LT5208B - A method for manufacturing of microelectromechanical switch - Google Patents
A method for manufacturing of microelectromechanical switch Download PDFInfo
- Publication number
- LT5208B LT5208B LT2003036A LT2003036A LT5208B LT 5208 B LT5208 B LT 5208B LT 2003036 A LT2003036 A LT 2003036A LT 2003036 A LT2003036 A LT 2003036A LT 5208 B LT5208 B LT 5208B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- etching
- bracket
- microelectromechanical
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Switches (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
Description
Išradimas priskiriamas mikroelektromechaninių sistemų (MEMS) klasei, konkrečiai mikroelektromechaninių jungiklių gamybai.The invention relates to a class of microelectromechanical systems (MEMS), in particular to the manufacture of microelectromechanical switches.
Yra žinomas mikroelektromechaninio jungiklio gamybos būdas, kuriame gembė elektrocheminiu būdu yra formuojama iš daugiasluoksnių metalo plėvelių (žiūr. JAV patentą Nr. 6016092, HOI P 1/10, 2000).There is a known method of manufacturing a microelectromechanical switch, in which the clamp is electrochemically formed from multilayer metal films (see U.S. Patent No. 6016092, HOI P 1/10, 2000).
Yra žinomas mikroelektromechaninių jungiklių gamybos būdas, kuriame ant pusiau izoliuojančio galio arsenido padėklo formuoja aukojamąjį poliimido sluoksnį, virš kurio žematemperatūrine ( T = 2500 C ) plazma, aktyvuoto cheminio nusodinimo iš garų fazės būdu, formuoja iš silicio dioksido gembę, kuri yra gaunama išėsdinus ir išgarinus atitinkamą dalį po ja esančio aukojamojo poliimido sluoksnio. Išlikusi dalis atlieka gembės atramos funkciją (žiūr. JAV patentą Nr. 5578976, HOI P 1/10, 1996).A known method of manufacturing microelectromechanical switches is to form a sacrificial polyimide layer on a semi-insulating gallium arsenide substrate, above which low temperature (T = 250 0 C) plasma, activated by chemical vapor deposition, forms a silica clad that is obtained by etching and evaporating the appropriate portion of the sacrificial polyimide layer beneath it. The remainder serves as a boom support (see U.S. Patent No. 5,578,876, HOI P 1/10, 1996).
Aprašytasis mikroelektromechaninių jungiklių gamybos būdas kaip ir analogas turi tam tikrų trūkumų. Jo gamyboje naudojama daug technologinių žingsnių, labai sudėtingi gamybos procesai, gembės formavimui naudoja nepakankakamai atsparią medžiaga, taip pat gembė yra nepatvari dėl mažo atramos kontaktavimo ploto, ko pasėkoje sumažėja gaminio patikimumas ir ilgaamžiškumas.The method of manufacturing microelectromechanical switches described above, like the analogue, has certain disadvantages. Its manufacturing process involves many technological steps, very complex manufacturing processes, the material used to form the bracket is insufficiently resistant, and the bracket is unstable due to the small contact area of the bracket, which reduces the reliability and durability of the product.
Išradimo tikslas - patikimumo ir ilgaamžiškumo padidinimas.The object of the invention is to increase reliability and durability.
Nurodytas tikslas pasiekiamas tuo , kad mikroelektromechaninio jungiklio gamybos būdas, kuriame ant didžiavaržio puslaidininkio padėklo formuoja elektrodus, užneša aukojamąjį sluoksnį, kurį padengia mechaniškai atsparia medžiaga, iš kurios formuoja gembę, išėsdinant po ja aukojamąjį sluoksnį. Remiantis išradimu, tiesioginės fotolitografijos būdu gembės atramos srityje formuoja fraktalines mikrostruktūras, kur elektroniniu būdu užgarina aliuminio sluoksnį, jame išėsdina kaukę.kelis kartus pakaitomis atliekant skystinį izotropinį ir sausąjį anizotopinį išėsdinimus ir galiausiai išėsdina aliuminio sluoksnį, po to atvirkštinės fotolitografijos būdu formuoja ištakos, užtūros ir santakos elektrodus, kur ant padėklo užneša fotorezistą sudaro jame elektrodų piešinį ir ant viso fotorezisto sluoksnio vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu metodu formuoja chromo dangą kurią vakuuminio termorezistyvinio garinimo būdu padengia aukso sluoksniu, o ant fotorezisto užgaravusius metalų sluoksnius pašalina organiniame tirpiklyje, po to ant viso padėklo paviršiaus elektronų pluošteliu metodu užgarina aukojamąjį vario sluoksnį, kuriame atlieka dalinį vario paėsdinimą kontaktinėms gembės viršūnėlėms suformuoti, o gembės atramos srityje tiesioginės fotolitografijos būdu atlieka gilų vario ėsdinimą ir atidengia kontaktinį aukso sluoksnį, po ko atvirkštinės fotolitografijos būdu formuoja gembę, kur vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu metodu sudaro aukso sluoksnį, ant kurio augina elektrocheminę nikelio dangą ir galutinai išėsdina aukojamąjį vario sluoksnį.This object is achieved by the fact that the manufacturing method of the microelectromechanical switch, in which the electrodes are formed on a heavy-duty semiconductor substrate, is covered by a sacrificial layer, which is covered by a mechanically resistant material from which the bracket is formed by etching the sacrificial layer. According to the invention, by direct photolithography, the brackets form fractal microstructures in the support area, where they electronically vaporize the aluminum layer, deposit the mask thereon. confluence electrodes, where the substrate is deposited with a photoresist to form a pattern of electrodes and to form a chromium plating on the entire photoresist layer by vacuum electron beam deposition, which is deposited on the substrate with an organic solvent, electron beam vaporization of the sacrificial copper layer, where it performs partial copper etching to form the contact tip ends and the beam support areas e performs direct photolithography on a deep copper etching process and exposes the gold contact layer, followed by reverse photolithography to form a bracket, whereby electron beam vacuum evaporation forms a gold layer on which the electrochemical nickel coating is deposited and the deposited copper layer finally deposited.
Išradimas paaiškinamas 1 brėžinyje, kuriame pavaizduota mikroelektromechaninio jungiklio schema.The invention is explained in Figure 1, which is a schematic diagram of a microelectromechanical switch.
Mikroelektromechaninis jungiklis susideda iš padėklo 1, ištakos 2, užtūros 3 ir santakos 4 elektrodų, ir gembės 5, kurios laisvajame gale yra kontaktines viršūnėles 6 ir kuri yra pritvirtinta prie padėklo per atramą 7, turinčią fraktalines mikrostruktūras . Mikroelektromechaninis jungiklis yra valdomas sudarius įtampą tarp užtūros 3 ir gembės 5, tokiu būdu sukuriama elektrostatinė jėgą kuri pritraukią gembę 5 prie santakos elektrodo 4 ir tokiu būdu uždaro grandinę. Pašalinus įtampą gembės 5 tamprumo jėgos grąžina ją į pradinę padėtį ir taip atjungia grandinę.The microelectromechanical switch consists of electrodes for the tray 1, the outlet 2, the gate 3 and the junction 4, and the bracket 5, which at its free end has contact tips 6 and which is attached to the tray through a support 7 having fractal microstructures. The microelectromechanical switch is controlled by applying a voltage between the gate 3 and the bracket 5, thereby generating an electrostatic force that draws the bracket 5 to the junction electrode 4 and thereby closes the circuit. When the voltage is removed, the elastic forces of the bracket 5 return it to its original position, thereby disconnecting the circuit.
Mikroelektromechaninio jungiklio gamybos būdas realizuojamas sekančiai.The method of manufacturing the microelectromechanical switch is implemented as follows.
Puslaidininkio padėklas 1 valomas chemiškai organiniuose tirpikliuose bei deguonies ir azoto dujų mišinio plazmoje. Tiesioginės fotolitografijos būdu ant puslaidininkio padėklo 1 , gembės 5 atramos 7 srityje formuojamos fraktalinės mikrostruktūros. Kad tai atlikti, ant puslaidininkio padėklo 1 elektroniniu būdu užgarinamas aukojamasis 100 nm storio aliuminio sluoksnis. Aliuminio sluoksnyje išėsdinama(ėsdiklis-Cr2O3:NH4F:H2O)kaukė fraktalinėms mikrostruktūroms gauti. Derinant skystinį izotropinį bei sausą anizotropinį (reaktyvų joninį) ėsdinimus ( kelis kartus keičiant ėsdinimo metodą) silicyje suformuojamos laiptuotų piramidžių formos didelio efektyvaus paviršiaus ploto fraktalinės mikrostruktūros. Skystinis izotropinis ėsdinimas silicio padėkle 1 atliekamas naudojant Sirtlo ėsdiklį ( HF:HNO3:C2H4O2), o anizotropinis ėsdinimas atliekamas SF6/N2 reakyviųjų dujų aukštojo dažnio plazmoje. Tokiu būdu suformuotos fraktalinės mikrostruktūros žymiai pagerina gembės 5 ir padėklo 1 sukibimą. Toliau ėsdiklyje pašalinamas aliuminio sluoksnis ir padėklas dar kartą valomas chemiškai organiniuose tirpikliuose bei deguonies ir azoto dujų mišinio plazmoje. Tuomet, atvirkštinės fotolitografijos būdu ant pulaidininkio padėklo suformuojami ištakos 2, užtūros 3, ir santakos 4 elektrodai. Tam atlikti, ant padėklo užnešamas fotorezistas ir jame formuojamas ištakos 2, užtūros 3 ir santakos 4 elektrodų piešinys.Vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu metodu suformuojama 30 nm storio chromo danga. Ant chromo dangos vakuuminio termorezistyvinio garinimo būdu užgarinamas 200 nm storio aukso sluoksnis. Ant fotorezisto užgaravę metalų sluoksniai “nusprogdinami ” virinant organiniame tirpiklyje ( dimetilformamide ). Ant viso padėklo paviršiaus elektronų pluošteliu užgarinamas aukojamasis 3000 nm storio vario sluoksnis. Tiesioginės fotolitogtagijos būdu aukojamajame sluoksnyje atliekamas dalinis vario paėsdinimas, skirtas kontaktinėms gembės viršūnėlėms 6 suformuoti. Toliau tiesioginės fotolitografijos būdu aukojamajame sluoksnyje, gembės 5 atramos 7 srityje, atliekamas gilus vario ėsdinimas ( ėsdiklis H2SO4: CrO3: H2O ), atidengiant kontaktinį aukso sluoksnį. Po to, atvirkštinės fotolitografijos būdu suformuojama gembė 5. Kad tai atlikti, vakuuminio garinimo elektronų pluošteliu būdu gembės 5 srityje suformuojamas 200 nm storio aukso sluoknis. Tada, fotoreziste su tuo pačiu fotošablonu formuojamas gembės 5 piešinys ir ant laidaus aukso paviršiaus auginama 3000 nm elektrocheminė nikelio danga. Elektrodų kontaktas užtikrinamas per padėklo 1 kraštuose mechaniškai atidengtą vario sluoksnį, kuris dengia visą paviršių ir turi kontaktą su aukso sluoksniu gembės formavimo srityje. Gembei formuoti naudojami tokie nikelio elektrocheminio nusodinimo rėžimai: katodinės srovės tankis jk = 5 A/dm2, T= 45-60°C, sulfamatinis elektrolitas NiįNhŲSOah: 4H2O, pH=3,6-4,2. Galiausiai išėsdinamas ( ėsdiklis H2SO4: CrCh: H2O ) aukojamasis sluoksnis .The semiconductor substrate 1 is cleaned chemically in organic solvents and in a plasma of a mixture of oxygen and nitrogen gas. By direct photolithography, fractal microstructures are formed on the semiconductor substrate 1 and the support region 7 of the support 5. To do this, the sacrificial layer of 100 nm aluminum is electronically vaporized on the semiconductor substrate 1. Aluminum-etched (etching-Cr 2 O3: NH4F: H2O) mask to obtain fractal microstructures. By combining liquid isotropic and dry anisotropic (reactive ionic) etching (with several modifications of the etching method), fractal microstructures of a large effective surface area are formed in the form of stepped pyramids. Liquid isotropic etching on a silicon substrate 1 is performed using a Sirtl etcher (HF: HNO3: C2H4O2) and anisotropic etching is performed on high-frequency plasma of SF6 / N2 reactive gas. The fractal microstructures thus formed significantly improve the adhesion of the bracket 5 and the substrate 1. Further, the aluminum layer is removed from the pickle and the substrate is chemically cleaned again in organic solvents and in the oxygen / nitrogen gas plasma. Then, by reverse photolithography, the electrodes of the source 2, the gate 3, and the junction 4 are formed on the conductive substrate. To do this, a photoresist is applied to the substrate and a drawing of the electrode 2, the gate 3 and the junction 4 is formed on the substrate. The electron beam vacuum evaporation method produces a 30 nm thick chromium coating. A chromium plating is applied to a 200 nm thick gold layer by vacuum thermoresistive evaporation. The layers of metal which have evaporated on the photoresist are 'decomposed' by boiling in an organic solvent (dimethylformamide). The sacrificial layer of 3000 nm copper is electron beam vaporized on the entire surface of the substrate. By direct photolithografting, the copper in the sacrificial layer is partially etched to form the contact tip 6. Next, deep copper etching (H2SO4: CrO3: H2O etcher) is performed on the sacrificial layer by direct photolithography, in the support area 7 of the bracket 5, exposing the contact gold layer. Then, a reversible photolithography clamp 5 is formed to do this by vacuum electron beam evaporation to form a 200 nm gold layer in the clamp region 5. Then, a drawing of the bracket 5 is formed in a photoresist with the same photographic template and a 3000 nm electrochemical nickel coating is grown on a conductive gold surface. The electrode contact is provided through a mechanically exposed copper layer at the edges of the substrate 1 which covers the entire surface and has a contact with a gold layer in the clamp forming region. The following modes of nickel electrochemical deposition are used to form the cladding: cathodic current density jk = 5 A / dm 2 , T = 45-60 ° C, sulfamate electrolyte Ni-NH 2 SO 2: 4H 2 O, pH = 3.6-4.2. Finally, the sacrificial layer (etching H2SO4: CrCh: H2O) is etched.
Daugkartiniai tyrimai parodė, kad palyginus su prototipu, gembės formavimui panaudota mechaniškai atsparesnė medžiaga (nikelis vietoj silicio dioksido) ženkliai padidina jungiklio ilgaamžiškumą o padėkle , gembės atramos srityje suformuotos fraktalinės mikrostruktūros padidina efektyvųjį gembės kontaktavimo plotą ir tokiu būdu užtikrina žymiai geresnę adheziją ko pasėkoje padidėja jungiklio patikimumas ir ilgaamžiškumas.Multiple studies have shown that the use of a mechanically resistant material (nickel instead of silica) to form the bracket significantly increases the durability of the switch compared to the prototype, while the fractal microstructures in the support area reliability and durability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LT2003036A LT5208B (en) | 2003-05-12 | 2003-05-12 | A method for manufacturing of microelectromechanical switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LT2003036A LT5208B (en) | 2003-05-12 | 2003-05-12 | A method for manufacturing of microelectromechanical switch |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
LT2003036A LT2003036A (en) | 2004-11-25 |
LT5208B true LT5208B (en) | 2005-04-25 |
Family
ID=33432472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
LT2003036A LT5208B (en) | 2003-05-12 | 2003-05-12 | A method for manufacturing of microelectromechanical switch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
LT (1) | LT5208B (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5578976A (en) | 1995-06-22 | 1996-11-26 | Rockwell International Corporation | Micro electromechanical RF switch |
US6016092A (en) | 1997-08-22 | 2000-01-18 | Qiu; Cindy Xing | Miniature electromagnetic microwave switches and switch arrays |
-
2003
- 2003-05-12 LT LT2003036A patent/LT5208B/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5578976A (en) | 1995-06-22 | 1996-11-26 | Rockwell International Corporation | Micro electromechanical RF switch |
US6016092A (en) | 1997-08-22 | 2000-01-18 | Qiu; Cindy Xing | Miniature electromagnetic microwave switches and switch arrays |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
LT2003036A (en) | 2004-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10008655B2 (en) | Suspended superconducting qubits | |
US6737668B2 (en) | Method of manufacturing structure with pores and structure with pores | |
US20140322850A1 (en) | Method for forming an organic device | |
JP5244396B2 (en) | Lift-off patterning method using energy-induced local removal of solid condensate gas layer | |
EP0187882B1 (en) | Process for the production of low-resistance contacts | |
US20050130422A1 (en) | Method for patterning films | |
JPH06283382A (en) | Manufacture of multilayer capacitor | |
LT5208B (en) | A method for manufacturing of microelectromechanical switch | |
Djenizian et al. | Electron-beam induced nanomasking for metal electrodeposition on semiconductor surfaces | |
US5171718A (en) | Method for forming a fine pattern by using a patterned resist layer | |
KR20040106331A (en) | Plasma polymerized electron beam resist | |
JPH0473291B2 (en) | ||
JP2010283240A (en) | Method of patterning thin film, device, and method of manufacturing the same | |
JPH0314172B2 (en) | ||
RU2816118C1 (en) | Method of making tunnel junction with double insulation | |
CN116133495B (en) | Preparation method of carbon-based sensing chip | |
Guo et al. | Study of improvement in silicon bulk micromachining by metal assisted chemical etching | |
CN104528634B (en) | Side wall forming manufacturing method of nano structure | |
FI130437B (en) | A method and a system for generating a high-resolution pattern on a substrate | |
US20230399736A1 (en) | A method and a system for generating a high-resolution pattern on a substrate | |
EP3660884A1 (en) | Method for fabricating dielectric micro-spacers on different substrates | |
JPS60208873A (en) | Manufacture of josephson junction element | |
JPH0745816A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
EP0318037A2 (en) | Method for forming a fine pattern by using a patterned resist layer | |
KR100202498B1 (en) | Method of planarization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20090512 |