[发明专利]用于制造由磁场激励的微开关的方法

说明书

技术领域

本发明关于在平面衬底上用于制造由磁场激励的微开关的方法。本发明还关于这种类型的开关。

由磁场激励的微开关还被称作磁簧开关(Reed switch)。

微开关尤其就其制造方法而言不同于宏观的开关。通过与制作微电子芯片相同的批量制作方法来制作微开关。例如，微开关可由通过光刻法及蚀刻法加工的及/或通过金属材料的外延晶体生长和沉积而形成结构的单晶硅或玻璃制成。

先前技术的微开关包含：

平面衬底，其具有上表面，

至少两条磁性材料的带，其具有在平行于所述衬底的平面上平行延伸的垂直表面，并且所述带相互界定空气间隙，所述带中的至少其中一条能在磁场的效力下在以下位置之间运动：

封闭的位置，其中两条带的垂直表面直接地相互机械接触以使电流流通，以及

开放的位置，其中两条带的垂直表面通过所述空气间隙相互分离以将一条带与另一条带电绝缘。

在这些已知的微开关中，带平行于衬底的平面运动。因此，在制作这些带期间，可几乎没有限制的通过光刻法来精确地界定平行于衬底平面的带厚度。这使得可以非常精细及可重复地调整微开关的某些重要特性，例如带的硬度。而这些优点不能体现在其中带垂直于衬底平面运动的微开关中。

背景技术

已经提出一些用于制造这些微开关的方法，例如在专利申请US2009/0237188中或在如下文献(文献A1)中公开的示例：

S.Roth，C.Marxer，G.Feusier，N.F.De Rooij，“One mask nickel micro-fabricated reed relay”，IEE 0-7803-5273-4，2000。

但是，已知的方法很复杂且需要大量的蚀刻步骤。例如，在文献A1中描述的方法需要一个蚀刻光敏树脂的操作以挖空且去除带的垂直表面，还需要另一个蚀刻操作以去除位于带之间的晶种层(seed layer)。

此外，在现有技术的微开关中，带伸出(project)到衬底的上表面上。因此，必须添加罩子(hood)来保护这些带。目前，该操作很复杂，因为其需要罩子相对于衬底定位的高精确性。

在现有技术中，还已知以下文献中的方法：JP2008243450A、US2007/046392A1、WO98/34269A 1以及EP1108677A1。

发明内容

本发明旨在通过提出一种更简单的用于制造微开关的方法来克服至少一个上述缺点。

因此，本发明在于一种制造方法，其包含：

a)蚀刻步骤，以在所述平面衬底的上表面中蚀刻用来形成两条带的凹的模型的空腔，所述空腔具有垂直侧面，所述垂直侧面垂直于所述衬底的所述平面延伸以形成所述带的垂直表面，接着

b)填充步骤，以通过磁性材料来填充所述空腔以形成所述带，接着

c)蚀刻步骤，以通过各向同性的蚀刻方法在所述衬底中蚀刻井，所述井在所述带的所述垂直表面上延伸并且低于及包围所述带中至少一条的一个远端，以展开所述带之间的空气间隙并使所述远端能在以下位置之间运动：

封闭的位置，其中所述两条带的所述垂直表面直接地相互机械接触以使电流流通，及

开放的位置，其中所述垂直表面通过所述空气间隙相互分离以使一条带与另一条带电绝缘。

上述制造方法更简单，原因在于各向同性的蚀刻使该方法可在单独的一个操作中清除运动带的远端的侧面及下面的材料。特别地，因此不必要在带与衬底之间沉积牺牲层且然后去除该牺牲层以释放移动的带。

所述制造方法的实施例可包含一个或多个以下特征：

蚀刻步骤为用于蚀刻硅衬底的步骤；

所述方法包含在填充所述空腔之前，至少在所述垂直侧面上沉积导电材料的涂层，所述涂层的厚度严格地小于所述带的厚度的一半；

通过磁性材料来填充所述空腔的所述填充步骤是使用所述导电材料的涂层作为电极通过电解沉积来完成的；

在填充所述空腔后并在于衬底中蚀刻所述井之前，所述方法包含制作罩子的步骤，以覆盖在其中需蚀刻所述井的空间，并且在所述罩子中制作入口孔，并在蚀刻所述井的蚀刻步骤期间，通过每个所述入口孔注入各向同性的蚀刻剂以在所述罩子下实现对所述井的各向同性的蚀刻，然后如果必要则塞住所述入口孔；

在所述衬底的所述上表面上蚀刻所述空腔的蚀刻步骤是通过各向异性的蚀刻方法来完成的；

蚀刻所述空腔的所述蚀刻步骤还包含同时蚀刻用来形成电极的凹的模型的空腔，以将所述带电连接至外部电路；