KR20120128694A - Ｍｅｍｓ 기반 초저전력 디바이스 - Google Patents

Ｍｅｍｓ 기반 초저전력 디바이스 Download PDF

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KR20120128694A
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Abstract

갭 클로징 액추에이터(GCA) 디바이스(200)가 제공된다. GCA 디바이스는 적어도 하나의 디바이스 구동 콤 구조(202a, 202b), GCA 디바이스의 출력을 규정하는 적어도 하나의 입력/출력(I/O) 콤 구조(216a, 216b), 및 디바이스 구동 콤 구조 및 I/O 콤 구조와 깍지끼는 적어도 하나의 디바이스 트러스 콤 구조(204)를 포함하고, 트러스 콤 구조는 트러스 콤 구조와 디바이스 구동 콤 구조간에 인가된 제1 바이어스 전압(VBIAS)에 기초하여 복수의 깍지끼어진 위치 사이에서 제1 운동축(205)을 따라 이동하도록 구성된다. 또한 GCA 디바이스는 제1 운동축을 따라 디바이스 트러스 콤 구조의 위치를 고정하기 위해 디바이스 트러스 콤 구조와 선택적으로 물리적으로 맞물리도록 구성된 브레이크 부분(230)을 포함한다.

Description

ＭＥＭＳ 기반 초저전력 디바이스{MEMS-BASED ULTRA-LOW POWER DEVICES}
본원발명은 MEMS 및 그 형성을 위한 방법에 관한 것이고, 더 구체적으로는, 초저전력 MEMS 디바이스에 관한 것이다.
일반적으로, 전기통신 디바이스는 스위치, 커패시터 및 인덕터를 포함하는 전자 소자의 조합을 포함한다. 어떤 전기통신 디바이스는 개별 소자의 조합을 이용하도록 구성될 수 있는 반면, 어떤 전기통신 디바이스는 이들 전자 소자를 하나 이상의 집적 회로에 포함하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 이들 전자 소자는 MOS 트랜지스터, 다이오드, 커패시터, PIN 다이오드 및/또는 BJT의 조합을 통하여 제공될 수 있다. 그렇지만, 전기통신 디바이스의 기능성이 증가해감에 따라, 집적 회로에 필요한 전자 소자의 수가 기하급수적으로 증가하였다. 결과로서, 일반적으로 집적 회로의 각각의 세대는 그 이전보다 상당히 높은 전력량을 필요로 한다.
본원발명의 실시예는 초저전력 MEMS(micro-electro-mechanical system) 디바이스 및 그 기반 디바이스를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 본원발명의 제1 실시예에서는 갭 클로징 액추에이터(GCA; gap closing actuator) 디바이스가 제공된다. GCA 디바이스는, 적어도 하나의 디바이스 구동 콤 구조(device drive comb structure), GCA 디바이스의 출력을 규정하는 적어도 하나의 입력/출력(I/O) 콤 구조, 및 디바이스 구동 콤 구조 및 I/O 콤 구조와 깍지끼는 적어도 하나의 디바이스 트러스 콤 구조(device truss comb structure)를 포함한다. 디바이스 트러스 콤 구조는 트러스 콤 구조와 디바이스 구동 콤 구조간에 인가된 제1 바이어스 전압에 기초하여 복수의 깍지끼어진 위치 사이에서 제1 운동축을 따라 이동하도록 구성되어 있다. 또한 GCA 디바이스는 제1 운동축을 따라 디바이스 트러스 콤 구조의 위치를 고정하기 위해 디바이스 트러스 콤 구조와 선택적으로 물리적으로 맞물리도록 구성된 브레이크 부분을 포함한다.
본원발명의 제2 실시예에 있어서는, MEMS 디바이스를 제조하는 방법이 제공된다. 그 방법은 적어도 하나의 기저층, 기저층상의 적어도 하나의 이형층(release layer), 및 이형층상의 적어도 하나의 구조층을 포함하는 적층층을 갖는 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 또한, 그 방법은 구조층상에 적어도 하나의 전기적 도전층을 성막하는 단계를 포함한다. 그 방법은 복수의 패터닝된 영역을 획정하도록 전기적 도전층, 구조층 및 이형층에 복수의 보이드를 형성하는 단계를 더 포함한다. 패터닝된 영역은 적어도 하나의 디바이스 구동 콤 구조, 적어도 하나의 입력/출력(I/O) 콤 구조, 디바이스 구동 콤 구조 및 I/O 콤 구조와 깍지끼는 적어도 하나의 디바이스 트러스 콤 구조, 및 브레이크 부분을 획정한다. 그 방법에 있어서, 형성하는 단계는, 복수의 깍지끼어진 위치 사이에서 제1 운동축을 따라 선택적으로 이동하도록 상기 디바이스 트러스 콤 구조를 더 구성하고, 선택적으로 이동하여 디바이스 트러스 콤 구조와 물리적으로 맞물리도록 브레이크 부분을 더 구성하도록 복수의 보이드를 선택하는 단계를 더 포함한다.
본원발명의 제3 실시예에 있어서는 시스템이 제공된다. 그 시스템은 복수의 GCA 디바이스를 포함한다. 복수의 GCA 디바이스의 각각은, 적어도 하나의 디바이스 구동 콤 구조, 출력을 규정하는 적어도 하나의 I/O 콤 구조, 디바이스 구동 콤 구조 및 I/O 콤 구조와 깍지끼는 적어도 하나의 디바이스 트러스 콤 구조를 포함하고, 디바이스 트러스 콤 구조는 디바이스 트러스 콤 구조와 디바이스 구동 콤 구조간에 인가된 제1 바이어스 전압에 기초하여 복수의 깍지끼어진 위치 사이에서 제1 운동축을 따라 이동하도록 구성된다. 또한, GCA 디바이스의 각각은 제1 운동축을 따라 디바이스 트러스 콤 구조의 위치를 고정하기 위해 디바이스 트러스 콤 구조와 선택적으로 물리적으로 맞물리도록 구성된 브레이크 부분을 포함한다. 그 시스템은 GCA 디바이스에 제1 및 제2 바이어스 전압을 제공하도록 구성된 제어 엘리먼트를 더 포함한다.
도 1은 본원발명의 일실시예에 따라 MEMS 수평 디바이스의 구동 부분을 나타내는 도,
도 2는 본원발명의 일실시예에 따라 필터 뱅크에서 하나 이상의 유형의 디바이스로 사용하도록 적응될 수 있는 예시적인 MEMS 콤 디바이스의 상면도,
도 3a 내지 도 3c는 본원발명의 다양한 실시예에 따라 제조 공정의 다양한 단계 동안 도 2의 디바이스에서 절단선(3?3)을 통한 부분 단면도,
도 4는 본원발명의 일실시예에 따라 수평 GCA 스위치 디바이스로 사용하도록 적응된 예시적인 MEMS 콤 디바이스의 상면도,
도 5는 본원발명의 일실시예에 따라 수평 GCA 버랙터 디바이스로 사용하도록 적응된 예시적인 MEMS 콤 디바이스의 상면도, 및
도 6은 본원발명의 다양한 실시예에 따라 MEMS 콤 디바이스를 포함하는 시스템의 개략선도.
도면 내내 유사하거나 균등한 구성요소를 나타내는데에는 유사한 참조부호가 사용되는 첨부 도면을 참조하여 본원발명을 설명한다. 도면은 축적대로 그려진 것이 아니고, 단지 당해 발명을 예시하려 제공되는 것이다. 예시를 위한 응용예를 참조하여 이하에 본원발명의 몇몇 태양이 설명된다. 다수의 특정 상세, 관계 및 방법은 본원발명의 충분한 이해를 제공하도록 설명되는 것임을 이해해야 한다. 그렇지만, 당업자는 그 특정 상세 중 하나 이상 없이 또는 다른 방법으로 본원발명이 실시될 수 있음을 쉽게 알아볼 것이다. 다른 경우로서는, 본원발명을 모호하게 하는 것을 회피하도록 주지의 구조 또는 동작은 상세하게 나타내지 않는다. 본원발명은 행위 또는 이벤트의 예시된 순서로 국한되는 것은 아니고, 소정 행위는 다른 순서로 및/또는 다른 행위 또는 이벤트와 동시다발로 일어날 수도 있다. 더 나아가, 본원발명에 따른 방법을 구현하기 위하여 모든 예시된 행위 또는 이벤트가 요구되는 것은 아니다.
상기한 바와 같이, 종래의 집적회로(IC) 개발에 있어서의 문제점 중 하나는 IC의 각각의 세대에 요구되는 전력량의 증가이다. 일반적으로, 이러한 문제는 MOS(metal oxide semiconductor), PIN 다이오드 및 BJT(bipolar junction transistor) 디바이스가 전형적으로 액티브 신호에 응답하여 동작하기 때문에 발생하는 것이다. 즉, 신호가 디바이스에 액티브로 제공되지 않는 한, 일반적으로 그것은 기능하지 않을 것이다. 예컨대, CMOS(complementary MOS) 디바이스의 경우에 있어서는, MOS 트랜지스터가 스위치로 사용될 때, 전형적으로 스위치 닫힘(즉, 전류를 흐르게 함)은 MOS 트랜지스터의 게이트 전극에 전압이 인가될 것을 요구한다. 나아가, 스위치를 닫힌 위치로 유지하기 위해서는, 전압이 유지될 필요가 있다. 결과로서, MOS 트랜지스터를 닫힌 상태로 유지하는데에는 상당한 양의 전력이 사용된다. PIN 다이오드 및 BJT 디바이스도 마찬가지 방식으로 동작한다. MOS, PIN 다이오드 및 BJT 디바이스의 사용에 있어서의 추가적 문제점은 일반적으로 이들 디바이스는 전기통신(telecommunications) 애플리케이션에 있어서 제한된 성능을 제공하였다는 것이다. 일반적으로, SSD(solid state device)는 액티브이지 않을 때에도 신호를 위한 경로를 제공한다. 결과로서, 그러한 디바이스에 대하여는 신호 격리가 불량한 것이 흔한 일이고 잡음 및 간섭이 증가되는 결과를 초래한다. 따라서, IC-포함 전기통신에 있어서 전력 요건을 줄이고 신호 격리 문제를 다루기 위하여, MEMS 기술을 사용해서 전기통신 디바이스를 제조하는 것이 제안되어 왔다. MEMS 디바이스에 있어서, 일반적으로 디바이스의 동작은 기계적 운동에 기초하므로 IC에서의 컴포넌트를 물리적으로 서로 떨어뜨리도록 MEMS 스위치를 설계함으로써 개선된 격리가 달성될 수 있다.
그렇지만, 종래의 MEMS 스위치 및 커패시터 디바이스를 포함하는 전기통신 IC는 제조가 어려운 것이 전형적이다. 구체적으로, 종래의 MEMS 기반 스위치 및 종래의 MEMS 기반 커패시터는 상당히 서로 다른 기하구조를 갖는 것이 일반적이고, 동일한 기판상에 두 유형 모두의 디바이스를 성공적으로 형성하는데에는 더 복잡한 공정 및 설계를 필요로 한다. 전형적인 결과로서, 이것은 제조 기술이 더 작은 공정 마진을 갖게 하고, 전반적인 개발 및 제조 비용을 증가시킨다. 나아가, 그러한 MEMS 기반 스위치 및 커패시터가 일반적으로 MOS, PIN 다이오드 및 BJT 디바이스보다는 전력을 덜 소비함에도 불구하고, 전력 소비 차이는 미미함이 전형적이다. 구체적으로, MEMS 기반 디바이스는, 그 MOS, PIN 다이오드 또는 BJT 디바이스 카운터파트처럼, 동작에 액티브 신호를 필요로 함이 일반적이다. 따라서, 개선된 격리가 제공됨에도 불구하고, 전력 소비가 상당하게 줄어들지는 않는 것이 일반적이다.
종래의 MEMS 디바이스의 다양한 제한을 극복하기 위하여, 본원발명의 실시예는 초저전력 MEMS 디바이스를 IC에 제공하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 본원발명의 다양한 실시예에 있어서, 이들 MEMS 디바이스는 그러한 MEMS 디바이스를 포함하는 IC를 제조하는 전반적인 복잡성 및 비용을 줄이도록 공통 기하구조를 갖게 설계된다. 구체적으로, 본원발명의 다양한 실시예는 스위치 디바이스, 조절가능한 커패시터 및 다른 디바이스를 형성하도록 공통 기하구조를 갖는 MEMS 수평 갭 클로징 액추에이터(GCA) 디바이스를 이용한다. 나아가, 그러한 MEMS 디바이스의 초저전력 동작을 제공하기 위하여, 액티브 신호를 유지할 필요 없이 이들 MEMS 디바이스의 이동 부분의 위치를 기계적으로 고정하기 위한 브레이크 부분이 디바이스에 제공된다. 그러므로, 본원발명의 일실시예에 따른 MEMS 디바이스는 종래의 MEMS, MOS, PIN 다이오드 및 BJT 디바이스보다 상당히 더 적은 전력을 사용한다.
MEMS 디바이스에 관하여 여기에서 사용되듯이, "수평 GCA 디바이스(horizontal gap closing actuator device)"라는 용어는 MEMS 디바이스에서의 컴포넌트의 작동 및 상호작용이 지지 기판에 평행한 방향으로 제한되는 GCA MEMS 디바이스를 일컫는다. 즉, 수평 GCA 디바이스의 작동은 실질적으로 측방 운동의 결과로 된다. 결과적으로, 수평 MEMS 디바이스는 종래의 IC 또는 MEMS 디바이스에 전형적으로 요구되는 다수의(＞2) 마스크보다는 하나 또는 둘의 마스크로 제조될 수 있다. 이것은 전기통신 IC와 같은 MEMS 기반 디바이스의 설계 및 제조를 위한 전반적인 복잡성을 줄인다. 더 나아가, 본원발명의 다양한 실시예에 따른 수평 MEMS GCA 디바이스는, 그러한 디바이스의 동작 또는 제조에 상당한 영향을 미치는 것 없이, 스위치 및 조절가능한 커패시터(즉, 버랙터)와 같은 다양한 유형의 디바이스를 제공하도록 쉽게 수정될 수 있다. 본원발명의 다양한 실시예에 따른 수평 GCA 디바이스의 기본 동작 및 제조는 도 1, 도 2 및 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 이하에 설명된다.
도 1은 본원발명의 일실시예에 따른 MEMS 수평 GCA 디바이스의 구동부(100)를 나타내고 있다. 구동부(100)는, 고정된 위치를 갖고 종축(103; longitudinal axis)을 따라 뻗어있는 구동 콤 구조(102)를 포함한다. 또한 구동부(100)는, 실질적으로 축(103)에 평행하게 뻗고 실질적으로 구동 콤 구조(102)의 축(103)에 평행한 운동축(105)을 따라 X방향을 따라 탄성적으로 이동할 수 있는 트러스 콤 구조(104)를 포함한다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 트러스 콤 구조(104)는 고정단(112)에 연결된 적어도 하나의 복원 또는 탄성 컴포넌트(110)에 부착되거나 그 컴포넌트를 포함할 수 있다. 탄성 컴포넌트(110)는 외력이 가해지고 있지 않을 때 트러스 콤 구조(104)의 위치를 복원한다. 구동 콤 구조(102)는 그로부터 트러스 콤 구조(104)를 향하여 뻗어있는 하나 이상의 구동 핑거(106)를 갖고 있을 수 있다. 마찬가지로 트러스 콤 구조(104)는 그로부터 구동 콤 구조(102)를 향하여 뻗어있는 하나 이상의 트러스 핑거(108)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구동 콤 구조(102) 및 트러스 콤 구조(104)는 깍지끼도록 위치될 수 있다. 콤 구조들에 관하여 여기에서 사용되듯이, "깍지끼다"라는 용어는 그러한 콤 구조들로부터 뻗어있는 핑거들이 적어도 일부 중첩하고 실질적으로 평행하도록 콤 구조를 배열하는 것을 일컫는다.
도 1에 도시된 실시예에 있어서, 핑거(106, 108)는 각각 폭과 높이(a, b)를 각자 갖고 오버랩(l)을 갖는다. 다수의 핑거 세트를 갖는 콤 구조들이 동일한 치수 관계(폭, 높이 및 오버랩)를 갖도록 구성될 수 있기는 하지만, 본원발명은 이에 국한되는 것은 아니고 단일 GCA 디바이스내에서조차도 치수 관계는 달리 될 수 있다. 더 나아가, 도 1에 도시된 부분 및 도 1에 도시된 치수 관계는 구동부(100)의 전기적 도전성 부분만이다. 당업자는 알아볼 것이듯이, 콤 구조들은 도 1에 도시된 도전성 부분들에 구조적 지지를 제공하도록 Z방향으로 뻗어있는 비도전성 또는 반도전성 재료를 포함하는 구조적 부분들을 더 포함할 수 있다. 그러한 구조는 도 3을 참조하여 아래에서 더 충분하게 설명된다.
도 1에 도시된 구동부(100)는 인접하는 깍지끼는 핑거간 정전기 인력의 원리로 동작한다. 즉, 트러스 콤 구조(104)의 운동은 구동 콤 구조(102)와 트러스 콤 구조(104)간에 전압차를 거는 것에 의해 발생될 수 있다. 디바이스(100)의 경우에 있어서, 콤 구조(102, 104)에 인가된 전압은 각자 핑거(106, 108)에서도 보여진다. 결과적인 전압차는 핑거(106, 108)간에 인력을 발생시킨다. 핑거(106, 108)간 발생된 정전기력이 (탄성 컴포넌트(110)의 스프링 상수와 같이) 트러스 콤 구조(104)상에 동작하고 있는 다른 힘을 극복할 정도로 충분하게 크다면, 정전기력은 운동축(105) 중 제1 깍지끼어진 위치(영 전압차에서의 휴지 위치)와 제2 깍지끼어진 위치(영 아닌 전압차에서의 위치)의 사이에서 트러스 콤 구조(104)의 운동을 야기시킬 것이다. 전압차가 영으로 줄어들고 나면, 탄성 컴포넌트(110)는 트러스 콤 구조(104)의 위치를 제1 깍지끼어진 위치로 복원한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 트러스 콤 구조(104)에서의 각각의 핑거(108)는 구동 콤 구조(102)의 2개의 핑거(106)의 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 정전기력은 콤 구조(102, 104)간에 전압차가 걸릴 때 핑거(108)의 양 사이드상에서 발생된다. 따라서, 전압차에 응답하여 하나의 방향으로만 트러스 콤 구조(104)의 이동을 보장하기 위해, 핑거(108)는 X축을 따라 제1 방향으로의 정전기력이 X축에서의 반대 방향으로의 정전기력보다 더 크도록 핑거(106)에 대해 위치결정된다. 이것은, X축을 따라 제1 방향으로의 핑거 스페이싱(x0)(핑거 스페이싱은 깍지끼어진 콤 구조의 핑거간 스페이싱)과 X축을 따라 반대 방향으로의 핑거 스페이싱(y0)을 전압차가 영일 때 서로 다르게 구성함으로써 성취될 수 있다. 정전기력의 양은 핑거간 거리에 반비례하므로, 트러스 콤 구조의 운동은 x0과 y0 중 더 작은 것과 연관된 방향으로 될 것이다. 이하 설명되는 본원발명의 예시적 실시예에 있어서는, x0가 x0와 y0 중 더 작은 것을 식별시키도록 사용될 것이다.
도 1에 예시된 구동부는 MEMS 디바이스에 있어서 수평 작동을 위한 제어 메카니즘을 제공하는데, 그 수평 작동은 구동 콤 구조와 트러스 콤 구조간 전압차를 조절함으로써 정확하게 제어될 수 있다. 이에 의하면, (제1 전압차와 제2 전압차간을 교호함으로써) 2개의 위치간 스위칭 둘다에 그리고 (전압 범위에 걸쳐 연속적으로 전압을 조절함으로써) 깍지끼는 위치 범위에 걸쳐 연속적 조절에 동일한 일반적 구성이 사용될 수 있게 한다. 결과적으로, 도 1의 구동부는 조절가능한 디바이스를 동작시키는데 또는 디바이스를 토글링하는데 사용될 수 있다.
위에서 설명된 구동부는 어떠한 다양한 디바이스에도 결합될 수 있다. 다양한 유형의 디바이스를 위한 그러한 구동부는 제조 로버스트니스 및 디바이스 신뢰도에 있어서 여전히 부분적 개선을 제공할 뿐일 것이다. 일반적으로, MEMS 및 다른 유형의 디바이스를 제조하는데 사용되는 IC 제조 기술의 로버스트니스는 각각의 층에 있어서 특징부 유형 및 치수 변화의 다양성을 줄임으로써 증가된다. 본원발명의 여러 실시예는 이러한 특성을 활용한다. 구체적으로, 본원발명의 또다른 태양은, 필터를 위한 디바이스 기능성을 제공하도록 콤 구조 기반 리액티브 부분과 결합하여 콤 구조 구동부를 사용하는 것이다. 따라서, 본원발명의 여러 실시예에 있어서는, 다양한 디바이스를 제공하도록 사용될 수 있는 하나의 구조가 이하에 도 2에서 도시되고 있다.
도 2는 본원발명의 일실시예에 따라 MEMS 기반 디바이스의 하나 이상의 유형으로서의 사용에 적응될 수 있는 예시적인 MEMS 디바이스(200)의 상면도를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디바이스(200)는 도 1에 대해 위에서 설명된 구동부(100)와 유사한 구동부(201)를 포함한다. 즉, 구동부(201)는 디바이스 구동 콤 구조(202a, 202b; 통틀어 202), 디바이스 트러스 콤 구조(204), 구동 핑거(206) 및 트러스 핑거(208)를 포함한다.
또한, 디바이스 트러스 콤 구조(204)는 고정단(212a, 212b; 통틀어 212)을 갖는 탄성부(210)를 포함한다. 도 2에 도시된 예시적 실시예에 있어서, 탄성부(210)는 고정단(212)에 디바이스 트러스 콤 구조(204)를 기계적으로 결합하는 탄성 또는 플렉시블 리드 구조(211; reed structure)를 포함한다. 따라서, 판 스프링 구조가 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 양단상에 효과적으로 형성된다. 동작에 있어서는, (핑거(206, 208)간 전압차를 발생시킴으로써) 디바이스 트러스 콤 구조(204)상에 힘이 가해짐에 따라, 리드 구조(211)는 변형되어 디바이스 트러스 콤 구조(204)가 제1 깍지끼어진 위치로부터 적어도 어느 제2 깍지끼어진 위치로 운동축(205)을 따라 이동할 수 있게 한다. 힘이 더 이상 가해지고 있지 않게 되면, 리드 구조(211)는 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 위치를 제1 깍지끼어진 위치로 복원하도록 복원력을 가한다. 본원발명의 여러 실시예에 있어서, 운동축(205)을 따른 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 운동은 핑거(206, 208)간 그리고 핑거(218, 220)간 스페이싱이 함께 변동되는 결과를 가져올 것이다. 그러므로, 바이어스 전압을 사용하여 핑거(206, 208)간 스페이싱을 조절하는 것은 핑거(218, 220)간 스페이싱을 제어하는데 사용될 수 있다.
구동부(201)에 더하여, 본원발명의 여러 실시예에 따른 MEMS 수평 GCA 디바이스는 또한 도 2에 도시된 바와 같이 리액티브 부분(214)을 제공한다. 리액티브 부분(214)은 고정된 위치를 갖는 입력/출력 콤 구조(216a, 216b; 통틀어 216)를 포함한다. 또한 입력/출력 콤 구조(216)는 그로부터 뻗어있는 하나 이상의 센스 핑거(218)를 갖고 있을 수 있다. 리액티브 부분(214)과 상호작용하기 위해, 디바이스 트러스 콤 구조(204)는 부가적으로 그로부터 뻗어 센스 핑거(218)를 깍지끼는 하나 이상의 부가적 트러스 핑거(220)를 포함할 수 있다. 따라서, 디바이스 트러스 콤 구조(204)는 구동 핑거(206) 및 센스 핑거(218)와 (핑거(208) 및 핑거(220)를 통해) 깍지낀다. 결과로서, 디바이스 트러스 콤 구조(204)는 구동부(201) 및 리액티브 부분(214) 둘다와 결합하고 그 파트이다.
구동부(201) 및 리액티브 부분(214)에 더하여, 본원발명의 여러 실시예에 따른 MEMS 수평 GCA 디바이스는 또한 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 측방 위치를 고정시키기 위한 적어도 하나의 브레이크 부분(230)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 브레이크 부분(230)은 도 1에 대해 위에서 설명된 구동부(100)와 유사하게 구성된다. 즉, 브레이크 부분(230)은 브레이크 구동 콤 구조(233a, 233b; 통틀어 233), 브레이크 트러스 콤 구조(234), 브레이크 구동 핑거(236) 및 브레이크 트러스 핑거(238)를 포함한다. 또한, 브레이크 트러스 콤 구조(234)는 브레이크 고정단(242)을 갖는 브레이크 탄성부(240)를 포함한다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 브레이크 탄성부(240)는 또한 브레이크 고정단(242)에 브레이크 트러스 콤 구조(234)를 기계적으로 결합시키는 탄성 또는 플렉시블 브레이크 리드 구조(244)를 포함한다. 따라서, 판 스프링 구조도 브레이크 부분(230)에 효과적으로 형성된다. 나아가, 도 2에 도시된 바와 같이, 브레이크 부분(230)은 브레이크 트러스 콤 구조(234)의 운동축(246)이 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 운동축(205)에 실질적으로 수직이도록 배열된다.
본원발명의 여러 실시예에 있어서, 운동축(246)을 따른 브레이크 트러스 콤 구조(234)의 운동은 핑거(236, 238)간 스페이싱이 변동되는 결과를 가져올 것이다. 그러므로, 브레이크 바이어스 전압(VBRAKE)을 사용하여 핑거(236, 238)간 스페이싱을 조절하는 것은 제동 위치로부터 풀림 위치로 브레이크 콤 구조를 이동시키는데 사용될 수 있다.
브레이크 부분(230) 및 디바이스 트러스 콤 구조(204)는 일련의 맞물림 특징부를 통하여 기계적으로 맞물리도록 구성된다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 디바이스 트러스 콤 구조(204)는 브레이크 트러스 콤 구조(234)를 향하여 뻗어있는 트러스 맞물림 특징부(228)를 포함한다. 브레이크 트러스 콤 구조(234)는 디바이스 트러스 콤 구조(204) 및 맞물림 특징부(228)를 향하여 뻗어있는 브레이크 맞물림 특징부(248)를 포함한다. 그러므로, 브레이크 트러스 콤 구조(234)가 제동 위치에 있을 때, 브레이크 맞물림 특징부(248)는 트러스 맞물림 특징부(228)와 물리적으로 맞물리고 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 더 이상의 운동을 방지한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 브레이크 맞물림 특징부(248) 및 트러스 맞물림 특징부(228)는 운동축(205)을 따른 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 위치에 상관없이 맞물리는 대응하는 톱니 패턴을 제공하도록 구성될 수 있다. 그렇지만, 본원발명의 다양한 실시예가 이에 국한되는 것은 아니다. 그보다는, 브레이크 맞물림 특징부(248) 및 트러스 맞물림 특징부(228)는, VBIAS가 더 이상 인가되고 있지 않게 되면 탄성부(210)의 복원력이 디바이스 트러스 콤 구조(204)를 이동시키지 못하게 하도록 그들 사이에 충분한 마찰력을 제공하는 대응하는 패턴을 이용하도록 구성될 수 있다. 그러한 패턴의 다른 예는 몇몇 들자면 정현 패턴, 정사각 또는 직사각 패턴, 및 삼각 패턴이다.
동작에 있어서, 디바이스(200)는 이하에 설명될 바와 같이 운동축(205)을 따라 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 위치를 조절하도록 동작한다. 몇몇 실시예에 있어서는, 우선, 핑거(236, 238)간 전압차(VBRAKE)를 발생시킴으로써 브레이크 트러스 콤 구조(234)상에 힘이 가해져서 리드 구조(244)가 변형되게 하고 브레이크 트러스 콤 구조(234)가 브레이크 운동축(244)을 따라 제동 위치로부터 풀림 위치로 이동할 수 있게 한다. 즉, 브레이크 트러스 콤 구조(234)는 브레이크 맞물림 특징부(248)와 트러스 맞물림 특징부(228)를 서로 떨어뜨리도록 브레이크 고정단(242)을 향하여 이동된다. 그 다음에, (리드 구조(211)의 변형을 야기시키도록 핑거(206, 208)간 전압차(VBIAS)를 발생시킴으로써) 디바이스 트러스 콤 구조(204)상에 힘이 가해져서 디바이스 트러스 콤 구조(204)가 운동축(205)을 따라 제1 방향으로 (고정단(212b)을 향하여) 다른 깍지끼어진 위치로 이동할 수 있게 한다. 대안으로, (리드 구조(211)가 변형되지 않게 야기시키도록 핑거(206, 208)간 더 낮은 또는 영 전압차를 발생시킴으로써) 디바이스 트러스 콤 구조(204)상의 힘이 줄어들어 디바이스 트러스 콤 구조(204)가 운동축(205)을 따라 반대 방향으로 (고정단(212a)을 향하여) 다른 깍지끼어진 위치로 이동할 수 있게 한다.
디바이스 트러스 콤 구조(204)에 대하여 소망의 깍지끼어진 위치가 달성되고 나면, 핑거(236, 238)간 전압차(VBRAKE)를 없앰으로써 브레이크 트러스 콤 구조(234)상의 힘이 제거된다. 브레이크 트러스 콤 구조(234)상에 더 이상 힘이 가해지고 있지 않게 되면, 브레이크 리드 구조(244)는 브레이크 디바이스 트러스 콤 구조(234)의 위치를 제동 위치로 복원하도록 복원력을 가한다. 제동 위치에 있어서는, 브레이크 맞물림 특징부(248)와 트러스 맞물림 특징부(228)는 기계적으로 맞물리고 디바이스 트러스 콤 구조(204)를 운동축(205)을 따라 어느 위치에 유지시킨다. 이후에, 핑거(206, 208)간 전압차를 없앰으로써 디바이스 트러스 콤 구조(204)상의 힘도 제거될 수 있다. 그렇지만, 브레이크 맞물림 특징부(248)와 트러스 맞물림 특징부(228)가 물리적으로 맞물리고 있고 리드 구조(211)의 복원력보다 더 큰 마찰력을 제공하고 있기 때문에, 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 위치는 원래 인가된 VBIAS와 연관된 위치에 고정되어 머물러 있다.
다른 실시예에 있어서, 트러스 맞물림 특징부(228) 및 브레이크 맞물림 특징부(248)는 브레이크 트러스 콤 구조(234)에 힘을 가할 필요 없이 운동축(205)을 따른 하나의 방향 또는 양방향으로 가능하게 하도록 설계될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 트러스 맞물림 특징부(228) 및 브레이크 맞물림 특징부(248)의 톱니 패턴은 고정단(212b)을 향한 방향으로 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 운동을 허용한다. 이동가능한 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 위치를 복원하기 위해 또는 고정단(212a)을 향한 방향으로 위치를 조절하기 위해, 브레이크 부분(230)은 상기된 바와 같이 VBRAKE를 사용하여 풀어질 수 있다. 또다른 예에 있어서, 정현 패턴 또는 삼각 패턴이 양방향으로의 운동을 가능하게 할 것이다. 이들 실시예 어느 것이든, 핑거(206, 208)간 정전기력은 탄성부(210)의 복원력 및 트러스 맞물림 특징부(228)와 브레이크 맞물림 특징부(248)간 마찰력 둘다를 극복할 정도로 충분해야 한다.
컴포넌트(202-212) 및 컴포넌트(233-244)의 동작 및 구성은 도 1의 컴포넌트(102-112)와 실질적으로 유사하다. 따라서, 도 2의 컴포넌트(202-212) 및 컴포넌트(233-244)에 대한 동작 및 구성을 설명하는데에는 도 1의 논의로 충분하다.
도 2에 도시된 실시예에 있어서, 핑거(206, 208, 218, 220, 236, 238)는 마찬가지의 치수이고 마찬가지의 오버랩 양을 갖는 것으로 도시되어 있다. 디바이스(200)는 구동부, 리액티브 부분 및 브레이크 부분에 있어서 동일한 치수 관계를 갖는 다수의 핑거 세트를 갖는 콤 구조를 포함하는 것으로 구성될 수 있긴 하지만, 본원발명이 이에 국한되는 것은 아니다. 그보다는, 치수 관계는 이들 여러 부분에 있어서 서로 다를 수 있다. 더 나아가, 치수 관계는 각각의 부분내에서도 달리 될 수 있다. 더하여, 구동부, 리액티브 부분 및 브레이크 부분의 전반적인 치수 및 배열은 본원발명의 다양한 실시예에 있어서 달리 될 수 있다. 예컨대, 부분(201, 204, 230)은 도 2에서 디바이스 트러스 콤 구조(204)에 대해 특정 순서로 도시되어 있지만, 본원발명은 이에 국한되지 않는다. 그보다는, 부분(201, 204, 230)은 디바이스 트러스 콤 구조(204)에 대해 다른 순서로 배열될 수 있다. 또다른 예에 있어서, 브레이크 부분(230)은 고정단(212b), 구동부(201) 및 리액티브 부분(214)에 의해 획정되는 주변의 밖에 위치되어 있는 것으로 도시되어 있긴 하지만, 본원발명이 이에 국한되는 것은 아니다. 본원발명의 몇몇 실시예에 있어서는, 브레이크 부분도 그 주변내에 드는 것으로 크기 및 위치가 결정될 수 있다. 그러한 구성은, 트러스 맞물림 특징부(228)에 대한 더 짧은 길이가 이들 특징부의 강성을 증가시키므로, 유익할 수 있다. 그러므로, (피로 또는 비탄성 변형에 기인하여) 시간에 따라 위치가 옮겨지거나 고장날 가능성이 실질적으로 줄어든다.
부가적으로, 도 1에 대해 위에서 설명된 바와 같이, 콤 구조(202, 204, 216, 233, 234)는 도전성 부분, 및 도전성 부분을 위한 구조적 지지를 제공하도록 비도전성 또는 반도전성 재료를 포함하는 구조적 부분을 더 포함할 수 있다. 이들 부분간의 관계는 도 3에 대해 더 상세하게 아래에서 설명될 것이다.
상기된 바와 같이, 운동축(205)을 따른 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 운동은 구동부(201)에서 전압차를 거는 것에 의해 발생된다. 구체적으로는, 디바이스 구동 콤 구조(202)와 디바이스 트러스 콤 구조(204)를 가로질러 전압을 인가함으로써 핑거(206)와 핑거(208)를 가로질러 사이에 전압차를 거는 것에 의한다. 그 전압차는 핑거(206, 208)간 핑거 스페이싱(x0_DRV)의 변화를 야기시키는데, 운동축(205)을 따른 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 운동으로 바뀐다. 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 이러한 운동의 결과는 핑거(218)에 대한 핑거(220)의 운동이다. 따라서, 디바이스 구동 콤 구조(202)와 디바이스 트러스 콤 구조(204)간 전압차에 기초하여, 핑거(218, 220)간 핑거 스페이싱(x0_REACT)이 달리 될 수 있다. 본원발명의 몇몇 실시예에 있어서는, 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 운동량을 제한하고 x0_REACT 및/또는 x0_DRV가 영으로 가는 것을 방지하도록 스토퍼(207)가 사용될 수 있다. 마찬가지의 스토퍼가 브레이크 트러스 콤 구조(234)의 운동량을 제한하도록 브레이크 부분(230)에서 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 구조는 다양한 IC 및/또는 MEMS 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 이것은 도 3a 내지 도 3c에 예시되어 있다. 도 3a 내지 도 3c는 본원발명의 다양한 실시예에 따른 제조 공정의 다양한 단계 동안 도 2의 절단선(3?3)을 통한 디바이스(200)의 부분 단면도이다. 유사한 단면 세트가 절단선(4?4)을 통하여 관찰될 것임을 유념할만하다.
디바이스(200)의 제조는 도 2의 구조들을 형성하는데 사용되는 다양한 층의 형성으로 시작한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 이것은 적어도 하나의 기저층(302), 기저층(302)상에 형성된 적어도 하나의 이형층(304), 이형층(304)상에 형성된 적어도 하나의 구조층(306), 하위 도전층(308), 및 구조층(306)상에 형성된 상위 도전층(309)을 포함한다. 상위 도전층(309)은 하나 이상의 금속층일 수 있다. 하위 도전층(308)은 상위 도전층(309)과 구조층(306)간 부착력을 향상시키도록 하나 이상의 부착층을 포함할 수 있다. 그렇지만, 몇몇 실시예에 있어서는, 하위 도전층(308)이 생략될 수 있다. 층(304-309)을 위한 재료는, 형성되고 있는 층의 유형 및 조성에 의존하여 열 산화, 물리적/화학적 성막, 스퍼터링 및/또는 전기도금 공정을 포함하는 다양한 방법으로 기저층(302)상에 형성될 수 있다.
본원발명의 다양한 실시예에 있어서, 구조층(306)의 조성은 그것이 전기적으로 비도전성이도록 선택된다. 더 나아가, 이형층(304)의 조성은 그것이 적어도 하나의 제거 공정을 사용하여 기저층(302), 구조층(306) 및 도전층(308, 309)에 대해 선택적으로 제거가능할 수 있도록 선택된다. 예컨대, 본원발명의 몇몇 실시예에 있어서, 층(302-306)은 SOI(silicon on insulator) 기판을 사용하여 제공된다. 그러한 기판에 있어서, 2개의 실리콘 층 사이에 끼워진 층을 포함하는 실리콘 옥사이드는 실리콘 포함 기저층(302)과 구조층(306)의 사이에 이형층(304)을 제공한다. 실리콘 포함 재료를 실질적으로 제거함이 없이 실리콘 옥사이드 포함 재료를 제거하는데 다양한 유형의 에칭 공정이 쉽게 이용가능함을 당업자는 알아볼 것이다. 그렇지만, 본원발명이 SOI 기판에 국한되는 것은 아니다. 본원발명의 다른 실시예에 있어서, 이형층(304) 및 구조층(306)은 기저층(302)을 제공하는 실리콘 기판상에 형성된다. 또다른 실시예에 있어서는, 층(302-306)을 형성하는데 비-실리콘 포함 재료가 사용된다.
층(302-309)이 형성되고 나면, 디바이스(200)를 위한 구조들의 형성이 시작될 수 있다. 일반적으로, 디바이스(200)에 대하여 도 3b에 도시된 구조들은 도전층(308, 309), 구조층(306) 및 이형층(304)에 보이드를 생성함으로써 형성된다. 이 단계는 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 예컨대, 도 3b에 도시된 바와 같이, 디바이스(200)에서의 구조들에 따른 마스크 패턴을 갖는 마스킹층(310)이 층(309)상에 형성될 수 있다. 예컨대, 도 3b에 도시된 마스킹층(310)의 그 부분은 리드 구조(211), 고정단(212b), 핑거(206) 및 핑거(208)의 부분들을 위한 마스크 패턴을 보여주고 있다. 마스킹층(310)에 마스크 패턴이 형성되고 나면, 마스크 패턴을 도전층(308, 309) 및 구조층(306)에 전사하도록 다양한 건식 및/또는 습식 에칭 공정이 사용된다.
도 3b에 도시된 예시적인 마스크 패턴은 도전층(308, 309) 및 구조층(306) 둘다에 전사될 동일한 패턴을 제공하고 있지만, 본원발명의 다양한 실시예는 이에 국한되지 않는다. 본원발명의 몇몇 실시예에 있어서는, 2개의 마스킹 단계가 수행된다. 예컨대, 도전층(308)을 에칭하기 위해 제1 마스크 패턴이 제공될 수 있다. 이후에, 구조층(306)을 에칭하기 위해 제2 마스크 패턴이 제공된다.
마스킹 패턴이 구조층(306)에 전사 완료되면, 이형층(304)의 부분들은 디바이스 트러스 콤 구조(204)의 적어도 일부를 "이형"시키도록 제거된다. 이것은 디바이스(200)에 등방성 선택적 제거 공정을 제공함으로써 성취될 수 있다. 등방성 공정은 이형층(304)의 노출된 부분을 제거할 뿐만 아니라, 구조층(306)에서의 개구부의 부근 구조층(306) 밑의 이형층(304)의 부분들을 제거(즉, 보이드 생성)할 것이다(즉, 이들 구조를 언더컷). 구조층(304)에서의 특징부의 측방 치수가 (도 3a 내지 도 3c에 도시된 리드 구조(211), 핑거(206) 및 핑거(208) 아래에서와 같이) 충분히 작으면, 그러한 특징부 밑의 이형층(304)의 모든 부분은 제거될 것이다. 그러므로, 이 공정은 그러한 특징부가 프리스탠딩 또는 "이형된" 채로 남긴다. 그후 이들 특징부는 다른 층에서의 커넥션을 통하여 디바이스(200)의 다른 부분들에 연결된 채로 있을 뿐일 것이다. 예컨대, 도 3c에 도시된 바와 같이, 리드 구조(211), 핑거(206) 및 핑거(208)와 연관된 구조층(306)의 부분들 밑의 이형층(304)의 부분들은 제거된다. 이들 특징부는, 도 2에 도시된 바와 같이, 도전층(308) 및/또는 구조층(306)의 다른 부분들을 통하여 디바이스(200)에 여전히 부착되어 있다. 하나의 예시적인 구성에 있어서, 그러한 구조들은 SOI 기판 및 불화수소(HF)산 기반 에칭을 이용하여 실현될 수 있다. 우선 도 3b에 도시된 보이드를 형성하도록 에칭 공정이 사용된다. 이후에, 실리콘 옥사이드 포함 층의 부분들을 선택적으로 제거하고 언더컷팅하도록 HF산 기반 에칭 프로세스가 사용되어, 디바이스(200)의 선택된 특징부 밑에 보이드를 생성하여, 도 3c에 도시된 구조의 결과로 된다.
본원발명의 다양한 실시예는 상기의 예시적인 제조 공정에 국한되는 것은 아니다. 예컨대, 본원발명의 몇몇 실시예에 있어서는 구조층(306)의 에칭 및 이형층(304)의 제거 후에 도전층(308, 309)을 형성하도록 ALE(atomic layer epitaxial) 공정이 사용된다. 그러한 실시예에 있어서, ALE 공정의 사용은 도전층의 두께 및 배치의 정확한 제어를 가능하게 한다. 결과로서, 수평 GCA 디바이스의 액티브 부분들의 치수가 더 높은 정밀도로 만들어질 수 있으므로 디바이스 제어가 향상될 수 있다.
상기한 바와 같이, 디바이스(200)는 다양한 유형의 디바이스를 제공하도록 쉽게 수정될 수 있다. 구체적으로, x0_DRV 대비 x0_REACT를 변화시키는 것에 의한다. 예컨대, 디바이스(200)는, 도 4 및 도 5에 각자 도시된 바와 같이, x0_REACT와 x0_DRV간 차이에 의존하여 스위치 또는 조절가능한 커패시터로 동작될 수 있다.
도 4는 본원발명의 일실시예에 따른 수평 GCA 스위치 디바이스로 사용하도록 적응된 예시적인 MEMS 콤 디바이스(400)의 상면도이다. 디바이스(200)와 마찬가지로, 디바이스(400)는 구동부(401), 리액티브 부분(414), 브레이크 부분(430) 및 다른 컴포넌트를 도 2의 디바이스(200)와 유사하게 포함한다. 따라서, 컴포넌트(201-248)에 대한 상기 설명은 도 4의 컴포넌트(401-448)의 일반적 동작을 설명하기에 족하다.
상기한 바와 같이, 디바이스(400)는 본원발명의 다양한 실시예에 따른 다른 수평 GCA 디바이스 및 디바이스(200)에 비해 설계, 제조 및 동작 원리에서의 상당한 변경 없이 스위치로 동작하도록 구성된다. 즉, 디바이스 트러스 콤 구조(404)는 제1 입력/출력 콤 구조(416a)를 제2 입력/출력 콤 구조(416b)에 전기적으로 결합하도록 구성된다. 이것은, 핑거(406, 408)간 핑거 스페이싱이 줄어들 때 핑거(418, 420)가 접촉하게 되어 스위치를 닫고 입력 콤(416a)와 출력 콤(416b)의 사이에 전류가 흐르게 하도록 핑거(418, 420)간 핑거 스페이싱의 구성을 제공함으로써 성취될 수 있다. 다시 말하면, 스위치는 x0_REACT ≤ x0_DRV 때 제공된다. 결과로서, 디바이스 트러스 콤 구조(404)가 디바이스 구동 콤 구조(402)에 대한 전압차에 기인하여 적어도 최소량 이동할 때 핑거(420, 418)간 갭이 닫힌다.
디바이스 구동 콤 구조(402) 및 입력/출력 콤 구조(416)를 핑거(418, 420)의 접촉이 가능하게 하도록 치수화하는 것에 더하여, 도 2에서의 디바이스(200)의 부가적 수정이 디바이스(400)를 스위치로서 동작시키는데 필요할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 입력 신호는 전압원(VSOURCE)에 의해 제공된 전압일 수 있고, 그리하여 신호 및 기준(예컨대, 그라운드)을 위한 2개의 입력 포트를 요구한다. 디바이스(400)에 있어서, 이것은, 디바이스 트러스 콤 구조(404)의 고정단(412a)에 기준을 접속시키고 입력 콤(416a)에 입력 신호를 접속시킴으로써 제공된다. 그후 스위치의 출력 전압(VSWITCH)은 출력 콤(416b)과 고정단(412a)간 전압차를 측정함으로써 측정될 수 있다.
상기한 MEMS 구조는 전기적 비도전층에 의해 지지되는 전기적 도전층을 포함한다. 따라서, 디바이스(400)가 스위치로서 적절하게 동작하기 위해서는, 여러 이유로 도전층에 몇몇 불연속부를 필요로 할 수 있다. 첫째로, 핑거(418, 420)간 전압차가 걸리면, 디바이스 트러스 콤 구조(404)도 핑거(418, 420)간 발생된 정전기력에 기인하여 운동되게 될 것이다. 둘째로, 핑거(418, 420)가 접촉하게 될 때, 입력/출력 콤(416a)에서의 신호는 고정단(412a)과 같은 그라운드 또는 어떤 다른 기준점에 단락됨이 없이 입력/출력 콤(416b)에 도달할 필요가 있다. 마지막으로, 핑거(418, 420)가 접촉하게 될 때, 입력/출력 콤(416)에서의 신호는 구동부(401)의 동작과 간섭하지 않아야 한다. 마찬가지로, 브레이크 부분(430) 및 트러스 맞물림 특징부(428)의 동작도 디바이스(400)의 출력 또는 구동부(401)의 동작과 간섭하지 않아야 한다. 특히, 핑거(406, 408)간 전압차는 핑거(406, 408)로 향해 인가된 전압차에 의해 제어될 뿐이어야 하고 입력/출력 콤(416)에서의 전압 또는 브레이크 부분(430)에서의 전압에 의해 영향받지 않아야 한다.
따라서, 디바이스(400)에서 그러한 문제를 회피하기 위해, 디바이스 트러스 콤 구조(404)상 또는 그 내부의 전기적 도전층은 불연속부(422, 424, 426)와 같은 불연속부를 갖도록 구성될 수 있다. 불연속부(422-426)는 디바이스 트러스 콤 구조(404)에 있어서 고정단(412a), 트러스 맞물림 특징부(428), 핑거(420) 및 핑거(408)를 전기적으로 격리시킨다. 따라서, 디바이스(400)의 하나의 부분에서의 어떠한 전압도 디바이스(400)의 다른 부분의 동작에 영향을 미치지 않을 것이다.
본원발명의 일실시예에 있어서, 스위치 디바이스(400)는 다음과 같이 동작할 수 있다. VSOURCE와 같은 입력 신호는 입력 콤(416a)과 고정단(412a)간에 인가된다. 스위치를 닫기 위해, 우선, 브레이크 트러스 콤 구조(434)를 풀림 위치로 이동시켜 디바이스 트러스 콤 구조(404)의 운동을 가능하게 하도록 핑거(436, 438)간에 전압차(VBRAKE)가 걸린다. 이후에, 핑거(406, 408)간에 전압차가 걸린다. 예컨대, (핑거(406)에 전기적으로 결합되는) 디바이스 구동 콤 구조(402)와 (핑거(408)에 전기적으로 결합되는) 고정단(412b)간에 전압(VBIAS)이 인가된다. VBIAS의 양은 운동축(405)을 따라 디바이스 트러스 콤 구조(404)의 운동을 야기시키도록 선택되고 핑거(420)를 이동시켜 핑거(418)와 접촉시켜서 스위치를 닫기에 충분하다. 예컨대, VBIAS는 리드 구조(411)의 복원력보다 더 큰 정전기력을 생성하도록 선택된다. 디바이스 트러스 콤 구조(404)의 소망의 운동이 달성되고 나면, VBRAKE는 브레이크 트러스 콤 구조(434)를 제동 위치로 이동시켜서 디바이스 트러스 콤 구조(404)의 위치를 고정시키도록 줄어들 수 있다. 그후, VBIAS는 줄어들 수 있다. 그렇지만, 디바이스 트러스 콤 구조(404)상에 작용하는 브레이크 부분(430)은 전력을 추가로 소비함이 없이 스위치를 닫힌 위치로 유지한다.
스위치를 열기 위해, 우선, 브레이크 트러스 콤 구조(434)를 풀림 위치로 이동시켜 디바이스 트러스 콤 구조(404)의 운동을 가능하게 하도록 핑거(436, 438)간에 전압차(VBRAKE)가 걸린다. 나아가, (핑거(406)에 전기적으로 결합되는) 디바이스 구동 콤 구조(402)와 (핑거(408)에 전기적으로 결합되는) 고정단(412b)간에는 VBIAS이 인가되지 않는다. 결과로서, 탄성부(410)의 복원력은 디바이스 트러스 콤 구조(404)의 위치를 복원하여 핑거(418)와 핑거(420)를 서로 떨어뜨려 스위치를 연다. 이후에, VBRAKE는 브레이크 트러스 콤 구조(434)를 제동 위치로 이동시켜서 디바이스 트러스 콤 구조(404)의 위치를 고정시키도록 줄어들 수 있다. 그러므로, 디바이스 트러스 콤 구조(404)상에 작용하는 브레이크 부분(430)은 디바이스(400)에 추가적인 VBRAKE 및 VBIAS가 인가될 때까지 스위치를 열린 위치로 유지한다.
다른 실시예에 있어서, 트러스 맞물림 특징부(428) 및 브레이크 맞물림 특징부(448)는, 도 2에 대해 상기한 바와 같이, 브레이크 트러스 콤 구조(434)에 힘을 가할 필요 없이 스위치 디바이스(400)가 닫힐 수 있게 하도록 설계될 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 트러스 맞물림 특징부(428) 및 브레이크 맞물림 특징부(448)의 톱니 패턴은 고정단(412b)을 향한 방향으로 디바이스 트러스 콤 구조(404)의 운동을 허용한다. 따라서, 탄성부(410)의 복원력 및 트러스 맞물림 특징부(428)와 브레이크 맞물림 특징부(448)간 마찰력 둘다를 극복할 정도로 충분한 정전기력을 핑거(406, 408)간에 VBIAS를 사용하여 가함으로써, 디바이스 트러스 콤 구조(404)는 VBRAKE를 인가할 필요 없이 핑거(418)와 핑거(420)가 접촉하게 되는 위치에 고정될 수 있다. 그후에, 스위치 디바이스(400)를 열기 위해, 브레이크 부분(430)은 상기한 바와 같이 VBRAKE를 사용하여 풀어질 수 있다. 또다른 예에 있어서는, 디바이스(400)가 양방향으로 운동할 수 있게 하도록 정현 패턴 또는 삼각 패턴이 사용될 수 있다. 그러한 예에 있어서, 상기한 바와 같이, 스위치는 핑거(418)와 핑거(420)를 서로 떨어뜨리도록 음의 VBIAS를 인가함으로써 또는 VBRAKE를 사용하여 열릴 수 있다.
본원발명의 몇몇 실시예에 있어서, 트러스 맞물림 특징부(428), 브레이크 맞물림 특징부(448), 핑거(418) 및 핑거(420)의 위치 및 배열은 맞물림 특징부(428, 448)가 핑거(418)와 핑거(420)를 전기적으로 접촉하고 있게 위치결정하도록 설계될 수 있다. 그렇지만, 제조 편차에 기인하여, 도 4의 배열은 핑거(418, 420)간 불량한 전기적 접촉 또는 전기적 접촉이 없는 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 본원발명의 몇몇 실시예에 있어서, 핑거(418) 또는 핑거(420)는 접촉하고 있을 때 핑거(418, 420) 중 하나, 핑거(418, 420) 중 적어도 하나가 변형하도록 마련될 수 있다. 결과로서, 트러스 맞물림 특징부(428), 브레이크 맞물림 특징부(448), 핑거(418) 및 핑거(420)의 치수 및 스페이싱이 제조 편차에 기인하여 달라진다 하더라도, 핑거(418, 420) 중 하나가 다른 하나에 맞붙도록 변형되는 것은 양호한 전기적 접촉을 보장할 것이다. 그러한 실시예에 있어서, 이것은 여러 방법으로 달성될 수 있다. 예컨대, 핑거(418, 420) 중 적어도 하나는 핑거(418, 420) 중 다른 하나에 평행하지 않은 적어도 하나의 부분을 갖고 있을 수 있다. 또다른 예에 있어서, 핑거(418, 420) 중 적어도 하나는 핑거(418, 420) 중 다른 하나를 향하여 뻗는 접촉 돌출부를 갖고 있을 수 있다. 그렇지만, 본원발명이 이에 국한되는 것은 아니고, 핑거(418, 420)의 다른 구성이 그들간 양호한 전기적 접촉을 보장하도록 제공될 수 있다.
상기한 바와 같이, 디바이스(200)는 또한 설계, 제조 및 동작 원리에 있어서 상당한 변경 없이도, 조절가능한 커패시터 또는 버랙터와 같은 다른 유형의 디바이스로서의 기능성을 제공하도록 구성될 수 있다. 이것은 도 5에 대해 아래에 예시되고 있다. 도 5는 본원발명의 일실시예에 따라 필터 뱅크를 위한 수평 GCA 버랙터 디바이스로서 사용하도록 적응된 예시적인 MEMS 콤 디바이스(500)의 상면도를 나타내고 있다. 상기한 바와 같이, 디바이스(500)는 도 2와 유사하게 구동부(501), 리액티브 부분(514), 브레이크 부분(530) 및 다른 컴포넌트를 포함하고 있다. 따라서, 컴포넌트(201-248)에 대한 상기 설명은 도 5의 컴포넌트(501-548)의 일반적인 동작을 설명하기에 족하다.
상기한 바와 같이, 디바이스(500)는 버랙터로서 동작하도록 구성된다. 구체적으로, 디바이스 트러스 콤 구조(504)는 핑거(518)에 의해 제공되는 제1 커패시터 플레이트와 핑거(520)에 의해 제공되는 제2 커패시터 프레이트간 갭의 조절에 기초하여 조절가능한 커패시터를 제공하도록 구성된다. 따라서, 디바이스(500)는 콤 구조(516a)와 디바이스 트러스 콤 구조(504)간 커패시턴스(COUT1)를 갖는 제1 커패시터, 및 콤 구조(516b)와 디바이스 트러스 콤 구조(504)간 커패시턴스(COUT2)를 갖는 제2 커패시터를 형성한다.
상기한 바와 같이, 디바이스(500)는 설계, 제조 및 동작 원리에 있어서 상당한 변경 없이 버랙터로서 동작하도록 구성된다. 즉, 디바이스 트러스 콤 구조(504)는 핑거(506, 508)간 핑거 스페이싱이 줄어듦에 따라 핑거(518, 520)간 핑거 스페이싱을 조절하도록 구성된다. 그렇지만, 버랙터의 적절한 동작을 유지하기 위해, 핑거(518, 520)는 콤 구조(516a)와 콤 구조(516b)간에 전류가 흐르게 접촉하여서는 안된다. 따라서, 본원발명의 다양한 실시예에 있어서는, 핑거(506)와 핑거(508)가 접촉하게 되더라도 핑거(520)와 핑거(518)간에 갭이 유지되는 것을 보장하도록 버랙터 디바이스에 있어서 x0_REACT ≥ x0_DRV이다.
본원발명의 다양한 실시예에 있어서, 이들 제1 및 제2 커패시터는 직렬 또는 병렬 커패시턴스를 제공하도록 다양한 방법으로 연결될 수 있다. 예컨대, 직렬 커패시턴스를 제공하기 위해, 콤 구조(516a, 516b)간에 커패시턴스가 측정될 수 있다. 대조적으로, 병렬 커패시턴스를 제공하기 위해서는, (핑거(520)에 전기적으로 결합되면) 고정단(512a)과 콤 구조(516a, 516b)간에 커패시턴스가 측정될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 MEMS 구조는 전기적 비도전층에 의해 지지되는 전기적 도전층을 포함한다. 따라서, 디바이스(500)가 버랙터로서 적절하게 동작하기 위해서는, 여러 이유로 도전층에 몇몇 불연속부를 필요로 할 수 있다. 구체적으로, 핑거(518, 520)간 전압차가 걸리면, 디바이스 트러스 콤 구조(504)도 핑거(518, 520)간 발생된 정전기력에 기인하여 운동되게 될 것이다. 더하여, 핑거(506, 508)가 접촉하게 될 때, 디바이스 구동 콤 구조(502)에서의 신호는 리액티브 부분(514)의 동작과 간섭하지 않아야 한다. 마찬가지로, 브레이크 부분(530) 및 트러스 맞물림 특징부(528)의 동작도 디바이스(500)의 출력 또는 구동부(501)의 동작과 간섭하지 않아야 한다. 특히, 핑거(506, 508)간 전압차는 핑거(506, 508)로 향해 인가된 전압차에 의해 제어될 뿐이어야 하고 입력/출력 콤(516)에서의 전압 또는 브레이크 부분(530)에서의 전압에 의해 영향받지 않아야 한다.
따라서, 디바이스(500)에서 그러한 문제를 회피하기 위해, 디바이스 트러스 콤 구조(504)상 또는 그 내부의 전기적 도전층은 불연속부(522, 524, 526)와 같은 불연속부를 갖도록 구성될 수 있다. 불연속부(522-526)는 디바이스 트러스 콤 구조(504)에 있어서 고정단(512a), 트러스 맞물림 특징부(528), 핑거(520) 및 핑거(508)를 전기적으로 격리시킨다. 따라서, 디바이스(500)의 하나의 부분에서의 어떠한 전압도 디바이스(500)의 다른 부분의 동작에 영향을 미치지 않을 것이다.
본원발명의 일실시예에 있어서, 디바이스(500)는 다음과 같이 동작할 수 있다. (상기한 바와 같이, 필요하다면) 콤 구조(516a, 516b)와 고정단(512a)에 (도시하지 않은) 회로가 결합된다. 소정의 커패시턴스를 제공하기 위해, 우선, 브레이크 트러스 콤 구조(534)를 풀림 위치로 이동시켜 디바이스 트러스 콤 구조(504)의 운동을 가능하게 하도록 핑거(536, 538)간에 전압차(VBRAKE)가 걸린다. 그후, 핑거(506, 508)간에 이들간 정전기 인력을 발생시키도록 전압차(VBIAS)가 걸린다. 예컨대, (핑거(508)에 전기적으로 결합되는) 고정단(512b)과 디바이스 구동 콤 구조(502)를 가로질러 VBIAS이 인가되어 핑거(506, 508)간 충분한 정전기 인력을 야기시켜서 디바이스 트러스 콤 구조(504)의 운동 및 결과적으로 핑거(518)를 향한 핑거(520)의 운동을 유도한다. VBIAS의 크기는, 핑거(518, 520)간 스페이싱과 연관된 갭 및 결과적으로 커패시턴스 값을 제공하도록 선택된다. 예컨대, 커패시턴스를 증가시키기 위해서는, 운동축(505)을 따라 디바이스 트러스 콤 구조(504)의 운동을 야기시켜 핑거(518, 520)간 스페이싱을 줄이도록 리드 구조(511)의 복원력보다 적어도 더 큰 정전기력을 생성하도록 VBIAS이 선택된다. 디바이스 트러스 콤 구조(504)의 소망의 운동이 달성되고 나면, VBRAKE는 브레이크 트러스 콤 구조(534)를 제동 위치로 이동시켜서 디바이스 트러스 콤 구조(504)의 위치를 고정시키도록 줄어들 수 있다. 그후, VBIAS는 줄어들 수 있다. 그렇지만, 디바이스 트러스 콤 구조(504)상에 작용하는 브레이크 부분(530)은, 전력을 추가로 소비함이 없이, 핑거(518, 520)간 스페이싱 및 그리하여 커패시턴스를 유지한다.
이후에, 커패시턴스를 변경하기 위해서는, 우선, 브레이크 트러스 콤 구조(534)를 풀림 위치로 이동시켜 디바이스 트러스 콤 구조(504)의 운동을 가능하게 하도록 핑거(536, 538)간에 전압차(VBRAKE)가 걸린다. 그후, 다른 VBIAS이 제공된다. 새로운 VBIAS이 이전의 VBIAS보다 작으면, 결과적인 정전기력은 작아질 것이다. 그러므로, 리드 구조(511)에 의해 가해진 복원력이 디바이스 트러스 콤 구조(504)상에 작용하여, 핑거(518)로부터의 핑거(520)간 갭을 증가시키고 그리하여 커패시턴스를 감소시킨다. 새로운 VBIAS이 이전의 VBIAS보다 더 크면, 결과적인 정전기력은 더 커질 것이다. 그러므로, 더 큰 정전기력이 디바이스 트러스 콤 구조(504)상에 작용하여 핑거(518)로부터의 핑거(520)간 갭을 더 감소시키고 그리하여 커패시턴스를 증가시킨다. 디바이스 트러스 콤 구조(504)의 소망의 운동이 달성되고 나면, 브레이크 트러스 콤 구조(534)를 제동 위치로 이동시켜 디바이스 트러스 콤 구조(504)의 위치를 고정시키도록 VBRAKE이 줄어들 수 있다. 그렇지만, 디바이스 트러스 콤 구조(504)상에 작용하는 브레이크 부분(530)은 전력을 추가로 소비함이 없이 핑거(518, 520)간 새로운 스페이싱 및 그리하여 커패시턴스를 유지한다.
다른 실시예에 있어서, 트러스 맞물림 특징부(528) 및 브레이크 맞물림 특징부(548)는, 도 2에 대해 상기한 바와 같이, 브레이크 트러스 콤 구조(534)에 힘을 가할 필요 없이 버랙터 디바이스(500)가 조절될 수 있게 하도록 설계될 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 트러스 맞물림 특징부(528) 및 브레이크 맞물림 특징부(548)의 톱니 패턴은 고정단(512b)을 향한 방향으로 디바이스 트러스 콤 구조(504)의 운동을 허용한다. 따라서, 탄성부(510)의 복원력 및 트러스 맞물림 특징부(528)와 브레이크 맞물림 특징부(548)간 마찰력 둘다를 극복할 정도로 충분한 정전기력을 핑거(506, 508)간에 VBIAS를 사용하여 가함으로써, 디바이스 트러스 콤 구조는 VBRAKE를 인가할 필요 없이 핑거(518)와 핑거(520)가 접촉하고 있게 되는 위치에 고정될 수 있다. 그후에, 더 작은 커패시턴스가 필요로 되면, 브레이크 부분(530)은 상기한 바와 같이 VBRAKE를 사용하여 풀어질 수 있고 디바이스(500)는 재조절될 수 있다. 또다른 예에 있어서는, 디바이스(500)가 양방향으로 운동할 수 있게 하도록 정현 패턴 또는 삼각 패턴이 사용될 수 있다. 그러한 예에 있어서, 상기한 바와 같이, 커패시턴스는, 상기한 바와 같이 핑거(518, 520)의 위치를 조절하도록 새로운 VBIAS를 인가함으로써 또는 VBRAKE를 사용하여 또는 그 어느 조합에 의해 조절될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본원발명의 다양한 실시예에 따른 MEMS 콤 디바이스의 동작은 VBRAKE와 VBIAS의 인가간에 소정의 조정을 필요로 함이 전형적이다. 본원발명의 어떤 실시예에 있어서는, 필요한 시간에 전압을 수동으로 인가함으로써 상기한 방식으로 VBRAKE와 VBIAS이 인가될 수 있다. 그렇지만, 본원발명의 다른 실시예에 있어서는, 자동으로 VBRAKE와 VBIAS이 인가될 수 있다. 이것은 도 6에 대해 아래에서 예시되고 있다. 도 6은 본원발명의 다양한 실시예에 따른 MEMS 콤 디바이스를 포함하는 시스템(600)의 개략선도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 시스템(600)은 도 4에 대해 상기한 바와 같이 디바이스(400) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 부가적으로, 시스템(600)은 또한 도 5에 대해 상기한 바와 같이 디바이스(500) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본원발명의 다양한 실시예에 있어서, 디바이스(400, 500)의 수 및 구성은 시스템의 유형에 의존하여 달리 될 수 있다. 예컨대, 디바이스(400, 500) 중 하나가 없는 시스템(600)이 제공될 수 있다. 또다른 예에 있어서, 시스템(600)은 디바이스(400, 500)를 조합하여 필터와 같이 다른 유형의 디바이스를 제공하도록 구성될 수 있다. 그렇지만, 본원발명의 다양한 실시예는 이에 국한되는 것이 아니고 디바이스(400) 및/또는 디바이스(500)의 어떠한 구성도 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이, VBRAKE와 VBIAS 신호의 타이밍은 디바이스(400) 및/또는 디바이스(500)를 적절하게 동작시키기 위해 필요함이 일반적이다. 결과로서, 다수의 그러한 디바이스가 존재할 때, 시스템(600)의 적절한 동작을 제공하도록 이들 디바이스의 각각을 수동으로 정확하게 동작시키는 것은 어려울 수 있다. 따라서, 본원발명의 몇몇 실시예에 있어서는, VBRAKE와 VBIAS 신호의 타이밍을 조정하고 시스템(600)내 디바이스의 전반적인 동작을 조정하도록 컨트롤러(602)가 제공될 수 있다.
컨트롤러(602)는 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(602)는 하나 이상의 디바이스(400, 500)로서 동일 기판상에 형성된 논리 회로로 구현될 수 있다. 또다른 예에 있어서, 컨트롤러(602)는 국한되는 것은 아니지만 ASIC(application specific integrated circuit), PLA(programmable logic array) 및 다른 하드웨어 디바이스를 포함하는 하나 이상의 별개의 하드웨어 디바이스로서 구현될 수 있다. 몇몇 실시예는, 모듈간 그리고 모듈을 통해 관련 제어 및 데이터 신호가 통신되는 둘 이상의 특정 상호접속된 하드웨어 모듈 또는 디바이스에서, 또는 ASIC의 부분들로서 기능을 구현한다. 컨트롤러(600)는 본원발명의 다양한 실시예에 있어서 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 하드웨어를 사용하여 구현될 수 있다.
본원발명의 다양한 실시예가 위에서 설명되었지만, 그들은 예로서일 뿐 제한으로서 제시된 것은 아님을 이해해야 한다. 본원발명의 취지 및 범위로부터 벗어남이 없이 여기서의 개시에 따라 개시의 실시예에 수많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본원발명의 범위 및 폭은 상기 어느 실시예에 의해서도 제한되어서는 안된다. 그보다는, 본원발명의 범위는 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라 획정되어야 한다.
본원발명이 하나 이상의 구현에 대해 예시 및 설명되었지만, 본원 명세서 및 첨부 도면을 읽고 이해함에 기초하여 당업자에게는 균등한 개조 및 수정이 떠오를 것이다. 더하여, 본원발명의 특정 특징부가 여러 구현 중 하나에 대해서만 개시되었지만, 그러한 특징부는 어떠한 소정 또는 특정 애플리케이션에라도 소망되고 이로울 수 있으면 다른 구현 중 하나 이상의 다른 특징부와 조합될 수 있다.
여기에서 사용된 전문 용어는 특정 실시예의 설명 목적일 뿐이고 본원발명을 제한하려는 의도가 아니다. 여기에서 사용되듯이, 단수형은 문맥상 명확하게 달리 나타내고 있지 않는 한 복수형도 포함하려는 의도이다. 더 나아가, 상세한 설명 및/또는 청구범위에서 용어 "포함하고 있는", "포함하는", "갖고 있는", "갖는", "구비하는" 또는 그 변형이 사용되고 있을 정도로, 그러한 용어는 "포함하는(comprising)"이라는 용어와 마찬가지의 방식으로 포함하는 것을 의도하는 것이다.

Claims (10)

  1. 갭 클로징 액추에이터(GCA) 디바이스로서,
    적어도 하나의 디바이스 구동 콤 구조;
    상기 GCA 디바이스의 출력을 규정하는 적어도 하나의 입력/출력(I/O) 콤 구조;
    상기 디바이스 구동 콤 구조 및 상기 I/O 콤 구조와 깍지끼는 적어도 하나의 디바이스 트러스 콤 구조로서, 상기 디바이스 트러스 콤 구조와 상기 디바이스 구동 콤 구조간에 인가된 제1 바이어스 전압에 기초하여 복수의 깍지끼어진 위치 사이에서 제1 운동축을 따라 이동하도록 구성된 상기 디바이스 트러스 콤 구조; 및
    상기 제1 운동축을 따라 상기 디바이스 트러스 콤 구조의 위치를 고정하기 위해 상기 디바이스 트러스 콤 구조와 선택적으로 물리적으로 맞물리도록 구성된 브레이크 부분;을 포함하는 것을 특징으로 하는 GCA 디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 브레이크 부분은,
    적어도 하나의 브레이크 구동 콤 구조; 및
    상기 브레이크 구동 콤 구조와 깍지끼는 적어도 하나의 브레이크 트러스 콤 구조로서, 상기 디바이스 트러스 콤 구조와 맞물리기 위한 제동 위치와 상기 디바이스 트러스 콤 구조와 적어도 부분적으로 떨어지기 위한 하나 이상의 풀림 위치 사이에서 제2 운동축을 따라 이동하도록 구성된 상기 브레이크 트러스 콤 구조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 GCA 디바이스.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 풀림 위치 중 적어도 하나는 제2 바이어스 전압에 응답하여 상기 디바이스 트러스 콤 구조와 완전하게 떨어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 GCA 디바이스.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 운동축은 상기 제1 운동축을 가로지르는 것을 특징으로 하는 GCA 디바이스.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 브레이크 부분은 복수의 브레이크 맞물림 특징부를 포함하고, 상기 디바이스 트러스 콤 구조는 상기 브레이크 맞물림 특징부에 대응하는 형상 및 크기를 갖는 적어도 하나의 트러스 맞물림 특징부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GCA 디바이스.
  6. 제5 항에 있어서,
    복수의 상기 브레이크 맞물림 특징부는 정현 패턴, 정사각 패턴, 삼각 패턴 및 톱니 패턴 중 적어도 하나로 배열되는 것을 특징으로 하는 GCA 디바이스.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 I/O 콤 구조와 상기 디바이스 트러스 콤 구조에 대한 최소 핑거 스페이싱은 상기 디바이스 구동 콤 구조와 상기 디바이스 트러스 콤 구조에 대한 최소 핑거 스페이싱보다 더 큰 것을 특징으로 하는 GCA 디바이스.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 디바이스 트러스 콤 구조는 적어도 하나의 전기적 도전층을 포함하고, 상기 전기적 도전층은 상기 디바이스 구동 콤 구조, 상기 I/O 콤 구조 및 상기 브레이크 부분을 전기적으로 격리시키기 위한 복수의 불연속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GCA 디바이스.
  9. MEMS 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    적어도 하나의 기저층, 상기 기저층상의 적어도 하나의 이형층 및 상기 이형층상의 적어도 하나의 구조층을 포함하는 적층층을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
    상기 구조층상에 적어도 하나의 전기적 도전층을 성막하는 단계; 및
    상기 전기적 도전층, 상기 구조층 및 상기 이형층에 적어도 하나의 디바이스 구동 콤 구조, 적어도 하나의 입력/출력(I/O) 콤 구조, 상기 디바이스 구동 콤 구조 및 상기 I/O 콤 구조와 깍지끼는 적어도 하나의 디바이스 트러스 콤 구조, 및 브레이크 부분을 획정하는 복수의 보이드를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 형성하는 단계는 복수의 깍지끼어진 위치 사이에서 제1 운동축을 따라 선택적으로 이동하도록 상기 디바이스 트러스 콤 구조를 더 구성하고 선택적으로 이동하여 상기 디바이스 트러스 콤 구조와 물리적으로 맞물리도록 상기 브레이크 부분을 더 구성하도록 상기 복수의 보이드를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스를 제조하는 방법.
  10. 복수의 갭 클로징 액추에이터(GCA) 디바이스; 및
    상기 GCA 디바이스에 적어도 제1 바이어스 전압을 제공하도록 구성된 제어 엘리먼트;를 포함하고,
    복수의 상기 GCA 디바이스의 각각은,
    적어도 하나의 디바이스 구동 콤 구조;
    출력을 규정하는 적어도 하나의 입력/출력(I/O) 콤 구조;
    상기 디바이스 구동 콤 구조 및 상기 I/O 콤 구조와 깍지끼는 적어도 하나의 디바이스 트러스 콤 구조로서, 상기 디바이스 트러스 콤 구조와 상기 디바이스 구동 콤 구조간에 인가된 상기 제1 바이어스 전압에 기초하여 복수의 깍지끼어진 위치 사이에서 제1 운동축을 따라 이동하도록 구성된 상기 디바이스 트러스 콤 구조; 및
    상기 제1 운동축을 따라 상기 디바이스 트러스 콤 구조의 위치를 고정하기 위해 상기 디바이스 트러스 콤 구조와 선택적으로 물리적으로 맞물리도록 구성된 브레이크 부분;을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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