2 (en) 2014-09-05 2016-05-03 Apple Inc. Pivoting electrical switch
WO2016036399A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 Apple Inc. Button features of an electronic device
CN206893461U (zh) * 2014-09-05 2018-01-16 苹果公司 枢转电开关
WO2016039787A1 (en) * 2014-09-08 2016-03-17 Apple Inc. Button integration for an electronic device
US9473609B2 (en) 2014-09-08 2016-10-18 Apple Inc. Button integration for an electronic device
US20170135417A1 (en) * 2015-11-12 2017-05-18 Flex Ltd. Air pocket sensor
FR3051784B1 (fr) * 2016-05-24 2018-05-25 Airmems Membrane mems a ligne de transmission integree
KR102113508B1 (ko) * 2018-07-12 2020-05-22 한국과학기술연구원 촉각피드백 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6655923B1 (en) 1999-05-17 2003-12-02 Fraunhofer Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Micromechanic pump

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4119955C2 (de) 1991-06-18 2000-05-31 Danfoss As Miniatur-Betätigungselement
US5619061A (en) 1993-07-27 1997-04-08 Texas Instruments Incorporated Micromechanical microwave switching
US5526172A (en) 1993-07-27 1996-06-11 Texas Instruments Incorporated Microminiature, monolithic, variable electrical signal processor and apparatus including same
DE69733125T2 (de) 1996-02-10 2006-03-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Bistabiler microantrieb mit gekoppelten membranen
JP2001347500A (ja) 2000-06-06 2001-12-18 Denso Corp マイクロマシンの作製方法
US6621387B1 (en) 2001-02-23 2003-09-16 Analatom Incorporated Micro-electro-mechanical systems switch
US6858811B2 (en) * 2001-06-07 2005-02-22 Bed-Check Corporation Binary switch apparatus and method for manufacturing same
FR2835963B1 (fr) 2002-02-11 2006-03-10 Memscap Micro-composant du type micro-interrupteur et procede de fabrication d'un tel micro-composant
JP3783635B2 (ja) 2002-03-08 2006-06-07 株式会社村田製作所 シャントスイッチ素子
EP1535297B1 (en) 2002-08-26 2008-03-05 International Business Machines Corporation Diaphragm activated micro-electromechanical switch
FR2868591B1 (fr) 2004-04-06 2006-06-09 Commissariat Energie Atomique Microcommutateur a faible tension d'actionnement et faible consommation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6655923B1 (en) 1999-05-17 2003-12-02 Fraunhofer Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Micromechanic pump

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101767488B1 (ko) * 2015-08-31 2017-08-11 고려대학교 산학협력단 압력스위치 및 그의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007165317A (ja) 2007-06-28
US20070140614A1 (en) 2007-06-21
EP1798745A2 (en) 2007-06-20
US7759591B2 (en) 2010-07-20
EP1798745A3 (en) 2009-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100713154B1 (ko) 공압식 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법
JP4045274B2 (ja) ダイアフラム作動微小電気機械スイッチ
JP4108708B2 (ja) Ｍｅｍｓスイッチおよびその製造方法
KR100642235B1 (ko) 마이크로 스위칭 소자 제조 방법 및 마이크로 스위칭 소자
KR100419233B1 (ko) 멤스소자 및 그의 제작방법
US7583169B1 (en) MEMS switches having non-metallic crossbeams
US8018308B2 (en) Downward type MEMS switch and method for fabricating the same
US7745892B1 (en) Integrated MEMS switch
EP1748457B1 (en) Mems switch and manufacturing method thereof
EP1672662A1 (en) MEMS switch and method of fabricating the same
US20050269688A1 (en) Microelectromechanical systems (MEMS) devices integrated in a hermetically sealed package
KR20050076149A (ko) 압전 구동형 알에프 미세기전 시스템 스위치 및 그 제조방법
KR20060079909A (ko) Ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법
Oberhammer et al. Design and fabrication aspects of an S-shaped film actuator based DC to RF MEMS switch
KR100668614B1 (ko) 압전 구동 방식 저항형 ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조방법
KR20080097023A (ko) Ｒｆ ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조 방법
JP4443438B2 (ja) エレクトロメカニカルスイッチ
Spasos et al. On the design of an ohmic RF MEMS switch for reconfigurable microstrip antenna applications
US20020097118A1 (en) Current actuated switch
JP2010123679A (ja) 中空封止体及び中空封止体の製造方法
US7358452B2 (en) Architecture and method of fabrication for a liquid metal microswitch (LIMMS)
CN109314018B (zh) 可变射频微机电开关
Nakatani et al. Piezoelectric reliable RF-MEMS switch with narrow contact-gap using wafer-bond packaging
JP4359920B2 (ja) エレクトロメカニカルスイッチ
KR100773005B1 (ko) 격벽 작동형 마이크로 전기 기계 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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130318

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140325

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150313

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160318

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170321

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180320

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190320

Year of fee payment: 13