TWI492259B - 具有一透過開關自電路徑所去耦之通量路徑和一不依賴核心結構之懸浮結構的微機電系統繼電器以及形成其之方法 - Google Patents

Description

具有一透過開關自電路徑所去耦之通量路徑和一不依賴核心結構之懸浮結構的微機電系統繼電器以及形成其之方法

本發明相關於繼電器，尤其是相關於具有一透過開關自電路徑所去耦的自磁性作用之通量路徑和一不依賴核心結構之懸浮結構的MEMS繼電器，以及形成其之方法。

一開關是一眾所皆知的在元件中的連接、不連接或改變連接的元件。一電開關是當該開關呈現「關閉」時，該開關提供一低阻抗電路徑；並且當該開關呈現「打開」時，提供一高阻抗電路徑。一機械電開關是一種藉由將兩電連接器以物理的方式連結在一起所形成的低阻抗電路徑和藉由將該兩電連接器以物理的方式相互分隔所形成的高阻抗電路徑的開關型態。

一作用器是一眾所皆知的用於移除或控制一機械構件以移除或控制另一元件的機械元件。該作用器通常與機械電開關一同使用以移除或控制關閉和打開該開關的一機械構件，因此提供個別對應於該作用器的低阻抗或高阻抗電路徑。

一繼電器由一開關和一作用器所組成，其中在該作用器內的機械構件回應於在一電流狀況中的電磁改變而移動。例如，由於在線圈中的電流顯現或空乏所致的電磁改變可能導致在該作用器中的機械構件關閉或打開該開關。

某一執行作用器與繼電器的途徑是使用微機電系統(micro-electromechanical system，MEMS)技術。使用用來形成傳統半導體結構(諸如該互連結構)的相同製造製程來形成MEMS元件，致使其提供與一晶粒上的電晶體電連接。

傳統的MEMS繼電器的某一弊端是促使該元件的通量路徑也典型依循透過該開關的電路徑。傳統地，繼電器是當作於電力開關使用，並且由於在該線圈附近的電流中的波動(也就是通量)所致，因此透過該開關的信號下降已不是值得關心的。

然而，當MEMS繼電器透過該開關通過具有非常微小的振幅的信號時，在該線圈附近的電流波動(也就是通量)能導致透過該開關通過一不接受程度的信號。因此有用於具有一透過開關自電路徑所去耦的通量路徑的MEMS繼電器的需要。

另一傳統MEMS繼電器的弊端是該懸浮結構典型是作為部分該核心結構以形成。然而，該懸浮與核心結構一般具有相衝突的要求。理想的核心結構形貌是以一具有大橫截面積的短通量路徑。然而，理想的懸浮結構形貌是以一具有小橫截面積的長通量路徑，因為其減少了傳動杆的彈簧剛度，並且因此其作用力被要求關閉該開關。因此，也有用於一不依賴核心結構之具有一懸浮結構的MEMS繼電器的需要。

一微機電系統繼電器透過開關結構自電路徑將通量路 徑去耦，以排除起因於磁通量波動之訊號下降。該磁通量波動是由在磁性作用期間透過於核心附近的線圈產生的電流波動所導致。

在某一實施例中，一種MEMS繼電器包含：一觸碰一介電結構的核心，該核心具有導磁性材料；一觸碰該介電結構的線圈，該線圈纏繞著該核心；一觸碰該介電結構的開關構件；以及一觸碰該介電結構的懸浮構件，該懸浮結構具有一導磁性材料，當沒有電流透過該線圈流動時，懸浮構件沒有任何部份觸碰到該核心，該懸浮構件可回應於透過該線圈的電流流動而朝向該線圈移動。

在另一實施例中，一種形成一MEMS繼電器之方法包含：形成一些相分隔的較低線圈構件，其形成該線圈的一些較低水平部份；形成一觸碰該相分隔的較低線圈構件之較低介電層；形成一觸碰該較低介電層之犧牲結構；形成觸碰該較低介電層的一核心、一開關構件和一懸浮構件，該懸浮構件觸碰該犧牲層，開關構件沒有任何部份觸碰該核心。

較佳詳細地描述將顯示於下，本發明是一種MEMS繼電器和一種形成該繼電器的方法，其具有一透過開關自電路徑所去耦的自磁性作用的通量路徑。此外，該MEMS繼電器具有一不依賴核心結構之懸浮結構。

圖1顯示根據本發明的一種形成該MEMS繼電器的方 法100的範例。如圖1所示，在110中，方法100藉形成一些相分隔的較低線圈構件而開始，該較低線圈構件形成一待形成的線圈的較低水平部份。此外，一對輸入/輸出構件可隨意地在該較低線圈構件形成的同時來形成。

圖2A-15A、2B-15B、2C-15C和2E-15E顯示根據本發明說明方法100的範例的一組圖。圖2A-3A、2B-3B、2C-3C、2D-3D和2E-3E顯示根據本發明說明形成一些相分隔的較低線圈構件的方法100的範例的一組圖。

如圖2A-2E所示，方法100利用傳統形成的一具有重疊基本介電層212的單晶矽半導體晶圓210。基本介電層212可以一未包含金屬結構的介電層或一包含金屬結構的介電層(諸如一金屬互連結構的介電層)為代表。

當形成如一金屬互連結構的介電層時，基本介電層212包含典型的鋁之金屬軌跡的位準、將底部金屬軌跡與在晶圓210上的區域相電連接的一大量的接觸和將鄰近層間的金屬軌跡相連接一起的一大量的金屬內部通孔。進一步，在頂部金屬層中的金屬軌跡的頂部表面上的所選區域是如提供外部連接點的墊般運作。

在本範例中，基本介電層212以也包含墊P1-P4的金屬互連結構的介電質為代表。墊P1和P2為提供用於一待形成的線圈的電連接的在金屬頂部層中的兩個金屬軌跡的頂部表面上的所選區域，同時墊P3和P4為提供用於一待形成的線圈的電輸入/輸出連接的在金屬軌跡的頂部表面上的所選區域。(只有墊P1-P4並且沒有整個金屬互連結構是為 清楚說明以橫截面所示。)

再次參照圖2A-2E，方法100藉在基本介電層212的頂部表面上形成一金屬層214而開始。在本範例中，由於基本介電層212以一金屬互連結構的介電層為代表，所以金屬層214也形成在墊P1-P4的頂部表面上。

例如，金屬層214可包含一層鈦(例如100埃的厚度)、一層氮化鈦(例如200埃的厚度)、一層鋁銅(例如1.2微米的厚度)、一層鈦(例如44埃的厚度)和一層氮化鈦(例如250埃的厚度)。一旦金屬層214已形成，一較低遮罩216在金屬層214的頂部表面上形成並圖案化。

如圖3A-3E所示，接著是遮罩216的形成和圖案化，蝕刻金屬層214以移除金屬層214的已曝露區域並且形成一些相分隔的較低線圈構件220。該具有一馬蹄鐵形狀的較低線圈構件220形成該待形成的線圈的較低側邊。在本範例中，由於基本介質層212以一金屬互連結構的介電層為代表，所以與該待形成的線圈的相反末端相符的較低線圈構件220的末端是以物理與電連接到墊P1和P2。

此外，該蝕刻可隨意地形成與該輸入/輸出墊P3和P4相電連接的一對較低輸入/輸出構件222。在該較低線圈構件220和該對較低輸入/輸出構件222已形成之後，移除遮罩216。

回至圖1，一旦該較低線圈構件和該對較低輸入/輸出構件已形成之後，方法100移動到112以形成一觸碰該較低線圈構件和該對輸入/輸出構件的較低介電層。圖4A、4B、4C、4D和4E顯示根據本發明說明形成一較低介電層的方法100的範例的一組圖。

如圖4A-4E所示，諸如一氧化層的較低介電層224將形成在基本介電層212、較低線圈構件220和該對較低輸入/輸出構件222上。例如，可藉沉積一氧化物以形成較低介電層，並且然後化學機械拋光氧化物以具有例如在基本介電層212上的一目標厚度，例如2000埃。

參照回圖1，在已形成較低介電層之後，方法100移動到114以形成一觸碰到該較低介電層的犧牲結構。圖5A-6A、5B-6B、5C-6C、5D-6D和5E-6E顯示根據本發明說明形成一犧牲結構的方法100的範例的一組圖。

如圖5A-5E所示，一旦較低介電層224已形成，一犧牲結構226將形成在較低介電層224的頂部表面上。例如，具有例如2000埃的厚度的一層非晶矽能形成在較低介電層224的頂部表面上。一旦犧牲層226已形成，一遮罩228在犧牲層226的頂部表面上形成並圖案化。

如圖6A-6E所示，接著是遮罩228的形成和圖案化，蝕刻犧牲層226以移除犧牲層226的已曝露區域並且形成一犧牲結構230。在已蝕刻犧牲層226以形成犧牲結構230之後，移除遮罩228。

再次參照圖1，在已形成該犧牲結構之後，方法100移動到116以形成一核心、一開關構件和一觸碰該較低介電層的懸浮結構，開關構件沒有任何部份觸碰該核心。圖7A-9A、7B-9B、7C-9C、7D-9D和7E-9E顯示根據本發明說明形成一核心、一開關構件和一犧牲構件的方法100的範例的一組圖。

如圖7A-7E所示，在犧牲結構230形成之後，一晶種層232形成在較低介電層224和犧牲結構230的頂部表面上。例如，晶種層可藉沉積300埃的鈦、3000埃的銅和300埃的鈦而形成。在已形成晶種層232之後，一電鍍鑄模234(以斜線顯示)在晶種層232的頂部表面上形成並圖案化。

再來，接著是電鍍鑄模的形成，如圖8A-8E所說明，剝除該頂部鈦層並且藉電鍍一例如10微米的厚度以沉積諸如一鎳和鐵的合金的類似永久的磁性材料以形成一核心236、一開關構件238和一懸浮構件240。

在這之後，移除電鍍鑄模234，接著將晶種層232的底部區域移除。如圖9A-9E所示，反映該待形成的線圈的形狀的核心236也具有一置於該較低線圈構件220上的馬蹄鐵形狀，同時開關構件238具有一接觸側壁244。

進一步如圖9A-9E所示，懸浮構件240具有一中間構件246。中間構件246置在核心236和開關構件238之間，並且置於鄰近開關構件238的接觸側壁244。結果，中間構件246藉一作用溝槽250與核心236分隔，同時中間構件246藉一接觸溝槽252與該開關構件238的接觸側壁244分隔。

作用溝槽250可做的比接觸溝槽252明顯大點，因此確保當繼電器作用時，一電連接將總是形成著。該作用溝槽250和接觸溝槽252的大小藉由在電鍍鑄模234中圖案化以界定之。進一步，在本範例中，也形成中間構件246以具有一半圓形狀，並且指向核心236以形成一軌道形狀。懸浮構件240也包含一彈簧構件254。在本範例中，如圖9A-9E所示，彈簧構件254以提供懸浮構件240與較低介電層224觸碰的唯一點的基本區域256和沿著中間構件246與介電層224分隔的延伸區域260所執行。

再次參照圖1，在已形成該核心、開關構件和懸浮構件之後，方法100移動到118以形成接觸該較低線圈構件的頂部與側邊以形成一核心、一位在該開關構件上之導電第一開關軌跡和一位在該懸浮構件上並且乘騎之導電第二開關軌跡，線圈沒有任何部份纏繞著該懸浮構件。

圖10A-14A、10B-14B、10C-14C、10D-14D和10E-14E顯示根據本發明說明形成接觸該較低線圈構件的頂部與側邊以形成一核心、一位在該開關構件上之導電第一開關軌跡和一位在該懸浮構件上並且乘騎之導電第二開關軌跡的方法100的範例的一組圖。

如圖10A-10E所示，在已形成該核心236、開關構件238和懸浮構件240之後，並且在將電鍍鑄模234和晶種層232的底部區域移除之後，諸如一氧化層的較高介電層形成在較低介電層224、核心236、開關構件238和懸浮構件240上。例如，較高介電層262可藉在較低介電層224上沉積一致的例如1微米的厚度的氧化物而形成。在已形成較高介電層262之後，然後諸如一層光阻的一遮罩264在較高介電層262的頂部表面上形成並圖案化。

如圖11A-11E所示，接著是遮罩264的形成和圖案化，蝕刻該較高介電層262和底部較低介電層224的已曝光區域以形成一些垂直開口266。該垂直開口266包含形成待形成的線圈的較低側邊的所曝露的較低線圈構件220的末端的頂部表面的通孔型開口。該垂直開口也曝露該對較低輸入/輸出構件222。此外，該垂直開口266也形成自懸浮構件240周圍的基本區域256延伸並再次回到基本區域256的一溝渠。

根據本發明，該犧牲結構230的已曝露區域在此次蝕刻期間未被移除。結果，垂直開口266以對用於形成犧牲結構230的材料具有高度選擇的蝕刻來形成。此外，形成具有一如較低介電層224相同厚度的犧牲結構230也可以形成比較低介電層224厚，以確保在該蝕刻之後，特定部分的犧牲結構230的已曝露區域仍舊保留。接著是該蝕刻，然後移除該遮罩264。

如圖12A-12E所示，一旦已移除遮罩264，一晶種層270是形成在該較低線圈構件220的已曝露區域、該已曝露的輸入/輸出構件222、較低介電層224、犧牲結構230和較高介電層262的頂部表面。例如，晶種層270可藉沉積300埃的鈦、3000埃的銅和300埃的鈦而形成。在已形成晶種層270之後，一電鍍鑄模272(以斜線顯示)在晶種層270的頂部表面上形成並圖案化。在電鍍鑄模272中的圖案化在圖12A中以斜線顯示。

再者，如圖13A-13E所示，接著是電鍍鑄模272的形成和圖案化，剝除該頂部鈦層並且藉由電鍍以沉積銅以形成一些線圈的銅側邊部分274和一些線圈的銅較高部分276。此外，該電鍍也形成具有一側壁接觸282的第一開關軌跡280和具有一側壁接觸286的第二開關軌跡284。該第一和第二開關軌跡280和284也觸碰到該輸入/輸出構件222以達到一電連接。進一步如圖13A-13E所示，較低線圈構件220-1、側邊區域274-1和較高區域276-1形成某一線圈迴圈的三側邊。如圖14A-14E所示，接著是此動作，移除電鍍鑄模272和晶種層270的底部區域。

再次參照圖1，在已形成該線圈、導電第一開關軌跡和導電第二開關軌跡之後，方法100移動到120以移除該犧牲結構，致使該懸浮構件回應於透過該線圈的電流流動的變化而移動。

換言之，當該懸浮構件回應於透過該線圈的電流流動的變化而移動時，該第二導電軌跡製造和破壞與該第一導電軌跡的電接觸。此外，當一電流透過該線圈流動時，一磁通量通過部份的懸浮構件並且實質上沒有磁通量通過該第一和第二導電軌跡。

圖15A-15E顯示根據本發明說明移除犧牲結構230的方法100的範例的一組圖。如圖15A-15E所示，在已形成該核心、第一開關軌跡280和第二開關軌跡284之後，移除犧牲結構230。犧牲結構230的移除使得中間構件246和彈簧構件254的延伸區域260漂浮。例如，在如圖15A-15E所示的範例中，中間構件246和延伸構件260彼此漂浮，其僅透過基本區域256連接到較低介電層224。

漂浮的延伸區域260藉底部犧牲結構230與較低介電層224垂直地相分隔，所以在已移除底部犧牲結構230之後漂浮。結果，犧牲結構230的厚度決定一偏移溝槽290，其置於在較低介電層224和漂浮的延伸區域260之前的垂直間隔。

因此，如圖15A-15E所示，本發明的方法所形成的MEMS繼電器1500包含核心236和圍繞該核心236的線圈1510。線圈1510可藉較低線圈構件220、銅側邊區域274和銅較高區域276所執行。此外，核心236和線圈1510皆接觸較低介電層224。

進一步如圖15A-15E所示，MEMS繼電器1500也包含一開關結構1512和一懸浮結構1514。開關結構1512可藉觸碰到較低介電層224的開關構件1512和較高介電層262所執行。懸浮結構1514可藉觸碰到較低介電層224的懸浮構件240和較高介電層262所執行。進一步，沒有部分線圈1510纏繞著懸浮結構1514。

另外如圖15A-15E所示，MEMS繼電器1500包含沿開關結構1512所觸碰和延伸的第一開關軌跡280，和沿懸浮結構1514所觸碰和延伸的第二開關軌跡284。進一步，第一開關軌跡280具有一第一側壁接觸282並且第二開關軌跡284具有一第二側壁接觸286。

在操作中，當在線圈1510中沒有電流顯現時，懸浮結構1514如圖15A所示置於一靜止位置。此外，當線圈1510中沒有電流顯現時，懸浮結構1514和核心236以一最小距離X所分隔，同時，當線圈1510中沒有電流顯現時，第一側壁接觸282和第二側壁接觸286以一等於或小於該最小距離X的最小距離Y所分隔。依次，該最小距離Y提供一高阻抗電路徑。

因此，MEMS繼電器1500的某一優勢是懸浮構件1514不依賴核心236(即，當沒有電流透過線圈1510流動時，沒有部分懸浮結構1514觸碰核心236)。因此，當核心236可作為一短通量路徑而改善時，可改善該懸浮結構1514以減少該彈簧的剛度。

在另一方面，當電流透過線圈1510流動並產生一比懸浮結構1514的彈簧作用力強的電磁場，該懸浮結構1514朝著核心236移動以致使該第一和第二側壁接觸282和286相觸碰，所以提供一低阻抗電路徑。

因此，當電流透過線圈1510流動時，該第二開關軌跡284的第二側壁接觸286朝著該第一開關軌跡280的第一側壁接觸282移動並觸碰之，並且當沒有電流透過線圈1510流動時，其朝遠離該第一開關軌跡280的第一側壁接觸282移動。因此，當沒有電流透過線圈1510流動時，沒有部分懸浮結構1514觸碰核心236。

進一步，如圖15A所示，根據本發明，當電流透過線圈1510流動時，一磁通量1516通過部份的懸浮構件240，並且同時，當電流透過線圈1510流動時，實質上沒有磁通量通過該第一和第二導電軌跡280和284。因此，本發明的 某一優勢是MEMS繼電器1500對在該核心附近的電流的波動(也就是通量)敏感。結果，具有非常小振幅的信號可以無通量基(flux-based)的破壞來通過繼電器1500。

因此，根據本發明的形成一MEMS繼電器的方法已描述之。顯示於圖1的組件能以一些不同方式執行。例如，形成描述於圖1的組件110中的線圈的較低水平區域之相分隔的較低線圈構件可以替代形成之。

圖16A-18A、16B-18B、16C-18C、16D-18D和16E-18E顯示根據本發明說明方法100的執行組件110的替代方式的第一範例的一組圖，其形成該待形成的線圈的一些相分隔的較低線圈構件。

如圖2A-3E所示的範例，在圖16A-18E所示的範例也利用具有重疊基本介電層212的單晶矽半導體晶圓210。該圖16A-18E的範例由在基本介電層212上形成一晶種層1610和透過在基本介電層212中的開口曝露墊P1-P4而開始。

一旦已形成晶種層1610，一電鍍鑄模1612將形成在晶種層1610的頂部表面上。如圖17A-17E所示，接著是電鍍鑄模1612的形成，藉電鍍將銅沉積以形成一些分隔的較低線圈構件220和該對較低輸入/輸出構件222。

如圖18A-18E所示，在已形成該較低線圈構件220和該對較低輸入/輸出構件222之後，隨著藉晶種層1610的底部區域的移除將電鍍鑄模1612移除。如所示，在圖18A-18E所說明的結構相似於在圖3A-3E所示的結構。

圖19A-21A、19B-21B、19C-21C、19D-21D和19E-21E顯示根據本發明說明方法100的執行組件110的替代方式的第二範例的一組圖，其形成該待形成的線圈的一些相分隔的較低線圈構件。

如圖2A-3E所示的範例，在圖19A-21E所示的範例也利用具有重疊基本介電層212的單晶矽半導體晶圓210。該圖19A-21E的範例由在基本介電層212的頂部表面上形成一遮罩1910而開始。接著是這動作，在基本介電層212的頂部表面中蝕刻該基本介電層212的已曝露區域以形成一些相分隔的溝渠1912，其將界定該待形成的線圈的相分隔較低線圈構件。某一溝渠1912曝露成墊P1，同時另一溝渠1912曝露成墊P2。此外，該蝕刻也在基本介電層212中形成一對曝露該對墊P3和P4的開口1914。

如圖20A-20E所示，接著在適當的位置以遮罩1910蝕刻，一銅結構1916形成在基本介電層212、墊P1-P4和遮罩1910的已曝露區域上的該溝渠1912和開口1914中。例如，銅結構1916可藉蒸鍍依序形成300埃的鈦、1微米的銅和300埃的鈦。

再者，如圖21A-21E所示，在已形成銅結構1916之後，剝除遮罩1910，依次，移除該銅結構1916的重疊層。該遮罩1910的移除使得僅在基本介電層212上留下該銅結構1916，因此形成一些相分隔較低線圈構件220和該對較低輸入/輸出構件222。如所示，除了重新排列，在圖21A-21E所說明的結構相似於在圖3A-3E所示的結構。

圖22A-26A、22B-26B、22C-26C、22D-26D和22E-26E顯示根據本發明說明方法100的執行組件118的替代方式的範例的一組圖，其形成該待形成的線圈的頂部和側邊並且用於開關的軌跡。

圖22A-26E的範例是與圖2A-15E的範例中透過晶種層270的形成是相同的，在電鍍鑄模272的場所中的該晶種層270的頂部表面上形成一電鍍鑄模2210是不同的。電鍍鑄模2210不同於電鍍鑄模272，電鍍鑄模2210防止該第一和第二側壁接觸282和286自該待形成的銅形成之。該鑄模2210中的圖案在圖22A中以斜線顯示。

再者，接著是鑄模2210的形成，藉蒸鍍沉積銅以形成一些該線圈的銅側邊區域274和一些該線圈的銅較高區域276。此外，該電鍍也形成一除了沒有側壁接觸282外皆與開關結構280相同的第一開關軌跡2212和一除了沒有側壁接觸286外皆與開關結構284相同的第二開關軌跡2214。接著是這動作，如圖23A-23E所示，移除鑄模2210和晶種層270的底部區域。

接著是這個動作，如圖24A-24E所示，在較高介電層262、銅較高區域276、第一開關軌跡2212和第二開關軌跡2214上形成一遮罩2216並圖案化。一旦已形成遮罩216並圖案化，諸如一層鈦、鎳或鉻的導電層2220和一金的重疊層將沉積在開關構件238周圍的較高介電層262的已曝露區域、懸浮構件262周圍的較高介電層262的已曝露區域、犧牲結構230的已曝露區域和遮罩2216上。當濺射時，鈦、鎳、鉻和金提供在彼此面對的開關構件238和懸浮構件240的高度高寬比(垂直)側壁上一良好的聚集。依序，鈦、鎳和鉻改善金的黏著。

如圖25A-25E所示，在已形成導電層2220之後，剝除遮罩2216，其依序移除導電層2220的重疊層。遮罩2216的移除使得導電層2220保留在開關構件238和第一開關軌跡2212上的較高介電層262的側壁和在懸浮構件240和第二開關軌跡2214上的較高介電層262的射側壁上，因此形成第一開關軌跡2212的側壁接觸2222和面對側壁接觸2222的第二開關軌跡2214的側壁接觸2224。

接著是這個動作，如圖26A-26所示，移除犧牲結構230。犧牲結構230的移除使得中間構件246和如之前漂浮的彈簧構件254的延伸區域260，但有金屬接觸。

除上述之外，該結構可以有不同形狀而形成。例如，可形成遮罩228以具有不同的形狀，致使犧牲結構230具有不同形狀。此外，可形成電鍍鑄模234以具有與犧牲結構230的形狀相符的不同形狀，致使核心236、開關構件238和懸浮構件240具有不同形狀。

例如，圖27A-27E顯示根據本發明說明具有不同形狀的犧牲結構230和彈簧構件254的範例的一組圖。在圖27A-27E的範例中，彈簧構件254以一對各包含一基本區域256和一C形延伸區域260的相面對結構而形成。

進一步，圖28A-28E顯示根據本發明說明具有不同形狀的犧牲結構230、核心254、中間構件246和彈簧構件254的範例的一組圖。在圖28A-28E的範例中，核心236以近似完美的甜甜圈形而形成，同時中間構件246以楔形或派形而形成，其適用於在近似完美的甜甜圈形中的開口。此外，彈簧構件254以一對各包含一基本區域256和一C形延伸區域260的相面對結構而形成。

當注意上述，介電層212可以排除金屬結構的介電層為代表。當排除金屬結構時，該與線圈1510電連接可以藉例如將代表線圈1510的相反末端的銅較高區域276上的點線接合來達成。此外，與第一和第二開關軌跡280和284的連接可藉例如線接合來達成。本發明的另一優勢是本發明要求相對較低的處理溫度。結果，本發明適用於傳統的後端COMS製程。

應可明瞭，本發明的範例中的上述描述，和可以實踐本發明的描述於此的本發明的各種替代物。例如，該各種晶種層可如銅晶種層來執行，如需要或如鎢、鉻或組成物晶種層，以提供該正確的歐姆和機械(剝)的特點。此外，一雙拋開關可藉使用如彼此相對映的影像定位的兩MEMS繼電器1500簡單製造。因此，本發明意圖藉下述申請專利範圍界定本發明範疇和該些申請專利範圍的範疇內的結構和方法和因此涵蓋的其等效物。

100‧‧‧方法

110-120‧‧‧方法100之步驟

210‧‧‧晶圓

212．．．基本介電層

214．．．金屬層

216．．．較低遮罩

220．．．較低線圈構件

220-1．．．較低線圈構件

222．．．較低輸出/輸入構件

224．．．較低介電層

226．．．犧牲層

228．．．遮罩

230．．．犧牲層

232．．．晶種層

234．．．電鍍鑄模

236．．．核心

238．．．開關構件

240．．．懸浮構件

244．．．接觸側壁

246．．．中間構件

250．．．作用溝槽

252．．．接觸溝槽

254．．．彈簧構件

256．．．基本區域

260．．．延伸區域

262．．．較高介電層

264．．．遮罩

266．．．垂直開口

270．．．晶種層

272．．．電鍍鑄模

274．．．銅側邊區域

274-1．．．側邊區域

276．．．銅較高區域

276-1．．．較高區域

280．．．第一開關軌跡

282．．．側壁接觸

284．．．第二開關軌跡

286．．．側壁接觸

290．．．偏移溝槽

1500．．．MEMS繼電器

1510．．．線圈

1512．．．開關結構

1514．．．懸浮結構

1516．．．磁通量

1610．．．晶種層

1612．．．電鍍鑄模

1910．．．遮罩

1912．．．溝渠

1914．．．開口

1916．．．銅結構

2210．．．電鍍鑄模

2212‧‧‧第一開關軌跡

2214‧‧‧第二開關軌跡

2216‧‧‧遮罩

2220‧‧‧導電層

2222‧‧‧側壁接觸

2224‧‧‧側壁接觸

P1-P4‧‧‧墊

圖1是根據本發明說明一種形成一MEMS繼電器的方法100的範例圖。

圖2A-15A、2B-15B、2C-15C和2E-15E是根據本發明說明方法100的範例的一組圖。圖2A-15A是一平面圖。圖2B-15B是一分別取自於沿著圖2A的2B-2B線到圖15A的15B-15B線的橫截面圖。圖2C-15C是一分別取自於沿著圖2A的2C-2C線到圖15A的15C-15C線的橫截面圖。圖2D-15D是一分別取自於沿著圖2A的2D-2D線到圖15A的15D-15D線的橫截面圖。圖2E-15E是一分別取自於沿著圖2A的2E-2E線到圖15A的15E-15E線的橫截面圖。

圖16A-18A、16B-18B、16C-18C、16D-18D和16E-18E是根據本發明說明方法100的執行組件100的替代方法的第一範例的一組圖。圖16A-18A是一平面圖。圖16B-18B是一分別取自於沿著圖16A的16B-16B線到圖18A的18B-18B線的橫截面圖。圖16C-18C是一分別取自於沿著圖16A的16C-16C線到圖18A的18C-18C線的橫截面圖。圖16D-18D是一分別取自於沿著圖16A的16D-16D線到圖18A的18D-18D線的橫截面圖。圖16E-18E是一分別取自於沿著圖16A的16E-16E線到圖18A的18E-18E線的橫截面圖。

圖19A-21A、19B-21B、19C-21C、19D-21D和19E-21E是根據本發明說明方法100的執行組件100的替代方法的第二範例的一組圖。圖19A-21A是一平面圖。圖19B-21B是一分別取自於沿著圖19A的19B-19B線到圖21A的21B-21B線的橫截面圖。圖19C-21C是一分別取自於沿著圖19A的19C-19C線到圖21A的21C-21C線的橫截面圖。 圖19D-21D是一分別取自於沿著圖19A的19D-19D線到圖21A的21D-21D線的橫截面圖。圖19E-21E是一分別取自於沿著圖19A的19E-19E線到圖21A的21E-21E線的橫截面圖。

圖22A-26A、22B-26B、22C-26C、22D-26D和22E-26E是顯示根據本發明說明方法100的執行組件118的替代方式的範例的一組圖。圖22A-26A是一平面圖。圖22B-26B是一分別取自於沿著圖22A的22B-22B線到圖26A的26B-26B線的橫截面圖。圖22C-26C是一分別取自於沿著圖22A的22C-22C線到圖26A的26C-26C線的橫截面圖。圖22D-26D是一分別取自於沿著圖22A的22D-22D線到圖26A的26D-26D線的橫截面圖。圖22E-26E是一分別取自於沿著圖22A的22E-22E線到圖26A的26E-26E線的橫截面圖。

圖27A-27E是根據本發明說明具有不同形狀的犧牲結構230和彈簧構件254的範例的一組圖。

圖28A-28E是根據本發明說明具有不同形狀的犧牲結構230、核心254、中間構件246和彈簧構件254的範例的一組圖。

220．．．較低線圈構件

224．．．較低介電層

236．．．核心

240．．．懸浮構件

262．．．較高介電層

274．．．銅側邊區域

276．．．銅較高區域

280．．．第一開關軌跡

282．．．側壁接觸

284．．．第二開關軌跡

286．．．側壁接觸

1510．．．線圈

1512．．．開關結構

1514．．．懸浮結構

1516．．．磁通量

Claims (14)

1. 一種微機電系統(micro-electromechanical system，MEMS)繼電器，其包含：一觸碰一介電結構的核心，該核心具有導磁性材料；一觸碰該介電結構的線圈，該線圈纏繞著該核心；一觸碰該介電結構的開關構件；以及一觸碰該介電結構的懸浮構件，該懸浮構件具有一導磁性材料，當沒有電流透過該線圈流動時，該懸浮構件沒有任何部份觸碰到該核心，該懸浮構件可回應於透過該線圈的電流流動而朝向該線圈移動。
2. 根據申請專利範圍第1項之微機電系統繼電器，進一步包括：一觸碰該開關構件的第一導電軌跡，該第一導電軌跡具有在該開關構件的垂直側壁上的一第一側壁接觸；以及一觸碰該懸浮構件的第二導電軌跡，該第二導電軌跡具有在該懸浮構件的垂直側壁上的一第二側壁接觸。
3. 根據申請專利範圍第2項之微機電系統繼電器，其中，當該懸浮構件回應於透過該線圈的電流流動的變化而移動時，該第二導電軌跡製造和破壞與該第一導電軌跡的電接觸。
4. 根據申請專利範圍第3項之微機電系統繼電器，其中，當一電流透過該線圈流動時，一磁通量通過部份的該懸浮構件並且實質上沒有磁通量通過該第一和第二導電軌跡。
5. 根據申請專利範圍第2項之微機電系統繼電器，其中，該第一導電軌跡具有一第一接觸表面並且該第二導電軌跡具有一第二接觸表面。
6. 根據申請專利範圍第5項之微機電系統繼電器，其中，當一電流透過該線圈流動時，該第二導電軌跡的第二接觸表面朝向該第一導電軌跡的第一接觸表面移動並且觸碰之，並且當沒有電流透過該線圈流動時，朝遠離該第一導電軌跡的第一接觸表面移動。
7. 根據申請專利範圍第6項之微機電系統繼電器，其中，當一電流透過該線圈流動時，一磁通量通過部份的該懸浮構件並且實質上沒有磁通量通過該第一和第二導電軌跡。
8. 根據申請專利範圍第7項之微機電系統繼電器，其中，當沒有電流透過該線圈流動時，該懸浮構件和該核心具有一第一最小分隔距離，並且，當沒有電流透過該線圈流動時，該第一導電軌跡的第一接觸表面和該第二導電軌跡的第二接觸表面具有一第二最小分隔距離，該第二最小分隔距離是等於或小於該第一最小分隔距離。
9. 根據申請專利範圍第6項之微機電系統繼電器，其中，該核心具有一U形。
10. 根據申請專利範圍第6項之微機電系統繼電器，其中，線圈沒有任何部份纏繞著該懸浮構件。
11. 一種形成一微機電系統(micro-electromechanical system，MEMS)繼電器之方法，其包含： 形成一些相分隔的較低線圈構件，其形成該線圈的一些較低水平部份；形成一觸碰該相分隔的較低線圈構件之較低介電層；形成一觸碰該較低介電層之犧牲結構；形成觸碰該較低介電層的一核心、一開關構件和一懸浮構件，該懸浮構件觸碰該犧牲層，該開關構件沒有任何部份觸碰該核心；以及形成觸碰該較低線圈構件的頂部和側邊以形成一線圈、一位在該開關構件上之第一導電軌跡和一位在該懸浮構件上之第二導電軌跡，該線圈沒有任何部份纏繞著該懸浮構件；其中，形成該第一導電軌跡包括於該開關構件上垂直地形成用於該第一導電軌跡的一第一側壁接觸，以及形成該第二導電軌跡包括於該懸浮構件上垂直地形成用於該第二導電軌跡的一第二側壁接觸。
12. 根據申請專利範圍第11項之方法，進一步包括在已形成該線圈、該第一導電軌跡和該第二導電軌跡之後，將該犧牲結構移除，致使該懸浮構件回應於透過該線圈的電流流動的變化而移動。
13. 根據申請專利範圍第12項之方法，其中，當該懸浮構件回應於透過該線圈的電流流動的變化而移動時，該第二導電軌跡製造和破壞與該第一導電軌跡的電接觸。
14. 根據申請專利範圍第13項之方法，當一電流透過該線圈流動時，一磁通量通過部份的懸浮構件並且實質上沒有磁通量通過該第一和第二導電軌跡。