KR101804412B1 - 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 rf mems 스위치 및 그 제조방법 - Google Patents

이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 rf mems 스위치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동작 전압을 낮추기 위하여 주름진 구조의 멤브레인의 복원력을 높이기 위하여 이중 앵커 구조를 가지는 RF MEMS 스위치 및 그 제조방법에 대한 것으로써 신뢰성 향상을 위해 새로운 구조의 정전용량형 스위치를 제안하고자 동작 전압을 낮추기 위하여 주름진 구조의 멤브레인을 사용하였고, 복원력을 높이기 위하여 이중 앵커 구조를 사용한 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 가짐으로써 낮은 바이어스 전압에서도 높은 복원력을 가져 빠른 스위칭 속도를 발휘할 수 있는 RF MEMS 스위치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 및 그 제조방법{RF MEMS switch having dual anchor and corrugated membrane structure and method therefor of manufacturing}
본 발명은 RF MEMS 스위치 및 그 제조방법에 대한 것으로 좀더 자세하게는 동작 전압을 낮추기 위하여 주름진 구조의 멤브레인의 복원력을 높이기 위하여 이중 앵커 구조를 가지는 RF MEMS 스위치 및 그 제조방법에 대한 것이다.
RF MEMS (Radio frequency micro-electro-mechanical systems) 기반의 스위치는 PIN 다이오드 혹은 FET 스위치 같은 솔리드 스위치에 비해 격리도가 높고, 삽입 손실이 낮으며 정전 전력 손실이 낮은 여러 가지 장점을 가지고 있다.
특히 정전용량형 스위칭 기술은 커패시터의 특성에 기초하기 때문에 고주파수 응용에 적합하다.
또한 커패시터는 물리적 구조에 따라서 특성이 다양하기 때문에 Ku-band에서 W-band 주파수대역까지의 응용이 가능하다.
종래의 정전용량형 스위치는 신호선 역할을 하는 하부 전극과 신호선을 덮고 있는 유전층, 접지 역할을 하는 앵커와 상기 앵커에 양단이 고정된 공중에 떠 있는 상태로 위치한 멤브레인을 포함할 수 있다.
특정 바이어스 전압 (DC 전압)이 멤브레인과 전극 (신호선)사이에 인가되면 정전력이 발생하여 멤브레인과 전극은 정전기적으로 서로 끌어당기게 된다.
이때 발생한 인력은 멤브레인이 구부러지게 하여 신호선 위에 증착된 유전층의 상부면에 접촉할 때까지 아래로 움직이므로, DC 바이어스 전압이 인가되지 않은 않은 상태보다 커패시턴스는 커지게 되며 신호선에 인가된 RF 신호는 멤브레인을 통해 접지로 빠지게 된다.
또한 DC 바이어스 전압의 인가가 중단되면 스위치는 다시 원래 상태로 돌아오며 RF 신호는 신호선을 따라 흐르게 된다.
이러한 이유로 높은 효율을 가지는 RF MEMS 스위치를 제공하기 위해서는 낮은 바이어스 전압에서도 높은 복원력을 가져 스위칭 속도를 빠르게 할 수 있도록 스위치를 설계하는 것이 바람직하다.
본 발명은 신뢰성 향상을 위해 새로운 구조의 정전용량형 스위치를 제안하고자 동작 전압을 낮추기 위하여 주름진 구조의 멤브레인을 사용하였고, 복원력을 높이기 위하여 이중 앵커 구조를 사용한 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치는 스위치를 구현 가능한 회로기판, 상기 회로기판의 일부분에 증착된 적어도 하나의 전극, 상기 적어도 하나의 전극의 상부에 증착된 유전층, 상기 유전층의 상부와 일정한 단차를 가지는 위치에 증착된 주름진 구조를 가지는 멤브레인 및 상기 멤브레인을 고정하는 앵커를 포함하는 멤브레인부; 및 상기 멤브레인과 상기 전극 사이에 인가되는 바이어스 DC 전압에 의하여 상기 멤브레인이 유전체에 접촉함으로써 스위칭되는 스위칭부를 포함하고, 상기 멤브레인부는 상기 양단이 고정된 멤브레인 구조에 인위적으로 두 번째 앵커를 위치시킨 이중 앵커 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 회로기판은, 쿼츠 기판을 포함하는 Si, 고저항 Si 기판을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전극 및 상기 멤브레인은 금을 포함한 전도성 금속으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 유전층은, 질화막을 포함한 유전체 물질로 이루질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 멤브레인부는, 상기 주름진 멤브레인에 공기 저항을 줄이기 위하여 중공이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 DC 바이어스 전압이 인가되지 않는 경우 상기 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 위치하고, DC 바이어스 전압이 인가된 경우 정전기력으로부터 발생한 인력에 의하여 상기 멤브레인과 유전층이 접촉되며, DC 바이어스 전압이 인가가 중단된 경우 상기 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 복귀할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 멤브레인부는, 상기 멤브레인에 딤플을 형성하여 멤브레인 일부에 위아래로 튀어나온 멤브레인 구조를 가지며, 상기 딤플과 맞닿아 두 번째 앵커의 역할을 수행할 수 있도록 상기 회로기판에 증착된 전극과 일정 간격을 띄워 형성된 포스트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 DC 바이어스 전압이 인가되는 경우 상기 멤브레인과 유전층이 접촉하기 이전에 상기 딤플과 포스트가 먼저 접촉하여 두 번째 앵커를 형성하고, 상기 두 번째 앵커가 형성된 이후 상기 멤브레인과 유전층이 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 제조방법은 회로기판 상부에 전도성 금속부재로 이루어진 적어도 하나의 전극을 증착하는 단계, 상기 전극의 상부에 유전층을 증착하는 단계; 상기 전극과 일정한 단차를 가지는 적어도 하나의 포스트를 증착하는 단계; 상기 전극, 유전층, 포스트를 덮는 희생층을 증착하고 상기 증착된 희생층 위에 주름진 구조를 가지는 멤브레인 및 상기 멤브레인을 고정하는 이중 앵커 구조를 형성하는 단계; CPW 구조라인과 접지를 도금하고, 상기 멤브레인에 중공을 형성하기 위한 에칭하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 회로기판은 쿼츠 기판을 포함하는 Si, 고저항 Si 기판을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 전극 및 상기 멤브레인은 금을 포함한 전도성 금속으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 유전층은 질화막을 포함한 유전체 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 주름진 멤브레인에 공기 저항을 줄이기 위하여 중공이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 DC 바이어스 전압이 인가되지 않는 경우 상기 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 위치하고, DC 바이어스 전압이 인가된 경우 정전기력으로부터 발생한 인력에 의하여 상기 멤브레인과 유전층이 접촉되며, 상기 DC 바이어스 전압이 인가가 중단된 경우 상기 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 복귀할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 포스트는 상기 멤브레인에 딤플을 형성하여 멤브레인 일부에 위아래로 튀어나온 멤브레인 구조를 가지며, 상기 딤플과 맞닿아 두 번째 앵커의 역할을 수행할 수 있도록 상기 회로기판에 증착된 전극과 일정 간격을 띄워 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 DC 바이어스 전압이 인가되는 경우 상기 멤브레인과 유전층이 접촉하기 이전에 상기 딤플과 포스트가 먼저 접촉하여 두 번째 앵커를 형성하고, 상기 두 번째 앵커가 형성된 이후 상기 멤브레인과 유전층이 접촉할 수 있다.
도 1은 종래의 RF MEMS 정전용량형 스위치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 측면도이다.
도 3은 종래의 RF MEMS 정전용량형 스위치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 신호선, 유전층, 포스트 층을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 CPW 구조, 멤브레인, 접지를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 상세 멤브레인 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 제조방법을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 및 그 제조방법에 대하여 설명한다.
도 1은 종래의 RF MEMS 정전용량형 스위치의 측면도이다.
도 1을 참조하면 종래의 RF MEMS 정전용량형 스위치는 평편한 얇은 금속으로 이루어진 멤브레인 구조(110)를 가지고 있으며, 하나의 앵커(120)를 이용하여 양단이 고정된 멤브레인 형태의 RF MEMS (Radio frequency micro-electro-mechanical systems) 정전용량형 스위치를 구현할 수 있다.
이러한 종래의 RF MEMS 정전용량형 스위치는 하나의 앵커(120)를 이용하여 양단이 고정된 멤브레인이 바이어스 DC 전압에 의하여 멤브레인(110)이 전극(130)위에 증착된 유전체(140)에 접촉함으로써 스위칭되는 기능을 제공할 수 있다.
이러한 종래의 RF MEMS 정전용량형 스위치는 높은 바이어스 전압에서 동작하며, 복원력이 낮기 때문에 신뢰성이 낮은 단점이 존재한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 측면도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치는 동작 전압을 낮추기 위하여 주름진 구조(220)의 멤브레인(210)을 사용하였고, 복원력을 높이기 위하여 이중 앵커(240) 구조를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 멤브레인 길이가 길어 질수록 스프링 상수는 작아지고, 동작 전압은 낮아 질 수 있다.
여기서 스프링 상수(
Figure 112016039609648-pat00001
)와 동작 전압(
Figure 112016039609648-pat00002
)은 각각 아래 수학식 1, 2을 이용하여 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016039609648-pat00003
여기서
Figure 112016039609648-pat00004
는 탄성 계수,
Figure 112016039609648-pat00005
는 면적관성 모멘트,
Figure 112016039609648-pat00006
은 멤브레인 길이를 의미한다.
[수학식 2]
Figure 112016039609648-pat00007
여기서
Figure 112016039609648-pat00008
는 진공 유전율,
Figure 112016039609648-pat00009
은 전극의 범위,
Figure 112016039609648-pat00010
는 하부 전극과 멤브레인 사이의 간격 (바이어스 전압이 없을 때)를 의미한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 스트레칭 요소를 고려한 등가 스프링 상수(
Figure 112016039609648-pat00011
)가 커지면 복원력(
Figure 112016039609648-pat00012
)은 작아질 수 있다.
여기서 복원력(
Figure 112016039609648-pat00013
)은 아래 수학식 3을 통해 산출될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112016039609648-pat00014
여기서
Figure 112016039609648-pat00015
는 하부 전극과 멤브레인 사이의 간격을 의미할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치는 회로기판, 적어도 하나의 전극, 멤브레인부, 스위칭부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 회로기판은 스위치를 구현할 수 있도록 일부분에 전극을 증착할 수 있는 기판을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 회로기판으로 쿼츠 기판을 포함하는 Si, 고저항 Si 기판을 사용할 수 있다.
이러한 회로기판의 일부분에 적어도 하나의 전극(270)이 증착될 수 있으며, 증착된 전극(270)의 상부에 유전층(280)을 증착될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 전극 및 멤브레인은 금을 포함한 전도성 금속으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 유전층(280)은 질화막을 포함한 유전체 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 멤브레인부는 유전층(280)의 상부와 일정한 단차를 가지는 위치에 증착된 주름진(220) 구조를 가지는 멤브레인(210) 및 멤브레인을 고정하는 앵커(240)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 주름진 멤브레인은 공기 저항을 줄이기 위하여 중공이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 스위칭부는 멤브레인과 전극 사이에 인가되는 바이어스 DC 전압에 의하여 멤브레인이 유전체에 접촉함으로써 스위칭될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 멤브레인부는 양단이 고정된 멤브레인(250) 구조에 인위적으로 두 번째 앵커(260)를 위치시킨 이중 앵커 구조를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 DC 바이어스 전압이 인가되지 않는 경우 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 위치하고, DC 바이어스 전압이 인가된 경우 정전기력으로부터 발생한 인력에 의하여 멤브레인과 유전층이 접촉되며, DC 바이어스 전압이 인가가 중단된 경우 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 복귀할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 멤브레인에 딤플(230)을 형성하여 멤브레인 일부에 위아래로 튀어나온 멤브레인 구조를 가질 수 있으며, 딤플(230)과 맞닿아 두 번째 앵커(260)의 역할을 수행할 수 있도록 회로기판에 증착된 전극과 일정 간격을 띄워 형성된 포스트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 주름진 멤브레인 구조는 멤브레인의 스프링 상수를 낮출 수 있으며, 이에 따라 정전용량형 스위치를 동작하게 하는 바이어스 전압을 낮추는 효과가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 이중 앵커 구조는 일반적인 양단이 고정된 멤브레인(250) 구조에 인위적으로 두 번째 앵커(260)를 위치하여 정전력에 의해 멤브레인이 유전체(280)에 달라 붙기 전 딤플(230)과 포스트에 의해 두 번째 앵커(260)를 형성하고 그 후 유전체(280)에 달라붙는 형태로 구현될 수 있으며, 두 번째 앵커(280)에 의해 일시적으로 높아진 스프링 상수로 인하여 복원력을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 3은 종래의 RF MEMS 정전용량형 스위치의 평면도이다.
도 3을 참조하면 종래의 RF MEMS 정전용량형 스위치는 중공이 구비된 평탄한 멤브레인과 유전층, 하부 전극과 같은 커패시터를 포함하여 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 평면도이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치는 주름진 구조의 멤브레인(450)과 멤브레인에 형성된 딤플과 기판에 형성된 포스트를 이용한 이중 앵커 구조를 통하여 복원력이 향상된 구조를 구현할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치는 도 4와 같이 전극(410), 에어 갭(420), CPW(430), 접지(440). 멤브레인(450), 유전층(460)을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 신호선, 유전층, 포스트를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치는 도 5와 같이 유전층(510), 포스트(520), 신호선(530)을 포함하여 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 CPW 구조, 멤브레인, 접지를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치(600)는 도 6과 같이 접지(610), 멤브레인(620), 딤플(630), 신호선 (640), CPW 구조(650)을 포함하여 구현될 수 있다.
도 6을 참조하면 도 5의 상부에 CPW 구조(650)와 접지(610), 공중에 떠 있는 구조의 멤브레인(620)이 형성될 수 있음이 도시되어 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 상세 멤브레인 구조를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치의 상세 멤브레인 구조가 나타나 있으며, 이에 따르면 공기의 저항을 줄이기 위한 중공(720)들이 구비되어 있는 주름진 멤브레인(730)에 포스트와 접촉되어 두 번째 앵커 역할을 할 수 있는 딤플(710)을 포함하여 구현될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 제조방법이 단계별로 나타나 있다.
도 8의 (a)를 참조하면 회로기판 위에 증착된 전극(830)과 포스트(810), 유전층(820)이 나타나 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 회로기판은 쿼츠 기판을 포함하는 Si, 고저항 Si 기판을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 회로기판 상부에 전도성 금속부재로 이루어진 적어도 하나의 전극을 증착할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 전극의 상부에 유전층을 증착할 수 있으며, 전극과 일정한 단차를 가지는 적어도 하나의 포스트를 증착할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 유전층은 질화막을 포함한 유전체 물질로 이루어질 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면 도 8의 (a)에 도시된 회로 위에 희생층(860)을 단차를 주어 증착하고 멤브레인으로 사용될 메탈층(850)을 증착할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 전극 및 상기 멤브레인은 금을 포함한 전도성 금속으로 이루어질 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따르면 전극, 유전층, 포스트를 덮는 희생층을 증착하고 상기 증착된 희생층 위에 주름진 구조를 가지는 멤브레인 및 상기 멤브레인을 고정하는 이중 앵커 구조를 형성할 수 있다.
도 8의 (c)를 참조하면 CPW 구조와 접지로 사용될 메탈층(870)을 도금하고, 공기저항을 줄이기 위해 멤브레인에 중공(880)을 형성할 수 있다.
도 8의 (d)를 참조하면 희생층(890)을 제거하면 이중 앵커와 주름진 형태의 멤브레인 구조를 가지는 스위치가 완성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 CPW 구조의 라인과 접지를 도금하고, 멤브레인에 중공을 형성하기 위한 에칭한 후 희생층을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 DC 바이어스 전압이 인가되지 않는 경우 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 위치하고, DC 바이어스 전압이 인가된 경우 정전기력으로부터 발생한 인력에 의하여 멤브레인과 유전층이 접촉되며, DC 바이어스 전압이 인가가 중단된 경우 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 복귀할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 포스트는 상기 멤브레인에 딤플을 형성하여 멤브레인 일부에 위아래로 튀어나온 멤브레인 구조를 가지며, 딤플과 맞닿아 두 번째 앵커의 역할을 수행할 수 있도록 회로기판에 증착된 전극과 일정 간격을 띄워 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 딤플은 그 단면이 아래쪽을 기준으로 U모양, V모양 반시계 방향으로 90도 기울어진 ㄷ모양 중 하나를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 DC 바이어스 전압이 인가되는 경우 멤브레인과 유전층이 접촉하기 이전에 딤플과 포스트가 먼저 접촉하여 두 번째 앵커를 형성하고, 두 번째 앵커가 형성된 이후 멤브레인과 유전층이 접촉할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
210 : 멤브레인 220 : 주름진 구조
230 : 딤플 240 : 첫 번째 앵커
260 : 두 번째 앵커

Claims (16)

  1. 스위치를 구현 가능한 기판;
    상기 기판의 일부분에 증착된 적어도 하나의 전극;
    상기 적어도 하나의 전극의 상부에 증착된 유전층;
    상기 유전층의 상부와 일정한 단차를 가지는 위치에 증착된 주름진 구조를 가지는 멤브레인 및 상기 멤브레인을 고정하는 앵커를 포함하는 멤브레인부; 및
    상기 멤브레인과 상기 전극 사이에 인가되는 바이어스 DC 전압에 의하여 상기 멤브레인이 유전체에 접촉함으로써 스위칭되는 스위칭부를 포함하고,
    상기 멤브레인부는 상기 앵커에 의하여 양단이 고정된 멤브레인 구조에 인위적으로 두 번째 앵커를 위치시킨 이중 앵커 구조를 가지며,
    상기 멤브레인부는 상기 멤브레인에 딤플을 형성하여 멤브레인 일부에 위아래로 튀어나온 멤브레인 구조를 가지며, 상기 딤플과 맞닿아 두 번째 앵커의 역할을 수행할 수 있도록 상기 기판에 증착된 전극과 일정 간격을 띄워 형성된 포스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 기판은,
    쿼츠 기판, Si 기판 또는 고저항 Si 기판을 사용하는 것을 특징으로 하는 이중앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 및 상기 멤브레인은 금을 포함한 전도성 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치.
  4. 제 1 항에 있어서 상기 유전층은,
    질화막을 포함한 유전체 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치.
  5. 제 1 항에 있어서 상기 멤브레인부는,
    상기 주름진 멤브레인에 공기 저항을 줄이기 위하여 중공이 형성된 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    DC 바이어스 전압이 인가되지 않는 경우 상기 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 위치하고, DC 바이어스 전압이 인가된 경우 정전기력으로부터 발생한 인력에 의하여 상기 멤브레인과 유전층이 접촉되며, 상기 DC 바이어스 전압이 인가가 중단된 경우 상기 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 복귀하는 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    DC 바이어스 전압이 인가되는 경우 상기 멤브레인과 유전층이 접촉하기 이전에 상기 딤플과 포스트가 먼저 접촉하여 두 번째 앵커를 형성하고, 상기 두 번째 앵커가 형성된 이후 상기 멤브레인과 유전층이 접촉하는 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치.
  9. 기판 상부에 전도성 금속부재로 이루어진 적어도 하나의 전극을 증착하는 단계;
    상기 전극의 상부에 유전층을 증착하는 단계;
    상기 전극과 일정한 단차를 가지는 적어도 하나의 포스트를 증착하는 단계;
    상기 전극, 유전층, 포스트를 덮는 희생층을 증착하고 상기 증착된 희생층
    위에 주름진 구조를 가지는 멤브레인 및 상기 멤브레인을 고정하는 이중 앵커 구조를 형성하는 단계;
    CPW 구조라인과 접지를 도금하고, 상기 멤브레인에 중공을 형성하기 위한 에칭하는 단계; 및
    상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하며,
    상기 포스트는 상기 멤브레인에 딤플을 형성하여 멤브레인 일부에 위아래로 튀어나온 멤브레인 구조를 가지며, 상기 딤플과 맞닿아 두 번째 앵커의 역할을 수행할 수 있도록 상기 기판에 증착된 전극과 일정 간격을 띄워 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판은 쿼츠 기판, Si 기판 또는 고저항 Si 기판을 사용하는 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전극 및 상기 멤브레인은 금을 포함한 전도성 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 제조방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 유전층은 질화막을 포함한 유전체 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 주름진 멤브레인에 공기 저항을 줄이기 위하여 중공이 형성된 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 제조방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    DC 바이어스 전압이 인가되지 않는 경우 상기 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 위치하고, DC 바이어스 전압이 인가된 경우 정전기력으로부터 발생한 인력에 의하여 상기 멤브레인과 유전층이 접촉되며, 상기 DC 바이어스 전압이 인가가 중단된 경우 상기 멤브레인이 유전층과 일정한 단차를 가지며 떠있는 상태로 복귀하는 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 제조방법.
  15. 삭제
  16. 제 9 항에 있어서,
    DC 바이어스 전압이 인가되는 경우 상기 멤브레인과 유전층이 접촉하기 이전에 상기 딤플과 포스트가 먼저 접촉하여 두 번째 앵커를 형성하고, 상기 두 번째 앵커가 형성된 이후 상기 멤브레인과 유전층이 접촉하는 것을 특징으로 하는 이중 앵커와 주름진 멤브레인 구조를 갖는 RF MEMS 스위치 제조방법.
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